连续可变气门持续时间装置及发动机的制作方法

本申请要求2015年12月11日提交的韩国专利申请第10-2015-0176916号的优先权和权益，其全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本公开内容涉及一种连续可变气门持续时间装置及设置有该连续可变气门持续时间装置的发动机。

背景技术：

该部分中的陈述仅提供与本公开内容有关的背景信息，并且可能不构成现有技术。

内燃机通过使燃烧室中的燃料在吸入室内的空气介质中燃烧而产生动力。进气门由凸轮轴操作以吸入空气，并且在进气门打开时将空气吸入燃烧室。另外，排气门由凸轮轴操作，并且在排气门打开时将燃烧气体从燃烧室排出。

进气门和排气门的最佳操作取决于发动机的旋转速度。即，气门的最佳升程或最佳打开/关闭正时取决于发动机的旋转速度。为了获得取决于发动机的旋转速度的这种最佳气门操作，已进行各种研究，诸如设计多个凸轮和可以根据发动机转速改变气门升程的连续可变气门升程(CVVL)。

并且，为了获得取决于发动机的旋转速度的这种最佳气门操作，已对取决于发动机转速而允许不同的气门正时操作的连续可变气门正时(CVVT)装置进行研究。通常的CVVT可以改变气门正时，并具有固定的气门打开持续时间。

然而，通常的CVVL和CVVT的构造复杂，并且制造成本昂贵。

在此背景技术部分中公开的以上信息仅用于加强对本公开内容的背景技术的理解，并且因此，本公开内容可能包含不构成在该国中对于本领域普通技术人员而言已经知晓的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开内容的各个方面提供连续可变气门持续时间装置以及设置有连续可变气门持续时间装置的发动机，其可以根据发动机的操作条件改变气门的打开持续时间并且具有简单构造。

根据本公开内容的示例性形式的连续可变气门持续时间装置可包括：凸轮轴；第一凸轮部分和第二凸轮部分，在该第一凸轮部分和第二凸轮部分上分别形成有凸轮，凸轮轴插入该第一凸轮部分和第二凸轮部分中使得第一凸轮部分和第二凸轮部分相对于凸轮轴的相对相位角可变；第一内支架和第二内支架，将凸轮轴的旋转分别传输至第一凸轮部分和第二凸轮部分；滑动壳，第一内支架和第二内支架可旋转地插入滑动壳中，其中，第一引导部分形成在滑动壳的上部分上，并且垂直于第一引导部分的第二引导部分形成在滑动壳上；凸轮罩，凸轮罩引导件形成在该凸轮罩上并且配置为与第二引导部分接触用于引导滑动壳的移动；控制轴，平行于凸轮轴并且控制杆偏心地形成在该控制轴上；引导盖，盖引导部分和盖孔形成在该引导盖上，其中，盖引导部分可滑动地连接至第一引导部分并且控制杆可旋转地插入盖孔；以及控制部分，选择性地旋转控制轴使得滑动壳沿着凸轮罩引导件移动。

第一引导部分和盖引导部分可以导轨形状可滑动地接合。

第二引导部分和凸轮罩引导件可以导轨形状可滑动地接合。

轴孔可以形成在凸轮罩中，并且控制轴插入轴孔中。

连续可变气门持续时间装置可以进一步包括插入轴孔中并且可旋转地支撑控制轴的轴承。

在一种形式中，凸轮可以成对地形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分上，凸轮连接部分可以形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分中的每一个的两个凸轮之间，并且用于可旋转地支撑凸轮连接部分的凸轮支撑件可以形成在凸轮罩上。

在另一种形式中，凸轮键可以分别形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分上，第一滑动孔和第二滑动孔可以分别形成在第一内支架和第二内支架中，凸轮键销可以可旋转地插入每个第一滑动孔中，凸轮键槽形成在凸轮键销中，并且凸轮键可滑动地插入凸轮键槽中。在又另一种形式中，凸轮轴销可以连接至凸轮轴，滑块销可以可旋转地插入每个第二滑动孔，凸轮轴销槽形成在滑块销中，并且凸轮轴销可滑动地插入凸轮轴销槽中。

凸轮键可以分别形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分上，并且第一滑动孔和第二滑动孔可以分别形成在第一内支架和第二内支架中。在又另一种形式中，凸轮键销可旋转地插入每个第一滑动孔中，并且凸轮键槽可以形成在凸轮键销中，凸轮键可滑动地插入凸轮键槽中。另外，滑块销可包括销主体和与销主体整体形成的销头，销主体可以可滑动地插入凸轮轴中，并且销头可以可旋转地插入第二滑动孔中。

