專利名稱：一種可變升程凸輪軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于汽車發(fā)動機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種可變升程凸輪軸。
背景技術(shù)：
節(jié)能減排是當(dāng)前社會，尤其是汽車行業(yè)發(fā)展的主題。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，各汽車廠商及研發(fā)機(jī)構(gòu)都大力投入研究內(nèi)燃機(jī)新技術(shù)。在內(nèi)燃機(jī)各種能量損失中，泵氣損失所占比例最大，所以許多公司都開發(fā)了可變氣門技術(shù)以降低泵氣損失，達(dá)到降低油耗的目的。目前世界上已開發(fā)的可變氣門升程技術(shù)包括組合搖臂式、液壓挺柱式、純液壓控制式以及電磁控制式氣門等。其中液壓挺柱式只能實(shí)現(xiàn)兩三級的升程可變，而純液壓式和電磁式氣門控制復(fù)雜、體積龐大而且成本很高，不適合量產(chǎn)機(jī)型上使用。目前已量產(chǎn)的連續(xù)可變氣門升程機(jī)構(gòu)主要是組合搖臂式，在原有搖臂上面再加裝一個可調(diào)節(jié)的組合式搖臂機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)升程變化。通過一根帶偏心輪的控制軸轉(zhuǎn)動，帶動組合搖臂運(yùn)動，從而實(shí)現(xiàn)升程變化的調(diào)節(jié)。由于組合搖臂本身高度較高，會使整個氣門機(jī)構(gòu)高度增加很多，而且整個機(jī)構(gòu)裝配復(fù)雜，影響生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種可變升程凸輪軸，在對發(fā)動機(jī)原有氣門機(jī)構(gòu)改動較小的前提下實(shí)現(xiàn)氣門升程的連續(xù)可調(diào)，其整體結(jié)構(gòu)體積較小，易于裝配，可有效降低成本。本發(fā)明的可變升程凸輪軸包括凸輪軸本體和一個驅(qū)動軸，關(guān)鍵在于所述驅(qū)動軸的一端與正時齒輪以同軸方式固定連接，另一端固定有一個空腔結(jié)構(gòu)的控制器，所述控制器內(nèi)設(shè)置有一個可沿軸向移動的活動部，所述活動部的端部與凸輪軸本體固定連接，所述控制器通過花鍵結(jié)構(gòu)與凸輪軸本體活動連接；所述凸輪軸本體活動架設(shè)在軸承座上，凸輪軸本體上設(shè)置有多個凸輪，所述凸輪及與其對應(yīng)的滾子搖臂均為橫置的圓臺或圓錐結(jié)構(gòu)。在工作中，活動部沿軸向移動，帶動凸輪軸本體沿其軸向移動，這樣凸輪與其對應(yīng)的滾子搖臂的接觸點(diǎn)就會發(fā)生變化，因為凸輪及與其對應(yīng)的滾子搖臂均為橫置的圓臺或圓錐結(jié)構(gòu)，兩者之間的接觸點(diǎn)發(fā)生變化就會導(dǎo)致滾子搖臂的有效高度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致氣門升程發(fā)生變化。另外，所述控制器通過花鍵結(jié)構(gòu)與凸輪軸本體活動連接，可以使得凸輪軸本體在做軸向移動的同時，還在驅(qū)動軸的帶動下轉(zhuǎn)動。具體來說所述活動部的結(jié)構(gòu)有以下兩種
1、所述控制器包括杯狀的本體和利用螺栓固定在本體內(nèi)的堵蓋，所述活動部為設(shè)置于控制器本體內(nèi)的活塞，控制器的兩側(cè)均設(shè)置有與發(fā)動機(jī)油道相通的油孔，所述油孔設(shè)置有利用ECU控制的電磁閥?；顒硬?即活塞)在液壓控制下可沿軸向移動，從而帶動凸輪軸本體移動，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)氣門升程的目的。發(fā)動機(jī)油道可以是環(huán)繞在控制器上，以保證控制器油孔與發(fā)動機(jī)油道連通。2、所述控制器包括杯狀的本體和利用螺栓固定在本體內(nèi)的堵蓋，所述活動部為設(shè)置于控制器本體內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)及利用絲杠傳動機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)連接的桿體，所述桿體的端部突出于控制器且與凸輪軸本體固定連接；所述步進(jìn)電機(jī)與ECU相連?；顒硬?即桿體)在步進(jìn)電機(jī)控制下可沿軸向移動，從而帶動凸輪軸本體移動，實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)氣門升程的目的。步進(jìn)電機(jī)的電源可以設(shè)置在控制器表面上，并利用與控制器表面接觸的電刷與ECU連通。進(jìn)一步地，上述的可變升程凸輪軸還包括一個由位置傳感器和信號輪組成的凸輪軸位置反饋裝置，所述位置傳感器設(shè)置于發(fā)動機(jī)的氣門室罩蓋上，所述信號輪設(shè)置在位置傳感器正下方的凸輪軸本體上，所述位置傳感器與ECU相連。