用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，可变气门升程装置包括气门机构，凸轮摇臂组件包括：凸轮轴机构，凸轮轴机构适于设在气门机构的上方，凸轮轴机构包括凸轮轴、第一凸轮和第二凸轮，第一凸轮套设在凸轮轴上且随凸轮轴转动和可轴向移动，第一凸轮上构造有第一驱动面，第二凸轮套设在凸轮轴上且随凸轮轴转动和可轴向移动，第二凸轮上构造有第二驱动面；摇臂机构，摇臂机构适于设在气门机构与凸轮轴机构之间，摇臂机构包括滚子，滚子分别与第一驱动面和第二驱动面配合。本实用新型的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件结构简单、寿命长且成本低，可实现气门升程的连续可调。
【专利说明】用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车构造【技术领域】，尤其是涉及一种用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件。
【背景技术】
[0002]对于传统发动机的气门驱动机构，在工作过程中固定不变，气门的开启关闭完全由设计者设定的凸轮型线决定。发动机在高速大负荷工况、低速小负荷工况对供气的不同要求，需要一种新的气门驱动机构来使气门运行参数能够随发动机工况的改变而变化，也就是可变气门升程机构，这种结构在一定程度上提高了发动机的动力性、经济性和怠速稳定性，降低了 HC、NOx的排放。而摆动摇臂作为可变气门升程机构的重要组成部件，对机构性能的影响至关重要。现有的大部分摇臂以凸轮轴结构复杂，寿命短，且无法满足气门升程连续可变地调节。
实用新型内容
[0003]本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，该凸轮摇臂组件结构简单，可实现气门升程的连续可调。
[0004]根据本实用新型的一方面，提出了一种用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，所述可变气门升程装置包括气门机构，所述凸轮摇臂组件包括:凸轮轴机构，所述凸轮轴机构适于设在所述气门机构的上方，所述凸轮轴机构包括凸轮轴、第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮套设在所述凸轮轴上且随所述凸轮轴转动，所述第一凸轮相对所述凸轮轴可轴向移动，所述第一凸轮上构造有第一驱动面，所述第二凸轮套设在所述凸轮轴上且随所述凸轮轴转动，所述第二凸轮相对所述凸轮轴可轴向移动，所述第二凸轮上构造有在所述轴向上与所述第一驱动面相对的第二驱动面；以及摇臂机构，所述摇臂机构适于设在所述气门机构与所述凸轮轴机构之间，所述摇臂机构包括滚子，所述滚子分别与所述第一驱动面和所述第二驱动面配合。
[0005]根据本实用新型的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件结构简单、寿命长且成本低，可实现气门升程的连续可调。
[0006]另外，根据本实用新型的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，还可以具有如下附加技术特征:
[0007]所述凸轮摇臂组件还包括第一轴承，所述第一轴承套在所述凸轮轴上且分别位于所述第一凸轮和所述第二凸轮的外侧。由此，可以降低第一凸轮和第二凸轮的磨损。
[0008]所述第一轴承包括内圈和外圈,所述内圈与所述外圈之间设置有滚珠结构以便所述内圈与所述外圈可相对旋转。
[0009]所述第一凸轮和所述第二凸轮的相对内侧均形成有适于定位弹性件的定位槽。
[0010]所述摇臂机构还包括:气门桥；以及两个固定板，所述两个固定板平行且彼此相对地设在所述气门桥上，所述滚子可枢转地夹设在所述两个固定板之间。
[0011]所述滚子通过穿过所述两个固定板的销轴而可枢转地夹设在所述两个固定板之间。
[0012]所述滚子通过穿过所述两个固定板的销轴而可枢转地夹设在所述两个固定板之间，所述滚子与所述销轴一体形成。
[0013]所述滚子的两个横向侧面与所述两个固定板分别间隔开。
[0014]所述滚子上构造有与所述第一驱动面适配的第一滚子弧面，且所述滚子上还构造有与所述第二驱动面适配的第二滚子弧面。
[0015]所述气门桥上设置有加强结构。
[0016]本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中:
[0018]图1是根据本实用新型一个实施例的可变气门升程装置装配在气缸盖内的示意图；
[0019]图2是根据本实用新型一个实施例的可变气门升程装置的俯视图；
[0020]图3-图4是根据本实用新型一个实施例的可变气门升程装置在气门升程为零升程时的不意图；
[0021]图5-图6是根据本实用新型一个实施例的可变气门升程装置在气门升程为小升程时的不意图；
[0022]图7-图8是根据本实用新型一个实施例的可变气门升程装置在气门升程为大升程时的不意图；
[0023]图9根据本实用新型一个实施例的致动机构的俯视图；
[0024]图10是根据本实用新型一个实施例的致动机构的主视图；
[0025]图11是根据本实用新型一个实施例的第一压板的主视图；
[0026]图12是根据本实用新型一个实施例的第一压板的侧视图；
[0027]图13是根据本实用新型一个实施例的第二压板的主视图；
