发动机气门驱动机构及发动机气门驱动装置

摘要

本发明公开了一种发动机气门驱动机构，包括主凸轮轴、安装在主凸轮轴上的主凸轮、与主凸轮轴平行设置的控制轴和副凸轮，主凸轮与副凸轮之间连接有用于带动副凸轮转动的连接驱动构件，连接驱动构件包括弯臂、连杆、耳轴、导向杆和滚轮，滚轮位于主凸轮轴和控制轴之间，并与主凸轮相配合，滚轮可转动地配置在弯臂上，弯臂的一端与连杆的上端连接，其另一端与耳轴连接，耳轴可沿导向杆滑动地安装在导向杆上，连杆的下端与副凸轮连接，副凸轮上设置有半径恒定的副凸轮主体部和用于对发动机气门施加升程的半径变化的副凸轮凸起部。本发明还公开一种发动机气门驱动装置。其气门升程是连续可变的。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机气门驱动技术领域，尤其涉及一种用于控制发动 机气门开启和关闭的发动机气门驱动机构及发动机气门驱动装置。

背景技术

气门开启相位、气门开启持续期和气门升程对发动机的动力性、油 耗和排放气体有重要影响。传统的发动机气门驱动机构的气门升程是固 定的，其可以使得发动机性能在某一工况下达到最佳，但是不能满足其 它工况的要求。为此，出现了可变气门升程驱动技术，其使得发动机性 能在较多工况下有限的几个档级更佳。

现有技术中的气门驱动机构及气门驱动装置，由于其气门升程固定 或者仅具有几个可变的气门升程，使得发动机性能只能特定的工况下， 才能达到最佳，其不能使得发动机性能在更大的工况范围内达到最佳。 由此，使得气门总成二氧化碳排放量大、燃料消耗高并降低了使用寿命。

发明内容

本发明的发明目的在于克服现有技术中的缺陷，提供一种具有连续 可变气门升程的气门驱动机构及气门驱动装置。

本发明的技术方案提供一种发动机气门驱动机构，包括主凸轮轴、 安装在所述主凸轮轴上的主凸轮、与所述主凸轮轴平行设置的控制轴和 可转动地安装在所述控制轴上，用于带动发动机气门开启和关闭的副凸 轮，所述主凸轮与所述副凸轮之间连接有用于带动所述副凸轮转动的连 接驱动构件，所述连接驱动构件包括弯臂、连杆、耳轴、导向杆和滚轮， 所述滚轮位于所述主凸轮轴和所述控制轴之间，并与所述主凸轮相配合， 所述滚轮可转动地配置在所述弯臂上，所述弯臂的一端与所述连杆的上 端连接，其另一端与所述耳轴连接，所述耳轴可沿所述导向杆滑动地安 装在所述导向杆上，所述连杆的下端与所述副凸轮连接，所述副凸轮上 设置有半径恒定的副凸轮主体部和用于对所述发动机气门施加升程的半 径变化的副凸轮凸起部。

进一步地，所述滚轮通过滚轮轴连接在所述弯臂的中部位置。

进一步地，所述导向杆在垂直方向倾斜设置，在水平方向上，所述 导向杆的上端部与所述主凸轮之间的距离小于其下端部与所述主凸轮之 间的距离。

本发明还提供一种发动机气门驱动装置，包括发动机气门和发动机 气门驱动机构，其中所述发动机气门驱动机构包括主凸轮轴、安装在所 述主凸轮轴上的主凸轮、与所述主凸轮轴平行设置的控制轴和可转动地 安装在所述控制轴上，用于带动发动机气门开启和关闭的副凸轮，所述 主凸轮与所述副凸轮之间连接有用于带动所述副凸轮转动的连接驱动构 件，所述连接驱动构件包括弯臂、连杆、耳轴、导向杆和滚轮，所述滚 轮位于所述主凸轮轴和所述控制轴之间，并与所述主凸轮相配合，所述 滚轮可转动地配置在所述弯臂上，所述弯臂的一端与所述连杆的上端连 接，其另一端与所述耳轴连接，所述耳轴可沿所述导向杆滑动地安装在 所述导向杆上，所述连杆的下端与所述副凸轮连接，所述连杆的下端与 所述副凸轮连接，所述副凸轮上设置有半径恒定的副凸轮主体部和用于 对所述发动机气门施加升程的半径变化的副凸轮凸起部，所述副凸轮配 合在所述发动机气门的气门顶部上。

