用于内燃机的阀驱动装置的制作方法

专利名称：用于内燃机的阀驱动装置的制作方法
技术领域：
0001本发明涉及一种用于内燃机的阀驱动装置，尤其涉及一 种这样的用于内燃机的阀驱动装置在该阀驱动装置中，振荡构件设 置于凸轮与阀之间以使阀的振荡与凸轮轴的旋转同步。
背景技术：
0002在例如公开号为JP-A-2004-521235的日本专利申请中描 述了 一种用于内燃机的现有的可变阀驱动装置，其可以机械地改变阀 的持续时间和升程。此类现有的可变阀驱动装置包括用于推动枢轴杆 (振荡构件)抵靠凸轮的回弹弹簧(扭转螺旋弹簧，torsion coil spring )， 该枢轴杆设置于凸轮与阀之间。
0003在生产过程中，扭簧的形状差异是固有的。在上述现有 技术的可变阀驱动装置中，扭簧推动枢轴杆以使其在预定的振荡范围 内振荡。所以，扭簧形状的这种差异能够致使结合入阀驱动装置中的 一些扭簧产生比目标值大的推力，而其余扭簧则产生比目标值小的推力。
0004结果，具有过大推力的扭簧可能无法满足对于所需疲劳 强度的容许应力，从而只能提供较低的耐用性。另一方面，当发动机 速度较高时，那些具有过小弹力的扭簧可能无法为阀驱动元件(如上 述的振荡构件)的惯性力提供足够的推力。这种在高发动机速度时的
生所谓的跳动)，因此要求降低内燃机的容许速度。
0005在上述现有的可变阀驱动装置中，可增加扭簧的用于与
枢轴杆接触的 一个臂的长度以减小扭簧的弹簧常数。根据这种方法， 由扭簧的形状差异引起的弹力变化能够得到降低。然而，扭簧尺寸的 增大会降低可变阀驱动装置在内燃机上的安装性能。

发明内容
0006本发明提供一种用于内燃机的阀驱动装置，其允许由于 大规模生产引起的扭簧的形状差异，并且其还能够提高安装到内燃机 上的安装性能。
0007本发明的第 一方案提供一种用于内燃机的阀驱动装置， 其包括设置于凸轮与阀之间的使阀的振荡与凸轮同步的振荡构件，所 述阀驱动装置的特征在于包括扭簧，其具有第一部分和第二部分， 该扭簧于第一部分的端部与振荡构件接触并将该振荡构件向凸轮推
进；支承部件，其支承扭簧的第二部分；以及弹簧位置调节机构，其 调节扭簧相对于支承部件的安装位置。
0008在第一方案中，弹簧位置调节机构可以包括调节构件， 该调节构件包括从支承部件凸出的凸起，扭簧的第二部分可以围绕该 凸起，调节构件可以可旋转地安装在该支承部件上，并且该凸起可以 具有与扭簧的第二部分接触的凸轮形的外围表面。
0009在第一方案中，弹簧位置调节机构可以包括调节构件， 该调节构件具有从支承部件凸出的凸起，扭簧的第二部分可以被形成 为围绕该凸起，该凸起可以包括与所述第二部分接触的圆柱部，并且
通过使用包含与所述扭簧接触的具有不同外径的圆柱部的调节构件， 该弹簧位置调节机构调节扭簧相对于支承部件的安装位置。
0010在上述方案中，调节构件可以以这样的方位被安装在支
承部件上当内燃机的气缸盖罩被移开后，该调节构件在该调节构件 的大致轴向上是可接近的。
0011根据本发明的第一方案，通过由弹簧位置调节机构调节 扭簧相对于支承部件的安装位置，可以调节安装在阀驱动装置上的扭 簧的第一部分的方位。因此，即使使用具有较大弹簧常数的扭簧，弹 力的差异也能够得到有效降低。这样，本发明的第一方案提供了一种 用于内燃机的阀驱动装置，其允许由于大规模生产引起的扭簧的形状 差异，并且其还提供安装到内燃机上的优异的安装性能。
0012另外，扭簧的第二部分与调节构件的凸起的相对位置可 以通过旋转调节构件的凸轮形凸起来改变。这样，通过弹簧位置调节 机构调节扭簧相对于支承部件的安装位置，可以利用 一种简单的结构 来对安装在阀驱动装置上的扭簧的第一部分的方位进行调节。
