可變的閥升程裝置的制作方法

專利名稱：可變的閥升程裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可變的閥升程(valve lift)裝置。更具體地，本發 明涉及一種能夠根據發動機操作狀態調整閥升程量的可變的閥升程裝置。
背景技術：
通常，車輛發動機包括燃料在其內燃燒以產生動力的燃燒室。燃 燒室設置有提供含有燃料的氣體混合物的進氣閥和將燃燒氣體排出的 排氣閥。通過連接到曲軸上的閥升程裝置從而使這些進氣和排氣閥將 燃燒室打開和關閉。傳統的閥升程裝置具有通過使用形成為預定形成的凸輪通過利用 以預定形狀形成的凸輪具有固定的閥升程量。因此，不可能對被導入 或排出的氣體的量進行調整。因此，發動機在各種驅動范圍下不能以 其最優的狀態運行。例如，如果閥升程裝置被設計為對低驅動速度進行最優反應，那 么閥開啟時間和開啟量對于高速度驅動狀態下是不足夠的。相反，當 閥升程裝置被設計為對高驅動速度進行最優反應，那么相反的現象將 出現在低速度驅動狀態下。為了解決上述缺陷，已經研究和開發了一種可變閥升程裝置。各 種可變閥升程裝置，例如搖桿臂式(locker (rocker) arm type)可變 閥升程裝置、直接驅動式可變閥升程裝置、旋臂式可變閥升程裝置， 和其它己經被開發或者正在開發之中。
在傳統的高-低凸輪分離式可變閥升程裝置的情況下，它的操作穩 定性是非常好的，并且由于分別設有低和高凸輪，因此，它具有很高 的設計自由度。然而，高-低凸輪分離式可變閥升程裝置具有以下問題，即驅動質量增大，由此不可能開發成刀刃技術(cutting-edge technology)。例如，高-低凸輪分離式可變閥升程裝置不可能作為連續 的可變閥升程被開發。傳統的旋臂式2-穩定可變閥升程具有用于驅動低 凸輪的內體和用于驅動高凸輪的外體。因此，驅動質量增加并且它的 結構剛度發生惡化。這在高速驅動中對它是不利的。此背景技術部分所披露的上述信息僅僅是為了增加對本發明的背 景的理解，因此它包括那些并沒有形成為本國本領域普通技術人員已 公知的信息。發明內容本發明已經致力于提供一種單凸輪式可變閥升程裝置，它的結構 簡單，并且具有的低的驅動重量和高的結構剛度。本發明還提供了一種可變閥升程裝置，它通過簡單的設計改變能 用作CDA系統。本發明的示范性實施例提供了一種可變閥升程裝置，它包括臂(用 于控制進氣和排氣的閥和彈簧與該臂相連)，形成在與閥和闊彈簧相 對的所述臂上的驅動活塞凹槽，設置在驅動活塞凹槽內的驅動活塞， 位于驅動活塞凹槽內用于對所述驅動活塞進行偏壓的驅動活塞部彈性 件，與氣缸蓋相連以支承驅動活塞的支承，用于可選擇地固定驅動活 塞的鎖定單元，以及用于可選擇地將液壓供給所述鎖定單元的液壓提 供單元。鎖定單元可包括形成于驅動活塞上的止動(stopper)銷連接凹槽， 形成于臂上以與止動銷連接凹槽面對的止動銷凹槽，位于所述止動銷 凹槽內的止動銷，以及設置于止動銷凹槽內對所述止動銷進行偏壓的 止動銷部彈性件。液壓提供單元包括形成于臂內以使止動銷凹槽與驅動活塞凹槽相 連的液壓通道，被形成為穿透所述驅動活塞和支承的支承部液壓通道，
連接到支承部通道上以可選擇地將油供給油控制閥的油控制閥，以及 控制油控制閥發動機控制單元。發動機控制單元可根據發動機的操作狀態對油控制閥進行開啟和 關閉。止動銷根據油控制閥是否開啟可插入到止動銷連接凹槽內或從其 內移開。 .當止動銷插入到止動銷連接凹槽內時，其上形成有活塞凹槽的臂 部分不可在豎直方向上進行往復運動。當止動銷從止動銷連接凹槽移開時，其上形成有活塞凹槽的臂部 分可在豎直方向上進行往復運動。驅動活塞部彈性件可為壓縮彈簧。止動銷部彈性件可為拉伸彈簧。驅動活塞部彈性件的彈力可小于閥彈簧的彈力。


圖l為根據本發明示范性實施例的可變閥升程裝置的前剖視圖。 圖2為沿圖1的II-II線剖開的剖視圖。圖3為當油控制閥開啟時圖1的可變閥升程裝置的操作狀態的前剖視圖。圖4至圖6為當油控制閥關閉時圖1的可變閥升程裝置的操作狀態 的前剖視圖。
具體實施方式
