用于空动的具有集成式花键衬套的气门桥

优先权

本申请要求于2021年12月3日提交的美国临时专利申请第63/285,603号的优先权的权益，该美国临时专利申请的全部内容通过引证并入本文。

技术领域

本主题申请总体上涉及一种在气门机构组件中使用的气门桥。更具体地，本申请涉及一种配置成用于气门停用和双提升策略的气门桥。

背景技术

许多内燃发动机利用摇臂将凸轮的旋转运动转换成适于打开和关闭发动机气门的线性运动。停用气门允许摇臂运动，但不会将运动传递给气门。

本文提供的背景技术描述是为了总体上呈现本公开的背景。就本背景技术部分所描述的程度而言，当前署名的发明人的工作以及在提交时可能不符合现有技术的描述的方面既不明示也不暗示地被承认为是本公开的现有技术。

发明内容

提供了一种用于发动机的气门桥组件，该气门桥组件包括主体，该主体配置成接合至少一个气门杆的远端。接收本体设置在主体的腔体内并且可以在第一位置与第二位置之间移动。接收本体包括至少一个键接收部。活塞本体可移动地附接到主体，并且包括配置成被接收在接收本体的键接收部中的键。当接收本体处于第一位置时，键接收部和键未对准，并且施加到活塞本体的力经由接收本体和主体传递到至少一个气门杆。当接收本体处于第二位置时，键接收部和键对准，并且施加到活塞本体的力使得活塞本体相对于主体移位。

在前述气门桥组件中，接收本体可以相对于主体在第一位置与第二位置之间旋转。

在前述气门桥组件中，接收本体是衬套，并且键接收部形成在衬套的内表面上。

前述气门桥组件还包括致动器，该致动器配置成接合接收本体以使接收本体在第一位置与第二位置之间移动。

在前述气门桥组件中，致动器使接收本体在第一位置与第二位置之间旋转。

在前述气门桥组件中，弹簧将致动器偏压到与接收本体处于第一位置相对应的第一致动器位置。

在前述气门桥组件中，致动器包括多个齿，这些齿配置成接合接收本体的配合齿，以用于使接收本体在第一位置与第二位置之间移动。

前述气门桥组件还包括用于使致动器移动的致动装置，该致动装置是气动装置、液压装置和电气装置中的至少一者。

在前述气门桥组件中，活塞本体可以相对于主体在轴向方向上移动。

在前述气门桥组件中，活塞本体可以在相对于主体的第一脱离位置与相对于主体的第二接合位置之间移动，在第一脱离位置中，接收本体在第一位置与第二位置之间自由移动，在第二接合位置中，键或突起与键接收狭槽或凹槽接合，并且接收本体被锁定在第二位置中。

前述气门桥组件还包括用于将活塞本体偏压到第一脱离位置的弹簧。

前述气门桥组件还包括引导元件，该引导元件配置成接合活塞本体的键，以将活塞本体相对于主体固定在预定旋转定向上。

在前述气门桥组件中，接收本体包括止动件，其中，当接收本体处于第二位置时，活塞本体在接合止动件之前移动一预定距离，并且在活塞本体接合止动件之后，施加到活塞本体的力然后经由接收本体和主体传递到至少一个气门杆。

在前述气门桥组件中，键接收部是设置在接收本体上的多个狭槽或凹槽，并且键是设置在活塞本体上的多个突起。

在前述气门桥组件中，接收本体是衬套，并且多个狭槽或凹槽设置在接收本体的内表面上，并且多个突起设置在活塞本体的外表面上。

还提供了一种用于经由气门桥组件将来自发动机的摇臂的力选择性地传输到至少一个气门杆的方法，该气门桥组件包括：主体，配置成接合至少一个气门杆的远端；接收本体，设置在主体的腔体内并且能在第一位置与第二位置之间移动，接收本体包括至少一个键接收部；以及活塞本体，可移动地附接到主体并且包括配置成被接收在接收本体的键接收部中的键。该方法包括：选择性地将接收本体定位在第一位置中，其中，键接收部和键未对准，并且其中，施加到活塞本体的力经由接收本体和主体传递到至少一个气门杆；以及选择性地将接收本体定位在第二位置中，其中，键接收部和键对准，并且其中，施加到活塞本体的力使得活塞本体相对于主体移位。

