一种应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的制作方法

本发明属于内燃机发动机零部件技术领域，更具体地说，是涉及一种应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构。

背景技术：

内燃机是目前热效率最高、应用最为广泛的动力机械，发出的总功率占全世界所用动力装置总功率的90％，是世界石油能源的主要消费渠道。随着汽车保有量的增加，内燃机石油消费量将迅速增加，石油供需矛盾必然日趋严重，在消耗大量能源的同时，内燃机也是大气环境，特别是城市大气环境污染的最大源泉，由此可见，创新内燃机技术，对于节约能源，减轻环境污染具有重大意义。另一方面，随着世界各国排放法规的日趋严格，低排放和环保已经成为发动机进入市场的前提条件，成为目前汽车工业面临的重要课题。传统内燃机，气门升程是固定不变的，导致无论是大负荷还是小负荷工况，气门升程开启一样，造成能源浪费，热效率低。现有技术的结构无法满足需求。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，成本低，在发动机实现凸轮轴和轴套的相对位置的调节后，能够方便可靠实现凸轮轴芯轴和轴套的锁止和解锁，确保凸轮轴和轴套相对位置调节可靠，从而确保内燃机能够时刻在最佳工况下工作，降低油耗，提高性能，有利于节省能源的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构，所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构包括凸轮轴芯轴、轴套a、轴套b、电磁阀，所述的轴套a包括凸轮组件a和调节组件a，凸轮组件a上设置大凸轮a和小凸轮a，所述的轴套b包括凸轮组件b和调节组件b，凸轮组件b上设置大凸轮b和小凸轮b，所述的凸轮轴芯轴上设置定位孔a，定位孔a内安装锁止弹簧a，锁止钢珠a与锁止弹簧a连接，轴套a内壁设置小凸轮定位槽a，所述的轴套a端面和轴套a内壁结合部位置设置大凸轮定位槽a，所述的凸轮轴芯轴上设置定位孔b，定位孔b内安装锁止弹簧b，锁止钢珠b与锁止弹簧b连接，轴套b内壁设置小凸轮定位槽b，轴套b端面和轴套b内壁结合部位置设置大凸轮定位槽b。

所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的凸轮轴芯轴靠近左端端部位置设置定位孔a，轴套a靠近左端内壁位置设置沿轴套a内壁一周凹进的小凸轮定位槽a，所述的轴套a左端端面和轴套a内壁结合部位置设置沿轴套a一周布置的斜面结构的大凸轮定位槽a，所述的凸轮轴芯轴靠近右端端部位置设置定位孔b，轴套b靠近右端内壁位置设置沿轴套b内壁一周凹进的小凸轮定位槽b，轴套b右端端面和轴套b内壁结合部位置设置沿轴套b一周布置的斜面结构的大凸轮定位槽b。

所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的定位孔a沿凸轮轴芯轴靠近左端端部位置按间隙设置多个，每个锁止钢珠a设置为凸出于一个定位孔a的结构，每个定位孔a中心线与凸轮轴芯轴中心线垂直；所述的定位孔b沿凸轮轴芯轴靠近右端端部位置按间隙设置多个，每个锁止钢珠b设置为凸出于一个定位孔b的结构，每个定位孔b中心线与凸轮轴芯轴中心线垂直。

所述的轴套a的调节组件a凸出于凸轮组件a一端端部，调节组件a为径向截面呈c字形结构，调节组件a外表面设置凸起的导向部a，导向部a包括曲线状的导向部a导向面ⅰ和曲线状的导向部a导向面ⅱ；轴套b的调节组件b凸出于凸轮组件b一端端部，调节组件b为径向截面呈c字形结构，调节组件b外表面设置凸起的导向部b，导向部b包括曲线状的导向部b导向面ⅰ和曲线状的导向部b导向面ⅱ。

所述的电磁阀包括阀芯a和阀芯b，电磁阀与能够控制阀芯a和阀芯b伸缩切换的控制部件连接，所述的电磁阀带动轴套a切换到小凸轮状态时，锁止钢珠a设置为能够卡装在小凸轮定位槽a内的结构，电磁阀带动轴套a切换到大凸轮状态时，锁止钢珠a设置为能够卡装在大凸轮定位槽a左侧的结构。

