用于摇臂组件闩锁的非接触致动器的制作方法

文档序号:11111069
用于摇臂组件闩锁的非接触致动器的制造方法与工艺

本发明涉及气门机构,特别是提供可变气门升程(VVL)或气缸停用(CDA)的气门机构。



背景技术:

液压致动闩锁用在一些摇臂组件上以实现可变气门升程(VVL)或气缸停用(CDA)。例如,一些开关滚子指状随动件(SRFF)使用液压致动闩锁。在这些系统中,来自油泵的加压油可以用于闩锁致动。加压油的流量可以在发动机控制单元(ECU)的监督下由油控制气门(OCV)调节。来自相同源的单独进给提供用于液压间隙调节的油。这意味着每个摇臂具有两个液压进给,这带来一定程度的复杂性和设备成本。这些液压进给的油需求可能接近现有供应系统的极限。



技术实现要素:

可以通过用螺线管致动的磁性闩锁代替液压闩锁来减小一些气门机构系统中的复杂性和油的需求。根据本教导的一些方面,磁性闩锁(如液压闩锁)包含到摇臂组件中。这可以提供适合于在气门盖下可用的有限空间的紧凑设计,但是常规地为安装在摇臂组件上的螺线管致动的磁性闩锁供电可以涉及将线对附连到摇臂组件。摇臂组件在较长时间内并且邻近其它移动部件快速往复移动。附连到摇臂组件的线可能被卡住、夹住或疲劳并且因此短路。

本教导涉及一种内燃机。所述内燃机可包括气缸盖,具有形成于所述气缸盖内的座的提升气门,凸轮轴,安装到所述凸轮轴的凸轮,以及摇臂组件,所述摇臂组件包括摇臂,凸轮随动件,和包括闩锁销的磁性闩锁。用于所述磁性闩锁的致动器包括螺线管并且可操作以使所述闩锁销在第一位置和第二位置之间平移。将所述闩锁销致动到所述第一位置可以将所述摇臂组件配置成响应所述凸轮轴的旋转致动所述提升气门以产生第一气门升程曲线。将所述闩锁销致动到所述第二位置可以将所述摇臂组件配置成响应所述凸轮轴的旋转致动所述提升气门以产生不同于所述第一气门升程曲线的第二气门升程曲线,或者可停用所述提升气门。

根据本教导的一些方面,所述磁性闩锁安装到所述摇臂组件的摇臂并且所述致动器离开所述摇臂被安装。在这些教导中的一些中,所述致动器安装在相对于所述内燃机的所述气缸盖固定的位置。在这些教导中的一些中,所述螺线管安装到所述气缸盖,凸轮承载件,或气门盖。离开摇臂安装允许线位置是静态的。

根据本教导的一些方面,所述致动器可操作以通过穿过所述致动器和所述磁性闩锁之间的气隙的磁场使所述闩锁销致动或保持闩锁销位置。在这些教导中的一些中,所述螺线管可操作以生成磁场。在这些教导中的一些中,永磁体生成磁场。所述致动器可以可操作以重定向来自所述永磁体的通量并且由此使所述闩锁销致动。

在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁的低矫顽铁磁部分在所述致动器的方向上从所述摇臂延伸出来以促进所述磁性闩锁和所述致动器之间的相互作用。在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁的该部分是所述闩锁销的一部分。在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁的该部分是刚性地安装到所述摇臂的极片。

根据本教导的一些方面,所述磁性闩锁具有独立于所述致动器稳定的接合和非接合配置。这两个配置可以对应于所述闩锁销的所述第一位置和所述第二位置。在这些教导中的一些中,所述内燃机具有电路,所述电路可操作以用在第一方向或所述第一方向的反向方向上的电流供能所述致动器的螺线管。用在所述第一方向上的电流供电的所述螺线管可以可操作以将所述闩锁销从所述第一位置致动到所述第二位置。用在第二方向上的电流供电的所述螺线管可以操作以将所述闩锁销从所述第二位置致动到所述第一位置。在这些教导中的其它一些中,电磁性闩锁组件包括两个螺线管,一个用于闩锁并且另一个用于解锁。所述两个螺线管可以具有在相反方向上的绕组。

根据本教导的一些方面,永磁体可操作以在所述第一位置和所述第二位置稳定所述闩锁销。在这些教导中的一些中,所述永磁体是所述磁性闩锁的一部分。在这些教导中的其它一些中,所述永磁体是所述致动器的一部分。在这些教导中的一些中,没有由所述螺线管或其它外部源生成的任何磁场,当所述闩锁销处于所述第一位置时,来自所述永磁体的大部分磁通量遵循第一磁路,并且当所述闩锁销处于所述第二位置时,来自所述永磁体的大部分磁通量遵循不同于所述第一磁路的第二磁路。所述致动器可以可操作以远离或朝着这些磁路中的一个或另一个重定向所述永磁体的磁通量并且由此使所述闩锁销致动。在这些教导中的一些中,重定向磁通量包括在形成所述第一磁路和所述第二磁路的一部分的低矫顽铁磁元件中反转磁极性。在这些教导中的一些中,所述元件是所述闩锁销的一部分。根据磁通转移原理操作的磁性闩锁可以制造得紧凑并且因此更适合于安装在摇臂上。

根据本教导的一些方面,所述磁路中的至少一个穿过所述致动器。穿过所述致动器的磁路可以通过所述螺线管的操作来促进所述闩锁销的致动。在这些教导中的一些中,另一磁路不穿过所述致动器。不穿过所述致动器的磁路可以短得多,具有更低的磁通泄漏,并且允许永磁体将更大的保持力施加到闩锁销。

在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁包括两个永磁体,所述两个永磁体可操作以在所述第一位置和所述第二位置稳定所述闩锁销。第二永磁体也可以是所述磁性闩锁的一部分或所述致动器的一部分。当所述闩锁销处于所述第一位置时,来自所述第二永磁体的大部分磁通量遵循第三磁路,并且当所述闩锁销处于所述第二位置时,来自所述永磁体的大部分磁通量遵循不同于所述第三磁路的第四磁路。所述致动器可以可操作以远离或朝着这些磁路中的一个或另一个重定向所述第二永磁体的磁通量并且由此使所述闩锁销致动。在这些教导中的一些中,所述第三磁路和所述第四磁路中的一个穿过所述致动器而另一个不穿过。在每个闩锁销位置,主动磁路中的一个可以提供导致所述闩锁销上的高保持力的短磁通路径,并且另一磁路可以穿过所述致动器并且通过所述螺线管的操作促进所述闩锁销的致动。

