连续可变气门开启持续时间装置和设置有该装置的发动机的制作方法

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月31日提交的韩国专利申请第10-2016-0039401号的优先权，该申请的全部内容通过引用并入本文用于所有目的。

本发明涉及连续可变气门开启持续时间装置和设置有该装置的发动机。更具体地，本发明涉及这样的连续可变气门开启持续时间装置和设置有该装置的发动机，其中所述连续可变气门开启持续时间装置可以以简单的结构根据发动机的操作条件来改变气门的开启持续时间。

背景技术：

内燃机通过使燃烧室中的燃料在吸入燃烧室内的空气媒介中燃烧而产生动力。进气门由凸轮轴操作用以吸入空气，在进气门打开的同时空气被吸入燃烧室。此外，排气门由凸轮轴操作，在排气门打开的同时将燃烧气体从燃烧室排出。

进气门和排气门的最佳操作取决于发动机的转速。亦即，气门的最佳升程或最佳打开/关闭正时取决于发动机的转速。为了获得这种取决于发动机转速的最佳气门操作，已经进行各种研究，例如多个凸轮和可以根据发动机转速而改变气门升程的连续可变气门升程(cvvl)的设计。

而且，为了获得这种取决于发动机转速的最佳气门操作，已经进行能够根据发动机转速进行不同气门正时操作的连续可变气门正时(cvvt)装置的研究。一般的cvvt可以改变气门正时并且具有固定的气门开启持续时间。

然而，一般的cvvl和cvvt的构造复杂并且制造成本昂贵。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本公开的各个方面致力于提供一种连续可变气门开启持续时间装置和设置有该装置的发动机，所述连续可变气门开启持续时间装置可以以简单的构造根据发动机的操作条件来改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以包括：凸轮轴；凸轮设备，其上形成凸轮，凸轮轴插入所述凸轮设备，所述凸轮设备相对于凸轮轴的相对相位角是可变的，并且在凸轮设备上形成凸轮键；内部支架，其将凸轮轴的旋转传递至凸轮设备并且在所述内部支架上分别形成第一滑动开口和第二滑动开口；滑动壳体，内部支架可旋转地插入所述滑动壳体并且所述滑动壳体相对于凸轮轴的相对位置是可变的；控制器，其选择性地改变滑动壳体的相对位置；凸轮销，其上形成凸轮键槽使得凸轮键可滑动地插入其中，并且所述凸轮销可滑动地插入第二滑孔；以及滑动销，其可旋转地插入第一滑孔并且可滑动地插入凸轮轴。

滑动销可以包括：销本体，其可滑动地插入凸轮轴；以及销头部，其可旋转地插入第一滑孔，其中销本体和销头部可以整体或一体地形成。

可以在凸轮轴中沿着其纵向方向形成凸轮轴油孔，可以在销本体中形成本体油孔并且将其构造成与凸轮轴油孔流体联通，并且可以在销头部中形成油槽并且该油槽构造成与本体油孔流体联通。

凸轮设备可以包括第一凸轮部和第二凸轮部，所述第一凸轮部对应于第一汽缸布置，所述第二凸轮部对应于与第一汽缸相邻的第二汽缸布置，并且内部支架可以包括第一内部支架和第二内部支架，所述第一内部支架和第二内部支架被构造成将凸轮轴的旋转分别传递至第一和第二凸轮部。

连续可变气门开启持续时间装置可以进一步包括轴承，所述轴承设置在滑动壳体中并且支撑第一和第二支架。

第一内部支架和第二内部支架可以彼此连接。

凸轮设备可以包括对应于多个汽缸布置的第一、第二、第三和第四凸轮部，内部支架可以包括第一、第二、第三和第四内部支架，所述第一、第二、第三和第四内部支架被构造成将凸轮轴的旋转分别传递至第一、第二、第三和第四凸轮部，并且滑动壳体可以包括第一滑动壳体和第二滑动壳体，第一内部支架和第二内部支架可旋转地插入所述第一滑动壳体，第三和第四内部支架可旋转地插入所述第二滑动壳体。

