連續可變氣門開啟持續時間設備和具有該設備的發動機的製作方法

2023-05-29 14:51:46 1

本申請要求2014年9月30日在韓國知識產權局提交的韓國專利申請第10-2014-0131640號的優先權權益，並通過引用將其全文納入本文。

技術領域

本發明涉及一種連續可變氣門開啟持續時間設備。更特別地說，本發明涉及這樣一種連續可變氣門開啟持續時間設備，其可以以簡單的構造根據發動機的操作狀況來改變氣門的開啟持續時間。

背景技術：

內燃機通過將空氣引入燃燒室使燃燒室中的燃料燃燒而產生動力。進氣門通過凸輪軸的旋轉而吸入空氣，在進氣門打開的同時所述空氣被引入至燃燒室。此外，排氣門通過凸輪軸的旋轉而使得燃燒氣體排出，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。為了獲得這種取決於發動機轉速的最佳氣門操作，已經開始進行各種研究，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(continuous variable valve lift，CVVL)的設計。

進一步地說，為了獲得這種取決於發動機的轉速的最佳氣門操作，根據發動機轉速而能夠進行不同氣門正時操作的連續可變氣門正時(continuously variable valve timing，CVVT)設備已經被開發出來。一般的CVVT可以改變具有固定氣門開啟持續時間的氣門正時。

然而，一般的CVVL和CVVT具有複雜的結構並且製造成本也較高。

公開於該背景技術部分的上述信息僅僅是為了加深對本發明背景技術的理解，因此其可能包含在該國並不構成已為本領域技術人員所 公知的現有技術的信息。

技術實現要素：

本發明致力於提供一種連續可變氣門開啟持續時間設備，其可以以簡單的構造根據發動機的操作狀況來變化氣門的開啟持續時間。

根據本發明構思的示例性實施方案的一種連續可變氣門開啟持續時間設備可以包括凸輪軸；滑動件，其安裝至所述凸輪軸並且具有凸輪軸滑動鍵；凸輪部分，其包括凸輪和凸輪滑動鍵；所述凸輪軸被插入所述凸輪部分中，在所述凸輪與凸輪軸之間的相對相位為可變的；滾筒環，其與所述凸輪軸滑動鍵和凸輪滑動鍵連接；滾筒環引導件，其使得所述滾筒環能夠旋轉地插入其內，所述滾筒環引導件能夠滑動地插入汽缸蓋；控制部分，其選擇性地改變所述滾筒環引導件的位置從而控制所述滾筒環的旋轉中心位置。

所述連續可變氣門開啟持續時間設備可以進一步包括：第一銷和第二銷；該第一銷具有用於使所述凸輪軸滑動鍵能夠滑動地插入其中的滑動鍵槽；該第二銷具有用於使所述凸輪滑動鍵能夠滑動地插入其中的滑動鍵槽。第一滑動銷孔和第二滑動銷孔可以形成於所述滾筒環，所述第一滑動銷孔和第二滑動銷孔用於使所述第一銷和第二銷分別插入其中。

第一銷和第二銷可以具有圓柱形形狀，第一滑動銷孔和第二滑動銷孔形成為用於使第一銷和第二銷可旋轉地插入其內。

所述第一銷和第二銷的滑動鍵槽可以以彼此相反的方向布置。

所述第一滑動銷孔和第二滑動銷孔的一部分可以是打開的，用於使凸輪軸滑動鍵和凸輪滑動鍵的運動不被阻礙。

滾針軸承可以布置在所述滾筒環引導件與滾筒環之間。

所述控制部分可以包括平行於所述凸輪軸的偏心軸，所述偏心軸被插入其中的狹槽可以形成於所述滾筒環引導件。

控制部分可以進一步包括蝸輪、蝸杆以及馬達；該蝸輪安裝至偏心軸；該蝸杆與蝸輪嚙合；該馬達選擇性地旋轉蝸杆。

所述凸輪可以設置為多個。

所述凸輪部分可以具有用於與凸輪蓋接合的凸輪蓋接合部分。

所述滑動件可以通過連接銷與凸輪軸連接。

根據本發明構思的另一個示例性實施方案的發動機，可以包括凸輪軸；滑動件，其安裝至所述凸輪軸並且具有凸輪軸滑動鍵；凸輪部分，其包括凸輪和凸輪滑動鍵；所述凸輪軸插入所述凸輪部分中，在所述凸輪與凸輪軸之間的相對相位為可變的；滾筒環，其與所述凸輪軸滑動鍵和凸輪滑動鍵連接；滾筒環引導件包括滾筒環，所述滾筒環能夠旋轉地插入所述滾筒環引導件；所述滾筒環引導件能夠滑動地插入汽缸蓋，所述滾筒環包括第一滑動銷孔和第二滑動銷孔；滑動鍵槽包括用於凸輪軸滑動鍵能夠滑動地插入其中的第一銷，並且所述第一銷能夠旋轉地插入第一滑動銷孔；滑動鍵槽包括第二銷，該第二銷用於凸輪滑動鍵沿著第一銷的滑動鍵槽的相反方向能夠滑動地插入；所述第二銷能夠旋轉地插入所述第二滑動銷孔；控制部分，其選擇性地改變所述滾筒環引導件的位置從而控制所述滾筒環的旋轉中心位置。