凸轮轴油孔可以沿着凸轮轴的长度方向形成在凸轮轴中，与凸轮轴油孔连通的主体油孔可以形成在销主体中，并且与主体油孔连通的油槽可以形成在销头中。

连续可变气门持续时间装置可以进一步包括分别设置在滑动壳与第一内支架之间以及滑动壳与第二内支架之间的滑动壳轴承。

连续可变气门持续时间装置可以进一步包括间隔件，该间隔件设置在滑动壳内，用于抑制或者防止第一内支架和第二内支架的旋转中断。

控制部分可包括与控制轴连接的蜗轮(worm wheel)、与蜗轮接合的蜗轮齿轮(worm gear)、以及使蜗轮齿轮选择性地旋转的控制电机。

根据本公开内容的示例性形式的发动机可包括：凸轮轴；第一凸轮部分和第二凸轮部分，在该第一凸轮部分和第二凸轮部分上分别形成有凸轮，凸轮轴插入该第一凸轮部分和第二凸轮部分中使得相对于凸轮轴的相对相位角可变；第一内支架和第二内支架，将凸轮轴的旋转分别传输至第一凸轮部分和第二凸轮部分；滑动壳，第一内支架和第二内支架可旋转地插入该滑动壳中，其中，第一引导部分形成在滑动壳的上部分上，并且垂直于第一引导部分的第二引导部分形成在滑动壳上；凸轮罩，在该凸轮罩上形成与第二引导部分接触以引导滑动壳的移动的凸轮罩引导件；控制轴，平行于凸轮轴，并且控制杆偏心地形成在该控制轴上；引导盖，盖引导部分和盖孔形成在该引导盖上，其中，盖引导部分可滑动地连接至第一引导部分，并且控制杆可旋转地插入盖孔；以及控制部分，选择性地旋转控制轴使得滑动壳沿着凸轮罩引导件移动。

第一引导部分和盖引导部分可以导轨形状可滑动地接合。

第二引导部分和凸轮罩引导件可以导轨形状可滑动地接合。

插入有控制轴的轴孔可以形成在凸轮罩中。

发动机可以进一步包括插入轴孔中并且可旋转地支撑控制轴的轴承。

凸轮可以成对地形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分上，凸轮连接部分可以形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分中的每一个的两个凸轮之间，并且用于可旋转地支撑凸轮连接部分的凸轮支撑件可以形成在凸轮罩上。

凸轮键可以分别形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分上，第一滑动孔和第二滑动孔可以分别形成在第一内支架和第二内支架中，凸轮键销可以可旋转地插入每个第一滑动孔中，凸轮键槽形成在凸轮键销中，并且凸轮键可滑动地插入凸轮键槽中。在一种形式中，凸轮轴销可以连接至凸轮轴，并且滑块销可以可旋转地插入每个第二滑动孔，凸轮轴销槽可以形成在滑块销中，并且凸轮轴销可滑动地插入凸轮轴销槽中。

在又另一种形式中，凸轮键可以分别形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分上，第一滑动孔和第二滑动孔可以分别形成在第一内支架和第二内支架中，凸轮键销可以可旋转地插入每个第一滑动孔中，凸轮键槽形成在凸轮键销中，并且凸轮键可滑动地插入凸轮键槽中。另外，滑块销可包括销主体和与销主体整体形成的销头，销主体可以可滑动地插入凸轮轴中，并且销头可以可旋转地插入第二滑动孔中。

