連續可變氣門開啟持續時間裝置和設置有該裝置的發動機的製作方法
2023-08-22 18:44:21 2
相關申請的交叉引用
本申請要求2016年3月31日提交的韓國專利申請第10-2016-0039401號的優先權，該申請的全部內容通過引用併入本文用於所有目的。
本發明涉及連續可變氣門開啟持續時間裝置和設置有該裝置的發動機。更具體地，本發明涉及這樣的連續可變氣門開啟持續時間裝置和設置有該裝置的發動機，其中所述連續可變氣門開啟持續時間裝置可以以簡單的結構根據發動機的操作條件來改變氣門的開啟持續時間。
背景技術：
內燃機通過使燃燒室中的燃料在吸入燃燒室內的空氣媒介中燃燒而產生動力。進氣門由凸輪軸操作用以吸入空氣，在進氣門打開的同時空氣被吸入燃燒室。此外，排氣門由凸輪軸操作，在排氣門打開的同時將燃燒氣體從燃燒室排出。
進氣門和排氣門的最佳操作取決於發動機的轉速。亦即，氣門的最佳升程或最佳打開/關閉正時取決於發動機的轉速。為了獲得這種取決於發動機轉速的最佳氣門操作，已經進行各種研究，例如多個凸輪和可以根據發動機轉速而改變氣門升程的連續可變氣門升程(cvvl)的設計。
而且，為了獲得這種取決於發動機轉速的最佳氣門操作，已經進行能夠根據發動機轉速進行不同氣門正時操作的連續可變氣門正時(cvvt)裝置的研究。一般的cvvt可以改變氣門正時並且具有固定的氣門開啟持續時間。
然而，一般的cvvl和cvvt的構造複雜並且製造成本昂貴。
公開於本發明的背景部分的信息僅僅旨在加深對本發明的一般背景技術的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域技術人員所公知的現有技術。
技術實現要素：
本公開的各個方面致力於提供一種連續可變氣門開啟持續時間裝置和設置有該裝置的發動機，所述連續可變氣門開啟持續時間裝置可以以簡單的構造根據發動機的操作條件來改變氣門的開啟持續時間。
根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置可以包括：凸輪軸；凸輪設備，其上形成凸輪，凸輪軸插入所述凸輪設備，所述凸輪設備相對於凸輪軸的相對相位角是可變的，並且在凸輪設備上形成凸輪鍵；內部支架，其將凸輪軸的旋轉傳遞至凸輪設備並且在所述內部支架上分別形成第一滑動開口和第二滑動開口；滑動殼體，內部支架可旋轉地插入所述滑動殼體並且所述滑動殼體相對於凸輪軸的相對位置是可變的；控制器，其選擇性地改變滑動殼體的相對位置；凸輪銷，其上形成凸輪鍵槽使得凸輪鍵可滑動地插入其中，並且所述凸輪銷可滑動地插入第二滑孔；以及滑動銷，其可旋轉地插入第一滑孔並且可滑動地插入凸輪軸。
滑動銷可以包括：銷本體，其可滑動地插入凸輪軸；以及銷頭部，其可旋轉地插入第一滑孔，其中銷本體和銷頭部可以整體或一體地形成。
可以在凸輪軸中沿著其縱向方向形成凸輪軸油孔，可以在銷本體中形成本體油孔並且將其構造成與凸輪軸油孔流體聯通，並且可以在銷頭部中形成油槽並且該油槽構造成與本體油孔流體聯通。
凸輪設備可以包括第一凸輪部和第二凸輪部，所述第一凸輪部對應於第一汽缸布置，所述第二凸輪部對應於與第一汽缸相鄰的第二汽缸布置，並且內部支架可以包括第一內部支架和第二內部支架，所述第一內部支架和第二內部支架被構造成將凸輪軸的旋轉分別傳遞至第一和第二凸輪部。
連續可變氣門開啟持續時間裝置可以進一步包括軸承，所述軸承設置在滑動殼體中並且支撐第一和第二支架。
第一內部支架和第二內部支架可以彼此連接。
凸輪設備可以包括對應於多個汽缸布置的第一、第二、第三和第四凸輪部，內部支架可以包括第一、第二、第三和第四內部支架，所述第一、第二、第三和第四內部支架被構造成將凸輪軸的旋轉分別傳遞至第一、第二、第三和第四凸輪部，並且滑動殼體可以包括第一滑動殼體和第二滑動殼體，第一內部支架和第二內部支架可旋轉地插入所述第一滑動殼體，第三和第四內部支架可旋轉地插入所述第二滑動殼體。
連續可變氣門開啟持續時間裝置可以進一步包括雙列軸承，所述雙列軸承分別設置在第一和第二滑動殼體中從而可旋轉地支撐第一、第二、第三和第四內部支架。
第一內部支架和第二內部支架可以彼此連接，並且第三內部支架和第四內部支架可以彼此連接。