进一步地，所述发动机气门上还设置有摇臂，所述摇臂的中部安装 有可转动的滚子，所述摇臂的一端连接在所述气门顶部上，其另一端连 接有液压挺柱；所述副凸轮配合在滚子上。

进一步地，所述滚轮通过滚轮轴连接在所述弯臂的中部位置。

进一步地所述导向杆在垂直方向倾斜设置，在水平方向上，所述导 向杆的上端部与所述主凸轮之间的距离小于其下端部与所述主凸轮之间 的距离。

进一步地，当所述耳轴位于所述导向杆上第一位置时，所述主凸轮 上的主凸轮凸起部驱动所述弯臂绕着所述弯臂与所述耳轴的连接点转 动，所述连杆带动所述副凸轮转动，所述副凸轮上半径恒定的副凸轮主 体部与所述发动机气门的气门顶部相接触，对所述发动机气门施加零升 程。

进一步地，当所述耳轴位于所述导向杆上高于所述第一位置的第二 位置时，所述副凸轮上半径变化的副凸轮凸起部与所述发动机气门的气 门顶部相接触，将所述发动机气门压下，对所述发动机气门施加最大升 程。

进一步地，当所述耳轴位于所述导向杆上的所述第一位置和所述第 二位置之间时，半径变化的所述副凸轮凸起部的一部分与所述发动机气 门的气门顶部相接触，将所述发动机气门压下，对所述发动机气门施加 可变升程。

采用上述技术方案，具有如下有益效果：通过设置连接驱动构件， 使得主凸轮通过滚轮带动弯臂绕着弯臂与耳轴的连接点转动，进而连杆 向下移动，最后带动副凸轮转动，副凸轮配合在发动机气门上，能够控 制气门开启和气门关闭。由于副凸轮上设置有副凸轮凸起部，在副凸轮 凸起部的顶点与发动机气门配合时，达到最大气门开启，实现发动机气 门的最大升程。在副凸轮的副凸轮主体部与发动机气门配合时，其直径 恒定，不对发动机气门施加升程，即零升程，或者称之为最小升程。在 副凸轮上的副凸轮凸起部的一部分与发动机气门配合时，其半径变化， 对发动机气门施加可变升程。当副凸轮转动到上述最大升程与最小升程 之间任何位置时，将实现部分升程，并且该部分升程为连续可变的升程。

采用上述具有连续可变气门升程的发动机气门驱动机构及发动机气 门驱动装置后，减少了二氧化碳的排放、降低了燃料消耗和延长了使用 寿命。并且，该门驱动机构及气门驱动装置、结构简单、控制范围大、 安装调整方便。

