CN101358550B - 连续可变气门升程装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种根据本发明的示例性实施例的连续可变气门升程装置，其包括设置在输入轴上的输入凸轮、气门开启/关闭部分、摇臂旋转轴、对应于输入凸轮的旋转围绕摇臂旋转轴旋转的摇臂、设置于摇臂的一端且开启和关闭气门开启/关闭部分的输出凸轮、以及控制摇臂旋转轴位置的控制部分；其中所述控制部分包括：与摇臂旋转轴相连接的第一连杆；与该第一连杆相连接的第二连杆；以及与第二连杆相连接并控制第二连杆的旋转位移的控制单元。

Description

连续可变气门升程装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2007年11月19日向韩国知识产权局提交的编号为10-2007-0118035的韩国专利申请，以及于2007年8月1日向韩国知识产权局提交的编号为10-2007-0077404的韩国专利申请的优先权和权益，其整体内容在此引入作为参考。
技术领域
本发明涉及连续可变气门升程装置。更特别地，本发明涉及能够响应于发动机的运行状态而调节气门升程量的连续可变气门升程装置。
背景技术
通常，车辆发动机包括燃烧室，燃料在其中燃烧以产生动力。燃烧室设置有用于供给含有燃料的气体混合物的进气门以及用于排出燃烧废气的排气门。进气和排气门通过连接于曲轴的气门升程装置开闭燃烧室。
传统的气门升程装置使用形成为预定形状的凸轮从而具有固定的气门升程量。这样，就不可能调节进入或是排出的气体的量。因此，发动机就无法在不同的行驶范围中运行于其最佳状态。
例如，如果气门升程装置设计为最优地对应于低行驶速度，则该气门的开启时间和开启量对于高速行驶状态是不够的。相反地，当气门升程装置设计为最优地对应于高速行驶状态时，在低速行驶状态时则会出现相反的现象。
在该背景技术部分所公开的上述信息仅只是为了增强对本发明背景技术的理解，因此它可能包含并不构成在该国本领域技术人员所已经公知的现有技术的信息。
发明内容
本发明致力于提供一种具有宽运行范围的连续可变气门升程装置。
根据本发明的示例性实施例的连续可变气门升程装置，可以在不改变气门系中其他结构的情况下而使用与普通气门升程装置相同的凸轮轴。
根据本发明的示例性实施例的连续可变气门升程装置可以配置为紧凑的结构。
根据本发明的第一个示例性实施例的连续可变气门升程装置可以包括设置在输入轴上的输入凸轮、气门开启/关闭部分、摇臂旋转轴、对应于输入凸轮旋转而围绕摇臂旋转轴旋转的摇臂、设置在摇臂的一端并开启和关闭气门开启/关闭部分的输出凸轮、以及控制摇臂旋转轴位置的控制部分。控制部分可以包括与摇臂旋转轴相连接的第一连杆、与第一连杆相连接的第二连杆、以及与第二连杆相连接的控制单元，并控制第二连杆的旋转位移。
第二连杆可通过控制部分轴与控制单元相连接，支承部分设置为用于支承控制部分轴和输入轴，以及摇臂运动移动导套形成于支承部分中并用于引导摇臂旋转轴。
输入凸轮可设置在摇臂与控制部分之间。
气门开启/关闭部分可包括摆臂、与摆臂相连接的气门、以及设置于摆臂上以响应于输出凸轮的往复运动而开启和关闭气门的摆臂滚子。
摇臂移动导套可形成在当气门关闭时与摆臂滚子中心间隔恒定距离的位置处。
输出凸轮可包括第一部分和第二部分，与摆臂滚子相接触的第一部分的横截面形成在与摇臂旋转轴间隔恒定距离的位置处，以及与摆臂滚子相接触的第二部分的横截面形成在远离摇臂旋转轴的方向上。
摇臂滚子可设置于摇臂的一端用以与输入凸轮相接触。
复位弹簧可设置为使输入凸轮和摇臂互相接触。
根据本发明第二示例性实施例的连续可变气门升程装置可以包括设置在输入轴上的输入凸轮、气门开启/关闭部分、摇臂旋转轴、对应于输入凸轮旋转而围绕摇臂旋转轴旋转的摇臂、设置在摇臂的一端并开启和关闭气门开启/关闭部分的输出凸轮、以及控制摇臂旋转轴位置的控制部分。该连续可变气门升程装置的控制部分可以包括设置为用于控制摇臂旋转轴的位移的第三连杆、以及与第三连杆相连接并控制第三连杆旋转位移的控制单元。
