CN1975117A - 具有滚子元件凸轮随动件的两级摇臂 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于内燃机的两级摇臂总成，其中若干两级摇臂总成使发动机提升阀能在两个升程轮廓之间切换。本发明的两级摇臂总成具有内摇臂总成和外摇臂总成。外摇臂总成的特征在于具有两个轨道部，两个轨道部彼此间隔，形成开放空间，内摇臂的至少一部分位于开放空间内。导轨部和内摇臂总成中的每一个都具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，滚子元件凸轮随动件与其可旋转地连接。优选地，每个滚子元件凸轮随动件由轴安装，轴焊接到对应的内摇臂和外摇臂，以便增加结构刚性。

Description

具有滚子元件凸轮随动件的两级摇臂
技术领域
[0001]本发明涉及用于内燃机的两级(two-step)可切换摇臂。
背景技术
[0002]现有技术中的一些配气机构可有选择地调节，以便在开启过程中改变气门行程量。典型地，这种配气机构在低升程模式和高升程模式之间有选择地调节，在低升程模式中配气机构使发动机提升阀开启第一预定量(具有空动(lostmotion))，在高升程模式中配气机构使提升阀开启第二预定量，第二预定量大于第一预定量。使用两级摇臂实现这种转变，两级摇臂具有内和外摇臂总成，内和外摇臂总成工作时与具有两个不同的凸轮轮廓的凸轮轴接触，即低升程凸轮和高升程凸轮。现有技术中的两级摇臂在内摇臂处使用滚子元件凸轮随动件凸轮接触面，其通常用于低升程模式。另外，现有技术中的两级摇臂在外摇臂处使用滑动凸轮接触面，其通常有选择地锁止内摇臂，以便允许高升程工作模式。
发明内容
[0003]本发明涉及内燃机的配气机构结构，其中若干两级摇臂使发动机提升阀在两个提升轮廓之间切换。
[0004]提供一种两级摇臂总成，两级摇臂总成具有可移动的外摇臂，外摇臂的特征在于两个轨道部彼此间隔一段距离，在其中间限定开放空间。每个轨道部具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接轨道部，用于与高升程凸轮接合。内摇臂可移动地连接外摇臂，以致内摇臂的至少一部分位于开放空间内。内摇臂具有另一个大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接内摇臂，用于与低升程凸轮接合。外摇臂和内摇臂有选择地锁止，以便一起移动。
[0005]还提供一种配气机构，配气机构具有凸轮轴，凸轮轴具有低升程凸轮和两个高升程凸轮，两个高升程凸轮位于低升程凸轮的相对侧。配气机构还包括可移动的外摇臂，外摇臂的特征在于两个轨道部彼此间隔一段距离，在其中间限定开放空间。每个轨道部具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接轨道部，用于与对应的一个高升程凸轮接合。另外，内摇臂可移动地连接外摇臂，以致内摇臂的至少一部分位于开放空间内。内摇臂具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接内摇臂，用于与低升程凸轮接合。外摇臂和内摇臂有选择地锁止，以便一起移动。
[0006]结合附图，根据下面对实施本发明的最佳方式的详细说明，本发明的上述特征和优势以及其它特征和优势将变得显而易见。
附图说明
[0007]图1是阐述根据本发明的两级摇臂的配气机构总成的垂直剖面局部视图；和
[0008]图2是图1所示配气机构总成的局部等角投影图。
具体实施方式
