连续可变气门持续时间设备以及设有该设备的发动机的制作方法

本申请要求于2016年12月15日提交的申请号为10-2016-0171930的韩国专利的优先权，其全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种连续可变气门持续时间设备以及设有该设备的发动机。更具体地，本发明涉及一种连续可变气门持续时间设备以及设有该设备的发动机，该设备可利用简单的构造根据发动机的运行条件来改变气门的开放持续时间。

背景技术：

内燃发动机通过在吸入到腔室内的空气介质中燃烧燃烧室中的燃料来产生动力。由凸轮轴操作进气门以吸入空气，并且在进气门打开时，空气被吸入燃烧室。另外，由凸轮轴操作排气门，并且在排气门打开时，燃烧气体从燃烧室中排出。

进气门和排气门的最佳运行取决于发动机的转速。即，气门的最佳升程或最佳开启/关闭正时取决于发动机的转速。为了实现根据发动机转速的这种最佳的气门运行，已经开展各种研究，例如多个凸轮的设计以及可以根据发动机速度改变气门升程的连续可变气门升程(CVVL)。

而且，为了实现根据发动机转速的这种最佳的气门运行，已经开展对一种连续可变气门正时(CVVT)设备的研究，该设备能够根据发动机速度实现不同的气门正时运行。普通CVVT可以在固定的气门开启持续时间内改变气门正时。

然而，普通CVVL和CVVT结构复杂，且制造成本昂贵。

本发明背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，并且不能看作是该信息形成了本领域技术人员已知的现有技术的确认或任何形式的暗示。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种连续可变气门持续时间设备以及设有该设备的发动机，该设备利用简单的构造可以根据发动机的运行状况改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备可以包括：凸轮轴；凸轮装置，凸轮形成在该凸轮装置上，该凸轮装置的凸轮轴插入凸轮装置，并且凸轮装置相对于凸轮轴的相对相位角可变；内部支架，将凸轮轴的旋转传递到凸轮装置；轮罩，内部支架可旋转地插入该轮罩中，并且平行于凸轮轴的引导槽形成在该轮罩上；控制部，包括平行于凸轮轴配置并插入至引导槽中的控制轴，并且控制部使控制轴选择性地旋转，以改变轮罩相对于凸轮轴的相对位置；以及滑块壳体，插设在控制轴和引导槽之间。

垂直于凸轮轴的引导孔可以形成在轮罩中，并且连续可变气门持续时间设备可以进一步包括引导部，该引导部包括插入至引导孔中用于引导轮罩的运动的引导轴。

引导部可以进一步包括支撑引导轴的引导支架。

滑块壳体可以由非金属材料制成。

供油孔可以形成在滑块壳体上。

滑块壳体的横截面可以成形为“U”形。

滑块壳体的两个端部可以比控制轴的中央延伸更远以便使滑块壳体不与控制轴分离。

插入至滑块壳体中的滑动部可以形成在控制轴处。

连接槽可以形成在滑动部处以便使滑块壳体不被分离。

插入至连接槽中的滑块壳体突出部可以形成在滑块壳体的内侧处。

第一滑动孔和第二滑动孔可以分别形成于内部支架，以及凸轮槽可以形成在凸轮设备中，并且连续可变气门持续时间设备可以进一步包括：滑块销，连接到凸轮轴并且可旋转地插入至第一滑动孔中；以及滚子式凸轮，可滑动地插入至凸轮槽中并且可旋转地插入至第二滑动孔中。

滚子式凸轮可以包括：滚子式凸轮主体，可滑动地插入至凸轮槽中；凸轮头，可旋转地插入至第二滑动孔中；以及突出部，用于防止滚子式凸轮分离。

滑块销可以包括：销主体，可滑动地插入至凸轮轴中；以及销头，可旋转地插入至第一滑动孔中。

凸轮轴油孔可以沿凸轮轴的纵向方向形成在凸轮轴内，与凸轮轴油孔连通的主体油孔可以形成在滑块销的销主体中，并且与主体油孔连通的油槽可以形成在滑块销的销头上。

凸轮装置可以包括分别对应于气缸和相邻气缸设置的第一凸轮部和第二凸轮部，并且内部支架可以包括将凸轮轴的旋转分别传递到第一凸轮部和第二凸轮部的第一内部支架和第二内部支架。

连续可变气门持续时间设备可以进一步包括设置在轮罩内用于支撑第一内部支架和第二内部支架的轴承。

两个凸轮可以形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，以及凸轮连接部可以形成在凸轮之间，并且连续可变气门持续时间设备可以进一步包括凸轮盖，支撑凸轮连接部的凸轮支撑部形成在凸轮盖上。

