切换摇臂的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年1月13日提交的美国临时申请第62/103,056号的优先权，其全部内容通过引用并入本文，如同在本文中阐述。

本公开大体上涉及用于内燃式发动机的摇臂，并且更特别地涉及用于内燃式发动机的阀机构组件中的切换摇臂。

背景技术：

切换摇臂允许通过在两个或更多个状态之间交替来控制阀致动，通常包括多个臂，如内臂和外臂。在一些情况下，这些臂接合不同的凸轮凸角，如低升程凸角，高升程凸角和无升程凸角。需要以适合内燃式发动机的操作的方式切换摇臂模式的机构。

技术实现要素：

在本公开的一个方面，公开了一种摇臂组件。所述摇臂组件包括具有第一外侧臂和第二外侧臂的外臂，所述第一外侧臂和所述第二外侧臂的每一个具有低升程凸角接触表面，具有高升程凸角接触表面并且布置在所述第一外侧臂和所述第二外侧臂之间的内臂，所述内臂具有第一端部和第二端部，所述第一端部可枢转地固定到所述外臂并且与发动机阀可操作地关联，并且所述第二端部与间隙调节器可操作地关联并且限定闩锁腔孔，以及至少部分地布置在所述闩锁腔孔内的闩锁组件。所述闩锁组件在第一配置和第二配置之间可移动。在所述第一配置中，所述闩锁组件接合所述外臂，使得所述外臂与所述内臂一起旋转，并且在所述第二配置中，所述闩锁组件脱离所述外臂，使得所述外臂独立于所述内臂旋转。

除了前述之外，所述摇臂组件可以包括以下特征中的一个或多个：其中所述外臂沿着第一轴线延伸，并且所述腔孔和所述闩锁组件沿着大致平行于所述第一轴线的第二轴线延伸；其中所述内臂的第二端部包括第一柱和从其向外延伸的第二柱，所述第一柱布置在所述内臂的第二端部和所述第一外侧臂之间，并且所述第二柱布置在所述内臂的第二端部和所述第二外侧臂之间；布置在所述第一柱上的第一空动弹簧，和布置在所述第二柱上的第二空动弹簧；其中所述内臂的第二端部包括第一突出部和从其向外延伸的第二突出部；其中所述第一空动弹簧包括第一端部，第二端部，和在其间的多个弹簧线圈，其中所述弹簧的第一端部接合所述第一突出部，并且所述弹簧的第二端部接合所述第一外侧臂；其中所述高升程凸角接触表面包括辊，并且每个低升程凸角接触表面包括接触垫；其中所述闩锁组件默认处于正常锁定位置，所述正常锁定位置是所述第一配置，其中所述闩锁组件接合所述外臂；并且其中处于所述正常锁定位置的所述闩锁组件配置成在发动机启动和大约零rpm至大约800rpm之间的怠速期间提供内部废气再循环(iegr)。

在本公开的另一方面，公开了一种内燃式发动机。所述内燃式发动机包括安装到发动机机体的间隙调节器，配置成选择性地打开和关闭排气或进气通道的发动机阀，以及在第一端部处联接到所述间隙调节器并且在与所述第一端部相对的第二端部处与气缸阀接合的摇臂组件。所述摇臂组件包括具有第一外侧臂和第二外侧臂的外臂，所述第一外侧臂和所述第二外侧臂的每一个具有低升程凸角接触表面，具有高升程凸角接触表面并且布置在所述第一外侧臂和所述第二外侧臂之间的内臂，所述内臂具有第一端部和第二端部，所述第一端部可枢转地固定到所述外臂并且与所述气缸阀接合，并且所述第二端部可枢转地固定到所述间隙调节器并且限定闩锁腔孔，以及至少部分地布置在所述闩锁腔孔内的闩锁组件。所述闩锁组件在第一配置和第二配置之间可移动。在所述第一配置中，所述闩锁组件接合所述外臂，使得所述外臂与所述内臂一起旋转，并且在所述第二配置中，所述闩锁组件脱离所述外臂，使得所述外臂独立于所述内臂旋转。所述发动机还包括具有高升程凸角和两个低升程凸角的凸轮，所述高和低升程凸角的每一个包括致动部分和非致动部分，所述凸轮在所述内燃式发动机的操作期间旋转，使得所述致动部分与所述摇臂组件相互作用以旋转所述内臂和所述外臂中的至少一个。

