本实用新型属于汽车发动机连续可变气门正时技术领域，特别涉及一种连续可变气门正时驱动装置。
背景技术：
发动机连续可变气门正时技术是目前汽车发动机中一项重要技术。相对于传统发动机气门机构不能兼顾发动机低速时的燃油经济性和高速时的动力性，仅能保障发动机在某一转速范围内处于最佳配气状态。连续可变气门正时技术正是通过连续改变发动机进排气门早开或晚关来实现最佳的气门正时，使气门相位始终以最佳配气状态满足发动机工况需求。连续可变气门技术利用发动机进气门早开、早关促使气门重叠角加大，以改善排气效果，极大地改善发动机低转速工作段的燃油经济性和大转矩工作段的扭矩输出；也可使发动机进气门晚开、晚关，充分利用气流惯性提高充气效率，极大地保障发动机高负荷时的动力性能。同时连续可变气门正时技术还有助于提高混合动力汽车发动机的瞬时启停性能。
目前市场上现有的可变气门正时装置，结构复杂，正时调节反应慢，且精度较低。
技术实现要素：
本实用新型的目的是克服现有可变气门正时驱动装置结构复杂、调节精度低的缺陷，提供了一种便于安装在凸轮轴端、结构简单、调节精度较高的连续可变气门正时驱动装置。
本实用新型提供的技术方案为：
一种连续可变气门正时驱动装置，包括：
螺杆，其一端同轴固定连接发动机的进排气凸轮轴，另一端为自由端；
滑移螺母，其套设在螺杆上，所述滑移螺母与螺杆之间设有可循环滚动的钢球，使滑移螺母相对所述螺杆轴向移动时螺杆相对滑移螺母转动；滑移螺母的两端固定连接密封挡圈，
外壳体，其同轴套设在滑移螺母外侧，外壳体的内壁与密封挡圈的外缘之间形成密封，所述外壳体包括：
第一端盖，其可旋转的连接在螺杆的自由端，所述第一端盖与其对应滑移螺母的密封挡圈之间形成第一油腔；
第二端盖，其可旋转的套设在螺杆靠近所述凸轮轴的一端，并与螺杆之间形成密封；所述第二端盖与其对应的密封挡圈之间形成第二油腔；
传动轮，其同轴固定连接在外壳体的外壁上，所述传动轮通过传动带连接发动机曲轴；
其中，所述滑移螺母可轴向移动的连接外壳体的内壁上，并能够跟随外壳体同步转动；所述第一油腔及第二油腔分别通过进油孔与油液供给控制系统连通。
优选的是，所述滑移螺母外侧沿轴向设有滑轨；外壳体的内壁上固定设置与所述滑轨相匹配的滑块，并通过所述滑块与滑移螺母的外侧连接。
优选的是，所述滑移螺母与螺杆之间设置螺旋沟槽，所述钢球设置在所述螺旋沟槽中，并沿所述螺旋沟槽滚动，所述螺旋沟槽的螺纹力矩为：
其中，F是轴向工作载荷，L是螺纹导程，d0是螺杆中径，ψ是螺杆中径处的螺纹升角，ρd是当量摩擦角。
优选的是，所述第一端盖中心设有定位轴套，并通过所述定位轴套与螺杆的自由端连接。
优选的是，所述第二端盖与螺杆之间采用密封垫密封。
优选的是，第一油腔及第二油腔的进油孔分别设置在螺杆上，两个进油孔分别通过螺杆内部的进油通道与油腔外部的两个注油孔连通。
优选的是，所述注油孔设置在凸轮轴上的环形凹槽内。
优选的是，所述注油孔连接油液供给控制系统，所述油液供给控制系统包括：
油泵，其连接油箱；
电磁换向阀，其设置在油泵的供油管路上，所述换向阀的左位通道、中位通道及右位通道中的任意一个能够与两个注油孔连通；
发动机ECU，其根据发动机工况控制所述电磁换向阀切换通道。
优选的是，所述注油孔连接油液供给控制系统还包括溢流阀，其设置在所述油泵与换向阀之间的供油管路上。
本实用新型的有益效果是：
本实用新型提供的连续可变气门正时驱动装置，结构简单，稳定性好，能够方便的装配在发动机进排气凸轮轴一端实现进排气门的连续可变气门正时，使气门开启时间始终处于理想状态，兼顾发动机低速及高速不同工况，极大地改善了发动机的燃油消耗和动力输出等问题。
