CN103925031B - 一种可变气门升程驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种可变气门升程驱动装置，涉及发动机部件，用来提高零部件的使用寿命，降低发动机的加工成本和燃油消耗量。该驱动装置包括：气门、与气门连接的气门连杆、与气门连杆连接的气门摇臂、以及驱动气门打开或关闭的凸轮轴，在气门摇臂和凸轮轴之间设有摆臂和摆臂调节架，摆臂上设有第一旋转中心和第二旋转中心，凸轮轴转动时带动摆臂围绕第一旋转中心摆动以驱动气门连杆直线往复运动实现气门的打开或闭合；摆臂调节架具有转动部、驱动部，驱动部与摆臂的第一旋转中心活动连接；摆臂调节架绕转动部转动，以带动摆臂围绕第二旋转中心转动同时调节第一旋转中心的位置。

Description

一种可变气门升程驱动装置

技术领域

本发明涉及发动机部件，尤其涉及一种可变气门升程驱动装置。

背景技术

气门是发动机中的一个重要部件，用于向发动机内输入燃料并排出燃烧后的废气。在发动机领域中，气门升程指的是气门从刚刚打开到完全打开所运动的高度，也就是气门的开启高度。发动机中使用的凸轮轴的凸轮型线不同，所获得的气门升程也不同。传统发动机的气门升程是固定不变的，即其凸轮轴的凸轮型线只有一种，其升程设计是对发动机在全工况下的平衡性选择，因此该升程不可能使发动机在高速区和低速区都得到良好响应，结果是发动机既得不到最佳的高速效率，也得不到最佳的低速扭矩，只是得到了在全工况下较为平衡的性能。

可变气门升程技术(VariableValveLift，简称为：VVL)能够根据发动机的不同工况改变其气门升程，使发动机在高速区和低速区都能得到良好的响应，从而改善发动机的高速功率和低速扭矩。现有的可变气门升程技术按照其控制效果可分为分段可变气门升程和连续可变气门升程。与分段可变气门升程相比，连续可变气门升程可以更好地配合发动机的燃烧系统，具有一定的优越性。

现有的可变气门升程驱动装置中，大多是通过改变凸轮轴的凸轮型线来获得不同的气门升程。具体的做法是使用组合式的凸轮轴，该组合式凸轮轴上设有多个具有不同型线的凸轮，通过该组合式凸轮轴上的不同凸轮型线来驱动气门连杆往复运动，从而使气门升程可变。

但是在使用该可变气门升程驱动装置变换气门升程的过程中，凸轮轴、气门连杆等相关零部件均承受了不同程度的冲击载荷，降低了零部件的使用寿命。而且组合式的凸轮轴比传统的凸轮轴结构复杂、质量大，增加了发动机的加工成本和燃油消耗量。

发明内容

本发明实施例提供一种可变气门升程驱动装置，以提高零部件的使用寿命，降低发动机的加工成本和燃油消耗量。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一种可变气门升程驱动装置，包括：气门、与气门连接的气门连杆、与气门连杆连接的气门摇臂、以及驱动气门打开或关闭的凸轮轴，其特征在于，在气门摇臂和凸轮轴之间设有摆臂和摆臂调节架，摆臂上设有第一旋转中心和第二旋转中心，凸轮轴转动时带动摆臂围绕第一旋转中心摆动以驱动气门连杆直线往复运动实现气门的打开或闭合；摆臂调节架具有转动部、驱动部，所述驱动部与所述摆臂的第一旋转中心活动连接；所述摆臂调节架绕所述转动部转动，以带动摆臂围绕第二旋转中心转动同时调节第一旋转中心的位置。

优选地，所述第二旋转中心与所述转动部的中心轴同轴设置。

优选地，所述摆臂调节架还具有豁口，所述豁口用于连接动力驱动机构；所述动力驱动机构用于驱动所述摆臂调节架绕所述转动部转动，以带动摆臂围绕第二旋转中心转动同时调节第一旋转中心的位置。

