專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能使進(jìn)氣門、排氣門的驅(qū)動(dòng)相位和氣門提升量變化的內(nèi)燃機(jī)可變氣門傳動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
為了改善內(nèi)燃機(jī)例如汽車用發(fā)動(dòng)機(jī)等的排氣和降低燃料費(fèi)等，眾所周知，有把吸排氣的氣門的相位、提升量根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而變化的技術(shù)。作為用于此的可變氣門裝置，有根據(jù)油壓力而使凸輪相位連續(xù)變化的葉片式可變相位氣門傳動(dòng)裝置。
另外，還有根據(jù)內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過(guò)切換多種凸輪，來(lái)使氣門的驅(qū)動(dòng)相位和提升量適合運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)的凸輪切換式氣門傳動(dòng)裝置。
或者，還有使用由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的齒輪和中間杠桿和復(fù)位彈簧等，能使氣門的驅(qū)動(dòng)相位和提升量變化的機(jī)械式連續(xù)可變氣門傳動(dòng)裝置(例如參照下面專利文獻(xiàn)1)。
專利文獻(xiàn)1特許第3245492號(hào)公報(bào)葉片式可變相位氣門傳動(dòng)裝置，能通過(guò)變化葉片的位置來(lái)錯(cuò)開(kāi)氣門的驅(qū)動(dòng)相位，但不能使氣門的提升量變化。
與此相對(duì)，凸輪切換式氣門傳動(dòng)裝置和機(jī)械式連續(xù)可變氣門傳動(dòng)裝置能把提升量和相位錯(cuò)開(kāi)，但凸輪切換式氣門傳動(dòng)裝置由于需要多種凸輪，所以零件數(shù)量多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜。而機(jī)械式連續(xù)可變氣門傳動(dòng)裝置需要把變化提升量的機(jī)構(gòu)和錯(cuò)開(kāi)相位的機(jī)構(gòu)分別開(kāi)，所以結(jié)構(gòu)復(fù)雜且尺寸也大。
現(xiàn)有一般的連續(xù)相位可變氣門傳動(dòng)裝置中，使進(jìn)氣門的關(guān)閉氣門時(shí)間滯后和使開(kāi)啟氣門開(kāi)始時(shí)間也滯后。因此，吸氣和排氣的氣門重疊期間減少或消失，有由抽取損失而產(chǎn)生燃耗惡化等的問(wèn)題。
另外，這些可變氣門傳動(dòng)裝置，在結(jié)構(gòu)上多是可變氣門傳動(dòng)裝置自身的高度高，為了把可變氣門傳動(dòng)裝置設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸蓋上部，常常需要把發(fā)動(dòng)機(jī)整體的高度變高。而且由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜，所以就要求連動(dòng)動(dòng)作的零件有精密的位置精度，其設(shè)計(jì)難，不容易設(shè)定希望的氣門提升特性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述課題而開(kāi)發(fā)的，其目的在于提供一種可變氣門傳動(dòng)裝置，其通過(guò)比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)能得到希望的氣門提升特性，同時(shí)能抑制裝置整體的高度。
解決所述課題的本發(fā)明第一方面的可變氣門傳動(dòng)裝置包括搖臂軸，其設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上能轉(zhuǎn)動(dòng)，且具備偏心的偏心軸；凸輪，其設(shè)置在所述搖臂軸的下方，由凸輪軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；支承軸，其配置在與所述搖臂軸同等高度或比其低的位置上；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其使所述搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)；開(kāi)閉裝置，其由所述凸輪驅(qū)動(dòng)，開(kāi)閉進(jìn)氣門或排氣門。所述開(kāi)閉裝置包括第一臂，其支承在所述搖臂軸上能自由搖動(dòng)，且能驅(qū)動(dòng)所述進(jìn)氣門或所述排氣門；第二臂，其支承在所述偏心軸上能自由搖動(dòng)，且由所述凸輪驅(qū)動(dòng)；第三臂，其支承在所述支承軸上能自由搖動(dòng)，且通過(guò)所述第二臂的搖動(dòng)而位移并驅(qū)動(dòng)所述第一臂。
解決所述課題的本發(fā)明第二方面的可變氣門傳動(dòng)裝置包括搖臂軸，其設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上能轉(zhuǎn)動(dòng)；凸輪，其設(shè)置在所述搖臂軸的下方，由凸輪軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；支承軸，其配置在與所述搖臂軸等高或比其低的位置上；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其使所述搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)；開(kāi)閉裝置，其由所述凸輪驅(qū)動(dòng)，開(kāi)閉進(jìn)氣門或排氣門，所述開(kāi)閉裝置包括第一臂，其支承在所述搖臂軸上能自由搖動(dòng)，且能驅(qū)動(dòng)所述進(jìn)氣門或所述排氣門；第二臂，其支承在設(shè)置于所述搖臂軸上的連接部件上能自由搖動(dòng)，且由所述凸輪驅(qū)動(dòng)；第三臂，其支承在所述支承軸上能自由搖動(dòng)，且通過(guò)所述第二臂的搖動(dòng)而位移并驅(qū)動(dòng)所述第一臂。
