CN104727879A - 连续可变气门持续时间装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种连续可变气门持续时间装置，其可以包括：凸轮，其可旋转地安装至凸轮支架；凸轮轴，其设置在凸轮内并且能够相对于凸轮进行相对旋转，其中凸轮轴的旋转中心能够相对于凸轮的旋转中心进行变化；连接杆，其设置在凸轮和凸轮轴之间，其中连接杆枢转地连接至凸轮和凸轮轴中的至少一个，并且将凸轮轴的旋转传递至凸轮；以及控制部分，其选择性地改变凸轮轴的旋转中心。

Description

连续可变气门持续时间装置

相关申请交叉引用

本申请要求2013年12月18日提交的韩国专利申请No.10-2013-0158582的优先权以及权益，该申请的全部内容通过引用结合于此用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种连续可变气门持续时间装置。特别地，本发明涉及一种连续可变气门持续时间装置，其能够利用简单的结构，依据发动机的操作状况来改变气门的打开持续时间(duration)。

背景技术

内燃机通过在燃烧室内吸入室内的空气介质中燃烧燃料而产生能量。进气门通过凸轮轴操作以吸入空气，并且在进气门打开的同时，将空气吸入燃烧室中。此外，排气门通过凸轮轴操作，并且在排气门打开的同时，将废气从燃烧室中排出。

进气门和排气门的最佳操作取决于发动机的转速。即，气门的最佳升程或者最佳打开/关闭正时(timing)取决于发动机的转速。为了获得这种取决于发动机转速的最佳气门操作，已经进行了各种研究，例如：多个凸轮和连续可变气门升程(CVVL)的设计，其能够依据发动机转速来改变气门升程。

并且，为了获得这种取决于发动机转速的最佳气门操作，已经对连续可变气门升程装置(CVVT)进行了研究，该装置使取决于发动机转速的不同气门正时操作成为可能。一般的CVVT可以用固定的气门打开持续时间来改变气门正时。

然而，一般的CVVL和CVVT结构复杂，并且制造成本昂贵。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，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技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种连续可变气门持续时间装置，其能够利用简单的结构，依据发动机的操作状况改变气门的打开持续时间。

根据本发明的各个方面，连续可变气门持续时间装置可以包括：凸轮，其可旋转地安装至凸轮支架；凸轮轴，其设置在凸轮内并且能够相对于凸轮进行相对旋转，并且凸轮轴的旋转中心能够相对于凸轮的旋转中心进行变化；连接杆，其设置在凸轮和凸轮轴之间，其枢转地连接至凸轮和凸轮轴中的至少一个，并且将凸轮轴的旋转传递至凸轮；以及控制部分，其选择性地改变凸轮轴的旋转中心。

控制部分可以包括导向板和控制板，控制板包括凸轮轴轴承，凸轮轴可旋转地连接至该凸轮轴轴承，其中控制板可以选择性地沿着导向板移动。

凸轮支撑件可以作为圆筒而形成至凸轮，并且导向板可以连接至凸轮支架，并且凸轮支撑件可以通过凸轮轴承连接在凸轮支架和导向板之间。

导向销可以形成在控制板或者导向板中的任意一个上，并且导向所述导向销的导向轨可以形成在控制板和导向板中的任意一个上。

控制部分可以进一步包括平行于凸轮轴的控制轴以及安装至控制轴的偏心凸轮，其中控制槽可以形成在控制板上使得偏心凸轮插入控制槽，并且控制板相对于导向板位置的相对位置可以依据控制轴的旋转而改变。

导向板可以连接至凸轮支架，并且控制轴可以通过控制轴轴承安装在导向板和凸轮支架之间。

凸轮上可以形成有导向孔，并且连接杆的一端可以固定至凸轮轴，而连接杆的另一端上可以形成有枢转头，并且枢转头可以枢转且滑动地插入导向孔中。

凸轮轴上可以形成有导向孔，并且连接杆的一端可以固定至凸轮，而连接杆的另一端上可以形成有枢转头，并且枢转头可以枢转且滑动地插入导向孔中。

凸轮轴和凸轮上可以分别形成有枢转孔，枢转头可以在连接杆的两端上形成，并且每一个枢转头都可以枢转地插入到相应的枢转孔中。

凸轮上可以形成有枢转孔，形成有枢转孔的枢转盖可以连接至凸轮轴，并且枢转头可以形成至连接杆的两端，且每一个枢转头都可以枢转地插入到相应的枢转孔中。

凸轮上可以形成有导向槽，凸轮轴上可以形成有枢转孔，连接杆的一端可滑动地插入到导向槽中，而枢转头可以形成至连接杆的另一端，并且枢转头可以枢转地插入到枢转孔中。

凸轮上可以形成有导向槽，形成有枢转孔的枢转盖可以连接至凸轮轴，并且连接杆的一端可滑动地插入到导向槽中，而枢转头可以形成至连接杆的另一端，并且枢转头可以枢转地插入到枢转孔中。