0013此外，通过将该调节构件替换为包括具有不同外径的圓 柱部的调节构件，可以改变扭簧的第二部分与调节构件的凸起的相对 位置。这样，通过由弹簧位置调节机构调节扭簧相对于支承部件的安 装位置，可以利用 一 种简单的结构来对安装在阀驱动装置上的扭簧的 第一部分的方位进行调节。
0014此外，调节安装在可变阀驱动装置上的扭簧的位置的可 操作性得到了提高。这样，利用安装在阀驱动装置上的扭簧能够很容 易地调节多个气缸间扭簧的弹力差异。


0015通过下面参照附图对示例性实施例的描述，本发明前述 的和更多的目的、特征和优点将变得清晰，其中用相似的附图标记来 指代相似的元件，并且其中
图1为显示了根据本发明第一实施例的可变阀驱动装置的结构的 侧面图2为图1中所示的可变阀驱动装置的立体图3A至3C说明了图2中所示的空转弹簧(用于振荡凸轮臂)的 结构；
图4A至4C说明了图2中所示的空转弹簧(用于大升降臂)的结
构；
图5A至5C说明了弹簧位置调节机构的结构；
图6示出了从如图5A至5C中所示的调节螺钉轴向观察到的该调 节螺钉的凸轮形头部；
图7示出了第一臂的安装位置的中心位置；
图8A至8C示出了第一臂安装于图7中所示的中心位置时的安装 在弹簧支承轴上的空转弹簧；
图9说明了用于增加空转弹簧的弹力的调节方法；
图IO说明了用于减小空转弹簧的弹力的调节方法；
图11说明了扭转螺旋弹簧的各个尺寸等是如何限定的；
图12A和12B说明了根据本发明第二实施例的弹簧位置调节机构 的结构；
图13A和13B说明了用于调节具有两个窄角臂的弹簧的安装位置 的方法；
图14A和14B说明了用于调节具有两个宽角臂的弹簧的安装位置 的方法；及
图15说明了弹簧位置调节机构相对于内燃机气缸盖的安装方向。
具体实施例方式
0016以下将参照图1和2来描述根据本发明第一实施例的一 种用于内燃机的阀驱动装置。图1为根据本发明第一实施例的可变阀 驱动装置1的侧面图。更具体地说，图1示出了沿经过设置于凸轮轴 12上的第一驱动凸轮14的平面而获得的可变阀驱动装置1的截面图。 图2为图1中所示的可变阀驱动装置1的立体图。内燃机的各气缸都 包括两个进气阀和两个排气阀。图1和2中所示的装置对为各气缸设 置的所述两个进气阀或所述两个排气阀进行驱动。
0017可变阀驱动装置1机械地改变阀18的阀开启特性(如升 程和持续时间)。具体来说，可变阀驱动装置1包括摇臂式(rockerarm type)机械阀驱动机构，凸轮轴12的旋转通过该摇臂式机械阀驱动机 构被设置于该凸轮轴12上的第一驱动凸轮14转化为弹动杆(rocker arm) 16的振荡运动，然后又被转化为由弹动杆16支承的阀18的垂直 升降运动。可变阀驱动装置1通过设置于第一驱动凸轮14和弹动杆16 之间的可变阀驱动机构20来驱动弹动杆16,而不是直接通过第一驱动 凸轮14来驱动。可变阀驱动机构20可以响应于第一驱动凸轮14的旋
转来持续地改变弹动杆16的振荡运动。可变阀驱动装置1可变地控制
可变阀驱动机构20以改变弹动杆16的振荡量和振荡时刻，以便持续 地改变阀18的升程和持续时间。
0018可变阀驱动机构20包括作为其主要构成部件的控制轴 22、控制臂24、连杆臂26、振荡凸轮臂28、第一滚子30和第二滚子 32。控制轴22被设置为与凸轮轴12平行。控制轴22的旋转角可以被 执行器(未示出)(例如电动机)控制为任意角。
0019振荡凸轮臂28的夹持部(retentionpart) 28a夹持着空 转弹簧34 (在下文中可以将其简称为"弹簧34")的端部34a。弹簧 34为具有圓形横截面的扭转螺旋弹簧。在图2所示的结构中， 一个诸 如弹簧34的扭转螺旋弹簧被用于两个振荡凸轮臂28。
