一种可变气门机构及气门的制作方法

1.本实用新型属于发动机正时技术领域，涉及一种可变气门机构及气门。


背景技术：

2.为了提高发动机燃油经济性和动力性，同时受日趋严格的排放法规要求，各国的研究人员都在研究开发可变气门技术。可变气门技术包括可变气门正时vvt和可变气门升程vvl。可变气门，在不同工况下，气门正时和气门升程会随工况变化而改变。而气门正时和气门升程对发动机的动力性、经济性和排放性能都会有重要影响。如图1所示，传统的气门正时调节机构包括偏心轴组3、从动件2及设置在从动件2上的滚轮4，滚轮4搭接在凸轮轴1的凸轮面上。挺柱6连接在从动件2与滚轮4对应的一端上，随从动件2一起运动。如图2所示，传统气门正时调节机构调节时，偏心轴组3驱动从动件2移动，使滚轮4的轴心由f0移动到f1，滚轮4在凸轮轴 1的凸轮面上滑动，改变了滚轮4与凸轮轴1的初始接触位置，从而完成气门正时的调整。滚轮 4的轴心由f0移动到f1后，由于挺柱6连接在从动件2上，挺柱6会随从动件2在径向上产生φ的移动，需要较大的密封套管直径以密封，不利于整体布置和密封设计。同时，滚轮4在凸轮轴 1上移动时，滚轮4会在挺柱的延伸方向上产生位移变化量δ。由于挺柱随从动件2一起运动，会导致发动机的气门间隙在气门正时调节时产生变化，不利于配气机构的平稳、可靠运行。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种可变气门机构，能够在气门正时调节过程中使气门间隙保持不变，同时防止挺柱及推杆径向摆动。
4.为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种可变气门机构，包括从动件及挺柱，所述从动件设置在凸轮轴与所述挺柱之间，所述从动件在凸轮轴与所述挺柱之间移动，所述挺柱靠近所述从动件的一端的端面为拟合曲面，所述从动件的一侧在凸轮轴的凸轮面上滑动，所述从动件的另一侧在所述拟合曲面上滑动，所述挺柱与凸轮轴轴心之间的相对位置保持不变。
5.可选地，所述从动件与凸轮轴配合的一侧上设置有滚轮，所述滚轮在凸轮轴的凸轮面上滚动，
6.可选地，所述从动件与所述拟合曲面配合的一侧上设置有滚柱，所述滚柱在所述拟合曲面上滚动。
7.可选地，还包括偏心轴组，所述从动件的一端在所述挺柱与凸轮轴之间移动，所述从动件的另一端转动连接在所述偏心轴组的偏心端上，所述偏心轴组驱动所述从动件在所述挺柱与发动机的凸轮轴之间往复运动。
8.可选地，还包括密封套管，所述密封套管沿所述挺柱的延伸方向设置，所述挺柱在所述密封套管内滑动。
9.可选地，所述挺柱远离所述从动件的一端上设置有球头座。
10.一种可变气门，包括上述的可变气门机构，还包括推杆及摇臂气门组，所述推杆的一端连接在挺柱远离从动件的一端上，所述推杆的另一端作用在所述摇臂气门组的摇臂上。
11.本实用新型的有益效果在于：
12.(1)挺柱与从动件配合的端面为拟合曲面，从动件在拟合曲面上滑动，拟合曲面的开口朝向从动件，从动件的一端在凸轮轴的凸轮面上移动时，从动件的另一端的抬升量等于拟合曲面的凹陷量。由于从动件的另一端的抬升量与拟合曲面的凹陷量相互抵消，使挺柱与凸轮轴轴心之间的相对位置保持不变，从而气门正时调节过程中气门间隙保持不变，使配气机构工作更加平稳、可靠。(2)气门正时调节时，从动件在挺柱的拟合曲面上滑动，从动件相对挺柱在径向上运动，而挺柱在径向上不产生位移，减小了挺柱及推杆在径向运动范围，进而可以减小密封套管的体积，利于发动机的整体布置及密封设计。(3)从动件在凸轮轴的凸轮面上移动，改变了从动件与凸轮面上的初始接触点，用机械结构方式实现了发动机的气门相位和升程可调可控，结构简单，成本低廉，可靠性高。
13.本实用新型的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本实用新型的实践中得到教导。本实用新型的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
14.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作优选的详细描述，其中：
15.图1为传统气门正时调节机构的结构示意图；
16.图2为传统气门正时调节机构的调节过程示意图；
17.图3为本实施例中可变气门机构的结构示意图；
18.图4为本实施例中可变气门机构的局部剖视图；
19.图5为本实施例中可变气门机构的调节过程示意图。
