一种可变气门升程驱动装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种可变气门升程驱动装置，涉及发动机部件，用来提高零部件的使用寿命，降低发动机的加工成本和燃油消耗量。该可变气门升程驱动装置包括第一气门和第二气门、第一气门摇臂和第二气门摇臂、凸轮轴、第一摆臂和第一摆臂调节架、第二摆臂和第二摆臂调节架；凸轮轴转动时带动第一摆臂围绕第一旋转中心摆动以实现第一气门的打开或闭合，并且凸轮轴转动时带动第二摆臂围绕第三旋转中心摆动实现第二气门的打开或闭合；第一摆臂调节架绕自身的第一轴转动以带动第一驱动部围绕第一轴转动同时调节第一旋转中心的位置，第二摆臂调节架绕自身的第二轴转动以带动第二驱动部围绕第二轴转动同时调节第三旋转中心的位置。
【专利说明】一种可变气门升程驱动装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机部件，尤其涉及一种可变气门升程驱动装置。
【背景技术】
[0002]气门是发动机中的一个重要部件，用于向发动机内输入燃料并排出燃烧后的废气。在发动机领域中，气门升程指的是气门从刚刚打开到完全打开所运动的高度，也就是气门的开启高度。发动机中使用的凸轮轴的凸轮型线不同，所获得的气门升程也不同。传统发动机的气门升程是固定不变的，即其凸轮轴的凸轮型线只有一种，其升程设计是对发动机在全工况下的平衡性选择，因此该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应，结果是发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩，只是得到了在全工况下较为平衡的性能。
[0003]可变气门升程技术(VVL, variable valve lift)能够根据发动机的不同工况改变其气门升程，使发动机在高速区和低速区都能得到良好的响应，从而改善发动机的高速功率和低速扭矩。现有的可变气门升程技术按照其控制效果可分为分段可变气门升程和连续可变气门升程。与分段可变气门升程相比，连续可变气门升程可以更好地配合发动机的燃烧系统，具有一定的优越性。
[0004]现有的可变气门升程驱动装置中，大多是通过改变凸轮轴的凸轮型线来获得不同的气门升程。具体的做法是使用组合式的凸轮轴，该组合式凸轮轴上设有多个具有不同型线的凸轮，通过该组合式凸轮轴上的不同凸轮型线来驱动气门连杆往复运动，从而使气门升程可变。
[0005]但是在使用该可变气门升程驱动装置变换气门升程的过程中，凸轮轴、气门连杆等相关零部件均承受了不同程度的冲击载荷，降低了零部件的使用寿命。而且组合式的凸轮轴比传统的凸轮轴结构复杂、质量大，增加了发动机的加工成本和燃油消耗量。
【发明内容】
[0006]本发明实施例提供一种可变气门升程驱动装置，以提高零部件的使用寿命，降低发动机的加工成本和燃油消耗量。
[0007]为达到上述目的，本发明实施例采用如下技术方案:
[0008]本发明实施例提供了一种可变气门升程驱动装置，其包括第一气门和第二气门、与第一气门连接的第一气门连杆和与第二气门连接的第二气门连杆、与第一气门连杆连接的第一气门摇臂和与第二气门连杆连接的第二气门摇臂、以及驱动第一气门和第二气门打开或闭合的凸轮轴，在第一气门摇臂和凸轮轴之间设有第一摆臂和第一摆臂调节架，在第二气门摇臂和凸轮轴之间设有第二摆臂和第二摆臂调节架；所述第一摆臂上设有第一旋转中心和第二旋转中心，所述第二摆臂上设有第三旋转中心和第四旋转中心，所述第一摆臂调节架上设有与所述第一旋转中心活动连接的第一驱动部，所述第二摆臂调节架上设有与所述第三旋转中心活动连接的第二驱动部；凸轮轴转动时带动第一摆臂围绕第一旋转中心摆动以驱动第一气门连杆直线往复运动实现第一气门的打开或闭合，并且凸轮轴转动时带动第二摆臂围绕第三旋转中心摆动以驱动第二气门连杆直线往复运动实现第二气门的打开或闭合；第一摆臂调节架绕自身的第一轴转动以带动第一驱动部围绕第一轴转动同时调节第一旋转中心的位置，第二摆臂调节架绕自身的第二轴转动以带动第二驱动部围绕第二轴转动同时调节第三旋转中心的位置。