解決所述課題的本發(fā)明第三方面的可變氣門傳動(dòng)裝置，其中，所述偏心軸或所述連接部件，通過(guò)由所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的所述搖臂軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而在所述搖臂軸的周方向上位移。
所述可變氣門傳動(dòng)裝置若通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置使搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，則偏心軸和連接部件的位置在搖臂軸的周方向上位移。偏心軸和連接部件的位置位移是第二臂搖動(dòng)中心位置的位移，隨之，第二臂相對(duì)凸輪的接觸點(diǎn)也在凸輪的外周方向上位移。這樣，根據(jù)偏心軸和連接部件的位置，第二臂相對(duì)凸輪的旋轉(zhuǎn)相位超前或滯后，最終，通過(guò)第二臂、第三臂驅(qū)動(dòng)的第一臂驅(qū)動(dòng)相位超前或滯后。
解決所述課題的本發(fā)明第四方面的可變氣門傳動(dòng)裝置，其中，所述第三臂具有與所述第一臂接觸的第一凸輪面和與所述第二臂接觸的第二凸輪面，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面相對(duì)所述支承軸在所述搖臂軸的相反側(cè)位置搖動(dòng)。
解決所述課題的本發(fā)明第五方面的可變氣門傳動(dòng)裝置，其中，在所述第一臂和所述第二臂上設(shè)置有滾輪，使所述滾輪與所述第三臂的所述第一凸輪面和所述第二凸輪面接觸。
解決所述課題的本發(fā)明第六方面的可變氣門傳動(dòng)裝置，其中，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離是變化的變換面部，該變換面部由平面構(gòu)成。因此，第三臂的第一凸輪面和第二凸輪面的變換面部的加工容易，并且能可靠地把第二臂的搖動(dòng)向第一臂傳遞。
解決所述課題的本發(fā)明第七方面的可變氣門傳動(dòng)裝置，其中，把所述變換面部加工成凸?fàn)畹那婧桶紶畹那妗?br> 解決所述課題的本發(fā)明第八方面的可變氣門傳動(dòng)裝置，其中，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離在所述第三臂的搖動(dòng)方向上不變化的非變換面部。
因此，第三臂搖動(dòng)時(shí)，第三臂的第一凸輪面的非變換面部與第一臂接觸時(shí)，第三臂不第二臂的搖動(dòng)量變化，沒(méi)有向第一臂傳遞，是不驅(qū)動(dòng)第一臂的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明第一方面到第三方面，當(dāng)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置使搖臂軸轉(zhuǎn)時(shí)，由于搖臂軸具有偏心軸而使連接部件的位置位移，所以支承在偏心軸、連接部件上能自由搖動(dòng)的第二臂的搖動(dòng)中心位置也圍繞搖臂軸的軸位移，能根據(jù)該搖動(dòng)中心的位移位置而使進(jìn)氣門、排氣門的驅(qū)動(dòng)相位連續(xù)變化。由于把支承凸輪的凸輪軸配置在搖臂軸的下方，并且把支承第三臂的支承軸配置在與搖臂軸等高或比其低的位置上，所以，使作為傳遞凸輪功能的第三臂的結(jié)構(gòu)位置在具有自由度的同時(shí)，能抑制可變氣門傳動(dòng)裝置整體的高度。
根據(jù)本發(fā)明第四、五方面，使第三臂的第一凸輪面和第二凸輪面相對(duì)所述支承軸，在搖臂軸的相反側(cè)位置與第一臂和第二臂接觸，且是使用滾輪接觸，所以使作為傳遞凸輪功能的第三臂的結(jié)構(gòu)位置在具有自由度的同時(shí)，能控制降低可變氣門傳動(dòng)裝置整體的高度。而且能充分確保第三臂搖動(dòng)區(qū)域地進(jìn)行配置。
根據(jù)本發(fā)明第六方面，在第三臂的第一凸輪面和第二凸輪面上設(shè)置與支承軸中心的距離是變化的變換面部，該變換面部是平面，因此，能把第二臂的搖動(dòng)量通過(guò)第三臂變換并向第一臂可靠傳遞，而且凸輪容易加工。
根據(jù)本發(fā)明第七方面，通過(guò)變更作為傳遞凸輪而起作用的第三臂的第一凸輪面和第二凸輪面的變換面部的形狀，也能變更提升量和提升速度等氣門提升的特性，能選擇適合內(nèi)燃機(jī)特性的最合適的氣門提升特性。由于由變更變換面部的形狀而引起的氣門提升特性的變更能與偏心軸位移的提升量和開(kāi)啟氣門角度等的氣門提升特性獨(dú)立地進(jìn)行變更，所以利用它們的組合，還能選擇各種的氣門提升特性。
根據(jù)本發(fā)明第八方面，在第三臂的第一凸輪面和第二凸輪面上設(shè)置了與支承軸中心的距離不變化的非變換面部，所以即使通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置使第二臂的旋轉(zhuǎn)相位對(duì)凸輪按規(guī)定角度超前，也能把從第二臂開(kāi)始搖動(dòng)相當(dāng)于大致規(guī)定角度的搖動(dòng)量通過(guò)非變換面部取消，能不管氣門提升量而把開(kāi)啟氣門開(kāi)始時(shí)間變成大致相同。


