專利名稱：機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動機(jī)氣門驅(qū)動裝置。
背景技術(shù)：
一種機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程機(jī)構(gòu)，可同時連續(xù)改變升程和氣門開啟持續(xù)期。該 機(jī)構(gòu)由月牙板、偏心控制軸、中間杠桿、凸輪軸、回位彈簧等部件組成，與滾子搖臂氣門總成 結(jié)合使用。凸輪軸驅(qū)動中間杠桿往復(fù)擺動，通過控制電機(jī)轉(zhuǎn)動偏心控制軸，改變中間杠桿上 端支點(diǎn)位置，可使中間杠桿下端型面的不同廓線段驅(qū)動滾子搖臂，從而使氣門升程在0 9. 7mm間連續(xù)可調(diào)，同時開啟持續(xù)期長度相應(yīng)變化。該機(jī)構(gòu)對控制系統(tǒng)的精度要求很高，尤 其是在較低轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。怠速時氣門升程僅為0.2 0. 3mm，即使0. Imm的升程偏差都將導(dǎo) 致轉(zhuǎn)速偏移數(shù)百轉(zhuǎn)甚至停車。因此，偏心軸角位移檢測精度必須很高，達(dá)0.1°。此外，機(jī)構(gòu) 加工精度要求很高。為提高各缸充量一致性，精度要求充量偏差限值在規(guī)定升程0. 3mm時 為8%，對應(yīng)的升程偏差僅為24 μ m，對零件的加工精度提出很高的要求。另一種機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程機(jī)構(gòu)，可同時連續(xù)改變升程和氣門開啟持續(xù)期。 該機(jī)構(gòu)主要由偏心圓驅(qū)動軸、偏心圓控制軸、連桿、搖臂、輸出凸輪等部件組成，與機(jī)械挺柱 氣門總成結(jié)合使用。控制器由電機(jī)與滾珠螺紋傳動機(jī)構(gòu)配合位置傳感器組成。輸出凸輪廓 線如同傳統(tǒng)凸輪軸一樣，包含基圓段、緩沖段和工作段。在輸出凸輪的連續(xù)往復(fù)擺動中，只 有當(dāng)緩沖段和工作段與挺柱作用，氣門才開啟，因此，通過改變輸出凸輪相位，即可同時改 變氣門升程和開啟持續(xù)期。該系統(tǒng)在低升程時，隨著氣門升程提高，機(jī)械損失增大并超過傳 統(tǒng)氣門驅(qū)動裝置。還有一種機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程機(jī)構(gòu)，其可同時連續(xù)改變氣門升程和開啟持續(xù) 期。機(jī)構(gòu)由可軸向運(yùn)動的控制軸(control shaft)、滑塊(slider)、輸出凸輪(oscillating arm)、中間搖臂(center arm)、擋片(shim)、墊圈(washer)及凸輪軸、回位彈簧等組成，與 滾子搖臂氣門總成結(jié)合使用?？刂破饔呻姍C(jī)與行星齒輪機(jī)構(gòu)配合位置傳感器組成。輸出凸 輪圓孔及中間搖臂圓孔均有周向密布的斜齒，且分別與滑塊外圓周向密布的斜齒嚙合。凸 輪軸的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動中間搖臂，進(jìn)而帶動滑塊和輸出齒輪往復(fù)擺動。輸出凸輪用由基圓段和工 作段組合的外廓型面驅(qū)動滾子搖臂，其中基圓段的作用不形成氣門升程。因此，通過調(diào)節(jié)輸 出凸輪擺動的初始相位，控制基圓段與滾子搖臂作用的時間長度，即可改變氣門升程和開 啟持續(xù)期。還有一種機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程機(jī)構(gòu)，其可以同時連續(xù)改變升程和配氣正時。 機(jī)構(gòu)由凸輪軸、桶形支架、第二搖臂、控制齒輪軸等部件組成，與滾子搖臂氣門總成結(jié)合使 用?？刂破饔呻姍C(jī)與滾珠螺紋傳動機(jī)構(gòu)配合位置傳感器組成。系統(tǒng)是一套變矩杠桿機(jī)構(gòu)， 利用可變力臂長度的杠桿實(shí)現(xiàn)了氣門升程的連續(xù)可變。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種機(jī)械式定時_升程全可變氣門驅(qū)動裝置，它可實(shí)現(xiàn)氣門開啟持續(xù)期和升程大小按預(yù)先設(shè)定的變化規(guī)律在O和最大值之間連續(xù)可調(diào)，從而起到 動態(tài)調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)進(jìn)氣量的作用。