一种可变气门升程系统轴套调节装置

技术领域

本发明属于汽车发动机VVL系统技术领域，更具体地说，是涉及一种可变 气门升程系统轴套调节装置。

背景技术

凸轮轴轴套调节装置是发动机VVL系统的重要组成部件。现有的VVL系统 中，包括凸轮轴，凸轮轴上套装能够轴向移动的轴套，轴套一端设置调节部件。 而现有技术的调节部件结构，加工工艺复杂，无法给给电磁阀的结构设计留下 充足的设计空间。同时，都需要设置两个位移槽，这样，无法给电磁阀的阀销 留出避让区域，即切换过程中，阀销会撞击位移线的另一侧，导致噪音加大， 影响寿命及NVH性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种结构简单，优化调节部件结构， 符合轻量化的要求，简化轴套的加工工艺，同时给电磁阀的结构设计留下充足 的设计空间，给电磁阀阀销留出避让区域，即切换过程中，阀销不会撞击位移 槽的位移螺旋线另一侧，避免部件撞击损坏，又有效减小噪音，提升NVH性能 的可变气门升程系统轴套调节装置。

要解决以上所述的技术问题，本发明采取的技术方案为：

本发明为一种可变气门升程系统轴套调节装置，包括调节部件，调节部件 上设置沿调节部件表面凹进的位移槽，位移槽一端为有回位斜面结构或无回位 斜面结构，位移槽另一端连通防倒转斜面，位移槽包括位移槽线型Ⅰ和位移槽 线型Ⅱ，位移槽线型Ⅰ包括位移槽直线部Ⅰ和位移槽螺旋线部Ⅰ，位移槽线型 Ⅱ包括位移槽直线部Ⅱ和位移槽螺旋线部Ⅱ，位移槽直线部Ⅰ和位移槽直线部 Ⅱ平行布置，位移槽直线部Ⅰ一端和位移槽直线部Ⅱ一端为有回位斜面结构或 无回位斜面结构，位移槽线型Ⅰ一端和位移槽螺旋线部Ⅱ一端连通防倒转斜面， 位移槽直线部Ⅰ一端和位移槽直线部Ⅱ一端为有回位斜面结构时，防倒转斜面设置为从靠近回位斜面一端向靠近位移槽一端呈水平高度逐渐向下倾斜的斜坡 状结构。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置的位移槽的位移槽线型Ⅰ的位移槽 直线部Ⅰ另一端和位移槽螺旋线部Ⅰ另一端之间为圆弧过渡结构，位移槽线型 Ⅱ的位移槽直线部Ⅱ另一端和位移槽螺旋线部Ⅱ另一端之间为圆弧过渡结构。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置的位移槽螺旋线部Ⅰ和位移槽螺旋 线部Ⅱ均为螺旋状弧线结构，位移槽螺旋线部Ⅰ和位移槽螺旋线部Ⅱ设置为呈 “八”字形结构。

所述的调节部件与轴套连接，轴套上设置多组按间隙布置的凸轮组，每组 凸轮组分别包括低位凸轮、高位凸轮、零凸轮。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置还包括执行单元，执行单元包括阀 销A和阀销B，阀销A处于伸出状态时，阀销B设置为处于收缩状态的结构，阀 销B处于伸出状态时，阀销A设置为处于收缩状态的结构。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置还包括凸轮轴，凸轮轴带动轴套和 调节部件转动而阀销A伸出时，阀销A首先与调节部件的防倒转斜面接触，随 着凸轮轴继续旋转，阀销A与位移槽的位移槽螺旋线部Ⅰ接触，从而推动轴套 相对于凸轮轴向一侧轴向位移，随后阀销A进入位移槽直线部Ⅰ，位移槽直线 部Ⅰ和位移槽直线部Ⅱ防止轴套过度位移，最后回位斜面将阀销A顶回原位置 锁死。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置还包括凸轮轴，凸轮轴带动轴套和 调节部件转动而阀销B伸出时，阀销B首先与调节部件的防倒转斜面接触，随 着凸轮轴继续旋转，阀销B与位移槽的位移槽螺旋线部Ⅱ接触，从而推动轴套 相对于凸轮轴向另一侧轴向位移，随后阀销B进入位移槽直线部Ⅱ，位移槽直 线部Ⅰ和位移槽直线部Ⅱ防止轴套过度位移，最后回位斜面将阀销B顶回原位 置锁死。