除了前述之外，所述内燃式发动机可以包括以下特征中的一个或多个：其中所述低升程凸角接触所述低升程凸角接触表面，并且所述高升程凸角接触所述高升程凸角接触表面；其中所述外臂沿着第一轴线延伸，并且所述腔孔和所述闩锁组件沿着大致平行于所述第一轴线的第二轴线延伸；其中所述内臂的第二端部包括第一柱和从其向外延伸的第二柱，所述第一柱布置在所述内臂的第二端部和所述第一外侧臂之间，并且所述第二柱布置在所述内臂的第二端部和所述第二外侧臂之间；布置在所述第一柱上的第一空动弹簧，和布置在所述第二柱上的第二空动弹簧；其中所述内臂的第二端部包括第一突出部和从其向外延伸的第二突出部；其中所述第一空动弹簧包括第一端部，第二端部，和在其间的多个弹簧线圈，其中所述弹簧的第一端部接合所述第一突出部，并且所述弹簧的第二端部接合所述第一外侧臂；其中所述多个弹簧线圈仅包括三个弹簧线圈；其中所述闩锁组件定位在所述内臂的第二端部和所述间隙调节器之间的枢轴上方以改善静态和动态稳定性；其中所述第一空动弹簧和所述第二空动弹簧布置在所述内臂的第二端部和所述间隙调节器之间的枢轴上方，并且其中所述外臂包括配置成在超速状态下接触一个或多个油道的至少一个超行程限制器；并且其中所述闩锁组件默认处于正常解锁位置，所述正常解锁位置是所述第二配置，其中所述闩锁组件从所述外臂脱离，并且所述正常解锁位置配置成在近怠速下提供内部废气再循环(iegr)。

在本公开的另一方面，公开了一种车辆。所述车辆包括内燃式发动机和油控制阀系统。所述发动机包括安装到发动机机体的间隙调节器，配置成选择性地打开和关闭排气或进气通道的发动机阀，以及在第一端部处联接到所述间隙调节器并且在与所述第一端部相对的第二端部处与气缸阀接合的摇臂组件。所述摇臂组件包括具有第一外侧臂和第二外侧臂的外臂，所述第一外侧臂和所述第二外侧臂的每一个具有低升程凸角接触表面，具有高升程凸角接触表面并且布置在所述第一外侧臂和所述第二外侧臂之间的内臂，所述内臂具有第一端部和第二端部，所述第一端部可枢转地固定到所述外臂并且与所述气缸阀接合，并且所述第二端部可枢转地固定到所述间隙调节器并且限定闩锁腔孔，以及至少部分地布置在所述闩锁腔孔内的闩锁组件，所述闩锁组件在第一配置和第二配置之间可移动。在所述第一配置中，所述闩锁组件接合所述外臂，使得所述外臂与所述内臂一起旋转，并且在所述第二配置中，所述闩锁组件脱离所述外臂，使得所述外臂独立于所述内臂旋转。所述发动机还包括具有高升程凸角和两个低升程凸角的凸轮，所述高和低升程凸角的每一个包括致动部分和非致动部分，所述凸轮在所述内燃式发动机的操作期间旋转，使得所述致动部分与所述摇臂组件相互作用以旋转所述内臂和所述外臂中的至少一个。所述油控制阀系统包括与流体地联接到所述闩锁组件的油控制阀信号通信的发动机控制单元(ecu)，所述油控制阀配置成选择性地将加压油供应到所述闩锁组件以在所述第一配置和所述第二配置之间移动所述闩锁组件。