此后將結合附圖對本發明的示范性實施例進行詳細說明。在下述的說明中，本發明的示范性實施例可應用于旋臂式系統。 然而，對于本領域普通技術人員而言明顯的是，本發明還可容易地應 用于搖桿臂系統。因此，應該理解的是，本發明不局限于旋臂系統。圖l為根據本發明示范性實施例的可變閥升程裝置的前剖視圖并 且圖2為沿圖1的II-II線剖開的剖視圖。如圖1所示，閥1和閥彈簧3連接到旋臂5上。驅動活塞凹槽15形成 在與閥1和閥彈簧3相對的旋臂5的下端上。 驅動活塞l 1設置在驅動活塞凹槽15內。旋臂5沿著驅動活塞11的外 周往復運動。驅動活塞彈性件9設置在驅動活塞凹槽15內以對驅動活塞11進行偏壓。驅動活塞11由固定在氣缸蓋31上的支承25支承。 驅動活塞11設置有止動銷連接凹槽13。 旋臂5設置有與止動銷連接凹槽13對應的止動銷凹槽17。 止動銷19設置在止動銷凹槽17內。止動銷部彈性件21設置在止動銷凹槽17以對止動銷19進行偏壓。液壓提供單元將液壓提供到止動銷凹槽17內。液壓提供單元包括 旋臂液壓通道23、支承液壓通道27、油控制閥29和發動機控制單元33。旋臂液壓通道形成于旋臂5內從而使止動銷凹槽17連接到驅動活 塞凹槽15上，這樣，油可通過旋臂通道23直接導入到止動銷凹槽17內。油控制閥29連接到支承通道27上。發動機控制單元33根據發動機的操作狀態控制油控制閥。S卩，油 控制閥29根據來自發動機控制單元33的開啟和關閉。驅動活塞部彈性件9的彈力小于閥彈簧3的彈力從而防止閥1在油 控制閥29開啟之前開啟。艮P,當驅動活塞部彈性件9的彈力大于閥彈簧3的彈力時，驅動活 塞部彈性件9將被壓縮。因此，閥彈簧3在驅動活塞11的上部接觸驅動 活塞凹槽15的上部之前被壓縮，由于在油控制閥29開啟之前將閥1打 開。驅動活塞部彈性件9和閥彈簧3的彈力根據閥彈簧3的彈力、旋臂5 和凸輪7之間的接觸位置，以及驅動活塞部彈性件9的壓縮位移確定。 驅動活塞部彈性件9可為壓縮彈簧。 止動銷部彈性件21可為拉伸彈簧。以下將對油控制閥29開啟時可變閥升程裝置的操作進行說明。 圖3為當油控制閥開啟時圖1的可變閥升程裝置的操作狀態的前剖 視圖。
如圖3所示，當發動機以高速驅動時，油控制閥29被發動機控制單元打開。在該點處，油通過支承液壓通道27、驅動活塞凹槽15以及旋 臂液壓通道23朝止動銷凹槽17被導向。油沿著圖3的箭頭方向流動。當油朝止動銷凹槽17導向時，止動銷凹槽17內的壓力升高。在這 種情況下，當止動銷部彈性件21在止動銷凹槽17內壓力增大的情況下 被推壓到止動銷連接凹槽13內時(參見圖2)，止動銷19被偏壓到止動 銷凹槽17內。在止動銷19插入到止動銷連接凹槽13的作用下，旋臂5以傳統旋臂 的方式操作。即，驅動活塞11放置于其上的一部分旋臂5甚至在當凸輪 7旋轉的情況下也不進行往復運動。閥1設置于其上的一部分旋臂5進行 往復運動。以下將對油控制閥29關閉時可變閥升程裝置的操作進行說明。 圖4至圖6為當油控制閥關閉時圖1的可變閥升程裝置的操作狀態 的前剖視圖。如圖4所示，當發動機以低速驅動時，油控制閥29被發動機控制單 元33關閉。在該點處，液壓從止動銷凹槽17釋放并且因此，止動銷19 在止動銷不彈性件21的作用下從位于驅動活塞l 1內的止動銷連接凹槽 13運動出。如圖5所示，當凸輪7旋轉時，由凸輪7產生壓制旋臂5的作用力。 在此點處，驅動活塞部彈性件11被壓縮直到驅動活塞凹槽15的上部與 驅動活塞ll的上部接觸時。如圖5所示， 一部分旋臂7在箭頭方向上運 動。在這種情況下，旋臂5的閥側向端部變成旋轉中心，并且閥l不會開啟，直到驅動活塞凹槽15的上部接觸驅動活塞11的上部。如圖6所示，當驅動活塞凹槽15接觸驅動活塞的上部時，驅動活塞11放置于其處的旋臂5的一部分旋轉運動停止。從此點處，閥l放置于其處的一部分旋臂旋轉從而將閥l打開。艮P，閥1放置于其處的旋臂5在所示箭頭方向上運動。 在此點處，驅動活塞11與支承25接觸的部分變成旋轉中心。 此后，雖然附圖中未示出，但是當凸輪7旋轉時闊1又再關閉，然后活塞11放置于其處的那部分旋臂5返回至其初始狀態。
