专利名称：内燃机的可变气门驱动机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机的可变气门驱动机构。
背景技术：
通常，可变气门驱动机构与内燃机曲轴的旋转机械搡作相关联地打开 和关闭进气门或排气门，并结合控制轴的旋转来改变进气门或排气门的升
该机构包括用以保持控制轴相对于内燃机气缸列的位置的轴向定位机构。
曰本专利申请公开(JP-A No. 2005 - 226543 )公开了一种可变气门驱 动机构。该机构包括用以机械调节控制轴旋转范围的止动机构。但是，电 子控制控制轴的控制目标值设定为小于止动机构所提供的机械旋转范围的 范围。JP-A 2005 - 226543的止动机构包括两个挡块和用以与之抵靠的挡销。 两个挡块分别从固定于气缸盖的驱动板沿着控制轴的轴向延伸，即伸向控 制轴一侧，且挡销沿着控制轴的径向延伸。两个挡块彼此间隔预定的距离。
因此，JP-A 2005 - 226543中公开的结构需要彼此独立设置的止动机构 和轴向定位机构。由此，就需要比较大的设置空间，导致可变气门驱动机 构的尺寸增大。
发明内容
鉴于上述问题，提供了一种内燃机的可变气门驱动机构，包括驱动 轴，该驱动轴与曲轴的旋转操作相关联地旋转，以通过摇臂驱动进气门或 排气门打开或关闭；以及控制轴，该控制轴通过驱动控制轴驱动器而转动 并使所述摇臂的位置发生改变，从而使得所述进气门或排气气门的升程特 性可连续改变。所述控制轴包括凸缘部，该凸缘部从所述控制轴的外周面 突出，用以调节所述控制轴的轴向运动。可旋转地支撑所述控制轴的气缸 盖包括与所述凸缘部接触的凸缘支承部。凸缘部包括止动突起，该止动突 起从所述凸缘部突出并接触凸缘支承部，从而调节控制轴的旋转范围。
调节控制轴沿其轴向的运动的凸缘部包括调节控制轴旋转范围的止动 突出部。因此，可变气门驱动机构的整体紧凑性得以改善。
尽管本发明不限于所述实施例，但是通过对其各实例进行探讨得以最 好地理解上述系统的不同方面。下面参考附图，详细示出了例示性实施例。 尽管上述附图代表了实施例，但是这些附图不一定是按比例的，且某些特 征可能被夸大，以便于更好的图示解和解释实施例的改进方面。而且，这 里所述的实施例不是排他的或另外限制或局限于附图所示的以及下面详细 描述所公开的具体形式和结构。下面参考附图来详细叙述本发明的例示性 实施例。
图l是透视图，示出了 一个例示性实施例的内燃机用可变气门驱动机构
(下文简称为"可变气门驱动机构")的总体结构；
图2是透视图，示出了支撑在气缸盖上方的例示性实施例的可变气门驱 动机构的总体结构；
图3是透视图，示出了支撑在气缸盖上方的根据例示性实施例的可变气 门驱动机构的一部分；
图4是例示性实施例的可变气门驱动机构的主要部分的侧视图6是例示性实施例的可变气门驱动机构的主要部分的顶视图。
具体实施例方式
下面将参考附图来叙述一个例示性实施例。
图l是以简易方式示出了可变气门驱动机构1的透视图。可变气门驱动 机构l表示升程操作角可变机构。该机构与曲轴50的旋转机械操作相关联地 打开和关闭相应进气门ll。为了简洁起见，省略了通常与正时带52和曲轴 50相关联的其他发动机部件。而且，该机构连续地改变相应进气门ll的包 括气门升程量和其操作角的升程特性。由于可变气门驱动机构l是一种已知 技术，例如上面提到的JP-A-2005 - 226543,因此在下文中仅给出概要描述。
可变气门驱动机构1包括驱动轴2、偏心驱动轴部3、控制轴12、偏心控 制轴部18、摇臂6和转动凸轮9。驱动轴2由气缸盖20和在气缸盖20下面的盖
