多级可变气门升程装置的制作方法

本申请要求2014年12月9日在韩国知识产权局提出的韩国专利申请第10-2014-0175833号的优先权，该申请的全部内容通过引用纳入本文。

技术领域

本发明涉及一种多级可变气门升程装置。更具体地，本发明涉及一种通过多个阶段改变气门的升程的多级可变气门升程装置。

背景技术：

内燃机通过将燃料和空气吸入燃烧室并且通过燃烧燃料和空气而产生动力。进气和排气气门由凸轮轴进行操作。当进气气门打开时，空气流进燃烧室，当排气气门打开时，空气从燃烧室中被排出。

同时，根据发动机的旋转速度确定进气气门或排气气门的最佳操作。也就是说，根据发动机的旋转速度控制气门的升程和打开/关闭正时。可变气门升程(variable valve lift,VVL)装置已经被开发，其中，根据发动机的旋转速度，气门被操作为用于各种气门升程，以实现气门的最佳操作。例如，VVL具有多个紧固于凸轮轴的凸轮，并且以不同的气门升程操作气门。根据车辆状况来选择用于操作气门的凸轮。

当多个凸轮设置到凸轮轴时，进气气门或排气气门通过选择性地改变凸轮的操作是复杂的，并且可能产生发动机部件之间的干涉。

进一步地，当多个凸轮独立地操作以避免发动机部件之间的干涉时，需要额外的元件来操作每个凸轮，从而增加了成本。

公开于该背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明致力于提供一种多级可变气门升程装置，其具有的优点在于：其提供了简单的组成结构，并且能够有效地操作而没有各构成元件之间的干涉。

此外，本申请致力于提供一种多级可变气门升程装置，其具有减少生产成本的优点。

进一步地，本发明致力于提供一种多级可变气门升程装置，通过包括用于关闭汽缸的零升程的至少三个阶段，其具有改变气门升程的优点。

根据本发明示例性实施方案的一种多级可变气门升程装置，可包括凸轮轴，其通过旋转以打开和关闭气门。至少两个凸轮部分，其设置在凸轮轴的外圆周上，并且包括高凸轮和普通凸轮，至少两个凸轮部分在凸轮轴的轴向方向上移动，并且与凸轮轴一起旋转。闭缸装置，其连接至气门，并且配置为通过高凸轮或普通凸轮的一个而进行杠杆运动，闭缸装置通过液压而被操作以选择性地实现零气门升程。至少两个升程操作部分，其设置在凸轮轴的外圆周上，至少两个升程操作部分在凸轮轴的轴向方向上移动，以在凸轮轴的轴向方向上移动至少两个凸轮部分。操作控制部分，其在凸轮轴的轴向方向上选择性地移动至少两个升程操作部分。销，其附接至操作控制部分。导轨，其形成于每个升程操作部分的外圆周的凹槽内，使得当凸轮轴和至少两个升程操作部分旋转时，销插入到导轨以引导销，并且通过销在凸轮轴的轴向方向上移动至少两个升程操作部分。至少两个升程操作部分根据操作控制部分的销来移动。

闭缸装置可通过高凸轮和普通凸轮的一个而进行杠杆运动，以改变气门升程，并且根据在凸轮轴的轴向方向上移动的至少两个凸轮部分来选择高升程和普通升程中的一个。

闭缸装置可包括外部主体，其通过高凸轮和普通凸轮的一个绕着外部主体的一个端部处的旋转轴线而选择性地进行杠杆运动，并且外部主体在其另一个端部与气门连接。内部主体，其设置在外部主体的内部，并且内部主体的一个端部旋转地连接至外部主体的另一个端部。连接轴，其穿透外部主体的另一个端部和内部主体的一个端部，并且 连接外部主体和内部主体。空程弹簧，其配置为将绕着连接轴相对于外部主体旋转的内部主体返回到初始位置。内部主体可固定到外部主体，通过释放闭缸装置的液压，并通过普通凸轮或者高凸轮的旋转，内部主体绕着外部主体的旋转轴线与外部主体一起进行杠杆运动。并且内部主体可通过闭缸装置的液压而从外部主体释放，使得通过普通凸轮或高凸轮的旋转，只有内部主体绕着连接轴进行杠杆运动。

内部主体可包括锁栓销孔，锁栓销插入该锁栓销孔，并且外部主体包括锁栓弹簧，当闭缸装置的液压被释放时，锁栓弹簧在一个方向上推动锁栓销以将外部主体固定到内部主体。并且其中，当液压提供至闭缸装置时，锁栓销可通过液压被推向相反方向，从而将内部主体从外部主体释放。

