專利名稱：一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種發(fā)動機可變氣門升程機構(gòu)，尤其是一種通過齒輪齒條傳動機構(gòu)改變搖臂軸位置，以實現(xiàn)氣門最大開啟幅度連續(xù)變化的可變氣門升程機構(gòu)，屬于燃燒發(fā)動機技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
對于發(fā)動機的搖臂驅(qū)動式氣門來講，氣門升程是由凸輪軸的凸輪型線及搖臂比決定的，當(dāng)凸輪基圓與搖臂主動臂接觸時，位于搖臂從動臂一端氣門的頭部與設(shè)置在發(fā)動機氣缸蓋上的氣門座圈貼合，此時氣門處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)凸輪桃尖與搖臂主動臂接觸時，位于搖臂從動臂一端的氣門向下運動，其頭部與設(shè)置在發(fā)動機氣缸蓋上的氣門座圈分離，此時氣門處于開啟狀態(tài)。由于發(fā)動機凸輪軸的凸輪型線是固定不變的，因此一般發(fā)動機氣門升程是一定的，氣門開啟幅度為固定值，由此造成了配氣機構(gòu)進氣量難以與發(fā)動機運行工況匹配的后果，嚴(yán)重影響了發(fā)動機的動力性能和經(jīng)濟性能。為解決上述問題，人們在可變氣門升程技術(shù)方面進行了探索，目前不同形式的可變氣門升程機構(gòu)已應(yīng)用于汽車發(fā)動機上，但它們大多不能實現(xiàn)氣門升程的連續(xù)改變，雖然少數(shù)車型上安裝了全可變氣門升程機構(gòu)，但因其成本高、可靠性較低，限制了該技術(shù)的推廣運用。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)之弊端，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、便于布置、可靠性好、能匹配發(fā)動機不同運行工況、提高發(fā)動機綜合性能的發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)。本實用新型所述問題是以下述技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，它包括凸輪軸、搖臂、搖臂軸組件、驅(qū)動電機和氣門挺柱，其特別之處在于:所述搖臂和搖臂軸組件通過齒輪齒條傳動單元裝配，所述齒輪齒條傳動單元與驅(qū)動電機連接。上述發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，所述搖臂主動臂與凸輪軸配裝，其從動臂與氣門挺柱配裝，在搖臂的底面上設(shè)置與搖臂軸組件匹配的齒條。上述發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，所述搖臂軸組件包括齒輪軸，連接板、滾子和滾子軸，所述齒輪軸上設(shè)有與搖臂底面上齒條配裝的齒輪，齒輪軸與連接板鉸接。上述發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，所述連接板為倒置的三角形結(jié)構(gòu)，其下部與齒輪軸配裝，在其上部左右對稱裝配兩個滾子軸。上述發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，所述滾子軸與滾子固定裝配，所述滾子為圓柱體結(jié)構(gòu)，其外圓面與搖臂上端面匹配。上述發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，所述驅(qū)動電機為由發(fā)動機ECU控制的伺服電機，其輸出軸與搖臂軸組件的齒輪軸連接。本實用新型的搖臂是以齒輪軸為支點的杠桿結(jié)構(gòu)，它可通過對齒輪軸位置的調(diào)整實現(xiàn)杠桿支點的變化，從而改變杠桿比，達到在凸輪軸固定凸輪型線驅(qū)動下，使位于杠桿從動臂一端的氣門上下移動距離發(fā)生變化的目的；本實用新型對齒輪軸位置的調(diào)整是由發(fā)動機ECU控制驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，再由驅(qū)動電機帶動齒輪軸上齒輪與搖臂齒條嚙合傳動實現(xiàn)的，為保證齒輪齒條傳動機構(gòu)的平穩(wěn)運行，在搖臂軸組件的連接板上部左右對稱設(shè)置兩個滾子軸，通過滾子軸上的滾子在搖臂上端面的滾動，為齒輪齒條傳動機構(gòu)提供導(dǎo)向作用，同時滾子與搖臂上端面的滾動方式減少了兩者之間的摩擦阻力?？