内燃机阀机构的制作方法

专利名称：内燃机阀机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种内燃机阀机构，该机构能够响应发动机的驱动状态在不同的驱动时刻 驱动内燃机的进气阀(intake valve)和排气阀(exhaust valve)打开和关闭。技术背景近年来， 一种阀机构(后文有时称为可变阀机构)得到开发并投入实际应用，其中在 往复式内燃机(后文中称为发动机)中设置的进气阀和排气阀(后文中总称为发动机阀或 者简称为阀)的操作特性(打开和关闭时间，打开周期)能够响应发动机的载荷状态或速 度状态改变到最佳特性。作为用于改变如前所述的这样的阀机构中的工作特性的机构之一，例如，已经开发一 种机构，其中响应发动机的转动状态选择性地采用具有适用于发动机的低速驱动状态的凸 轮轮廓的低速凸轮和具有适用于发动机的高速驱动状态的凸轮轮廓的高速凸轮，从而使发 动机阀在打开和关闭状态之间工作(实例可参考专利文献1)。下面参考图10至12对常规的阀机构的结构实例进行描述。如图10和11所示，每个 汽缸的两个进气阀11和12和两个排气阀21和22设置在发动机汽缸上方的汽缸盖10上， 所设置的阀机构30用于驱动进气阀11和12及排气阀21和22。阀机构30由用于驱动进气阀11和12的进气阀驱动系统和用于驱动排气阀21和22 的排气阀驱动系统形成。进气阀驱动系统包括凸轮轴31,固定到凸轮轴31上的凸轮31a 至31c，摇轴32，和支撑在摇轴32上以进行摇动运动并分别由凸轮31a至31c驱动的摇 臂33至35。排气阀驱动系统包括与进气系统共用的凸轮轴31，固定到凸轮轴31上的凸 轮31d和31e，摇轴36，和支撑在摇轴36上以进行摇动运动并分别由凸轮31d至31e驱 动的摇臂37至38 (图11中未显示)。具有连接转换机构41的可变阀机构40设置在阀机构30的进气阀驱动系统的一部分 上。该可变阔机构40简单描述如下。进气阀驱动系统的摇臂33到35中的摇臂33和34的一端分别设置调节螺栓33a和34a， 进气阀11和12的杆端部分别通过调节螺栓33a和34a与摇臂33和34的一端接触。从而，
进气阀11随着摇臂33的摇动运动打开和关闭，进气阀12随着摇臂34的摇动运动打开和 关闭。此外，滚轮33b和34b分别设置于摇臂33和34的另一端。滚轮33b和34b与低速凸 轮31a和31b接触，低速凸轮31a和31b形成与发动机的低速驱动相对应的低速凸轮轮廓， 如果摇臂33和34分别随着低速凸轮31a和31b被转动驱动，则进气阀11和12被打开， 其操作特性适宜于低速驱动。另一方面，摇臂(第二摇臂)35能在形成于其一端的接触凸起35a处与摇臂33和34 接触，并在形成于其另一端的滚轮35b处与高速凸轮31c接触，高速凸轮31c形成与发动 机的高速驱动相对应的高速凸轮轮廓。此外，如图12 (a)和12 (b)所示，具有开口 53的汽缸50形成在位于摇臂33和34 一侧的摇臂35的一端能接触的位置，活塞51内置于汽缸50中。从摇轴32 —侧通过油路(通路)17向汽缸50中提供工作油(这里润滑油也作为工作 油使用)，如果向汽缸50中提供压力油，则活塞51向上运动并关闭开口 53，如图12 (b) 所示。另一方面，如果汽缸50中的压力油被释放到空气中，则活塞51在回复弹簧52的 偏置作用下向下移动并打开开口 53，如图12 (a)所示。然后，由前述的汽缸50中这样的活塞51和用于调节汽缸50中的油压的油压调节装 置(未显示)形成用于改变摇臂33和34与摇臂35之间的连接状态的连接转换机构41， 由连接转换机构41和进气阀驱动系统形成可变阀机构40。根据前面描述的结构，如果汽缸50中的压力油通过油压调节装置排出，则在汽缸50 的开口 53中形成一个空间[参照图12 (a)]。在这种情况下，如果摇臂35由高速凸轮31C 驱动转动，则接触凸起35a向前进入该空间。然而，接触凸起35a未与摇臂33和34本身 接触，此时摇臂35显示所谓的失摆状态(摇臂非接触状态)。相应地，摇臂33和34随着 各自对应的低速凸轮31a和31b被驱动转动，并且进气阀11和12以适宜于低速驱动(低 速驱动模式)的特性而被驱动打开和关闭。另一方面，如果油压调节装置调高汽缸50中的油压，则活塞51进入接触状态，在该 状态下，活塞51突起，并将汽缸50的开口 53关闭[参照图12 (b)]。相应地，摇臂35 摆动时，位于摇臂35—端的接触凸起35a与活塞51的侧面54 (接触面)相接触，通过活 塞(在摇臂接触状态下)使摇臂33和34摇动。此时，摇臂35驱动摇臂33和34，使之随 着高速凸轮31c摇动，同时从低速凸轮31a和31b离开，从而以适宜于发动机的高速驱动 的特性打开和关闭进气阀11和12 (高速驱动模式)。