通过高凸轮，外部主体可与所述内部主体一起进行杠杆运动以实现高气门升程，高凸轮根据至少两个凸轮部分在凸轮轴的轴向方向上的移动而被选择。通过普通凸轮，外部主体可与所述内部主体一起进行杠杆运动以实现普通气门升程，普通凸轮根据至少两个凸轮部分在凸轮轴的轴向方向上的移动而被选择。只有内部主体绕着连接轴可进行杠杆运动，从而实现零气门升程。

附图说明

图1为根据本发明构思的示例性实施方案的多级可变气门升程装置的示意图。

图2为根据本发明构思的示例性实施方案的闭缸装置的顶部平面图。

图3为根据本发明构思的示例性实施方案的闭缸装置的截面侧视图。

具体实施方式

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

图1为根据本发明构思的示例性实施方案的多级可变气门升程设备的示意图。

如图1所示，根据本发明构思的示例性实施方案的多级可变气门升 程装置1包括凸轮轴100，凸轮部分40和60，螺线管10，操作装置30和50，联锁装置70和销操作装置20。操作装置30和50以及联锁装置70为升程操作部分，其操作为改变气门升程，而螺线管10和销操作装置20控制操作装置30和50以及联锁装置70的操作。

凸轮轴100根据发动机曲轴(未示出)的旋转而旋转。凸轮轴100是本领域技术人员所公知的，因此将省略对其详细描述。

凸轮部分40和60包括凸轮41，42，48，49，61，62，68和69，用于操作发动机的进气气门(未示出)或排气气门(未示出)，并且凸轮部分40和60具有设定厚度的中空圆柱形状。凸轮轴100插入到凸轮部分40和60中。因此，凸轮部分40和60从凸轮轴100的外圆周伸出。凸轮部分40和60的中空部分具有与凸轮轴100的外圆周相应的圆形形状。即，凸轮部分40和60的内圆周与凸轮轴100的外圆周接触。此外，凸轮部分40和60的内圆周安装在凸轮轴100的外圆周上，使得凸轮部分40和60在凸轮轴100的轴向方向上移动。凸轮部分40和60与凸轮轴100一起旋转。凸轮部分40和60沿着凸轮轴100的轴线可移动，并且凸轮部分40和60与凸轮轴100彼此联接。因此，根据本领域技术人员的设计，凸轮部分40和60与凸轮轴100一起旋转。

凸轮部分40和60包括第一凸轮部分40和第二凸轮部分60。其中，第一凸轮部分40操作设置于一个汽缸处的气门(未示出)，而第二凸轮部分60操作设置于另一汽缸处的气门(未示出)。进一步地，第一凸轮部分40能够操作设置于一个汽缸处的两个气门，而第二凸轮部分60能够操作设置于另一汽缸处的两个气门。

在图1中，示出了多级可变气门升程装置1操作具有至少两个汽缸(未示出)的多汽缸发动机的两个汽缸处的气门。其中，该气门为进气气门或排气气门。

第一凸轮部分40包括第一普通凸轮41，第一高凸轮42，第二普通凸轮48，第二高凸轮49，以及第一连接部分45。

第一普通凸轮41，第一高凸轮42，第二普通凸轮48和第二高凸轮49的每一个可以是具有椭圆形状的一般凸轮，使得其一个端部比其另一端部更加凸出。通常地，凸轮的一个端部被称为“凸轮凸角(cam lobe)”，凸轮的另一端部被称为“凸轮基部(cam base)”。

凸轮41，42，48和49的凸轮基部具有均匀半径的弧形形状。通过凸轮41，42，48和49的旋转，从气门的打开开始时到气门的关闭结束时，凸轮41，42，48和49的凸轮凸角推动气门打开/关闭单元5。气门打开/关闭单元5的一个端部与凸轮41，42，48和49滚动接触，以通过凸轮41，42，48和49的旋转来操作气门打开/关闭。气门打开/关闭单元5是本领域技术人员所公知的，因此将省略对其详细描述。

第一普通凸轮41和第一高凸轮42设置为彼此接近，而第二普通凸轮48和第二高凸轮49设置为彼此接近。另外，第一普通凸轮41和第二高凸轮42彼此成对，以操作一个气门，而第二普通凸轮48和第二高凸轮49彼此成对，以操作另一个气门。

第一连接部分45将成对的第一普通凸轮41和第一高凸轮42与成对的第二普通凸轮48和第二高凸轮49相连接。即，第一连接部分45设置于成对的第一普通凸轮41和第一高凸轮42与成对的第二普通凸轮48和第二高凸轮49之间，并且第一凸轮部分40为整体模制形成。