接下來，上述操作將被重復。甚至在凸輪旋轉時，吸氣閥和排氣閥沒有打開或關閉的操作狀態 被稱作驅動活塞的空轉。驅動活塞11的上部和活塞凹槽15的上部之間 的最小和最大間距差被稱作驅動活塞的空轉間距。當油控制閥29關閉時比當油控制閥29開啟時，閥l具有更短的持續時間和升程量。即，如上所述，由于驅動活塞的空轉運動由可變閥升 程裝置產生，閥l開啟和關閉的持續時間以及開啟和關閉量與驅動活塞 的空轉運動間距成比例地減小。當增加驅動活塞的控制運動間距時，它可應用于氣缸停止-致動(cylinderde-activation) (CDA)的旋臂裝置。艮口，在前述說明中，描述了具有兩升程的可變閥升程裝置。然而， 通過調整本發明實施例的驅動活塞的空轉運動可實現具有普通發動機 的操作狀態和閥沒有開啟和關閉時的操作狀態的系統。當CDA系統應用于多缸發動機時， 一些氣缸具有沒有動力產生由 此可降低燃料消耗的操作狀態。如上所述，根據本發明，由于閥升程可根據發動機的速度進行可 變地調整，因此發動機的效率可明顯增大并且燃料消耗率和發動機的 輸出可增大。此外，當驅動活塞的升程間距被調整時，本發明的可變 閥升程裝置可用作CDA系統。此外，由于本發明的可變閥裝置被設計為具有單凸輪結構，因此 它的結構比設計有分離的低和高凸輪的傳統可變閥升程裝置的結構簡 單。因此，可容易地完成對可變閥升程裝置的設計改變。另外，可變 式閥升程裝置可具有增加的結構剛度和相對小的驅動重量。在結合目前所認為是最實用以及最佳的實施例對本發明進行描述 的同時，應該理解的是，本發明不局限于所披露的實施例，而是相反， 在所附權利要求的精神和范圍之內它覆蓋了各種變速和等同的布置。
權利要求
1. 一種可變閥升程裝置，包括臂，用于控制進氣和排氣的閥和彈簧與該臂相連； 驅動活塞凹槽，形成在與閥和閥彈簧相對的所述臂上； 驅動活塞，設置在驅動活塞凹槽內； _ 驅動活塞部彈性件，位于驅動活塞凹槽內用于對所述驅動活塞進 行偏壓；支承，連接到氣缸蓋上以對驅動活塞進行支承； 鎖定單元，用于可選擇地固定驅動活塞的；以及 液壓提供單元，用于可選擇地將液壓供給所述鎖定單元。
2. 如權利要求1所述的可變閥升程裝置，其中鎖定單元包括 形成于驅動活塞上的止動銷連接凹槽； 形成于臂上以與止動銷連接凹槽面對的止動銷凹槽； 位于所述止動銷凹槽內的止動銷；以及 _ 設置于止動銷凹槽內對所述止動銷進行偏壓的止動銷部彈性件。
3. 如權利要求2所述的可變閥升程裝置，其中液壓提供單元包括 形成于臂內以使止動銷凹槽與驅動活塞凹槽相連的液壓通道； 被形成為穿透所述驅動活塞和支承的支承部液壓通道； 連接到支承部通道上以可選擇地將油供給油控制閥的油控制閥 ，以及控制油控制閥的發動機控制單元。
4. 如權利要求3所所述的可變閥升程裝置，其中發動機控制單元根 據發動機的操作狀態對油控制閥進行開啟和關閉。
5. 如權利要求4所述的可變閥升程裝置，其中止動銷根據油控制閥 是否開啟插入到止動銷連接凹槽內或從其內移開。
6. 如權利要求5所述的可變閥升程裝置，其中，當止動銷插入到止動銷連接凹槽內時，其上形成有活塞凹槽的臂部分不能在豎直方向上進行往復運動。
7. 如權利要求5所述的可變閥升程裝置，其中，當止動銷從止動銷 連接凹槽移開時，其上形成有活塞凹槽的臂部分在豎直方向上進行往 復運動。
8. 如權利要求2所述的可變閥升程裝置，其中止動銷部彈性件可為 拉伸彈簧。
9. 如權利要求1所述的可變閥升程裝置，其中驅動活塞部彈性件為 壓縮彈簧。
10. 如權利要求9所述的可變閥升程裝置，其中驅動活塞部彈性件 的彈力小于閥彈簧的彈力。
全文摘要
一種可變閥升程裝置，其包括臂(用于控制進氣和排氣的閥和彈簧與該臂相連)，形成在與閥和閥彈簧相對的所述臂上的驅動活塞凹槽，設置在驅動活塞凹槽內的驅動活塞，位于驅動活塞凹槽內用于對所述驅動活塞進行偏壓的驅動活塞部彈性件，與氣缸蓋相連以支承驅動活塞的支承，用于可選擇地固定驅動活塞的鎖定單元，以及用于可選擇地將液壓供給所述鎖定單元的液壓提供單元。
文檔編號F01L9/00GK101144400SQ200610156689
公開日2008年3月19日 申請日期2006年12月30日 優先權日2006年9月11日
發明者金炯翼 申請人:現代自動車株式會社