连续可变气门开启持续时间装置和设置有该装置的发动机的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月31日提交的韩国专利申请第10-2016-0039496号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

本发明涉及连续可变气门开启持续时间装置和设置有该装置的发动机。更具体地，本发明涉及这样的连续可变气门开启持续时间装置和设置有该装置的发动机，其中所述连续可变气门开启持续时间装置可以根据发动机的工况以简单构造来改变气门的开启持续时间。

背景技术：

内燃机通过使燃烧室中的燃料在吸入燃烧室内的空气媒介中燃烧而产生动力。进气门由凸轮轴操作用以吸入空气，在进气门打开的同时空气被吸入燃烧室。此外，排气门由凸轮轴操作，在排气门打开的同时将燃烧气体从燃烧室排出。

进气门和排气门的最佳操作取决于发动机的转速。亦即，气门的最佳升程或最佳打开/关闭正时取决于发动机的转速。为了获得这种取决于发动机转速的最佳气门操作，已经进行各种研究，例如多个凸轮和可以根据发动机转速而改变气门升程的连续可变气门升程(cvvl)的设计。

而且，为了获得这种取决于发动机转速的最佳气门操作，已经进行能够根据发动机转速进行不同气门正时操作的连续可变气门正时(cvvt)装置的研究。一般的cvvt可以改变气门正时并且具有固定的气门开启持续时间。

然而，一般的cvvl和cvvt的构造复杂并且制造成本昂贵。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本公开的各个方面致力于提供一种连续可变气门开启持续时间装置和设置有该装置的发动机，所述连续可变气门开启持续时间装置可以根据发动机的工况以简单的结构来改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以包括：凸轮轴；第一凸轮部和第二凸轮部，其上分别形成两个凸轮并且形成凸轮键，凸轮轴插入所述第一凸轮部和第二凸轮部，所述第一凸轮部和第二凸轮部相对于凸轮轴的相对相位角是可变的，所述第一凸轮部和第二凸轮部分别设置在一个汽缸和相邻汽缸上，并且在凸轮之间分别形成凸轮帽接合部分；第一内部支架和第二内部支架，其将凸轮轴的旋转分别传递至第一凸轮部和第二凸轮部，并且在所述第一内部支架和第二内部支架上分别形成第一滑孔和第二滑孔；滑动壳体，第一内部支架和第二内部支架可旋转地插入所述滑动壳体，所述滑动壳体相对于凸轮轴的相对位置是可变的，并且在所述滑动壳体的上侧部形成引导突出部分；凸轮帽，每个凸轮帽接合部分可旋转地连接至所述凸轮帽；连接支架，其连接凸轮帽并且在所述连接支架上形成引导槽使得引导突出部分插入其中从而引导滑动壳体的运动；滑动销，其可旋转地插入第一滑孔并且可滑动地插入凸轮轴；凸轮销，其上形成凸轮键槽使得凸轮键可滑动地插入其中，并且所述凸轮销可旋转地插入第二滑孔；以及控制器，其选择性地改变滑动壳体的位置。

滑动销可以包括：销本体，其可滑动地插入凸轮轴；以及销头部，其可旋转地插入第一滑孔，其中销本体和销头部可以整体或一体地形成。

可以在凸轮轴中沿着其纵向方向形成凸轮轴油孔，本体油孔可以形成在销本体中并且构造成与凸轮轴油孔联通，并且油槽可以形成在销头部中并且构造成与本体油孔联通。

连续可变气门开启持续时间装置可以进一步包括双排轴承，所述双排轴承设置在滑动壳体内并且与第一内部支架和第二内部支架连接。

第一内部支架和第二内部支架可以彼此连接。

可以在每个滑动壳体上形成控制槽，并且控制器可以包括：一个偏心控制轴，其插入控制槽；一个蜗轮，其与偏心控制轴连接；一个蜗杆，其与蜗轮啮合；以及一个控制马达，其选择性地旋转蜗杆从而改变滑动壳体的相对位置。