第一和第二高凸轮42和49的凸轮凸角可比第一和第二普通凸轮41和48的凸轮凸角从凸轮轴100的外圆周更加凸出。因此，第一和第二高凸轮42和49实现气门的高升程，而第一和第二普通凸轮41和48实现气门的普通升程。即，当气门打开/关闭单元5与高凸轮42和49滚动接触时，实现气门的高升程，并且当气门打开/关闭单元5与普通凸轮41和48滚动接触时，实现气门的普通升程。进一步地，根据第一凸轮部分40在凸轮轴100的轴向方向上移动，来选择用于操作气门的第一和第二高凸轮42和49或第一和第二普通凸轮41和48。

第二凸轮部分60包括第三普通凸轮61，第三高凸轮62，第四普通凸轮68，第四高凸轮69，以及第二连接部分65。

其中，关于第三普通凸轮61、第三高凸轮62、第四普通凸轮68、第四高凸轮69以及第二连接部分65的描述与关于第一普通凸轮41、第一高凸轮42、第二普通凸轮48、第二高凸轮49以及第一连接部分45的描述相同，因此将省略对其描述。

螺线管10被提供，从而将凸轮轴100的旋转运动转化为第一凸轮部分40或第二凸轮部分60的直线运动。即，当螺线管10操作时，根据凸轮轴100的旋转运动，第一凸轮部分40或第二凸轮部分60在凸轮轴100 的轴向方向上直线移动。其中，通过电控制螺线管10而操作螺线管10为打开或关闭是本领域技术人员是公知的，因此将省去对其详细描述。

操作装置30和50具有与第一和第二凸轮部分40和60类似的中空形状的圆柱形状，凸轮轴100插入并穿过该中空形状，以使操作装置30和50设置在凸轮轴100的外圆周上。此外，操作装置30和50具有中空形状，使得操作装置30和50的内圆周与凸轮轴100的外圆周相对应。操作装置30和50的外圆周具有均匀半径的圆形形状。进一步地，操作装置30和50的内圆周安装于凸轮轴100的外圆周，使得操作装置30和50沿着凸轮轴100的轴线移动，并且操作装置30和50与凸轮轴100一起旋转。

螺线管10包括普通升程螺线管12和高升程螺线管14，而操作装置30和50包括普通升程操作装置30和高升程操作装置50。

低升程操作装置30与第一凸轮部分40整体形成，或者与第一凸轮部分40一起移动。此外，根据普通升程螺线管12的操作，与凸轮轴100一起旋转的普通升程操作装置30在凸轮轴100的轴向方向的一个方向上移动。从而，实现了气门的普通升程。虽然图1示出了普通升程操作装置30设置在第一普通凸轮41的一个端部，但在公开的实施方案中，并不限于此。

为更好的理解和便于描述，向前的方向将被定义为普通升程操作装置30为实现气门的普通升程而移动的所述一个方向。

高升程操作装置50与第二凸轮部分60整体形成，或者与第二凸轮部分60一起移动。此外，根据高升程螺线管14的操作，与凸轮轴100一起旋转的高升程操作装置50在沿凸轮轴100的轴线方向的另一个方向上移动。从而，实现了气门的高升程。虽然图1示出了高升程操作装置50设置在第三高凸轮62的一个端部，但在公开的实施方案中，并不限于此。

为更好的理解和便于描述，向后的方向将被定义为高升程操作装置50为实现气门的高升程而移动的所述另一个方向。

联锁装置70具有其内中空的圆柱形状，与操作装置30和50与第一和第二凸轮部分40和60的中空相类似。凸轮轴100插入联锁装置70的中空部分中，以使联锁装置70设置在的凸轮轴100的外圆周上。此外，联锁装置70的内圆周与凸轮轴100的外圆周相对应。此外，联锁装置70的 外圆周具有均匀半径的圆形形状。进一步地，联锁装置70的内圆周安装于凸轮轴100的外圆周，使得联锁装置70沿着凸轮轴100的轴线移动，并且联锁装置70与凸轮轴100一起旋转。

联锁装置70设置在整体形成的第一凸轮部分40和第二凸轮部分60之间。此外，联锁装置70将第一凸轮部分40和第二凸轮部分60彼此联锁。

如果普通升程操作装置30在向前的方向上移动，则联锁装置70在向前的方向上移动。此外，根据联锁装置70在向前的方向上移动，整体形成的第二凸轮部分60被联锁装置70推动。因此，第二凸轮装置60在向前的方向上移动。

如果高升程操作装置50在向后的方向上移动，则联锁装置70在向后的方向上移动。此外，根据联锁装置70在向后的方向上移动，整体形成的第一凸轮部分40被联锁装置70推动。因此，第一凸轮部分40在向后的方向上移动。