专利文献1:日本专利申请公开公报No. 2003-343226发明内容本发明待解决的目标顺便提及，如前述的常规技术中要求活塞51具有相对大的直径，其理由是必须提供 允许摇臂35在低速驱动模式操作时(摇臂非接触时)可靠进行失摆运动的空间，以及必 须提供在其中设置用于向下偏置活塞51的回复弹簧52的空间等。然而，当活塞直径增大时，在转换驱动模式(特别是在由高速驱动模式转换到低速驱 动模式)时需要大量的油。因此，转换过程需要时间成为一个目标。此外，还有这样的可 能性，即活塞51和摇臂35的接触凸起35a之间的接触状态有可能不完全，而且由于活塞 51提升过程中阀驱动时的反作用力使活塞51可能反弹，使接触凸起35a向前进入所述开 口，从而将驱动模式转换成低速驱动模式。然后，如果活塞51在这种情况下反弹，则摇 臂33和34与凸轮碰撞从而产生冲击噪声也成为待解决的目标。此外，还有这样的可能性， 即如果冲击作用高，则滚轮34a和34b可能损坏。考虑到前述的各种目标得以产生本发明，因此本发明的目的是提供一种内燃机阀机 构，其中能够快速和可靠地实行驱动模式的转换。目标解决方法为了达到前面所述的目标，根据本发明提供一种内燃机阀机构，该机构包括在其自由 端侧连接到进气阀和排气阀之一并支撑在摇轴上以进行摇动运动的第一摇臂，支撑在摇轴 上以进行摇动运动并与第一摇臂相邻设置以由凸轮驱动转动的第二摇臂，形成在第一和第 二摇臂之一上的汽缸和安装在汽缸中进行滑动运动的第一活塞，以突起的形式设置在第一 和第二摇臂中的另一个之上与第一活塞相接触的接触凸起，对第一活塞朝向第一活塞与接 触凸起相接触的接触位置施加偏置的回复弹簧，和设置成至少在第一活塞位于非接触位置 时与第一活塞平行延伸并构造成当从液压油路向其提供液压时使第一活塞克服回复弹簧 的偏置力位移到第一活塞不与接触凸起相接触的非接触位置的第二活塞。 最好，第二活塞形成为具有比第一活塞更小的直径。 最好，第二活塞设置成在从接触凸起离开的方向上位移。 汽缸可以形成于第二摇臂上，第一活塞和第二活塞都可以设置于第二摇臂中。 第一活塞可以设置于第一摇臂中，同时第二活塞设置于摇轴中。
本发明的效果通过本发明的内燃机阀机构，其优点是，通过设置第二活塞，第一活塞位置改变时的 转换时间(尤其是从接触位置向非接触位置的转换)可以显著降低。因此，第一摇臂和第二摇臂之间在接触和非接触位置之间的转换可以可靠地实行。从 而，可以可靠地避免这样的情况，即第一活塞和接触凸起进入半接触状态，此后接触凸起 在第一活塞的位置转换过程中通过阀驱动时的反作用力使第一活塞反弹。进一步，其优点 是由于第一活塞反弹而产生的第一摇臂和凸轮之间的冲击声或碰撞声能够被抑制，从而使 阀系统的耐用性得到显著加强。进一步，至少当第一活塞位于非接触状态时(也即是当第一活塞和第二活塞彼此接触 时)，由于第一活塞和第二活塞彼此平行地延伸，从第二活塞施加到第一活塞的所有力都 为轴向力，而没有在与轴向垂直的方向上作用的侧力。这样第一活塞可以有效地改变其位 置。进一步，在有负载作用在第一和第二活塞上的状态下，由于第一活塞采取非接触位置， 两个活塞之间没有相对摇动运动，因此可以避免活塞的磨损。相应地，可以采用树脂、铝 或类似材料制造第二活塞，从而可以实现降低第二活塞的重量。进一步，如果第二活塞采用前述的材料制造，则由于回复弹簧的偏置力也可以随着活 塞重量的降低而降低，对第一活塞的位置转换的负载也随之降低，结果是采用如发动机的 诸如空转的低速转动时采用的低液压力就可以可靠地进行转换操作。进一步，当所形成的第二活塞具有比第一活塞更小的直径时，对第一活塞进行转换操 作必须的油量显著降低，第一活塞的转换操作所需的时间也显著降低。进一步，当第二活塞以从接触凸起离开的方向上的位移关系设置时，可以很容易形成 一个空间，在该空间中第一活塞被转换到非接触位置而接触凸起进入失摆状态。进一步，当汽缸形成于第二摇臂中并且第一活塞和第二活塞都设置于第二摇臂中时， 由于通常第一活塞和第二活塞之间没有相对运动产生，因此可以防止第一活塞和第二活塞 之间接触部分的磨损。进一步，通过将第一活塞设置在第一摇臂中并将第二活塞设置在摇轴中，可以容易地 实现降低第一摇臂的惯量和提高发动机速度。