ECU接收位置傳感器的信號， 并根據(jù)該信號來控制活動部的移動，從而實(shí)現(xiàn)對凸輪軸本體移動的閉環(huán)控制，更精確地控制氣門升程。進(jìn)一步地，所述控制器本體內(nèi)部設(shè)置有花鍵槽，所述凸輪軸本體的端部通過法蘭面固定有一個連接器，所述連接器的外周設(shè)置有與所述花鍵槽對應(yīng)的花鍵。通過中間的連接器將凸輪軸本體與活塞連接起來，在活塞的作用下帶動凸輪軸本體作軸向移動，同時連接器的花鍵部分與杯狀本體的花鍵槽部分相連接，可在其內(nèi)軸向滑動，同時，隨著本體的旋轉(zhuǎn)，而帶動凸輪軸本體作同步旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。通過增加一個分體的連接器，可以減少凸輪軸本體的加工難度，從而降低成本。進(jìn)一步地，所述軸承座的頂面設(shè)置有油槽，所述油槽與發(fā)動機(jī)油道相通。上述結(jié)構(gòu)采用靜液壓懸浮軸承設(shè)計，發(fā)動機(jī)油道內(nèi)的機(jī)油所建立起的壓力可以保證整個凸輪軸本體的懸浮和潤滑，從而滿足凸輪軸本體軸向運(yùn)動的要求。綜上所述，本發(fā)明的可變升程凸輪軸在對發(fā)動機(jī)原有氣門機(jī)構(gòu)改動較小的前提下實(shí)現(xiàn)了氣門升程的連續(xù)可調(diào)，其整體結(jié)構(gòu)體積較小，避免了大幅度地增加發(fā)動機(jī)高度，易于裝配，并可以直接在凸輪軸生產(chǎn)線上即可完成凸輪總成的裝配，降低了缸蓋總成裝配難度， 從而有效降低成本。


圖1是本發(fā)明的可變升程凸輪軸的分體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中驅(qū)動軸與控制器的連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中連接器與凸輪軸本體的連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明中軸承座與凸輪軸本體的連接結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明中凸輪軸位置反饋裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明中凸輪及滾子搖臂的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明。實(shí)施例1
如圖所示，本實(shí)施例的可變升程凸輪軸包括凸輪軸本體ι和一個驅(qū)動軸2，驅(qū)動軸2的一端與正時齒輪3以同軸方式固定連接，另一端固定有一個空腔結(jié)構(gòu)的控制器4，所述控制器4包括杯狀的本體41和利用螺栓42固定在本體內(nèi)的堵蓋43，控制器本體41內(nèi)設(shè)置有一個活塞5，控制器4的兩側(cè)均設(shè)置有與發(fā)動機(jī)油道相通的油孔44，油孔44設(shè)置有利用ECU 控制的電磁閥，通過電磁閥調(diào)節(jié)兩側(cè)油路進(jìn)油和出油，從而推動活塞5作軸向移動，再由活塞5帶動右側(cè)的凸輪軸本體1作軸向移動。凸輪軸本體1活動架設(shè)在軸承座7上，凸輪軸本體1上設(shè)置有多個凸輪8，所述凸輪8及與其對應(yīng)的滾子搖臂9均為橫置的圓臺結(jié)構(gòu)(圖中未畫出電磁閥及ECU)。凸輪8是由型線部分81和基圓部分82組成，型線部分81呈錐形，與滾子搖臂錐形部分91相接觸并控制氣門開啟，當(dāng)氣門關(guān)閉時，兩者處于分離狀態(tài)；凸輪基圓部分與滾子搖臂的圓柱部分92相接觸，在氣門關(guān)閉狀態(tài)時起到限位作用，氣門打開時，兩者處于分離狀態(tài)。將凸輪基圓部分82與型線部分81分開的目的是避免增大升程時，在氣門關(guān)閉時刻，基圓部分82橫向移動會將氣門頂開的問題。進(jìn)一步地，上述的可變升程凸輪軸還包括一個由位置傳感器10和信號輪11組成的凸輪軸位置反饋裝置，所述位置傳感器設(shè)10置于發(fā)動機(jī)的氣門室罩蓋12上，所述信號輪 11設(shè)置在位置傳感器10正下方的凸輪軸本體上，所述位置傳感器10與E⑶相連。具體來說，控制器本體41內(nèi)部設(shè)置有花鍵槽45，凸輪軸本體1通過其端部的法蘭面13與連接器14端部的法蘭面15固定連接，其中法蘭面13、15利用螺栓16連接，連接器 14的外周設(shè)置有與所述花鍵槽45對應(yīng)的花鍵141?；钊?的端部通過螺栓6與連接器14 固定連接，控制器4通過花鍵結(jié)構(gòu)與連接器14活動連接。通過增加一個分體的連接器，可以減少凸輪軸本體的加工難度，從而降低成本。進(jìn)一步地，所述軸承座7的頂面設(shè)置有油槽71，所述油槽71與發(fā)動機(jī)油道相通。 上述結(jié)構(gòu)采用靜液壓懸浮軸承設(shè)計，發(fā)動機(jī)油道內(nèi)的機(jī)油所建立起的壓力可以保證整個凸輪軸本體的懸浮和潤滑，從而滿足凸輪軸本體1軸向運(yùn)動的要求。