所述的电磁阀包括阀芯a和阀芯b，电磁阀与能够控制阀芯a和阀芯b伸缩切换的控制部件连接，所述的电磁阀带动轴套b切换到小凸轮状态时，锁止钢珠b设置为能够卡装在小凸轮定位槽b内的结构，电磁阀带动轴套b切换到大凸轮状态时，锁止钢珠b设置为能够卡装在大凸轮定位槽b右侧的结构。

所述的凸轮轴芯轴外表面沿凸轮轴芯轴外表面轴向设置外齿牙部a和外齿牙部b，轴套a内表面设置内齿牙部a，轴套b内表面设置内齿牙部b。

所述的轴套a上按间隙设置多组凸轮组件a，每组凸轮组件a上的大凸轮a位于该组凸轮组件a上的小凸轮a左侧位置的结构；所述的轴套b上按间隙设置多组凸轮组件b，每组凸轮组件b上的大凸轮b位于该组凸轮组件b的小凸轮b左侧位置。

所述的轴套a上的大凸轮定位槽a设置为位于小凸轮定位槽a左侧的结构；轴套b上的大凸轮定位槽b设置为位于小凸轮定位槽b右侧的结构。

所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的轴套a的调节组件a外表面设置凸起的导向部a，轴套b的调节组件b外表面设置凸起的导向部b。

所述的凸轮轴芯轴左端卡装堵头。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构，凸轮轴芯轴上套装轴套a和轴套b，轴套a和轴套b只能够相对于凸轮轴芯轴轴向移动。在发动机工作时，通过控制部件控制电磁阀，实现不同阀芯伸出，能够通过不同阀芯的伸出，作用在不同导向部的不同导向面，施力在轴套上，带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向左移或轴向右移。而在实现轴套左移或右移后，需要实现轴套锁止。本发明的上述结构，在发动机处于小凸轮状态时，能够分别实现轴套a和轴套b的锁止，此时轴套a锁止时，锁止钢珠a在锁止弹簧作用下，卡装到小凸轮定位槽a内，而轴套b锁止时，锁止钢珠b在锁止弹簧作用下，卡装到小凸轮定位槽a内，而在需要解除锁止时，只要阀芯带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向移动，就能够克服锁止弹簧的力，从而解除锁止。在发动机处于大凸轮状态时，能够分别实现轴套a和轴套b的锁止。此时轴套a锁止时，锁止钢珠a32在锁止弹簧作用下，抵靠贴合到大凸轮定位槽a上，此时轴套b锁止时，锁止钢珠b在锁止弹簧作用下，抵靠贴合到大凸轮定位槽b上。在需要解除锁止时，只要阀芯带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向移动，就能够克服锁止弹簧的力，解除锁止。这样，能够可靠满足轴套移动后锁止限位需求，使得发动机始终能够在最佳工况下工作。本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构，结构简单，制造成本低，在发动机实现凸轮轴和轴套的相对位置的调节后，能够方便可靠实现凸轮轴芯轴和轴套的锁止和解锁，确保凸轮轴和轴套相对位置调节可靠，确保内燃机能够时刻在最佳工况下工作，降低油耗，提高性能，有利于节省能源。

附图说明

下面对本说明书各附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明：

图1为本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的结构示意图；

图2为本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的爆炸结构示意图；

图3为本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的内部剖视结构示意图；

图4为本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的凸轮轴芯轴的剖视结构示意图；

图5为本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的凸轮轴芯轴的轴套a的剖视结构示意图；

图6为本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的锁止钢珠a锁止在小凸轮定位槽a内时的剖视结构示意图；

图7为本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的锁止钢珠b锁止在大凸轮定位槽右侧侧时的剖视结构示意图；

附图标记：1、凸轮轴芯轴；2、轴套a；3、轴套b；4、电磁阀；5、外齿牙部a；6、外齿牙部b；7、导向部a；9、阀芯a；10、阀芯b；11、凸轮组件a；12、调节组件a；13、大凸轮a；14、小凸轮a；15、导向部a导向面ⅰ；16、导向部a导向面ⅱ；17、凸轮组件b；18、调节组件b；19、大凸轮b；20、小凸轮b；21、导向部b；22、导向部b导向面ⅰ；23、导向部b导向面ⅱ；24、调节组件a贴合面；25、调节组件b贴合面；26、导向部a宽面端；27、导向部a窄面端；28、导向部b宽面端；29、导向部b窄面端；30、定位孔a；31、锁止弹簧a；32、锁止钢珠a；33、小凸轮定位槽a；34、大凸轮定位槽a；35、定位孔b；36、锁止弹簧b；37、锁止钢珠b；38、小凸轮定位槽b；39、大凸轮定位槽b；40、调节组件a回位斜面ⅰ；41、调节组件a回位斜面ⅱ；42、调节组件b回位斜面ⅰ；43、调节组件b回位斜面ⅱ；44、堵头；45、定位槽面；46、凸轮轴芯轴轴向线。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理等作进一步的详细说明：