本公开的其它适用范围从下文提供的详细描述将变得显而易见。应当理解，详细描述和具体示例仅是为了说明的目的，而不是为了限制本公开的范围。

附图说明

应当领会，附图中的元件的示出界限仅表示边界的一个示例。本领域普通技术人员将领会，可以将单个元件设计为多个元件或者可以将多个元件设计为单个元件。示出为内部特征的元件可以实现为外部特征，反之亦然。

此外，在随后的附图和描述中，相似的部分在附图和描述中始终相应地用相同的附图标记指示。附图可能未按比例绘制，并且为了方便说明，某些部分的比例被放大。

图1是根据本公开的一个示例构造的在气缸盖中包含摇臂组件的部分阀机构组件的平面图；

图2是图1中所示的摇臂组件的平面图；

图3是图1中所示的摇臂组件的透视图；

图4是图1中所示的摇臂组件的侧视图；

图5是图1中所示的摇臂组件的前视图；

图6是示例性油控制阀系统的横截面图，其中图1中所示的部分阀机构组件沿着线6-6截取并且处于锁定双升程模式的高升程位置；

图7是沿着线7-7截取并且处于锁定双升程模式的低升程位置的图1中所示的部分阀机构组件的部分横截面图；

图8是沿着线8-8截取并且处于解锁的单升程模式的空动位置的图1中所示的部分阀机构组件的部分横截面图；以及

图9是图8中所示的阀机构组件的一部分的放大图。

具体实施方式

为了方便描述附图将在下面的描述中使用的某些术语将不是限制性的。本文中使用的术语“向上”、“向下”和其它方向术语将被理解为具有其正常含义并且将指的是正常观看附图的那些方向。

本申请涉及2015年12月3日公布的pct公报第wo2015/181264号中的公开内容，其内容通过引用并入本文。

首先参考图1-5，根据本公开的一个示例构造的部分阀机构组件被示出并且大体上用附图标记10标识。阀机构组件10可以大体上包括双升程或切换摇臂12，其配置用于与三凸角凸轮组件14(图1)一起操作，间隙调节器16，和用于内燃式发动机气缸的发动机阀18(图4)。

切换摇臂12可以包括内主体或臂30和外主体或臂32。内臂30可以枢转地安装在轴或枢轴34上，所述轴或枢轴用于将内臂30和外臂32联结在一起。内臂30的第一端部36接合阀18的杆38，并且内臂30的第二端部40被安装用于间隙调节器16上的枢转运动，所述间隙调节器支撑在发动机机体(未示出)中。间隙调节器16可以是例如液压间隙调节器，其用于适应阀机构组件10中的部件之间的间隙。

内臂30可以包括可旋转地安装在由内臂30承载的轴44上的主或高升程辊42，并且外臂32可以包括布置在外臂32的两侧上的一对滑动触点或垫46、48。替代地，将低升程辊(未示出)可以代替垫46和48布置在外臂32的两侧之上或之中以减少摩擦并改善燃料效率。在其它替代配置中，辊可以是布置在外臂32的两侧之上或之中的高升程辊，并且辊42可以是低升程辊。在一方面，摇臂12可以包括垫46、48(而不是辊)，由于具有这样的小升程的低升程事件(例如，iegr)，因此与辊相比燃油经济性没有显著的损失，其不会生成可能对燃油经济性产生不利影响的大量摩擦。

三凸角凸轮组件14大体上可以包括可旋转凸轮轴50，其具有主或高升程凸轮52，以及安装在其上的第一和第二次级或低升程凸轮54、56。高升程凸轮52定位在两个低升程凸轮54、56之间。高升程凸轮52配置成接合高升程辊42，第一低升程凸轮54配置成接合接触垫46，并且第二低升程凸轮56配置成接合接触垫48。

高升程凸轮52可以包括高升程轮廓或凸角58和基圆60，第一低升程凸轮54可以包括低升程轮廓或凸角62和基圆64，并且低升程凸轮56可以包括低升程轮廓或凸角66和基圆68。高升程凸角58从低升程凸角62、66成角地偏移，并且在其峰部的高度方面和其基部的长度方面都大于凸角62、66。低升程凸角62、66具有彼此相同或大致相同的尺寸并且成角地对准。