其中，所述豁口的表面形状为U型，所述动力驱动机构包括偏心轴及驱动所述偏心轴旋转的动力源，所述豁口与所述偏心轴上的偏心轮卡接。

优选地，所述的可变气门升程驱动装置，还包括固定在发动机缸盖上的轴承座，所述轴承座与所述转动部连接，并支承所述凸轮轴。

优选地，所述的可变气门升程驱动装置，还包括套设在所述驱动部上回位弹簧，所述回位弹簧一端与所述摆臂调节架固定连接，另一端与所述摆臂固定连接。

其中，第一旋转中心为第一通孔，第一通孔内设有第一销轴，所述摆臂通过第一销轴与所述摆臂调节架上的驱动部活动连接；第二旋转中心为第二通孔，第二通孔内设有第二销轴，第二销轴上设有与凸轮轴配合运动的摆臂滚子。

优选地，所述驱动部包括设于所述摆臂调节架上的第三通孔及设于第三通孔内的驱动轴，所述驱动轴与所述第一销轴活动连接。

其中，所述第一销轴和所述第一通孔之间设有轴承。

优选地，所述第一销轴的两端卡接有卡簧。

优选地，所述第二销轴卡接有卡簧。

对于本发明实施例提供的可变气门升程驱动装置而言，凸轮轴转动时带动摆臂围绕第一旋转中心摆动以驱动气门连杆直线往复运动实现气门的打开或闭合，摆臂调节架转动时带动摆臂围绕第二旋转中心转动以调节第一旋转中心的位置，这样当第一旋转中心位于一个位置处时可以实现一种气门升程，当通过摆臂调节架调整第一旋转中心使其位于另一个不同位置处时可以实现另一种不同的气门升程，因此可以根据发动机的不同使用工况对气门升程进行改变。本发明实施例中实现可变气门升程的方式与现有技术中使用组合式凸轮轴实现可变气门升程的方式不同，不会由于变更具有不同型线的凸轮来驱动气门连杆运动而对凸轮轴、气门连杆等零部件产生冲击作用，延长了凸轮轴、气门连杆等相关零部件的使用寿命；而且由于不会在凸轮轴上设置多个具有不同型线的凸轮，因此与本发明实施例中的摆臂配合使用的凸轮轴结构简单、质量小，降低了发动机的加工成本和燃油消耗量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种可变气门升程驱动装置的结构示意图；

图2为图1的分解结构示意图；

图3为本发明实施例提供的又一种可变气门升程驱动装置的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的再一种可变气门升程驱动装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述。

图1为本发明实施例提供的一种可变气门升程驱动装置的结构示意图，图2为图1的分解结构示意图。如图1和图2所示，该可变气门升程驱动装置包括：气门11、与气门11连接的气门连杆12、与气门连杆12连接的气门摇臂13、以及驱动气门11打开或关闭的凸轮轴14，在气门摇臂13和凸轮轴14之间设有摆臂15和摆臂调节架16，摆臂15上设有第一旋转中心151和第二旋转中心152，凸轮轴14转动时带动摆臂15围绕第一旋转中心151摆动以驱动气门连杆12直线往复运动实现气门11的打开或闭合；摆臂调节架16具有转动部161、驱动部162，驱动部162与摆臂15的第一旋转中心151活动连接；摆臂调节架16绕转动部161转动，以带动摆臂15围绕第二旋转中心152转动同时调节第一旋转中心151的位置。

这样当第一旋转中心151位于一个位置处时可以实现一种气门升程，当动力驱动机构驱动摆臂调节架16绕转动部161转动以带动摆臂15围绕第二旋转中心152转动同时，调整第一旋转中心151使其位于另一个不同位置处时可以实现另一种不同的气门升程，因此，本发明实施例提供的可变气门升程驱动装置可以实现气门升程的连续可调。

本发明实施例提供的可变气门升程驱动装置实现可变气门升程的方式与现有技术中使用组合式凸轮轴实现可变气门升程的方式不同，不会由于变更具有不同型线的凸轮来驱动气门连杆运动而对凸轮轴、气门连杆等零部件产生冲击作用，延长了凸轮轴、气门连杆等相关零部件的使用寿命；而且由于不会在凸轮轴上设置多个具有不同型线的凸轮，因此与本发明实施例中的摆臂配合使用的凸轮轴结构简单、质量小，降低了发动机的加工成本和燃油消耗量。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，摆臂调节架16铰接在发动机的位置固定的零部件上，例如铰接在发动机的盖体上，摆臂调节架16能够围绕铰接处转动，因此转动部161的中心轴即为该铰接处，且该中心轴固定不动。当第一旋转中心151位于第一位置时，使摆臂调节架16围绕转动部161的中心转动某一角度，以使第一旋转中心151位于另一个不同于第一位置的第二位置。

