專利名稱：一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機(jī)氣門相位控制領(lǐng)域，特別地涉及一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
眾所周知，配氣相位對發(fā)動機(jī)的性能影響很大，而最有利的氣門相位隨著發(fā)動機(jī)的工況變化是不同的。傳統(tǒng)發(fā)動機(jī)氣門驅(qū)動機(jī)構(gòu)的運(yùn)動正時和氣門升程是固定的，雖然能保證發(fā)動機(jī)的性能在某一工況如設(shè)計(jì)工況達(dá)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(jī)動車發(fā)動機(jī)來說顯然不利。在此背景下，人們對可變氣門相位驅(qū)動技術(shù)進(jìn)行了探索，并提出了一些實(shí)現(xiàn)方案，如德國KSAT公司的進(jìn)氣凸輪軸氣門相位控制系統(tǒng)(VTC)、日本鈴木公司的可變氣門定時機(jī)構(gòu)(VVT)等，這些公司所采用的可變氣門相位技術(shù)目前只能進(jìn)行有限幾個級檔的調(diào)節(jié)變化， 一般只有高速檔和低速檔兩級變化，它是通過采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，由于機(jī)動車發(fā)動機(jī)的使用工況是不斷變化的，亦即隨著發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的變化，其最佳氣門相位最好能進(jìn)行無級地連續(xù)變化調(diào)節(jié)，這樣才能保證發(fā)動機(jī)在較大的運(yùn)行工況范圍內(nèi)均有較優(yōu)的性能輸出，顯然，上述可變氣門相位技術(shù)是無法滿足這些要求的。鑒此，意大利Fiat公司開發(fā)了一種三維凸輪機(jī)構(gòu)并安裝在FerrariV8發(fā)動機(jī)上，其構(gòu)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桿相接觸，通過三維凸輪軸的軸向移動使得凸輪的不同部分驅(qū)動氣門桿，以此改變發(fā)動機(jī)的氣門配氣相位以適應(yīng)不同工況。然而，F(xiàn)iat公司的三維凸輪方案雖然解決了氣門相位的連續(xù)可調(diào)變化，但其凸輪軸的軸向移動是采用潤滑系統(tǒng)的機(jī)油壓力來進(jìn)行控制的，為此必須配備一套液力控制系統(tǒng)，因而使得該裝置的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其目的在于一方面能實(shí)現(xiàn)發(fā)動機(jī)氣門相位連續(xù)可調(diào)，另一方面能有效簡化其凸輪軸的驅(qū)動結(jié)構(gòu)。 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是提供一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，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(xù)光滑地變化并與發(fā)動機(jī)的不同工況相對應(yīng)，所述三維凸輪可以作軸向移動，所述氣門由該三維凸輪驅(qū)動，其特征在于設(shè)置有一個可以擺動的擺臂，一個可以轉(zhuǎn)動的齒桿，一個可以往復(fù)移動的齒條，一個軸向推力軸承，一個復(fù)位彈簧， 一個頂珠和一個調(diào)節(jié)桿，所述擺臂與齒桿緊固連接，齒桿上設(shè)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(qū)動上述三維凸輪軸向移動；三維凸輪上開設(shè)有滑鍵與驅(qū)動輪聯(lián)系，一方面三維凸輪被驅(qū)動輪驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)并通過其型線迫使氣門產(chǎn)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(chǎn)生軸向移動，具體情形是通過撥動擺臂帶動齒桿轉(zhuǎn)動，進(jìn)而由齒桿驅(qū)動齒條往復(fù)移動，齒條則通過軸向推力軸承驅(qū)動三維凸輪產(chǎn)生軸向位移，由此調(diào)節(jié)三維凸輪與滾珠的接觸部位，最后通過滾珠驅(qū)動氣門的啟閉， 亦即三維凸輪可以根據(jù)需要控制和改變其實(shí)際工作的型線，上述復(fù)位彈簧、頂珠和調(diào)節(jié)桿 的作用是協(xié)助齒桿和齒條使三維凸輪復(fù)位。 本發(fā)明采用擺臂結(jié)合齒桿和齒條的機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)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(fā)動機(jī)工況相匹配的較佳氣門相位，由于不需要 配備液力控制系統(tǒng)，故結(jié)構(gòu)得以簡化，同時采用齒輪嚙合的方式來產(chǎn)生三維凸輪的軸向位 移，因此工作更加可靠。


