专利名称：一种可变气门升程的配气机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及汽车发动机领域，更具体地说，本发明是涉及一种可变气门升 程的配气机构。
背景技术：
传统的汽油发动机是依靠节气门的开度变化来控制和改变发动机负荷的， 而这种控制办法使得发动机存在着较大的泵气损失，特别在部分负荷下这种泵 气损失会很大程度的影响发动机的性能，因此，目前出现了许多取消使用节气 门控制汽油机负荷的方法，可变气门升程技术就是其中的一种。其可以根据发 动机的工况需求不同，通过改变气门升程和持续期来实现负荷的控制。目前， 国际上已有少数汽车厂商实现了这种气门升程全可变的技术，比如宝马公司的
Valvetronic、日产公司的VVEL、丰田公司的Valvematic等。随着先进发动机 技术的发展，3-5年以后，新一代发动机将取代目前较为先进的发动机，而基于 这种气门升程全可变技术的配气机构必定会成为未来发动机的标准配置。现在 使用的全可变机构也都是最近几年才有的新技术，他们也是通过一系列机械或 者液压的机构来实现气门升程连续可变的功能，目前国外的气门机构需要专门 的一级控制臂，其机构比较复杂，所需的调控扭矩较大，调控过程中运动副增 多导致磨擦损失也比较大，因而对燃油经济性的改善非常有限，控制起来的精 度也不高。 '
发明内容
本发明一种可变气门升程的配气机构，其所要解决的技术问题是提供一 种实用可行、可以快速响应，发动机性能显著提高，维持节气门始终在较大的 开度范围，尽可能减小发动机泵气损失的可变气门升程配气机构。
为解决以上的技术问题，本发明采用的技术方案是
本发明为一种可变气门升程的配气机构，包括凸轮轴，摇臂，摇臂滚子，液压挺柱，气门，凸轮工作面，所述的摇臂设置为通过摇臂滚子相互贴合工作 的两级或两级以上的结构，所述的凸轮工作面与摇臂滚子设置为轴向表面成斜 面配合的形状。
所述的摇臂分为一级摇臂和二级摇臂，所述的摇臂滚子分为一级摇臂滚子 和二级摇臂滚子，所述的二级摇臂和一级摇臂滚子设置在凸轮轴与一级摇臂滚 子和二级摇臂滚子之间的位置。
所述的凸轮工作面沿圆周一周轴向表面设置为斜面的锥形结构。
所述的凸轮轴设置为沿轴向可控制的活动结构。
所述的一级摇臂滚子设置为沿圆周一周轴向表面设置为斜面的锥形结构， 所述的一级摇臂滚子的锥形结构与凸轮工作面的锥面结构方向相反。 所述的二级摇臂滚子与一级摇臂下表面贴合。
所述的凸轮工作面的锥形结构的直径縮小的一端与凸轮轴为圆滑过渡结构。
所述的凸轮工作面的锥形结构的锥度与一级摇臂滚子的锥形结构的锥度一致。
所述的气门的升程变化范围在0—10mm之内。
采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果
1、 排放、油耗明显低于不采用气门升程全可变配气机构的同排量发动机；
2、 结构简单、紧凑，设计合理，发动机整体体积无明显改变；
3、 采用本发明的配气结构，可以使得节气门始终处在较大开度范围内，从 而有效地降低发动机泵气损失。
下面对本说明书中各幅附图所表达的内容及图中的标记作出简要的说明
图1是本发明所述的一种可变气门升程的配气机构的结构示意图2是本发明的凸轮轴的结构示意图3是本发明的一级摇臂滚子的结构示意图；图4是本发明的可变气门升程的配气机构处于最大升程时的结构示意图； 图5是本发明的可变气门升程的配气机构处于最小升程时的结构示意图； 图6是本发明的凸轮轴的凸轮工作面处于不同位置时的凸轮形线图； 图7是本发明的一级摇臂滚子的结构示意图中标记为1、凸轮轴；2、摇臂；3、摇臂滚子；4、 一级摇臂；5、 二级 摇臂；6、 一级摇臂滚子；'7、 二级摇臂滚子；8、液压挺柱；9、气门；10、 一 级摇臂轴；11、 二级摇臂轴；12、凸轮工作面；13、 一级摇臂下表面。 具体工作方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式
