专利名称：内燃机的气门操纵装置的制作方法
技术领域：
近年来，已提出和研发出各种各样的具有多节点连接运动传递机构的气门操纵装置，这些机构中的每一个具有若干运动传递连接件如摇臂、连接臂、连接杆和类似物。配置有气门操纵装置的一种这样的多节点连接运动传递机构公开在日本专利临时申请No.2001-55915中(在下文中称为JP2001-55915)。JP2001-55915中所公开的气门操纵装置被示范成用于具有连续可变气门动作和升程(VEL)控制系统的内燃机中，该控制系统可以同时操纵每个汽缸中的一对进气门。在设置有JP2001-55915所公开的气门操纵装置的多节点连接运动传递机构中，驱动凸轮固定到驱动轴的外边缘上，而该驱动轴发动机曲轴的旋转相同步地进行旋转，因此驱动凸轮的轴线移离驱动轴的轴线。套筒状凸轮轴共轴线地、可旋转地安装到驱动轴的外边缘上。套筒状凸轮轴与一对可摇动凸轮形成一体，而这些可摇动凸轮与相应的进气门相连接。输入扭矩从驱动凸轮(输出件)通过多节点连接运动传递机构传递到两个可摇动凸轮(输入件)中，从而通过一对气门挺杆打开和关闭进气门。多节点连接运动传递机构至少包括摇臂、连接臂和连接杆。摇臂设置在可摇动凸轮的上方并且可摇动地支撑在偏心凸轮(圆柱形凸轮)上，而该偏心凸轮的轴移离它的几何中心。连接臂在一端可旋转地连接到驱动凸轮上，而在另一端上可旋转地连接到摇臂的一端上。连接杆在一端上可旋转地连接到摇臂的另一端上，并且在另一端上可旋转地连接到一个可摇动凸轮的凸轮凸起部分的顶端上。在JP2001-55915的气门操纵装置中，若干滚针轴承滚子交错在连接臂的驱动凸轮保持孔的内边缘表面和驱动凸轮的外边缘表面之间，从而确保连接臂和驱动凸轮之间的平稳相对旋转。为了提供气门操纵装置的运动零件的润滑油供给管路，因此形成了各种各样的油孔和通道。例如，径向油孔以这样的方式形成在驱动凸轮中，以致与形成在驱动轴中的轴向油通道相连通。径向延伸的油通道形成在连接臂中，以致连接臂油通道在最内端处通过连接臂的驱动凸轮保持孔的内边缘壁表面通到位于连接臂的内边缘和驱动凸轮的外边缘之间的间隙中，并且在最外端处也通到转动部分中，该转动部分连接到摇臂上，换句话说，位于摇臂连接销的外边缘和连接臂销孔的内边缘之间的间隙。就上述润滑油供给管路而言，润滑油通过驱动轴的轴向油通道、经过驱动凸轮的径向油孔供给到位于滚针轴承滚子之间的空间中，然后通过连接臂油通道供给到可转动地连接的部分中(位于摇臂连接销的外边缘和连接臂销孔的内边缘之间的间隙)，从而实现润滑目的。
发明内容
但是，在JP2001-55915所公开的气门操纵装置的润滑油供给管路中，由于使用了若干滚针轴承滚子交错在连接臂的驱动凸轮保持孔的内边缘和驱动凸轮的外边缘之间，因此润滑油(该润滑油从驱动轴的轴向油通道通过驱动凸轮的径向油孔输送到滚针轴承滚子之间的周围，并且粘附到滚针轴承滚子的外边缘表面中，而这些滚子相互接触)趋于沿着驱动凸轮的相反轴向出来。尤其地，当发动机重新起动时或者在初始工作期间，或者在冷天气下进行起动期间，以致在滚针轴承滚子开始进行旋转时润滑油不能流动(channel)时，滚针轴承滚子趋于切断(cut out)润滑油的流动(channel)。这导致明显没有润滑油供给到连接臂油通道中，即明显缺少润滑油供给到位于摇臂连接销的外边缘和连接臂销孔的内边缘之间的间隙中，因此降低了润滑性能。在JP2001-55915所公开的气门操纵装置的润滑油供给管路中，连接臂油通道形成为垂直于驱动轴轴向油通道的径向油通道。换句话说，连接臂油通道沿着垂直方向形成。因此，即使在小量润滑油流入到连接臂油通道中时，由于润滑油的自重而也存在润滑油流回到位于两个邻近滚针轴承滚子之间的空间中的增大趋势。这导致位于摇臂连接销的外边缘和连接臂销孔的内边缘之间的间隙中的润滑油更加缺少。因此，希望提供一种改进的润滑油供给装置，借助该装置，可以实现提高润滑性能，并且可以确保运动平稳并且减少每个连接件的磨损，而在两个邻近运动连接件之间不需要增加滚针轴承，其中这些连接件构成了安装在气门操纵装置中的多节点连接运动传递机构。
相应地，本发明的目的是提供一种内燃机的气门操纵装置，该装置可以确保提高气门操纵机构运动零件如驱动凸轮、连接臂、摇臂和类似装置的润滑性能(充分地润滑，润滑油保持性能，更加有效的润滑，在发动机重新起动期间进行快速润滑油供给)。
为了实现本发明的上述和其它目的，用来打开和关闭发动机气门的内燃机气门操纵装置包括驱动轴，它具有形成于其中的油通道；驱动凸轮，它成一体地固定到驱动轴的外边缘上，并且它的轴线相对于驱动轴的轴线是偏心的；连接臂，它在一端上形成有孔，该孔可旋转地安装到驱动凸轮的外边缘表面上；摇臂，它具有第一臂部分和第二臂部分，其中，第一臂部分通过位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分可旋转地安装到连接臂的另一端上，通过第二臂部分，发动机气门借助摇臂的摇动来打开和关闭；润滑系统，它包括第一连通通道和第二连通通道，其中第一连通通道形成在驱动凸轮中并且具有第一开口端，该第一开口端连通形成在驱动轴中的油通道，而第二连通通道形成在连接臂中并且具有第一开口端，该第一开口端通到连接臂的孔的内边缘表面中，从而与第一连通通道的第二开口端产生合适的流体连通，并且该第二连通通道具有第二开口端，该第二开口端通到位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分中；及间隙，它位于驱动凸轮的外边缘表面和连接臂的孔的内边缘表面之间，在驱动凸轮的旋转运动期间，该间隙形成为除了最大负荷区域之外的新月形间隙。