下部20a (下文将进一步叙述)可旋转地轴颈支撑，且沿着气缸列方向在进 气门ll上方延伸。偏心驱动轴部3通过压接配合等固定地配装于驱动轴2， 以便可与之整体旋转。控制轴12在驱动轴2的上部位置由梯形凸轮架20b(下 文将进一步叙述)可旋转地支撑在气缸盖20上方并平行于驱动轴2定位。偏 心控制轴部18通过压接配合等固定地配装于控制轴12上，从而可与其整体 旋转。摇臂6是由偏心控制轴部18可旋转地支撑的中间件。转动凸轮(气门 驱动凸轮)9可枢转地配装于驱动轴2。偏心驱动轴部3和摇臂6的一端通过 臂形第一连杆4连接在一起。摇臂6的另一端和枢转凸轮9通过具有环形端的 第二连杆8连接在一起。
驱动轴2经由正时链条或正时带5 2由发动才几曲轴5 0驱动，并与曲轴5 0的 旋转机械操作相关联地绕轴线旋转。偏心驱动轴部3具有圓形外周面，其中 该圓形外周面的中心与驱动轴2的轴心偏离开预定量。摇臂6设置成使得基 本上中央部分由偏心控制轴部18可转动地支撑。摇臂6的 一端经由连接销 (未示出)和第一连杆4相连，而另一端经由连接销7和第二连杆8相连。偏 心控制轴部18以预定量从控制轴12径向偏离开。因此，摇臂6的枢转中心根 据控制轴12的转角位置(或简称为"转角位置")而变化。
转动凸轮9的前端和第二连杆8经由连接销17连在一起。转动凸轮9的下 表面包括与驱动轴2同心的弧形基底和从该弧形基底延伸出的凸轮面，从而 形成预定的曲面。基于转动凸轮9的转动位置，该弧形基底和凸轮面选择性 地与推杆(即气门挺杆)IO的上表面相接触。更具体地说，弧形基底用作 升程量设定为零的基圆部。当转动凸轮9转动并和推杆10相接触时，进气门 11克服气门弹簧15的反作用力被压下，因而进气门ll被逐步提升。
参考图l,控制轴12通过与其一端机械连接的控制轴驱动器13在预定旋 转角度范围内旋转。控制轴驱动器13包括作为驱动源的电机13m、与电机13m 相连的滚珠丝杠机构32以及用于将滚珠丝杠机构32连接于控制轴12的连杆 机构33。因此，控制轴驱动器13经由滚珠丝杠机构32和连杆机构33将电机 13 m的旋转力传递到控制轴12 。
滚珠丝杠机构32包括例如细长柱形滚珠丝杠等滚珠丝杠34和滚珠螺母 35。滚珠丝杠34由电机13m旋转并在外周面上具有外螺紋部。滚珠螺母35啮 合滚珠丝杠34,从而在不被滚珠丝杠34的旋转转动的情况下沿着滚珠丝杠 34的轴向前行/后退或往复移动。连杆机构33包括第一和第二转动连杆36和 37。第一转动连杆36与滚珠螺母35操作相联。第二转动连杆37具有基本上L 形对置端部，该端部固定于控制轴12，从而将滚珠螺母35的前行/后退或运 动(线性运动)转换为旋转控制轴12的旋转运动。
诸如电位计等控制轴传感器14检测控制轴12及其偏心控制轴部18的转 角位置。根据传感器14的检测信号，控制装置(控制手段)19向控制轴驱 动器13输出相应的控制信号，从而对控制轴12的转角位置进行闭环控制， 以达到预期值或目标值。
下面简要叙述可变气门驱动机构1的操作。
在驱动轴2旋转时，转动凸轮9借助于偏心驱动轴部3、第一连杆4、摇 臂6和第二连杆8开始转动。如此旋转的转动凸轮9靠压推杆10,从而在气门 弹簧l5的弹簧力作用下使进气门11交替地打开和关闭。
而且，在通过控制轴驱动器13改变控制轴12的转角位置时，摇臂6的初 始位置被改变，从而与转动凸轮9的操作相关联的气门升程特性连续改变。 具体而言，升程和操作角两者可以连续且同步地增大和减小。例如，尽管 与各个部分的布置相关，但是进气门ll的打开和关闭正时关联于升程和操 作角量的改变基本上对称地改变。
内燃机结构包括构成气缸列的多个气缸。驱动轴2和控制轴12沿着气缸 列延伸，并由多个气缸共用。但是，转动凸轮9、摇臂6、第一连杆4、第二 连杆8等部件设在可变气门驱动机构1 (升程操作角可变机构)的构成气缸 列的各个气缸单元中。
如图2 - 6所示，可变气门驱动机构l通过固定于内燃机气缸盖20顶部而 得以支撑。
气缸盖20以这样一种方式构造而成，使得具有所谓的梯形框架结构、 其中多个轴承盖22 (或"盖部")与一框架整体形成的梯形凸轮架20b可拆 卸地安装在作为盖主体的盖下部20a的上表面上。作为盖上部的梯形凸轮架 20b通过多个盖上部固定螺栓21,被固定到盖下部20a。
