专利名称：用于内燃机的气门机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机的气门机构，更具体地，涉及这样一种气门机构，该气门机构能够改变由进气门和排气门中的至少一个构成的发动机气门的包括打开正时和关闭正时以及最大升程量的气门操作特性。
背景技术：
作为用于内燃机的气门机构，例如在日本专利未审公报No.JP-A-7-91217中公开了一种气门机构，其中发动机气门的气门操作特性随着支承传动机构的摆动件的摆动位置而改变，该传动机构将气门操作凸轮的气门驱动力传递至发动机气门。在JP-A-7-91217中公开的气门机构包括驱动轴，其被内燃机驱动而转动；凸轮轴，其可转动地布置在驱动轴的外周上，并且可转动地设在气缸盖上；形成在凸轮轴上的凸轮；盘壳体，其适于围绕作为支点的枢转销相对于驱动轴沿径向方向摆动；环状盘，其可转动地支承在盘壳体的内周表面上；用于使盘壳体摆动的驱动机构和枢转支承在摇臂轴上的摇臂，所述摇臂轴又在其一个端部处支承在盘壳体上，并且抵靠凸轮和进气门。
于是，在通过驱动机构使盘壳体摆动时，环状盘的中心相对于驱动轴的轴心偏心，从而凸轮和驱动轴的转动相位差和转动角速度比改变，由此改变进气门的操作角。同时，通过与盘壳体一起摆动的摇臂轴的移位改变摇臂的枢转支点位置，摇臂的另一端部沿其径向在气门挺杆的上表面上移动，由此改变相对于进气门的摇臂比，从而改变气门升程量。
在JP-A-7-91217中公开的现有技术中，因为在凸轮与摇臂之间的凸轮抵靠位置大致位于在与盘壳体的摆动中心线垂直相交的平面上的经过凸轮转动中心线和盘壳体的摆动中心线的直线上，所以当摇臂抵靠凸轮的突出部分时，基于作用在凸轮抵靠位置的气门驱动力而作用在盘壳体上的力矩减小，由此使盘壳体摆动所必需的驱动机构的驱动力减小。然而，因为摇臂抵靠凸轮和进气门，所以现有技术存在以下缺点。
即，当试图通过使摇臂抵靠凸轮的基圆而保持进气门的关闭状态时，因为凸轮抵靠位置不能在凸轮基圆上较大地移动，所以由于盘壳体的摆动造成的摇臂的枢转支承位置的摆动量被限制成相对较小的值，这样使得不能较大地改变转动相位差、转动角速度比和摇臂比，从而难以增加进气门的打开正时和关闭正时以及最大升程量的控制范围。另外，因为从凸轮与进气门之间的位置关系无条件地确定枢转支点位置和枢轴销位置，所以布置摇臂和枢轴销的自由度受到限制，并且例如对于具有相对紧凑气缸盖的内燃机而言，不能避免气门机构与发动机的布置在其周围的周边部件的干涉，从而难以将现有技术的气门机构布置在有限的空间内，导致可能出现现有技术的气门机构不适于上述内燃机的危险。另外，当试图使摇臂与进气门的抵靠位置和摆动中心线之间具有特定的位置关系时，除了凸轮抵靠位置、转动中心线和摆动中心线之间的位置关系之外，还降低了自由度。
发明内容
考虑到上述情况做出本发明。本发明的一个目的在于提供一种用于内燃机的气门机构，该气门机构包括用于将气门操作凸轮的气门驱动力传递到发动机气门的传动机构，在该气门机构中，气门操作特性根据传动机构支架的摆动位置而变化，其中通过减小用于使支架摆动的驱动机构的驱动力，可以使得该驱动机构尺寸紧凑，并且其中气门操作特性的控制范围可以设为较大，并且能够增加布置传动机构的自由度。另外，本发明的另一目的在于提供这样一种气门机构，该气门机构能够抑制由于支架摆动而引起的气门抵靠部分或者发动机气门的磨损过程。另外，本发明的又一目的在于进一步减小驱动机构的驱动力。
根据本发明第一方面，提供了一种用于内燃机的气门机构，其包括气门操作凸轮，其围绕转动中心线与发动机的转动同步转动；
发动机气门，其包括进气门和排气门中的至少一个；传动机构，其用于将气门操作凸轮的气门驱动力传递到发动机气门，从而操作发动机气门处于打开和关闭状态，该传动机构包括主摆动件，其具有抵靠气门操作凸轮的抵靠部分，并且通过气门操作凸轮围绕主摆动中心线摆动；副摆动件，其具有抵靠发动机气门的气门抵靠部分，通过主摆动件将气门驱动力传递到发动机气门，并且围绕副摆动中心线摆动；支架，其以摆动方式支承主摆动件和副摆动件从而使得主摆动中心线和副摆动中心线与其一起转动，并围绕不同于气门操作凸轮的转动中心线的支架摆动中心线摆动；驱动机构，其用于驱动支架从而根据支架的摆动位置控制包括发动机气门的打开和关闭正时以及最大升程量的气门特性；其中当支架的摆动位置接近获得了气门操作特性的最大升程量变为最大的预定位置时，气门操作凸轮的凸轮突出部分与凸轮抵靠部分彼此抵靠的凸轮抵靠位置接近穿过支架摆动中心线和转动中心线的特定直线。
根据该结构，因为当凸轮抵靠位置位于该特定直线上时，气门驱动力的作用线位于特定直线上，所以围绕支架摆动中心线基于通过主摆动件施加的气门驱动力而产生的作用在支架上的力矩变为零。因此，虽然当支架接近获得气门特性的振动位置(其中发动机气门的最大升程量变为最大)时因为最大升程量增加而使气门驱动力增加，但是可通过使凸轮突出部分上的凸轮抵靠位置接近特定直线而减小作用在支架上的力矩，由此能够减小使支架抵抗所述力矩而摆动的驱动机构的驱动力。另外，由于主摆动件和副摆动件分别抵靠气门操作凸轮和发动机气门，并且主摆动中心线和副摆动中心线与支架一起摆动，因此可通过单独的摆动件设置气门操作凸轮与发动机气门之间的抵靠状态。因此，即使为了将气门操作特性的控制范围设置成较大而通过支架摆动使主摆动件和副摆动件中的一个的移动量增加，当与主摆动中心线和副摆动中心线中的一个移动，而另一个不移动的情况相比，也可将主摆动件和副摆动件的相对移动量抑制为较小的水平。
根据本发明第二方面，如在本发明第一方面中所阐述的那样，优选的是将具有抵靠发动机气门的气门抵靠表面的气门抵靠部分设在与支架摆动中心线相交的位置处。
根据该结构，因为气门抵靠表面靠近支架摆动中心线定位，所以即使由于通过支架摆动引起的副摆动中心线的摆动而使得作为气门抵靠表面与发动机气门的抵靠位置的气门抵靠位置移动，产生的移动量也会减小，从而可以减小气门抵靠部分的尺寸。
根据本发明第三方面，如在本发明第一方面中所阐述的那样，更优选的是气门抵靠部分抵靠发动机气门的气门轴，支架摆动中心线布置在沿着气门轴的轴线延伸的气门轴的延伸部上，并且当凸轮抵靠位置位于凸轮突出部分的顶点时，凸轮抵靠位置位于特定直线上。
根据该结构，因为使布置在气门轴延伸部上的支架摆动中心线与来自发动机气门的反作用力的作用线之间的距离在气门轴范围内保持得较小，所以可减小基于发动机气门的反作用力而作用在支架上的力矩。另外，当最大气门操作力作用在支架的特定摆动位置处时，因为基于气门驱动力而作用在支架上的力矩变为零，所以能够减小使支架抵抗所述力矩而摆动的驱动机构的驱动力。
根据本发明第四方面，如在本发明第一方面中所阐述的那样，更优选的是气门抵靠部分抵靠发动机气门的气门轴，支架摆动中心线布置在沿着气门轴的轴线延伸的气门轴的延伸部上，并且将凸轮抵靠部分布置成使得凸轮抵靠位置能够位于穿过支架摆动中心线和转动中心线的特定直线上。