附图说明

图1为本发明提供的发动机气门驱动机构中耳轴位于第一位置A处 的状态示意图；

图2为图1所示的发动机气门驱动机构主凸轮驱动弯臂转动并带动副 凸轮转动的示意图；

图3为本发明提供的发动机气门驱动机构中耳轴位于第二位置B处， 主凸轮驱动弯臂转动并带动副凸轮转动的状态示意图；

图4为本发明提供的发动机气门驱动装置中耳轴位于第一位置A处 的状态示意图；

图5为图4所示的发动机气门驱动装置，主凸轮驱动弯臂转动并带动 副凸轮转动与气门顶部配合的状态示意图；

图6为本发明提供的发动机气门驱动装置中耳轴位于第二位置B处， 主凸轮驱动弯臂转动并带动副凸轮转动与气门顶部配合的状态示意图；

图7为发动机气门驱动装置中耳轴位于第一位置A处和第二位置B 处，对气门施加升程的示意图。

附图标记对照表：

1-主凸轮；                   11-主凸轮轴；

12-主凸轮凸起部；            2-副凸轮；

21-控制轴；                  22-副凸轮凸起部；

23-副凸轮主体部；            3-连接驱动构件；

31-滚轮；                    32-滚轮轴；

33-弯臂；                    34-连杆；

35-耳轴；                    36-导向杆；

37-连接点；                  4-发动机气门；

41-气门顶部；                42-摇臂；

43-液压挺柱；                44-滚子；

A-第一位置；                 B-第二位置；

C-副凸轮凸起部顶点；         D-箭头；

E-副凸轮凸起部与副凸轮主体部的临界点。

具体实施方式

下面结合附图来进一步说明本发明的具体实施方式。

本发明提供的发动机气门驱动机构及气门驱动装置，其具有连续可 变升程。

如图1-3所示，本发明提供的发动机气门驱动机构，包括主凸轮轴 11、安装在该主凸轮轴11上的主凸轮1、与主凸轮轴11平行设置的控制 轴21和可转动地安装在控制轴21上，用于带动发动机气门开启和关闭 的副凸轮2。

主凸轮1与副凸轮2之间连接有用于带动该副凸轮2转动的连接驱 动构件3。

该连接驱动构件3包括弯臂33、连杆34、耳轴35、导向杆36和滚 轮31。

上述滚轮31位于主凸轮轴11和控制轴21之间，并与主凸轮1相配 合，滚轮31可转动地配置在弯臂33上，弯臂33的一端与连杆34的上 端连接，其另一端与耳轴35连接，耳轴35可沿该导向杆36滑动地安装 在导向杆36上，上述连杆34的下端与副凸轮2连接，副凸轮2上设置 有半径恒定的副凸轮主体部23和用于对发动机气门施加升程的半径变化 的副凸轮凸起部22。

使用时，副凸轮2直接与发动机气门的气门顶部配合或者与气门顶 部上的摇臂配合，以控制气门的开启与关闭。

上述主凸轮轴11可安装在主凸轮轴支架上，其可由发动机带动旋转。 主凸轮1安装在主凸轮轴11上，能够在主凸轮轴11的带动下转动。控 制轴21与主凸轮轴11平行设置，并位于主凸轮轴11的下方，副凸轮2 安装在控制轴21上，在外力或连杆4的作用下，副凸轮2可以绕着控制 轴21转动。

上述弯臂33两端同向弯曲或者有两根弯臂件呈一定夹角连接在一 起，利于转动驱动连杆34和耳轴35。滚轮31通过滚轮轴32连接在弯臂 33上，滚轮31能够绕着滚轮轴32转动。该滚轮31位于控制轴21和主 凸轮轴11之间，并与主凸轮1配合。在主凸轮1转动时，当主凸轮凸起 部12与滚轮31接触时，滚轮31进而推动弯臂33下移，并绕着弯臂33 与耳轴35的连接点37转动。

上述弯臂33的一端通过销与耳轴35连接在一起，其另一端与连杆 34的上端连接。上述连杆34的下端连接在副凸轮2的凸耳上，在连杆 34向下运动时，其可以带动副凸轮2顺时针方向旋转。控制轴21上可以 设置回位弹簧，以驱动副凸轮2回位。

导向杆36可以安装在主凸轮支架上或根据需要安装在所需位置，上 述耳轴35安装在导向杆36上，其在受到弯臂33或其它外力的作用下可 以沿着导向杆36上滑动，以使得弯臂33在不同位置以其与耳轴35的连 接点37为中心向下转动。