第三连杆可通过控制部分轴与控制单元相连接，支承部分设置为用于支承控制部分轴和输入轴，以及摇臂运动导套形成于支承部分中并用于引导摇臂旋转轴。
输入凸轮可设置在摇臂和控制部分之间。
气门开启/关闭部分可包括摆臂、与摆臂相连接的气门、以及用于响应于输出凸轮的往复运动而开启和关闭气门的设置于摆臂上的摆臂滚子。
摇臂移动导套可形成在当气门关闭时与摆臂滚子中心间隔恒定距离的位置处。
输出凸轮可包括第一部分和第二部分，与摆臂滚子相接触的第一部分的横截面形成在与摇臂旋转轴间隔恒定距离的位置处，以及与摆臂滚子相接触的第二部分的横截面形成在远离摇臂旋转轴的方向上。
摇臂滚子可设置于摇臂的一端用以与输入凸轮相接触。
复位弹簧可设置为使输入凸轮和摇臂互相接触。
根据本发明第三实施例的连续可变气门升程装置可以包括设置在输入轴上的输入凸轮、气门开启/关闭部分、摇臂旋转轴、对应于输入凸轮旋转而围绕摇臂旋转轴旋转的摇臂、设置在摇臂的一端并开启和关闭气门开启/关闭部分的输出凸轮、以及控制摇臂旋转轴位置的控制部分。该连续可变气门升程装置的控制部分可包括与可变杆轴相连接的可变杆以及与可变杆轴相连接的控制单元，其中可变杆依靠控制单元的控制而围绕可变杆轴旋转并控制摇臂轴的位移。
摇臂滚子可设置于摇臂的一端用以与输入凸轮相接触。
复位弹簧可设置为使输入凸轮和摇臂互相接触。
输入凸轮可设置在摇臂与可变杠杆之间。
如上所述，根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程装置可以在不改变气门系中其他结构的情况下而使用与普通气门升程装置相同的凸轮轴。
根据本发明实施例的连续可变气门升程装置可以配置为紧凑的结构。
部件和产品成本可得到降低。
在气门升程量减小时可以获得气门正时的提前角特性。
通过设计输出凸轮或控制部分的变化可以容易地调节气门升程量，并可获得CDA模式。
附图说明
图1是根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置的正视图；
图2是图1的侧视图；
图3和图4是图1的透视图；
图5是根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置与普通升程装置相比较的视图；
图6A和图6B是参考旋转中心而说明根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置工作原理的视图；
图7是将低升程模式与高升程模式相比较而说明根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置工作原理的视图；
图8是当气门升程改变时表示根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置的气门正时提前角特性的视图；
图9是根据本发明第二示例性实施例的连续可变气门升程装置的正视图；
图10是根据本发明第三示例性实施例的连续可变气门升程装置的正视图；
图11是图10的侧视图；
图12是图10的透视图。
<附图中附图数字标记指示主要元件的说明>
100、101：输入凸轮            110：凸角
120、121：输入轴              200、201：摇臂旋转轴
300、301：摇臂                310、311：摇臂滚子
400、401：输出凸轮            410：第一部分
420：第二部分                 500、501：控制部分
510：第一连杆                 520：第二连杆
530：控制部分轴               540、541：控制单元
550：第三部分                 600、601：气门开启/关闭部分
610：摆臂                     620：气门
630：摆臂滚子                 640：液压间隙调整装置
700：复位弹簧                 800：支承部分