前述方法还包括：选择性地使与接收本体接合的致动器移动，以用于使接收本体在第一位置与第二位置之间移动。

在前述方法中，接收本体可以相对于主体在第一位置与第二位置之间旋转。

在前述方法中，接收本体包括止动件，并且选择性地将接收本体定位在第二位置中的步骤还包括：将活塞本体移动到与止动件接合，其中，施加到活塞本体的力使得活塞本体在接触止动件之前移动一预定距离。

前述方法还包括与接收本体接合的致动器，其中，选择性地将接收本体定位在第一位置中的步骤和选择性地将接收本体定位在第二位置中的步骤包括：将来自气动装置、液压装置和电气装置中的至少一者的力施加到致动器以使接收本体移动。

附图说明

图1是具有气门桥组件的摇臂组件的立体图；

图2是与两个气门接合的气门桥组件的放大立体图；

图3是沿着图2中的线3-3截取的图2中的气门桥组件的截面图；

图4是图3中的气门桥组件的分解图；

图5是图3中的气门桥组件的本体的放大立体图；

图6是沿着图5中的线6-6截取的截面图；

图7是图3中的气门桥组件的接收本体的放大立体图；

图8是图3中的气门桥组件的花键引导件的放大立体图；

图9是与图3中的气门桥组件的致动器相关联的部件的分解图；

图10是图3中的气门桥组件的活塞组件的分解图；

图11A是部分组装的气门桥组件的立体图；

图11B是沿着图11A中的线11B-11B截取的截面图；

图12A是处于第一启用位置的气门桥组件的各个部件的立体图；

图12B是处于第二停用位置的气门桥组件的各个部件的立体图；

图12C是气门桥组件的顶部的立体图；

图13是处于上部位置的摇臂组件和处于启用位置的气门桥组件的局部截面图；

图14是处于降低位置的摇臂组件和处于启用位置的气门桥组件的局部截面图；

图15是处于降低位置的摇臂组件和处于停用位置的气门桥组件的局部截面图；以及

图16是根据另一实施方式的接收本体。

具体实施方式

以下内容呈现本公开的描述；然而，多个方面可以以许多不同的形式体现，并且不应当被解释为限于本文所阐述的实施方式。此外，以下实例可以单独提供，或者可以与本文所讨论的多个实例中的一个实例或任意组合来组合提供。诸如“左”和“右”的方向性参考是为了便于参考附图。

参考图1，摇臂组件10示出为包括配置成围绕轴14旋转的摇臂12。摇臂12的滚子端16配置成接合凸轮18，该凸轮使得摇臂12围绕轴14旋转。摇臂12的气门端22配置成当摇臂12围绕轴14旋转时选择性地驱动气门24、26。

参考图2，气门桥组件50配置成接合摇臂12的气门端22。气门桥组件50的主体60配置成接合气门24、26，使得气门桥组件50可以将摇臂12的旋转移动(图1)转换成气门24、26的竖直移动。

参考图3和图4，气门桥组件50包括主体60、接收本体80(也称为外花键衬套)、花键引导件100、致动器120和活塞组件130(也称为内花键衬套组件)以及弹簧150。

参考图5和图6，主体60包括孔62，该孔延伸穿过主体60并限定主体60的主轴线A。孔62的内壁的轮廓设计成在孔62的下部开口64a附近限定第一座66。第二座68设置在第一座66的上方。柱形壁72设置在第二座68的上方并且延伸到孔62的上部开口64b。

交叉孔74切向地延伸穿过主体60并且在柱形壁72中与孔62相交。交叉孔74限定主体60的副轴线B。交叉孔74配置成接收致动器120(图2)，如下文详细描述的。细长狭槽76在上部开口64b处形成在主体60的上部边缘中。狭槽76从上部开口64b轴向地延伸到柱形壁72中。周边凹槽78靠近上部开口64b形成在柱形壁72中。

返回参考图3，接收本体80(即，外花键衬套)配置成可旋转地接收在主体60的孔62中。参考图7，接收本体80是具有外柱形表面82a和内柱形表面82b的柱状元件，该内柱形表面限定接收本体80的纵向轴线80a。多个轴向延伸的齿84设置在外柱形表面82a中。

内柱形表面82b的轮廓设计成限定沿着内柱形表面82b轴向延伸的多个间隔开的键接收部88。在所示的实施方式中，键接收部88是狭槽或凹槽，并且存在八个狭槽或凹槽。可以设想，接收本体80可以包括任意数量的键接收部88。凸耳92从接收本体80的上端轴向延伸，并且其尺寸和位置如下文详细描述的。