為實(shí)現(xiàn)前述目的，本實(shí)用新型的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其特點(diǎn)是，包括第一基礎(chǔ)件；第二基礎(chǔ)件；第一連桿，具有第一端和第二端，第一連桿的第一端鉸接第 一基礎(chǔ)件；第二連桿，具有第一端和第二端，第二連桿的第一端鉸接第一連桿的第二端；第 三連桿，具有第一端和第二端，第三連桿的第一端鉸接可活動的第二基礎(chǔ)件，第二連桿的第 二端鉸接第三連桿的第一端和第二端之間的部分；第四連桿，具有第一端和第二端，第四連 桿的第一端鉸接第三連桿的第二端；以及第五連桿，具有第一端和第二端，第五連桿的第一 端鉸接第一基礎(chǔ)件，第四連桿的第二端鉸接第五連桿的第一端和第二端之間的部分；其中， 第一連桿的第一端為動力輸入端，第五連桿的第二端為動力輸出端，具有凸輪輪廓，第一連 桿、第二連桿、第三連桿、第一基礎(chǔ)件以及第二基礎(chǔ)件構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，而第三連桿、第四 連桿、第五連桿第一基礎(chǔ)件以及第二基礎(chǔ)件構(gòu)成以第三連桿為搖臂的搖臂四連桿機(jī)構(gòu)。所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，第五連桿和第一 連桿的轉(zhuǎn)動軸線共線。所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，第一連桿由偏心 圓盤和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，偏心圓盤固定套置在轉(zhuǎn)軸上或者與轉(zhuǎn)軸一體成型，第二連桿的第一端具 有大孔，第二連桿通過該大孔套裝在該偏心圓盤上，可相對偏心圓盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動地安 裝在該第一基礎(chǔ)件上。所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，第五連桿的第一 端套裝在轉(zhuǎn)軸上，可相對轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，該第三連桿、該第 四連桿以及該第五連桿的個數(shù)分別為兩個，即該驅(qū)動裝置具有雙搖臂四連桿機(jī)構(gòu)，第二連 桿的第二端具有第一側(cè)和第二側(cè)，雙搖臂四連桿機(jī)構(gòu)中各機(jī)構(gòu)的第三連桿分別鉸接該第二 連桿的第二端的第一側(cè)和第二側(cè)，該雙搖臂四連桿機(jī)構(gòu)中各機(jī)構(gòu)的第五連桿分別套裝在該 轉(zhuǎn)軸上且位于該偏心圓盤的兩側(cè)。所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其進(jìn)一步的特點(diǎn)是，第二基礎(chǔ)件是支 架，該支架套裝在該轉(zhuǎn)軸上，該支架的外側(cè)設(shè)置有傳動齒，該驅(qū)動裝置還包括驅(qū)動齒軸，該 驅(qū)動齒軸和該支架的傳動齒嚙合。本實(shí)用新型具有如下技術(shù)效果本實(shí)用新型的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置屬于機(jī)械式定時_升程全可變 氣門驅(qū)動裝置，可實(shí)現(xiàn)氣門開啟持續(xù)期和升程大小按預(yù)先設(shè)定的變化規(guī)律在0和最大值之 間連續(xù)可調(diào)，從而起到動態(tài)調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)進(jìn)氣量的作用；當(dāng)用于汽油機(jī)時，可完全取代傳統(tǒng)節(jié) 氣門，從而大大降低泵氣損失，獲得明顯的節(jié)油效果，汽油機(jī)采用本實(shí)用新型的裝置，還能 在全轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)優(yōu)化最大扭矩，兼顧了低速大扭矩特性和高速高功率輸出，從而提高汽油 機(jī)動力性能；還能實(shí)現(xiàn)汽油機(jī)可變排量的功能，大大降低了油耗，并提高了經(jīng)濟(jì)性；可用于 包括機(jī)械或液壓挺柱、滾子搖臂在內(nèi)的全部傳統(tǒng)氣門驅(qū)動形式的汽油機(jī)上；應(yīng)用該裝置，無 需改動原發(fā)動機(jī)缸蓋，技術(shù)的擴(kuò)展性好，實(shí)用價(jià)值高。