根据该结构，因为使布置在气门轴延伸部上的支架摆动中心线与来自发动机气门的反作用力的作用线之间的距离在气门轴范围内保持得较小，所以可减小基于发动机气门的反作用力而作用在支架上的力矩。另外，在凸轮突出部分上的凸轮抵靠位置定位在该特定直线上或在其附近的情况下，可减小基于气门驱动力而作用在支架上的力矩，因此可以减小使支架抵抗所述力矩而摆动的驱动机构的驱动力。
根据在第一方面中阐述的本发明，提供了以下优点。即，因为能够减小驱动机构用于使支架摆动的驱动力，所以能使得驱动机构尺寸紧凑。因为可通过单独的摆动件设定气门操作凸轮与发动机气门的抵靠状态，所以布置传动机构的自由度，从而可使本发明的应用范围扩大。另外，因为可将主摆动件和副摆动件的相对移动量抑制为较小的水平，所以可将气门操作特性的控制范围设为较大。
根据在第二方面中阐述的本发明，除了在其中所涉及的第一方面提供的优点之外，还提供了以下优点。即，因为即使由于支架摆动引起气门抵靠位置移动的情况下移动量也较小，所以可以抑制由于支架摆动引起的气门抵靠表面的磨损过程。另外，因为可以将气门抵靠部分的尺寸制造得较小，所以可使副摆动件小型化。
根据在第三方面中阐述的本发明，除了在其中所涉及的第二方面提供的优点之外，还提供了以下优点。即，因为能够减小基于发动机气门的反作用力而作用在支架上的力矩，所以在这方面本发明也有助于减小驱动机构的驱动力。另外，因为基于最大气门驱动力而作用在支架上的力矩在特定摆动位置变为零，所以能进一步减小驱动机构的驱动力，从而使驱动机构紧凑。
根据在第四方面中阐述的本发明，除了在其中所涉及的第三方面提供的优点之外，还提供了以下优点。因为能够减小基于发动机气门的反作用力而作用在支架上的力矩，所以在这方面本发明也有助于减小驱动机构的驱动力。另外，因为基于气门驱动力而作用在支架上的力矩变为零，所以能够进一步减小驱动机构的驱动力，从而使驱动机构紧凑。
图1是具有本发明的气门机构的内燃机的主要部分的剖视图，所述气门机构表示本发明的第一实施例。
图2是图1中主要部分的放大图，该图是沿着由箭头IIa-IIa所示的线剖取的、并且当沿着在图3中相同箭头所示的方向看去时关于气缸盖的剖视图，而且其是沿着箭头IIb-IIb所示的线剖取的、并且当沿着在图3中相同箭头所示的方向看去时关于传动机构的剖视图。
图3是沿着图1中的箭头III表示的方向看去的，去除内燃机气缸罩盖的气门机构的视图。
图4是沿着图3中的箭头IV-IV表示的方向看去的，沿着同一箭头所示的线剖取的剖视图。
图5是表示在图1中所示的气门机构的气门操作特性的曲线图。
图6是说明当获得图1所示的气门机构的最大气门操作特性时进气操作机构的操作的图。
图7是说明当获得图1所示的气门机构的最小气门操作特性时进气操作机构的操作的图。
图8是说明当获得图1所示的气门机构的中间气门操作特性时进气操作机构的操作的图。
图9是表示对应于图6的本发明第二实施例的图。
具体实施例方式
下面将参照图1至9描述本发明实施例。
图1至8是描述本发明第一实施例的图。参照图1，设有本发明气门机构的内燃机E是顶置凸轮轴、水冷、直列四缸、四冲程内燃机，并且以使其曲轴沿车辆横向延伸的方式横向安装在车辆中。内燃机E包括其中一体形成有四个气缸1的气缸体2、连接到气缸体2的上端部上的气缸盖3和连接到气缸盖3上端部上的气缸盖罩4，气缸体2、气缸盖3和气缸盖罩4构成内燃机E的发动机主体。
注意，应理解，在本说明书中，垂直方向表示与气缸1的气缸轴线方向A1一致的方向，向上表示气缸盖3沿气缸轴线方向A1相对于气缸1布置的方向。另外，剖面形状表示在与稍后将描述的支架摆动中心线L3、主摆动中心线L4、副摆动中心线L5或转动中心线L2垂直相交的平面中(下文简称为正交平面)的剖面形状。因而，该正交平面还构成一摆动平面，所述摆动平面是平行于稍后将描述的支架30、主摇臂50或副摇臂60的摆动方向的平面。
在各个气缸1中形成有气缸孔，通过连杆6连接到曲轴上的活塞5以在其中自由往复运动的方式装配在各个气缸1中。在气缸盖3中，燃烧室7以分别对应于各个气缸1的方式形成在沿气缸轴线方向A1面向气缸孔的表面中，并且具有一对进气口的进气端口8和具有一对排气口的排气端口9也以向各个燃烧室7开口的方式形成在气缸盖3中。火花塞10与连接到火花塞10的点火线圈11一起以插入形成在气缸3的排气侧上的插入孔中的方式安装在气缸盖3中。
这里，内燃机E的进气侧表示相对于基准平面H1布置进气门14或通向进气端口8的入口8a的一侧，所述基准平面H1包括气缸轴线L1并且平行于进气凸轮21和排气凸轮22的转动中心线L2(其还构成凸轮轴20的转动中心线L2)，内燃机E的排气侧表示布置排气门15或源于排气端口9的出口9a的一侧。于是，进气侧是相对于基准平面H1的一侧和另一侧中的一个，而排气侧是所述一侧和另一侧中的另一个。
在气缸盖3中，为每个气缸1设有一对用作主发动机气门的进气门14和一对用作副发动机气门的排气门15，进气门14和排气门15均由提升阀构成，所述提升阀以在气门导管12中往复运动的方式支承在该气门导管12中，并且被沿正常关闭的方向偏压。属于各个气缸1的所述对进气门14和所述对排气门15通过气门机构V操作而打开和关闭，从而分别打开和关闭所述对进气口和所述对排气口。气门机构V除了稍后将描述的用于驱动驱动轴29的电机28之外，布置在由气缸盖3和气缸盖罩4限定的气门室16内。
内燃机E还包括进气系统17和排气系统18。进气系统17包括空气滤清器、节气门和用于将燃烧所用的空气引入进气端口8的进气歧管17a，并且安装在气缸盖3的进气侧上各端口8的开口8a所朝向的一侧，而排气系统18包括用于将从燃烧室7流入其中的排气经由排气端口9引导到外部的排气歧管18a，并且安装在气缸盖3的排气侧上各排气端口9的开口9a所朝向的一侧。另外，作为向进入的空气供应燃料的燃料供应系统的燃料喷射阀19以这样的方式安装在气缸盖3中，即插入设在气缸盖3进气侧上的插入孔中，从而面向各气缸1的进气端口8。
于是，通过进气系统17吸入的空气借助于在活塞5下降的吸入冲程中打开的进气门14被从进气端口8进一步吸入燃烧室7中，并且在活塞5上升的压缩冲程中在空气与燃料混合的状态下被压缩。空气/燃料混合物在压缩冲程的最终阶段被火花塞10点燃以燃烧，并且在活塞下降的做功冲程中由于燃烧气体的压力而被驱动的活塞5通过连杆6驱动曲轴并使其转动。燃烧气体作为排气从燃烧室7经由在活塞5上升的排气冲程中打开的排气门15排入排气端口9。
参照图2，设在气缸盖3上的气门机构V包括单个凸轮轴20，该单个凸轮轴20以具有平行于曲轴转动中心线的转动中心线L2的方式可转动地支承在气缸盖3上，该气门机构V还包括进气凸轮21和排气凸轮22(参见图3)，该进气凸轮21是设在凸轮轴20上从而与凸轮轴20一起转动的主气门操作凸轮，该排气凸轮22构成一对副气门操作凸轮；进气操作机构，用于响应于进气凸轮21的转动而致动进气门14以使其打开和关闭；和排气操作机构，用于响应于排气凸轮的转动而致动排气门15以使其打开和关闭。于是，在本实施例中，所述进气操作机构由能够根据内燃机E的操作状态控制包括进气门14的打开和关闭正时以及最大升程量的气门操作特性的可变特性机构组成。