返回参考图3，花键引导件100位于孔62内、接收本体80的上方。参考图8，花键引导件100是具有纵向轴线100a的环状元件。多个间隔开的引导凹槽102形成在花键引导件100的内壁104上。内壁104的一部分包括扩大开口106，该扩大开口的尺寸设计成接收接收本体80的凸耳92(图7)，如下文详细描述的。凸耳108从花键引导件100的外壁112径向地向外延伸。

参考图4，致动器120插入到交叉孔74中。现在参考图9，致动器120是具有纵向轴线120a的棒状元件。多个间隔开的环状凹槽124形成在致动器120的外柱形表面122中。致动器120包括第一端126a(接合端)和第二端126b，该第二端配置成接收弹簧128。在所示的实施方式中，第二端126b包括用于接收弹簧128的沉孔127(图11B)。垫圈129提供一表面，弹簧128在组装到主体60中时抵靠该表面压缩，如下文详细描述的。

返回参考图3，活塞组件130的尺寸设计成且配置成在主体60的孔62内沿着轴线A轴向地移动。参考图10，活塞组件130包括限定纵向轴线130a的活塞本体132并且包括从活塞本体132的下端轴向延伸的杆136。多个轴向延伸的键138从活塞本体132的外表面134围绕活塞本体132的周边延伸。在所示的实施方式中，键138是从外表面134延伸的多个突起。周边凹槽142靠近杆136的远端形成在该杆的外表面中。凹槽142配置成在组装时接收保持环144，如下文详细描述的。

在所示的实施方式中，活塞本体132和杆136是独立的部件，并且活塞本体132包括延伸到活塞本体132的下端中的孔145(图3)。孔145的尺寸设计成接收杆136的上端。杆136通过一种或多种方式(包括但不限于螺纹联接、压配合、焊接等)固定到活塞本体132。可以设想，活塞本体132和杆136可以制成为单个整体件。弹簧150的尺寸设计成接收在杆136周围，如下文详细描述的。

参考图11A和图11B，通过将垫圈129、弹簧128和致动器120插入到交叉孔74中来组装气门桥组件50，使得致动器120的纵向轴线120a与主体60的副轴线B对准。弹簧128被压缩在垫圈129与沉孔127的底部之间，以向致动器120施加背离垫圈129并离开孔62的偏压力。在这方面，弹簧128将致动器120偏压到第一致动器位置。致动器120的尺寸设计成且配置成当被致动时沿着副轴线B轴向移动，如下文详细讨论的。致动器120的尺寸设计成使得当它完全插入到交叉孔74中时，多个间隔开的环状凹槽124延伸到本体的孔62中。

在将致动器120插入到交叉孔74中的情况下，然后将接收本体80插入到孔62中，使得纵向轴线80a(图7)与主体60的纵向轴线A(图5)对准。当将接收本体80插入到孔62中时，接收本体80上的竖直齿84接合致动器120的间隔开的环状凹槽124。竖直齿84与间隔开的环状凹槽124之间的接合配置成将致动器120的轴向移动转化成接收本体80的旋转移动。接收本体80继续插入到孔62中，直到接收本体80停靠在孔62的第二座68上(参见图3)。

然后将花键引导件100放置在接收本体80上，使得接收本体80的凸耳92被接收到扩大开口106中，并且花键引导件100的凸耳108被接收到主体60中的狭槽76中。凸耳108配置成固定花键引导件100相对于主体60中的孔62的旋转位置。在花键引导件100坐置在接收本体80上之后，将保持环162(图3和图11A)插入到周边凹槽78中，以将接收本体80和花键引导件100保持在主体60中。

主体60、接收本体80、花键引导件100和致动器120的尺寸全部设计成使得致动器120沿着副轴线B的轴向移动引起致动器120的环状凹槽124与接收本体80的齿84接合，从而将旋转传递给接收本体80。当致动器120处于第一致动器位置时，接收本体处于第一启用位置，如下文详细描述的。花键引导件100上的凸耳108防止花键引导件100随接收本体80旋转。

