专利名称：可变的阀升程装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变的阀升程(valve lift)装置。更具体地，本发 明涉及一种能够根据发动机操作状态调整阀升程量的可变的阀升程装置。
背景技术：
通常，车辆发动机包括燃料在其内燃烧以产生动力的燃烧室。燃 烧室设置有提供含有燃料的气体混合物的进气阀和将燃烧气体排出的 排气阀。通过连接到曲轴上的阀升程装置从而使这些进气和排气阀将 燃烧室打开和关闭。传统的阀升程装置具有通过使用形成为预定形成的凸轮通过利用 以预定形状形成的凸轮具有固定的阀升程量。因此，不可能对被导入 或排出的气体的量进行调整。因此，发动机在各种驱动范围下不能以 其最优的状态运行。例如，如果阀升程装置被设计为对低驱动速度进行最优反应，那 么阀开启时间和开启量对于高速度驱动状态下是不足够的。相反，当 阀升程装置被设计为对高驱动速度进行最优反应，那么相反的现象将 出现在低速度驱动状态下。为了解决上述缺陷，已经研究和开发了一种可变阀升程装置。各 种可变阀升程装置，例如摇杆臂式(locker (rocker) arm type)可变 阀升程装置、直接驱动式可变阀升程装置、旋臂式可变阀升程装置， 和其它己经被开发或者正在开发之中。
在传统的高-低凸轮分离式可变阀升程装置的情况下，它的操作稳 定性是非常好的，并且由于分别设有低和高凸轮，因此，它具有很高 的设计自由度。然而，高-低凸轮分离式可变阀升程装置具有以下问题，即驱动质量增大，由此不可能开发成刀刃技术(cutting-edge technology)。例如，高-低凸轮分离式可变阀升程装置不可能作为连续 的可变阀升程被开发。传统的旋臂式2-稳定可变阀升程具有用于驱动低 凸轮的内体和用于驱动高凸轮的外体。因此，驱动质量增加并且它的 结构刚度发生恶化。这在高速驱动中对它是不利的。此背景技术部分所披露的上述信息仅仅是为了增加对本发明的背 景的理解，因此它包括那些并没有形成为本国本领域普通技术人员已 公知的信息。发明内容本发明已经致力于提供一种单凸轮式可变阀升程装置，它的结构 简单，并且具有的低的驱动重量和高的结构刚度。本发明还提供了一种可变阀升程装置，它通过简单的设计改变能 用作CDA系统。本发明的示范性实施例提供了一种可变阀升程装置，它包括臂(用 于控制进气和排气的阀和弹簧与该臂相连)，形成在与阀和阔弹簧相 对的所述臂上的驱动活塞凹槽，设置在驱动活塞凹槽内的驱动活塞， 位于驱动活塞凹槽内用于对所述驱动活塞进行偏压的驱动活塞部弹性 件，与气缸盖相连以支承驱动活塞的支承，用于可选择地固定驱动活 塞的锁定单元，以及用于可选择地将液压供给所述锁定单元的液压提 供单元。锁定单元可包括形成于驱动活塞上的止动(stopper)销连接凹槽， 形成于臂上以与止动销连接凹槽面对的止动销凹槽，位于所述止动销 凹槽内的止动销，以及设置于止动销凹槽内对所述止动销进行偏压的 止动销部弹性件。液压提供单元包括形成于臂内以使止动销凹槽与驱动活塞凹槽相 连的液压通道，被形成为穿透所述驱动活塞和支承的支承部液压通道，
连接到支承部通道上以可选择地将油供给油控制阀的油控制阀，以及 控制油控制阀发动机控制单元。发动机控制单元可根据发动机的操作状态对油控制阀进行开启和 关闭。止动销根据油控制阀是否开启可插入到止动销连接凹槽内或从其 内移开。 .当止动销插入到止动销连接凹槽内时，其上形成有活塞凹槽的臂 部分不可在竖直方向上进行往复运动。当止动销从止动销连接凹槽移开时，其上形成有活塞凹槽的臂部 分可在竖直方向上进行往复运动。驱动活塞部弹性件可为压縮弹簧。止动销部弹性件可为拉伸弹簧。驱动活塞部弹性件的弹力可小于阀弹簧的弹力。
图l为根据本发明示范性实施例的可变阀升程装置的前剖视图。 图2为沿图1的II-II线剖开的剖视图。图3为当油控制阀开启时图1的可变阀升程装置的操作状态的前剖视图。图4至图6为当油控制阀关闭时图1的可变阀升程装置的操作状态 的前剖视图。
具体实施方式