0020弯曲部分34b形成于弹簧34的中心部分。弹簧34经 由弹簧支承轴62安装在气缸盖(未示出)上(或者在诸如凸轮推杆的 支承构件上)(见图5A至5C )。弹簧34在可变阀驱动装置1上的安装 位置由被夹持部28a夹持的端部34a和被弹簧支岸义轴62夹持的弯曲部 分34b所限定。
0021来自空转弹簧34的推力推动形成于振荡凸轮臂28上 的滑动表面36使之抵靠在第二滚子32上，从而使第一滚子30抵靠在 第一驱动凸轮14上。第一滚子30和第二滚子32从而被定位为其两侧 都介于滑动表面36和第一驱动凸轮14的外围表面之间。
0022根据如上所述构造的可变阀驱动机构20,改变控制轴 22的旋转位置会改变第二滚子32在滑动表面36上的位置，从而改变 升降运转过程中的振荡凸轮臂28的振荡范围。所以，通过控制控制轴
22的旋转位置可以可变地调节阀18的升程和持续时间。用于可变地控 制阀18的阀开启特性的可变阀驱动机构20的结构类似于例如 JP-A-2006-70738中描述的结构，因此这里不再进行详细描述。
0023可变阀驱动装置1还包括用来为并排设置的两个阀18 的其中之一(在图2中，位于左侧的阀18L)提供固定阀开启特性的固 定阀驱动机构40。可变阀驱动装置1包括选择性地在可变阀驱动机构 29L或固定阀驱动机构40之间切换阀18L的运转的阀切换机构。
0024除了第一驱动凸轮14外，凸轮轴12还包括用于各气 缸的与第一驱动凸轮14相邻设置的第二驱动凸轮42,如图l所示。图 2中所示的固定阀驱动机构40设置于第二驱动凸轮42和振荡凸轮臂 28L之间。固定阀驱动机构40允许振荡凸轮臂28L与第二驱动臂42 的旋转协同振荡。固定阀驱动机构40包括由第二驱动凸轮42驱动的 大升降臂44。
0025大升降臂44设置在控制轴22上靠近振荡凸轮臂28L 以便独立于振荡凸轮臂28L而振荡。大升降臂44可旋转地支承与第二 驱动凸轮42的外围表面接触的输入滚子46。如同振荡凸轮臂28的情 形，大升降臂44的夹持部44a同样夹持着空转弹簧48。空转弹簧48 的弹力用作将输入滚子46压靠在第二驱动凸轮42的外围表面上的推 力。
0026根据此实施例的阀切换机构被构造为将大升降臂44与 振荡凸轮臂28L进行连接与分离。对于理解本发明，该阔切换机构的 特殊结构不是必需的，因此这里不再进行详细描述。为了进行说明， 可以使用以下结构。大升降臂44和振荡凸轮臂28L其中之一可以具有 销子，例如利用液压使该销子向另一方凸出，而另一方具有容纳销子
的销孑L。当振荡凸轮臂28L和大升降臂44处于预定的相对位置关系时， 该销子和销孔相互对准。根据这样一种结构，当振荡凸轮臂28L和大 升降臂44经由销子相互连接时，第二驱动凸轮42的压力经由大升降 臂44、振荡凸轮臂28L和弹动杆16被传递至阀18L。结果，只有阀 18的阀开启特性4皮以固定的方式进行控制，而不用考虑控制轴22的旋 转位置。
0027图3A至3C说明了图2中所示的空转弹簧34 (用于振 荡凸轮臂)的结构。更具体地说，图3A说明了^Mv穿过螺旋部分34c中 心的轴线的方向上观察到的弹簧34,图3B说明了从图3A中的箭头B 的方向上观察到的弹簧34,而图3C说明了从图3A中的箭头C的方向 上观察到的弹簧34。