[0028]图14是根据本实用新型一个实施例的第二压板的侧视图；
[0029]图15是根据本实用新型一个实施例的传动杆的示意图；
[0030]图16是根据本实用新型另一个实施例的致动机构的主视图；
[0031]图17是图16中圈示A部的放大图；
[0032]图18是根据本实用新型再一个实施例的致动机构的主视图；
[0033]图19是根据本实用新型一个实施例的凸轮轴机构的剖视图；
[0034]图20是根据本实用新型一个实施例的第一凸轮或第二凸轮的立体图；
[0035]图21是根据本实用新型一个实施例的第一凸轮或第二凸轮的剖视图；
[0036]图22是根据本实用新型一个实施例的摇臂机构的主视图；
[0037]图23是根据本实用新型一个实施例的摇臂机构的侧视图；[0038]图24是根据本实用新型一个实施例的滚子的剖视图。
【具体实施方式】
[0039]下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
[0040]在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底” “内”、“外”、“顺
时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系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。
[0041]此外，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。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0042]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，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，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
[0043]在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0044]发动机机体组是发动机的支架，是曲柄连杆机构、配气机构以及各系统装配的基体。机体组主要由气缸体、气缸盖、气缸盖衬垫以及油底壳等组成，油底壳一般设在气缸体的底部，气缸盖设在气缸体的顶部，气缸盖衬垫设在气缸体的顶面与气缸盖的底面之间，用于密封二者之间的间隙。
[0045]气缸盖与活塞顶部和气缸一起形成燃烧室，燃烧室的顶部具有进气口和排气口，气门机构穿设在气缸盖内且封闭进气口和排气口。对于现有的一般发动机而言，多米用两进两出的气门机构，少数也有采用一进一出或三进两出的气门机构。
[0046]对同一发动机而言，一般都具有多种不同的工况，例如低速小负荷工况、高速大负荷工况等，当发动机处于低速小负荷工况下，发动机的动力和扭矩的输出相对较低，因此进入燃烧室内的空气可相对较少，而在发动机处于高速大负荷工况下，发动机的动力和扭矩的输出相对偏高，因此需要更多的空气进入燃烧室内与更多的燃油燃烧。
[0047]本实用新型的可变气门升程装置能够实现气门升程特别是进气侧气门升程的连续可变，从而可根据发动机所处的不同工况来智能调节气门升程，保证燃烧室内的空气与燃油充分燃烧，提高发动机的动力性能和燃油经济性。
[0048]下面将参考图I-图24详细描述根据本实用新型实施例的用于发动机的可变气门升程装置1000。
[0049]根据本实用新型一个实施例的可变气门升程装置1000包括气门机构100、凸轮轴机构200、摇臂机构300和致动机构400。
[0050]其中，如图3-图8所示，气门机构100已为现有技术，且为本领域的普通技术人员所熟知，例如气门机构100可以包括气门头部和气门杆部，气门机构100可沿着气门机构100的中心线在气门导管中上下移动以打开或关闭燃烧室的进气口或排气口，对于这些可与现有技术采用相同或相近设计的部分，这里不再详细描述。
[0051]凸轮轴机构200设在气门机构100的上方，凸轮轴机构200包括凸轮轴201、第一凸轮203和第二凸轮207，参照图2所示，第一凸轮203套设在凸轮轴201上且随凸轮轴201转动和可轴向移动，也就是说，第一凸轮203随凸轮轴201绕凸轮轴201的中心轴线可同步旋转，并且第一凸轮203在凸轮轴201的轴向上相对凸轮轴201可移动。例如，凸轮轴201可为花键轴或带有键槽的单键轴，第一凸轮203具有与凸轮轴201轴向配合的键槽。S卩，通过第一凸轮203与凸轮轴201之间的键槽配合，一方面可以实现第一凸轮203随凸轮轴201同步旋转，另一方面还可以实现第一凸轮203相对凸轮轴201轴向移动。
[0052]同样地，第二凸轮207套设在凸轮轴201上且随凸轮轴201转动和可轴向移动，也就是说，第二凸轮207随凸轮轴201绕凸轮轴201的中心轴线可同步旋转，并且第二凸轮207在凸轮轴201的轴向上相对凸轮轴201可移动。例如，凸轮轴201可为花键轴或带有键槽的单键轴，第二凸轮207具有与凸轮轴201轴向配合的键槽。即，通过第二凸轮207与凸轮轴201之间的键槽配合，一方面可以实现第二凸轮207随凸轮轴201同步旋转，另一方面还可以实现第二凸轮207相对凸轮轴201轴向移动。
