连续可变气门打开持续时间装置及设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日在韩国知识产权局所提出的韩国专利申请号10-2016-0039493的优先权权益，并通过引用将其全文纳入本文。

本申请涉及连续可变气门打开持续时间装置和设置有连续可变气门打开持续时间装置的发动机。更具体地，本申请涉及连续可变气门打开持续时间装置和设置有连续可变气门打开持续时间装置的发动机，所述连续可变气门打开持续时间装置可以根据发动机的操作条件来改变气门的打开持续时间并且具有简单构造。

背景技术：

内燃机发动机通过使燃烧室中的燃料连同吸入燃烧室的空气媒质一起燃烧从而产生动力。进气门通常通过凸轮轴操作用以吸入空气，并且在进气门打开的同时将空气吸入燃烧室中。此外，排气门通过凸轮轴操作，并且在排气门打开的同时将燃烧气体从燃烧室中排出。

根据发动机的转速来决定进气门和排气门的最佳操作。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。为了实现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。

为了实现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而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可以连同或根据固定的气门打开持续时间来改变气门正时。

然而，一般的cvvl和cvvt的构造较为复杂并且制造成本昂贵。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本申请背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本申请的各个方面提供一种连续可变气门打开持续时间装置和设置有连续可变气门打开持续时间装置的发动机，所述连续可变气门打开持续时间装置可以根据发动机的操作条件改变气门的打开持续时间并且具有简单的构造。

根据本发明的示例性实施方案的一种连续可变气门打开持续时间装置可以包括：凸轮轴；第一和第二凸轮部分，所述第一和第二凸轮部分各自包括凸轮和凸轮键，其中凸轮轴插入第一和第二凸轮部分并且其中相对于凸轮轴的相对相位角可变；第一和第二内支架，所述第一和第二内支架将凸轮轴的旋转分别传递至第一和第二凸轮部分，并且在所述第一和第二内支架上分别形成第一和第二滑孔；第一和第二滑动壳体，第一和第二内支架可旋转地插入所述第一和第二滑动壳体，并且其中第一和第二滑动壳体相对于凸轮轴的相对位置可变；凸轮帽，所述凸轮帽可旋转地分别支撑第一和第二凸轮部分并且其中每个滑动壳体可滑动地安装至凸轮帽；滑动销，所述滑动销可旋转地插入第一滑孔并且可滑动地插入凸轮轴；凸轮销，所述凸轮销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；控制轴，所述控制轴平行于凸轮轴设置并且与第一和第二滑动壳体接合从而选择性地使第一和第二滑动壳体移动；以及控制部分，所述控制部分选择性地使控制轴旋转从而改变第一和第二内支架的位置。

滑动销可以包括：销本体，所述销本体可滑动地插入凸轮轴；以及销头，所述销头可旋转地插入第一滑孔，其中销本体与销头可以整体地形成。

可以在凸轮轴中沿着其长度方向形成凸轮轴油孔，可以在销本体中形成本体油孔并且将其构造成与凸轮轴油孔连通，并且可以在销头中形成油槽并且将其构造成与本体油孔连通。

可以在凸轮帽上形成轴孔，控制轴插入所述轴孔。

连续可变气门打开持续时间装置可以进一步包括轴轴承，所述轴轴承插入轴孔并且可旋转地支撑控制轴。

可以在凸轮帽上形成引导槽；引导轴可以从滑动壳体突出，所述引导轴插入引导槽并且在所述引导轴上形成齿条；并且可以在控制轴上形成小齿轮，所述小齿轮与齿条啮合；并且其中滑动壳体的位置可以根据控制轴的旋转而改变。