根據本發明的示例性實施方案的發動機可以包括：凸輪軸；凸輪設備，其上形成凸輪，凸輪軸插入所述凸輪設備，所述凸輪設備相對於凸輪軸的相對相位角是可變的，並且在凸輪設備上形成凸輪鍵；內部支架，其將凸輪軸的旋轉傳遞至凸輪設備並且在所述內部支架上分別形成第一滑動開口和第二滑動開口；滑動殼體，內部支架可旋轉地插入所述滑動殼體並且所述滑動殼體相對於凸輪軸的相對位置是可變的；控制器，其選擇性地改變滑動殼體的相對位置；凸輪銷，其上形成凸輪鍵槽使得凸輪鍵可滑動地插入其中，並且所述凸輪銷可滑動地插入第二滑孔；以及滑動銷，其可旋轉地插入第一滑孔並且可滑動地插入凸輪軸。
滑動銷可以包括：銷本體，其可滑動地插入凸輪軸；以及銷頭部，其可旋轉地插入第一滑孔，其中銷本體和銷頭部可以整體或一體地形成。
可以在凸輪軸中沿著其縱向方向形成凸輪軸油孔，可以在銷本體中形成本體油孔並且將其構造成與凸輪軸油孔流體聯通，並且可以在銷頭部中形成油槽並且該油槽構造成與本體油孔流體聯通。
凸輪設備可以包括第一凸輪部和第二凸輪部，所述第一凸輪部對應於第一汽缸布置，所述第二凸輪部對應於與第一汽缸相鄰的第二汽缸布置，並且內部支架可以包括第一內部支架和第二內部支架，所述第一內部支架和第二內部支架被構造成將凸輪軸的旋轉分別傳遞至第一凸輪部和第二凸輪部。
發動機可以進一步包括軸承，所述軸承設置在滑動殼體中並且支撐第一和第二支架。
第一內部支架和第二內部支架可以彼此連接。
凸輪設備可以包括對應於多個汽缸布置的第一、第二、第三和第四凸輪部，內部支架可以包括第一、第二、第三和第四內部支架，所述第一、第二、第三和第四內部支架被構造成將凸輪軸的旋轉分別傳遞至第一、第二、第三和第四凸輪部，並且滑動殼體可以包括第一滑動殼體和第二滑動殼體，第一內部支架和第二內部支架可旋轉地插入所述第一滑動殼體，第三和第四內部支架可旋轉地插入所述第二滑動殼體。
發動機可以進一步包括雙列軸承，所述雙列軸承分別設置在第一和第二滑動殼體中從而可旋轉地支撐第一、第二、第三和第四內部支架。
第一內部支架和第二內部支架可以彼此連接，並且第三內部支架和第四內部支架可以彼此連接。
發動機可以進一步包括：支撐支架，其連接第一滑動殼體和第二滑動殼體並且所述支撐支架上形成引導孔；凸輪帽，其可旋轉地支撐凸輪軸；以及引導杆，其安裝至凸輪帽並且插入引導孔從而引導支撐支架的移動。
可以在第一和第二滑動殼體上分別形成控制槽，並且控制器可以包括：偏心控制軸，其插入控制槽，以及控制馬達，其使偏心控制軸旋轉從而控制滑動殼體的相對位置。
可以在每個凸輪帽上形成軸孔使得偏心控制軸插入其中。
如上所述，根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置可以以簡單的結構根據發動機的操作條件來改變氣門的開啟持續時間。
根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置可以減小尺寸，因此氣門機構的整個高度可以降低。
由於連續可變氣門開啟持續時間裝置可以應用於現有發動機而無需過多的改變，因此可以提高生產率並且可以降低生產成本。
通過納入本文的附圖以及隨後與附圖一起用於說明本發明的某些原理的具體描述，本發明的方法和裝置所具有的其它特徵和優點將更為具體地變得清楚或得以闡明。
附圖說明
圖1為設置有根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的發動機的立體圖。
圖2為根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的分解立體圖。
圖3為根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的局部分解立體圖。
圖4為沿著圖1的線ⅳ-ⅳ所呈現的橫截面圖。
圖5為設置有根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的發動機的局部立體圖。
圖6為顯示根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的工作的圖。
