CN113494325A - 气门摇臂组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气门摇臂组件。该气门摇臂组件包括外摇臂、内摇臂和两个外滚子，内摇臂和两个外滚子分别以相互平行的转动轴线可转动地安装在外摇臂上，内摇臂位于两个外滚子之间，外滚子用于接受外部驱动力，其中，外摇臂具有用于安装外滚子的两个滚道部，滚道部具有沿周向延伸的外周表面，每个外滚子可转动地支撑在相应的滚道部的外周表面上，滚道部具有主滚道部分和收窄滚道部分，主滚道部分的轴向长度大于收窄滚道部分的轴向长度，外滚子的受到外部驱动力的部段支撑在主滚道部分上。本发明的气门摇臂组件能够减轻组件结构的重量。

Description

气门摇臂组件

技术领域

本发明涉及发动机技术领域。具体地，本发明涉及一种用于发动机的气门机构的气门摇臂组件。

背景技术

气门机构是车辆发动机系统中的重要构件之一。通常，在气门机构中设置有将凸轮的旋转运动转换为气门推杆的直线运动的气门摇臂装置。气门摇臂装置与凸轮机构配合，通过自身的摆动来控制气门适时地打开或关闭，从而实现发动机气缸的进气和排气。其中，可切换气门摇臂(switchable roller finger follower，SRFF)一般设置有相互枢接的两个摇臂机构，通过控制两个摇臂机构之间的连接状态，可以改变凸轮与气门摇臂装置的接合状态，从而使气门升程能够在高低升程之间进行切换或者使气门能够二次开启。

在现有技术中，例如CN 102892977A中所公开的可切换气门摇臂典型地将两个摇臂分为内摇臂和外摇臂，其中，内摇臂可转动地安装在外摇臂的两个侧板之间。在内摇臂上装配有滚子组件，用于与驱动气门摇臂的凸轮进行滚动接触，从而降低二者之间的摩擦。而在外摇臂的两个侧板上分别设置有摩擦衬垫，用于分别与凸轮进行滑动接触。在这种设计中，外摇臂与凸轮之间的摩擦损失较大，易于造成磨损，进而影响使用寿命。

为了进一步减少外摇臂上的摩擦，一些可切换气门摇臂在外摇臂的两侧也安装了用于接合凸轮的滚子组件。在这些气门摇臂中，安装滚子的方式通常有两种：一种是例如CN104395564A中的气门摇臂，其在内摇臂的滚子转轴中形成空腔，使用一根从空腔中穿过的转轴同时支撑外摇臂两侧的滚子，因此，内摇臂与外摇臂之间的相对转动范围受到空腔尺寸的限制；另一种是例如CN 109923286A中的气门摇臂，其在外摇臂的两侧分别形成悬臂式的支撑轴，并通过螺纹紧固件来对滚子进行轴向限位，但加工螺纹的成本较高，并且紧固件的重量较大。如果采用悬臂式的滚子转轴设计，就需要找到能够减轻结构重量和简化加工方式的方法。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种具有较轻的结构重量的气门摇臂组件。

上述技术问题通过根据本发明的一种气门摇臂组件而得到解决。该气门摇臂组件包括外摇臂、内摇臂和两个外滚子，内摇臂和两个外滚子分别以相互平行的转动轴线可转动地安装在外摇臂上，内摇臂位于两个外滚子之间。外滚子用于接受外部驱动力，该驱动力由与外滚子抵接的驱动机构(例如凸轮等)施加在外滚子上。其中，外摇臂具有用于安装外滚子的两个滚道部，滚道部具有沿周向延伸的外周表面，每个外滚子可转动地支撑在相应的滚道部的外周表面上。滚道部具有主滚道部分和收窄滚道部分，主滚道部分的轴向长度大于收窄滚道部分的轴向长度，外滚子的受到外部驱动力的部段支撑在主滚道部分上。

这里的“轴向”、“径向”和“周向”都是针对于滚道部而言的方向，因此，滚道部的轴向方向也就是在滚道部的外周表面上围绕滚道部转动的外滚子的转动轴线的延伸方向。由于外滚子仅在朝向驱动机构的一侧受到驱动力，因此滚道部仅需要在朝向驱动机构的一侧具有较大轴向长度来支撑外滚子即可，该部分即主滚道部分。主滚道部分的轴向长度、特别是外周表面的轴向长度优选地等于或略大于外滚子的轴向长度，以便为受到驱动力的外滚子提供稳定的支撑。而外滚子在滚道部的背向驱动机构的一侧不会受到驱动力，因此滚道部在该部分的区域中可以具有较小的轴向长度，该部分即收窄滚道部分。收窄滚道部分的轴向长度、特别是外周表面的轴向长度优选地可以为主滚道部分的三分之一到二分之一，因此也小于外滚子的轴向长度。收窄滚道部分的外周表面虽然轴向长度较小，但足以支撑和引导外滚子的转动运动，同时能够大大减轻气门摇臂组件的结构重量，从而减小气门摇臂组件的转动惯量。