圖1是機(jī)構(gòu)處于調(diào)節(jié)量為0(最小)時的機(jī)構(gòu)狀態(tài)示意圖。圖2是機(jī)構(gòu)處于調(diào)節(jié)量為最大時的機(jī)構(gòu)狀態(tài)示意圖。圖3是機(jī)構(gòu)的主視圖。圖4是機(jī)構(gòu)的立體視圖。圖5是機(jī)構(gòu)的分解視圖。圖6是機(jī)構(gòu)的原理視圖。
具體實(shí)施方式
如圖3至圖5所示，轉(zhuǎn)軸1用于安裝在發(fā)動機(jī)的第一基礎(chǔ)件(例如是安裝支架等)上，可被驅(qū)動連續(xù)轉(zhuǎn)動。第一連桿2在圖中所示的實(shí)施例中包括偏心圓盤2，該偏心圓盤經(jīng) 鍵連接或緊配等工藝與軸1固定，或直接與轉(zhuǎn)軸1一體制造。第二連桿3的大端圓孔套裝 于偏心圓盤2上，可繞之旋轉(zhuǎn)；小端圓孔內(nèi)裝滾子6。第三連桿(搖臂)8的一端的孔經(jīng)連 接銷4鉸接于支架5上，中部孔經(jīng)連接銷7鉸接于滾子6上，另一端孔經(jīng)連接銷10鉸接于 第四連桿11 一端孔上。第四連桿11另一端孔經(jīng)連接銷13鉸接于第五連桿12外端孔上。 第五連桿12的大孔套裝于轉(zhuǎn)軸1上，可繞之轉(zhuǎn)動。第五連桿12的具有大孔的一端具有凸 輪外廓面，其與件14接觸。支架5 (第二基礎(chǔ)件)套裝于轉(zhuǎn)軸1上，可繞之轉(zhuǎn)動，其上部外 側(cè)有鑲嵌或一體制造的傳動齒，并與齒輪軸9的齒圈嚙合。齒輪軸9用于安裝在發(fā)動機(jī)上， 可由控制系統(tǒng)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)，并保持在任意轉(zhuǎn)角。件14是挺柱式或滾子搖臂式氣門驅(qū)動組件總 成裝于發(fā)動機(jī)上，可沿其軸線往復(fù)直線運(yùn)動。發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時，在某一時刻，齒輪軸9使支架5穩(wěn)定于相對轉(zhuǎn)軸1軸線的某一轉(zhuǎn)角 位置。圖4所示的機(jī)構(gòu)可以簡化為圖6所示的原理圖，其中支架5簡化為可活動的第二基 礎(chǔ)件(或支座)B，偏心圓盤和轉(zhuǎn)軸1簡化為第一基礎(chǔ)件(或支座)A。發(fā)動機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸1連 續(xù)轉(zhuǎn)動時，固定其上的第一連桿2隨之轉(zhuǎn)動，從而在第一連桿2、第二連感連桿3、第三連桿 8之間形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)。第三連桿8繞連接銷4往復(fù)擺動，同時經(jīng)第四連桿11拉動第五 連桿12繞轉(zhuǎn)軸1軸線連續(xù)往復(fù)擺動，即在第三連桿8、第四連桿11及第五連桿12之間形成 搖臂四連桿機(jī)構(gòu)。在圖中所示的實(shí)施例中，第三連桿8、第四連桿11及第五連桿12的個數(shù) 為2，也即由曲柄連桿機(jī)構(gòu)帶動雙搖臂四連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動，以分別驅(qū)動兩氣門驅(qū)動組件。如圖 4和圖5所示，第三連桿8的下端具有左側(cè)部分和右側(cè)部分，兩第四連桿11分別鉸接第三連 桿8的左側(cè)和右側(cè)，而兩第五連桿12分別套裝在轉(zhuǎn)軸1上以及位于偏心圓盤2的兩側(cè)。第五連桿12的凸輪外廓是由與大孔同軸的基圓段、和特別設(shè)計(jì)的工作段組合而 成的特殊型面，第五連桿12往復(fù)擺動時，組合外廓型面與件14發(fā)生作用，其中基圓段與件14 的接觸作用不會使件14發(fā)生軸向運(yùn)動，而工作段可使件14按預(yù)定的運(yùn)動規(guī)律往復(fù)直線運(yùn)動。齒輪軸9為控制軸，其在控制系統(tǒng)操控下，可使整套機(jī)構(gòu)繞轉(zhuǎn)軸1軸線旋轉(zhuǎn)一特定 角度，從而在第五連桿12的一次往復(fù)擺動周期內(nèi)，其組合外廓型面中的基圓段與工作段各 自所占的時長比例發(fā)生變化，從而使件14的軸向運(yùn)動時間長度和距離發(fā)生變化。這個軸向 運(yùn)動時間長度和距離，也就是發(fā)動機(jī)氣門開啟持續(xù)期和升程，可以在0至氣門最大開啟持 續(xù)期或最大升程之間相關(guān)的連續(xù)調(diào)節(jié)。控制軸9的極限轉(zhuǎn)角下，0升程和最大升程(亦即0 開啟持續(xù)期和最大開啟持續(xù)期)的極限情況，機(jī)構(gòu)位置關(guān)系分別如如圖1和圖2所示。