连续可变气门开启持续时间装置可以进一步包括双列轴承，所述双列轴承分别设置在第一和第二滑动壳体中从而可旋转地支撑第一、第二、第三和第四内部支架。

第一内部支架和第二内部支架可以彼此连接，并且第三内部支架和第四内部支架可以彼此连接。

根据本发明的示例性实施方案的发动机可以包括：凸轮轴；凸轮设备，其上形成凸轮，凸轮轴插入所述凸轮设备，所述凸轮设备相对于凸轮轴的相对相位角是可变的，并且在凸轮设备上形成凸轮键；内部支架，其将凸轮轴的旋转传递至凸轮设备并且在所述内部支架上分别形成第一滑动开口和第二滑动开口；滑动壳体，内部支架可旋转地插入所述滑动壳体并且所述滑动壳体相对于凸轮轴的相对位置是可变的；控制器，其选择性地改变滑动壳体的相对位置；凸轮销，其上形成凸轮键槽使得凸轮键可滑动地插入其中，并且所述凸轮销可滑动地插入第二滑孔；以及滑动销，其可旋转地插入第一滑孔并且可滑动地插入凸轮轴。

滑动销可以包括：销本体，其可滑动地插入凸轮轴；以及销头部，其可旋转地插入第一滑孔，其中销本体和销头部可以整体或一体地形成。

可以在凸轮轴中沿着其纵向方向形成凸轮轴油孔，可以在销本体中形成本体油孔并且将其构造成与凸轮轴油孔流体联通，并且可以在销头部中形成油槽并且该油槽构造成与本体油孔流体联通。

凸轮设备可以包括第一凸轮部和第二凸轮部，所述第一凸轮部对应于第一汽缸布置，所述第二凸轮部对应于与第一汽缸相邻的第二汽缸布置，并且内部支架可以包括第一内部支架和第二内部支架，所述第一内部支架和第二内部支架被构造成将凸轮轴的旋转分别传递至第一凸轮部和第二凸轮部。

发动机可以进一步包括轴承，所述轴承设置在滑动壳体中并且支撑第一和第二支架。

第一内部支架和第二内部支架可以彼此连接。

凸轮设备可以包括对应于多个汽缸布置的第一、第二、第三和第四凸轮部，内部支架可以包括第一、第二、第三和第四内部支架，所述第一、第二、第三和第四内部支架被构造成将凸轮轴的旋转分别传递至第一、第二、第三和第四凸轮部，并且滑动壳体可以包括第一滑动壳体和第二滑动壳体，第一内部支架和第二内部支架可旋转地插入所述第一滑动壳体，第三和第四内部支架可旋转地插入所述第二滑动壳体。

发动机可以进一步包括双列轴承，所述双列轴承分别设置在第一和第二滑动壳体中从而可旋转地支撑第一、第二、第三和第四内部支架。

第一内部支架和第二内部支架可以彼此连接，并且第三内部支架和第四内部支架可以彼此连接。

发动机可以进一步包括：支撑支架，其连接第一滑动壳体和第二滑动壳体并且所述支撑支架上形成引导孔；凸轮帽，其可旋转地支撑凸轮轴；以及引导杆，其安装至凸轮帽并且插入引导孔从而引导支撑支架的移动。

可以在第一和第二滑动壳体上分别形成控制槽，并且控制器可以包括：偏心控制轴，其插入控制槽，以及控制马达，其使偏心控制轴旋转从而控制滑动壳体的相对位置。

可以在每个凸轮帽上形成轴孔使得偏心控制轴插入其中。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以以简单的结构根据发动机的操作条件来改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以减小尺寸，因此气门机构的整个高度可以降低。

由于连续可变气门开启持续时间装置可以应用于现有发动机而无需过多的改变，因此可以提高生产率并且可以降低生产成本。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1为设置有根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的发动机的立体图。

图2为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的分解立体图。

图3为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的局部分解立体图。

图4为沿着图1的线ⅳ-ⅳ所呈现的横截面图。

图5为设置有根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的发动机的局部立体图。

图6为显示根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的工作的图。

图7为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的气门特性(valveprofile)的曲线图。

图8和图9为显示根据本发明的修改的示例性实施方案的内部支架的图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它实施方案。

在下文的详细说明中，仅简单地通过举例的方式显示和描述本发明的某些示例性实施方案。

本领域技术人员将意识到，可以对所描述的实施方案进行各种不同方式的修改，所有这些修改将不脱离本发明的精神或范围。

将省略与说明无关的部件从而清楚描述本发明，在整个说明书中，相同或相似的零件将用相同的附图标记表示。

在附图中，层、膜、板、区域等的厚度夸大以便清楚。

在整个说明书和权利要求书中，除非明确地相反描述，术语“包括”和变化形式例如“包含”或“含有”应被理解为暗示包含所述零件但是不排除任何其它零件。

下面将参考附图对本发明的示例性实施方案进行详细描述。

图1为设置有根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的发动机的立体图，图2为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的分解立体图。

