CN215719001U - Vvl机构的切换机构及vvl机构和发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种VVL机构的切换机构及VVL机构和发动机，该切换结构包括滑移式凸轮轴组件和控制组件。滑移式凸轮轴组件包括芯轴以及两段凸轮轴套，两段凸轮轴套靠近彼此的一端各设置有第二切换凸轮，每段凸轮轴套上设置有第一切换凸轮；控制组件包括两个第一控制部以及一个第二控制部，第一控制部控制两段凸轮轴套沿第一方向运动，第二控制部控制两段凸轮轴套沿与第一方向相反的方向运动，第一方向为相对方向或相背方向。本实用新型的可变气门升程机构的切换机构，通过设置两种控制部形成对两段凸轮轴套相对或相背运动的控制，可有效减少零部件的数量，以能够降低布置难度，且具有较好的控制效果。

Description

VVL机构的切换机构及VVL机构和发动机

技术领域

本实用新型涉及内燃机发动机零部件技术领域，特别涉及一种VVL机构的切换机构。同时，本实用新型还涉及一种VVL机构，以及应用该VVL机构的发动机。

背景技术

VVL是英文variable valve lift的简写，译为可变气门升程。VVL技术作为内燃机降低燃油消耗的重要手段，最高可降低10％的油耗。传统发动机的气门升程是固定不可变的，即凸轮轴只有一套凸轮型线，不论发动机是高转速还是低转速运转，气门升程始终不变，无法保证发动机在不同工况都得到良好的响应和最佳油耗。

VVL技术是通过一种控制机制，根据发动机实际运行工况，调节到合适的气门升程(开启高度)模式，使发动机在不同工况都能精确控制空燃比。气门在高转速时，采用长行程来提高进气效率，让发动机的呼吸更顺畅，在低速时，采用短行程，能产生更大的进气负压及更多的涡流，让空气和燃油充分混合，因而提高低转速时的扭力输出，不仅提升了发动机性能，同时还减少了能源浪费。

VVL技术分为连续可变气门升程和分段式可变气门升程。目前，车辆多采用分段式VVL，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，从而改善发动机高速功率和低速扭矩。分段式可变气门升程技术可分为两段式、三段式或多段式等，相当于凸轮轴有多种凸轮型线。通过一种控制机制，使发动机在不同工况，匹配相应凸轮型线，实现气门升程可变。

分段式VVL，控制机制可分为以下几类：

1类：可变滚子摇臂，即滚子摇臂分为多级，通过切换大小摇臂，实现气门升程可变；

2类：可变液压挺柱，即液压挺柱分为多级高度，通过调节油压，实现液压挺柱高度可变，最终改变气门升程大小；

3类：增加控制机构，即在凸轮轴、滚子摇臂、液压挺柱等零部件之间增加其他零部件，形成控制机构，通过控制机构的实现气门升程可变；

上述三类均存在设计上的不足，其中，可变滚子摇臂VVL在发动机运转过程中存在摇臂滚轮与凸轮轴接触应力过大，对摇臂摩擦副设计要求较高，且寿命较短。另外，摆臂本身设计复杂，分零部件较多，重量较大，对气门弹簧力要求较高。可变液压挺柱VVL，通过调节油压大小控制挺柱进油量，油压调节存在滞后性，且进油量精准控制难度较大。而增加控制机构VVL，需增加多种零部件，难以布置，会使整个VVL机构成本较高，同时，零部件数量的增多，也会使故障率增高。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种VVL机构的切换机构，以能够降低布置难度。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种VVL机构的切换机构，包括滑移式凸轮轴组件和控制组件，其中：

所述滑移式凸轮轴组件包括芯轴以及滑动套装在所述芯轴上的两段凸轮轴套，两段所述凸轮轴套靠近彼此的一端各设置有第二切换凸轮，每段所述凸轮轴套上设置有第一切换凸轮；

所述控制组件包括两个第一控制部以及一个第二控制部，所述第一控制部与所述第一切换凸轮一一对应，所述第二控制部分别与两个所述第二切换凸轮相对应；

所述第一控制部控制两段所述凸轮轴套沿第一方向运动，所述第二控制部控制两段所述凸轮轴套沿与第一方向相反的方向运动，所述第一方向为相对方向或相背方向。

进一步的，每段所述凸轮轴套上均设有若干工作凸轮，所述工作凸轮包括并排相连的小升程凸轮和大升程凸轮；其中一段所述凸轮轴套上的所述小升程凸轮和所述大升程凸轮的轴向排布顺序，与另一段所述凸轮轴套上的所述小升程凸轮和所述大升程凸轮的轴向排布顺序相反。

