CN104100324A - 摇臂式两级可变气门升程机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种摇臂式两级可变气门升程机构，包括高低升程凸轮轴、摇臂和摇臂轴，摇臂轴内开设有摇臂轴内油道，摇臂包括摇臂本体、油腔密封盖、推杆、滚轮、滚轮轴和回位弹簧，摇臂本体上开设有摇臂内油腔、滚轮安装槽、推杆孔，滚轮通过滚轮轴安装在摇臂本体上与滚轮轴滑动配合，且位于滚轮安装槽内，回位弹簧套装在滚轮轴上，推杆位于摇臂内油腔内与摇臂本体滑动配合，并穿插在推杆孔中，推杆与滚轮抵触，油腔密封盖安装在摇臂本体上将摇臂内油腔的开口封闭，在摇臂本体上开设有摇臂内油道，其将摇臂轴内油道与摇臂内油腔连通。本发明可根据发动机不同工况下的进气需求，通过油压控制来实现气门高、低升程开度切换。

Description

摇臂式两级可变气门升程机构
技术领域
本发明涉及汽车发动机配气技术，具体涉及一种摇臂式两级可变气门升程机构。
背景技术
随着石油资源的日益紧缺，改善发动机动力性能，提高燃料的利用率显得更为紧迫。传统汽油发动机的进气凸轮型线是唯一的，气门的升程开度不会随发动机工况的改变而改变。在设计凸轮型线时，需要考虑高速工况、低速工况下进气或排气的需求平衡，使得发动机在低速低负荷和高速高负荷下均非最优的动力性和经济性。为了有效解决这一问题，一种两段式可变气门升程技术应运而生，该技术通过在两个高低升程凸轮间快速准确切换，使得发动机拥有高低两个进气升程，低速低负荷下采用低升程，高速高负荷下则采用高升程，通过对不同工况下气门升程的改变，来减小节气门体产生的泵气损失，从而优化发动机的动力性经济性。
现有的气门驱动机构主要分为三种：摇臂式气门机构、挺柱式气门机构、直驱式气门机构，其中，摇臂式气门机构的特点在于应用摇臂轴对气门驱动臂形成支撑，该种机构出现最早，应用最为广泛；挺柱式气门机构的特点在于应用机械挺柱或液压挺柱对气门驱动臂形成支撑，无需人为调节气门间隙，其优点在于摩擦相对较低，损失功少；直驱式气门机构特点在于取消了气门驱动臂直接采用凸轮驱动气门，其摩擦损失最优。由于不同类型的气门驱动机构需要不同类型的升程可变机构匹配才能实现气门升程的可变，而其中的摇臂式气门机构的应用最为广泛，因此，有必要开发一种针对摇臂式气门机构的可变气门升程机构。
发明内容
本发明的目的是提供一种摇臂式两级可变气门升程机构，可根据发动机不同工况下的进气需求，通过油压控制来实现气门高、低升程开度切换。
本发明所述的摇臂式两级可变气门升程机构，包括高低升程凸轮轴、摇臂和摇臂轴，高低升程凸轮轴上具有高升程凸轮和低升程凸轮，所述摇臂轴内开设有摇臂轴内油道，所述摇臂包括摇臂本体、油腔密封盖、推杆、滚轮、滚轮轴和回位弹簧，摇臂本体上开设有摇臂内油腔和滚轮安装槽，在摇臂内油腔与滚轮安装槽相邻处的摇臂本体上，开设有将摇臂内油腔与滚轮安装槽连通的推杆孔，滚轮通过滚轮轴安装在摇臂本体上与滚轮轴滑动配合，且位于滚轮安装槽内，回位弹簧套装在滚轮轴上，其一端作用在摇臂本体上，另一端作用在滚轮远离摇臂内油腔的一侧，推杆位于摇臂内油腔内与摇臂本体滑动配合，其穿插在所述推杆孔中，在回位弹簧作用下，推杆与滚轮抵触，油腔密封盖安装在摇臂本体上将摇臂内油腔的开口封闭，在摇臂本体上还开设有摇臂内油道，其将摇臂轴内油道与摇臂内油腔连通，滚轮的外圆周面与所述高升程凸轮或低升程凸轮的型面相接触。