圖1是表示本發(fā)明可變氣門傳動(dòng)裝置實(shí)施例一例的立體圖；圖2是圖1所示可變氣門傳動(dòng)裝置的凸輪角相位是滯后狀態(tài)關(guān)閉氣門時(shí)的圖；圖3是圖1所示可變氣門傳動(dòng)裝置的凸輪角相位是滯后狀態(tài)開(kāi)啟氣門時(shí)的圖；圖4是圖1所示可變氣門傳動(dòng)裝置的凸輪角相位是超前狀態(tài)關(guān)閉氣門時(shí)的圖；圖5是圖1所示可變氣門傳動(dòng)裝置的凸輪角相位是超前狀態(tài)開(kāi)啟氣門時(shí)的圖；圖6是表示圖1所示可變氣門傳動(dòng)裝置的凸輪角與氣門提升量關(guān)系的圖；圖7(a)(b)(c)是表示本發(fā)明可變氣門傳動(dòng)裝置實(shí)施例另一例的圖；圖8是表示圖7所示可變氣門傳動(dòng)裝置的凸輪角與氣門提升量關(guān)系的圖；圖9是表示本發(fā)明可變氣門傳動(dòng)裝置實(shí)施例又一例的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照?qǐng)D1～圖8說(shuō)明本發(fā)明可變氣門傳動(dòng)裝置的實(shí)施例。
圖1～圖7表示本發(fā)明可變氣門傳動(dòng)裝置的一實(shí)施例。
圖1是本發(fā)明可變氣門傳動(dòng)裝置的立體圖。
圖2表示的是凸輪角的相位是滯后狀態(tài)關(guān)閉氣門時(shí)可變氣門傳動(dòng)裝置的狀態(tài)，圖3表示的是凸輪角的相位是滯后狀態(tài)開(kāi)啟氣門時(shí)可變氣門傳動(dòng)裝置的狀態(tài)；圖4表示的是凸輪角的相位是超前狀態(tài)關(guān)閉氣門時(shí)可變氣門傳動(dòng)裝置的狀態(tài)，圖5表示的是凸輪角的相位是超前狀態(tài)相當(dāng)于開(kāi)啟氣門時(shí)可變氣門傳動(dòng)裝置的狀態(tài)。
本實(shí)施例的可變氣門傳動(dòng)裝置1，例如部分配置在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)等內(nèi)燃機(jī)的氣缸蓋(未圖示)上，如圖2所示，驅(qū)動(dòng)構(gòu)成內(nèi)燃機(jī)吸氣系統(tǒng)的進(jìn)氣門2等開(kāi)閉。進(jìn)氣門2由氣門彈簧3向關(guān)閉吸氣通路4的方向靠壓，使用可變氣門傳動(dòng)裝置1，在規(guī)定的時(shí)刻以規(guī)定的提升量把進(jìn)氣門2向抵抗氣門彈簧3的方向按下，開(kāi)啟吸氣通路4的氣門。在排氣門側(cè)也可以設(shè)置同樣的可變氣門傳動(dòng)裝置1，同樣地進(jìn)行排氣門的開(kāi)閉控制。
可變氣門傳動(dòng)裝置1，作為主要結(jié)構(gòu)，其包括設(shè)置成能自由旋轉(zhuǎn)的凸輪軸11、設(shè)置成能自由轉(zhuǎn)動(dòng)的搖臂軸12、形成在凸輪軸11上的凸輪13、通過(guò)由凸輪軸11驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的凸輪13驅(qū)動(dòng)的搖臂機(jī)構(gòu)14(開(kāi)閉裝置)，通過(guò)搖臂機(jī)構(gòu)14的驅(qū)動(dòng)而驅(qū)動(dòng)氣門2開(kāi)閉。
凸輪軸11與搖臂軸12配置成相互平行。凸輪軸11根據(jù)內(nèi)燃機(jī)曲軸(未圖示)的旋轉(zhuǎn)，以圖2中凸輪軸11的旋轉(zhuǎn)中心C2作為旋轉(zhuǎn)中心，向箭頭R1所示的方向旋轉(zhuǎn)。
搖臂軸12通過(guò)使用步進(jìn)電機(jī)等的轉(zhuǎn)動(dòng)裝置24能在圖2中箭頭R2所示的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，即往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。該搖臂軸12上設(shè)置有比搖臂軸12徑小，且具有從搖臂軸12的旋轉(zhuǎn)中心C1偏心的搖動(dòng)中心C4的偏心軸15。通過(guò)這樣在搖臂軸12上設(shè)置偏心軸15，就把搖臂軸12形成所謂的曲軸結(jié)構(gòu)。在多氣缸發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，相對(duì)一列配置的每個(gè)氣缸設(shè)置有一個(gè)或多個(gè)偏心軸15。例如，把本實(shí)施例的可變氣門傳動(dòng)裝置使用在串聯(lián)四缸發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣門上時(shí)，若每一個(gè)氣缸上具有一個(gè)進(jìn)氣門的結(jié)構(gòu)，則在一個(gè)搖臂軸12就設(shè)置有四個(gè)偏心軸15，若每一個(gè)氣缸上具有兩個(gè)進(jìn)氣門的結(jié)構(gòu)，則在一個(gè)搖臂軸12就設(shè)置有八個(gè)偏心軸15。
通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置24使搖臂軸12在箭頭R2的方向上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，支承第二臂22的偏心軸15就在搖臂軸12的周方向上位移，隨之，接觸點(diǎn)47在凸輪13的周方向上位移。通過(guò)該位移，能使第二臂22相對(duì)凸輪13的旋轉(zhuǎn)相位滯后側(cè)或超前側(cè)變化大。該搖臂軸12能不受其旋轉(zhuǎn)角度限制而設(shè)定大的旋轉(zhuǎn)相位變化。
搖臂機(jī)構(gòu)14，作為主要結(jié)構(gòu)，其包括第一臂21和第二臂22和第三臂23A。
