CN108150240B - 摇臂、可变气门驱动机构和发动机 - Google Patents

摇臂、可变气门驱动机构和发动机 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种摇臂和设置有该摇臂的可变气门驱动机构以及发动机。该摇臂包括摇臂主体和设置在摇臂主体内的至少两个伺服活塞,以及用于控制伺服活塞充油和泄油的控制阀。其中,摇臂主体上设置有第一控制油路,第一控制油路的一端与摇臂轴的润滑油道连通,另一端与控制阀的进油口连通,并且,第一控制油路内设置有用于阻止油回流至润滑油道的单向阀,能够阻止油回流,从而可实现每个伺服活塞均具有独立的高压油腔功能,避免不同缸之间的油压波动影响。

Description

摇臂、可变气门驱动机构和发动机
技术领域
本发明涉及车辆设计制造技术领域,特别涉及一种摇臂,和一种设置有该摇臂的可变气门驱动机构,以及一种设置有该可变气门驱动机构的发动机。
背景技术
现有技术中,气门驱动机构包括摇臂,以及与之相关的气门桥、摇臂轴、电磁阀、凸轮轴,凸轮从动件等。其中,摇臂中设置有两个或更多个伺服活塞,多个伺服活塞通过电磁阀控制充油状态和泄油状态。
例如,凸轮轴包含两个不同升程的凸轮,适用于不同的发动机工况,两个凸轮各有一个凸轮从动件,将凸轮的升程传递给安装在摇臂内的对应的伺服活塞,摇臂内共有两个伺服活塞,通过电磁阀的油路控制,使一个伺服活塞处于充油状态,另外一个伺服活塞处于泄油状态,泄油状态的伺服活塞与凸轮从动件之间留有间隙,可以补偿凸轮从动件的凸轮升程,充油状态的伺服活塞因充油伸出,将间隙消除,可以将凸轮从动件的凸轮升程传递给摇臂,最终通过液压间隙调整装置(即液压挺柱)将升程传递给气门,控制气门运动。
但是,伺服活塞充油状态时,容易出现高压油回流现象,导致缸与缸之间的油压波动。
因此,如何消除缸与缸之间的油压波动影响,是目前本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此,本发明的目的在于提供一种摇臂,和一种设置有该摇臂的可变气门驱动机构和发动机,通过在控制油路中设置单向阀,能够消除缸与缸之间的油压波动影响。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种摇臂,包括摇臂主体和设置在所述摇臂主体内的至少两个伺服活塞,以及用于控制所述伺服活塞充油和泄油的控制阀,
所述摇臂主体上设置有第一控制油路,所述第一控制油路的一端与摇臂轴的润滑油道连通,另一端与所述控制阀的进油口连通,并且,所述第一控制油路内设置有用于阻止油回流至所述润滑油道的单向阀。
优选地,在上述摇臂中,所述单向阀为钢球型单向阀;
所述第一控制油路与所述润滑油道连接的一端为阶梯孔结构,所述阶梯孔结构靠近所述润滑油道的一端直径较小;
所述第一控制油路内还设置有挡销,所述钢球型单向阀位于所述挡销和所述阶梯孔结构之间。
优选地,在上述摇臂中,所述挡销为圆柱挡销。
优选地,在上述摇臂中,所述控制阀包括:
设置在所述摇臂主体上的第二控制油路,所述第二控制油路的进油口与所述第一控制油路连通,所述第二控制油路设置有至少两个出油口,每个所述出油口分别与相应的所述伺服活塞连通以控制其充油和泄油,并且,所述第二控制油路的泄油端设置有泄油口,所述第二控制油路的控制端与第三控制油路连通;
位于所述第二控制油路内的控制阀芯及附件。
优选地,在上述摇臂中,所述附件包括:
垫块,所述垫块通过弹性卡环固定在所述泄油端,并且,所述垫块上设置有所述泄油口;
控制弹簧,所述控制弹簧的两端分别与所述控制阀芯和所述垫块相抵。
优选地,在上述摇臂中,所述控制阀芯中:
靠近所述泄油端的部分设置有用于两个所述伺服活塞充油切换的第一环形油槽;
靠近所述控制端的部分设置有第二环形槽,且与所述控制阀芯中心的泄油通道连通。
优选地,在上述摇臂中,所述伺服活塞包括:
用于接收凸轮从动件压力的活塞帽,所述摇臂主体上设置有阶梯定位孔,所述阶梯定位孔中直径较大的一端靠近所述凸轮从动件,所述活塞帽设置在所述阶梯定位孔内;
间隙调整柱塞,所述间隙调整柱塞的一端伸出所述阶梯定位孔外与调整螺母固连,另一端位于所述阶梯定位孔内且伸入所述活塞帽的中心孔内;
