CN101457665A - 连续可变气门升程系统 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门升程系统包括输入凸轮，驱动轴，包含接触部分且响应所述输入凸轮的转动而绕所述驱动轴枢轴转动的气门挺杆，气门单元，接触所述接触部分、绕所述驱动轴枢轴转动且打开所述气门单元的输出凸轮，向所述输出凸轮提供回复力的回复弹簧，以及调节驱动轴和接触部分之间的距离的调节单元。

Description

连续可变气门升程系统
与相关申请的相互参考
本申请要求于2007年12月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2007-0131567的优先权和权益，其全部内容合并于此作为参考。
技术领域
本发明涉及连续可变气门升程系统。更具体地说，本发明涉及可包括气门挺杆(lifter)和驱动轴且可通过调节该气门挺杆和驱动轴之间的距离来调节气门升程的连续可变气门升程系统。
背景技术
典型的汽车发动机的燃烧室设有用于提供空气/燃料混合物的进气门和用于排出燃烧气体的排气门。进气门和排气门通过连接到曲轴上的气门升程装置被打开和关闭。
由于固定的凸轮形状，传统的气门升程装置具有固定的气门升程量。因此，不能调节进入或排出的气体的量。
如果气门升程装置是为低驱动速度而设计的，气门打开的时间和量不足以用于高速。在另一方面，如果气门升程装置是为高速度而设计的，对应的结论也是成立的。
在背景技术这个部分中所揭示的以上信息仅用来增强对本发明背景技术的理解，因此，可能包含这样的信息：该信息并未构成已经被本国本领域普通技术人员所知的现有技术。
发明内容
本发明的实施例提供一种连续可变气门升程系统，其可包括气门挺杆和驱动轴，且可通过调节该气门挺杆和驱动轴之间的距离来调节气门升程。
根据本发明的示例性实施例的连续可变气门升程系统可包括输入凸轮；基本上与所述输入凸轮平行设置的驱动轴；设置在驱动轴上且响应输入凸轮的转动而绕驱动轴枢轴转动的气门挺杆；设置在驱动轴上与气门挺杆共轴且绕驱动轴枢轴转动的输出凸轮，所述输出凸轮包括接触部分和升程启动部分(lift activation portion)；通过输出凸轮的升程启动部分被打开或关闭的气门单元；向输出凸轮的接触部分提供回复力的回复弹簧；以及调节单元，其基本上设置在驱动轴上，且用于调节驱动轴和调节单元与输出凸轮的接触部分之间所形成的接触点之间的距离。
所述气门挺杆包括第一摇臂(first hand)和第二摇臂(second hand)，其中第一摇臂和第二摇臂之间的角度是钝角，且第一摇臂的末端部分基本上位于驱动轴的上方。
调节单元可以包括输入轴，其包括沿着其纵向方向形成且设置在驱动轴内的第一槽；与输入轴连接且选择性地转动输入轴的控制单元；位于输入轴内的至少一个移动轴，该移动轴的突起可移动地设置在第一槽上；形成在驱动轴上的至少一个第二槽，所述第二槽以预定的角度相对于驱动轴的纵向方向倾斜，其中移动轴的突起插过所述第二槽；包括安装部分和第一楔形部分的至少一个侧主体，所述侧主体可沿着驱动轴的纵向方向移动且包括形成在包围所述驱动轴的一部分的安装部分的圆周上的第三槽，其中移动轴的突起插过所述第三槽；以及接触输出凸轮的接触部分的上主体，所述上主体根据侧主体的移动可远离驱动轴或朝向驱动轴移动，其中所述上主体包括安装体和第二楔形部分，且沿安装体的纵向方向在安装体上形成轴孔。
第二槽的倾斜方向可以彼此相对。
侧主体的第一楔形部分可设置为具有单侧楔形，且上主体的第二楔形部分可设置为具有至少两侧楔形。
第一连接部分相对于侧主体的第一楔形部分倾斜形成，第二连接部分相对于上主体的第二楔形部分倾斜形成，且第二连接部分可滑动地与第一连接部分相连接。
第一连接部分和第二连接部分可以分别包括至少一个键(spline)。第一连接部分和第二连接部分的键可以为梯形形状。
调节单元可进一步包括至少一个传输滚轮。
传输轴可通过上主体的轴孔和形成在气门挺杆上的第四槽连接传输滚轮和气门挺杆，其中传输轴可沿着第四槽移动。第四槽可在所述气门挺杆的第一摇臂的末端部分上沿着第一摇臂的纵向方向形成在所述气门挺杆的第一摇臂上。第四槽可以基本上位于驱动轴的上方。
输入滚轮可以设置于输入凸轮接触的部分。输入滚轮可以设置于气门挺杆的第二摇臂的末端部分。
