專利名稱：可變氣門升程裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可變氣門升程裝置，并且更加具體而言，涉及一種可變氣門升程裝置，其中連接內部主體和外部主體的閉鎖部分鄰近于凸輪而布置，并且可變氣門升程裝置的鉸接點和空程鉸接軸相對于凸輪軸布置在相同方向上。
背景技術：
一般而言，內燃機通過吸入燃料和空氣并將其在燃燒室中進行燃燒而產生動力。 凸輪軸對進氣門進行操作，以使得空氣進入，并且在進氣門開啟的時候，空氣被吸入到燃燒室當中。此外，凸輪軸對排氣門進行操作，當排氣門開啟的時候廢氣從燃燒室排出。進氣門和排氣門的最佳操作依賴于發動機的轉速。也就是說，氣門的最佳升程或者最佳開啟/關閉正時依賴于發動機的轉速。為了根據發動機的轉速來實現這種最佳的氣門操作，已經對可變氣門升程(VVL)裝置進行了研究，該可變氣門升程裝置包括多個凸輪以用來驅動氣門，或者依賴于發動機的轉數來改變氣門的升程。在常規的可變氣門升程裝置當中，如圖10所示，連接外部主體10和內部主體20 的一側的空程(lost motion)鉸接軸40與可變氣門升程裝置的鉸接軸60形成在凸輪軸的左側和右側。圖Ila是常規的可變氣門升程裝置在閉鎖操作下的縱向截面圖，圖lib是常規的可變氣門升程裝置在解鎖操作下的縱向截面圖。常規地來說，如圖Ila和lib所示，外部主體10和內部主體20的另一側通過閉鎖機構30而進行連接，該閉鎖機構30插入到外部主體10當中。并且，在解鎖操作下，內部主體20通過空程彈簧50而產生了空程。由于閉鎖機構30如上所述的那樣插入到外部主體10當中，因此閉鎖機構30變得與凸輪軸相隔一定距離，從而由于慣性矩的原因而導致可變氣門升程裝置的動態特性惡化。并且，氣門構件設在空程彈簧50的下方，并且這種裝置必須擠壓該氣門構件，從而使得該裝置的實際制造變得很困難。公開于本發明背景部分的信息僅僅旨在增加對本發明的總體背景的理解，而不應當被視為承認或以任何形式暗示該信息構成已為本領域一般技術人員所公知的現有技術。
發明內容
本發明的各個方面提供了一種可變氣門升程裝置，其優點是通過減少了可變氣門升程裝置的慣性矩而獲得了動態特性，其中閉鎖部分插入到內部主體當中并定位在氣門構件和鉸接構件之間的中間位置，空程鉸接點和鉸接構件相對于凸輪軸而定位在相同方向上。
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本發明的各個方面提供了一種可變氣門升程裝置，包括并排固定的高凸輪和低凸輪，從而該高凸輪和低凸輪偏心于凸輪軸；外部主體，該外部主體通過所述高凸輪的轉動而受到擠壓，并且該外部主體具有形成在前端底部的橫桿；內部主體，該內部主體的前端突出的比外部主體更多，該下前端具有氣門構件，該內部主體的上后端鉸接至空程鉸接軸，該空程鉸接軸與所述外部主體的后端同軸，并且下后端樞轉地連接至鉸接構件；以及閉鎖部分，該閉鎖部分插入到所述內部主體當中并選擇性地連接至所述外部主體的橫桿，從而使得所述內部主體的移動依賴于所述外部主體的前端的移動；其中所述空程鉸接軸與所述內部主體和所述鉸接構件之間的鉸接點相對于所述凸輪軸布置在相同方向上。并且，根據本發明的各個方面的閉鎖部分可以包括中空的圓柱形閉鎖銷以及回位彈簧，該回位彈簧插入到所述閉鎖銷當中，且該回位彈簧通過供給油而被選擇性地壓縮或者釋放，從而選擇性地移動閉鎖銷。并且，根據本發明的各個方面的閉鎖部分還可以包括定位在所述回位彈簧的端部的回位彈簧支撐銷，該回位彈簧支撐銷插入并固定到所述內部主體當中，以限制所述閉鎖銷的移動。此外，根據本發明的各個方面的閉鎖部分定位在連接至所述內部主體的下后端的所述鉸接構件和所述氣門構件之間的中間位置。