第一臂21，具有設(shè)置了調(diào)節(jié)螺釘32的端部31，和插裝搖臂軸12的軸嵌插部33，其被支承可相對(duì)搖臂軸12自由旋轉(zhuǎn)(自由搖動(dòng))。設(shè)置在第一臂21端部31的調(diào)節(jié)螺釘32，能把第一臂21與氣門2的頭部5之間調(diào)整得沒(méi)有間隙，另外相對(duì)設(shè)置了調(diào)節(jié)螺釘32的端部31，隔離搖臂軸12在位于相反一側(cè)的力傳遞部34上設(shè)置有滾輪35，其有把來(lái)自第三臂23A的力向第一臂21傳遞的功能。因此，在凸輪軸11向箭頭R1所示的方向旋轉(zhuǎn)后，與該旋轉(zhuǎn)連動(dòng)第二臂22、第三臂23A和第一臂21搖動(dòng)，調(diào)節(jié)螺釘32的前端把氣門2的頭部5按下，成為把氣門2向開(kāi)啟氣門方向驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)。調(diào)節(jié)螺釘32和滾輪35相對(duì)搖臂軸12旋轉(zhuǎn)中心C1的位置，能根據(jù)作用在第一臂21上的力和其搖動(dòng)距離而適當(dāng)配置。
第二臂22具有有半圓形狀剖面凹部的夾持部41、42，配置成把偏心軸15夾入在這些凹部中，通過(guò)把夾持部41、42之間由多個(gè)螺栓44固定而使其支承在偏心軸15上能自由搖動(dòng)。而且第二臂22具有支承兩個(gè)滾輪45、46能旋轉(zhuǎn)的滾輪支承部43。該滾輪45通過(guò)以與凸輪13的接觸點(diǎn)47的轉(zhuǎn)接，而由伴隨凸輪13旋轉(zhuǎn)的凸輪13外周形狀的位移使第二臂22以偏心軸15的搖動(dòng)中心C4為中心的搖動(dòng)。滾輪46與第三臂23A的第二凸輪面52接觸，而把由凸輪13搖動(dòng)的第二臂22的動(dòng)作向第三臂23A傳遞。本實(shí)施例中第二臂22的側(cè)視圖具有大致L字形狀，構(gòu)成其一側(cè)的端部具有夾持部41、42，另一側(cè)的端部具有滾輪46，L字形狀的彎曲部分具有滾輪45。
偏心軸15，只要其搖動(dòng)中心C4配置成相對(duì)搖臂軸12的旋轉(zhuǎn)中心C1是偏置(偏心)的狀態(tài)即可，而并不一定被限定為是圖1所示的配置。但希望緊湊可變氣門傳動(dòng)裝置1的結(jié)構(gòu)時(shí)，最好是如本實(shí)施例這樣，使其比搖臂軸12徑小且其剖面內(nèi)切在搖臂軸12外徑上的配置。這時(shí)要考慮具有偏心軸15的搖臂軸12整體的剛性來(lái)設(shè)定偏心軸15的直徑。
本實(shí)施例中，搖臂軸12在支承第一臂21的支承部分的一側(cè)設(shè)置了偏心軸15，為不與第一臂21直接發(fā)生干涉，第二臂22設(shè)置有一個(gè)軸支承部49，是把偏心軸15嵌插在該軸支承部49上的夾持部41、42中的結(jié)構(gòu)。在第二臂承受的載荷不過(guò)大的情況下，這種用一個(gè)軸支承部49安裝在偏心軸15上的結(jié)構(gòu)是足夠的。而且也可以通過(guò)適當(dāng)設(shè)定偏心軸15的軸長(zhǎng)度，即使在第二臂22與凸輪13的接觸部分、第二臂22與第三臂23A的接觸部分等處產(chǎn)生偏載荷的情況時(shí)，也能防止第二臂22在搖臂軸12的軸線方向上位移，防止偏磨損等不良情況，構(gòu)成作為保持可變氣門傳動(dòng)裝置1可靠性的結(jié)構(gòu)。
在預(yù)想到第二臂22承受的載荷會(huì)過(guò)大的情況下，也可以例如在第二臂22上形成兩股狀的軸支承部49，在搖臂軸12支承第一臂21的支承部分的兩側(cè)設(shè)置偏心軸15，這些偏心軸15可以是嵌插在兩個(gè)軸支承部49上的夾持部41、42中的結(jié)構(gòu)。即這是把第二臂22的兩股狀軸支承部49跨越第一臂21的一部分配置的結(jié)構(gòu)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，即使在第二臂22與凸輪13的接觸部分、第二臂22與第三臂23間的接觸部分等處產(chǎn)生偏載荷情況時(shí)，也能防止第二臂22在搖臂軸12的軸線方向上位移，防止偏磨損等不良情況，保持可變氣門傳動(dòng)裝置1的可靠性。
也可以在第一臂21側(cè)設(shè)置嵌插搖臂軸12的兩股狀軸嵌插部33，在第一臂21支承在搖臂軸12上的兩股狀軸嵌插部33之間設(shè)置偏心軸15，第一臂21的兩股狀軸嵌插部33配置成跨越第二臂22的一個(gè)軸支承部49，把偏心軸15嵌插在軸支承部49的嵌合部41、42之間。
支承軸16，配置成在搖臂軸12的近旁，與搖臂軸12平行，而且是與搖臂軸12等高或比其低的位置上。通過(guò)把支承軸16這樣配置，能抑制可變氣門傳動(dòng)裝置自身的高度，而且在后述第三臂23A的配置位置設(shè)定上具有自由度，使搖臂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)變?nèi)菀住?br> 第三臂23A被支承在支承軸16上能自由搖動(dòng)，而且是配置在第一臂21的滾輪35與第二臂22的滾輪46之間，這樣有作為第一臂21和第二臂22的傳遞凸輪的功能。第三臂23A上設(shè)置有與第一臂21的滾輪35接觸的第一凸輪面51和與第二臂22的滾輪46接觸的第二凸輪面52，配置成相對(duì)支承軸16在搖臂軸12相反側(cè)的位置搖動(dòng)。而且第三臂23A由未圖示的彈簧而向支承軸16的中心位置C3順時(shí)針的方向，即向與凸輪13接觸的方向靠壓第二臂22。
作為凸輪面功能的第一凸輪面51，隨著第二臂22的搖動(dòng)而在第三臂23A的搖動(dòng)方向，即支承軸16的周方向上位移。具體說(shuō)就是第一凸輪面51具有非變換面部53，其與支承軸16中心位置C3的距離，即使第三臂23A搖動(dòng)也不變化；變換面部51a，其到支承軸16中心位置C3的距離，隨著第三臂23A的搖動(dòng)而增加。