连续可变气门持续时间设备可以进一步包括：凸轮盖，可旋转地支撑凸轮装置；以及引导支架，支撑引导轴并连接到凸轮盖。

连续可变气门持续时间设备进一步包括：第一轴颈和第二轴颈，连接到控制轴；以及轴颈支架，可旋转地支撑第一轴颈和第二轴颈，并且轴颈支架可以安装到凸轮盖。

根据本发明的示例性实施例的发动机可以设有连续可变气门持续时间设备。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备利用简单的构造，可以根据发动机的运行状况改变气门的打开持续时间。

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的尺寸可减小，因此气门机构的整体高度可减小。

由于连续可变气门持续时间设备可以应用于常规发动机而无需过度修改，因此可以提高生产率并降低生产成本。

本发明的方法和设备具有其他的特征和优点，这些并入本文的特征和优点在附图以及下面的具体实施例中将是显而易见的或进行更详细地阐述，共同用于说明本发明的某些原理。

附图说明

图1是设有根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的发动机的立体图。

图2是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的立体图。

图3是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的局部侧视图。

图4是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的分解立体图。

图5是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的滑块壳体和滑动部的立体图。

图6和图7是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的滑块壳体的横截面图。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的控制轴的简图。

图9是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的内部支架和凸轮装置的分解立体图。

图10是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的内部支架和凸轮装置的立体图。

图11是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的横截面图。

图12是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的轮罩的分解立体图。

图13是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的引导部和内部支架的横截面图。

图14是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的内部支架的分解立体图。

图15是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的内部支架的横截面图。

图16、图17和图18是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的运行的图。

图19是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的凸轮槽的简图。

图20是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的气门情况的曲线图。

可以理解的是，附图不一定按比例绘制，呈现说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。这里公开的本发明的具体设计特征，包括例如特定的尺寸、定向、位置和形状将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。

在附图中，附图标记在整个附图的几个图形中指代本发明的相同或等同的部件。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，其示例在附图中示出并在下面进行描述。虽然将结合示例性实施例描述本发明，但是应该理解的是，本说明书并不旨在将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且覆盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种替代、变型、等同方案和其它实施例。

在下面的详细描述中，仅通过例示的方式仅示出和描述了本发明的某些示例性实施例。

如本领域技术人员将认识到的，所描述的实施例可以各种不同的方式进行修改，所有这些都没有脱离本发明的精神或范围

与说明无关的部分将被省略以清楚地描述本发明，并且相同或相似的元件在整个说明书中将由相同的附图标记表示。

在附图中，为了清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。

在整个说明书和权利要求书中，除非明确地描述成相反，否则词语“包含”以及诸如“包含”或“包含有”的变型将被理解为暗示包括陈述的元件，但不排除任何其他元件。

下面将参照附图详细描述本发明的示例性实施例。

图1是设有根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的发动机的立体图，图2是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的立体图。

图3是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的局部侧视图，图4是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的分解立体图。

图5是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的滑块壳体和滑动部的立体图，图6和图7是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的滑块壳体的横截面图。

图8是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的控制轴的简图，图9是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的内部支架和凸轮装置的分解立体图。

图10是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的内部支架和凸轮装置的立体图。

参照图1至图10，根据本发明的示例性实施例的发动机1包括安装到气缸盖的连续可变气门持续时间设备。

在附图中，在发动机上形成4个气缸201、202、203和204，但是不限于此。

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备可以包括：凸轮轴30；凸轮装置70，凸轮71形成在凸轮装置70上，凸轮装置70的凸轮轴30插入至凸轮装置70，并且凸轮装置70相对于凸轮轴30的相对相位角可变；内部支架80，其将凸轮轴30的旋转传递到凸轮装置70；轮罩90，内部支架80可旋转地插入在轮罩90中，并且平行于凸轮轴30的引导槽91形成在轮罩90上面；控制部100，包括控制轴108，控制轴108设置为平行于凸轮轴30并插入至引导槽91中，并且针对待被改变的轮罩90相对于凸轮轴30的相对位置，控制部100使控制轴108选择性地旋转；以及滑块壳体50，插设在控制轴108和引导槽91之间。

凸轮轴30可以是进气凸轮轴或排气凸轮轴。

垂直于凸轮轴30的引导孔95形成在轮罩90处，并且连续可变气门持续时间设备进一步包括引导部130，引导部130包括插入至引导孔95中用于引导轮罩90的运动的引导轴132。

