可切换摇臂

技术领域

本发明涉及车辆技术领域。本发明具体涉及用于内燃机的可变气门机构的可切换摇臂。

背景技术

为提高内燃机性能、提升燃油经济性并且减少废气排放，常使用可变气门机构。已知一种可行的方案是可切换摇臂。

例如在中国专利申请文件CN 110023594 A中公开了一种活塞式内燃机的可变气门机构。在该方案中，可切换摇臂具有两个分臂，即内臂和外臂。可切换摇臂可以借助锁定机构实现在锁定状态和解锁状态之间的切换。可切换摇臂在不同的状态中借助不同的分臂接触凸轮轴的不同的凸轮凸角，由此将不同的升程传递到相关联的进气门的气门杆或排气门的气门杆。

在一种可切换摇臂的运行方案中，凸轮轴的内凸轮和可切换摇臂的内臂配合，以实现低升程模式；而凸轮轴外凸轮与可切换摇臂的外臂配合，以实现高升程模式。为使得外臂不与凸轮轴的外凸轮脱开，在可切换摇臂中还设置又防脱弹簧。然而，在低升程模式中，可切换摇臂的外臂空转。因此，在低升程模式下，在可切换摇臂的外臂和凸轮轴的外凸轮之间始终存在不必要的摩擦，由此加快了外臂和外凸轮的磨损。此外，当低升程和高升程相差较大时，对布置在有限的空间内的防脱弹簧的性能要求很高，防脱弹簧的设计非常困难。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种用于可变气门机构的可切换摇臂，该可切换摇臂在运行中相对凸轮的磨损较小。

上述目的通过一种可切换摇臂实现。可切换摇臂用于在可变气门机构中配合凸轮提供不同的气门升程。可切换摇臂包括能够相对彼此运动的第一分臂和第二分臂、以及能够对第一分臂和第二分臂实施锁定和解锁的锁定机构，其中，在解锁状态下，第一分臂接触配合凸轮的第一型线以提供第一气门升程；并且在锁定状态下，第二分臂接触配合凸轮的第二型线以提供不同于第一气门升程的第二气门升程，其中，可切换摇臂还包括止挡机构，其中，在解锁状态下，第二分臂能够借助止挡机构被止挡在相对第一分臂的止挡位置处，第二分臂在止挡位置处脱离凸轮的第二型线。

在本文的范围内，可切换摇臂用于在可变气门机构中与凸轮接触配合。在此，凸轮尤其指构造在凸轮轴处的具有预定型线的凸轮构件。当凸轮轴旋转时，可切换摇臂在凸轮构件的带动下进行摆动，从而可调节地控制气门行程。优选地，可切换摇臂可以构造为滚子摇臂。备选地，可切换摇臂也可以构造其它类型的摇臂。

在此，可切换摇臂至少具有两个分臂，即第一分臂和第二分臂。可切换摇臂的两个分臂能够相对彼此运动、例如相对彼此枢转。需要说明的是，本文不限定可切换摇臂的分臂之间的可相对运动的连接方式。

在此，可切换摇臂具有锁定机构。可切换摇臂的两个分臂可以借助锁定机构实现不同的相对位置关系。在解锁状态下，可切换摇臂以第一分臂抵靠凸轮的第一型线，由此当凸轮轴转动时，可切换摇臂可以配合凸轮构件提供第一气门升程。在可切换摇臂的锁定状态下，可切换摇臂以第二分臂抵靠凸轮的第二型线，由此当凸轮轴转动时，可切换摇臂可以配合凸轮构件提供不同于第一气门升程的第二气门升程。在此，可选地，第一型线和第二型线可以构造在同一凸轮构件、例如凸轮片处。此时，第一分臂和第二分臂分别抵靠在凸轮构件的不同部位处。替代地，第一型线和第二型线可以构造在不同的凸轮构件、例如凸轮片处。此时，第一分臂和第二分臂分别抵靠在同一凸轮轴上尤其相邻布置的凸轮构件处。

在此，可切换摇臂具有止挡机构。在可切换摇臂的解锁状态下，第二分臂能够借助止挡机构被止挡在相对第一分臂的止挡位置处，第二分臂在止挡位置处不接触凸轮的第二型线。在这种情况下，止挡位置可以理解为：第二分臂相对第一分臂的相对位置范围，当第二分臂处在该相对位置范围中时，在可切换摇臂中，第一分臂与凸轮构件的第一型线接触，而第二分臂脱离或者说不接触凸轮构件的第二型线。因此，借助止挡机构能够使得第二分臂保持与凸轮构件的分离。