根据本教导的一些方面,可操作以在其第一位置和第二位置稳定所述闩锁销的永磁体相对于所述磁性闩锁安装在其上的摇臂固定地安装。将永磁体固定到摇臂意味着不将永磁体固定到闩锁销。使永磁体的重量离开闩锁销可以增加致动速度并且允许使用更小的螺线管。在这些教导中的一些中,所述永磁体为环形。在这些教导中的一些中,所述永磁体在所述闩锁销平移的方向上极化。在这些教导中的一些中,所述永磁体相对于所述闩锁销同心地定位。这样配置的永磁体可以提供紧凑的设计。在这些教导中的一些中,存在以面对极性布置的两个这样的永磁体。在这些教导中的一些中,所述两个磁体在所述磁性闩锁的相对端部处。在这些教导中的一些中,低矫顽铁磁材料的环形圈位于所述两个磁体之间。所述环形圈可以为两个磁体提供极片。

根据本教导的一些方面,所述磁性闩锁安装到所述摇臂组件的摇臂,并且与所述摇臂一起具有相对于所述致动器的运动范围。所述磁性闩锁相对于所述致动器的位置有时可能受所述凸轮的位置影响。在这些教导中的一些中,所述摇臂组件和所述磁性闩锁配置成使得所述致动器不需要在所述闩锁上可操作,除非在所述闩锁的运动范围的有限部分内。在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁可操作以在所述接合配置和所述非接合配置中独立于所述致动器保持闩锁销位置稳定。只有当所述凸轮在基圆上时才能实现致动。

在这些教导中的一些中,所述摇臂组件配置成使得当所述闩锁销处于所述非接合配置时,安装有所述磁性闩锁的所述摇臂保持基本上静止。可以独立于所述致动器由所述磁性闩锁保持所述接合配置。在这些教导中的一些中,通过弹簧保持所述接合配置。如果当摇臂处于一个特定位置时致动器仅需要在闩锁上可操作,则更容易实现在螺线管和磁性闩锁之间保持足够接近的结构。在这些教导中的一些中,在所述接合配置中,在所述凸轮的每个周期中,所述摇臂到达这样的位置,其中所述致动器可操作以将磁力施加到所述闩锁销以克服弹簧力并且将所述闩锁销保持在所述非接合配置。

在这些教导的一些方面中,所述致动器在所述磁性闩锁的整个运动范围内在所述磁性闩锁上可操作。在这些教导中的一些中,该可操作性是所述磁性闩锁和所述致动器配置成使得它们的相对运动被限制在相对窄的范围的结果。在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁可以靠近安装有所述磁性闩锁的所述摇臂的枢转点配置。在这些教导中的一些中,所述摇臂在支点上枢转,所述提升气门在所述支点的一侧,并且所述致动器在所述支点的相对侧。所述支点可以是液压间隙调节器。在这些教导中的一些中,第一和第二闩锁销位置中的一个由弹簧保持。所述致动器可操作以生成足够强度的磁场以克服弹簧力,并且当所述磁性闩锁行进通过其运动范围时保持第一和第二闩锁销位置中的另一个。

根据本教导的一些方面,在所述磁性闩锁的整个运动范围内所述致动器的可操作性由磁路中的一个或多个滑动接头保持,所述致动器通过所述磁路影响所述磁性闩锁。所述磁路可以包括所述闩锁销。在这些教导中的一些中,所述闩锁销可以与摇臂运动一起移动而不破坏磁路。所述致动器和所述磁性闩锁可以包括形成滑动磁性接头的一个或多个极片。所述滑动磁性接头的一部分可以附连到所述致动器,而所述滑动磁性接头的另一部分可以附连到所述磁性闩锁。在这些教导中的一些中,所述磁路作为用于来自所述螺线管的磁通量的初级路径可操作。在这些教导中的一些中,所述磁路作为用于来自永磁体的磁通量的初级路径可操作,所述永磁体在所述接合配置或所述非接合配置中稳定所述闩锁销。在这些教导中的一些中,所述滑动磁性接头完成磁路,一个或多个永磁体通过所述磁路将所述闩锁销稳定在其接合配置和非接合配置两者中。

在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁具有与所述摇臂一起移动的第一低矫顽铁磁部件,所述致动器具有第二低矫顽铁磁部件,并且所述第一部件和所述第二部件中的一个具有沿着所述第一部件移动的方向延伸的表面。该结构可以形成滑动磁性接头并且当所述摇臂行进通过其运动范围时允许所述第一部件和所述第二部件保持接近。在这些教导中的一些中,两个部件具有沿着相对运动的方向延伸的表面。为两个部件提供沿着相对运动的方向延伸的表面可以保持两个部件之间的接近,并且提供磁通量可以容易地在它们之间穿过的大面积。

在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁具有低矫顽铁磁部件,当所述摇臂移动通过其运动范围时所述低矫顽铁磁部件的外部分沿着弧行进,并且所述致动器具有低矫顽铁磁部件,其表面平行于所述弧并且定位成在所述摇臂的整个运动范围内保持接近所述弧。所述两个部件可以形成用于磁路的滑动接头。

在这些教导中的一些中,作为用于来自所述螺线管或永磁体的磁通量的初级路径可操作的磁路包括在所述磁性闩锁和所述致动器之间跨越的气隙。所述闩锁和所述致动器可以配置成使得所述气隙的宽度在第一摇臂运动范围上变化不超过50%。磁路可以包括在所述磁性闩锁和所述致动器之间跨越的两个气隙。从所述磁性闩锁行进到所述致动器的磁通量可以穿过第一气隙,并且从所述致动器行进到所述磁性闩锁的磁通量可以穿过第二气隙。在这些教导中的一些中,所述两个气隙的宽度的变化在摇臂运动期间通过滑动磁性接头被限制。