控制单元可包括控制马达。
根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统可以调节气门升程和升程正时，而不过分改变凸轮和气门机构(valve train)的形状。
根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统可以无需液压装置来调节气门升程，从而不需要液压回路设计。
附图说明
图1是根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统的立体图。
图2显示了根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统的操作，其处于高升程模式中。
图3显示了根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统的操作，其处于低升程模式中。
图4显示了根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统的驱动轴与侧主体的连接。
图5a至5f显示了根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统的调节单元的元件。
图6显示了根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统的气门挺杆。
<附图标记>
10：连续可变气门升程系统
100：凸轮
200：驱动轴
300：气门挺杆
310：传输滚轮
320：传输轴
330：输入滚轮
410：输入轴
420：移动轴
430：侧主体
431：第一连接部分
440：上主体
441：第二连接部分
500：输出凸轮
510：接触部分
520：输出凸轮底部
530：复位弹簧
600：气门单元
700：控制马达
801：第一槽
802：第二槽
803：第三槽
804：第四槽
具体实施方式
下文中将以附图为参考具体地描述本发明的示例性实施例。
下面参考图1、图4、图5和图6来解释根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统的配置。
根据本发明示例性实施例的连续可变气门升程系统10包括输入凸轮100、驱动轴200、和设置在驱动轴200上的气门挺杆300。
连续可变气门升程系统10还包括输出凸轮500。包括接触部分510和升程启动部分515的输出凸轮500响应输入凸轮100的转动绕驱动轴200枢轴转动，并打开或关闭气门单元600。如图2所示，复位弹簧530设置在输出凸轮500的接触部分510的下面，用于向输出凸轮500提供回复力。
连续可变气门升程系统10进一步包括用于调节驱动轴200和位于接触部分510上的接触点A之间的距离的调节单元。
参考图5b，调节单元包括输入轴410，输入轴410沿着其纵向方向形成有第一槽801并位于驱动轴200之内，控制单元与输入轴410的末端连接，用于在驱动轴200内转动输入轴410。
参考图5a，包含突起425的至少一个移动轴420可移动地设置于第一槽801。换言之，移动轴420的突起425可滑动地插入第一槽801中。
此外，参考图5c，在驱动轴200上形成至少一个第二槽802，第二槽802以预定的角度相对于驱动轴200的纵向方向倾斜，且可移动地设置在输入轴410中的移动轴420的突起425插过驱动轴200的第二槽802。在本发明的示例性实施例中，第二槽802的倾斜方向可以彼此相对。即第二槽802的上部之间的距离可以比第二槽802的下部之间的距离窄。
参考图4和图5d，在驱动轴200上设置可以沿着驱动轴200的纵向方向移动的至少一个侧主体430。
侧主体430包括楔形部分432和安装部分433。沿着安装部分433的圆周方向在安装部分433上形成第三槽803，从而移动轴420的突起425从该第三槽803中穿过。
参考图4和图5e，上主体440包括安装体442和楔形部分443，且沿着安装体442的纵向方向在安装体442上形成轴孔445。上主体440的楔形部分443可滑动地与侧主体430的楔形部分432连接，且响应至少一个侧主体430的运动而改变驱动轴200和位于接触部分510上的接触点A之间的距离，如下文中详述。