摇臂12在双升程模式和单升程模式之间可切换。双升程模式在每个发动机循环(例如，凸轮轴50的完整旋转)中提供阀18的两个操作(阀操作是阀的开口和相应的关闭)。单升程模式在每个发动机循环中提供阀18的单次操作。在双升程模式下，内臂30和外臂32可以通过闩锁组件70锁定在一起(参见图6和7)，使得它们用作单个固体。使用该特定布置，双升程模式可以在每个发动机循环中提供较高的主阀升程和较低的次级阀升程。单升程模式在每个发动机循环中仅提供主阀升程。

在双升程模式下的发动机操作期间(图6和7)，当凸轮轴50旋转时，高升程凸角58接合高升程辊42并且施加力，所述力抵抗阀弹簧(未示出)的力使内臂30围绕间隙调节器16枢转以提升阀杆38(即，如图所示向下移动它)，由此打开阀18。当高升程凸角58与高升程辊42脱离接合时，阀弹簧开始关闭阀18(即，如图所示阀杆38向上移动)。当高升程凸轮的基圆60接合高升程辊42时，阀完全关闭并且主阀升程或高升程事件完成。

当凸轮轴50继续旋转时，低升程凸轮凸角62、66可以同时接合相应的接触垫46、48，由此在外臂32上施加力，所述力由于内和外臂30、32之间的锁定接合被传递到内臂30。因而，内臂30可以围绕间隙调节器16枢转以抵抗阀弹簧的力提升阀杆38，由此在发动机循环期间第二次打开阀18。

当凸角62、66的峰部与低升程接触垫片46、48脱离接合时，阀弹簧可以开始再次关闭阀18。当低升程凸轮的基圆64接合接触垫46并且低升程凸轮的基圆68接合接触垫48时，阀18完全关闭，并且当前发动机循环的次级阀升程或低升程事件完成。

如图6中所示，升程轮廓62、66比高升程轮廓58更浅和更窄，这可以导致低升程事件具有比高升程事件更短的持续时间。

在单升程模式下的操作期间(图8和图9)，内臂30和外臂32不通过闩锁组件70锁定在一起。因而，在该模式下，内臂30相对于外臂32围绕枢轴34自由枢转。在单升程模式下的发动机操作期间，当凸轮轴50旋转时，高升程凸角58以与在双升程模式下相同的方式接合高升程辊42，由此产生高升程事件。

当凸轮轴50继续旋转时，低升程凸角62、66相应地接合接触垫46、48以在外臂32上施加力。然而，由于内臂30和外臂32不在单升程模式下锁定在一起，因此该力不会传递到内臂30。因此，内臂30不会随后围绕间隙调节器16枢转或打开阀18。因而，在发动机循环期间不存在附加的阀事件。相反，当低升程凸角62、66接合接触垫46、48时，外臂32相对于内臂30围绕枢转轴34枢转，由此适应另外将传递到内臂30的运动。如图2和3中所示，一旦低升程凸角62、66的峰部已与接触垫46、48脱离接合，一对扭转空动弹簧72被提供以将外臂32相对于内臂30返回到其起始位置。

在一个示例中，该布置可以用于提供可切换内部废气再循环(iegr)控制。例如，如果阀18是用于发动机气缸的排气阀，则高升程用作发动机循环的主排气升程，并且低升程的定时可以布置成使得当该气缸的进气阀打开时它发生，所述进气阀由枢转地安装在另一间隙调节器上的另一摇臂控制，并且其响应于安装在凸轮轴50上的进气凸轮而枢转。以该方式同时打开进气和排气阀确保在燃烧期间气缸中留有一定量的废气，这减少了nox排放。切换到单升程模式禁用iegr功能，这在某些发动机操作条件下可能是可取的。本领域技术人员将领会，如果阀18是进气阀，也可以提供该可切换iegr控制，低升程的定时布置成当该气缸的排气阀在发动机循环的排气部分期间打开时发生。