圖1是本發(fā)明一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)的布局示意圖； 圖2是圖1所示一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)的齒桿與齒條嚙合配合的示意
圖； 圖3是圖1所示一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)三維凸輪對應(yīng)不同發(fā)動機(jī)工況 的型線示意圖。
具體實(shí)施例方式下面以具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述，參見圖1-3 : —種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，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(xù)光滑地變化并與發(fā)動機(jī)的不同工況相對應(yīng)，三維凸輪4一方面 可以繞其軸線Ol轉(zhuǎn)動另一方面可以沿其軸線01往復(fù)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，其特征在于設(shè)置有一個可以擺動的擺臂5，一個可以轉(zhuǎn)動的齒 桿6， 一個可以往復(fù)移動的齒條7， 一個軸向推力軸承8， 一個復(fù)位彈簧9， 一個頂珠10和調(diào) 節(jié)桿11 ;所述擺臂5與齒桿6緊固連接，在擺臂5與支架12之間可以設(shè)置復(fù)位扭簧13，扭簧 13的作用是輔助擺臂5和齒桿6復(fù)位，需要說明的是，機(jī)架12可以是發(fā)動機(jī)殼體的一部分 也可以是獨(dú)立構(gòu)件或一組類似作用的構(gòu)件，齒桿6轉(zhuǎn)動支承在固定支架12上，齒桿6上設(shè) 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(qū)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也可以直接接觸并驅(qū)動三維凸輪4 ;另外，為了防止齒條7在運(yùn)動過程中 出現(xiàn)繞自身軸線的轉(zhuǎn)動，可以在其上開設(shè)止動槽77，同時配以止動釘777，所述止動釘777 布置在支架12上并與止動槽77可以相對滑動，需要說明的是止動釘777可以直接伸進(jìn)止 動槽77內(nèi)，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(fā)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(shè)有滑鍵14與驅(qū) 動輪15配合，其中滑鍵14可以是花鍵、凸鍵或滑軌等，而驅(qū)動輪15則可以是驅(qū)動鏈輪或驅(qū) 動齒輪等， 一方面三維凸輪4經(jīng)由滑鍵14而被驅(qū)動輪15驅(qū)動而轉(zhuǎn)動，并通過其型線壓迫滾 珠3進(jìn)而壓迫氣門1打開(氣門1的關(guān)閉由氣門彈簧2完成)，另一方面三維凸輪4可以相 對于驅(qū)動輪15產(chǎn)生沿軸線01方向的軸線移動，具體情形是首先根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)際工況撥 動擺臂5，進(jìn)而帶動齒桿6轉(zhuǎn)動，再由齒桿6通過齒輪66驅(qū)動齒條7往復(fù)移動，齒條7則通 過軸向推力軸承8間接驅(qū)動三維凸輪4產(chǎn)生軸向位移，當(dāng)然也可以由齒條7直接驅(qū)動三維凸輪4軸向移動，由此調(diào)節(jié)并控制三維凸輪4與滾珠3的接觸部位，最后通過滾珠3驅(qū)動氣 門1打開，亦即三維凸輪4可以根據(jù)需要改變其實(shí)際工作的型線，上述氣門彈簧2的作用是 使氣門1在關(guān)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(jī)驅(qū)動，也可以由人 工直接控制其擺動，采用電機(jī)驅(qū)動時可以直接驅(qū)動也可以通過減速裝置后再間接驅(qū)動；另 外調(diào)節(jié)桿11通過滑塞17作用到復(fù)位彈簧9的一端，復(fù)位彈簧9的另一端與三維凸輪4接 觸，作用是協(xié)助齒桿6和齒條7使三維凸輪4復(fù)位并消除它們之間的游隙，其中調(diào)節(jié)桿11 通過螺紋與支架12連接并用一個鎖緊螺母16對其定位鎖緊，調(diào)節(jié)桿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(xù)光滑地變
化的，并與發(fā)動機(jī)的不同工況相對應(yīng)，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(yīng)的是發(fā)動機(jī)高速或大負(fù)荷工況，B斷面凸輪型線對應(yīng)的是發(fā)動機(jī)中速或