0028图3A至3C示出了未负载的弹簧34。这里，弹簧34 在弯曲部分34b —侧离开螺旋部分34c的圓周的部分被称为第一臂 50a,而弹簧34在相反一侧也就是位于端部34a —侧离开螺旋部分34c 的圓周的部分被称为第二臂50b。通过安装在可变阀驱动装置1上的弹 簧34,第二臂50b承受着来自振荡凸轮臂28的负载。弹簧34产生对 抗来自振荡凸轮臂28的负载的弹力。这里，如图3A中所示，连接螺 旋部分34c的中心与第二臂50b的端部34a (负载作用点)的线段的长 度被称作"负载作用半径R2",而与该线段垂直的方向被定义为上述 弹力的作用方向。
0029第二臂50b的外边线和螺旋部分34c的圆周的外边线 相交处的点被定义为"点P"。与使得两个臂50a和50b之间的角变窄 的自由状态相比，弹簧34安装在可变阀驱动装置1上时(阀18关闭
时)，弹簧34围绕图3A中的点P以扭转角(J) 1扭转。在阀18处于升 降运转时，当振荡凸轮臂28承受着第一驱动凸轮14的起动振荡的压 力时，扭转角d)增大。此时，扭转角d)在最大偏转下(在升降曲线的 顶点)达到角小2。
0030图4A至4C说明了图2中所示的空转弹簧48 (用于大 升降臂)的结构。更具体地说，图4A至4C说明了从分别与图3A至 3C中的观察方向相同的方向上观察到的弹簧48。除了扭转螺旋弹簧单 独为 一个大升降臂44构造之外，用于大升降臂44的弹簧48的结构类 似于上述弹簧34的结构。换句话说，弹簧48与弹簧34的唯一不同之 处在于弹簧48的另一侧的端部48a形成为由弹簧支承轴62夹持的弯 曲部分48b。
0031现在将参照图5A至5C和图6来描述用于调节空转弹 簧的安装位置的弹簧位置调节机构60 (下面可以将其简称为"调节机 构60")。图5A至5C说明了弹簧位置调节机构60的结构。更具体地 说，图5A说明了沿弹簧支承轴62的轴线观察到的弹簧位置调节机构 60,图5B说明了从调节螺钉64侧观察到的弹簧位置调节机构60，而 图5C说明了从固定螺母66侧观察到的弹簧位置调节机构60。图5A 至5C说明了在被装配于弹簧支承轴62上之前和之后的调节螺钉64和 固定螺母66。
0032如图5A至5C所示，空转弹簧34巻绕在弹簧支承轴 62上。弹簧支承轴62在与其轴线垂直的方向上形成有螺紋孔62a。螺 紋孔62a的内壁形成有内螺紋。调节机构60包括用于啮合螺紋孔62a 的调节螺钉64。0033调节螺钉64包括以外螺紋形成于其外围表面上的外螺 紋部分64a和凸4仑形头部64b 。调节螺4丁 64的位于外螺紋部分64a侧 的端面形成有用于调节螺钉64的旋转位置的六边形调节槽64c (内六 边形槽)。
0034调节螺钉64旋入弹簧支承轴62中直至凸轮形头部64b 与弹簧34的弯曲部分34b接触的位置。调节机构60包括固定调节螺 钉64相对于弹簧支承轴62的旋转位置的固定螺母66。调节螺钉64旋 入弹簧支承轴62中直至预定旋转位置，同时外螺紋部分64a从弹簧支 承轴62的另 一侧凸出。固定螺母66在弹簧支承轴62的另 一侧与外螺 紋部分64a啮合。当固定螺母66被紧固后，调节螺钉64的旋转位置 由弹簧支承轴62与固定螺母66之间的摩擦力来固定。
0035图6示出了沿螺钉64的轴线观察到的图5A至5C中 所示的调节螺钉64的凸轮形头部64b。如图6所示，凸轮形头部64b 包括基圆部分64bl和凸4仑尖部分64b2,该基圓部分64bl具有比外螺 紋部分64a小的直径并与外螺紋部分64a同心，而凸4仑尖部分64b2在 其顶部具有与外螺紋部分64a相同的直径。根据此实施例的弹簧位置 调节机构60包括上述的弹簧支承轴62、调节螺钉64和固定螺母66。