[0053]参照图2-图8所示，第一凸轮203和第二凸轮207邻近设置以构成一对凸轮组，该一对凸轮组用于驱动摇臂机构300。其中，第一凸轮203和第二凸轮207的形状优选是镜像对称的，并且在第一凸轮203、第二凸轮207与凸轮轴201装配完成后，第一凸轮203与第二凸轮207也是镜像对称的，换言之，将第一凸轮203反转180°后将与第二凸轮207完
全重合。
[0054]参照图2、图19和图21所示，第一凸轮203上构造有第一驱动面205，第二凸轮207上构造有第二驱动面209，第一驱动面205与第二驱动面209在凸轮轴201的轴向上彼此相对，即第一驱动面205与第二驱动面209也是镜像对称的。第一驱动面205和第二驱动面209均构造成适于获得所需的气门升程，由于第一驱动面205和第二驱动面209也是镜像对称关系，因此这里仅以第一驱动面205为例说明。
[0055]例如，该第一驱动面205可以根据发动机的不同工况预先计算出该第一驱动面205的线型，具体地，该第一驱动面205的线型可通过反推方式得出，如根据气门机构100不同气门升程应该具有的气门升程曲线以及考虑到滚子301与第一凸轮203 (和第二凸轮207)所接触的部位得到相应的第一驱动面205 (和第二驱动面209)形线，再由无数个凸轮形线扫描而得到，这对于本领域的普通技术人员而言，都是容易理解的。
[0056]这样，当该发动机以某一工况运转时，第一驱动面205上具有适于与该工况下最适于驱动摇臂机构300的滚子301的线型部分，由此通过改变摇臂机构300的滚子301与该第一驱动面205的接触配合位置，从而使得气门机构100的升程量适宜，保证燃烧室内进入充足且适宜的空气量，以便与燃油充分燃烧，提高发动机的动力输出和燃油经济性。
[0057]更具体地，如图19和图20所示，第一驱动面205和第二驱动面209均可包括斜面部分和平面部分，在滚子301与斜面部分配合时，气门机构100的升程量较小，具体而言，滚子301与斜面接触配合的位置越靠近平面部分，升程量越大，滚子301与斜面接触配合的位置与平面部分越远，升程量越小以至于升程量为零，滚子301与平面部分接触配合时，升程量最大。当然，可以理解的是，本实用新型并不限于此，在本实用新型的另一些实施例中，第一驱动面205和第二驱动面209也可以均为斜面或弧形面或其它型面，只要第一驱动面205和第二驱动面209能够构造成适于获得所需的气门升程即可，这对于本领域的普通技术人员而目，都是容易理解的。
[0058]如图3-图8所示，摇臂机构300设在气门机构100和凸轮轴机构200之间，摇臂机构300包括滚子301，滚子301分别适于与第一驱动面205和第二驱动面209配合。SP，在凸轮轴201旋转时，第一驱动面205和第二驱动面209可下压滚子301 (非零升程情况)，从而使摇臂机构300以支点结构341整体向下摆动以驱动气门机构100绕气门机构100的中心轴线往复上下运动。
[0059]如图2所示，致动机构400用于驱动第一凸轮203和第二凸轮207相向同步运动或背向同步运动以改变滚子301与第一驱动面205和第二驱动面209的接触配合位置，以连续可变地调节气门机构100的升程，也就是说，致动机构400驱动第一凸轮203和第二凸轮207镜像运动，从而改变滚子301与第一驱动面205和第二驱动面209的接触配合位置，从而实现调节气门升程量的目的。
[0060]值的理解的是，上述“第一凸轮203和第二凸轮207相向同步运动”可以理解为:第一凸轮203和第二凸轮207彼此靠近运动且第一凸轮203和第二凸轮207靠近运动时的运动速度大小相等。上述“第一凸轮203和第二凸轮207背向同步运动”可以理解为:第一凸轮203和第二凸轮207彼此远离运动且第一凸轮203和第二凸轮207远离运动时的运动速度大小相等。简言之，第一凸轮203和第二凸轮207镜像运动。
[0061]这样，由于第一凸轮203和第二凸轮207镜像运动，因此滚子301与第一驱动面205以及滚子301与第二驱动面209的接触配合位置是(镜像)相对的，也就是说，假设此时去除第一凸轮203和第二凸轮207中的任何一个，仅由其中一个驱动滚子301，则气门机构100的升程量与两个驱动面同时驱动滚子301时气门机构100的升程量是一样的，这对于本领域的普通技术人员而言，显然是容易理解的。
[0062]另外，需要说明的是，在本实用新型的描述中，如没有特殊说明，优选地，以气门机构100为进气侧气门机构100为例，如参照图1所示，在该实施例中，气门机构100即为进气侧的气门机构100，排气侧的气门机构100没有设置根据本实用新型一个实施例的可变气门升程装置1000。当然，可以理解的是，该气门机构100也可为排气门，即该可变气门升程装置1000也可应用于调节排气门的升程。
[0063]根据本实用新型实施例的可变气门升程装置1000，很好地解决了发动机在高速大负荷工况和低速小负荷工况对配气的要求，减小泵气损失，同时还实现了气门升程的连续可变，大大提高了发动机的动力性和燃油经济性，降低了 He、CO、C02、NOx等有害气体的排放。
[0064]下面参照图1-图24详细描述根据本实用新型一些实施例的致动机构400。
[0065]根据本实用新型一个实施例的致动机构400可以包括第一压板401、第二压板411、驱动装置431和弹性件421。
[0066]如图9-图15所不,第一压板401上设置有第一拨叉403,优选地,第一拨叉403可一体地形成在第一压板401上，如图2所示，第一拨叉403位于第一凸轮203的远离第二凸轮207的一侧，第一拨叉403与第一凸轮203之间优选设置有第一轴承221，第一拨叉403通过第一轴承221推动第一凸轮203向靠近第二凸轮207的方向运动。