根据本发明的另一个方面，用来使发动机气门打开和关闭的内燃机气门操纵装置包括驱动轴，它具有形成于其中的油通道；驱动凸轮，它成一体地固定到驱动轴的外边缘上，并且它的轴线相对于驱动轴的轴线是偏心的；连接臂，它在一端上形成有孔，该孔可旋转地安装到驱动凸轮的外边缘表面上；摇臂，它具有第一臂部分和第二臂部分，其中，第一臂部分通过位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分可旋转地安装到连接臂的另一端上，通过第二臂部分，发动机气门借助摇臂的摇动来打开和关闭；润滑系统，它包括第一连通通道和第二连通通道，其中第一连通通道形成在驱动凸轮中并且具有第一开口端，该第一开口端连通形成在驱动轴中的油通道，而第二连通通道形成在连接臂中并且具有第一开口端，该第一开口端通到连接臂的孔的内边缘表面中，从而与第一连通通道的第二开口端产生合适的流体连通，并且该第二连通通道具有第二开口端，该第二开口端通到位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分中，驱动凸轮的外边缘表面与连接臂的孔的内边缘表面直接处于滑动接触之中，借助驱动凸轮在连接臂的孔内进行偏心旋转运动所产生的摇动泵送作用，使从油通道通过第一连通通道供给到位于驱动凸轮的外边缘表面和连接臂的孔的内边缘表面之间的间隙中的润滑油被迫供给到第二连通通道中。
根据本发明的另一个方面，用来使发动机气门打开和关闭的内燃机气门操纵装置包括驱动轴，它具有形成于其中的油通道；驱动凸轮，它成一体地固定到驱动轴的外边缘上，并且它的轴线相对于驱动轴的轴线是偏心的；连接臂，它在一端上形成有孔，该孔可旋转地安装到驱动凸轮的外边缘表面上；摇臂，它具有第一臂部分和第二臂部分，其中，第一臂部分通过位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分可旋转地安装到连接臂的另一端上，通过第二臂部分，发动机气门借助摇臂的摇动来打开和关闭；润滑系统，它包括第一连通通道装置和第二连通通道装置，其中第一连通通道装置形成在驱动凸轮中并且具有第一开口端，该第一开口端连通形成在驱动轴中的油通道，以润滑位于驱动凸轮的外边缘表面和连接臂的孔的内边缘表面之间的间隙，而第二连通通道装置形成在连接臂中并且具有第一开口端，该第一开口端通到连接臂的孔的内边缘表面中，从而与第一连通通道装置的第二开口端产生合适的流体连通，并且该第二连通通道装置具有第二开口端，该第二开口端通到位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分中，以润滑位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分，驱动凸轮的外边缘表面与连接臂的孔的内边缘表面直接处于滑动接触之中，借助驱动凸轮在连接臂的孔内进行偏心旋转运动所产生的摇动泵送作用，使从油通道通过第一连通通道装置供给到位于驱动凸轮的外边缘表面和连接臂的孔的内边缘表面之间的间隙中的润滑油被迫供给到第二连通通道装置中。
参照附图，从下面的描述中可以理解本发明的其它目的和特征。
附图的简短描述
图1是纵向剖视图，它示出了具有改进润滑系统的气门操纵装置的图2是解释性的横剖视图，它示出了阻止流体连通的状态(或者没有对准的驱动凸轮的旋转位置)，在这种状态中，第一和第二连通通道之间的流体连通被堵塞了。
图3是解释性的横剖视图，它示出了形成流体连通的状态(或者对准的驱动凸轮的旋转位置)，在这种状态中，在第一和第二连通通道之间形成了流体连通。
图4是纵向剖视图，它示出了处于图3所示形成流体连通状态(或者处于对准的驱动凸轮旋转位置上)下的这个实施例的气门操纵装置的主要部分即驱动凸轮、连接臂和摇臂之间的机械连接部分。
图5是透视图，它示出了这个实施例的气门操纵装置。
图6是平面视图，它示出了这个实施例的气门操纵装置。
具体实施例方式
现在参照附图，尤其参照图1，该实施例的气门操纵装置被示范成用于这样内燃机中该内燃机具有连续可变气门动作和升程(VEL)的控制系统，该控制系统可以同时操纵每个气缸的一对进气门2、2，并且根据发动机的工作情况，连续改变每个进气阀2、2的工作角度(或者提升时间)和气门升程(气门提升高度)。如图1、5和6所示，这个实施例的气门操纵装置包括进气门2、2，它们通过相应气门导向器(未示出)可滑动地安装在缸盖1(参见图5)；圆柱形中空驱动轴3，它沿着发动机的纵向进行延伸，并用作凸轮轴支撑；套筒状凸轮轴4，它可旋转地、共轴线地支撑在驱动轴3的外边缘表面3a上，并且为每个独自的发动机汽缸而设置；驱动凸轮5，它成一体地固定到驱动轴3的合适位置上；相应进气门的一对气门挺杆6、6；一对可摇动凸轮7、7，它们与相应的气门挺杆6、6进行滑动接触，以打开和关闭进气门2、2；多节点连接运动传递机构8，通过它把驱动凸轮5和一个可摇动凸轮7、7相互机械地连接起来，以把驱动凸轮5的输入扭矩(旋转运动)转化成每个进气门2的上下运动(每个可摇动凸轮7的摇动)；及控制机构9，它改变多节点连接运动传递机构8的初始致动位置。