即第一凸輪面51的變換面部51a，形成隨著第三臂23A的搖動(dòng)而與支承軸16中心位置C3的距離變化的平面形狀，其能變換第二臂22的搖動(dòng)量而驅(qū)動(dòng)第一臂21。而第一凸輪面51的非變換面53形成面形狀使第二臂22對(duì)凸輪13的接觸點(diǎn)47的旋轉(zhuǎn)相位即使通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置24而按規(guī)定角度超前時(shí)也能把從第二臂22搖動(dòng)開(kāi)始到大致規(guī)定角度的搖動(dòng)量取消。這是由于非變換面53的部分是形成得即使第三臂23A搖動(dòng)，其與支承軸16中心位置C3的距離也不變化，所以第三臂23A不變換第二臂22的搖動(dòng)量，成為不向第一臂21傳遞狀態(tài)的緣故。
因此，通過(guò)凸輪13的凸部13a，使第二臂22以偏心軸15為中心在第三臂23A一側(cè)搖動(dòng)，再通過(guò)第二凸輪面52使第三臂23A逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過(guò)第一凸輪面51使第一臂21向箭頭S3方向轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣把氣門2開(kāi)啟。這時(shí)，第一臂21的滾輪35與第三臂23A第一凸輪面51的接觸點(diǎn)36隨著第二臂22的搖動(dòng)而在第一凸輪面51上移動(dòng)，接觸點(diǎn)36的位置在非變換面53上，則不開(kāi)啟氣門2，能控制開(kāi)啟氣門的驅(qū)動(dòng)相位。而當(dāng)接觸點(diǎn)36的位置在變換面部51a上時(shí)，則根據(jù)其位置能控制開(kāi)啟氣門的氣門提升量。
第二凸輪面52也與第一凸輪面51有相同的結(jié)構(gòu)，即具有非變換面部，其與支承軸16中心位置C3的距離，即使第三臂23A搖動(dòng)也不變化；變換面部，其與支承軸16中心位置C3的距離隨著第三臂23A的搖動(dòng)而增加。因此，通過(guò)第一凸輪面的變換面部51a和第二凸輪面的變換面部的形成位置，而能設(shè)定最佳的提升量。
下面參照?qǐng)D2、圖3說(shuō)明本實(shí)施例可變氣門傳動(dòng)裝置1的動(dòng)作。
圖2是搖臂軸12通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置24，轉(zhuǎn)動(dòng)到比中立位置N滯后角度θ1的狀態(tài)。這時(shí)，第二臂22的接觸點(diǎn)47相對(duì)凸輪13位移到比中立點(diǎn)PN滯后側(cè)(圖2中的左上側(cè))接觸。而第二臂22的滾輪46是位移到圖2中的左上側(cè)。
在該狀態(tài)下凸輪軸13向箭頭R1方向旋轉(zhuǎn)，如圖3所示，凸輪13的凸部13a把第二臂22的滾輪45推上去，第二臂22以偏心軸15作為旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針搖動(dòng)(圖2中的箭頭S1)。因此，第二臂22的滾輪46按壓第二凸輪面52，使第三臂23A逆時(shí)針搖動(dòng)(圖2中的箭頭S2)。這樣，因?yàn)榈谝煌馆喢?1的變換面部51a按壓滾輪35，所以使第一臂21逆時(shí)針搖動(dòng)(圖2中的箭頭S3)，調(diào)節(jié)螺釘32的前端部把頭部5按下去，使氣門2開(kāi)啟。
這時(shí)，如圖2所示，開(kāi)啟氣門前第一臂21的滾輪35的接觸點(diǎn)36由于位于靠近第三臂23A第一凸輪面51的變換面部51a處，所以在第三臂23A逆時(shí)針搖動(dòng)時(shí)，與滾輪35接觸的第一凸輪面51上非變換面部53變短，而變換面部51a變長(zhǎng)。同樣地，第二臂22的滾輪46的接觸點(diǎn)48，由于也位于靠近第三臂23A第二凸輪面52的變換面部處，所以在第三臂23A逆時(shí)針搖動(dòng)時(shí)，與滾輪46接觸的第二凸輪面52上非變換面部53變短，而變換面部變長(zhǎng)。
因此，由于凸輪角小，把第一臂21向開(kāi)啟氣門2方向開(kāi)始驅(qū)動(dòng)，而且滾輪35一邊與變換面部51a在長(zhǎng)范圍上接觸，一邊把第一臂31向箭頭S3方向按壓，能得到大的開(kāi)啟氣門角，即得到大的氣門提升量。而且這時(shí)如圖6所示(參照曲線θ1)，氣門提升量大，且氣門提升的峰值滯后。這是適合高速旋轉(zhuǎn)、高負(fù)載大吸氣量的氣門的驅(qū)動(dòng)。圖6的θ1曲線，表示的是搖臂軸12從中立位置N到滯后θ1時(shí)的凸輪角-氣門提升量曲線。
下面參照?qǐng)D4、圖5，說(shuō)明(休筒)關(guān)閉狀態(tài)時(shí)本實(shí)施例可變氣門傳動(dòng)裝置1的動(dòng)作。
圖4、圖5，是搖臂軸12通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置24向比中立位置N超前角度θ2側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)的狀態(tài)。這時(shí)，第二臂22的接觸點(diǎn)47相對(duì)凸輪22位移到比中立點(diǎn)PN超前側(cè)(圖4中的右下側(cè))。而第二臂22的滾輪46是位移到圖4中的右下側(cè)，第三臂23A與圖2比較向順時(shí)針位移。圖4的狀態(tài)與圖2的狀態(tài)比較時(shí)，由于開(kāi)啟氣門前滾輪35的接觸點(diǎn)36位于非變換面部53上，所以在第三臂23A搖動(dòng)時(shí)，在第三臂23A的第一凸輪面51上是滾輪35僅與非變換面部53接觸的狀態(tài)。即第一臂21的滾輪35是與變換面部51a完全不接觸的狀態(tài)。
