本實用新型屬于發(fā)動機進氣系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種搖臂式連續(xù)可變氣門升程裝置。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)發(fā)動機氣門機構(gòu)的氣門位移曲線是固定不變的，設(shè)計時需綜合考慮發(fā)動機低速和高速時的工況，兼顧發(fā)動機在低負荷和高負荷時的整體工作性能。因此傳統(tǒng)氣門機構(gòu)的固定氣門升程導致了發(fā)動機在低速時的燃油經(jīng)濟性和高速時的動力性能達不到最佳效果。

連續(xù)可變氣門機構(gòu)根據(jù)發(fā)動機的不同工況而選擇合理的氣門升程和氣門相位，使氣門升程和相位始終處于理想狀態(tài)。連續(xù)可變氣門機構(gòu)通過選擇最佳的氣門升程來控制進入氣缸內(nèi)的氣體體積，兼顧到發(fā)動機低負荷時的燃油經(jīng)濟性和高負荷時的動力性。在低負荷時，利用較小的氣門升程，減小充氣過程中進排氣的相互影響，使氣門流過的氣流速度較快，進而改善燃燒過程，達到有效控制排放；在高負荷時，利用較大的氣門升程，提高充氣效率，改善發(fā)動機的動力性。

相對市場上現(xiàn)有的連續(xù)可變氣門機構(gòu)，本實用新型要解決的技術(shù)問題是要提供一種搖臂式連續(xù)可變氣門升程裝置，其結(jié)構(gòu)是基于傳統(tǒng)指狀滾子搖臂式氣門機構(gòu)改進而來的，其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和工作特性好。該機構(gòu)的動力傳遞路線短、系統(tǒng)剛度高，各部件運動慣性小、振動和噪聲小，便于發(fā)動機總布置設(shè)計的連續(xù)可變氣門機構(gòu)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于通過對常規(guī)氣門機構(gòu)的改動實現(xiàn)升程連續(xù)可變，使其結(jié)構(gòu)簡單、對氣門機構(gòu)改動小。

本實用新型提供的技術(shù)方案為：

一種搖臂式連續(xù)可變氣門升程裝置，包括：

搖臂，其一端與氣門相接觸并能夠推動氣門，另一端由液壓挺柱支撐；所述搖臂內(nèi)設(shè)置頂部敞開的空腔，所述空腔兩側(cè)壁上對稱設(shè)置有圓弧形滑槽；

凸輪，其固定在凸輪軸上；

滑塊總成，其設(shè)置在所述空腔內(nèi)，所述滑塊總成兩側(cè)設(shè)置有兩個凸起，所述凸起與滑槽配合，以使所述滑塊總成能夠在所述空腔內(nèi)滑動；所述滑塊總成頂部與凸輪相接觸；

扭簧，其設(shè)置在所述搖臂與滑塊總成之間，為滑塊總成施加一個向下的力；

驅(qū)動機構(gòu)，其能夠驅(qū)動所述滑塊總成在空腔內(nèi)滑動，以改變所述滑塊相對于搖臂的位置，從而改變氣門的升程。

優(yōu)選的是，所述滑塊總成包括：

支撐座，其底部與滑槽底部相接觸；

滾子，其通過圓柱銷可旋轉(zhuǎn)的安裝在所述支撐座頂部，所述滾子與凸輪相接觸；所述圓柱銷兩端向外延伸以形成凸起。

優(yōu)選的是，在所述凸輪軸上，位于凸輪前后兩側(cè)分別設(shè)有軸肩。

優(yōu)選的是，所述驅(qū)動機構(gòu)包括：

螺栓鎖止器，其兩端可旋轉(zhuǎn)支撐在搖臂，所述螺栓鎖止器中部設(shè)置有螺紋孔；

螺栓，其與所述螺紋孔配合，所述螺栓的前端與滑塊總成可旋轉(zhuǎn)連接，與使螺栓轉(zhuǎn)動時帶動滑塊總成移動；

電機，用于驅(qū)動所述螺栓旋轉(zhuǎn)。

優(yōu)選的是，所述驅(qū)動機構(gòu)包括電磁驅(qū)動器和永磁螺桿，所述永磁螺桿與所述滑塊總成前端連接，以帶動滑塊總成移動。

優(yōu)選的是，所述滑槽呈以凸輪軸中心為圓心的圓弧形。

優(yōu)選的是，所述凸輪軸還與正時系統(tǒng)連接，以調(diào)節(jié)相位。

優(yōu)選的是，所述正時系統(tǒng)包括：

葉片轉(zhuǎn)子，其與所述凸輪軸固定連接；

鏈輪，其設(shè)置在所述葉片轉(zhuǎn)子外周，能夠帶動所述葉片轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動；

