CN102454445B - 可变气门升程装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可变气门升程装置，包括：并排固定至凸轮轴的高凸轮和低凸轮；外部主体，其通过高凸轮的转动而受到挤压，并具有形成在前端底部的横杆；内部主体，其前端突出的比外部主体更多，下前端具有气门构件，上后端铰接至与外部主体的后端同轴的空程铰接轴，下后端枢转地连接至铰接构件；以及闭锁部分，其插入到内部主体当中并选择性地连接至外部主体的横杆，从而使得内部主体的移动依赖于外部主体的前端的移动；其中空程铰接轴与内部主体和铰接构件之间的铰接点相对于凸轮轴而布置在相同方向上。能够通过减小可变气门升程装置的惯性矩而获得动态特性，通过将闭锁部分插入到内部主体当中使其更靠近凸轮轴，从而能够进一步提高动态特性。

Description

可变气门升程装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年10月22日提交的韩国专利申请No.10-2010-0103359的优先权和权益，该申请的全部内容结合于此，以用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种可变气门升程装置，并且更加具体而言，涉及一种可变气门升程装置，其中连接内部主体和外部主体的闭锁部分邻近于凸轮而布置，并且可变气门升程装置的铰接点和空程铰接轴相对于凸轮轴布置在相同方向上。

背景技术

一般而言，内燃机通过吸入燃料和空气并将其在燃烧室中进行燃烧而产生动力。凸轮轴对进气门进行操作，以使得空气进入，并且在进气门开启的时候，空气被吸入到燃烧室当中。此外，凸轮轴对排气门进行操作，当排气门开启的时候废气从燃烧室排出。

进气门和排气门的最佳操作依赖于发动机的转速。也就是说，气门的最佳升程或者最佳开启/关闭正时依赖于发动机的转速。为了根据发动机的转速来实现这种最佳的气门操作，已经对可变气门升程(VVL)装置进行了研究，该可变气门升程装置包括多个凸轮以用来驱动气门，或者依赖于发动机的转数来改变气门的升程。

在常规的可变气门升程装置当中，如图10所示，连接外部主体10和内部主体20的一侧的空程(lost motion)铰接轴40与可变气门升程装置的铰接轴60形成在凸轮轴的左侧和右侧。

图11a是常规的可变气门升程装置在闭锁操作下的纵向截面图，图11b是常规的可变气门升程装置在解锁操作下的纵向截面图。常规地来说，如图11a和11b所示，外部主体10和内部主体20的另一侧通过闭锁机构30而进行连接，该闭锁机构30插入到外部主体10当中。并且，在解锁操作下，内部主体20通过空程弹簧50而产生了空程。

由于闭锁机构30如上所述的那样插入到外部主体10当中，因此闭锁机构30变得与凸轮轴相隔一定距离，从而由于惯性矩的原因而导致可变气门升程装置的动态特性恶化。并且，气门构件设在空程弹簧50的下方，并且这种装置必须挤压该气门构件，从而使得该装置的实际制造变得很困难。

公开于本发明背景部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面提供了一种可变气门升程装置，其优点是通过减少了可变气门升程装置的惯性矩而获得了动态特性，其中闭锁部分插入到内部主体当中并定位在气门构件和铰接构件之间的中间位置，空程铰接点和铰接构件相对于凸轮轴而定位在相同方向上。

本发明的各个方面提供了一种可变气门升程装置，包括：并排固定的高凸轮和低凸轮，从而该高凸轮和低凸轮偏心于凸轮轴；外部主体，该外部主体通过所述高凸轮的转动而受到挤压，并且该外部主体具有形成在前端底部的横杆；内部主体，该内部主体的前端突出的比外部主体更多，该下前端具有气门构件，该内部主体的上后端铰接至空程铰接轴，该空程铰接轴与所述外部主体的后端同轴，并且下后端枢转地连接至铰接构件；以及闭锁部分，该闭锁部分插入到所述内部主体当中并选择性地连接至所述外部主体的横杆，从而使得所述内部主体的移动依赖于所述外部主体的前端的移动；其中所述空程铰接轴与所述内部主体和所述铰接构件之间的铰接点相对于所述凸轮轴布置在相同方向上。

