一種發動機連續可變氣門相位機構的製作方法
2023-05-27 21:08:46 1
專利名稱：一種發動機連續可變氣門相位機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及發動機氣門相位控制領域，特別地涉及一種發動機連續可變氣門
相位機構。
背景技術：
眾所周知，配氣相位對發動機的性能影響很大，而最有利的氣門相位隨著發動機的工況變化是不同的。傳統發動機氣門驅動機構的運動正時和氣門升程是固定的，雖然能保證發動機的性能在某一工況如設計工況達到最佳，但對其他工況則不能充分顧及，這對工況變化頻繁的機動車發動機來說顯然不利。在此背景下，人們對可變氣門相位驅動技術進行了探索，並提出了一些實現方案，如德國KSAT公司的進氣凸輪軸氣門相位控制系統(VTC)、日本鈴木公司的可變氣門定時機構(VVT)等，這些公司所採用的可變氣門相位技術目前只能進行有限幾個級檔的調節變化， 一般只有高速檔和低速檔兩級變化，它是通過採用一個高速檔凸輪和一個低速檔凸輪的組合形式來完成的。但是，由於機動車發動機的使用工況是不斷變化的，亦即隨著發動機的轉速和負荷的變化，其最佳氣門相位最好能進行無級地連續變化調節，這樣才能保證發動機在較大的運行工況範圍內均有較優的性能輸出，顯然，上述可變氣門相位技術是無法滿足這些要求的。鑑此，義大利Fiat公司開發了一種三維凸輪機構並安裝在FerrariV8發動機上，其構成為一個帶有錐度外廓的三維凸輪，它與裝有可傾斜式墊塊的氣門杆相接觸，通過三維凸輪軸的軸向移動使得凸輪的不同部分驅動氣門杆，以此改變發動機的氣門配氣相位以適應不同工況。然而，Fiat公司的三維凸輪方案雖然解決了氣門相位的連續可調變化，但其凸輪軸的軸向移動是採用潤滑系統的機油壓力來進行控制的，為此必須配備一套液力控制系統，因而使得該裝置的結構比較複雜。
發明內容本實用新型針對現有技術所存在的不足，提供一種發動機連續可變氣門相位機構，其目的在於一方面能實現發動機氣門相位連續可調，另一方面能有效簡化其凸輪軸的驅動結構。 為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是提供一種發動機連續可變氣門相位機構，包括氣門、氣門彈簧、滾珠和一個能改變氣門升程及啟閉時刻的三維凸輪，該三維凸輪的橫斷面的輪廓型線沿凸輪軸的軸向方向連續光滑地變化並與發動機的不同工況相對應，所述三維凸輪可以作軸向移動，所述氣門由該三維凸輪驅動，其特徵在於設置有一個可以擺動的擺臂，一個可以轉動的齒杆，一個可以往復移動的齒條，一個軸向推力軸承，一個復位彈簧， 一個頂珠和一個調節杆，所述擺臂與齒杆緊固連接，齒杆上設置有齒輪與所述齒條嚙合配合，齒條通過所述軸向推力軸承驅動上述三維凸輪軸向移動；三維凸輪上開設有滑鍵與驅動輪聯繫，一方面三維凸輪被驅動輪驅動而旋轉並通過其型線迫使氣門產生啟閉動作，另一方面三維凸輪受齒條及軸向推力軸承控制而產生軸向移動，具體情形是通過撥動擺臂帶動齒杆轉動，進而由齒杆驅動齒條往復移動，齒條則通過軸向推力軸承驅動三維凸輪產生軸向位移，由此調節三維凸輪與滾珠的接觸部位，最後通過滾珠驅動氣門的啟閉，亦即三維凸輪可以根據需要控制和改變其實際工作的型線，上述復位彈簧、頂珠和調節杆的作用是協助齒杆和齒條使三維凸輪復位。 本實用新型採用擺臂結合齒杆和齒條的機構，可以根據發動機的實際工況來控制三維凸輪處在不同的型線工作段，由此獲得與發動機工況相匹配的較佳氣門相位，由於不需要配備液力控制系統，故結構得以簡化，同時採用齒輪嚙合的方式來產生三維凸輪的軸向位移，因此工作更加可靠。