可以在每个连接支架和每个凸轮帽之间形成轴孔，偏心控制轴插入所述轴孔。

第一凸轮部和第二凸轮部可以设置为多个；并且滑动壳体可以设置至少两个；并且一个控制器可以改变每个滑动壳体的相对位置。

连续可变气门开启持续时间装置可以进一步包括双排轴承，所述双排轴承设置在滑动壳体中并且与第一内部支架和第二内部支架连接。

根据本发明的示例性实施方案的发动机可以包括：凸轮轴；包括第一凸轮部和第二凸轮部的两个凸轮部，其上分别形成两个凸轮并且形成凸轮键，凸轮轴插入所述第一凸轮部和第二凸轮部，所述第一凸轮部和第二凸轮部相对于凸轮轴的相对相位角是可变的，所述第一凸轮部和第二凸轮部分别设置在一个汽缸和相邻汽缸上，并且在凸轮之间分别形成凸轮帽接合部分；第一内部支架和第二内部支架，其将凸轮轴的旋转分别传递至第一凸轮部和第二凸轮部，并且在所述第一内部支架和第二内部支架上分别形成第一滑孔和第二滑孔；滑动壳体，第一内部支架和第二内部支架可旋转地插入所述滑动壳体，所述滑动壳体相对于凸轮轴的相对位置是可变的，并且在所述滑动壳体的上侧部形成引导突出部分；凸轮帽，每个凸轮帽接合部分可旋转地连接至所述凸轮帽；连接支架，其连接凸轮帽并且在所述连接支架上形成引导槽使得引导突出部分插入其中从而引导滑动壳体的运动；滑动销，其可旋转地插入第一滑孔并且可滑动地插入凸轮轴；凸轮销，其上形成凸轮键槽使得凸轮键可滑动地插入其中，并且所述凸轮销可旋转地插入第二滑孔；以及控制器，其选择性地改变滑动壳体的位置。

滑动销可以包括：销本体，其可滑动地插入凸轮轴；以及销头部，其可旋转地插入第一滑孔，其中销本体和销头部可以整体或一体地形成。

可以在凸轮轴中沿着其纵向方向形成凸轮轴油孔，本体油孔可以形成在销本体中并且构造成与凸轮轴油孔联通，并且油槽可以形成在销头部中并且构造成与本体油孔联通。

发动机可以进一步包括双排轴承，所述双排轴承设置在滑动壳体内并且与第一内部支架和第二内部支架连接。

第一内部支架和第二内部支架可以彼此连接。

可以在每个滑动壳体上形成控制槽，并且控制器可以包括：一个偏心控制轴，其插入控制槽；一个蜗轮，其与偏心控制轴连接；一个蜗杆，其与蜗轮啮合；以及一个控制马达，其选择性地旋转蜗杆从而改变滑动壳体的相对位置。

可以在每个连接支架和每个凸轮帽之间形成轴孔，偏心控制轴插入所述轴孔。

第一凸轮部和第二凸轮部可以设置为多个；并且滑动壳体可以设置至少两个；并且一个控制器可以改变每个滑动壳体的相对位置。

发动机可以进一步包括双排轴承，所述双排轴承设置在滑动壳体内并且与第一内部支架和第二内部支架连接。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以根据发动机的工况以简单构造来改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以减小尺寸，因此气门机构的整个高度可以降低。

由于连续可变气门开启持续时间装置可以应用于现有发动机而无需过多的改变，因此可以提高生产率并且可以降低生产成本。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为设置有根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的发动机的立体图。

图2为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的分解立体图。

图3为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的局部分解立体图。

图4为沿着图1的线ⅳ-ⅳ所呈现的横截面图。

图5和图6为显示根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的工作的图。

图7为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的气门特性(valveprofile)的曲线图。

图8和图9为显示根据本发明的修改的示例性实施方案的内部支架的图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

在下文的详细说明中，仅简单地通过举例的方式来显示和描述本发明的某些示例性实施方案。

本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。

将省略与说明无关的部件从而清楚描述本发明，在整个说明书中，相同或相似的零件将用相同的附图标记表示。

在附图中，层、膜、板、区域等的厚度夸大以便清楚。

在整个说明书和权利要求书中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包含”或“含有”应被理解为暗示包含所述零件但是不排除任何其它零件。

