CN101571061A - 连续可变气门升程装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种连续可变气门升程装置，其包括：置于凸轮轴并旋转的输入凸轮，可旋转地置于凸轮轴用于改变从动件相对于凸轮轴的相对角度的从动件支撑单元，包括中心轴的从动件通过中心轴与从动件支撑单元连接，并通过接收输入凸轮的旋转运动而围绕中心轴枢转，从而改变从动件相对于凸轮轴的相对角度，包括沿轨道往复运动的输出凸轮的输出单元，以及通过输出凸轮打开或关闭的气门打开单元。

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2008年4月30日提交的韩国专利申请第10-2008-0040845号的优先权，该申请的全部内容合并于此作为参考。
技术领域
本发明涉及一种连续可变气门升程装置，并且更加特别地涉及一种连续可变气门升程装置，所述连续可变气门升程装置能够响应于发动机的操作状态而调节气门升程量。
背景技术
内燃机通过在燃烧室中在吸入该燃烧室的空气媒介中燃烧燃料产生能量。通过凸轮轴操作进气门以纳入空气，当进气门打开时空气被吸入燃烧室。此外，通过凸轮轴操作排气门，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优操作依赖于发动机的旋转速度。也就是说，气门的最优打开/关闭正时或者最优升程依赖于发动机的旋转速度。为了根据发动机的旋转速度实现这种最优气门操作，对根据发动机速度实现不同气门升程的可变气门升程(VVL)装置进行了研究。
对于这种VVL装置，推荐的是在使用凸轮轴的扭矩驱动气门时能量损失最小化。此外，推荐的是对VVL装置进行对称设计，从而使其可以对称地安装在V发动机中的两侧。
这里的背景技术部分中公开的信息只是为了加强对本发明一般背景技术的理解，不应该作为一种确认或者任何形式的暗示，认为该信息构成本领域技术人员已经公知的现有技术。
发明内容
本发明的各个方面致力于提供一种具有增加的气门升程操作范围的连续可变气门升程(CVVL)装置以及提供一种用于V型发动机的具有相同气门轮廓的连续可变气门升程装置。
根据本发明各个方而的连续可变气门升程装置可以包括：输入凸轮，所述输入凸轮连接到凸轮轴并随着凸轮轴的旋转而旋转；从动件支撑单元，所述从动件支撑单元可旋转地联接至凸轮轴；从动件，所述从动件包括中心轴，其中该从动件通过中心轴枢转地联接至从动件支撑单元，并通过接收输入凸轮的旋转运动围绕中心轴枢转从而改变该从动件相对于凸轮轴的相对角度；输出单元，所述输出单元包括沿轨道往复运动的输出凸轮；以及气门打开单元，所述气门打开单元通过输出凸轮打开或关闭。
该输出单元可以进一步包括直线引导件，其中输出凸轮沿该直线引导件往复运动。
该从动件支撑单元可以包括可旋转地与气缸盖和凸轮轴连接的连接部分。
第一弹性部件可以配置于从动件和从动件支撑单元之间，并且向从动件提供弹力，从而从动件偏向输入凸轮。
该从动件可以包括与输入凸轮接触的第一辊子。
该从动件可以包括与输出凸轮可滑动地接触的接触部分。
输出凸轮可以包括与从动件可滑动地接触的第二辊子。
第二弹性部件可以配置于输出凸轮之后用来向输出凸轮提供弹力，从而输出凸轮偏向从动件。
直线引导件可以包括引导辊子，使输出凸轮在其上往复运动。
输出凸轮可以包括驱动部分，所述驱动部分具有实质上与直线引导件平行的零升程部分以及逐渐远离零升程部分的升程部分。驱动部分可以进一步包括形成于零升程部分和升程部分之间的斜面部分以阻止气门轮廓的急剧改变。连接形成于从动件和输出凸轮的弯曲之间的接触点与凸轮轴的中心的直线可以实质上与直线引导件的纵向轴线平行。
该连续可变气门升程装置可以进一步包括用于控制从动件相对于凸轮轴的相对角度的控制部分。该控制部分可以包括控制轴。该控制部分可以进一步包括偏心轴外壳，并且制动器形成于偏心轴外壳以将从动件相对于凸轮轴的相对角度限制在预定角度内，其中该偏心轴外壳可旋转地联接至从动件支撑单元而控制轴联接至偏心轴外壳，从而控制轴和偏心轴外壳的旋转中心以预定距离偏移。
在本发明的另一方面中，一对输入凸轮，直线引导件，输出凸轮以及气门打开单元可以配置于发动机上，输入凸轮以相同方向旋转，而从动件和从动件支撑单元相对于连接一对凸轮轴的旋转中心的直线相反地配置以具有相同气门轮廓。
本发明的方法和设备具有其它特征和优点，根据附图及后面的具体实施方式这些特征和优点将变得明朗，或者说这些特征和优点在附图及后面的具体实施方式中进行了更具体的说明，附图合并于此，与具体实施方式一起用于解释本发明的特定原理。
附图说明
图1为根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的主视图。
图2为根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的透视图。
图3为显示根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的从动件和从动件支撑单元的透视图。