[0067]同样，如图9-图15所示，第二压板411设在第一压板401的一侧，第二压板411与第一压板401可相对移动。第二压板411上设置有第二拨叉413，优选地，第二拨叉413可一体地形成第二压板411上，如图2所示，第二拨叉413位于第二凸轮207的远离第一凸轮203的一侧，第二拨叉413与第二凸轮207之间优选也设置有第一轴承221，第二拨叉413通过第一轴承221推动第二凸轮207向靠近第一凸轮203的方向运动。
[0068]简言之，参照图2所示，第一拨叉403和第二拨叉413分别位于第一凸轮203和第二凸轮207的外侧，第一拨叉403和第二拨叉413用于推动第一凸轮203和第二凸轮207向彼此靠近的方向移动。
[0069]驱动装置431用于驱动第一压板401和第二压板411移动，且满足:第一压板401和第二压板411的运动速度大小相等且运动方向反向。
[0070]具体地，驱动装置431用于驱动第一压板401沿第一方向运动且驱动第二压板411沿与第一方向相反的第二方向运动，例如，当驱动装置431驱动第一压板401沿轴向向左运动时，驱动装置431同时驱动第二压板411沿轴向向右运动，或者当驱动装置431驱动第一压板401沿轴向向右运动时，驱动装置431同时驱动第二压板411沿轴向向左运动，也就是说，第一压板401和第二压板411被驱动朝向相反的方向运动。
[0071]并且，第一压板401与第二压板411被驱动的速度大小相等，由此保证第一凸轮203和第二凸轮207在凸轮轴201上镜像运动，即靠近或远离，且二者靠近的速度或远离的速度(大小)相等，从而保证滚子301与第一驱动面205以及滚子301与第二驱动面209接触配合的位置相对应。
[0072]需要说明的是，上述第一方向和第二方向并不代表特定的方向，上述第一方向和第二方向只要满足方向相反即可。
[0073]如图2和图19所示，弹性件421设置在第一凸轮203与第二凸轮207之间，弹性件421弹性地抵压在第一凸轮203与第二凸轮207之间。优选地，弹性件421可以是弹簧，弹簧可以套在凸轮轴201的外面，且弹簧的两端分别弹性地抵压在第一凸轮203和第二凸轮207之间。
[0074]弹性件421在第一凸轮203和第二凸轮207靠近运动时被压缩，储备弹性势能，在第一凸轮203和第二凸轮207需要背离运动时弹性件421可释放储备的弹性势能，驱动第一凸轮203和第二凸轮207背离运动。
[0075]根据本实用新型实施例的致动机构400可用于可变气门升程装置1000中，驱动凸轮轴机构200中的第一凸轮203和第二凸轮207动作，实现气门升程的连续可变，结构简单、紧凑，方便集成布置于气缸盖2000内，而且该致动机构400可以布置在凸轮轴201所处的高度上，不会额外增加气缸盖2000的高度。
[0076]根据本实用新型的一个实施例，如图9、图11-图14所示，第一压板401的一端设置有第一齿条404,第二压板411的一端设置有第二齿条414,第二齿条414与第一齿条404平行且彼此相对，第二齿条414和第一齿条404间隔预定距离，该预定距离可以根据实际情况而设定。
[0077]如图2和图9所示，致动机构400还包括传动杆441，传动杆441夹设在第一齿条404与第二齿条414之间，传动杆441上设置有齿牙443 (如图15所示)，齿牙443为多个且沿传动杆441的周向均匀分布且彼此间隔开，齿牙443的长度方向可沿传动杆441的轴向定向，齿牙443与第一齿条404和第二齿条414啮合，其中驱动装置431用于驱动传动杆441绕传动杆441的中心轴线旋转。
[0078]由此，在驱动装置431驱动传动杆441转动时，通过齿牙443与第一齿条404和第二齿条414的啮合作用，可以实现第一压板401与第二压板411的镜像运动，即运动方向相反且运动速度相同，如图2和图9所示。
[0079]可选地，第一齿条404和第一压板401可通过螺钉或卡扣结构固定。当然，容易理解的是，第一齿条404也可与第一压板401 —体成型，也就是说，此时第一齿条404为第一压板401的一部分。同样可选地，第二齿条414和第二压板411可通过螺钉或卡扣结构固定。当然，容易理解的是，第二齿条414也可与第二压板411 一体成型，也就是说，此时第二齿条414为第二压板411的一部分。
[0080]第一齿条404和第二齿条414的长度可以根据第一凸轮203和第二凸轮207所需的轴向行程来适应性设定。
[0081]进一步,在该实施例中，如图10和图15所示,传动杆441上还形成有螺纹445,致动机构400还包括蜗轮451，蜗轮451与传动杆441上的螺纹445啮合，且蜗轮451与驱动装置431相连且由驱动装置431驱动蜗轮451旋转。具体地，传动杆441的上部可设置有上述的齿牙443，传动杆441的下部可形成有上述的螺纹445，齿牙443与螺纹445在传动杆441的轴向上可彼此间隔开。通过蜗轮451驱动传动杆441，可以获得大的减速比，从而提高控制精度。
[0082]当然，本实用新型并不限于此，在本实用新型的另一个实施例中，第一压板401的一端设置有第一齿条404,第二压板411的一端设置有第二齿条414,第二齿条414与第一齿条404平行且彼此相对，第二齿条414和第一齿条404间隔预定距离，该预定距离可以根据实际情况而设定。致动机构400还包括齿轮(图未示出)，齿轮夹设在第一齿条404与第二齿条414之间且齿轮分别与第一齿条404和第二齿条414啮合，其中驱动装置431用于驱动齿轮绕齿轮的中心轴线旋转。由此，在驱动装置431驱动齿轮转动时，通过齿轮与第一齿条404和第二齿条414的啮合作用，可以实现第一压板401与第二压板411的镜像运动，即运动方向相反且运动速度相同。