810：摇臂运动导套
具体实施方式
以下将参照附图对本发明的实施例进行更为充分的说明。
图1是根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置的正视图，图2是图1的侧视图，并且图3和图4是图1的透视图。
参照图1到图4，输入凸轮100设置在输入轴120上，且摇臂300设置为围绕输入凸轮100。摇臂300对应于输入凸轮100的旋转而围绕摇臂旋转轴200往复旋转。
输出凸轮400设置在摇臂300末端。
气门开启/关闭部分600设置在输入凸轮100之下。
气门开启/关闭部分600包括摆臂610，与摆臂610相连接的气门620，以及设置于摆臂610上用于对应于输出凸轮400的往复运动而开启和关闭气门620的摆臂滚子630。
摆臂610通过液压间隙调整装置(HLA)640而支承。
控制部分500设置为用于调节摇臂旋转轴的位置。
控制部分500包括与摇臂旋转轴200相连接的第一连杆510，与第一连杆510相连接的第二连杆520，以及与第二连杆520相连接并控制第二连杆520旋转位移的控制单元540。
控制单元540由ECU(电子控制单元)在发动机负载、车速等的基础上而进行控制。
控制单元540可以是电动机、致动器、或诸如此类的部件，并且控制单元540的控制方案和ECU的控制能够由本领域普通技术人员来实现，因此其相关描述在此忽略。
第二连杆520通过控制部分轴530与控制单元540相连接。
控制部分轴530和输入轴120靠支承部分800而支承。
摇臂运动导套810形成在支承部分800中用于引导摇臂旋转轴200。
输入凸轮100设置在摇臂300与控制部分500之间从而以使连续可变气门升程装置的总高度和体积可以得到减小。
当气门620关闭时，摇臂运动导套810形成在与摆臂滚子630的中心间隔恒定距离处。
摇臂滚子310设置在摇臂300的末端用于和输入凸轮相接触从而以使运行平稳进行。
设置复位弹簧700以使输入凸轮100和摇臂300互相接触。
如图4所示，气门开启/关闭部分600以及输入凸轮400可设置为多个。
在这些附图中，示出了两个气门，然而，根据发动机等的尺寸能够设置一个或多于两个的气门开启/关闭部分。
图5是根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置与普通升程装置相比较的视图。
参照图5，控制部分500与摇臂300的有些部分与普通气门升程装置相比较而言是不同的。
参照附图，根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置可以在不改变气门系其他结构的情况下而使用与普通气门升程装置相同的凸轮轴。
在图6(a)中，示出了高升程模式和低升程模式中的摇臂300。
环绕高升程模式中摇臂旋转轴200的圆圈以及环绕低升程模式中摇臂旋转轴200的圆圈被示出，并且摇臂300沿部分圆周往复运动。
“α”表示在高升程模式和低升程模式中旋转中心之间的夹角。
在图6(b)中，“A”表示在低升程模式中摆臂滚子630的相对位置，而“B”则表示在高升程模式中摆臂滚子630的相对位置。
输出凸轮400包括第一部分410和第二部分420，并且第一部分410的横截面形成在与摇臂旋转轴200间隔恒定距离的位置处。
因此，当第一部分410与摆臂滚子630相接触并且摇臂300围绕摇臂旋转轴200沿顺时针方向旋转时气门620并不开启。
第二部分420的横截面形成在远离摇臂旋转轴200的方向上。
因此，当第二部分420与摆臂滚子630相接触并且摇臂300围绕摇臂旋转轴200沿顺时针方向旋转时气门620开启。
参照图1，当输入凸轮100的凸角110旋转并转过摇臂滚子310时，摇臂300依靠复位弹簧700而围绕摇臂旋转轴200沿逆时针方向旋转。
在低升程模式中，当气门620关闭时摆臂滚子630的相对位置是“A”。尽管摇臂300旋转，但当第一部分410与摆臂滚子630相接触时气门620仍在一些间隔处保持关闭状态，而当第二部分420与摆臂滚子630相接触时气门620开启。
