连续可变气门持续时间装置和设置有该装置的发动机的制作方法

本申请要求于2015年12月11号提交的韩国专利申请No.10-2015-0177487的优先权以及其权益，其全部内容通过引证结合于此。

技术领域

本公开涉及一种连续可变气门持续时间装置(duration apparatus)和设置有该装置的发动机。

背景技术：

该部分中的陈述仅是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。

内燃发动机通过在吸入燃烧室的空气介质中燃烧燃烧室内的燃料来产生动力。由凸轮轴操作进气门以便吸入空气，并且当进气门打开时空气被吸入燃烧室中。此外，由凸轮轴操作排气门，并且当排气门打开时，从燃烧室中排出燃烧气体。

进气门和排气门的最佳操作取决于发动机的转速。即，气门的最佳升程或最佳打开/关闭时间取决于发动机的转速。为了根据发动机的转速实现这样的最佳气门操作，已进行了各种研究，诸如，设计多个凸轮和可根据发动机速度改变气门升程的连续可变气门升程(CVVL)。

另外，为了根据发动机的转速实现这样的最佳气门操作，已对能够根据发动机速度进行不同的气门正时操作的连续可变气门正时(CVVT)装置进行了研究。一般的CVVT可以利用固定的气门打开持续时间改变气门正时。

然而，一般的CVVL和CVVT结构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的背景的理解，并且因此，它可包含不构成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：

本公开的各个方面提供了一种连续可变气门持续时间装置和设置有连续可变气门持续时间装置的发动机，发动机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。

根据本公开的示例性形式的连续可变气门持续时间装置可以包括：凸轮轴；第一凸轮部和第二凸轮部，凸轮分别形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，凸轮轴插入到第一凸轮部和第二凸轮部，第一凸轮部和第二凸轮部的相对于凸轮轴的相对相位角是可变的；第一内支架和第二内支架，将凸轮轴的旋转分别传递至第一凸轮部和第二凸轮部；滑动壳体，第一内支架和第二内支架能旋转地插入滑动壳体中，滑动壳体相对于凸轮轴的相对位置是可变的，并且控制槽形成在滑动壳体上；凸轮帽，能旋转地支撑第一凸轮部和第二凸轮部，并且滑动壳体能滑动地安装至凸轮帽；控制轴，平行于凸轮轴并且控制杆偏心地形成在控制轴上；偏心板，能旋转地连接至控制杆并能旋转地插入控制槽中；防分离销，被构造为抑制或防止偏心板与滑动壳体分离；以及控制部，选择性地旋转控制轴以控制滑动壳体的位置。

防分离销插入其中的壳体销插入孔可以形成在滑动壳体中并且防分离销插入其中的偏心板销插入孔可以沿其圆周方向形成在偏心板中。

偏心板孔可以偏心地形成在偏心板中并且控制杆可以插入偏心板孔中。

凸轮键可以分别形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，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(其上形成有凸轮键能滑动地插入其中的凸轮键槽)可以可旋转地插入每个第一滑动孔中，凸轮轴销可以连接至凸轮轴，并且滑动销(其上形成有凸轮轴销可滑动地插入其中的凸轮轴销槽)可以可旋转地插入每个第二滑动孔中。

连续可变气门持续时间装置还可以包括分别布置在滑动壳体与第一内支架和第二内支架之间的滑动壳体轴承。

连续可变气门持续时间装置还可以包括布置在滑动壳体内以抑制或防止第一内支架和第二内支架的旋转被中断的间隔件。

凸轮键可以分别形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，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(其上形成有凸轮键能滑动地插入其中的凸轮键槽)可以可旋转地插入每个第一滑动孔中，并且滑动销可以包括销主体和与销主体为一体的销头，并且其中，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。

凸轮轴油孔可以沿其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。

控制轴插入其中的轴孔可以形成在凸轮帽中。

用于引导滑动壳体的移动的凸轮帽引导件可以形成在凸轮帽上。

用于将油供应至凸轮帽引导件的滑动壳体油管可以形成在滑动壳体中。

凸轮可以作为一对形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，凸轮连接部可以形成在每个凸轮部(即，第一凸轮部和第二凸轮部)的两个凸轮(即，一对凸轮)之间，并且用于可旋转地支撑凸轮连接部的凸轮支撑件可以形成在凸轮帽上。