第二旋转中心152可以与摆臂调节架16的转动部161的中心轴同轴，这样，如果得知了第一旋转中心151从第一位置到第二位置的过程中，摆臂调节架16围绕转动部161的中心轴所转过的角度值，也就能得知摆臂15绕第二旋转中心152所转过的角度值。当然，如果得知了摆臂15绕第二旋转中心152所转过的角度值，也就能得知摆臂调节架16围绕转动部161的中心轴所转过的角度值。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，如图3所示，摆臂调节架16还具有豁口163，豁口163用于连接动力驱动机构17；动力驱动机构17用于驱动摆臂调节架16绕转动部转动，以带动摆臂15围绕第二旋转中心152转动同时调节第一旋转中心151的位置。从而驱动机构17中的部件可以容纳于豁口163内，节约了空间，使得可变气门升程驱动装置的结构更加紧凑。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，如图3所示，豁口163的表面形状可以为U型，动力驱动机构17可以包括偏心轴31及驱动偏心轴31旋转的动力源，如果偏心轮311相对于U型豁口163转动，将损耗一部分能量，传递动力的效率较低。本实施例中，豁口163与偏心轴31上的偏心轮311卡接。即偏心轮311与U型豁口163之间无相对运动，从而使得偏心轮311直接把动力传递给摆臂调节架16，能量损失较少，传递效率较高。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，如图3所示，还可以包括固定在发动机缸盖上的轴承座32，轴承座32可以与转动部161连接，并支承凸轮轴14，使得转动部161的中心轴固定，从而使凸轮轴14的承重能力更好。转动部161的中心轴固定，使得更容易获知摆臂调节架16位置变化时其自身绕转动部161的中心轴所转过的角度。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，还可以包括：套设在驱动部上的回位弹簧33，回位弹簧33一端与摆臂调节架16固定连接，另一端与摆臂15固定连接。

当摆臂15绕第一旋转中心151转过某一角度时，此时气门11开启。摆臂15会将回位弹簧33压紧，使得回位弹簧33储存了弹性势能。当气门11关闭时，回位弹簧33会将储存的弹性势能释放，从而使摆臂15回到未发生转动时的位置。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，如图4所示，第一旋转中心151为第一通孔41，第一通孔41内设有第一销轴411，摆臂15通过第一销轴411与摆臂调节架16上的驱动部162活动连接；第二旋转中心152为第二通孔42，第二通孔42内设有第二销轴421，第二销轴421上设有与凸轮轴14配合运动的摆臂滚子43。

本实施例中第一旋转中心151具体可以为第一通孔41，第二旋转中心152具体可以为第二通孔42，且第一通孔41内可设有第一销轴411，摆臂15通过第一销轴411与摆臂调节架16上的驱动部162活动连接；第二旋转中心152可以为第二通孔42，第二销轴421上可设有与凸轮轴14配合运动的摆臂滚子43，凸轮轴14驱动摆臂滚子43以使摆臂15围绕第一销轴411摆动实现气门11的打开或闭合，摆臂调节架16转动带动摆臂15围绕第二销421轴转动以调节第一销轴411的位置。

需要说明的是，第一旋转中心151和第二旋转中心152的实现形式并不局限于通孔，例如可以使摆臂15与第一销轴411一体成型，或者与第二销轴421一体成型，在这种形式下，摆臂15并不围绕与之一体成型的第一销轴411或第二销轴412转动，而是跟随其一起转动。