本發明的各個方面提供了一種可變氣門升程裝置，包括并排固定至凸輪軸的高凸輪和低凸輪；外部主體，該外部主體通過所述低凸輪的轉動而受到擠壓，并且該外部主體的前端具有氣門構件，該外部主體的上后端樞轉地連接至空程鉸接軸，并且下后端樞轉地連接至鉸接構件；內部主體，該內部主體插入到所述外部主體當中，并且該內部主體的后端鉸接至與所述外部主體同軸的空程鉸接軸；以及閉鎖部分，該閉鎖部分插入到所述內部主體當中并選擇性地移動到所述外部主體當中，以選擇性地連接所述外部主體和所述內部主體；其中所述空程鉸接軸與所述外部主體和所述鉸接構件之間的鉸接點相對于凸輪軸布置在相同方向上。并且，根據本發明的各個方面的閉鎖部分可以包括中空的圓柱形閉鎖銷以及回位彈簧，該中空的圓柱形閉鎖銷垂直于所述空程鉸接軸而形成，該回位彈簧插入到所述閉鎖銷當中，且該回位彈簧通過供給油而被選擇性地壓縮或者釋放，從而選擇性地移動所述閉鎖銷。并且，根據本發明的各個方面的閉鎖部分還可以包括定位在所述回位彈簧的端部的回位彈簧支撐銷，該回位彈簧支撐銷插入并固定到所述內部主體當中，以限制所述閉鎖銷的移動。此外，根據本發明的各個方面的閉鎖部分定位在連接至所述內部主體的下后端的所述鉸接構件和所述氣門構件之間的中間位置。根據上述的可變氣門升程裝置，能夠通過減小可變氣門升程裝置的慣性矩而獲得動態特性，并且通過將閉鎖部分插入到內部主體當中使其更靠近凸輪軸，從而能夠進一步提高動態特性。本發明的方法和裝置具有其他的特性和優點，這些特性和優點從并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式
中將是顯而易見的，或者將在并入本文中的附圖和隨后的具體實施方式
中進行詳細陳述，這些附圖和具體實施方式
共同用于解釋本發明的特定原理。
圖1是根據本發明的示例性可變氣門升程裝置的立體圖。圖2是圖1的縱向截面圖。圖3是圖1中的可變氣門升程裝置的多個示例性部件的放大圖。圖4是圖3的縱向截面圖。圖5是根據本發明的示例性的閉鎖部分的立體圖。圖6a是根據本發明的在解鎖操作下的圖5中的閉鎖部分和外部主體的截面圖。圖6b是根據本發明的在閉鎖操作下的圖5中的閉鎖部分和外部主體的截面圖。圖7是根據本發明的另一個示例性的可變氣門升程裝置的側視截面圖。圖8是圖7中的可變氣門升程裝置的俯視平面圖。圖9是圖7中的凸輪和凸輪軸的截面圖。圖10是常規的可變氣門升程裝置的立體圖。圖Ila是常規的可變氣門升程裝置在閉鎖操作下的縱向截面圖。圖lib是常規的可變氣門升程裝置在解鎖操作下的縱向截面圖。
具體實施例方式接下來將具體參考本發明的各個實施方案，在附圖中和以下的描述中示出了這些實施方案的實例。雖然本發明與示例性實施方案相結合進行描述，但是應當了解，本說明書并非旨在將本發明限制為那些示例性實施方案。相反，本發明旨在不但覆蓋這些示例性實施方案，而且覆蓋可以被包括在由所附權利要求所限定的本發明的精神和范圍之內的各種替換、修改、等效形式以及其它實施方案。在本發明的可變氣門升程裝置當中，正在轉動的具有不同凸輪輪廓的并且并排布置在氣缸外側上的高凸輪和低凸輪分別與外部主體或者內部主體進行滾動接觸，并且外部主體和內部主體與空程鉸接軸同軸地連接。參考圖1至圖4，在根據本發明的各個實施方案的可變氣門升程裝置當中，外部主體100被高凸輪170擠壓，內部主體200被低凸輪160擠壓。外部主體100和內部主體200 可轉動地而與空程鉸接軸110同軸。由于氣門構件400布置在內部主體200的前端，因此該氣門構件400由于內部主體200的轉動而受到擠壓。內部主體200的下后端鉸接至鉸接構件150。氣門桿端部420形成在氣門構件400的上端，并且氣門彈簧座410形成在該氣門構件400的中間部分。由于氣門彈簧430定位在氣門桿端部420和氣門彈簧座410之間， 因此氣門構件400通過氣門彈簧430而上升和下降。此外，外部主體100具有U形的橫桿 180，該橫桿180形成在內部主體200的下方以支撐該內部主體200。在閉鎖操作下，由于插入到內部主體200中的閉鎖部分300向外突出，因此外部主體100適配在內部主體200和閉鎖部分300之間，從而使得內部主體200的移動依賴于外部主體100的移動。因此，內部主體200能夠隨著外部主體100的上升和下降而上升和下降。