CN104265394B - 配气机构及具有该配气机构的车辆 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种配气机构及具有该配气机构的车辆，其中配气机构包括：壳体、活塞、环形的外齿轮、内齿轮、凸轮轴、第一油道和第二油道。壳体的内壁面上设置有第一斜齿，活塞设置在壳体内且将壳体内分隔成彼此隔开的第一油腔和第二油腔，外齿轮固定在活塞的一侧，外齿轮的外周面上设置有第二斜齿且内周面上设置有第三斜齿，第二斜齿与第一斜齿啮合，内齿轮设在外齿轮内且内齿轮的外周面上设置有第四斜齿，第四斜齿与第三斜齿啮合，凸轮轴穿设内齿轮且凸轮轴相对内齿轮固定，第一油道连通第一油腔且第二油道连通第二油腔。该配气机构可以根据发动机的运行工况，连续调节凸轮轴相位，达到相对理想的配齐正时。

Description

配气机构及具有该配气机构的车辆

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，尤其是涉及一种配气机构及具有该配气机构的车辆。

背景技术

现有的未采用可变气门正时系统的发动机，其配气相位单一，只能保证某一较小的工况范围，而对于市场上现存的VVT(Variable Valve Timing)，其对密封性要求较高，不易控制，且对于外壳油道的空间小，转子和VVT外壳的加工要求高，结构复杂，零部件多。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决现有技术中的上述技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种用于车辆的配气机构，该用于车辆的配气机构能够调节凸轮轴的相位，以实现对气门升程的调节。

本发明的另一个目的在于提出一种采用上述配气机构的车辆。

根据本发明实施例的用于车辆的配气机构，包括壳体、活塞、环形的外齿轮、内齿轮、凸轮轴、第一油道和第二油道。所述壳体的内壁面上设置有第一斜齿，所述活塞设置在所述壳体内且将所述壳体内分隔成彼此隔开的第一油腔和第二油腔，所述外齿轮固定在所述活塞的一侧，所述外齿轮的外周面上设置有第二斜齿且内周面上设置有第三斜齿，所述第二斜齿与所述第一斜齿啮合，所述内齿轮设在所述外齿轮内且所述内齿轮的外周面上设置有第四斜齿，所述第四斜齿与所述第三斜齿啮合，所述凸轮轴穿设所述内齿轮且所述凸轮轴相对所述内齿轮固定，所述第一油道连通所述第一油腔且所述第二油道连通所述第二油腔。

根据本发明实施例的用于车辆的配气机构，可以通过控制第一油腔的机油进出量、第二油腔的机油进出量即可实现对气门升程量的调节，从而更好地匹配发动机的工况，使燃料能够更加充分地燃烧，提高发动机的热效率以及动力性能。

并且，调节过程简单、操作方便，且根据本发明实施例的配气机构的零部件较少，结构精巧，成本低且维护方便。

另外，根据本发明实施例的用于车辆的配气机构还可以具有如下附加的技术特征。

根据本发明的一个实施例，所述第一油道和所述第二油道分别形成在所述凸轮轴内且彼此隔开。由此，机油通过彼此隔开的油道进入到第一油腔和第二油腔内，使得机油在进入油腔的过程中，在第一油道和第二油道内的机油互不影响，第一油腔内和第二油腔内的压力可以分别得到控制，保证配气机构有效稳定地调节油腔内的压力。

根据本发明的一个实施例，所述外齿轮位于所述第一油腔内，所述内齿轮的一部分与所述外齿轮啮合且另一部分伸入到所述第二油腔内，所述凸轮轴的一端穿过所述第二油腔并伸入到所述第一油腔内。

根据本发明的一个实施例，用于车辆的配气机构还包括：压板，所述压板位于所述外齿轮的侧面，所述压板、所述外齿轮与所述活塞通过螺纹紧固件紧固。由此，压板提高了第一油腔和第二油腔的密封性。

