CN111140303A - 一种双气门可切换摇臂系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双气门可切换摇臂系统，属于汽车发动机技术领域。双气门可切换摇臂系统，包括凸轮组件；气门组件，包括两个气门；电驱动件；摇臂组件，摇臂组件设置在凸轮组件的下侧，并位于两个气门的上侧，摇臂组件包括内摇臂、外摇臂、棘轮组件及锁销，锁销和棘轮组件均设置在外摇臂上，电驱动件驱动棘轮组件运动，以带动锁销卡接于内摇臂，使凸轮组件同时带动内摇臂和外摇臂转动，以带动气门向下移动，以同时调节两个气门升程的大小，电驱动件再次驱动棘轮组件运动，使锁销与内摇臂脱离，两个气门保持关闭。其优点在于：能够通过切换锁销以实现两个气门的同时升程和停缸，避免因摇臂组件重量较重而引起摩擦功及油耗较大。

Description

一种双气门可切换摇臂系统

技术领域

本发明涉及汽车发动机技术领域，尤其涉及一种双气门可切换摇臂系统。

背景技术

可变气门升程摇臂系统在新型汽车发动机上得到广泛应用，它使发动机在高速区和低速区都能得到满足需求的气门升程，从而提升发动机的高速功率及降低低速区域的油耗，提高燃油经济性。

随着汽车排放和油耗法规的日益严格，为了降低发动机的燃油消耗和排放，在部分负荷工况时，希望发动机能关闭部分气门，以停掉部分气缸，这样可以减少泵气损失，提高燃烧效率，进而减少发动机的油耗和排放。

但目前的气门摇臂多采用的是机油压力驱动来对锁销进行切换，导致锁销的切换容易受机油压力和机油粘度的影响，使其对供油能力的要求较高；由于摇臂重量较大，目前的一个可切换摇臂只能实现一个气门的升程切换，容易因摇臂重量较高而导致气门机构的摩擦功较大，使油耗较大。

综上所述，亟需设计一种双气门可切换摇臂系统，来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种双气门可切换摇臂系统，能够通过切换锁销以实现停缸，具有能同时切换两个气门且切换简单可靠的特点。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种双气门可切换摇臂系统，包括：

凸轮组件；

气门组件，包括两个气门；

电驱动件；

摇臂组件，所述摇臂组件设置在所述凸轮组件的下侧，并位于两个所述气门的上侧，所述摇臂组件包括内摇臂、外摇臂、棘轮组件及锁销，所述锁销和所述棘轮组件均设置在所述外摇臂上，所述电驱动件驱动所述棘轮组件运动，以带动所述锁销卡接于所述内摇臂，使所述凸轮组件同时带动所述内摇臂和所述外摇臂转动，以带动所述气门向下移动，以同时调节两个所述气门升程的大小，所述电驱动件再次驱动所述棘轮组件运动，使所述锁销与所述内摇臂脱离，两个所述气门保持关闭。

优选地，所述摇臂组件还包括滚轮，所述滚轮设置在所述内摇臂的内侧，并与所述内摇臂转动连接，所述锁销卡接于所述内摇臂时，所述凸轮组件驱动所述滚轮转动，以带动所述内摇臂和所述外摇臂同时转动，以使两个所述气门同时向下移动。

优选地，所述摇臂组件还包括第一销轴及第二销轴，所述第一销轴穿设在所述内摇臂和所述滚轮上，所述第二销轴穿设在所述内摇臂及所述外摇臂上，所述锁销脱离所述内摇臂时，所述凸轮组件驱动所述滚轮沿所述第一销轴转动，以带动所述内摇臂沿所述第二销轴转动，所述外摇臂保持不动，以使两个所述气门保持关闭。