在該狀態(tài)下凸輪軸13向箭頭R1方向旋轉(zhuǎn)，如圖5所示，凸輪13的凸部13a把第二臂22的滾輪45推上去，第二臂22以偏心軸15作為旋轉(zhuǎn)軸逆時(shí)針搖動(dòng)(參照?qǐng)D4的S1)。因此，第二臂22的滾輪46按壓第二凸輪面52，使第三臂23A逆時(shí)針搖動(dòng)(參照?qǐng)D4的S2)。這時(shí)，因?yàn)榈谝煌馆喢?1的非變換面部53與滾輪35接觸，所以使第一臂21幾乎不搖動(dòng)，使氣門2不開(kāi)啟的狀態(tài)，即如圖6的虛線θ2所示，氣門提升量大致變成零，成為休筒(關(guān)閉)狀態(tài)。圖6的θ2曲線，表示的是搖臂軸12從中立位置N到超前θ2時(shí)的凸輪角-氣門提升量曲線。
通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置24把搖臂軸12從中立位置N向比角度θ2小的角度的超前側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，也能適當(dāng)?shù)乜刂茪忾T提升量的大小。這時(shí)，第一臂21的滾輪35，在作為傳遞凸輪而起作用的第三臂23A的第一凸輪面51中，與非變換面53接觸的期間(距離)長(zhǎng)，所以隨著第二臂22的搖動(dòng)而第三臂23A逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾輪35在變換面部51a上移動(dòng)的距離短，第一臂21的轉(zhuǎn)動(dòng)量比圖6曲線θ1所示小的氣門提升量，即是小的開(kāi)啟氣門角度。這時(shí)，與氣門提升量變小的同時(shí)，氣門的驅(qū)動(dòng)相位超前，所以這是適合低速旋轉(zhuǎn)、低負(fù)載小吸氣量的氣門的驅(qū)動(dòng)。
把所述結(jié)構(gòu)的可變氣門傳動(dòng)裝置1適用于吸氣系統(tǒng)的話，能把氣門2的開(kāi)啟側(cè)固定而使關(guān)閉側(cè)連續(xù)變化，所以能進(jìn)行高膨脹比循環(huán)。
通過(guò)與慣性吸氣的復(fù)合作用，能謀求降低燃耗。慣性吸氣是指由活塞的吸入作用而產(chǎn)生的壓力脈動(dòng)對(duì)吸氣管內(nèi)的吸氣產(chǎn)生慣性。利用該慣性吸氣，通過(guò)在吸氣脈動(dòng)的峰值期間開(kāi)始關(guān)閉氣門2，使活塞即使過(guò)了下死點(diǎn)，新氣也繼續(xù)向氣缸內(nèi)流入，能提高體積效率。由于隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速不同，脈動(dòng)的峰值時(shí)間也不同，所以通過(guò)與峰值時(shí)間一吻合把氣門2開(kāi)始閉合氣門，就能增大吸入的空氣量。
本實(shí)施例的可變氣門傳動(dòng)裝置1，把圖6曲線θ1從開(kāi)啟氣門開(kāi)始到終了的相位和氣門提升量作為基準(zhǔn)，在通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置24使搖臂軸12轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，能利用延長(zhǎng)第三臂23A的非變換面53與滾輪35的接觸期間而取消相對(duì)凸輪13使第二臂22超前的期間，其結(jié)果是如圖6的曲線N(搖臂軸12的中立位置N的凸輪角-氣門提升量曲線)所示，能大致固定開(kāi)啟氣門開(kāi)始時(shí)間。
因此，根據(jù)該可變氣門傳動(dòng)裝置1，由于能把開(kāi)啟氣門開(kāi)始時(shí)間固定不動(dòng)而變化關(guān)閉氣門時(shí)間，所以通過(guò)與慣性吸氣的脈動(dòng)吻合改變關(guān)閉氣門時(shí)間，謀求增大吸入的空氣量，能得到降低燃料費(fèi)的效果。通過(guò)把空氣量控制在最佳而成為良好的燃燒狀態(tài)，減少未燃燒物等，把排氣成分進(jìn)行良化。
在現(xiàn)有的一般連續(xù)相位可變氣門傳動(dòng)裝置中，使進(jìn)氣門的關(guān)閉氣門期間滯后和使開(kāi)啟氣門開(kāi)始期間也滯后，吸氣和排氣的氣門重疊期間減少或消失，產(chǎn)生抽取損失。而根據(jù)本實(shí)施例的可變氣門傳動(dòng)裝置1，由于能在把開(kāi)啟氣門開(kāi)始期間固定的狀態(tài)下把關(guān)閉氣門期間滯后，所以，通過(guò)保持氣門重疊期間不動(dòng)使關(guān)閉氣門期間滯后，能謀求增加吸入空氣量，能得到降低燃耗的效果。
一般情況下低負(fù)載時(shí)，空氣過(guò)剩則排氣溫度低，但根據(jù)本實(shí)施例的可變氣門傳動(dòng)裝置1，由于能根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而控制吸入空氣量，所以通過(guò)低負(fù)載時(shí)減少吸入空氣量而能提高排氣溫度。因此，在具備排氣凈化用催化劑的情況下，能使催化劑活性化，有效地發(fā)揮功能。這時(shí)能通過(guò)催化劑凈化排氣，所以即使排氣成分稍微惡化，也能把發(fā)動(dòng)機(jī)本體調(diào)整成燃耗良好的狀態(tài)。這樣，在把發(fā)動(dòng)機(jī)本體的燃料費(fèi)變良好的同時(shí)，通過(guò)使用催化劑把排氣凈化，能兼顧高燃耗和排氣凈化。根據(jù)本實(shí)施例的可變氣門傳動(dòng)裝置1，通過(guò)在低負(fù)載時(shí)減少吸入空氣量，所以也不需要設(shè)置控制吸入空氣量用的吸氣或排氣節(jié)流氣門，能降低成本。
實(shí)施例2圖7是表示本發(fā)明可變氣門傳動(dòng)裝置另一實(shí)施例的圖。