卡圈和调整弹簧,分别套设在所述间隙调整柱塞的端部且位于所述活塞帽的中心孔内。
优选地,在上述摇臂中,所述摇臂主体上通过调整螺钉与气门桥连接。
一种可变气门驱动机构,包括:
摇臂,所述摇臂为如上文中所述的摇臂;
凸轮从动件,所述凸轮从动件与所述摇臂中的伺服活塞位置对应;
摇臂轴,所述摇臂的安装端和所述凸轮从动件分别可转动地套设在所述摇臂轴上。
一种发动机,设置有如上文中所述的可变气门驱动机构。
从上述技术方案可以看出,本发明提供的摇臂和设置有该摇臂的可变气门驱动机构以及发动机,由于摇臂中通过在供油油路(第一控制油路)中设置单向阀,能够阻止油回流,从而可实现每个伺服活塞均具有独立的高压油腔功能,避免不同缸之间的油压波动影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的可变气门驱动机构在第一角度的结构示意图;
图2为本发明实施例提供的可变气门驱动机构在第二角度的结构示意图;
图3为本发明实施例提供的可变气门驱动机构的分解结构示意图;
图4为本发明实施例提供的摇臂在第三角度的结构示意图;
图5为本发明实施例提供的摇臂在第四角度的结构示意图;
图6为本发明实施例提供的摇臂的分解结构示意图;
图7为本发明实施例提供的摇臂的主视图;
图8为图7中A-A截面的剖视图;
图9为图7中B-B截面的剖视图;
图10为图7中C-C截面的剖视图;
图11为本发明实施例提供的摇臂中右侧伺服活塞充油、左侧伺服活塞泄油时的工作原理图;
图12为本发明实施例提供的摇臂中充油的右侧伺服活塞收到凸轮从动件的压力时的工作原理图;
图13为本发明实施例提供的摇臂中左侧伺服活塞充油、右侧伺服活塞泄油时的工作原理图。
其中:
1-摇臂主体,2-活塞帽,3-凸轮从动件,4-摇臂轴,5-凸轮轴,6-凸轮,
7-从动件复位弹簧,8-压板,9-调整螺钉,10-气门弹簧,11-气门桥,
12-调整螺母,13-控制弹簧,14-垫块,15-弹性卡环,16-控制阀芯,
17-卡圈,18-间隙调整柱塞,19-单向阀,20-挡销,21-密封钢球,
101-第一控制油路,102-第二控制油路,103-第三控制油路,
F-凸轮从动件给伺服活塞的力。
具体实施方式
本发明公开了一种摇臂,和一种设置有该摇臂的可变气门驱动机构和发动机,通过在控制油路中设置单向阀,能够消除缸与缸之间的油压波动影响。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅图1至图13,图1为本发明实施例提供的可变气门驱动机构在第一角度的结构示意图,图2为本发明实施例提供的可变气门驱动机构在第二角度的结构示意图,图3为本发明实施例提供的可变气门驱动机构的分解结构示意图,图4为本发明实施例提供的摇臂在第三角度的结构示意图,图5为本发明实施例提供的摇臂在第四角度的结构示意图,图6为本发明实施例提供的摇臂的分解结构示意图,图7为本发明实施例提供的摇臂的主视图,图8为图7中A-A截面的剖视图,图9为图7中B-B截面的剖视图,图10为图7中C-C截面的剖视图,图11为本发明实施例提供的摇臂中右侧伺服活塞充油、左侧伺服活塞泄油时的工作原理图,图12为本发明实施例提供的摇臂中充油的右侧伺服活塞收到凸轮从动件的压力时工作原理图,图13为本发明实施例提供的摇臂中左侧伺服活塞充油、第三伺服活塞泄油时的工作原理图。
本发明实施例提供的摇臂,包括摇臂主体1和设置在摇臂主体1内的至少两个伺服活塞,以及用于控制伺服活塞充油和泄油的控制阀。其中,本发明的发明点在于,在摇臂主体1上设置有第一控制油路101,第一控制油路101的一端与摇臂轴4的润滑油道连通,另一端与控制阀的进油口连通,并且,第一控制油路101内设置有用于阻止油回流至润滑油道的单向阀19。具体可参见图7、图10、图12。
从上述技术方案可以看出,本发明实施例提供的摇臂,通过在供油油路(第一控制油路101)中设置单向阀19,能够阻止油回流,从而可实现每个伺服活塞均具有独立的高压油腔功能,避免不同缸之间的油压波动影响。
在具体实施例中,上述单向阀19为钢球型单向阀。并且,如图10至图13所示,第一控制油路101上,用于与摇臂轴4的润滑油道连接的一端为阶梯孔结构,该阶梯孔结构靠近润滑油道的一端直径较小;第一控制油路101内还设置有挡销20,钢球型单向阀位于挡销20和阶梯孔之间。具体地,挡销20为圆柱挡销。