[0009]具体而言，所述第一轴与所述第二旋转中心同轴设置；所述第二轴与所述第四旋转中心同轴设置。
[0010]为了使凸轮轴的承重能力更好、第一轴和第二轴的位置固定，所述的可变气门升程驱动装置，还包括位于所述凸轮轴、第一摆臂调节架及第二摆臂调节架之间的轴承座，所述轴承座具有连接部，所述第一轴及所述第二轴共同与所述连接部活动连接。
[0011]为了能够驱动第一摆臂调节架和第二摆臂调节架转动，所述的可变气门升程驱动装置，还包括动力驱动机构，所述动力驱动机构用于驱动第一摆臂调节架绕自身的第一轴转动以带动第一驱动部围绕第一轴转动同时调节第一旋转中心的位置，还用于驱动第二摆臂调节架绕自身的第二轴转动以带动第二驱动部围绕第二轴转动同时调节第三旋转中心的位置。
[0012]具体地，所述第一摆臂调节架上设有第一豁口，所述第二摆臂调节架上设有第二豁口，所述第一豁口和第二豁口用于连接动力驱动机构。
[0013]为了易于加工，所述第一豁口及所述第二豁口的表面形状均为U型。
[0014]为了能够实现第一气门和第二气门的不同开度，所述第一豁口的表面形状与所述第二豁口的表面形状不相同。
[0015]其中，为使动力传递过程能量损失较少，传递效率较高，所述动力驱动机构包括曲拐轴及驱动所述曲拐轴旋转的伺服电机；所述曲拐轴包括同轴设置的两个直线部和位于两个直线部之间且固定连接两个直线部的曲拐部，所述两个直线部的轴线与所述曲拐部的轴线平行且之间具有指定的距离，所述第一豁口及第二豁口均卡接所述曲拐部。
[0016]为了降低装配时确保第一驱动轴与第一旋转中心同轴、第二驱动轴与第二旋转中心同轴的难度，所述第一驱动部包括设于所述第一摆臂调节架上的第一通孔及设于所述第一通孔内的第一驱动轴，所述第一驱动轴与所述第一旋转中心活动连接；所述第二驱动部包括设于所述第二摆臂调节架上的第二通孔及设于所述第二通孔内的第二驱动轴，所述第二驱动轴与所述第三旋转中心活动连接。
[0017]具体而言，第二旋转中心为设在第一摆臂的第三通孔，第四旋转中心为设在第二摆臂的第四通孔；第三通孔内安装有第一摆臂滚子，所述第一摆臂滚子与所述凸轮轴上的第一凸轮相接触；第四通孔内安装有第二摆臂滚子，所述第二摆臂滚子与所述凸轮轴上的第二凸轮相接触。
[0018]对于本发明实施例提供的可变气门升程驱动装置而言，当第一旋转中心位于一个位置处时可以实现一种气门升程，当调整第一旋转中心使其位于另一个不同位置处时可以实现另一种不同的气门升程，当第三旋转中心位于一个位置处时可以实现一种气门升程，当调整第三旋转中心使其位于另一个不同位置处时可以实现另一种不同的气门升程。第一气门的气门升程可以与第二气门的气门升程相同或不同。因此可以根据发动机的不同使用工况对第一气门和第二气门的气门升程进行改变。[0019]本发明实施例中实现可变气门升程的方式与现有技术中使用组合式凸轮轴实现可变气门升程的方式不同，不会由于变更具有不同型线的凸轮来驱动各气门连杆运动而对凸轮轴、各气门连杆等零部件产生冲击作用，延长了凸轮轴、各气门连杆等相关零部件的使用寿命；而且由于不会在凸轮轴上设置多个具有不同型线的凸轮，因此与本发明实施例中的各摆臂配合使用的凸轮轴结构简单、质量小，降低了发动机的加工成本和燃油消耗量。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
[0021]图1为本发明实施例提供的一种可变气门升程驱动装置的结构分解示意图；
[0022]图2为本发明实施例提供的另一种可变气门升程驱动装置的结构分解示意图；
[0023]图3为本发明实施例提供的一种动力驱动机构的结构示意图；
[0024]图4为本发明实施例提供的一种第一摆臂调节架的结构示意图；
[0025]图5为本发明实施例提供的一种第二摆臂调节架的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。