所述鏈輪與葉片轉(zhuǎn)子之間能夠調(diào)節(jié)相位差。

優(yōu)選的是，所述扭簧為方框形，所述扭簧一端固定在滑塊總成上，所述扭簧的兩側(cè)設(shè)置在所述滑槽內(nèi)并且抵靠在所述滑槽的上表面上。

本實用新型的有益效果是：本實用新型提供的搖臂式連續(xù)可變氣門升程裝置，基于傳統(tǒng)指狀滾子搖臂式氣門機構(gòu)改進而來的，相對現(xiàn)有的連續(xù)可變氣門機構(gòu)其結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定性好且易實現(xiàn)控制目標。該機構(gòu)可方便裝配在發(fā)動機中實現(xiàn)氣門升程及相位的連續(xù)可控，且能保障動力傳遞快捷的同時還可有效降低系統(tǒng)傳動的噪音。因此本實用新型設(shè)計的搖臂式連續(xù)可變氣門升程裝置，有著重要的實際意義和應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1為本實用新型所述的搖臂式連續(xù)可變氣門升程裝置總體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本實用新型所述的滑塊總成結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本實用新型所述的驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本實用新型所述的軸肩結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本實用新型所述的氣門升程隨滑塊總成角位移變化曲線示意圖。

圖6為本實用新型所述的正時系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本實用新型所述的滑塊總成安裝位置示意圖。

圖8為本實用新型所述的搖臂半剖時其內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步的詳細說明，以令本領(lǐng)域技術(shù)人員參照說明書文字能夠據(jù)以實施。

如圖1、圖7、圖8所示，本實用新型提供了一種搖臂式連續(xù)可變氣門升程裝置，包括一搖臂110，其左端底面與氣門120相接觸，右端由液壓挺柱130支撐。當搖臂110受到一個向下的力時，左端底面能夠推動氣門120開啟。

凸輪140固定在凸輪軸150上，所述凸輪軸150支撐在氣缸蓋上，當凸輪軸150旋轉(zhuǎn)時，能夠帶動凸輪140一同旋轉(zhuǎn)。

所述搖臂110上設(shè)置有空腔，滑塊總成160設(shè)置在空腔內(nèi)。空腔的前后兩個側(cè)壁上設(shè)置在兩個圓弧滑槽111。所述滑塊總成160的兩端設(shè)置有兩個凸起，用于與圓弧滑槽111配合，使所述滑塊總成160能夠沿圓弧滑槽111滑動，滑塊總成160的頂部與凸輪140相接觸，底部與搖臂110內(nèi)空腔底部相接觸，當凸輪軸150帶動凸輪140旋轉(zhuǎn)時，凸輪140推動滑塊總成160并帶動搖臂110運動，實現(xiàn)氣門的開啟或關(guān)閉。由于滑塊總成150能夠在空腔內(nèi)滑動，也就是能夠改變凸輪140與滑塊總成160的接觸位置，從而改變力臂的長短，最終改變搖臂110的擺動角度，使氣門的升程發(fā)生改變。

一并參閱圖2，所述滑塊總成160包括支撐座161，其底部與搖臂110內(nèi)的空腔底部相接觸，并且使支撐座161能夠在空腔內(nèi)滑動。在支撐座161上部設(shè)置有滾子162，其中心軸線通過圓柱銷163與支撐座161可旋轉(zhuǎn)連接。所述圓柱銷163的兩端向外延伸形成所述凸起，用于與圓弧滑槽111配合。所述滾子162與凸輪140相接觸，使凸輪140推動滾子162運動，進而帶動支撐座161和搖臂110運動，實現(xiàn)氣門120的開啟或關(guān)閉。所述搖臂110與支撐座161上端面之間設(shè)置有扭簧164，用于使支撐座161貼緊搖臂110內(nèi)空腔的上表面。所述扭簧164為方框行，其一端與支撐座161固定，所述扭簧164的兩側(cè)分別設(shè)置在兩個圓弧滑槽111內(nèi)，并且抵靠在滑槽111的上表面上，通過滑槽111的上表面將扭簧164向下壓，從而給支撐座161一個向下的力，使其下表面與搖臂110空腔的底面貼合。