参照图2至4，在相对于基准平面H1的正交方向A2上位于进气门14和排气门15之间的凸轮轴20与基准平面H1垂直相交，并且更靠近气门室16的下壁，且可转动地支承在一体设在气缸盖3上的凸轮轴支架上。凸轮轴支架具有多个(这里是五个)沿转动中心线方向A3以一定间隔设在气缸盖3上的轴承部23。每个轴承部23都由一体形成在气缸盖3上的轴承壁23a和连接到轴承壁23a的轴承盖23b组成。凸轮轴20被驱动而以曲轴转速的一半转动，同时由于通过气门操作传动机构传递的曲轴动力而与曲轴互锁，该气门操作传动机构包括作为在曲轴轴端部与凸轮轴20轴端部之间延伸的环形传动带的链。因此，凸轮轴20、进气凸轮21和排气凸轮22与作为发动机转动的曲轴转动同步转动。另外，单个进气凸轮21沿转动中心线方向A3布置在所述对排气凸轮22之间。
排气操作机构包括传动机构Me，该传动机构Me将排气凸轮22的气门驱动力传递给各个排气门15，从而致动排气门15以使其打开和关闭。传动机构Me包括作为单个支承轴的摇臂轴24，其布置在凸轮轴20正上方，从而与凸轮轴20平行并且与基准平面H1垂直相交，并且固定支承在各个轴承盖23b上；和排气摇臂25b，其是作为一对第三摆动件的第三摇臂。各个摇臂25以摆动方式支承在摇臂轴24上用作枢转支承部的支点部分25c处，并通过由排气摇臂25一个端部构成的凸轮抵靠部分25a保持的辊26抵靠排气凸轮22，而通过由排气摇臂25的另一端部构成的气门抵靠部分25b保持的调节螺钉27抵靠作为排气门15的气门轴的气门杆15a。这里，在排气摇臂25中，气门抵靠部分25b是更加靠近排气门15的位置，并且还是在气门弹簧13拉伸和收缩的方向(平行于轴线L8的方向，稍后将描述)上位于气门弹簧13的延伸部上的位置。于是，在排气摇臂25中，支点部分25c设在中间部分，这是在凸轮抵靠部分25a与凸轮抵靠部分25b之间的位置。稍后将描述的调节螺钉27和调节螺钉65是将气门间隙调节为适当值的螺钉。
进气操作机构包括传动机构Mi和驱动机构Md，传动机构Mi用于将进气凸轮21的气门驱动力F1(参照图6)传递给各个进气门14从而致动进气门14以使其打开和关闭，驱动机构Md具有作为致动器的电机28，用于驱动设在传动机构Mi上的活动支架30，从而根据被驱动机构Md驱动而移动的支架30的移动位置来控制进气门14的气门操作特性。
传动机构Mi包括支架30，其被这样支承，即相对于气缸盖3围绕平行于转动中心线L2的支架摆动中心线L3摆动，从而响应于电机28的操作而摆动；作为主摆动件的主摇臂50，其被这样支承，即围绕主摆动中心线L4摆动，从而响应于进气凸轮21的转动而摆动；和作为副摆动件的副摇臂60，其被这样支承在支架上，即围绕副摆动中心线L5摆动，从而响应于主摇臂50的摆动而摆动。副摇臂60将通过主摇臂50传递给它的气门驱动力F1传递给进气门14。因此，在本实施例中，用于致动进气门14以使其打开和关闭的进气摇臂由多个摇臂组成，这里，由一组包括主摇臂50和副摇臂60的摇臂组成。
驱动机构Md包括在气门室16外侧安装在气缸盖罩4上的电机28，和驱动轴29，该驱动轴29被这样支承，即相对于气缸盖3摆动从而被可逆电机28驱动而转动以使支架30摆动。
这里，主摆动中心线L4和副摆动中心线L5以及驱动轴29的转动中心线L6平行于与进气凸轮21和排气凸轮22的转动中心线L2不同的支架摆动中心线L3。另外，支架摆动中心线L3和转动中心线L2位于进气侧，而转动中心线L6位于排气侧。
参照图2、3，布置在所述对轴承部23(它们在各气缸1的凸轮轴20上方沿转动中心线方向A3彼此相邻)之间的支架30包括支点部分31，其位于气缸盖3的进气侧上并枢转支承在轴承盖23b上；作为动作部的齿轮部分32，其位于气缸盖3的排气侧上，电机28的驱动力通过驱动轴29作用在该齿轮部分32上；以及主支承部分33和副支承部分34，它们沿正交方向A2布置在支架摆动中心线L3与齿轮部分32之间，并且分别支承主摇臂50和副摇臂60。另外，当从转动中心线方向A3看去时(下文称为当侧向看去时)，几乎整个传动机构Mi都布置在以转动中心线L2、支架摆动中心线L3和转动中心线L6作为其三个顶点的三角形内(参照图2)。
当侧向看去时，支架30呈现向下朝着进气凸轮21弯曲的大致类似L形，并具有从支架摆动中心线L3朝着齿轮部分32线性延伸的臂状底部41和从底部41沿接近进气凸轮21的方向伸出的伸出部分42。底部41由一对沿转动中心线L3彼此面对的侧壁43和连接壁44将这两个侧壁43连接在一起的部分44a组成，并且所述部分44a构成了在以支架摆动中心线L3为中心辐射的径向方向上支架30的最外端部分。另外，伸出部分42由一对从各侧壁43向下延伸的伸出壁45和连接壁44的剩余部分44b组成，剩余部分44b在其更靠近底部41的部分处连接所述对伸出壁45。
底部41以大致沿正交方向A2从进气侧延伸至排气侧的方式布置在凸轮轴20、进气凸轮21和摇臂轴24上方，支点部分31大致布置在沿正交方向A2与气门抵靠部分相同的位置，稍后将描述，支架摆动中心线L3布置在作为进气门14的气门轴的气门杆14a的延伸部(图2中，该延伸部由双点划线表示)上，该延伸部沿着气门杆14a的轴线L7延伸。通过采用该结构，使得支架摆动中心线L3与来自进气门14的反作用力F2(参照图6)的作用线之间的距离在作为最大极限的气门杆14a的范围内保持得较小。另一方面，布置为大致沿气缸轴线方向A1延伸的伸出部分42总是位于支架30的摆动范围内的排气侧上。
支点部分31和副支承部分34设在各侧壁43上，齿轮部分32以从基部41向伸出部分42延伸的方式设在连接壁44上，主支承部分33设在各伸出壁45上。如图4所示，支点部分31枢转支承在形成于轴承盖23b上的支承部分23c上。支承部分23c连同用螺栓连接到轴承盖23b上端部分上的保持盖70限定具有圆形截面的孔71，从而形成在支点部分31上的支承轴31a以在其中滑动的方式插入孔71。接着，属于相邻气缸1的支架30的支承轴31a支承在公共齿轮盖23b上。
参照图2，在构成底部41的下侧部的各个侧壁43的下侧部分中，在凸轮轴20侧上伸出壁45从侧壁43向下伸出的部分形成容纳部分39，该容纳部分39连同伸出壁45更靠近侧壁43的部分限定容纳空间39a，该容纳空间39a用于在其中容纳支架30和摇臂轴24，摇臂轴24是布置在主摇臂50周边上的部件。容纳空间39a向下朝着摇臂轴24开口。于是，当摇臂轴24占据作为预定位置的主极限位置时，摇臂轴24容纳在容纳空间39中的比例变为最大，所述预定位置为支架30最大程度地向下摆动时的摆动位置(参见图2或图6所示的状态)。
又参照图3，在底部41中，除了支点部分31的部分沿转动中心线方向A3布置在所述对排气摇臂25之间，主摇臂50和副摇臂60均沿转动中心线方向A3布置在所述对侧壁43之间。主支承部分33和主摆动中心线L4位于排气侧上，而副支承部分34和副摆动中心线L5位于进气侧上。于是，距支架摆动中心线L3的距离按照副摆动中心线L5、转动中心线L2、主摆动中心线L4和转动中心线L6的顺序变长。因此，如图2所示，对于在正交平面与主摆动中心线L4之间的主交点C1，以及在正交平面与副摆动中心线L5之间的副交点C2，在支架摆动中心线L3与主交点C1之间的距离大于在支架摆动中心线L3与副交点C2之间的距离。
