CN211874568U - 可动滚子式连续可变气门正时装置 - Google Patents

Abstract

可动滚子式连续可变气门正时装置，包括摆臂、套筒、滚子组件、凸轮轴、复位弹簧和液压驱动系统，摆臂包括前后平行设置的两块壁板，两块壁板的右端与套筒左侧外周固定连接，两块壁板的左端设有连接块，滚子组件设置在两块壁板之间，液压驱动系统的动力输出端与滚子组件的右侧连接，复位弹簧与滚子组件的左侧压接配合，凸轮轴上的凸轮下部与滚子组件上部顶压配合。本实用新型的主要部件设置在摆臂当中，结构紧凑，基本不占用外部空间，也便于维护；采用液压和复位弹簧的配合，可对配气定时进行无级调节；使用为系统提供液压的支撑管充当摆臂座，简化整体结构。

Description

可动滚子式连续可变气门正时装置

技术领域

本实用新型属于汽车发动机技术领域，具体涉及一种可动滚子式连续可变气门正时装置。

背景技术

普通燃油发动机的配气定时不可调节，不能很好的利用发动机所有的转速区域，为了使配气定时很好的适应各个转速区间，采用可变气门正时系统，使凸轮轴相对曲轴的相位可调，改变发动机的配气定时。各大汽车公司都研发了自己的可变气门正时系统，如，丰田公司的VVT连续可变气门正时系统，本田公司的VTEC可变气门正时及可变气门升程系统，宝马VANOS可变凸轮轴正时控制系统等。现有市场上的可变气门正时系统普遍存在结构复杂、成本高、占用空间大、也增加了传动系统的重量等缺点。

实用新型内容

本实用新型为了解决现有技术中的不足之处，提供一种结构简单且紧凑、成本低、体积小、重量轻的可动滚子式连续可变气门正时装置。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：可动滚子式连续可变气门正时装置，包括摆臂、套筒、滚子组件、凸轮轴、复位弹簧和液压驱动系统，套筒中心线沿前后方向水平设置，摆臂包括前后平行设置的两块壁板，两块壁板的右端与套筒左侧外周固定连接，两块壁板的左端设有连接块，两块壁板之间形成上下通透的安装腔，滚子组件设置在安装腔内，液压驱动系统的动力输出端与滚子组件的右侧连接，复位弹簧与滚子组件的左侧压接配合，凸轮轴位于滚子组件上方，凸轮轴上的凸轮下部与滚子组件上部顶压配合。

滚子组件包括滚子和矩形套，两块壁板的中部之间前后对应开设有弧形导孔，滚子中心开设有前后通透的中心孔，矩形套套设在滚子的外部，矩形套的前侧和后侧均开设有与滚子的中心孔对应的销轴孔，滚子的中心孔内转动连接有一根销轴，销轴两端分别穿过矩形套的销轴孔后滑动设在前后两侧的弧形导孔内，弧形导孔的圆心与凸轮轴的回转中心重合。

矩形套的左侧设有弹簧定位柱，复位弹簧的右端套在弹簧定位柱上，复位弹簧的左端和右端分别与连接块的右侧面和矩形套的左侧面顶压配合。

液压驱动系统包括驱动环，套筒的外圆在两块壁板之间开设有有环形导槽，驱动环滑动套在环形导槽内，环形导槽的前侧边和后侧边均设有台阶环，驱动环的前侧边和后侧边分别与前侧和后侧的台阶环滑动密封配合，套筒左侧部开设有与环形导槽贯通的第一油孔，驱动环左侧一体设有缸体，缸体内沿驱动环径向方向开设有与环形导槽贯通的滑孔，矩形套的右侧固定设有垂直于滚子中心线的柱塞，柱塞伸入并滑动密封连接在滑孔内。

套筒内设置有支撑管,支撑管左侧壁上开设有与第一油孔对应贯通的第二油孔。

采用上述技术方案，由于发动机转速不同时所要求的配气定时也不同，当发动机转速改变时，进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。四冲程发动机的配气定时应按照进气迟后角和气门重叠角随发动机的转速升高而增大。本发明就是通过改变凸轮轴的相位来改变发动机的配气定时。