根据本教导的一些方面,安装到摇臂的磁性闩锁包括闩锁销,所述闩锁销的一部分由低矫顽铁磁材料形成并且在所述致动器的方向上从所述摇臂突出。激励所述螺线管可以可操作以这样的方式致动所述闩锁销使得所述闩锁销的突出部分和所述致动器之间的可变气隙减小。在这些教导中的一些中,来自所述致动器的极片在所述闩锁销附近延伸,由此来自所述螺线管的磁通量在穿过所述可变气隙返回到所述致动器之前遵循直接从所述极片传到所述闩锁销的磁路。在一些替代的教导中,所述极片在形成所述磁性闩锁的一部分的极片附近延伸;所述磁性闩锁的极片在所述闩锁销的附近延伸;并且来自所述螺线管的磁通量在穿过所述可变气隙返回到所述致动器之前遵循从所述致动器的极片到所述磁性闩锁的极片并从那里进入所述闩锁销的磁路。

根据本教导的一些方面,所述磁性闩锁安装到第一摇臂,并且第二摇臂在所述第二摇臂的运动范围的过程中在所述第一摇臂和所述致动器之间经过。然而,可以在所述致动器和所述磁性闩锁的闩锁销之间形成磁路。而且,在这些教导中的一些中,在所述第二摇臂的整个运动范围内磁路可以被保持并且稳定闩锁销位置。在这些教导中的一些中,极片安装到完成包括所述磁性闩锁和所述致动器的磁路的所述第二摇臂。在这些教导中的一些中,安装到所述致动器或所述第一摇臂的极片围绕所述第二摇臂经过以完成包括所述磁性闩锁和所述致动器的磁路。

所述致动器的有效性取决于其相对于所述磁性闩锁的定位。由于制造公差导致的定位变化的影响可以通过一个或多个滑动磁性接头改善。根据本教导的一些方面,所述致动器包括从所述致动器延伸以接合所述摇臂组件的侧部的一个或多个构件。这些构件可以促进所述致动器相对于所述闩锁销的定位。在这些教导中的一些中,所述构件接合所述摇臂组件而不附连到所述摇臂组件。在这些教导中的一些中,所述构件接合所述摇臂组件的支点。

本教导中的一些涉及操作内燃机的方法。在这些教导中的一些中,发动机包括气门机构,其中摇臂组件具有安装到摇臂的磁性闩锁。所述闩锁为所述摇臂组件提供接合配置和非接合配置。根据本教导的一些方面,操作所述发动机的方法包括在所述接合配置和所述非接合配置中的一个中用所述磁性闩锁操作所述发动机。激励离开所述摇臂安装的致动器的螺线管以使所述磁性闩锁改变其配置。然后在所述接合配置和所述非接合配置中的另一个中用所述磁性闩锁进一步操作所述发动机。在这些教导中的一些中,激励所述螺线管被限制到凸轮周期的预定部分。所述凸轮循环的预定部分可以对应于所述凸轮在基圆上的时间。在这些教导中的一些中,所述螺线管生成穿过所述致动器和所述闩锁之间的气隙以作用于所述闩锁的磁场。

这些教导中的一些涉及磁性闩锁在接合配置和非接合配置两者中稳定的情况。根据本教导的一些方面,操作所述发动机的方法包括在使用永磁体将安装到摇臂的磁性闩锁保持在接合配置的同时操作所述发动机。激励离开所述摇臂安装的致动器的螺线管以重定向来自所述磁体的磁通量并且使所述磁性闩锁切换到非接合配置。然后在所述永磁体将所述磁性闩锁保持在所述非接合配置的情况下进一步操作所述发动机。然后可以再次激励所述螺线管,这次是以相反方向的电流,以再次重定向来自所述磁体的磁通量并且使所述磁性闩锁切换回到所述接合配置

已主要在安装到摇臂的磁性闩锁和离开摇臂安装的致动器方面描述了本公开的教导。然而,本教导中的一些可应用于气门机构,其中磁性闩锁安装到摇臂组件的另一部分,并且致动器离开该部分被安装。在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁安装到相对于所述气缸盖可移动的部分,并且所述致动器安装到相对于所述气缸盖固定的部分。在这些教导中的一些中,所述磁性闩锁安装到液压间隙调节器或升降器的可移动部分。所述致动器可以安装到所述气缸盖本身。

本概述的主要目的是以简化形式呈现本发明人的概念中的某一些以便于理解以下更详细的描述。该概述不是对可以被认为是“发明”的发明人的每个概念或发明人的概念的每个组合的全面描述。发明人的其它概念将通过以下详细描述以及附图传达给本领域普通技术人员。本文中公开的细节可以以各种方式被一般化、缩小和组合,发明人声称作为其发明的最终陈述针对以下权利要求被保留。