在此，可切换摇臂还优选地具有防脱弹簧。有利地，防脱弹簧张紧在第一分臂和第二分臂之间。在可切换摇臂的解锁状态下，第二分臂能够借助防脱弹簧在解除止挡后实现相对凸轮的第二型线的重新接触。可选地，防脱弹簧构造为螺旋压缩弹簧。可选地，防脱弹簧构造为扭簧。

由于第二分臂在可切换摇臂的解锁状态下不与凸轮构件、尤其第二型线接触，因此可以减少第二分臂和凸轮构件之间的摩擦并由此减缓第二分臂和凸轮构件的磨损。此外，尤其对于第一气门升程和第二气门升程相差较大的情况，由于防脱弹簧无需在可切换摇臂的解锁状态下提供弹簧力以使得第二分臂与凸轮构件相接触，因此对防脱弹簧的性能要求可以适当降低，有利于简化可切换摇臂的整体设计。

在一种优选的实施方式中，止挡机构包括弹性件和止挡件，其中，在解锁状态下，止挡件借助弹性件部分地伸出设置在第一分臂或第二分臂中的止挡容纳部并伸入到相应设置在第二分臂或第一分臂中的配对止挡容纳部中。

优选地，弹性件构造为弹簧、优选螺旋压缩弹簧。

优选地，止挡件构造为止挡销。有利地，止挡件具有用于抵靠弹性件或者抵靠并且引导弹性件的端部，例如平面式的端部或带有凹槽的端部。

在此，止挡容纳部构造在第一分臂和第二分臂中的一个分臂、优选第一分臂处。优选地，止挡容纳部构造为盲孔或凹槽，并且止挡容纳部的开口朝向第一分臂和第二分臂中的另一个分臂、优选第二分臂。

在此，配对止挡容纳部构造在第一分臂和第二分臂中的另一个分臂、优选第二分臂处。优选地，配对止挡容纳部构造为朝向上述一个分臂、优选第一分臂的开口。

在此，止挡容纳部和配对止挡容纳部的位置如此设计，使得在第二分臂的止挡位置的范围中，止挡容纳部和配对止挡容纳部的位置相互对应，且在第二分臂的止挡位置的范围外，止挡容纳部和配对止挡容纳部的位置至少部分地错开。

在此，止挡机构的弹性件以其一端抵靠止挡件并且以另一端抵靠止挡容纳部的底部、例如盲孔的孔底或凹槽的槽底。

在未实施止挡时，弹性件和止挡件被完全容纳在止挡容纳部中。

在实施止挡时，止挡件借助弹性件的储能部分地伸出止挡容纳部并且伸入配对止挡容纳部。换言之，止挡件在止挡状态下同时位于止挡容纳部以及配对止挡容纳部中。可选地，通过止挡件与止挡容纳部的匹配设计以及止挡件与配对止挡容纳部的匹配设计，止挡件能够使得第二分臂被保持、尤其完全卡锁在止挡位置的范围中。可选地，在考虑到防脱弹簧布置方案的情况下，通过止挡件与止挡容纳部的匹配设计或者止挡件与配对止挡容纳部的匹配设计，止挡件能够使得第二分臂被保持、尤其在防脱弹簧的作用方向上卡锁在止挡位置的范围中。

特别优选地，在锁定状态下，止挡件借助第二分臂或第一分臂保持在相应地设置在第一分臂或第二分臂中的止挡容纳部中。具体地，止挡件可以借助第二分臂的朝向第一分臂的侧壁保持在位于第一分臂中的止挡容纳部内。替代地且具体地，止挡件可以借助第一分臂的朝向第二分臂的侧壁保持在位于第二分臂中的止挡容纳部内。由此，在可切换摇臂的锁定状态下，无需向止挡机构提供额外的动力以使得止挡件和弹性件保持在止挡容纳部中。

在一种优选的实施方式中，第一分臂构造为内臂并且第二分臂构造为外臂，其中，内臂和外臂能够围绕枢转轴线相对彼此枢转。在此，第二分臂包括两个侧壁区段以及连接两个侧壁区段的横向区段。第一分臂被容纳在两个侧壁区段之间。

在此，可选地，止挡件的止挡移动路径平行于第一分臂和第二分臂相对彼此枢转的枢转轴线。例如，止挡机构的止挡容纳部和配对止挡容纳部可以分别设置在第二分臂的一个侧壁区段和第一分臂处。

在此，可选地，止挡件的止挡移动路径垂直于第一分臂和第二分臂相对彼此枢转的枢转轴线。例如，止挡机构的止挡容纳部和配对止挡容纳部可以分别设置在第二分臂的横向区段和第一分臂处。