本发明将传统配气机构摆臂上的滚子加装驱动装置，使得滚子相对于凸轮轴的位置可变。整套系统通过油压进行控制，滚子通过销轴固定在摆臂上的滑槽中，发动机处于启动以及怠速工作状态时滚子位于滑槽的最右端。当发动机的转速上升，需要增大气门迟后角，系统通过液压油泵对液压回路进行增压，推动驱动装置内的活塞向左侧移动，凸轮轴相位相应的发生改变。在滚子控制臂左侧装有弹簧，当需要减小气门迟后角时，系统油压降低，在弹簧的作用下滚子向右移动，相位相应的发生改变。

摆臂套在支撑管上，摆臂在上下摆动时，支撑管作为铰接轴，支撑套筒在支撑管外部在一定角度内摆动。为了保证摆臂在摆动时以及驱动环相对摆臂摆动时液压回路不受影响，套筒外圆周上表面开设有环形导槽，液压油通过支撑管内，再经第二油孔、第一油孔进入到环形导槽内，由环形导槽进入缸体内的滑孔与柱塞压接配合。

套筒上在环形导槽的前侧边和后侧边分别设有滑动密封配合的台阶环，驱动环可绕套筒在一定角度内摆动，矩形套的右侧固定设置的柱塞穿入滑动密封伸入到驱动环左侧的缸体中，矩形套设置在两块壁板之间，滚子安装在矩形套内，销轴穿过滚子的中心孔和矩形套的销轴孔，且销轴两端伸出销轴孔和两块壁板上的弧形导孔滑动配合，弧形导孔为圆弧型，为了保证滚子外圆始终能够和凸轮轴基圆接触，弧形导孔的圆心在凸轮轴的轴线上。矩形套左侧安装有复位弹簧，复位弹簧右端安装在矩形套的弹簧定位柱上，复位弹簧左端顶压在摆臂左端的连接块上，复位弹簧一直处于压缩状态。

发动机不工作时，在复位弹簧的弹力作用下，销轴沿弧形导孔向右移动到弧形导孔的最右侧，矩形套和滚子靠近套筒，支撑管内充满液压油，但此时液压系统压力较低，不能推动矩形套向左移动。当需要改变配气相位时，液压系统压力升高，液压油通过支撑管上开的第二油孔、套筒上开设的第一油孔进入到环形导槽，油压驱动柱塞向左移动，推动矩形套克服弹簧弹力向远离套筒的一侧移动，在弧形导孔对销轴的限制下，使滚子只能沿确定的路径移动。在移动过程中，驱动环会相对摆臂摆动一定的角度，因为有环形导槽的存在，可保持液压回路畅通。

滚子需要归位时，液压回路压力降低，在复位弹簧的作用下滚子归位。

因为凸轮轴的旋转相对于发动机曲轴的旋转具有确定的位置，机构具有确定的运动规律，滚子相对于凸轮轴的移动相当于凸轮轴提前或迟后改变了一定的角度，整个机构的运动规律发生改变。