0036现在将参照图7至9来描述通过弹簧位置调节机构60 来调节空转弹簧34的安装位置的方法。图7示出了第一臂50a的安装 位置的中心位置。图7示出了凸轮形头部64b在凸轮尖部分64b2的中 间位置与弯曲部分34b接触的状态。这里，在这种状态下的弹簧34的 第一臂50a在可变阀驱动装置1上的安装位置被定义为"中心位置"。
0037图8A至8C示出了在第一臂50a安装于上述中心位置 时，安装于弹簧支承轴62上的空转弹簧34。在图8A中，当弹簧34 在中心位置被安装在弹簧支承轴62上时，弹簧34的第二臂50b位于 与表示设计中的目标方向的点划线相同的方向。换句话说，制造图8A 中所示的弹簧34时，与设计值不存在形状差异。
0038空转弹簧34的形状可能因制造而发生变化。在图8B 中，弹簧34的第二臂50b的指向比点划线更向内。换句话说，在制造 图8B所示的弹簧时，第一臂50a和第二臂50b之间的角窄于设计中的 目标形状。当这样的弹簧安装在可变阀驱动装置1上时，因为只有低 于设计目标值的负载作用在弹簧上，所以弹力不足。在图8C中，与图 8B中所示的弹簧34相反，弹簧34的第二臂50b的指向比点划线更向 外。换句话说，在制造图8C中所示的弹簧34时，第一臂50a和第二 臂50b之间的角大于设计中的目标形状。当这样的弹簧安装在可变阀 驱动装置1上时，因为高于设计目标值的负载作用在弹簧上，所以弹 力过大。
0039在包括上述弹簧位置调节机构60的可变阀驱动装置1 中，装配于可变阀驱动装置1的空转弹簧34的第一臂50a的位置是由 弯曲部分34b和凸轮形头部64b之间的接合来确定的。因此，调节调 节螺钉64的旋转位置能够改变弯曲部分34b和凸轮形头部64b之间的 位置关系，这最终能够改变第一臂50a的安装位置。
0040图9说明了用于增加空转弹簧34的弹力的调节方法。 当使用如图8B中所示弹簧34这样的具有两个窄角臂的弹簧时，松开 固定螺母66，并对调节螺钉64的旋转位置进行调节从而弯曲部分34b 被凸轮尖部分64b2的更靠近顶部一侧的部分接触，如图9所示。结果，
弹簧34的安装位置从图8B所示的位置顺时针旋转。这使得第二臂50b 与点划线方向重合。
0041图10说明了用于减小空转弹簧34的弹力的调节方法。 当使用如图8C中所示弹簧34这样的具有两个广角臂的弹簧时，松开 固定螺母66,并对调节螺钉64的旋转位置进行调节从而弯曲部分34b 被更靠近基圓部分64bl —侧的外围表面接触，如图IO所示。结果， 弹簧34的安装位置从图8C所示的位置逆时针旋转。这使得第二臂50b 与点划线方向重合。
0042上述弹簧位置的调节可以通过下列步骤来执行。例如， 当弹簧34安装在弹簧支承轴62上时，调节螺钉64的旋转位置被设定 在中心位置。然后，在此状态下的弹簧支承轴62与弹簧34的装配体 被设置在预定的测量夹具上以测量第二臂50b相对于参考平面(见图 8A至8C)的安装位置。此时，如果第二臂50b的位置出现差异，可 以通过图9和10所示的方法对第一臂50a的安装位置进行调节。用于 各气缸的弹簧34都可以用上述方式进行调节。
0043例如，弹簧位置的调节也可以通过下列步骤来执行。 处于上述状态中的装配体一皮设置在预定的测量夹具上，并对弹簧34施 加较小的负载。此时产生的弹力被测量用来确定弹力是否满足设计值。 如果发现测量到的弹力和设计值之间存在差异，通过图9和IO所示的 方法对第一臂50a的安装位置进行调整以获得满足设计值的弹力。用 于各气缸的弹簧34都可用以上述方式进行调节。
0044如上所述，根据此实施例的弹簧位置调节机构60，调 节调节螺钉64相对于弹簧支承轴62的旋转位置将改变第一臂50a相
对于弹簧支承轴62的安装角。这将改变自由状态(其中没有负载作用