如所涉及 的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及 工作原理等作进一步的详细说明
如附图所示，本发明为一种可变气门升程的配气机构，包括凸轮轴l，摇臂 2，摇臂滚子3，液压挺柱8，气门9，凸轮工作面12，所述的摇臂2设置为通 过摇臂滚子3相互贴合工作的两级或两级以上的结构，所述的凸轮工作面12与 摇臂滚子3设置为轴向表面成斜面配合的形状。
所述的摇臂2分为一级摇臂4和二级摇臂5，所述的摇臂滚子3分为一级摇 臂滚子6和二级摇臂滚子7，所述的一级摇臂4和一级摇臂滚子6设置在凸轮轴 2与一级摇臂滚子6和二级摇臂滚子7之间的位置。
所述的凸轮工作面12沿圆周一周轴向表面设置为斜面的锥形结构。
所述的凸轮轴1设置为沿轴向可控制的活动结构。
所述的一级摇臂滚子6设置为沿圆周一周轴向表面设置为斜面的锥形结构， 所述的一级摇臂滚子6的锥形结构与凸轮工作面12的锥面结构方向相反。 所述的二级摇臂滚子7与一级摇臂下表面13贴合。
所述的凸轮工作面12的锥形结构的直径縮小的一端与凸轮轴为圆滑过渡结构。
所述的凸轮工作面12的锥形结构的锥度与一级摇臂滚子6的锥形结构的锥 度一致。
5所述的气门9的升程变化范围在0—10ram之内。
本发明的配气机构其原理主要是通过控制锥形的凸轮轴1和中间的一级摇 臂4的位置来调节气门的升程。
在实施例中，凸轮轴1沿其轴向可以连续运动从而可以连续改变气门升程 和持续期。
当机构位于高升程位置时，如图3所示，此时凸轮工作面12的基圆较大， 中间的 一级摇臂4的下部工作面与二级摇臂滚子7的接触点在下部工作面的靠 中间位置。此时通过凸轮轴驱动中间一级摇臂4可以获得最大的气门升程和较 长时间的持续期。
当机构位于低升程位置时，如图4所示，此时凸轮工作部分的基圆较小， 从而使得中间一级摇臂4的下部工作面和二级摇臂5滚子接触点移动到了下部 工作面的右端。此时凸轮驱动中间一级摇臂4旋转将不能压动气门开启，即气 门升程为零。
在不同工作位置的凸轮形线具有相同的凸轮升程，改变的只是基圆的大小， 因此凸轮工作面12为一平^"曲面，各处锥度一致，见图2。
除了如实施例中一样通过控制锥形凸轮轴1轴向移动来改变其和中间一级 摇臂3的位置的方法之外，也可以通过轴向移动中间一级摇臂3来实现这一控 制。
图6是本发明的凸轮轴的凸轮工作面处于不同位置时，其中间剖面的外轮 廓线图。该中间剖面经过气门9的中轴线，并与凸轮轴线相垂直。图中b表示 的是凸轮处于最大升程位置时该剖面的轮廓线；图中a表示的是凸轮处于最小 升程位置时该剖面的轮廓线。
本发明的配气机构，其特征在于通过控制锥形凸轮轴1和中间一级摇臂4 的相对位置变化来控制气门升程和持续期的连续变化；该配气机构的主要执行 机构均位于气门锁夹之上，避免了对整个气门运动机构造成影响；该锥形凸轮 轴1在任意工作位置具有相同的凸轮升程，其与中间一级摇臂滚子接触的整个工作面任意位置处的锥度相同，工作面为一平滑曲面；通过控制锥形凸轮轴1 和中间一级摇臂4的相对位置，可以实现气门升程在0-10mm范围内完全可变， 从而使得节气门始终处在较大开度范围内，从而有效地降低发动机泵气损失。