所述滚轮由滚轮内轮、滚轮滚针和滚轮外轮组成，滚轮内轮位于滚轮外轮内，滚轮滚针位于滚轮内轮与滚轮外轮之间，使滚轮外轮可相对于滚轮内轮转动。
在油腔密封盖的内端面上设置有限位凸台。 
使用时，摇臂式两级可变气门升程机构与液压控制油路连接，在摇臂内油腔内建立油压，控制推杆在摇臂内油腔内运动，从而推动滚轮滑动，滚轮移动使得回位弹簧被压缩；油压卸去后，回位弹簧使滚轮和推杆回位。通过滚轮相对滚轮轴轴向滑动，实现滚轮在高升程凸轮和低升程凸轮之间进行切换，从而实现气门升程变换。
本发明所述的摇臂式两级可变气门升程机构的初始状态为回位弹簧未被压缩状态，此时滚轮接触低升程凸轮。
当发动机由低升程转换成高升程时，通过OCV阀打开油路，使得主油道的高压润滑油通过摇臂轴内油道，流经摇臂内油道，进入摇臂内油腔内并建立油压，高压润滑油对推杆产生推力，推动滚轮压缩回位弹簧，直至滚轮接触高升程凸轮，此时油压建立完毕，并达到平衡。
当发动机由高升程转换成低升程时，油压卸去，在回位弹簧的作用下，滚轮回位，直到滚轮与低升程凸轮接触，此时油压完全卸去，并达到平衡。
本发明所述的摇臂式两级气门升程可变机构，可根据发动机不同工况下的进气需求，通过控制油压来改变滚轮相对摇臂的位置，以实现气门升程高低可变（即：低速低负荷下采用低升程，高速高负荷下则采用高升程。），有效降低发动机部分负荷时的泵气损失，从而达到降低油耗，提升发动机的动力性和经济性。
附图说明
图１为本发明所述摇臂式两级可变气门升程机构的分解图；
图2为该摇臂式两级可变气门升程机构的正视图之一（发动机低升程状态下）；
图3为该摇臂式两级可变气门升程机构的正视图之二（发动机高升程状态下）；
图4为本发明中摇臂的轴测示意图之一（发动机低升程状态下）； 
图5为本发明中摇臂的轴测示意图之二（发动机高升程状态下）；
其中：1、油腔密封盖，2、限位凸台，3、推杆，4、加强筋，6、推杆孔，7、气门接触位置，8、滚轮安装槽，9、滚轮，10、滚轮滚针，11、滚轮内轮，12、回位弹簧，13、滚轮轴， 14、滚轮外轮，15、摇臂轴内油道，16、摇臂轴，17、高升程凸轮，18、低升程凸轮，19、凸轮轴，20、摇臂内油腔，21、密封盖安装槽，22、摇臂内油道。
具体实施方式
现结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1至图5所示的摇臂式两级可变气门升程机构，包括高低升程凸轮轴19、摇臂和摇臂轴16，高低升程凸轮轴19上具有高升程凸轮17和低升程凸轮18，摇臂轴16内开设有摇臂轴内油道15，摇臂包括摇臂本体、油腔密封盖1、推杆3、滚轮9、滚轮轴13和回位弹簧12，摇臂本体上开设有摇臂内油腔20、密封盖安装槽21和滚轮安装槽8，在摇臂内油腔20与滚轮安装槽8相邻处的摇臂本体上，开设有将摇臂内油腔20与滚轮安装槽8连通的推杆孔6，滚轮9通过滚轮轴13安装在摇臂本体上与滚轮轴13滑动配合，且位于滚轮安装槽8内可沿滚轮轴13的轴线滑动，回位弹簧12套装在滚轮轴13上，其一端作用在摇臂本体上，另一端作用在滚轮9远离摇臂内油腔20的一侧，推杆3位于摇臂内油腔20内与摇臂本体中的摇臂内油腔20滑动配合，其穿插在推杆孔6中，在回位弹簧12作用下，推杆3与滚轮9抵触，油腔密封盖1安装在摇臂本体上的密封盖安装槽21内，将摇臂内油腔20的开口封闭，并在油腔密封盖1的内端面上设置有限位凸台2。在摇臂本体上还开设有摇臂内油道22，其将摇臂轴内油道15与摇臂内油腔20连通。滚轮9的外圆周面与所述高升程凸轮17或低升程凸轮18的型面相接触。为了增加摇臂的强度，在摇臂的左右两侧设置有加强筋4。