所述搖臂110與滑塊總成160之間設(shè)置有驅(qū)動機構(gòu)170，用于使滑塊總成160相對于搖臂110移動，以改變相對于搖臂110的位置，并能夠?qū)u臂110與滑塊總成160固定。

如圖3所示，所述驅(qū)動機構(gòu)170包括螺栓鎖止器171，其兩端可旋轉(zhuǎn)支撐在搖臂110上，其中部設(shè)置有螺紋孔，螺桿172從所述螺紋孔內(nèi)穿過，并與螺紋孔配合。

在支撐座161的右端設(shè)置有一鉸接軸，螺桿172的前端通過十字軸萬向節(jié)與鉸接軸連接。螺桿172由電機173驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。所述電機173與螺桿172 采用花鍵配合，使電機173輸出的旋轉(zhuǎn)運動能夠傳遞給螺桿172，同時又能夠使電機173的輸出軸與螺桿172之間能夠沿軸線移動。

當電機173帶動螺桿172旋轉(zhuǎn)時，螺桿172與螺紋孔的配合使螺桿從螺栓鎖止器171前端伸出或縮回，通過十字軸萬向節(jié)帶動支撐座161在空腔內(nèi)滑動。十字軸萬向節(jié)與支撐座161可旋轉(zhuǎn)連接，支撐座161不會隨著螺桿172一起旋轉(zhuǎn)，只會移動。所述電機173選用交流伺服電機，保障其工作時的穩(wěn)定性和使用壽命。

當螺桿172不隨電機173旋轉(zhuǎn)時，由于螺桿172與螺栓鎖止器171的配合，使螺桿172不會相對與螺栓鎖止器171前后移動，進而能夠起到將支撐座161固定在空腔內(nèi)的作用。同時通過扭簧164將支撐座161壓在圓弧滑槽上。

在另一實施例中，所述驅(qū)動機構(gòu)170采用電磁驅(qū)動器，通過電磁作用使永磁螺桿前后移動，推動支撐座161在圓弧滑槽內(nèi)滑動。利用電磁驅(qū)動器的正負極特性，可通過改變電磁驅(qū)動器的電磁方向來驅(qū)動永磁螺桿的移動方向，即改變支撐座161的滑移方向。

當搖臂式連續(xù)可變氣門升程裝置正常運轉(zhuǎn)時，即凸輪140隨凸輪軸150逆時針轉(zhuǎn)動，凸輪140在轉(zhuǎn)動過程中推動滑塊總成160中的滾子162繞圓柱銷163轉(zhuǎn)動，進而帶動內(nèi)置有滑塊總成160的搖臂110繞液壓挺柱130上下擺動，隨搖臂110的上下擺動實現(xiàn)氣門120的開啟和關(guān)閉。其中圓柱銷163與滾子162同心，兩端固定在滑塊總成160的兩側(cè)。

當發(fā)動機維持在某一工況運轉(zhuǎn)時，即氣門升程和相位保持不變。此時該機構(gòu)中的滑塊總成160在搖臂110內(nèi)的圓弧滑槽上的某一位置保持不變，也就是滾子162與凸輪140的接觸位置不變，氣門120隨搖臂110的上下擺動時實現(xiàn)固定的氣門升程和相位。

如圖1所示的結(jié)構(gòu)圖中，滑塊總成160所處位置為氣門機構(gòu)初始位置，即氣門低升程位置。當滾子162隨滑塊總成160在搖臂110內(nèi)滑槽上逆時針滑動時，滾子162與凸輪140接觸位置改變，即凸輪140轉(zhuǎn)動時與搖臂110的接觸位置發(fā)生變化，促使搖臂110繞液壓挺柱130的上下擺動幅度發(fā)生改變，從而實現(xiàn)連續(xù)可變的氣門升程和相位，以滿足發(fā)動機不同工況時的氣門升程和正時。

滑塊總成160在空腔內(nèi)隨螺桿伸縮滑動時，其滑槽的軌道變化是以凸輪軸150軸心為圓心，以凸輪軸150軸心到滾子162圓心的距離為半徑的圓弧曲線，其范圍由如圖1所示滑塊總成160的初始位置到其逆時針滑移約50度的圓弧。保障滑塊總成160沿滑槽方向滑移時，滾子162與凸輪140基圓始終保持相切位置。