销操作装置20沿着凸轮轴100的轴线移动联锁装置70。此外，销操作装置20包括壳体21，铰链单元22，第一销24，第二销25，以及销固定单元27。

壳体21为销操作装置20的箱体，由此，铰链单元22，第一销24，第二销25，以及销固定单元27安装于此。

铰链22执行绕着安装于壳体21的铰链轴23的枢转运动。

第一销24和第二销25可为在一个方向上延伸的杆状。

根据铰链单元22的枢转运动，第一销24被铰链单元22推动，使得第一销24向下移动并从壳体21突出。此外，根据第一销24的初始位置，铰链单元22被第一销24推动，以使铰链单元22执行反向枢转运动。进一步地，根据铰链单元22的反向枢转运动，第二销25被铰链单元22推动，使得第二销25向下移动并从壳体21突出。即，销操作装置20使第一和第二销24和25彼此联锁，使得如果第一销24和第二销25的一个没有从壳体21突出，则第一销24和第二销25的另外一个从壳体21突出。

销固定单元27将第一和第二销24和25的位置固定在初始位置。钩槽29形成于第一和第二销24和25处，用于钩住销固定单元27，此时第一销24或第二销25被定位在初始位置。销固定单元27在第一销24和第 二销25之间执行往复运动，使得销固定单元27的一部分定位于钩槽29中，以用于将第一销24和第二销25固定在初始位置。

销固定单元27通过弹簧28来操作。此外，通过由弹簧28产生的相对较小的力，销固定单元27定位于形成在第一和第二销24和25其中一个上的钩槽29中，并且由通过操作第一和第二销24和25产生的相对较大的力，使得销固定单元27从钩槽29中脱离。钩槽29和与钩槽29接触的销固定单元27的一部分可具有逐渐弯曲的表面以方便操作。

普通升程操作装置30、高升程操作装置50以及联锁装置70包括导轨32，52和72。

通过销固定单元27的操作和联锁装置70的导向运动，联锁装置70的导轨72与从壳体21突出的第一销24或者第二销25接触。即，当凸轮轴100旋转、同时第一销24或者第二销25插入联锁装置70的导轨72中时，根据利用联锁装置70的转动而引导第一销24或者第二销25的相对移动的导轨72，联锁装置70沿着凸轮轴100的轴线移动，使得第一销24或第二销25沿着联锁装置70的外圆周移动。

普通升程螺线管12包括连接销16，其突出为杆状，并且根据普通升程螺线管12的操作，连接销16与普通升程操作装置30的导轨32接触。此外，普通升程操作装置30的导轨32与连接销16接触，并且引导普通升程操作装置30的运动。即，当凸轮轴100旋转、同时连接销16插入普通升程操作装置30的导轨32时，根据利用普通升程操作装置30的转动而引导连接销16的相对移动的导轨32，普通升程操作装置30沿着凸轮轴100的轴线在向前的方向上移动，使得连接销16沿着普通升程操作装置30的外圆周移动。

高升程螺线管14包括连接销18，其突出为杆状，并且根据高升程螺线管14的操作，连接销18与高升程操作装置50的导轨52接触。此外，高升程操作装置50的导轨52与连接销18接触，并且引导高升程操作装置50的运动。即，当凸轮轴100旋转、同时连接销18插入高升程操作装置50的导轨52时，根据利用高升程操作装置50的转动而引导连接销18的相对移动的导轨52，高升程操作装置50沿着凸轮轴100的轴线在向后的方向上移动，使得连接销18沿着高升程操作装置50的外圆周移动。

导轨32，52和72可具有从操作装置30和50以及联锁装置70的外圆 周凹陷的凹槽形状。此外，凹槽形状的导轨32，52和72沿着操作装置30和50以及联锁装置70的圆周纵向地形成。

图2为根据本发明构思的示例性实施方案的闭缸装置的顶部平面图。

如图2所示，根据本发明构思的示例性实施方案的闭缸装置200包括外部主体210，内部主体220，辊子230，连接轴240，以及空程弹簧250。

外部主体210通过选择性地接收凸轮轴(未示出)的扭矩而进行杠杆运动，并且打开/关闭气门。此外，凸轮(未示出)设置在凸轮轴上，以将凸轮轴的旋转运动转换为外部主体210的杠杆运动。其中，气门为发动机的进气气门或排气气门。进一步地，空间212形成于外部主体210的内部，通过该空间212，外部主体210在竖直方向上穿透。即，外部主体210具有设定的长度，以进行杠杆运动，并且具有设定的宽度和设定的厚度，以形成外部主体210的内部空间212。