图3为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的局部分解立体图，图4为沿着图1的线ⅳ-ⅳ所呈现的横截面图，图5为设置有根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的发动机的局部立体图。

参考图1至图5，根据本发明的示例性实施方案的发动机1包括连续可变气门开启持续时间装置并且连续可变气门开启持续时间装置通过凸轮载架10安装至发动机1。

在图中，发动机包括4个汽缸201、202、203和204，但是不限于此。

连续可变气门开启持续时间装置包括：凸轮轴30；凸轮设备70，在所述凸轮设备70上形成凸轮71或72，凸轮轴30插入所述凸轮设备70，所述凸轮设备70相对于凸轮轴30的相对相位角是可变的，并且在凸轮设备70上形成凸轮键74；内部支架80，所述内部支架80将凸轮轴30的旋转传递至凸轮设备70并且在所述内部支架80上分别形成第一滑孔81和第二滑孔82；滑动壳体90，内部支架80可旋转地插入所述滑动壳体90并且所述滑动壳体90相对于凸轮轴30的相对位置是可变的；控制器100，所述控制器100选择性地改变滑动壳体90的相对位置；凸轮销84，在所述凸轮销84上形成凸轮键槽83使得凸轮键74可滑动地插入其中，并且所述凸轮销84可滑动地插入第二滑孔82；以及滑动销60，所述滑动销60可旋转地插入第一滑孔81并且可滑动地插入凸轮轴30。

凸轮轴30可以为进气凸轮轴或排气凸轮轴。

凸轮71和72接触从而打开气门200。

滑动销60包括可滑动地插入凸轮轴30的销本体62和可旋转地插入第一滑孔81的销头部64，其中销本体62和销头部64可以整体或一体地形成。

在凸轮轴30上形成凸轮轴孔34，滑动销60的销本体62可滑动地插入凸轮轴孔34并且销头部64可旋转地插入第一滑孔81。

在凸轮轴30中沿着其纵向方向形成凸轮轴油孔32，在销本体62中形成本体油孔66并且将其构造成与凸轮轴油孔32流体联通，并且在销头部64中形成油槽68并且将其构造成经由在滑动销60中形成的联通孔69与本体油孔66流体联通。

供应至凸轮轴油孔32的润滑剂可以通过本体油孔66、联通孔69和油槽68平稳地供应至内部支架80。

凸轮设备70包括第一凸轮部70a和第二凸轮部70b，所述第一凸轮部70a对应于一个汽缸(例如第一汽缸201)布置，所述第二凸轮部70b对应于相邻汽缸(例如与第一汽缸201相邻的第二汽缸202)布置。内部支架80包括第一内部支架80a和第二内部支架80b，所述第一内部支架80a和第二内部支架80b被构造成将凸轮轴30的旋转分别传递至第一凸轮部70a和第二凸轮部70b。

双列轴承92设置在滑动壳体90中并且与第一内部支架80a和第二内部支架80b连接。因此，第一内部支架80a和第二内部支架80b设置在一个滑动壳体90中并且可以由于双列轴承92的原因旋转而不会受到干扰。

而且，由于第一内部支架80a和第二内部支架80b设置在一个滑动壳体90中，因此可以减少零件数目，可以改进生产率并且可以减小用于容纳连续可变气门开启持续时间装置的空间。

在图中，根据本发明的各个示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以应用于具有四个汽缸的发动机，但是不限于此。根据本发明的各个示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以应用于具有不同的汽缸(例如具有六个或多个汽缸)的发动机。

为了便于理解，将讨论应用于四汽缸发动机的连续可变气门开启持续时间装置。

凸轮设备70可以包括对应于汽缸201、202、203和204设置的第一、第二、第三和第四凸轮部70a、70b、70c和70d，内部支架80可以包括第一、第二、第三和第四内部支架80a、80b、80c和80d，所述第一、第二、第三和第四内部支架80a、80b、80c和80d被构造成将凸轮轴30的旋转分别传递至第一、第二、第三和第四凸轮部70a、70b、70c和70d，并且滑动壳体90可以包括第一滑动壳体90a和第二滑动壳体90b，第一内部支架80a和第二内部支架80b可旋转地插入所述第一滑动壳体90a，第三和第四内部支架80c和80d可旋转地插入所述第二滑动壳体90b。

双列轴承92可以分别设置在第一和第二滑动壳体90a和90b中从而可旋转地支撑第一、第二、第三和第四内部支架80a、80b、80c和80d。

在本发明的示例性实施方案中，控制器100可以通过控制两个滑动壳体90a和90b的位置来控制第一、第二、第三和第四凸轮部70a、70b、70c和70d的相位角(或开启持续时间)，因此可以减少零件数目，可以改进生产率并且可以减小用于容纳连续可变气门开启持续时间装置的空间。