附图说明
图1为本实用新型所述的连续可变气门正时驱动装置的外部结构示意图。
图2为本实用新型所述的连续可变气门正时驱动装置的内部结构示意图。
图3为本实用新型所述的第一端盖结构示意图。
图4为本实用新型所述的外壳体结构示意图。
图5为本实用新型所述的滑移螺母结构示意图。
图6为本实用新型所述的连续可变气门正时驱动装置中的钢球安装示意图。
图7为本实用新型所述的连续可变气门正时驱动装置中的电磁换向阀连通左位通道示意图。
图8为本实用新型所述的连续可变气门正时驱动装置中的电磁换向阀连接中位通道示意图。
图9为本实用新型所述的连续可变气门正时驱动装置中的电磁换向阀连通右位通道示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
如图1-7所示，本实用新型提供了一种连续可变气门正时驱动装置，其与进排气凸轮轴100延伸出发动机机体外部的一端连接，凸轮轴100的另一端是置于发动机机体内的凸轮装置(图中未示出)。所述正时驱动装置包括：螺杆210，其一端同轴固定连接发动机的进排气凸轮轴100，另一端为自由端；在本实施例中螺杆210是基于凸轮轴100的延伸部分加工而成的，以满足装配强度要求。
滑移螺母220，其套设在螺杆210上，滑移螺母220的两端固定连接密封挡圈240。在本实施例中，滑移螺母220与密封挡圈240之间通过螺钉固定连接，滑移螺母220与密封挡圈240之间装有密封垫，且在密封挡圈240内环与螺杆210之间安装密封垫，防止油液进入滑移螺母220所在的位置，且保证不影响滑移螺母220与螺杆210之间相对转动。
所述滑移螺母220与螺杆之间设有可循环滚动的钢球230，使滑移螺母220相对所述螺杆210轴向移动时螺杆210相对滑移螺母220转动。螺杆220的中间部分加工成与钢球230相匹配的螺旋沟槽231，滑移螺母220内对应螺旋沟槽231设有螺旋沟槽，钢球230位于螺旋沟槽231及滑移螺母220内的螺旋沟槽之间。为满足装卸钢球230方便及满足滑移螺母220与外壳体250内壁之间的装配需求，在滑移螺母220外侧设置钢球导管221，钢球230是由滑移螺母220与钢球导管221两端接口222处装入。钢球导管221通过固定扣固定在滑移螺母220的外壁上，钢球导管221两端接口与滑移螺母220内的螺旋沟槽边线相切，以保证钢球230在钢球导管221与滑移螺母220内连续滚动的平滑性。钢球导管221把滑移螺母220内的所有钢球230连接成一个闭合的连续循环圈结构，钢球230会随滑移螺母220的轴向滑移而在螺旋沟槽内连续平滑滚动，以实现螺杆210相对滑移螺母220的圆周转动。同时为保证滑移螺母220高速转动时的动平衡性，在相对钢球导管221相对侧滑移螺母220外壁上设置两个与钢球导管221对应的平衡重223。
螺杆210上螺旋沟槽231的轴向长度满足滑移螺母220在螺杆210上轴向移动时，螺杆210上的螺旋沟槽231不会超出滑移螺母220的两端的密封挡圈240内侧，且滑移螺母220内螺旋沟槽的轴向长度要小于滑移螺母220自身的轴向长度，以防止两个密封挡圈240外侧的油液进入到螺旋沟槽内。