摆臂滚子43可以将第二旋转中心152的位置临时固定，以便驱动摆臂15围绕第二旋转中心152转动。具体可以为将摆臂滚子43抵靠在与之接触的其他零部件上使摆臂滚子43固定不动，例如抵靠在凸轮轴14的凸轮上，然后驱动摆臂15转动以使第二销轴421相对于摆臂滚子43旋转，从而使摆臂15能够围绕第二旋转中心152旋转。在摆臂15围绕第二旋转中心152旋转的运动完成后，凸轮轴14转动，凸轮轴14上的凸轮的大端抵靠摆臂滚子43并使摆臂滚子43带动第二销轴421，再由第二销轴421带动摆臂15围绕第一旋转中心151摆动。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，驱动部162可以包括设于摆臂调节架16上的第三通孔44及设于第三通孔44内的驱动轴45，驱动轴45与第一旋转中心151活动连接。这样摆臂15能够绕驱动轴45转动，驱动轴45与第一旋转中心151共用一个轴，大大降低了装配时确保驱动轴45与第一旋转中心151同轴的难度。此外，驱动轴45能够直接将摆臂调节架16上的动力传递给与其活动链接的摆臂15，而无需再设置其他的传递动力的零件。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，第一销轴411和第一通孔41之间可以设有轴承46，可以使第一销轴411和第一通孔41之间具有更好的相对运动，该轴承46可以选用滚针轴承，滚针轴承的径向厚度较小，适合于放置在第一销轴411与第一通孔41之间的狭小空间内。但并不局限于此，如果空间允许，也可以使用其他形式的轴承46，如圆珠滚子轴承等。具体而言，轴承46的数目为两个，该两个轴承均套在第一销轴411上且与第一销轴411间隙配合，因此为避免轴承在第一销轴411上产生轴向运动，可以在该两个轴承46之间的第一销轴411上套设抵挡轴承46的衬套(未图示)，应当清楚，滚针轴承的数目可以不局限于两个。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，第一销轴411的两端可以卡接有卡簧用于防止第一销轴411的轴向蹿动。

上述实施例提供的可变气门升程驱动装置中，第二销轴421的两端可以卡接有卡簧用于防止第二销轴421的轴向蹿动。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种可变气门升程驱动装置，包括：气门、与气门连接的气门连杆、与气门连杆连接的气门摇臂、以及驱动气门打开或关闭的凸轮轴，其特征在于，在气门摇臂和凸轮轴之间设有摆臂和摆臂调节架，摆臂上设有第一旋转中心和第二旋转中心，凸轮轴转动时带动摆臂围绕第一旋转中心摆动以驱动气门连杆直线往复运动实现气门的打开或闭合；

摆臂调节架具有转动部、驱动部，所述驱动部与所述摆臂的第一旋转中心活动连接；所述摆臂调节架绕所述转动部转动，以带动摆臂围绕第二旋转中心转动同时调节第一旋转中心的位置。

2.根据权利要求1所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第二旋转中心与所述转动部的中心轴同轴设置。

3.根据权利要求1或2所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述摆臂调节架还具有豁口，所述豁口用于连接动力驱动机构；所述动力驱动机构用于驱动所述摆臂调节架绕所述转动部转动，以带动摆臂围绕第二旋转中心转动同时调节第一旋转中心的位置。

4.根据权利要求3所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述豁口的表面形状为U型，所述动力驱动机构包括偏心轴及驱动所述偏心轴旋转的动力源，所述豁口与所述偏心轴上的偏心轮卡接。

5.根据权利要求1所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，还包括固定在发动机缸盖上的轴承座，所述轴承座与所述转动部连接，并支承所述凸轮轴。

6.根据权利要求1所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，还包括套设在所述驱动部上回位弹簧，所述回位弹簧一端与所述摆臂调节架固定连接，另一端与所述摆臂固定连接。

7.根据权利要求1所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，第一旋转中心为第一通孔，第一通孔内设有第一销轴，所述摆臂通过第一销轴与所述摆臂调节架上的驱动部活动连接；第二旋转中心为第二通孔，第二通孔内设有第二销轴，第二销轴上设有与凸轮轴配合运动的摆臂滚子。

8.根据权利要求7所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述驱动部包括设于所述摆臂调节架上的第三通孔及设于第三通孔内的驱动轴，所述驱动轴与所述第一销轴活动连接。

9.根据权利要求7所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第一销轴和所述第一通孔之间设有轴承。

10.根据权利要求8所述的可变气门升程驱动装置，其特征在于，所述第一销轴的两端卡接有卡簧。