[0083]简言之，该实施例与上述采用传动杆441的实施例相比，其区别可仅在于传动部分的不同，上述传动杆441实施例中的传动部分米用具有齿牙443的传动杆441,而该实施例直接米用齿轮，对于其它部分，例如第一齿条404与第一压板401的固定方式、第二齿条414与第二压板411的固定方式等，均可采用与上述实施例中完全相同或相近的设置方式。
[0084]在本实用新型的一些优选实施例中，驱动装置431为电机，进一步，该电机优选为步进电机。当然，本实用新型并不限于此，在本实用新型的其它实施例中，驱动装置431也可采用液压驱动机构，例如液压油缸。
[0085]优选地，可变气门升程装置1000还包括减速机构，该减速机构用于降低驱动装置431如电机的输出转速，该减速结构可以是一对或多对齿轮副，当然也可以是类似于汽车差速器的行星齿轮结构。通过设置减速机构，可以提高第一压板401和第二压板411的运动精度，进而提高了第一凸轮203和第二凸轮207的运动精度。
[0086]参照图12和图14所示，第一压板401的朝向第二压板411的一侧设置有滑轨405，第二压板411的朝向第一压板401的一侧设置有与滑轨405适配的滑槽415，也就是说，滑轨405可在滑槽415内移动以便第一压板401与第二压板411可相对运动。当然，本实用新型并不限于此，在本实用新型的另一个实施例中，滑轨405也可设置在第二压板411上，对应地，滑槽415则形成在第一压板401上。
[0087]优选地，如图12和图14所示，滑轨405为燕尾形滑轨，滑槽415为燕尾槽。由此，可以实现第一压板401与第二压板411的定位，避免第一压板401与第二压板411在该两个压板的厚度方向（即第一拨叉403和第二拨叉413的长度方向）上分离。
[0088]如图14所示，第二拨叉413包括相对设置的第一臂413a和第二臂413b，第一臂413a与第二臂413b之间的距离不小于第一压板401的宽度，从而第一压板401夹在第一臂413a与第二臂413b之间，优选地，第一臂413a与第二臂413b之间的距离略大于第一压板401的宽度，这样不仅避免第一臂413a和第二臂413b与第一压板401发生干涉，同时第一臂413a和第二臂413b在一定程度上还能起到支撑定位第一压板401的作用。
[0089]根据本实用新型另一个实施例的致动机构400，如图16-图17所示，在该实施例中，致动机构400包括第一压板401、第一拨叉403、第二压板411、第二拨叉413和驱动装置431，第一拨叉403设在第一压板401上，第二拨叉413设在第二压板411上，驱动装置431用于驱动第一压板401和第二压板411移动，并且第一压板401和第二压板411 (被驱动）的运动速度大小相等且运动方向相反。
[0090]在该实施例中，第一拨叉403上(例如第一拨叉403的自由端，即距离第一压板401较远的一端）设置有第一夹持装置461，第一夹持装置461内具有第一夹持槽，第一夹持槽的横截面可以是大体U形，第一夹持槽内设置有第一滚珠463，例如第一滚珠463分别设在第一夹持槽的两侧壁上，其中第一凸轮203可枢转地配合在第一夹持槽内且由第一夹持装置461带动第一凸轮203轴向移动。
[0091]同样地，第二拨叉413上(例如第二拨叉413的自由端，即距离第二压板411较远的一端）设置有第二夹持装置471，第二夹持装置471内具有第二夹持槽，第二夹持槽的横截面可以是大体U形，第二夹持槽内设置有第二滚珠473，例如第二滚珠473分别设在第二夹持槽的两侧壁上，其中第二凸轮207可枢转地配合在第二夹持槽内且由第二夹持装置471带动第二凸轮207轴向移动。
[0092]换言之，在该实施例中，可以不设置上述实施例中的弹性件421，而完全由第一夹持装置461和第二夹持装置471带动第一凸轮203和第二凸轮207轴向移动。S卩，该实施例与上述采用弹性件421的实施例的最主要的区别在于，该实施例中的第一拨叉403上设置有用于夹持第一凸轮203的第一夹持装置461，第二拨叉413上设置有用于夹持第二凸轮207的第二夹持装置471，且省略了上述实施例中的弹性件421，对于第一压板401、第二压板411、驱动装置431、传动杆441、齿轮等结构，则均可采用与上述实施例相同或相近的设置方式，这里不再赘述。
[0093]根据本实用新型的再一个实施例中，如图18所示，在该实施例中，致动机构400包括第一压板401、第一拨叉403、第二压板411、第二拨叉413和驱动装置431,第一拨叉403设在第一压板401上，第一拨叉403上设置有第一夹持装置461。第二拨叉413设在第二压板411上，第二拨叉413上设置有第二夹持装置471。驱动装置431包括第一驱动器431a和第二驱动器431b,第一驱动器431a用于驱动第一压板401移动,第二驱动器431b用于驱动第二压板411移动，其中第一压板401和第二压板411的运动速度大小相等且运动方向相反。优选地，第一驱动器431a和第二驱动器431b均为直线电机。