与相应进气门2、2相连的一对气门弹簧10、10中的每一个可操纵地设置在缸盖1上侧的圆柱形孔气门弹簧座部分和连接到进气门杆的顶端上的弹簧承座之间，因此弹簧偏压迫使相连的进气门保持关闭。
驱动轴3沿着发动机的纵向进行布置。驱动轴3的两端借助安装在缸盖1上的驱动轴支承件(未示出)来可旋转地支撑。尽管没有清楚地示出它，但是从动链轮固定地连接到驱动轴3的轴端上并且借助正时链(未示出)来驱动。如从图5的相应视图中可以看到，驱动轴3与发动机曲轴的旋转相同时地沿着箭头所示的旋转方向进行旋转。
分配给每个独自的发动机汽缸的这些凸轮轴4基本上是圆柱形，以沿着驱动轴3的轴向进行延伸。支撑或者安装孔(轴向通孔或者轴向孔)4b形成在圆柱形中空凸轮轴4上，因此，每个凸轮轴4可旋转地支撑在上述驱动轴3的外边缘表面上。每个凸轮轴4基本上在凸轮轴的中点处与大直径圆柱形轴颈部分4a形成一体。凸轮轴4的轴颈部分4a借助凸轮支承件(未示出)来可旋转地支撑。凸轮轴4的轴向孔4b的内边缘表面可旋转地安装到驱动轴3的外边缘表面中。
如图1-6所示，驱动凸轮5基本上是盘形。驱动凸轮5的一侧与轴向伸出的圆柱形部分5a形成一体(参见图1-4和6)。借助固定销11把轴向伸出的圆柱形部分5a固定到驱动轴3的合适位置上使驱动凸轮5固定地连接到驱动轴3上。驱动凸轮5是偏心凸轮。最好如图2、3和5所看到的一样，驱动凸轮5的外边缘表面5b形成为圆形凸轮轮廓线。驱动凸轮5的轴线(几何中心)Y从驱动轴3的轴线X移动一个预定的偏心距或者一个预定的距离或者预定的偏离量(参见图5)。
如图5所示，每个可摇动凸轮7具有雨滴形状。可摇动凸轮7的基圆部分与凸轮轴4形成一体或者成一体地连接到凸轮轴4上，从而允许可摇动凸轮7在驱动轴3的轴线X上进行摇动。可摇动凸轮7的凸轮面7c包括基圆表面；圆弧形斜面，它从基圆表面延伸到凸轮凸起部分7a；顶表面，它提供了最大的气门升程；及提升表面，借助该提升表面，把斜面和顶表面连接起来。根据可摇动凸轮7的摇动位置，基圆表面、斜面、提升表面和顶表面靠紧在气门挺杆6的预定位置。如图5和6所示，多节点连接运动传递机构8包括摇臂13，它布置在驱动凸轮3上；连接臂14，它把摇臂13的一端13a(第一臂部分)机械地连接到驱动凸轮5上；及连接杆15，把摇臂13的另一端13b(第二臂部分)机械地连接到一个可摇动凸轮7、7的凸轮凸起部分7a上。
摇臂13形成有轴向延伸的中心孔13c(通孔)。摇臂中心孔13c可旋转地安装到控制凸轮18的外边缘中(后面将描述)，从而使摇臂13沿着控制凸轮18的轴线P1上进行转动(或者摇动)(参见图5)。如图6所看到一的样，摇臂13具有第一臂部分13a，它沿着第一径向从轴向中心孔部分处进行延伸；及第二臂部分13b，它从轴向中心孔部分沿着第二径向进行延伸，其中第二径向基本上与第一径向相反。摇臂13具有轴向延伸的销19(枢轴)，该销从第一臂部分13a的左手侧壁表面(参见图5)沿着轴向伸出。转动销19与摇臂13形成一体。摇臂13也形成有连接销孔13d，该销孔13d在第二臂部分13b中钻出，而连接销20安装到该销孔13d中。即，借助连接销20，把连接杆15的第一叉形端15a机械地连接到摇臂13的第二臂部分13b上。
连接臂14包括大直径环形部分14a；及小直径伸出端部14b，它从大直径环形部分14a的外边缘的预定部分沿着径向向外地延伸。大直径环形部分14a形成有第一安装孔(或者驱动凸轮保持孔)14c，该孔可旋转地安装到驱动凸轮5的外边缘表面5b中。另一方面，小直径伸出端部14b形成有连接销孔14d(通孔或者第二安装孔)，其中销19可旋转地安装到该孔中。
连接杆15的横截面基本上是C形(参见图5和6)，从而平衡了下面的矛盾要求即需要重量轻(紧凑性)和刚性大。连接杆15的第一叉形部分15a通过连接销20可旋转地连接到摇臂13的第二臂部分13b上。另一方面，连接杆15的第二叉形部分15b通过连接销21可旋转地连接到可摇动凸轮7的凸轮凸起部分7a上。