优选地，所述摇臂组件还包括扭簧，所述扭簧设置在所述第二销轴上，所述扭簧的一端由所述外摇臂限位，另一端由所述内摇臂限位，以使所述内摇臂复位。

优选地，所述外摇臂包括两个滑移面，两个所述滑移面对称设置在所述内摇臂的两侧，两个所述气门分别为第一气门和第二气门，所述第一气门与所述第二气门分别设置在所述外摇臂的两个所述滑移面的底端，所述内摇臂带动所述外摇臂转动，以同时调节所述第一气门和所述第二气门的升程大小。

优选地，所述棘轮组件包括主动棘轮与被动棘轮，所述被动棘轮能够相对所述主动棘轮旋转伸出或缩回，以使所述锁销抵接或脱离所述内摇臂。

优选地，所述锁销与所述被动棘轮之间设置有压缩弹簧，所述压缩弹簧穿设在所述锁销上，以使所述锁销复位。

优选地，所述锁销包括圆柱体，用于穿设所述压缩弹簧，且所述圆柱体与所述被动棘轮过盈配合，以将所述压缩弹簧限位于所述锁销和所述被动棘轮之间。

优选地，所述锁销的端部的形状为长方体，以增加所述锁销与所述内摇臂的接触宽度。

优选地，所述双气门可切换摇臂系统还包括两个液压间隙调节器，两个所述液压间隙调节器分别设置在两个所述滑移面的底端，以分别用于所述第一气门与所述第二气门的间隙调节。

本发明的有益效果为：

该双气门可切换摇臂系统中，通过电驱动件驱动棘轮组件运动，棘轮组件带动锁销卡接于内摇臂，此时凸轮组件能够带动内摇臂和外摇臂同时转动，以带动气门向下移动，以实现同时调节两个气门升程的大小；不需要再通过机油压力来驱动以对锁销进行切换，避免了锁销的切换受机油压力和机油粘度的影响，减小了对供油能力的要求；采用电驱动件的驱动方式的响应速度快，驱动方式简单，切换容易；且能够实现两个气门升程的同时切换，以降低气门组件的运动质量，降低了摩擦功，节省了油耗；当电驱动件驱动棘轮组件运动，使锁销与内摇臂脱离时，凸轮组件仅驱动内摇臂旋转，而外摇臂保持不动，以实现两个气门的关闭，实现停缸；减少了泵气损失，提高了燃烧效率，进而减少了发动机的油耗和排放。

附图说明

图1是本发明提供的双气门可切换摇臂系统的总成图；

图2是本发明提供的锁销的结构示意图；

图3是本发明提供的摇臂组件的结构示意图；

图4是本发明提供的摇臂组件的分解示意图；

图5是本发明提供的主动棘轮的结构示意图；

图6是本发明提供的被动棘轮的结构示意图；

图7是本发明提供的凸轮组件的结构示意图；

图8是本发明提供的锁销伸出的结构示意图；

图9是本发明提供的锁销缩回的结构示意图。

附图标记说明：

图中：

1-凸轮组件；11-轴承；12-凸轮；13-凸轮轴；

2-摇臂组件；21-扭簧；22-内摇臂；23-压缩弹簧；24-滚轮；25-锁销；26-第一销轴；27-第二销轴；28-外摇臂；291-主动棘轮；292-被动棘轮；293-导向件；294-套筒；

3-液压间隙调节器；

4-第一气门；5-第二气门。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而己。在整个说明书中，同样的附图标记指示同样的元件。

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提出了一种双气门可切换摇臂系统，用于切换气门升程的大小，实现停缸。具体地，如图1所示，双气门可切换摇臂系统包括凸轮组件1、气门组件、电驱动件(图中未标出)及摇臂组件2。其中，气门组件包括两个气门，摇臂组件2设置在凸轮组件1的下侧，并位于两个气门的上侧。摇臂组件2包括内摇臂22、外摇臂28、棘轮组件及锁销25，锁销25和棘轮组件均设置在外摇臂28上，电驱动件驱动棘轮组件运动，棘轮组件带动锁销25伸出并卡接于内摇臂22，使凸轮组件1能够同时带动内摇臂22和外摇臂28转动，以带动两个气门向下移动，以同时调节两个气门升程的大小；电驱动件驱动棘轮组件运动，使锁销25缩回并与内摇臂22脱离，此时凸轮组件1仅仅带动内摇臂22转动，而不带动外摇臂28转动，两个气门不再受凸轮组件1的驱动，两个气门均保持关闭，以实现停缸的功能。本实施例中，电驱动件为电机。其它实施例中，电驱动件还可以为电控阀。