进一步的，所述第一控制部采用具有单个第一控制销的单销电磁阀；所述第一切换凸轮上设有沿自身圆周方向布置的第一切换槽，所述第一切换槽具有第一侧壁，所述第一侧壁的一端相对于另一端具有轴向上的偏移距离；所述单销电磁阀的所述第一控制销与所述第一侧壁相对应。

进一步的，所述第二控制部采用具有两个第二控制销的双销电磁阀；所述双销电磁阀中的两个所述第二控制销与两段所述凸轮轴套上的所述第二切换凸轮一一对应设置；所述第二切换凸轮上设有沿自身圆周方向布置的第二切换槽，所述第二切换槽具有第二侧壁，所述第二侧壁的一端相对于另一端具有轴向上的偏移距离；所述双销电磁阀的各所述第二控制销与所述第二侧壁相对应。

进一步的，两个所述第二切换凸轮之间正对设置。

进一步的，两个所述第一控制部和所述第二控制部位于所述滑移式凸轮轴组件的同一侧。

进一步的，两个所述第一控制部和所述第二控制部分布于同一直线上。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优势：

本实用新型所述的VVL机构的切换机构，通过设置配合使用的两个第一控制部和第二控制部，可形成对两段凸轮轴套相对或相背运动的控制，由此可简化VVL机构控制所需的零部件，同时，也能够降低零部件的布置难度。此外，该切换机构通过各控制部的设置，也可实现对VVL机构气门升程切换的较好控制，能有效避免出现控制精度差，接触应力大等问题，而有着较好的实用性。

本实用新型的另一目的在于提出一种VVL机构，其包括如上所述的VVL 机构的切换机构，以及滚子摇臂组件，其中：

所述滚子摇臂组件具有与两段所述凸轮轴套上的各所述工作凸轮一一对应布置的多个滚子摇臂。

进一步的，各所述滚子摇臂中的滚子与对应的所述工作凸轮抵接；各所述滚子摇臂中的摇臂的一端与对应设置的液压挺柱相连，另一端与对应布置的气门相连。

同时，本实用新型还提供了一种发动机，所述发动机中设有如上所述的 VVL机构。

本实用新型所述的VVL机构和发动机与VVL机构的切换机构相对于现有技术具有相同的有益效果，在此不再赘述。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例一所述的VVL机构的切换机构的装配示意图；

图2为本实用新型实施例一所述的VVL机构的切换机构的结构示意图；

图3为本实用新型实施例一所述的工作凸轮的结构示意图；

图4为本实用新型实施例一所述的VVL机构的切换机构的局部背视图；

附图标记说明：

1、芯轴；2、凸轮轴套；21、第一凸轮轴套；22、第二凸轮轴套；3、第一控制部；31、第一电磁阀；32、第二电磁阀；4、第二控制部；5、工作凸轮； 51、小升程凸轮；52、大升程凸轮；6、切换凸轮；61、第一切换凸轮；62、第一切换凸轮；601、第一切换槽；602、第二切换槽；71、第一控制销；72、第二控制销；8、滚子摇臂；9、液压挺柱；10、气门。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现“上”、“下”、“内”、“外”等指示方位或位置关系的术语，其为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，若出现“第一”、“第二”等术语，其也仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”“连接件”应做广义理解。例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以结合具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

实施例一

本实施例涉及一种VVL机构的切换机构，整体设计上，该切换机构包括滑移式凸轮轴组件和控制组件，且其中，如图1中所示的，滑移式凸轮轴组件包括芯轴1，以及滑动套装在芯轴1上的两段凸轮轴套2，控制组件具有与两段凸轮轴套2一一对应设置的两个第一控制部3，以及位于两段凸轮轴套2之间的第二控制部4。

基于如上的整体介绍，再结合于图2中所示的，对于本实施例的两段式滑移凸轮轴VVL机构来说，滑移式凸轮轴组件中的芯轴1即可在外部驱动力的作用下，以芯轴1的轴线为中心枢转。同时，两凸轮轴套2与芯轴1均通过花键连接，如此既可以保证周向传递扭矩，又能实现两凸轮轴套2沿轴向相对滑动。为便于描述，如图2所示，位于左边的凸轮轴套2为第一凸轮轴套21，位于右边的凸轮轴套2为第二凸轮轴套22。

