CN106762000B - 一种基于分体摇臂液压无级可变气门机构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种分体摇臂液压无级可变气门机构，包括发动机气门组件，凸轮、气门顶杆，第一、二摇臂以及连接第一、二摇臂起调节正时和升程的中间轴件；第一摇臂中间有一一定弧度的凸台，与第二摇臂的伸出凸体相配合，通过中间轴间连接一起，形成一密封主空腔体，中间轴件表面有进油的弧形凹槽与出油的弧形凹槽，以不断向主空腔体供油与卸油，当凸轮转动从而带动第一摇臂转动，第一摇臂通过空腔体中密封的液压油带动第二摇臂转动，从而打开气门，通过旋转调节中间轴件的位置，从而进油的弧形凹槽与出油弧形凹槽相对主空腔体的边缘的位置改变，改变最后形成主空腔体体积，最终实现改变气门开起的时间和角度，其控制简单，操作方便。

Description

一种基于分体摇臂液压无级可变气门机构
技术领域
本发明涉及一种发动机无级可变气门液压执行机构。
背景技术
内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮轴驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。
可变气门技术目前主要分为基于凸轮轴的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者主要改变机械结构，因此结构简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变。无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程及持续期。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大，因此主要用于柴油机这种转速较低的发动机上，除此之外，还必须要采用昂贵的电液伺服系统及相对复杂的控制技术来精确的控制气门行程避免落座冲击，而且在多缸机上需要多套电磁阀系统，大大增加了发动机的成本。因此，研究灵活可变而成本又相对较低适用于多缸机的可变气门系统势在必行。
发明内容
针对上述现有技术，为了解决采用高速电磁阀的成本以及寿命短的问题，本发明提供一种分体摇臂液压无级可变气门机构，本发明基于凸轮驱动，通过控制中间轴件的相对位置，改变气门正时以及升程，响应较快，不需要电磁阀控制供油，可靠性高，结构简单。
为了解决上述技术问题，本发明提出的一种分体摇臂液压无级可变气门机构，包括
发动机气门组件，凸轮以及凸轮驱动的气门顶杆，第一摇臂和第二摇臂以及连接第一摇臂、第二摇臂起调节正时和升程的中间轴件；所述气门组件包括气门和气门弹簧；所述第一摇臂的一端是与所述气门顶杆连接的第一臂杆，所述第一摇臂的另一端设有第一套筒，所述第一套筒的轴线与所述第一臂杆的长度方向垂直，所述第一套筒设有同轴的第一圆形通孔，沿所述第一套筒的一端由第一弧形凸台以及对应的第一弧形凹陷构成；所述第二摇臂的一端是与所述气门连接的第二臂杆，所述第二摇臂的另一端设有第二套筒，所述第二套筒的轴线与所述第二臂杆的长度方向垂直，所述第二套筒设有同轴的第二圆形通孔，所述第二套筒的一端由伸出的第二弧形凸台构成；所述第一圆形通孔与所述第二圆形通孔的内径相同；所述第一弧形凸台和所述第二弧形凸台的半径相同、轴向长度相同，所述第一弧形凹陷的中心角大于所述第二弧形凸台的中心角；所述第二摇臂上的第二弧形凸台插嵌在所述第一摇臂上的第一弧形凹陷中，所述第一摇臂通过第一套筒上的第一圆形通孔、所述第二摇臂通过第二套筒上的第二圆形通孔套装在所述中间轴件上，从而在所述第一弧形凹陷内、在位于所述第二弧形凸台一侧面与所述第一弧形凸台一侧面之间形成了一个主空腔体，在位于所述第二弧形凸台另一侧面与所述第一弧形凸台另一侧面之间的形成了一个副空腔体；所述中间轴