[0009]根据可切换摇臂的最近技术，例如标题为“紧凑两级摇臂(Compact Two-Step Rocker Arm)”的美国专利No 6,769,387，其全文在此处并入作为参考，可切换摇臂的基本运动装置包括两个臂，两个臂在使用销接的一端枢转，因而，相对于彼此具有相对旋转的自由度。这种旋转运动抵抗偏置弹簧而发生，偏置弹簧放置在臂之间，装配时被预加载荷，该载荷推动两个臂，以便使臂远离彼此地旋转。每个臂包括与对应的凸轮凸部接触的随动件表面或者凸轮接触面。由高升程凸轮凸部和低升程凸轮凸部限定的两个凸轮凸部同时作用在他们各自的凸轮接触面。跟随低升程凸轮凸部运动的臂在一端枢转，在另一端接触发动机提升阀。在发动机提升阀的低升程工作模式中，低升程凸轮凸部是控制运动发生器。在该模式中，高升程凸轮凸部移动它对应的臂，以便使臂以销接为中心以相对旋转运动的方式空转。在发动机提升阀的高升程工作模式中，机械锁止装置由液压致动，以便阻止两个臂相对于彼此的相对旋转运动。因为高升程凸轮凸部的位移大于低升程凸轮凸部的位移，所以高升程凸轮凸部变成控制运动发生器。锁止装置为放置在一个臂上的圆形销，该销抵抗偏置弹簧的力被液压致动，朝着位于另一个臂上的接收圆形孔推动。当致动压力降低时，执行销从接收孔中退出，因而将发动机提升阀运动的控制切换回低升程凸轮凸部。
[0010]本发明特别涉及配气机构结构，该配气机构使用具有滚子元件凸轮随动件的两级摇臂。
[0011]参考图1和2，配气机构总成10包括凸轮轴12，凸轮轴12与两级摇臂(或者两级摇臂总成)14接合，以便抵抗提升阀弹簧18的力而致动提升阀16。液压间隙调节器20放置在气缸盖24中的孔或者洞22内，如图1所示，以便以如下方式接合两级摇臂总成14：补偿间隙，以及在某些设计下有选择地释放提升阀16。图1和2显示单个两级摇臂14、提升阀16、和液压间隙调节器20，但是当然，在工作的发动机中，每个汽缸可设置多个两级摇臂、提升阀、和液压间隙调节器。
[0012]凸轮轴12包括低升程凸轮26和高升程凸轮28。两级摇臂总成14包括内摇臂总成30和外摇臂总成32，这两个摇臂总成通过大致圆柱性的枢转轴34可枢转地连接。内摇臂总成30包括内摇臂36。外摇臂总成32包括外摇臂38，其特征在于两个轨道部40相对于摇臂总成14纵向定向，彼此间隔一段距离，在其中间形成开放空间42。外摇臂总成30的连接杆部44使两个轨道部40互相连接。内摇臂36和外摇臂38优选熔模铸造。内摇臂总成30至少部分位于开放空间42内。
[0013]枢转轴34压配合到内摇臂36中。枢转轴34具有穿过外摇臂38每个轨道部40的孔或洞46的闭合但不干涉的配合。内摇臂36包括枢转轴34附近第一端50处的气门杆接触垫48。枢转轴34的压配合设计允许传统的气门与摇臂通过气门杆接触垫48处的几何形状接触。可选择地，枢转轴34压配合到外摇臂孔46中，具有与内摇臂36闭合但不干涉的配合。提升阀16相对轴线A具有旋转对称性，如图1所示。枢转轴34相对于接触垫48布置为轴线A大致横穿枢转轴34。
[0014]内摇臂总成30还包括滚子元件凸轮随动件52，如图2所示，其可旋转地布置在由内摇臂36限定的开口中。内摇臂总成30还包括锁止销(未显示)，其用于有选择地防止内摇臂36和外摇臂38之间的相对运动，因而有选择地提供如上所述的空动。因此，两级摇臂总成14中实现空动，因而提供低升程模式、高升程模式和零升程模式。在上述参考文献标题为“紧凑两级摇臂(Compact Two-Step RockerArm)”美国专利No 6,769,387中更加详细地描述了两级摇臂的工作过程。
[0015]内摇臂36还包括气门杆导向耳54，其位于气门接触垫48的两侧。内摇臂36还限定凸起部或者枢转接触面56，液压间隙调节器20邻接该凸起部，内摇臂36围绕液压间隙调节器可枢转。在所要求保护的本发明范围内，轨道部40和连接杆部44可以是或者可以不是整体式外摇臂的一部分。例如，轨道部40和连接杆部44可以是单独的构件，它们彼此刚性连接，从而形成外摇臂38。