通过电驱动件驱动棘轮组件运动，棘轮组件带动锁销25卡接于内摇臂22，此时凸轮组件1能够带动内摇臂22和外摇臂28转动，以带动气门向下移动，以实现同时调节两个气门升程的大小；不需要再通过机油压力来驱动以对锁销25进行切换，避免了锁销25的切换受机油压力和机油粘度的影响，减小了对供油能力的要求；只需控制内摇臂22的运动即能控制气门升程的大小，驱动方式简单，切换容易；同时一个摇臂组件2能够实现两个气门升程的同时切换，以减少气门组件的运动质量，有利于摩擦功和油耗；当电驱动件驱动棘轮组件运动，使锁销25与内摇臂22脱离时，凸轮组件1仅能够带动内摇臂22转动，外摇臂28与凸轮组件1上的两个轴承11相接触，保持不动，不能驱动两个气门，以使两个气门保持关闭，实现停缸；能够在对锁销25进行切换时实现停缸，以减少泵气损失，提高燃烧效率，进而减少了发动机的油耗和排放。

本实施例中，如图2所示，锁销25的端部的形状设置为长方体。将锁销25端部的形状设置为长方体，一方面能够提高锁销25的刚度，减少锁销25的变形，使锁销25的切换可靠性较强，使用寿命较长；另一方面能够增加锁销25与内摇臂22的接触宽度，使内摇臂22的限位效果较好。

具体地，如图3和图4所示，摇臂组件2还包括滚轮24，滚轮24设置在内摇臂22的内侧，并与内摇臂22转动连接。当锁销25伸出卡接于内摇臂22时，内摇臂22被限位，外摇臂28与内摇臂22的运动轨迹相同；此时凸轮组件1驱动滚轮24转动，以带动内摇臂22和外摇臂28同时转动，以使两个气门同时向下移动。

进一步地，如图4所示，摇臂组件2还包括第一销轴26及第二销轴27，第一销轴26穿设在内摇臂22及滚轮24上，第二销轴27穿设在内摇臂22及外摇臂28上；当锁销25缩回脱离内摇臂22时，凸轮组件1驱动滚轮24沿第一销轴26转动，以带动内摇臂22沿第二销轴27转动，外摇臂28保持不动，以使两个所述气门保持关闭，以实现两个气门的停缸功能。

具体地，外摇臂28包括两个滑移面(图中未标出)，两个滑移面对称设置在内摇臂22的两侧，且两个气门分别设置在两个外摇臂28的两个滑移面的底端。当锁销25抵接内摇臂22时，凸轮组件1驱动内摇臂22和外摇臂28同时转动，使两个滑移面同时抵接两个气门并向下移动，以控制两个气门的升程大小。

进一步地，如图4-6所示，棘轮组件包括主动棘轮291、被动棘轮292、导向件293及套筒294。其中，套筒294和导向件293均设置在锁销25、主动棘轮291与被动棘轮292的外侧，套筒294和导向件293均能够对锁销25、主动棘轮291与被动棘轮292的移动有导向作用，使锁销25、主动棘轮291与被动棘轮292的运动更加精准。

其中，导向件293固定于套筒294中，套筒294用于将锁销25、主动棘轮291及被动棘轮292限位在外摇臂28上，导向件293用于对主动棘轮291和被动棘轮292进行导向。主动棘轮291与被动棘轮292相互卡接，被动棘轮292与锁销25连接，当锁销25伸出将内摇臂22进行限位时，能够使锁销25伸出的状态保持，只有当电驱动件再次驱动主动棘轮291运动时，才能将锁销25伸出的状态切换至锁销25缩回的状态，使锁销25切换的可靠性较高。

