连续可变气门开启持续时间装置及具有该装置的发动机的制作方法

本发明涉及一种连续可变气门开启持续时间装置(continuous variable valve duration apparatus)以及具有该装置的发动机，本发明更具体涉及一种可根据发动机的工况利用简单的结构来改变气门打开持续时间的连续可变气门开启持续时间装置以及具有该装置的发动机。

背景技术：

内燃机利用吸入燃烧室的空气在燃烧室中燃烧燃料，产生动力。进气门由凸轮轴操作以吸入空气，并且当进气门打开时空气被吸入到燃烧室中。另外，排气门由凸轮轴操作，并且当排气门打开时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转速。也就是说，气门的最佳升程或最佳打开和关闭正时取决于发动机的转速。为了根据发动机的转速实现最佳的气门操作，人们已经对诸如多个凸轮和根据发动机转速改变气门升程的连续可变气门升程(CVVL,continuous variable valve lift)的设计等进行了各种研究。

为了实现依赖于发动机转速的最佳气门操作，人们已经研究了根据发动机转速实现不同气门正时操作的连续可变气门正时(CVVT,continuously variable valve timing)装置。普通的CVVT可以在固定的气门开启持续时间内改变气门正时。

然而，普通的CVVL和CVVT结构复杂，且制造成本昂贵。

本发明背景技术部分中公开的信息仅用于增强对本发明的一般背景的理解，而不应被视为对该信息构成本领域技术人员已知的现有技术的认可或任何形式的暗示。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种连续可变气门开启持续时间装置及具有该装置的发动机，其可以根据发动机的工况利用简单的结构，改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施例的一种连续可变气门开启持续时间装置，包括：凸轮轴；凸轮装置，在凸轮装置上形成凸轮，凸轮轴被配置成插入到凸轮装置中，并且凸轮相对于凸轮轴的相对相位角是可变的；内部托架，其将所述凸轮轴的旋转传递到凸轮装置；轮壳体，内部托架可旋转地插入轮壳体中，在轮壳体上形成平行于凸轮轴的导槽，并且在轮壳体上形成垂直于凸轮轴的导孔；引导部，包括插入到导孔中以引导轮壳体的运动的导轴；以及控制部，包括平行于凸轮轴布置并被插入到导槽中的控制轴，并且控制部选择性地使控制轴旋转，以使轮壳体相对于凸轮轴的相对位置改变。

引导部还包括支撑导轴的导架。

在内部托架处分别形成第一滑孔和第二滑孔；在凸轮装置处形成凸轮槽。连续可变气门开启持续时间装置还包括：连接到凸轮轴并且可旋转地插入到第一滑孔中的滑动销；以及可滑动地插入到凸轮槽中并且可旋转地插入到第二滑孔中的滚子凸轮。

滚子凸轮包括：可滑动地插入到凸轮槽中的滚子凸轮体；以及可旋转地插入到所述第二滑孔中的凸轮头。在滚子凸轮处可形成用于防止滚子凸轮分离的突起。

滑动销可包括：可滑动地插入到凸轮轴中的销体；以及可旋转地插入到第一滑孔中的销头。

销体和销头可一体形成。

在凸轮轴内沿凸轮轴的长度方向形成凸轮轴油孔；在滑动销的销体上形成与凸轮轴油孔连通的本体油孔；并且在滑动销的销头处可形成与本体油孔连通的油槽。

凸轮装置包括分别对应于一个汽缸和相邻汽缸布置的第一凸轮部和第二凸轮部；并且内部托架包括第一内部托架和第二内部托架，第一内部托架和第二内部托架被配置成用于将凸轮轴的旋转分别传递给第一凸轮部和第二凸轮部。

连续可变气门开启持续时间装置，还包括布置在轮壳体内用于支撑第一内部托架和第二内部托架的轴承。

第一内部托架和第二内部托架彼此连接。

在第一凸轮部和第二凸轮部处形成两个凸轮；并且在两个凸轮之间形成凸轮连接部；并且连续可变气门开启持续时间装置还包括凸轮盖，在凸轮盖上形成被配置成支撑凸轮连接部的凸轮支撑部。

控制部包括：控制电机；第一轴颈，其连接到控制电机，并且在第一轴颈上偏心地形成第一轴颈孔；以及第二轴颈，在第二轴颈上偏心地形成第二轴颈孔。控制轴插入到第一轴颈孔和第二轴颈孔中。