[0094]换言之,该实施例与上述实施例相比,仅是驱动方式作了一些变动。上述实施例是以一个电机、传动杆441或齿轮、第一齿条404和第二齿条414实现第一压板401和第二压板411径向运动的，而该实施例采用的是两个电机，该电机优选为直线电机，且设置方式优选为一个直线电机设在第一压板401的一侧，另一个直线电机设在第二压板402的另一侧(与第一压板401的一侧相对)，这样可以节省空间，方便布置，同时省略了弹性件421。当然，对于第一夹持装置461、第二夹持装置471、第一压板401、第二压板411等结构，则均可采用与上述实施例相同或相近的设置方式，这里不再赘述。
[0095]下面参照附图1-图24详细描述根据本实用新型一些实施例的凸轮摇臂组件。
[0096]根据本实用新型的一个实施例，凸轮摇臂组件包括上述的凸轮轴机构200和摇臂机构300。根据本实用新型的一个实施例，如图2和图19所示，第一轴承221套在凸轮轴201上且分别位于第一凸轮203和第二凸轮207的外侧，也就是说，根据本实用新型一个实施例的可变气门升程装置1000包括两个第一轴承221，其中一个第一轴承221设在第一凸轮203与第一拨叉403之间，另一个第一轴承221设在第二凸轮207与第二拨叉413之间。通过在拨叉与凸轮(第一凸轮203和第二凸轮207)之间设置第一轴承221，从而便于拨叉驱动凸轮沿轴向移动，避免拨叉与凸轮之间直接接触摩擦影响凸轮的寿命。
[0097]可选地，如图19所示，第一轴承221包括内圈223和外圈225，内圈223与外圈225之间设置有滚珠结构227以便内圈223与外圈225可相对旋转，内圈223与第一凸轮203或第二凸轮207优选紧密贴合在一起，外圈225与第一拨叉403或第二拨叉413优选紧密贴合在一起。
[0098]如图19所示，第一凸轮203和第二凸轮207的相对内侧均形成有适于定位弹性件421的定位槽211，换言之，第一凸轮203朝向第二凸轮207的一侧设置有定位槽211，第二凸轮207朝向第一凸轮203的一侧也形成有定位槽211，该两个定位槽211用于安装定位弹性件421如弹簧。当然，可以理解的是，弹性件421也可直接定位在凸轮轴201上，例如根据本实用新型的一个实施例，可变气门升程装置1000还可以包括定位件(图未示出)，该定位件用于将弹性件421如弹簧固定在曲轴上，例如该定位件可以是螺钉或卡扣结构，其固定位置可位于弹性件421轴向的中央处。
[0099]参照图22-图24所示，摇臂机构300还包括气门桥311和两个固定板321，两个固定板321平行且彼此相对地设在气门桥311上，滚子301可枢转地夹设在两个固定板321之间。
[0100]气门桥311与两个固定板321优选一体形成,例如,气门桥311与固定板321可一体浇注成型，这样方便气门桥311与固定板321整体加工制造，简化制造工艺。参照图4、图6和图8所示，气门桥311的一侧可设置有支点结构341，气门桥311的另一侧与气门机构100配合，具体地，气门机构100的顶部与气门桥311的另一侧(即距离支点结构341较远的一侧)相连或紧贴，这样凸轮(第一凸轮203和第二凸轮207)推压滚子301，滚子301带动整个摇臂机构300绕支点结构341摆动，从而驱动气门机构100动作。可以理解的是，支点结构341已为现有技术，且为本领域的普通技术人员所熟知，因此这里对于支点结构341的具体结构和工作原理不作说明。
[0101]由于设置有气门桥311的缘故，因此每个气门桥311的底部可设置有多个气门机构100，即一个气门桥311可以带动多个气门机构100同时动作。在本领域内，目前多采用双进双出的进排气结构，因此优选地，每个气门桥311优选驱动两个气门机构100，更具体地，每个气门桥311优选驱动两个进气侧的气门机构100。
[0102]这样，可以简化可变气门升程装置1000的结构，方便可变气门升程装置1000布置在气缸盖2000内，且提高驱动效率。当然，可选地，一个气门桥311也可只驱动一个气门机构100，或者一个气门桥311驱动三个或更多个气门机构100，这些技术方案均落入本实用新型的保护范围内。
[0103]根据本实用新型的一个实施例，滚子301通过穿过两个固定板321的销轴331而可枢转地夹设在两个固定板321之间。优选地，滚子301与销轴331之间设置有第二轴承(图未示出)，这样可以降低滚子301与销轴331之间的摩擦，提高滚子301的寿命。
[0104]在本实用新型的另一个实施例中，滚子301通过穿过两个固定板321的销轴331而可枢转地夹设在两个固定板321之间，滚子301与销轴331 —体形成，优选地，在销轴331与固定板321之间可设置有第三轴承。
[0105]优选地，销轴331上设置有限位结构(图未示出)，该限位结构用于在销轴331的轴向上限制滚子301，防止滚子301轴向移动，限位结构可以是限位凸起。
[0106]参照图22所示，滚子301的两个横向侧面与两个固定板321分别间隔开。可以理解的是，该横向即为滚子301的厚度方向。由此，滚子301与固定板321间隔开，可以避免二者间发生摩擦，影响滚子301的寿命。
[0107]根据本实用新型的一个实施例，气门桥311上设置有加强结构，该加强结构可以是加强筋，该加强筋可以是多个且均匀地分布在气门桥311上，以更好地增加气门桥311的强度。加强筋与气门桥311可以是一体浇铸成型的，当然，可以理解的是，加强筋也可以是焊接在气门桥311上的。
