专利名称：机械式连续可变气门升程驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发动机气门驱动装置。
背景技术：
绝大多数实用的活塞式热力发动机均采用气门驱动机构控制进入气缸的空气充量。该气门驱动机构机械参数已经设计确定，则气门运动规律即已固定，不能在发动机实际运行中再行调节。 发动机运行工况复杂，缸内空气充量需求随工况不同有较大不同。以汽油机为例，当负荷较小时，仅需要较少的空气量，而为抑制多余的空气进入缸内，需采用节气门节流，从而造成泵气损失，增加了整机油耗。 如果能控制气门开启的升程和持续期，则可能取代节气门，起到控制进入缸内空气充量的作用，而减少泵气损失。另一方面，不同转速下采用不同的最大气门升程，还会提高发动机最大扭矩。
发明内容
本发明的目的在于提供一种机械式连续可变气门升程驱动装置，其可在电子设备的控制下，实现对气门开启升程和持续期的连续灵活控制，可以降低发动机整机油耗、提高动力性能。 为实现所述目的，本发明的机械式连续可变气门升程驱动装置，其特点是，包括摆臂、摇臂、凸轮轴和回位弹簧组件，摆臂以第一支座为支点进行摆动，摇臂以第二支座为支点进行摆动，第二支座为活动支座，当凸轮轴转动时，凸轮轴的凸轮作用于摇臂上，以使摇臂摆动，而摇臂同时作用于摆臂上，以使摆臂摆动，回位弹簧组件提供有回复力，该回复力作用于该摆臂上，以将摆臂和摇臂压靠在凸轮轴上。 所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其进一步的特点是第一支座安装于发动机上；第二支座可活动地安装在发动机上；摆臂具有第一端和第二端，摆臂的第一端连接第一支座，以第一支座为摆动支点而可相对第一支座往复摆动，摆臂的第二端为该机械式连续可变气门升程驱动装置的动力输出端，具有用于与气门弹簧组件相互作用的凸轮轮廓；摇臂具有第一端，摇臂的第一端连接第二支座，以第二支座为摆动支点而可相对第二支座往复摆动，摇臂与摆臂可相互进行传动；凸轮轴为该机械式连续可变气门升程驱动装置的动力输入端，可转动地安装在发动机上，包括可与摇臂进行相互传动的凸轮，该摇臂位于该凸轮和该摆臂之间。 所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其进一步的特点是摇臂的第二端安装有可绕自身轴线转动的滚子，该摇臂通过该滚子分别与该凸轮轴的凸轮和摆臂进行相互传动。 所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其进一步的特点是第一支座和第二支座分别设置在一控制轴上，该控制轴可转动地安装在发动机上，第一支座为该控制轴的
3同心圆段，而第二支座为该控制轴的偏心圆段。 所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其进一步的特点是摇臂安装有可绕自身轴线转动的滚子，摆臂的臂体上具有圆弧凸面，该摆臂和该摇臂通过该圆弧凸面与该滚子来相互传动。 所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其进一步的特点是摇臂安装有多个