图1是显示根据本发明的第一实施例的内燃机阀机构的结构的平面示意图。
图2是显示了根据本发明的第一实施例的内燃机阀机构的排气侧结构的透视示意图。 图3是显示根据本发明的第一实施例的内燃机阀机构的进气侧结构的透视示意图。 图4是显示根据本发明的第一实施例的内燃机阀机构的基本部件结构的剖视示意图，该图是沿图1中的A-A线的剖视图。图5是显示根据本发明的第一实施例的内燃机阀机构的基本部件结构的剖视示意图，该图是沿图1中的B-B线的剖视图。图6是显示根据本发明的第一实施例的内燃机阀机构的阀提升特性的示意图。图7 (a)至7 (c)是显示根据本发明的第一实施例的内燃机阀机构的阀提升特性的示意图，其中，图7 (a)显示汽缸熄火(校注原文的cylindercut-off的译法请再审核)时的特性，图7 (b)显示低速驱动时特性，图7 (c)显示高速驱动时的特性。 图8是显示根据本发明的第一实施例的内燃机阀机构的操作特性的映射图。 图9是显示根据本发明的第二实施例的内燃机阔机构的基本部件结构的剖视图，该图与图4对应。图10是显示常规技术的示意图。 图11是显示常规技术的示意图。 图12 (a)和12 (b)是分别显示常规技术的示意图。参考数字的说明1阀机构la进气阀驱动系统lb排气阀驱动系统2凸轮轴2L， 2H， 2E凸轮3a， 3b摇轴4， 4'第一摇臂4a， 4b接触凸起5， 6第二摇臂9开口10汽缸11第一活塞 12回复弹簧13第二汽缸14销(第二活塞)15， 16油槽17通路18板形构件19 ， 26无效运动弹簧或摇臂弹簧20开口21汽缸22活塞23回复弹簧24油槽25通路40可变阀机构41连接转换机构41a第一连接转换机构41b第二连接转换机构具体实施方式
下文将参照图1至8对本发明的第一实施例进行说明。如背景技术中所描述的一样， 发动机(内燃机)的汽缸盖包括每个汽缸的两个进气阀和两个排气阔，如图l中所示的这 样的阀机构1安装在汽缸上方以驱动进气阀和排气阀。阀机构1包括用于驱动进气阀的进气阀驱动系统la和用于驱动排气阀的排气阀驱动 系统lb。此外，如图4和5所示，进气阀驱动系统la包括凸轮轴2，固定设置在凸轮轴2 上的凸轮2L和2H (参照图4和5)，摇轴3a，和支撑在摇轴3a上以进行摇动运动的摇臂 4至6。同时，排气阀驱动系统lb包括与进气系统共用的凸轮轴2、固定设置在凸轮轴2上的 凸轮2E，摇轴3b，和支撑在摇轴3b上以进行摇动运动的摇臂7和8。阀机构1的每个进气阀驱动系统la和排气阀驱动系统lb都设置具有连接转换机构41 的可变阀机构40。所设置的可变阔机构40响应发动机的载荷状态和速度状态改变进气阀
和排气阀的操作特性(打开和关闭时机和阀的提升量)。进气阀侧的可变阀机构40的结构使其可以在低速驱动模式、高速驱动模式和汽缸熄 火驱动模式之间进行转换，在低速驱动模式下进气阀以适宜于发动机低速驱动状态的操作 特性被驱动打开和关闭，在高速驱动模式下进气阀以另一种适宜于发动机高速驱动状态的 操作特性被驱动打开和关闭，在汽缸熄火驱动模式下不操作进气阀。同时，排气阀侧的可变阀机构40的结构使其能够在正常驱动模式和汽缸熄火驱动模 式之间转换，在正常驱动模式下未显示的排气阀在预定的时刻被驱动打开和关闭，在汽缸 熄火驱动模式下不操作排气阀。可以注意到，在本实施例中，相关于进气阀和排气阀，具有上述这样的汽缸熄火驱动 模式的可变阀机构40被应用到与发动机汽缸的一半对应的这些汽缸中，而不具有汽缸熄 火驱动模式的可变阀机构(即能在低速驱动模式和高速驱动模式之间转换的可变阀机构) 被应用到与汽缸的另一半对应的这些汽缸中。接下来，主要参考图1和3至5对进气阀侧的可变阀机构40进行描述。用于进气阀 驱动的摇臂4至6中的摇臂4 (第一摇臂)在其顶端与未显示的进气阀杆的上端接触。从 而进气阀能随着摇臂4的摇动运动打开和关闭。进一步，摇臂(第二摇臂)5和6与第一摇臂4相邻设置。此外，摇臂5和6的一端 分别设置滚轮5a和5b，，滚轮5a与形成对应于发动机的低速驱动的低速凸轮轮廓的低速 凸轮(第一凸轮)2L相接触。