附图说明

图1是根据本教导的一些方面的内燃机的俯视部分剖视图。

图2示出了沿着图1的线2-2的横截面。

图3是沿着图1的线1-1截取的图1的内燃机的横截面侧视图。

图4是与图3相同的视图,但是闩锁销从非接合配置移动到接合配置。

图5是与图2相同的视图,但是凸轮上升离开基圆。

图6是与图4相同的视图,但是凸轮上升离开基圆。

图7示出了根据本教导的一些其它方面的内燃机的部分横截面。

图8示出了与图7相同的横截面,但是闩锁销从非接合配置移动到接合配置。

图9示出了沿着图8的线4-4的横截面。

图10示出了沿着图8的线5-5的横截面。

图11示出了沿着图8的线6-6的横截面。

图12示出了沿着图8的线4-4的横截面,如同在凸轮已上升离开基圆之后出现的。

图13示出了沿着图8的线5-5的横截面,如同在凸轮已上升离开基圆之后出现的。

图14示出了沿着图8的线6-6的横截面,如同在凸轮已上升离开基圆之后出现的。

图15示出了根据本教导的一些其它方面的内燃机的部分横截面。

图16示出了与图15相同的横截面,但是闩锁销从非接合配置移动到接合配置。

图17示出了沿着图16的线7-7的横截面。

图18示出了沿着图16的线8-8的横截面。

图19示出了沿着图16的线9-9的横截面。

图20示出沿着图16的线7-7的横截面,如同在凸轮已上升离开基圆之后出现的。

图21示出了沿着图16的线8-8的横截面,如同在凸轮已上升离开基圆之后出现的。

图22示出了沿着图16的线9-9的横截面,如同在凸轮已上升离开基圆之后出现的。

图23示出了根据本教导的一些其它方面的内燃机的横截面。

图24示出与图23相同的横截面,但是闩锁销从非接合配置移动到接合配置。

图25示出了根据本教导的一些其它方面的内燃机的部分横截面。

图26示出了沿着图25的线10-10的横截面。

图27示出了与图25相同的横截面,但是闩锁销从非接合配置移动到接合配置。

图28示出了沿着图27的线11-11的横截面。

图29示出了沿着图27的线11-11的横截面。

图30示出了沿着图27的线12-12的横截面。

图31示出了沿着图27的线13-13的横截面,如同在凸轮已上升离开基圆之后出现的。

图32是根据本公开的一些方面的操作内燃机的方法的流程图。

图33是根据本公开的一些其它方面的操作内燃机的方法的流程图。

图34是根据本教导的一些其它方面的内燃机的俯视部分剖视图。

图35提供了示出图34的区域400中所示的部分的相对定位的侧视图。

图36提供了示出在凸轮上升离开基圆之后图35中所示的部分的相对定位的侧视图,其中闩锁处于非接合位置。

图36提供了示出在凸轮上升离开基圆之后图35中所示的部分的相对定位的侧视图,其中闩锁处于接合位置。

具体实施方式

在附图中,一些附图标记由后面跟着字母的数字组成。在本说明书和随后的权利要求中,由相同数字而没有字母组成的附图标记相当于在附图中使用并且由后面跟着字母的相同数字组成的所有附图标记的列表。例如,“永磁体200”与“永磁体200A、200B、200C”相同。

图1提供了根据本教导的一些方面的发动机100A的一部分的部分剖视俯视图。图1的视图包括摇臂组件115A和致动器127A。图2示出了沿着图1的线2-2截取的通过致动器127A的横截面。图3示出了沿着图1的线1-1截取的发动机100A的横截面侧视图。除了图1中所示的部分之外图3的视图还包括发动机100A的一些部分。那些附加部分包括提升气门185,其上安装有凸轮167的凸轮轴169,液压间隙调节器181,以及气缸盖130。

摇臂组件115A包括摇臂103A(外臂),摇臂103B(内臂),和液压间隙调节器(HLA)181。凸轮随动件107可以通过轴承165和轴147安装到摇臂103B。凸轮随动件107是滚子随动件。替代地,凸轮随动件107可以是滑动件。磁性闩锁117A安装到摇臂103A。闩锁117A包括闩锁销114A,间隔件139A,和弹簧141。闩锁销114A包括闩锁销主体113A,闩锁头111。闩锁销114A的一部分135在致动器127的方向上从摇臂103A向外突出。突出部分135可以与闩锁销主体113A成一体。部分135的至少一部分由低矫顽铁磁材料形成。

闩锁销114A在第一位置和第二位置之间可平移。第一位置可以是在图3中示出的非接合位置。第二位置可以是在图4中示出的接合位置。当闩锁销114A处于接合位置时,摇臂组件115A可以被描述为处于接合配置。当闩锁销114A处于非接合位置时,摇臂组件115A可以被描述为处于非接合配置。

两个摇臂103A和103B可以在轴149上枢转。开口182可以形成于摇臂103A的侧部中以允许其独立于摇臂103B在轴149上枢转而没有来自轴147的干涉,所述轴安装到摇臂103B并且向外延伸以接合扭转弹簧145。扭转弹簧145作用于轴147以相对于摇臂103A向上偏压摇臂103B并且保持凸轮随动件107和凸轮167之间的接合。扭转弹簧145可以在耳轴143上安装到摇臂臂103A。

图6显示当闩锁销114A处于接合位置时凸轮167上升离开基圆的效果。闩锁头111可以接合摇臂103B的唇缘109,其后摇臂103B和摇臂103A可以被约束以一致移动。HLA 181可以用作支点,摇臂103B和摇臂103A可以在所述支点上一起枢转,经由象脚151向下驱动气门185,将气门弹簧183压缩抵靠气缸盖130,并且提升气门185离开其座186,其座186在气缸盖130内,具有由凸轮167的形状确定的气门升程曲线。气门升程曲线是显示作为凸轮轴169的角位置的函数的气门185被提升离开其座186的高度的图的形状。

图5显示当闩锁销114A处于非接合位置时凸轮167上升离开基圆的效果。凸轮167仍然向下驱动摇臂103B。但是在非接合配置中,摇臂103A可以保持静止。扭转弹簧145可以在气门弹簧183之前屈服,由此摇臂103B仅在轴149上枢转而不用提升气门185离开其座186。该配置可以提供具有由气门185控制的孔口的气缸的停用。替代地,可以有附加凸轮,其独立于摇臂103B直接作用于摇臂103A。这些附加凸轮可以提供比凸轮167更低的气门升程曲线。所以,用于摇臂组件115A的非接合配置可以提供替代的气门升程曲线,并且摇臂组件115A可以提供切换摇臂。

致动器127A可以安装到气缸盖130。致动器127A可以例如使用托架129被安装。替代地,致动器127A可以安装到相对于气缸盖130固定的发动机100上的另一部分。凸轮承载件和气门盖是发动机100可以包括的部分的示例,其相对于气缸盖130是固定的。致动器127A离开摇臂组件115A被安装。替代地,致动器127A可以安装到HLA 181的外套筒173。HLA181的外套筒173可以相对于气缸盖130保持固定。即使致动器127A离开摇臂组件115A被安装,它仍然可以包括对准引导件(未显示),其延伸以接合HLA181的侧部或摇臂组件115A的另一部分。这样的引导件可以便于致动器127A与闩锁117A对准。

致动器127A可以包括螺线管119,极片131A、131B、131C和131D,间隔件133,以及壳体121。极片131可以由低矫顽铁磁材料形成。极片131A可以是居中定位在螺线管119内的芯。壳体121可以保护螺线管119免受其周围环境的影响并且便于致动器127A的安装。间隔件133可以便于由极片131形成的磁路中的适当间隔。因此,间隔件133可以由不是铁磁性的钢制成。

