CN103850736A - 一种基于分体凸轮的齿轮式可变气门装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于分体凸轮的齿轮式可变气门装置，包括活动凸轮，气门组件，摇臂，挺柱，凸轮轴，开关电磁阀，所述活动凸轮内部设有从动齿轮，所述凸轮轴上设有主动齿轮，所述从动齿轮与所述主动齿轮互相啮合，活动凸轮和凸轮轴内设有油孔、油道、油槽，通过控制开关电磁阀的开闭，从动齿轮围绕凸轮轴进行摆动，进而实现气门正时与升程的改变，本发明既可以单独运用，也可以和无凸轮配气技术结合，解决其流量不足，落座速度快的缺点，本发明可变气门装置适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

Description

一种基于分体凸轮的齿轮式可变气门装置

技术领域

本发明涉及一种发动机可变气门液压执行机构。

背景技术

内燃机至今仍然是热效率最高、单位体积和单位重量功率最大的原动机，应用非常广泛，然而随着世界能源的逐渐短缺以及环境资源的不断恶化，我们需要内燃机满足更严格的排放法规。传统内燃机采取固定型线的凸轮驱动气门，这使得内燃机的排放与油耗并不能在所有的工况点达到最佳，因此，大多新型内燃机都采用可变气门技术控制排放，降低油耗。

可变气门技术目前主要分为基于凸轮的可变配气技术及无凸轮配气技术。前者又可细分为基于凸轮的机械可变配气技术和基于凸轮的电液可变配气技术，其中，基于凸轮的机械可变配气技术主要通过一系列的凸轮和齿轮来改变气门的运动规律，因此结构相对简单，响应速度快，但是因为保留了凸轮，其气门只是相对可变，并不能任意可变。

而基于凸轮的电液可变配气技术，气门行程一部分由凸轮提供，另一部分由液压弹性改变，其特点为，气门可变程度更灵活，耗能也较低，然而其落座仍然受到凸轮的限制。

无凸轮配气技术则可以任意的改变气门正时、升程、持续期及运动次数。就驱动方式来分，无凸轮配气技术分为电磁驱动、电气驱动、电机驱动、电液驱动等方式。相对于电磁驱动的能耗大，电气驱动的响应速度低及不稳定，电机驱动的系统复杂等缺点，电液驱动的无凸轮配气技术结构相对简单、响应速度较快。然而它也有不可避免的缺点：高转速下液压系统流量不够，气门达到最大升程处及落座处速度快、冲击力大。

发明内容

针对上述现有技术，本发明提供一种基于分体凸轮的齿轮式可变气门装置，既可以单独运用，也可以和无凸轮配气技术结合，解决其流量不足，落座速度快的缺点。

为了解决上述技术问题，本发明一种基于分体凸轮的齿轮式可变气门装置，该可变气门装置包括活动凸轮、凸轮轴、挺柱、摇臂和气门组件，所述摇臂的两端分别与所述挺柱和所述气门组件接触，所述挺杆的另一端与所述活动凸轮轮廓接触，所述活动凸轮沿轴向方向设有通孔，所述通孔与所述凸轮轴转动配合，所述活动凸轮绕凸轮轴摆动带动所述摇臂的转动，从而驱动气门组件，所述活动凸轮内部设有空腔，所述空腔内设有一对相互啮合的齿轮，其中主动齿轮设置在所述凸轮轴上，从动齿轮的转轴与所述活动凸轮固接，在空腔内壁上、且位于齿轮啮合部位的两侧部位分别设有出油通道和进油通道，自所述出油通道贯通至所述通孔的内回转表面形成有第一油孔，自所述进油通道贯通至所述通孔的内回转表面形成有第二油孔；所述凸轮轴内部沿轴向方向设有第一通道和第二通道，所述凸轮轴的外表面上设有第一环形凹槽和第二环形凹槽，所述第一通道的一端与所述第二环形凹槽相通，所述第一通道的另一端通过一开关电磁阀连接至低压油源，所述第二通道的一端与第一环形凹槽相通，所述第二通道的另一端连接至低压油源，所述第一油孔沿所述通孔的轴向位置与所述第二环形凹槽对正，所述第二油孔沿所述通孔的轴向位置与所述第一环形凹槽对正。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过控制电磁阀的开闭，从动齿轮围绕凸轮轴进行摆动，进而实现气门正时与升程的改变。本发明既可以单独运用，也可以和无凸轮配气技术结合，解决其流量不足，落座速度快的缺点。适应范围广，能耗低，控制简单，有利于可变配气技术在发动机上的推广。

附图说明

图1是本发明可变气门装置在气门关闭状态下的装配图；

图2是本发明可变气门装置在气门开启状态下的装配图；

图3是本发明中活动凸轮的端向视图；

图4是图3中A-A所示剖切位置的左剖视图；

图5是本发明中凸轮轴的轴向视图（带有电磁阀示意）；

图中：1-活动凸轮，2-气门组件，3-摇臂，4-挺柱，5-主动齿轮，6-凸轮轴，7-从动齿轮，8-开关电磁阀，11-第一油孔，12-出油通道，13-进油通道，14-第二油孔，15-通孔，61-第一环形凹槽，62-第二环形凹槽，63-第一通道，64-第二通道，65-键。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。

如图1和图2所示，本发明一种基于分体凸轮的齿轮式可变气门装置，包括活动凸轮1、凸轮轴6、挺柱4、摇臂3和气门组件2（包括气门、气门弹簧等），所述摇臂3的两端分别与所述挺柱4和所述气门组件2接触（即采用接触压紧连接），所述挺杆4的另一端与所述活动凸轮1轮廓接触，所述活动凸轮1沿轴向方向设有通孔15，所述通孔15与所述凸轮轴6转动配合，所述凸轮轴6通过键65（如图5所示）与所述主动凸轮5固定连接，所述活动凸轮1绕凸轮轴6的摆动可通过与其轮廓接触的所述挺柱4带动摇杆3绕支点转动，所述摇臂3作用是驱动与其接触的所述气门组件2，所述气门组件2中的气门弹簧提供气门回复力。