参考图4、图5d、图5e和图5f，至少一个侧主体430的楔形部分432的形状可以是单侧楔形，且第一连接部分431倾斜地形成于所述至少一个侧主体430的楔形部分432上。上主体440的楔形部分443的形状可以是两侧楔形，且第二连接部分441倾斜地形成于所述上主体440的楔形部分433上。
第一连接部分431和第二连接部分441包括至少一个彼此啮合的键。通过这种结构，上主体440的第二连接部分441通过其键可滑动地与侧主体430的第一连接部分431连接，其中第一连接部分431和第二连接部分441的键是彼此互补地凸出的。在本发明的示例性实施例中，所述键的形状可以是梯形，从而除了键的纵向方向，各个键都不会彼此分开。
因此，由于控制了侧主体430之间的距离，如下所述，上主体440和驱动轴200之间的距离变得可控。
参考图1-3，气门挺杆300包括形成V形的第一摇臂305和第二摇臂307。第一摇臂305和第二摇臂307之间的角度是钝角，且第一摇臂305的末端部分位于驱动轴200的上方。气门挺杆300的位置与侧主体430相邻，且枢轴连接到驱动轴200上。输入滚轮330位于气门挺杆300的第二摇臂307的末端部分上，且输入滚轮330通过凸轮100的转动被枢轴驱动。
参考图6，在气门挺杆300的第一摇臂305的末端部分沿着第一摇臂305的纵向方向形成第四槽804。传输轴320插过第一摇臂305的第四槽804且穿过上主体440的轴孔445，以连接上主体440和气门挺杆300。如下文所述，根据升程模式的变化，传输轴320可以沿着第四槽804滑动，且与输出凸轮500的接触部分510发生点接触。
输入滚轮330设置在气门挺杆300的第二摇臂307的末端部分。在这种结构中，输入滚轮330相对于驱动轴200设置在与传输滚轮310相对的位置，且传输滚轮310位于驱动轴200的上方。
通过沿着在驱动轴200上倾斜形成的驱动轴200的第二槽802转动移动轴420的突起425，可以改变侧主体430之间的距离。
再次参考图4，在本发明的示例性实施例中，当移动轴420的突起425沿着驱动轴200的第二槽802向下转动时，移动轴420沿着输入轴410的第一槽801向外移动，从而向外驱动侧主体430。由于传输滚轮310位于驱动轴200的上方，当传输轴320沿着气门挺杆300的第四槽804移动时，上主体440朝驱动轴200向下滑动。因此，上主体440和驱动轴200之间的距离变近。
相反，当移动轴420的突起425沿着驱动轴200的第二槽802向上转动时，移动轴420沿着输入轴410的第一槽801向内移动，从而向内推动侧主体430。因此，侧主体430向外推动上主体440，从而传输轴320沿着气门挺杆300的第四槽804向上移动。因此，上主体440和驱动轴200之间的距离变大。
参考图1，控制单元包括与输入轴410相连的控制马达700，其用于控制配置在驱动轴200内的输入轴410的转动。
下面，参考图2、图3和图5来解释当凸轮100顺时针转动时，根据本发明的示例性实施例的连续可变气门升程系统的操作。
在图2中，对于高升程模式，输入轴410在图中顺时针转动，因此在高升程模式中移动轴420变得彼此远离。换言之，通过第二槽802和突起425与移动轴420连接的侧主体430变得更远，从而当位于驱动轴200上方的上主体440沿着气门挺杆300的第四槽804朝驱动轴200向下滑动时，与侧主体430滑动连接的上主体440变得与驱动轴200相对更近。相应地，位于接触部分510上的接触点A朝驱动轴200移动。
在图中，L1表示在高升程模式中驱动轴200和传输滚轮310的中心之间的距离。
当凸轮100顺时针转动时，气门挺杆300响应凸轮100的转动而绕驱动轴200枢轴转动。因此气门挺杆300驱动输出凸轮500，且气门单元600以高升程打开或关闭。
参考图3，对于低升程模式，输入轴410逆时针转动，从而通过第二槽802和突起425与移动轴420连接的侧主体430变得更近，且当位于驱动轴200上方的上主体440沿着气门挺杆300的第四槽804朝驱动轴200向上滑动时，与侧主体430滑动连接的上主体440变得与驱动轴200相对更远。相应地，位于接触部分510上的接触点A朝接触部分510的末端部分移动。
在图中，L2表示在低升程模式中驱动轴200的中心和传输滚轮310之间的距离，且L2长于L1。