弹簧141可以朝着接合位置偏压闩锁销114A并将闩锁销114A保持在接合位置。如果在凸轮167处于或接近基圆时激励螺线管119,则来自螺线管119的大部分磁通量可以遵循图3和4中所示的磁路220E。磁路220E包括极片131A-D,和闩锁销114A的低矫顽铁磁部分135。取决于闩锁销114A的位置,磁路220E可以包括在闩锁销114A和极片131A之间跨越的气隙134。可以通过闩锁销114A朝着非接合位置的平移而减小气隙134。减小气隙134的尺寸减小了磁路220E的磁阻。因此,磁力将趋向于减小气隙134的尺寸,并且激励螺线管119可以可操作以克服弹簧141的力,将闩锁销114A平移到其非接合位置,并且将其保持在那里。

闩锁117A由于安装到摇臂103A而具有相对于气缸盖130和致动器127A的运动范围。该运动范围主要可能是当摇臂组件115A处于接合配置时摇臂103A在HLA 181上枢转的结果。但是如果闩锁117A处于非接合配置,则闩锁117A相对于致动器127A的位置可以是基本上固定的。HLA181的延伸和缩回可能引入一些相对运动。但是排除在启动期间的短暂时期,由HLA 181引入的运动范围可以忽略不计。只要闩锁销114A处于非接合配置,磁路220E可以保持完整,由此螺线管119可以通过该磁路起作用以将闩锁销114A保持在非接合配置。

根据本教导的一些方面,当凸轮167在基圆上时,极片131D可以配置成在多侧(包括两个相对侧)接近闩锁销突起135。这样的配置在图2中被显示并且可以提供磁通量可以容易地在闩锁销114A和极片131之间穿过的大面积。如图6中所示,在摇臂组件115A处于接合配置的情况下当凸轮167提升离开基圆时,闩锁销突起135可以相对于致动器127A上升。在这些教导中的一些中,极片131D具有槽159以适应该向上运动。在一些示例中,当发动机100A关闭时,HLA181可以下降并且使闩锁销突起135显著下降。在这些教导中的一些中,另一个槽(未显示)可以形成于极片131D中以同样适应该运动。

图7和8示出了发动机100B的一部分的横截面,除了所示的区别之外,所述发动机可以与发动机100A相同。发动机100B提供根据本教导的一些方面的另一示例。发动机100B包括摇臂组件115B和致动器127B。图7和8的视图包括摇臂组件115B和致动器127B的一部分。图7示出了处于非接合配置的摇臂组件115B,并且图8示出了处于接合配置的摇臂组件115B。

闩锁117B包括闩锁销114B和极片192A。致动器127B包括螺线管119和极片131A、131B和131E。当在本公开中使用该术语时极片可以是由低矫顽铁磁材料形成的任何部分。图9、10和11示出了分别沿着图8的线4-4、5-5和6-6截取的通过致动器127B的横截面。图12-14示出了相应的横截面,但是具有由凸轮167上升离开基圆产生的变化,其中摇臂组件115B处于接合配置。

极片131A可以是用于螺线管119的芯。极片131B可以是覆盖螺线管119的远离闩锁117B的端部的盘。可以有两个极片131E。每个极片131E可以具有半圆柱体的形式,其中它们位于螺线管192附近。螺线管119可以为圆柱形,并且两个极片131E可以一起形成围绕螺线管119的圆柱形壳体。螺线管119可以具有任何合适的形状。在本教导中的一些中,极片131紧密地配合在螺线管119周围以增强其效率。

根据本教导的一些方面,并且通过比较图9-14所示的横截面可以看出,致动器127B的极片131E在它们朝着摇臂组件115B延伸时改变它们的轮廓形状。在这些教导中的一些中,它们朝着平面形状平坦化。平面形状可以在极片131E与极片192A相邻的区域中实现。如图9-14中所示,极片131E平坦化为平面形状允许包括极片192A的闩锁117B与摇臂103A一起移动而不与极片131E干涉。尽管在该示例中,极片192A在其邻近极片131E延伸时在横截面上保持圆柱形,但是在用其它示例示出的本教导中的一些方面中,极片192A被分裂并且平坦化为类似极片131E的平面形状。这样的平坦化可以用于提供磁通量可以容易地在致动器127的极片131和磁性闩锁117的极片192之间穿过的大区域。

在发动机100B中,如果激励螺线管119,则其可以生成遵循图8中所示的磁路220F的磁通量。磁路220F可以包括致动器127B的极片131A、131B和131E,锁闩117B的极片192A,闩锁销114B,和气隙134。致动器127B的操作可以类似于致动器127A的操作。一个区别在于,由致动器127B和磁性闩锁115B形成的磁路220F将通量从外极片131E通过极片192A传递到闩锁销114B。磁路220E和220F的结构均在效率和封装方面具有潜在的优势。

图15示出了根据本教导的一些其它方面的发动机100C的一部分的横截面。发动机100C包括摇臂组件115C和致动器127C。摇臂115C包括摇臂103A,其上安装有具有闩锁销114C的磁性闩锁117C。致动器127C可以相对于气缸盖130保持在固定位置,同时在摇臂103A的整个运动范围内在闩锁117C上可操作。发动机100C包括电路(未示出),具有正向极性或反向极性的电压可以通过所述电路施加到致动器127C的螺线管119。致动器127C可操作以将致动闩锁117C的闩锁销114C从图16中所示的接合位置致动到图15中所示的非接合位置,和从非接合位置致动到接合位置。图17、18和19示出了分别沿着图16的线7-7、8-8和9-9截取的通过致动器127C的横截面。图20-22示出了相应的横截面,但是具有由凸轮167上升离开基圆产生的变化,其中摇臂组件115C处于接合配置。

磁性闩锁117C包括第一永磁体200A,第二永磁体200B,以及极片192C、192D、192E和192F。闩锁销114C可以包括闩锁销主体113C,闩锁销114C的低矫顽铁磁部分209安装到所述闩锁销主体。致动器127C包括螺线管119和极片131F、131B和131E。如图15和16中所示,磁性闩锁117C形成磁路220A和220D。磁性闩锁117C和致动器127C一起形成磁路220B和220C。

根据本教导的一些方面,致动器127C的极片和闩锁117C的极片在它们彼此接近以完成磁路的区域中形成几乎平面的表面。如图17-22的横截面所示,极片192C和192B在它们靠近极片131延伸时朝着平面形状平坦化。类似地,极片131E在它们朝着它们邻近极片192定位的位置延伸时朝着平面形状平坦化。极片131F可以在其形成螺线管119的芯处为圆柱形,但是当其延伸到邻近极片192B定位时,其表面平坦化以形成矩形横截面。