综上所述，本实用新型具有以下技术效果：

1、主要部件设置在摆臂当中，结构紧凑，基本不占用外部空间，也便于维护；

2、同一根支撑管（液压回路）上可以设置多组本实用新型；

3、采用液压和复位弹簧的配合，可对配气定时进行无级调节；

4、在不同的转速和负荷下采用不同的配气定时，有效改善发动机的输出特性，提高发动机的燃油经济性；

5、使用为系统提供液压的支撑管充当摆臂座，简化整体结构。

附图说明

图1是本实用新型的立体结构示意图；

图2是本实用新型沿两块壁板之间的横截面示意图；

图3是摆臂和套筒的结构示意图；

图4是图3中A-A剖视图；

图5是驱动环的立体结构示意图；

图6是矩形套、弹簧定位柱和柱塞的立体结构示意图。

具体实施方式

如图1-图6所示，本实用新型的可动滚子式连续可变气门正时装置，包括摆臂1、套筒2、滚子组件3、凸轮轴4、复位弹簧5和液压驱动系统，套筒2中心线沿前后方向水平设置，摆臂1包括前后平行设置的两块壁板6，两块壁板6的右端与套筒2左侧外周固定连接，两块壁板6的左端设有连接块7(用于驱动气门组件)，两块壁板6之间形成上下通透的安装腔8，滚子组件3设置在安装腔8内，液压驱动系统的动力输出端与滚子组件3的右侧连接，复位弹簧5与滚子组件3的左侧压接配合，凸轮轴4位于滚子组件3上方，凸轮轴4上的凸轮24下部与滚子组件3上部顶压配合。

滚子组件3包括滚子9和矩形套10，两块壁板6的中部之间前后对应开设有弧形导孔11，滚子9中心开设有前后通透的中心孔，矩形套10套设在滚子9的外部，矩形套10的前侧和后侧均开设有与滚子9的中心孔对应的销轴孔12，滚子9的中心孔内转动连接有一根销轴13，销轴13两端分别穿过矩形套10的销轴孔12后滑动设在前后两侧的弧形导孔11内，弧形导孔11的圆心与凸轮轴4的回转中心重合。

矩形套10的左侧设有弹簧定位柱14，复位弹簧5的右端套在弹簧定位柱14上，复位弹簧5的左端和右端分别与连接块7的右侧面和矩形套10的左侧面顶压配合。

液压驱动系统包括驱动环15，套筒2的外圆在两块壁板6之间开设有有环形导槽16，驱动环15滑动套在环形导槽16内，环形导槽16的前侧边和后侧边均设有台阶环17，驱动环15的前侧边和后侧边分别与前侧和后侧的台阶环17滑动密封配合，套筒2左侧部开设有与环形导槽16贯通的第一油孔18，驱动环15左侧一体设有缸体19，缸体19内沿驱动环15径向方向开设有与环形导槽16贯通的滑孔20，矩形套10的右侧固定设有垂直于滚子9中心线的柱塞21，柱塞21伸入并滑动密封连接在滑孔20内。

套筒2内设置有支撑管22,支撑管22左侧壁上开设有与第一油孔18对应贯通的第二油孔23。

由于发动机转速不同时所要求的配气定时也不同，当发动机转速改变时，进气流速和强制排气时期的废气流速也随之改变，在气门晚关期间利用气流惯性增加进气和促进排气的效果将会不同。四冲程发动机的配气定时应按照进气迟后角和气门重叠角随发动机的转速升高而增大。本发明就是通过改变凸轮轴4的相位来改变发动机的配气定时。

本发明将传统配气机构摆臂1上的滚子9加装驱动装置，使得滚子9相对于凸轮轴4的位置可变。整套系统通过油压进行控制，滚子9通过销轴13固定在摆臂1上的滑槽中，发动机处于启动以及怠速工作状态时滚子9位于滑槽的最右端。当发动机的转速上升，需要增大气门迟后角，系统通过液压油泵对液压回路进行增压，推动驱动装置内的活塞向左侧移动，凸轮轴4相位相应的发生改变。在滚子9控制臂左侧装有弹簧，当需要减小气门迟后角时，系统油压降低，在弹簧的作用下滚子9向右移动，相位相应的发生改变。

摆臂1套在支撑管22上，摆臂1在上下摆动时，支撑管22作为铰接轴，支撑套筒2在支撑管22外部在一定角度内摆动。为了保证摆臂1在摆动时以及驱动环15相对摆臂1摆动时液压回路不受影响，套筒2外圆周上表面开设有环形导槽16，液压油通过支撑管22内，再经第二油孔23、第一油孔18进入到环形导槽16内，由环形导槽16进入缸体19内的滑孔20与柱塞21压接配合。