如图5和6所清楚地示出一样，控制机构9包括控制轴17，它设置在驱动轴3上方并且布置成与驱动轴3平行；及控制凸轮18，它用作摇臂13的摇动支点并且连接到控制轴17的外边缘上。控制凸轮18与控制轴17形成一体，因此控制凸轮18(偏心凸轮)固定到控制轴17的外边缘上。控制轴17借助轴承件(未示出)可旋转地支撑在缸盖1上。借助齿轮传动的直流(DC)马达或者电动控制轴致动器(未示出)，使控制轴17在预定角度范围内被驱动，以改变多节点连接运动传递机构8的初始位置。控制凸轮18形成为具有圆柱形凸轮轮廓线的偏心凸轮。控制凸轮18的轴线(几何中心)P1从控制轴17的轴线P2移动一个预定距离。为了能根据发动机工作情况来确定控制轴17的角度位置，因此响应来自控制轴的控制器或者电子控制单元(常常简写成ECU)的控制命令信号来驱动控制轴致动器。ECU通常包括微型计算机。ECU包括输入/输出接口(I/O)、存储器(RAM、ROM)和微型处理器或者中央处理单元(CPU)。ECU的输入/输出接口(I/O)接受来自各种发动机/车辆传感器如曲柄角传感器(或者曲轴位置传感器)、空气流量计、发动机温度传感器(或者发动机冷却剂温度传感器)和控制轴位置传感器的输入信息。曲柄角传感器被设置来把发动机速度和曲轴的相对位置通知给ECU。空气流量计被设置来探测吸入到发动机中的空气量。发动机温度传感器被设置来探测发动机的实际工作温度。控制轴位置传感器通常由电位计来构成，该电位计根据控制轴17的角度位置产生了电压信号。在ECU内，中央处理单元(CPU)借助I/O接口可以存取来自前面所述的发动机/车辆传感器的输入信息数据信号。ECU的CPU的责任是执行储存在存储器的控制轴位置控制程序并且可以执行所需要的算术和逻辑工作，而这些工作是为了通过控制轴致动器(齿轮传动的DC马达)来实现控制轴位置控制而根据发动机工作情况来确定控制轴17的角度位置所需要的。计算结果(算术计算结果)即计算出的输出信号通过ECU的输出接口电路输送到输出阶段即控制轴致动器。
这个实施例的气门操纵装置的改进润滑系统具有润滑油供给管路(它在下文中参照图1-4来详细描述)，以把润滑油供给到位于驱动凸轮5的外边缘表面5b和连接臂14的第一孔14c的内边缘表面之间的间隙中，并且还把润滑油供给到位于摇臂13的销19的外边缘表面和连接臂14的连接销孔14d(第二孔)的内边缘表面之间的间隙中。
如从图1的横截面中所看到的一样，润滑系统的润滑油供给管路主要包括径向油孔22；轴向油通道23；及第一和第二连通通道24和25。径向油孔22(通孔)以这样的方式形成在基本上位于大直径圆柱形轴颈部分4a的中间位置处的套筒状凸轮轴4中，以致沿着垂直于驱动轴3轴向的径向进行延伸。轴向油通道23形成在驱动轴3中。与驱动凸轮5的最薄壁部分相一致的、圆柱形中空驱动轴3的一部分圆周壁形成有径向钻孔出的大直径油通道24a，该通道24a的最内部的开口端与轴向油通道23相连通。另一方面，驱动凸轮5的最薄壁部分形成有沿径向钻出的小直径油通道24b，该通道24b的最内部开口端与大直径油通道24a相连通。如后面所描述的一样，驱动凸轮5的小直径径向油通道24b的最外部开口端通过位于连接臂14的孔14c的内边缘表面和驱动凸轮5的外边缘表面5b之间的间隙而合适地与第二连通通道25相连通，或者驱动凸轮5的小直径径向油通道24b的最外部开口端在图3和4所示的、形成流体连通的情况下直接与第二连通通道25相连通，而在该形成流体连通的情况下，使驱动凸轮5处于对准的驱动凸轮旋转位置上，因此第二连通通道25直接与第一连通通道24的小直径油通道24b相连通。即，如参照图3和4在下文中将详细描述的一样，根据驱动凸轮5的角度位置，第二连通通道25可选择地与第一连通通道24的小直径油通道24b直接相连通。在所示出的实施例中，驱动凸轮3的大直径油通道24a的轴线和驱动凸轮5的小直径油通道24b的轴线相互布置成共轴线。驱动轴3的大直径径向油通道24a和驱动凸轮5的小直径径向油通道24b构造第一连通通道24(参见图1-3)。第二连通通道25形成在连接臂14中，以使连接臂14的孔14c和连接销孔14d相互连通(参见图1-3)。径向油孔22通过形成在每个驱动轴轴承件中的且与缸盖润滑油通道相连通的润滑油通道(未示出)与缸盖润滑油通道相连通。如图1所清楚地示出一样，驱动轴3的圆周壁也形成有径向延伸的辅助润滑油通道26。径向油孔22通过辅助径向油通道26与轴向油通道23相连通。在所示出的实施例中，径向油孔22和辅助径向油通道26相互布置成共轴线。如从图2和3的横截面所看到的一样，沿着线段钻出或者形成第二连通通道25，而该线段使连接臂14的第一孔14c的中心和连接臂14的连接销孔(第二孔)的中心相互连接起来。第二连通通道25的一个开口端25a通到最邻近连接销孔(第二孔)14d的、第一孔14c的一部分内边缘壁中，而第二连通通道25的另一开口端25b通到最靠近第一孔14c的、连接销孔(第二孔)14d的一部分内边缘壁中。如从图1的纵向截面中所看到的一样，第二连通通道25形成为倾斜的油通道，该通道相对垂直于驱动轴3轴向的径向是倾斜的，而该驱动轴3的轴向平行于连接臂14的第一和第二孔14c和14d的两个平行轴线。换句话说，倾斜油通道(第二连通通道25)相对于连接臂14的纵向轴线的方向是倾斜的，并且该倾斜油通道的几何形状和纵向横截面形成为倾斜的圆柱体(参见图1)。如从示出阻塞流体连通的状态(或者未对准的驱动凸轮旋转位置)的附图(图1和2)和示出了形成流体连通的状态(或者对准的驱动凸轮旋转位置)的附图(图3和4)之间的比较可以知道的一样，当驱动凸轮5设置在或者处于对准的驱动凸轮旋转位置上时，第二连通通道25的第一开口端25a与第一连通通道24的小直径油通道24b相连通(参见图3和4)。此外，在这个实施例的气门操纵装置中，在发动机停止的情况下，驱动凸轮5的角度位置被控制成使第一连通通道24的小直径油通道24b没有与第二连通通道25的第一开口端25a相对准。即，在发动机停止的情况下，第二连通通道25的第一开口端25a借助驱动凸轮5的外边缘表面5b来封闭(参见图1和2)。