凸轮轴上可以形成有导向槽，形成有枢转孔的枢转盖可以滑动地插入到导向槽中，而连接杆的一端可以固定至凸轮，并且枢转头可以形成在连接杆的另一端，且该枢转头可以枢转地插入到枢转孔中。

如上所述，根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间装置，能够利用简单的结构，依据发动机的操作状况改变气门的打开持续时间。

根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间装置的尺寸可以减小，因此可以减少气门系的整体高度。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体实施方式，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将变得清楚或更为具体地得以说明。

附图说明

图1为根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的分解透视图。

图2A-2C为示出了根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的操作的示意图。

图3为示出了应用于根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的示例性连接杆的示意图。

图4为示出了依据根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的操作的气门持续时间变化的示意图。

图5和图6为示出了应用于根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的不同连接杆的示意图。

图7和图8为示出了应用于根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的不同连接杆的示意图。

应理解的是，附图呈现了说明本发明基本原理的各个特征的一定程度的简化表示，从而不一定是按比例绘制的。本文所公开的本发明的具体设计特征包括例如具体尺寸、方向、位置和外形将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在附图中，附图标记在全部的几个附图中表示本发明的相同或者等同的部分。

具体实施方式

现在将详细参考本发明的各个实施方案，其示例在附图中示出并在下文中描述。尽管本发明将与示例性实施例相结合进行描述，但是应当意识到，本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施例。相反地，本发明旨在不仅覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖各种替代方案、修改、等同方案以及其他实施方案，这些替代方案、修改、等同方案以及其他实施方案能够被包括于由所附权利要求书限定的本发明的精神及范畴内。

在附图中，为了清楚起见，层、薄膜、板、区域等的厚度被放大。

应当了解，当提到例如层、薄膜、区域或者衬底之类的元件在另一个元件“之上”时，其是能够直接位于另一个元件之上或者可以存在有介入元件。

与之相反，当提到元件“直接地在”另一个元件“之上”时，则没有介入元件的存在。

在整个说明书和权利要求书中，除非清楚地描述为相反的意思，词语“包括”和例如“包含”、“包括了”之类的变化都将理解为暗示包括所述元件但不排除任何其他元件。

图1为根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的分解透视图，以及图2为示出了根据本发明的连续可变气门持续时间装置的操作的示意图。

参考图1和图2，根据本发明的示例性实施例的连续可变气门持续时间装置包括：凸轮30，其可旋转地安装至凸轮支架10；凸轮轴20，其设置在凸轮30内部并且可相对于凸轮30进行相对旋转，并且其旋转中心相对于凸轮30的旋转中心是变化的；连接杆(参考图3中的70)，其设置在凸轮30和凸轮轴20之间，其枢转地连接至凸轮30和凸轮轴20中的至少一个，并且将凸轮轴20的旋转传递至凸轮30；以及控制部分，其选择性地改变凸轮轴20的旋转中心。

连接杆的结构和功能将会在后面进行描述。

控制部分包括导向板50和控制板40，控制板40包括凸轮轴轴承22，凸轮轴20可旋转地连接至该凸轮轴轴承。控制板40可以选择性地沿着导向板50移动。

凸轮支撑件32作为圆柱体而形成至凸轮30，并且导向板50连接至凸轮支架10，并且凸轮支撑件32通过凸轮轴承44连接在凸轮支架10和导向板50之间。

导向销46可以形成至控制板40和导向板50中的一个，并且导向导向销46的导向轨52或者54可以形成至控制板和导向板中的另一个。

在图中，导向销46从控制板40突出，并且多个导向轨52和54形成至导向板50，但是不限于形成至导向板。相反，导向销46可以从导向板50突出，并且多个导向轨52和54形成至控制板40。而且，一个导向轨52或者54可以形成为导向所述导向销46。

凸轮轴20通过凸轮轴轴承22可旋转地设置在控制板40上，并且凸轮30通过凸轮支撑件32和凸轮轴承44可旋转地设置在导向板50上。当控制板40通过导向板50的导向而移动时，相对于凸轮30旋转中心的凸轮轴20相对旋转中心发生改变，以改变相对于凸轮轴20旋转速度的凸轮30相对旋转速度。

控制部分平行于凸轮轴20，并且进一步包括控制轴60，以及设置于其上的偏心凸轮62。控制槽42形成在控制板40上，偏心凸轮62插入控制槽，并且相对于导向板50位置的控制板40相对位置是依据控制轴60的旋转位置而变化的。