并且，根据本发明的各个方面的闭锁部分可以包括中空的圆柱形闭锁销以及回位弹簧，该回位弹簧插入到所述闭锁销当中，且该回位弹簧通过供给油而被选择性地压缩或者释放，从而选择性地移动闭锁销。

并且，根据本发明的各个方面的闭锁部分还可以包括定位在所述回位弹簧的端部的回位弹簧支撑销，该回位弹簧支撑销插入并固定到所述内部主体当中，以限制所述闭锁销的移动。

此外，根据本发明的各个方面的闭锁部分定位在连接至所述内部主体的下后端的所述铰接构件和所述气门构件之间的中间位置。

本发明的各个方面提供了一种可变气门升程装置，包括：并排固定至凸轮轴的高凸轮和低凸轮；外部主体，该外部主体通过所述低凸轮的转动而受到挤压，并且该外部主体的前端具有气门构件，该外部主体的上后端枢转地连接至空程铰接轴，并且下后端枢转地连接至铰接构件；内部主体，该内部主体插入到所述外部主体当中，并且该内部主体的后端铰接至与所述外部主体同轴的空程铰接轴；以及闭锁部分，该闭锁部分插入到所述内部主体当中并选择性地移动到所述外部主体当中，以选择性地连接所述外部主体和所述内部主体；其中所述空程铰接轴与所述外部主体和所述铰接构件之间的铰接点相对于凸轮轴布置在相同方向上。

并且，根据本发明的各个方面的闭锁部分可以包括中空的圆柱形闭锁销以及回位弹簧，该中空的圆柱形闭锁销垂直于所述空程铰接轴而形成，该回位弹簧插入到所述闭锁销当中，且该回位弹簧通过供给油而被选择性地压缩或者释放，从而选择性地移动所述闭锁销。

并且，根据本发明的各个方面的闭锁部分还可以包括定位在所述回位弹簧的端部的回位弹簧支撑销，该回位弹簧支撑销插入并固定到所述内部主体当中，以限制所述闭锁销的移动。

此外，根据本发明的各个方面的闭锁部分定位在连接至所述内部主体的下后端的所述铰接构件和所述气门构件之间的中间位置。

根据上述的可变气门升程装置，能够通过减小可变气门升程装置的惯性矩而获得动态特性，并且通过将闭锁部分插入到内部主体当中使其更靠近凸轮轴，从而能够进一步提高动态特性。

本发明的方法和装置具有其他的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本发明的特定原理。

附图说明

图1是根据本发明的示例性可变气门升程装置的立体图。

图2是图1的纵向截面图。

图3是图1中的可变气门升程装置的多个示例性部件的放大图。

图4是图3的纵向截面图。

图5是根据本发明的示例性的闭锁部分的立体图。

图6a是根据本发明的在解锁操作下的图5中的闭锁部分和外部主体的截面图。

图6b是根据本发明的在闭锁操作下的图5中的闭锁部分和外部主体的截面图。

图7是根据本发明的另一个示例性的可变气门升程装置的侧视截面图。

图8是图7中的可变气门升程装置的俯视平面图。

图9是图7中的凸轮和凸轮轴的截面图。

图10是常规的可变气门升程装置的立体图。

图11a是常规的可变气门升程装置在闭锁操作下的纵向截面图。

图11b是常规的可变气门升程装置在解锁操作下的纵向截面图。

具体实施方式

接下来将具体参考本发明的各个实施方案，在附图中和以下的描述中示出了这些实施方案的实例。虽然本发明与示例性实施方案相结合进行描述，但是应当了解，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种替换、修改、等效形式以及其它实施方案。

在本发明的可变气门升程装置当中，正在转动的具有不同凸轮轮廓的并且并排布置在气缸外侧上的高凸轮和低凸轮分别与外部主体或者内部主体进行滚动接触，并且外部主体和内部主体与空程铰接轴同轴地连接。