根据本发明的一个实施例，所述外齿轮沿周向分为多段。由此，使外齿轮装配和拆卸方便，且使得外齿轮的更换更加容易。

根据本发明的一个实施例，所述壳体包括：第一壳体部和第二壳体部，所述第一壳体部和所述第二壳体部可拆卸地相连。

根据本发明的一个实施例，所述活塞的外周面上形成有环形凹槽，所述配气机构还包括：密封圈，所述密封圈设在所述环形凹槽内，所述密封圈用于密封所述活塞的外周面与所述壳体的内壁面。由此，密封圈设在活塞的环形凹槽内，可以实现活塞两侧油腔有效的密封，保证配气机构安全稳定的工作。

根据本发明的一个实施例，用于车辆的配气机构还包括弹簧，所述弹簧设在所述第二油腔内，所述弹簧弹性地抵压所述活塞与所述壳体的内壁面以提供给所述活塞一个沿所述第二油腔朝向所述第一油腔方向的回复弹力。由此，在发动机停机后，弹簧能够推动活塞向左运动至初始位置，使得配气机构复位

根据本发明的一个实施例，所述第二斜齿与所述第三斜齿的朝向不同。由此，在外齿轮发生旋转时，可以放大内齿轮的旋转动作，使得内齿轮的旋转角度相对更大，进而增大气门升程量的调节区间。

根据本发明的另一个方面，提出一种车辆，该车辆采用上述的配气机构。

根据本发明实施例的车辆，通过采用根据本发明第一方面所述的配气机构，能够根据发动机的运行工况，连续调节凸轮轴相位，达到相对理想的配气正时。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例的用于车辆的配气机构的示意图；

图2是根据本发明一个实施例的第一壳体部的示意图；

图3是根据本发明一个实施例的第一壳体部的透视图；

图4是根据本发明一个实施例的压板的示意图；

图5是根据本发明一个实施例的外齿轮的示意图；

图6是根据本发明一个实施例的活塞的主视图；

图7是根据本发明一个实施例的活塞的侧视图；

图8是根据本发明一个实施例的密封圈的示意图；

图9是根据本发明一个实施例的压板、外齿轮、内齿轮和活塞的装配爆炸图；

图10是根据本发明一个实施例的弹簧的示意图；

图11是根据本发明一个实施例的内齿轮的示意图。

附图标记：配气机构100，第一壳体部11，第二壳体部12，第一油腔101，活塞2，环形凹槽201，外齿轮3，第二斜齿31，第三斜齿32，内齿轮4，第四斜齿41，压板5，密封圈6，弹簧7，凸轮轴8。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参照附图1至图11详细描述本发明实施例的用于车辆的配气机构100，该配气机构100可以安装在气缸盖上，用于调节气门升程。

根据本发明实施例的配气机构100可以包括壳体(例如第一壳体部11和第二壳体部12)、活塞2、环形的外齿轮3、内齿轮4、凸轮轴8、第一油道(未示出)和第二油道(未示出)。

其中，参照图1所示，壳体的内壁面上设置有第一斜齿13，第一斜齿13可一体地形成在该壳体的内壁面上，第一斜齿13可以分布成环形。

当然，本领域普通技术人员可以理解的是，第一斜齿13和壳体也可以通过焊接或过盈配合等方式连接在一起。

如图1所示，活塞2将壳体内分隔成彼此隔开的第一油腔101和第二油腔(未示出)，其中结合图1所示，第一斜齿13可以位于活塞2的左侧，第一斜齿13可处于第一油腔101内。由于活塞2的隔离作用，使得第一油腔101和第二油腔彼此间隔开，油液基本无法通过活塞而在两个油腔内进行连通。由此，在第一油腔101和第二油腔内的油压发生变化后，活塞2将在压差的作用下运动。可选地，发动机的机油可以进入到第一油腔101和第二油腔内，并通过调节润滑机油的进出量来改变第一油腔101和第二油腔内的压力，从而实现对活塞2位置的调节作用。