导向板50连接至凸轮支架10，并且控制轴60通过控制轴轴承64安装在导向板50和凸轮支架10之间。

在下文中，将会参考图1和图2描述根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的操作。

如图2A所示，在正常条件下(没有发生凸轮轴20和凸轮30的旋转中心之间的相对位置的改变)，凸轮30以和凸轮轴20相同的相位角旋转，并且气门持续时间没有改变。

如图2B所示，当控制轴60旋转，以将控制板40朝图中右边的方向移动时，凸轮轴20和凸轮30的旋转中心之间的相对位置被改变。并且由于连接杆70(将在后面描述)的作用，凸轮30以不同的旋转速度旋转，以实现气门持续时间改变，例如：实现长持续时间。

如图2C所示，当控制轴60旋转，以将控制板40朝图中左边的方向移动时，凸轮轴20和凸轮30的旋转中心之间的相对位置被改变。并且由于连接杆70(将在后面描述)的作用，凸轮30以不同的旋转速度旋转，以实现气门持续时间改变，例如：实现短持续时间。

图3为示出了应用于根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的示例性连接杆的示意图。

参考图3，凸轮30上形成有导向孔34，并且连接杆70的一端固定至凸轮轴20，而连接杆70的另一端上形成有枢转头72，并且枢转头72枢转地且可滑动地插入导向孔34中。

在凸轮轴20的旋转过程中，凸轮30随着连接杆70旋转。因为枢转头72枢转地且可滑动地插入导向孔34中，所以当凸轮轴20和凸轮30的旋转中心之间的相对距离由预定距离而发生改变时，凸轮30的旋转速度是可变的。即，气门持续时间改变了。

图4为示出了依据根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的操作的气门持续时间变化的示意图。

参考图4，凸轮轴100上形成有导向孔102，并且连接杆80的一端固定至凸轮90，而连接杆80的另一端上形成有枢转头82，并且枢转头82枢转地且可滑动地插入导向孔102中。

如图4所示，当凸轮轴100和凸轮90的旋转中心之间的相对距离改变时，同时凸轮轴100的旋转速度为恒定的，则凸轮90的旋转速度是可变的。

从图4的相位a至相位d，当凸轮轴100的相位角改变了90度时，从相位a到相位b以及从相位b到相位c，凸轮90的旋转速度相较于凸轮轴100的旋转速度相对更快，然而从相位c到相位d以及从相位d到相位a，凸轮90的旋转速度相较于凸轮轴100的旋转速度相对更慢。即，气门持续时间改变了。

即，一般的气门曲线图是如实线所示地实现，然而，在短持续时间模式下，气门持续时间是如虚线所示地改变。

图5和图6为示出了应用于根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的不同的连接杆的示意图。

参考图5和图6，凸轮轴130和凸轮120上分别形成有枢转孔134和122，并且枢转头112在连接杆110的两端上形成，并且分别枢转地插入到枢转孔134和122中。

形成枢转孔至凸轮轴130的加工工艺可能不容易完成，因此，为了便于制造，枢转盖132可以连接至凸轮轴130，其中枢转孔134形成于枢转盖处，并且枢转头112可以分别插入到枢转孔134和122中。

如图5所示，从相位a到相位b以及从相位b到相位c，凸轮120的相对旋转速度相较于凸轮轴130的旋转速度更快，然而，依据凸轮轴130和凸轮120的相对位置，从相位c到相位d以及从相位d到相位a，凸轮120的相对旋转速度相较于凸轮轴130的旋转速度更慢，以实现短持续时间。

如图6所示，从相位a到相位b以及从相位b到相位c，凸轮120的相对旋转速度相较于凸轮轴130的旋转速度更慢，然而，依据凸轮轴130和凸轮120的相对位置，从相位c到相位d以及从相位d到相位a，凸轮120的相对旋转速度相较于凸轮轴130的旋转速度更快，以实现长持续时间。

图7和图8为示出了应用于根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置的不同连接杆的示意图。

如图7所示，凸轮150上形成有导向槽152，凸轮轴160上形成有枢转孔164，连接杆140的一端可滑动地插入到导向槽152中，而枢转头142形成至连接杆140的另一端，并且枢转头142枢转地插入到枢转孔164中。

形成枢转孔至凸轮轴160的加工工艺可能不容易完成，因此，为了便于制造，枢转盖162可以连接至凸轮轴160，其中枢转孔164形成于枢转盖处，并且枢转头142可以插入到枢转孔164中。

如图8所示，导向槽192可以形成至凸轮轴190，枢转盖194可以可滑动地插入到导向槽192中，其中枢转孔196形成于枢转盖处，并且连接杆170的一端可以固定至凸轮180，而枢转头172可以形成至连接杆170的另一端，并且枢转头172可以枢转地插入枢转孔196中。