进一步参考图2-5，内臂30可以大体上包括在第一端部36和第二端部40之间延伸的一对相对侧壁80、82。侧壁80、82可以相应地包括配置成接收辊轴44的孔84、86(图2)。第一端部36可以包括配置成接收枢轴34的孔88(图2)，并且第二端部40可以包括相对的柱90和从其向外延伸的相对的突出部92。柱90可以均接收空动扭转弹簧72，使得弹簧72布置在内臂30和外臂32之间。

在所示的示例中，每个扭转弹簧72包括第一端部94，第二端部96，和布置在其间的多个弹簧线圈98(即，弹簧的一圈)。扭转弹簧72至少部分地布置在内臂的第二端部40和间隙调节器16之间的枢轴上方。弹簧的第一端部94抵靠突出部92，并且弹簧的第二端部96抵靠外臂32。因而，扭转弹簧72用于在由低升程凸角62、66移位之后向上偏压外臂32。在所示的示例中，由于低iegr升程，扭转弹簧72包括少量的弹簧线圈98(例如，三个)，其比一些其它应用需要更小的升程。

外臂32可以大体上包括第一外侧臂100和第二外侧臂102，其在第一端部106处由连接杆104联接，并且在第二端部110处由连接壁108联接。内臂30布置在第一外侧臂100和第二外侧臂102之间。内臂30和外臂32均安装到枢轴34，所述枢轴邻近摇臂12的第一端部定位，其将内臂30固定到外臂32，同时也允许相对于外臂32围绕内臂30的枢轴34的旋转自由度。除了具有安装到外臂32和内臂30的独立枢轴34的所示示例之外，枢轴34可以是外臂32或内臂30的一部分。

如图3和4中所示，第一和第二外侧臂100、102可以相应地包括从第二端部110的下表面延伸的第一和第二超行程限制器112、114。第一和第二超行程限制器112、114可以防止可以超过弹簧72的应力能力的扭转弹簧72的过卷。超行程限制器112、114可以在低升程模式期间在超速状态下接触一个或多个油道116(图7)。此时，超行程限制器112、114和道116之间的干涉可以停止外臂32的任何进一步的向下旋转。

如图6-9中所示，内臂的第二端部40可以包括闩锁组件70，所述闩锁组件可以在锁定位置(即，双升程模式，图6和7)和解锁位置(即，单升程模式，图8和图9)之间由油控制阀系统300选择性地移动。锁定位置可以将内臂30锁定到外臂32，并且解锁位置可以允许内臂30和外臂32之间的相对运动。

如图6中所示，油控制阀系统300可操作地联接到闩锁组件70和间隙调节器16以用于其控制。油控制阀系统300大体上可以包括与油控制阀304信号通信的控制器或发动机控制单元(ecu)302，所述油控制阀与发动机油供应装置306流体连通。ecu302可以控制油控制阀304将发动机油传送到摇臂12的闩锁组件70。在双升程模式和单升程模式之间的闩锁组件70的致动可以由从油控制阀304传送的加压油产生。在所示的特定示例中，油控制阀304将较高压力的油通过油道116输送到间隙调节器16(例如，单或双进给)。间隙调节器16将油供应到闩锁组件70以切换到双升程模式。然而，也可以预料其它配置。例如，间隙调节器16可以将油供应到闩锁组件70以切换到单升程模式。油控制阀系统300可以流体地联接到附加的摇臂和闩锁组件(未示出)。

继续参考图6-9，闩锁组件70定位在内臂的第二端部40和间隙调节器16之间的枢轴上方，并且沿轴线‘a’水平地延伸，使得闩锁组件平行于或大致平行于外臂32的纵向轴线‘b’。在该布置中，摇臂12的重量的大部分位于枢轴上方，由此改善摇臂12的静态和动态稳定性，并且提供与闩锁组件70的接近。