连续可变气门开启持续时间装置，还包括可旋转地支撑第一轴颈和第二轴颈的轴颈托架。

在控制部处形成用于限制控制轴的旋转的限位器。

连续可变气门开启持续时间装置，还包括：可旋转地支撑凸轮装置的凸轮盖；以及支撑导轴并且连接到凸轮盖的导架。

连续可变气门开启持续时间装置，还包括：第一轴颈，在第一轴颈上偏心地形成第一轴颈孔，其中控制轴被配置成插入到第一轴颈孔中；第二轴颈，在第二轴颈上偏心地形成第二轴颈孔，其中控制轴被配置成插入到第二轴颈孔中；以及轴颈托架，轴颈托架分别可旋转地支撑第一轴颈和第二轴颈。

轴颈托架安装于凸轮盖。

一种设有根据本发明示例性实施方式的连续可变气门开启持续时间装置的发动机。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置，可以利用简单的结构根据发动机的工况，改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置可以减小尺寸，从而可以减小气门机构的整个高度。

由于连续可变气门开启持续时间装置无需过多修改，即可应用到常规发动机，因此可以提高生产率，并降低生产成本。

本发明的方法和装置具有其他特征和优点，这些特征和优点将在并入本文中的附图和以下具体实施方式中显而易见并被更加详细地阐述，附图和具体实施方式共同用于解释本发明的某些原理。

附图说明

图1是根据本发明的示例性实施例的具有连续可变气门开启持续时间装置的发动机的透视图；

图2是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的透视图；

图3是沿图2的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图；

图4是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的分解透视图；

图5是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的控制轴、第一轴颈和第二轴颈的分解透视图；

图6是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的控制轴、第一轴颈和第二轴颈的剖视图；

图7是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的内部托架和凸轮装置的分解透视图；

图8是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的内部托架和凸轮装置的透视图；

图9是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的第一轴颈的透视图；

图10是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的局部剖视图；

图11是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的轮壳体的透视图；

图12是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的引导部和内部托架的剖视图；

图13是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的内部托架的分解透视图；

图14是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的剖视图和内部托架；

图15、图16和图17是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的操作的图；

图18是示出根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的凸轮槽的图；

图19是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的气门轮廓的曲线图。

应当理解的是，附图不一定按比例绘制，呈现说明本发明的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文公开的本发明的具体设计特征，包括例如具体的尺寸、取向、位置和形状，将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。

在附图中，附图标记在附图的几个附图中指的是本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各种实施例，这些实施例的示例在附图中示出并在下面进行描述。尽管将结合示例性实施例来描述本发明，但是将理解的是，本说明书并不意图将本发明限制于那些示例性实施例。相反，本发明旨在不仅涵盖示例性实施例，而且涵盖可包括在由所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种另选方案、修改、等价物和其它实施例。

与本说明书无关的部分将被省略以清楚地描述本发明，并且在整个说明书中相同或相似的元件将由相同的附图标记表示。

在整个说明书和权利要求书中，除非明确地相反地描述，否则词语“包括”和诸如“包括”或“包含”的变化将被理解为暗示包括所述要素，但不排除任何其它要素。

以下将参考附图详细描述本发明的示例性实施例。

图1是根据本发明的示例性实施例的具有连续可变气门开启持续时间装置的发动机的透视图，图2是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的透视图。

图3是沿图2的Ⅲ-Ⅲ线的剖视图，图4是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的分解透视图。

参考图1、图2、图3和图4，根据本发明的示例性实施例的发动机1包括安装至汽缸盖的连续可变气门开启持续时间装置。

在附图中，在发动机处形成四个汽缸201、202、203和204，但并不限于此。

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置可以包括：凸轮轴30；凸轮装置70，在凸轮装置70上形成凸轮71，凸轮轴30插入到凸轮装置70中，并且凸轮相对于凸轮轴30的相对相位角是可变的；内部托架80，内部托架80将凸轮轴30的旋转传递到凸轮装置70；轮壳体90，内部托架80可旋转地插入到轮壳体90中，在轮壳体90上形成平行于凸轮轴30的导槽91，并且在轮壳体90上形成垂直于凸轮轴30的导孔95；引导部130，引导部130包括导轴132，其被插入到导孔95中以引导轮壳体90的运动；以及控制部100，控制部100包括平行于凸轮轴30布置并且插入到导槽91中的控制轴108，并且控制部100选择性地转动控制轴108以使轮壳体90相对于凸轮轴30的相对位置被改变。