圖7所示的可變氣門傳動(dòng)裝置中，第三臂的結(jié)構(gòu)與所述實(shí)施例1(參照?qǐng)D7的第三臂23A)不同。因此，由于所述以外的結(jié)構(gòu)和作用以及效果與實(shí)施例1的可變氣門傳動(dòng)裝置1是相同的，所以在重復(fù)的結(jié)構(gòu)上付與相同的符號(hào)而省略詳細(xì)說(shuō)明。
第三臂是位于第一臂21的滾輪35與第二臂22的滾輪46之間，起傳遞凸輪的作用。因此，通過(guò)適當(dāng)?shù)卦O(shè)定第三臂的形狀，特別變換面部的形狀，就能適當(dāng)?shù)剡x擇氣門2提升量的大小并進(jìn)一步適當(dāng)?shù)剡x擇其提升速度。特別是本發(fā)明的可變氣門傳動(dòng)裝置，與第三臂接觸的部分，在第一臂21上是使用被支承得能旋轉(zhuǎn)的滾輪35，且在第二臂22上也是使用被支承得能旋轉(zhuǎn)的滾輪46，所以能把各臂的位移量在第二臂22與第三臂23之間，在第三臂23與第一臂21之間可靠地傳遞，并且還能對(duì)第三臂自身的形狀設(shè)定給予大的自由度，其結(jié)果是能把可變氣門傳動(dòng)裝置整體設(shè)定成簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，特別是能抑制其高度。
例如實(shí)施例1中的第三臂23A，是把與第一臂21接觸的第一凸輪面的變換面部51a形成了平面，但圖7所示的第三臂23B，把與第一臂21接觸的第一凸輪面的變換面部51b形成了凹狀的曲面。這就成為隨著第三臂23B的搖動(dòng)而變換面部51b中到支承軸16中心C3的距離急劇變化的結(jié)構(gòu)，如圖8的曲線23B所示，能設(shè)定成氣門2開(kāi)啟氣門的速度大(前沿大)，且提升量大的狀態(tài)。圖8中也畫(huà)了使用實(shí)施例1的第三臂23A時(shí)的凸輪角-氣門提升量曲線，為了進(jìn)行比較，把提升峰值對(duì)齊在同相位角度上。
圖7所示的第三臂23C，把與第一臂21接觸的第一凸輪面的變換面部51c形成了凸?fàn)畹那?。這就成為隨著第三臂23C的搖動(dòng)而變換面部51c到支承軸16中心C3的距離平緩變化的結(jié)構(gòu)，如圖8的曲線23C所示，能設(shè)定成氣門2開(kāi)啟氣門的速度小(前沿小)，且提升量小的狀態(tài)。
這樣，通過(guò)把第三臂第一凸輪面的變換面部，進(jìn)一步把第二凸輪面的變換面部形成得不僅是平面，而且是適當(dāng)?shù)那嫘螤睿腿菀自O(shè)定希望的氣門提升特性，這也能使可變氣門傳動(dòng)裝置自身的設(shè)計(jì)自由度變大。作為曲面形狀，也可以不僅是所述凸?fàn)?、凹狀那樣?jiǎn)單的曲面，例如也可以是形成波狀的曲面。
所述實(shí)施例1、2中，第二臂22是通過(guò)偏心軸15支承在搖臂軸12上能自由搖動(dòng)的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不限定于這種支承結(jié)構(gòu)，例如，如圖9所示，也可以使用連接部件63支承在搖臂軸12A側(cè)的支承結(jié)構(gòu)，該連接部件63具備把第二臂22A的支承部61自由搖動(dòng)支承的萬(wàn)向接頭62。本實(shí)施例的配置是把搖臂軸12A的一部分切口，在其切口的部分安裝連接部件63。而且第二臂22A的支承部61被支承在連接部件63頭部的萬(wàn)向接頭62上能自由搖動(dòng)，并以搖動(dòng)中心C5為中心搖動(dòng)。因此，在通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)裝置24使搖臂軸12A轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，搖動(dòng)中心C5在搖臂軸的周方向上位移，能與實(shí)施例1進(jìn)行同樣的動(dòng)作。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，其包括搖臂軸，其設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上能轉(zhuǎn)動(dòng)，且具備偏心的偏心軸；凸輪，其設(shè)置在所述搖臂軸的下方，由凸輪軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；支承軸，其配置在與所述搖臂軸等高或比其低的位置上；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其使所述搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)；開(kāi)閉裝置，其由所述凸輪驅(qū)動(dòng)，開(kāi)閉進(jìn)氣門或排氣門，所述開(kāi)閉裝置包括第一臂，其支承在所述搖臂軸上能自由搖動(dòng)，且能驅(qū)動(dòng)所述進(jìn)氣門或所述排氣門；第二臂，其支承在所述偏心軸上能自由搖動(dòng)，且由所述凸輪驅(qū)動(dòng)；第三臂，其支承在所述支承軸上能自由搖動(dòng)，且通過(guò)所述第二臂的搖動(dòng)而位移并驅(qū)動(dòng)所述第一臂。
2.如權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述偏心軸，通過(guò)由所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的所述搖臂軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而在所述搖臂軸的周方向上位移。
3.如權(quán)利要求2所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第三臂具有與所述第一臂接觸的第一凸輪面和與所述第二臂接觸的第二凸輪面，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面相對(duì)所述支承軸在所述搖臂軸的相反側(cè)位置與所述第一臂和所述第二臂接觸搖動(dòng)。
