CN114763750A - 中间摇臂、可变气门升程系统和组装方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于气门机构的中间摇臂、可变气门升程系统和组装方法。该中间摇臂包括摇臂壳体，该摇臂壳体具有沿横向方向贯通的枢轴孔，枢轴孔用于支撑在圆柱形的支撑结构上，使得中间摇臂能够在预定角度范围内围绕支撑结构转动。其中，枢轴孔是在周向上具有缺口的开放孔，使得支撑结构能够沿着垂直于横向方向的纵向平面从枢轴孔的缺口部分安装到枢轴孔中。本发明的中间摇臂、可变气门升程系统和组装方法便于组装。

Description

中间摇臂、可变气门升程系统和组装方法

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气门机构的中间摇臂、包括这种中间摇臂的可变气门升程系统以及用于这种可变气门升程系统的组装方法。

背景技术

在现有的车辆内燃机中，一般都设置有气门系统，并且因此设置有用于将凸轮的转动运动转换为驱动气门推杆的直线运动的摇臂装置。为了获得连续可变的气门升程(variable valve lift，VVL)，常见的摇臂装置通常包括用于驱动气门推杆的气门摇臂和用于推动气门摇臂的中间摇臂。

例如，CN 104712395 A公开了一种典型的可变气门升程装置，其包括气门推杆、气门摇臂、中间摇臂和凸轮机构等。其中，凸轮机构转动来带动中间摇臂摆动，进而推动气门摇臂来控制气门开闭。在这种常规设计中，中间摇臂通过安装销将摇臂壳体可转动地支撑在发动机中。安装销一般为圆柱形，并且安装在发动机中的其他支撑结构上。摇臂壳体的一端形成有横向贯通的安装孔，安装销穿过摇臂壳体上的安装孔，使得摇臂壳体能够围绕安装销摆动。

但是，这种中间摇臂对安装孔与支撑结构之间的配合精度要求较高，而且安装销需要依次穿过摇臂壳体的两个侧板上的安装孔。这种安装过程较为复杂，需要单独的工位来完成组装，之后再将组装在一起的支撑结构和中间摇臂安装在发动机中的气门摇臂上方。这种安装方式一方面提高了废品率，另一方面提高了组装工艺的难度。因此，传统的中间摇臂的生产过程繁琐并且成本较高。

发明内容

因此，本发明需要解决的技术问题是，提供一种便于组装的中间摇臂、可变气门升程系统和组装方法。

上述技术问题通过根据本发明的一种用于气门机构的中间摇臂而得到解决。该中间摇臂包括摇臂壳体，该摇臂壳体具有沿横向方向贯通的枢轴孔，该枢轴孔用于支撑在圆柱形的支撑结构上，使得中间摇臂能够在预定角度范围内围绕支撑结构转动。其中，该枢轴孔是在周向上具有缺口的开放孔，使得支撑结构能够沿着垂直于横向方向的纵向平面从枢轴孔的缺口部分安装到枢轴孔中。因此，将中间摇臂安装到支撑结构上的过程可以得到简化，特别是在将支撑结构安装到发动机中之后，也可以再方便地安装中间摇臂。

根据本发明的一个优选实施例，中间摇臂可以具有用于抵接驱动机构的第一接触部和用于抵接气门摇臂的第二接触部，在纵向平面中观察，第一接触部、第二接触部和枢轴孔可以呈三角形分布。因此，中间摇臂可以通过三点支撑的方式在纵向平面中定位，而不需要环绕支撑结构的完整圆形枢轴孔来定位。优选地，中间摇臂可以包括用于抵接驱动机构的滚子，该滚子可转动地安装在摇臂壳体上，第一接触部可以是滚子上实时地抵接驱动机构的区域，而摇臂壳体可以具有用于抵接气门摇臂的驱动接触面，第二接触部可以是驱动接触面上实时地抵接气门摇臂的区域。

根据本发明的另一优选实施例，在纵向平面中观察，在中间摇臂的转动范围内，枢轴孔的开放方向可以始终背向第一接触部与第二接触部的连线。因此，在中间摇臂的转动过程中，支撑结构、驱动机构和气门摇臂三者始终能够稳定地夹持中间摇臂，从而防止中间摇臂脱落。进一步优选地，在纵向平面中观察，在中间摇臂的转动范围内，枢轴孔的缺口弦线相对于第一接触部与第二接触部的连线的角度可以始终小于预定阈值。