引导部130进一步包括支撑引导轴132的引导支架134。

滑块壳体50可以由非金属材料制成，引导槽91和控制轴108可以由金属材料形成。

由于金属的引导槽91和金属的控制轴108不直接接触，因此可以防止冲击、噪音、振动、磨损、摩擦。

例如，滑块壳体50可以将引导槽91和控制轴108之间的金属接触和线接触改变为滑块壳体50、引导槽91和控制轴108之间的金属-非金属接触和表面接触，使得可以防止噪音、振动、磨损等。

例如，滑块壳体50可以由PEEK(聚醚醚酮)等的合成树脂制成，因此可以防止由于引导槽91和控制轴108导致的冲击、噪音、振动、磨损、摩擦。

供油孔52形成在滑块壳体50处，并且油可以被供应到供油孔52。因此，可以减少滑块壳体50与引导槽91之间以及滑块壳体50与控制轴108之间的摩擦。

摩擦减少孔58可以形成在滑块壳体50处，用于减小接触表面以减小摩擦，并且一部分散落的油可以存储在摩擦减少孔58中，从而可以减少发动机起动时的摩擦。而且，可以减少用于滑块壳体50的材料，从而可以降低制造成本。

滑块壳体50的横截面可以成形为“U”形，使得滑块壳体50可以容易地插入在引导槽91和控制轴108之间。

控制部100进一步包括使控制轴108选择性地旋转的控制电动机112，并且插入至滑块壳体50中的滑动部106形成在控制轴108处。

滑块壳体50的两个端部54可以进一步延伸超过控制轴108的中央，以使滑块壳体50不与控制轴108分离。也就是说，滑块壳体50的两个端部54延伸到低于滑动部106的中央A的“B”，滑块壳体50包住(wrap)滑动部106，因此可以防止滑块壳体50与滑动部106分离。

连接槽107形成在滑动部106处，以使滑块壳体50不会被分离，并且插入至连接槽107中的滑块壳体突出部56形成在滑块壳体50的内侧。

因此，连接槽107和滑块壳体突出部56可以防止滑块壳体50与滑动部106分离。

控制轴108连接有第一轴颈102和第二轴颈104，且轴颈支架110可旋转地支撑第一轴颈102和第二轴颈104。

如图8所示，滑动部106的中心线Y从第一轴颈102和第二轴颈104的旋转中心X偏移。

图11是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的横截面图，图12是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的轮罩的分解立体图。

图13是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的引导部和内部支架的横截面图，图14是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的内部支架的分解立体图。

图15是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的内部支架的横截面图。

参照图1至图15，第一滑动孔86和第二滑动孔88分别形成于内部支架80中，并且凸轮槽74形成在凸轮装置70处。

连续可变气门持续时间设备进一步包括：滑块销60，其连接到凸轮轴30并可旋转地插入至第一滑动孔86中；以及滚子式凸轮82，其可滑动地插入至凸轮槽74中并可旋转地插入至第二滑动孔88中。

滚子式凸轮82包括：滚子式凸轮主体82a，其可滑动地插入至凸轮槽74中；以及滚子式凸轮头部82b，其可旋转地插入至第二滑动孔88中。

突出部82c形成在滚子式凸轮82处，用于沿着凸轮轴30的纵向方向防止滚子式凸轮82与内部支架80分离。

滑块销60包括：销主体62，其可滑动地插入至凸轮轴30中；以及销头部64，其可旋转地插入至第一滑动孔86中，并且销主体62和销头部64可一体地成形。

凸轮轴孔34形成在凸轮轴30处，滑块销60的销主体62可滑动地插入至凸轮轴孔34中并且销头部64可旋转地插入至第一滑动孔86中。

凸轮轴油孔32沿凸轮轴30的纵向方向形成在凸轮轴30内，与凸轮轴油孔32连通的主体油孔66形成在滑块销60的销主体62处，以及与主体油孔66连通的油槽68形成在滑块销60的销头部64处。

因此，供应到凸轮轴油孔32的润滑油可以通过主体油孔66、连通孔69和油槽68被供应到内部支架80。

凸轮装置70包括第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，第一凸轮部70a和第二凸轮部70b分别对应于气缸和相邻气缸设置，例如第一气缸201和相邻第二气缸202，并且内部支架80包括将凸轮轴30的旋转分别传递到第一凸轮部70a和第二凸轮部70b的第一内部支架80a和第二内部支架80b。