所述第一滑動銷孔和第二滑動銷孔的一部分可以是打開的，用於使凸輪軸滑動鍵和凸輪滑動鍵的運動不被阻礙。

滾針軸承可以布置在所述滾筒環引導件與滾筒環之間。

所述控制部分可以包括平行於所述凸輪軸的偏心軸，所述滾筒環引導件可以包括狹槽，所述偏心軸插入所述狹槽中。

控制部分可以進一步包括蝸輪、蝸杆以及馬達；該蝸輪安裝至偏心軸；該蝸杆與蝸輪嚙合；該馬達選擇性地旋轉蝸杆。

所述汽缸可以包括安裝表面，所述滾筒環引導件可以包括滑動表面。所述滑動表面可以沿著所述安裝表面被引導，從而使得所述滾筒環引導件可以安裝至所述汽缸蓋。

所述發動機可以進一步包括與所述凸輪軸的一端連接的連續可變正時設備。

如上所述，根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備可以使用簡單構造根據發動機的操作狀況而改變氣門的開啟持續時間。

根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的尺寸可以被減小，因此氣門機構的整個高度可以被降低。

根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間 設備可以無需過多地改變凸輪和氣門機構的形狀而被應用，因此，生產率可以得到提高並且生產成本可以被降低。

按照被施加至根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的滾筒環引導件的安裝角度，可以獲得各種氣門型線。

附圖說明

圖1為設置有根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的發動機的立體圖。

圖2為根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的立體圖。

圖3為根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的分解立體圖。

圖4為示出了根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的控制部分的視圖。

圖5(a)-5(c)為示出了根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的操作的視圖。

圖6為示出了根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的裝配過程的視圖。

圖7(a)和7(b)為根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的氣門型線(valve profile)的曲線圖。

具體實施方式

在下文的詳細說明中，僅簡單地通過示例的方式示出和描述本發明構思的某些示例性實施方案。

如本領域技術人員所了解的，可以對所描述的實施方案進行各種不同方式的修改，所有這些修改都未脫離本發明構思的精神或範圍。

將省略與說明無關的部件以清楚描述本發明，在整個說明書中，相同或相似的元件將用相同的附圖標記表示。

在附圖中，為了清楚起見，層、膜、板、區域等的厚度被誇大了。

應當理解當元件，例如層、膜、區域或基材，被稱為在另一個元 件「上」時，其可以直接在另一個元件上，也可以存在介入元件。

與之相反，當一個元件被稱為直接在另一個元件「上」時，則不存在介入元件。

在整個說明書和權利要求書中，除非明確地進行了相反的描述，術語「包括」和變化形式例如「包含」或「具有」應被理解為暗示包含所述元件但是不排除任何其它元件。

下面將參考附圖對本發明構思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構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的發動機的立體圖，圖2為根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的立體圖，圖3為根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的分解立體圖。

參考圖1至圖3，可以應用於發動機1的根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備包括：凸輪軸30和/或31，安裝至凸輪軸30和/或31的滑動件60，其中凸輪軸滑動鍵62形成在滑動件60上。凸輪部分70包括：凸輪70和/或71以及形成在凸輪部分70上的凸輪滑動鍵74，其中凸輪軸30和/或31插入凸輪部分70。凸輪70和/或71與凸輪軸30和/或31之間的相對相位是可變的。滾筒環80與凸輪軸滑動鍵62和凸輪滑動鍵74連接，滾筒環80可旋轉地插入滾筒環引導件90。滾筒環引導件90可滑動地插入汽缸蓋10和控制部分100中(該控制部分100選擇性地改變滾筒環引導件90的位置)以控制滾筒環80的旋轉中心位置。

凸輪軸30和31為進氣凸輪軸和排氣凸輪軸。連續可變氣門開啟持續時間設備可以被安裝至進氣凸輪軸，或者進氣凸輪軸和排氣凸輪軸。

在附圖中，繪出兩個凸輪71和72，但是本發明並不限於此。

用於與凸輪蓋40接合的凸輪蓋接合部分76形成於凸輪部分70上。在附圖中，凸輪蓋接合部分76形成於凸輪71與72之間，但是本發明並不限於此。

氣門110通過凸輪71和72的操作而打開和關閉。

接合孔33形成於凸輪軸30上，滑動件60通過插入接合孔33的 連接銷64而與凸輪軸30連接。

連續可變氣門開啟持續時間設備進一步包括：第一銷82和第二銷84；其中，用於凸輪軸滑動鍵62可滑動地插入的滑動鍵槽81形成於第一銷82，用於凸輪滑動鍵74可滑動地插入的滑動鍵槽83形成於第二銷84。用於第一銷82和第二銷84分別插入其中的第一滑動銷孔86和第二滑動銷孔88形成於滾筒環80。