如附图1-附图7所示，本发明为一种应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构，所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构包括凸轮轴芯轴1、轴套a2、轴套b3、电磁阀4，所述的轴套a2包括凸轮组件a11和调节组件a12，凸轮组件a11上设置大凸轮a13和小凸轮a14，所述的轴套b3包括凸轮组件b17和调节组件b18，凸轮组件b17上设置大凸轮b19和小凸轮b20，所述的凸轮轴芯轴1靠近左端端部位置设置定位孔a30，定位孔a30内安装锁止弹簧a31，锁止钢珠a32与锁止弹簧a31连接，轴套a2靠近左端内壁位置设置沿轴套a2内壁一周凹进的小凸轮定位槽a33，所述的轴套a2左端端面和轴套a2内壁结合部位置设置沿轴套a2一周布置的斜面结构的大凸轮定位槽a34，所述的凸轮轴芯轴1靠近右端端部位置设置定位孔b35，定位孔b35内安装锁止弹簧b36，锁止钢珠b37与锁止弹簧b36连接，轴套b3靠近右端内壁位置设置沿轴套b3内壁一周凹进的小凸轮定位槽b38，轴套b3右端端面和轴套b3内壁结合部位置设置沿轴套b3一周布置的斜面结构的大凸轮定位槽b39。本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构，凸轮轴芯轴上套装轴套a和轴套b，轴套a和轴套b只能够相对于凸轮轴芯轴轴向移动。而在发动机工作时，通过控制部件控制电磁阀，实现不同阀芯伸出，从而能够通过不同阀芯的伸出，作用在不同导向部的不同导向面，从而施力在轴套上，带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向左移或轴向右移。而在实现轴套左移或右移后，需要实现轴套锁止。本发明的上述结构，在发动机处于小凸轮状态时，能够分别实现轴套a和轴套b的锁止，此时轴套a锁止时，锁止钢珠a32在锁止弹簧作用下，卡装到小凸轮定位槽a33内，而轴套b锁止时，锁止钢珠b37在锁止弹簧作用下，卡装到小凸轮定位槽a内，而在需要解除锁止时，只要阀芯带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向移动，就能够克服锁止弹簧的力，从而解除锁止。在发动机处于大凸轮状态时，能够分别实现轴套a和轴套b的锁止。此时轴套a锁止时，锁止钢珠a32在锁止弹簧作用下，抵靠贴合到大凸轮定位槽a34上，此时轴套b锁止时，锁止钢珠b37在锁止弹簧作用下，抵靠贴合到大凸轮定位槽b上。而在需要解除锁止时，只要阀芯带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向移动，就能够克服锁止弹簧的力，从而解除锁止。这样，能够可靠满足轴套移动后锁止限位需求，使得发动机始终能够在最佳工况下工作。本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构，结构简单，成本低，在发动机实现凸轮轴和轴套的相对位置的调节后，能够方便可靠实现凸轮轴芯轴和轴套的锁止和解锁，确保凸轮轴和轴套相对位置调节可靠，从而确保内燃机能够时刻在最佳工况下工作，降低油耗，提高性能，有利于节省能源。

所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的定位孔a30沿凸轮轴芯轴1靠近左端端部位置按间隙设置多个，每个锁止钢珠a32设置为凸出于一个定位孔a30的结构，每个定位孔a30中心线与凸轮轴芯轴1中心线垂直；所述的定位孔b35沿凸轮轴芯轴1靠近右端端部位置按间隙设置多个，每个锁止钢珠b37设置为凸出于一个定位孔b35的结构，每个定位孔b35中心线与凸轮轴芯轴1中心线垂直。上述结构，多个锁止钢珠a能够同步动作，多个锁止钢珠b能够同步动作。每个定位孔中心线与凸轮轴芯轴1中心线垂直，使得每个锁止钢珠伸出时，能够直接作用在一个定位槽内，而轴套相对于凸轮轴芯轴轴向移动时，也能够可靠快捷解除锁止，满足发动机工况要求。