参考图1至图4，在根据本发明的各个实施方案的可变气门升程装置当中，外部主体100被高凸轮170挤压，内部主体200被低凸轮160挤压。外部主体100和内部主体200可转动地而与空程铰接轴110同轴。由于气门构件400布置在内部主体200的前端，因此该气门构件400由于内部主体200的转动而受到挤压。内部主体200的下后端铰接至铰接构件150。气门杆端部420形成在气门构件400的上端，并且气门弹簧座410形成在该气门构件400的中间部分。由于气门弹簧430定位在气门杆端部420和气门弹簧座410之间，因此气门构件400通过气门弹簧430而上升和下降。此外，外部主体100具有U形的横杆180，该横杆180形成在内部主体200的下方以支撑该内部主体200。在闭锁操作下，由于插入到内部主体200中的闭锁部分300向外突出，因此外部主体100适配在内部主体200和闭锁部分300之间，从而使得内部主体200的移动依赖于外部主体100的移动。因此，内部主体200能够随着外部主体100的上升和下降而上升和下降。

闭锁部分300插入到内部主体200当中。在选择性地供给油的时候，闭锁部分300移动并对外部主体100和内部主体200进行闭锁。在闭锁操作下，外部主体100的前下端挤压闭锁部分300，从而同时挤压了内部主体200，闭锁部分300插入到该内部主体200当中。这在图4中进行了显示。

闭锁部分300设在气门构件400和铰接构件150之间的中间位置，并且在各个实施方案当中，该闭锁部分300直接设在凸轮轴下方。为此，闭锁部分300必须插入到内部主体200当中。这是为了通过缩短空程铰接轴110到凸轮轴的距离而减小惯性矩。

另一方面，在解锁操作中，随着闭锁部分300返回至初始状态，则释放了闭锁。外部主体100在解锁操作中产生了空程，这是通过连接至空程铰接轴110的空程弹簧120来执行的。

闭锁部分300包括中空的圆柱形闭锁销330、回位弹簧320、回位弹簧支撑销310和止挡件370，所述回位弹簧320插入到闭锁销300当中并通过供给油而选择性地压缩或者释放，所述回位弹簧支撑销310限制了闭锁销300随着回位弹簧310的移动，所述止挡件370停止了供给油，并与回位弹簧320接触。

图5是闭锁销300的立体图。当回位弹簧支撑销310插入并固定到内部主体200当中的时候，闭锁销330相对于回位弹簧支撑销310而左右移动。

现在转到图7至图9，图7是根据本发明的各个实施方案的可变气门升程装置的截面图，其中与上述的某些实施方案不同的是，外部主体500的前端与气门构件400接触，并且外部主体500的后端铰接至铰接构件150。此外，与上述的某些实施方案不同的是，低凸轮520与内部主体600接触，高凸轮510与外部主体500接触。图9显示了根据本发明的各个实施方案的可变气门升程装置的凸轮轴524、低凸轮520和高凸轮510之间的连接关系。

除了以上提到的以外，各个实施方案与上述的各个实施方案相类似。例如，在图7中所示的装之中，同样地，闭锁部分300插入到内部主体600当中，并且闭锁部分300包括闭锁销330、回位弹簧320、回位弹簧支撑销310和止挡件370。

正如上述的实施方案那样，闭锁部分300设在气门构件400和铰接构件150之间的中间位置，并且在各个实施方案当中，闭锁部分300直接设在凸轮轴下方。为此，闭锁部分300必须插入到内部主体600当中。这是为了通过缩短空程铰接轴550到凸轮轴的距离而减小惯性矩。

现在将更加详细地描述闭锁部分300的操作过程，该闭锁部分300是本发明所示的多个示例性实施方案的共同具有的部件。

图6b显示了根据各个实施方案的闭锁操作下的闭锁部分300和外部主体100之间的连接关系。当油室360中的油通过供油通道350而引入到闭锁销330当中的时候，产生了液压来推动闭锁销330。此时，闭锁销330对着回位弹簧支撑销310来压缩回位弹簧320。

