專利名稱：移動(dòng)搖臂軸式可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及內(nèi)燃機(jī)的氣門機(jī)構(gòu)，特別是涉及帶搖臂的頂置凸輪軸式單缸內(nèi)燃機(jī)氣 門機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
可變氣門正時(shí)(Variable Valve Timing,簡(jiǎn)稱VVT)是內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排的主要途 徑之一。目前，各主要汽車公司發(fā)布的新型汽油機(jī)產(chǎn)品，都將可變氣門技術(shù)作為新型汽油機(jī) 的主要技術(shù)標(biāo)志之一。雖然可變氣門的形式有多種，但是能夠廣泛應(yīng)用到汽油機(jī)上的主要 還是變換凸輪型線的可變氣門機(jī)構(gòu)。然而，受制造成本和機(jī)構(gòu)復(fù)雜性的限制，目前國(guó)內(nèi)外尚 沒有適合于中小排量單缸四沖程汽油機(jī)的可變氣門機(jī)構(gòu)及其應(yīng)用實(shí)例。中小排量的單缸四沖程汽油機(jī)其氣門機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式主要采用單頂置凸輪軸 (SOHC)布置形式。若采用傳統(tǒng)的液壓驅(qū)動(dòng)的可變氣門機(jī)構(gòu)，除了改變氣門機(jī)構(gòu)主要零部件 結(jié)構(gòu)之外，還需額外增加一套液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使可變氣門的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)變得非常 復(fù)雜和龐大，制造成本明顯增加，導(dǎo)致這種傳統(tǒng)的可變氣門機(jī)構(gòu)難以在單缸四沖程汽油機(jī) 上推廣使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種適用于單缸四沖程汽油機(jī)的可變氣門機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)針 對(duì)單缸汽油機(jī)單頂置凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，利用每個(gè)搖臂軸上僅控制一個(gè)搖臂的特點(diǎn)，采用 搖臂軸軸向移動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)可變氣門定時(shí)。使可變氣門技術(shù)在具有單頂置凸輪軸的單缸汽 油機(jī)上得到使用。本發(fā)明的可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)由低速凸輪與低速搖臂、高速凸輪與高速搖臂、搖臂 軸、搖臂軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、回位彈簧、氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘和氣門組件組成。所述氣門組件由氣門、 氣門彈簧、氣門彈簧座和氣門座等組成。所述搖臂軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和回位彈簧共同控制搖臂軸 的軸向位置；所述低速凸輪驅(qū)動(dòng)低速搖臂，高速凸輪驅(qū)動(dòng)高速搖臂，低速搖臂和高速搖臂繞 同一搖臂軸擺動(dòng)；低速搖臂一端受低速凸輪驅(qū)動(dòng)，另一端上固定氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘；在低 速搖臂和高速搖臂相對(duì)的端面上加工有結(jié)合齒，低速搖臂和高速搖臂在工作中成分離和結(jié) 合兩種狀態(tài)。本發(fā)明的特征在于高速搖臂與搖臂軸軸向固定，高速搖臂與低速搖臂在相對(duì)的端 面上設(shè)有結(jié)合齒，該高速搖臂可隨搖臂軸一起軸向移動(dòng)，使高速搖臂與低速搖臂相互結(jié)合； 或在高速搖臂與低速搖臂相對(duì)的端面上還可分別設(shè)置銷孔和銷軸，通過銷孔和銷軸使高速 搖臂與低速搖臂相互結(jié)合。搖臂軸的一端設(shè)有回位彈簧，搖臂軸的另一端設(shè)有帶銜鐵的電 磁鐵，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，電磁鐵通過銜鐵推動(dòng)搖臂軸軸向移動(dòng)，使高速搖臂與低速搖臂相互 結(jié)合；或在搖臂軸的一端，設(shè)置一套拉力繩索，當(dāng)該拉力繩索受力時(shí)，拉動(dòng)搖臂軸軸向移動(dòng)， 使高速搖臂與低速搖臂相互結(jié)合。該可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理如下
