CN102465727A - 连续可变的气门正时装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续可变的气门正时装置，通过该连续可变的气门正时装置，用来保持气门的目标正时的动力消耗和操作中的噪音得到了减小，该装置包括固定至凸轮轴的凸轮轴支座；凸轮链轮；导螺杆，该导螺杆与所述凸轮轴支座和所述凸轮链轮进行螺旋联接，且该导螺杆能够移动，从而使得所述凸轮轴支座和所述凸轮链轮在相反方向上转动；以及操作单元，该操作单元通过电动机进行操作并使得所述导螺杆移动。

Description

连续可变的气门正时装置

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年11月8日提交的韩国专利申请No.10-2010-0110422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

本发明涉及一种连续可变的气门正时装置(CVVT)。

背景技术

内燃机是这样的一种装置，其通过在燃烧室中对燃料与进气空气进行燃烧而产生动力。这种内燃机具有进气气门来吸入空气和燃料，并具有排气气门来从燃烧室中排出燃烧气体。进气气门和排气气门通过凸轮轴的转动而进行操作，该凸轮轴的转动被曲柄轴的转动所驱动。

进气气门和排气气门的最优正时取决于各种因素，例如发动机速度和发动机负载。在这种背景下，已经发展了可变气门正时(VVT)装置，其使得凸轮轴并不是被曲柄轴固定地操作，而是根据发动机的驱动环境而被可变地操作。

已经发展了连续可变的气门正时(CVVT)装置(一种高级类型的可变气门正时(VVT)装置)，以在预定范围内在任意值上控制气门的正时。

液压控制或者电力控制的CVVT装置的各种构型均未能提供自锁功能，这是一种基本不用消耗控制动力就可以锁定气门的目标正时的功能。这意味着消耗了相当多的电能或液压能来保持气门的目标正时。

此外，凸轮角度的精确控制变得困难了，这是因为CVVT装置典型地采用了多个齿轮和凹槽，在这种情况下，很多零件的公差累计增加了该困难。此外，当在CVVT装置中使用齿轮的时候，很容易由于齿轮隙(backlash)而产生噪音问题，这进而导致了耐久度的丧失。

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

本发明的各个实施例提供了一种连续可变的气门正时装置，包括：固定至凸轮轴的凸轮轴支座；凸轮链轮；导螺杆，该导螺杆与所述凸轮轴支座和所述凸轮链轮进行螺旋联接，且该导螺杆能够移动，从而使得所述凸轮轴支座和所述凸轮链轮在相反方向上转动；以及操作单元，该操作单元通过电动机进行操作并使得所述导螺杆移动。

所述操作单元可以包括螺母和螺杆轴，该螺母具有形成在内圆周上的螺纹，且在外圆周上具有接合部分从而与所述导螺杆相联接；所述螺杆轴在外圆周上具有螺纹，从而与所述螺母相联接，且该螺杆轴与电动机连接。

所述凸轮轴支座和凸轮链轮可以在相反方向上设有螺纹；并且所述导螺杆可以包括分别与凸轮轴支座和凸轮链轮相联接的反向螺纹。

本发明的各个方面使得所述凸轮轴支座的内圆周和所述凸轮链轮的内圆周可以在相反方向上设有螺纹。可以将与所述凸轮轴支座的内圆周和所述凸轮链轮的内圆周相联接的所述导螺杆的反向螺纹都形成在所述导螺杆的外圆周上。所述导螺杆的内部部分可以固定在所述螺母的多个突出部之间。

本发明的其它方面使得所述凸轮轴支座的外圆周和所述凸轮链轮的内圆周可以在相反方向上设有螺纹。所述导螺杆的反向螺纹可以形成在导螺杆的内圆周和外圆周上，从而该导螺杆的内圆周与所述凸轮轴支座的外圆周螺旋联接，并且导螺杆的外圆周与所述凸轮链轮的内圆周螺旋联接。导螺杆的内部部分可以固定在所述螺母的多个突出部之间。

所述电动机可以布置在由所述凸轮轴支座和所述导螺杆形成的空间当中，并且所述螺杆轴可以沿着与所述凸轮轴相反的方向上从所述电动机延伸。

可以进一步在所述操作单元和所述导螺杆之间包含有轴承。

所述螺母可以包括突出部，该突出部朝着所述电动机延伸；并且所述电动机可以具有突出部导轨，该突出部导轨容纳朝着电动机延伸的所述突出部。

本发明的各个方面提供了用来改变气门正时的多种零件，该多种零件螺旋联接从而能够实现自我锁定功能。因此，保持气门的目标正时的动力消耗得到了最小化，并且由齿轮隙产生的噪音也得到了最小化。