滚子来分别与多个摆臂的臂体实现相互传动，该多个摆臂对应多个气门弹簧组件。 本发明的有益效果是 调整可活动的支座，从而在摆臂的一次往复摆动周期内，其第二端的凸轮轮廓中的基圆段与工作段各自所占的时长比例将发生变化，从而使气门弹簧组件轴向运动的时间长度和距离发生变化；这个轴向运动时间长度和距离，也就是发动机气门开启持续期和升程，可以在O至气门最大开启持续期或最大升程之间相关地连续调节，本发明的机械式连续可变升程气门驱动装置可实现气门开启持续期和升程大小按预先设定的变化规律在0 (最小值)和最大值之间连续可调，从而起到动态调节气缸内进气量的作用，当用于汽油机，可完全取代传统节气门，从而大大降低泵气损失，获得明显的节油效果，汽油机采用本发明，还能在全转速范围内优化最大扭矩，兼顾了低速大扭矩特性和高速高功率输出，从而提高汽油机动力性能；本发明还能实现汽油机可变排量的功能，大大降低了油耗，并提高了经济性；本发明的设计独特，可用于包括机械或液压挺柱、滚子摇臂在内的全部传统气门驱动形式的发动机上；应用本发明，无需大量改动原发动机缸盖，技术的扩展性好，实用价值高。
图1是本发明的机械式连续可变气门升程驱动装置的侧视图。 图2是本发明的机械式连续可变气门升程驱动装置的立体图。 图3是本发明的机械式连续可变气门升程驱动装置的各个工作状态的示意图，其
中(a)是在最小行程时的工作状态，(b)是最大行程时的工作状态，(c)和(d)是对应摆臂
的远端的凸轮轮廓的基圆段的两工作状态。 图4是本发明的机械式连续可变气门升程驱动装置的机构原理图。
具体实施例方式
如图1和图2所示，本发明的机械式连续可变气门升程驱动装置，用以驱动带有特殊型面的挺柱式气门弹簧总成或摇臂式气门弹簧总成，作为实现气门升程-开启持续期连续可调的解决方案。 本发明的机械式连续可变气门升程驱动装置包括摆臂4、摇臂2、控制轴3、凸轮1以及回位弹簧组件5。摆臂4安装在控制轴3上，可绕控制轴3往复摆动，摆臂4相对其摆动支点(即控制轴3)的远端的端面为凸轮轮廓，其用于与气门弹簧组件6相互作用，该凸轮轮廓例如包含一段或一段以上的以摆动支点的圆心的圆弧面(基圆段)以及至少一段函数弧面(工作段)，该函数弧面与气门弹簧组件5的预定型面相接触并发生作用期间，气门可按照预定的规律运动，该圆弧面与该函数弧面圆滑过渡，气门弹簧组件6可以是摇臂式或挺柱式的，在图1到3所示的实施例中，是以挺柱式为例，挺柱的上部具有该预定型面，特殊的，该预定型面可由滚子提供。摆臂4的该凸轮轮廓的圆弧面与气门弹簧组件的预定型面相接触并发生作用期限，气门处于预计公差范围内限定的静止状态(如图3(c)和图3(d)所示)。摆臂4在如图所示的实施例中是套装在控制轴3的同心圆段(即控制轴3转动时，该同心圆段的中心轴线固定) 摆臂4的壁体上还设置有圆弧凸面40 (如图1所示)。 摇臂2也安装在控制轴3上，可绕控制轴3往复摆动，摇臂2也以控制轴3为摆动支点，但是摇臂2的摆动中心轴线与摆臂4的摆动中心轴线不共线，在图1至图3所示的实施例中，摇臂2是套装在控制轴3的偏心轴段上，当控制轴3转动时，摇臂2的摆动中心轴线会发生变化。控制轴3相当于给摇臂2提供一可转动的支座，而给摆臂4提供一固定支座。 控制轴3可转动地安装在发动机上，其还可以通过传动机构由电动机控制定位。
摇臂2具有在相对其摆动支点的远端设置的滚子7，该滚子7与摆臂4的臂体上的圆弧凸面40接触。每个摇臂2的臂体上还设置一个或多个滚子(在如图所示的实施例中是在摇臂2的远端的两侧各设置一个滚子)，这些滚子与摆臂4臂体上的圆柱面40接触。
凸轮轴1上的凸轮与摇臂2的远端的滚子7接触，凸轮轴1可以由发动机曲轴经过传动机构来驱动。 回位弹簧组件5用于提供作用于摆臂4臂体的回复力，可以将其上一点固定在发动机上，而将弹簧的支脚与摆臂4的臂体发生作用，从而将摆臂4、摇臂2压迫在凸轮轴1上。 同时参照图4，在图4中，控制轴1被简化为两支座A、 B，支座A是固定的，而支座B是可活动的。本发明的机械式连续可变气门升程驱动装置装配到发动机上后，可配置电子设备控制系统，在该控制系统的操控下，可使控制轴3旋转一预定角度，由于摆臂4套装在控制轴3的偏心轴段上，因此摆臂4的摆动中心轴线发生变化，从而在摆臂4的一次往复摆动周期内，其远端的端面的凸轮轮廓中的基圆段与工作段各自所占的时长比例发生变化，从而使挺柱式气门弹簧总成6轴向运动的时间长度和距离发生变化。这个轴向运动时间长度和距离，也就是发动机气门开启持续期和升程，可以在0至气门最大开启持续期或最大升程之间相关地连续调节。控制轴3的极限转角下，0升程和最大升程(亦即O开启持续期和最大开启持续期)的极限情况，机构位置关系分别如图3(a)、图3(b)所示。