凸轮轴油孔可以沿着凸轮轴的长度方向形成在凸轮轴中，与凸轮轴油孔连通的主体油孔可以形成在销主体中，并且与主体油孔连通的油槽可以形成在销头中。

如上所述，根据本公开内容的示例性形式的连续可变气门持续时间装置可以利用简单的构造根据发动机的操作条件改变气门的打开持续时间。

本公开内容的示例性连续可变气门持续时间装置的尺寸可以减小并且因此气门机件(valve train)的整个高度可以减小。

因为连续可变气门持续时间装置可以应用于现有的发动机而不需要过多的变型，因此可以提高生产力并且可以降低生产成本。

进一步的实用领域将可从本文提供的描述中变得明显。应当理解，这些描述和具体实例旨在仅仅用于举例说明，而并非旨在限制本公开内容的范围。

附图说明

为了可以充分理解本公开内容，现在将参考附图以实例的方式描述本公开内容的各种形式，其中：

图1是根据本公开内容的示例性形式的设置有连续可变气门持续时间装置的发动机的立体图；

图2是根据本公开内容的示例性形式的连续可变气门持续时间装置的立体图；

图3是示出根据本公开内容的示例性形式的连续可变气门持续时间装置的引导盖和滑动壳的立体图；

图4和图5是本公开内容的示例性连续可变气门持续时间装置的分解立体图；

图6是沿着图1的线Ⅵ-Ⅵ截取的截面图；

图7A至图7C是示出本公开内容的示例性连续可变气门持续时间装置的各种操作的视图；

图8是示出本公开内容的示例性连续可变气门持续时间装置的各种操作的图表；

图9是示出本公开内容的示例性连续可变气门持续时间装置的各种操作的曲线图；以及

图10是示出根据本公开内容的改进形式的连续可变气门持续时间装置的滑块销的视图。

本文中描述的附图仅用于说明目的，并非旨在以任何方式限制本公开内容的范围。

具体实施方式

以下描述实际上仅是示例性的并不旨在限制本公开内容、应用或者用途。应当理解的是，贯穿所有附图，对应的参考标号指代相似或对应的部件或特征。

本领域技术人员应当认识到，在完全不背离本公开内容的精神或范围的情况下，可通过各种不同的方式修改所描述的形式。

与描述不相关的部件将省去以清楚地描述本公开内容。

在附图中，为了清楚起见，放大层、膜、面板、区域等的厚度。

贯穿说明书和权利要求书，除非有明确相反的说明，否则词语“包括(comprise)”以及诸如“包含(comprises)”或者“含有(comprising)”的变形应被理解为意指包括所述元件，但并不排除任何其他的元件。

图1是设置有连续可变气门持续时间装置的发动机的立体图，并且图2是连续可变气门持续时间装置的立体图。

图3是示出了连续可变气门持续时间装置的引导盖和滑动壳的立体图，并且图4和图5是示例性连续可变气门持续时间装置的分解立体图。

图6是沿着图1的线Ⅵ-Ⅵ的截面图，并且图7A至图7C是示出示例性连续可变气门持续时间装置的各种操作的视图。

参考图1至图7A、7B以及7C，发动机1包括汽缸盖10、以及安装至汽缸盖10的连续可变气门持续时间装置。汽缸盖可以包括凸轮推杆。

连续可变气门持续时间装置包括：凸轮轴30；第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b，凸轮71和72分别形成在第一凸轮部分和第二凸轮部分上，凸轮轴30插入第一凸轮部分和第二凸轮部分中使得第一凸轮部分和第二凸轮部分相对于凸轮轴30的相对相位角可变；第一内支架80和第二内支架81，分别将凸轮轴30的旋转传输至第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b；滑动壳90，第一内支架80和第二内支架81可旋转地插入该滑动壳；第一引导部分93，形成在滑动壳的上部分上；第二引导部分95，垂直于第一引导部分93并且形成在滑动壳上；凸轮罩40，在该凸轮罩上形成凸轮罩引导件41，凸轮罩引导件与第二引导部分95接触以引导滑动壳90的移动；控制轴108，平行于凸轮轴30并且控制杆110偏心地形成在该控制轴上；引导盖(head)50，可滑动地连接至第一引导部分93的盖引导部分52形成在该引导盖上；盖孔54，形成在引导盖上，并且控制杆110可旋转地插入该盖孔中；以及控制部分100，选择性地旋转控制轴108使得滑动壳90沿着凸轮罩引导件41移动。

凸轮轴30可以是进气凸轮轴或者排气凸轮轴并且通过与曲轴连接的凸轮链轮48旋转。

在本公开内容中，发动机中形成4个汽缸211、212、213以及214，但是不限于此。

第一引导部分93和盖引导部分52以导轨形状可滑动地接合。在附图中，虽然第一引导部分93形成为“T”形状并且盖引导部分52成型为覆盖第一引导部分93，但不限于此。相反，盖引导部分52可以成型为“T”形状并且第一引导部分93可以形成为覆盖盖引导部分52，或者诸如导轨的其他接合形状是可能的。

第二引导部分95和凸轮罩引导件41以导轨形状可滑动地接合。在附图中，虽然凸轮罩引导件41形成为“T”形状并且第二引导部分95成型为覆盖凸轮罩引导件41，但不限于此。相反，第二引导部分95可以成型为“T”形状并且凸轮罩引导件41可以形成为覆盖第二引导部分95，或者诸如导轨的其他接合形状是可能的。