因此，气门开启的时间以及升程量可以被减少。
相反地，在高升程模式中，当气门620关闭时摆臂滚子630的相对位置是“B”。当摇臂300旋转时第二部分420紧密地设置到摆臂滚子630上并且气门立即开启。
因此，气门开启的时间以及升程量可以被增加。
输出凸轮的设计可以根据车辆种类或车辆所需性能而变化，并且如果第一部分的间隔增大，则能够获得CDA(汽缸钝化)。
图7(a)到图7(d)说明了图6的工作原理。
图7(a)和图7(b)示出了高升程模式，并且θ表示水平线与第二连杆520之间的相对角度。
图7(c)和图7(d)示出了低升程模式，并且θ’表示水平线与第二连杆520之间的相对角度。
图7(a)和图7(c)示出了关闭状态的气门，而图7(b)和图7(d)示出了开启状态的气门。
如图7所示，摇臂300在恒定夹角之间往复运动，而气门开启的时间和升程量则根据第二连杆520的位置而变化。
图8是当气门升程改变时表示本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置的气门正时的提前角特性的视图。
如果如图7所示气门升程模式从高升程模式改变到低升程模式，那么摇臂则沿输入凸轮旋转方向的相反方向旋转，从而使气门轮廓的最高点得以提前。
图9是根据本发明第二示例性实施例的连续可变气门升程装置的正视图；
如图9所示，控制部分500的第一连杆510和第二连杆520由第三连杆550所替代，而除第三连杆550外的相同部件则将使用相同的附图标记进行阐述。
如图9所示，第三连杆550与摇臂旋转轴200相连接以调节摇臂旋转轴200的位置。
和图2中一样，第三连杆550与控制单元540相连接以调节第三连杆550的旋转位移。
参照图3，根据本发明第二示例性实施例的连续可变气门升程装置包括支承部分800以及形成于支承部分800中的摇臂运动导套810，并且与根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置相同，摇臂旋转轴200沿着摇臂运动导套810而被引导。
其他部件与根据本发明第一实施例的连续可变气门升程装置相同，所以对它们的详细描述都予以省略。
图10是根据本发明第三示例性实施例的连续可变气门升程装置的正视图。
图11是图10的侧视图，图12是图10的透视图。
下面，将参照图10到图12对根据本发明第三示例性实施例的连续可变气门升程装置进行说明。
本发明第三示例性实施例的连续可变气门升程装置包括设置到输入轴121上的输入凸轮101、气门开启/关闭部分601、摇臂旋转轴221、与相应于输入凸轮101的旋转而围绕摇臂旋转轴221旋转的摇臂301、设置到摇臂301的一端并开启和关闭气门开启/关闭部分601的输出凸轮401、以及控制摇臂旋转轴221位置的控制部分501。
控制部分501包括与可变杆轴211相连接的可变杆201以及与可变杆轴211相连接的控制单元541。可变杆201依靠控制单元541的控制而围绕可变杆轴211旋转，并控制摇臂轴301的位移。
即，摇臂旋转轴221被调节。
摇臂滚子311设置到摇臂301的一端用以和输入凸轮101相接触。
复位弹簧701设置为用以使输入凸轮101和摇臂301相互接触。
输入凸轮101设置在摇臂301与可变杠杆201之间。
根据本发明第三示例性实施例的连续可变气门升程装置的其他部件以及工作原理都与根据本发明第一示例性实施例的连续可变气门升程装置相同，所以对它们的详细描述都予以省略。
虽然结合目前认为是实际的示例性实施例对本发明进行了描述，但应当理解到本发明并不局限于所公开的实施例，而相反地，其意予覆盖包含在所附权利要求精神和范围内的各种变化以及等同配置。

Claims (20)

1.一种连续可变气门升程装置，其包括：
设置于输入轴上的输入凸轮；
气门开启/关闭部分；
摇臂旋转轴；
对应于输入凸轮的旋转而围绕摇臂旋转轴旋转的摇臂；
设置于摇臂的一端且开启和关闭气门开启/关闭部分的输出凸轮；以及
控制摇臂旋转轴位置的控制部分；
其中所述控制部分包括：
与摇臂旋转轴相连接的第一连杆；
与该第一连杆相连接的第二连杆；以及
