專利名稱：：連續(xù)可變氣門提升設備的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種連續(xù)可變氣門提升設備，其中取決于發(fā)動機的低/高速操作范圍，氣門同時具有可改變的提升時間和距離，本發(fā)明尤其涉及連續(xù)可變氣門提升設備，其中將用于進行氣門的可變提升的附加組件減到最小，從而提供更為簡單的結構。
背景技術：
：就發(fā)動機而言，通過從曲柄軸所傳輸的旋轉力使凸輪軸旋轉，并且進氣門和排氣門通過凸輪軸的凸輪以規(guī)則的定時而上下往復運動。從而，將進氣補充到燃燒室，然后將燃燒氣體排出。在此過程中，使燃料-空氣混合物壓縮和爆炸而產生動力。在此方式中，用于操作吸氣和排氣門的一系列元件諸如驅動凸輪、凸輪軸、挺桿、搖臂等被稱為氣門機構。在傳統(tǒng)技術中，將氣門經過氣門導管安裝于汽缸蓋的進氣或排氣口。將彈簧支撐板安裝于汽缸蓋體。將氣門彈簧安裝于彈簧支撐板和彈簧座圈之間。氣門的挺桿安裝為接觸驅動凸輪。以這種方式構造的普通的氣門機構重復著這種操作驅動凸輪旋轉以推動氣門挺桿開啟氣門并壓縮氣門彈簧，然后由氣門彈簧的回復力關閉氣門。然而，這種普通的氣門機構通過凸輪的運動而作單自由度的系統(tǒng)運動，因而不可能改變取決于諸如高速和低速發(fā)動機操作狀況的發(fā)動機操作狀況的氣門機構。5為了解決這種問題，已經開發(fā)了各種連續(xù)可變氣門提升設備，每種都適合根據發(fā)動機速度調節(jié)氣門的提升時間和提升距離。然而，這些連續(xù)可變氣門提升設備必須改變驅動凸輪和凸輪軸的位置，因而不可能容易地將它們應用到現有大量生產的發(fā)動機。而且，這些連續(xù)可變氣門提升設備設計為通過增大或減小氣門的提升距離來調節(jié)氣門的提升時間，因而不可能更有效地調節(jié)氣門的提升時間。此外，為了調節(jié)氣門的提升距離和提升時間，這些連續(xù)可變氣門提升設備除了配合到凸輪軸的驅動凸輪外還需要單獨的可變凸輪，因而它們具有復雜的內部構造。
發(fā)明內容本發(fā)明已經解決了現有技術的前述問題，因此本發(fā)明集中于連續(xù)可變氣門提升設備，能夠容易將其應用于現有大量生產的發(fā)動機，而無需改變驅動凸輪和凸輪軸的位置，并使諸如可變凸輪的附加組件最小化，從而使得可以簡化和小型化內部構造。根據本發(fā)明的一個方面，提供一種連續(xù)可變氣門提升設備，其包括氣門，該氣門依靠往復運動而開啟/關閉通道；控制軸，其安裝為能夠趨向或遠離氣門往復運動的中心軸線而運動；可樞轉靴(pivotableshoe)，其可樞轉地配合到控制軸，該可樞轉靴包括為凹口或通孔外形的凸輪插入部分以及可滑動地接觸氣門的端部且在樞轉時使氣門往復運動的滑動面；以及驅動凸輪，其與凸輪插入部分的內壁取得接觸，并使可樞轉靴樞轉。此處，滑動面可以包括零提升部分、較低提升部分和較高提升部分，其中當滑動面與氣門接觸時，零提升部分不使搖臂樞轉，而較低和較高提升部分以不同的距離提升氣門。可樞轉靴還可以包括提升啟動部分，其設置在凸輪插入部分，其中位于較低提升部分的范圍中的提升啟動部分向內突出，并由驅動凸輪的凸輪鼻端啟動而根據驅動凸輪的旋轉來移動滑動面的零提升部分、較低提升部分和較高提升部分。同時，連續(xù)可變氣門提升設備還可以包括回復彈簧，其將彈性力施加到可樞轉靴使得凸輪插入部分的內壁與驅動凸輪緊密接、觸。而且，氣門可以包括挺桿，挺桿具有在其端部接觸滑動面的突出的彎曲面?？刂戚S還可以沿著彎曲路徑運動，從而具有與挺桿的彎曲面的曲率中心相等的曲率中心。此外，連續(xù)可變氣門提升設備還可以包括帶有導向槽的軸承座。導向槽可以彎曲為具有與挺桿的彎曲面的曲率中心相等的曲率中心，其中控制軸穿過導向槽而沿著導向槽滑動。根據本發(fā)明，連續(xù)可變氣門提升設備能夠自由地調節(jié)氣門的提升時間和提升距離，而無需改變驅動凸輪和凸輪軸的位置，因而容易將其應用于現有大量生產的發(fā)動機。而且，連續(xù)可變氣門提升設備能夠減小對于調節(jié)氣門的提升時間和提升距離所必須的附加組件，因而使得內部構造緊湊而簡單。