同時為防止滑塊總成160滑移角度較大時，滾子162與凸輪140接觸位置產(chǎn)生側(cè)滑現(xiàn)象，影響搖臂110正常工作時的上下擺動。如圖4所示，在凸輪軸150上，基于凸輪140的兩側(cè)布置兩個凸輪軸軸肩151，其凸輪軸軸肩151位置正對應(yīng)搖臂110的兩側(cè)圓弧，且凸輪軸軸肩151的外徑與搖臂110兩側(cè)圓弧相切。凸輪軸軸肩151能有效避免滾子162與凸輪140之間出現(xiàn)側(cè)滑現(xiàn)象。

滑塊總成160在滑槽內(nèi)從初始位置滑移到終端位置時，使搖臂110繞液壓挺柱130的上下擺動幅度逐漸增大，實現(xiàn)連續(xù)可變的氣門升程和相位，其氣門升程隨滑塊總成160角位移變化曲線如圖5所示。為保障該機構(gòu)在初始位置時的氣門升程較小，凸輪140設(shè)計時須采用較小的凸輪升程。

隨滑塊總成160的角位移變化，可實現(xiàn)氣門升程的連續(xù)變化，但其相位變化范圍也隨之增大。為保障發(fā)動機的氣門工作相位和活塞行程同步，必須縮小由滑塊總成160滑移較大時產(chǎn)生的相位差。為縮小相位差，可通過安裝在凸輪軸150一端的氣門正時系統(tǒng)來調(diào)節(jié)氣門相位變化。

圖6中，氣門正時系統(tǒng)是通過連接在曲軸鏈輪和凸輪軸鏈輪的鏈條帶動的。葉片轉(zhuǎn)子182連接在凸輪軸150上，且其為同心軸結(jié)構(gòu)。鏈輪181和葉片轉(zhuǎn)子182是相套在一起的，通過鏈輪181帶動其同步轉(zhuǎn)動，也就是凸輪軸150與鏈輪181的同步轉(zhuǎn)動。當需改變氣門相位時，通過鏈輪181與葉片轉(zhuǎn)子182之間的油液壓差驅(qū)動葉片轉(zhuǎn)子182相對鏈輪181左右轉(zhuǎn)動，即凸輪軸150隨鏈輪181的左右轉(zhuǎn)動。

例如，當滑塊總成160在滑槽內(nèi)逆時針方向滑移一定角度產(chǎn)生較大的氣門相位差時。為保障氣門工作相位和活塞行程同步，須通過氣門正時系統(tǒng)同時控制葉片轉(zhuǎn)子182，以相同的逆時針方向轉(zhuǎn)動凸輪軸150與滑塊總成160 滑移相對應(yīng)的角度。

為滿足發(fā)動機不同工況需求，可通過氣門正時系統(tǒng)控制葉片轉(zhuǎn)子182的轉(zhuǎn)動角度以達到調(diào)節(jié)氣門正時的作用。當該裝置作為發(fā)動機進氣氣門時，根據(jù)發(fā)動機工況需要增大氣門重疊角時，須通過氣門正時系統(tǒng)控制葉片轉(zhuǎn)子182以與滑塊總成160滑移相同的逆時針方向轉(zhuǎn)動較大的角度，或以與滑塊總成160滑移相同的順時針方向轉(zhuǎn)動較小的角度。反之當根據(jù)發(fā)動機工況需要減小氣門重疊角時，須通過氣門正時系統(tǒng)控制葉片轉(zhuǎn)子182以與滑塊總成160滑移相同的逆時針方向轉(zhuǎn)動較小的角度，或以與滑塊總成160滑移相同的順時針方向轉(zhuǎn)動較大的角度。所需氣門重疊角的大小根據(jù)發(fā)動機工況由發(fā)動機ECU具體控制執(zhí)行。

盡管本實用新型的實施方案已公開如上，但其并不僅僅限于說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用于各種適合本實用新型的領(lǐng)域，對于熟悉本領(lǐng)域的人員而言，可容易地實現(xiàn)另外的修改，因此在不背離權(quán)利要求及等同范圍所限定的一般概念下，本實用新型并不限于特定的細節(jié)和這里示出與描述的圖例。