引导部130还包括支撑导轴132的导架134。

凸轮轴30可以是进气凸轮轴或排气凸轮轴。

图5是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的控制轴、第一轴颈和第二轴颈的分解透视图，图6是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的控制轴、第一轴颈和第二轴颈的剖视图。

参考图1至图6，控制部100包括：控制电机112；第一轴颈102，第一轴颈102连接到控制电机112，在第一轴颈102上偏心地形成第一轴颈孔103；以及第二轴颈104，在第二轴颈104上偏心地形成第二轴颈孔105。控制轴108插入到第一轴颈孔103和第二轴颈孔105中。

设置可旋转地支撑第一轴颈102和第二轴颈104的轴颈托架110。

如图5和图6所示，第一轴颈孔103和第二轴颈孔105被偏心地形成，并且控制轴108的中心线Y从第一轴颈102和第二轴颈104的旋转中心X偏离Δ。

由于第一轴颈孔103和第二轴颈孔105分别偏心地形成在第一轴颈102和第二轴颈104处，因此控制轴108被简单地组装，从而可以简化制造工艺并且可以降低制造成本。

图7是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的内部托架和凸轮装置的分解透视图，图8是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的内部托架和凸轮装置的透视图。

图9是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的第一轴颈的透视图，图10是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的局部剖视图。

图11是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的轮壳体的透视图，图12是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的引导部和内部托架的剖视图。

图13是根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的分解透视图和内部托架，图14是根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的剖视图和内部托架。

参考图1至图14，在内部托架80上分别形成第一滑孔86和第二滑孔88，并且在凸轮装置70处形成凸轮槽74。

连续可变气门开启持续时间装置还包括连接到凸轮轴30并且可旋转地插入到第一滑孔86中的滑动销60，和可滑动地插入到凸轮槽74中并且可旋转地插入到第二滑孔88中的滚子凸轮82。

滚子凸轮82包括可滑动地插入到凸轮槽74中的滚子凸轮体82a和可旋转地插入到第二滑孔88中的滚子凸轮头82b。

在滚子凸轮82处形成突起82c，以防止滚子凸轮82沿凸轮轴30的长度方向与内部托架80分离。

滑动销60包括可滑动地插入凸轮轴30中的销体62和可旋转地插入第一滑孔86中的销头64。销体62和销头64可一体地形成。

凸轮轴孔34形成在凸轮轴30处，滑动销60的销体62可滑动地插入到凸轮轴孔34中，并且销头64可旋转地插入到第一滑孔86中。

在凸轮轴30内沿其长度方向形成凸轮轴油孔32，在滑动销60的销体62处形成与凸轮轴油孔32连通的本体油孔66，并且在滑动销60的销头64处形成与本体油孔66连通的油槽68。

因此，供应到凸轮轴油孔32的润滑油可以通过本体油孔66、连通孔69和油槽68供应到内部托架80。

凸轮装置70包括分别对应于一个汽缸和相邻汽缸布置的第一凸轮部70a和第二凸轮部70b。例如，具有相邻的第二汽缸202和内部托架80的第一汽缸201包括将凸轮轴30的旋转分别传递到第一凸轮部70a和第二凸轮部70b的第一内部托架80a和第二内部托架80b。

连续可变气门开启持续时间装置还包括轴承140，布置在轮壳体90内以支撑第一内部托架80a和第二内部托架80b。

轴承140可以是滚针轴承，第一内部托架80a和第二内部托架80b设置在轮壳体90内，并且轴承140可以可旋转地支撑第一内部托架80a和第二内部托架80b。

由于第一和第二内部托架80a和80b位于轮壳体90内，因此可以减少元件数量，从而可以提高生产率和制造的经济性。

轮壳体90内的第一内部托架80a和第二内部托架80b可以彼此连接。例如，第一内部托架连接部84和第二内部托架连接部85分别形成在第一内部托架80a和第二内部托架80b处，并且第一内部托架连接部84和第二内部托架连接部85彼此连接。