连续可变气门打开持续时间装置可以进一步包括轴衬，所述轴衬插入引导槽用于降低引导轴的移动的摩擦力。

连续可变气门打开持续时间装置可以进一步包括止动件，所述止动件设置在凸轮帽上用于限制滑动壳体的移动。

连续可变气门打开持续时间装置可以进一步包括滑动壳体轴承，所述滑动壳体轴承分别设置在滑动壳体和第一和第二内支架之间。

凸轮可以成对地形成；可以在凸轮部分的两个凸轮之间形成凸轮帽连接部分；并且凸轮帽可旋转地支撑凸轮帽连接部分。

控制部分可以包括：蜗轮，所述蜗轮连接至控制轴；蜗杆，所述蜗杆与蜗轮接合；以及控制马达，所述控制马达选择性地使蜗杆旋转。

第一内支架和第二内支架可以彼此连接。

根据本发明的示例性实施方案的一种发动机可以包括：凸轮轴；包括第一和第二凸轮部分的两个凸轮部分，所述第一和第二凸轮部分各自包括凸轮和凸轮键，其中凸轮轴插入第一和第二凸轮部分并且其中相对于凸轮轴的相对相位角可变；第一和第二内支架，所述第一和第二内支架将凸轮轴的旋转分别传递至第一和第二凸轮部分，并且在所述第一和第二内支架上分别形成第一和第二滑孔；第一和第二滑动壳体，第一和第二内支架可旋转地插入所述第一和第二滑动壳体，并且其中第一和第二滑动壳体相对于凸轮轴的相对位置可变；凸轮帽，所述凸轮帽可旋转地分别支撑第一和第二凸轮部分并且其中每个滑动壳体可滑动地安装至凸轮帽；滑动销，所述滑动销可旋转地插入第一滑孔并且可滑动地插入凸轮轴；凸轮销，所述凸轮销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；控制轴，所述控制轴平行于凸轮轴设置并且与第一和第二滑动壳体接合从而选择性地使第一和第二滑动壳体移动；以及控制部分，所述控制部分选择性地使控制轴旋转从而改变第一和第二内支架的位置。

滑动销可以包括：销本体，所述销本体可滑动地插入凸轮轴；以及销头，所述销头可旋转地插入第一滑孔，其中销本体与销头可以整体地形成。

可以在凸轮轴中沿着其长度方向形成凸轮轴油孔，可以在销本体中形成本体油孔并且将其构造成与凸轮轴油孔连通，并且可以在销头中形成油槽并且将其构造成与本体油孔连通。

可以在凸轮帽上形成轴孔，控制轴插入所述轴孔；凸轮可以成对地形成；可以在凸轮部分的两个凸轮之间形成凸轮帽连接部分；并且每个凸轮部分能够在凸轮帽和汽缸壳体之间旋转。

可以在凸轮帽上形成引导槽；引导轴可以从滑动壳体突出，所述引导轴插入引导槽并且在所述引导轴上形成齿条；并且可以在控制轴上形成小齿轮，所述小齿轮与齿条啮合；并且其中滑动壳体的位置可以根据控制轴的旋转而改变。

可以在第一和第二滑动壳体上形成引导表面；并且可以在汽缸盖上形成引导件用于与引导表面接触并且引导第一和第二滑动壳体的移动。

第一内支架与第二内支架可以彼此连接。

如上所述，根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置可以根据发动机的操作条件改变气门的打开持续时间并且进一步地可以具有简单构造。

根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开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减小。

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

附图说明

图1为设置有根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的发动机的立体图。

图2为根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的立体图。

图3和图4为根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的分解立体图。

图5为沿着图2的线ⅴ-ⅴ所呈现的横截面图。

图6为沿着图1的线ⅵ-ⅵ所呈现的横截面图。

图7为沿着图1的线ⅶ-ⅶ所呈现的横截面图。

图8和图9为显示根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的凸轮的机械运动的图。

图10和图11为根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的气门特性的曲线图。

图12和图13为显示根据本申请的修改的示例性实施方案的内支架的图。

具体实施方式

在下文的详细说明中，仅简单地通过图解来显示和描述本申请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申请的精神或范围。

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

在附图中，层、膜、板、区域等的厚度可能夸大以便清楚。

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元件但是不排除任何其它元件。

下面将参考附图来对本申请的示例性实施方案进行详细描述。

图1为设置有根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的发动机的立体图，并且图2为根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的立体图。