除了前面所述的润滑油供给管路(该管路主要包括径向油孔22、轴向油通道23及第一和第二连通通道24和25)之外，还提供辅助润滑油供给管路来润滑摇臂13的轴向中心孔13c的内边缘表面和控制凸轮18的外边缘表面之间的接触部分。具体地说，辅助润滑油供给管路主要包括轴向油通道30，它形成在控制轴17中；及径向油孔31，它形成在控制凸轮18中，该控制凸轮18与控制轴17形成一体。
这个实施例的气门操纵装置工作如下。
在需要较小气门升程控制的低负荷工作时，响应由ECU所产生的控制信号并且与适合某较小气门升程的控制轴的角位置相一致，借助致动器使控制轴17沿着一个旋转方向进行旋转，其中该某较小气门升程根据目前发动机工作情况(低负荷工作)来确定。控制凸轮18的厚壁部分与控制轴17一起沿着一个旋转方向进行旋转，因此控制凸轮18的轴P1绕着控制轴17的轴线P2进行旋转。其结果是，控制凸轮18(或者控制轴17)被保持在适合于某较小气门升程的角度位置上。因此，摇臂13的第一臂部分13a相对于控制轴17向下运动，同时摇臂13的第二臂部分13b向上运动。第二臂部分13b的向上运动通过连接杆15迫使可摇动凸轮7的凸轮凸起部分7a向上，因此可摇动凸轮7沿着反时针方向进行旋转(参见图5)。在这些情况下，当连接臂14由于驱动凸轮5的旋转运动而向上推动摇臂13的第一臂部分13a时，第一臂部分13a的向上推动(输入运动)还通过摇臂13的第二臂部分13b、连接杆15和可摇动凸轮7传递到气门挺杆6中，但是气门挺杆6的提升高度变得相对较小。气门挺杆6的相对较小提升高度使得进气门2的气门升程较小，因此导致进气门打开正时(IVO)被延迟，并且减少了气门重叠时间，而在该气门重叠时间期间，进气门和排气门的打开时间是重叠的。这有利于在小发动机负荷范围内提高燃油经济性(较小的燃油消耗)和进行稳定的发动机工作(燃烧稳定)。
相反，在需要气门升程较大的大负荷工作中，响应与适合某较大气门升程的控制轴角位置相一致的控制信号，借助致动器使控制轴17沿着另一个旋转方向进行旋转，其中该某较大气门升程根据目前发动机工作情况(大负荷工作)来确定。控制凸轮18的厚壁部分与控制轴17一起沿着另一个旋转方向进行旋转，因此控制凸轮18的轴P1绕着控制轴17的轴线P2进行旋转。其结果是，控制凸轮18(或者控制轴17)被保持在适合于某较大气门升程的角度位置上。因此，摇臂13的第一臂部分13a相对于控制轴17向上运动，同时摇臂13的第二臂部分13b向下运动。第二臂部分13b的向下运动通过连接杆15迫使可摇动凸轮7的凸轮凸起部分7a向下，因此可摇动凸轮7沿着顺时针方向进行旋转(参见图5)。因此，可摇动凸轮7、7的凸轮表面7c、7c与气门挺杆6、6的相应上表面相接触的接触部分向着凸轮凸起部分7a、7a进行运动。在这些情况下，当连接臂14由于驱动凸轮5的旋转运动而向上推动摇臂13的第一臂部分13a时，每个气门挺杆6的提升高度变得相对较大。气门挺杆6的相对较大提升高度使得进气门2的气门升程较大，因此导致进气门打开正时(IVO)被提前，并且还导致进气门关闭正时(IVC)被延迟，换句话说，扩大了工作角度。这有利于在大发动机负荷范围内提高进气的充气效率并且使发动机功率输出足够大。
这个实施例的气门操纵装置的润滑系统的润滑油供给管路工作如下。
在装配时，驱动凸轮5的外边缘表面5b与连接臂14的孔14c的内边缘表面直接产生滑动接触，而不需要任何滚针轴承滚子。在发动机的工作期间，润滑油(它通过凸轮轴4的径向油孔22和驱动轴3的径向油通道26供给到驱动轴3的轴向油通道23中)通过第一连通通道24(即驱动轴3的大直径油通道24a和驱动凸轮5的小直径油通道24b)供给到位于连接臂14的孔14c的内边缘表面和驱动凸轮5的外边缘表面5b之间的空隙中。在驱动凸轮5(偏心凸轮)进行偏心旋转的情况下，假设驱动凸轮5的外边缘表面5b和连接臂14的孔14c的内边缘表面之间的间隙增大，具有(i)较窄地隔开的、压力比较高的区域(轴承表面的最大负荷或者大负荷部分的区域)，该区域在驱动凸轮5的外边缘表面5b和第一连接臂孔14c的内边缘表面之间具有增大的金属表面接触；及(ii)新月形的隔开较宽的、压力比较小的区域(小负荷或者轻负荷部分的区域)，驱动凸轮5的旋转方向的负荷作用到该区域中。实际上，金属表面接触借助下面方法来避免使驱动凸轮(偏心凸轮)5支撑在润滑油(该润滑油存在于隔开较窄的、压力较高的区域中)的油膜。新月形的隔开较宽的、压力比较小的区域简单地称为“新月形间隙C”。简短地说，在驱动凸轮5的旋转运动期间，位于驱动凸轮5的外边缘表面5b和连接臂14的孔14c的内边缘表面之间的间隙空间形成为新月形间隙C。注意，隔开较窄的、压力比较高的区域由于偏心安装的驱动凸轮5的偏心旋转运动而在周围外进行变化或者偏移。