主凸轮1上设置有用于推动滚轮31的主凸轮凸起部12。副凸轮2 上设置有规则的半径恒定的副凸轮主体部23，上述“半径恒定”是指副 凸轮主体部23的外周部分距离副凸轮2的轴线的半径恒定不变。由于该 部分距离副凸轮2的轴线的半径恒定，当该半径恒定的副凸轮主体部23 与气门接触时，其不对气门施加升程。副凸轮2上在邻接副凸轮主体部 23处还设置有不规则的半径变化的副凸轮凸起部22，上述“半径变化” 是指副凸轮凸起部22上的外周部分距离副凸轮2的轴线的半径不定，不 规则，半径变化。由于该部分距离副凸轮2的轴线的半径不定，半径变 化，当该半径变化的副凸轮凸起部22与气门接触时，其将气门推下，对 气门施加变化的升程。当副凸轮凸起部22上的副凸轮凸起部顶点C与气 门接触时，其将气门推下最大距离，对气门施加最大升程。

如图1-2所示，当耳轴35位于导向杆36上第一位置A处时（即导 向杆36上较低位置或最低位置处），

主凸轮轴11在发动机的带动下顺时针转动，其带动主凸轮1顺时针 转动，主凸轮1上的主凸轮凸起部12与滚轮31接触。此时，弯臂33在 主凸轮凸起部12的作用下，以弯臂33与耳轴35的连接点37为圆心向 下转动，进而带动连杆34下移。向下移动的连杆34带动副凸轮2绕着 控制轴21转动，当其转动到最低点时（即主凸轮凸起部12上的凸起顶 点抵顶在滚轮31上方时），副凸轮2上半径恒定的副凸轮主体部23位于 最下方用于与发动机气门接触，气门不动，对其不施加升程或施加零升 程。

如图3所示，当耳轴35位于导向杆36上第二位置B处时（即导向 杆36上较高位置或比第一位置A高的位置处），

主凸轮轴11在发动机电机带动下转动，其带动主凸轮1逆时针转动， 其带动主凸轮1顺时针转动，主凸轮1上的主凸轮凸起部12与滚轮31 接触。此时，弯臂33在主凸轮凸起部12的作用下，以弯臂33与耳轴35 的连接点37为圆心向下转动，进而带动连杆34下移。向下移动的连杆 34带动副凸轮2绕着控制轴21转动，当其转动到最低点时（即主凸轮凸 起部12上的凸起顶点抵顶在滚轮31上方时），副凸轮2上半径变化的副 凸轮凸起部22位于最下方用于与气门接触，最优的为副凸轮凸起部顶点 C与下方的发动机气门接触，将发动机气门推下，施加最大升程。

当耳轴35位于导向杆36上第一位置A和第二位置B之间时，副凸 轮2上半径变化的副凸轮凸起部22的一部分位于最下方用于与发动机气 门接触，对发动机气门施加可变化的升程。

上述耳轴35可在弯臂33转动的过程中沿着导向杆36移动，以实现 在第一位置A和第二位置B之间滑动。上述第一位置A和第二位置B是 位于导向杆36上可选位置，可以根据需要分别设定其具体区域，上述第 一位置A可以是导向杆36上的最低点处，上述第二位置B可以是导向 杆36上最高点处，当然根据需要也可将上述第一位置A设定为上述导向 杆36上较低点处，上述第二位置B被设定为上述导向杆36上较高点处。

在副凸轮凸起部22与气门顶部41或者与滚子44配合的过程中，气 门升程在最大升程与最小升程之间是连续变化的。当副凸轮2转动到最 大升程与零升程之间的任何中间位置时，可以实现部分连续变化的升程。

采用上述具有连续可变气门升程的发动机气门驱动机构后，减少了 二氧化碳的排放、降低了燃料消耗和延长了使用寿命。其结构简单、控 制范围大、安装调整方便。

较佳地，滚轮31通过滚轮轴32连接在弯臂33的中部位置。上述滚 轮31可以连接在弯臂33的内侧中部位置或外侧中部位置。将滚轮31连 接在弯臂33的中部，方便安装，并方便控制弯臂33转动幅度。

较佳地，导向杆36在垂直方向倾斜设置，在水平方向上，导向杆36 的上端部与主凸轮1之间的距离小于其下端部与主凸轮1之间的距离。 如此设置，可以方便耳轴35在弯臂33带动下，沿着导向杆36上下滑动。