如图4和图5所示，滚轮9由滚轮内轮11、滚轮滚针10和滚轮外轮14组成，滚轮内轮11位于滚轮外轮14内，滚轮滚针10位于滚轮内轮11与滚轮外轮14之间，使滚轮外轮14可相对于滚轮内轮11转动。
本发明所述的摇臂式两级可变气门升程机构的初始状态为回位弹簧12未被压缩状态，此时滚轮9接触低升程凸轮18。
如图3和图5所示，当发动机由低升程转换成高升程时，通过OCV阀打开油路，使得主油道的高压润滑油通过摇臂轴内油道15，流经摇臂内油道22，进入摇臂内油腔20内并建立油压，高压润滑油对推杆3产生推力，推动滚轮9压缩回位弹簧12，直至滚轮9接触高升程凸轮17（当滚轮9与高升程凸轮17接触时，通过摇臂内油腔20与滚轮安装槽8相邻处的摇臂本体对推杆3进行限位，从而限制滚轮9继续向右运动。），此时油压建立完毕，并达到平衡。 
如图2和图4所示，当发动机由高升程转换成低升程时，油压卸去，在回位弹簧12的作用下，滚轮9向左运动直到滚轮9与低升程凸轮18接触（当滚轮9与低升程凸轮18接触时，通过油腔密封盖1上的限位凸台2对推杆3进行限位，从而限制滚轮9继续向左运动。），此时油压完全卸去，并达到平衡。

Claims (4)

1.一种摇臂式两级可变气门升程机构，包括高低升程凸轮轴（19）、摇臂和摇臂轴（16），高低升程凸轮轴（19）上具有高升程凸轮（17）和低升程凸轮（18），其特征在于：所述摇臂轴（16）内开设有摇臂轴内油道（15），所述摇臂包括摇臂本体、油腔密封盖（1）、推杆（3）、滚轮（9）、滚轮轴（13）和回位弹簧（12），摇臂本体上开设有摇臂内油腔（20）和滚轮安装槽（8），在摇臂内油腔（20）与滚轮安装槽（8）相邻处的摇臂本体上，开设有将摇臂内油腔（20）与滚轮安装槽（8）连通的推杆孔（6），滚轮（9）通过滚轮轴（13）安装在摇臂本体上与滚轮轴（13）滑动配合，且位于滚轮安装槽（8）内，回位弹簧（12）套装在滚轮轴（13）上，其一端作用在摇臂本体上，另一端作用在滚轮（9）远离摇臂内油腔（20）的一侧，推杆（3）位于摇臂内油腔（20）内与摇臂本体滑动配合，其穿插在所述推杆孔（6）中，在回位弹簧（12）作用下，推杆（3）与滚轮（9）抵触，油腔密封盖（1）安装在摇臂本体上将摇臂内油腔（20）的开口封闭，在摇臂本体上还开设有摇臂内油道（22），其将摇臂轴内油道（15）与摇臂内油腔（20）连通，滚轮的外圆周面与所述高升程凸轮（17）或低升程凸轮（18）的型面相接触。
2.根据权利要求1所述的摇臂式两级可变气门升程机构，其特征在于：所述滚轮（9）由滚轮内轮（11）、滚轮滚针（10）和滚轮外轮（14）组成，滚轮内轮（11）位于滚轮外轮（14）内，滚轮滚针（10）位于滚轮内轮（11）与滚轮外轮（14）之间，使滚轮外轮（14）可相对于滚轮内轮（11）转动。
3.根据权利要求1或2所述的摇臂式两级可变气门升程机构，其特征在于：在油腔密封盖（1）的内端面上设置有限位凸台（2）。
4.根据权利要求1所述的摇臂式两级可变气门升程机构，其特征在于：所述摇臂的左右两侧设置有加强筋（4）。
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