专利汇可以提供一种可变气门正时和可变气门升程的装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了一种由 电机 驱动的 可变气 门 正时 和可变 气门升程 的装置。根据 内燃机 的运行特征和要求,仅通过一套装置,即可实现气门正时和升程的同时改变,且成本低廉,机构可靠,响应快速,精确度高,对 怠速 和 冷启动 均能充分应对,与可变压缩比(VCR)等先进技术可较好地匹配,甚至极有可能取消现有的节气门机构,重要的是加装该装置对现存的内燃机结构 修改 不大,对提高内燃机效率有极其明显的作用。该装置包括一个 凸轮 轴驱动机构、一个偏心环 旋转机 构和一个逆向运动传递自 锁 的减速机构,通过 凸轮轴 驱动机构将 曲轴 的旋转运动转变为凸轮轴的旋转运动,通过减速机构将其内置电机的高速小 扭矩 旋转运动转变为低速大扭矩旋转运动,并驱动偏心环旋转机构同时改变气门的正时和升程。,下面是一种可变气门正时和可变气门升程的装置专利的具体信息内容。
1.一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其包括:凸轮轴驱动机构(200)、偏心环旋转机构(10)和减速机构(300),其特征在于,其特征在于其特征在于:
所述凸轮轴驱动机构(200)包括凸轮轴链轮(201)、外圈(202)、支撑套(206)、行星齿轮(207)和齿圈(208),凸轮轴链轮(201)和齿圈(208)被固定安装在外圈(202)上,外圈(202)被可旋转地安装在支撑套(206)上,支撑套(206)被固定在缸盖上;凸轮轴链轮(201)、齿圈(208)、外圈(202)和支撑套(206)四个零件的轴线或旋转中心均与中心轴线(102)重合,当曲轴驱动凸轮轴链轮(201)旋转时,凸轮轴链轮(201)、齿圈(208)和外圈(202)三个零件均被驱动,使其绕中心轴线(102)同步旋转;
行星齿轮(207),被固定安装在凸轮轴(100)的前端,其旋转轴线与凸轮轴轴线(101)重合;行星齿轮(207)与齿圈(208)内啮合,此两个零件的旋转轴线之间具有中心距L,当齿圈(208)绕中心轴线(102)旋转时,驱动行星齿轮(207)绕凸轮轴轴线(101)旋转,与行星齿轮(207)固定在一起的凸轮轴(100)也绕凸轮轴轴线(101)同步旋转,至此,完成了曲轴对凸轮轴(100)的旋转驱动;
所述偏心环旋转机构(10)包括至少一个偏心环(307),所述的偏心环(307)具有内外两个圆柱表面,其两个圆柱表面的轴线之间具有偏心量E,所述的偏心量E等于行星齿轮(207)与齿圈(208)旋转轴线之间的中心距L,所述偏心环(307)被可旋转地套接在凸轮轴(100)轴颈和凸轮轴承座内孔(108)之间,其内圆柱表面(304)与凸轮轴(100)轴颈滑动接触,其外圆柱表面(305)与凸轮轴承座内孔(108)滑动接触,接触面之间安装滑动轴承或安装滚动轴承;
凸轮轴承座内孔(108)和偏心环外圆柱表面(305)的轴线与中心轴线(102)重合,因此,偏心环(307)的旋转被限定在绕中心轴线(102)旋转,又由于偏心量E等于中心距L,所以,所述的齿圈(208)、行星齿轮(207)、偏心环(307)、凸轮轴轴线(101)和中心轴线(102)共同组建了一个K-H-V行星齿轮传动机构;
根据K-H-V行星齿轮传动机构的运动规律:
当齿圈(208)被驱动旋转时,由于啮合关系,行星齿轮(207)和凸轮轴(100)被驱动旋转,此时气门升程和正时角度均未改变;
当偏心环(307)被驱动旋转时,一方面偏心环(307)将带动凸轮轴轴线(101)以偏心量E为半径,沿运行轨迹(104)与偏心环(307)同向旋转,另一方面由于齿圈(208)与行星齿轮(207)相互啮合的约束关系,使得行星齿轮(207)同时绕凸轮轴轴线(101)逆向旋转;