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

图1为设置有根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的发动机的立体图，图2为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的分解立体图。

图3为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的局部分解立体图，图4为沿着图1的线ⅳ-ⅳ所呈现的横截面图。

参考图1至图4，根据本发明的示例性实施方案的发动机1包括连续可变气门开启持续时间装置并且连续可变气门开启持续时间装置经由凸轮载架10安装至发动机1。

在图中，发动机包括4个汽缸201、202、203和204，但是不限于此。

连续可变气门开启持续时间装置包括：凸轮轴30；第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，所述第一凸轮部70a和第二凸轮部70b上分别形成两个凸轮71和72并且形成凸轮键74，凸轮轴30插入所述第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，所述第一凸轮部70a和第二凸轮部70b相对于凸轮轴30的相对相位角是可变的，所述第一凸轮部70a和第二凸轮部70b分别设置在一个汽缸和相邻汽缸上，并且在凸轮之间分别形成凸轮帽接合部分76；第一内部支架80a和第二内部支架80b，所述第一内部支架80a和第二内部支架80b将凸轮轴30的旋转分别传递至第一凸轮部70a和第二凸轮部70b；滑动壳体90，第一内部支架80a和第二内部支架80b可旋转地插入所述滑动壳体90，所述滑动壳体90相对于凸轮轴30的相对位置是可变的，并且在所述滑动壳体90的上侧部形成引导突出部分91；凸轮帽40，每个凸轮帽接合部分76可旋转地连接至所述凸轮帽40；连接支架96，所述连接支架96连接凸轮帽40并且在所述连接支架96上形成引导槽98使得引导突出部分91插入其中从而引导滑动壳体90的运动；滑动销60，所述滑动销60可旋转地插入第一滑孔81并且可滑动地插入凸轮轴30；凸轮销84，在所述凸轮销84上形成凸轮键槽83使得凸轮键74可滑动地插入其中，并且所述凸轮销84可旋转地插入第二滑孔82；以及控制器100，所述控制器100选择性地改变滑动壳体90的位置。

凸轮轴30可以为进气凸轮轴或排气凸轮轴。

凸轮71和72接触从而打开气门200。

滑动销60包括可滑动地插入凸轮轴30的销本体62和可旋转地插入第一滑孔86的销头部64，其中销本体62和销头部64可以整体或一体地形成。

在凸轮轴30上形成凸轮轴孔34，滑动销60的销本体62可滑动地插入凸轮轴孔34并且销头部64可旋转地插入第一滑孔86。

在凸轮轴30中沿着其纵向方向形成凸轮轴油孔32，在销本体62中形成本体油孔66并且将其构造成与凸轮轴油孔32联通，并且在销头部64中形成油槽68并且将其构造成通过在滑动销60内形成的联通孔69与本体油孔66联通。

供应至凸轮轴油孔32的润滑剂可以通过本体油孔66、联通孔69和油槽68平稳地供应至内部支架80。

双排轴承92设置在滑动壳体90中并且与第一内部支架80a和第二内部支架80b连接。因此，第一内部支架80a和第二内部支架80b设置在一个滑动壳体90中并且可以旋转而不会由于双排轴承92而受到干扰。

而且，由于第一内部支架80a和第二内部支架80b设置在一个滑动壳体90中，因此可以减少零件数目，可以改进生产率并且可以减小用于容纳连续可变气门开启持续时间装置的空间。

在滑动壳体90上形成控制槽93，并且控制器100包括插入控制槽的偏心控制轴102和控制马达108，所述控制马达108选择性地使偏心控制轴102旋转从而改变滑动壳体90的相对位置。蜗轮104连接至偏心控制轴102并且蜗杆106连接至控制马达108并且与蜗轮104啮合。