另外，在支架30的摆动范围内，主摆动中心线L4包括支架摆动中心线L3，并位于凸轮轴20所位于的凸轮轴侧上，或者位于相对于特定平面H2的下侧上，该特定平面H2与基准平面H1垂直相交，而副摆动中心线L5位于与凸轮轴侧相反的一侧或者上侧上。在本实施例中，当支架30占据作为预定位置的副极限位置时，主摆动中心线L4大致位于特定平面H2上，并且当支架30占据除副极限位置之外的任何其它位置时主摆动中心线L4位于特定平面H2下方，所述预定位置为当支架30最大程度地向上摆动时的摆动位置(如图1中的双点划线所示的状态，或者如图7中所示的状态)。
调整主摆动中心线L4的主支承部分设在伸出部分42的构成更靠近进气凸轮21的位置的下端部分上，并具有被压配入一孔中的柱形支承轴35，该孔形成在各个侧壁43中。由支承轴35通过多个滚针36以摆动方式支承在支点部分51处的主摇臂50在由主主摇臂50的一个端部构成的凸轮抵靠部分52保持的辊53处抵靠进气凸轮21，并且在由主摇臂50的另一端部构成的驱动抵靠部分54处抵靠副摇臂60。在主摇臂50中，支点部分51设在位于凸轮抵靠部分52与驱动抵靠部分54之间的中间部分上。于是，主摇臂50由于诸如由支架30保持的弹簧的偏压装置(未示出)的偏压力而被偏压，从而使辊53一直压靠进气凸轮24。另外，用于在其中容纳辊53的容纳空间57以从支点部分51向凸轮抵靠部分52延伸的方式设在主摇臂50中，并且容纳空间57构成允许转动的进气凸轮21的凸轮突出部分21b通过的逸出空间。于是，主摇臂50和进气凸轮24能彼此靠近地布置，同时通过容纳空间57避免了主摇臂50与进气凸轮24之间的干涉。
调整主摆动中心线L5的副支承部分34设在底部41上，从而在正交方向A2上位于主支承部分33与支架摆动中心线L3之间，并具有被压配在形成于各个侧壁43中的孔中的支承轴37。由支承轴37通过多个滚针38以摆动方式支承在支点部分61处的副摇臂60在由副摇臂60的一个端部构成的从动抵靠部分62保持的辊63处抵靠主摇臂50的驱动抵靠部分54，并且在由该副摇臂60的另一端部构成的一对气门抵靠部分64保持的调节螺钉65处抵靠分别作为所述对进气门14的抵靠部分的气门杆14a。这里，在副摇臂60中，气门抵靠部分64是更靠近进气门14的位置，也是在气门弹簧13拉伸和收缩的方向(平行于轴线L7的方向)上位于气门弹簧13的延伸部上的位置。于是，在副摇臂60中，支点部分61设在位于从动抵靠部分62与气门抵靠部分64之间的中间部分上。另外，因为辊63的截面形状为圆形，所以与稍后将描述的凸轮轮廓55抵靠的从动抵靠部分62的抵靠表面的截面形状同样为弧形。
在作为彼此抵靠的驱动抵靠部分54和从动抵靠部分62之一的驱动抵靠部分54上，形成有凸轮轮廓55，该凸轮轮廓55具有使进气门14保持在关闭状态下的空转轮廓55a，以及通过抵靠作为另一抵靠部分的从动抵靠部分62的辊63而将进气门14置于打开状态的驱动轮廓55b。接着，作为凸轮轮廓55与辊63彼此抵靠的抵靠位置的臂抵靠位置P2位于凸轮轴20和摇臂轴24上方，并且当从气缸轴线方向A1看去时(以下称为当从顶部看时)位于叠加在凸轮轴20和摇臂轴上方的位置处。
空转轮廓55a形成为具有围绕主摆动中心线L4形成的弧形截面形状，并且设计成在空转轮廓55a与辊63之间形成间隙的状态下，以及在辊63抵靠空转轮廓55a的状态下，通过主摇臂50传递的进气门21的气门驱动力F1不传递到副臂60。如果这样，则主摇臂50处于其中副摇臂60未被进气凸轮21通过主摇臂50摆动的静止状态。接着，当主摇臂50和副摇臂60在其中主摇臂50的辊53抵靠进气凸轮21的基圆部分21a的状态下彼此抵靠时，辊63一直抵靠空转轮廓55a。因此，当臂抵靠部分P2位于空转轮廓55a上的任意位置时，进气门14由于气门弹簧13的弹簧力而保持在关闭状态，并且在用作气门抵靠部分64的气门抵靠表面的调节螺钉65的气门抵靠表面65a与用作进气门14的抵靠表面的气门杆14a的末端表面14b之间形成气门间隙。
驱动轮廓55b将通过主摇臂50传递给它的进气凸轮21的气门驱动力F1传递给副摇臂60，从而使副摇臂60摆动，并且当调节螺钉65抵靠气门杆14a时，摆动的副摇臂60将气门驱动力F1传递到进气门14，以由此使进气门14进入提供预定升程量的打开状态。
因此，副摇臂60相对于支架30的摆动位置由主摇臂50调整。
另外，驱动抵靠部分54具有单坡屋顶状薄部54a，该薄部54a斜向下朝着进气凸轮24或进气门14伸出，并且空转轮廓55a形成在该薄部54a上。于是，通过利用薄部54a而在主摆动中心线L4与空转轮廓55a之间的主摇臂50中在以主摆动中心线L4为中心辐射的径向上形成在其中根据摇臂轴24的摆动位置容纳摇臂轴24的容纳部分56。接着，当支架30到达主极限位置并且主摇臂50沿着进气门14的升程量增加的方向摆动时，摇臂轴24容纳在容纳部分56中的比率增加。
当在其中主摇臂50的凸轮轮廓55和副摇臂60的辊63彼此抵靠的状态下，以及其中副摇臂60处于静止的状态下，即，在辊63抵靠空转轮廓55a的状态下时，抵靠进气门14的末端表面14b的调节螺钉65的气门抵靠表面65a的截面形状是围绕支架摆动中心线L3形成的弧形。因此，当在处于静止状态下的副摇臂60抵靠空转轮廓55a的状态下时，气门抵靠表面65a由作为围绕支架摆动中心线L3形成的柱形表面的一部分的部分柱形表面，或者作为围绕支架摆动中心线3上的一点形成的球形表面的一部分的部分球形表面构成。于是，在其中副摇臂60的辊63不抵靠主摇臂50的空转轮廓55a的状态下，处于静止状态下的副摇臂60不相对于支架30摆动，与支架30的摆动位置无关。
底部上的所述对支点部分31构成容纳空间，在该容纳空间中容纳沿转动中心线方向A3连续设置的所述对气门抵靠部分64，以及所述对调节螺钉65。
另外，当主摇臂60处于静止状态从而使进气门14保持在关闭状态时，支点部分31位于在侧向看去时支点部分31叠加在气门抵靠部分64和调节螺钉65上的位置处，并且支架摆动中心线L3位于其中支架摆动中心线L3与气门抵靠部分64垂直相交的位置，另外，调节螺钉65，更精确地，支架摆动中心线L3位于其与调节螺钉65的中心轴线垂直相交的位置。
另外，主摇臂50以沿着气缸轴线方向A1延伸的方式布置，并且除了在支架摆动范围内的驱动抵靠部分54外均位于排气侧上，作为辊53与进气凸轮21抵靠的抵靠位置的凸轮抵靠位置P1位于排气侧上，并且臂抵靠位置P2位于进气侧上。接着，辊53在沿正交方向A2更靠近排气门15的部分处抵靠进气凸轮21，并且当支架30摆动时，凸轮抵靠位置P1主要沿气缸轴线方向A1移动。另一方面，副摇臂60以沿着正交方向A2并沿着底部41延伸的方式布置，并位于支架30摆动范围内的进气侧上。