[0108]参照图22和图24所示，滚子301上构造有与第一驱动面205适配的第一滚子弧面303，且滚子301上还构造有第二驱动面209适配的第二滚子弧面305。这样，在第一滚子弧面303与第一驱动面205的斜面部分配合且第二滚子弧面305与第二驱动面209的斜面部分配合时，此时理论上凸轮(第一凸轮203和第二凸轮207)与滚子301为线线接触。在第一滚子弧面303与第二滚子弧面305之间可以圆弧面307，该圆弧面307与第一驱动面205以及第二驱动面209的平面部分配合时，气门机构100的升程量最大。当然，本实用新型并不限于此，在本实用新型的其它实施例中，滚子301上与第一驱动面205以及第二驱动面209适配的也可为斜面或其它型面。
[0109]下面参照图1-图24描述根据本实用新型一个优选实施例的可变气门升程装置1000的工作过程。
[0110]首先参照图3和图4，该两个图中的第一凸轮203、第二凸轮207与滚子301接触配合的位置可以理解为是零升程位置，此时凸轮轴201带动第一凸轮203和第二凸轮207转动，第一凸轮203和第二凸轮207不会推压滚子301，即摇臂机构300不会整体绕着支点结构341摆动，因此此时气门机构100的升程量为零，即气门机构100密闭燃烧室的进气口，实现智能停缸。
[0111]其次，参照图5和图6所示，在发动机工况变化后，例如发动机转速提高，此时发动机需要一定的进气量，电机可驱动传动杆441转动,传动杆441驱动第一压板401和第二压板411同向移动，以便第一拨叉403通过一个第一轴承221推压第一凸轮203，第二拨叉413通过另一个第一轴承221推压第二凸轮207，使得该两个凸轮靠近，从而改变滚子301与第一驱动面205和第二驱动面209的接触配合位置。
[0112]参照图5和图6所示，该两个图中的第一凸轮203、第二凸轮207与滚子301的接触配合的位置可以理解为是小升程位置，此时凸轮轴201带动第一凸轮203和第二凸轮207转动，第一凸轮203和第二凸轮207将推压滚子301，使得摇臂机构300整体绕着支点结构341小幅度摆动，从而驱动气门机构100打开进气口，因此此时气门机构100的升程量较小，适于发动机低速小负荷工况。
[0113]最后，参照图7和图8所示，在发动机工况进一步变化后，例如发动机的转速进一步提高，此时发动机需要更大的进气量，电机可驱动传动杆441沿先前的方向转动,传动杆441驱动第一压板401和第二压板411继续同向移动，以便第一拨叉403通过一个第一轴承221推压第一凸轮203，第二拨叉413通过另一个第一轴承221推压第二凸轮207，使得该两个凸轮靠近，从而改变滚子301与第一驱动面205和第二驱动面209的基础配合位置。
[0114]参照图7和图8所示，该两个图中的第一凸轮203、第二凸轮207与滚子301的接触配合的位置可以理解为是大升程位置，此时凸轮轴201带动第一凸轮203和第二凸轮207转动，第一凸轮203和第二凸轮207将推压滚子301，使得摇臂机构300整体绕着支点结构341大幅度摆动，从而驱动气门机构100打开进气口，因此此时气门机构100的升程量较大，适于发动机高速大负荷工况。在该过程中，滚子301可与第一驱动面205的平面部分以及第二驱动面209的平面部分配合，当然，可以理解的是，本实用新型不限于此，第一驱动面205和第二驱动面209也可均为斜面，则上述整个调节过程中，滚子301均与斜面(第一驱动面205和第二驱动面209)接触配合。
[0115]当发动机的工况重新变回低速或小负荷工况时，电机可驱动传动杆441反转，此时在弹性件421如弹簧的弹力作用下，第一凸轮203和第二凸轮207将背向运动，增加二者的距离，从而改变滚子301与第一驱动面205和第二驱动面209的接触配合位置(例如变回上述小升程位置)，进而降低气门机构100的升程，使气门升程与发动机的工况对应。
[0116]简言之，根据本实用新型的一个优选实施例，通过电机的正转与反转，可以实现第一凸轮203和第二凸轮207的靠近或远离(配合弹性件421)，在第一凸轮203和第二凸轮207靠近或远离后，滚子301与第一凸轮203和第二凸轮207上的第一驱动面205和第二驱动面209的接触配合位置发生改变，从而能够获得所需的、且与发动机当前工况相适应的气门升程量。
[0117]对于第一凸轮203上的第一驱动面205、第二凸轮207上的第二驱动面209以及滚子301上的第一滚子弧面303、第二滚子弧面305和圆弧面307，可以根据不同发动机来适应性设计其线型，从而在发动机处于不同工况下，通过改变滚子301与第一凸轮203和第二凸轮207的接触配合位置，实现气门升程的适应性调节，以满足发动机当前工况，这对于本领域的普通技术人员而言，显然是容易理解的。
[0118]另外，需要说明的是，在本实用新型的描述中，上述以一个凸轮轴201以及其上的一个第一凸轮203和第二凸轮207为例仅是示意性地说明，不能理解为是对本实用新型的一种限制。上述一个凸轮轴201、一个第一凸轮203和一个第二凸轮207优选对应一个气缸的两个进气侧气门机构100，本领域的普通技术人员在阅读了说明书上述公开内容的基础之上，结合本领域的惯用技术手段及公知常识，显然可以在一个凸轮轴201上设置多组第一凸轮203和第二凸轮207，例如以四气缸的发动机为例，显然可以设置四对第一凸轮203和第二凸轮207。
[0119]整体而言，根据本实用新型一个实施例的用于发动机的可变气门升程装置1000，可具有如下优点:
[0120]I)本实用新型实施例的可变气门升程装置1000可以实现气门升程的连续可变；
[0121]2)本实用新型实施例的可变气门升程装置1000可根据发动机工况对气门开启持续期及开闭时刻进行调节，使发动机各工况下充气效率最佳，有益于发动机的动力性、经济性与排放；