图4为显示根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的从动件支撑单元的透视图。
图5为显示根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的气缸盖的透视图。
图6为显示根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的气缸盖的透视图。
图7为包括根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的控制部分的主视图。
图8为显示根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的控制部分的部分元件的主视图。
图9a至图9c为显示根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的直线引导件的修改形式的图。
图10为显示一对根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的布置的图。
图11为显示在根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的高升程模式中的操作的图。
图12为显示在根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的低升程模式中的操作的图。
图13为显示根据本发明的例示性连续可变气门升程装置的轮廓特征的图。
具体实施方式
现在将具体参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的例子在附图中进行说明并且在下面进行描述。虽然将结合例示性实施方案描述本发明，但是应该理解的是，当前的描述并不是意在将本发明限制在这些例示性实施方案中。相反，本发明意在不仅覆盖例示性实施方案，还覆盖可能包括在所附权利要求限定的本发明的精神和范围内的各种选择形式、修改形式、等价形式和其它实施方案。
图1和图2分别是根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的主视图和透视图，而图3是显示根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的从动件和从动件支撑单元的透视图。
参考图1到图3，根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置包括配置于凸轮轴100并且旋转的输入凸轮110以及从动件支撑单元200。
该从动件支撑单元200可旋转地配置于凸轮轴100，从而从动件200围绕凸轮轴100的相对角度能够被改变。
从动件300以及中心轴305由从动件支撑单元200支撑，并且该从动件300通过中心轴305与从动件支撑单元200连接。
从动件300接收输入凸轮110的旋转运动并围绕中心轴305枢转。
与从动件300接触的输出凸轮500被配置为沿直线引导件400往复运动。该直线引导件可以为轨道。
气门打开单元600配置为与输出凸轮500接触。
第一弹性部件220被配置于从动件300和从动件支撑单元200之间，以向从动件300提供回复力，从而该从动件300与输入凸轮110接触。
与输入凸轮110接触的第一辊子310以及与输出凸轮500接触的接触部分320被提供到从动件300。
与从动件300接触的第二辊子550被配置到输出凸轮500。
第二弹性部件410被配置于直线引导件400与输出凸轮500之间，以向输出凸轮500提供回复力，从而输出凸轮500与从动件300的接触部分320接触。
引导辊子420被配置到直线引导件400，以使得输出凸轮500平滑地往复运动。
与气门打开单元600接触的驱动部分540成形于输出凸轮500，而该驱动部分540包括与直线引导件400平行的零升程部分510以及逐渐远离零升程部分400的升程部分520。斜面部分530形成于零升程部分510和升程部分520之间，以阻止气门轮廓的急剧变化。
图4为显示根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的从动件支撑单元的透视图，图5为显示根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的气缸盖的透视图，图6为显示根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的气缸盖的透视图。
从动件支撑单元200包括连接部分210，并且该连接部分210与气缸盖700连接。
中心轴支撑部分201形成于从动件支撑单元200并与从动件300的中心轴305连接，而控制连接部分202与将在后面解释的控制部分800连接。