同样参照图4，驱动轴29是在正交方向A2上对所有气缸1公用的单个转动轴，并在其轴颈部分29a处通过用螺钉连接到轴承盖23a上的保持盖72可转动地支承在轴承盖23b上，从而可转动地支承在气缸盖3上。驱动齿轮29b沿转动中心线方向A3以一定间距设在驱动轴29上，以用于各个气缸1，并且驱动齿轮29b与形成在连接壁44中的齿轮部分32啮合，从而使支架30在电机28的转矩作用下围绕支架摆动中心线L3摆动。
齿轮部分32是在构成部分底部41的连接壁44和伸出部分42上的表面，该表面面向驱动轴29并且形成为在以支架摆动中心线L3为中心辐射的径向上在外周表面44c上的伸出部分42和底部41之间延伸。该外周表面44c构成支架30距支架摆动中心线L3最远的位置。齿轮部分32形成为使其在正交平面上的形状为围绕支架摆动中心线L3形成的弧形形状，并且具有以弧形方式布置在正交平面上的多个齿。于是，从驱动轴29施加从而作用在齿轮部分32上的驱动力的作用线沿切向指向围绕支架摆动中心线L3形成在正交平面上的弧。
另外，驱动轴29位于沿着气门杆15a的轴线L8延伸的排气门15的气门杆15a的延伸部上，并且整个驱动轴29的大部分比气门杆15a的延伸部更加靠近基准平面H1。另外，在正交平面A2中，驱动轴29大致位于与排气摇臂的气门抵靠部分25b和气门杆15a的末端面25b相同的位置。因此，如图4所示，当从顶部看时，驱动轴29位于叠加在气门抵靠部分25b和末端面15b上方的位置。这里，在排气门15中，气门杆15a是与气门抵靠部分25抵靠的抵靠部分，而末端面15b是该抵靠部分的抵靠表面。
电机28由电子控制单元(下文称为ECU)控制，来自用于检测内燃机E操作状态的操作状态检测单元的检测信号输入该电子控制单元。操作状态检测单元包括用于检测内燃机E的发动机转速的转速检测单元，用于检测内燃机E负载的负载检测单元等。于是，通过根据操作状态由ECU控制电机28的转动方向和转速，来控制驱动轴29的转动方向和转动量，从而驱动支架30在由电机28调整的主极限位置和副极限位置之间的摆动范围内摆动，而与进气凸轮21或凸轮轴20的转动位置无关。于是，具有与支架30一起摆动的主中心线L4的主摇臂50和具有副摆动中心线L5的副摇臂60分别按照根据操作状态控制的支架摆动位置移动，从而连续改变打开和关闭正时，最大升程量和最大升程正时。
另外，如图3所示，支架30、主摇臂50和副摇臂60以及驱动齿轮29b形成为大致关于相对于平面H3的平面对称，平面H3包含一中心点并与支架摆动中心线L3垂直相交，所述中心点沿转动中心线方向A3将主摇臂50的宽度一分为二。因此，因为在传动机构Mi中，没有基于气门驱动力F1、来自进气门14的反作用力F2和驱动轴29的驱动力而产生任何围绕与基准平面H1垂直相交的直线作用的力矩，所以防止了由力矩在滑动部分处局部产生的抵靠压力的增加，从而增加了传动机构Mi的耐久性。
下面，将参照图5至8描述通过进气操作机构能够获得的气门操作特性。
参照图5，气门操作特性在最大气门操作特性Ka和最小气门操作特性Kb之间连续变化，最大气门操作特性Ka和最小气门操作特性Kb用作极限特性，从而能够在两个气门操作特性Ka、Kb之间获得无数个中间气门操作特性Kc。例如，如下所述的气门14的打开和关闭正时以及最大气门升程量从最大气门操作特性Ka经由中间气门操作特性Kc变化到最小气门操作特性Kb，最大气门操作特性Ka是内燃机E在高转速区域或高负载区域中运转时得到的气门操作特性，中间气门操作特性Kc是内燃机E在低转速区域或低负载区域中运转时得到的气门操作特性。气门打开正时不断延迟，而气门关闭正时与打开正时相比以较大变化量不断提前，从而气门打开周期不断变短，而且能够获得最大升程量的最大升程正时不断提前，并且最大升程量不断变小。注意，将最大升程正时引入为将气门正时周期一分为二的正时。
另外，在本实施例中，最小气门操作特性是能够获得气门静止状态的气门操作特性，其中最大升程量变为零，并且进气门14的打开和关闭操作停止。
在能够通过进气操作机构获得的气门操作特性中，在最大气门操作特性Ka中，气门打开周期和最大升程量变为最大，将气门关闭正时引入为最大延迟的正时。当支架30占据图2、6所示的主极限位置时能够获得最大气门操作特性Ka。注意，在图6至8中，在进气门14处于关闭状态时产生的传动机构Mi用实线表示，而在进气门14以最大升程量打开时产生的传动机构Mi用双点划线表示。
参照图6，支架30在位于主极限位置时占据在摆动范围内最靠近转动中心线L2或进气凸轮21的摆动位置，并且主支承部分33定位成沿气缸轴线方向A1叠加在进气凸轮21的凸轮突出部分21b上方。在主摇臂50的辊53抵靠进气凸轮21的基圆部分21a的状态，副摇臂60的辊63处于其中辊63抵靠凸轮轮廓55的空转轮廓55a的状态下。这时，摇臂轴24以相对较小的比率容纳在容纳空间56a中。当主摇臂50抵靠凸轮突出部分21b从而通过气门驱动力F1而沿反转方向R2(与进气凸轮21的转动方向R1相反的方向)摆动时，驱动轮廓55b抵靠辊63，从而使副摇臂60沿反转方向R2摆动，由此副摇臂60抵抗气门弹簧13的弹簧力而打开进气门14。于是，摇臂轴24以最大比率容纳在容纳空间56a中。
另一方面，当支架30占据图7所示的副极限位置时能够获得最小气门操作特性Kb。在最小气门操作特性Kb中，尽管主摇臂50通过进气凸轮21的气门驱动力F1摆动，但辊63仍处于其中辊63抵靠空转轮廓55a的状态，并且副摇臂60处于静止阶段。位于副极限位置的支架30占据在摆动范围内距转动中心线L2或进气凸轮21最远的摆动位置处。
另外，如图8所示，当支架30占据大致为摆动范围中央的中央位置(作为在主极限位置和副极限位置之间的摆动位置)时，能够获得作为在最大气门操作特性Ka与最小气门操作特性Kb之间的无数中间气门操作特性Kc中的一个的中间气门操作特性Kc1，如图5所示。在中间气门操作特性Kc中，当与最大气门操作特性Ka相比时，气门打开周期和最大升程量变小，并且将打开正时引入为延迟的正时，而将关闭正时和最大升程正时引入为提前的正时。
因此，在气门机构V中，由于最大升程量变小，同时打开正时以相对较小的变化量延迟，关闭正时和最大升程正时与打开正时相比以相对较大的变化量提前，从而进气门14关闭得较早。因此，当内燃机E在低转速区域或低负载区域中运转时，操作进气门14以使其在最大升程量较小的小升程量区域中打开和关闭，并且控制气门操作特性以使得进气门14的关闭正时提前，由此通过实现进气门14的较早关闭而降低泵送损失，从而增加燃耗性能。
下面将参照图5、6、7描述当支架30从主极限位置摆动到副极限位置时产生的传动机构Mi的操作。
当由电机28驱动的驱动轴29的驱动力作用在齿轮部分32上，从而支架30从主极限位置沿支架30远离转动中心线L2运动的摆动方向(沿反转方向R2)向上摆动时，凸轮抵靠位置P1沿反转方向R2移动，同时主摆动中心线L4和副摆动中心线L5与支架30一起摆动，从而臂抵靠位置P2沿进气门14的最大升程量增加的方向，以及远离转动中心线L2运动的方向移动，从而主摇臂50和副摇臂60分别围绕主摆动中心线L4和副摆动中心线L5摆动。在图7中，当支架占据主极限位置时，L4a、L5a、P1a、P2a分别表示主和副摆动中心线、凸轮抵靠位置和臂抵靠位置。