[0016]如图2所示，滚子元件凸轮随动件52构造为与低升程凸轮26接合，这使内摇臂总成30在枢转接触面56处围绕液压间隙调节器20枢转。滚子元件凸轮随动件52在轴58上相对于内摇臂36可旋转，如图1虚线所示。轴58优选激光焊接到合适的位置，以便增加内摇臂总成30的结构刚性。如图1所示，扭转弹簧60接合内和外摇臂36、38，以便围绕枢转轴34沿着开启方向偏置内和外摇臂36、38。
[0017]外摇臂总成32还包括滚子元件凸轮随动件62，其位于由外摇臂38的每个轨道部40限定的开口中。每个滚子元件凸轮随动件62在轴64上相对于轨道部40可旋转。每个轴64优选激光焊接到对应的轨道部40，以便增加外摇臂总成32的结构刚性。当两级摇臂总成14锁止时，也就是说，当两级摇臂总成14不在“空动”或者低升程模式下工作时，滚子元件凸轮随动件62接触高升程凸轮28，高升程凸轮实现提升阀16的最大升程。熟悉本技术领域的人员会意识到固定轴58和64的其它方法，同时这些方法仍然在本发明的范围之内。在优选实施例中滚子元件凸轮随动件52和62具有相同的直径。
[0018]通过分别在内和外摇臂总成30和32中使用滚子元件凸轮随动件52和62，与滑动凸轮接触面相比，凸轮接触面的摩擦特性降低。另外，通过使用滚子元件凸轮随动件52和62，与使用滑动凸轮接触面和滚子元件凸轮随动件的设计相比，本发明的两级摇臂总成14需要更少的润滑。本发明的两级摇臂总成14使凸轮轴12材料特性能最优化，以便接触单一类型的材料，滚子元件凸轮随动件52和62，而不是两种不同的材料，例如一种材料的滚子元件凸轮随动件和另一种材料的滑动凸轮接触面。
[0019]尽管详细描述了实施本发明的最佳方式，但是熟悉本发明所涉及领域的人员会意识到在后附权利要求书范围内用于实施本发明的各种替代设计和实施例。

Claims (17)

1.一种两级摇臂总成，包括：
可移动的外摇臂，其特征在于两个轨道部彼此间隔一段距离，在其中间限定开放空间，每个所述轨道部具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接轨道部，用于与高升程凸轮接合；
内摇臂，其可移动地连接所述外摇臂，以致所述内摇臂的至少一部分位于所述开放空间内，所述内摇臂具有另一个大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接内摇臂，用于与低升程凸轮接合；和
其中所述外摇臂和所述内摇臂有选择地锁止，以便一起移动。
2.如权利要求1所述的两级摇臂总成，其特征在于，每个所述滚子元件凸轮随动件至少部分布置在所述外摇臂内，通过轴可旋转地连接对应的一个所述轨道部，所述轴焊接到所述对应的轨道部。
3.如权利要求1所述的两级摇臂总成，其特征在于，所述滚子元件凸轮随动件至少部分布置在所述内摇臂内，通过轴可旋转地连接所述内摇臂，所述轴焊接到所述内摇臂。
4.如权利要求1所述的两级摇臂总成，还包括：
扭转弹簧，其可操作地连接所述内摇臂和所述外摇臂；和
其中所述扭转弹簧沿着如下方向偏置所述外摇臂：维持每个所述滚子元件凸轮随动件和它对应的高升程凸轮或低升程凸轮之间的接触。
5.如权利要求1所述的两级摇臂总成，其特征在于，所述大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件具有大致相同的直径。
6.如权利要求1所述的两级摇臂总成，其特征在于，所述内摇臂的特征是枢转接触面用于接触液压间隙调节器的一部分，所述内摇臂在液压间隙调节器上可枢转。
7.如权利要求1所述的两级摇臂总成，还包括：