换句话说，新月形间隙C(隔开较宽的、压力比较低的区域)由于偏心安装的驱动凸轮5的偏心旋转运动而在周围处进行变化或者偏移。在工作期间，这个实施例的润滑系统通过第一连通通道24(驱动轴3的大直径径向油通道24a和驱动凸轮5的小直径径向油通道24b)连续地把润滑油供给到轴承表面的小负荷部分即新月形间隙C中，并且暂时地保持或者保留在新月形间隙C中。之后，由于偏心安装的驱动凸轮5进行偏心旋转运动，因此隔形较窄的、压力较高的区域沿着驱动凸轮5的旋转方向进行变化或者偏移，以实现泵送。因此，在驱动凸轮5进行旋转运动期间，在新月形间隙C与第二连通通道25的开口端25a相连通的时候，迫使或者泵送新月形间隙C中的足够量润滑油进入到第二连通通道25中。然后，把泵送到第二连通通道25中的润滑油合适地加入到位于摇臂13的销19的外边缘表面和第二连接臂孔14d的内边缘表面之间的间隙中。偏心安装的驱动凸轮5在第一连接臂孔14c内进行偏心旋转运动所产生的这种摇动泵送作用提高了润滑位于第一连接臂孔14c的内边缘表面和驱动凸轮5的外边缘表面5b之间的间隙的能力。此外，摇动泵送作用可以防止位于第一连接臂孔14c的内边缘表面和驱动凸轮5的外边缘表面5b之间的间隙的润滑性能被降低。
如从图3和4中所示的、形成流体连通的状态(在这种状态中，驱动凸轮5处于对准的驱动凸轮旋转位置上，因此第二连通通道25的第一开口端25a与第一连通通道24的小直径油通道24b相连通)中所知道的一样，润滑油从第一连通通道24直接供给到第二连通通道25中，因此确保了位于第一连接臂孔14c的内边缘表面和驱动凸轮5的外边缘表面5b之间的间隙的润滑性能较好。
如上所述，如从图1的纵向剖视图中所看到的一样，第二连通通道25形成为倾斜的油通道，该油通道相对垂直于驱动轴3轴向的径向是倾斜的。把第二连通通道25形成为倾斜油通道，这意味着，油通道相对较长。即，倾斜钻出的第二连通通道提高了把润滑油保持或者保留或者储存在第二连通通道25中的能力。由于提高了润滑油保持能力，因此即使在发动机的重新起动期间，也可以容易地把暂时储存在第二连通通道25中的润滑油供给到位于第一连接臂孔14c的内边缘表面和驱动凸轮5的外边缘表面5b之间的间隙中。与垂直地钻出的油通道相比，前述倾斜钻出的油通道(第二连通通道25)具有相对较大的整个内圆周壁表面积，换句话说，具有相对较大的流体流动阻力。因此，在润滑油的保持性能方面，倾斜钻出的油通道(第二连通通道25)优于垂直钻出的油通道。因此，可以防止润滑油从第二连通通道25流回到位于第一连接臂孔14c的内边缘表面和驱动凸轮5的外边缘表面5b之间的间隙中，然后，在发动机停止之后，防止沿着驱动凸轮5的相反轴向流出。
此外，如从图1和2的横剖视图中所看到的一样，在发动机的停止状态下，驱动凸轮5的角度位置被控制成使第一连通通道24的小直径油通道24b不与第二连通通道25的第一开口端25a对准，并且第二连通通道25的第一开口端25a借助驱动凸轮5的外边缘表面5b来封闭，以实现阻止流体连通的情况。因此，可以把润滑油储存在第二连通通道25中一个相对较长的时间，因此即使在发动机的重新起动期间，也能确保能够迅速地把润滑油从第二连通通道25供给到位于第一连接臂孔14c的内边缘表面和驱动凸轮5的外边缘表面5b之间的间隙中。进一步提高了润滑系统的总体润滑性能。
此外，在本实施例的气门操纵装置的润滑系统中，辅助润滑油供给管路(它具有形成在控制轴17中的轴向油通道和形成在控制凸轮18中的径向油孔31)也用来润滑位于摇臂13的轴向中心孔13c的内边缘表面和控制凸轮18的外边缘表面之间的接触部分，因此提高了位于摇臂13的轴向中心孔13c的内边缘表面和控制凸轮18的外边缘表面之间的间隙的润滑性能。
在这个实施例的气门操纵装置中，采用改进后的上述润滑系统，摇臂13可转动地支撑在控制凸轮(偏心凸轮)18的外边缘表面上，而该凸轮18偏心地固定到控制轴17的外边缘上。即，控制轴和控制凸轮被设置成根据发动机工作情况来改变摇臂13的位置(摇动的中心)。相连的一个可摇动凸轮7、7通过连接杆15机械地连接到第二臂部分13b上，以使发动机气门(进气门2)打开和关闭。根据发动机工作情况，摇臂13的摇动(转动)的中心借助控制和驱动控制轴17和控制凸轮18来进行改变，其结果是，可摇动凸轮7、7相对于相应的发动机气门7、7(精确地说是相应的发动机气门挺杆6、6)的滑动接触位置也是可以改变的。在这种方法中，每个发动机气门(每个进气门2)的气门升程可改变地被控制。根据发动机工作情况可改变地控制发动机气门的气门升程，在较小气门升程控制期间，这使得发动机气门重叠可以得到合适地减小地补偿，因此，在小负荷工作时可以确保提高燃油经济性(燃油耗较小)和使发动机工作稳定(燃烧稳定)。根据发动机工作情况可变控制发动机气门的气门升程，在较大气门升程的控制期间，还可以使发动机气门(进气门2)的工作角度(气门打开时间)得到合适地增大地补偿，因此在大负荷工作时，提高了进气的充气效率，并且确保足够大的发动机功率输出。