相应地，摇臂5可由低速凸轮2L驱动转动。另一方面，设置在摇臂6上的滚轮6a与形成对应于发动机的高速驱动的高速凸轮轮 廓的高速凸轮(第二凸轮)2H相接触，从而摇臂6由高速凸轮2H驱动转动。应该注意到 后文中摇臂5被称为低速摇臂5，摇臂6被称为高速摇臂6。此外，后文中摇臂4被称为 阀侧摇臂4。进一步，如图6所示，所设定的高速凸轮2H的凸轮轮廓的特性包括低速凸轮2L的凸 轮轮廓，相应地，高速摇臂6通常比低速摇臂5驱动转动更大的数量。现在，主要参考图4对低速摇臂5和阀侧摇臂4之间的转换机构(第一连接转换机构) 41a进行描述。向低速摇臂5侧突出的接触凸起4a形成于阀侧摇臂4与低速摇臂5正对的 位置，向高速摇臂6突出的另一个接触凸起4b形成于阀侧摇臂4与高速摇臂6正对的位 置。此外，如图4所示，具有开口9的汽缸(第一汽缸)10形成于低速摇臂5与接触凸起 4a正对的位置，活塞11 (第一活塞)内置于汽缸10中。进一步，用于向活塞11向下施
加偏置的回复弹簧12设置于汽缸10和活塞11之间。应该注意到开口 9的形状并不局限 于本实施例中采用的形状，只要能保证接触凸起4a能在其中被驱动转动的空间，开口 9可以采用任何形状。此外，具有比汽缸10更小直径的第二汽缸13形成于汽缸10下方，所形成的具有比 活塞11更小直径的销(第二活塞)14被插入到第二汽缸13中。这里，两个汽缸10和13被形成为使其中心轴彼此平行延伸，结果，两个活塞ll和 14彼此平行地设置于低速摇臂5 (校注原文为4，应该是5，请再审核)中。进一步， 销14以在相对于活塞11离开接触凸起4a的方向上的位移关系设置。进一步，在摇轴3a中形成两个油槽15和16，油槽15通过通路17与第二汽缸13连 接并相通。应该注意到，通过将沿摇轴3a的中心轴形成的孔由板形构件18分成两个空间 而形成油槽15和16。工作油(这里，润滑油也用作工作油)从压力油源提供到油槽15和 16。相应地，销14显示如图4所示的内置于第二汽缸13中的状态，此时在油槽15中的 工作油压较低，但是如果工作油压升高，则销14便位移到第一汽缸10—侧，同时在第二 汽缸13中保持液体密封性能。然后，如果销14以这种方式位移，则销14的上端与活塞11接触，并克服回复弹簧 12的偏置力向上推动活塞11。结果，活塞被驱动到打开开口9的位置(非接触位置)。进一步，如果油槽15中的液压释放到大气压并降低，则如图4所示，活塞11和销14 由于回复弹簧12的偏置力向下移动，并且活塞11到达使开口9关闭的位置(接触位置)。用于在摇臂4和摇臂5之间转换连接状态的第一连接转换机构41a由汽缸10中的活 塞ll、用于与活塞11接触并改变活塞11的位置的销14，和用于调节油槽15中的油压的 油压调节装置(未显示)形成。此外，虽然没有特别显示，通路17的截面面积设定成与第二汽缸13的截面面积相等 以快速驱动销14，或者考虑到摇臂5的摇动运动而将之设定得比第二汽缸13的截面面积 大。应该注意到，如果销14进入到通路17中，则由于将阻止摇臂5和摇轴3a之间的相 对摇动运动，因此第二汽缸13形成为具有阶梯结构，从而防止销14进入到通路17中。 特别是，虽然没有专门显示，第二汽缸13在靠近其下端的位置(也就是相对于通路17靠 近开口的位置)具有比销14直径小一点的直径的小直径部分，和在小直径部分上方一侧 的比销14直径大一点的另一个直径的大直径部分。通过如上描述的结构，防止销14比小 直径部分更远的移动。应该注意到，作为与如上描述的这样的结构不同的结构，通过应用 销14的截面形状与通路17的截面形状互相不同的结构也可以防止销14的前进运动。采用如上描述的这样的结构，如果油槽中的油压降低，则活塞ll由于回复弹簧12的 偏置力向下移动，从而关闭汽缸10的开口 9。相应地，如果由低速凸轮2L驱动低速摇臂 5转动，则活塞11和摇臂4 一端的接触凸起4a彼此接触，以使摇臂4和5互相整体摇动， 并且以对应于发动机的低速驱动(低速驱动模式)的特性驱动进气阀打开和关闭。另一方面，如果油槽15中的油压升高，则销14向上移动，并且活塞11克服回复弹 簧12的偏置力也向上移动，直到汽缸10的开口 9打开。在这种情况下，如果低速摇臂5摇动，则接触凸起4a向前进入开口9，低速摇臂5进 入所谓的失摆状态(摇臂非接触状态)，其中低速摇臂5和阀侧摇臂4彼此不接触。