控制部可以包括控制马达和连接至控制轴并将控制马达的旋转传递至控制轴的行星齿轮组。

控制部还可以包括连接至行星齿轮组的蜗轮以及与蜗轮啮合的蜗杆。

控制部还可以包括控制部壳体和连接至控制部壳体的壳体盖，其中，行星齿轮组、蜗轮和蜗杆可以布置在控制部壳体内。

控制部还可以包括布置在控制部壳体内用于检测控制轴的旋转的位置传感器。

根据本公开的示例性形式的发动机包括：凸轮轴；第一凸轮部和第二凸轮部，凸轮分别形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，凸轮轴插入到第一凸轮部和第二凸轮部，第一凸轮部和第二凸轮部的相对于凸轮轴的相对相位角是可变的；第一内支架和第二内支架，将凸轮轴的旋转分别传递至第一凸轮部和第二凸轮部；滑动壳体，第一内支架和第二内支架能旋转地插入滑动壳体中，滑动壳体相对于凸轮轴的相对位置是可变的，并且控制槽形成在滑动壳体上；凸轮帽，能旋转地支撑第一凸轮部和第二凸轮部，并且滑动壳体能滑动地安装至凸轮帽；控制轴，平行于凸轮轴并且控制杆偏心地形成在控制轴上；偏心板，能旋转地连接至控制杆并能旋转地插入控制槽中；防分离销，被构造为抑制或防止偏心板与滑动壳体分离；以及控制部，选择性地旋转控制轴以控制滑动壳体的位置。

防分离销插入其中的壳体销插入孔可以形成在滑动壳体中并且防分离销插入其中的偏心板销插入孔可以沿其圆周方向形成在偏心板中。

偏心板孔可以偏心地形成在偏心板中并且控制杆可以插入偏心板孔中。

凸轮键可以分别形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，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(其上形成有凸轮键能滑动地插入其中的凸轮键槽)可以可旋转地插入每个第一滑动孔中，凸轮轴销可以连接至凸轮轴，滑动销(其上形成有凸轮轴销可滑动地插入其中的凸轮轴销槽)可以可旋转地插入每个第二滑动孔中，并且滑动壳体轴承可以分别布置在滑动壳体与第一内支架和第二内支架之间。

凸轮键可以分别形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，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(其上形成有凸轮键能滑动地插入其中的凸轮键槽)可以可旋转地插入每个第一滑动孔中，并且滑动销可以包括销主体和与销主体为一体的销头，并且其中，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。

凸轮轴油孔可以沿其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。

控制部可以包括：控制部壳体；壳体盖，连接至控制部壳体；控制马达；蜗杆，传递控制马达的旋转；蜗轮，布置在控制部壳体内并与蜗杆啮合；以及行星齿轮组，布置在控制部壳体内并将蜗轮的旋转传递至控制轴。

控制部还可以包括布置在控制部壳体内用于检测控制轴的旋转的位置传感器。

如上所述，根据本公开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体高度可以减小。

由于连续可变气门持续时间装置可以在不用进行过多修改的情况下应用于现有的发动机，因此生产率可以提高并且生产成本可以降低。

进一步的应用领域将可从本文提供的说明中明显得出。应当理解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是根据本公开的示例性形式的连续可变气门持续时间装置的滑动壳体的立体图；

图4是沿着图3中的线Ⅳ-Ⅳ截取的截面图；

图5至图7是本公开的示例性连续可变气门持续时间装置的分解立体图；

图8是沿着图1的线Ⅷ-Ⅷ截取的截面图；

图9是根据本公开的示例性形式的连续可变气门持续时间装置的控制部的立体图；

图10是根据本公开的示例性形式的连续可变气门持续时间装置的控制部的分解立体图；

图11是示出了本公开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12是示出了本公开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13是示出了根据本公开的修改形式的连续可变气门持续时间装置的滑动销的视图。

本文所描述的附图仅用于说明目的并且不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，贯穿附图，对应的参考标号指代相似或对应的部件或特征。