而且，闩锁组件70处于正常锁定位置，意味着摇臂12默认在双升程模式下操作。因此正常锁定位置可以在启动和例如大约零rpm至大约800rpm之间的怠速期间提供iegr。然而，闩锁组件70可以设计成处于正常解锁位置。在正常解锁位置，iegr可以在近怠速下打开。另外，可以提供使用单和/或双进给间隙调节器的iegr装置(未示出)。

闩锁组件70大体上可以包括闩锁销200，套筒202，定向销204，和闩锁弹簧206。闩锁组件70配置成在内臂30内部安装在具有轴线‘a’的腔孔240内，所述轴线与外臂32水平地延伸。如本文中所述，闩锁销200可以在双升程模式下延伸，将内臂30固定到外臂32。在单升程模式下，闩锁销200可以缩回到内臂30中，允许外臂32的空动运动。在所示的示例中，通过可以例如由螺线管控制的油道116提供的油压控制闩锁销200被锁定还是解锁。然而，其它类型的致动器可以用于闩锁组件控制，例如机电系统或气动系统。

进一步参考图9，闩锁销200可以包括偏压弹簧206插入其中的弹簧腔孔220。闩锁销200可以包括后表面208，前表面210，第一大致圆柱形表面212，和第二大致圆柱形表面214。第一大致圆柱形表面212具有的直径可以大于第二大致圆柱形表面214的直径。弹簧腔孔220与表面212、214大致同心。

套筒202可以具有大致圆柱形外表面216和大致圆柱形内表面218。腔孔240可以具有与套筒外表面216接口的第一大致圆柱形腔孔壁222，和具有比第一大致圆柱形腔孔壁222更大的直径的第二大致圆柱形腔孔壁224。套筒202的大致圆柱形外表面216和闩锁销200的第一大致圆柱形表面212接合第一大致圆柱形腔孔壁222以形成压力密闭密封。此外，套筒202的大致圆柱形内表面218也与闩锁销200的第二大致圆柱形表面214形成压力密闭密封。这些密封允许油压在体积230中建立，所述体积可以环绕闩锁销200的第二大致圆柱形表面214。

图6和7中所示的闩锁销200的默认位置是锁定位置(即，双升程模式)。弹簧206可以将闩锁销200从腔孔240向外偏压到锁定位置。施加到体积230的油压可以缩回闩锁销200并将其移动到解锁位置。其它配置也是可能的，例如在弹簧206偏压处于解锁位置的闩锁销200的情况下，后腔孔壁226和后表面208之间的油压的施加使闩锁销200从腔孔240向外延伸以锁定外臂32。

在锁定状态(即，单升程模式)下，闩锁销200用臂接合表面228接合外臂32的闩锁接合表面242。外臂32被阻止向下移动并且将运动通过闩锁组件70传递到内臂30。

在图8和9中可以看到，当将加压油引入体积230中时，闩锁销200缩回腔孔240中，允许外臂32经历相对于内臂30的空动旋转。然后外臂32不再由闩锁销200阻止向下移动并表现出空动运动。加压油通过与油道116流体连通的油开口232引入体积230中。当闩锁销200缩回时，其用其后表面208相遇腔孔壁226。闩锁销200的后表面208可以具有平坦环形或密封表面234，其大体垂直于第一和第二大致圆柱形腔孔壁222、224并且平行于腔孔壁226定位。平坦环形表面234形成抵靠腔孔壁226的密封，这可以减少通过由闩锁200的第一大致圆柱形表面212和第一大致圆柱形腔孔壁222形成的密封从体积230的油泄漏。

为了说明和描述的目的提供了示例的前述描述。这并不旨在穷举或限制本公开。特定示例的单独的元件或特征通常不限于该特定示例，而是在适用的情况下是可互换的，并且可以在选定的示例中使用，即使没有具体示出或描述。其也可以以许多方式变化。这些变化不应当被视为脱离本公开，并且所有这样的修改旨在包括在本公开的范围内。