气门连接于外部主体210的一个端部，并且杠杆运动的旋转轴线设置在其另一个端部。

尽管附图2示出了外部主体210的内部空间212朝向外部主体210的一个端部开放，但不限于此。

在以下的说明中，各元件连接到外部主体210或设置在外部主体210的端部，表示与外部主体210的一个端部和另一个端部位于同一侧的部分。

内部主体220设置于外部主体210的内部空间212中。此外，内部主体220的一个端部与外部主体210的一个端部可旋转地连接。进一步地，内部主体220通过接收凸轮轴(未示出)的扭矩而进行杠杆运动，并且选择性地打开/关闭气门。进一步地，空间224形成于内部主体220的内部，通过该空间224，内部主体220在竖直方向上穿透。即，内部主体220具有设定的长度，以进行杠杆运动，并且具有设定的宽度和设定的厚度，以形成内部主体220的内部空间224。

辊子230设置于内部主体220的内部空间224中。此外，辊子230与内部主体220可旋转地连接。进一步地，辊子旋转轴235将辊子230和内部主体220可旋转地连接。即，辊子230绕着辊子旋转轴235旋转。进一 步地，辊子230与凸轮滚动接触，以将凸轮轴的旋转运动转换为外部主体210或内部主体220的杠杆运动。

气门接触部分216设置在外部主体210的一个端部。此外，接触气门的气门接触部分216根据外部主体210的杠杆运动来推动气门。

内部主体220选择性地固定到外部主体210，以使两者一起进行杠杆运动，或者被择性地从外部主体210释放，以便独立地进行杠杆运动。

当内部主体220从外部主体210释放时，通过独立的杠杆运动，空程弹簧250将内部主体220相对于外部主体210返回。

图3为根据本发明构思的示例性实施方案的闭缸装置的截面侧视图。

如图3所示，内部主体220进一步包括锁栓销孔229，而外部主体210包括锁栓销260、止动件267和锁栓弹簧265。

锁栓销孔229形成为使得锁栓销260插入其中。锁栓销260通过液压操作，并且可以设置在外部主体210的另一个端部以接收液压。用于提供液压的液压间隙调节器(hydraulic lash adjuster,HLA)可以安装于外部主体210的另一个端部。

止动件267防止锁栓销260朝向外部主体210的另一个端部脱离。

锁栓销260通过锁栓弹簧265的弹力插入到锁栓销孔229中，以使内部主体220可以固定于外部主体210。即，锁栓弹簧265设置在止动件267和锁栓销260之间，使得锁栓弹簧265的一个端部将锁栓销260推向内部主体220。此外，由外部主体210和锁栓销260环绕的液压腔269形成在锁栓销260的一个端部。进一步地，锁栓销260通过提供给液压腔269的液压，被朝向外部主体210的另一个端部推动，使得内部主体220从外部主体210释放。换句话说，当提供给液压腔269的液压被释放时，锁栓销260通过锁栓弹簧265返回以插入锁栓销孔229，使得内部主体220固定到外部主体210。

当内部主体220固定到外部主体210时，通过与辊子230滚动接触的凸轮的旋转，内部主体220和外部主体210一起进行绕着外部主体210的旋转轴线的杠杆运动。此外，当内部主体220从外部主体210释放时，通过凸轮的旋转，只有内部主体220进行绕着连接轴240的杠杆运动。

在此，如果闭缸装置200被应用为气门打开/关闭单元5，气门的零 升程可被实现用于执行汽缸的关闭。

详细地，在外部主体210与内部主体220一起进行杠杆运动的情况下，气门升程通过根据多级可变气门升程装置1的操作选择的普通升程或者高升程来实现，并且当只有内部主体220进行杠杆运动时，气门升程通过零升程来实现。

根据本发明构思的示例性的实施方案，提供的多级可变气门升程装置1能够具有简单的组成，并且像销操作装置20和联锁装置70一样有效地操作，其通过销操作装置20的操作沿着凸轮轴100的轴向方向移动。

此外，通过联锁装置70逐步操作分别布置于每个汽缸的凸轮部分40和60，能够避免组成元件之间的干涉。

进一步地，当螺线管10的数量为最小时，空间利用率能够提高，并且同时能减少成本。

并且，当闭缸装置200应用为气门打开/关闭单元5时，可实现气门的零升程。

虽然本发明的构思已经结合目前被认为是实际的示例性实施方案进行了描述，但应理解本发明的构思并不限于所描述的实施方案，相反，本发明旨在覆盖包括在所附权利要求的精神和范围之内的各种修改和等同布置。