也就是说，在闭锁销330沿着图6b中的箭头方向移动的同时，回位弹簧支撑销310并未被移动。这样，当操作驱动凸轮的时候，闭锁销330移动至闭锁部分连接凹槽530(参见图8)，并且外部主体100挤压闭锁销330。因此，内部主体200与插入到内部主体200中的闭锁销300也下降。通过如此操作，执行了闭锁模式，亦即，高升程。

另一方面，在解锁操作中，如图6a所示，闭锁销330中的油被排放。因此，被压缩的回位弹簧320得到释放。在回位弹簧320释放之后，闭锁销330返回至初始状态。因此，闭锁销330插入到内部主体200当中，从而即使外部主体100下降，内部主体200也并未受到任何影响。亦即，外部主体100产生了空程。通过如此操作，获得了低升程。

同样在图7所示的示例性实施方案当中，在闭锁模式和解锁模式中，内部主体600通过插入到内部主体600当中的闭锁部分300的移动而选择性地闭锁至外部主体500。

现在将参考附图来描述各个实施方案的操作过程。

如图1和图2所示，外部主体100和内部主体200通过空程铰接轴110而进行铰接。因此，外部主体100和内部主体200的前端以空程铰接轴110为中心来绕其转动。此时，内部主体200通过挤压气门构件400来控制气门的进气和排气设备。并且，高凸轮170挤压外部主体100，低凸轮160挤压内部主体200。

如图6b所示，在外部主体100和内部主体200进行闭锁时，随着通过在油通过供油通道350而被供应时产生的液压使得闭锁销330压缩回位弹簧320，闭锁销330暴露于外部。此时，回位弹簧支撑销310被固定。在这种状态下，如果外部主体100下降，则外部主体100挤压闭锁销330。因此，内部主体100与插入到该内部主体100当中的闭锁销330也下降。通过这种方式，实现了高升程(亦即，闭锁模式)。在该情形中，低凸轮160和内部主体200并未互相接触。

另一方面，外部主体100和内部主体200的解锁开始于闭锁销330中的油被排放的时候。由于油被排放，用来压缩回位弹簧320的液压被释放，因此回位弹簧320被释放。也就是说，通过回位弹簧320的回复力，闭锁销330返回至初始状态，并被支撑在回位弹簧支撑销310上。因此，闭锁销330再次被插入到内部主体200当中，从而对外部主体100和内部主体200进行解锁。通过这种方式，实现了低升程(亦即，解锁模式)。此时，外部主体100产生了空程，这是通过空程弹簧120来执行的。

参考图7-10，以下将描述本发明所示的示例性实施方案的操作过程。应当注意到，所示的示例性实施方案的闭锁部分300与以上描述的闭锁部分相同。

该所示的示例性实施方案与以上描述的那些实施方案不同之处在于外部主体500被适配成挤压气门构件400。也就是说，在上述的实施方案当中，并未直接挤压气门构件400的外部主体199产生了空程，这是因为内部主体200挤压了气门构件400，而在图7中所示的示例性实施方案当中，并未与气门构件400直接接触的内部主体600产生了空程。此时产生的空程是通过空程弹簧540来执行的。

并且，低凸轮520挤压外部主体500，高凸轮510挤压内部主体600。

将更加详细地讨论图7中所示的示例性实施方案的闭锁操作的操作过程。当油通过供油通道550而被供应到闭锁销300时产生的液压使得闭锁销300压缩回位弹簧320的时候，闭锁销300插入到闭锁部分连接凹槽530当中(参见图8)。因此，外部主体500和内部主体600连接在一起。在外部主体500和内部主体600连接在一起的情形下，高凸轮510在转动的同时来挤压内部主体600。因此，如图7所示，当外部主体500转动的时候，它具有虚线所描绘的外部主体502的轮廓。通过这种方式，连接至内部主体600的外部主体500挤压气门构件400，从而获得高升程。