套筒2上在环形导槽16的前侧边和后侧边分别设有滑动密封配合的台阶环17，驱动环15可绕套筒2在一定角度内摆动，矩形套10的右侧固定设置的柱塞21穿入滑动密封伸入到驱动环15左侧的缸体19中，矩形套10设置在两块壁板6之间，滚子9安装在矩形套10内，销轴13穿过滚子9的中心孔和矩形套10的销轴孔12，且销轴13两端伸出销轴孔12和两块壁板6上的弧形导孔11滑动配合，弧形导孔11为圆弧型，为了保证滚子9外圆始终能够和凸轮轴4基圆接触，弧形导孔11的圆心在凸轮轴4的轴线上。矩形套10左侧安装有复位弹簧5，复位弹簧5右端安装在矩形套10的弹簧定位柱14上，复位弹簧5左端顶压在摆臂1左端的连接块7上，复位弹簧5一直处于压缩状态。

发动机不工作时，在复位弹簧5的弹力作用下，销轴13沿弧形导孔11向右移动到弧形导孔11的最右侧，矩形套10和滚子9靠近套筒2，支撑管22内充满液压油，但此时液压系统压力较低，不能推动矩形套10向左移动。当需要改变配气相位时，液压系统压力升高，液压油通过支撑管22上开的第二油孔23、套筒2上开设的第一油孔18进入到环形导槽16，油压驱动柱塞21向左移动，推动矩形套10克服弹簧弹力向远离套筒2的一侧移动，在弧形导孔11对销轴13的限制下，使滚子9只能沿确定的路径移动。在移动过程中，驱动环15会相对摆臂1摆动一定的角度，因为有环形导槽16的存在，可保持液压回路畅通。

本实施例并非对本实用新型的形状、材料、结构等作任何形式上的限制，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。

Claims (5)

1.可动滚子式连续可变气门正时装置，其特征在于：包括摆臂、套筒、滚子组件、凸轮轴、复位弹簧和液压驱动系统，套筒中心线沿前后方向水平设置，摆臂包括前后平行设置的两块壁板，两块壁板的右端与套筒左侧外周固定连接，两块壁板的左端设有连接块，两块壁板之间形成上下通透的安装腔，滚子组件设置在安装腔内，液压驱动系统的动力输出端与滚子组件的右侧连接，复位弹簧与滚子组件的左侧压接配合，凸轮轴位于滚子组件上方，凸轮轴上的凸轮下部与滚子组件上部顶压配合。

2.根据权利要求1所述的可动滚子式连续可变气门正时装置，其特征在于：滚子组件包括滚子和矩形套，两块壁板的中部之间前后对应开设有弧形导孔，滚子中心开设有前后通透的中心孔，矩形套套设在滚子的外部，矩形套的前侧和后侧均开设有与滚子的中心孔对应的销轴孔，滚子的中心孔内转动连接有一根销轴，销轴两端分别穿过矩形套的销轴孔后滑动设在前后两侧的弧形导孔内，弧形导孔的圆心与凸轮轴的回转中心重合。

3.根据权利要求2所述的可动滚子式连续可变气门正时装置，其特征在于：矩形套的左侧设有弹簧定位柱，复位弹簧的右端套在弹簧定位柱上，复位弹簧的左端和右端分别与连接块的右侧面和矩形套的左侧面顶压配合。

4.根据权利要求2或3所述的可动滚子式连续可变气门正时装置，其特征在于：液压驱动系统包括驱动环，套筒的外圆在两块壁板之间开设有有环形导槽，驱动环滑动套在环形导槽内，环形导槽的前侧边和后侧边均设有台阶环，驱动环的前侧边和后侧边分别与前侧和后侧的台阶环滑动密封配合，套筒左侧部开设有与环形导槽贯通的第一油孔，驱动环左侧一体设有缸体，缸体内沿驱动环径向方向开设有与环形导槽贯通的滑孔，矩形套的右侧固定设有垂直于滚子中心线的柱塞，柱塞伸入并滑动密封连接在滑孔内。

5.根据权利要求4所述的可动滚子式连续可变气门正时装置，其特征在于：套筒内设置有支撑管,支撑管左侧壁上开设有与第一油孔对应贯通的第二油孔。

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