在弹簧34上)下第二臂50b的方向。当自由状态下的第二臂50b的方 向改变时，安装于可变阀驱动装置1中的弹簧34处于最大变形时的扭 转角6 (见图8A)也发生改变。随着自由状态下的扭转角e的减小， 弹力也将减小。相反，随着自由状态下的扭转角e的增加，弹力也将
增加。所以，通过利用弹簧位置调节机构60来改变第二臂50b的方向， 可以将安装在弹簧支承轴62上的空转弹簧34处于最大偏转时的弹力 统一设定为设计参考值，而不需考虑空转弹簧34的形状差异。
0045如图5A至5C所示，弹簧支承轴62形成有与螺紋孔 62a相邻定位的螺紋孔62b,该螺紋孔62b用来调节用于大升降臂44 的空转弹簧48的位置。弹簧48的位置也可以使用类似的调节螺钉64 和固定螺母66来进行调节，这里不再作详细描述。
0046将如上所述构造的弹簧位置调节机构60结合入用于内 燃机的阀驱动装置中，能够利用一种简单而便利的结构带来如下所述 的效果。
0047首先，空转弹簧在阀驱动装置中的安装性能得到了提 升。在大规模生产中，很难消除空转弹簧的形状和材料的差异。由于 弹簧的形状差异，具有较大弹簧常数的弹簧能够产生更大的弹力。
0048扭转螺旋弹簧的弹簧常数ktd和弹簧规格具有由下面给 出的方程式(1)表达的关系
<formula>formula see original document page 16</formula>(1)
其中，E代表杨氏模量，d代表材料的直径，D代表螺旋的平均直
径，N代表匝数，al代表第一臂的长度，以及a2代表第二臂的长度。 图11说明了扭转螺旋弹簧的各个尺寸等是如何定义的。
0049为了减小由于弹簧形状差异而产生的弹力变化，可以 想到的是使用具有较小弹簧常数的弹簧。然而，使用具有较小弹簧常 数的弹簧涉及到下列问题。如方程式(l)所显示，为了减小弹簧常数， 增加臂长al或者a2、螺旋平均直径D或者匝数N都是很有效的。然 而，增加臂长al或者a2或者螺旋平均直径D会增大弹簧的尺寸。同 样，增加匝数N会增大弹簧在凸轮轴12轴向上的尺寸。这种减小弹簧 常数的尝试会导致弹簧尺寸的增大，这会破坏空转弹簧在阀驱动装置 中的安装性能。为了避免由匝数N的增大引起的弹簧尺寸的增大，能 够想到的是使用具有矩形螺旋截面的弹簧，然而这会增加弹簧的制造 成本。
0050为了解决上述问题，根据此实施例的包括弹簧位置调 节机构60的阀驱动装置对处于装配状态中的弹簧的臂的方向进行调 节，因此允许使用具有较大弹簧常数的弹簧，也就是尺寸较小的弹簧。 这能够有利地提升空转弹簧在阀驱动装置中的安装性能，从而获得内 燃机在整体上的紧凑性。
0051此外，由可变阀驱动机构20和固定阀驱动机构40侧 的位置差异引起的不同气缸间在空转弹簧34等的弹力上的差异能够减 小。具体来说，以可变阀驱动机构20为例，在最初安装之后，可变阀 驱动机构20的所有零件和诸如气缸盖的周围相关部件在安装后的形状 和位置的差异，可能会引起不同气缸间在阀18的升程和持续时间上的 差异。这种在不同气缸间在升程等方面的差异可以通过设置于可变阀 驱动机构20上的分离的调节机构来减小。所以，在对不同气缸间在升
程等方面的差异进行这种调节之后，与弹簧34的第二臂50b接触的振 荡凸轮臂28的位置是确定的。也就是说，带有安装于其上的弹簧34 的振荡凸轮臂28的位置可以视气缸的不同而异。结果，在不同气缸间 的这种在振荡凸轮臂28的位置上的差异可能引起不同气缸间在弹簧34 的弹力上的差异。根据此实施例的弹簧位置调节机构60可以用来对这 种在不同气缸间在弹簧34的弹力上的差异进行调节。