第一引导部分93和盖引导部分52可相对于彼此滑动，第二引导部分95和凸轮罩引导件41可相对于彼此滑动，并且控制杆110的偏转转换为引导盖50的左右方向的移动以及滑动壳90的上下方向的移动。因此，平稳并且准确地控制滑动壳90的位置是可能的。

如附图中所示，凸轮罩40可以整体形成，或者通过凸轮罩上体40a和凸轮罩下体40b装配而成。

控制轴108插入其中的轴孔42形成在凸轮罩40中并且轴孔42可以稳定地支撑控制轴108。

轴承44插入轴孔42中并且可旋转地支撑控制轴108。

两个凸轮71和72可以分别形成在第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b上并且凸轮连接部分76可以形成在两个凸轮71和72之间。并且凸轮罩40形成有凸轮支撑部分44用于可旋转地支撑凸轮连接部分76。

凸轮71和72旋转并且打开气门200。

凸轮键74分别形成在第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b上，并且第一滑动孔86和第二滑动孔88分别形成在第一内支架80和第二内支架81中。

凸轮键销82可旋转地插入每个第一滑动孔86中，并且凸轮键槽83可以形成在凸轮键销82中。凸轮键74可滑动地插入凸轮键槽83中。

凸轮轴孔32形成在凸轮轴30中并且凸轮轴销60插入凸轮轴孔32中以连接至凸轮轴30。并且滑块销84可旋转地插入第二滑动孔88中，并且凸轮轴销槽85可以形成在滑动销84中。凸轮轴销60可滑动地插入凸轮轴销槽85中。

滑动壳轴承92可以分别设置在滑动壳90与第一内支架80之间以及滑动壳90与第二内支架81之间，并且因此可以获得每个滑动壳90与第一内支架80和第二内支架81之间的相对旋转以及稳定性。滑动壳轴承92可以是滚针轴承、滚珠轴承、滚柱轴承等，但是不限于此。

间隔件91设置在滑动壳90中并且在第一内支架80和第二内支架81之间用于抑制或者防止第一内支架80和第二内支架81的旋转中断。

如在图6中所示，因为滑动壳90设置在第一凸轮部分70a与第二凸轮部分70b之间，所以可以简化发动机布局并且一个滑动壳90可以同时控制第一凸轮部分70a和第二凸轮部分70b的旋转速度。因此，连续可变气门持续时间装置的构造可以简化并且元件数量可以减少。

并且，因为用于控制气门持续时间的元件可以减少，因此发动机的功率损耗可以降低。

控制部分100包括与控制轴108连接的蜗轮102、与蜗轮102接合的蜗轮齿轮104以及使蜗轮齿轮104选择性地旋转的控制电机106。通过应用蜗轮102和蜗轮齿轮104，因此控制电机106的电机容量可以减少。

图8是示出了示例性连续可变气门持续时间装置的各种操作的图表。

图9是示出本公开内容的示例性连续可变气门持续时间装置的各种操作的曲线图。

参考图1至图9，将描述示例性连续可变气门持续时间装置的操作。

当凸轮轴30的旋转中心与第一内支架80和第二内支架81一致时，即，滑动壳90定位在如图8中所示的原始位置，凸轮71和72以与凸轮轴30相同的相位角旋转。即，凸轮71和72和凸轮轴30以相同的速度旋转。

根据发动机操作状态，ECU(发动机控制单元或者电控制单元)将控制信号传输至控制部分100的控制电机106以使控制轴108旋转。然后，偏心地形成在控制轴108上的控制杆110旋转并且控制杆110的旋转转换成引导盖50的左右方向的移动和滑动壳90的上下方向的移动。

根据控制轴108的旋转，滑动壳90以及第一内支架80和第二内支架81相对于凸轮轴30的旋转中心的位置向上或者向下改变。

当滑动壳90相对于凸轮轴30的位置改变时，凸轮71和72相对于凸轮轴30的旋转速度的相对旋转速度改变。

在凸轮轴销60与凸轮轴30一起旋转的同时，凸轮轴销60在凸轮轴销槽85内可滑动，滑块销84可旋转地插入第二滑动孔88中，凸轮键销82可旋转地插入第一滑动孔86中，并且凸轮键74在凸轮键槽83内可滑动。因此，凸轮71和72相对于凸轮轴30的旋转速度的相对旋转速度改变。