通過結合附圖所呈現的隨后的詳細描述將更為清楚地理解本發(fā)明的以上及其它目的、特征以及其它優(yōu)點，在這些附圖中-圖1為顯示根據本發(fā)明的一個示例性實施例的處于較低提升狀態(tài)的連續(xù)可變氣門提升設備的結構的示意圖；圖2顯示用于根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備的可樞轉靴；圖3為顯示根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備的結構的示意圖，該設備的氣門處于較低提升狀態(tài)；以及圖4與5為顯示根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備的結構的示意圖，該設備的氣門處于較高提升狀態(tài)。具體實施例方式接下來，在此之后將參照附圖及其所顯示的示例性實施例更全面地描述本發(fā)明。在本發(fā)明隨后的描述中，當會使本發(fā)明的主題相當不清楚時，將忽略對包含于本文的公知功能和組件的詳細描述。圖1為顯示根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備的結構的示意圖，圖2顯示用于根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備的可樞轉靴。如圖1所示，根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備包括依靠其縱向往復運動而開啟或關閉通道的氣門100、被控制以趨向或遠離氣門100往復運動的中心軸線而運動的控制軸200、在被樞轉時可樞轉地被配合到控制軸200并使氣門IOO往復運動的可樞轉靴300、以及使可樞轉靴300相對于控制軸200而樞轉的驅動凸輪400。不同于普通的連續(xù)可變氣門提升設備，根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備具有一個不同的特征，該特征在于驅動凸輪400安裝于可樞轉靴300的內側而不是安裝于其一側，從而能夠通過接觸可樞轉靴300的內側而擠壓可樞轉靴300的外表面，使得整個設備能夠制作得更為緊湊。為了使這種配合結構成為可能，可樞轉靴300大致在其中心部分提供有外形為在控制軸200的縱向方向上延伸的通孔的凸輪插入部分320。配置驅動凸輪400的外周以與凸輪插入孔320的部分內壁取得接觸。在此方式中，因為通孔形成于可樞轉靴300中，能夠將施加驅動力的驅動凸輪400安裝于可樞轉靴300中，使得整個設備能夠制作得更為緊湊。而且，因為帶有通孔的組件所具有的轉動慣量的值大于具有同樣橫截面而不帶通孔的組件的轉動慣量的值，所以增進了可樞轉靴320的耐用度。盡管該實施例已經描述了凸輪插入部分320僅以通孔的外形而形成，但是凸輪插入部分320的外形不限于通孔的外形。因而，只要凸輪插入部分320的內壁能夠與驅動凸輪400的部分外周接觸，就能夠以任何外形替換凸輪插入部分320的外形。例如，凸輪插入部分320可以具有在控制軸200的縱向方向上的帶有深度的凹口的外形。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，控制軸200能夠可旋轉地安裝到軸承座600，如圖l所示。而且，連續(xù)可變氣門提升設備還可以包括回復彈簧500，其中回復彈簧500的一端連接到軸承座660，且回復彈簧500的另一端可滑動地配合到可樞轉靴330。從而回復彈簧500將彈性力施加到可樞轉靴300，使得無論可樞轉靴300如何樞轉，驅動凸輪400如何旋轉，凸輪插入部分320的內壁總是與驅動凸輪400的部分外周接觸。在其與安裝控制軸200的一側相對的一側(也就是圖1中其較低側)，可樞轉靴300還包括滑動地接觸挺桿110的較高面的滑動面310。如圖2所示，滑動面310被分為三部分，即，零提升部分a、較低提升部分b和較高提升部分c，其中當滑動面310的零提升部分與氣門IOO接觸時，零提升部分不對氣門IOO提供提升，但是較低和較高提升部分b和c以不同的距離對氣門IOO提供提升。換句話說，氣門100在滑動面310的零提升部分a內不下降，在較低提升部分b內以相對短的距離下降，而在較高提升部分c內以相對長的距離下降。此時，零提升部分a、較低提升部分b和較高提升部分c的長度和外形能夠按照不同狀況而適當地改變，這些狀況例如在控制軸200和氣門100之間的距離和角度、在控制軸200和驅動凸輪400之間的距離和角度以及氣門100必須下降的設定距離，等等。