凸轮和控制轴套嵌共轴的全可变气门正时和升程装置的制作方法

文档序号:11110846阅读:来源:国知局

技术特征:

1.凸轮和控制轴套嵌共轴的全可变气门正时和升程装置,凸轮轴与控制气门升程和正时的控制轴具有相同的轴线,相互套嵌在一起;当凸轮轴在控制轴内部时,采用内凹型凸轮轴,当在外部时,采用普通凸轮形式,二根控制轴在轴向独立运动,而在角向的运动推动外部的凸轮转动,即凸轮的轴与控制轴合并;当凸轮轴在控制轴内部时,外部控制轴具有二种形式,单轴形式中控制轴角向转动调节和轴向运动调节相互配合调节正时和升程,双控制轴形式中二根控制轴的独立转动相互配合调节气门的正时和升程,控制轴的控制作用运动是轴截面的角向方向,且二个控制轴相互套嵌共轴;

所述内凹型凸轮的凸轮型线是轴表面向内凹陷形成,凹陷深度最小的部分是凸轮的桃尖;

所述凸轮轴通过一个变速机构驱动摆动凸轮控制气门的开闭时机和升程大小,变速机构可连续改变摆动凸轮摆动的角速度和初始位置,变速机构的运动平面是凸轮轴线的横截面;所述控制轴控制变速机构的输入输出的冲程比例,并在凸轮轴线的横截面的角向控制摆动凸轮的初始角度;

所述摆动凸轮与所述控制轴具有相同的转动轴线;

所述凸轮轴的液压调相器和控制轴的液压线性控制器合并为一个具有三参数控制结构的复杂液压驱动器。

2.如权利要求1所述的凸轮和控制轴套嵌共轴的全可变气门正时和升程装置,其特征在于使用可变斜面变速机构的机构中凸轮轴与一个滚轮摇臂中部的滚轮紧密接触,滚轮摇臂摆动端的滚轮与一个可控倾斜角度的可变斜板紧密接触,滚轮摇臂的一端固定在摆动凸轮上的枢轴,可绕枢轴转动;所述二个控制轴可以相对于凸轮轴受控转动,并且二个控制轴之间也可受控相对转动,;所述摆动凸轮在控制轴外部,与控制轴同轴,受到所述滚轮摇臂的驱动而摆动,驱动气门开闭;控制轴A的液压控制器A、控制轴B的液压控制器B中,液压控制器B的动叶是液压控制器A的液缸的外壳,液压控制器A在液压控制器B内部,液压控制器B在液压调相器内部,三个控制器合并为一个三参数液压控制器;一个螺旋扭力弹簧的与所述控制轴同轴,弹簧的一端固定在摆动凸轮上,另一端固定在所述控制轴B上;

所述装置的控制律为:二个控制轴的差动可以调节所述可控斜面的倾斜角度,从而改变所述滚轮摇臂摆动时在凸轮轴角向方向旋转的角度大小,即冲程连续可调,二个控制轴的同向转动可连续调节所述凸轮套管的初始角度,二种控制作用的独立性合并的结果是气门的升程和正时可以独立且连续可调。

3.如权利要求1所述的凸轮和控制轴套嵌共轴的全可变气门正时和升程装置,其特征在于使用层叠双摇臂变速机构具有二个层叠的不同形状的摇臂,小的小摇臂由凸轮驱动,大的大摇臂受到小摇臂的驱动而摆动并推动摆动凸轮打开气门;控制轴A和控制轴B在轴向的位置可各自独立改变,且共同朝向一个方向旋转,替代凸轮轴的作用驱动子凸轮旋转并推动摆动凸轮产生摆动动作;每个子凸轮对应一个、一对或一个气缸的气门;控制轴A通过一个轴承推动大摇臂控制套管在控制轴A的轴向方向线性移动,大摇臂控制套管上的花键齿与固定器上的花键齿啮合,使得大摇臂控制套管不可转动,同时大摇臂控制套管上的滑槽与大摇臂作动套管上的突起构成螺旋驱动,大摇臂控制套管的轴向运动转变成大摇臂作动套管的角向转动;控制轴B通过一个轴承推动小摇臂控制套管在控制轴B的轴向方向线性移动,小摇臂控制套管上的花键齿与固定器上的花键齿啮合,使得小摇臂控制套管不可转动,同时小摇臂控制套管上的滑槽与小摇臂作动套管上的滑块构成螺旋驱动,小摇臂控制套管的轴向运动转变成小摇臂作动套管的角向转动;固定器内部有滚珠,固定器和摆动凸轮上各有半个滚珠槽,滚珠在槽的内部;大、小摇臂控制套管上的花键齿只占圆周的少于1/4的周长,或者以垂直安装时花键齿不阻碍安装为条件;大、小摇臂控制套管上的花键齿与滑槽处于横截面圆周上相对的位置,互不干涉;大摇臂的摆动端具有一个斜面,斜面接触摆动凸轮上的滚轮,大摇臂摆动时斜面推动滚轮使得摆动凸轮产生角向转动;扭力弹簧有二个,每个弹簧一端固定在所述大摇臂作动套管上的弹簧架上,弹簧架横跨凸轮,弹簧另一端固定或抵触在各自所属的所述摆动凸轮侧面,弹簧力使得所述摆动凸轮朝向气门关闭的方向转动;控制轴A和控制轴B沿轴向的线性运动受到液压控制器的控制,二个液压控制器与液压调相器合并为一个三参数液压控制器,液压调相器的内部就是液压控制器的液缸,液缸内部具有宽花键齿,控制轴A和控制轴B的各自的液压活塞上有相对应的宽花键齿,使得控制轴A和控制轴B在沿轴向的线性运动时可跟随液压调相器转动;