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CVVT装置的横截面图。

图2是根据图1的A-A线的横截面图。

图3是显示根据本发明各个实施例的示例性CVVT装置的操作单元的操作的横截面图。

图4是图1中的CVVT装置的主要部件的立体分解图。

图5A和5B是横截面图，其显示了根据本发明各个实施例的CVVT装置在提前状态和延迟状态下在凸轮轴支座和凸轮链轮之间的相位差。

图6A、6B和6C是根据本发明的示例性CVVT装置的横截面图。

图7A、图7B是根据本发明的示例性CVVT装置的横截面图。

图8是详细显示了根据本发明各个实施例的电动机和操作单元相接合的横截面图。

具体实施方式

接下来将具体参考本发明的各个实施例，在附图中和以下的描述中示出了这些实施例的实例。虽然本发明与示例性实施例相结合进行描述，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例。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施例，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例。

参考图1-3，根据本发明各个实施例的CVVT装置包括凸轮轴支座130、凸轮链轮140、导螺杆(leadscrew)230、操作单元215和电动机300。凸轮轴支座130通过诸如螺栓120的固定元件而固定至凸轮轴100，从而与凸轮轴100一体转动。凸轮链轮140通过链条或者皮带而受到曲柄轴的驱动。导螺杆230与凸轮轴支座130和凸轮链轮140螺旋联接，并且该导螺杆230能够使得凸轮轴支座130和凸轮链轮140在相反方向上相对转动。操作单元215与导螺杆230螺旋联接并且能够使得导螺杆230移动。操作单元215通过电动机300进行操作。

如图3所示，操作单元215包括螺母210和螺杆轴200。螺母210在其内圆周具有螺纹，并且螺杆轴200在其外圆周具有螺纹，从而螺杆轴200与螺母210螺旋联接。从而，螺杆轴200的转动可以转变成螺母210的直线运动。

参考返回至图1，螺母210具有多个突出部211和212，并且导螺杆230的内部部分233被固定在突出部211和212之间。从而，导螺杆230通过螺母210的移动而被直线地操作。

如图8所示，电动机300连接至螺杆轴200的端部。

突出部216在螺杆轴200的轴向方向上朝向电动机300而形成在螺母210的突出部211上，并且容纳突出部216的突出部导轨217形成在电动机当中。从而，电动机与螺母210一同转动。

请注意，导螺杆230、螺杆轴200和螺母210进行螺旋联接从而机械地自我锁定。这意味着不再需要消耗液压动力或者电力来保持凸轮轴的目标角度。并且，它们是螺旋联接而不是齿轮啮合，因此由于齿轮隙导致的噪音可以被最小化。

轴承220可以设置在螺母210和导螺杆230之间，从而可以使得它们之间能够进行平滑的相对运动。

根据本发明的各个实施例，凸轮轴支座130和凸轮链轮140在相反方向上设有螺纹并且与导螺杆230螺旋联接，从而当导螺杆230直线移动的时候，凸轮轴支座130和凸轮链轮140可以在相反方向上转动。

根据本发明的各个实施例，如图1所示，凸轮轴支座130和凸轮链轮140与导螺杆230的外部部分233相接合。如图4所示，左旋的螺纹形成在导螺杆230的外圆周231的一端上，右旋的螺纹形成在导螺杆230的外圆周231的另一端上。可以与导螺杆230的左旋的螺纹进行螺旋联接的左旋螺纹可以形成在凸轮轴支座130的内圆周131上。可以与导螺杆230的右旋的螺纹进行螺旋联接的右旋螺纹可以形成在凸轮链轮140的内圆周141上。

通过这种布置，凸轮轴支座130和凸轮链轮140可以通过导螺杆230的前后移动而在相反的方向上进行相对转动，从而凸轮110和凸轮链轮140之间的角度偏移量可以变化。

参考图6C，导螺杆230的外部部分233的内圆周232和外圆周231上形成有不同方向的螺纹。凸轮轴支座130的外圆周132与导螺杆230的外部部分233的内圆周232进行螺纹联接，并且凸轮链轮140的内圆周141与导螺杆230的外部部分233的外圆周231进行螺纹联接。导螺杆230的内部部分234固定在螺母210的突出部211和212之间。

通过这种布置，凸轮轴支座130和凸轮链轮140可以通过导螺杆230的前后移动在相反的方向上进行相对转动，从而凸轮110和凸轮链轮140之间的角度偏移量可以变化。

如图7A、图7B所示，根据本发明各个实施例的CVVT装置具有类似于上述的CVVT装置的结构，并且特别类似于图6A、6B和6C中所示的CVVT装置，不同之处在于，凸轮轴支座130和凸轮链轮140被轴向拉长，从而在凸轮轴支座130和凸轮链轮140之间形成了空间，电动机300安装在该空间当中。通过这种布置，可以更加精简CVVT装置的尺寸。