本發(fā)明的高速凸輪具有較大的凸輪包角和升程，而低速凸輪的凸輪包角和升程較小。當(dāng)?shù)退贀u臂和高速搖臂成分離狀態(tài)時(shí)，高速凸輪驅(qū)動(dòng)高速搖臂繞搖臂軸空擺。此時(shí)氣門機(jī) 構(gòu)的傳動(dòng)過程為低速凸輪驅(qū)動(dòng)低速搖臂繞搖臂軸擺動(dòng)，低速搖臂又通過氣門間隙調(diào)節(jié)螺 釘使氣門開啟和關(guān)閉，即由低速凸輪驅(qū)動(dòng)氣門運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)退贀u臂和高速搖臂成結(jié)合狀態(tài)時(shí)，由于高速凸輪的升程大于低速凸輪，低速 凸輪與低速搖臂將不再產(chǎn)生接觸；此時(shí)氣門機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)過程為高速凸輪驅(qū)動(dòng)高速搖臂， 高速搖臂又帶動(dòng)低速搖臂一同繞搖臂軸擺動(dòng)，低速搖臂又通過氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘使氣門開 啟和關(guān)閉，即由高速凸輪驅(qū)動(dòng)氣門運(yùn)動(dòng)。本發(fā)明的低速搖臂的軸向位置是固定的；而高速搖臂軸向位置是可移動(dòng)的，能隨 搖臂軸一起軸向移動(dòng)。當(dāng)搖臂軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)給搖臂軸施加一個(gè)軸向力，搖臂軸帶動(dòng)高速搖臂 克服回位彈簧力一起軸向移動(dòng)，使低速搖臂和高速搖臂通過端面結(jié)合齒呈結(jié)合狀態(tài)；當(dāng)搖 臂軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)撤銷施加的軸向力后，在回位彈簧力的作用下，搖臂軸帶動(dòng)高速搖臂反向移 動(dòng)，使低速搖臂和高速搖臂成分離狀態(tài)。通過上述說明可以看出，本發(fā)明的可變氣門機(jī)構(gòu)是通過搖臂軸帶動(dòng)高速搖臂做軸 向位移，使低速搖臂和高速搖臂相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)工作凸輪由低速凸輪切換為高速凸輪，從而 實(shí)現(xiàn)可變氣門正時(shí)的。對(duì)于進(jìn)氣搖臂軸來(lái)說，在壓縮、做功和排氣沖程時(shí)，進(jìn)氣門已關(guān)閉，進(jìn) 氣搖臂軸上無(wú)徑向載荷，進(jìn)氣搖臂軸能夠容易實(shí)現(xiàn)軸向位移；同理，對(duì)于排氣搖臂軸來(lái)說， 在進(jìn)氣、壓縮和做功沖程容易實(shí)現(xiàn)軸向位移。顯然，本發(fā)明的可變氣門機(jī)構(gòu)特別適用于采用 單頂置凸輪軸(SOHC)布置形式的單缸四沖程汽油機(jī)。本發(fā)明的高速凸輪具有較大的凸輪包角和升程，適合汽油機(jī)高速大負(fù)荷工況；而 低速凸輪的包角和升程較小，適合汽油機(jī)中低速和中小負(fù)荷工況。本發(fā)明的有益效果是通 過搖臂軸做軸向位移，使低速凸輪與高速凸輪之間實(shí)現(xiàn)切換，從而實(shí)現(xiàn)可變氣門正時(shí)。汽油 機(jī)在高速大負(fù)荷工況運(yùn)行時(shí)，采用高速凸輪，提高了動(dòng)力性能；而在中低速或中小負(fù)荷工況 運(yùn)行時(shí)，采用低速凸輪，減小了泵氣損失，改善了燃油經(jīng)濟(jì)性和排放性能。


圖1為本發(fā)明的可變進(jìn)氣門正時(shí)機(jī)構(gòu)示意圖； 圖2為圖1在A--A方向的剖視圖3為本發(fā)明采用拉力繩索的可變進(jìn)氣門機(jī)構(gòu)示意圖。圖中1為回位彈簧，2為排氣凸輪，3為低速搖臂，4為低速進(jìn)氣凸輪，5為高速進(jìn) 氣凸輪，6為片狀彈簧，7為高速搖臂，8為低速搖臂端面結(jié)合齒，9為高速搖臂端面結(jié)合齒， 10為進(jìn)氣搖臂軸，11為銜鐵，12為電磁鐵，13為軸向定位銷，14為氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘，15為 氣門彈簧座，16為氣門彈簧，17為進(jìn)氣門，18為進(jìn)氣門座，19為拉力繩索系。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的工作過程。實(shí)施例1