相应地，如果高速摇臂6和阀侧摇臂4处于彼此分离的状态(后文描述)，则阀侧摇 臂4不摇动，进气阀保持与凸轮2L和2H的转动相位无关的阀打开状态(汽缸熄火驱动状 态)。应该注意到，图4和5中的参考数字19表示弹簧机构(无效运动弹簧或摇臂弹簧)， 该机构用于在低速摇臂4 (校注原文如此，但这里有错，不知是错在"低速摇臂"还是 "4"上请再审核)和高速摇臂5 (校注原文如此，但这里有错，不知是错在"高速摇臂" 还是"5"上请再审核)失摆时向低速摇臂5和高速摇臂6施加偏置使之跟随凸轮2L和2H。接着，主要参考图5对高速摇臂6和阀侧摇臂4之间的转换机构(第二连接转换机构) 41b进行描述。如图5所示，在高速摇臂6中，带有开口 20的汽缸21形成于正对接触凸 起4b的位置，活塞22内置于于汽缸21中。进一步，用于向活塞22施加向下偏置的回复 弹簧23设置于汽缸21和活塞22之间。此外，汽缸21的下部与形成于高速摇臂6中的油槽24连接并相通。进一步，如图5 所示，油槽24通过形成在摇轴3a中的通路25与油槽16连接并相通。进一步，活塞22的位置响应工作油进入汽缸21的提供状态而改变。尤其是，如图5所示，当油槽16中的工作油压较低时，活塞22在汽缸21中处于内 置状态，但是如果工作油压升高，则活塞22克服回复弹簧23的偏置力向上位移。然后， 此时活塞22关闭开口 20。在这种情况下，如果高速凸轮2H驱动高速摇臂6转动，则摇臂4的接触凸起4b与活 塞22接触，从而使摇臂6和摇臂5相互整体摇动。相应地，进气阀以对应于发动机的高 速驱动的特性被驱动打开和关闭(高度驱动模式)。
另一方面，如果油槽16中的液压释放到大气压并降低，则活塞22由于回复弹簧23 的偏置力向下移动使开口 20打开。在这种情况下，如果摇臂6摇动，则接触凸起4b向前进入开口 20并进入与摇臂6不 接触的所谓失摆状态(摇臂非接触状态)。应该注意到，用于改变摇臂4和摇臂6之间的连接状态的第二连接转换机构41b由前 文描述的活塞22和用于调节油槽16中油压的液压调节装置(未显示)构成，进气侧的可 变阀机构40由第二连接转换机构41b、前文描述的第一连接转换机构41a和进气阀驱动系 统构成。现在，描述排气侧的可变阀机构40。如图2所示，排气侧阀装置lb包括阀侧摇臂7 和凸轮侧摇臂8，摇臂7和8之间的连接状态由连接转换机构41改变。这里，排气侧连接转换机构41的构造与前述进气侧(校注原文为"排气侧"，请再 审核)的第一连接转换机构41a相似，其结构与图4中所示基本相同。尤其是，排气侧连接转换机构41构造成在正常驱动模式和汽缸熄火模式之间转换。 在正常驱动模式下阀侧摇臂7和凸轮侧摇臂8彼此连接从而互相整体摇动，在汽缸熄火模 式下摇臂7和8彼此分离从而防止阀侧摇臂7的操作。进一步，阀侧摇臂7的一端与未显示的排气阀杆的上端相接触，结果随着摇臂7的摇 动运动驱动排气阀打开和关闭。进一步，凸轮侧摇臂8与前述的阀侧摇臂7相邻设置。此外，滚轮8a设置于凸轮侧 摇臂8的下端并与排气凸轮2E接触。相应地，排气凸轮2E驱动凸轮侧摇臂8转动。应该注意到，在汽缸熄火驱动之外的正常驱动时，排气凸轮2E在从低速驱动到高速 驱动的宽驱动范围内驱动排气阀打开和关闭。因此，如图6所示，排气凸轮2E的凸轮轮 廓设定到进气侧的高速凸轮2H的凸轮轮廓和低速凸轮2L的凸轮轮廓之间的中间凸轮轮 廓。进一步，向凸轮侧摇臂8突出的接触凸起(未显示)形成于阀侧摇臂7与凸轮侧摇臂 8正对的位置。然后，与进气阀侧的第一连接转换结构41a相似，在与前文所述的接触凸 起正对的位置形成开口，当插在汽缸中的活塞位移时，开口被打开和关闭(参考图4)。然后，如果开口打开，则前述的接触凸起向前进入开口，凸轮侧摇臂8进入失摆状态。 结果，凸轮侧摇臂8的摇动运动不传递到阀侧摇臂7，排气阀进入阀关闭状态(汽缸熄火 驱动模式)。另一方面，如果开口关闭，则前述的接触凸起与活塞接触，将凸轮侧摇臂8的摇动运