所述的轴套a2的调节组件a12凸出于凸轮组件a11一端端部，调节组件a12为径向截面呈c字形结构，调节组件a12外表面设置凸起的导向部a14，导向部a14包括曲线状的导向部a导向面ⅰ15和曲线状的导向部a导向面ⅱ16；轴套b3的调节组件b18凸出于凸轮组件b17一端端部，调节组件b18为径向截面呈c字形结构，调节组件b18外表面设置凸起的导向部b21，导向部b21包括曲线状的导向部b导向面ⅰ22和曲线状的导向部b导向面ⅱ23。上述结构，在进行发动机设计或生产时,将凸轮轴部位的部件分为凸轮轴芯轴和轴套a2、轴套b3，而再设置电磁阀，电磁阀的阀芯a和阀芯b的位置分别与轴套a2的导向部a14及轴套b3的导向部b21进行对应设置，这样，在控制部件控制不同阀芯伸出时(一个阀芯伸出时，另一个阀芯已经完成了收缩回位)，就能够分别作用在导向部a和导向部b的导向面上，由于导向面为曲面形状，这样，阀芯就能够推动轴套a和轴套b相对于凸轮轴芯轴实现轴向移动。这样，轴套上的凸轮的轴向位置发生移动，在发动机工作时，能够实现不同凸轮的切换，从而使得发动机在需要小凸轮的工况时在小凸轮状态下工作，在需要大凸轮工况时在大凸轮状态下工作。这样，使得发动机始终能够在最佳工装工作。从而有效提高功率，降低油耗，节约能源，全面提高发动机竞争力。

所述的电磁阀4包括阀芯a9和阀芯b10，电磁阀4与能够控制阀芯a9和阀芯b10伸缩切换的控制部件连接，所述的电磁阀4带动轴套a2切换到小凸轮状态时，锁止钢珠a32设置为能够卡装在小凸轮定位槽a33内的结构，电磁阀4带动轴套a2切换到大凸轮状态时，锁止钢珠a32设置为能够卡装在大凸轮定位槽a34左侧的结构。上述结构，电磁阀的不同阀芯(阀芯销轴)的伸出与收缩，通过控制部件(ecu)中设定的数据来实现精确控制。而电磁阀内同时设置回位部件，每个阀芯伸出后实现对轴套的轴向移动控制后，电磁阀的回位部件会控制该阀芯立即收缩回位到初始位置，便于下一个循环动作。而锁止钢珠限位时，通过锁止弹簧施力，解除锁止时，通过阀芯控制轴套相对于凸轮轴芯轴轴向移动产生的外力挤压锁止弹簧而实现解除。

所述的电磁阀4包括阀芯a9和阀芯b10，电磁阀4与能够控制阀芯a9和阀芯b10伸缩切换的控制部件连接，所述的电磁阀4带动轴套b3切换到小凸轮状态时，锁止钢珠b37设置为能够卡装在小凸轮定位槽b38内的结构，电磁阀4带动轴套b3切换到大凸轮状态时，锁止钢珠b37设置为能够卡装在大凸轮定位槽b39右侧的结构。上述结构，在发动机处于小凸轮状态工况工作时，可靠实现对轴套a和轴套b相对于凸轮轴芯轴的轴向限位，避免轴向窜动，确保可靠工作。

所述的凸轮轴芯轴1外表面沿凸轮轴芯轴1外表面轴向设置外齿牙部a5和外齿牙部b6，轴套a2内表面设置内齿牙部a7，轴套b3内表面设置内齿牙部b8。上述结构，通过内齿牙部a7和外齿牙部a5的配合，实现凸轮轴芯轴和轴套a的相对限位，使得轴套a不会相对于凸轮轴芯轴1转动，而只能够轴向移动，便于实现控制。而通过内齿牙部b8和外齿牙部b5的配合，实现凸轮轴芯轴1和轴套b的相对限位，使得轴套b不会相对于凸轮轴芯轴1转动，而只能够轴向移动，便于实现控制。这样，再配合电磁阀，方便实现轴套轴向移动控制。

所述的轴套a2上按间隙设置多组凸轮组件a11，每组凸轮组件a11上的大凸轮a13位于该组凸轮组件a11上的小凸轮a14左侧位置的结构；所述的轴套b3上按间隙设置多组凸轮组件b17，每组凸轮组件b17上的大凸轮b19位于该组凸轮组件b17的小凸轮b20左侧位置。上述结构，便于大凸轮、小凸轮与电磁阀配合，方便实现切换。