凸轮轴轴线(101)沿运行轨迹(104)的移动改变了凸轮轴(100)相对于气门挺柱或气门摇臂的距离或升程,凸轮轴(100)绕自身轴线(101)旋转,改变了凸轮相对于气门开启或关闭的角度;
即,偏心环(307)的旋转角度能够唯一对应于气门升程和气门正时角度。
2.一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其包括:凸轮轴驱动机构(200)、偏心环旋转机构(10)和减速机构(300),其特征在于,其特征在于其特征在于:
所述凸轮轴驱动机构(200)包括凸轮轴链轮(201)、外圈(202)、支撑套(206)、行星齿轮(207)和齿圈(208),凸轮轴链轮(201)和齿圈(208)被固定安装在外圈(202)上,外圈(202)被可旋转地安装在支撑套(206)上,支撑套(206)被固定在缸盖上;凸轮轴链轮(201)、齿圈(208)、外圈(202)和支撑套(206)四个零件的轴线或旋转中心均与中心轴线(102)重合,当曲轴驱动凸轮轴链轮(201)旋转时,凸轮轴链轮(201)、齿圈(208)和外圈(202)三个零件均被驱动,使其绕中心轴线(102)同步旋转;
行星齿轮(207),被固定安装在凸轮轴(100)的前端,其旋转轴线与凸轮轴轴线(101)重合;行星齿轮(207)与齿圈(208)内啮合,此两个零件的旋转轴线之间具有中心距L,当齿圈(208)绕中心轴线(102)旋转时,驱动行星齿轮(207)绕凸轮轴轴线(101)旋转,与行星齿轮(207)固定在一起的凸轮轴(100)也绕凸轮轴轴线(101)同步旋转,至此,完成了曲轴对凸轮轴(100)的旋转驱动;
所述的偏心环旋转机构(10),其包括第一偏心环(307a)和至少一个偏心环(307),所述的第一偏心环(307a)和偏心环(307)均具有内外两个圆柱表面,其两个圆柱表面的轴线之间具有偏心量E,所述的偏心量E等于行星齿轮(207)与齿圈(208)旋转轴线之间的中心距L;
所述第一偏心环(307a)被可旋转地套接在凸轮轴(100)轴颈和固定支架(111)的内孔(108a)之间,其内圆柱表面(304a)与凸轮轴(100)轴颈滑动接触,其外圆柱表面(305a)与固定支架内孔(108a)滑动接触,接触面之间安装滑动轴承或安装滚动轴承;所述的固定支架内孔(108a)的轴线与中心轴线(102)重合,所述的第一偏心环(307a)的外圆柱表面(305a)受到所接触的支架内孔(108a)的限制,也以中心轴线(102)为中心;
所述偏心环(307)被可旋转地套接在凸轮轴(100)轴颈和凸轮轴承座内孔(108)之间,其内圆柱表面(304)与凸轮轴(100)轴颈滑动接触,其外圆柱表面(305)与凸轮轴承座内孔(108)之间安装滚动轴承(110);所述的凸轮轴承座内孔(108)的轴线与中心轴线(102)重合,所述的偏心环(307)的外圆柱表面(305)受到所接触的凸轮轴承座内孔(108)的限制,也以中心轴线(102)为中心;
当来自电机(330)的扭矩通过减速机构传递到插销盘(312)时,插销盘的旋转直接带动与其固定连接的第一偏心环(307a)绕中心轴线旋转,第一偏心环(307a)的旋转带动其它偏心环(307)旋转;
由于第一偏心环(307a)和偏心环(307)的偏心量E等于中心距L,所以,所述的齿圈(208)、行星齿轮(207)、第一偏心环(307a)、偏心环(307)、凸轮轴轴线(101)和中心轴线(102)共同组建了一个K-H-V行星齿轮传动机构;
根据K-H-V行星齿轮传动机构的运动规律:
当齿圈(208)被驱动旋转时,由于啮合关系,行星齿轮(207)和凸轮轴(100)被驱动旋转,此时气门升程和正时角度均未改变;