凸轮轴带动轴套和调节部件转动而阀销A伸出时，当半发动机运行中恒定 行驶时，由于在没踩离合器的情况下，突然全力制动而使汽车停止，可能在耦 合的操作元件出现凸轮轴反向旋转的情况下，发动机控制部件在发动机转速低 于转速下限之后发出切换至全发动机运行指令，并且阀销A伸出以进行凸轮轴 调节，此时防倒转斜面能够将阀销A重新顶回执行元件锁止。

凸轮轴带动轴套和调节部件转动而阀销B伸出时，当半发动机运行中恒定 行驶时，由于在没踩离合器的情况下，突然全力制动而使汽车停止，可能在耦 合的操作元件出现凸轮轴反向旋转的情况下，发动机控制部件在发动机转速低 于转速下限之后发出切换至全发动机运行指令，并且阀销B伸出以进行凸轮轴 调节，此时防倒转斜面能够将阀销B重新顶回执行元件锁止。

所述的执行元件包括元件壳体，元件壳体内设置阀销A和阀销B，阀销A上 套装弹性元件A，弹性元件A上端顶靠在限位台A上，弹性元件A下端顶靠在阀 销A出口部的内壁上，阀销B上套装弹性元件B，弹性元件B上端顶靠在限位台 B上，弹性元件B下端顶靠在阀销B出口部的内壁上。

所述的弹性元件包括弹性元件A和弹性元件B阀销包括阀销A和阀销B,执 行元件具有自动回位和防错的功能，弹簧元件设置为能够使得阀销在不通电的 情况下被弹性元件自动收回的结构。

采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果：

本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置，针对现有技术中存在的问 题，对可变气门升程系统轴套调节装置的结构进行改进。现有技术中的双频的 执行元件所控制的VVL系统的调节部件都具有两个位移槽，而本发明的调节部 件只有一个位移槽，这样的设置，极大的优化了轴套的调节部件，不仅符合汽 车行业轻量化的要求，只需要加工一个位移槽，一次加工成型，简化了轴套的 加工工艺，同时更为重要的是，因为发动机上各部件布置空间有限，部件的布 置始终是行业的难题，而本申请的结构能够有效节约空间，给电磁阀的结构设 计留下充足的设计空间。除此之外，一个位移槽的设计，也给电磁阀阀销留出 避让区域，即切换过程中，阀销不会撞击位移螺旋线部的另一侧。总之，本发 明的结构，1、本发明所述的调节部件包含防倒转斜面、回位斜面、位移槽，其 中位移槽段由位移槽螺旋线部和位移槽直线部组成，位移槽展开的整体形状， 类似于一个铲型结构。2、通过移槽线型Ⅰ和位移槽线型Ⅱ控制轴套相对一凸轮 轴的轴向移动，整体控制过程简单可靠。3、位移槽直线部的设置，可以控制轴 套不会进行过度位移，以防止轴套与其他部件碰撞并减小噪音，有效提升整机 的NVH性能。

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为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的整体结构示意图；

图2为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置表面展开时的结构示 意图；

图3为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的执行元件的结构示 意图；

图4为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的执行元件的阀销B 伸出时的结构示意图；

图5为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的执行元件的阀销A 伸出时的结构示意图；

图6a为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的阀销A位于防倒转 斜面位置时的结构示意图；

图6b为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的阀销A位于位移槽 螺旋线部Ⅰ位置时的结构示意图；

图6c为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的阀销A位于位移槽 直线部Ⅰ位置时的结构示意图；

