专利名称：一种连续可变气门开起持续期和气门开启提前角的正时凸轮轴的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种凸轮轴，特别是一种连续可变气门开起持续期和提前角的正 时凸轮轴。
背景技术：
随着人们对汽车发动机的性能油耗排放等要求的不断提高，国际各大汽车集 团都投入大量的资金人力研发可变气门技术。由于汽油机的调节是量调节，考虑 到进排气的流动惯性、进气道形状、压縮比、燃烧室形状、燃烧情况和凸轮轴气 门机构的运动特性等因素，发动机在不同转速，负荷和发动机温度的情况下，为 实现最佳的动力性，经济性对换气情况有十分复杂的要求。目前实用的技术只是 通过某些机构配合发动机的转速和负荷的变化改变凸轮轴与曲轴的相对转角使 气门开启提前角增大或减小或改变气门升程等，从而在一定程度上提高发动机在
各种转速和负荷下的动力性能，同时降低排放提高经济性。不足之处可变凸轮 轴机构可实现气门开启提前角相位调节，但气q开起持续期不能改变或不能连续
能改变(除宝马的VALVETRONIC技术，但只是微调)，所以以往的可变凸轮轴配 气机构不能充分满足发动机实际的配气需求。气门开启与气门关闭之间的时期称 为气门开起持续期，这三个值确定其中任何两个即可得出第三个值，在气门开起 持续期不能改变的情况下，如果发动机低转速低负荷运转，气门开启提前角较小，
但气门迟闭角较大，较大的气门迟闭角会使吸入的充量重新推回进气道造成很大 的充量损失，如果发动机高速高负荷运转，气门开启提前角较大，但气门迟闭角 较小(比低速时小得多)，较小的气门迟闭角会使气门过早关闭，具有很高速度 的新鲜空气被阻挡在汽缸之外，同样造成很大的充量损失。在气门开起持续期不 能连续控制的情况下，以本田的VTEC技术为例，每个汽缸有三个凸轮分别在低 中高转速下驱动气门摆臂组件，因而只有三个不连续的气门开起持续期，无法满 足全工况下的配气需求。
发明内容
本发明目的是提供一种连续可变气门开起持续期和气门开启提前角，可显著 提高发动机配气效能的正时凸轮轴。
本发明的技术方案 一种连续可变气门开起持续期和气门开启提前角的正 时凸轮轴，其结构包括受气门开起持续期控制器控制的中心轴和转动凸轮回程导 轨，受气门开启提前角相位控制器控制的空心轴和凸轮；空心轴套在中心轴上， 凸轮连接固定在空心轴上，凸轮上有与空心轴内的轴向孔相通的类扇形槽；转动 凸轮回程导轨嵌入凸轮的类扇形槽内，在类扇形槽内有一定的转动空间，并与中 心轴固定连接；转动凸轮回程导轨的外轮廓与凸轮的外轮廓共圆，其最低轮廓与 凸轮的基圆相外切。，
所述气门开启提前角相位控制器包括链轮、配油盘、气门开启滞后室和气 门开启提前室，链轮与配油盘之间有大环形油道和小环形油道，小环形压力油道 与气门开启提前室和滑动轴承内的环形油槽相连通；大环形压力油道与气门开启 滞后室和滑动轴承内的环形油槽相连通；所述气门开起持续期控制器包括气门开起持续期延长室和气门开起持续期縮短室，气门开起持续期延长室与滑动轴承内 的环形油槽相连通，气门开起持续期縮短室与滑动轴承内的环形油槽相连通。
所述空心轴由至少两段串联连接而成，空心轴上分布有至少两个凸轮和滑 动轴承。
本发明的技术效果由于该凸轮轴为组合式结构，转动凸轮回程导轨在扇形 槽内可以转动一定的角度。转动凸轮回程导轨由中心轴带动向左转动一个角度， 则气门开起持续期可延长双倍的角度，反之则縮短双倍的角度。气门开启持续期 可延长45度以上(配气相显示)，而且与气门开启提前角控制是相互独立的。由 于气门开启提前角和气门开起持续期可分别控制，可实现发动机在低转速低负荷 运转的情况下，气门开启提前角较小，同时气门迟闭角也较小，可控的较小的气 门迟闭角可使进气门在恰当的时机(进气速度为0时)关闭最大程度上提高充量。 发动机在高速高负荷运转的情况下，气门开启提前角较大，同时气门迟闭角也较 大，可最大程度利用进气的惯性增加充量。所以本发明可在可变凸轮轴相位发动 机的基础上显著提高配气效能，大幅提高发动机的动力性和经济性。