在圖1和圖2中各零部件的相互關(guān)系為低速進(jìn)氣凸輪4驅(qū)動(dòng)低速搖臂3，高速進(jìn)氣凸 輪5驅(qū)動(dòng)高速搖臂7，片狀彈簧6在高速搖臂7上施加一定的彈力，使高速搖臂7與高速進(jìn) 氣凸輪5始終保持接觸；低速搖臂3和高速搖臂7在各自凸輪的驅(qū)動(dòng)下可繞進(jìn)氣搖臂軸10擺動(dòng)，高速搖臂7在進(jìn)氣搖臂軸10上的軸向位置由軸向定位銷13確定；電磁鐵12是搖臂 軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，其產(chǎn)生的電磁力推動(dòng)銜鐵11帶動(dòng)進(jìn)氣搖臂軸10向左移動(dòng)；回位彈簧1呈壓縮 狀態(tài)；低速搖臂3的軸向位置是固定的，其上端與低速進(jìn)氣凸輪4接觸，下端固定氣門間隙 調(diào)節(jié)螺釘14，并控制進(jìn)氣門17的開啟和關(guān)閉。當(dāng)電磁鐵12不通電時(shí)，在回位彈簧1的彈力作用下，進(jìn)氣搖臂軸10位于右端，使 高速搖臂7和低速搖臂3成分離狀態(tài)。此時(shí)，低速進(jìn)氣凸輪4驅(qū)動(dòng)低速搖臂3繞進(jìn)氣搖臂 軸10擺動(dòng)，并通過氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘14使進(jìn)氣門17開啟和關(guān)閉；而高速進(jìn)氣凸輪5驅(qū)動(dòng) 高速搖臂7也繞進(jìn)氣搖臂軸10擺動(dòng)，片狀彈簧6使高速搖臂7始終保持與高速進(jìn)氣凸輪5 接觸，但高速進(jìn)氣凸輪5卻對(duì)進(jìn)氣門17的運(yùn)動(dòng)不產(chǎn)生影響。在此狀態(tài)下，是低速進(jìn)氣凸輪 4驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門17開啟和關(guān)閉的。當(dāng)電磁鐵12通電時(shí)，銜鐵11在電磁力的作用下向左移動(dòng)，并克服回位彈簧1的彈 力推動(dòng)進(jìn)氣搖臂軸10左移，進(jìn)氣搖臂軸10又通過軸向定位銷13帶動(dòng)高速搖臂7 —起向左 移動(dòng)，使高速搖臂7和低速搖臂3通過搖臂端面結(jié)合齒8和9結(jié)合在一起。此時(shí)，氣門傳動(dòng) 過程為高速進(jìn)氣凸輪5驅(qū)動(dòng)高速搖臂7，高速搖臂7又帶動(dòng)低速搖臂3 —起在進(jìn)氣搖臂軸 10上擺動(dòng)，并最終通過氣門間隙調(diào)節(jié)螺釘14使進(jìn)氣門17開啟和關(guān)閉。由于高速進(jìn)氣凸輪 5的升程大于低速進(jìn)氣凸輪4的升程，低速搖臂3和高速搖臂7結(jié)合在一起后低速搖臂3便 不再與低速進(jìn)氣凸輪4產(chǎn)生接觸，故低速進(jìn)氣凸輪4對(duì)進(jìn)氣門17的運(yùn)動(dòng)不再產(chǎn)生影響。在 此情況下，是高速進(jìn)氣凸輪5驅(qū)動(dòng)進(jìn)氣門17開啟和關(guān)閉的。當(dāng)電磁鐵12斷電后，銜鐵11上的軸向力消失，在回位彈簧力1的作用下，進(jìn)氣搖 臂軸10帶動(dòng)高速搖臂7反向移動(dòng)，低速搖臂3和高速搖臂7又恢復(fù)為分離狀態(tài)，低速進(jìn)氣 凸輪4恢復(fù)了對(duì)進(jìn)氣門17的驅(qū)動(dòng)作用，高速進(jìn)氣凸輪5卻失去了對(duì)進(jìn)氣門17的驅(qū)動(dòng)作用。綜上所述本實(shí)施方案是通過電磁鐵12產(chǎn)生的電磁力，推動(dòng)銜鐵11并帶動(dòng)搖臂軸 10軸向移動(dòng)，使低速搖臂3和高速搖臂7產(chǎn)生結(jié)合或分離，實(shí)現(xiàn)高速凸輪與低速凸輪之間的 切換，從而達(dá)到可變進(jìn)氣門正時(shí)。實(shí)施例2:
在圖3中，拉力繩索系19是搖臂軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。通過人工施加一定的作用力使繩索 系19中的繩索呈張緊狀態(tài)，繩索系19拉緊搖臂軸10并帶動(dòng)高速搖臂7向左移動(dòng)，使低速 搖臂3和高速搖臂7產(chǎn)生結(jié)合，工作凸輪即切換為高速進(jìn)氣凸輪5。當(dāng)繩索系19呈松弛狀 態(tài)時(shí)，回位彈簧1使搖臂軸10帶動(dòng)高速搖臂7向右移動(dòng)，低速搖臂3和高速搖臂7分離，工 作凸輪即切換為低速進(jìn)氣凸輪4。從而實(shí)現(xiàn)可變進(jìn)氣門正時(shí)。在圖1中，低速搖臂3和高速搖臂7是通過其端面結(jié)合齒8和9連接在一起的；低 速搖臂和高速搖臂也可以分別帶有銷孔和銷軸，采用銷孔和銷軸將高速搖臂和低速搖臂結(jié)