图7为包括根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的控制部分的主视图，图8为显示根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的控制部分的部分元件的主视图。
控制部分800与从动件支撑单元200连接以控制从动件300的中心轴305的位置。
该控制部分800包括控制轴810和偏心轴外壳820，而制动器830形成于偏心轴外壳820，以将从动件300和凸轮轴100之间的相对角度限制在预定角度内。
如图8所示，当偏心轴外壳820围绕控制轴810转动时。由于控制轴810的旋转中心和偏心轴外壳820互相以预定距离偏移，制动器830将从动件支撑单元200的控制连接部分202的旋转角度限制在围绕凸轮轴100的预定角度内，从而控制第一辊子310与凸轮轴100之间的相对距离。另外，制动器830阻止从动件支撑单元200从控制轴810上释放，从而阻止故障的发生。
图9a至图9c为显示根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的直线引导件的修改形式的图。
参考图9a至图9c，直线引导件400具有引导栏杆430或引导轴440，以使输出凸轮501和502沿直线引导件400往复运动。
直线引导件400的方案不仅限于图中所示的例示性实施方案，相反地，其意在覆盖各种包括在所附权利要求的精神和范围内的修改形式和等价布置。
图13是显示根据本发明各种实施方案的可变气门升程装置的轮廓特征的图。
如图13所示，当气门升程减少时，优选的是气门升程轮廓提前。
在V型发动机中，在相反两侧的气门轮廓为了最小化发动机扭矩的波动必须是相同的。这样，在两侧的输入凸轮必须向相反方向旋转。然而，为了实现这样的方案，需要许多元件而连续可变气门升程装置的重量增加了。
如果在V型发动机中使用连续可变气门升程装置，两侧的轮廓必须相同，从而直线引导件400的构造方向被限制。即与从动件300接触的输出凸轮500的接触部分的弯曲中心必须满足某些条件。
在图1和图2中，第二辊子550与输出凸轮500接触。
为了使得两侧的轮廓一致，连接第二辊子R的中心与凸轮轴C的中心的连接线P与直线引导件400平行。
如果没有提供辊子到输出凸轮，并且输出凸轮的弯曲与从动件接触，连接形成于从动件和输出凸轮的弯曲之间的接触点和凸轮轴的中心的虚拟线必须实质上与直线引导件的纵向轴线平行。如果输出凸轮的平面与从动件接触，接触从动件的平面必须与直线引导件垂直。
图10是显示在一对左和右侧901和902中连续可变气门升程装置的布置的图。
在各种实施方案中，如图10所示，即使两个凸轮轴100和101向相同方向旋转，也能够获得相同的气门轮廓。
与图1中所显示的例示性实施方案相比，连续可变气门升程装置右侧的从动件300和从动件支撑单元200相反地布置，而其它元件都对称地放置。
如图10所示，当凸轮轴100和101向相同方向旋转时，可以获得相同的轮廓，从而连续可变气门升程装置能够用于V型发动机。
图11和图12为分别显示在高升程模式中和在低升程模式中根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置的操作的图。
图11和图12中所示的“A”表示在高升程模式下连接凸轮轴C的中心和中心轴305的线，图12所示的“B”表示在低升程模式下连接凸轮轴C的中心和中心轴305的线，而“α”表示线A和B之间的相对角度。
如图11所示，在高升程模式下，在控制连接部分202运动到右边时，往复运动的输出凸轮500在图中相对地运动到左边。
这样，第一辊子310和凸轮轴100之间的相对距离增加了，因此气门打开单元600与输出凸轮500的升程部分520接触的时间间隔增加了，而气门610的气门升程量和升程时间增加了。
如图12所示，在低升程模式下，在控制连接部分202运动到左边时，往复运动的输出凸轮500在图中相对地运动到右边。
这样，第一辊子310和凸轮轴100之间的相对距离减少了，因此气门打开单元600接触输出凸轮500的升程部分520的时间间隔减少了，而气门610的气门升程量和升程时间减少了。
驱动部分540的设计变化或“α”的调节能够使气门打开单元600只接触零升程部分510，而在这种情况下，根据本发明各种实施方案的连续可变气门升程装置能够实现CDA(气缸停用)。
根据前面所述的方案，根据本发明的连续可变气门升程装置可以通过简单的设计改变或通过调节从动件的位置而轻易地调节气门升程，并且同时能够实现CDA操作。
根据本发明一方面的连续可变气门升程装置可以具有对称的气门轮廓，从而该连续可变气门升程装置能够用于V型发动机。
因为其具有直线引导件，其设计能够轻易地改变且能够改进耐用性。
当气门升程减少时，气门升程的峰值点提前。
为了方便解释和在所附权利要求中精确限定，术语“前”等用于参考图中显示的特征的位置描述例示性实施方案的这些特征。