根据本发明的一个优选实施例，外摇臂可以具有两个平行延伸并且在端部相互连接的侧板，内摇臂位于两个侧板之间，主滚道部分从侧板的背向内摇臂的一侧沿轴向突起，收窄滚道部分与主滚道部分的轴向中部、特别是轴向中点处连接而与侧板间隔开。由于主滚道部分的轴向长度与外滚子的轴向长度大致相当，而收窄滚道部分的轴向长度小于外滚子的轴向长度，因此位于主滚道部分的轴向中部的收窄滚道部分也相应地支撑在外滚子的轴向中部附近，从而有利于稳定地支撑外滚子。

根据本发明的另一优选实施例，气门摇臂组件还可以包括保持盖，外摇臂还可以具有形成在滚道部的径向内侧的插孔，保持盖具有挡板部和快插接头，当保持盖安装在外摇臂上时，快插接头插入插孔中从而通过形状配合限定保持盖相对于外摇臂的轴向位置，并且挡板部位于滚道部的端部外侧从而限定外滚子相对于滚道部的轴向位置。优选地，快插接头能够通过弹性变形而插入插孔中，并且能够在完全插入插孔之后复原，从而通过与插孔的形状配合来限定保持盖相对于外摇臂的轴向位置。保持盖可以由具有弹性变形能力的轻质材料制成，例如塑料等，也可以由具有更高强度的金属材料制成。这种保持盖便于拆装，并且能够进一步减轻气门摇臂组件的结构重量。

根据本发明的另一优选实施例，插孔可以是形成在收窄滚道部分上的通孔，当保持盖安装在外摇臂上时，快插接头沿轴向穿过插孔。这种结构更加便于拆装保持盖。

根据本发明的另一优选实施例，挡板部可以向径向外侧延伸越过主滚道部分的至少部分的外周表面，从而能够与侧板配合来限制外滚子的轴向位置。优选地，挡板部可以不向径向外侧延伸越过收窄滚道部分的外周表面。这是因为外滚子在收窄滚道部分上的部段不会受到驱动机构的直接挤压，因此不在该区域中进行轴向限位也是可行的，这使得保持盖的结构重量进一步减轻。

根据本发明的另一优选实施例，主滚道部分可以是沿周向部分地延伸的弧形结构并且具有圆弧形的内周表面，保持盖可以具有连接在挡板部与快插接头之间的连接部，当保持盖安装在外摇臂上时，主滚道部分的内周表面贴合连接部，从而使保持盖更加稳定地安装在滚道部上。

根据本发明的另一优选实施例，滚道部还可以具有加强筋，加强筋从主滚道部分的内周表面沿径向延伸并连接到收窄滚道部分，相应地，保持盖可以具有在连接部上径向延伸的限位槽，当保持盖安装在外摇臂上时，加强筋插入限位槽中，从而防止保持盖相对于滚道部转动。

根据本发明的另一优选实施例，插孔可以与主滚道部分的内周表面的轴线偏心地布置，这同样可以防止保持盖相对于滚道部转动。

附图说明

以下结合附图进一步描述本发明。图中以相同的附图标记来代表功能相同的元件。其中：

图1示出根据本发明的实施例的气门摇臂组件的立体图；

图2a和图2b分别示出图1中的气门摇臂组件的外摇臂的主视图和立体图；

图3示出图1中的气门摇臂组件的剖视图；

图4示出图1中的气门摇臂组件的保持盖的示意图；

图5示出根据本发明的另一实施例的气门摇臂组件的保持盖的示意图；

图6示出根据本发明的又一实施例的气门摇臂组件的立体图；

图7a和图7b分别示出图6中的气门摇臂组件的外摇臂的不同角度的立体图；

图8示出图6中的气门摇臂组件的剖视图；和

图9示出图6中的气门摇臂组件的保持盖的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的气门摇臂组件的具体实施方式。下面的详细描述和附图用于示例性地说明本发明的原理，本发明不限于所描述的优选实施例，本发明的保护范围由权利要求书限定。