所述装置的控制律:控制轴A的轴向运动带动大摇臂作动套管控制大摇臂的角向位置,控制轴B的轴向运动带动小摇臂作动套管控制小摇臂的角向位置,二个摇臂朝向同向转动可改变摆动凸轮的初始角度,而二个摇臂的反向转动可以改变杠杆比例从而使得大摇臂的摆动范围,二个调整作用使得摆动凸轮的初始角度和摆动范围连续可调,二个调整作用的独立性合并的结果是气门的升程和正时可以独立且连续可调。

4.如权利要求1所述的凸轮和控制轴套嵌共轴的全可变气门正时和升程装置,其特征在于使用超宽层叠双摇臂变速机构的机构中大的大摇臂的宽度比小的小摇臂宽,二者之差是控制轴和凸轮轴在轴向移动的距离;大摇臂的固定轴安装在一个弧板上,弧板有吐出的弧形卡伊,与控制轴上的弧形槽相配合,控制轴轴向移动时,弧板产生角向转动;小摇臂的固定轴安装在控制轴上,控制轴角向转动时带动小摇臂一同转动;大摇臂的摆动端具有一个斜面,斜面接触摆动凸轮上的滚轮,大摇臂摆动时斜面推动滚轮使得摆动凸轮产生角向转动;扭力弹簧分为左右二个螺旋部分,中间与所述弧板上的一个突起接触,弹簧二端固定在所述摆动凸轮上,弹簧使得所述摆动凸轮朝向气门关闭的方向转动;所述摆动凸轮延伸出一个套管,套管有一段凹陷的轴颈,一个固定器利用轴颈将套管与所述控制轴一同固定在气缸盖上;控制轴同时具有轴向和角向线性运动控制能力,角向液压控制器外壳是轴向液压控制器的活塞,角向液压控制器的外壳具有较宽的花键齿,轴向液压控制器内部具有对应的花键齿,角向液压控制器外壳只可以沿所述控制轴的轴向线性受控移动,而轴向液压控制器外壳在液压调相器的内部,液压控制器与液压调相器合并为一个三参数液压控制器;

视大摇臂内侧弧线的弧心相对于凸轮的轴线有三种设计:当凸轮推动大小摇臂至最大冲程时大摇臂内侧弧线的弧心恰好与凸轮的轴线相交,或凸轮完全不推动大小摇臂时大摇臂内侧弧线的弧心恰好与凸轮的轴线相交,或大摇臂内侧弧线的弧心与凸轮的轴线的重合时凸轮推动的冲程处于零与最大之间;不同设计下机构具有的调节气门正时和升程的控制律相似;

控制律:控制轴轴向的线性运动改变大摇臂的角向位置并使得大摇臂与小摇臂等效反向转动,控制轴角向运动同时改变大摇臂和小摇臂的角向位置并使得大摇臂与小摇臂等效同向转动,控制轴轴向和角向的线性运动配合,二个摇臂朝向同向转动可改变摆动凸轮的初始角度,而二个摇臂的反向移动可以改变杠杆比例从而使得大摇臂的摆动范围,二个调整作用使得摆动凸轮的初始角度和摆动范围连续可调,二个调整作用的独立性合并的结果是气门的升程和正时可以独立且连续可调。

5.如权利要求3所述的凸轮和控制轴套嵌共轴的全可变气门正时和升程装置,其特征在于负责中间传动的小摇臂一端的滚轮组中,一根轴上具有3个滚轮,中间一个滚轮直径较大,二边二个直径比较小,中间的滚轮与二边二个滚轮之间有间隔环;中间的滚轮与凸轮轴接触,二边的滚轮与所述大摇臂内壁接触,所述大摇臂内壁对应中间的滚轮的部分向内凹陷以脱离与中间滚轮的接触。

6.如权利要求4所述的凸轮和控制轴套嵌共轴的全可变气门正时和升程装置,其特征在于所述弧板的安装方法是将所述弧板从大于弧板尺寸的所述摆动凸轮上的方孔直接放如所述控制轴上的凹槽,并与所述控制轴上的弧形槽对应,而后旋转所述控制轴,利用所述摆动凸轮和控制轴夹住所述弧板,并且利用所述摆动凸轮的滚轮将所述大摇臂限制使其具有朝向所述控制轴运动的趋势,从而使所述弧板具有完整的三维约束,等同于固定于控制轴上、成为控制轴的一部分。

7.如权利要求3和4所述的凸轮和控制轴套嵌共轴的全可变气门正时和升程装置,其特征在于视大摇臂内侧弧线的弧心相对于凸轮的轴线的位置情况有三种设计参数选择方法:当凸轮推动大小摇臂至最大冲程时大摇臂内侧弧线的弧心恰好与凸轮的轴线相交,或凸轮完全不推动大小摇臂时大摇臂内侧弧线的弧心恰好与凸轮的轴线相交,或大摇臂内侧弧线的弧心与凸轮的轴线的重合时凸轮推动的冲程处于零与最大之间;不同设计下机构具有的调节气门正时和升程的控制律相似。

8.一种固定摇臂的机构,摇臂中开槽口,打通轴孔与摇臂表面,尺寸可以放入二个抓弄的转动枢轴;二个转动枢轴放入槽口后滑向二边,中间加入一个弹簧顶住二个转动枢轴使之不会从槽口滑出,摇臂可以据转动枢轴转动,形成组装形式的固定方式。

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