在下面的详细描述中，仅简单地以图例的方式示出并描述本公开的某些示例性形式。

正如本领域技术人员将认识到，在完全不背离本公开的实质或范围的情况下，可通过各种不同的方式修改所描述的形式。

将省去与本说明不相关的部分以清楚描述本公开，并且在整个说明书中，相同或者类似的元件将用相同的参考标号指代。

在附图中，为清晰起见，放大了层、膜、面板、区域等的厚度。

贯穿整个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。

在下文中将参照附图对本公开的示例性形式进行详细描述。

图1是根据本公开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，以及图2是根据本公开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是根据本公开的示例性形式的连续可变气门持续时间装置的滑动壳体的立体图，以及图4是沿着图3中的线Ⅳ-Ⅳ截取的截面图。

图5至图7是本公开的示例性连续可变气门持续时间装置的分解立体图，以及图8是沿着图1的线Ⅷ-Ⅷ截取的截面图。

参考图1至图6，根据本公开的示例性形式的发动机1包括气缸盖10、安装至气缸盖10的凸轮架12以及安装至凸轮架12的连续可变气门持续时间装置。

连续可变气门持续时间装置包括：凸轮轴30；第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，凸轮71和72分别形成在第一凸轮部和第二凸轮部上，凸轮轴30插入到第一凸轮部和第二凸轮部并且第一凸轮部和第二凸轮部相对于凸轮轴30的相对相位角是可变的；第一内支架80和第二内支架81，将凸轮轴30的旋转分别传递至第一凸轮部70a和第二凸轮部70b；滑动壳体90，第一内支架80和第二内支架81能旋转地插入滑动壳体中，滑动壳体相对于凸轮轴30的相对位置是可变的，并且控制槽94形成在滑动壳体上；凸轮帽40，能旋转地支撑第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，并且滑动壳体90能滑动地安装至凸轮帽；控制轴108，平行于凸轮轴30并且控制杆110偏心地形成在控制轴上；偏心板98，能旋转地连接至控制杆110并能旋转地插入控制槽94中；防分离销120，布置为抑制或防止偏心板98与滑动壳体90分离；以及控制部100，选择性地旋转控制轴108以控制滑动壳体90的位置。

凸轮轴30可以是进气凸轮轴或排气凸轮轴并可通过连接至曲轴的凸轮链轮48旋转。

在图中，4个气缸211、212、213以及214形成于发动机，但不限于此。

防分离销120插入其中的壳体销插入孔122形成于滑动壳体90，并且防分离销120插入其中的偏心板销插入孔124沿其圆周方向形成于偏心板98。

偏心板销插入孔124沿偏心板98的圆周方向形成并且偏心板98可以在控制槽94内旋转。

偏心板孔99偏心地形成在偏心板98中并且控制杆110插入偏心板孔99中。

当控制轴108旋转时，偏心地形成于控制轴108的控制杆110偏心地旋转，并且偏心板98在控制槽94内相对地旋转。然后，滑动壳体90向上或向下移动。

控制轴108的旋转通过偏心地形成于控制轴108的控制杆110和偏心地形成于偏心板98的偏心板孔99转变成滑动壳体90的向上移动或向下移动，并且因此可以平滑地执行滑动壳体90的移动。

而且由于防分离销120插入壳体销插入孔122和偏心板销插入孔124中，因此偏心板98可以不与控制槽94分离。

两个凸轮71和72分别形成于第一凸轮部70a和第二凸轮部70b并且凸轮连接部76形成在两个凸轮71和72之间。凸轮支撑件46可旋转地支撑凸轮连接部76并形成于凸轮帽40。

凸轮71和72旋转到打开气门200。

凸轮键74分别形成于第一凸轮部70a和第二凸轮部70b并且第一滑动孔86和第二滑动孔88分别形成于第一内支架80和第二内支架81。

凸轮键销82形成有凸轮键74可滑动地插入其中的凸轮键槽83，并且凸轮键销82可旋转地插入每个第一滑动孔86中。

凸轮轴孔32形成于凸轮轴30并且凸轮轴销60插入待连接至凸轮轴30的凸轮轴孔32。滑动销84形成有凸轮轴销60可滑动地插入其中的凸轮轴销槽85，并且滑动销84可旋转地插入每个第二滑动孔88中。

滑动壳体轴承92布置在每个滑动壳体90与第一内支架80和第二内支架81之间，因此每个滑动壳体90与第一内支架80和第二内支架81的相对旋转可以平滑地完成。在图中，滑动壳体轴承92可以是滚针轴承、球轴承、滚柱轴承以及可以适用的诸如此类。