如图4-7所示，本发明还提供了一种发动机气门驱动装置，包括发动 机气门4和发动机气门驱动机构，如图1-3所示，其中发动机气门驱动机 构包括主凸轮轴11、安装在主凸轮轴11上的主凸轮1、与主凸轮轴11 平行设置的控制轴21和可转动地安装在控制轴21上，用于带动发动机 气门4开启和关闭的副凸轮2。

主凸轮1与副凸轮2之间连接有用于带动副凸轮2转动的连接驱动 构件3。该连接驱动构件3包括弯臂33、连杆34、耳轴35、导向杆36 和滚轮31。滚轮31位于主凸轮轴11和控制轴21之间，并与主凸轮1相 配合，滚轮31可转动地配置在弯臂33上。

弯臂33的一端与连杆34的上端连接，其另一端与耳轴35通过销连 接在一起。耳轴35可沿导向杆36滑动地安装在导向杆36上，连杆34 的下端与副凸轮2连接，副凸轮2上设置有半径恒定的副凸轮主体部23 和用于对发动机气门4施加升程的半径变化的副凸轮凸起部22，副凸轮 2配合在发动机气门4的气门顶部41上。

上述气门驱动机构的结构和工作原理与前述部分相同，在此不再赘 述。

主凸轮1上设置有用于推动滚轮31的主凸轮凸起部12。副凸轮2 上设置有规则的半径恒定的副凸轮主体部23，上述“半径恒定”是指副 凸轮主体部23的外周部分距离副凸轮2的轴线的半径恒定不变。由于该 部分距离副凸轮2的轴线的半径恒定，当该半径恒定的副凸轮主体部23 与气门接触时，其不对气门施加升程。副凸轮2上在邻接副凸轮主体部 23处还设置有不规则的半径变化的副凸轮凸起部22，上述“半径变化” 是指副凸轮凸起部22上的外周部分距离副凸轮2的轴线的半径不定，不 规则，半径变化。由于该部分距离副凸轮2的轴线的半径不定，半径变 化，当该半径变化的副凸轮凸起部22与气门接触时，其将气门推下，对 气门施加变化的升程。当副凸轮凸起部22上的副凸轮凸起部顶点C与气 门接触时，其将气门推下最大距离，对气门施加最大升程。

如图4-5和图7所示，当耳轴35位于导向杆36上第一位置A时， 主凸轮1上的主凸轮凸起部12驱动弯臂33绕着弯臂33与耳轴35的连 接点转动，连杆34带动副凸轮2转动，副凸轮2上半径恒定的副凸轮主 体部23与发动机气门4的气门顶部41相接触，对发动机气门4施加零 升程。

即，如图4-5和图7所示，当耳轴35位于导向杆36上第一位置A 处时（即导向杆36上较低位置或最低位置处），主凸轮轴11在发动机 的带动下顺时针转动，其带动主凸轮1顺时针转动，主凸轮1上的主凸 轮凸起部12与滚轮31接触。此时，弯臂33在主凸轮凸起部12的作用 下，以弯臂33与耳轴35的连接点37为圆心向下转动，进而带动连杆34 下移。向下移动的连杆34带动副凸轮2绕着控制轴21转动，当其转动 到最低点时（即主凸轮凸起部12上的凸起顶点抵顶在滚轮31上方时）， 副凸轮2上半径恒定的副凸轮主体部23位于最下方用于与发动机气门4 的气门顶部41接触，发动机气门4不动，对其不施加升程或施加零升程。

当耳轴35位于导向杆36上第一位置A处时，在主凸轮凸起部12的 顶点向下与滚轮31接触时，优选地，此时，副凸轮主体部23上与副凸 轮凸起部22相接处或交界点E抵顶在气门顶部41上。如此设置，在第 二位置B仅需稍稍高于第一位置A，即可带动副凸轮凸起部22抵顶在气 门顶部41上，实现气门升程的控制。