致动器127C可以可操作以在摇臂组件115C的整个运动范围内帮助闩锁117C保持闩锁销114C的位置,即使闩锁销114C处于接合位置,其中致动器127C和闩锁115C之间的相对运动最高。即使当未激励螺线管119时,致动器127C也可以通过完整的磁路220在锁闩115C上可操作,永磁体200A和200B通过所述磁路稳定锁闩锁销114C的位置。

根据本教导的一些方面,闩锁销114C在第一位置或在第二位置稳定,所述第一位置提供图15中所示的摇臂组件115C的非接合配置,所述第二位置提供图16中所示的摇臂组件115C的接合配置。这里所指的稳定性是位置稳定性。稳定位置可以对应于在有界范围上可变的势能中的局部最小值。可以通过在没有外部动力的情况下生成的恢复力稳定位置。如果闩锁销114C由于小的扰动而从该位置移位,则恢复力将趋向于将闩锁销114C返回到其稳定位置。恢复力可以由弹簧、永磁体或其组合提供。在发动机100C中,恢复力由永磁体200A和200B提供。

永磁体200A和200B在接合和非接合配置中稳定闩锁销114C的位置。当闩锁销114C处于非接合配置时,没有来自螺线管119或任何外部源的磁场,磁路220A提供来自永磁体200A的磁通量的初级路径。来自磁体的磁通量的初级路径是来自该磁体的大部分通量采取的路径。磁路220A从永磁体220A的北极,通过极片192D,通过闩锁销114C的低矫顽铁磁部分209,通过致动器127C的极片131A、131B和131C,通过磁性闩锁115C的极片192B和192C,到达永磁体220A的南极。磁路220C提供来自永磁体200B的磁通量的初级路径。磁路220C从永磁体220B的北极,通过极片192D,通过闩锁销114C的低矫顽铁磁部分209,通过极片192D,到达永磁体220B的南极。磁路220C比磁路220A短并且不穿过致动器127C。

如果当闩锁销114C处于非接合配置时用正向方向的电流激励螺线管119,则所产生的磁场可以在整个磁路220A中反转低矫顽铁磁材料中的磁极性。这极大地增加了磁路220A对来自永磁体200A的磁通的磁阻。磁路220C也可能受影响。来自永磁体200A和200B的磁通量可以远离磁路220A和220C移动,并且闩锁销114C上的净磁力可以朝着图16中所示的接合配置驱动它。

在螺线管119已从其电源断开连接之后,闩锁销114C可以到达接合配置并且保持在那里。当闩锁销114C处于接合配置时,没有来自螺线管119或任何外部源的磁场,磁路220D提供来自永磁体200B的磁通量的初级路径。磁路220D从永磁体220B的北极,通过极片192D,通过闩锁销114C的低矫顽铁磁部分209,通过磁性闩锁115C的极片192B和192C,通过致动器127C的极片131A、131B和131C,通过极片192E到达永磁体220A的南极。在接合配置中,磁路220B提供来自永磁体200A的磁通量的初级路径。磁路220B从永磁体220A的北极,通过极片192D,通过闩锁销114C的低矫顽铁磁部分209,通过极片192F和192G,到达永磁体220A的南极。磁路220B比磁路220D短并且不穿过致动器127C。

根据本教导的一些方面,永磁体200A和200B固定地安装到摇臂103A并且以面对的极性布置。极片192D位于面对的极之间。永磁体200A和200B以及极片192D可以是在形状上为环形并且安装成相对于闩锁销114C同心。尽管这提供了紧凑和有效的设计,但是可以用其它形状和配置代替。

闩锁销114C的低矫顽铁磁部分209可以具有阶梯状边缘。闩锁115C的极片192可以成形为与该边缘配合。在致动期间,磁通量可以穿过闩锁销114C和极片192之间的气隙。阶梯状边缘可以增加磁力,闩锁销114C通过所述磁力从第二位置致动到第一位置。

如图17-23中所示,极片192C和131E形成滑动磁性接头。在闩锁销114C处于接合位置的情况下当摇臂103A行进通过其运动范围时极片192C和131E之间的距离变化小于50%。当摇臂103A移动时,极片192C在大致竖直方向上移动。极片192C具有在该运动方向上延伸的表面,由此其可以在整个运动范围内保持其接近极片131E。该表面也平行于由极片192C的外表面行进的弧。平行于弧线意味着平行于该弧线的切线。

当在本公开中使用时,磁路中的滑动接头可以指电路中的两个部分之间的气隙,其中当两个部分相对于彼此移动时气隙在尺寸上不会显著变化。保持小于50%的变化通常不显著。在这些教导中的一些中,形成滑动接头的部分中的一个具有邻近气隙的表面,所述表面大致平行于所述部分中的一个相对于另一个自由移动的方向。

极片192B和131F形成另一滑动磁性接头。在闩锁销114C处于接合位置的情况下当摇臂103A行进通过其运动范围内时极片192B和131F之间的距离变化小于50%。当摇臂103A移动时,极片192B在大致竖直方向上移动。极片192B具有在该运动方向上延伸的表面,由此其可以在整个运动范围内保持其接近极片131F。极片131F也具有在该运动方向上延伸的表面,其也可以足以通过极片192B的行程保持该接近。为每个极片提供在运动方向上延伸的表面允许两个表面保持接近并且在整个运动范围内提供用于磁通量传递的大区域。由于磁通量必须完成磁路,因此在本教导中的一些中致动器127和闩锁117形成至少两个滑动磁性接头。

图23和24示出了发动机100D,其提供了一个示例,其中作为离开摇臂103A安装的致动器127D的一部分的永磁体200C可操作以稳定安装在摇臂103A上的闩锁117D的闩锁销114D的位置。闩锁销114D具有接合和非接合位置,其中其位置是稳定的。

当闩锁销114D处于非接合位置时,闩锁销114D通过永磁体200C保持在那里,其中磁路220G提供永磁体200C的磁通量的初级路径。磁路220G从磁体200C的北极通过致动器127D的极片131B、131C,通过磁性闩锁115D的极片192C,通过闩锁销114D,通过致动器137D的极片131A和131F到达磁体200C的南极。磁路220G可以通过滑动磁性接头在摇臂103A的整个运动范围内被保持,但是在该示例中不是必要的,原因是当闩锁销114D处于非接合位置时摇臂103A保持静止。