图6d为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的阀销A位于回位斜 面位置时的结构示意图；

图7a为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的阀销B位于防倒转 斜面位置时的结构示意图；

图7b为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的阀销B位于位移槽 螺旋线部Ⅱ位置时的结构示意图；

图7c为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的阀销B位于位移槽 直线部Ⅱ位置时的结构示意图；

图7d为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的阀销B位于回位斜 面位置时的结构示意图；

图8为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的调节部件带回位斜 面的结构示意图；

图9为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置的调节部件不带回位 斜面的结构示意图；

图10为本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置处于工作状态时阀销 移动的示意图；

附图中标记为：1、调节部件；2、位移槽；3、回位斜面；4、防倒转斜面； 5、位移槽线型Ⅰ；6、位移槽线型Ⅱ；7、位移槽直线部Ⅰ；8、位移槽螺旋线 部Ⅰ；9、位移槽直线部Ⅱ；10、位移槽螺旋线部Ⅱ；11、执行元件(执行单元)； 12、阀销A；13、阀销B；14、元件壳体(底座)；15、弹性元件A；16、限位台 A；17、阀销A出口部；18、弹性元件B；19、限位台B；20、阀销B出口部；21、防错元件；22、无回位斜面段；23、螺旋面A；24、螺旋面B；25、螺旋面 C。

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7d所示，本发明为一种可变气门升程系统轴套调节装置，包 括调节部件1，调节部件1上设置沿调节部件1表面凹进的位移槽2，位移槽2 一端为有回位斜面3结构或无回位斜面结构，位移槽2另一端连通防倒转斜面4， 位移槽2包括位移槽线型Ⅰ5和位移槽线型Ⅱ6，位移槽线型Ⅰ5包括位移槽直 线部Ⅰ7和位移槽螺旋线部Ⅰ8，位移槽线型Ⅱ6包括位移槽直线部Ⅱ9和位移槽 螺旋线部Ⅱ10，位移槽直线部Ⅰ7和位移槽直线部Ⅱ9平行布置，位移槽直线部 Ⅰ7一端和位移槽直线部Ⅱ9一端为有回位斜面3结构或无回位斜面结构，位移 槽线型Ⅰ8一端和位移槽螺旋线部Ⅱ10一端连通防倒转斜面4，位移槽直线部Ⅰ 7一端和位移槽直线部Ⅱ9一端为有回位斜面3结构时，防倒转斜面4设置为从 靠近回位斜面3一端向靠近位移槽2一端呈水平高度逐渐向下倾斜的斜坡状结 构。上述结构，针对现有技术中存在的问题，对可变气门升程系统轴套调节装 置的结构进行改进。现有技术中的双频的执行元件(电磁执行元件)所控制的 VVL系统的调节部件(调节部分)都具有两个位移槽，而本发明的调节部件只有 一个位移槽，这样的设置，极大的优化了轴套的调节部件，不仅符合汽车行业 轻量化的要求，只需要加工一个位移槽，一次加工成型，简化了轴套的加工工艺，同时更为重要的是，因为发动机上各部件布置空间有限，部件的布置始终 是行业的难题，而本申请的结构能够有效节约空间，给电磁阀的结构设计留下 充足的设计空间。除此之外，一个位移槽的设计，也给电磁阀阀销(销子)留 出避让区域，即切换过程中，阀销不会撞击位移螺旋线部的另一侧。总之，本 发明的结构，1、本发明所述的调节部件包含防倒转斜面、回位斜面、位移槽， 其中位移槽段由位移槽螺旋线部和位移槽直线部组成，位移槽展开的整体形状， 类似于一个铲型结构。2、通过移槽线型Ⅰ5和位移槽线型Ⅱ6控制轴套相对于 凸轮轴的轴向移动，整体控制过程简单可靠。3、位移槽直线部的设置，可以控 制轴套不会进行过度位移，以防止轴套与其他部件碰撞并减小噪音，有效提升 整机的NVH性能。本发明的结构中,所有防止过度位移的都是位移槽直线部Ⅰ7 与位移槽直线部Ⅱ9共同作用的，阀销如果接触位移槽线型Ⅰ8，则由于惯性与 位移槽直线部Ⅱ9相撞，从而防止过度位移。阀销如果与位移槽螺旋线部Ⅱ10 接触，则由于惯性与位移槽直线部Ⅰ7相撞防止过度位移。