参照图1、图5和图9，外齿轮3固定在活塞2的一侧，外齿轮3的外周面上设置有第二斜齿31，第二斜齿31与第一斜齿13啮合，在本发明的示例中，外齿轮3固定在活塞2的左侧，当第一油腔101内的压力升高时，会推动外齿轮3向右移动，在移动过程中，由于第一斜齿13和第二斜齿31是啮合的，因此外齿轮在沿轴向(即图1中的左右方向)移动的同时，还能够绕轴线转动。

如图1、图5、图9和图11所示，外齿轮3的内周面上设置有第三斜齿32，内齿轮4设在外齿轮3内，且内齿轮4的外周面上设置有第四斜齿41，第四斜齿41与第三斜齿32啮合。

由此，通过外齿轮3的内周面上的第三斜齿32和内齿轮4的外周面上的第四斜齿41的啮合作用，使得外齿轮3沿轴向移动且绕轴线旋转转动时，内齿轮4可绕轴线转动。

如图1和图11所示，凸轮轴8穿设内齿轮4，且凸轮轴8相对内齿轮4固定。由于凸轮轴8和内齿轮4固定在一起，而由于凸轮轴8的轴向自由度一般是被限制的，因此内齿轮4的轴向自由度也受到限制，即内齿轮4只能带动凸轮轴8绕轴线转动，而不能带动凸轮轴8进行轴向移动。

优选地，凸轮轴8和内齿轮4可以通过定位销孔进行配合，当然也可以采用键连接等方式配合，但不限于此。

第一油道连通第一油腔101，第二油道连通第二油腔，机油通过第一油道出入第一油腔101，同时机油也可通过第二油道进出第二油腔。

在本发明的一些实施例中，第一油道和第二油道可以分别形成在凸轮轴8内且彼此隔开。由此，机油通过彼此隔开的油道进出第一油腔101和第二油腔，使得机油在进入油腔的过程中，在第一油道和第二油道内的机油互不影响，第一油腔101和第二油腔内的油液压力可以分别得到控制。

此外，第一油道和第二油道形成在凸轮轴8内还可以减小凸轮轴8的质量，使车辆达到节能的效果。

当然，本领域普通技术人员可以理解的是，第一油道和第二油道可以形成在壳体上，本示例油道的位置只是一种优选的实施方式，并不是对油道的具体设置位置所作的特殊要求。

对于本领域的普通技术人员而言，调节配气相位的关键在于调节凸轮轴8的相位，凸轮轴8的相位发生变化后，一般地，气门升程量也随之改变。因此，只需控制凸轮轴8绕凸轮轴8的轴线转过一定的角度，气门的升程量一般就会发生变化。

例如，当机油通过第一油道进入到第一油腔内后，第二油腔内的部分机油可通过第二油道流出，此时第一油腔和第二油腔存在压力差，活塞在油压力差的作用下将会沿图1中从左向后的方向动作，即活塞向压缩第二油腔的方向运动，使得第二油腔的体积逐渐变小，第一油腔的体积逐渐变大并最终达到新的平衡，在达到新的平衡的过程中，由于活塞会带动外齿轮沿轴向动作，外齿轮通过第二斜齿与第一斜齿配合，从而一方面轴向移动、另一方面将绕凸轮轴8的轴线转过一定角度，而由于外齿轮与内齿轮也通过斜齿啮合，且内齿轮由凸轮轴8在轴向上限位，从而外齿轮将带动内齿轮绕轴线转动，内齿轮进而带动凸轮轴8绕轴线转动，最终实现对气门升程量的调节。

应当理解的是，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据发动机工况等来匹配不同的气门升程量，不同气门的升程量可通过调节凸轮轴8的相位间接调节，而凸轮轴8的相位调节可通过活塞的轴向移动来实现。即对于本领域的普通技术人员而言，最终只需控制第一油腔的机油进出量、第二油腔的机油进出量即可实现对气门升程量的调节，从而更好地匹配发动机的工况，使燃料能够更加充分地燃烧，提高发动机的热效率以及动力性能。