驱动轴2和控制轴12彼此平行地分别沿着气缸列延伸。驱动轴2以在沿 着轴向的多个部位处由盖下部20a和梯形凸轮架20b夹持的方式可旋转地被 支撑。控制轴U设置在梯形凸轮架20b的上表面上，并在沿着轴向的多个部 处由梯形凸轮架20b和轴承盖22可旋转地支撑，其中各轴承盖22通过盖紧固 螺栓31来固定。换句话说，控制轴12以这样一种方式被可旋转地支撑，使
得其相应轴颈部12a由梯形凸轮架20b的控制轴轴承部23和轴承盖22 (作为 盖部)可旋转地支撑。控制轴轴承部23相应地指可旋转地支撑控制轴12的 轴承体部。
轴承盖22设置得跨在控制轴12上。具体而言，轴承盖22通过使用两个 盖紧固螺栓31固定于梯形凸轮架20b，从而在垂直于控制轴12轴向的方向上 支撑控制轴12。
控制轴12在其与控制轴驱动器13操作连接的端部、于与轴颈部12a相邻 的位置上具有环形凸缘部24。凸缘部24从控制轴12的外周面延伸并调节控 制轴12沿轴向的运动。凸缘部24在控制轴12的轴向具有预定的厚度，并由 从支撑相邻的轴颈部12a的控制轴轴承部23突出的凸缘轴承部25可旋转地 支撑。凸缘部24接合凸缘轴承部25上表面上形成的槽25b。凸缘24抵靠槽25b 的侧壁表面，从而调节控制轴12的轴向位置。凸缘轴承部25实质上与控制 轴轴承部23形成整体。
凸缘部24在其外径上具有沿控制轴12径向向外突出的止动突出部26， 止动突出部26大致为圓弧形并调节控制轴12的旋转范围。止动突出部26在 控制轴12轴向上的厚度与凸缘部24在控制轴12轴向上的厚度相同。控制轴 12的旋转使止动突出部26与止动突出部承接表面25a表面接触，该承接表面 与凸缘轴承部25的上表面重合。具体而言，止动突出部26包括一对在控制 轴12径向延伸的直立壁27和在该对直立壁27之间延伸的外周壁28。直立壁 27垂直于凸缘部24的外周面，并构造用来关联于控制轴12的而抵靠止动突 出部承接表面25a。外周壁28为圓弧形并与凸缘部24同心。
止动突出部承接表面2 5a与控制轴轴承部2 3和轴承盖2 2的连接面连续 形成。具体而言，在于梯形凸轮架20b上表面上的安装状态下，止动突出部 承接表面25a与沿着控制轴12的轴心延伸的平面重合。换句话说，在上述安 装状态下，止动突出部承接表面25a与控制轴轴承部2 3和轴承盖22的连接表 面4立于同一平面上。
止动突出部26的直立壁27与止动突出部承接表面25a协同操作，以调节 控制轴12的机械旋转范围。但是，如上所述，为了利用闭环控制精确地驱 动控制轴12,由实际控制目标值限定的控制轴12的控制旋转范围设定得小 于上述的机械旋转范围。
具体而言，控制目标值的最小值设定成，使得在达到由止动突出部26的一个直立壁27与止动突出部承接表面25a的抵靠接合限定的机械旋转范 围的最小极限位置之前存在有小的间隙。类似地，控制目标值的最大值设 定成，使得在达到由止动突出部26的另一个直立壁27与止动突出部承接表 面25a的抵靠接合限定的机械旋转范围的最大极限位置之前存在有小的间隙。在这种内燃机用可变气门驱动机构1中，调节控制轴12的机械旋转范围 的止动突出部26与设置用来调节沿着控制轴12轴向的运动的凸缘部24整体 形成。与凸缘部24整体成型止动突出部26简化了控制轴12机械旋转范围的 调整，并减小可变气门驱动机构l的整体尺寸。另外，这种结构筒化了可变 气门驱动机构l的组装。在上述结构中，止动突出部26和止动突出部承接表面25a可以彼此表面 接触。当止动突出部26抵靠止动突出部承接表面25a时，可以容易地保持机 械旋转范围的最大极限位置。因此，在上述状态中实施的气门升程量的任 何调节均可以简单而又精确地实现。此外，还可以进一步减小缸内气门升 程量的变化。止动突出部承接表面25a、控制轴轴承部23和轴承盖22的连接面均位于 同一平面上。