此后将结合附图对本发明的示范性实施例进行详细说明。在下述的说明中，本发明的示范性实施例可应用于旋臂式系统。 然而，对于本领域普通技术人员而言明显的是，本发明还可容易地应 用于摇杆臂系统。因此，应该理解的是，本发明不局限于旋臂系统。图l为根据本发明示范性实施例的可变阀升程装置的前剖视图并 且图2为沿图1的II-II线剖开的剖视图。如图1所示，阀1和阀弹簧3连接到旋臂5上。驱动活塞凹槽15形成 在与阀1和阀弹簧3相对的旋臂5的下端上。 驱动活塞l 1设置在驱动活塞凹槽15内。旋臂5沿着驱动活塞11的外 周往复运动。驱动活塞弹性件9设置在驱动活塞凹槽15内以对驱动活塞11进行偏压。驱动活塞11由固定在气缸盖31上的支承25支承。 驱动活塞11设置有止动销连接凹槽13。 旋臂5设置有与止动销连接凹槽13对应的止动销凹槽17。 止动销19设置在止动销凹槽17内。止动销部弹性件21设置在止动销凹槽17以对止动销19进行偏压。液压提供单元将液压提供到止动销凹槽17内。液压提供单元包括 旋臂液压通道23、支承液压通道27、油控制阀29和发动机控制单元33。旋臂液压通道形成于旋臂5内从而使止动销凹槽17连接到驱动活 塞凹槽15上，这样，油可通过旋臂通道23直接导入到止动销凹槽17内。油控制阀29连接到支承通道27上。发动机控制单元33根据发动机的操作状态控制油控制阀。S卩，油 控制阀29根据来自发动机控制单元33的开启和关闭。驱动活塞部弹性件9的弹力小于阀弹簧3的弹力从而防止阀1在油 控制阀29开启之前开启。艮P,当驱动活塞部弹性件9的弹力大于阀弹簧3的弹力时，驱动活 塞部弹性件9将被压縮。因此，阀弹簧3在驱动活塞11的上部接触驱动 活塞凹槽15的上部之前被压縮，由于在油控制阀29开启之前将阀1打 开。驱动活塞部弹性件9和阀弹簧3的弹力根据阀弹簧3的弹力、旋臂5 和凸轮7之间的接触位置，以及驱动活塞部弹性件9的压縮位移确定。 驱动活塞部弹性件9可为压縮弹簧。 止动销部弹性件21可为拉伸弹簧。以下将对油控制阀29开启时可变阀升程装置的操作进行说明。 图3为当油控制阀开启时图1的可变阀升程装置的操作状态的前剖 视图。
如图3所示，当发动机以高速驱动时，油控制阀29被发动机控制单元打开。在该点处，油通过支承液压通道27、驱动活塞凹槽15以及旋 臂液压通道23朝止动销凹槽17被导向。油沿着图3的箭头方向流动。当油朝止动销凹槽17导向时，止动销凹槽17内的压力升高。在这 种情况下，当止动销部弹性件21在止动销凹槽17内压力增大的情况下 被推压到止动销连接凹槽13内时(参见图2)，止动销19被偏压到止动 销凹槽17内。在止动销19插入到止动销连接凹槽13的作用下，旋臂5以传统旋臂 的方式操作。即，驱动活塞11放置于其上的一部分旋臂5甚至在当凸轮 7旋转的情况下也不进行往复运动。阀1设置于其上的一部分旋臂5进行 往复运动。以下将对油控制阀29关闭时可变阀升程装置的操作进行说明。 图4至图6为当油控制阀关闭时图1的可变阀升程装置的操作状态 的前剖视图。如图4所示，当发动机以低速驱动时，油控制阀29被发动机控制单 元33关闭。在该点处，液压从止动销凹槽17释放并且因此，止动销19 在止动销不弹性件21的作用下从位于驱动活塞l 1内的止动销连接凹槽 13运动出。如图5所示，当凸轮7旋转时，由凸轮7产生压制旋臂5的作用力。 在此点处，驱动活塞部弹性件11被压縮直到驱动活塞凹槽15的上部与 驱动活塞ll的上部接触时。如图5所示， 一部分旋臂7在箭头方向上运 动。在这种情况下，旋臂5的阀侧向端部变成旋转中心，并且阀l不会开启，直到驱动活塞凹槽15的上部接触驱动活塞11的上部。如图6所示，当驱动活塞凹槽15接触驱动活塞的上部时，驱动活塞11放置于其处的旋臂5的一部分旋转运动停止。从此点处，阀l放置于其处的一部分旋臂旋转从而将阀l打开。艮P，阀1放置于其处的旋臂5在所示箭头方向上运动。 在此点处，驱动活塞11与支承25接触的部分变成旋转中心。 此后，虽然附图中未示出，但是当凸轮7旋转时阔1又再关闭，然后活塞11放置于其处的那部分旋臂5返回至其初始状态。