件的一端设有齿轮，所述中间轴件的另一端设有轴向的进油道和卸油道，所述中间轴件的径向上设有与所述进油道连通的进油孔道和与卸油道连通的出油孔道；所述中间轴件的外回转面上设有三个环形凹槽，该三个环形凹槽包括第一环形凹槽、第二环形凹槽和第三环形凹槽，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽相邻，且两者在轴向的总长度小于所述第一摇臂上的第一弧形凸台的轴向长度，所述第一环形凹槽通过所述进油孔道与所述进油道相通，所述第二环形凹槽通过所述出油孔道与所述卸油道相通，所述第三环形凹槽通过一通道与所述卸油道相通；所述第三环形凹槽与第一环形凹槽和第二环形凹槽的中心角的大小要保证工作时所述第一摇臂绕着所述中间轴件转动过程中，所述第三环形凹槽始终与所述副空腔体贯通；当所述第一摇臂到达一个极限位置时，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽均与所述主空腔体贯通，当所述第一摇臂到达另一个极限位置时，所述第一环形凹槽和第二环形凹槽相对所述主空腔体是封闭的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
两个摇臂之间通过中间轴件连接，并形成有主空腔体和副空腔体，中间轴件表面有进油的弧形凹槽与出油的弧形凹槽，以不断向主空腔体供油与卸油，并保证主空腔体充满液压油，当凸轮转动从而带动第一摇臂转动，第一摇臂通过主空腔体中密封的液压油带动第二摇臂转动，从而打开气门，通过旋转调节中间轴件的位置，从而进油的弧形凹槽与出油弧形凹槽相对主空腔体的边缘的位置改变，改变最后形成主空腔体体积，最终实现改变气门开起的时间和角度。本发明利用第一摇臂、第二摇臂与中间轴件形成主空腔体，通过调节中间轴件的位置，改变主空腔体体积大小，从而改变气门的升程和正时，控制简单，操作方便。
附图说明
图1为本发明分体摇臂液压无级可变气门机构的装配图；
图2为图1中所示第一摇臂的局部剖视图；
图3为图1中所示第二摇臂的主视图；
图4为图3所示第二摇臂的俯视图；
图5为图1中所述中间轴件的主视图；
图6为图5所示中间轴件的左视图；
图7为图5所示中间轴件的俯视图；
图8为图1中所述第一摇臂和第二摇臂的组合装配图；
图9为图8所述第一摇臂和第二摇臂组合的俯视图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述，所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明，并不用以限制本发明。
本发明提出的一种分体摇臂液压无级可变气门机构，如图1所示，包括发动机气门组件，凸轮1以及凸轮驱动的气门顶杆2，第一摇臂3和第二摇臂5以及连接第一摇臂3、第二摇臂5起调节正时和升程的中间轴件4；所述气门组件包括气门7和气门弹簧6。发动机工作时，所述凸轮1转动推动所述气门顶杆2，进而推着所述第一摇臂3绕着所述中间轴件4转动，继而带动所述第二摇臂5转动，从而克服所述气门弹簧6的力，开起所述气门7。
如图1和图2所示，所述第一摇臂3的一端是与所述气门顶杆2连接的第一臂杆，所述第一摇臂3的另一端设有第一套筒，所述第一套筒的轴线与所述第一臂杆的长度方向垂直，所述第一套筒设有同轴的第一圆形通孔11，沿所述第一套筒的一端由第一弧形凸台22以及对应的第一弧形凹陷10构成。
如图1、图3和图4所示。所述第二摇臂5的一端是与所述气门7连接的第二臂杆，所述第二摇臂5的另一端设有第二套筒，所述第二套筒的轴线与所述第二臂杆的长度方向垂直，所述第二套筒设有同轴的第二圆形通孔13，所述第二套筒的一端由伸出的第二弧形凸台12构成。