閉鎖部分300插入到內部主體200當中。在選擇性地供給油的時候，閉鎖部分300 移動并對外部主體100和內部主體200進行閉鎖。在閉鎖操作下，外部主體100的前下端擠壓閉鎖部分300，從而同時擠壓了內部主體200，閉鎖部分300插入到該內部主體200當中。這在圖4中進行了顯示。閉鎖部分300設在氣門構件400和鉸接構件150之間的中間位置，并且在各個實施方案當中，該閉鎖部分300直接設在凸輪軸下方。為此，閉鎖部分300必須插入到內部主體200當中。這是為了通過縮短空程鉸接軸110到凸輪軸的距離而減小慣性矩。另一方面，在解鎖操作中，隨著閉鎖部分300返回至初始狀態，則釋放了閉鎖。外部主體100在解鎖操作中產生了空程，這是通過連接至空程鉸接軸110的空程彈簧120來執行的。閉鎖部分300包括中空的圓柱形閉鎖銷330、回位彈簧320、回位彈簧支撐銷310 和止擋件370，所述回位彈簧320插入到閉鎖銷300當中并通過供給油而選擇性地壓縮或者釋放，所述回位彈簧支撐銷310限制了閉鎖銷300隨著回位彈簧310的移動，所述止擋件 370停止了供給油，并與回位彈簧320接觸。圖5是閉鎖銷300的立體圖。當回位彈簧支撐銷310插入并固定到內部主體200 當中的時候，閉鎖銷330相對于回位彈簧支撐銷310而左右移動。現在轉到圖7至圖9，圖7是根據本發明的各個實施方案的可變氣門升程裝置的截面圖，其中與上述的某些實施方案不同的是，外部主體500的前端與氣門構件400接觸，并且外部主體500的后端鉸接至鉸接構件150。此外，與上述的某些實施方案不同的是，低凸輪520與內部主體600接觸，高凸輪510與外部主體500接觸。圖9顯示了根據本發明的各個實施方案的可變氣門升程裝置的凸輪軸524、低凸輪520和高凸輪510之間的連接關系。除了以上提到的以外，各個實施方案與上述的各個實施方案相類似。例如，在圖7 中所示的裝之中，同樣地，閉鎖部分300插入到內部主體600當中，并且閉鎖部分300包括閉鎖銷330、回位彈簧320、回位彈簧支撐銷310和止擋件370。正如上述的實施方案那樣，閉鎖部分300設在氣門構件400和鉸接構件150之間的中間位置，并且在各個實施方案當中，閉鎖部分300直接設在凸輪軸下方。為此，閉鎖部分300必須插入到內部主體600當中。這是為了通過縮短空程鉸接軸550到凸輪軸的距離而減小慣性矩。現在將更加詳細地描述閉鎖部分300的操作過程，該閉鎖部分300是本發明所示的多個示例性實施方案的共同具有的部件。圖6b顯示了根據各個實施方案的閉鎖操作下的閉鎖部分300和外部主體100之間的連接關系。當油室360中的油通過供油通道350而引入到閉鎖銷330當中的時候，產生了液壓來推動閉鎖銷330。此時，閉鎖銷330對著回位彈簧支撐銷310來壓縮回位彈簧 320。也就是說，在閉鎖銷330沿著圖6b中的箭頭方向移動的同時，回位彈簧支撐銷310 并未被移動。這樣，當操作驅動凸輪的時候，閉鎖銷330移動至閉鎖部分連接凹槽530(參見圖8)，并且外部主體100擠壓閉鎖銷330。因此，內部主體200與插入到內部主體200中的閉鎖銷300也下降。通過如此操作，執行了閉鎖模式，亦即，高升程。另一方面，在解鎖操作中，如圖6a所示，閉鎖銷330中的油被排放。因此，被壓縮的回位彈簧320得到釋放。在回位彈簧320釋放之后，閉鎖銷330返回至初始狀態。因此， 閉鎖銷330插入到內部主體200當中，從而即使外部主體100下降，內部主體200也并未受到任何影響。亦即，外部主體100產生了空程。通過如此操作，獲得了低升程。同樣在圖7所示的示例性實施方案當中，在閉鎖模式和解鎖模式中，內部主體600 通過插入到內部主體600當中的閉鎖部分300的移動而選擇性地閉鎖至外部主體500。現在將參考附圖來描述各個實施方案的操作過程。如圖1和圖2所示，外部主體100和內部主體200通過空程鉸接軸110而進行鉸接。因此，外部主體100和內部主體200的前端以空程鉸接軸110為中心來繞其轉動。