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图l是本发明的实施例图2是空心轴和凸轮的结构示意图3是图1中气门开启提前角相位控制器的C-C断面图； 图4是图1中气门开启持续期控制器的B-B断面图； 图5是图1中的A-A断面图6是转动凸轮回程导轨嵌入类扇形槽内时的断面图； 图7是转动凸轮回程导轨的结构示意图8是转动凸轮回程导轨的断面图9是中心轴的结构示意图； 图IO是中心轴切面处的断面图； 图ll是锁止销结构示意图。 具体实施例
如图1至图10所示，一种连续可变气门开起持续期和提前角的正时凸轮轴， 其结构包括中心轴l、空心轴2、凸轮3和转动凸轮回程导轨4，空心轴2套在 中心轴1上可以相对转动，凸轮3焊接在空心轴2上或者将凸轮3和空心轴2 作为一个整体进行加工，凸轮3上有与空心轴2内的轴向孔65相通的类扇形槽 28;转动凸轮回程导轨4嵌入凸轮3的类扇形槽28内，在类扇形槽28内有一定 的转动空间64，此空间的最大转动角度约为25度；中心轴1上有矩形切面31, 转动凸轮回程导轨4嵌入凸轮3的类扇形槽28内时，导轨4的底面67恰好与中 心轴切面31接触，螺钉穿过空心轴2上的孔29和中心轴1上的孔30旋入转动 凸轮回程导轨4上的螺纹孔66内，从而将转动凸轮回程导轨4与中心轴1固定 连接起来；转动凸轮回程导轨4的外轮廓32与凸轮3的外轮廓25共圆，其最低 轮廓33与凸轮3的基圆相外切。空心轴2由相互焊接串联的多段空心轴组成， 相邻两段空心轴之间的焊接处与中心轴1之间有空隙9，保证焊接物不与中心轴 l接触。空心轴1受气门开启提前角相位控制器控制，空心轴2上有多个滑动轴 承41和多个呈不同角度排列的凸轮3。空心轴2左端的滑动轴承42内有两个环 形油槽12、 13，右端的滑动轴承52内有两个环形油槽14、 15。空心轴2的左端 有两个轴向压力油道8、 10，气门开启提前角相位控制器包括端盖24、定子22、 转子23、链轮5、配油盘7、螺栓60、气门开起提前室20和气门开起滞后室21。 压力油道8分别与气门开启提前角相位控制器内的三个气门开起滞后室21和滑 动轴承42内环形油槽13相连通，压力油道10分别与气门开启提前角相位控制 器内的三个气门开起提前室20和滑动轴承42内的环形油槽12相连通；链轮5 与配油盘7之间有与气门开起滞后室21连通的大环形压力油道27和与气门开起 提前室20连通的小环形压力油道26，小环形压力油道26通过径向压力油道54 和轴向压力油道10与滑动轴承42内的环形油槽12相连通，大环形压力油道27 通过径向压力油道53和轴向压力油道8与滑动轴承42内的环形油槽13相连通。 中心轴1受气门开起持续期控制器控制，气门开起持续期控制器包括左端盖16、 转子51、定子50、右端盖19和螺栓61，气门开起持续期延长室17和气门开起 持续期縮短室18;中心轴1的右端有轴向压力油道11，通过径向压力油道55 与滑动轴承52内的环形油槽14连通，通过径向压力油道63与气门开起持续期 縮短室18连通；左端盖16上有轴向压力油道40，空心轴2的右端有轴向压力 油道43和径向压力油道44，气门开起持续期延长室17通过轴向压力油道43、 径向压力油道44与滑动轴承52内的环形油槽15连通。
气门开启提前角控制的实现发动机的液压泵将压力油输入气门开启提前角 控制三位四通电磁阀A，电磁阀A的两个输油口分别连接滑动轴承42的两个环 形油槽。需要气门开启提前角增大时，发动机的电脑系统控制电磁阀A向环形油 槽12输入压力油，压力油通过轴向油道IO，径向油道54，小环形油道26和孔
6进入三个气门开启提前室20，在油压的作用下转子23相对于定子22逆时针转 动，转子23与空心轴2连接，则空心轴2相对于链轮5逆时针转动，实现气门 开启提前角增大。同时转子23左侧气门开启滞后室21内的液压油在转子23的 推动下通过孔62,大环形油道27，径向油道53，轴向油道8，环形油槽13，电 磁阀A流回发动机的机油室。需要气门开启提前角减小时，电磁阀A将压力油输 入环形油槽13压力油沿以上路径反向流动，推动转子23相对于定子22顺时针 转动，便实现气门开启提前角减小。当发动机停止运转时，扭力弹簧将转子23 转回启动位置(即气门开启提前室最小的位置)，锁止销70插入端盖24的锁止 孔内，保证发动机在启动时凸轮轴的稳定，发动机在启动后压力油可将锁止销推 回锁止销孔内，解除锁止。