傊?，本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，便于布置，性能可靠，能滿足發(fā)動機進氣量與發(fā)動機不同運行工況匹配的要求、提高了發(fā)動機的綜合性能。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型主要結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實用新型在發(fā)動機低速小負(fù)荷工況下，氣門關(guān)閉狀態(tài)示意圖；圖3是本實用新型在發(fā)動機低速小負(fù)荷工況下，氣門開啟狀態(tài)示意圖；圖4是本實用新型在發(fā)動機高速大負(fù)荷工況下，氣門關(guān)閉狀態(tài)示意圖；圖5是本實用新型在發(fā)動機高速大負(fù)荷工況下，氣門開啟狀態(tài)示意圖；圖6是第二個實施例主要結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是第二個實施例在發(fā)動機低速小負(fù)荷工況下，氣門關(guān)閉狀態(tài)示意圖；圖8是第二個實施例在發(fā)動機低速小負(fù)荷工況下，氣門開啟狀態(tài)示意圖；圖9是第二個實施例在發(fā)動機高速大負(fù)荷工況下，氣門關(guān)閉狀態(tài)示意圖；
圖10是第二個實施例在發(fā)動機高速大負(fù)荷工況下，氣門開啟狀態(tài)示意圖圖中各標(biāo)號清單為:1、凸輪軸，2、搖臂,2-1、齒條,3、滾子軸,4、連接板,5、滾子,6、氣門挺柱，7、齒輪軸，7-1、齒輪，8、氣門，9、發(fā)動機缸蓋進氣道，10、發(fā)動機缸蓋，11、氣門座圈。
具體實施方式
參看
圖1，本實用新型包括凸輪軸1、搖臂2、搖臂軸組件、驅(qū)動電機和氣門挺柱6，所述搖臂2的主動臂與凸輪軸I配裝，其從動臂與氣門挺柱6配裝，在搖臂的底面上設(shè)置與搖臂軸組件匹配的齒條2-1，所述搖臂軸組件包括齒輪軸7，連接板4、滾子5和滾子軸3，所述齒輪軸7與由發(fā)動機ECU控制的驅(qū)動電機輸出軸連接，在齒輪軸上設(shè)有與搖臂底面上齒條2-1配裝的齒輪7-1，齒輪軸7還與連接板4鉸接，所述連接板4為倒置的三角形結(jié)構(gòu)，在其上部左右對稱裝配兩個滾子軸3，所述滾子軸3與圓柱體結(jié)構(gòu)的滾子5固定裝配，滾子5的外圓面與搖臂2上端面匹配。參看
圖1，本實用新型的搖臂2是以齒輪軸7為支點的杠桿結(jié)構(gòu)，根據(jù)杠桿原理，在杠桿的動力臂長度相同的情況下，通過調(diào)整受力點與支點之間的距離，使阻力臂的長度隨之發(fā)生變化，從而實現(xiàn)改變杠桿比的大小。本實用新型可通過凸輪軸7驅(qū)動搖臂2縱向運動調(diào)整實現(xiàn)杠桿受力點的變化，從而改變搖臂驅(qū)動機構(gòu)的搖臂比，達到在凸輪軸固定凸輪型線驅(qū)動下，使位于杠桿從動臂一端的氣門升程發(fā)生變化的目的；本實用新型對齒輪軸7位置的調(diào)整是由發(fā)動機E⑶根據(jù)不同發(fā)動機運行工況控制，使驅(qū)動電機向不同方向運轉(zhuǎn)，再由驅(qū)動電機帶動齒輪軸7上齒輪7-1與搖臂齒條2-1嚙合傳動實現(xiàn)的，為保證齒輪齒條傳動機構(gòu)的平穩(wěn)運行，在搖臂軸組件的連接板4上部左右對稱設(shè)置兩個滾子軸3，通過滾子軸3上的滾子5在搖臂2上端面的滾動，為齒輪齒條傳動機構(gòu)提供導(dǎo)向作用，同時滾子5與搖臂2上端面的滾動方式減少了兩者之間的摩擦阻力。參看