连续可变气门持续时间设备进一步包括轴承140，其设置在轮罩90内用于支撑第一内部支架80a和第二内部支架80b。

轴承140可以是针形轴承，第一内部支架80a和第二内部支架80b设置在轮罩90内，并且轴承140可以可旋转地支撑第一内部支架80a和第二内部支架80b。

由于第一内部支架80a和第二内部支架80b设置在轮罩90内，因此可以减少元件数量，从而可以提高生产率和制造的经济性。

轮罩90内的第一内部支架80a和第二内部支架80b可以彼此连接。

例如，第一内部支架连接部84和第二内部支架连接部85分别形成在第一内部支架80a和第二内部支架80b处，并且第一内部支架连接部84可与第二内部支架连接部85连接。

在附图中，第一内部支架连接部84和第二内部支架连接部85形成为凸部和凹部，但是不限于此。

在第一内部支架80a和第二内部支架80b连接的情况下，可以减小由于轴承、内部支架、轮罩等的制造公差造成的松动或振动。

两个凸轮71和72可以成对地形成在第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b上，凸轮盖连接部76形成在第一凸轮部70a和第二凸轮部70b中的每一个的成对凸轮71和72之间。

凸轮71和72旋转并打开气门200。

连续可变气门持续时间设备进一步包括凸轮盖40，在凸轮盖40上形成配置成可旋转地支撑凸轮盖连接部76的凸轮支撑部46。

引导支架134与可旋转地支撑凸轮装置70的凸轮连接部76的凸轮盖40连接。

此外，轴颈支架110与凸轮盖40连接，使得可以容易地执行车辆的组装工艺和维护。

图16、图17和图18是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的运行的图。

如图16所示，当凸轮轴30与凸轮装置70的旋转中心一致时，凸轮71、72以与凸轮轴30相同的相位角旋转。

根据发动机运行状态，ECU(发动机控制装置或电控单元)将控制信号传送至控制部100，然后控制发动机112使控制轴108旋转。

如图17和图18所示，轮罩90相对于凸轮轴30的相对位置由于控制轴108的旋转而改变。

当轮罩90相对于凸轮轴30的相对位置改变时，相对于凸轮轴30的转速的凸轮71和72的相对转速改变。

当滑块销60随着凸轮轴30旋转时，销主体62在凸轮轴孔34内可滑动，销头部64在第一滑动孔86内可旋转，并且滚子式凸轮82在第二滑动孔88内可旋转并在凸轮槽74内可滑动。因此，相对于凸轮轴30的转速的凸轮71和72的相对转速改变。

图19是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的凸轮槽的简图，图20是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的气门情况的曲线图。

如图19所示，凸轮槽74可形成为滞后于凸轮71或72的位置(参照图19的(74a))，或者凸轮槽74可形成为超前于凸轮71或72的位置(参照图19的(74b))，或者凸轮槽74可以具有与凸轮71或72的相位相同的相位。利用上述方案，可以实现各种气门情况。

尽管气门200的最大升程恒定，但是根据滑块壳体90的相对位置，相对于凸轮轴30的转速的凸轮71和72的转速被改变，使得气门200的关闭和开启时间被改变。即，气门200的持续时间被改变。

根据凸轮槽74的相对位置、气门200的安装角度等，可以同时改变气门的开启或关闭时间，如图20的(a)所示。

当气门200的开启时间恒定时，气门200的关闭时间可以滞后或超前，如图20的(b)所示。

当气门200的关闭时间恒定时，气门200的开启时间可以滞后或超前，如图20的(c)所示。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备可以利用简单的构造实现各种气门持续时间。

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间设备的尺寸可以减小，并且因此气门机构的整体高度可以减小。

由于连续可变气门持续时间设备可以应用于常规发动机而无需过度修改，因此可以提高生产率并且可以降低生产成本。

由于主体油孔66和油槽68形成在滑块销60处，所以润滑剂可以平滑地被供应到包括内部支架等的旋转元件。

由于引导槽91的形状可以简单，因此制造过程可以简单并且制造成本可以降低。

由于滑块壳体50插设在引导槽91和控制轴108之间，因此可以抑制噪音、振动、磨损等。

为了便于解释和精确限定所附权利要求，术语“上部”、“下部”、“内部”、“外部”、“向上”、“向下”、“上部的”、“下部的”、“在上部”、“在下部”、“前面”、“向后”、“后面”、“里面”、“外面”、“向内地”、“向外地”、“内部的”、“外部的”、“内部的”、“外面的”、“向前”以及“反向的”用于参照附图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。

为了说明和描述的目的，已经呈现对本发明的特定示例性实施例的上述描述。它们并不旨在是详尽的或将本发明限制为所公开的确切形式，并且显然地，根据上述教导可以进行许多修改和变化。选择和描述示例性实施例是为了说明本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施例以及其各种替代和修改。意图在于本发明的范围由所附权利要求及其等同方案限定。