[0027]图1为本发明实施例提供的可变气门升程驱动装置的结构分解示意图。如图1所示，该可变气门升程驱动装置，包括:第一气门11和第二气门11'、与第一气门11连接的第一气门连杆12和与第二气门11'连接的第二气门连杆12'、与第一气门连杆12连接的第一气门摇臂13和与第二气门连杆12'连接的第二气门摇臂13'、以及驱动第一气门11和第二气门11'打开或闭合的凸轮轴14，在第一气门摇臂13和凸轮轴14之间设有第一摆臂15和第一摆臂调节架16，在第二气门摇臂13'和凸轮轴14之间设有第二摆臂15'和第二摆臂调节架16';第一摆臂15上设有第一旋转中心151和第二旋转中心152，第二摆臂15'上设有第三旋转中心151'和第四旋转中心152'，第一摆臂调节架16上设有与第一旋转中心151活动连接的第一驱动部162，第二摆臂调节架16'上设有与第三旋转中心151'活动连接的第二驱动部162'。
[0028]凸轮轴14转动时带动第一摆臂15围绕第一旋转中心151摆动以驱动第一气门连杆12直线往复运动实现第一气门11的打开或闭合，并且凸轮轴14转动时带动第二摆臂15'围绕第三旋转中心151'摆动以驱动第二气门连杆12'直线往复运动实现第二气门Ili的打开或闭合。
[0029]第一摆臂调节架16绕自身的第一轴161转动以带动第一驱动部162部围绕第一轴161转动同时调节第一旋转中心151的位置，第二摆臂调节架16'绕自身的第二轴161'转动以带动第二驱动部162'围绕第二轴161'转动同时调节第三旋转中心151'的位置。
[0030]这样当第一旋转中心位于一个位置处时可以实现一种气门升程，当调整第一旋转中心使其位于另一个不同位置处时可以实现另一种不同的气门升程，当第三旋转中心位于一个位置处时可以实现一种气门升程，当调整第三旋转中心使其位于另一个不同位置处时可以实现另一种不同的气门升程。第一气门的气门升程可以与第二气门的气门升程相同或不同。因此可以根据发动机的不同使用工况对第一气门和第二气门的气门升程进行改变。
[0031]本发明实施例中实现可变气门升程的方式与现有技术中使用组合式凸轮轴实现可变气门升程的方式不同，不会由于变更具有不同型线的凸轮来驱动各气门连杆运动而对凸轮轴、各气门连杆等零部件产生冲击作用，延长了凸轮轴、各气门连杆等相关零部件的使用寿命；而且由于不会在凸轮轴上设置多个具有不同型线的凸轮，因此与本发明实施例中的各摆臂配合使用的凸轮轴结构简单、质量小，降低了发动机的加工成本和燃油消耗量。
[0032]上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，第一摆臂调节架16铰接在发动机的位置固定的零部件上，例如铰接在发动机的盖体上，第一摆臂调节架16能够围绕铰接处转动，因此第一轴161的中心即为该铰接处，且该中心固定不动。当第一旋转中心151位于第一位置时，使第一摆臂调节架16围绕第一轴161的转动某一角度，以使第一旋转中心151位于另一个不同于第一位置的第二位置。
[0033]第二旋转中心152可以与第一摆臂调节架16的第一轴161同轴设置，这样，如果得知了第一旋转中心151从第一位置到第二位置的过程中，第一摆臂调节架16围绕第一轴161所转过的角度值，也就能得知第一摆臂15绕第二旋转中心152所转过的角度值。当然，如果得知了第一摆臂15绕第二旋转中心152所转过的角度值，也就能得知第一摆臂调节架16围绕第一轴161所转过的角度值。
[0034]上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，第二摆臂调节架16'铰接在发动机的位置固定的零部件上，例如铰接在发动机的盖体上，第二摆臂调节架16'能够围绕铰接处转动，因此第二轴161'的中心即为该铰接处，且该中心固定不动。当第三旋转中心151'位于第一位置时，使第二摆臂调节架16'围绕第二轴161'的转动某一角度，以使第三旋转中心151'位于另一个不同于第一位置的第二位置。