根据本发明的示例性实施方案的发动机1进一步包括：支撑支架96，所述支撑支架96连接第一滑动壳体90a和第二滑动壳体90b并且所述支撑支架96上形成引导孔98；凸轮帽40，所述凸轮帽40可旋转地支撑凸轮轴30；以及引导杆94，所述引导杆94安装至凸轮帽40并且插入引导孔98从而引导支撑支架96的移动。

在每个滑动壳体90a和90b上形成控制槽93，并且控制器100包括插入控制槽的偏心控制轴102和控制马达108，所述控制马达108选择性地使偏心控制轴102旋转从而改变滑动壳体90的相对位置。蜗轮104连接至偏心控制轴102并且蜗杆106连接至控制马达108并且与蜗轮104啮合。

每个凸轮帽40包括凸轮帽本体44和与凸轮帽本体44连接的凸轮帽盖46，并且在凸轮帽本体44和凸轮帽盖46之间形成轴孔42使得偏心控制轴102插入其中。由于偏心控制轴102插入轴孔42，因此偏心控制轴102可以得到稳固支撑。

凸轮在每个凸轮部70上成对71和72形成，在每个凸轮部70的成对凸轮71和72之间形成凸轮帽连接部76，因此凸轮部70可以稳固地旋转。

图6为显示根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的工作的图，图7为根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的气门特性的曲线图。

参考图1至图7，将描述根据本发明的各个示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置的操作。

根据发动机的操作状态，ecu(发动机控制设备或电控制单元)将控制信号传递至控制器100的马达108从而改变滑动壳体90的相对位置。例如，滑动壳体90可以向上或向下移动。

例如，如图6所示，当马达108旋转偏心控制轴102使得滑动壳体90移动时，内部支架80的旋转中心相对于凸轮轴30的旋转中心向上移动。因此，凸轮部70的角加速度改变使得气门的开启持续时间改变。

凸轮轴30的旋转中心在图6中用“a”表示。当滑动壳体90和内部支架80之间的相对位置根据控制马达108的操作而变化时，内部支架80相对于凸轮轴30的相对旋转中心改变。

在滑动销60随着凸轮轴30旋转的同时，销本体62可以在凸轮轴孔34中滑动，销头部64可以在第一滑孔81中旋转，凸轮销84可以在第二滑孔82中旋转并且凸轮键74可以在凸轮键槽83中滑动。因此，凸轮71和73相对于凸轮轴30的旋转速度的相对旋转速度改变。

如图7所示，尽管气门200的最大升程恒定，然而凸轮71和72相对于凸轮轴30的旋转速度的旋转速度根据滑动壳体90的相对位置而改变，使得气门200的关闭和开启时间改变。亦即，气门200的开启持续时间改变。

在图7中，虽然气门200的开启时间恒定，但是气门200的关闭时间改变，然而其不限于此。根据凸轮71和72和气门200的各种安装角度，凸轮71和72的凸轮凸角和气门200之间的各种接触角度等，可以执行各种气门开启持续时间。

图8和图9为显示根据本发明的修改的示例性实施方案的内部支架的图。

参考图8和图9，轴承292(例如双列轴承)可以设置在滑动壳体290中并且第一内部支架280a和第二内部支架280b可以彼此连接。例如，在第一内部支架280a和第二内部支架280b上分别形成第一内部支架连接件283和第二内部支架连接件284，并且第一内部支架连接件283和第二内部支架连接件284连接。

在图中，第一内部支架连接件283和第二内部支架连接件284以外凸形式形成。

在第一内部支架280a和第二内部支架280b连接的情况下，可以减少由于轴承、内部支架、滑动壳体等的制造公差而造成的松动或振动。

然而，尽管图中未显示，第三内部支架和第四内部支架可以连接使得第三内部支架和第四内部支架之间稳固地旋转。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以以简单的结构根据发动机的操作条件来改变气门的开启持续时间。

根据本发明的示例性实施方案的连续可变气门开启持续时间装置可以减小尺寸，因此气门机构的整个高度可以降低。

由于连续可变气门开启持续时间装置可以应用于现有发动机而无需过多的改变，因此可以提高生产率并且可以降低生产成本。

由于在滑动销60上形成本体油孔66和油槽68，因此润滑剂可以平稳地供应至包括内部支架等的旋转零件。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“高”、“低”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“前”、“后”、“背”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“内”、“外”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方式的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。