如果当闩锁销114D处于非接合位置时用合适的第一方向的电流激励螺线管119,则磁路220G中的极性可以反转。来自永磁体200C的磁通可以被重定向到在图24中示出的磁路220H。磁路220H从磁体200C的北极通过致动器127D的极片131B、131C和131F到达磁体200C的南极。磁路220H不穿过闩锁销114D。用第一方向的电流激励螺线管119破坏闩锁销114D和极片192A之间的磁吸引,允许弹簧141将闩锁销114D驱动到接合位置并且保持在那里。

当闩锁销114D移动到接合配置时,其将气隙134引入到磁路220G中。气隙134极大地增加磁路220G的磁阻。所以,可能几乎没有来自永磁体200C的磁通量趋向于转移回到磁路220G,直到用与第一方向相反的电流激励螺线管119。当这样激励螺线管119时,可以在吸引来自永磁体200C的通量的方向上重新建立磁路220G中的极性。永磁体200C和螺线管119然后可以协作以磁性地致动闩锁销114D回到非接合配置,其中闩锁销114D可以由永磁体200C单独稳定地保持。

闩锁117C和117D中的致动可以通过磁通转移机构发生。磁通转移机构包括将来自永磁体的磁通从第一磁路重定向到第二不同磁路。在这些教导中的一些中,第一和第二磁路共用由低矫顽铁磁材料形成的结构元件。该结构元件中的第一磁极性有利于磁通量沿着第一磁路行进,而第二磁极性有利于磁通量沿着第二磁路行进。第二磁路的可用性可以减小致动闩锁销远离由永磁体保持的位置所需的能量,所述永磁体的磁通遵循第一磁路。

螺线管119可以被认为是电磁体。在以上示例中,螺线管119被定位成具有面向摇臂组件115的极,包括闩锁销114。图25-31示出了包括摇臂组件106E和致动器127E的内燃机100E。发动机100E提供了一个示例,其中螺线管119被定位成其极偏离闩锁销114E的轴线。该配置可以便于在气门盖下方封装致动器127E。图25示出了非接合配置。图27显示接合配置。图26示出了通过图25的线10-10截取的致动器127E的横截面。图28和29示出了通过图27的线11-11和12-12截取的闩锁127E的横截面。图30示出了通过图27的线13-13截取的横截面。图31示出了在凸轮167已上升离开基圆上升之后的该横截面。

永磁体200A和200B都可以在接合配置中稳定闩锁销114E。在接合配置中,来自永磁体200A的大部分磁通遵循磁路220I,并且来自永磁体200B的大部分磁通遵循磁路220K。磁路220I从永磁体200A的北极前进,通过极片192J,通过闩锁销114E的低矫顽铁磁部分209,通过极片192E和192I,并且终止于永磁体200A的南极。磁路220I可以是完全包含在磁性闩锁117E内的短磁路。磁路220K从永磁体200B的北极前进,通过极片192D,通过闩锁销114E的低矫顽铁磁部分209,通过磁性闩锁117E的极片192E、192I和192J,穿过窄气隙并向前通过致动器127E的极片131I、131A和131H,穿过另一窄气隙到达磁性闩锁117E的极片192G,并且然后通过极片192H到达永磁体200B的南极。磁路220I形成两个滑动磁性接头。致动器127E的极片131H和131I可以在形状上为平面。磁性闩锁117E的极片192G和192J可以是四分之一圆柱体。极片192H和192I可以是平面的。极片192H可以封闭磁性闩锁117E内的空间。极片192I可以具有开口,闩锁销114E平移通过所述开口。

用合适方向的电流激励螺线管119可以重定向来自永磁体200A和200B的磁通,并且使闩锁销114E平移到非接合位置。如图23中所示在非接合配置中,在螺线管119已从其电源断开之后,两个永磁体200A和200B可以再次稳定闩锁销114E的位置。在非接合配置中,来自永磁体200A的大部分磁通遵循磁路220J,并且来自永磁体200B的大部分磁通遵循磁路220L。磁路220J从永磁体200A的北极前进,通过极片192D,通过闩锁销114E的低矫顽铁磁部分209,通过磁性闩锁117E的极片192H和192G,穿过窄气隙131H并且然后通过致动器127E的极片131A和131I,穿过另一窄气隙到达磁性闩锁117E的极片192J,并且然后通过极片192I到达永磁体200A的南极。磁路220L从永磁体200B的北极前进,通过极片192D,通过闩锁销114E的低矫顽铁磁部分209,通过极片192E和192I到达永磁体200B的南极。通过向螺线管119施加极性相反的电压可以反转将闩锁销114E致动到非接合位置的过程。

图32是提供根据本教导的一些方面的示例的方法300的流程图。方法300开始于动作301,其激励螺线管119以磁性地脱离磁性闩锁117。螺线管119安装在相对于气缸盖130固定的位置。在这些教导中的一些中,该位置离开摇臂组件115。在这些教导中的一些中,该位置是不相对于气缸盖130移动的摇臂组件115的一部分。磁性闩锁117可以在摇臂组件115的移动部分上。在这些教导中的一些中,磁性闩锁117安装到摇臂103。在这些教导中的一些中,螺线管119生成从致动器127跨越到闩锁的磁场以施加致动闩锁销114的磁力。激励螺线管119可以包括将螺线管119耦合到电压源。

在本教导中的一些中,仅在凸轮169在基圆上时致动磁性闩锁117。可以使用任何合适的方法来控制致动定时。在这些教导中的一些中,仅当凸轮169在基圆上时生成致动磁性闩锁117的信号。例如,信号可以由发动机控制单元(未显示)生成。在这些教导中的一些中,一旦接收到致动磁性闩锁117的信号,控制器延迟将螺线管119与能量源接合,直到凸轮169到达基圆上。在这些教导中的一些中,在凸轮169到达基圆之前激励螺线管119以在闩锁销117上预加负荷,并且由此一旦到达基圆位置就加速致动。