4.如權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，在所述第一臂和所述第二臂上設(shè)置有滾輪，使所述滾輪與所述第三臂的所述第一凸輪面和所述第二凸輪面接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離是變化的變換面部，該變換面部以平面構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離是變化的變換面部，該變換面部加工成凸?fàn)畹那婧桶紶畹那妗?br> 7.如權(quán)利要求5所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離在所述第三臂的搖動(dòng)方向上不變化的非變換面部。
8.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離在所述第三臂的搖動(dòng)方向上不變化的非變換面部。
9.一種內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，其包括搖臂軸，其設(shè)置在內(nèi)燃機(jī)上能轉(zhuǎn)動(dòng)；凸輪，其設(shè)置在所述搖臂軸的下方，由凸輪軸驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；支承軸，其配置在與所述搖臂軸等高或比其低的位置上；轉(zhuǎn)動(dòng)裝置，其使所述搖臂軸轉(zhuǎn)動(dòng)；開(kāi)閉裝置，其由所述凸輪驅(qū)動(dòng)，開(kāi)閉進(jìn)氣門或排氣門，所述開(kāi)閉裝置包括第一臂，其支承在所述搖臂軸上能自由搖動(dòng)，且能驅(qū)動(dòng)所述進(jìn)氣門或所述排氣門；第二臂，其支承在設(shè)置于所述搖臂軸上的連接部件上能自由搖動(dòng)，且由所述凸輪驅(qū)動(dòng)；第三臂，其支承在所述支承軸上能自由搖動(dòng)，且通過(guò)所述第二臂的搖動(dòng)而位移并驅(qū)動(dòng)所述第一臂。
10.如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述連接部件通過(guò)由所述轉(zhuǎn)動(dòng)裝置的所述搖臂軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而在所述搖臂軸的周方向上位移。
11.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第三臂具有與所述第一臂接觸的第一凸輪面和與所述第二臂接觸的第二凸輪面，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面相對(duì)所述支承軸在所述搖臂軸的相反側(cè)位置與所述第一臂和所述第二臂接觸搖動(dòng)。
12.如權(quán)利要求11所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一臂和所述第二臂上設(shè)置有滾輪，使所述滾輪與所述第三臂的所述第一凸輪面和所述第二凸輪面接觸。
13.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離是變化的變換面部，該變換面部以平面構(gòu)成。
14.如權(quán)利要求12所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離是變化的變換面部，該變換面部加工成凸?fàn)畹那婧桶紶畹那妗?br> 15.如權(quán)利要求13所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離在所述第三臂的搖動(dòng)方向上不變化的非變換面部。
16.如權(quán)利要求14所述的內(nèi)燃機(jī)的可變氣門傳動(dòng)裝置，其特征在于，所述第一凸輪面和所述第二凸輪面具有到所述支承軸中心的距離在所述第三臂的搖動(dòng)方向上不變化的非變換面部。
全文摘要
一種可變氣門傳動(dòng)裝置，其通過(guò)比較簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)能得到所希望的氣門提升特性，同時(shí)能抑制裝置整體的高度。該可變氣門傳動(dòng)裝置(1)包括搖臂軸(12)，其具備偏心的偏心軸(15)；凸輪(13)，其設(shè)置在搖臂軸(12)的下方，被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；支承軸(16)，其配置在與搖臂軸(12)同等高度上；第一臂(21)，其支承在搖臂軸(12)上能自由搖動(dòng)，且能驅(qū)動(dòng)氣門(2)；第二臂(22)，其支承在偏心軸(15)上能自由搖動(dòng)，且由凸輪(13)驅(qū)動(dòng)；第三臂(23)，其支承在支承軸(16)上能自由搖動(dòng)，且通過(guò)第二臂(22)的搖動(dòng)而位移并驅(qū)動(dòng)第一臂(21)。通過(guò)搖臂軸(12)向(R2)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使氣門(2)的開(kāi)啟氣門時(shí)間和提升量連續(xù)變位。
文檔編號(hào)F01L13/00GK1670339SQ20051005583
公開(kāi)日2005年9月21日 申請(qǐng)日期2005年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月19日
發(fā)明者堀內(nèi)學(xué), 川本康一, 中島聰, 前川正宏, 醍醐康德 申請(qǐng)人:三菱扶?？蛙囍晔綍?huì)社, 扶桑工程公司