当主摆动中心线L4摆动时，凸轮抵靠位置P1沿反转方向R2移动，并且当辊53抵靠凸轮突出部分21b时的正时提前，同时在辊53抵靠基圆部分21a的状态下，驱动抵靠位置54沿着空转轮廓55a上的臂抵靠位置P2的移动范围(凸轮轴20的转角范围或曲轴的曲柄角范围)增加的方向移动。因而，即使空转轮廓55a上的臂抵靠位置P2的移动范围扩大，从而使得臂抵靠位置R2抵靠凸轮突出部分21b，由此主摇臂50开始摆动，因为辊63停留在空转轮廓55a上，所以副摇臂60仍处于静止状态，并且当进气凸轮21进一步转动从而使得主摇臂50更大地摆动，由此使辊63抵靠驱动轮廓55b时，副摇臂60较大地摆动，由此使进气门14打开。因此，即使辊63抵靠凸轮突出部分21的顶点21b1，通过驱动轮廓55b而摆动的副摇臂60的摆动量与在主极限位置时相比也减小，由此使进气门14的最大升程量减小。于是，在本实施例中，进气凸轮21的形状、凸轮轮廓55的形状，以及主摆动中心线L4和副摆动中心线L5的位置设定成使得当支架从主极限位置朝副极限位置摆动时，同时如图5所示，在进气门14的打开正时以相对较小的变化量延迟时，进气门14的关闭正时和最大升程量以大于打开正时变化量的变化量提前。
另外，控制气门操作特性使得当支架30从副极限位置朝主极限位置以接近转动中心线L2的方式摆动时，进气门14的打开正时从最小气门操作特性Kb不断提前至最大气门操作特性Ka，而关闭正时不断延迟，从而使气门打开周期不断延长，并且最大升程量正时不断延迟而最大升程量不断增加。
另外，如图6、7清楚所示，当支架30的摆动位置位于能够获得最大气门操作特性Ka并且最大升程量变为最大的主极限位置时，因为凸轮抵靠部分52的辊53抵靠进气凸轮21的凸轮突出部分21b的凸轮抵靠位置P1与当支架30占据能够获得最小气门操作特性Kb并且最大升程量变为最小的副极限位置时相比位于靠近特定直线L10的位置，该直线L10在与支架摆动中心线L3垂直相交的正交平面上穿过支架摆动中心线L3和转动中心线L2，所以当支架30接近气门驱动力增加的主极限位置时，辊53抵靠凸轮突出部分21b的凸轮抵靠位置P1接近正交平面上的特定直线L10。
下面将参照图7描述当支架30在摆动范围内摆动时产生的主摇臂50和副摇臂60的操作。
因为主摇臂50和副摇臂60根据与支架一起摆动的主摆动中心线L4和副摆动中心线L5的摆动位置而移动，所以主摆动中心线L4和副摆动中心线L5在支架上的相对位置保持不变，并且因为空转轮廓55a的截面形状是围绕主摆动中心线L4形成的弧形，所以当空转轮廓55a和辊63处于两个部件彼此抵靠的抵靠状态中时，诸如主摆动中心线L4和副摆动中心线L5以及臂抵靠位置P2之间的位置关系保持不变，而与支架30的摆动位置无关。
另外，因为主摆动中心线L4和副摆动中心线L5与支架30一起摆动，所以可通过增加凸轮抵靠位置P1的移动量而将气门操作特性的控制范围设为较大。例如，为了获得与臂抵靠位置相对于空转轮廓55a相同的抵靠位置，对于7中的三点划线所示的主摇臂n1、副摇臂n2，主摆动中心线N3移动，而当与其中在主摆动中心线n3移动而副摆动中心线n4不移动的情况相比，在该传动机构Mi中，能够增加凸轮抵靠位置P1的移动量。因此，当与传统示例相比时，进气门14的打开和关闭正时能够以大摆动量变化。因而，即使支架以大摆动量摆动从而使得气门操作特性的控制范围设为较大，也可将臂抵靠位置P2与凸轮轮廓55a上的辊的相对移动量抑制在较小的水平。
下面将描述如上所述构造的实施例的功能和优点。
传动机构Mi包括主摇臂50和副摇臂60，它们分别具有彼此抵靠的驱动抵靠部分54和从动抵靠部分62；和支架30，通过电机28使其围绕支架摆动中心线L3摆动，并且支架30以摆动方式支承主摇臂50和副摇臂60，从而主摆动中心线L4和副摆动中心线L5一起摆动。具有空转轮廓55a和驱动轮廓55b的凸轮轮廓55形成在驱动抵靠部分54上，并且因为空转轮廓55a在与主摆动中心线L4垂直相交的正交平面上的的截面形状是围绕主摆动中心线L4形成的弧形，所以当气门操作特性通过主摇臂50和副摇臂60根据与支架30一起转动的主摆动中心线L4和副摆动中心线L5的摆动位置的移动而改变时，主摆动中心线L4和副摆动中心线L5在支架30中的相对位置保持不变。而且，因为空转轮廓55a的截面形状是围绕主摆动中心线L4形成的弧形，所以容易保持形成在空转轮廓55a与辊63之间的间隙或者空转轮廓55a与辊63之间的抵靠状态，从而可以保持正确的气门间隙，即使在改变气门操作特性时也是如此。因此，能够防止噪音的增加，否则将由于气门间隙的增加和两个摇臂50、60的彼此碰撞产生的气门撞击噪音而使得噪音增加。另外，即使在支承主摇臂50和副摇臂60的支架30以大摆动量摆动从而增加气门操作特性的控制范围的情况下，因为主摆动中心线L4和副摆动中心线L5与支架30一起摆动，所以当与其中主和副摆动中心线之一移动而另一个不移动的情况相比，也可以将臂抵靠位置P2的相对移动量抑制在较小的水平，因此，同样在这种情况下，容易保持凸轮轮廓55a与辊63之间的间隙或者它们之间的抵靠状态，从而可以将气门操作特性的控制范围设为较大。
副摇臂60具有气门抵靠部分64，该气门抵靠部分64又具有抵靠进气门14的气门抵靠表面65a，在主摆动中心线L4与支架摆动中心线L3之间的距离大于在副摆动中心线L5与支架摆动中心线L3之间的距离，从而，因为进气凸轮21的气门驱动力F1仅通过主摇臂50和副摇臂60传递至进气门14，所以可使得传动机构Mi的尺寸紧凑，因此可使气门机构V本身的尺寸紧凑。因此，其上设有气门机构V的气缸盖3尺寸紧凑。另外，当支架3摆动时，因为主摆动中心线L4的移动量变得大于副摆动中心线L5的移动量，所以能够增加凸轮抵靠位置P1的移动量，因此能够将进气门14的打开关闭正时的控制范围设为较大。而且，因为能减小作为副摇臂60的气门抵靠部分64与进气门14抵靠的抵靠位置的气门抵靠位置的移动量，所以能够抑制气门抵靠部分64的磨损，从而可以延长保持适当气门间隙的时间。
在具有底部41和伸出部分42的支架30中(所述底部41从支架摆动中心线L3朝着齿轮部分32大致沿正交方向A2延伸，所述伸出部分42从底部41沿着大致在气缸轴线方向A1上接近进气凸轮21的方向伸出)，主支承部分33设置在伸出部分42上用于以摆动方式支承主摇臂50，副支承部分34设置在底部41上用于以摆动方式支承副摇臂60。因为主支承部分33和副支承部分34布置在支架摆动中心线L3和齿轮部分32之间，所以齿轮部分32比主支承部分33和副支承部分34相对于支架摆动中心线L3定位得更远，因此，能够减小电机28的驱动力，从而可使电机28的尺寸紧凑。而且，因为主支承部分33和副支承部分34分开设在伸出部分和底部上，所以可减小在支架摆动中心线L3与齿轮部分32之间的空间，由此可以使得支架30在支架摆动中心线L3与齿轮部分32之间的尺寸紧凑。因此，可以使其上设有气门机构V的气缸盖3在正交方向A2上的尺寸紧凑。另外，因为设置在伸出部分41上的主支承部分33比底部41更靠近进气凸轮21定位，所以在主摇臂50中，与其中主支承部分设在底部41上的情况相比，在主摆动中心线L4与凸轮抵靠部分52之间的距离变短，确保了抵抗气门驱动力F1所需的刚度，同时使得主摇臂50重量较轻。