其中，锁销25与被动棘轮292之间设置有压缩弹簧23，压缩弹簧23穿设在锁销25上，以使锁销25复位。如图2所示，锁销25包括圆柱体(图中未标出)，用于穿设压缩弹簧23，且圆柱体与被动棘轮292过盈配合，以将压缩弹簧23限位于锁销25和被动棘轮292之间。

进一步地，双气门可切换摇臂系统还包括两个液压间隙调节器3，两个液压间隙调节器3分别设置在外摇臂28的两个滑移面的底端，以分别用于两个气门的间隙调节。本实施例中的，液压间隙调节器3为现有技术中普通的液压间隙调节器。当液压间隙调节器3与外摇臂28相配合使用时，液压间隙调节器3不再需要给摇臂组件2中的锁销25切换提供机油，使切换简单，工作效率较高。

具体地，如图7所示，凸轮组件1还包括凸轮轴13及凸轮12，凸轮12和两个轴承11均设置在凸轮轴13上，且两个轴承11对称设置在凸轮12的两侧。凸轮12与滚轮24抵接，两个轴承11分别与外摇臂28的两个滑移面抵接；当锁销25卡接并限位内摇臂22时，凸轮12转动，带动滚轮24转动，滚轮24带动内摇臂22和外摇臂28绕着第液压间隙调节器3转动，使外摇臂28的两个滑移面分别抵接并向下压靠两个气门，实现气门的升程大小的调节；当锁销25与内摇臂22脱离时，内摇臂22与外摇臂28之间锁定解除，凸轮12转动，以带动滚轮24和内摇臂22绕着第二销轴27转动，外摇臂28保持不动，此时两个外摇臂28分别与凸轮轴13上的两个轴承11接触，两个气门保持关闭，实现停缸。

进一步地，两个气门分别为第一气门4和第二气门5，第一气门4与第二气门5分别设置在外摇臂28的两个滑移面的底端，内摇臂22带动外摇臂28绕着液压间隙调节器3转动，两个液压间隙调节器3分别设分别用于第一气门4与第二气门5的间隙调节，以使外摇臂28的两个滑移面分别抵接并向下压靠第一气门4和第二气门5，以同时调节第一气门4和第二气门5的升程大小。

具体地，如图4所示，摇臂组件2还包括扭簧21，扭簧21设置在第二销轴27上，扭簧21的一端由外摇臂28限位，另一端由内摇臂22限位，以使内摇臂22复位。本实施例中，扭簧21的数量设置有两个，两个扭簧21均设置在内摇臂22与外摇臂28之间，并穿设在第二销轴27上。

本实施例中双气门可切换摇臂系统的具体切换过程如下：首先，锁销25缩回与内摇臂22处于相互脱离状态；当电驱动件驱动并按压主动棘轮291的顶端时，主动棘轮291向靠近被动棘轮292的方向移动，被动棘轮292抵接并压靠锁销25，被动棘轮292相对主动棘轮291转动伸出，以使锁销25伸出；同时压缩锁销25上的压缩弹簧23，压缩弹簧23积蓄势能；内摇臂22被锁销25卡住限位，此时主动棘轮291与被动棘轮292卡接，以保持锁销25伸出的状态，如图8所示；凸轮12转动，带动滚轮24转动，滚轮24带动内摇臂22和外摇臂28绕着两个液压间隙调节器3转动，外摇臂28的两个滑移面分别抵接并向下压靠第一气门4和第二气门5，实现第一气门4和第二气门5的升程大小的调节。

然后，当电驱动件再次按压主动棘轮291的顶端时，被动棘轮292相对主动棘轮291转动缩回，以解锁锁销25伸出的状态，使内摇臂22与外摇臂28之间的锁定解除，同时压缩弹簧23伸长，压缩弹簧23积蓄的势能使锁销25缩回复位，如图9所示；凸轮12转动，带动滚轮24和内摇臂22绕第二销轴27转动，此时外摇臂28的两个滑移面分别与凸轮轴13上的两个轴承11接触，第一气门4与第二气门5均保持关闭，实现停缸。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种双气门可切换摇臂系统，其特征在于，包括：