[0035]第四旋转中心152'可以与第二摆臂调节架16'的第二轴161'同轴设置，这样，如果得知了第三旋转中心151'从第一位置到第二位置的过程中，第二摆臂调节架16'围绕第二轴161'所转过的角度值，也就能得知第二摆臂15'绕第四旋转中心152'所转过的角度值。当然，如果得知了第二摆臂15'绕第四旋转中心152'所转过的角度值，也就能得知第二摆臂调节架16'围绕第二轴161'所转过的角度值。
[0036]如图2所示，上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，还可以包括位于凸轮轴14、第一摆臂调节架16及第二摆臂调节架16'之间的轴承座21，轴承座21具有连接部211，第一轴161及第二轴161'共同与连接部211活动连接。
[0037]这样轴承座21能够对凸轮轴14起到支承作用，使得凸轮轴的承重能力更好。同时，轴承座连接在发动机缸盖上，使得与其上连接部211活动连接的第一轴161及第二轴161'位置固定，从而使第一摆臂调节架16及第二摆臂调节架16'的位置固定，使得上述可变气门升程驱动装置的结构更加简单、紧凑。
[0038]上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，再次参见图2，还可以包括动力驱动机构17，动力驱动机构17能够驱动第一摆臂调节架16绕自身的第一轴161转动以带动第一驱动部162围绕第一轴161转动同时调节第一旋转中心151的位置，还能够驱动第二摆臂调节架W绕自身的第二轴161'转动以带动第二驱动部162'围绕第二轴161'转动同时调节第三旋转中心151'的位置，使得第一摆臂调节架16、第二摆臂调节架16'转动效果更好。
[0039]上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，第一摆臂调节架16上设有第一豁口 163，第二摆臂调节架16'上设有第二豁口 163'，第一豁口 163和第二豁口 163'用于连接动力驱动机构17，从而驱动机构17中的部件可以容纳于第一豁口 163和第二豁口163'内，节约了空间，使得可变气门升程驱动装置的结构更加紧凑。
[0040]上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，第一豁口 163及第二豁口 163'的表面形状均可以为U型。U型的豁口易于加工，也便于卡设驱动机构17。当然，第一豁口163及第二豁口 163'的表面形状不局限于U型，也可以为其他易于加工的形状。
[0041]上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，第一豁口 163的表面形状可以与第二豁口 163'的表面形状不相同。由于第一豁口 163与第二豁口 163'的表面形状不相同，即第一豁口 163、第二豁口 163'的表面与动力驱动机构接触点就不同，那么第一摆臂调节架16和第二摆臂调节架16'上的第一驱动部162和第二驱动部162'的位置也就不同从进而使第一气门11与第二气门IP的气门升程不同。也就是说能够实现第一气门11和第二气门11'的不同开度。
[0042]因此，应用本发明实施例中的可变气门升程驱动装置，可以使发动机在不同工况下在同一气缸中的第一气门和第二气门升程不同，能够实现在某个工况下调节两个气门的开度不一致来提高了发动机在该工况下燃料的燃烧效率，从而提供发动机的动力性、经济性和怠速稳定性。同时，也可以降低发动机尾气的排放量。
[0043]上述实施例提 供的可变气门升程驱动装置中，如图3所示，动力驱动机构17包括曲拐轴31及驱动曲拐轴31旋转的伺服电机(图中未示出)；曲拐轴31包括同轴设置的两个直线部311和位于两个直线部311之间且固定连接两个直线部的曲拐部312，两个直线部311的轴线与曲拐部312的轴线平行且之间具有指定的距离，第一豁口 163及第二豁口163 ^均卡接曲拐部312。