气门挺杆300响应凸轮100的转动而绕驱动轴200枢轴转动。因此气门挺杆300驱动输出凸轮500，且气门单元600以低升程打开或关闭。
如果改变接触摇臂滚轮610的输出凸轮底部520的形状，可以实现CDA(停缸)。
根据摇臂滚轮610的位置、气门挺杆300的长度等可以确定输出凸轮底部520的形状，参考说明书，输出凸轮底部520的形状的确定对于本领域技术人员来说是显而易见的，因此在此省略了其详细解释。
虽然已经通过结合当前认为是实用的示例性实施例描述了本发明，但应该认识到的是，本发明并不限制于所揭示的实施例。相反地，本发明意在覆盖包括在所附的权利要求的精神和范畴之内的各种修改和等效形式。

Claims (16)

1、一种连续可变气门升程系统，包括：
输入凸轮；
基本上与所述输入凸轮平行设置的驱动轴；
设置在驱动轴上且响应所述输入凸轮的转动而绕所述驱动轴枢轴转动的气门挺杆；
设置在驱动轴上与气门挺杆共轴且绕所述驱动轴枢轴转动的输出凸轮，所述输出凸轮包括接触部分和升程启动部分；
由所述输出凸轮的升程启动部分来打开或关闭的气门单元；
向所述输出凸轮的接触部分提供回复力的回复弹簧；以及
调节单元，其基本上设置在所述驱动轴上，且用于调节所述驱动轴和形成于所述调节单元与所述输出凸轮的接触部分之间的接触点间的距离。
2、根据权利要求1所述的连续可变气门升程系统，其中所述气门挺杆包括第一摇臂和第二摇臂，其中所述第一摇臂和第二摇臂之间的角度是钝角，且所述第一摇臂的末端部分基本上位于所述驱动轴的上方。
3、根据权利要求2所述的连续可变气门升程系统，其中所述调节单元包括：
输入轴，其包括沿着其纵向方向形成且设置在所述驱动轴内的第一槽；
与所述输入轴连接且选择性地转动所述输入轴的控制单元；
位于所述输入轴内的至少一个移动轴，所述移动轴的突起可移动地设置在所述第一槽上；
形成在所述驱动轴上的至少一个第二槽，所述第二槽以预定的角度相对于驱动轴的纵向方向倾斜，其中所述移动轴的突起插过所述第二槽；
包括安装部分和第一楔形部分的至少一个侧主体，所述侧主体可沿着所述驱动轴的纵向方向移动，且包括形成在包围所述驱动轴的一部分的安装部分的圆周上的第三槽，其中所述移动轴的突起插过所述第三槽；以及
接触所述输出凸轮的接触部分的上主体，所述上主体根据所述侧主体的移动远离所述驱动轴或朝向所述驱动轴移动，其中所述上主体包括安装体和第二楔形部分，且在沿所述安装体的纵向方向在所述安装体上形成轴孔。
4、根据权利要求3所述的连续可变气门升程系统，其中所述第二槽的倾斜方向彼此相对。
5、根据权利要求3所述的连续可变气门升程系统，其中所述侧主体的第一楔形部分设置为具有单侧楔形。
6、根据权利要求3所述的连续可变气门升程系统，其中所述上主体的第二楔形部分设置为具有至少两侧楔形。
7、根据权利要求3所述的连续可变气门升程系统，其中第一连接部分倾斜地形成于所述侧主体的第一楔形部分上，第二连接部分倾斜地形成于所述上主体的第二楔形部分上，且所述第二连接部分可滑动地与所述第一连接部分相连接。
8、根据权利要求7所述的连续可变气门升程系统，其中所述第一连接部分和第二连接部分分别包括至少一个键。
9、根据权利要求8所述的连续可变气门升程系统，其中第一连接部分和第二连接部分的键是梯形的。
10、根据权利要求3所述的连续可变气门升程系统，其中所述调节单元进一步包括至少一个传输滚轮。
11、根据权利要求10所述的连续可变气门升程系统，其中：
传输轴通过所述上主体的轴孔和形成在所述气门挺杆上的第四槽连接所述传输滚轮和气门挺杆，其中所述传输轴可沿着所述第四槽移动。
12、根据权利要求11所述的连续可变气门升程系统，其中所述第四槽在所述气门挺杆的第一摇臂的末端部分上沿着第一摇臂的纵向方向形成在所述气门挺杆的第一摇臂上。
13、根据权利要求11所述的连续可变气门升程系统，其中所述第四槽基本上位于所述驱动轴的上方。
14、根据权利要求3所述的连续可变气门升程系统，其中输入滚轮设置于所述输入凸轮接触的部分。
15、根据权利要求14所述的连续可变气门升程系统，其中所述输入滚轮设置于所述气门挺杆的第二摇臂的末端部分。
16、根据权利要求13所述的连续可变气门升程系统，其中所述控制单元包括控制马达。
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