如图7和图8所示的连接杆140和170可以分别滑动地和/或枢转地连接至凸轮150和180以及凸轮轴160和190，因此凸轮150和180相对于凸轮轴160和190的相对旋转速度可以变化。所以，气门持续时间可以依据凸轮轴160和190以及凸轮150和180之间的相对旋转中心的改变而变化。

如上所述，根据本发明的示例性连续可变气门持续时间装置可以使用简单的连接杆来改变气门持续时间，以提高发动机的燃料消耗效率和性能。

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描述的目的。前面的描述并不想要成为毫无遗漏的，也不是想要把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。对示例性实施方案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 (13)

1.一种连续可变气门持续时间装置，包括：

凸轮，其能够旋转地安装在凸轮支架上；

凸轮轴，其设置在所述凸轮内并且能够相对于所述凸轮相对旋转，其中所述凸轮轴的旋转中心能够相对于凸轮的旋转中心变化；

连接杆，其设置在所述凸轮和凸轮轴之间，所述连接杆枢转地连接至所述凸轮和凸轮轴中的至少一个，并且将所述凸轮轴的旋转传递至凸轮；以及

控制部分，其选择性地改变所述凸轮轴的旋转中心。

2.根据权利要求1所述的连续可变气门持续时间装置，其中所述控制部分包括：

导向板；以及

控制板，其包括凸轮轴轴承，所述凸轮轴能够旋转地连接至该凸轮轴轴承，其中所述控制板选择性地沿着导向板移动。

3.根据权利要求2所述的连续可变气门持续时间装置，其中凸轮支撑件以圆筒形式在所述凸轮轴上形成至所述凸轮，所述导向板连接至所述凸轮支架，并且所述凸轮支撑件通过凸轮轴承连接在所述凸轮支架和导向板之间。

4.根据权利要求3所述的连续可变气门持续时间装置，

其中所述控制板或者导向板中的任意一个上形成有导向销；以及

所述控制板或者导向板中的任意一个中没有形成所述导向销的那一个上形成有导向所述导向销的导向轨。

5.根据权利要求2所述的连续可变气门持续时间装置，

其中，所述控制部分进一步包括平行于所述凸轮轴的控制轴以及安装至所述控制轴的偏心凸轮，

所述控制板上形成有控制槽，以使得所述偏心凸轮插入控制槽并与控制槽接合，以及

所述控制板相对于导向板位置的相对位置能够依据所述控制轴的旋转而改变。

6.根据权利要求5所述的连续可变气门持续时间装置，其中所述导向板连接至所述凸轮支架，并且所述控制轴通过控制轴轴承安装在所述导向板和所述凸轮支架之间。

7.根据权利要求1所述的连续可变气门持续时间装置，

其中所述凸轮上形成有导向孔，

所述连接杆的第一端固定至所述凸轮轴，并且所述连接杆的第二端上形成有枢转头，并且所述枢转头枢转且滑动地插入到所述导向孔中。

8.根据权利要求1所述的连续可变气门持续时间装置，

其中所述凸轮轴上形成有导向孔，以及

所述连接杆的第一端固定至所述凸轮，并且所述连接杆的第二端上形成有枢转头，并且所述枢转头枢转且滑动地插入到所述导向孔中。

9.根据权利要求1所述的连续可变气门持续时间装置，其中所述凸轮轴和所述凸轮上分别形成有枢转孔，并且枢转头形成在所述连接杆的两端上且每一个枢转头都枢转地插入到相应的枢转孔中。

10.根据权利要求1所述的连续可变气门持续时间装置，其中所述凸轮上形成有枢转孔，形成有枢转孔的枢转盖连接至所述凸轮轴，并且在所述连接杆的两端上形成枢转头，且每一个枢转头都枢转地插入到相应的枢转孔中。

11.根据权利要求1所述的连续可变气门持续时间装置，

其中所述凸轮上形成有导向槽，

所述凸轮轴上形成有枢转孔，以及

所述连接杆的第一端能够滑动地插入到所述导向槽中，并且所述连接杆的第二端上形成有枢转头，并且所述枢转头枢转地插入到所述枢转孔中。

12.根据权利要求1所述的连续可变气门持续时间装置，

其中所述凸轮上形成有导向槽，

形成有枢转孔的枢转盖连接至所述凸轮轴，以及

所述连接杆的第一端能够滑动地插入到所述导向槽中，并且所述连接杆的第二端上形成有枢转头，并且所述枢转头枢转地插入到所述枢转孔中。

13.根据权利要求1所述的连续可变气门持续时间装置，

其中所述凸轮轴上形成有导向槽，

形成有枢转孔的枢转盖能够滑动地插入到所述导向槽中，以及

所述连接杆的第一端固定至所述凸轮，并且所述连接杆的第二端上形成有枢转头，并且所述枢转头枢转地插入到所述枢转孔中。