参考图12A，当接收本体80处于第一启用位置时，花键引导件100的引导凹槽102与接收本体80的键接收部88不对准。使致动器120在图12A中的箭头C的方向上轴向移动(即，从第一致动器位置到第二致动器位置)引起接收本体80在顺时针方向上旋转(当从花键引导件100观察时)，如箭头D所示。当致动器120平移预定距离到达第二致动器位置时，接收本体80旋转到第二停用位置，在该第二停用位置中，花键引导件100的引导凹槽102与接收本体80的键接收部88对准，参见图12B。使致动器120在相反方向(参见图12B中的箭头E)上平移回到第一致动器位置引起接收本体80在逆时针方向上旋转(当从花键引导件100观察时)，如箭头F所示。接收本体80旋转，直到它返回到第一启用位置。在该方面，致动器120沿着主体60的副轴线B在第一致动器位置与第二致动器位置之间的轴向移动使得接收本体80分别在第一启用位置(图12A)与第二停用位置(图12B)之间枢转。

可以设想，在替代实施方式中，致动器120的第一致动器位置可以对应于接收本体80的第二停用位置，并且致动器120的第二致动器位置可以对应于接收本体80的第一启用位置。在该替代实施方式中，接收本体80被偏压到第二停用位置。还可以设想，代替利用弹簧将致动器120返回到第一致动器位置，致动器120可以经由致动装置200在两个方向上被主动地驱动，该致动装置可以包括但不限于气动装置(例如，气泵)、液压装置(例如，流体泵)或电气装置(例如，马达)。参见图2。

返回参考图3和图4，将弹簧150插入到接收本体80中，直到弹簧150的下端停靠在孔62的第一座66上。此后，将活塞本体132和杆136插入到接收本体80中，使得弹簧150被压缩在活塞本体132的底部与第一座66之间。

旋转活塞组件130，直到活塞本体132上的键138(图10)与花键引导件100上的引导凹槽102(图8)对准。参考图12C，活塞组件130定位成使得接收本体80上的凸耳92延伸到相邻的键147a、147b之间的扩大开口146中。扩大开口146限定一空间，当接收本体80在第一位置与第二位置之间移动时，凸耳92可以在该空间中移动。相邻的键147a、147b还起到用于限定接收本体80何时到达相应的第一位置和第二位置的止动件的作用。在对准之后，活塞组件130的旋转定向被固定，并且活塞组件130沿着主体60的纵向轴线A自由地轴向平移，并且被花键引导件100限制旋转。

保持环144被放置在杆136上的周边凹槽142(图10)中，以防止活塞组件130在操作期间从主体60移除。弹簧150将活塞本体132在向上方向上偏压到第一脱离位置，在该第一脱离位置中，活塞本体132的键138与接收本体80的键接收部88脱离。在该位置中，接收本体80在第一启用位置与第二停用位置之间围绕轴线A自由地旋转。

现在将关于气门桥组件50的操作来描述该气门桥组件。如上所述，致动器120沿着轴线B的轴向平移使得接收本体80在第一启用位置(图12A)与第二停用位置(图12B)之间交替。可以设想，致动器120的移动可以使用来自由控制单元210控制的致动装置200的力来控制(该致动装置和控制单元都在图2中示意性地示出)。

参考图13和图14，当致动器120将接收本体80定位在第一启用位置(图12A)时，键138和花键引导件100中的引导凹槽102与接收本体80的键接收部88不对准。当经由摇臂12将力施加到活塞组件130时，力被传递到活塞本体132、接收本体80、主体60以及与主体60接合的气门24、26。如图14中所示，来自摇臂12的力使得气门24、26移动。

当致动器120将接收本体80移动到第二停用位置(图12B)时，键138和花键引导件100中的引导凹槽102与接收本体80的键接收部88对准。当经由摇臂12将力施加到活塞组件130时，该力使得活塞本体132在接收本体80内移动到第二接合位置，在该第二接合位置中，弹簧150被压缩。来自摇臂12的力被施加以压缩弹簧150，而基本上不被施加到气门24、26。当活塞本体132处于第二接合位置时，接收本体80被旋转地锁定在第二停用位置。

在所示的实施方式中，接收本体80中的键接收部88在接收本体80的整个高度上延伸。可以设想，在另一实施方式中(参见图16)，键接收部188可以在接收本体80的顶部182与底部184之间部分延伸。在该实施方式中，键接收部188终止于中间台阶部186处。在操作期间，当键接收部188与引导凹槽102和键138对准时，活塞组件130(当由摇臂12致动时)可以最初压缩弹簧150，直到键138到达台阶部186。此时，来自摇臂12的进一步旋转的力将通过气门桥组件50传递到气门24、26。该实施方式允许在期望可变气门提升的情况下延迟气门24、26的致动。

对于本领域技术人员而言将显而易见的是，在不背离所要求保护的发明的精神和范围的情况下，可以进行各种修改和变型。