為防止漏油，堵蓋43內(nèi)設(shè)置有密封46。在工作中，ECU接收位置傳感器10的信號，并根據(jù)該信號來控制電磁閥的開閉，利用油壓來推動活塞5作往復(fù)運(yùn)動，帶動凸輪軸本體1沿其軸向移動，這樣凸輪8與其對應(yīng)的滾子搖臂9的接觸點(diǎn)就會發(fā)生變化，改變了凸輪8與液壓挺柱的有效驅(qū)動位置，因為凸輪8 及與其對應(yīng)的滾子搖臂9均為橫置的圓臺結(jié)構(gòu)，兩者之間的接觸點(diǎn)發(fā)生變化就會導(dǎo)致滾子搖臂9的有效高度發(fā)生變化，從而導(dǎo)致氣門升程發(fā)生變化，實(shí)現(xiàn)了對凸輪軸本體1移動的閉環(huán)控制。另外，4控制器通過花鍵結(jié)構(gòu)與凸輪軸本體1活動連接，可以使得凸輪軸本體1在做軸向移動的同時，還在驅(qū)動軸2的帶動下作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。
權(quán)利要求
1.一種可變升程凸輪軸，包括凸輪軸本體和一個驅(qū)動軸，其特征在于所述驅(qū)動軸的一端與正時齒輪以同軸方式固定連接，另一端固定有一個空腔結(jié)構(gòu)的控制器，所述控制器內(nèi)設(shè)置有一個可沿軸向移動的活動部，所述活動部的端部與凸輪軸本體固定連接，所述控制器通過花鍵結(jié)構(gòu)與凸輪軸本體活動連接；所述凸輪軸本體活動架設(shè)在軸承座上，凸輪軸本體上設(shè)置有多個凸輪，所述凸輪及與其對應(yīng)的滾子搖臂均為橫置的圓臺或圓錐結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變升程凸輪軸，其特征在于所述控制器包括杯狀的本體和利用螺栓固定在本體內(nèi)的堵蓋，所述活動部為設(shè)置于控制器本體內(nèi)的活塞，控制器的兩側(cè)均設(shè)置有與發(fā)動機(jī)油道相通的油孔，所述油孔設(shè)置有利用ECU控制的電磁閥。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可變升程凸輪軸，其特征在于所述控制器包括杯狀的本體和利用螺栓固定在本體內(nèi)的堵蓋，所述活動部為設(shè)置于控制器本體內(nèi)的步進(jìn)電機(jī)及利用絲杠傳動機(jī)構(gòu)與步進(jìn)電機(jī)連接的桿體，所述桿體的端部突出于控制器且與凸輪軸本體固定連接；所述步進(jìn)電機(jī)與ECU相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的可變升程凸輪軸，其特征在于還包括一個由位置傳感器和信號輪組成的凸輪軸位置反饋裝置，所述位置傳感器設(shè)置于發(fā)動機(jī)的氣門室罩蓋上，所述信號輪設(shè)置在位置傳感器正下方的凸輪軸本體上，所述位置傳感器與ECU相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變升程凸輪軸，其特征在于所述控制器本體內(nèi)部設(shè)置有花鍵槽，所述凸輪軸本體的端部通過法蘭面固定有一個連接器，所述連接器的外周設(shè)置有與所述花鍵槽對應(yīng)的花鍵。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的可變升程凸輪軸，其特征在于所述軸承座的頂面設(shè)置有油槽，所述油槽與發(fā)動機(jī)油道相通。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的可變升程凸輪軸，其特征在于所述軸承座的頂面設(shè)置有油槽，所述油槽與發(fā)動機(jī)油道相通。
全文摘要
本發(fā)明的目的是提出一種可變升程凸輪軸，包括凸輪軸本體和一個驅(qū)動軸，驅(qū)動軸的一端與正時齒輪以同軸方式固定連接，另一端固定有一個空腔結(jié)構(gòu)的控制器，控制器內(nèi)設(shè)置有一個可沿軸向移動的活動部，活動部的端部與凸輪軸本體固定連接，控制器通過花鍵結(jié)構(gòu)與凸輪軸本體活動連接；凸輪軸本體活動架設(shè)在軸承座上，凸輪軸本體上設(shè)置有多個凸輪，凸輪及與其對應(yīng)的滾子搖臂均為橫置的圓臺或圓錐結(jié)構(gòu)。上述可變升程凸輪軸在對發(fā)動機(jī)原有氣門機(jī)構(gòu)改動較小的前提下實(shí)現(xiàn)了氣門升程的連續(xù)可調(diào)，其整體結(jié)構(gòu)體積較小，避免了大幅度地增加發(fā)動機(jī)高度，易于裝配，并可以直接在凸輪軸生產(chǎn)線上即可完成凸輪總成的裝配，降低了缸蓋總成裝配難度，從而有效降低成本。
文檔編號F01L9/04GK102182529SQ20111013521
公開日2011年9月14日 申請日期2011年5月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月24日
發(fā)明者王孟軻 申請人:奇瑞汽車股份有限公司