合在一起。同理，若在凸輪軸上設(shè)置低速排氣凸輪和高速排氣凸輪，采用可變進(jìn)氣門正時(shí)相 同的方式，即可實(shí)現(xiàn)可變排氣門正時(shí)。依照上述方案，本技術(shù)領(lǐng)域的一般技術(shù)人員實(shí)施本發(fā)明并不困難。
權(quán)利要求
1.一種移動(dòng)搖臂軸式可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)，包括低速凸輪與低速搖臂、高速凸輪與高速 搖臂、搖臂軸、搖臂軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和氣門組件，其特征在于高速搖臂與搖臂軸軸向固定，高速 搖臂可隨搖臂軸一起軸向移動(dòng)，使高速搖臂與低速搖臂相互結(jié)合或分離。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)搖臂軸式可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征在于高速搖臂與低 速搖臂在相對(duì)的端面上設(shè)有結(jié)合齒，高速搖臂與低速搖臂通過該結(jié)合齒相互結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1、2所述的移動(dòng)搖臂軸式可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征在于高速搖臂與 低速搖臂在相對(duì)的端面上還可分別設(shè)置銷孔和銷軸，高速搖臂與低速搖臂通過該銷孔和銷 軸相互結(jié)合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的移動(dòng)搖臂軸式可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征在于搖臂軸的 一端設(shè)有回位彈簧，搖臂軸的另一端設(shè)有帶銜鐵的電磁鐵，當(dāng)電磁鐵通電時(shí)，電磁鐵通過銜 鐵推動(dòng)搖臂軸軸向移動(dòng)，使高速搖臂與低速搖臂相互結(jié)合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動(dòng)搖臂軸式可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)，其特征在于在搖臂軸有回 位彈簧的一端，還可設(shè)置一套拉力繩索，該拉力繩索呈拉緊狀態(tài)時(shí)，拉動(dòng)搖臂軸軸向移動(dòng)， 使高速搖臂與低速搖臂相互結(jié)合。
全文摘要
一種單缸內(nèi)燃機(jī)移動(dòng)搖臂軸式可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為搖臂軸與高速搖臂一起可沿?fù)u臂軸軸線移動(dòng)，并使高速搖臂與低速搖臂產(chǎn)生結(jié)合或分離。當(dāng)高速搖臂與低速搖臂成結(jié)合狀態(tài)時(shí)，高速凸輪驅(qū)動(dòng)高速搖臂并帶動(dòng)低速搖臂一同擺動(dòng)，使高速凸輪驅(qū)動(dòng)氣門開啟和關(guān)閉，適用于內(nèi)燃機(jī)高速大負(fù)荷工況；當(dāng)高速搖臂與低速搖臂成分離狀態(tài)時(shí)，低速凸輪驅(qū)動(dòng)低速搖臂并使氣門開啟和關(guān)閉，適用于汽油機(jī)低速工況和小負(fù)荷工況。該可變氣門定時(shí)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，能顯著提高內(nèi)燃機(jī)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，特別適合于單頂置凸輪軸式單缸四沖程內(nèi)燃機(jī)。
文檔編號(hào)F01L1/34GK102071982SQ20111004159
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2011年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月21日
發(fā)明者劉永田, 王志明, 謝宗法 申請(qǐng)人:山東大學(xué)