如图1和图8所示，所述第一圆形通孔11与所述第二圆形通孔13的内径相同；所述第一弧形凸台22和所述第二弧形凸台12的半径相同、轴向长度相同(即所述环形凸体12的伸出长度与所述环形凹陷10的深度一样)，所述第一弧形凹陷10两端侧面所夹的中心角大于所述第二弧形凸台12两端侧面所夹的中心角，两个中心夹角相差的角度的两倍要比可调节气门正时范围的大；由于所述环形凸体12的伸出长度与所述环形凹陷10的深度一样，因此，所述第二摇臂5可将所述环形凸体12插入所述环形凹陷10中，且插入进去后，轴向的两端无缝隙。
如图1、图8和图9所示，所述第一摇臂3与所述第二摇臂5相配合，所述第二摇臂5上的第二弧形凸台12插嵌在所述第一摇臂3上的第一弧形凹陷10中，所述第一摇臂3通过第一套筒上的第一圆形通孔11、所述第二摇臂5通过第二套筒上的第二圆形通孔13套装在所述中间轴件4上，从而在所述第一弧形凹陷10内、在位于所述第二弧形凸台12一侧面与所述第一弧形凸台22一侧面之间形成了一个密封的主空腔体8，在位于所述第二弧形凸台12另一侧面与所述第一弧形凸台22另一侧面之间的形成了一个密封的副空腔体9。
如图5、图6和图7所示，所述中间轴件4的一端设有齿轮24，所述中间轴件4的另一端设有轴向的进油道16和卸油道17，所述中间轴件4的径向上设有与所述进油道连通的进油孔道18和与卸油道17连通的出油孔道19；所述中间轴件4的外回转面上设有三个环形凹槽，该三个环形凹槽包括第一环形凹槽15、第二环形凹槽14和第三环形凹槽21，所述第一环形凹槽15和第二环形凹槽14相邻，且两者在轴向的总长度小于所述第一摇臂3上的第一弧形凸台22的轴向长度，所述第一环形凹槽15通过所述进油孔道18与所述进油道16相通，所述第二环形凹槽14通过所述出油孔道19与所述卸油道17相通，所述第三环形凹槽21通过一通道20与所述卸油道17相通。
所述第一圆形通孔11与所述第二圆形通孔13的内径相同，所述中间轴件4通过所述第一圆形通孔11和第二圆形通孔13将所述第一摇臂3和所述第二摇臂5相连，从而所述中间轴件4、所述第一摇臂3和所述第二摇臂5组成了密闭的主空腔体8和密闭的副空腔体9，所述中间轴件4的轴向位置保证所述第一环形凹槽15、第二环形凹槽14在所述主空腔体8轴向位置，所述第三环形凹槽21与第一环形凹槽15和第二环形凹槽14的中心角的大小要保证工作时所述第一摇臂3绕着所述中间轴件4转动过程中，并且在整个机构工作时，所述第三环形凹槽21始终与所述副空腔体9贯通；所述第一摇臂3绕着所述中间轴件4转动的过程中，所述第一环形凹槽15和第二环形凹槽14会出现与所述主空腔体8贯通或是相互封闭的情况，即当所述第一摇臂3到达一个极限位置时，所述第一环形凹槽15和第二环形凹槽14均与所述主空腔体8贯通，当所述第一摇臂3到达另一个极限位置时，所述第一环形凹槽15和第二环形凹槽14相对所述主空腔体8是封闭的。
本发明机构的具体工作方式如下：所述中间轴件4的进油道16与高压油源相通，所述卸油道17与低压油源相通；所述凸轮1转动时将使所述第一摇臂3绕着所述中间轴件4转动，此时由于主空腔体8与所述第一环形凹槽15和第二环形凹槽14有交集，因此，将挤压所述主空腔体8中的液压油，空腔中的多余液压油通过第二环形凹槽14、出油孔道19流到所述卸油道17，从而一部分液压油再经过所述通道20、所述第三环形凹槽21到达所述副空腔体9，另一部分液压油到达低压油源，直到所述主空腔体8与所述第一环形凹槽15、第二环形凹槽14没有交集，此时，主空腔体8中充满液压油，同时密闭与外界无连通，因此，所述第一摇臂3通过所述主空腔8中的液压油带动所述第二摇臂5转动，从而开起气门；当所述气门关闭时，所述气门弹簧6推动所述第二摇臂5和所述第一摇臂3转动，当转动到所述主空腔体8与所述第一环形凹槽15、第二环形凹槽14有交集时，高压油将通过进油道16、进油孔道18、第一环形凹槽15到达所述主空腔体8，迅速充满由于所述第一摇臂3回落后的空间，充满后，多余的液压油又通过所述第二环形凹槽14、出油孔道19到达卸油道17，同时副空腔体9中多余的液压油，通过所述第三环形凹槽、通道20排入所述卸油道17，流入低压油源处，保持无论何时，所述主空腔体8中都充满液压油；通过电机带动所述齿轮24转动，改变所述中间轴件4的位置，从而改变所述第一环形凹槽15、第二环形凹槽14相对于主空腔体8的位置，进而改变了所述第一摇臂3转动到所述主空腔体8与所述第一环形凹槽15、第二环形凹槽14没有交集的时间，即开取气门的时间以及升程改变。