接下来，上述操作将被重复。甚至在凸轮旋转时，吸气阀和排气阀没有打开或关闭的操作状态 被称作驱动活塞的空转。驱动活塞11的上部和活塞凹槽15的上部之间 的最小和最大间距差被称作驱动活塞的空转间距。当油控制阀29关闭时比当油控制阀29开启时，阀l具有更短的持续时间和升程量。即，如上所述，由于驱动活塞的空转运动由可变阀升 程装置产生，阀l开启和关闭的持续时间以及开启和关闭量与驱动活塞 的空转运动间距成比例地减小。当增加驱动活塞的控制运动间距时，它可应用于气缸停止-致动(cylinderde-activation) (CDA)的旋臂装置。艮口，在前述说明中，描述了具有两升程的可变阀升程装置。然而， 通过调整本发明实施例的驱动活塞的空转运动可实现具有普通发动机 的操作状态和阀没有开启和关闭时的操作状态的系统。当CDA系统应用于多缸发动机时， 一些气缸具有没有动力产生由 此可降低燃料消耗的操作状态。如上所述，根据本发明，由于阀升程可根据发动机的速度进行可 变地调整，因此发动机的效率可明显增大并且燃料消耗率和发动机的 输出可增大。此外，当驱动活塞的升程间距被调整时，本发明的可变 阀升程装置可用作CDA系统。此外，由于本发明的可变阀装置被设计为具有单凸轮结构，因此 它的结构比设计有分离的低和高凸轮的传统可变阀升程装置的结构简 单。因此，可容易地完成对可变阀升程装置的设计改变。另外，可变 式阀升程装置可具有增加的结构刚度和相对小的驱动重量。在结合目前所认为是最实用以及最佳的实施例对本发明进行描述 的同时，应该理解的是，本发明不局限于所披露的实施例，而是相反， 在所附权利要求的精神和范围之内它覆盖了各种变速和等同的布置。
权利要求
1. 一种可变阀升程装置，包括臂，用于控制进气和排气的阀和弹簧与该臂相连； 驱动活塞凹槽，形成在与阀和阀弹簧相对的所述臂上； 驱动活塞，设置在驱动活塞凹槽内； _ 驱动活塞部弹性件，位于驱动活塞凹槽内用于对所述驱动活塞进 行偏压；支承，连接到气缸盖上以对驱动活塞进行支承； 锁定单元，用于可选择地固定驱动活塞的；以及 液压提供单元，用于可选择地将液压供给所述锁定单元。
2. 如权利要求1所述的可变阀升程装置，其中锁定单元包括 形成于驱动活塞上的止动销连接凹槽； 形成于臂上以与止动销连接凹槽面对的止动销凹槽； 位于所述止动销凹槽内的止动销；以及 _ 设置于止动销凹槽内对所述止动销进行偏压的止动销部弹性件。
3. 如权利要求2所述的可变阀升程装置，其中液压提供单元包括 形成于臂内以使止动销凹槽与驱动活塞凹槽相连的液压通道； 被形成为穿透所述驱动活塞和支承的支承部液压通道； 连接到支承部通道上以可选择地将油供给油控制阀的油控制阀 ，以及控制油控制阀的发动机控制单元。
4. 如权利要求3所所述的可变阀升程装置，其中发动机控制单元根 据发动机的操作状态对油控制阀进行开启和关闭。
5. 如权利要求4所述的可变阀升程装置，其中止动销根据油控制阀 是否开启插入到止动销连接凹槽内或从其内移开。
6. 如权利要求5所述的可变阀升程装置，其中，当止动销插入到止动销连接凹槽内时，其上形成有活塞凹槽的臂部分不能在竖直方向上进行往复运动。
7. 如权利要求5所述的可变阀升程装置，其中，当止动销从止动销 连接凹槽移开时，其上形成有活塞凹槽的臂部分在竖直方向上进行往 复运动。
8. 如权利要求2所述的可变阀升程装置，其中止动销部弹性件可为 拉伸弹簧。
9. 如权利要求1所述的可变阀升程装置，其中驱动活塞部弹性件为 压縮弹簧。
10. 如权利要求9所述的可变阀升程装置，其中驱动活塞部弹性件 的弹力小于阀弹簧的弹力。
全文摘要
一种可变阀升程装置，其包括臂(用于控制进气和排气的阀和弹簧与该臂相连)，形成在与阀和阀弹簧相对的所述臂上的驱动活塞凹槽，设置在驱动活塞凹槽内的驱动活塞，位于驱动活塞凹槽内用于对所述驱动活塞进行偏压的驱动活塞部弹性件，与气缸盖相连以支承驱动活塞的支承，用于可选择地固定驱动活塞的锁定单元，以及用于可选择地将液压供给所述锁定单元的液压提供单元。
文档编号F01L9/00GK101144400SQ200610156689
公开日2008年3月19日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年9月11日
发明者金炯翼 申请人:现代自动车株式会社