方法300继续动作303,在操作摇臂组件115时使用螺线管119保持解锁配置。操作摇臂组件115可以包括旋转凸轮轴169。螺线管119可以通过连续地生成磁场保持解锁配置,所述磁场从致动器127跨越到闩锁114以施加保持闩锁114脱离的力。在这些教导中的一些中,来自螺线管119的磁场保持足够的强度以克服来自弹簧141的力,所述弹簧朝着接合配置连续地偏压闩锁114。在这些教导中的一些中,在动作303期间安装有磁性闩锁114的摇臂103移动,但是保持在螺线管119的范围内。在这些教导中的一些中,在动作303期间安装有磁性闩锁114的摇臂103保持基本静止。

本公开提供了几种手段,当摇臂组件115正在操作时螺线管119可以通过所述手段保持闩锁配置。在这些教导中的一些中,摇臂组件115配置成当在解锁配置中操作时保持闩锁114基本静止。摇臂组件115A-E可以提供这样的配置的示例。在这些教导中的一些中,闩锁114相对于螺线管119的运动可以足够小,使得螺线管119通过该运动保持在闩锁114上可操作。例如,通过将闩锁114放置在闩锁114安装在其上的摇臂103的枢转点附近,可以保持运动较小。摇臂组件115A-E的闩锁114可以这样配置。如果闩锁114重新配置成使得弹簧141保持解锁配置并且螺线管119保持闩锁配置,螺线管119在整个运动范围内保持闩锁114的位置的连续可操作性可能是有利的。在这些教导中的一些中,提供滑动磁性接头以使螺线管119可操作以在安装有闩锁114的摇臂113的整个运动范围内保持闩锁配置。

图33是根据本教导的一些其它方面提供示例的方法310的流程图。方法310开始于动作311,其用第一方向的电流激励螺线管119以磁性地脱离磁性闩锁117。关于方法300,螺线管119可以安装在相对于气缸盖130固定的位置,而闩锁117可以在摇臂组件115的移动部分上。在这些教导中的一些中,螺线管119生成从致动器127跨越到闩锁117的磁场以施加使磁性闩锁117脱离的力。在这些教导中的一些中,螺线管119远离磁路重定向磁通量,通过所述磁路它将闩锁117保持在接合配置。在这些教导中的一些中,动作311通过磁通转移机构进行。

方法310继续动作313,在操作摇臂组件115时中断到螺线管119的电流并且保持闩锁117的解锁配置。在这些教导中,独立于螺线管119保持解锁配置。在这些教导中的一些中,闩锁销114通过永磁体200、闩锁弹簧141或其组合在解锁配置中被稳定。在这些教导中的一些中,即使在已去激励螺线管119之后,致动器127继续可操作以通过提供磁路的一部分来帮助将闩锁销114保持在解锁配置,所述磁路是来自帮助保持解锁配置的磁体200的磁通量的初级磁路。在这些教导中的一些中,在摇臂组件115操作时通过滑动磁性接头保持磁路。

方法310继续动作315,其用与第一方向相反的第二方向的电流激励螺线管119以磁性地接合磁性闩锁117。在这些教导中的一些中,螺线管119生成磁场,所述磁场从致动器127跨越到闩锁117以施加接合闩锁117的力。在这些教导中的一些中,螺线管119远离磁路重定向磁通量,通过所述磁路它将闩锁117保持在非接合配置。在这些教导中的一些中,动作315通过磁通转移机构进行

用第一方向的电流激励螺线管119可以包括将包括螺线管119的电路(未显示)连接到DC电压源(未显示)。在这些教导中的一些中,为了用相反方向的电流激励螺线管119,电路再次连接到电压源,但具有相反的极性。这可以利用例如H桥实现。替代地,取决于在螺线管119中期望正向还是反向电流,可以连接不同的电压源。在这些教导中的其它一些中,螺线管119可以包括提供具有第一极性的磁场的第一组线圈和提供具有第二极性的磁场的第二、独立线圈组。两个线圈组可以电隔离并且在不同方向上缠绕。

方法310继续动作317,在操作摇臂组件115时中断到螺线管119的电流并且保持闩锁117的闩锁配置。在这些教导中,也独立于螺线管119保持闩锁配置。在这些教导中的一些中,闩锁销114通过永磁体200、闩锁弹簧141或其组合在闩锁配置中被稳定。在这些教导中的一些中,即使在已去激励螺线管119之后,致动器127继续可操作以通过提供磁路的一部分来帮助将闩锁销114保持在闩锁配置,所述磁路是来自帮助保持闩锁配置的磁体200的磁通量的初级磁路。在这些教导中的一些中,在摇臂组件115操作时通过滑动磁性接头保持磁路。

图34示出了根据本教导的一些其它方面的发动机100F。发动机100F包括致动器127F和切换摇臂组件115F。切换摇臂组件115F包括内臂103D,外臂103C,和磁性闩锁117F。磁性闩锁117F和致动器127F可以类似于磁性闩锁117D和致动器127D,它们接口处的它们的极片的形状除外。磁性闩锁117F包括极片192K。致动器127F包括极片131J。这些极片通过摇臂103C和103D的运动范围保持由磁性闩锁117F和致动器127F形成的相邻和闭合的磁路。

图35-37示出了对于摇臂组件115F的各种状态的极片192K和131J的相对定位。图35显示当摇臂103C或103D均未被凸轮提升时的相对定位。图36显示在闩锁117F处于非接合配置的情况下当两个摇臂103C或103D处于最大升程位置时的相对定位。图37显示在闩锁117F处于接合配置的情况下当两个摇臂103C或103D处于最大升程位置时的相对定位。从这些图示可以看出,极片192K和131J形成滑动磁性接头,并且能够在接合和非接合配置中在摇臂103C和103D的整个运动范围内保持由磁性闩锁117F和致动器127F形成的磁路闭合而不干涉摇臂运动。极片192K和131J可以在大表面区域上保持连续地接近。从这些示例也可以看出,可以通过将极片安装到外臂103C来形成类似的磁路。

已经根据某些实施例和示例显示和/或描述了本公开的部件和特征。尽管可以仅关于一个实施例或一个示例描述特定部件或特征,或该部件或特征的宽或窄表述,但是在其宽或窄表述中的所有部件和特征可以与其它部件或特征组合,只要这样的组合被本领域普通技术人员认为是合乎逻辑的。

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