20.附图标记：凸轮轴1、从动件2、偏心轴组3、滚轮4、挺柱5、推杆6、密封套管7、滚柱8、摇臂气门组9、从动转轴10。
‑
具体实施方式
21.以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
22.其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好地说明本实用新型的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能
省略是可以理解的。
23.本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
24.请参阅图3及图4，为一种可变气门，包括从动件2、挺柱5及偏心轴组3，还包括推杆 6及摇臂气门组9。从动件2的一端设置在凸轮轴1与挺柱5之间，从动件2的另一端转动连接在偏心轴组3的偏心端上，偏心轴组3驱动从动件2在挺柱5与发动机的凸轮轴1之间往复滑动。挺柱5靠近从动件2的一端为配合端。从动件2靠近凸轮轴1的一侧在凸轮轴1的凸轮面上滑动，从动件2的另一侧在配合端的端面上滑动。拟合曲面使挺柱5与凸轮轴1轴心之间的相对位置保持不变。挺柱5远离从动件2的一端上设置有球头座，推杆6的一端通过球头座与挺柱5连接。推杆6的另一端作用在摇臂气门组9的摇臂上。
25.本实施例中，从动件2与凸轮轴1配合的一侧上设置有滚轮4，滚轮4与凸轮轴1的凸轮面贴合，从动件2通过滚轮4在凸轮轴1的凸轮面上滑动。从动件2与拟合曲面配合的一侧上设置有滚柱8，滚柱8贴合在拟合曲面上，从动件2通过滚柱8在配合端的端面上滑动。滚轮4与滚柱8减少了从动件2移动时的阻力，减少了凸轮轴1、从动件2及挺柱5的磨损，增加了气门机构的可靠性及使用寿命。
26.本实施例中，还包括密封套管7，密封套管7沿挺柱5的延伸方向设置，挺柱5及推杆6 设置在密封套管7内，挺柱5及推杆6在密封套管7内沿密封套管7的延伸方向滑动。密封套管7对挺柱5及推杆6进行密封，并具有导向作用。
27.当偏心轴组3转动一定角度时，由于从动转轴10到偏心轴轴心的距离为已知，可以得到从动转轴10轴心的位置。滚轮4在凸轮轴1移动时，由于滚轮4的半径及凸轮面的轨迹已知，且滚轮4轴心与凸轮轴1轴心之间的连线始终与凸轮面垂直，可以得到滚轮4在凸轮轴1上的移动时，滚轮4轴心的运动轨迹。由于从动转轴10轴心到滚轮4轴心的距离为已知固定值，且已知从动转轴10轴心的位置，可以得到偏心轴组3转动一定角度后滚轮4轴心的位置。由于从动转轴10轴心、滚轮4轴心、滚柱8轴心三者之间的相对位置固定，得到从动转轴10 轴心及滚轮4轴心的位置后，可以得到滚柱8轴心的位置。依次计算偏心轴组3的转动量从 0逐渐变大时滚柱8轴心的位置，根据计算结果拟合出滚柱8轴心的运动轨迹。由于滚柱8 轴心移动过程中到拟合曲面的距离恒定为滚柱8的半径，故滚柱8轴心的运动轨迹即为拟合曲面的轨迹。
28.当正常工作时，偏心轴组3固定不动从动件2通过从动转轴10转动连接在偏心轴组3的偏心端上。a点偏心轴组3的转动轴心，为b点为从动转轴10的轴心。凸轮轴1转动，驱动从动件2以b点为中心摆动，从动件2摆动过程中，驱动挺柱5沿其延伸方向运动，从而将凸轮轴1升程和角度信息传递给挺柱5。挺柱5则通过推杆6驱动摇臂气门组9控制气门的开启与关闭。
29.当气门正时相位调节时，请参阅图5，a点是偏心轴组3的转动轴心，偏心轴组3绕a 点转动角度β，从动件2组在其带动下在凸轮轴1弧面上转动角度α。滚轮4在挺柱5的延伸方
向上产生位移变化量δ。从动件2的滚柱8轴心则从g0点移动到g1点，使发动机气门正时的相位角变化2α，摇臂比由i0变化为i1，其中i0＝lv0/lc0，i1＝lv1/lc1。由于滚柱8在挺柱5 的拟合曲面上滑动，挺柱5及推杆6在其径向上的位置保持不变。减小了挺柱5及推杆6在径向运动范围，进而可以减小密封套管7的体积，利于发动机的整体布置及密封设计。
30.滚轮4在凸轮轴1的凸轮面上移动时，滚柱8在挺柱5的延伸方向上产生了位移变化量δ'。拟合曲面的开口朝向滚柱8，拟合曲面拟合了滚柱8的运动轨迹，滚柱8在拟合曲面上滑动时，挺柱5上的拟合曲面吸收了滚柱8在挺柱5的延伸方向上产生的位移变化量δ'，使挺柱5与凸轮轴1轴心之间的距离恒定，进而使气门正时相位调节时，气门间隙保持不变。
31.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。