可变气门升程装置以及可变气门升程系统的制作方法

1.本实用新型涉及发动机配气部件的技术领域，更具体地，涉及可变气门升程装置以及可变气门升程系统。


背景技术：

2.气门机构是发动机中的一个重要组件，用于向发动机内输入燃料并排出燃烧后的废气。在发动机领域中，气门升程是指气门从刚刚打开到完全打开所运动的高度，也就是气门的开启高度。通常，传统发动机具有固定不变的气门升程，但是固定的气门升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好的响应，由此导致发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩。
3.为了克服发动机的此种缺陷，越来越多的发动机使用了可变气门升程(variable valve lift，vvl)技术。可变气门升程技术能够根据发动机的不同工况改变其气门升程，以使发动机在高速区和低速区都能得到良好的响应，从而改善发动机的高速功率和低速扭矩。现有的可变气门升程装置包括气门组件、凸轮轴和设置在在气门连杆与凸轮轴之间的摇臂，气门组件包括气门和与气门连接的气门连杆，摇臂包括彼此分离的气门侧部分和凸轮侧部分，气门侧部分和凸轮侧部分经由不同的锁止销连接到不同的电动执行器以实现不同的气门升程。
4.但是，在现有的可变气门升程装置中，由于摇臂被分成两部分，由此导致整个装置的刚度被减弱；另外，由于需要分别致动摇臂的不同部分，因此导致所使用的电动执行器数量较多，从而导致对可变气门升程装置的控制更加复杂。
5.因此，亟需一种能够减少部件数量、提高装置刚度以及降低系统控制复杂度的可变气门升程装置以及可变气门升程系统。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种可变气门升程装置，其能够保持系统刚度、减少整个装置所使用部件的数量并且能够降低整个装置的控制复杂度。本实用新型的另一目的在于提供一种包括该可变气门升程装置的可变气门升程系统。
7.为了实现上述目的，本实用新型的一个实施方式提供了一种可变气门升程装置，包括气门组件、摇臂以及凸轮轴，该气门组件包括气门和与该气门连接的气门连杆，该摇臂设置在该气门连杆与该凸轮轴之间并且具有与该气门连杆连接的第一端和由该凸轮轴支撑的第二端，该凸轮轴上设有多个凸轮，该可变气门升程装置还包括升程切换机构，其包括：滚轮，其设置在该摇臂的该第二端处且能与该多个凸轮接触；滑杆，其靠近该摇臂的该第二端设置并且沿与该凸轮轴的轴向平行的纵向延伸，该滑杆上设有用于带动该滚轮移动的致动臂；以及电致动器，其连接到该滑杆以致动该滑杆沿该纵向移动，其中，当该电致动器驱动该滑杆沿该纵向移动时，该滑杆能够通过该致动臂使该滚轮与该多个凸轮交替性接触，进而带动该摇臂实现该气门的不同升程的切换。
8.根据本实用新型的实施方式，该摇臂包括在该第二端处自该摇臂延伸出的两个安装部，该两个安装部之间穿设有沿该纵向延伸并且不能沿该纵向移动的固定滚轮轴，该滚轮可滑动地套设在该固定滚轮轴上。
9.根据本实用新型的实施方式，该致动臂是自该滑杆朝向该滚轮延伸并且彼此间隔设置的两个夹持片，该两个夹持片分别抵接该滚轮的相对两侧以夹持该滚轮，使得该滚轮随着该滑杆的纵向移动而在该固定滚轮轴上滑动。
10.根据本实用新型的实施方式，该摇臂包括在该第二端处自该摇臂延伸出的两个安装部，该两个安装部之间穿设有沿该纵向延伸并且能够沿该纵向移动的可动滚轮轴，该滚轮固定安装在该可动滚轮轴上。
11.根据本实用新型的实施方式，该致动臂是自该滑杆朝向该可动滚轮轴延伸出的致动片，该致动片抵靠该可动滚轮轴的一端，使得该可动滚轮轴以及固定安装在该可动滚轮轴上的该滚轮随着该滑杆的纵向移动而移动。
12.根据本实用新型的实施方式，该升程切换机构还包括第一弹性件，该第一弹性件套设在该可动滚轮轴上并且夹设在该两个安装部中的一者与该致动片之间以在弹性恢复力的作用下使该可动滚轮轴以及该滚轮复位。
13.根据本实用新型的实施方式，该滑杆的远离该电致动器的一端支撑在发动机缸体上，该发动机缸体设有朝向该滑杆延伸的支撑轴，该滑杆的远离该电致动器的一端可滑动地套设在该支撑轴上。