与第二连杆相连接并控制第二连杆的旋转位移的控制单元。
2.根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，其中：
所述第二连杆通过控制部分轴与控制单元相连接；
支承部分设置为用以支承控制部分轴和输入轴；以及
摇臂运动导套形成于支承部分中并用于引导摇臂旋转轴。
3.根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中所述输入凸轮设置于摇臂和控制部分之间。
4.根据权利要求3所述的连续可变气门升程装置，其中所述气门开启/关闭部分包括：
摆臂；
与摆臂相连接的气门；以及
设置在摆臂上并用于与输出凸轮的往复运动相对应地开启和关闭气门的摆臂滚子。
5.根据权利要求4所述的连续可变气门升程装置，其中当气门关闭时，所述摇臂运动导套形成于与摆臂滚子的中心间隔恒定距离处。
6.根据权利要求4所述的连续可变气门升程装置，其中：
所述输出凸轮包括第一部分和第二部分；
与摆臂滚子相接触的第一部分的横截面，形成于与摇臂旋转轴间隔恒定距离处；以及
与摇臂滚子相接触的第二部分的横截面，形成在远离摇臂旋转轴的方向上。
7.根据权利要求6所述的连续可变气门升程装置，其中摇臂滚子设置于摇臂的一端并用以和输入凸轮相接触。
8.根据权利要求7所述的连续可变气门升程装置，其中复位弹簧设置为用以使输入凸轮和摇臂相互接触。
9.一种连续可变气门升程装置，其包括：
设置于输入轴上的输入凸轮；
气门开启/关闭部分；
摇臂旋转轴；
对应于输入凸轮的旋转而围绕摇臂旋转轴旋转的摇臂；
设置于摇臂的一端且开启和关闭气门开启/关闭部分的输出凸轮；以及
控制摇臂旋转轴位置的控制部分；
其中所述控制部分包括：
设置为用以控制摇臂旋转轴位移的第三连杆；以及
与第三连杆相连接并控制第三连杆的旋转位移的控制单元。
10.根据权利要求9所述的连续可变气门升程装置，其中：
所述第三连杆通过控制部分轴而与控制单元相连接；
支承部分设置为用于支承控制部分轴和输入轴；以及
摇臂运动导套形成于支承部分中并用于引导摇臂旋转轴。
11.根据权利要求10所述的连续可变气门升程装置，其中所述输入凸轮设置在摇臂和控制部分之间。
12.根据权利要求11所述的连续可变气门升程装置，其中所述气门开启/关闭部分包括：
摆臂；
与摆臂相连接的气门；以及
设置在摆臂上并用于与输出凸轮的往复运动相对应地开启和关闭气门的摆臂滚子。
13.根据权利要求12所述的连续可变气门升程装置，其中当气门关闭时所述摇臂运动导套形成于与摆臂滚子的中心间隔恒定距离处。
14.根据权利要求13所述的连续可变气门升程装置，其中：
所述输出凸轮包括第一部分和第二部分；
与摆臂滚子相接触的第一部分的横截面，形成于与摇臂旋转轴间隔恒定距离处；以及
与摇臂滚子相接触的第二部分的横截面，形成在远离摇臂旋转轴的方向上。
15.根据权利要求14所述的连续可变气门升程装置，其中摇臂滚子设置于摇臂的一端并用以和输入凸轮相接触。
16.根据权利要求15所述的连续可变气门升程装置，其中复位弹簧设置为用以使输入凸轮和摇臂相互接触。
17.一种连续可变气门升程装置，其包括：
设置于输入轴上的输入凸轮；
气门开启/关闭部分；
摇臂旋转轴；
对应于输入凸轮的旋转而围绕摇臂旋转轴旋转的摇臂；
设置于摇臂的一端且开启和关闭气门开启/关闭部分的输出凸轮；以及
控制摇臂旋转轴位置的控制部分；
其中所述控制部分包括：
与可变杆轴相连接的可变杆；以及
与可变杆轴相连接的控制单元，
其中所述可变杆通过控制单元的控制而围绕可变杆轴旋转并控制摇臂轴的位移。
18.根据权利要求17所述的连续可变气门升程装置，其中摇臂滚子设置于摇臂的一端并用以和输入凸轮相接触。
19.根据权利要求18所述的连续可变气门升程装置，其中复位弹簧设置为用以使输入凸轮和摇臂相互接触。
20.根据权利要求19所述的连续可变气门升程装置，其中所述输入凸轮设置在摇臂和可变杠杆之间。
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