当偏心环(307a)被驱动旋转时,一方面偏心环(307a)将带动凸轮轴轴线(101)以偏心量E为半径,沿运行轨迹(104)与偏心环(307a)同向旋转,另一方面由于齿圈(208)与行星齿轮(207)相互啮合的约束关系,使得行星齿轮(207)同时绕凸轮轴轴线(101)逆向旋转;
凸轮轴轴线(101)沿运行轨迹(104)的移动改变了凸轮轴(100)相对于气门挺柱或气门摇臂的距离或升程,凸轮轴(100)绕自身轴线(101)旋转,改变了凸轮相对于气门开启或关闭的角度;
即,偏心环(307a)的旋转角度能够唯一对应于气门升程和气门正时角度。
3.根据权利要求1所述的一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其特征在于:所述的偏心环旋转机构(10),包括一根调节轴(302)、至少一个调节轴承座(105)、至少一个调节齿轮(306)、与调节齿轮(306)数量相等的偏心齿轮(303)和偏心环(307)、至少一个凸轮轴承座(103)、凸轮轴(100)以及中心轴线(102);
所述的调节轴(302)与凸轮轴(100)平行地布置在内燃机缸盖上,并可旋转地被安装在所述调节轴承座(105)中;
所述的调节轴(302)一端与减速机构(300)相连接,并由减速机构(300)驱动其绕调节轴轴线(301)旋转;
所述调节齿轮(306)固定安装在调节轴(302)上,该调节齿轮(306)与所述的偏心齿轮(303)相啮合,所述的偏心齿轮(303)为一扇形齿轮,所述的偏心齿轮(303)的扇形角α小于或等于360度;
所述的偏心齿轮(303)被固定在所述的偏心环(307)上;
所述的调节轴(302)的旋转带动调节齿轮(306)旋转,并驱动与之相啮合的偏心齿轮(303)以及偏心环(307)绕中心轴线(102)旋转。
4.根据权利要求1或2所述的一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其特征在于:所述减速机构(300)为少齿差行星轮减速机构,包括:插销盘(310)、至少一个插销(311)、少齿差行星轮(312)、少齿差行星轮内圆柱表面(313)、少齿差齿圈(315)、插销孔(317)、插销盘轴线(319)、偏心轮(320)、偏心轮内圆柱表面(321)、偏心轮外圆柱表面(322),偏心轮轴线(323)、外壳(324)、支撑环(325)、支撑环外圆柱表面(326)、其中,偏心轮具有偏心轮偏心量e;
所述的插销盘(310)作为输出轴与需要被驱动的调节轴(302)或第一偏心环(307a)固定连接,且连接与被连接件的旋转轴线包括电机轴线(332)均重合;
沿着插销盘轴线(319)距离半径R1的圆周上,被固定设置且均匀分布4至12个插销(311),在距离少齿差行星轮(312)旋转轴线半径为R1的圆周上,均匀分布与插销(311)数量相同的插销孔(317),该插销孔(317)的直径等于插销(311)直径与两倍偏心轮偏心量e之和;
沿着插销盘轴线(319)距离半径R2的圆周上,开设一段环形槽(318),其环形槽扇形角β小于360度;限位销(327)一端被固定安装在外壳(324)上,另一端插入插销盘(310)的环形槽(318)中;
插销盘(310)的另一端与少齿差行星轮(312)可滑动地贴合在一起,固定安装在插销盘(310)上的插销(311)则插入对应的少齿差行星轮(312)上开设的插销孔(317)中;
所述的少齿差行星轮内圆柱表面(313)被可旋转地安装在偏心轮外圆柱表面(322)上,而偏心轮内圆柱表面(321)则被可旋转地安装在支撑环外圆柱表面(326)上;
所述的支撑环(325)固定安装在外壳(324)的中部,使支撑环外圆柱表面(326)的轴线与插销盘轴线(319)、调节轴轴线(301)以及电机轴线(332)重合;
偏心轮轴线(323)、偏心轮外圆柱表面(322)的旋转轴线、少齿差行星轮(312)旋转轴线全部重合;