參照圖2，可樞轉靴300還包括軸孔350和360以及提升啟動部分340。經過軸孔350，控制軸200配合到軸承座600。軸孔360用來將輥子330配合到可樞轉靴300，如后所述。提升啟動部分340被設置在較低提升部分b的范圍內并從凸輪插入孔320的一個部分向內突出。提升啟動部分340在較低提升狀態(tài)和較高提升狀態(tài)之間改變模式，如后詳述。而且，氣門100的挺桿100在其與滑動面310取得接觸的端部(也就是圖1中其較高端部)具有較高的耐腐蝕性。在本發(fā)明的一個示例性實施例中，挺桿110的較高端面，即接觸可樞轉靴300的滑動面310的面，通過凸面加工(crowning)的機加工而具有球面半徑。這種凸面加工用來避免由于使得驅動凸輪400和挺桿110之間的接觸處于線接觸和點接觸之伺而導致極端邊棱(extremeedge)接觸。其中氣門100帶有在其端部具有突出面的挺桿110的這種構造廣泛地用于傳統(tǒng)的氣門結構，因而將省略對其具體的描述。控制軸200的功能是作為可樞轉靴300的樞轉中心。因而，通過移動控制軸200，改變可樞轉靴300的樞轉中心，從而調節(jié)氣門100的提升距離。此時，如果控制軸200的運動軌跡的法向矢量不平行于挺桿110的彎曲較高面的法向矢量，滑動面310與挺桿110的彎曲較高面隔開以及與之接觸的操作就會重復進行，從而產生噪聲以及對每個組件的破壞。為此原因，控制軸200構造為沿著與挺桿110的彎曲較高面的曲率中心具有同樣曲率中心的彎曲路徑而運動，從而允許挺桿110的彎曲較高面在全部時間都與可樞轉靴300的滑動面310接觸。通過這種構造，控制軸200的運動軌跡的法向矢量變?yōu)槠叫杏谕U110的彎曲較高面的法向矢量。盡管控制軸200能夠構造為獨立地運動而無需單獨的導向裝置，但是在此情況下，存在控制軸200由于從外側所施加的碰撞而偏離規(guī)則的路徑的可能性。因而，如圖1所示，控制軸200構造以配合到在軸承座600中所形成的導向槽610，從而可滑動地沿著導向槽610運動。導向槽610可以優(yōu)選地以與挺桿110的彎曲較高面具有同樣的曲率中心的彎曲外形而形成。導向槽610的一端構造為大致定位在氣門100往復運動的中心軸線附近或者其中心軸線上，且導向槽610的另一端從往復運動的中心軸線相對于驅動凸輪的旋轉中心而偏移預定的角度。在此之后，將說明較低提升和較高提升模式的操作。圖1與3為顯示根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備的結構的示意圖，該設備的氣門處于較低提升狀態(tài)。如圖1與3所示，在較低提升模式中，控制軸200位于附圖中的導向槽610的左手端部。也就是說，控制軸200的旋轉中心相對于驅動凸輪400的旋轉中心從氣門100往復運動的中心軸線偏移預定的角度。圖1顯示在較低提升模式中不存在提升的情況，其中滑動面310的零提升部分a與挺桿110的彎曲較高面接觸。然而一旦驅動凸輪400順時針旋轉而使凸輪鼻端(camlobe)410開始與在凸輪插入部分320的內壁所形成的提升啟動部分340接觸，凸輪鼻端410在附圖中的向左的方向上推動可樞轉靴300的啟動部分340，因而可樞轉靴300圍繞控制軸200樞轉。通過這種操作，可樞轉靴300的零提升部分可滑動地沿著挺桿110的彎曲較高面在向左的方向上運動，因而較低提升部分b與挺桿110的彎曲較高面取得接觸，如圖3所示。從而，通過滑動面310的較低提升部分b而將挺桿110和氣門100向下推動。從而，當控制軸200位于附圖中的導向槽610的左手端部時，即使在可樞轉靴300的最大樞轉處，挺桿110的彎曲較高面與滑動面310也僅在較低提升部分b內取得接觸，因而氣門100以相對短的距離下降。換句話說，當氣門IOO在如圖3所示的向下方向上運動時，氣門IOO處于其略微開啟通道的較低提升狀態(tài)。同時，如果凸輪鼻端410構造為與可樞轉靴300直接接觸，存在由于摩擦力而引起噪聲或阻礙平穩(wěn)旋轉的可能性。這樣，可樞轉靴300可以優(yōu)選地在其接觸凸輪鼻端410的部分提供有輥子330。輥子300經過軸孔360配合到可樞轉靴300。圖4與5為顯示根據本發(fā)明的一個示例性實施例的連續(xù)可變氣門提升設備的結構的示意圖，該設備的氣門處于較高提升狀態(tài)。