以下将详细描述根据各个实施例的CVVT装置的操作。

参考返回到图1，根据本发明的各个实施例，正常情况下，被曲柄轴驱动的凸轮链轮140、被凸轮链轮140驱动的导螺杆230以及被导螺杆230驱动的凸轮轴支座130在相同的转速下一体转动。

在对气门正时进行提前的情况下，通过操作电动机300而使得螺杆轴200转动。接着，螺母210向前移动(图3中的向右方向)，从而导螺杆230向前移动。

由于凸轮轴支座130和凸轮链轮140通过相反方向的螺纹而与导螺杆230联接，因此凸轮轴支座130和凸轮链轮140之间的角度差扩大，从而可以如图5A所示的那样对气门正时进行提前。

在延迟气门正时的情况下，通过操作电动机300而使得螺杆轴200进行反向转动，从而螺杆轴200向后移动(图3中的向左方向)。因此，导螺杆230向后移动，凸轮轴支座130和凸轮链轮140在相反的反向上转动，从而减小了它们的角度差，这样可以如图5B所示的那样对气门正时进行延迟。

参考图6A、6B和6C，根据各个实施例的CVVT装置还以与图1中所示的方式相同的方式执行了气门正时的提前和延迟。图6A显示了被允许的最大提前的气门正时的状态，图6B显示了被允许的最大延迟的气门正时的状态。移动距离D1表示气门正时的最大变化范围。

参考图7A、图7B，根据各个实施例的CVVT装置也以与上述方式相同的方式执行了气门正时的提前和延迟，但是它与图6A、6B和6C中所示的主要区别在于电动机300位于由凸轮轴支座130和导螺杆230所形成的空间当中。移动距离D2表示气门正时的最大变化范围。

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

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。对示例性实施例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 (8)

1.一种连续可变的气门正时装置，包括：

固定至凸轮轴的凸轮轴支座；

凸轮链轮；

导螺杆，该导螺杆与所述凸轮轴支座和所述凸轮链轮进行螺旋联接，且该导螺杆能够移动，从而使得所述凸轮轴支座和所述凸轮链轮在相反方向上转动；以及

操作单元，该操作单元通过电动机进行操作并使得所述导螺杆移动。

2.根据权利要求1所述的连续可变的气门正时装置，其中所述操作单元包括：

螺母，该螺母具有沿内圆周形成的螺纹，且在外圆周上具有与所述导螺杆相联接的接合部分；以及

螺杆轴，该螺杆轴在外圆周上具有与所述螺母相联接的螺纹，且该螺杆轴与电动机连接。

3.根据权利要求2所述的连续可变的气门正时装置，其中：

所述凸轮轴支座和所述凸轮链轮在相反方向上设有螺纹；并且

所述导螺杆包括分别与所述凸轮轴支座和所述凸轮链轮相联接的反向螺纹。

4.根据权利要求3所述的连续可变的气门正时装置，其中：

所述凸轮轴支座的内圆周和所述凸轮链轮的内圆周在相反方向上设有螺纹；

与所述凸轮轴支座的内圆周和所述凸轮链轮的内圆周相联接的所述导螺杆的反向螺纹都形成在所述导螺杆的外圆周上；并且

所述导螺杆的内部部分固定在所述螺母的多个突出部之间。

5.根据权利要求3所述的连续可变的气门正时装置，其中：

所述凸轮轴支座的外圆周和所述凸轮链轮的内圆周在相反方向上设有螺纹；

所述导螺杆的反向螺纹形成在所述导螺杆的内圆周和外圆周上，从而所述导螺杆的内圆周与所述凸轮轴支座的外圆周螺旋联接，并且所述导螺杆的外圆周与所述凸轮链轮的内圆周螺旋联接；并且

所述导螺杆的内部部分固定在所述螺母的多个突出部之间。

6.根据权利要求5所述的连续可变的气门正时装置，其中：

所述电动机布置在由所述凸轮轴支座和所述导螺杆形成的空间当中；并且

所述螺杆轴沿着与所述凸轮轴相反的方向上从所述电动机延伸。

7.根据权利要求1所述的连续可变的气门正时装置，还包括位于所述操作单元和所述导螺杆之间的轴承。

8.根据权利要求1所述的连续可变的气门正时装置，其中：

所述螺母包括突出部，该突出部朝着所述电动机延伸；并且

所述电动机具有突出部导轨，该突出部导轨容纳朝着电动机延伸的所述突出部。

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