图3和图4为根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的分解立体图。

图5为沿着图2的线ⅴ-ⅴ所呈现的横截面图，图6为沿着图1的线ⅵ-ⅵ所呈现的横截面图，并且图7为沿着图1的线ⅶ-ⅶ所呈现的横截面图。

参考图1至图7，根据本申请的示例性实施方案的发动机1包括连续可变气门打开持续时间装置并且所述连续可变气门打开持续时间装置通过汽缸盖或凸轮载架10而安装至发动机1。

在图中，发动机包括4个汽缸211、212、213和214，但是不限于此。

连续可变气门打开持续时间装置包括：凸轮轴30；第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b，在所述第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b上分别形成凸轮71或72并且在所述凸轮71或72上形成凸轮键74，凸轮轴30插入所述第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b中并且所述第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b相对于凸轮轴30的相对相位角可变。连续可变气门打开持续时间装置还包括第一和第二内支架80和81，所述第一和第二内支架80和81将凸轮轴30的旋转分别传递至第一和第二凸轮部分70a和70b，并且在所述第一和第二内支架80和81上分别形成第一和第二滑孔86和88。连续可变气门打开持续时间装置还包括：第一和第二滑动壳体90a和90b，第一和第二内支架80和81可旋转地插入所述第一和第二滑动壳体90a和90b中，并且所述第一和第二滑动壳体90a和90b相对于凸轮轴30的相对位置可变；凸轮帽40，所述凸轮帽40可旋转地分别支撑第一和第二凸轮部分70a和70b并且每个滑动壳体90可滑动地安装至所述凸轮帽40；滑动销60，所述滑动销60可旋转地插入第一滑孔86中并且可滑动地插入凸轮轴30；以及凸轮销82，所述凸轮销82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82可旋转地插入第二滑孔88中。连续可变气门打开持续时间装置还包括：控制轴95，所述控制轴95平行于凸轮轴30设置并且与第一和第二滑动壳体90a和90b接合从而选择性地使第一和第二滑动壳体90a和90b移动；以及控制部分100，所述控制部分100选择性地使控制轴95旋转从而改变第一和第二内支架80a和80b的位置。

凸轮轴30可以为进气凸轮轴或排气凸轮轴。

在图中，用于驱动气门200的凸轮71和72成对地形成，但是所述布置不限于此。

关于凸轮部分70a和70b，在第一和第二凸轮71和72之间形成凸轮帽连接部分76用于与凸轮帽40接合。汽缸盖10和凸轮帽40彼此连接并且凸轮帽连接部分76可旋转地设置在凸轮帽40与汽缸盖10之间。

凸轮71和72旋转并且打开气门200。

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

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中并且销头64可旋转地插入第一滑孔86中。

在凸轮轴30中沿着其长度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连通，并且在销头64中形成油槽68并且将其构造成通过在滑动销60中形成的连通孔69而与本体油孔66连通。

供应至凸轮轴油孔32的润滑油可以通过本体油孔66、连通孔69和油槽68而平稳地供应至内支架80。

在发动机包括四个汽缸211、212、213和214的情况下，滑动壳体90可以成对(90a和90b)地设置并且滑动壳体轴承92可以分别设置在每个第一和第二滑动壳体90a和90b与第一和第二内支架80和81之间。因此，可以容易地进行内支架80和81的旋转。在图中，滑动壳体轴承92以滚针轴承的形式显示，然而本申请不限于此。相反，其可以为应用各种轴承，例如滚珠轴承、滚柱轴承等。

在凸轮帽40中形成轴孔42，控制轴95插入所述轴孔42中，并且轴轴承44插入轴孔42中并且可旋转地支撑控制轴95。

在凸轮帽40上形成引导槽46并且引导轴93从滑动壳体90a和90b突出，所述引导轴93插入引导槽46中并且在所述引导轴93上形成齿条94。

在控制轴95上形成或连接小齿轮96，并且所述小齿轮96与齿条94啮合，而滑动壳体90a和90b的位置根据控制轴95的旋转而改变。

轴衬48插入引导槽46中用于降低引导轴93移动的摩擦力。

在凸轮帽40上设置止动件50用于限制滑动壳体90a和90b的移动。

控制部分100包括：蜗轮102，所述蜗轮102连接至控制轴95；蜗杆104，所述蜗杆104与蜗轮102接合；以及控制马达106，所述控制马达106选择性地使蜗杆104旋转。