中負(fù)荷工況，而C斷面凸輪型線則對應(yīng)的是發(fā)動機(jī)低速或低負(fù)荷工況。 顯然，本發(fā)明采用擺臂5結(jié)合齒桿6和齒條7的機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)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(fā)動機(jī)工況相匹配的氣門相位，由于不
需要配備液力控制系統(tǒng)，故結(jié)構(gòu)得以簡化，同時采用齒輪嚙合的方式來產(chǎn)生三維凸輪4的
軸向位移，因此工作更加可靠。
權(quán)利要求
一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，包括氣門、氣門彈簧、滾珠和三維凸輪，另外還有支架和驅(qū)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(xù)光滑地變化并與發(fā)動機(jī)的不同工況相對應(yīng)，三維凸輪通過滾珠壓迫氣門打開，氣門彈簧使氣門關(guān)閉，其特征在于設(shè)置有一個可以擺動的擺臂，一個可以轉(zhuǎn)動的齒桿，一個可以往復(fù)移動的齒條，所述擺臂與齒桿緊固連接，所述齒桿上設(shè)置有齒輪與所述齒條嚙合配合，三維凸輪上設(shè)置有滑鍵與所述驅(qū)動輪配合，一方面三維凸輪被驅(qū)動輪驅(qū)動而繞三維凸輪的軸線旋轉(zhuǎn)，另一方面三維凸輪被所述齒條驅(qū)動而沿三維凸輪的軸線往復(fù)移動，由此控制和改變?nèi)S凸輪參與工作的實(shí)際型線。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述齒條與 三維凸輪之間設(shè)置有一個軸向推力軸承，齒條通過該軸向推力軸承間接驅(qū)動三維凸輪。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于在所述齒條直 接驅(qū)動三維凸輪。
4. 如權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)置有復(fù)位彈 簧、滑塞、調(diào)節(jié)桿和鎖緊螺母，所述調(diào)節(jié)桿用螺紋與支架連接并被鎖緊螺母定位鎖緊。
5. 如權(quán)利要求4所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于在滑塞與調(diào)節(jié) 桿之間設(shè)置有一個頂珠。
6. 如權(quán)利要求3所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于設(shè)置有復(fù)位彈 簧、滑塞、調(diào)節(jié)桿和鎖緊螺母，所述調(diào)節(jié)桿用螺紋與支架連接并被鎖緊螺母定位鎖緊。
7. 如權(quán)利要求6所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于在滑塞與調(diào)節(jié) 桿之間設(shè)置有一個頂珠。
8. 如權(quán)利要求1或2所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于在擺臂與 支架之間設(shè)置有復(fù)位扭簧。
9. 如權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于在齒條上開設(shè) 有止動槽，并設(shè)置有止動釘或止動鋼珠與該止動槽配合。
10. 如權(quán)利要求3所述的一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，其特征在于在齒條上開 設(shè)有止動槽，并設(shè)置有止動釘或止動鋼珠與該止動槽配合。
全文摘要
一種發(fā)動機(jī)連續(xù)可變氣門相位機(jī)構(gòu)，包括氣門和一個能改變氣門升程及啟閉時刻的三維凸輪，其特征在于設(shè)置有一個可以擺動的擺臂，一個可以轉(zhuǎn)動的齒桿，一個可以往復(fù)移動的齒條，一個軸向推力軸承，所述擺臂與齒桿緊固連接，所述齒桿上設(shè)置有齒輪與齒條嚙合配合，齒條通過所述軸向推力軸承驅(qū)動上述三維凸輪軸向移動，三維凸輪上開設(shè)有滑鍵與驅(qū)動輪聯(lián)系并被驅(qū)動輪驅(qū)動而旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明采用擺臂結(jié)合齒桿和齒條的機(jī)構(gòu)，可以根據(jù)發(fā)動機(jī)的實(shí)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(fā)動機(jī)工況相匹配的較佳氣門相位，由于不需要配備液力控制系統(tǒng)，故結(jié)構(gòu)得以簡化，同時采用齒輪嚙合的方式來產(chǎn)生三維凸輪的軸向位移，因此工作更加可靠。
文檔編號F01L1/34GK101701538SQ20091019210
公開日2010年5月5日 申請日期2009年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月3日
發(fā)明者李建春 申請人:江門市碩普科技開發(fā)有限公司