外壳体250，其同轴套设在滑移螺母220外侧，外壳体的内壁与密封挡圈240的外缘之间安装密封垫形成密封，所述外壳体250包括：第一端盖251，其中心设有定位轴套252，并通过所述定位轴套252与螺杆210的自由端连接。定位轴套252能够支撑螺杆210的轴端，保证螺杆210与外壳250之间相对转动时、以及所述正时驱动装置随发动机曲轴高速转动时的动平衡性。所述第一端盖251与其对应滑移螺母220的密封挡圈240之间形成第一油腔310。第二端盖253，其可旋转的套设在螺杆210靠近所述凸轮轴100的一端，第二端盖253与螺杆210之间安装密封垫形成密封；所述第二端盖253与其对应的密封挡圈240之间形成第二油腔320。外壳250的主体部分和第一端盖251及第二端盖253之间通过螺钉组装而成，且第一端盖251和第二端盖253内侧加装密封圈以保证外壳体250主体部分与第一端盖251和第二端盖253之间的密封性。其中，所述滑移螺母220可轴向移动的连接外壳体250的内壁上，并能够跟随外壳体250同步转动；在本实施例中，滑移螺母220外壁上沿轴向均匀布置三条滑轨224，且每条滑轨224上都设置有滑槽，外壳体250内壁上固定连接与对应滑轨224相匹配的滑块254，所述滑块254位于壳体250内壁的轴向中部，使滑移螺母220相对外壳体250只能在轴向方向上沿滑块254轴向滑移，滑移螺母220与外壳体250在绕轴向方向上始终同步转动。外壳体250内壁上的每条滑块254的长度要满足滑移螺母220轴向滑移时的滑移距离需求，所述滑移距离根据需要凸轮轴改变的相位确定。装配初始位置时，滑块254与位于滑轨224的中间位置。
传动轮260，其同轴固定连接在外壳体250的外壁上，所述传动轮260通过传动带连接发动机曲轴；发动机曲轴转动时带动传动轮260转动，传动轮260可采用带轮或链轮。
所述第一油腔310及第二油腔320分别通过开设在螺杆210上的进油孔311及进油孔321实现油液的进出。进油孔311及进油孔321分别通过螺杆210内部的两个进油通道与油腔外部的注油孔312及注油孔322连通。注油孔312及注油孔322连接油液供给控制系统。优选的是，所述注油孔312及注油孔322分别设置在凸轮轴100上的环形凹槽内，以保证所述正时驱动装置随凸轮轴100转动时油路供油顺畅。
如图7～9所示，所述油液供给控制系统是油泵330、电磁换向阀340、溢流阀350、油箱360和发动机ECU等组成的。所述连续可变气门正时驱动装置在初始起动时，即发动机处于怠速运行时，滑移螺母220在螺杆210的初始位置上保持静止不动，第一油腔310和第二油腔320的中油量相等，即第一油腔310和第二油腔320内的油压相等。
在汽车行驶过程中，发动机ECU会根据传感器检测的汽车的实时车速、发动机转速、凸轮相位角等反馈信号得出实际所需凸轮轴相位。发动机ECU根据实际所需凸轮轴相位向电磁换向阀340发出指令，改变换向阀中阀芯位置，控制电磁换向阀340左位、中位、右位的两个通道分别与通过油路与凸轮轴100上的注油孔312及注油孔322相连通，进而改变第一油腔310和第二油腔320中油液流向和油压大小，从而改变第一油腔310和第二油腔320大小，推动滑移螺母220轴向移动，以实现滑移螺母220与螺杆210的相对转动，进而实现连续可变气门正时驱动装置内凸轮轴端螺杆210相对传动轮260的转动，以实现凸轮轴的相位调节。
如图7所示，电磁换向阀340左位通道341分别连接注油孔312及注油孔322时，油箱360内油液在油泵330的作用下，通过油路370注入到第一油腔310内。由于油液量和油压增大，第一油腔310内的油液推动滑移螺母220沿滑块254相对螺杆210向第二油腔320方向滑移，第二油腔320的密封挡圈240推动第二油腔320内的油液通过油路380回流到油箱360内。