此時，內部主體200通過擠壓氣門構件400來控制氣門的進氣和排氣設備。并且，高凸輪170 擠壓外部主體100，低凸輪160擠壓內部主體200。如圖6b所示，在外部主體100和內部主體200進行閉鎖時，隨著通過在油通過供油通道350而被供應時產生的液壓使得閉鎖銷330壓縮回位彈簧320，閉鎖銷330暴露于外部。此時，回位彈簧支撐銷310被固定。在這種狀態下，如果外部主體100下降，則外部主體100擠壓閉鎖銷330。因此，內部主體100與插入到該內部主體100當中的閉鎖銷330 也下降。通過這種方式，實現了高升程(亦即，閉鎖模式)。在該情形中，低凸輪160和內部主體200并未互相接觸。另一方面，外部主體100和內部主體200的解鎖開始于閉鎖銷330中的油被排放的時候。由于油被排放，用來壓縮回位彈簧320的液壓被釋放，因此回位彈簧320被釋放。 也就是說，通過回位彈簧320的回復力，閉鎖銷330返回至初始狀態，并被支撐在回位彈簧支撐銷310上。因此，閉鎖銷330再次被插入到內部主體200當中，從而對外部主體100和內部主體200進行解鎖。通過這種方式，實現了低升程(亦即，解鎖模式)。此時，外部主體 100產生了空程，這是通過空程彈簧120來執行的。參考圖7-10，以下將描述本發明所示的示例性實施方案的操作過程。應當注意到， 所示的示例性實施方案的閉鎖部分300與以上描述的閉鎖部分相同。該所示的示例性實施方案與以上描述的那些實施方案不同之處在于外部主體500 被適配成擠壓氣門構件400。也就是說，在上述的實施方案當中，并未直接擠壓氣門構件 400的外部主體199產生了空程，這是因為內部主體200擠壓了氣門構件400，而在圖7中所示的示例性實施方案當中，并未與氣門構件400直接接觸的內部主體600產生了空程。此時產生的空程是通過空程彈簧540來執行的。并且，低凸輪520擠壓外部主體500，高凸輪510擠壓內部主體600。將更加詳細地討論圖7中所示的示例性實施方案的閉鎖操作的操作過程。當油通過供油通道550而被供應到閉鎖銷300時產生的液壓使得閉鎖銷300壓縮回位彈簧320的時候，閉鎖銷300插入到閉鎖部分連接凹槽530當中(參見圖8)。因此，外部主體500和內部主體600連接在一起。在外部主體500和內部主體600連接在一起的情形下，高凸輪 510在轉動的同時來擠壓內部主體600。因此，如圖7所示，當外部主體500轉動的時候，它具有虛線所描繪的外部主體502的輪廓。通過這種方式，連接至內部主體600的外部主體 500擠壓氣門構件400，從而獲得高升程。在各個實施方案的解鎖操作中，當油通過供油通道550而被排放的時候，回位彈簧320被釋放。通過回位彈簧320的釋放操作，閉鎖銷330返回至初始狀態。從而，外部主體500和內部主體600互相脫離。因此，外部主體500和內部主體600獨立地進行工作，并且當高凸輪510擠壓內部主體600的時候，內部主體600并未在外部主體500上施加任何作用。從而，內部主體600產生空程。通過這種方式獲得了低升程。從以上可以看出，當外部主體100和500以及內部主體200和600通過閉鎖銷300 而被選擇性地連接在一起的時候，空程鉸接軸Iio和內部主體100(或外部主體500)與鉸接構件150之間的鉸接點相對于凸輪軸布置在相同方向上。這減少了慣性矩，從而提高了動態特性。在本發明中，內部主體100(或外部主體500)與鉸接構件150之間的鉸接點被稱
為可變氣門升程裝置的鉸接點。為了方便解釋和精確限定所附權利要求，術語上或下、前或后等是用于參考圖中顯示的這些特征的位置來描述示例性實施方式的特征。前述對本發明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想窮盡本發明，或者將本發明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據上述教導， 可以進行很多改變和變化。對示例性實施方案進行選擇和描述的目的在于解釋本發明的特定原理及其實際應用，從而使得本領域的其它技術人員能夠實現并利用本發明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發明的范圍意在由所附的權利要求書及其等同形式所限定。