在附图中，第一内部托架连接部84和第二内部托架连接部85被形成为凸起和凹进，然而本发明不限于此。

在第一内部托架80a和第二内部托架80b连接的情况下，可减少因轴承、内部托架、轮壳体等的制造公差造成的松动或振动。

在第一凸轮部70a和第二凸轮部70b上可形成作为一对的两个凸轮71和72，并且在第一凸轮部70a和第二凸轮部70b中的每一个的成对凸轮71和72之间形成凸轮盖连接部76。

凸轮71和72旋转并打开气门200。

连续可变气门开启持续时间装置还包括凸轮盖40，在凸轮盖40上形成被配置为可旋转地支撑凸轮盖连接部76的凸轮支撑部46。

在控制部100处形成用于限制控制轴108的旋转的限位器106。

如图9所示，限位器106向第一轴颈102突出，并且在轴颈托架110处形成轴颈托架突起111，其中控制轴108的旋转受到限制。

导架134连接到凸轮盖40，凸轮盖40可旋转地支撑凸轮装置70的凸轮盖连接部76。

轴颈托架110连接到凸轮盖40，从而可以容易地执行车辆的组装过程和维护。

图15、图16和图17是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的操作的图。

如图15所示，当凸轮轴30和凸轮装置70的旋转中心一致时，凸轮71和72以与凸轮轴30相同的相位角旋转。

根据发动机工作状态，ECU(发动机控制装置或电气控制单元)将控制信号发送到控制部100，然后控制电机112使控制轴108转动。

如图16和图17所示，轮壳体90相对于凸轮轴30的相对位置因控制轴108的旋转而改变。

当轮壳体90相对于凸轮轴30的相对位置改变时，凸轮71和72相对于凸轮轴30的转速的相对转速改变。

当滑动销60与凸轮轴30一起转动时，销体62在凸轮轴孔34内可滑动，销头64在第一滑孔86内可转动，而滚子凸轮82在第二滑孔88内可旋转并且在凸轮槽74内可滑动。因此，凸轮71和72相对于凸轮轴30的转速的相对转速发生改变。

图18是示出根据本发明示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的凸轮槽的图，而图19是示出根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置的气门轮廓的曲线图。

如图18所示，凸轮槽74可以比凸轮71或72的位置更靠后(延迟)地形成(参照图18的(74a))，凸轮槽74可以比凸轮71或72的位置更靠前地形成(参考图18的(74b))，凸轮槽74也可被形成为具有与凸轮71或72相同的相位。利用上述方案，可以实现各种气门轮廓。

尽管气门200的最大升程恒定，但是凸轮71和72的转速相对于凸轮轴30的转速，根据滑块壳体90的相对位置而改变，使得气门200的关闭和打开时间改变。即，气门200开启的持续时间改变。

如图19的(a)所示，根据凸轮槽74的相对位置、气门200的安装角度等，气门的打开和关闭时间可同时改变。

如图19的(b)所示，在气门200的打开时间恒定时，气门200的关闭时间可延迟或提前。

如图19的(c)所示，在气门200的关闭时间恒定时，气门200的打开时间可延迟或提前。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置可以以简单的结构实现各种气门开启持续时间。

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门开启持续时间装置可以减小尺寸，从而可以减小气门机构的整个高度。

由于连续可变气门开启持续时间装置，无需过多修改，就可以应用到常规的发动机，因此可以提高生产率，并且可降低生产成本。

由于在滑动销60处形成本体油孔66和油槽68，因此能够将润滑剂顺畅地供给到包括内部托架等在内的旋转构件。

由于导槽91的形状可以简化，因此可简化制造工艺，并且降低制造成本。

为了便于所附权利要求中的解释和精确限定，术语“上”、“下”、“内部”、“外部”、“向上”、“向下”、“向上地”、“向下地”、“前”、“后”、“向后”、“在……内”、“在……外”、“向内地”、“向外地”、“内部”、“外部”、“向前地”和“向后地”用于参考如在附图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施例的特征。

已经出于说明和描述的目的给出了对本发明的具体示例性实施例的前述描述。前述描述并非旨在是穷尽性的或将本发明限制到所公开的确切形式，而是显然根据上述教导可以进行许多修改和变化。选择和描述示例性实施例是为了解释本发明的某些原理及其实际应用，以使本领域的其他技术人员能够制造和利用本发明的各种示例性实施例以及其各种另选方案和修改。本发明的范围旨在由所附权利要求及其等价物限定。