动传递到阀侧摇臂7，这样就驱动排气阀打开和关闭(正常驱动模式)。应该注意到，在图2中，参考数字26表示弹簧机构(无效运动弹簧或摇臂弹簧)，该 机构用于在两个摇臂7和8之间非接触时(在汽缸熄火驱动模式操作时)向凸轮侧摇臂8 施加偏置使之跟随凸轮2E。进一步，当排气侧连接转换机构41与前述的进气侧第一连接转换机构41a相似地构 造时，只有摇轴3b的内部结构不同。尤其是，虽然进气侧摇轴3a中的油槽如图4所示被 分为两条通道，但排气侧的摇轴3b中只设置一条油槽(未显示)。这是因为在排气侧，没有如进气侧(校注原文为"排气侧"，请再审核)连接转换 机构41 一样设置两个连接转换机构41a和41b。尤其是，由于在进气侧连接转换机构41 中设置用于在低速驱动模式和汽缸熄火驱动模式之间改变驱动模式的第一连接转换机构 41a，和用于在高速驱动模式和低速驱动模式之间改变驱动模式的第二连接转换机构41b， 就必须有提供通路的两个液压回路。然而，在排气侧，由于只设置用于在正常驱动模式和 汽缸熄火驱动模式之间改变驱动模式的单个连接转换机构41，因此在摇轴3b中仅设置一 个提供通路的液压回路。顺便提及，摇轴3a中的油槽15和16和摇轴3b中的油槽中工作油的提供状态可以通 过未显示的控制装置(ECU)互相独立地控制，这样，能够控制可变阀机构40的操作(也 就是对进气侧和排气侧的连接转换机构41的操作)。这里，诸如用于检测发动机速度的发动机速度传感器、用于检测发动机负载的发动机 负载传感器之类的各种传感器与ECU连接，基于来自传感器的检测信息对摇轴3a和3b中 的压力油的提供状态进行改变。进一步，例如，在ECU中提供如图8所示的映射图。该图利用所需转矩(发动机负载) 和发动机速度作为参数定义汽缸熄火区域、低速驱动区域和高速驱动区域，对进气侧和排 气侧的连接转换机构41的操进行控制，从而使发动机的驱动状态与映射图中设定的驱动 区域相一致。例如，如果发动机的驱动状态进入图8中的汽缸熄火驱动区域(除了空转之外的低载 荷和低发动机速度区域)，则可变阀机构40被设定到汽缸熄火驱动模式。在这种情况下， 工作油提供到进气侧摇轴3a的油槽15中，同时通过油槽16排出。此外，工作油还提供 到排气侧的摇轴3b的油槽中。因此，在进气侧的可变阀机构40中，第一连接转换机构41a的活塞11向上移动以及 第二连接转换机构41b的活塞22向下移动以打开形成在与摇臂4的接触凸起4a和4b正 对的位置上的开口 9和20。相应地，即使两个摇臂5和6由凸轮2L和2H驱动转动，活塞11和22也不与摇臂4 的接触凸起4a和4b接触，摇臂5和6进入失摆状态，摇臂4的摇动运动暂停以停止对进 气阀的操作。另一方面，在排气侧的可变阀机构40中，通过与进气侧的第一连接转换机构41a相 似的作用，凸轮侧摇臂8进入失摆状态，阀侧摇臂7的摇动运动暂停以停止对进气阀的操 作。从而，如图7 (a)所示，不考虑凸轮的相位，进气阀和排气阀的阀提升量总是显示为 0，设置可变阀机构40的汽缸显示汽缸熄火状态(汽缸熄火驱动模式)。应该注意到，在本实施例中，由于为相应于发动机所有汽缸的一半的这些汽缸设置可 变阀机构40，因此在发动机被驱动的同时一半汽缸处于如上所述的汽缸熄火驱动模式。此外，在图8显示的低速驱动区域中，进气侧摇轴3a的油槽15和排气侧摇轴3b的 油槽中的工作油都被排出。注意到，在进气侧摇轴3a的油槽16中，工作油的排出状态与 在汽缸熄火驱动时保持相似。从而，在进气阀侧，只有第一连接转换机构41a的操作状态 发生改变而第二连接转换机构41b的操作状态不变。尤其是，第一连接转换机构41a的活塞ll的操作关闭开口9。相应地，如果低速摇臂 5被驱动转动，则活塞ll与摇臂4的接触凸起4a接触，将低速摇臂5的摇动运动传递到 摇臂4，从而根据低速凸轮2L的凸轮轮廓驱动进气阀打开和关闭。进一步，仍在排气阀侧，由于与第一连接转换机构41a相似的作用整体驱动阀侧摇臂 7和凸轮侧摇臂8转动，根据排气凸轮的凸轮轮廓驱动排气阀打开和关闭。因此，如图7 (b)所示，进气阀和排气阀的操作特性被设定到适宜于低速驱动(低速 驱动模式)的阀定时特性。进一步，如果发动机的驱动状态进入如图8所示的高速驱动区域，则工作油被提供到 进气侧摇轴3a的油槽16中。注意到，此时，进气侧摇轴3a的油槽15和排气侧摇轴3b 的油槽中的工作油排出状态与低速驱动模式保持相似。因此，在进气阀侧，只有第二连接转换机构41b的工作状态发生变化，而第一连接转 换机构41a的工作状态不变。在这种情况下，高速摇臂6和摇臂4由第二连接转换机构41b 整体驱动转动，从而根据高速凸轮2H的凸轮轮廓驱动进气阀打开和关闭。相应地，如图7 (c)所示，进气阀和排气阀的工作特性被设定到适宜于高速驱动(高 速驱动模式)的阀定时特性。