间隔件91布置在滑动壳体90内并抑制或者防止第一内支架80和第二内支架81的旋转中断。

如图7中所示，由于滑动壳体90布置在第一凸轮部70a与第二凸轮部70b之间，发动机布局可以简化并且一个滑动壳体90可以同时控制第一凸轮部70a与第二凸轮部70b的转速。因此，连续可变气门持续时间装置可以简化地构造并且元件数量可以减少。

另外，由于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。

引导滑动壳体90移动的凸轮帽引导件41形成于凸轮帽40。滑动壳体引导表面95形成于滑动壳体90，并且凸轮帽引导件41接触滑动壳体引导表面95以引导滑动壳体90的移动。因此，滑动壳体90可以没有振荡或振动地移动。

用于向凸轮帽引导件41提供油的滑动壳体油管96形成于滑动壳体90，因此滑动壳体90的移动得以平滑地进行。

控制轴108插入其中的轴孔42形成于凸轮帽40，用于稳定地支撑控制轴108。

两个凸轮71和72分别形成于第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，凸轮连接部76形成在两个凸轮71和72之间，并且可旋转地支撑凸轮连接部76的凸轮支撑件46形成于凸轮帽40。凸轮帽40可以引导滑动壳体90的移动，支撑控制轴108的旋转并可旋转地支撑第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，并且可以简化结构并减少连续持续时间装置的元件。

图9是根据本公开的示例性形式的连续可变气门持续时间装置的控制部的立体图，以及图10是根据本公开的示例性形式的连续可变气门持续时间装置的控制部的分解立体图。

参考图9和图10，控制部100包括控制马达106和连接至控制轴108并传递控制马达106的旋转的行星齿轮组130。行星齿轮组130可以连接控制马达106和控制轴108并增大齿轮比，因此控制马达106的马达容量可以减小。

控制部100还可以包括连接至行星齿轮组130的蜗轮104和与蜗轮104啮合的蜗杆102。通过应用蜗杆102、蜗轮104和行星齿轮组130，齿轮比可以进一步增大，因此控制马达106的马达容量可以进一步减小。

控制部100还可以包括控制部壳体150，以及连接至控制部壳体150的壳体盖152。而且行星齿轮组130、蜗轮104和蜗杆102布置在控制部壳体150内。

由于行星齿轮组130、蜗杆102和蜗轮104布置在控制部壳体150内，因此发动机布局可以简化。

连接轴140(其上形成有行星齿轮架138和行星齿轮轴139)与控制轴108连接。

行星齿轮组130包括通过蜗轮104接收控制马达106的旋转的太阳齿轮132、环形齿轮134和与太阳齿轮132和环形齿轮134啮合的行星齿轮136。

环形齿轮134连接至壳体盖152，行星齿轮136连接至行星齿轮轴139并且控制马达106的旋转在速度上减慢并且被传递到控制轴108。

布置在控制部壳体150内的位置传感器142用于检测控制轴108的旋转。

位置传感器142检测连接轴140、太阳齿轮132或蜗轮104的旋转并且输出相应信号。

图11是示出了本公开的示例性连续可变气门持续时间装置的各种操作的图表，以及图12是示出了本公开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12，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的旋转中心重合时，即，滑动壳体90放置在如图11所示的初始位置，凸轮71和72以凸轮轴30的相同的相位角旋转。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)将控制信号输送至控制部100的控制马达106以使控制轴108旋转。然后，偏心地形成于控制轴108的控制杆110旋转以使偏心板98旋转。偏心板98的旋转引起滑动壳体90沿着凸轮帽引导件41的移动。

即，控制轴108的旋转通过偏心地形成于控制轴108的控制杆110和偏心地形成于偏心板98的偏心板孔99转变成滑动壳体90的向上移动或向下移动，并且因此可以平滑地执行滑动壳体90的移动。

根据控制轴108的旋转，滑动壳体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向下改变。

当滑动壳体90相对于凸轮轴30的位置改变，凸轮71和72相对于凸轮轴30的转速的相对转速改变。

当凸轮轴销60与凸轮轴30一起旋转时，凸轮轴销60在凸轮轴销槽85内能滑动，滑动销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在凸轮键狭槽83内能滑动。因此，凸轮71和72相对于凸轮轴30的转速的相对转速改变。