圖7為根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的氣門特性(valveprofile)的曲線圖。
圖8和圖9為顯示根據本發明的修改的示例性實施方案的內部支架的圖。
應當了解，所附附圖並非按比例地繪製，顯示了說明本發明的基本原理的各種特徵的略微簡化的畫法。本文所公開的本發明的具體設計特徵(包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀)將部分地由具體所要應用和使用的環境來確定。
在這些圖中，貫穿附圖的多幅圖，附圖標記涉及本發明的相同或等同的部分。
具體實施方式
下面將詳細參考本發明的各個實施方案，這些實施方案的示例被顯示在附圖中並描述如下。儘管本發明將與示例性實施方案相結合進行描述，應當理解本說明書並非旨在將本發明限制為那些示例性實施方案。相反，本發明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和範圍之內的各種選擇形式、修改形式、等價形式及其它實施方案。
在下文的詳細說明中，僅簡單地通過舉例的方式顯示和描述本發明的某些示例性實施方案。
本領域技術人員將意識到，可以對所描述的實施方案進行各種不同方式的修改，所有這些修改將不脫離本發明的精神或範圍。
將省略與說明無關的部件從而清楚描述本發明，在整個說明書中，相同或相似的零件將用相同的附圖標記表示。
在附圖中，層、膜、板、區域等的厚度誇大以便清楚。
在整個說明書和權利要求書中，除非明確地相反描述，術語「包括」和變化形式例如「包含」或「含有」應被理解為暗示包含所述零件但是不排除任何其它零件。
下面將參考附圖對本發明的示例性實施方案進行詳細描述。
圖1為設置有根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的發動機的立體圖，圖2為根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的分解立體圖。
圖3為根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的局部分解立體圖，圖4為沿著圖1的線ⅳ-ⅳ所呈現的橫截面圖，圖5為設置有根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的發動機的局部立體圖。
參考圖1至圖5，根據本發明的示例性實施方案的發動機1包括連續可變氣門開啟持續時間裝置並且連續可變氣門開啟持續時間裝置通過凸輪載架10安裝至發動機1。
在圖中，發動機包括4個汽缸201、202、203和204，但是不限於此。
連續可變氣門開啟持續時間裝置包括：凸輪軸30；凸輪設備70，在所述凸輪設備70上形成凸輪71或72，凸輪軸30插入所述凸輪設備70，所述凸輪設備70相對於凸輪軸30的相對相位角是可變的，並且在凸輪設備70上形成凸輪鍵74；內部支架80，所述內部支架80將凸輪軸30的旋轉傳遞至凸輪設備70並且在所述內部支架80上分別形成第一滑孔81和第二滑孔82；滑動殼體90，內部支架80可旋轉地插入所述滑動殼體90並且所述滑動殼體90相對於凸輪軸30的相對位置是可變的；控制器100，所述控制器100選擇性地改變滑動殼體90的相對位置；凸輪銷84，在所述凸輪銷84上形成凸輪鍵槽83使得凸輪鍵74可滑動地插入其中，並且所述凸輪銷84可滑動地插入第二滑孔82；以及滑動銷60，所述滑動銷60可旋轉地插入第一滑孔81並且可滑動地插入凸輪軸30。
凸輪軸30可以為進氣凸輪軸或排氣凸輪軸。
凸輪71和72接觸從而打開氣門200。
滑動銷60包括可滑動地插入凸輪軸30的銷本體62和可旋轉地插入第一滑孔81的銷頭部64，其中銷本體62和銷頭部64可以整體或一體地形成。
在凸輪軸30上形成凸輪軸孔34，滑動銷60的銷本體62可滑動地插入凸輪軸孔34並且銷頭部64可旋轉地插入第一滑孔81。