由于作为本发明的第一实施例的内燃机阀机构如前文所述地构造，驱动模式能够响应 发动机的驱动状态快速改变。尤其是，在本装置中，由于第一连接转换机构41a构造成能 随着销14的位移改变活塞11的位置的所谓两级活塞，对活塞11的改变能够可靠地执行。尤其是，即使在活塞11的底面上不直接产生液压，但只要在销14的靠近油槽的底面 上产生液压，活塞11仍能够发生位置改变，因此，能够实现加强位置改变时的响应。顺便提及，当活塞11的操作直接由液体压力操作而发生位置改变时，必须一定体积 数量的油，该体积由活塞ll的底面面积S1 (等价于活塞直径R1)和活塞行程L的乘积计 算而来。另一方面，如果在活塞ll发生改变时必须的油量能够降低，则活塞ll的改变时 间也可降低。换句话说，如果油量能够降低，则由于活塞11能利用经降低的工作油提供 量进行位置改变，就可以实现加强位置改变时的响应。然而，考虑到活塞ll所需要的强度之类的因素，难以进一步减小活塞ll的直径大小 的縮短活塞行程，相应地，难以减少活塞11的位置转换必须的油量。因此，在本发明中应用了两级活塞结构，其中在活塞11下方设置具有小直径的销14。 利用前面描述的结构，由于移动活塞11必须的油量与销14的底面积S2 (等价于销14的 直径R2)与行程L的乘积相等，因此有这样的优点，即通过将销14的直径设定得比活塞 的直径小，就可以降低活塞ll的位置改变时间。此外，在该第一实施例中，由于活塞11 (第一活塞)和销14 (第二活塞)两个构件 都设置在摇臂5中，因此在两个活塞11和14之间不会发生相对位移或相对摇动运动。相 应地，即使销14的顶端与活塞11的底部相接触，也可以避免销14的顶端发生磨损的情 况。此外，由于不发生销14顶端的磨损，因此可以采用树脂或铝制造销14，销14的重量 可以降低。从而，可以进一步实现降低位置改变时间。进一步，通过实现降低销14的重量，回复弹簧12的偏置力可以降低，结果，活塞ll 的位置改变可以通过低液压实现。相应地，即使利用相对较低的油压(也就是说，在发动 机低速驱动下)，也可以可靠地执行对活塞11的位置改变。此外，由于两个活塞11和14彼此平行设置，来自销14的所有力都作用在沿销14的 延伸方向上活塞11的轴向而不产生侧力。这样，从这样的观点出发，也可以实现降低位 置改变时间。进一步，由于销14 (第二活塞)以从接触凸起4a离开的方向上的位移关系设置，因 此可以容易地形成其中第一活塞14的位置转换到非接触位置以使接触凸起4a进入失摆状
态的空间。现在，描述根据本发明的第二实施例的内燃机阀机构。如图9所示，在第二实施例中， 只有第一连接转换机构41a的结构与第一实施例不同，其他结构都与第一实施例相似。因 此，着重描述与第一实施例不同的部分，与第一实施例相同的元件都标以相同的参考字符， 对其的描述被省略。在该第二实施例中，如图9所示，为阀侧摇臂4'设置活塞11，而销14设置在摇轴中。 尤其是，具有开口 9的汽缸10形成在阀侧摇臂4'上而活塞11 (第一活塞)内置于汽缸10 中。此外，以彼此连通关系连接油槽15和汽缸10的通路17沿摇轴3a的直径方向形成在 摇轴3a中。销14设置成可以在通路17中前后移动。活塞11和销14的设定使两者至少在凸轮侧摇臂5'和阀侧摇臂4'彼此不接触的非接 触状态下(即在凸轮侧摇臂5'的滚轮5a与凸轮2L的基圆部相接触的状态)彼此平行地延 伸。由于根据本发明的第二实施例的阀机构按照前面描述的方式构成，因此不仅获得与前 述的第一实施例相似的作用和效果，而且还获得下面将要描述的作用和效果。尤其是，如果向油槽15提供工作油，则销14由于油压向上位移，活塞11克服回复 弹簧12的偏置力向上位移以打开开口9 (非接触位置)。因此，即使摇臂5'被驱动转动， 摇臂5'仍处于失摆状态，其驱动力不传递到摇臂4'，这样就进入两个摇臂4'和5'彼此不 连接的非接触状态。此时，当销14和活塞11相互接触时，由于销14和活塞11之间没有 相对摇动运动发生，因此可以避免销14的磨损。然后，从接触状态开始，如果油槽15中的工作油被排出，则活塞11在回复弹簧12 的推动下向下位移并关闭开口 9 (接触位置)。在这种情况下，摇臂5'和摇臂4'被整体驱 动转动，进气阀根据凸轮2L的凸轮轮廓打开和关闭(接触状态)。此时，当活塞11相对于销14摇动时，活塞11和销14在没有互相接触的情况下彼此 分离，仍然可以避免销14的磨损。进一步，为了再次从前面描述的这样的接触状态转换到非接触状态，在摇臂5'与凸轮 2L的基圆部相接触的时刻向油槽15提供压力油。因此，由于与第一实施例相似在销14与 活塞11彼此平行延伸的状态下两者互相接触，因此从销14施加到活塞11的所有力都是 轴向力，而不发生在与轴向垂直的方向上作用的侧力。相应地，活塞11能够有效地发生 位置改变。