權利要求
1.一種可變氣門升程裝置，包括并排固定的高凸輪和低凸輪，從而該高凸輪和低凸輪偏心于凸輪軸； 外部主體，該外部主體通過所述高凸輪的轉動而受到擠壓，并且該外部主體具有形成在前端底部的橫桿；內部主體，該內部主體的下前端突出的比外部主體更多，該下前端包括氣門構件，該內部主體的上后端樞轉地連接至空程鉸接軸，該空程鉸接軸與所述外部主體的后端同軸，并且下后端樞轉地連接至鉸接構件；以及閉鎖部分，該閉鎖部分插入到所述內部主體當中并選擇性地連接至所述外部主體的橫桿，從而使得所述內部主體的移動依賴于所述外部主體的前端的移動；其中所述空程鉸接軸與所述內部主體和所述鉸接構件之間的鉸接點相對于所述凸輪軸布置在相同方向上。
2.根據權利要求1所述的可變氣門升程裝置，其中所述閉鎖部分包括 中空的圓柱形閉鎖銷；以及回位彈簧，該回位彈簧插入到所述閉鎖銷當中，且該回位彈簧通過供給油而被選擇性地壓縮或者釋放，從而選擇性地移動所述閉鎖銷。
3.根據權利要求2所述的可變氣門升程裝置，其中所述閉鎖部分包括定位在所述回位彈簧的端部的回位彈簧支撐銷，該回位彈簧支撐銷插入并固定到所述內部主體當中，以限制所述閉鎖銷的移動。
4.根據權利要求1所述的可變氣門升程裝置，其中所述閉鎖部分定位在連接至所述內部主體的下后端的所述鉸接構件和所述氣門構件之間的中間位置。
5.一種可變氣門升程裝置，包括并排固定至凸輪軸的高凸輪和低凸輪；外部主體，該外部主體通過所述低凸輪的轉動而受到擠壓，并且該外部主體的前端包括氣門構件，該外部主體的上后端樞轉地連接至空程鉸接軸，并且下后端樞轉地連接至鉸接構件；內部主體，該內部主體插入到所述外部主體當中，并且該內部主體的后端樞轉地連接至與所述外部主體同軸的所述空程鉸接軸；以及閉鎖部分，該閉鎖部分插入到所述內部主體當中并選擇性地移動到所述外部主體當中，以選擇性地連接所述外部主體和所述內部主體；其中所述空程鉸接軸與所述外部主體和所述鉸接構件之間的鉸接點相對于凸輪軸布置在相同方向上。
6.根據權利要求5所述的可變氣門升程裝置，其中所述閉鎖部分包括中空的圓柱形閉鎖銷，該中空的圓柱形閉鎖銷垂直于所述空程鉸接軸而形成；以及回位彈簧，該回位彈簧插入到所述閉鎖銷當中，且該回位彈簧通過供給油而被選擇性地壓縮或者釋放，從而選擇性地移動所述閉鎖銷。
7.根據權利要求6所述的可變氣門升程裝置，其中所述閉鎖部分進一步包括定位在所述回位彈簧的端部的回位彈簧支撐銷，該回位彈簧支撐銷插入并固定到所述內部主體當中，以限制所述閉鎖銷的移動。
8.根據權利要求5所述的可變氣門升程裝置，其中所述閉鎖部分定位在連接至所述內部主體的下后端的所述鉸接構件和所述氣門構件之間的中間位置。
全文摘要
本發明公開了一種可變氣門升程裝置，包括并排固定至凸輪軸的高凸輪和低凸輪；外部主體，其通過高凸輪的轉動而受到擠壓，并具有形成在前端底部的橫桿；內部主體，其前端突出的比外部主體更多，下前端具有氣門構件，上后端鉸接至與外部主體的后端同軸的空程鉸接軸，下后端樞轉地連接至鉸接構件；以及閉鎖部分，其插入到內部主體當中并選擇性地連接至外部主體的橫桿，從而使得內部主體的移動依賴于外部主體的前端的移動；其中空程鉸接軸與內部主體和鉸接構件之間的鉸接點相對于凸輪軸而布置在相同方向上。能夠通過減小可變氣門升程裝置的慣性矩而獲得動態特性，通過將閉鎖部分插入到內部主體當中使其更靠近凸輪軸，從而能夠進一步提高動態特性。
文檔編號F01L13/00GK102454445SQ201110212988
公開日2012年5月16日 申請日期2011年7月26日 優先權日2010年10月22日
發明者催炳永, 孔鎮國, 禹潤植, 禹秀亨, 辛起旭, 郭永弘 申請人:現代自動車株式會社