如圖4與5所示，控制軸200被控制以運動到附圖中的導向槽610的右手端部。導向槽610的右手端部被定位在氣門100往復運動的中心軸線上或其附近。在如圖1所示的連續(xù)可變氣門提升設備的較低提升狀態(tài)之后，當控制軸200被控制以向附圖中的導向槽610的右手側運動時，可樞轉靴300相對于驅動凸輪400在順時針方向上旋轉。然而，挺桿110的彎曲較高面仍然位于較低提升部分b內，如圖4所示。換句話說，即使當可樞轉靴300相對于驅動凸輪400在順時針方向上旋轉時，通過滑動面310也能夠將挺桿110和氣門100向下推動。較低提升部分b可以優(yōu)選地形成為具有比零提升部分a的曲率更大的曲率，以便當通過驅動凸輪400的凸輪鼻端410在向左方向上推動提升啟動部分340時，挺桿110的彎曲較高面能夠依靠在滑動面310上并沿著滑動面310向較低提升部分b滑動，如后所述。如圖5所示，一旦驅動凸輪400順時針旋轉而使凸輪鼻端410與在凸輪插入部分320的內壁中形成的提升啟動部分340開始接觸時，凸輪鼻端410就在附圖中的向左方向上推動可樞轉靴300的啟動ii部分340，因而可樞轉靴300圍繞控制軸200順時針樞轉。通過這種操作，可樞轉靴300的較低提升部分b可滑動地沿著挺桿110的彎曲較高面在向左方向上運動，因而較高提升部分c與挺桿110的彎曲較高面取得接觸。從而，通過滑動面310的較高提升部分c而將挺桿110和氣門100向下推動，如圖5所示，因而挺桿110和氣門IOO相比如圖3所示的狀態(tài)進一步下降了。換句話說，當氣門100下降為如圖5所示時，氣門IOO處于其最大限度地開啟通道的較高提升狀態(tài)。在此方式中，根據本發(fā)明的連續(xù)可變氣門提升設備能夠自由地調節(jié)氣門IOO的提升量和提升時間，而無需使用單獨的可變凸輪，使得其能夠制作得緊湊而簡單。，盡管本實施例僅描述了將挺桿110安裝在氣門100的較高端部并由可樞轉靴300擠壓其以開啟/關閉氣門100的結構，但是該結構可以改變?yōu)閷u臂安裝在氣門100的較高端部并由可樞轉靴300擠壓其以開啟/關閉氣門100的結構。雖然參照具體顯示的實施例和附圖對本發(fā)明進行了描述，但是本發(fā)明并不限制于此。因而，能夠對前述的實施例適當地修改和改變，并且這樣的應用落在將由所附權利要求所限定的本發(fā)明的范圍和精神之內。權利要求1、一種連續(xù)可變氣門提升設備，其包括氣門，其通過其往復運動而開啟或關閉通道；控制軸，其構造為被控制以趨向或遠離氣門往復運動的中心軸線而運動；可樞轉靴，其可樞轉地配合到控制軸，可樞轉靴包括凸輪插入部分，其形式為凹口或通孔的外形；以及滑動面，其可滑動地接觸氣門的端部部分，且在可樞轉靴被樞轉時使氣門往復運動；以及驅動凸輪，其包括凸輪鼻端，其中驅動凸輪被設置在凸輪插入部分中，接觸凸輪插入部分的內壁，并使可樞轉靴圍繞控制軸樞轉。2、如權利要求l所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中在可樞轉靴的外部圓周上所形成的滑動面依次包括零提升部分、較低提升部分和較高提升部分，零提升部分不使可樞轉靴樞轉，而較低和較高提升部分根據可樞轉靴的樞轉和驅動凸輪的旋轉而以不同的距離提升氣門。3、如權利要求2所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中可樞轉靴還包括提升啟動部分，其設置在凸輪插入部分，位于較低提升部分的范圍中的提升啟動部分向內突出，并由驅動凸輪的凸輪鼻端啟動而根據驅動凸輪的旋轉來移動滑動面的零提升部分、較低提升部分和較高提升部分。4、如權利要求3所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中氣門包括挺桿，挺桿具有在其端部接觸滑動面的突出的彎曲面。5、如權利要求4所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中控制軸沿著構造為具有與挺桿的彎曲面的曲率中心大致相等的曲率中心的路徑運動。6、如權利要求5所述的連續(xù)可變氣門提升設備，還包括帶有導向槽的軸承座，導向槽構造為具有與挺桿的彎曲面的曲率中心相等的曲率中心，其中配合到可樞轉靴的控制軸穿過導向槽而被控制以沿著導向槽滑動。