本发明的机构，结构简单，易于布置，并且在发动机能没有增加额外 的高速旋转件，同时采用步进电机可以实现精确的控制。采用本新型配气机构 可以实现在不同工况下选择合适的气门开启时间、升程大小和正时，可以实现 动力性和经济性、排放的全方面的匹配。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明具体的实现并不 受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进， 或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其他场合的，均在本发明的 保护范围内。
权利要求
1、一种可变气门升程的配气机构，包括凸轮轴(1)，摇臂(2)，摇臂滚子(3)，液压挺柱(8)，气门(9)，凸轮工作面(12)，其特征在于所述的摇臂(2)设置为通过摇臂滚子(3)相互贴合工作的两级或两级以上的结构，所述的凸轮工作面(12)与摇臂滚子(3)设置为轴向表面成斜面配合的形状。
2、 根据权利要求1所述的一种可变气门升程的配气机构，其特征在于所 述的摇臂(2)分为一级摇臂(4)和二级摇臂(5)，所述的摇臂滚子(3)分为 一级摇臂滚子(6)和二级摇臂滚子(7)，所述的一级摇臂(4)和一级摇臂滚 子(6)设置在凸轮轴(2)与一级摇臂滚子(6)和二级摇臂滚子(7)之间的 位置。
3、 根据权利要求l所述的一种可变气门升程的配气机构，其特征在于所 述的凸轮工作面(12)沿圆周一周轴向表面设置为斜面的锥形结构。
4、 根据权利要求l所述的一种可变气门升程的配气机构，其特征在于所 述的凸轮轴(1)设置为沿轴向可控制的活动结构。
5、 根据权利要求l所述的一种可变气门升程的配气机构，其特征在于所 述的一级摇臂滚子(6)设置为沿圆周一周轴向表面设置为斜面的锥形结构，所 述的一级摇臂滚子(6)的锥形结构与凸轮工作面(12)的锥面结构方向相反。
6、 根据权利要求l所述的一种可变气门升程的配气机构，其特征在于所 述的二级摇臂滚子(7)与一级摇臂下表面(13)贴合。
7、 根据权利要求l所述的一种可变气门升程的配气机构，其特征在于所 述的凸轮工作面(12)的lfc形结构的直径縮小的一端与凸轮轴为圆滑过渡结构。
8、 根据权利要求1所述的一种可变气门升程的配气机构，其特征在于所述的凸轮工作面(12)的锥形结构的锥度与一级摇臂滚子(6)的锥形结构的锥 度一致。
9、 根据权利要求l所述的一种可变气门升程的配气机构，其特征在于所述的气门(9)的升程变化范围在0—10mm之内。
全文摘要
本发明提供一种应用于汽车发动机领域的可变气门升程的配气机构，所述的可变气门升程的配气机构，包括凸轮轴(1)，摇臂(2)，摇臂滚子(3)，液压挺柱(8)，气门(9)，凸轮工作面(12)，摇臂(2)设置为通过摇臂滚子(3)相互贴合工作的两级或两级以上的结构，凸轮工作面(12)与摇臂滚子(3)设置为轴向表面成斜面配合的形状。采用本发明的技术方案，能得到以下的有益效果1.排放、油耗明显低于不采用气门升程全可变配气机构的同排量发动机；2.结构简单、紧凑，设计合理，发动机整体体积无明显改变；3.采用本发明的配气结构，可以使得节气门始终处在较大开度范围内，从而有效地降低发动机泵气损失。
文档编号F01L13/00GK101446217SQ200810246250
公开日2009年6月3日 申请日期2008年12月31日 优先权日2008年12月31日
发明者张志福, 航 朱, 宏 胡 申请人:奇瑞汽车股份有限公司