在凸輪軸30中沿著其縱向方向形成凸輪軸油孔32，在銷本體62中形成本體油孔66並且將其構造成與凸輪軸油孔32流體聯通，並且在銷頭部64中形成油槽68並且將其構造成經由在滑動銷60中形成的聯通孔69與本體油孔66流體聯通。
供應至凸輪軸油孔32的潤滑劑可以通過本體油孔66、聯通孔69和油槽68平穩地供應至內部支架80。
凸輪設備70包括第一凸輪部70a和第二凸輪部70b，所述第一凸輪部70a對應於一個汽缸(例如第一汽缸201)布置，所述第二凸輪部70b對應於相鄰汽缸(例如與第一汽缸201相鄰的第二汽缸202)布置。內部支架80包括第一內部支架80a和第二內部支架80b，所述第一內部支架80a和第二內部支架80b被構造成將凸輪軸30的旋轉分別傳遞至第一凸輪部70a和第二凸輪部70b。
雙列軸承92設置在滑動殼體90中並且與第一內部支架80a和第二內部支架80b連接。因此，第一內部支架80a和第二內部支架80b設置在一個滑動殼體90中並且可以由於雙列軸承92的原因旋轉而不會受到幹擾。
而且，由於第一內部支架80a和第二內部支架80b設置在一個滑動殼體90中，因此可以減少零件數目，可以改進生產率並且可以減小用於容納連續可變氣門開啟持續時間裝置的空間。
在圖中，根據本發明的各個示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置可以應用於具有四個汽缸的發動機，但是不限於此。根據本發明的各個示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置可以應用於具有不同的汽缸(例如具有六個或多個汽缸)的發動機。
為了便於理解，將討論應用於四汽缸發動機的連續可變氣門開啟持續時間裝置。
凸輪設備70可以包括對應於汽缸201、202、203和204設置的第一、第二、第三和第四凸輪部70a、70b、70c和70d，內部支架80可以包括第一、第二、第三和第四內部支架80a、80b、80c和80d，所述第一、第二、第三和第四內部支架80a、80b、80c和80d被構造成將凸輪軸30的旋轉分別傳遞至第一、第二、第三和第四凸輪部70a、70b、70c和70d，並且滑動殼體90可以包括第一滑動殼體90a和第二滑動殼體90b，第一內部支架80a和第二內部支架80b可旋轉地插入所述第一滑動殼體90a，第三和第四內部支架80c和80d可旋轉地插入所述第二滑動殼體90b。
雙列軸承92可以分別設置在第一和第二滑動殼體90a和90b中從而可旋轉地支撐第一、第二、第三和第四內部支架80a、80b、80c和80d。
在本發明的示例性實施方案中，控制器100可以通過控制兩個滑動殼體90a和90b的位置來控制第一、第二、第三和第四凸輪部70a、70b、70c和70d的相位角(或開啟持續時間)，因此可以減少零件數目，可以改進生產率並且可以減小用於容納連續可變氣門開啟持續時間裝置的空間。
根據本發明的示例性實施方案的發動機1進一步包括：支撐支架96，所述支撐支架96連接第一滑動殼體90a和第二滑動殼體90b並且所述支撐支架96上形成引導孔98；凸輪帽40，所述凸輪帽40可旋轉地支撐凸輪軸30；以及引導杆94，所述引導杆94安裝至凸輪帽40並且插入引導孔98從而引導支撐支架96的移動。
在每個滑動殼體90a和90b上形成控制槽93，並且控制器100包括插入控制槽的偏心控制軸102和控制馬達108，所述控制馬達108選擇性地使偏心控制軸102旋轉從而改變滑動殼體90的相對位置。蝸輪104連接至偏心控制軸102並且蝸杆106連接至控制馬達108並且與蝸輪104嚙合。
每個凸輪帽40包括凸輪帽本體44和與凸輪帽本體44連接的凸輪帽蓋46，並且在凸輪帽本體44和凸輪帽蓋46之間形成軸孔42使得偏心控制軸102插入其中。由於偏心控制軸102插入軸孔42，因此偏心控制軸102可以得到穩固支撐。
凸輪在每個凸輪部70上成對71和72形成，在每個凸輪部70的成對凸輪71和72之間形成凸輪帽連接部76，因此凸輪部70可以穩固地旋轉。