如图6-7所示，当耳轴35位于导向杆36上高于第一位置A的第二 位置B时，副凸轮2上半径变化的副凸轮凸起部22与发动机气门4的气 门顶部41相接触，将发动机气门4压下，对发动机气门4施加最大升程。

即，当耳轴35位于导向杆36上第二位置B处时（即导向杆36上较 高位置或比第一位置A高的位置处），主凸轮轴11在发动机电机带动下 转动，其带动主凸轮1逆时针转动，其带动主凸轮1顺时针转动，主凸 轮1上的主凸轮凸起部12与滚轮31接触。此时，弯臂33在主凸轮凸起 部12的作用下，以弯臂33与耳轴35的连接点37为圆心向下转动，进 而带动连杆34下移。向下移动的连杆34带动副凸轮2绕着控制轴21转 动，当其转动到最低点时（即主凸轮凸起部12上的凸起顶点抵顶在滚轮 31上方时），副凸轮2上半径变化的副凸轮凸起部22位于最下方用于与 气门顶部4接触，最优的为副凸轮凸起部顶点C与下方的气门顶部41接 触，将发动机气门4沿着箭头D推下，施加最大升程。

结合图7所示，当耳轴35位于导向杆36上的第一位置A和第二位 置B之间时，半径变化的副凸轮凸起部22的一部分与发动机气门4的气 门顶部41相接触，将发动机气门4压下，对发动机气门4施加可变升程。

即，当耳轴35位于导向杆36上第一位置A和第二位置B之间时， 副凸轮2上半径变化的副凸轮凸起部22的一部分位于最下方用于与发动 机气门4接触，对发动机气门4施加可变化的升程。

上述耳轴35可在弯臂33转动的过程中沿着导向杆36移动，以实现 在第一位置A和第二位置B之间滑动。上述第一位置A和第二位置B是 位于导向杆36上可选位置，可以根据需要分别设定其具体区域，上述第 一位置A可以是导向杆36上的最低点处，上述第二位置B可以是导向 杆36上最高点处，当然根据需要也可将上述第一位置A设定为上述导向 杆36上较低点处，上述第二位置B被设定为上述导向杆36上较高点处。

在副凸轮凸起部22与气门顶部41或者与滚子44配合的过程中，气 门升程在最大升程与最小升程之间是连续变化的。当副凸轮2转动到最 大升程与最小升程之间的任何中间位置时，可以实现部分连续变化的升 程

采用上述具有连续可变气门升程的发动机气门驱动装置后，减少了 二氧化碳的排放、降低了燃料消耗和延长了使用寿命。较佳地，发动机 气门4上还设置有摇臂42，摇臂42的中部安装有可转动的滚子44，摇 臂42的一端连接在气门顶部41上，其另一端连接有液压挺柱43；副凸 轮2配合在滚子44上。如此设置，副凸轮2可通过滚子44间接将发动 机气门4的推下开启和在弹簧的作用下回位关闭。

较佳地，滚轮31通过滚轮轴32连接在弯臂33的中部位置。上述滚 轮31可以连接在弯臂33的内侧中部位置或外侧中部位置。将滚轮31连 接在弯臂33的中部，方便安装，并方便控制弯臂33转动幅度。

较佳地，导向杆36在垂直方向倾斜设置，在水平方向上，导向杆36 的上端部与主凸轮1之间的距离小于其下端部与主凸轮1之间的距离。 如此设置，可以方便耳轴35在转动的弯臂33带动下，沿着导向杆36上 下滑动。

当然根据需要可以设置多个连接驱动构件以驱动不同的发动机气 门，每个发动机气门可以相互独立的在从零至最大升程值之间连续可调。

根据需要，可以将上述各技术方案进行结合，以达到最佳技术效果。

以上所述的仅是本发明的原理和较佳的实施例。应当指出，对于本 领域的普通技术人员来说，在本发明原理的基础上，还可以做出若干其 它变型，也应视为本发明的保护范围。