为了确保可变气门升程机构的工作及气门升程的切换，仍如图2所示，在第一凸轮轴套21和第二凸轮轴套22上均设有若干工作凸轮5和切换凸轮6。其中，工作凸轮5包括并排相连的小升程凸轮51和大升程凸轮52。在本实施例中，工作凸轮5以两个为一组，对应设置在第一凸轮轴套21的左右两边，如图3所示，在第一凸轮轴套21的工作凸轮5，位于左侧的均是小升程凸轮51，位于右侧的均是大升程凸轮52。

为了确保上述第一凸轮轴套21和第二凸轮轴套22可沿轴向进行相对或相背运动，小升程凸轮51和大升程凸轮52在第二凸轮轴套22上的轴向排布顺序与第一凸轮轴套21上的排布顺序相反。而具体的，两段凸轮轴套2上的小升程凸轮51与大升程凸轮52的排布顺序相反，其也即参考图2所示，第一凸轮轴套21上的小升程凸轮51在大升程凸轮52的左侧，但第二凸轮轴套22上的小升程凸轮51则在大升程凸轮52的右侧。

本实施例中，上述的切换凸轮6具体包括在两段凸轮轴套2靠近彼此的一端分别设置的第二切换凸轮62，以及在每段凸轮轴套2上设置的第一切换凸轮 61。而且如图4所示，以第一凸轮轴套21为例，第一切换凸轮61设置在凸轮轴套2中部，且位于两组工作凸轮5的中间，第二切换凸轮62也即位于凸轮轴套2的一端。在本实施例中，结合图2可知，第一凸轮轴套21的第二切换凸轮 62位于最右端，第二凸轮轴套22的第二切换凸轮62位于最左端，进而构成正对设置，以便于与下述中的第二控制部4配合，实现第一凸轮轴套21和第二凸轮轴套的相背运动。

其中，第一切换凸轮61上设有沿自身圆周方向布置的第一切换槽601，该第一切换槽601具有第一侧壁，且该第一侧壁的一端相对于另一端具有沿凸轮轴轴芯1轴向的偏移距离，其也即第一切换凸轮61上的第一侧壁整体为倾斜状的，同时，该第一侧壁也与下述的第一控制销71相对应。此时，与现有滑移式凸轮轴中的设计一样，下述的第一控制销71即能够与该第一侧壁滑动抵接，以能够在凸轮轴套2随同芯轴1转动时，使得凸轮轴套2产生相对于芯轴1的轴向滑动。

在第二切换凸轮62上也设有沿自身圆周方向布置的第二切换槽602，第二切换槽602同样具有第二侧壁，且第二侧壁的一端也相对于另一端具有沿凸轮轴轴芯1轴向的偏移距离，从而第二切换凸轮62上的第二侧壁整体亦为倾斜状的，同时，第二侧壁与下述的第二控制销72相对应。由此，下述的第二控制销 72也能够与该第二侧壁滑动抵接，以在凸轮轴套2随同芯轴1转动时，使得凸轮轴套2产生相对于芯轴1的轴向滑动。而需要注意的是，第二控制销72与第二侧壁抵接配合时，凸轮轴套2的滑动方向与上述第一控制销71与第一侧壁抵接配合时相反。

在本实施例中，第一控制部3即用于控制两段凸轮轴套2沿第一方向运动，第二控制部4用于控制两段凸轮轴套2沿与第一方向相反的方向运动，并且上述第一方向为两段凸轮轴套2滑动时的相对方向或相背方向。而且作为优选实施形式，本实施例上述两个第一控制部3也具体为在可变气门升程机构的气门升程切换时，用于控制两段凸轮轴套2沿芯轴1的轴向相对运动，相应的，第二控制部4则用于控制两段凸轮轴套2沿芯轴1的轴向相背运动。

详细来说，本实施例的两个第一控制部3和第二控制部4位于滑移式凸轮轴组件的同一侧，如此设置，有便于减小第一控制部3和第二控制部4的布置难度。在本实施例中，两个第一控制部3和第二控制部4分布于同一直线上，以利于确保第一控制部3和第二控制部4作用方向及频率相同，提高控制的精准性。