权利要求
一种机械式连续可变气门升程驱动装置，其特征在于，包括摆臂、摇臂、凸轮轴和回位弹簧组件，摆臂以第一支座为支点进行摆动，摇臂以第二支座为支点进行摆动，第二支座为活动支座，当凸轮轴转动时，凸轮轴的凸轮作用于摇臂上，以使摇臂摆动，而摇臂同时作用于摆臂上，以使摆臂摆动，回位弹簧组件提供有回复力，该回复力作用于该摆臂上，以将摆臂和摇臂压靠在凸轮轴上。
2. 如权利要求1所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其特征在于 第一支座安装于发动机上； 第二支座可活动地安装在发动机上；摆臂具有第一端和第二端，摆臂的第一端连接第一支座，以第一支座为摆动支点而可 相对第一支座往复摆动，摆臂的第二端为该机械式连续可变气门升程驱动装置的动力输出 端，具有用于与气门弹簧组件相互作用的凸轮轮廓；摇臂具有第一端，摇臂的第一端连接第二支座，以第二支座为摆动支点而可相对第二 支座往复摆动，摇臂与摆臂可相互进行传动；凸轮轴为该机械式连续可变气门升程驱动装置的动力输入端，可转动地安装在发动机 上，包括可与摇臂进行相互传动的凸轮，该摇臂位于该凸轮和该摆臂之间。
3. 如权利要求2所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其特征在于，摇臂的第二 端安装有可绕自身轴线转动的滚子，该摇臂通过该滚子分别与该凸轮轴的凸轮和摆臂进行 相互传动。
4. 如权利要求1或2所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其特征在于，第一支座 和第二支座分别设置在一控制轴上，该控制轴可转动地安装在发动机上，第一支座为该控 制轴的同心圆段，而第二支座为该控制轴的偏心圆段。
5. 如权利要求1或2所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其特征在于，摇臂安装 有可绕自身轴线转动的滚子，摆臂的臂体上具有圆弧凸面，该摆臂和该摇臂通过该圆弧凸 面与该滚子来相互传动。
6. 如权利要求5所述的机械式连续可变气门升程驱动装置，其特征在于，摇臂安装有 多个滚子来分别与多个摆臂的臂体实现相互传动，该多个摆臂对应多个气门弹簧组件。
全文摘要
本发明提供一种机械式连续可变气门升程驱动装置，其包括摆臂、摇臂、凸轮轴和回位弹簧，摆臂以第一支座为支点进行摆动，摇臂以第二支座为支点进行摆动，第二支座为活动支座，当凸轮轴转动时，凸轮轴的凸轮作用于摇臂上，以使摇臂摆动，而摇臂同时作用于摆臂上，以使摆臂摆动，回位弹簧组件，其提供有回复力，该回复力作用于该摆臂上，以将摆臂和摇臂压靠在凸轮轴上。通过在电子设备的控制下调整第二支座，实现对气门开启升程和持续期的连续灵活控制，可以降低发动机整机油耗、提高动力性能。
文档编号F01L1/34GK101705851SQ20091019851
公开日2010年5月12日 申请日期2009年11月10日 优先权日2009年11月10日
发明者吕世亮, 孔毅, 张华 , 张小虎, 李冲霄, 武涛, 章健勇, 邵强, 郝晓伟, 钱承炬 申请人:上海汽车集团股份有限公司