在各个实施方案的解锁操作中，当油通过供油通道550而被排放的时候，回位弹簧320被释放。通过回位弹簧320的释放操作，闭锁销330返回至初始状态。从而，外部主体500和内部主体600互相脱离。因此，外部主体500和内部主体600独立地进行工作，并且当高凸轮510挤压内部主体600的时候，内部主体600并未在外部主体500上施加任何作用。从而，内部主体600产生空程。通过这种方式获得了低升程。

从以上可以看出，当外部主体100和500以及内部主体200和600通过闭锁销300而被选择性地连接在一起的时候，空程铰接轴110和内部主体100(或外部主体500)与铰接构件150之间的铰接点相对于凸轮轴布置在相同方向上。这减少了惯性矩，从而提高了动态特性。

在本发明中，内部主体100(或外部主体500)与铰接构件150之间的铰接点被称为可变气门升程装置的铰接点。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语上或下、前或后等是用于参考图中显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想穷尽本发明，或者将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施方案进行选择和描述的目的在于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各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由所附的权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (6)

1.一种可变气门升程装置，包括：

并排固定的高凸轮和低凸轮，从而该高凸轮和低凸轮偏心于凸轮轴；

外部主体，该外部主体通过所述高凸轮的转动而受到挤压，并且该外部主体具有形成在前端底部的横杆；

内部主体，该内部主体的下前端突出的比外部主体更多，该下前端包括气门构件，该内部主体的上后端枢转地连接至空程铰接轴，该空程铰接轴与所述外部主体的后端同轴，并且下后端枢转地连接至铰接构件；以及

闭锁部分，该闭锁部分插入到所述内部主体当中并选择性地连接至所述外部主体的横杆，从而使得所述内部主体的移动依赖于所述外部主体的前端的移动；

其中所述空程铰接轴与所述内部主体和所述铰接构件之间的铰接点相对于所述凸轮轴布置在相同方向上，

其中所述闭锁部分定位在连接至所述内部主体的下后端的所述铰接构件和所述气门构件之间的中间位置。

2.根据权利要求1所述的可变气门升程装置，其中所述闭锁部分包括：

中空的圆柱形闭锁销；以及

回位弹簧，该回位弹簧插入到所述闭锁销当中，且该回位弹簧通过供给油而被选择性地压缩或者释放，从而选择性地移动所述闭锁销。

3.根据权利要求2所述的可变气门升程装置，其中所述闭锁部分包括定位在所述回位弹簧的端部的回位弹簧支撑销，该回位弹簧支撑销插入并固定到所述内部主体当中，以限制所述闭锁销的移动。

4.一种可变气门升程装置，包括：

并排固定至凸轮轴的高凸轮和低凸轮；

外部主体，该外部主体通过所述低凸轮的转动而受到挤压，并且该外部主体的前端包括气门构件，该外部主体的上后端枢转地连接至空程铰接轴，并且下后端枢转地连接至铰接构件；

内部主体，该内部主体插入到所述外部主体当中，并且该内部主体的后端枢转地连接至与所述外部主体同轴的所述空程铰接轴；以及

闭锁部分，该闭锁部分插入到所述内部主体当中并选择性地移动到所述外部主体当中，以选择性地连接所述外部主体和所述内部主体；

其中所述空程铰接轴与所述外部主体和所述铰接构件之间的铰接点相对于凸轮轴布置在相同方向上，

其中所述闭锁部分定位在连接至所述内部主体的下后端的所述铰接构件和所述气门构件之间的中间位置。

5.根据权利要求4所述的可变气门升程装置，其中所述闭锁部分包括：

中空的圆柱形闭锁销，该中空的圆柱形闭锁销垂直于所述空程铰接轴而形成；以及

回位弹簧，该回位弹簧插入到所述闭锁销当中，且该回位弹簧通过供给油而被选择性地压缩或者释放，从而选择性地移动所述闭锁销。

6.根据权利要求5所述的可变气门升程装置，其中所述闭锁部分进一步包括定位在所述回位弹簧的端部的回位弹簧支撑销，该回位弹簧支撑销插入并固定到所述内部主体当中，以限制所述闭锁销的移动。