圖1、圖2、圖3，本實用新型的第一個實施例是將凸輪軸1、搖臂軸7、氣門挺柱6布置于搖臂2的下面，其中凸輪軸I和氣門挺住6位于搖臂軸的左、右兩側(cè)。在發(fā)動機在低速小負(fù)荷運行工況下，發(fā)動機E⑶控制驅(qū)動電機運轉(zhuǎn)，再由驅(qū)動電機帶動齒輪軸7上齒輪7-1與搖臂齒條2-1嚙合傳動，將搖臂軸組件移動至搖臂2的右側(cè)位置處。當(dāng)凸輪基圓與搖臂2接觸時，氣門8在氣門挺柱6帶動下與發(fā)動機缸蓋上的氣門座圈11貼合，此時氣門處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)凸輪桃尖與搖臂2接觸時，氣門8在氣門挺柱6帶動下向下移動，氣門頭部發(fā)動機缸蓋上的氣門座圈11分離，此時氣門處于較小幅度的開啟狀態(tài)，少量的空氣由發(fā)動機缸蓋進氣道10進入氣缸。參看圖4、圖5，本實用新型的第一個實施例在發(fā)動機在高速大負(fù)荷運行工況下，發(fā)動機ECU控制驅(qū)動電機反向運轉(zhuǎn)，再由驅(qū)動電機帶動齒輪軸7上齒輪7-1與搖臂齒條2-1嚙合傳動，將搖臂軸組件移動至搖臂2的左側(cè)位置處，當(dāng)凸輪基圓與搖臂2接觸時，氣門8在氣門挺柱6帶動下與發(fā)動機缸蓋上的氣門座圈11貼合，此時氣門處于關(guān)閉狀態(tài)；當(dāng)凸輪桃尖與搖臂2接觸時，氣門8在氣門挺柱6帶動下向下移動，氣門頭部發(fā)動機缸蓋上的氣門座圈11分離，此時氣門處于較大幅度的開啟狀態(tài)，大量的空氣由發(fā)動機缸蓋進氣道10進入氣缸。參看圖6
圖10，為本實用新型的第二個實施例，在該實施例中凸輪軸I布置于搖臂2上方，位于搖臂軸7和氣門挺柱之間，搖臂軸7和氣門挺柱6布置于搖臂2下方，即凸輪軸I與搖臂軸7、氣門挺柱6分別位于搖臂2的上、下兩側(cè)。該實施例可縮短搖臂2的長度，結(jié)構(gòu)更加緊湊，適用于擺臂驅(qū)動式氣門結(jié)構(gòu)的發(fā)動機。該實施例與發(fā)動機不同工況匹配原理同上，此處不再贅述。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，它包括凸輪軸(I)、搖臂(2)、搖臂軸組件、驅(qū)動電機和氣門挺柱(6)，其特征是，所述搖臂(2)和搖臂軸組件通過齒輪齒條傳動單元裝配，所述齒輪齒條傳動單元與驅(qū)動電機連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，其特征是，所述搖臂(2)的主動臂與凸輪軸(I)配裝，其從動臂與氣門挺柱(6)配裝，在搖臂的底面上設(shè)置與搖臂軸組件匹配的齒條(2-1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，其特征是，所述搖臂軸組件包括齒輪軸(7)，連接板(4)、滾子(5)和滾子軸(3)，所述齒輪軸(7)上設(shè)有與搖臂底面上齒條(2-1)配裝的齒輪(7-1 )，齒輪軸(7)與連接板(4)鉸接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，其特征是，所述連接板(4)為倒置的三角形結(jié)構(gòu)，其下部與齒輪軸(7)配裝，在其上部左右對稱裝配兩個滾子軸(3)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，其特征是，所述滾子軸(3)與滾子(5)固定裝配，所述滾子(5)為圓柱體結(jié)構(gòu)，其的外圓面與搖臂(2)上端面匹配。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，其特征是，所述驅(qū)動電機為由發(fā)動機ECU控制的伺服電機，其輸出軸與搖臂軸組件的齒輪軸(7)連接。
專利摘要一種發(fā)動機的齒輪齒條搖臂式可變氣門升程機構(gòu)，用于解決發(fā)動機進氣量與發(fā)動機運行工況匹配的問題。它包括凸輪軸、搖臂、搖臂軸組件、驅(qū)動電機和氣門挺柱，其特別之處在于所述搖臂和搖臂軸組件通過齒輪齒條傳動單元裝配，所述齒輪齒條傳動單元與驅(qū)動電機連接。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，便于布置，性能可靠，能滿足發(fā)動機進氣量與發(fā)動機不同運行工況匹配的要求、提高了發(fā)動機的綜合性能。
文檔編號F01L13/00GK202970840SQ20122056256
公開日2013年6月5日 申請日期2012年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月30日
發(fā)明者王宇, 王振喜, 馬興興, 王福志, 王帥, 宋東先 申請人:長城汽車股份有限公司