本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置，针对具体结构，当调节部 分有回位斜面时，此时使用的电磁执行元件可以选择有弹性元件阀销自动回位 的电磁阀，该电磁阀包括阀销、防错元件、弹性元件、限位台和底座，当阀销 伸出后，不仅可以通过调节部分的回位斜面顶回阀销，也可以通过电磁阀内部 的弹性元件收回阀销，实现阀销回位的双重保险。作为电磁阀的另一种实施方 式，也可以选择不具有弹性元件的电磁阀，此时电磁阀只包括阀销、防错元件 和壳体，结构简单、成本较低，阀销伸出后，通过调节机构的回位斜面进行回 位。作为调节部件的另一种实施方式，调节部分也可以做成无回位斜面的结构，此时使用的电磁阀必须要有阀销自动回位的功能，当阀销伸出后，在无回位斜 面段，通过电磁阀内部的弹性元件实现收回阀销。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置的位移槽2的位移槽线型Ⅰ5的位移 槽直线部Ⅰ7另一端和位移槽螺旋线部Ⅰ8另一端之间为圆弧过渡结构，位移槽 线型Ⅱ6的位移槽直线部Ⅱ9另一端和位移槽螺旋线部Ⅱ10另一端之间为圆弧过 渡结构。所述的可变气门升程系统轴套调节装置的位移槽螺旋线部Ⅰ8和位移槽 螺旋线部Ⅱ10均为螺旋状弧线结构，位移槽螺旋线部Ⅰ8和位移槽螺旋线部Ⅱ 10设置为呈“八”字形结构。上述结构，在发动机工作过程中，随着凸轮轴的 转动，阀销A作用在位移槽线型Ⅰ5上，推动轴套相对于凸轮轴轴向移动，而位 移槽直线部Ⅰ7另一端和位移槽螺旋线部Ⅰ8另一端之间为圆弧过渡结构，使得阀销A作用在位移槽线型Ⅰ5上时运动平稳，可靠引导轴套相对于凸轮轴向一侧 (左侧)移动，不会发生抖动，有效保障整体性能。在发动机工作过程中，随 着凸轮轴的转动，阀销B作用在位移槽线型Ⅱ6上，推动轴套相对于凸轮轴轴向 移动，而位移槽直线部Ⅱ9另一端和位移槽螺旋线部Ⅱ10另一端之间为圆弧过 渡结构，使得阀销B作用在位位移槽线型Ⅱ6上时运动平稳，可靠引导轴套相对 于凸轮轴向另一侧(右侧)移动，不会发生抖动，保障性能。