[0044]如果曲拐部312相对于第一豁口 163或第二豁口 163'转动，将损耗一部分能量，传递动力的效率较低。本实施例中，第一豁口 163和第二豁口 163'均与曲拐轴31上的曲拐部312卡接。即曲拐部312与第一豁口 163或第二豁口 163'之间均无相对运动，从而使得曲拐部312能够直接把动力传递给第一摆臂调节架16和第二摆臂调节架16'，能量损失较少，传递效率较高。
[0045]上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，参见图4和图5，第一驱动部162还可以包括设于第一摆臂调节架上16的第一通孔41及设于第一通孔41内的第一驱动轴42，第一驱动轴42与第一旋转中心151活动连接；第二驱动部162'包括设于第二摆臂调节架16'上的第二通孔51及设于第二通孔51内的第二驱动轴52，第二驱动轴52与第三旋转中心151'活动连接。
[0046]这样第一摆臂15能够绕第一驱动轴42转动，第一驱动轴42与第一旋转中心151共用一个轴，大大降低了装配时确保第一驱动轴42与第一旋转中心151同轴的难度。同样地，第二摆臂15'能够绕第二驱动轴52转动，第二驱动轴52与第二旋转中心152'共用一个轴，大大降低了装配时确保第二驱动轴52与第二旋转中心152'同轴的难度。
[0047]此外，第一驱动轴42能够直接将第一摆臂调节架16上的动力传递给与其活动链接的第一摆臂15，而无需再设置其他的传递动力的零件。不难看出，第二驱动轴52也是同样道理。
[0048]上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，再次参见图2第二旋转中心152可以为设在第一摆臂15的第三通孔153，第四旋转中心152'可以为设在第二摆臂的第四通孔153';第三通孔153内安装有第一摆臂滚子154，第一摆臂滚子154与凸轮轴14上的第一凸轮141相接触；第四通孔153'内安装有第二摆臂滚子154'，第二摆臂滚子154'与凸轮轴14上的第二凸轮142相接触。
[0049]这样第一摆臂滚子154和第二摆臂滚子154'可以巧妙地将第二旋转中心152和第四旋转中心152'的位置临时固定，以便驱动第一摆臂15围绕第二旋转中心152转动，以及第二摆臂15'围绕第四旋转中心152'转动。
[0050]具体为将第一摆臂滚子154和第二摆臂滚子154'抵靠在与它们接触的其他零部件上使第一摆臂滚子154和第二摆臂滚子154'固定不动。第一摆臂滚子154可以与凸轮轴14上的第一凸轮141相接触，第二摆臂滚子15^与凸轮轴14上的第二凸轮142相接触。然后驱动第一摆臂15和第二摆臂15'转动以使第一摆臂15能够围绕第二旋转中心152旋转、第二摆臂15'能够围绕第四旋转中心152'旋转。
[0051]在第一摆臂15围绕第二旋转中心152旋转、第二摆臂15^能够围绕第四旋转中心152'旋转的运动完成后，凸轮轴14转动，凸轮轴14上的第一凸轮141的大端抵靠第一摆臂滚子154，第二凸轮142的大端抵靠第二摆臂滚子154'，从而第一摆臂滚子154带动第一摆臂15围绕第一旋转中心151摆动、第二摆臂15'围绕第三旋转中心151'摆动。
[0052]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本【技术领域】的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
【权利要求】
1.一种可变气门升程驱动装置，包括:第一气门和第二气门、与第一气门连接的第一气门连杆和与第二气门连接的第二气门连杆、与第一气门连杆连接的第一气门摇臂和与第二气门连杆连接的第二气门摇臂、以及驱动第一气门和第二气门打开或闭合的凸轮轴，其特征在于，在第一气门摇臂和凸轮轴之间设有第一摆臂和第一摆臂调节架，在第二气门摇臂和凸轮轴之间设有第二摆臂和第二摆臂调节架；所述第一摆臂上设有第一旋转中心和第二旋转中心，所述第二摆臂上设有第三旋转中心和第四旋转中心，所述第一摆臂调节架上设有与所述第一旋转中心活动连接的第一驱动部，所述第二摆臂调节架上设有与所述第三旋转中心活动连接的第二驱动部； 凸轮轴转动时带动第一摆臂围绕第一旋转中心摆动以驱动第一气门连杆直线往复运动实现第一气门的打开或闭合，并且凸轮轴转动时带动第二摆臂围绕第三旋转中心摆动以驱动第二气门连杆直线往复运动实现第二气门的打开或闭合； 第一摆臂调节架绕自身的第一轴转动以带动第一驱动部围绕第一轴转动同时调节第一旋转中心的位置，第二摆臂调节架绕自身的第二轴转动以带动第二驱动部围绕第二轴转动同时调节第三旋转中心的位置。