再如图2中所示的，上述第一控制部3位于对应凸轮轴套2上的第一切换凸轮61的上方，并可与第一切换凸轮61形成匹配，控制凸轮轴套2沿芯轴1 的轴向运动。作为一种优选的实施方式，上述第一控制部3可采用具有单个第一控制销71的单销电磁阀。为便于描述，位于左侧单销电磁阀称为第一电磁阀 31，位于右侧单销电磁阀称为第二电磁阀32。其中，单销电磁阀的第一控制销 71伸入第一切换槽601中，即可控制两段凸轮轴套2沿芯轴1的轴向进行相对运动，如此不仅减小控制的难度，而且控制效果也较为良好。

为了减小两段凸轮轴套2相背运动的难度，上述第二控制部4靠近芯轴1 中部设置，且位于两个第二切换凸轮62的上方，以便于第二控制部4与两个第二切换凸轮62进行同时匹配，实现第一凸轮轴套21和第二凸轮轴套22沿芯轴 1的轴向相背运动。在本实施例中，第二控制部4采用具有两个第二控制销72 的双销电磁阀，双销电磁阀中的两个第二控制销72与两段凸轮轴套2上的第二切换凸轮62一一对应设置，且可同时伸入相应的第二切换槽602中，控制两凸轮轴套2沿芯轴1的进行轴向运动。

本实施例的VVL机构的切换机构，其在进行气门升程切换时，具体过程如下：

升程由大到小切换时，若第一凸轮轴套21优先切换，过程如下：

如图2所示，图中第一凸轮轴套21为大升程、第二凸轮轴套22为大升程。所有的第一控制销71和第二控制销72均为收回状态。芯轴1旋转过程中，第一电磁阀31收到电信号后，第一控制销71弹出，与第一凸轮轴套21上的第一切换凸轮61配合作用，使第一凸轮轴套21从左向右运动。左侧单销电磁阀断电后，其上的第一控制销71会收回。

此时，第一凸轮轴套21的升程由大到小切换完成。然后，第二电磁阀32 收到电信号，将其上的第一控制销71弹出，与第二凸轮轴套22上的第一切换凸轮61作用，致使第二凸轮轴套22从右向左运动。最后，右侧单销电磁阀断电并收回其上的第一控制销71。此时，第二凸轮轴套22的升程由大到小切换完成。

当升程由小到大切换，若第一凸轮轴套21优先切换，过程如下：

此时，第一凸轮轴套21和第二凸轮轴套22应均为小升程。所有的第一控制销71和第二控制销72均为收回状态。芯轴1旋转过程中，双销电磁阀收到电信号，位于左侧的第二控制销72会优先弹出，与第一凸轮轴套21上的第二切换凸轮62作用，以使第一凸轮轴套21从右向左运动。然后，双销电磁阀会收到电信号收回左侧的第二控制销72。此时，第一凸轮轴套21的升程由小到大的切换完成。接着，电双销电磁阀会在再次收到电信号，并将位于右侧的第二控制销72弹出，与第二凸轮轴套22上的第二切换凸轮62作用，从而第二凸轮轴套22从左向右运动。最后，双销电磁阀断电，右侧的第二控制销72收回。此时，第二凸轮轴套22的升程由小到大切换完成。

在此，需要说明的是，在升程状态的切换过程中，一般的采用第一凸轮轴套21优先切换，或者是第二凸轮轴套22优先切换。不过，在设计许可时，当然也可采用同时切换的方式进行切换，但作为优选的实施形式，仍为采用两段凸轮轴套2中的其一优先进行切换，如此可降低故障的出现几率，提高使用寿命。

本实施例的VVL机构的切换机构，通过设置配合使用的第一控制部3和第二控制部4，并与其相对应的切换凸轮配合，对两段凸轮轴套2相对或相背运动的控制，在结构上，简化了控制所需的零部件，降低了零部件的布置难度，也减少故障出现的几率。此外，该切换机构还有利于提高VVL机构的气门升程切换的的控制效果，能有效避免控制精准度差，接触应力大等问题的出现，而具有较好的实用性。

实施例二

本实施例涉及一种VVL机构，其包括实施例一所述的VVL机构的切换机构，以及滚子摇臂组件。其中，该滚子摇臂组件具有与两段凸轮轴套2上的各工作凸轮5一一对应布置的多个滚子摇臂8。