所述的调节部件1与轴套连接，轴套上设置多组按间隙布置的凸轮组，每 组凸轮组分别包括低位凸轮、高位凸轮、零凸轮。上述结构，低位凸轮、高位 凸轮、零凸轮是带有不同升程的凸轮件，以此满足发动机在不同工况的不同需 求。而零凸轮是指不具有凸轮升程的凸轮件，气门的行程由于缺少凸轮升程而 等于零，此时气门属于常闭状态。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置还包括执行单元11，执行单元11包 括阀销A12和阀销B13，阀销A12处于伸出状态时，阀销B13设置为处于收缩状 态的结构，阀销B13处于伸出状态时，阀销A12设置为处于收缩状态的结构。 所述的执行元件11包括元件壳体14，元件壳体14内设置阀销A12和阀销B13， 阀销A12上套装弹性元件A15，弹性元件A15上端顶靠在限位台A16上，弹性元 件A15下端顶靠在阀销A出口部17的内壁上，阀销B13上套装弹性元件B18， 弹性元件B18上端顶靠在限位台B19上，弹性元件B19下端顶靠在阀销B出口 部20的内壁上。阀销A12和阀销B13通过防错元件21连接，实现联动控制。 上述结构，通过执行单元的设置，使得整个装置具有自动回位和防错的功能， 弹簧元件可以使得阀销在不通电的情况下被弹性元件自动收回。该执行元件(电 磁阀)相比较其它电磁阀，增加了防错元件，当阀销B(右销)伸出时，会在弹 簧元件的配合下卡死阀销A(左销)，当左销伸出时，会在弹性元件的配合下卡 死右销。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置还包括凸轮轴，凸轮轴带动轴套和 调节部件1转动而阀销A12伸出时，阀销A12首先与调节部件的防倒转斜面4 接触，随着凸轮轴继续旋转，阀销A12与位移槽2的位移槽螺旋线部Ⅰ8接触， 从而推动轴套相对于凸轮轴向一侧轴向位移，随后阀销A12进入位移槽直线部 Ⅰ7，位移槽直线部Ⅰ7和位移槽直线部Ⅱ9防止轴套过度位移，最后回位斜面3 将阀销A12顶回原位置锁死。如附图6a-6d所示，随着凸轮轴沿着凸轮轴移动 方向转动，阀销A(左销)伸出，左销首先与调节部件的防倒转斜面4(提前下销斜面)相互接触，随着凸轮轴继续旋转，与位移槽的位移槽螺旋线部Ⅰ(左 边位移螺旋线)相互接触，使得轴套相对于凸轮轴向左侧轴向位移，随后左销 进入位移槽的位移槽直线部Ⅰ7(左边位直线部)，位移槽直线部Ⅰ7和位移槽直 线部Ⅱ9防止轴套过度位移，也可以很好的控制NVH，最后，随着凸轮轴继续旋 转，在回位斜面的作用下，将左销顶回执行单元(电磁阀)原位置锁死。

本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置，如附图10所示，25所指的 是螺旋线A，23所指是螺旋线C，24所指是螺旋线C，即阀销(销子)实际位移 轨迹，销子在与轴套螺旋槽运动过程中，前部分会与轴套螺旋槽的侧壁贴合， 后部分由于沟槽中的弹簧的推力作用。这样，通过对本发明的调节装置的型槽 螺旋型线的巧妙设计，达到阀销(销子)与一侧侧壁脱离后，刚好与另一侧侧 壁接触，实现销子被另一侧侧壁限位，从而在阀销整个行程都防止销子脱离。

所述的可变气门升程系统轴套调节装置还包括凸轮轴，凸轮轴带动轴套和 调节部件1转动而阀销B13伸出时，阀销B13首先与调节部件1的防倒转斜面4 接触，随着凸轮轴继续旋转，阀销B13与位移槽2的位移槽螺旋线部Ⅱ10接触， 从而推动轴套相对于凸轮轴向另一侧轴向位移，随后阀销B13进入位移槽直线 部Ⅱ9，位移槽直线部Ⅰ7和位移槽直线部Ⅱ9防止轴套过度位移，最后回位斜 面3将阀销B13顶回原位置锁死。上述结构，如附图7a-7d所示，随着凸轮轴 沿着凸轮轴移动方向转动，阀销B(右销)伸出，右销首先与调节部件的防倒转 斜面4(提前下销斜面)相互接触，随着凸轮轴继续旋转，与位移槽的位移槽螺 旋线部Ⅱ10(右边位移螺旋线)相互接触，使得轴套相对于凸轮轴向右侧轴向 位移，随后右销进入位移槽的位移槽直线部Ⅱ(右边位直线部)，位移槽直线部 Ⅰ7和和位移槽直线部Ⅱ9防止轴套过度位移，也可以很好的控制NVH，最后， 随着凸轮轴继续旋转，在回位斜面的作用下，将右销顶回执行单元(电磁阀) 原位置锁死。这样，确保整个装置在整个工作环节可靠工作。