14.根据本实用新型的实施方式，该升程切换机构还包括第二弹性件，该第二弹性件可滑动地套设在该支撑轴上并且设置在该发动机缸体与该滑杆的远离该电致动器的一端之间，以在弹性恢复力的作用下使该滑杆复位。
15.根据本实用新型的实施方式，该电致动器是能够使该滑杆沿该纵向往复移动的电机或者能够使该滑杆沿该纵向仅朝向远离该电致动器的方向移动的电动执行器。
16.根据本实用新型的实施方式，该摇臂套设在该摇臂轴上以绕该摇臂轴转动，并且该摇臂一体化形成。
17.为了实现上述目的，本实用新型的另一个实施方式提供了一种用于多缸发动机的可变气门升程系统，其包括多个上述可变气门升程装置，其中，多个上述可变气门升程装置共用同一个滑杆和同一个电致动器。
18.因此，根据本实用新型的可变气门升程装置能够借助于电致动器驱动滑杆沿纵向移动，来使设置在摇臂的第二端处的滚轮与凸轮轴上的多个凸轮交替性接触，进而带动摇臂实现该气门的不同升程的切换。此外，由于根据本实用新型的可变气门升程系统中的多个可变气门升程装置共用同一个滑杆和同一个电致动器，由此能够实现多个气缸的气门升程的同时切换，从而降低了整个系统的控制复杂度，并且提高了整个系统的工作效率。
附图说明
19.通过阅读以下参照附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显，其中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的特征。
20.图1是根据本实用新型的第一实施例的可变气门升程装置的立体示意图。
21.图2是图1所示的a部分处的放大示意图。
22.图3是图1所示的b部分处的放大示意图。
23.图4是根据本实用新型的第二实施例的可变气门升程装置的立体示意图。
24.图5是图4所示的c部分处的放大示意图。
25.图6是根据本实用新型的第三实施例的可变气门升程装置的立体示意图。
具体实施方式
26.下面将详细描述本实用新型的各个方面的特征和示例性实施例。在面的详细描述中，提出了许多具体细节，以便提供对本实用新型的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说很明显的是，本实用新型可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本实用新型的示例来提供对本实用新型的更好的理解。在附图和下面的描述中，至少部分的公知结构和技术没有被示出，以便避免对本实用新型造成不必要的模糊。为了清晰，可能夸大了部分结构的尺寸。此外，下文中所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中
27.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个以上；术语“左”、“右”等指示的方位或位置关系仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。此外，“平行”并不是严格意义上的平行，而是在误差允许范围之内。
28.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸式连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。另外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。
29.图1至图3示出了根据本实用新型的第一实施例的可变气门升程装置100的立体示意图。如图1至图3所示，根据第一实施例的可变气门升程装置100包括气门组件10、摇臂20、凸轮轴30和升程切换机构40。气门组件10包括气门11和与气门11连接的气门连杆12。摇臂20可转动地套设在摇臂轴21上。摇臂轴21与凸轮轴30大体上平行，并且将平行于凸轮轴30的轴向的方向定义为纵向x。摇臂20设置在气门连杆12与凸轮轴30之间并且大体上垂直于纵向x延伸。摇臂20具有与气门连杆12连接的第一端22(即气门侧)和由凸轮轴30支撑的第二端23(即凸轮侧)。摇臂20的第一端22和第二端23一体化形成。凸轮轴30上设有多个凸轮31。凸轮轴30的旋转能够经由凸轮31传递到摇臂20的第二端，以使摇臂20绕摇臂轴21转动，进而借助于与摇臂20的第一端22连接的气门连杆12来实现气门11的开启和关闭。