尽管上面结合附图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以做出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种分体摇臂液压无级可变气门机构，包括发动机气门组件，凸轮(1)以及凸轮驱动的气门顶杆(2)，第一摇臂(3)和第二摇臂(5)以及连接第一摇臂(3)、第二摇臂(5)起调节正时和升程的中间轴件(4)；所述气门组件包括气门(7)和气门弹簧(6)；其特征在于：
所述第一摇臂(3)的一端是与所述气门顶杆(2)连接的第一臂杆，所述第一摇臂(3)的另一端设有第一套筒，所述第一套筒的轴线与所述第一臂杆的长度方向垂直，所述第一套筒设有同轴的第一圆形通孔(11)，沿所述第一套筒的一端由第一弧形凸台(22)以及对应的第一弧形凹陷(10)构成；
所述第二摇臂(5)的一端是与所述气门(7)连接的第二臂杆，所述第二摇臂(5)的另一端设有第二套筒，所述第二套筒的轴线与所述第二臂杆的长度方向垂直，所述第二套筒设有同轴的第二圆形通孔(13)，所述第二套筒的一端由伸出的第二弧形凸台(12)构成；
所述第一圆形通孔(11)与所述第二圆形通孔(13)的内径相同；所述第一弧形凸台(22)和所述第二弧形凸台(12)的半径相同、轴向长度相同，所述第一弧形凹陷(10)的中心角大于所述第二弧形凸台(12)的中心角；
所述第二摇臂(5)上的第二弧形凸台(12)插嵌在所述第一摇臂(3)上的第一弧形凹陷(10)中，所述第一摇臂(3)通过第一套筒上的第一圆形通孔(11)、所述第二摇臂(5)通过第二套筒上的第二圆形通孔(13)套装在所述中间轴件(4)上，从而在所述第一弧形凹陷(10)内、在位于所述第二弧形凸台(12)一侧面与所述第一弧形凸台(22)一侧面之间形成了一个主空腔体(8)，在位于所述第二弧形凸台(12)另一侧面与所述第一弧形凸台(22)另一侧面之间的形成了一个副空腔体(9)；
所述中间轴件(4)的一端设有齿轮(24)，所述中间轴件(4)的另一端设有轴向的进油道(16)和卸油道(17)，所述中间轴件(4)的径向上设有与所述进油道(16)连通的进油孔道(18)和与卸油道(17)连通的出油孔道(19)；
所述中间轴件(4)的外回转面上设有三个环形凹槽，该三个环形凹槽包括第一环形凹槽(15)、第二环形凹槽(14)和第三环形凹槽(21)，所述第一环形凹槽(15)和第二环形凹槽(14)相邻，且两者在轴向的总长度小于所述第一摇臂(3)上的第一弧形凸台(22)的轴向长度，所述第一环形凹槽(15)通过所述进油孔道(18)与所述进油道(16)相通，所述第二环形凹槽(14)通过所述出油孔道(19)与所述卸油道(17)相通，所述第三环形凹槽(21)通过一通道(20)与所述卸油道(17)相通；
所述第三环形凹槽(21)与第一环形凹槽(15)和第二环形凹槽(14)的中心角的大小要保证工作时所述第一摇臂(3)绕着所述中间轴件(4)转动过程中，所述第三环形凹槽(21)始终与所述副空腔体(9)贯通；当所述第一摇臂(3)到达一个极限位置时，所述第一环形凹槽(15)和第二环形凹槽(14)均与所述主空腔体(8)贯通，当所述第一摇臂(3)到达另一个极限位置时，所述第一环形凹槽(15)和第二环形凹槽(14)相对所述主空腔体(8)是封闭的。
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