用于容纳支承排气摇臂25的摇臂轴24的容纳空间39a形成在支架30中，由此可以将支架30和摇臂轴24布置成彼此靠近，同时避免支架30与摇臂轴24之间的干涉，因此可使得气门机构V尺寸紧凑，另外，可在有限的空间内增加支架30的摆动范围，因此能增加气门操作特性的控制范围。
在主摇臂50中，用于容纳以摆动方式支承排气摇臂25的摇臂轴24的容纳空间56a在以主摆动中心线L4为中心辐射的径向方向上形成在主摆动中心线L4与空转轮廓55a之间，由此几乎没有来自进气门14的气门驱动力F1或反作用力F2被传递至空转轮廓55a，因此驱动抵靠部分54的仅形成空转轮廓55a的部分所需的刚度必须较小，并且该部分可制成得较薄，因此主摇臂50以较轻重量制成。另外，利用薄部54a形成容纳空间56a。因而，因为通过允许摇臂轴24容纳在容纳空间56a中能够将主摇臂50和摇臂轴24布置成彼此靠近，同时避免主摇臂50与摇臂轴24之间的干涉，所以可使得气门机构V的尺寸紧凑。另外，通过允许该摇臂轴也容纳在容纳空间39a中，能够将主摇臂50和摇臂轴24布置成彼此靠近，同时避免主摇臂50与摇臂轴24之间的干涉，所以使得气门机构V的尺寸紧凑。另外，因为能够增加支承主摇臂50的支架30在有限气门室16中的空间内的摆动范围，所以能够将气门操作特性的控制范围设为较大。
由于抵靠进气凸轮24的主摇臂50和副摇臂60处于其中主摇臂50与副摇臂60分别在抵靠位置54、63处彼此抵靠的状态，所以在其中从进气凸轮21经由主摇臂50延伸至副摇臂60的气门驱动力传递路径中没有间隙、并且副摇臂60处于其中副摇臂60未通过进气凸轮21借助于主摇臂50而摆动的静止状态的情况下，设在副摇臂60上的气门抵靠部分64的气门抵靠表面65a的截面形状是围绕支架摆动中心线L3形成的弧形形状，该副摇臂60具有与支架30在与支架摆动中心线L3垂直相交的正交平面上一起摆动的副摆动中心线L5，因此，即使在支架30围绕支架摆动中心线L3摆动以改变气门操作特性的情况下，具有与支架30一起摆动的副摆动中心线L5的副摇臂60也与支架30一起摆动，并且在气门抵靠表面65a与进气门14的末端面14b之间的间隙保持不变，由此从进气凸轮21到进气门14的气门间隙保持不变。
具有与进气门14的末端面14b抵靠的气门抵靠表面65a的气门抵靠部分64在与支架摆动中心线L3垂直相交的位置处设在副摇臂60上，从而允许气门抵靠表面65a靠近支架摆动中心线L3，因此即使副摆动中心线L5由于支架30的摆动而摆动，从而使得气门抵靠表面65a抵靠末端面14b的气门抵靠位置移动，也会使得移动量较小，并且在这方面，还抑制了由于支架30的摆动而引起的气门抵靠表面35a的磨损过程，因而延长了保持适当气门间隙的时间。另外，气门抵靠表面65a靠近支架摆动中心线L3定位，从而能减小气门抵靠部分64，因此使得副摇臂60的尺寸较小。
其上作用有驱动轴29的驱动力的齿轮部分32在外周44c上设在支架30上，外周44c是支架30在正交平面上距支架摆动中心线L3最远的位置，从而在支架30上，能够使从支架摆动中心线L3到驱动力作用位置的距离基本最大化，因此能够减小电机28的驱动力，从而由此使得电机28的尺寸紧凑。另外，齿轮部分32设置成从底部41延伸至伸出部分42，从而能够增加齿轮部分32的形成范围，因此能够增加支架30的摆动范围。
当支架30沿摆动方向摆动而远离转动中心线L2运动时，凸轮抵靠位置P1沿反转方向R2移动，同时臂抵靠位置P2沿着进气门14的最大升程量减小的方向，以及远离转动中心线L2的方向移动，由此关闭正时和最大升程正时提前，同时能获得最大升程量减小的气门操作特性。这时，尽管副摇臂60与支架一起沿远离转动中心线L2运动的方向移动，因为同时被副摇臂60致动而打开和关闭的进气门14的最大升程量减小，所以副摇臂60的摆动量也减小，因此仍使得由副摇臂60占据的操作空间紧凑，从而可以将气门机构V布置在相对紧凑的空间中。
如果由于分别抵靠进气凸轮21和进气门14的主摇臂50和副摇臂60而能够通过单独的摇臂设定进气凸轮21抵靠进气门14的抵靠状态，因为主摆动中心线L4和副摆动中心线L5与支架30一起摆动，所以即使在由于支架30的摆动而使主摇臂50的移动量增加从而将气门操作特性的控制范围设为较大的情况下，与其中在主和副摆动中心线之一移动而另一个不移动的情况相比，可以将主摇臂50和副摇臂60的相对移动量抑制为较小的量。因此，增加了传动机构Mi的布置自由度，并且扩大了其应用范围，而且，因为可以将主摇臂50和副摇臂60的相对移动量抑制为较小的量，所以可将气门操作特性的控制范围设为较大。
当支架30的摆动位置接近能获得最大气门操作特性Ka的主极限位置时，凸轮抵靠部分52与凸轮突出部分21b之间的凸轮抵靠位置P1接近与支架摆动中心线L3垂直相交的正交平面上的特定直线L10，由此当凸轮抵靠位置P1位于特定直线L10上时，因为气门驱动力的作用线位于特定直线L10上，所以围绕支架摆动中心线L3基于通过主摇臂50作用的气门驱动力而产生的作用在支架30上的力矩变为零。从而因为在支架30接近能够获得进气门14的最大升程量变为最大的气门操作特性的主极限位置时最大升程量增加，所以气门驱动力也增加，可通过允许凸轮突出部分21b上的凸轮抵靠位置P1接近特定直线L10而减小作用在支架30上的力矩，并且减小抵抗所述力矩使支架30摆动的电机28的驱动力，由此电机28能紧凑制造。
气门抵靠部分64抵靠进气门14的气门杆14a，支架摆动中心线L3布置在沿着气门杆14a的轴线L7延伸的气门杆14a的延伸部上，由此使得支架摆动中心线L3与来自进气门14的反作用力F2的作用线之间的距离在气门杆14a的范围内保持较小，因此可减小基于反作用力F2而作用在支架30上的力矩，在这方面，该实施例也有助于减小电机28的驱动力。
下面将参照图9描述本发明的第二实施例。第二实施例与第一实施例的不同之处主要在于主摇臂50和支架摆动中心线，对于其它特征，第二实施例与第一实施例的结构基本相同，因此，在省略或简要描述相同特征的同时，将描述第二实施例的不同特征。注意，在需要时相同的附图标记赋予与第一实施例中所述相同或相应的部件。
在第二实施例中，辊53布置成使得主摇臂50的凸轮抵靠部分52可位于特定直线10上，其中凸轮抵靠位置P1在正交平面上穿过支架摆动中心线L3和转动中心线L2。
具体地，如图9所示，当支架30占据主极限位置时，位于凸轮突出部分21b的顶点21b1上的凸轮抵靠位置P1位于特定直线L10上。因此，辊53布置成使得当支架30的摆动位置接近能够获得其中进气门14的最大升程量变为最大的最大气门操作特性的预定位置时，位于顶点21b1处的凸轮抵靠位置P1接近特定直线L10。