在第一和第二滑动壳体90a和90b上形成引导表面98并且在汽缸盖10上形成引导件12用于与引导表面98接触并且引导第一和第二滑动壳体90a和90b的移动。

例如，具有第一、第二、第三和第四汽缸211、212、213和214的发动机可以设置有两个第一凸轮部分70a，两个第二凸轮部分70b，两个第一内支架80，两个第二内支架81，两个滑动壳体90a和两个滑动壳体90b，以及一个控制马达106并且改变每个凸轮71和72的持续时间。

图8和图9为显示根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的凸轮的机械运动的图。

如图1至图9所示，根据发动机的操作状态，ecu(发动机控制单元或电子控制单元或发动机控制器)将控制信号传递至控制部分100的控制马达106从而向上或向下改变第一和第二滑动壳体90a和90b的相对位置。

当滑动壳体90a和90b和内支架80和81根据控制马达106的操作移动时，内支架80和81相对于凸轮轴30的旋转中心改变。

当滑动销60随着凸轮轴30旋转时，销本体62可以在凸轮轴孔34中滑动，销头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的相对于凸轮轴30的旋转速度的相对旋转速度发生改变。

如图8所示，当凸轮71和72相对于凸轮轴30的旋转中心的相对旋转中心向下改变时，在凸轮轴30的相位角不断改变的同时，从相位a至相位b并且从相位b至相位c，凸轮71和72的旋转速度比凸轮轴30的旋转速度相对更快，然后从相位c至相位d并且从相位d至相位a，凸轮71和72的旋转速度比凸轮轴30的旋转速度相对更慢。亦即，在对应的相位中，气门打开持续时间根据凸轮71和71的各个旋转速度改变。

如图9所示，当凸轮71和72相对于凸轮轴30的旋转中心的相对旋转中心向上改变时，在凸轮轴30的相位角不断改变的同时，从相位a至相位b并且从相位b至相位c，凸轮71和72的旋转速度比凸轮轴30的旋转速度相对更慢，然后从相位c至相位d并且从相位d至相位a，凸轮71和72的旋转速度比凸轮轴30的旋转速度相对更快。亦即，在对应的相位中，气门打开持续时间根据凸轮71和72的各个旋转速度改变。

图10和图11为根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置的气门特性曲线图。

如图10和图11所示，尽管气门200的最大升程恒定，凸轮71和72的相对于凸轮轴30的旋转速度的旋转速度根据滑动壳体90a和90b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打开的持续时间改变。

根据气门200的调整安装角度，引导表面98和引导件12的成形等，可以通过使如图9所示的气门200的打开正时提前并且使关闭正时延后从而增加气门打开持续时间。或者可以通过使气门200的打开正时延后并且使关闭正时提前从而缩短气门打开持续时间。

而且如图11所示，根据需要，气门200的打开正时可以恒定并且气门200的关闭正时可以延后或提前。

此外，根据需要，气门200的关闭正时可以恒定并且气门200的打开正时可以延后或提前。

图12和图13为显示根据本申请的修改的示例性实施方案的内支架的图。

参考图12和图13，轴承292(例如双排轴承)可以设置在滑动壳体290中并且第一内支架280a和第二内支架280b可以彼此连接。例如，在第一内支架280a和第二内支架280b上分别形成第一内支架连接件283和第二内支架连接件284，并且第一内支架连接件283与第二内支架连接件284连接。

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

在第一内支架280a与第二内支架280b连接的情况下，可以减少由于轴承、内支架、挺柱等的制造公差造成的松动或振动。

如上所述，根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开持续时间装置可以根据发动机的操作条件改变气门的打开持续时间并且具有简单构造。

根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开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减小。

根据本申请的示例性实施方案的连续可变气门打开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减小。

由于在滑动销60上形成本体油孔66和油槽68，因而润滑剂可以平稳地供应至例如内支架等的旋转元件。

虽然结合被视为实际示例性实施方案描述本申请，应理解本申请不限于所公开的实施方案。相反，本发明旨在覆盖包括在所述权利要求的精神和范围内的各种修改和等效形式。