滚子摇臂组件和工作凸轮5的配合结构及数量可参照图1中所示，在图1 所示的结构中，工作凸轮5共设置有8个，滚子摇臂8也相应地设置有8个。具体来讲，每个滚子摇臂8中的滚子都与对应的工作凸轮5抵接。滚子摇臂8 中的摇臂的一端与对应设置的液压挺柱9相连，另一端与对应布置的气门10 相连。

本实施例的VVL机构，通过采用实施例一中的切换机构，可简化VVL机构的整体结构，也能有效避免出现控制困难，接触应力大等问题，而有着较好的实用性。

此外，本实施例还涉及一种发动机，该发动机上即设置有上述的VVL机构。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种VVL机构的切换机构，包括滑移式凸轮轴组件和控制组件，其特征在于：

所述滑移式凸轮轴组件包括芯轴(1)以及滑动套装在所述芯轴(1)上的两段凸轮轴套(2)，两段所述凸轮轴套(2)靠近彼此的一端各设置有第二切换凸轮(62)，每段所述凸轮轴套(2)上设置有第一切换凸轮(61)；

所述控制组件包括两个第一控制部(3)以及一个第二控制部(4)，所述第一控制部(3)与所述第一切换凸轮(61)一一对应，所述第二控制部(4)分别与两个所述第二切换凸轮(62)相对应；

所述第一控制部(3)控制两段所述凸轮轴套(2)沿第一方向运动，所述第二控制部(4)控制两段所述凸轮轴套(2)沿与第一方向相反的方向运动，所述第一方向为相对方向或相背方向。

2.根据权利要求1所述的VVL机构的切换机构，其特征在于：

每段所述凸轮轴套(2)上均设有若干工作凸轮(5)，所述工作凸轮(5)包括并排相连的小升程凸轮(51)和大升程凸轮(52)；

其中一段所述凸轮轴套(2)上的所述小升程凸轮(51)和所述大升程凸轮(52)的轴向排布顺序，与另一段所述凸轮轴套(2)上的所述小升程凸轮(51)和所述大升程凸轮(52)的轴向排布顺序相反。

3.根据权利要求2所述的VVL机构的切换机构，其特征在于：

所述第一控制部(3)采用具有单个第一控制销(71)的单销电磁阀；

所述第一切换凸轮(61)上设有沿自身圆周方向布置的第一切换槽(601)，所述第一切换槽(601)具有第一侧壁，所述第一侧壁的一端相对于另一端具有轴向上的偏移距离；

所述单销电磁阀的所述第一控制销(71)与所述第一侧壁相对应。

4.根据权利要求2所述的VVL机构的切换机构，其特征在于：

所述第二控制部(4)采用具有两个第二控制销(72)的双销电磁阀；

所述双销电磁阀中的两个所述第二控制销(72)与两段所述凸轮轴套(2) 上的所述第二切换凸轮(62)一一对应设置；

所述第二切换凸轮(62)上设有沿自身圆周方向布置的第二切换槽(602)，所述第二切换槽(602)具有第二侧壁，所述第二侧壁的一端相对于另一端具有轴向上的偏移距离；

所述双销电磁阀的各所述第二控制销(72)与所述第二侧壁相对应。

5.根据权利要求4所述的VVL机构的切换机构，其特征在于：

两个所述第二切换凸轮(62)正对设置。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的VVL机构的切换机构，其特征在于：

两个所述第一控制部(3)和所述第二控制部(4)位于所述滑移式凸轮轴组件的同一侧。

7.根据权利要求6所述的VVL机构的切换机构，其特征在于：

两个所述第一控制部(3)和所述第二控制部(4)分布于同一直线上。

8.一种VVL机构，其特征在于：包括权利要求2至7中任一项所述的VVL机构的切换机构，还包括滚子摇臂组件；其中，

所述滚子摇臂组件具有与两段所述凸轮轴套(2)上的各所述工作凸轮(5)一一对应布置的多个滚子摇臂(8)。

9.根据权利要求8所述的VVL机构，其特征在于：

各所述滚子摇臂(8)中的滚子与对应的所述工作凸轮(5)抵接；

各所述滚子摇臂(8)中的摇臂的一端与对应设置的液压挺柱(9)相连，另一端与对应布置的气门(10)相连。

10.一种发动机，其特征在于：所述发动机中设有权利要求9所述的VVL机构。

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