槽盖95通过螺栓98与滑动壳体90连接从而防止偏心控制轴102与控制槽93分开。

每个凸轮帽40都通过螺栓99与连接支架96连接，并且分别在凸轮帽40和连接支架96之间形成轴孔42，偏心控制轴102插入所述轴孔42。由于偏心控制轴102插入轴孔42，因此偏心控制轴102可以得到稳固支撑。

如图1和图2所示，根据本发明的各个示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以应用于具有四个汽缸的发动机，但是不限于此。根据本发明的各个示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以应用于具有各种汽缸(例如具有六个或多个汽缸)的发动机。

为了便于理解，将讨论应用于四汽缸发动机的连续可变气门开启持续时间装置。

连续可变气门开启持续时间装置可以包括多个第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，可以设置至少一个滑动壳体90，并且一个控制器100改变每个滑动壳体90的相对位置。

连接支架96可以分别与两个凸轮帽40连接，一个滑动壳体90可以由连接支架96的引导槽98来引导。

由于内部支架80、双排轴承92等的结构和功能与上述相同，因此将省略重复说明。

图5和图6为显示根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的工作的图，图7为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的气门特性的曲线图。

参考图1至图7，将描述根据本发明的各个示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的工作。

根据发动机的工作状态，ecu(发动机控制单元或电控制单元)将控制信号传递至控制器100的马达108从而改变滑动壳体90的相对位置。例如，滑动壳体90可以向上或向下移动。

例如，如图5所示，当马达108旋转偏心控制轴102使得滑动壳体90移动时，内部支架80的旋转中心相对于凸轮轴30的旋转中心向上移动。

图中的虚线表示凸轮轴30和内部支架80的旋转中心相同并且未出现持续时间变化和相变化的中性状态(neutralstate)。

如图6所示，当马达108旋转偏心控制轴102使得滑动壳体90移动时，内部支架80的旋转中心相对于凸轮轴30的旋转中心向下移动。

与图5相似，图中的虚线表示凸轮轴30和内部支架80的旋转中心相同并且未出现持续时间变化和相变化的中性状态。

如图5和图6所示，当控制马达108旋转时，滑动壳体90和内部支架80相对于凸轮轴30的位置的相对位置改变。

在滑动销60随着凸轮轴30旋转的同时，销本体62可以在凸轮轴孔34中滑动，销头部64可以在第一滑孔86中旋转，凸轮销84可以在第二滑孔88中旋转并且凸轮键74可以在凸轮键槽83中滑动。因此，凸轮71和73相对于凸轮轴30的旋转速度的相对旋转速度改变。

如图7所示，尽管气门200的最大升程恒定，然而凸轮71和72相对于凸轮轴30的旋转速度的旋转速度根据滑动壳体90的相对位置而改变，使得气门200的关闭和打开时间改变。亦即，气门200的持续时间改变。

在图7中，虽然气门200的打开时间恒定，但是气门200的关闭时间改变，然而其不限于此。根据凸轮71和72和气门200的各种安装角度，凸轮71和72的凸轮凸角和气门200的各种接触角度等，可以进行各种气门开启持续时间。

图8和图9为显示根据本发明的修改的示例性实施方案的内部支架的图。

参考图8和图9，轴承292(例如双排轴承)可以设置在滑动壳体290中并且第一内部支架280a和第二内部支架280b可以彼此连接。例如，在第一内部支架280a和第二内部支架280b上分别形成第一内部支架连接件283和第二内部支架连接件284，第一内部支架连接件283和第二内部支架连接件284连接。

在图中，第一内部支架连接件283和第二内部支架连接件284分别以凸面形状和凹面形状形成，但是不限于此。

在第一内部支架280a和第二内部支架280b连接的情况下，可以减少由于轴承、内部支架、提升器等的制造公差而造成的松动或振动。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以根据发动机的工况以简单构造来改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以减小尺寸，因此气门机构的整个高度可以降低。

由于连续可变气门开启持续时间装置可以应用于现有发动机而无需过多的改变，因此可以提高生产率并且可以降低生产成本。

由于在滑动销60上形成本体油孔66和油槽68，因此润滑剂可以平稳地供应至包括内部支架等的旋转元件。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“高”、“低”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。