前面对本发明的具体例示性实施方案的描述是为了说明和描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择例示性实施方案并进行描述以解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的不同例示性实施方案及其不同选择和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。

Claims (19)

1、一种连续可变气门升程装置，包括：
输入凸轮，所述输入凸轮连接到凸轮轴并随着所述凸轮轴的旋转而旋转；
从动件支撑单元，所述从动件支撑单元可旋转地联接至所述凸轮轴；
从动件，所述从动件包括中心轴，其中所述从动件通过所述中心轴枢转地联接至所述从动件支撑单元，并通过接收所述输入凸轮的旋转运动围绕所述中心轴枢转从而改变该从动件相对于凸轮轴的相对角度；
输出单元，所述输出单元包括沿轨道往复运动的输出凸轮；以及
气门打开单元，所述气门打开单元通过所述输出凸轮打开或关闭。
2、根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，其中输出单元进一步包括直线引导件，其中输出凸轮沿该直线引导件往复运动。
3、根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中从动件支撑单元包括可旋转地与气缸盖和凸轮轴连接的连接部分。
4、根据权利要求3所述的连续可变气门升程装置，第一弹性部件配置于从动件和从动件支撑单元之间，并且向从动件提供弹力，从而从动件偏向输入凸轮。
5、根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中从动件包括与输入凸轮接触的第一辊子。
6、根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中从动件包括与输出凸轮可滑动地接触的接触部分。
7、根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中输出凸轮包括与从动件可滑动地接触的第二辊子。
8、根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中第二弹性部件配置于输出凸轮之后用来向输出凸轮提供弹力，从而输出凸轮偏向从动件。
9、根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中直线引导件包括引导辊子，使输出凸轮在其上往复运动。
10、根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中输出凸轮包括驱动部分，所述驱动部分具有实质上与直线引导件平行的零升程部分以及逐渐远离零升程部分的升程部分。
11、根据权利要求10所述的连续可变气门升程装置，其中驱动部分进一步包括形成于零升程部分和升程部分之间的斜面部分以阻止气门轮廓的急剧改变。
12、根据权利要求10所述的连续可变气门升程装置，其中连接形成于从动件和输出凸轮的弯曲之间的接触点与凸轮轴的中心的直线实质上与直线引导件的纵向轴线平行。
13、根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置，进一步包括用于控制从动件相对于凸轮轴的相对角度的控制部分。
14、根据权利要求13所述的连续可变气门升程装置，其中控制部分包括控制轴。
15、根据权利要求13所述的连续可变气门升程装置，其中控制部分可进一步包括偏心轴外壳，并且制动器形成于偏心轴外壳上以将从动件相对于凸轮轴的相对角度限制在预定角度内，其中该偏心轴外壳可旋转地联接至从动件支撑单元而控制轴联接至偏心轴外壳，从而控制轴和偏心轴外壳的旋转中心以预定距离偏移。
16、根据权利要求2所述的连续可变气门升程装置，其中一对输入凸轮，直线引导件，输出凸轮以及气门打开单元配置于发动机上，输入凸轮以相同方向旋转，而从动件和从动件支撑单元相对于连接一对凸轮轴的旋转中心的直线相反地配置以具有相同气门轮廓。
17、一种发动机，包括根据权利要求1所述的连续可变气门升程装置。
18、一种客车，包括根据权利要求17所述的发动机。
19、一种连续可变气门升程装置，包括：
输入凸轮，所述输入凸轮连接到凸轮轴并随着所述凸轮轴的旋转而旋转；
从动件支撑单元，所述从动件支撑单元可旋转地联接至所述凸轮轴；
从动件，所述从动件包括中心轴，其中所述从动件通过所述中心轴枢转地联接至所述从动件支撑单元，并通过接收所述输入凸轮的旋转运动围绕所述中心轴枢转从而改变该从动件相对于凸轮轴的相对角度；
直线引导件；
输出凸轮，所述输出凸轮可滑动地与所述从动件接触并且沿所述直线引导件往复运动；
气门打开单元，所述气门打开单元通过所述输出凸轮打开或关闭；以及
控制部分，所述控制部分用于控制从动件相对于凸轮轴的相对角度。
CN2008101865268A 2008-04-30 2008-12-25 连续可变气门升程装置 Active CN101571061B (zh)

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