30.根据本实用新型的第一实施例，升程切换机构40包括滚轮41、滑杆42和电致动器，其中，第一实施例中的电致动器为电动执行器43。
31.滚轮41设置在摇臂20的第二端23处并且与凸轮轴30上的凸轮31接触。根据第一实施例，摇臂20包括在其第二端23处自摇臂20延伸出的两个安装部24，两个安装部24之间穿设有沿纵向x延伸并且能够沿纵向x移动的可动滚轮轴25，即可动滚轮轴25可以相对于安装部24沿纵向x移动。滚轮41固定地安装在可动滚轮轴25上。例如，滚轮41可以通过夹子卡接到可动滚轮轴25上。但是，应理解，本发明并不限于此，滚轮41可以借助于过盈配合固定地装配到可动滚轮轴25上。换句话说，滚轮41与可动滚轮轴25之间的相对位置保持不变。
32.滑杆42靠近摇臂20的第二端23设置。滑杆42连接在电动执行器43与发动机缸体70之间并且沿纵向x延伸。如图3所示，滑杆42的第一端连接到电动执行器43，第二端支撑在发动机缸体70上。具体而言，发动机缸体70上安装有朝向滑杆42延伸出的支撑轴71，而滑杆42的第二端(即远离电动执行器43的一端)可滑动地套设在支撑轴71上。
33.滑杆42上设有用于带动滚轮41移动的致动臂。根据第一实施例，致动臂是自滑杆42朝向可动滚轮轴25延伸出的致动片421。致动片421的上端固定连接到滑杆42，下端抵靠可动滚轮轴25的一端，使得当电动执行器43驱动滑杆42沿纵向x移动时，致动片421可以推动可动滚轮轴25以及固定安装在可动滚轮轴25上的滚轮41随着滑杆42的移动而移动。
34.电动执行器43连接到滑杆42的第一端以致动滑杆42沿纵向x移动。在本实施例中，每个摇臂20对应于凸轮轴30上的两个凸轮31。因此，当电动执行器43驱动滑杆42沿纵向x移动时，滑杆42能够通过致动片421使滚轮41与两个凸轮31交替性接触，进而带动摇臂20实现气门11的不同升程的切换。
35.由于电动执行器43仅能够使滑杆42沿纵向朝向远离电动执行器43的方向(即图中的左侧)移动，因此在电致动器为电动执行器43的情况下，升程切换机构40还需要包括能够使滚轮41和可动滚轮轴25以及甚至滑杆42复位的复位部件。
36.根据第一实施例，升程切换机构40包括第一弹性件45，第一弹性件套44在可动滚轮轴25上并且夹设在摇臂20的两个安装部24中的一者与致动片421之间，以在弹性恢复力的作用下使可动滚轮轴25以及滚轮41复位(即朝向图1中的右侧移动)。第一弹性件45可以例如是扭簧。
37.此外，升程切换机构40还包括第二弹性件46，第二弹性件46设置在发动机缸体70与滑杆42的第二端(即远离电动执行器73的一端)之间并且可滑动地套设在支撑轴71上，以在弹性恢复力的作用下使滑杆42复位(即朝向图1中的右侧移动)。第二弹性件46可以例如是扭簧。
38.因此，根据本实用新型的第一实施例，当电动执行器43基于控制系统(未示出)的控制信号施加推力以使滑杆42压缩第二弹性件46而朝向图1中的左侧移动时，固定连接到滑杆42上的致动片421同时将压缩第一弹性件45而推动可动滚轮轴25朝向左侧移动，由此固定到可动滚轮轴25上的滚轮41将从与右边的凸轮31接触改变为与左边的凸轮31，之后当电动执行器43撤去推力时，可动滚轮轴25以及滚轮41将在第一弹性件45的弹性恢复力的作用下向右移动，同时滑杆42将在第二弹性件46的弹性恢复力的作用下向右移动，由此滚轮41将从与左边的凸轮31接触改变为与右边的凸轮31，从而实现了滚轮41与两个凸轮31的交替性接触，进而带动摇臂20实现气门11的不同升程的切换。
39.图4至图5示出了根据本实用新型的第二实施例的可变气门升程装置200的立体示意图。根据第二实施例的可变气门升程装置200与根据第一实施例的可变气门升程装置100大体上相同，相同点在此不再赘述，不同点仅在于滚轮41的滑动方式，下面将参考图4和图5对不同点进行具体描述。