如在图4中示出的，尽管当滑动壳体90相对于凸轮轴30的旋转中心的相对位置向下改变为ΔH1时凸轮轴30的相位角不断改变，但如在图11中示出的，凸轮71和72的转速比凸轮轴30(接近60至120度)的转速相对较慢，然后凸轮71和72的转速比凸轮轴30(接近240至300度)的转速相对较快。

如在图4中示出的，尽管当滑动壳体90相对于凸轮轴30的旋转中心的相对位置向上改变为ΔH2时凸轮轴30的相位角不断改变，但如在图11中示出的，凸轮71和72的转速比凸轮轴30(接近60至120度)的转速相对较快，然后凸轮71和72的转速比凸轮轴30(接近240至300度)的转速相对较慢。

即，如在图12中示出的，在滑动壳体90的相对位置变成ΔH1的情况下的气门持续时间D2比在滑动壳体90处于初始位置的位置的情况下的气门持续时间D1短。

而且，在滑动壳体90的相对位置变成ΔH2的情况下的气门持续时间D3比在滑动壳体90处于初始位置的位置的情况下的气门持续时间D1长。

在图12中，为了更好地理解和易于说明，图10中的峰值点是不变的，但不限于此。

根据调整气门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的位置等等，可以通过提前气门200的打开时间和延迟关闭时间放大气门持续时间。或者，可以通过延迟气门200的打开时间和提前关闭时间缩短气门持续时间。

而且，气门200的打开时间可以是不变的并且气门200的关闭时间可以按照要求延迟或提前。

另外，气门200的关闭时间可以是不变的并且气门200的打开时间可以按照要求延迟或提前。

图13是示出了根据本公开的修改形式的连续可变气门持续时间装置的滑动销的视图。

在示例性形式中，凸轮轴销和滑动销是断开的，然而如在图10中示出的滑动销160包括可滑动地插入凸轮轴30的凸轮轴孔32中的销主体162和与销主体162形成一体并可旋转地插入第二滑动孔88中的销头164。

凸轮轴油孔34(参考图8)沿着凸轮轴的长度方向形成于凸轮轴30并且与凸轮轴油孔34连通的主体油孔166形成于销主体162。

而且与主体油孔166连通的油槽168通过连通孔169形成于销头164。

由于可以通过主体油孔166和连通孔169将润滑油从凸轮轴油孔34提供至油槽168，因此销头164与第二滑动孔88之间的摩擦力可以减小。

除了根据本公开的修改形式的连续可变气门持续时间装置的滑动销、操作和结构与上述示例性形式的相同之外，将省去重复描述。

如上所述，本公开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体高度可以减小。

具体地，由于控制部的马达等可以安装在凸轮架的外部，因此发动机的整体高度可以减小。

由于连续可变气门持续时间装置可以在不用进行过多修改的情况下应用于现有的发动机，因此生产率可以提高并且生产成本可以降低。

虽然已结合目前被视为实用的示例性形式对本公开进行了描述，但应当理解，本公开不限于所公开的形式。相反地，本公开旨在涵盖包含在所附权利要求的精神与范围内的各种修改与等同布置。

<符号说明>

1：发动机 10：气缸盖

12：凸轮架 30：凸轮轴

32：凸轮轴孔 40：凸轮帽

41：凸轮帽引导件 42：轴孔

46：凸轮支撑件 47：凸轮帽盖

60：凸轮轴销 70a、70b：第一凸轮部、第二凸轮部

71、72：凸轮 74：凸轮键

76：凸轮连接部 80：第一内支架

81：第二内支架 82：凸轮键销

83：凸轮键槽 84：滑动销

85：凸轮轴销槽 86：第一滑动孔

88：第二滑动孔 90：滑动壳体

91：间隔件 92：滑动壳体轴承

94：控制槽 95：滑动壳体引导表面

96：滑动壳体油管 98：偏心板

99：偏心板孔 100：控制部

102：蜗轮 104：蜗杆

106：控制马达 108：控制轴

110:控制杆 120：防分离销

122：壳体销插入孔

124：偏心板销插入孔

130：行星齿轮组 132：太阳齿轮

134：环形齿轮 136：行星齿轮

138：行星齿轮架 139：行星齿轮轴

140：连接轴 142：位置传感器

150：控制部壳体 152：壳体盖

160：滑动销 162：销主体

164：销头 166：主体油孔

168：油槽 169：连通孔

200：气门 211-214：1-4气缸。