并且，调节过程简单、操作方便，且根据本发明实施例的配气机构的零部件较少，结构精巧，成本低且维护方便。

在本发明的一些实施例中，如图1所示，外齿轮3位于第一油腔101内。由此，外齿轮3可以随着第一油腔101内油压的变化而随活塞沿轴向移动和转动。如图1所示，内齿轮4的一部分与外齿轮3啮合，且内齿轮4的另一部分伸入到第二油腔内，凸轮轴8的一端穿过第二油腔并伸入到第一油腔101内。

当然，内齿轮4也可以全部与外齿轮3啮合，且内齿轮4也可以全部置于第一油腔101内，只要保证第一油腔101和第二油腔相对密封即可。

在本发明的一些实施例中，如图1和图4所示，配气机构100还可以包括压板5，压板5位于外齿轮3的侧面，如图1所示，压板5位于外齿轮3的左侧，且与外齿轮3的左端紧贴。

压板5、外齿轮3与活塞2可以通过螺纹紧固件紧固。如图1、图4、图5和图6所示，压板5、外齿轮3和活塞2上都具有螺栓孔，可以采用螺栓连接，使压板5、外齿轮3和活塞2固定在一起，当外齿轮3随第一油腔101压力变化而发生沿轴向移动和绕轴线转动时，压板5和活塞2随外齿轮3一起运动。

在本发明的一些实施例中，例如图5和图9所示，外齿轮3沿周向分为多段。由此，使外齿轮3装配和拆卸方便，且使得外齿轮3的更换更加容易。在本发明的实施例中，外齿轮3沿周向可分为四段，但本发明并不限于此。

在本发明的一些实施例中，如图1和图2所示，壳体包括第一壳体部11和第二壳体部12，第一壳体部11和第二壳体部12可拆卸的相连。例如，在本发明的实施例中，第一壳体部11和第二壳体部12上设有螺栓孔，第一壳体部11和第二壳体部12采用螺栓连接的方式固定在一起。

本领域普通技术人员可以理解的是，第一壳体部11和第二壳体部12也可以采用其它方式固定，例如焊接。

如图2所示，第一壳体部11和第二壳体部12上可以设有定位销孔，如此在将第一壳体部11和第二壳体部12装配之前，可以通过定位销孔和定位销进行定位，从而方便通过螺栓将该两个壳体部紧固，提高装配效率。

在本发明的一些实施例中，如图1、图7和图8所示，活塞2的外周面上形成有环形凹槽201，配气机构100还可以包括密封圈6，密封圈6设在环形凹槽201内，密封圈6用于密封活塞2的外周面和壳体的内壁面。密封圈6设在活塞2的环形凹槽201内，可以实现活塞2两侧油腔有效的密封，保证配气机构100安全稳定的工作。

此外，密封圈6和环形凹槽201可拆卸的装配在一起，可以在密封圈6磨损严重时，方便地替换。

在本发明的一些实施例中，如图1和图10所示，车辆的配气机构100还可以包括弹簧7，弹簧7设在第二油腔内，弹簧7弹性地抵压活塞2与壳体的内壁面，用以提供给弹簧7一个沿第二油腔朝向第一油腔101方向(即如图1中从右向左的方向)的回复弹力。

也就是说，如图1所示，弹簧7的左端弹性地抵压在活塞2的右壁面，弹簧7的右端弹性地抵压在第二壳体部12的内壁面。由此，在发动机停机后，弹簧7能够推动活塞2向左运动至初始位置，使得配气机构100复位。

在本发明的一些实施例中，如图1和图9所示，第二斜齿31和第三斜齿32的朝向不同。由此，在外齿轮3发生旋转时，由于第二斜齿31和第三斜齿32的朝向不同，因此可以放大内齿轮4的旋转动作，使得内齿轮4的旋转角度相对更大，进而增大气门升程量的调节区间。