凸轮组件(1)；

气门组件，包括两个气门；

电驱动件；

摇臂组件(2)，所述摇臂组件(2)设置在所述凸轮组件(1)的下侧，并位于两个所述气门的上侧，所述摇臂组件(2)包括内摇臂(22)、外摇臂(28)、棘轮组件及锁销(25)，所述锁销(25)和所述棘轮组件均设置在所述外摇臂(28)上，所述电驱动件驱动所述棘轮组件运动，以带动所述锁销(25)卡接于所述内摇臂(22)，使所述凸轮组件(1)同时带动所述内摇臂(22)和所述外摇臂(28)转动，以带动所述气门向下移动，以同时调节两个所述气门升程的大小，所述电驱动件再次驱动所述棘轮组件运动，使所述锁销(25)与所述内摇臂(22)脱离，两个所述气门保持关闭。

2.如权利要求1所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述摇臂组件(2)还包括滚轮(24)，所述滚轮(24)设置在所述内摇臂(22)的内侧，并与所述内摇臂(22)转动连接，所述锁销(25)卡接于所述内摇臂(22)时，所述凸轮组件(1)驱动所述滚轮(24)转动，以带动所述内摇臂(22)和所述外摇臂(28)同时转动，以使两个所述气门同时向下移动。

3.如权利要求2所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述摇臂组件(2)还包括第一销轴(26)及第二销轴(27)，所述第一销轴(26)穿设在所述内摇臂(22)和所述滚轮(24)上，所述第二销轴(27)穿设在所述内摇臂(22)及所述外摇臂(28)上，所述锁销(25)脱离所述内摇臂(22)时，所述凸轮组件(1)驱动所述滚轮(24)沿所述第一销轴(26)转动，以带动所述内摇臂(22)沿所述第二销轴(27)转动，所述外摇臂(28)保持不动，以使两个所述气门保持关闭。

4.如权利要求3所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述摇臂组件(2)还包括扭簧(21)，所述扭簧(21)设置在所述第二销轴(27)上，所述扭簧(21)的一端由所述外摇臂(28)限位，另一端由所述内摇臂(22)限位，以使所述内摇臂(22)复位。

5.如权利要求1所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述外摇臂(28)包括两个滑移面，两个所述滑移面对称设置在所述内摇臂(22)的两侧，两个所述气门分别为第一气门(4)和第二气门(5)，所述第一气门(4)与所述第二气门(5)分别设置在所述外摇臂(28)的两个所述滑移面的底端，所述内摇臂(22)带动所述外摇臂(28)转动，以同时调节所述第一气门(4)和所述第二气门(5)的升程大小。

6.如权利要求1所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述棘轮组件包括主动棘轮(291)与被动棘轮(292)，所述被动棘轮(292)能够相对所述主动棘轮(291)旋转伸出或缩回，以使所述锁销(25)抵接或脱离所述内摇臂(22)。

7.如权利要求6所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述锁销(25)与所述被动棘轮(292)之间设置有压缩弹簧(23)，所述压缩弹簧(23)穿设在所述锁销(25)上，以使所述锁销(25)复位。

8.如权利要求7所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述锁销(25)包括圆柱体，用于穿设所述压缩弹簧(23)，且所述圆柱体与所述被动棘轮(292)过盈配合，以将所述压缩弹簧(23)限位于所述锁销(25)和所述被动棘轮(292)之间。

9.如权利要求1所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述锁销(25)的端部的形状为长方体，以增加所述锁销(25)与所述内摇臂(22)的接触宽度。

10.如权利要求5所述的双气门可切换摇臂系统，其特征在于，所述双气门可切换摇臂系统还包括两个液压间隙调节器(3)，两个所述液压间隙调节器(3)分别设置在两个所述滑移面的底端，以分别用于所述第一气门(4)与所述第二气门(5)的间隙调节。

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