所述的轴套a2上的大凸轮定位槽a34设置为位于小凸轮定位槽a33左侧的结构；轴套b3上的大凸轮定位槽b39设置为位于小凸轮定位槽b38右侧的结构。上述结构，不同定位槽与不同锁止钢珠配合，有效实现轴套移动到相应状态后实现可靠锁止，确保可靠工作。

所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构的轴套a2的调节组件a12外表面设置凸起的导向部a7，轴套b3的调节组件b18外表面设置凸起的导向部b21。上述结构，通过导向部a的设置，电磁阀的相应阀芯伸出时，能够作用在导向部a的相应的导向面上，推动轴套a相对于凸轮轴芯轴轴向左移或轴向右移。上述结构，通过导向部b的设置，电磁阀的相应阀芯伸出时，能够作用在导向部b的相应的导向面上，推动轴套b相对于凸轮轴芯轴轴向左移或轴向右移。

所述的凸轮轴芯轴1左端卡装堵头44。上述结构，通过堵头的设置，能够对轴套a和轴套b安装到凸轮轴芯轴后实现轴向限位。

所述的轴套a2上的大凸轮定位槽a34的定位槽面与凸轮轴芯轴轴向线之间的夹角设置在90°-105°范围之间，小凸轮定位槽a33的定位槽面与凸轮轴芯轴轴向线(凸轮轴芯轴中心线)之间的夹角设置在90°-105°范围之间的；轴套b3上的大凸轮定位槽b39的定位槽面与凸轮轴芯轴轴向线之间的夹角设置在90°-105°范围之间，小凸轮定位槽b38的定位槽面与凸轮轴芯轴轴向线之间的夹角设置在90°-105°范围之间。这样的角度选择，当轴套通过锁止钢珠卡装到定位槽内锁止时，轴套受力能够收到可靠控制，能够稳定轴套不会轴向窜动。与此同时，这样的角度选择，使得锁止钢珠在进入定位槽时，能够不受任何障碍方便快速进入，而在锁止钢珠退出定位槽时，也能够毫无阻碍地快速退出。这样，对轴套的锁止和解除锁止，都能够适应高速转动的发动机的工作节奏，提高发动机整体性能。

本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构，使得容错率更高。当机构在工作时，能够在断掉其中一个弹簧后，不至于使得机构无法正常使用。2.增加轴套锁止可靠性，安全性。凸轮轴芯轴上套装轴套a和轴套b，轴套a和轴套b只能够相对于凸轮轴芯轴轴向移动。在发动机工作时，通过控制部件控制电磁阀，实现不同阀芯伸出，能够通过不同阀芯的伸出，作用在不同导向部的不同导向面，施力在轴套上，带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向左移或轴向右移。而在实现轴套左移或右移后，需要实现轴套锁止。本发明的上述结构，在发动机处于小凸轮状态时，能够分别实现轴套a和轴套b的锁止，此时轴套a锁止时，锁止钢珠a在锁止弹簧作用下，卡装到小凸轮定位槽a内，而轴套b锁止时，锁止钢珠b在锁止弹簧作用下，卡装到小凸轮定位槽a内，而在需要解除锁止时，只要阀芯带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向移动，就能够克服锁止弹簧的力，从而解除锁止。在发动机处于大凸轮状态时，能够分别实现轴套a和轴套b的锁止。此时轴套a锁止时，锁止钢珠a32在锁止弹簧作用下，抵靠贴合到大凸轮定位槽a上，此时轴套b锁止时，锁止钢珠b在锁止弹簧作用下，抵靠贴合到大凸轮定位槽b上。在需要解除锁止时，只要阀芯带动轴套相对于凸轮轴芯轴轴向移动，就能够克服锁止弹簧的力，解除锁止。这样，能够可靠满足轴套移动后锁止限位需求，使得发动机始终能够在最佳工况下工作。本发明所述的应用于内燃机可变气门升程系统的锁止机构，结构简单，制造成本低，在发动机实现凸轮轴和轴套的相对位置的调节后，能够方便可靠实现凸轮轴芯轴和轴套的锁止和解锁，确保凸轮轴和轴套相对位置调节可靠，确保内燃机能够时刻在最佳工况下工作，降低油耗，提高性能，有利于节省能源。

上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的保护范围内。