0052最后，可以将用于所有气缸的空转弹簧34的弹力设为 相同，从而允许振荡过程中的振荡凸轮臂28、第二滚子32和大升降臂 44等的惯性力的差异。具体来说，那些诸如振荡凸轮臂28、第二滚子 32和大升降臂44的与凸轮轴12的旋转保持同步振荡的部件的惯性力 可能因为部件的形状差异和安装时的位置偏离而视气缸的不同而相 异。同样如前所述，如果已安装的弹簧34的弹力因为形状的差异而变 大，那么在弹簧处于最大变形时的弹力也比设计值要大。具有较大弹 力的弹簧34与可变阀驱动机构20等的具有较大惯性力的组合无法满 足所需疲劳强度的容许应力，因此弹簧34无法保证足够好的耐用性。 同时，当发动机速度较高时，由于形状差异而具有较小弹力的弹簧34 与可变阀驱动机构20等的具有较大惯性力的组合无法使诸如振荡凸轮
跳动)。在这种情况下，有必要减小内燃机的最大容许速度。根据此实 施例的弹簧位置调节机构60能够在不同气缸间对由弹簧34等(为各 气缸所设置)的形状差异引起的弹力差异进行补偿。因此，即使与可 变阀驱动机构20等进行组合而具有较大的惯性力，也能够始终满足弹
簧34等的所需耐用性，并且还能够容易地将用于各气缸的弹簧34等
的弹力统一到一个适当的范围，在此范围中能够始终避免上述的跳动。
0053分别地，在上述第一实施例中的振荡凸轮臂28和大升 降臂44是本发明的"振荡构件"的具体化，空转弹簧34和48将"扭 簧"具体化，空转弹簧34和48的端部34a和48a将"第一部分"具 体化，空转弹簧34和48的弯曲部分34b和48b是"第二部分"的具 体化，而弹簧支撑轴62是"支承部件"的具体化。同样地，在本发明 中，凸轮形头部64b和调节螺钉64分别是"凸起"和"调节构件"的 具体化。另外，在本发明中，凸轮形头部64b (基圓部分64bl和凸轮 尖部分64b2)的外围表面将"与第二部分接触的外围表面"具体化。
0054现在参照图12A至14B来描述本发明的第二实施例。 图12A和12B说明了根据本发明第二实施例的弹簧位置调节机构70 的结构。这里，以用于振荡凸轮臂28的空转弹簧34的结构为例。用 于大升降臂44的空转弹簧48的结构也基本相同，因此这里不再作详 细描迷。
0055如图12A和12B所示，根据此实施例的弹簧位置调节 机构70的特征在于，待插入弹簧支承轴72中的调节螺钉74的结构是 不同的。更具体地说，如图12A所示，弹簧支承轴72上在与其轴线垂 直的方向上形成有螺紋孔72a。螺紋孔72a的内壁上形成有内螺紋。弹 簧支承轴72还形成有用于弹簧48的螺紋孔72b,该螺紋孔72b类似于 螺紋孔72a。
0056同时，如图12B所示，带有用于与螺紋孔72a啮合的 外螺紋的螺紋部分74a形成于调节螺钉74的外围表面部分上。调节螺
钉74还包括当调节螺钉74插入螺紋孔72a后用来与弹簧34的弯曲部 分34b接触的圓柱部74b。调节螺钉74的位于圓柱部74b侧的端面上 形成有六边形调节槽74c (内六边形槽)，该调节槽74c用来使调节螺 钉74旋入弹簧支承轴72中。
0057这里，在使用包括具有如图12A和12B所示的这种外 径的圓柱部74b的调节螺钉74时，第一臂50a的安装位置被定义为上 述的"中心位置"。在图12A中，当第一臂50a处于该中心位置时，弹 簧34的第二臂50b位于与点划线相同的方向，该点划线表示设计中的 目标方向。换句话说，图12A所示的弹簧34是利用设计中的目标形状 来制造的。