大致圆柱形的枢转轴，所述内摇臂和所述外摇臂围绕枢转轴相对于彼此可枢转地移动；
接触垫，其用于接合提升阀，其中所述提升阀围绕轴线具有旋转对称性；和
其中所述枢转轴相对于所述接触垫如此布置，以致当所述接触垫接合所述阀时，所述枢转轴大致与所述提升阀的所述轴线相交。
8.如权利要求1所述的两级摇臂总成，其特征在于，所述内摇臂和所述外摇臂是熔模铸造而成的。
9.一种配气机构，包括：
凸轮轴，其具有低升程凸轮和两个高升程凸轮，所述两个高升程凸轮位于所述低升程凸轮的相对侧；
可移动的外摇臂，其特征在于两个轨道部彼此间隔一段距离，在其中间限定开放空间，每个所述轨道部具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接轨道部，用于与对应的一个高升程凸轮接合；
内摇臂，其可移动地连接所述外摇臂，以致所述内摇臂的至少一部分位于所述开放空间内，所述内摇臂具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接内摇臂，用于与所述低升程凸轮接合；和
其中所述外摇臂和所述内摇臂有选择地锁止，以便一起移动。
10.如权利要求9所述的配气机构，其特征在于，
每个所述滚子元件凸轮随动件至少部分布置在所述外摇臂内，通过轴可旋转地连接对应的一个所述轨道部，所述轴焊接到所述轨道部。
11.如权利要求9所述的配气机构，其特征在于，所述滚子元件凸轮随动件至少部分布置在所述内摇臂内，通过轴可旋转地连接所述内摇臂，所述轴焊接到所述内摇臂。
12.如权利要求9所述的配气机构，还包括：
扭转弹簧，其可操作地连接所述内摇臂和所述外摇臂；和
其中所述扭转弹簧沿着如下方向偏置所述外摇臂：维持每个所述滚子元件凸轮随动件和高升程凸轮之间的接触。
13.如权利要求9所述的配气机构，其特征在于，所述大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件具有大致相同的直径。
14.如权利要求9所述的配气机构，其特征在于，所述内摇臂的特征是枢转接触面用于接触液压间隙调节器的一部分，所述内摇臂在液压间隙调节器上可枢转。
15.如权利要求9所述的配气机构，还包括：
大致圆柱形的枢转轴，所述内摇臂和所述外摇臂围绕枢转轴相对于彼此可枢转地移动；
接触垫，其用于接合提升阀，其中所述提升阀围绕轴线具有旋转对称性；和
其中所述枢转轴相对于所述接触垫如此布置，以致当所述接触垫接合所述阀时，所述枢转轴大致与所述阀的所述轴线相交。
16.一种两级摇臂总成，包括：
可移动的外摇臂，其特征在于两个轨道部彼此间隔一段距离，在其中间限定开放空间，每个所述轨道部具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接轨道部，用于与高升程凸轮接合；
内摇臂，其可移动地连接所述外摇臂，以致所述内摇臂的至少一部分位于所述开放空间内，所述内摇臂具有大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件，其可旋转地连接内摇臂，用于与低升程凸轮接合；
其中所述外摇臂和所述内摇臂有选择地锁止，以便一起移动；
其中每个所述滚子元件凸轮随动件至少部分布置在所述轨道部内，通过轴可旋转地连接它对应的轨道部，所述轴焊接到所述轨道部；
其中所述滚子元件凸轮随动件至少部分布置在所述内摇臂内，通过轴可旋转地连接所述内摇臂，所述轴焊接到所述内摇臂。
17.如权利要求16所述的两级摇臂总成，其特征在于，所述大致圆柱形的滚子元件凸轮随动件具有大致相同的直径。
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