2.根据权利要求1所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第一轴与所述第二旋转中心同轴设置。
3.根据权利要求1所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第二轴与所述第四旋转中心同轴设置。
4.根据权利要求1所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，还包括位于所述凸轮轴、第一摆臂调节架及第 二摆臂调节架之间的轴承座，所述轴承座具有连接部，所述第一轴及所述第二轴共同与所述连接部活动连接。
5.根据权利要求1-4任一项所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，还包括动力驱动机构，所述动力驱动机构用于驱动第一摆臂调节架绕自身的第一轴转动以带动第一驱动部围绕第一轴转动同时调节第一旋转中心的位置，还用于驱动第二摆臂调节架绕自身的第二轴转动以带动第二驱动部围绕第二轴转动同时调节第三旋转中心的位置。
6.根据权利要求5所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第一摆臂调节架上设有第一豁口，所述第二摆臂调节架上设有第二豁口，所述第一豁口和第二豁口用于连接动力驱动机构。
7.根据权利要求6所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第一豁口及所述第二豁口的表面形状均为U型。
8.根据权利要求6所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第一豁口的表面形状与所述第二豁口的表面形状不相同。
9.根据权利要求6所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述动力驱动机构包括曲拐轴及驱动所述曲拐轴旋转的伺服电机；所述曲拐轴包括同轴设置的两个直线部和位于两个直线部之间且固定连接两个直线部的曲拐部，所述两个直线部的轴线与所述曲拐部的轴线平行且之间具有指定的距离，所述第一豁口及第二豁口均卡接所述曲拐部。
10.根据权利要求1-4任一项所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第一驱动部包括设于所述第一摆臂调节架上的第一通孔及设于所述第一通孔内的第一驱动轴，所述第一驱动轴与所述第一旋转中心活动连接；所述第二驱动部包括设于所述第二摆臂调节架上的第二通孔及设于所述第二通孔内的第二驱动轴，所述第二驱动轴与所述第三旋转中心活动连接。
11.根据权利要求1-4任一项所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，第二旋转中心为设在第一摆臂的第三通孔，第四旋转中心为设在第二摆臂的第四通孔；第三通孔内安装有第一摆臂滚子，所述第一摆臂滚子与所述凸轮轴上的第一凸轮相接触；第四通孔内安装有第二摆臂滚子，所述第二摆臂滚子与所述凸轮轴上的第二凸轮相接触。
【文档编号】F01L13/00GK103925032SQ201310014477
【公开日】2014年7月16日 申请日期:2013年1月15日 优先权日:2013年1月15日
【发明者】刘涛, 刘胜强, 林文, 尹吉, 王忠宁, 王龙 申请人:长城汽车股份有限公司