根据本发明的实施例，提供了一种用于机动车辆的发动机气门机构的气门摇臂组件，其适用于具有可变气门升程的气门机构。图1至图4示出了根据本发明的气门摇臂组件的一个实施例。

图1示出了根据本实施例的气门摇臂组件的立体图。如图所示，该气门摇臂组件包括外摇臂10、内摇臂20、外滚子30、内滚子40、复位弹簧50和安装销60。

图2a和图2b分别示出了外摇臂10的主视图和立体图。如图所示，外摇臂10具有两个平行延伸的侧板11。这两个侧板11在垂直于各自的延伸平面的方向上相互间隔开，并且在相应的两端相互连接在一起。

如图1所示，内摇臂20安装在外摇臂10的两个侧板11之间。内摇臂20的一端通过安装销60可转动地安装在外摇臂10上，安装销60的中心轴线垂直于侧板11的延伸平面，使得内摇臂20能够在平行于两个侧板11的平面中相对于外摇臂10转动。两个扭簧形式的复位弹簧50分别安装在外摇臂10的端部两侧。每个复位弹簧50具有两个挂脚，其中一个挂脚抵接外摇臂10，另一个挂脚抵接内摇臂20，使得外摇臂10和内摇臂20能够在不受驱动力时相对于彼此转动复位。内滚子40可转动地安装在内摇臂20的轴向中部，并且内滚子40相对于内摇臂20的转动轴线与内摇臂20相对于外摇臂10的转动轴线相互平行。

如图2a和图2b所示，外摇臂10还具有两个滚道部12。这两个滚道部12分别形成在两个侧板11上，具有相同的形状和尺寸并且关于内摇臂20对称布置。每个外滚子30支撑在一个相应的滚道部12的径向外侧，并且能够围绕滚道部12(即相对于外摇臂10)转动，其转动轴线与内摇臂20以及内滚子40的转动轴线平行。每个滚道部12具有两个部分：主滚道部分13和收窄滚道部分14。主滚道部分13从侧板11的背向内摇臂20的侧面开始沿着外滚子30的转动轴线的方向(以下简称为轴向)延伸，从而在侧板11的外侧形成突起的结构。主滚道部分13可以具有大致平行于侧板11延伸的平坦端面。收窄滚道部分14整体为垂直于轴向延伸的、厚度均匀的平板状结构。主滚道部分13的轴向长度略大于外滚子30的轴向长度，而收窄滚道部分14的轴向长度小于主滚道部分13的轴向长度，优选地为主滚道部分13的轴向长度的三分之一至二分之一，并且收窄滚道部分14与主滚道部分13的轴向中部、特别是轴向中点处连接，从而与侧板11平行地间隔开。

如图2a所示，沿轴向观察，滚道部12具有围绕外滚子30的转动轴线完整地延伸一周(以下简称为周向)而形成的外周表面，该外周表面的一部分位于主滚道部分13的外侧上，而另一部分位于收窄滚道部分14外侧上。主滚道部分13还具有在外周表面的径向内侧同轴地延伸的内周表面，使得主滚道部分13在垂直于轴向的横截面中呈弧形。在本实施例中，形成在主滚道部分13上的外周表面对应的圆心角大致为180度，即半圆。相应地，主滚道部分13的内周表面以及形成在收窄滚道部分14上的外周表面也分别对应于180度的圆心角。

收窄滚道部分14在主滚道部分13的整个内周表面以及两个端面上与主滚道部分13连接在一起。在收窄滚道部分14上形成有沿轴向贯穿收窄滚道部分14的插孔15。在垂直于轴向的平面中观察，插孔15与外滚子30的转动轴线、特别是与主滚道部分13的内周表面的轴线偏心地布置。滚道部12还具有加强筋16。加强筋16从主滚道部分13的内周表面开始向着径向内侧延伸并与收窄滚道部分14的背向内摇臂20的一侧连接。

如图1和图3所示，该气门摇臂组件还包括两个保持盖70，每个保持盖70安装在一个相应的滚道部12的轴向端部，以便对外滚子30进行轴向限位。保持盖70优选地可以由塑料等轻质材料制成，或者也可以替代地由金属材料制成。图4分别从不同角度示出了保持盖70的立体图。如图所示，每个保持盖70具有挡板部71、快插接头72和连接部73。挡板部71形成为具有均匀厚度的、部分圆形的板状结构。连接部73在挡板部71的一侧沿轴向突起，并且具有大致圆形的横截面形状。快插接头72从连接部73的背向挡板部71的一侧沿轴向延伸。在本实施例中，快插接头72由四个沿周向均匀地分隔开的插头瓣组成，每个插头瓣都可以沿径向弹性弯曲而相互靠近或远离，使得快插接头72的整体半径可以通过弹性变形来改变。在未发生弹性变形的情况下，快插接头72的轴向中部的半径与插孔15的内径相对应(大致相等或略小)，而快插接头72的自由端的半径大于插孔15的内径。