圖6為顯示根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的工作的圖，圖7為根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的氣門特性的曲線圖。
參考圖1至圖7，將描述根據本發明的各個示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置的操作。
根據發動機的操作狀態，ecu(發動機控制設備或電控制單元)將控制信號傳遞至控制器100的馬達108從而改變滑動殼體90的相對位置。例如，滑動殼體90可以向上或向下移動。
例如，如圖6所示，當馬達108旋轉偏心控制軸102使得滑動殼體90移動時，內部支架80的旋轉中心相對於凸輪軸30的旋轉中心向上移動。因此，凸輪部70的角加速度改變使得氣門的開啟持續時間改變。
凸輪軸30的旋轉中心在圖6中用「a」表示。當滑動殼體90和內部支架80之間的相對位置根據控制馬達108的操作而變化時，內部支架80相對於凸輪軸30的相對旋轉中心改變。
在滑動銷60隨著凸輪軸30旋轉的同時，銷本體62可以在凸輪軸孔34中滑動，銷頭部64可以在第一滑孔81中旋轉，凸輪銷84可以在第二滑孔82中旋轉並且凸輪鍵74可以在凸輪鍵槽83中滑動。因此，凸輪71和73相對於凸輪軸30的旋轉速度的相對旋轉速度改變。
如圖7所示，儘管氣門200的最大升程恆定，然而凸輪71和72相對於凸輪軸30的旋轉速度的旋轉速度根據滑動殼體90的相對位置而改變，使得氣門200的關閉和開啟時間改變。亦即，氣門200的開啟持續時間改變。
在圖7中，雖然氣門200的開啟時間恆定，但是氣門200的關閉時間改變，然而其不限於此。根據凸輪71和72和氣門200的各種安裝角度，凸輪71和72的凸輪凸角和氣門200之間的各種接觸角度等，可以執行各種氣門開啟持續時間。
圖8和圖9為顯示根據本發明的修改的示例性實施方案的內部支架的圖。
參考圖8和圖9，軸承292(例如雙列軸承)可以設置在滑動殼體290中並且第一內部支架280a和第二內部支架280b可以彼此連接。例如，在第一內部支架280a和第二內部支架280b上分別形成第一內部支架連接件283和第二內部支架連接件284，並且第一內部支架連接件283和第二內部支架連接件284連接。
在圖中，第一內部支架連接件283和第二內部支架連接件284以外凸形式形成。
在第一內部支架280a和第二內部支架280b連接的情況下，可以減少由於軸承、內部支架、滑動殼體等的製造公差而造成的鬆動或振動。
然而，儘管圖中未顯示，第三內部支架和第四內部支架可以連接使得第三內部支架和第四內部支架之間穩固地旋轉。
如上所述，根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置可以以簡單的結構根據發動機的操作條件來改變氣門的開啟持續時間。
根據本發明的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間裝置可以減小尺寸，因此氣門機構的整個高度可以降低。
由於連續可變氣門開啟持續時間裝置可以應用於現有發動機而無需過多的改變，因此可以提高生產率並且可以降低生產成本。
由於在滑動銷60上形成本體油孔66和油槽68，因此潤滑劑可以平穩地供應至包括內部支架等的旋轉零件。
為了方便解釋和精確限定所附權利要求，術語「上」、「下」、「內」、「外」、「高」、「低」、「上」、「下」、「向上」、「向下」、「前」、「後」、「背」、「內側」、「外側」、「向內」、「向外」、「內部」、「外部」、「內」、「外」、「向前」和「向後」被用於參考附圖中所顯示的這些特徵的位置來描述示例性實施方式的特徵。
前面對本發明具體示例性實施方案所呈現的描述是出於說明和描述的目的。前面的描述並不旨在成為窮舉的，也並不旨在把本發明限制為所公開的精確形式，顯然，根據上述教導很多改變和變化都是可能的。選擇示例性實施方案並進行描述是為了解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現並利用本發明的各種示例性實施方案及其不同選擇形式和修改形式。本發明的範圍意在由所附權利要求書及其等價形式所限定。