如在图7A至图7C中所示，当滑动壳90相对于凸轮轴30的旋转中心的相对位置向下改变ΔH1时凸轮轴30的相位角不断地改变的同时，如在图8中所示，凸轮71和72的旋转速度比凸轮轴30的旋转速度相对慢接近60至120度，然后，凸轮71和72的旋转速度比凸轮轴30的旋转速度相对快接近240至300度。

如图7A至图7C中所示，当滑动壳90相对于凸轮轴30的旋转中心的相对位置向上改变ΔH2时凸轮轴30的相位角不断地改变的同时，如在图8中所示，凸轮71和72的旋转速度比凸轮轴30的旋转速度相对快接近60至120度，然后，凸轮71和72的旋转速度比凸轮轴30的旋转速度相对慢接近240至300度。

即，如图9中所示，在滑动壳90的相对位置改变ΔH1的情况下的气门持续时间D2短于滑动壳90的位置在原始位置的情况下的气门持续时间D1。

并且，在滑动壳90的相对位置改变ΔH2的情况下的气门持续时间D3长于滑动壳90的位置在原始位置的情况下的气门持续时间D1。

在图9中，为了更好的理解并且便于说明，图10中的峰值点不变，但是不限于此。

根据调节气门200与凸轮71和72的接触位置、气门200与凸轮71和72的接触角、凸轮键74的位置等，可以通过气门200的提前打开正时和延迟关闭正时延长气门持续时间。或者，可以通过气门200的延迟打开正时和提前关闭正时缩短气门持续时间。

并且，根据要求，气门200的打开正时可以是不变的并且气门200的关闭正时可以延迟或者提前。

并且，根据要求，气门200的关闭正时可以是不变的并且气门200的打开正时可以延迟或者提前。

图10是示出根据本公开内容的改进形式的连续可变气门持续时间装置的滑块销的视图。

在示例性形式中，凸轮轴销60和滑块销84可以断开，并且滑块销84(如图10中所示的160)可以包括销主体162和销头164，销主体可滑动地插入凸轮轴30的凸轮轴孔32中并且销头与销主体162整体形成并且可旋转地插入第二滑动孔88中。

凸轮轴油孔34(参考图6)沿着凸轮轴30的长度方向形成在凸轮轴中并且与凸轮轴油孔34连通的主体油孔166形成在销主体162中。

并且通过连通孔169与主体油孔166连通的油槽168形成在销头164中。

因为润滑油可以通过主体油孔166和连通孔169从凸轮轴油孔34供给至油槽168，因此销头164与第二滑动孔88之间的摩擦可以减少。

除了滑块销，根据本公开内容的改进形式的连续可变气门持续时间装置的操作和结构与上述示例性形式相同，将省去重复的说明。

如上所述，本公开内容的示例性连续可变气门持续时间装置可以根据发动机的操作条件执行各种气门持续时间。

本公开内容的示例性连续可变气门持续时间装置的尺寸可以减小并且因此气门机件的整个高度可以减小。

特别地，因为控制部分的电机等可以安装在凸轮推杆的外面，因此发动机的整个高度可以减小。

虽然已结合目前被视为实用的示例性形式对本公开内容进行了描述，但应当理解，本公开内容不限于所公开的形式。相反，本公开内容旨在涵盖包含在本公开内容的精神与范围内的各种修改与等效配置。

<附图标记说明>

1：发动机 10：汽缸盖

30：凸轮轴 32：凸轮轴孔

40：凸轮罩 41：凸轮罩引导件

42：轴孔 44：轴承

46：凸轮支撑部分 48：凸轮链轮

50：引导盖 52：盖引导部分

54：盖孔 60：凸轮轴销

70a：第一凸轮部分

70b：第二凸轮部分

71、72：凸轮

74：凸轮键 76：凸轮连接部分

80：第一内支架 81：第二内支架

82：凸轮键销 83：凸轮键槽

84：滑块销 85：凸轮轴销槽

86：第一滑动孔 88：第二滑动孔

90：滑动壳 91：间隔件

92：滑动壳支承 93：第一引导部分

95：第二引导部分 100：控制部分

102：蜗轮 104：蜗轮齿轮

106：控制电机 108：控制轴

110：控制杆 160：滑块销

162：销主体 164：销头

166：主体油孔 168：油槽

169：连通孔 200：气门

211至214：1至4汽缸