因此，这些元件可以同时进行加工，从而可提高生产率。而且，形成有止动突出部26的凸缘部24设在控制轴12的、操作连接于 控制轴驱动器13 (连杆机构33)的端部上。这减小了连杆机构33与凸缘部 24之间的控制轴12的部分上的扭曲应力，从而使得控制轴12的最小(或最大) 极限位置沿控制轴12轴向的预防性错位成为可能。而且，在可变气门驱动 机构l的组装过程中，摇臂6可从一个方向插入控制轴12,从而改善可变气 门驱动机构l的组装工艺。下面，下面以总结形式叙述可从实施例获得的本发明的理念和/或特征 及其效果。(1)内燃机的可变气门驱动机构包括驱动轴，该驱动轴随曲轴的旋 转而旋转且通过摇臂驱动进气门或排气气门打开或关闭；以及控制轴，该 控制轴通过控制轴驱动器的驱动而转动并使摇臂的位置产生变化，从而使 得进气门或排气门的升程特性连续改变。控制轴包括凸缘部，该凸缘部从 控制轴外周面突出并调节控制轴沿着控制轴轴向的运动。可旋转地支撑控
制轴的气缸盖包括与凸缘部接触的凸缘轴承部。凸缘部包括止动突出部， 该止动突出部从凸缘部突出并与凸缘轴承部相接触，从而调节控制轴的机 械旋转范围。由于调节控制轴沿控制轴轴向的运动的该凸缘部包括调节控 制轴旋转范围的止动突出部，可变气门驱动机构的整体尺寸得以减小。(2) 如(1)所述，在内燃机用可变气门驱动机构中，止动突出部表 面接触凸缘轴承部的止动突出部承接表面，其中止动突出部随着控制轴的 旋转抵靠接合止动突出部承接表面。当止动突出部抵靠接合止动突出部承 接表面时，就可以容易地保持控制轴的机械旋转范围的最大极限位置或最 小极限位置。因此，在上述状态下实施的气门升程量的调节均可以简单而 又精确地实现。且缸内气门升程量的变化可以进一步减小。(3) 如(2)所述，在内燃机用可变气门驱动机构中，控制轴轴承包 括设在内燃机本体上的轴承主体部和与轴承主体部可旋转地夹持轴颈部的 盖部。在上述结构中，凸缘轴承部的止动突出部承接表面以及轴承主体部 和盖部的连接面均设在同一平面上。采用这种结构，止动突出部承接表面 以及控制轴轴7K和盖部的连^妻面均可以同时进行加工，/人而相对改善了生产率。(4) 具体而言，如(3)所述，在内燃机用可变气门驱动机构中，轴 承注体部和凸缘轴承部整体成型。因此，可变气门驱动机构的结构就得到 简化。上述叙述仅仅是用于解释本发明的例示性实施例。它不是排他的或将 本发明限制于公开的具体形式。本领域技术人员可以理解，在不偏离本发 明的范围内，可以作出各种改变以及其中的元素可用等同元素来替换。此实质范围。因此，本发明不限于作为构思出实现本发明的最佳模式所公开 的特定实施例，而是本发明包括落入本发明范围的所有实施方式。在不偏 离本发明的精神和范围内，本发明能够以具体解释和阐明的方式以外的其 它方式实施。
权利要求
1、一种内燃机的可变气门驱动机构，该可变气门驱动机构包括驱动轴，该驱动轴与曲轴的旋转操作相关联地旋转，以通过摇臂驱动进气门或排气门打开或关闭；控制轴，该控制轴通过驱动控制轴驱动器而转动并使所述摇臂的位置发生改变，从而使得所述进气门或排气气门的升程特性可连续改变；凸缘部，该凸缘部从所述控制轴的外周面突出，用以调节所述控制轴沿其轴向的运动；以及止动突起，该止动突起从所述凸缘部突出，其中，可旋转地支撑所述控制轴的气缸盖包括与所述凸缘部和止动突起接触的凸缘支承部。
2、 如权利要求l所述的内燃机的可变气门驱动机构，其特征在于，所 述止动突起形成于所述凸缘部的外周上。
3、 如权利要求l所述的内燃机的可变气门驱动机构，其特征在于， 所述凸缘支承部包括止动突起承接表面；以及所述止动突起包括用以抵靠所述止动突起承接表面的直立壁。
4、 如权利要求3所述的内燃机的可变气门驱动机构，其特征在于， 所述气缸盖还包括可旋转地支承所述控制轴的轴颈部的支承主体部和与所述支承主体部可旋转地夹持所述轴颈部的盖部，以及同一平面。