權(quán)利要求一種機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其特征在于，包括第一基礎(chǔ)件；第二基礎(chǔ)件；第一連桿(2)，具有第一端和第二端，第一連桿的第一端鉸接第一基礎(chǔ)件；第二連桿(3)，具有第一端和第二端，第二連桿的第一端鉸接第一連桿的第二端；第三連桿(8)，具有第一端和第二端，第三連桿的第一端鉸接可活動的第二基礎(chǔ)件，第二連桿的第二端鉸接第三連桿的第一端和第二端之間的部分；第四連桿(11)，具有第一端和第二端，第四連桿的第一端鉸接第三連桿的第二端；以及第五連桿(12)，具有第一端和第二端，第五連桿的第一端鉸接第一基礎(chǔ)件，第四連桿的第二端鉸接第五連桿的第一端和第二端之間的部分；其中，第一連桿的第一端為動力輸入端，第五連桿的第二端為動力輸出端，具有凸輪輪廓，第一連桿、第二連桿、第三連桿、第一基礎(chǔ)件以及第二基礎(chǔ)件構(gòu)成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，而第三連桿、第四連桿、第五連桿第一基礎(chǔ)件以及第二基礎(chǔ)件構(gòu)成以第三連桿為搖臂的搖臂四連桿機(jī)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其特征在于，第五連桿和 第一連桿的轉(zhuǎn)動軸線共線。
3.如權(quán)利要求1所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其特征在于，第一連桿由 偏心圓盤和轉(zhuǎn)軸構(gòu)成，偏心圓盤固定套置在轉(zhuǎn)軸上或者與轉(zhuǎn)軸一體成型，第二連桿的第一 端具有大孔，第二連桿通過該大孔套裝在該偏心圓盤上，可相對偏心圓盤轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)軸可轉(zhuǎn)動 地安裝在該第一基礎(chǔ)件上。
4.如權(quán)利要求3所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其特征在于，第五連桿的 第一端套裝在轉(zhuǎn)軸上，可相對轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。
5.如權(quán)利要求4所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其特征在于，該第三連桿、 該第四連桿以及該第五連桿的個數(shù)分別為兩個，即該驅(qū)動裝置具有雙搖臂四連桿機(jī)構(gòu)，第 二連桿的第二端具有第一側(cè)和第二側(cè)，雙搖臂四連桿機(jī)構(gòu)中各機(jī)構(gòu)的第三連桿分別鉸接該 第二連桿的第二端的第一側(cè)和第二側(cè)，該雙搖臂四連桿機(jī)構(gòu)中各機(jī)構(gòu)的第五連桿分別套裝 在該轉(zhuǎn)軸上且位于該偏心圓盤的兩側(cè)。
6.如權(quán)利要求3所述的機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其特征在于，第二基礎(chǔ)件 是支架，該支架套裝在該轉(zhuǎn)軸上，該支架的外側(cè)設(shè)置有傳動齒，該驅(qū)動裝置還包括驅(qū)動齒 軸，該驅(qū)動齒軸和該支架的傳動齒嚙合。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種機(jī)械式連續(xù)可變氣門升程驅(qū)動裝置，其包括曲柄連桿機(jī)構(gòu)和搖臂四連桿機(jī)構(gòu)，曲柄連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動搖臂四連桿機(jī)構(gòu)的搖臂，該搖臂鉸接于受控的基礎(chǔ)件，當(dāng)受控的基礎(chǔ)件活動時，搖臂四連桿機(jī)構(gòu)的輸出運(yùn)動發(fā)生變化，從而它可實(shí)現(xiàn)氣門開啟持續(xù)期和升程大小按預(yù)先設(shè)定的變化規(guī)律在0和最大值之間連續(xù)可調(diào)，從而起到動態(tài)調(diào)節(jié)氣缸內(nèi)進(jìn)氣量的作用。
文檔編號F01L1/18GK201554511SQ200920211128
公開日2010年8月18日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者呂世亮, 孔毅, 張華 , 張小虎, 李沖霄, 武濤, 章健勇, 邵強(qiáng), 郝曉偉, 錢承炬 申請人:上海汽車集團(tuán)股份有限公司