第一銷82和第二銷84具有圓柱形形狀，第一滑動銷孔86和第二滑動銷孔88形成為用於使第一銷82和第二銷84可旋轉地插入第一滑動銷孔86和第二滑動銷孔88內。第一銷82和第二銷84以及第一滑動銷孔86和第二滑動銷孔88具有圓柱形狀，因此，可以提高耐磨性。

另外，第一銷82和第二銷84以及第一滑動銷孔86和第二滑動銷孔88的簡單形狀可以使生產率提高。

第一銷82和第二銷84的滑動鍵槽81和83以彼此相反的方向形成，並且凸輪軸滑動鍵62和凸輪滑動鍵74分別插入滑動鍵槽81和83中。

第一滑動銷孔86和第二滑動銷孔88一部分為打開的以使凸輪軸滑動鍵62和凸輪滑動鍵74的運動得以維持。

滾針軸承92布置在滾筒環引導件90與滾筒環80之間，因此，可以容易地實現滾筒環引導件90與滾筒環80之間的相對旋轉並且剛度也可以得到保證。

發動機1可以進一步包括安裝於凸輪軸30和/或31的一端的連續可變正時設備20。

圖4為示出了根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的控制部分的視圖，圖5(a)-5(c)為示出了根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的操作的視圖，圖6為示出了根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的裝配過程的視圖。

參考圖1至圖6，控制部分100包括平行於凸輪軸30的偏心軸102和偏心軸102插入其中的狹槽94，狹槽94形成在滾筒環引導件90上。因此，用於控制滾筒環引導件90的位置的鉸鏈元件等可以被去除，製造過程可以簡化。

緊固件97安裝於滾筒環引導件90上從而堵住狹槽94的一端，接合螺栓96與緊固件97接合，用於防止偏心軸102從狹槽94脫離。

控制部分100進一步包括蝸輪104、蝸杆106以及馬達108；該蝸輪104安裝至偏心軸102；該蝸杆106與蝸輪104接合；該馬達108選擇性地旋轉蝸杆106。

安裝表面12形成在汽缸蓋10上，滑動表面98形成在滾筒環引導件90上。滑動表面98沿著安裝表面12被引導，從而使得滾筒環引導件90安裝至汽缸蓋10。通過那些方案，用於滾筒環引導件90的安裝過程可以被簡化。

參考圖1至圖5(a)-5(c)，下面將討論根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的操作。

根據發動機操作狀況，控制部分100的馬達108旋轉以改變滾筒環引導件90的相對位置。

例如，如圖5(a)-5(c)所示，根據馬達108的旋轉，偏心軸102旋轉以向下(h1)或者向上(h2)改變滾筒環引導件90的相對位置。滾筒環80的旋轉中心的位置相對於凸輪軸30的旋轉中心的位置被改變，凸輪部分70的相位上(in phase)的旋轉加速度(角加速度)被改變，即，氣門開啟持續時間被改變。

圖7(a)和7(b)為根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的氣門型線的曲線圖。

根據本發明構思的示例性實施方案的連續可變氣門開啟持續時間設備的各種氣門型線可以依照滾筒環引導件90相對於汽缸蓋10的相對安裝角度α(如圖6所示)而獲得。

如圖7(a)所示，如果滾筒環引導件90相對於汽缸蓋10的相對安裝角度α與氣門100的安裝角度一致，那麼氣門100的打開和關閉是對稱的。

如圖7(b)所示，如果滾筒環引導件90相對於汽缸蓋10的相對安裝角度α被調整為將氣門100的關閉時間固定，那麼獲得非對稱的氣門型線。

根據本發明構思的示例性實施方案的發動機1可以進一步包括連續可變正時設備20。如果連續可變正時設備20的操作被調整，那麼可 以獲得由圖7(a)和圖7(b)所示的氣門型線結合而得到的各種氣門型線。

連續可變正時設備的操作對本領域技術人員是顯而易見的，因此詳細的描述將被省略。

雖然參考目前被視為是實際的示例性實施方案描述本發明構思，但是應該理解，本發明構思不限於所公開的實施方案。相反，本發明構思的觀念旨在覆蓋包括在所附權利要求的精神和範圍之內的各種修改形式和等效形式。