于是，因为当位于顶点21b1处的凸轮抵靠位置P1位于特定直线L10上时，气门驱动力F1的作用线位于特定直线L10上，所以围绕支架摆动中心线L3基于气门驱动力F1而产生的作用在支架30上的力矩变为零。
根据第二实施例，除了气门操作特性不同之外，提供了与第一实施例同样的功能和优点，并且除了同样的功能和优点之外，还提供了以下功能和优点。
通过采用其中在主摇臂中凸轮抵靠部分52布置成使得当支架占据主极限位置时，凸轮抵靠位置P1可位于特定直线L10上的结构，因为当凸轮抵靠位置P1位于特定直线L10上时，气门驱动力F1的作用线位于特定直线L10上，所以围绕支架摆动中心线L3基于通过主摇臂50作用的气门驱动力F1而产生的作用在支架30上的力矩变为零。因此，在凸轮突出部分21b上的凸轮抵靠位置P1位于特定直线L10上和在其附近的状态中，因为能够使支架30抵抗力矩摆动的电机28的驱动力减小，所以能够使得电机28紧凑。
因而，通过采用其中当凸轮抵靠位置P1位于凸轮突出部分21b的顶点21b1上时，凸轮抵靠位置P1位于特定直线L10上的结构，因为在支架30的特定摆动位置处基于最大气门驱动力F1而作用在支架30上的力矩变为零，所以可以进一步减小电机28的驱动力。
对于其中已经改变了上述实施例的部分结构的实施例，下面将描述改变的结构。
排气操作机构可由可变特性机构而不是进气操作机构构成，并且进气操作机构和排气操作机构都可由可变特性机构构成。另外，气门机构可以包括一对凸轮轴，该对凸轮轴又包括其上设有进气凸轮的进气凸轮轴和其上设有排气凸轮的排气凸轮轴。在前述实施例中，虽然调整副摇臂60相对于支架30的摆动位置的主部件是作为摆动件的主摆动件(主摇臂50)，但主部件可以是进行除摆动之外的其它运动的部件。
凸轮轮廓可形成在副摇臂60的从动抵靠部分62上，而不是形成在主摇臂50的驱动抵靠部分54上，这时，例如主摇臂50的驱动抵靠部分的辊这样的部分抵靠凸轮轮廓。诸如凸轮抵靠部分或从动抵靠部分62的抵靠表面可由除辊之外的其它截面类似于弧形的滑动表面构成。主和副摇臂可以是摇摆类型。另外，在副摇臂60中，具有气门抵靠表面的气门抵靠部分可以没有调节螺钉。
驱动机构Md可包括通过驱动轴29摆动的部件或连杆机构以代替驱动齿轮29b。另外，驱动机构Md可不具有所有气缸公用的驱动轴，并且可以具有由用于特定气缸的单独致动器驱动的驱动轴。通过采用该结构，可以根据操作状况停止部分气缸的运行。
支架摆动中心线L3可以设定在中心线L3与气门杆14a的轴线L7垂直相交的位置处。另外，支架摆动中心线L3的位置可以设定为使得来自进气门14的反作用力F2产生沿着由此抵消基于气门驱动力F1的力矩的方向作用的力矩。
虽然最小气门操作特性Kb是最大升程量变为零的气门操作特性，但是最小气门操作特性Kb可以是最大升程量的值不是零的气门操作特性。
相对于曲轴或能够改变凸轮轴20相位的可变相位机构的进气凸轮14可设在凸轮轴20上或气门传动机构上。
支架30不必由用于各个气缸从而彼此分开的单独部件组成，而可以是通过连接装置将单独部件连接在一起，或者支架30可以对于所有气缸都一体形成。
当凸轮抵靠位置P1位于基圆部分21a时，通过采用其中凸轮抵靠部分布置成使得凸轮抵靠位置P1位于特定直线L10上的结构，可以获得比第一实施例所获得的气门操作特性更长的气门打开周期且更大的最大气门特性的气门操作特性。
另外，在第二实施例中，虽然在支架30位于主极限位置的状态下，当凸轮抵靠位置位于凸轮突出部分的顶点处时，凸轮抵靠部分布置成使得凸轮抵靠位置位于特定直线上，但是在支架位于除主极限位置之外的任何其它摆动位置的状态下，凸轮抵靠部分可以布置成使得位于凸轮突出部分顶点的凸轮抵靠位置定位在特定直线上，或者位于凸轮突出部分的除顶点之外的任何其它位置上的凸轮抵靠位置定位在特定直线上。
内燃机可以是单气缸内燃机并且可应用于除车辆之外的设备，例如应用于诸如具有沿垂直方向定向的曲轴的舷外发动机的船用推进装置。
虽然结合本发明优选实施例进行了描述，但对于本领域技术人员很明显的是，在不脱离本发明的情况下可以进行各种改变和修改，因此本发明目的在于在所附权利要求中涵盖落在本发明真正精神和范围内的所有改变和修改。
权利要求
1.一种用于内燃机的气门机构，该气门机构包括气门操作凸轮，其围绕转动中心线与发动机的转动同步转动；发动机气门，其包括进气门和排气门中的至少一个；传动机构，其用于将所述气门操作凸轮的气门驱动力传递到所述发动机气门，从而操作所述发动机气门处于打开和关闭状态，该传动机构包括主摆动件，其具有抵靠所述气门操作凸轮的抵靠部分，并且通过所述气门操作凸轮围绕主摆动中心线摆动；副摆动件，其具有抵靠所述发动机气门的气门抵靠部分，并通过所述主摆动件将气门驱动力传递到所述发动机气门，且围绕副摆动中心线摆动；支架，其以摆动方式支承所述主摆动件和副摆动件，从而使得所述主摆动中心线和副摆动中心线与其一起转动，所述支架围绕不同于所述气门操作凸轮的转动中心线的支架摆动中心线摆动；驱动机构，其用于驱动所述支架从而根据所述支架的摆动位置控制包括所述发动机气门的打开和关闭正时以及最大升程量的气门特性；其中当所述支架的摆动位置接近其中获得最大升程量变为最大的气门操作特性的预定位置时，所述气门操作凸轮的凸轮突出部分与所述凸轮抵靠部分彼此抵靠的凸轮抵靠位置接近穿过所述支架摆动中心线和所述转动中心线的特定直线。
2.如权利要求1中所述的用于内燃机的气门机构，其特征在于，具有抵靠所述发动机气门的气门抵靠表面的所述气门抵靠部分设在与所述支架摆动中心线相交的位置。
3.如权利要求1中所述的用于内燃机的气门机构，其特征在于，所述气门抵靠部分抵靠所述发动机气门的气门轴，所述支架摆动中心线布置在沿着所述气门轴的轴线延伸的该气门轴的延伸部上，并且当所述凸轮抵靠位置位于所述凸轮突出部分的顶点时，所述凸轮抵靠位置位于特定直线上。
4.如权利要求1中所述的用于内燃机的气门机构，其特征在于，所述气门抵靠部分抵靠所述发动机气门的气门轴，所述支架摆动中心线布置在沿着所述气门轴的轴线延伸的该气门轴的延伸部上，并且所述凸轮抵靠部分布置成使得所述凸轮抵靠位置能够位于穿过所述支架摆动中心线和所述转动中心线的特定直线上。
全文摘要
本发明提供一种用于内燃机的气门机构，该气门机构包括通过进气凸轮(21)围绕主摆动中心线(L4)摆动的主摇臂(50)、将气门驱动力(F1)传递到进气门(14)并且围绕副摆动中心线(L5)摆动的副摇臂(60)，以及按照使主和副摆动中心线(L4、L5)与其一起转动的方式支承主摇臂(50)和副摇臂(60)的支架(30)。当支架(30)接近其中获得最大升程量变为最大的气门操作特性的摆动位置时，凸轮突出部分(21b)与主摇臂(50)的辊(53)抵靠的抵靠位置(P1)接近穿过支架摆动中心线(L3)和进气凸轮(21)的转动中心线(L2)的特定直线(L10)。
文档编号F01L13/00GK1918364SQ200580004969
公开日2007年2月21日 申请日期2005年2月17日 优先权日2004年2月17日
发明者田代雅彦 申请人:本田技研工业株式会社