在一种优选的实施方式中，锁定机构包括能够锁定第一分臂和第二分臂的锁定件和用于致动锁定件的致动件，其中，致动件至少部分地容纳在设置于第二分臂或第一分臂的致动件容纳部中，致动件容纳部用作配对止挡容纳部。优选地，锁定件例如构造为锁定销。本文不限定锁定件的致动方式。致动件可以直接或间接地通过例如电磁装置或液压装置加载驱动。

在此，优选地，当第二分臂处在止挡位置时，致动件抵靠止挡件。当致动件未被加载时，止挡件可以在弹性件的作用下推动致动件并且局部地伸入到用作配对止挡容纳部的致动件容纳部中，由此实施止挡。当致动件被加载时，止挡件在致动件的作用下克服弹性件的弹力并且完全移动到止挡容纳部中。致动件在此具有双重功能，即，致动件既能够致动锁定件以锁定可切换摇臂，也能够使得止挡件复位移回止挡容纳部。

在此，优选地，锁定件的锁定移动路径与止挡件的止挡移动路径相互平行地设置。在这种情况下，致动件能够在不同工作状态中以相同的移动方式高效地将作用力施加到作用对象、即锁定件或止挡件上。

借助根据本文提供止挡机构，第二分臂在可切换摇臂的解锁状态下脱离、即不接触凸轮构件的第二型线，因此可以减少第二分臂和凸轮构件之间的摩擦并由此减缓第二分臂和凸轮构件的磨损。此外，尤其对于两种气门升程相差较大的情况，由于防脱弹簧无需在可切换摇臂的解锁状态下提供弹簧力以使得第二分臂与凸轮构件相接触，因此对防脱弹簧的性能要求可以适当降低，有利于简化可切换摇臂的整体设计。另外，止挡机构中的止挡件可以借助用于可切换摇臂的锁定件的致动件来复位，因此省去了额外的复位构件，止挡机构能够简单地实施。同时，止挡机构对已有可切换摇臂的其它结构影响较小，因此可切换摇臂整体设计的改动较少。在此，可变气门机构的设计成本也可以较低。

附图说明

下面结合附图来示意性地阐述本发明的优选实施方式。附图为：

图1是根据一种实施方式的可切换摇臂在第一升程模式下的侧视图；

图2是根据图1的可切换摇臂在第二升程模式下的侧视图；

图3是根据图1的可切换摇臂的止挡机构在第一状态下的示意性的剖视图；

图4是根据图1的可切换摇臂的止挡机构在第二状态下的示意性的剖视图；

图5是根据图1的可切换摇臂的止挡机构在第三状态下的示意性的剖视图；以及

图6是根据图1的可切换摇臂的止挡机构在第二状态下的示意性的剖视图；

具体实施方式

图1和图2示出了根据一种实施方式的可切换摇臂在两种升程模式下的立体图。可切换摇臂用于在可变气门机构中与凸轮轴上的凸轮构件1接触配合。当凸轮轴旋转时，可切换摇臂在凸轮构件1的带动下进行摆动，从而可调节地控制气门行程。

根据本实施方式的可切换摇臂构造为滚子摇臂。在此，可切换摇臂包括两个分臂，即构造为内臂3的第一分臂和构造为外臂2的第二分臂。外臂2具有两个侧壁区段以及连接两个侧壁区段的横向区段。内臂3被容纳在外臂2的两个侧壁区段之间。内臂3和外臂2能够借助布置在可切换摇臂的纵向端侧的枢转部5围绕枢转轴线相对彼此枢转。此外，可切换摇臂还包括防脱弹簧，防脱弹簧被张紧在内臂3和外臂2之间。

可切换摇臂包括锁定机构4。可切换摇臂的内臂3和外臂2可以借助锁定机构4实现不同的相对位置关系。

图1示出了可切换摇臂在第一升程模式下的侧视图。在该模式下，锁定机构4处于解锁状态，可切换摇臂以内臂3抵靠凸轮构件1的第一型线。当凸轮轴转动时，可切换摇臂可以配合凸轮构件1提供例如低升程的第一气门升程。

图2示出了可切换摇臂在第二升程模式下的侧视图。在该模式下，锁定机构4处于锁定状态，可切换摇臂以外臂2的两个侧壁抵靠凸轮构件1的第二型线。当凸轮轴转动时，可切换摇臂可以配合凸轮构件1提供例如高升程的第二气门升程。