根据本发明的另一优选实施例，在纵向平面中观察，枢轴孔可以具有弧形轮廓，特别是枢轴孔的弧形轮廓可以与支撑结构的轮廓相匹配，从而便于中间摇臂围绕支撑结构转动。

根据本发明的另一优选实施例，枢轴孔在周向上的延伸范围所对应的圆心角可以等于或小于180度，以便确保能够将中间摇臂方便地安装在支撑结构上。进一步优选地，枢轴孔在周向上的延伸范围所对应的圆心角可以在150度至180度的范围内，从而降低中间摇臂从支撑结构脱落的风险。

根据本发明的另一优选实施例，摇臂壳体可以具有沿横向方向间隔开的两个侧板和分别形成在两个侧板上的两个枢轴孔，两个枢轴孔沿横向方向对齐并且具有相同的形状和开放方向。

上述技术问题还通过根据本发明的一种可变气门升程系统而得到解决。该可变气门升程系统包括气门摇臂、驱动机构和支撑结构。其中，该可变气门升程系统还包括具有上述特征的中间摇臂。

上述技术问题还通过根据本发明的一种用于上述可变气门升程系统的组装方法而得到解决。该组装方法包括：在将气门摇臂和支撑结构安装就位之后，将中间摇臂安装在支撑结构上，同时将驱动机构安装就位，使得中间摇臂支撑在气门摇臂、支撑结构和驱动机构三者之间。因此，中间摇臂、支撑结构和驱动机构三者的组装可以在一个工位上同时进行，从而可以简化组装工序。

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中间摇臂在可变气门升程系统中的安装状态的示意图；和

图2示出根据本发明的实施例的中间摇臂的立体图。

具体实施方式

以下将结合附图描述根据本发明的中间摇臂、可变气门升程系统和组装方法的具体实施方式。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，提供了一种用于气门机构的中间摇臂。这种中间摇臂安装在可变气门升程系统中，用于驱动气门摇臂转动，以便控制气门升程。

图1至图2示出了根据本发明的中间摇臂的一个示意性实施例。如图1所示，中间摇臂30安装在可变气门升程系统中。可变气门升程系统主要包括气门摇臂10、驱动机构20、中间摇臂30和支撑结构40。图1所示的平面是由气门摇臂10和中间摇臂30的具有较大尺寸的两个正交维度所限定的平面，称为纵向平面，而垂直于纵向平面的方向称为横向方向。

气门摇臂10的一端支撑在液压间隙调节器(未示出)上，另一端抵接气门推杆(未示出)，并且能够以液压间隙调节器为支点在图1所示的纵向平面中转动。

支撑结构40大致为圆柱形，该圆柱的中心轴线大致沿横向方向延伸。支撑结构40例如可以固定在发动机气缸盖等结构上，其可以是安装在其他壳体结构上的销轴，也可以是与其他壳体结构一体形成的部分。中间摇臂30以可转动的方式安装在支撑结构40上，并且同时抵接气门摇臂10和驱动机构20。

驱动机构20例如可以是由凸轮轴与滚子等组成的凸轮驱动机构。驱动机构20可以驱动中间摇臂30向着挤压气门摇臂10的方向转动(在图1中沿顺时针方向向下转动)，中间摇臂30进而驱动气门摇臂10围绕液压间隙调节器的顶端向下转动。

此外，可变气门升程系统还可以包括复位件50。复位件50例如可以是扭簧。复位件50抵接中间摇臂30，并且能够向中间摇臂30提供与驱动机构20的驱动力相反的回复力，使得当驱动机构20不提供驱动力时，中间摇臂30能够自动向着远离气门摇臂10的方向转动(在图1中沿逆时针方向向上转动)，从而允许气门摇臂10抬起。在可变气门升程系统工作期间，气门摇臂10和中间摇臂30在纵向平面中的转动都限定在预定角度范围内，该预定角度范围可以由驱动机构20的驱动范围来限定。

图2示出了图1中的中间摇臂30的立体图。如图2所示，中间摇臂30包括摇臂壳体31、滚子32和枢轴销33。滚子32通过枢轴销33可转动地安装在摇臂壳体31上。当中间摇臂30安装在图1所示的可变气门升程系统中时，枢轴销33的中心轴线大致平行于横向方向，使得滚子32可以在纵向平面中围绕枢轴销33转动。