凸轮轴带动轴套和调节部件1转动而阀销A12伸出时，当半发动机运行中 恒定行驶时，由于在没踩离合器的情况下，突然全力制动而使汽车停止，可能 在耦合的操作元件出现凸轮轴反向旋转的情况下，发动机控制部件在发动机转 速低于转速下限之后发出切换至全发动机运行指令，并且阀销A12伸出以进行 凸轮轴调节，此时防倒转斜面4能够将阀销A12重新顶回执行元件11锁止。凸 轮轴带动轴套和调节部件1转动而阀销B13伸出时，当半发动机运行中恒定行 驶时，由于在没踩离合器的情况下，突然全力制动而使汽车停止，可能在耦合 的操作元件出现凸轮轴反向旋转的情况下，发动机控制部件在发动机转速低于 转速下限之后发出切换至全发动机运行指令，并且阀销B13伸出以进行凸轮轴 调节，此时防倒转斜面4能够将阀销B13重新顶回执行元件11锁止。上述结构， 主要是对防倒转斜面的作用的记载和描述。通过防倒转斜面，在凸轮轴沿着凸 轮轴移动方向转动时，该凸轮轴移动方向为凸轮轴正常运转方向，此时防倒转 斜面可以作为提前下销斜面，补偿阀销伸出所用的时间。若凸轮轴发生倒转， 当发动机运行的一档中恒定行驶时由于在没踩离合器的情况下，突然全力制动 而使汽车停止，可能在耦合的操作元件出现凸轮轴反向旋转，在这种情况下， 发动机控制装置在转速低于转速下限之后发出切换至全发动机运行指令，并且阀销伸出以进行凸轮轴调节，此时防倒转斜面可以将阀销重新顶回电磁阀锁止， 避免阀销伸出在外对发动机造成损坏。

所述的弹性元件包括弹性元件A15和弹性元件B18,阀销包括阀销A12和阀 销B13，执行元件11具有自动回位和防错的功能，弹簧元件设置为能够使得阀 销在不通电的情况下被弹性元件自动收回的结构。执行元件起到可靠保护作用， 避免阀销在错误时间伸出。

本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置，针对现有技术中存在的问 题，对可变气门升程系统轴套调节装置的结构进行改进。现有技术中的双频的 执行元件所控制的VVL系统的调节部件都具有两个位移槽，而本发明的调节部 件只有一个位移槽，这样的设置，极大的优化了轴套的调节部件，不仅符合汽 车行业轻量化的要求，只需要加工一个位移槽，一次加工成型，简化了轴套的 加工工艺，同时更为重要的是，因为发动机上各部件布置空间有限，部件的布 置始终是行业的难题，而本申请的结构能够有效节约空间，给电磁阀的结构设 计留下充足的设计空间。除此之外，一个位移槽的设计，也给电磁阀阀销留出 避让区域，即切换过程中，阀销不会撞击位移螺旋线部的另一侧。总之，本发 明的结构，1、本发明所述的调节部件包含防倒转斜面、回位斜面、位移槽，其 中位移槽段由位移槽螺旋线部和位移槽直线部组成，位移槽展开的整体形状， 类似于一个铲型结构。2、通过移槽线型Ⅰ和位移槽线型Ⅱ控制轴套相对一凸轮 轴的轴向移动，整体控制过程简单可靠。3、位移槽直线部的设置，可以控制轴 套不会进行过度位移，以防止轴套与其他部件碰撞并减小噪音，有效提升整机 的NVH性能。本发明所述的可变气门升程系统轴套调节装置，针对现有技术中 存在的问题，优化调节部件结构，符合轻量化的要求，简化轴套的加工工艺， 同时给电磁阀的结构设计留下充足的设计空间，给电磁阀阀销留出避让区域， 即切换过程中，阀销不会撞击位移槽的位移螺旋线另一侧，避免部件撞击损坏， 又减小噪音，提升NVH性能。

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。