圖1是本實用新型一種發動機連續可變氣門相位機構的布局示意圖； 圖2是圖1所示一種發動機連續可變氣門相位機構的齒杆與齒條嚙合配合的示意
圖； 圖3是圖1所示一種發動機連續可變氣門相位機構三維凸輪對應不同發動機工況的型線示意圖。
具體實施方式下面以具體實施例對本實用新型作進一步描述，參見圖1-3 : —種發動機連續可變氣門相位機構，包括氣門1、氣門彈簧2、滾珠3和一個能改變氣門升程及啟閉時刻的三維凸輪4，所述三維凸輪4的軸線為01，三維凸輪4的橫斷面的輪廓型線沿軸線01的方向連續光滑地變化並與發動機的不同工況相對應，三維凸輪4一方面可以繞其軸線Ol轉動另一方面可以沿其軸線01往復移動；所述氣門1的啟閉由三維凸輪4、滾珠3和氣門彈簧2控制，其特徵在於設置有一個可以擺動的擺臂5，一個可以轉動的齒杆6， 一個可以往復移動的齒條7， 一個軸向推力軸承8， 一個復位彈簧9， 一個頂珠10和調節杆11 ;所述擺臂5與齒杆6緊固連接，在擺臂5與支架12之間可以設置復位扭簧13，扭簧13的作用是輔助擺臂5和齒杆6復位，需要說明的是，機架12可以是發動機殼體的一部分也可以是獨立構件或一組類似作用的構件，齒杆6轉動支承在固定支架12上，齒杆6上設置有齒輪66與所述齒條7嚙合配合，齒條7滑動支承在支架12上，它通過所述軸向推力軸承8間接地驅動上述三維凸輪4，其中軸向推力軸承8布置在齒條7與三維凸輪4之間，必須指出的是齒條7也可以直接接觸並驅動三維凸輪4 ;另外，為了防止齒條7在運動過程中出現繞自身軸線的轉動，可以在其上開設止動槽77，同時配以止動釘777，所述止動釘777布置在支架12上並與止動槽77可以相對滑動，需要說明的是止動釘777可以直接伸進止動槽77內，也可以通過在其端頭頂緊一個止動鋼珠而讓該止動鋼珠與止動槽發生接觸，這樣同樣能起到止動的目的；同樣地三維凸輪4也支承在支架12上，其上開設有滑鍵14與驅動輪15配合，其中滑鍵14可以是花鍵、凸鍵或滑軌等，而驅動輪15則可以是驅動鏈輪或驅動齒輪等， 一方面三維凸輪4經由滑鍵14而被驅動輪15驅動而轉動，並通過其型線壓迫滾珠3進而壓迫氣門1打開(氣門1的關閉由氣門彈簧2完成)，另一方面三維凸輪4可以相對於驅動輪15產生沿軸線01方向的軸線移動，具體情形是首先根據發動機的實際工況撥動擺臂5，進而帶動齒杆6轉動，再由齒杆6通過齒輪66驅動齒條7往復移動，齒條7則通過軸向推力軸承8間接驅動三維凸輪4產生軸向位移，當然也可以由齒條7直接驅動三維凸輪4軸向移動，由此調節並控制三維凸輪4與滾珠3的接觸部位，最後通過滾珠3驅動氣門1打開，亦即三維凸輪4可以根據需要改變其實際工作的型線，上述氣門彈簧2的作用是使氣門1在關閉時使氣門1與氣門座密封緊閉；擺臂5的擺動可以由電機驅動，也可以由人工直接控制其擺動，採用電機驅動時可以直接驅動也可以通過減速裝置後再間接驅動；另外調節杆11通過滑塞17作用到復位彈簧9的一端，復位彈簧9的另一端與三維凸輪4接觸，作用是協助齒杆6和齒條7使三維凸輪4復位並消除它們之間的遊隙，其中調節杆11通過螺紋與支架12連接並用一個鎖緊螺母16對其定位鎖緊，調節杆11可以與滑塞17直接作用也可以通過它們之間的一個頂珠10間接作用； 需要說明的是，三維凸輪4的橫斷面的輪廓型線沿軸線01的方向是連續光滑地變化的，並與發動機的不同工況相對應，圖3給出的是三維凸輪4的斷面變化示意圖，其中A斷面凸輪型線對應的是發動機高速或大負荷工況，B斷面凸輪型線對應的是發動機中速或中負荷工況，而C斷面凸輪型線則對應的是發動機低速或低負荷工況。[0012] 顯然，本實用新型採用擺臂5結合齒杆6和齒條7的機構，可以根據發動機的實際工況來控制三維凸輪4處在不同的工作段，由此獲得與發動機工況相匹配的氣門相位，由於不需要配備液力控制系統，故結構得以簡化，同時採用齒輪嚙合的方式來產生三維凸輪4的軸向位移，因此工作更加可靠。