在所示出的实施例中，改进的润滑系统被应用到进气门侧上。但是应该知道，安装在这个实施例的气门操纵装置中的改进润滑系统的基本原理也可以应用到排气门侧上。而且，改进的润滑系统应用于润滑目的，以使具有VEL控制系统的可变气门操纵装置的多节点连接运动传递机构的连接元件进行运动。应该知道，改进的润滑系统的基本原理可以应用到这样的标准气门操纵装置中该装置没有采用可变气门正时控制系统(VTC)和可变气门升程系统(VVL)和连续可变气门动作和升程控制系统(VEL)。
日本专利申请No.2003-86745(2003年3月27日提交)的全部内容在这里引入以作参考。
尽管在上面描述了实现本发明的优选实施例，但是应该知道，本发明不局限于这里所示出的和所描述的特殊实施例，而是在没有脱离下面权利要求所限定的本发明范围或者精神实质的情况下可以进行各种各样的改变和改进。
权利要求
1.一种用来打开和关闭发动机气门的内燃机气门操纵装置，它包括驱动轴，它具有形成于其中的油通道；驱动凸轮，它成一体地固定到驱动轴的外周缘上，并且它的轴线相对于驱动轴的轴线是偏心的；连接臂，它在一端上形成有孔，该孔可旋转地安装到驱动凸轮的外周缘表面上；摇臂，它具有第一臂部分和第二臂部分，其中，第一臂部分通过位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分可旋转地安装到连接臂的另一端上，通过第二臂部分，发动机气门借助摇臂的摇动来打开和关闭；润滑系统，它包括(a)第一连通通道，它形成在驱动凸轮中并且具有第一开口端，该第一开口端连通形成在驱动轴中的油通道；和(b)第二连通通道，它形成在连接臂中并且具有第一开口端，该第一开口端通到连接臂的孔的内周缘表面中，从而与第一连通通道的第二开口端产生合适的流体连通，并且该第二连通通道具有第二开口端，该第二开口端通到位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分中；及间隙，它位于驱动凸轮的外周缘表面和连接臂的孔的内周缘表面之间，在驱动凸轮的旋转运动期间，该间隙形成为除了最大负荷区域之外的新月形间隙。
2.如权利要求1所述的气门操纵装置，其特征在于，第二连通通道相对于连接臂的纵向轴线方向形成为倾斜的油通道。
3.如权利要求2所述的气门操纵装置，其特征在于，第二连通通道的第一开口端设置在基本上关闭的位置上，在该位置上，在发动机处于停止状态时，第一开口端借助驱动凸轮的外周缘表面基本上关闭。
4.如权利要求1所述的气门操纵装置，其特征在于，驱动凸轮包括盘形偏心凸轮部分，该部分与驱动轴形成一体，因此驱动凸轮的轴线移离驱动轴的轴线一个预定偏移量。
5.如权利要求4所述的气门操纵装置，还包括固定销；并且其中驱动凸轮具有圆柱形部分，该圆柱形部分与盘形偏心凸轮部分形成一体，并且从盘形偏心凸轮部分的一侧壁上伸出，该圆柱形部分通过固定销固定地连接到驱动轴上。
6.如权利要求1所述的气门操纵装置，还包括可摇动凸轮，它使发动机气门打开和关闭；及连接杆，它把摇臂的第二臂部分机械地连接到可摇动凸轮上；并且其中摇臂的摇动通过连接杆传递到可摇动凸轮中，以使可摇动凸轮产生摇动，可摇动凸轮的摇动被转换成发动机气门的打开和关闭运动。
7.如权利要求6所述的气门操纵装置，还包括第一连接销和第二连接销；及连接杆在一端通过第一连接销可旋转地连接到摇臂的第二臂部分上，并且在另一端通过第二连接销可旋转地连接到可摇动凸轮上。
8.如权利要求7所述的气门操纵装置，还包括第三连接销，并且其中连接臂的一端形成为环形部分，而连接臂的另一端形成为伸出端部，该端部从环形部分的外周缘的预定部分中进行延伸，及环形部分形成有孔，该孔可旋转地安装到驱动凸轮的外周缘表面中，而伸出端部形成有连接销孔，第三连接销可旋转地安装到该连接销孔中。
9.如权利要求1所述的气门操纵装置，其特征在于，油通道形成为轴向油通道，该轴向油通道沿着驱动轴的轴向进行延伸。
10.如权利要求1所述的气门操纵装置，其特征在于，第一连通通道在具有最薄壁厚度的一部分驱动凸轮中限定出。
11.如权利要求10所述的气门操纵装置，其特征在于，第一连通通道形成在(i)与驱动凸轮的最薄壁部分相对应的驱动轴的一部分圆周壁上及(ii)驱动凸轮的最薄壁部分中，这两部分相互是连续的，并且沿着垂直于驱动轴轴向的径向进行延伸。
12.如权利要求11所述的气门操纵装置，其特征在于，第一连通通道包括(a)径向钻出的大直径油通道，它形成在驱动轴的圆周壁上并且与油通道相连通；及(b)径向钻出的小直径油通道，它形成在驱动凸轮的最薄壁部分上，从而与大直径油通道相连通。
13.如权利要求1所述的气门操纵装置，其特征在于，通过形成在凸轮轴轴颈部分中的油孔把润滑油从缸盖的缸盖润滑油通道中供给到油通道中。
14.如权利要求1所述的气门操纵装置，还包括可摇动凸轮，它使发动机气门打开和关闭；连接杆，它把摇臂的第二臂部分机械地连接到可摇动凸轮中；及控制轴和控制凸轮，控制凸轮偏心地固定到控制轴的外周缘上，以改变摇臂的摇动中心；并且其中摇臂可转动地支撑在控制凸轮的外周缘表面上，可摇动凸轮通过连接杆机械地连接到第二臂部分上，以使发动机气门打开和关闭，摇臂的摇动中心根据发动机的工作情况借助控制和驱动控制轴和控制凸轮来改变，以改变可摇动凸轮相对于发动机气门的滑动接触位置，并且改变发动机气门的气门升程。