气门开起持续期控制的实现发动机的液压泵将压力油输入气门开起持续期 控制三位四通电磁阀B，电磁阀B的两个输油口分别连接滑动轴承52的两个环 形油槽，需要气门开起持续期延长时，发动机的电脑系统控制电磁阀B向环形油 槽15输入压力油，压力油通过径向油道44，轴向油道43，轴向油道40，进入 气门开起持续期延长室17，在油压的作用下转子51顺时针转动即向凸轮轴转向 的反方向转动，转动凸轮回程导轨4与中心轴1固定连接，中心轴1与转子51 通过花键连接，这样转子51便可带动转动凸轮回程导轨4转动，由于凸轮3和 转动凸轮回程导轨4的外轮廓重叠区减少，凸轮的外轮廓长度延长，滚轮挺柱在 远停程点的持续时间延长，这样由滚轮挺柱推动的气门其开起的持续期便延长。 同时转子51右侧气门开起持续期縮短室18内的液压油在转子51的推动下经过 径向油道63，轴向油道ll，径向油道55，环形油槽14，电磁阀B流回发动机的
机油室。需要气门开起持续期縮短时，发动机的电脑系统控制电磁阀B向环形油 槽14输入压力油，压力油沿以上路径反向流动，推动转子51逆时针转动，转动 凸轮回程导轨4与凸轮3的外轮廓重叠区增大，凸轮的外轮廓长度縮短，气门开 起持续期便縮短。
权利要求
1.一种连续可变气门开起持续期和气门开启提前角的正时凸轮轴，其特征在于其结构包括受气门开起持续期控制器控制的中心轴(1)和转动凸轮回程导轨(4)，受气门开启提前角相位控制器控制的空心轴(2)和凸轮(3)；空心轴(2)套在中心轴(1)上，凸轮(3)连接固定在空心轴(2)上，凸轮(3)上有与空心轴(2)内的轴向孔(65)相通的类扇形槽(28)；转动凸轮回程导轨(4)嵌入凸轮(3)的类扇形槽(28)内，在类扇形槽(28)内有一定的转动空间(64)，并与中心轴(1)固定连接；转动凸轮回程导轨(4)的外轮廓(32)与凸轮(3)的外轮廓(25)共圆，其最低轮廓(33)与凸轮(3)的基圆相外切。
2. 根据权利要求l所述的凸轮轴，其,征在于所述气门开启提前角相位 控制器包括链轮(5)、配油盘(7)、气门开启滞后室(20)和气门开启提前室(21)， 链轮(5)与配油盘(7)之间有大环形油道(27)和小环形油道(26)，小环形 压力油道(26)与气门开起滞后室(20)和滑动轴承(42)内的环形油槽(12) 相连通；大环形压力油道(27)与气门开起提前室(21)和滑动轴承(42)内的 环形油槽(13)相连通；所述气门开起持续期控制器包括气门开起持续期延长室(17)和气门开起持续期縮短室(18)，气门开起持续期延长室(17)与滑动轴 承(52)内的环形油槽(15)相连通，气门开起持续期縮短室(18)与滑动轴承 (52)内的环形油槽(14)相连通。
3. 根据权利要求1或2所述的凸轮轴，其特征在于所述空心轴(2)由 至少两段串联连接而成，空心轴(2)上分布有至少两个凸轮(28)和滑动轴承(41)。
全文摘要
本发明公开了一种连续可变气门开起持续期和气门开启提前角的正时凸轮轴，其结构包括受气门开起持续期控制器控制的中心轴和转动凸轮回程导轨，受气门开启提前角相位控制器控制的空心轴和凸轮；空心轴套在中心轴上，凸轮连接固定在空心轴上，凸轮上有与空心轴内的轴向孔相通的类扇形槽；转动凸轮回程导轨嵌入凸轮的类扇形槽内，在类扇形槽内有一定的转动空间，并与中心轴固定连接；转动凸轮回程导轨的外轮廓与凸轮的外轮廓共圆，其最低轮廓与凸轮的基圆相外切。本发明可在可变凸轮轴相位发动机的基础上显著提高配气效能，大幅提高发动机的动力性和经济性。
文档编号F01L1/34GK101173618SQ20071003611
公开日2008年5月7日 申请日期2007年11月10日 优先权日2007年11月10日
发明者张志强 申请人:张志强