在具体实施例中,上述摇臂中的控制阀由设置在摇臂主体1上的第二控制油路102、位于第二控制油路102内的控制阀芯16及附件构成。
其中,第二控制油路102的进油口与上文中所述的第一控制油路101连通,第二控制油路102设置有至少两个出油口,每个出油口分别与相应的伺服活塞连通以控制其充油和泄油,并且,第二控制油路102的两端分别为泄油端和控制端,泄油端设置有泄油口,控制端与第三控制油路103连通,第三控制油路103中的压力油用于控制控制阀芯16在第二控制油路102中的移动,以控制不同出油口的开闭,进而控制不同伺服活塞的充油和泄油。
优选地,如图9、图11至图13所示,上述控制阀为两位三通电磁阀。
具体地,上述控制阀有多个充油及泄油油路。其中,控制阀芯16中,靠近泄油端的部分设置有第一环形油槽,用于实现两个伺服活塞的充油切换;控制阀芯16中,靠近控制端的部分设置有第二环形槽,且与控制阀芯16中心的泄油通道连通,以构成泄油结构,该泄油结构可以实现伺服活塞的泄油。采用上述控制阀结构,能够保证摇臂油路通断控制的可靠性。
在具体实施例中,上述控制阀中的附件包括:
垫块14,垫块14通过弹性卡环15固定在泄油端,并且,垫块14上设置有泄油口;
控制弹簧13,控制弹簧13的两端分别与控制阀芯16和垫块14相抵。
进一步地,为了防止气门关不严的风险,本发明具体实施例提供的摇臂中,在摇臂主体1上通过调整螺钉9与气门桥11连接。
并且,在具体实施例中,上述伺服活塞包括用于接收凸轮从动件3压力的活塞帽2和间隙调整柱塞18,以及套设在间隙调整柱塞18的端部且位于活塞帽2的中心孔内的卡圈17和调整弹簧。其中,如图6和图8所示,摇臂主体1上设置有阶梯定位孔,阶梯定位孔中直径较大的一端靠近凸轮从动件3,活塞帽2设置在该阶梯定位孔内;间隙调整柱塞18的一端伸出阶梯定位孔外与调整螺母12固连,另一端位于阶梯定位孔内且伸入活塞帽2的中心孔内,并且,活塞帽2和间隙调整柱塞18之间设置有卡圈17和调整弹簧。
可见,通过上述伺服活塞间隙调整柱塞18,能够达到调节间隙的目的。
下面,以设置有两个伺服活塞的摇臂为例进行具体说明。
凸轮6轴5包含两个不同升程的凸轮6,适用于不同的发动机工况,两个凸轮6各有一个凸轮从动件,将凸轮6的升程传递给安装在摇臂内的对应的伺服活塞,摇臂内共有两个伺服活塞,通过电磁阀的油路控制,使一个伺服活塞处于充油状态,另外一个伺服活塞处于泄油状态,泄油状态的伺服活塞与凸轮从动件之间留有间隙,可以补偿凸轮从动件的凸轮6升程,充油状态的伺服活塞因充油伸出,将间隙消除,可以将凸轮从动件的凸轮6升程传递给摇臂,最终通过液压间隙调整装置将升程传递给气门,控制气门运动。本发明中的控制阀与单向阀19配合使用,可以在凸轮从动件顶动充油的伺服活塞且产生高压油回流时阻止高压油回流,防止气门升程损失。
具体地,摇臂中,第一控制油路101中设置的一个单向阀19,可以从摇臂轴4的润滑油道取油,油经过单向阀19后到达控制阀所在的安装孔,并进入控制阀的长形油槽,在电磁阀断电时,控制阀内侧的第三控制油路103不充油,控制阀在控制弹簧推力下停在最内侧位置,如图11所示,此时控制阀长形油槽与右侧伺服活塞的进油孔连通,油进入右侧伺服活塞的腔内,并在凸轮6处于基圆位置时充满右侧伺服活塞的油腔;右侧伺服活塞所对应的右侧凸轮从动件将凸轮6升程传递至右侧活塞帽,活塞帽受压后,腔内油压上升,油向摇臂轴4的来油油道回涌,此时单向阀19将第一控制油路101封闭(如图12所示),从而阻止油回流,使右侧伺服活塞形成刚性体,传递右侧凸轮从动件的凸轮6升程给摇臂象足。
此时,左侧伺服活塞的供油油道通过控制阀安装孔与外界连通,处于泄油状态,对应的左侧凸轮从动件升程被伺服活塞间隙补偿,凸轮6升程不反馈给摇臂象足,即左侧凸轮从动件及相应的左侧伺服活塞处于伺服状态,右侧凸轮从动件及右侧伺服活塞处于工作状态,传递凸轮6升程。