当将保持盖70安装在相应的滚道部12上时，快插接头72弹性变形而穿过插孔15，并且在安装到位之后复原，此时快接插头72的自由端伸出到收窄滚道部分14之外而轴向中部卡合在插孔15中，使得保持盖70相对于外摇臂10沿轴向定位。同时，挡板部71沿轴向抵接主滚道部分13的端面并沿径向延伸到主滚道部分13的径向外侧。挡板部71仅具有部分圆的形状，其相对于完整圆形缺少的部分对应于收窄滚道部分14，因此挡板部71仅延伸到主滚道部分13(或其一部分)的径向外侧而不会延伸到收窄滚道部分14的径向外侧。优选地，连接部73的轮廓与主滚道部分13互补，使得连接部73的外周表面贴合主滚道部分13的内周表面。同时，在连接部73上形成有从径向外侧向内径向延伸的限位槽74，滚道部12的加强筋16插入保持盖70的限位槽74中，使得保持盖70无法相对于滚道部12转动。此外，由于插孔15与主滚道部分13的内周表面的轴线偏心地布置，因此同样限制了保持盖70相对于滚道部12的转动运动。

当两个圈状的外滚子30安装在相应的滚道部12上时，外滚子30能够在驱动机构(未示出)的驱动下沿着滚道部12的外周表面滚动。该驱动机构通常为凸轮机构，凸轮以与外滚子30平行的转动轴线布置，并且在靠近主滚道部分13的一侧与外滚子30滚动接合。主滚道部分13朝向驱动机构，使得当凸轮抵接外滚子30时，外滚子30的受到凸轮压力直接作用的部段可以稳定地支撑在主滚道部分13上；收窄滚道部分14背向凸轮而不会受到较大的压力，因此虽然收窄滚道部分14仅对外滚子30的轴向中部区域进行支撑，但仍然足以保证外滚子30沿着滚道部12的外周表面稳定滚动。在外滚子30相对于滚道部12转动时，侧板11和保持盖70的挡板部71分别在轴向两端对外滚子30进行轴向限位。侧板11与挡板部71之间的轴向长度即主滚道部分13的轴向长度，该轴向长度略大于外滚子30的轴向长度，使得外滚子既能够顺畅地自由转动，又不会发生沿轴向的明显摆动。

在本实施例中，由于收窄滚道部分14的收窄设计以及保持盖70的挡板部71的部分圆形设计，使得安装外滚子30的结构的材料用量大大减少，从而可以减轻结构重量，减小气门摇臂组件的转动惯量。同时，使用快插接头来安装的保持盖70不仅便于拆装，而且可以采用塑料等轻质材料来制造，从而进一步减轻了结构重量。

在另一替代的实施例中，保持盖70的挡板部71也可以形成为完整的圆形，如图5所示。此外，保持盖70的结构还可以进行其他变化，例如图6至图9所示的又一替代的实施例。该实施例与图1至图4的实施例的差别在于，在滚道部12上没有形成加强筋16，仅靠偏心布置的快插接头72来实现对保持盖70的转动限制。在此，插孔15并非前述实施例中那样在收窄滚道部分14上向着远离主滚道部分13的方向偏移，而是相反地向着靠近主滚道部分13的方向偏移。因此，挡板部71可以形成得更小，例如图中所示的扇形。

需要注意的是，本领域技术人员还可以根据本发明对上述实施例的具体构造进行其他调整。例如，形成在主滚道部分13上的外周表面对应的圆心角可以改变，例如大于或小于180度的其他角度。但由于凸轮与外滚子30的接触角度在一定范围内变化，为了确保对外滚子30的稳定支撑，通常优选采用大于180度的角度范围。同样，快插接头72的结构仅是示例性的，也可以采用其他结构的快插接头。例如，快插接头72可以由更少或更多的插头瓣构成，或者也可以形成为一体式的柱形结构并仅通过材料本身的整体弹性收缩而插入插孔15中，只要便于安装和定位即可。此外，滚道部12的外周表面未必是延伸一周的完整环形，而是可以在收窄滚道部分14的区域中具有一段缺口的部分环形，相应地，收窄滚道部分14可以具有例如扇形的缺口部分，从而进一步减轻重量。但这种缺口部分的区域不应过大，而是应当以能够确保外滚子30的稳定转动为前提。

虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应当理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。

附图标记表

10 外摇臂

11 侧板

12 滚道部

13 主滚道部分

14 收窄滚道部分

15 插孔

16 加强筋

20 内摇臂

30 外滚子

40 内滚子

50 复位弹簧

60 安装销

70 保持盖

71 挡板部

72 快插接头

73 连接部

74 限位槽

Claims (10)

1.一种气门摇臂组件，包括外摇臂(10)、内摇臂(20)和两个外滚子(30)，所述内摇臂(20)和两个所述外滚子(30)分别以相互平行的转动轴线可转动地安装在所述外摇臂(10)上，所述内摇臂(20)位于两个所述外滚子(30)之间，所述外滚子(30)用于接受外部驱动力，

其特征在于，

所述外摇臂(10)具有用于安装所述外滚子(30)的两个滚道部(12)，所述滚道部(12)具有沿周向延伸的外周表面，每个所述外滚子(30)可转动地支撑在相应的所述滚道部(12)的外周表面上，所述滚道部(12)具有主滚道部分(13)和收窄滚道部分(14)，所述主滚道部分(13)的轴向长度大于所述收窄滚道部分(14)的轴向长度，所述外滚子(30)的受到外部驱动力的部段支撑在所述主滚道部分(13)上。

2.根据权利要求1所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述外摇臂(10)具有两个平行延伸的侧板(11)，所述内摇臂(20)位于两个所述侧板(11)之间，所述主滚道部分(13)从所述侧板(11)的背向所述内摇臂(20)的一侧沿轴向突起，所述收窄滚道部分(14)与所述主滚道部分(13)的轴向中部连接而与所述侧板(11)间隔开。

3.根据权利要求2所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述气门摇臂组件还包括保持盖(70)，所述外摇臂(10)还具有形成在所述滚道部(12)的径向内侧的插孔(15)，所述保持盖(70)具有挡板部(71)和快插接头(72)，当所述保持盖(70)安装在所述外摇臂(10)上时，所述快插接头(72)插入所述插孔(15)中从而通过形状配合限定所述保持盖(70)相对于所述外摇臂(10)的轴向位置，并且所述挡板部(71)位于所述滚道部(12)的端部外侧从而限定所述外滚子(30)相对于所述滚道部(12)的轴向位置。

4.根据权利要求3所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述快插接头(72)能够通过弹性变形而插入所述插孔(15)中，并且能够在完全插入所述插孔(15)之后复原，从而通过与所述插孔(15)的形状配合来限定所述保持盖(70)相对于所述外摇臂(10)的轴向位置。

5.根据权利要求3所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述插孔(15)是形成在所述收窄滚道部分(14)上的通孔，当所述保持盖(70)安装在所述外摇臂(10)上时，所述快插接头(72)沿轴向穿过所述插孔(15)。

6.根据权利要求3所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述挡板部(71)向径向外侧延伸越过所述主滚道部分(13)的至少部分的外周表面。

7.根据权利要求6所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述挡板部(71)不向径向外侧延伸越过所述收窄滚道部分(14)的外周表面。

8.根据权利要求3至7中任一项所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述主滚道部分(13)是沿周向部分地延伸的弧形结构并且具有圆弧形的内周表面，所述保持盖(70)具有连接在所述挡板部(71)与所述快插接头(72)之间的连接部(73)，当所述保持盖(70)安装在所述外摇臂(10)上时，所述主滚道部分(13)的内周表面贴合所述连接部(73)。

9.根据权利要求8所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述滚道部(12)还具有加强筋(16)，所述加强筋(16)从所述主滚道部分(13)的内周表面沿径向延伸并连接到所述收窄滚道部分(14)，所述保持盖(70)具有在所述连接部(73)上径向延伸的限位槽(74)，当所述保持盖(70)安装在所述外摇臂(10)上时，所述加强筋(16)插入所述限位槽(74)中，从而防止所述保持盖(70)相对于所述滚道部(12)转动。

10.根据权利要求8所述的气门摇臂组件，其特征在于，所述插孔(15)与所述主滚道部分(13)的内周表面的轴线偏心地布置，从而防止所述保持盖(70)相对于所述滚道部(12)转动。

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