[发明专利]可变气门开启持续时间系统的凸轮轴中的凸轮轴装置

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2013年12月20日提交的韩国专利申请第10-2013-0160726号的优先权，该申请的全部内容结合于此用于通过该引用的所有目的。

技术领域

本发明涉及一种凸轮轴中的凸轮轴(camshaft-in-camshaft)装置，更特别地，涉及一种设置有扭力弹簧的可变气门开启持续时间系统的凸轮轴中的凸轮轴装置。

背景技术

内燃机发动机通过将燃料和空气流入燃烧室并将它们燃烧来产生动力。对于燃烧而言，进气气门通过驱动凸轮轴而打开，在进气气门打开的同时，空气流入燃烧室。此外，排气气门通过在燃烧之后驱动凸轮轴而打开，在排气气门打开的同时，燃烧气体排放到燃烧室外。

进气气门或排气气门的最佳操作根据发动机的转速进行调节。这是因为充分的气门升程或气门开启和关闭时间根据发动机的转速而变化。

于此类似，分别根据发动机的低速或高速来改变进气气门或排气气门的开启或关闭时间从而弥补其一般缺陷的方式被称之为可变气门正时(VVT)方法。

与现有的凸轮轴不同，凸轮轴中的凸轮轴包括中空的凸轮轴(即外部轴)和插入其中的不同的轴(即内部轴)。已经设计出凸轮轴中的凸轮轴结构使得在连接到该结构的两种类型的气门中，第一种类型的气门总是依照发动机正时进行移动而无需特殊控制，而对第二种类型的气门进行控制从而气门的相位不同于第一种类型的气门的相位。

借此，能够实现连续可变气门正时(CVVT)方法。利用凸轮轴中的凸轮轴装置，连续可变气门开启持续时间(CVVD)方法也能够实现。

一般来说，实现了CVVD的发动机在燃烧室中具有两个进气气门和两个排气气门，驱动两个相同类型的气门的凸轮凸角中的一个与凸轮轴中的凸轮轴的外部轴连接，而另一个凸轮凸角与其内部轴连接，从而这两个凸轮凸角彼此可分别独立移动。

燃烧室的相同类型的两个气门可以分别具有不同的气门开启或关闭时间，如果外部轴和内部轴与液压类型的可变气门控制装置连接，由此气门开启持续时间可变，产生了它们之间的相对运动，从而相同类型的两个气门的相位变得不同。亦即，进气气门或排气气门的开启时间(即气门开启持续时间)可以变化。

如果两个进气气门或两个排气气门具有相同的相位，则产生最小开启时间，如果相位不同最大，则产生最大开启时间。在可变气门开启持续时间的默认位置，进气气门或排气气门具有最小开启时间。

当CVVD方法通过凸轮轴中的凸轮轴得以实现时，进气气门的关闭时间可能碰巧被较长延迟，这是因为最大开启时间可能更大。

如果进气气门的关闭时间过于延迟，特别是在发动机点火早期节段或发动机停止的时候，因为与排气气门开启时间的重叠被延长而导致有效压缩比降低，因此起动性可能非常恶化。

公开于该发明背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明的各个方面旨在提供一种将CVVD系统中使用的凸轮轴中的凸轮轴装置迅速返回到其初始位置的设备，由此将进气气门开启时间和排气气门开启时间的重叠最小化，从而确保发动机的起动性。

根据本发明的各个方面，一种凸轮轴中的凸轮轴装置可以包括：中空的外部轴，该中空的外部轴沿其长度方向形成至少一个狭槽；内部轴，该内部轴可旋转地插入到所述外部轴的内部，并且在其上形成至少一个销孔，所述至少一个销孔的每一个的位置对应于所述至少一个狭槽的每一个的位置；一个或多个第一凸轮凸角，所述一个或多个第一凸轮凸角固定安装在所述外部轴的外圆周上；一个或多个第二凸轮凸角，所述一个或多个第二凸轮凸角固定安装在所述内部轴上以可在所述外部轴的对应狭槽上旋转；凸轮相位器，所述凸轮相位器通过旋转所述外部轴和所述内部轴中的任意一个来改变所述外部轴和所述内部轴之间的相位角；以及至少一个扭力弹簧，所述至少一个扭力弹簧安装在所述一个或多个第一凸轮凸角的任意一个和所述一个或多个第二凸轮凸角的任意一个之间。

第一凸轮孔可以形成在所述一个或多个第一凸轮凸角的任意一个处，第二凸轮孔可以形成在所述一个或多个第二凸轮凸角的任意一个处。所述至少一个扭力弹簧的一个或每个的两端可以分别与所述第一凸轮孔和所述第二凸轮孔接合。