CN102606244A - 一种机械式发动机连续可变气门机构 - Google Patents

Abstract

一种机械式发动机连续可变气门机构，包括气门、气门弹簧、滚珠和一个能改变气门升程及启闭时刻的三维凸轮，该三维凸轮的横断面的轮廓型线沿凸轮轴的轴向方向连续光滑地变化并与发动机的不同工况相对应，所述三维凸轮可以作轴向移动，所述气门由该三维凸轮驱动，另设有一个可摆动的摆臂，一个可转动的齿杆，一个可往复移动的齿条，一个轴向推力轴承，一个复位弹簧，一个顶珠和一个调节杆，所述摆臂与齿杆紧固连接，齿杆上设置有齿轮与所述齿条啮合配合，齿条通过所述轴向推力轴承驱动上述三维凸轮轴向移动；其特色在于在滚珠与气门之间设置有一个叉形块，所述叉形块具有两个叉把，每一个叉把对应驱动一个气门，因此本机构可以同时驱动两个气门。

Description

一种机械式发动机连续可变气门机构

技术领域

本发明属于发动机气门相位控制领域，特别地涉及一种发动机连续可变气门相位及升程的机构，更具体地说涉及一种采用机械式进行调控的机械式发动机连续可变气门机构。

背景技术

众所周知，配气相位对发动机的性能影响很大，而最有利的气门相位随着发动机的工况变化是不同的。为了适应发动机不同工况对进气系统的要求，中国专利ZL200920194302.1提出了一种新型发动机可变气门相位机构，它包括气门、气门弹簧、滚珠和三维凸轮，另外还有支架和驱动轮，所述三维凸轮的横断面的轮廓型线沿凸轮轴的轴线方向连续光滑地变化并与发动机的不同工况相对应，三维凸轮通过滚珠压迫气门打开，气门弹簧使气门关闭，另外设置有一个可以摆动的摆臂，一个可以转动的齿杆，一个可以往复移动的齿条，所述摆臂与齿杆紧固连接，所述齿杆上设置有齿轮与齿条啮合配合，三维凸轮上设置有滑键与所述驱动轮配合，一方面三维凸轮被驱动轮驱动而绕三维凸轮的轴线旋转，另一方面三维凸轮被所述齿条驱动而沿三维凸轮的轴线往复移动，由此控制和改变三维凸轮参与工作的实际型线，并因此可以根据发动机的实际工况适时地调控其配气机构的相位和气门升程。但是，上述配气机构仍然存在有不足之处，主要表现在上述三维凸轮通过滚珠只能调控一个进气门，而目前发动机的转速越来越高，为了能在有限的进气行程时段内吸入尽可能多的新鲜充量，发动机往往采用不止一个进气门，如此一来专利ZL200920194302.1所提供的方案显然不能满足要求。

发明内容

本发明针对现有技术所存在的不足，提供一种机械式发动机连续可变气门相位机构，其目的在于能实现一个三维凸轮驱动两个气门，并实现发动机气门相位及升程的连续可调。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种发动机连续可变气门相位机构，包括气门、气门弹簧、滚珠和一个能改变气门升程及启闭时刻的三维凸轮，该三维凸轮的横断面的轮廓型线沿凸轮轴的轴向方向连续光滑地变化并与发动机的不同工况相对应，所述三维凸轮可以作轴向移动，所述气门由该三维凸轮驱动，另外设置有一个可以摆动的摆臂，一个可以转动的齿杆，一个可以往复移动的齿条，一个轴向推力轴承，一个复位弹簧，一个顶珠和一个调节杆，所述摆臂与齿杆紧固连接，齿杆上设置有齿轮与所述齿条啮合配合，齿条通过所述轴向推力轴承驱动上述三维凸轮轴向移动；其特征在于在滚珠与气门之间设置有一个叉形块，所述叉形块具有两个叉把，每一个叉把对应驱动一个气门。

上述的叉形块上设置有导向杆，所述导向杆与设在发动机缸头上的导套或导孔滑动配合。

上述叉形块上的导向杆的轴线与气门的杆身轴线平行。

上述的叉形块上设置有导向槽，所述导向槽与设在发动机上的导键或导轨滑动配合。

本发明采用叉形块结构，结果三维凸轮通过滚珠及叉形块可以驱动两个气门运动，因此既可以调控气门的相位及升程，同时又实现了一个三维凸轮同时调控两个气门的目的。

附图说明

图1是本发明一种机械式发动机连续可变气门机构的布局示意图；

图2是图1所示一种机械式发动机连续可变气门机构的齿杆与齿条啮合配合的示意图；

图3是图1所示一种机械式发动机连续可变气门机构三维凸轮对应不同发动机工况的型线示意图。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明作进一步描述，参见图1-3：