滑移螺母220朝向凸轮轴110方向(第二油腔320方向)滑移时，滑移螺母220内的钢球230在螺杆210上向右滚动旋进，滑移螺母220与螺杆210之间会相对转过一定的圆周角度。由于滑移螺母220外侧滑轨224受外壳体250内滑块254的限制作用，使外壳体250与滑移螺母220同步转动，且外壳体250与传动轮260同步转动，那么凸轮轴端螺杆210就会相对传动轮260转过一定的圆周角度。滑移螺母220的滑移距离长短决定螺杆210转过的圆周角度大小。
如图9所示，电磁换向阀340的右位通道343分别连通注油孔312及注油孔322时，油箱360内油液通在油泵330作用下，通过油路380进入到第二腔320内，由于油液量和油压增大，第二油腔320内油液推动滑移螺母220沿滑块254相对螺杆210向第一油腔310方向滑移。第一油腔310的密封挡圈240推动第一油腔310内油液通过油路370回流到油箱360内。
滑移螺母220朝向远离凸轮轴110的方向(第一油腔310方向)滑移时，滑移螺母220内的钢球230在螺杆210上向左滚动旋进，滑移螺母220与螺杆210之间会相对转过一定的圆周角度。由于滑移螺母220外侧滑轨224受外壳体250内滑块254的限制作用，使外壳体250与滑移螺母220同步转动，且外壳体250与传动轮260同步转动，那么凸轮轴端螺杆210就会相对传动轮260转过一定的圆周角度。滑移螺母220的滑移距离长短决定螺杆210转过的圆周角度大小。
当凸轮轴相位调节到发动机实际工况所需位置时，滑移螺母220会在油压作用下滑移到对应的指定位置，发动机ECU会根据反馈信息及时控制电磁换向阀340切换到中位通道342(如图8所示)，此时左油腔203与右油腔204内油压相等，滑移螺母220在螺杆210上保持相对静止。如果在电磁换向阀340切换到中位之前，油泵对应的油腔内油压超过规定的油压时系统会开启溢流阀350进行平衡保护，直至左右两侧油腔内的油压相等。
所述连续可变气门正时驱动装置是利用滚珠螺旋传动的逆传动效应把滑移螺母220的直线滑移转变为螺杆210的回转运动。在本实施例中，螺杆210和滑移螺母220之间的螺旋沟槽力矩(即螺纹力矩)满足M′如下公式，以使滚珠螺旋传动的逆传动效率达到最佳。
其中，F是轴向工作载荷，L是螺纹导程，d0是螺杆中径，ψ是螺杆中径处的螺纹升角，ρd是当量摩擦角(通常取ρd＝tg-10.0035)。
实施以连续可变气门正时驱动装置的具体调节过程为例做进一步说明：
在一实施例中，参照图1所示的传动轮260转动方向，凸轮轴100作为进气凸轮轴。如图7所示，电磁换向阀340左位通道341分别连接注油孔312及注油孔322时，在油压的作用下滑移螺母220朝向凸轮轴110方向滑移时，滑移螺母220内的钢球230在螺杆210上向右滚动旋进，滑移螺母220与螺杆210之间会相对转过一定的圆周角度(滑移螺母220的滑移距离长短决定螺杆210转过的圆周角度大小)，使凸轮轴100相对于传动轮260滞后一定圆周转角，即进气凸轮相位的滞后，以实现进气门延迟开启和关闭，提高充气效率，为发动机高转速和大功率工作段提供保障。
在另一实施例中，参照图1中所示的传动轮260转动方向，凸轮轴100作为进气凸轮轴。如图9所示，电磁换向阀340右位通道分别注油孔312及注油孔322时，在油液及油压作用下，滑移螺母220朝向远离凸轮轴110的方向滑移时，滑移螺母220内的钢球230在螺杆210上向左滚动旋进，滑移螺母220与螺杆210之间会相对转过一定的圆周角度，使凸轮轴100相对于传动轮260提前一定圆周转角，即进气凸轮相位的提前，以实现进气门提前开启和关闭，促使气门重叠角加大，进而改善排气效果，有助于改善发动机低转速工作段的燃油经济性和大转矩工作段的扭矩输出。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。