具体地，摇臂壳体31可以具有两个平行延伸的侧板311。侧板311的延伸方向大致垂直于枢轴销33的中心轴线，因此当中间摇臂30安装在可变气门升程系统中时，侧板311的延伸方向大致平行于纵向平面。两个侧板311沿横向方向间隔开，滚子32可以安装在两个侧板311之间。

如图1所示，滚子32用于抵接驱动机构20。在任意时刻，滚子32的外周表面上的实际抵接驱动机构20的区域可以称为第一接触部P1。第一接触部P1是随着中间摇臂30的转动位置而在滚子32的表面上变化的动态区域，并且由于滚子32与驱动机构20通常以相切的方式相互接触，因此在理想状态下，在纵向平面中观察，该区域可以近似为一个动态点。

两个侧板311可以在靠近气门摇臂10的一端通过横向延伸的端板连接在一起。该端板的朝向气门摇臂10的侧面形成用于抵接气门摇臂10的驱动接触面312。驱动接触面312具有实时地抵接气门摇臂10的第二接触部P2。类似于第一接触部P1，第二接触部P2也是随着中间摇臂30的转动位置而在驱动接触面312上变化的动态区域，并且在理想状态下，在纵向平面中观察，该区域也可以近似为一个动态点。

每个侧板311在远离气门摇臂10的一端形成有枢轴孔313。枢轴孔313沿横向方向贯通相应的侧板311。优选地，两个侧板311上的枢轴孔313具有相同的形状和尺寸并且沿横向方向对齐，使得沿横向方向观察时，两个枢轴孔313可以完全重合。以下仅以其中一个枢轴孔313为例来介绍本实施例。

不同于现有技术，在根据本发明的实施例中，在纵向平面中观察，枢轴孔313并非封闭的完整孔，而是在周向上具有缺口的开放孔。两个侧板311上的枢轴孔313的开放方向也优选地完全相同。枢轴孔313可以形成为在纵向平面中具有弧形轮廓的孔，特别是可以形成为圆形的一部分。圆柱形的支撑结构40可以直接沿着纵向平面从枢轴孔313的缺口部分安装到枢轴孔313中。因此，中间摇臂30与支撑结构40之间的组装过程可以非常轻松地完成，而不需要借助于额外的安装工具。

优选地，枢轴孔313在周向上的延伸范围所对应的圆心角等于或小于180度，也就是说，枢轴孔313可以形成为半圆或更小。这有利于将支撑结构40沿着纵向平面不受阻碍地插入枢轴孔313中。但是，为了防止中间摇臂30从支撑机构40脱落，枢轴孔313的缺口部分也不能过大。优选地，枢轴孔313在周向上的延伸范围所对应的圆心角可以在150度至180度的范围内(包括150度和180度)。

为了防止支撑结构40在中间摇臂30转动期间滑出枢轴孔313，气门摇臂10、驱动机构20和支撑结构40可以在纵向平面中形成对中间摇臂30的三角形支撑布局。具体而言，如图1所示，在纵向平面中观察，枢轴孔313、第一接触部P1和第二接触部P2呈三角形分布，使得中间摇臂30被约束在气门摇臂10、驱动机构20和支撑结构40三者之间而无法沿纵向平面随意移动。

在上述情况下，在纵向平面中观察，在中间摇臂30的整个转动范围内，枢轴孔313的开放方向始终背向第一接触部P1与第二接触部P2的连线。特别是，在中间摇臂30的转动范围内，枢轴孔313的缺口弦线(即枢轴孔313的弧形的端点之间的连线)相对于第一接触部P1与第二接触部P2的连线的角度优选地始终小于某一预定阈值。这使得气门摇臂10和驱动机构20对中间摇臂30的支撑力的合力方向始终大致朝向枢轴孔313的缺口方向，从而防止支撑结构40从缺口部分滑出。

此外，在纵向平面中观察，枢轴孔313优选地可以具有与支撑结构40相匹配的弧形轮廓。由于枢轴孔313是开放的部分孔，因此枢轴孔313与支撑结构40在转动过程中只需要保持相切的接触关系。这意味着这种匹配的弧形轮廓不必具有与支撑结构40完全相同的半径，而是可以具有大于支撑结构40的半径。这降低了对中间摇臂30在加工和组装方面的精度要求，从而降低了生产成本。