40.如图4和图5所示，在可变气门升程装置200的升程切换机构50中，摇臂20包括在其第二端23处自摇臂20延伸出的两个安装部24，两个安装部24之间穿设有沿纵向x延伸并且不能沿纵向x移动的固定滚轮轴25，即固定滚轮轴26固定地安装在两个安装部24之间。滚轮41可滑动地套设在固定滚轮轴26上。
41.致动臂是自滑杆42朝向滚轮41延伸出的两个夹持片422。两个夹持片422彼此间隔设置。两个夹持片422的上端固定连接到滑杆42，其下端分别抵接滚轮41的相对两侧以夹持滚轮41。因此，当电动执行器43驱动滑杆42沿纵向x移动时，两个夹持片422可以夹持住滚轮41，使得滚轮41随着滑杆42的移动而在固定滚轮轴26上滑动。
42.由此，当电动执行器43基于控制系统(未示出)的控制信号施加推力以使滑杆42压缩第二弹性件46而朝向图4中的左侧移动时，固定连接到滑杆42上的两个夹持片422将带动滚轮41一起向左移动，而当电动执行器43撤去推力时，滑杆42将在第二弹性件46的弹性恢复力的作用下向右移动，此时两个夹持片422将带动滚轮41一起向右移动，从而实现了滚轮41与两个凸轮31的交替性接触，进而带动摇臂20实现气门11的不同升程的切换。
43.根据本实用新型的第二实施例，滚轮41可滑动地套设在固定滚轮轴26上，并且能够经由固定到滑杆42的两个夹持片422来实现与滑杆42的同步移动。因此，进一步减少了部件数量，简化了部件结构，并且降低了控制复杂度。
44.图6示出了根据本实用新型的第三实施例的可变气门升程装置300的立体示意图。根据第三实施例的可变气门升程装置300与根据第二实施例的可变气门升程装置200大体上相同，相同点在此不再赘述，不同点仅在于电执行器的类型。下面将参考图6对不同点进行具体描述。
45.如图6所示，在可变气门升程装置300的升程切换机构60中，升程切换机构60包括电机44作为电致动器。电机44能够使滑杆42沿纵向x往复移动。因此，当电机44基于控制系统(未示出)的控制信号正向旋转时，则会向滑杆42施加推力以使其朝向图6中的左侧移动，同时固定连接到滑杆42上的两个夹持片422将带动滚轮41一起向左移动；而当电机44反向旋转时，则会向滑杆42施加拉力以使其朝向图6中的右侧移动，同时固定连接到滑杆42上的两个夹持片422将带动滚轮41一起向右移动，由此实现了滚轮41与两个凸轮31的交替性接触，进而带动摇臂20实现气门11的不同升程的切换。
46.根据第一实施例的可变气门升程装置100和根据第二实施例的可变气门升程装置200均采用电动执行器43作为电致动器，因此升程切换机构40和升程切换机构40均需要设置能够使滚轮41以及滑杆42复位的复位部件，例如第一弹性件45和第二弹性件46，而根据第三实施例的可变气门升程装置300包括电机44作为电致动器，因此可以不必要设置复位部件接可以实现滑杆沿纵向x的往复移动。因此，进一步减少了部件数量，简化了部件结构，并且降低了控制复杂度。
47.根据本实用新型的上述三个实施例，可变气门升程装置均能够借助于电致动器(不管是电动执行器43还是电机44)驱动滑杆42沿纵向移动，来使设置在摇臂20的第二端22处的滚轮41与凸轮轴30上的多个凸轮31交替性接触，进而带动摇臂20实现气门11的不同升程的切换。因此，相比于使用液压致动器来改变滚轮位置的构造，本实用新型的可变气门升程装置能够减少部件数量、简化部件结构，并且能够降低整个系统的控制复杂度。
48.而且，根据本实用新型的上述三个实施例，摇臂20的第一端22和第二端23一体化形成，因此可以提高摇臂的刚度，从而可以延长可变气门升程装置的使用寿命。
49.此外，根据本实用新型的另一实施方式，提供了一种用于多缸发动机的可变气门升程系统，该可变气门升程系统包括多个可变气门升程装置100，图1中仅示出了与一个气缸相对应的一个可变气门升程装置100。该多个可变气门升程装置100可以共用同一个滑杆
和同一个电致动器，由此能够实现多个气缸的气门升程的同时切换，从而降低了整个系统的控制复杂度，并且提高了整个系统的工作效率。当然，上述的可变气门升程装置100也可以替换为可变气门升程装置200或可变气门升程装置300。
50.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。