7、如權利要求6所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中導向槽的一端構造為大致定位在氣門往復運動的中心軸線附近或者其中心軸線上，且導向槽的另一端構造為以預定的距離從往復運動的中心軸線隔開。8、如權利要求1所述的連續(xù)可變氣門提升設備，還包括回復彈簧，其將彈性力施加到可樞轉靴使得凸輪插入部分的內壁與驅動凸輪緊密接觸。9、如權利要求8所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中氣門包括挺桿，挺桿具有在其端部接觸滑動面的突出的彎曲面。10、如權利要求9所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中控制軸沿著構造為具有與挺桿的彎曲面的曲率中心大致相等的曲率中心的路徑運動。11、如權利要求9所述的連續(xù)可變氣門提升設備，還包括帶有導向槽的軸承座，導向槽構造為具有與挺桿的彎曲面的曲率中心大致相等的曲率中心，其中配合到可樞轉靴的控制軸穿過導向槽而被控制以沿著導向槽滑動。12、如權利要求ll所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中導向槽的一端構造為大致定位在氣門往復運動的中心軸線附近或者其中心軸線上，且導向槽的另一端構造為以預定的距離從往復運動的中心軸線隔開。13、如權利要求ll所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中回復彈簧的一端連接到軸承座，且回復彈簧的另一端可滑動地配合到可樞轉靴。14、如權利要求1所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中氣門包括挺桿，挺桿具有在其端部接觸滑動面的突出的彎曲面。15、如權利要求14所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中控制軸沿著構造為具有與挺桿的彎曲面的曲率中心相等的曲率中心的路徑運動。16、如權利要求15所述的連續(xù)可變氣門提升設備，還包括帶有導向槽的軸承座，導向槽構造為具有與挺桿的彎曲面的曲率中心大致相等的曲率中心，其中配合到可樞轉靴的控制軸穿過導向槽而被控制以沿著導向槽滑動。17、如權利要求3所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中驅動凸輪大致被設置在氣門往復運動的中心軸線上，且氣門包括挺桿，挺桿具有在其端部接觸滑動面的突出的彎曲面。18、如權利要求17所述的連續(xù)可變氣門提升設備，還包括帶有導向槽的軸承座，導向槽構造為具有與挺桿的彎曲面的曲率中心大致相等的曲率中心，其中配合到可樞轉靴的控制軸穿過導向槽而被控制以沿著導向槽滑動。19、如權利要求18所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中導向槽的一端構造為大致定位在氣門往復運動的中心軸線附近或者其中心軸線上，且導向槽的另一端構造為以預定的角度相對于驅動凸輪而遠離往復運動的中心軸線。20、如權利要求19所述的連續(xù)可變氣門提升設備，其中回復彈簧的一端連接到軸承座，且回復彈簧的另一端可滑動地配合到可樞轉靴。全文摘要一種連續(xù)可變氣門提升設備，包括依靠往復運動而開啟/關閉通道的氣門、安裝為能夠趨向或遠離氣門往復運動的中心軸線而運動的控制軸、可樞轉地配合到控制軸的可樞轉靴、以及與凸輪插入部分的內壁取得接觸并使可樞轉靴樞轉的驅動凸輪，可樞轉靴包括為凹口或通孔外形的凸輪插入部分以及可滑動地接觸氣門的端部的滑動面，并且在樞轉時使氣門往復運動。從而，連續(xù)可變氣門提升設備能夠自由地調節(jié)氣門的提升量和提升時間，而無需改變驅動凸輪和凸輪軸的位置，因而容易將其應用于現有發(fā)動機。文檔編號F01L1/14GK101560896SQ20081016951公開日2009年10月21日申請日期2008年9月27日優(yōu)先權日2008年4月14日發(fā)明者吳大潤,崔命植,徐仁起,曺侑辰,李春雨,河京杓,金伯植,金大成,金宇泰,金炯翼,韓東熙申請人:現代自動車株式會社