5、 如权利要求4所述的内燃机的可变气门驱动机构，其特征在于，所 述支承主体部和所述凸缘支承部整体形成。
6、 如权利要求5所述的内燃机的可变气门驱动机构，其特征在于，包 括多个支承主体部，所述多个支承主体部沿所述内燃机气缸列的方向设置, 其中所述控制轴驱动器设在所述控制轴的第一端，以及 所述凸缘支承部与所述多个支承主体部中的最靠近所述第一端的第一 支^ 义主体部整体形成。
7、 一种内燃机的可变气门驱动机构，包括控制轴，该控制轴可旋转支撑在所述内燃机的气缸盖上方； 装设于所述控制轴的凸缘；以及从所述凸缘延伸出的旋转止动突起。
8、 如权利要求7所述的可变气门驱动机构，其特征在于，所述止动突 起与所述凸缘部的外周形成一体。
9、 如权利要求7所述的可变气门驱动机构，其特征在于，还包括设置 在所述凸缘上、用以接合所述内燃机气缸盖的一部分的轴向止动表面。
10、 如权利要求7所述的可变气门驱动机构，其特征在于，还包括设置 在所述气缸盖上、用以接合所述旋转止动突起的第 一和第二旋转止挡。
11、 如权利要求7所述的可变气门驱动机构，其特征在于，还包括支撑 在所述气缸盖的表面与轴颈盖之间的所述控制轴的轴颈部，其中所述表面 包括用以接合所述旋转止动突起的第 一和第二旋转止挡。
12、 如权利要求7所述的可变气门驱动机构，其特征在于，还包括作为 所述气釭盖上的整体组成部分的轴向止挡和旋转止挡。
13、 如权利要求7所述的可变气门驱动机构，其特征在于，还包括位于 所述控制轴端部、用以承接控制轴驱动器的连接部，其中所述凸缘与所述 连接部相邻设置。
14 、 一种用于调节内燃机的可变气门驱动机构的控制轴的轴向和旋转 位置的装置，包括装设于所述控制轴的凸缘；以及 从所述凸缘的外周延伸出的旋转挡块。
15、 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述凸缘从所述控制轴 径向延伸。
16、 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述凸缘和所述旋转挡 块共面。
17、 如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述凸缘和所述旋转挡 块整体形成。
18、 如权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括位于所述旋转挡 块上的第一和第二止挡面。
19、 如权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括与所述控制轴相 邻的支撑件，该支撑件包括凹槽、第一止挡和第二止挡，其中所述凸缘的 一部分由所述槽支撑，而所述第一和第二止挡用以接合所述旋转挡块。
20、如权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括位于所述控制轴 端部、用以承接控制轴驱动器的连接部，其中所述凸缘与所述连接部相邻 设置。
全文摘要
本发明公开了一种内燃机的可变气门驱动机构，包括驱动轴，该驱动轴与曲轴的旋转操作相关联地旋转，以通过摇臂驱动进气门或排气门打开或关闭；以及控制轴，该控制轴通过驱动控制轴驱动器而转动并使所述摇臂的位置发生改变，从而使得所述进气门或排气气门的升程特性可连续改变。所述控制轴包括凸缘部，该凸缘部从所述控制轴的外周面突出，用以调节所述控制轴的轴向运动。可旋转地支撑所述控制轴的气缸盖包括与所述凸缘部接触的凸缘支承部。凸缘部包括止动突起，该止动突起从所述凸缘部突出并接触凸缘支承部，从而调节控制轴的旋转范围。
文档编号F01L1/00GK101149000SQ20071015432
公开日2008年3月26日 申请日期2007年9月17日 优先权日2006年9月19日
发明者有马和贵 申请人:日产自动车株式会社