下面通过附图简要的描述本发明的一个具体实施例的车辆配气机构100的工作过程。

当机油通过第一油道进入到第一油腔内后，第二油腔内的部分机油可通过第二油道流出，此时第一油腔和第二油腔存在压力差，活塞在油压力差的作用下将会沿图1中从左向后的方向动作，即活塞向压缩第二油腔的方向运动，使得第二油腔的体积逐渐变小，第一油腔的体积逐渐变大并最终达到新的平衡，在达到新的平衡的过程中，由于活塞会带动外齿轮沿轴向动作，外齿轮通过第二斜齿与第一斜齿配合，从而一方面轴向移动、另一方面将绕凸轮轴8的轴线转过一定角度，而由于外齿轮与内齿轮也通过斜齿啮合，且内齿轮由凸轮轴8在轴向上限位，从而外齿轮将带动内齿轮绕轴线转动，内齿轮进而带动凸轮轴8绕轴线转动，最终实现对气门升程量的调节。在发动机停机后，弹簧7能够推动活塞2向左运动至初始位置，使得配气机构100复位。

下面简单描述本发明实施例的车辆。

根据本发明实施例的车辆，包括上述实施例中描述的用于车辆的配气机构100。由于车辆上装配有上述实施例中的配气机构100，能够根据发动机的运行工况，连续调节凸轮轴8相位，达到相对理想的配气正时。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种用于车辆的配气机构，包括：

壳体，所述壳体的内壁面上设置有第一斜齿；

活塞，所述活塞设置在所述壳体内且将所述壳体内分隔成彼此隔开的第一油腔和第二油腔；

环形的外齿轮，所述外齿轮固定在所述活塞的一侧，所述外齿轮的外周面上设置有第二斜齿，所述第二斜齿与所述第一斜齿啮合；

内齿轮，所述内齿轮设在所述外齿轮内且所述内齿轮的外周面上设置有第四斜齿；

凸轮轴，所述凸轮轴穿设所述内齿轮且所述凸轮轴相对所述内齿轮固定；以及

第一油道和第二油道，所述第一油道连通所述第一油腔且所述第二油道连通所述第二油腔；

其特征在于，所述外齿轮的内周面设置有第三斜齿，所述第四斜齿与所述第三斜齿啮合。

2.根据权利要求1所述的用于车辆的配气机构，其特征在于，所述第一油道和所述第二油道分别形成在所述凸轮轴内且彼此隔开。

3.根据权利要求2所述的用于车辆的配气机构，其特征在于，所述外齿轮位于所述第一油腔内，所述内齿轮的一部分与所述外齿轮啮合且另一部分伸入到所述第二油腔内，所述凸轮轴的一端穿过所述第二油腔并伸入到所述第一油腔内。

4.根据权利要求1所述的用于车辆的配气机构，其特征在于，还包括：压板，所述压板位于所述外齿轮的侧面，所述压板、所述外齿轮与所述活塞通过螺纹紧固件紧固。

5.根据权利要求1所述的用于车辆的配气机构，其特征在于，所述外齿轮沿周向分为多段。

6.根据权利要求1所述的用于车辆的配气机构，其特征在于，所述壳体包括：第一壳体部和第二壳体部，所述第一壳体部和所述第二壳体部可拆卸地相连。

7.根据权利要求1所述的用于车辆的配气机构，其特征在于，所述活塞的外周面上形成有环形凹槽；以及

所述配气机构还包括：密封圈，所述密封圈设在所述环形凹槽内，所述密封圈用于密封所述活塞的外周面与所述壳体的内壁面。

8.根据权利要求1所述的用于车辆的配气机构，其特征在于，还包括：

弹簧，所述弹簧设在所述第二油腔内，所述弹簧弹性地抵压所述活塞与所述壳体的内壁面以提供给所述活塞一个沿所述第二油腔朝向所述第一油腔方向的回复弹力。

9.根据权利要求1所述的用于车辆的配气机构，其特征在于，所述第二斜齿与所述第三斜齿的朝向不同。

10.一种车辆，其特征在于，包括发动机，所述发动机包括根据权利要求1-9中任一项所述的用于车辆的配气机构。