權利要求一種發動機連續可變氣門相位機構，包括氣門、氣門彈簧、滾珠和三維凸輪，另外還有支架和驅動輪，所述三維凸輪的橫斷面的輪廓型線沿凸輪軸的軸線方向連續光滑地變化並與發動機的不同工況相對應，三維凸輪通過滾珠壓迫氣門打開，氣門彈簧使氣門關閉，其特徵在於設置有一個可以擺動的擺臂，一個可以轉動的齒杆，一個可以往復移動的齒條，所述擺臂與齒杆緊固連接，所述齒杆上設置有齒輪與所述齒條嚙合配合，三維凸輪上設置有滑鍵與所述驅動輪配合，一方面三維凸輪被驅動輪驅動而繞三維凸輪的軸線旋轉，另一方面三維凸輪被所述齒條驅動而沿三維凸輪的軸線往復移動，由此控制和改變三維凸輪參與工作的實際型線。
2. 如權利要求1所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於在所述齒條與 三維凸輪之間設置有一個軸向推力軸承，齒條通過該軸向推力軸承間接驅動三維凸輪。
3. 如權利要求1所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於在所述齒條直 接驅動三維凸輪。
4. 如權利要求2所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於設置有復位彈 簧、滑塞、調節杆和鎖緊螺母，所述調節杆用螺紋與支架連接並被鎖緊螺母定位鎖緊。
5. 如權利要求4所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於在滑塞與調節 杆之間設置有一個頂珠。
6. 如權利要求3所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於設置有復位彈 簧、滑塞、調節杆和鎖緊螺母，所述調節杆用螺紋與支架連接並被鎖緊螺母定位鎖緊。
7. 如權利要求6所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於在滑塞與調節 杆之間設置有一個頂珠。
8. 如權利要求1或2所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於在擺臂與 支架之間設置有復位扭簧。
9. 如權利要求2所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於在齒條上開設 有止動槽，並設置有止動釘或止動鋼珠與該止動槽配合。
10. 如權利要求3所述的一種發動機連續可變氣門相位機構，其特徵在於在齒條上開 設有止動槽，並設置有止動釘或止動鋼珠與該止動槽配合。
專利摘要一種發動機連續可變氣門相位機構，包括氣門和一個能改變氣門升程及啟閉時刻的三維凸輪，其特徵在於設置有一個可以擺動的擺臂，一個可以轉動的齒杆，一個可以往復移動的齒條，一個軸向推力軸承，所述擺臂與齒杆緊固連接，所述齒杆上設置有齒輪與齒條嚙合配合，齒條通過所述軸向推力軸承驅動上述三維凸輪軸向移動，三維凸輪上開設有滑鍵與驅動輪聯繫並被驅動輪驅動而旋轉。本實用新型採用擺臂結合齒杆和齒條的機構，可以根據發動機的實際工況來控制三維凸輪處在不同的型線工作段，由此獲得與發動機工況相匹配的較佳氣門相位，由於不需要配備液力控制系統，故結構得以簡化，同時採用齒輪嚙合的方式來產生三維凸輪的軸向位移，因此工作更加可靠。
文檔編號F01L1/06GK201486605SQ20092019430
公開日2010年5月26日 申請日期2009年9月3日 優先權日2009年9月3日
發明者李建春 申請人:江門市碩普科技開發有限公司