所述的电机轴(331)与偏心轮(320)固定连接,电机轴(331)的电机轴线(332)与偏心轮(320)的内圆柱表面(321)的轴线重合。
5.根据权利要求4所述的一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其特征在于:当角度传感器(109)将其感知到的凸轮相位角发送给内燃机的控制单元时,ECU向电机(330)发出执行指令;
当电机(330)从内燃机ECU接受指令后,电机(330)驱动电机轴(331)绕电机轴线(332)旋转时,其驱动偏心轮(320)旋转,偏心轮(320)的旋转一方面驱动少齿差行星轮(312)绕插销盘轴线(319)同方向公转,同时根据少齿差行星轮(312)的齿数、少齿差齿圈(315)的齿数和偏心轮偏心量e的大小所决定的速比绕偏心轮轴线(323)逆向旋转;
少齿差行星轮(312)的旋转以及少齿差行星轮齿(314)和少齿差齿圈轮齿(316)的共同作用,驱动与其贴合在一起的插销盘(310)等速同方向旋转,进一步插销盘(310)驱动调节轴(302)、调节齿轮(306)、偏心齿轮(303)和偏心环(307)旋转。
6.根据权利要求4所述的一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其特征在于:当角度传感器(109a)将其感知到的凸轮相位角发送给内燃机的控制单元时,ECU向电机(330)发出执行指令;
当电机(330)从内燃机ECU接受指令后,电机(330)驱动电机轴(331)绕电机轴线(332)旋转时,其驱动偏心轮(320)旋转,偏心轮(320)的旋转一方面驱动少齿差行星轮(312)绕插销盘轴线(319)同方向公转,同时根据少齿差行星轮(312)的齿数、少齿差齿圈(315)的齿数和偏心轮偏心量e的大小所决定的速比绕偏心轮轴线(323)逆向旋转;
少齿差行星轮(312)的旋转以及少齿差行星轮齿(314)和少齿差齿圈轮齿(316)的共同作用,驱动与其贴合在一起的插销盘(310)等速同方向旋转,进一步插销盘(310)直接驱动第一偏心环(307a)乃至其余偏心环(307)旋转。
7.根据权利要求4所述的一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其特征在于:在内燃机运行中,当来自于凸轮轴(100)的扭矩反向作用于电机(330)时,其扭矩将依次传递到偏心环(307)、偏心齿轮(303)、调节齿轮(306)、调节轴(302)、插销盘(310)、少齿差行星轮(312)和偏心轮(320),由于存在足够小的偏心轮偏心量e,能够使偏心轮(320)的内圆柱表面(321)相对于滑动接触的支撑环外圆柱表面(326)之间产生自锁。
8.根据权利要求4所述的一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其特征在于:在内燃机运行中,当来自于凸轮轴(100)的扭矩反向作用于电机(330)时,其扭矩将依次传递到偏心环(307)、第一偏心环(307a)、插销盘(310)、少齿差行星轮(312)和偏心轮(320),由于存在足够小的偏心轮偏心量e,能够使偏心轮(320)的内圆柱表面(321)相对于滑动接触的支撑环外圆柱表面(326)之间产生自锁。
9.根据权利要求3所述的一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其特征在于:采用一根调节轴(302)同时改变进气凸轮和排气凸轮的相位和升程。
10.根据权利要求1或2所述的一种用于内燃机的改变气门正时和改变气门升程的装置,其特征在于:凸轮轴链轮(201)可替换为齿形皮带轮。
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