15.一种用来使发动机气门打开和关闭的内燃机气门操纵装置，它包括驱动轴，它具有形成于其中的油通道；驱动凸轮，它成一体地固定到驱动轴的外周缘上，并且它的轴线相对于驱动轴的轴线是偏心的；连接臂，它在一端上形成有孔，该孔可旋转地安装到驱动凸轮的外周缘表面上；摇臂，它具有第一臂部分和第二臂部分，其中，第一臂部分通过位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分可旋转地安装到连接臂的另一端上，通过第二臂部分，发动机气门借助摇臂的摇动来打开和关闭；润滑系统，它包括(a)第一连通通道，它形成在驱动凸轮中并且具有第一开口端，该第一开口端连通形成在驱动轴中的油通道；(b)第二连通通道，它形成在连接臂中并且具有第一开口端，该第一开口端通到连接臂的孔的内周缘表面中，从而与第一连通通道的第二开口端产生合适的流体连通，并且该第二连通通道具有第二开口端，该第二开口端通到位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分中；及驱动凸轮的外周缘表面与连接臂的孔的内周缘表面直接处于滑动接触之中，借助驱动凸轮在连接臂的孔内进行偏心旋转运动所产生的摇动泵送作用，使从油通道通过第一连通通道供给到位于驱动凸轮的外周缘表面和连接臂的孔的内周缘表面之间的间隙中的润滑油被迫供给到第二连通通道中。
16.如权利要求15所述的气门操纵装置，其特征在于，第二连通通道相对于连接臂的纵向轴线方向形成为倾斜的油通道。
17.如权利要求16所述的气门操纵装置，其特征在于，第二连通通道的第一开口端设置在基本关闭的位置上，在该位置上，在发动机的停止状态下，借助驱动凸轮的外周缘表面使第一开口端基本上被关闭。
18.如权利要求15所述的气门操纵装置，其特征在于，驱动凸轮包括盘形偏心凸轮部分，该偏心凸轮部分与驱动轴形成一体，因此驱动凸轮的轴线移离驱动轴的轴线一个预定偏移量。
19.如权利要求15所述的气门操纵装置，其特征在于，可摇动凸轮，它使发动机气门打开和关闭；连接杆，它把摇臂的第二臂部分机械地连接到可摇动凸轮中；及控制轴和控制凸轮，控制凸轮偏心地固定到控制轴的外周缘上，以改变摇臂的摇动中心；并且其中摇臂可转动地支撑在控制凸轮的外周缘表面上，可摇动凸轮通过连接杆机械地连接到第二臂部分上，以使发动机气门打开和关闭，摇臂的摇动中心根据发动机的工作情况借助控制和驱动控制轴和控制凸轮来改变，以改变可摇动凸轮相对于发动机气门的滑动接触位置，并且改变发动机气门的气门升程。
20.一种用来使发动机气门打开和关闭的内燃机气门操纵装置，它包括驱动轴，它具有形成于其中的油通道；驱动凸轮，它成一体地固定到驱动轴的外周缘上，并且它的轴线相对于驱动轴的轴线是偏心的；连接臂，它在一端上形成有孔，该孔可旋转地安装到驱动凸轮的外周缘表面上；摇臂，它具有第一臂部分和第二臂部分，其中，第一臂部分通过位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分可旋转地安装到连接臂的另一端上，通过第二臂部分，发动机气门借助摇臂的摇动来打开和关闭；润滑系统，它包括(a)第一连通通道装置，它形成在驱动凸轮中并且具有第一开口端，该第一开口端连通形成在驱动轴中的油通道，以润滑位于驱动凸轮的外周缘表面和连接臂的孔的内周缘表面之间的间隙，及(b)第二连通通道装置，它形成在连接臂中并且具有第一开口端，该第一开口端通到连接臂的孔的内周缘表面中，从而与第一连通通道装置的第二开口端产生合适的流体连通，并且该第二连通通道装置具有第二开口端，该第二开口端通到位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分中，以润滑位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分，及驱动凸轮的外周缘表面与连接臂的孔的内周缘表面直接处于滑动接触之中，借助驱动凸轮在连接臂的孔内进行偏心旋转运动所产生的摇动泵送作用，使从油通道通过第一连通通道装置供给到位于驱动凸轮的外周缘表面和连接臂的孔的内周缘表面之间的间隙中的润滑油被迫供给到第二连通通道装置中。
全文摘要
在一种气门操纵装置中，扭矩从连接到驱动轴上的偏心驱动凸轮中通过包括连接臂、摇臂和连接杆在内的多节点连接运动传递机构传递到可摇动凸轮中，以使发动机气门打开和关闭。还设置有控制凸轮，该凸轮的几何中心移离控制轴。借助控制凸轮的偏心旋转运动，可变地控制发动机气门的气门升程。借助驱动凸轮进行偏心旋转运动所产生的摇动泵送作用，使从形成在驱动轴中的油通道通过形成在驱动凸轮中的第一连通通道供给到位于连接臂和驱动凸轮之间的间隙中的润滑油被迫通过第二连通通道供给到位于连接臂和摇臂之间的转动连接部分中。
文档编号F01L13/00GK1534169SQ200410028468
公开日2004年10月6日 申请日期2004年3月12日 优先权日2003年3月27日
发明者山田吉彦, 内田胜彦, 彦 申请人:日立优喜雅汽车配件有限公司