进一步，通过第二实施例，由于销14设置在摇轴3a中同时只有活塞11设置在摇臂 4'中，因此可以降低摇臂4'的惯量。相应的优点是可以容易地实现提高发动机的速度和提 高发动机的功率。虽然上文已经描述了本发明的优选实施例和针对它们的各种修改，但本发明并不局限 于这样的实施例和修改，可以以各种修改形式实现而不背离本发明的精神和范围。例如， 在前面描述的实施例中，虽然排气侧的阀机构构造成使其可以在驱动模式和汽缸熄火模式 之间转换，但也可以与进气侧相似地构造成使驱动模式可以在低速驱动模式、高速驱动模 式和汽缸熄火模式之间转换。进一步，进气侧和排气侧的可变阔机构可以构造成使其可以在低速驱动模式和高速驱 动模式之间转换，本发明可以应用到各种驱动模式的转换机构中。
权利要求
1.一种内燃机阀机构，其特征在于，包括第一摇臂(4)，该第一摇臂(4)的自由端与进气阀和排气阀之一相连接并支撑在摇轴(3a)上以进行摇动运动；第二摇臂(5)，该第二摇臂(5)支撑在所述摇轴(3a)上以进行摇动运动并与所述第一摇臂(4)相邻设置以由凸轮(2L)驱动转动；汽缸(10)，该汽缸(10)形成在所述第一和第二摇臂(4，5)之一上，以及第一活塞(11)，该第一活塞(11)安装在所述汽缸(10)中进行滑动运动；接触凸起(4a)，该接触凸起(4a)以突起的形式设置在所述第一和第二摇臂(4，5)中的另一个上用于与所述第一活塞(11)相接触；回复弹簧(12)，该回复弹簧(12)用于向所述第一活塞(11)与所述接触凸起(4a)相接触的接触位置偏置所述第一活塞(11)；和第二活塞(14)，该第二活塞(14)设置成至少当所述第一活塞(11)处于非接触位置时平行所述第一活塞(11)延伸，并构造成当向其提供液压时，使所述第一活塞(11)克服所述回复弹簧(12)的偏置力位移到所述第一活塞(11)不与所述接触凸起(4a)相接触的非接触位置。
2. 如权利要求1所述的内燃机阀机构，其特征在于，其中所述第二活塞(14)形成 为具有比所述第一活塞(11)更小的直径。
3. 如权利要求2所述的内燃机阀机构，其特征在于，其中所述第二活塞(14)设置 成在在远离所述接触凸起(4a)的方向上位移。
4. 如权利要求3所述的内燃机阀机构，其特征在于，其中所述汽缸(10)形成在所 述第二摇臂(5)上，所述第一活塞(11)和所述第二活塞(14)设置在所述第二摇臂(5) 中。
5. 如权利要求3所述的内燃机阀机构，其特征在于，其中汽缸(10)形成于所述第 一摇臂(4')上，所述第一活塞(11)设置于所述第一摇臂(4')中，同时所述第二活塞(14)设置于所述摇轴(3a)中。
全文摘要
本发明涉及内燃机阀机构，本发明的目的是使快速而可靠地实行驱动模式的转换成为可能。为了该目的，本发明的内燃机阀机构包括与进气阀或排气阀连接的支撑在摇轴(3a)上以进行摇动运动的第一摇臂(4)，支撑在摇轴(3a)上以进行摇动运动并由凸轮驱动转动的第二摇臂(5)，形成于第一和第二摇臂(4、5)之一上的汽缸(10)和设置在汽缸(10)中的第一活塞(11)，以突起的方式设置在第一和第二摇臂(4，5)中的另一个之上的接触凸起(4a)，用于在第一活塞(11)与接触凸起(4a)相接触的方向上对第一活塞施加偏置的回复弹簧(12)，和用于使第一活塞(11)位移到第一活塞(11)与接触凸起(4a)不相接触的位置的第二活塞(14)。两个活塞(11，14)设置成当第一活塞(11)处于非接触位置时两者彼此平行地延伸。
文档编号F01L13/00GK101163865SQ20058004944
公开日2008年4月16日 申请日期2005年4月14日 优先权日2005年4月14日
发明者木户祐辅, 村田真一, 大 森, 田边干雄 申请人:三菱自动车工业株式会社