根据本发明的另一实施例，还提供了一种用于机动车辆的发动机的可变气门升程系统，其包括根据前述实施例的中间摇臂30，并且因此具有该中间摇臂的相应特征和优点。此外，该可变气门升程系统还可以包括根据前述实施例的气门摇臂10、驱动机构20和支撑结构40以及其他可能的部件。

根据本发明的又一实施例，还提供了一种用于根据前述实施例的可变气门升程系统的组装方法。在该组装方法中，可以首先在一个组装工位将气门摇臂10和支撑结构40安装就位。在将气门摇臂10和支撑结构40安装就位之后，可以将中间摇臂30安装在支撑结构40上，同时将驱动机构20安装就位，使得中间摇臂30支撑在气门摇臂10、驱动机构20和支撑结构40三者之间。由于可以通过枢轴孔313的缺口部分将支撑结构40沿着纵向平面直接插入枢轴孔313中，因此不需要单独的工位来完成中间摇臂30与支撑结构40之间的组装，此外，也可以同时完成驱动机构20的组装。这种组装方法显著简化了安装流程，从而可以有效降低生产成本。

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 气门摇臂

20 驱动机构

30 中间摇臂

31 摇臂壳体

311 侧板

312 驱动接触面

313 枢轴孔

32 滚子

33 枢轴销

40 支撑结构

50 复位件

P1 第一接触部

P2 第二接触部

Claims (10)

1.一种用于气门机构的中间摇臂(30)，包括摇臂壳体(31)，所述摇臂壳体(31)具有沿横向方向贯通的枢轴孔(313)，所述枢轴孔(313)用于支撑在圆柱形的支撑结构(40)上，使得所述中间摇臂(30)能够在预定角度范围内围绕所述支撑结构(40)转动，

其特征在于，

所述枢轴孔(313)是在周向上具有缺口的开放孔，使得所述支撑结构(40)能够沿着垂直于所述横向方向的纵向平面从所述枢轴孔(313)的缺口部分安装到所述枢轴孔(313)中。

2.根据权利要求1所述的中间摇臂(30)，其特征在于，所述中间摇臂(30)具有用于抵接驱动机构(20)的第一接触部(P1)和用于抵接气门摇臂(10)的第二接触部(P2)，在所述纵向平面中观察，所述第一接触部(P1)、所述第二接触部(P2)和所述枢轴孔(313)呈三角形分布。

3.根据权利要求2所述的中间摇臂(30)，其特征在于，在所述纵向平面中观察，在所述中间摇臂(30)的转动范围内，所述枢轴孔(313)的开放方向始终背向所述第一接触部(P1)与所述第二接触部(P2)的连线。

4.根据权利要求3所述的中间摇臂(30)，其特征在于，在所述纵向平面中观察，在所述中间摇臂(30)的转动范围内，所述枢轴孔(313)的缺口弦线相对于所述第一接触部(P1)与所述第二接触部(P2)的连线的角度始终小于预定阈值。

5.根据权利要求1所述的中间摇臂(30)，其特征在于，在所述纵向平面中观察，所述枢轴孔(313)具有弧形轮廓。

6.根据权利要求5所述的中间摇臂(30)，其特征在于，所述枢轴孔(313)在周向上的延伸范围所对应的圆心角等于或小于180度。

7.根据权利要求6所述的中间摇臂(30)，其特征在于，所述枢轴孔(313)在周向上的延伸范围所对应的圆心角在150度至180度的范围内。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的中间摇臂(30)，其特征在于，所述摇臂壳体(31)具有沿所述横向方向间隔开的两个侧板(311)和分别形成在两个所述侧板(311)上的两个所述枢轴孔(313)，两个所述枢轴孔(313)沿所述横向方向对齐并且具有相同的形状和开放方向。

9.一种可变气门升程系统，包括气门摇臂(10)、驱动机构(20)和支撑结构(40)，其特征在于，所述可变气门升程系统还包括根据权利要求1至8中任一项所述的中间摇臂(30)。

10.一种用于根据权利要求9所述的可变气门升程系统的组装方法，其特征在于，所述组装方法包括：

在将所述气门摇臂(10)和所述支撑结构(40)安装就位之后，将所述中间摇臂(30)安装在所述支撑结构(40)上，同时将所述驱动机构(20)安装就位，使得所述中间摇臂(30)支撑在所述气门摇臂(10)、所述支撑结构(40)和所述驱动机构(20)三者之间。

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