图4至图6示出了本实施方式的可切换摇臂的止挡机构在不同状态下的示意性的剖视图。

如图4至图6所示，锁定机构4包括能够使得内臂3和外臂2锁定和解锁的锁定件41和用于致动锁定件41的致动件42。锁定件构造为锁定销42。致动件构造为致动活塞42。在解锁状态下，锁定件42完全地容纳在构造于内臂3中的通孔中，并且致动活塞42容纳在外臂2的一个侧壁中。此时，内臂3和外臂2可以相对彼此枢转。在锁定状态下，被加载的致动活塞42伸出外臂2的上述一个侧壁，并推动锁定销41部分地移入位于外臂2的另一侧壁的容纳孔中。此时，内臂3和外臂2不能相对彼此枢转或仅能在不会影响升程的角度范围内枢转。锁定机构4还包括复位弹簧43。锁定销41可以通过复位弹簧43复位返回至内臂3的通孔内。在内臂3的通孔内还设置有止挡套筒44，以防止锁定销41脱出通孔。

可切换摇臂具有止挡机构。在可切换摇臂的解锁状态下，外臂2可以借助止挡机构被止挡在相对内臂3的止挡位置处，外臂2在止挡位置处脱离凸轮构件1的第二型线。

在本实施方式中，止挡机构包括止挡容纳部和配对止挡容。止挡容纳部构造为在内臂3处的盲孔，该盲孔的开口朝向外臂2的设置有致动活塞42的侧壁。在此，用作止挡容纳部的盲孔的延伸方向、用于容纳锁定销41的通孔的延伸方向均平行于内臂3和外臂2相对彼此枢转的枢转轴线。配对止挡容纳部在本实施方式中由在外臂2中的用于容纳致动活塞42的容纳孔实现。止挡容纳部和配对止挡容纳部的位置如此设计，使得在外臂2的止挡位置的范围中，止挡容纳部和配对止挡容纳部的位置相互对应，且在外臂2的止挡位置的范围外，止挡容纳部和配对止挡容纳部的位置错开。在此，止挡机构还包括螺旋压缩弹簧62形式的弹性件和止挡销61形式的止挡件。螺旋压缩弹簧62以其一端抵靠螺旋压缩弹簧62并且以另一端抵靠止挡容纳部的底部、即盲孔的孔底。

下面结合图3至图6阐述止挡机构的作用方式。

如图1所示，可切换摇臂处于解锁状态，锁定销41完全处于内臂3的内部，致动活塞42未朝向内臂3伸出于外臂2的侧壁。此时，外臂2处于止挡位置的范围之外，锁止机构未实施止挡。在此，止挡销61抵靠外臂2的侧壁，由此螺旋压缩弹簧62以及止挡销61借助外臂2完全容纳在止挡容纳部中。

当需要切换到低升程模式时，如图2所示，外臂2可以在凸轮构件的作用下相对内臂3移动至止挡位置的范围之内。止挡销61在螺旋压缩弹簧62的作用下推动未被加载的致动活塞42远离内臂3地移动，止挡销61由此部分地伸入到用作配对止挡容纳部的致动活塞容纳部中，从而实施止挡。外臂2此时被止挡在止挡位置，由此可以在整个低升程模式下脱离凸轮构件的第二型线，从而减小外臂2与凸轮构件的摩擦并且减缓外臂2与凸轮构件的磨损。

如图3所示，当需要解除止挡时，可以加载致动活塞42。止挡销61在被加载的致动活塞42的作用下克服螺旋压缩弹簧62的弹力完全移回到止挡容纳部中，由此解除止挡。

在解除止挡后，如图4所示，外臂2在防脱弹簧的作用下相对内臂3移动到止挡范围之外，由此实现与凸轮构件的第二型线的重新接触。此时，致动活塞42随外臂2移动至对应锁定销41的位置。在这种情况下，锁定销41在被加载的致动活塞42的作用下克服复位弹簧43的弹力部分地移出内臂3并且伸入到外臂2的另一侧壁的容纳孔中。可切换摇臂由此锁定，可切换气门机构此时处于高升程模式。

需要说明的是，尽管在本文中已经对上述各实施例进行了描述，但并非因此限制本发明的专利保护范围。因此，基于本发明的创新理念，对本文所述实施例进行的变更和修改，或利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，直接或间接地将以上技术方案运用在其他相关的技术领域，均包括在本发明专利的保护范围之内。

1 凸轮构件

2 第二分臂，外臂

3 第一分臂，内臂

4 锁定机构

41 锁定件，锁定销

42 致动件，致动活塞

43 复位弹簧

44 止挡套筒

5 枢转部

6 止挡机构

61 弹性件，螺旋压缩弹簧

62 止挡件，止挡销