一种机械式发动机连续可变气门相位机构，包括气门1、气门弹簧2、滚珠3和一个能改变气门升程及启闭时刻的三维凸轮4，所述三维凸轮4的轴线为O1，三维凸轮4的横断面的轮廓型线沿轴线O1的方向连续光滑地变化并与发动机的不同工况相对应，三维凸轮4一方面可以绕其轴线O1转动另一方面可以沿其轴线O1往复移动；设置有一个可以摆动的摆臂5，一个可以转动的齿杆6，一个可以往复移动的齿条7，一个轴向推力轴承8，一个复位弹簧9，一个顶珠10和调节杆11；所述摆臂5与齿杆6紧固连接，在摆臂5与支架12之间可以设置复位扭簧13，扭簧13的作用是辅助摆臂5和齿杆6复位，其特征在于在滚珠3与气门1之间设置有一个叉形块33，所述叉形块33具有两个叉把33a，每一个叉把33a对应驱动一个气门1，所述气门1的启闭由三维凸轮4、滚珠3、叉形块33和气门弹簧2控制，需要说明的是，机架12可以是发动机壳体的一部分也可以是独立构件或一组类似作用的构件，齿杆6转动支承在支架12上，齿杆6上设置有齿轮66与所述齿条7啮合配合，齿条7滑动支承在支架12上，它通过所述轴向推力轴承8间接地驱动上述三维凸轮4，其中轴向推力轴承8布置在齿条7与三维凸轮4之间，必须指出的是，齿条7也可以直接接触并驱动三维凸轮4；另外，为了防止齿条7在运动过程中出现绕自身轴线的转动，可以在其上开设止动槽77，同时配以止动钉777，所述止动钉777布置在支架12上并与止动槽77可以相对滑动，需要说明的是止动钉777可以直接伸进止动槽77内，也可以通过在其端头顶紧一个止动钢珠而让该止动钢珠与止动槽发生接触，这样同样能起到止动的目的；同样地三维凸轮4也支承在支架12上，其上开设有滑键14与驱动轮15配合，其中滑键14可以是花键、凸键或滑轨等，而驱动轮15则可以是驱动链轮或驱动齿轮等，一方面三维凸轮4经由滑键14而被驱动轮15驱动而转动，并通过其型线压迫滚珠3进而压迫气门1打开(气门1的关闭由气门弹簧2完成)，另一方面三维凸轮4可以相对于驱动轮15产生沿轴线O1方向的轴线移动，具体情形是首先根据发动机的实际工况拨动摆臂5，进而带动齿杆6转动，再由齿杆6通过齿轮66驱动齿条7往复移动，齿条7则通过轴向推力轴承8间接驱动三维凸轮4产生轴向位移，当然也可以由齿条7直接驱动三维凸轮4轴向移动，由此调节并控制三维凸轮4与滚珠3的接触部位，最后通过滚珠3驱动气门1打开，亦即三维凸轮4可以根据需要改变其实际工作的型线，上述气门弹簧2的作用是使气门1在关闭时使气门1与气门座密封紧闭；摆臂5的摆动可以由电机驱动，也可以由人工直接控制其摆动，采用电机驱动时可以直接驱动也可以通过减速装置后再间接驱动；另外调节杆11通过滑塞17作用到复位弹簧9的一端，复位弹簧9的另一端与三维凸轮4接触，作用是协助齿杆6和齿条7使三维凸轮4复位并消除它们之间的游隙，其中调节杆11通过螺纹与支架12连接并用一个锁紧螺母16对其定位锁紧，调节杆11可以与滑塞17直接作用也可以通过它们之间的一个顶珠10间接作用；

为了保证叉形块33运动平稳，可以在叉形块33上设置导向杆33b，所述导向杆33b与设在发动机缸头上的导套或导孔滑动配合，导向杆33b在导套或导孔的约束下作直线往复运动，其最佳布局是导向杆33b的轴线与气门1的杆身轴线平行。

上述的叉形块33上也可以设置导向槽(图中未示出)，所述导向槽与设在发动机上的导键或导轨滑动配合。

需要说明的是，三维凸轮4的横断面的轮廓型线沿轴线O1的方向是连续光滑地变化的，并与发动机的不同工况相对应，图3给出的是三维凸轮4的断面变化示意图，其中A断面凸轮型线对应的是发动机高速或大负荷工况，B断面凸轮型线对应的是发动机中速或中负荷工况，而C断面凸轮型线则对应的是发动机低速或低负荷工况。

显然，本发明采用叉形块33结构，通过其上的两个叉把33a可以同时驱动两个气门1。

Claims (4)

1.一种机械式发动机连续可变气门机构，它包括气门、气门弹簧、滚珠和一个能改变气门升程及启闭时刻的三维凸轮，该三维凸轮的横断面的轮廓型线沿凸轮轴的轴向方向连续光滑地变化并与发动机的不同工况相对应，所述三维凸轮可以作轴向移动，所述气门由该三维凸轮驱动，另外设置有一个可以摆动的摆臂，一个可以转动的齿杆，一个可以往复移动的齿条，一个轴向推力轴承，一个复位弹簧，一个顶珠和一个调节杆，所述摆臂与齿杆紧固连接，齿杆上设置有齿轮与所述齿条啮合配合，齿条通过所述轴向推力轴承驱动上述三维凸轮轴向移动；其特征在于在滚珠与气门之间设置有一个叉形块，所述叉形块具有两个叉把，每一个叉把对应驱动一个气门。

2.如权利要求1所述的一种机械式发动机连续可变气门机构，其特征在于所述叉形块上设置有导向杆，所述导向杆与设在发动机缸头上的导套或导孔滑动配合。

3.如权利要求2所述的一种机械式发动机连续可变气门机构，其特征在于所述叉形块上的导向杆的轴线与气门的杆身轴线平行。

4.如权利要求1所述的一种机械式发动机连续可变气门机构，其特征在于在所述叉形块上设置有导向槽，所述导向槽与设在发动机上的导键或导轨滑动配合。

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