如图3和图4所示，所述活动凸轮1内部设有空腔，所述空腔内设有一对相互啮合的齿轮，其中主动齿轮5设置在所述凸轮轴6上，从动齿轮7的转轴与所述活动凸轮1固接，在空腔内壁上、且位于齿轮啮合部位的两侧部位分别设有出油通道12和进油通道13，自所述出油通道12贯通至所述通孔15的内回转表面形成有第一油孔11，自所述进油通道13贯通至所述通孔15的内回转表面形成有第二油孔14。

如图5所示，所述凸轮轴6内部沿轴向方向设有第一通道63和第二通道64，所述凸轮轴1的外表面上设有第一环形凹槽61和第二环形凹槽62，所述第一通道63的一端与所述第二环形凹槽62相通，所述第一通道63的另一端通过一开关电磁阀8连接至低压油源，所述第二通道64的一端与第一环形凹槽61相通，所述第二通道64的另一端连接至低压油源，所述第一油孔11沿所述通孔15的轴向位置与所述第二环形凹槽62对正，所述第二油孔14沿所述通孔15的轴向位置与所述第一环形凹槽61对正。

本发明可变气门装置的工作过程如下：

图1为本发明可变气门装置的初始状态（即气门关闭状态）下的原理图，此时所述开关电磁阀8处于打开状态，如图3和图5所示，所述出油通道12依次通过所述第一油孔11、所述第二环形凹槽62和所述第一通道63与低压油源相通，所述进油通道13依次通过所述第二油孔14、所述第一环形凹槽61和所述第二通道64与低压油源相通，所述主动齿轮5在凸轮轴6的带动下按一定方向旋转（例如图1中主动齿轮5上的箭头示出的是按顺时针方向旋转），所述从动齿轮7在主动齿轮5的带动下反向旋转（即如图1中从动齿轮7上的箭头所示为逆时针旋转），所述主动齿轮5与所述从动齿轮7的啮合转动将使液压油从进油通道13传送到出油通道12，在液压油的反作用下使所述活动凸轮1沿顺时针运动，然而所述的液压油的反作用力不足以克服气门弹簧预紧力，所述活动凸轮1凸起端紧贴所述挺柱4而并未使所述挺柱4上下往复运动，气门未打开。

图2为本发明可变气门装置开启状态下的原理图。当气门组件2中的气门确定开启时，此时所述开关电磁阀8处于关闭状态，所述进油通道13依次通过所述第二油孔14、所述第一环形凹槽61和所述第二通道64与低压油源相通；同时，所述出油通道12与所述第一油孔11、所述第二环形凹槽62、所述第一通道63、所述开关电磁阀8之间形成一封闭液压腔，所述主动齿轮5与所述从动齿轮7、活动凸轮1形成一整体，所述主动齿轮5将克服所述挺柱4反向作用力带动从动齿轮7绕所述凸轮轴6顺时针方向旋转，从而使发动机气门开启。

当发动机气门确定回落时，此时所述开关电磁阀8处于打开状态，在所述主动齿轮5与所述从动齿轮7的啮合转动中继续泵油，所述活动凸轮1在所述挺柱4的作用下反时针方向旋转，发动机气门2回落。

如上所述，通过开关电磁阀8的关闭或打开控制出油通道12与低压油源相通的时刻与时间，以控制活动凸轮1的摆动，从而控制发动机气门的开启时刻与持续时间（气门升程），持续期越长，气门升程越大。

尽管上面结合图对本发明进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨的情况下，还可以作出很多变形，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (1)

1.一种基于分体凸轮的齿轮式可变气门装置，包括活动凸轮（1）、凸轮轴（6）、挺柱（4）、摇臂（3）和气门组件（2），所述摇臂（3）的两端分别与所述挺柱（4）和所述气门组件（2）接触，所述挺杆（4）的另一端与所述活动凸轮（1）轮廓接触，所述活动凸轮（1）沿轴向方向设有通孔（15），所述通孔（15）与所述凸轮轴（6）转动配合，所述活动凸轮（1）绕凸轮轴（6）摆动带动所述摇臂（3）的转动，从而驱动气门组件（2），其特征在于，

所述活动凸轮（1）内部设有空腔，所述空腔内设有一对相互啮合的齿轮，其中主动齿轮（5）设置在所述凸轮轴（6）上，从动齿轮（7）的转轴与所述活动凸轮（1）固接，在空腔内壁上、且位于齿轮啮合部位的两侧部位分别设有出油通道（12）和进油通道（13），自所述出油通道（12）贯通至所述通孔（15）的内回转表面形成有第一油孔（11），自所述进油通道（13）贯通至所述通孔（15）的内回转表面形成有第二油孔（14）；

所述凸轮轴（6）内部沿轴向方向设有第一通道（63）和第二通道（64），所述凸轮轴（1）的外表面上设有第一环形凹槽（61）和第二环形凹槽（62），所述第一通道（63）的一端与所述第二环形凹槽（62）相通，所述第一通道（63）的另一端通过一开关电磁阀（8）连接至低压油源，所述第二通道（64）的一端与第一环形凹槽（61）相通，所述第二通道（64）的另一端连接至低压油源，所述第一油孔（11）沿所述通孔（15）的轴向位置与所述第二环形凹槽（62）对正，所述第二油孔（14）沿所述通孔（15）的轴向位置与所述第一环形凹槽（61）对正。

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