当发动机ECU(Electronic Control Unit,电子控制单元,又称“行车电脑”、“车载电脑”等)判断需要切换至另一凸轮6升程时,电磁阀通电,控制阀内侧的第三控制油路103充油,控制阀在控制油推动下克服控制弹簧的推力向外移动,到达垫块14处,停在垫块14止推位置,此时控制阀长形油槽跟随控制阀向外移动,但仍与经过单向阀19的来油油道连通,同时与左侧伺服活塞的供油油道连通,左侧伺服活塞充油,右侧伺服活塞与长形油槽错开,与另一泄油槽连通,通过控制阀中心的泄油油道和泄油口向外泄油,进入泄油状态。完成左侧伺服活塞和右侧伺服活塞的切换。
此外,本发明实施例还提供了一种可变气门驱动机构,该可变气门驱动机构包括如上文中所述的摇臂,以及凸轮从动件3和摇臂轴4。凸轮从动件3与摇臂中的伺服活塞位置对应;摇臂的安装端和凸轮从动件3分别可转动地套设在摇臂轴4上。
而且,本发明实施例还提供了一种发动机,该发动机设置有上文中所述的可变气门驱动机构。
最后,还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,由语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种摇臂,包括摇臂主体(1)和设置在所述摇臂主体(1)内的至少两个伺服活塞,以及用于控制所述伺服活塞充油和泄油的控制阀,其特征在于,
所述摇臂主体(1)上设置有第一控制油路(101),所述第一控制油路(101)的一端与摇臂轴(4)的润滑油道连通,另一端与所述控制阀的进油口连通,并且,所述第一控制油路(101)内设置有用于阻止油回流至所述润滑油道的单向阀(19);
所述伺服活塞包括:
用于接收凸轮从动件(3)压力的活塞帽(2),所述摇臂主体(1)上设置有阶梯定位孔,所述阶梯定位孔中直径较大的一端靠近所述凸轮从动件(3),所述活塞帽(2)设置在所述阶梯定位孔内;
间隙调整柱塞(18),所述间隙调整柱塞(18)的一端伸出所述阶梯定位孔外与调整螺母(12)固连,另一端位于所述阶梯定位孔内且伸入所述活塞帽(2)的中心孔内;
卡圈(17)和调整弹簧,分别套设在所述间隙调整柱塞(18)的端部且位于所述活塞帽(2)的中心孔内。
2.根据权利要求1所述的摇臂,其特征在于,所述单向阀(19)为钢球型单向阀;
所述第一控制油路(101)与所述润滑油道连接的一端为阶梯孔结构,所述阶梯孔结构靠近所述润滑油道的一端直径较小;
所述第一控制油路(101)内还设置有挡销(20),所述钢球型单向阀位于所述挡销(20)和所述阶梯孔结构之间。
3.根据权利要求2所述的摇臂,其特征在于,所述挡销(20)为圆柱挡销。
4.根据权利要求1-3任一项所述的摇臂,其特征在于,所述控制阀包括:
设置在所述摇臂主体(1)上的第二控制油路(102),所述第二控制油路(102)的进油口与所述第一控制油路(101)连通,所述第二控制油路(102)设置有至少两个出油口,每个所述出油口分别与相应的所述伺服活塞连通以控制其充油和泄油,并且,所述第二控制油路(102)的泄油端设置有泄油口,所述第二控制油路(102)的控制端与第三控制油路(103)连通;
位于所述第二控制油路(102)内的控制阀芯(16)及附件。
5.根据权利要求4所述的摇臂,其特征在于,所述附件包括:
垫块(14),所述垫块(14)通过弹性卡环(15)固定在所述泄油端,并且,所述垫块(14)上设置有所述泄油口;
控制弹簧(13),所述控制弹簧(13)的两端分别与所述控制阀芯(16)和所述垫块(14)相抵。
6.根据权利要求5所述的摇臂,其特征在于,所述控制阀芯(16)中:
靠近所述泄油端的部分设置有用于两个所述伺服活塞充油切换的第一环形油槽;
靠近所述控制端的部分设置有第二环形槽,且与所述控制阀芯(16)中心的泄油通道连通。
7.根据权利要求1所述的摇臂,其特征在于,所述摇臂主体(1)上通过调整螺钉(9)与气门桥(11)连接。
8.一种可变气门驱动机构,其特征在于,包括:
摇臂,所述摇臂为如权利要求1-7任一项所述的摇臂;
凸轮从动件(3),所述凸轮从动件(3)与所述摇臂中的伺服活塞位置对应;
摇臂轴(4),所述摇臂的安装端和所述凸轮从动件(3)分别可转动地套设在所述摇臂轴(4)上。
9.一种发动机,其特征在于,设置有如权利要求8所述的可变气门驱动机构。
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