[0122]3)本实用新型实施例的可变气门升程装置1000适用于任何凸轮轴驱动气门机构100的汽油机和柴油机，适用范围广，利于实现负气门重叠角、放空增压、停缸技术及HCCI技术；
[0123]4)本实用新型实施例的可变气门升程装置1000配合VVT使用能够实现配气相位以及气门升程全可变技术；
[0124]5、本实用新型实施例的可变气门升程装置1000的结构紧凑，不增加发动机高度，便于布置，成本低。
[0125]下面简单描述根据本实用新型实施例的发动机。
[0126]根据本实用新型一个实施例的发动机包括根据本实用新型上述实施例中描述的可变气门升程装置1000。
[0127]本实用新型实施例的发动机由于采用上述可变气门升程装置1000的缘故，因此具有动力性强、燃油经济性好等优点。
[0128]需要说明的是，根据本实用新型实施例的发动机的其它构成例如机体组、曲柄连杆机构、冷却系统、润滑系统等均已为现有技术，且为本领域的普通技术人员所熟知，对于这些可采用与现有技术完全相同或相近的部分，此处不再一一详细描述。
[0129]下面简单描述根据本实用新型实施例的车辆。
[0130]根据本实用新型一个实施例的车辆包括根据本实用新型上述实施例的发动机。
[0131]根据本实用新型实施例的车辆由于采用上述发动机的缘故，因此动力性好，燃油经济性佳，排放低。
[0132]需要说明的是，根据本实用新型实施例的车辆的其它构成例如变速器、制动系统、传动系统、车身等均已为现有技术，且为本领域的普通技术人员所熟知，对于这些可采用与现有技术完全相同或相近的部分，此处不再一一详细描述。[0133]在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0134]尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解:在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。
【权利要求】
1.一种用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，所述可变气门升程装置包括气门机构，其特征在于，所述凸轮摇臂组件包括： 凸轮轴机构，所述凸轮轴机构适于设在所述气门机构的上方，所述凸轮轴机构包括凸轮轴、第一凸轮和第二凸轮，所述第一凸轮套设在所述凸轮轴上且随所述凸轮轴转动，所述第一凸轮相对所述凸轮轴可轴向移动，所述第一凸轮上构造有第一驱动面，所述第二凸轮套设在所述凸轮轴上且随所述凸轮轴转动，所述第二凸轮相对所述凸轮轴可轴向移动，所述第二凸轮上构造有在所述轴向上与所述第一驱动面相对的第二驱动面；以及 摇臂机构，所述摇臂机构适于设在所述气门机构与所述凸轮轴机构之间，所述摇臂机构包括滚子，所述滚子适于分别与所述第一驱动面和所述第二驱动面配合。
2.根据权利要求I所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，还包括第一轴承，所述第一轴承套在所述凸轮轴上且分别位于所述第一凸轮和所述第二凸轮的外侧。
3.根据权利要求2所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，所述第一轴承包括内圈和外圈，所述内圈与所述外圈之间设置有滚珠结构以便所述内圈与所述外圈可相对旋转。
4.根据权利要求2所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，所述第一凸轮和所述第二凸轮的相对内侧均形成有适于定位弹性件的定位槽。
5.根据权利要求I所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，所述摇臂机构还包括： 气门桥；以及 两个固定板，所述两个固定板平行且彼此相对地设在所述气门桥上，所述滚子可枢转地夹设在所述两个固定板之间。
6.根据权利要求5所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，所述滚子通过穿过所述两个固定板的销轴而可枢转地夹设在所述两个固定板之间。
7.根据权利要求5所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，所述滚子通过穿过所述两个固定板的销轴而可枢转地夹设在所述两个固定板之间，所述滚子与所述销轴一体形成。
8.根据权利要求5所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，所述滚子的两个横向侧面与所述两个固定板分别间隔开。
9.根据权利要求5所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，所述滚子上构造有与所述第一驱动面适配的第一滚子弧面，且所述滚子上还构造有与所述第二驱动面适配的第二滚子弧面。
10.根据权利要求5所述的用于发动机的可变气门升程装置的凸轮摇臂组件，其特征在于，所述气门桥上设置有加强结构。
【文档编号】F01L13/00GK203403916SQ201320387493
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年6月28日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】崔亚彬, 于文斌, 李贤坤 申请人:长城汽车股份有限公司