0058图13A和13B说明了调节具有两个窄角臂的弹簧34 的安装位置的方法。在使用诸如图13A所示的弹簧34这样的具有两个 窄角臂的弹簧时，调节螺钉74由调节螺钉76代替，该调节螺钉76包 括具有比螺钉74更大的外径的圓柱部76b,如图13B所示。更具体地 说，调节螺钉76包括具有与调节螺钉74相比更大外径的圓柱部76b, 该调节螺钉74包括具有达到中心位置的外径的圆柱部74b。利用这种 替代调节螺钉76，弹簧34的第一臂50a的安装位置从图13A所示的 状态在图13A中以顺时针方向进行变化。这使得第二臂50b与点划线 方向重合。
0059图14A和14B说明了调节具有两个广角臂的弹簧34 的安装位置的方法。在使用诸如图14A所示的弹簧34这样的具有两个 广角臂的弹簧时，调节螺钉74由调节螺钉78代替，该调节螺钉78包 括具有比螺钉74更小的外径的圓柱部78b,如图14B所示。更具体地 说，调节螺钉78包括具有与调节螺钉74相比更小外径的圆柱部78b,该调节螺4丁74包括具有到达中心位置的外径的圆柱部74b。利用这种 替代调节螺钉78,弹簧34的第一臂50a的安装位置从图14A所示的 状态在图14A中以逆时针方向进行变化。这使得第二臂50b与点划线 方向重合。
0060例如，上述弹簧位置的调节可以通过下列步骤执行。 首先，通过使用到达中心位置的调节螺钉74将弹簧34安装在弹簧支 承轴72上。然后，将弹簧支承轴72和弹簧34的这种装配体设置在预 定的测量夹具上以测量第二臂50b相对于参考平面(见图12A至12B) 的位置。然后，如果发现第二臂50b的位置存在差异，用包括以不同 的外径与弹簧34接触的圆柱部的螺钉来代替调节螺钉74，从而能够通 过如图13A至14B所示的方法对第一臂50a的安装位置进行调节。在 这种情况下，例如可以提供多个包括圓柱部的调节螺钉，其具有用于 扭转角e的每一度的预定量的不同外径。对用于各气缸的弹簧34执行 上述调节操作。
0061如上所述，根据此实施例的弹簧位置调节机构70,通 过使用具有与弹簧34接触的不同外径的圆柱部的调节螺钉，能够改变 第一臂50a相对于弹簧支撑轴72的安装角，因此允许处于自由状态中 的第二臂50b的方向发生变化。所以，同样通过弹簧位置调节机构70 来改变第二臂50b的位置，可以将安装后的空转弹簧34处于最大变形 时的弹力设定为设计参考值，而不需考虑空转弹簧34的形状差异。另 外，能够获得如上述第一实施例中的同样效果。
0062在上述第二实施例中，通过使用具有带不同外径的圓 柱部的调节螺钉来调节弹簧位置。然而，在本发明中用于调节弹簧位 置的构件并不局限于待插入弹簧支承轴中的螺钉，例如，也可以是待
压装在弹簧支承轴中的调节销。在这种情况下，可以设置包括具有不 同外径的圓柱部的多个调节销子来调节弹簧位置。
0063在上述第二实施例中的调节螺钉74的圆柱部74b是本
发明中"圓柱部"的具体化。
0064接下来将参照图15来描述本发明的第三实施例。图15 说明了弹簧位置调节机构90相对于内燃机的气缸盖80的安装方向。 除了经由弹簧支承轴92安装至气缸盖80的安装布局之外，如图15所 示的弹簧位置调节机构90的结构与上述弹簧位置调节机构60的结构 基本相同，下面将对其进行描述。
0065如图15所示，在此实施例中，在可变阀驱动#几构20 和固定阀驱动机构40中，弹簧位置调节机构90相对于气缸盖80的位 置和用于空转弹簧34等的夹持部92a等的位置被确定为使得调节螺钉 64中的用于旋转位置调节的调节槽64c由气缸盖80向上。换句话说， 弹簧位置调节机构90的安装位置和夹持部92a的位置^C定位为使得 当气缸盖罩82被移开后，调节槽64c是可接近的，更具体地说，当气 缸盖罩82被移开后，调节槽64c在调节螺钉64的大致轴向上是可接 近的。
0066根据上述实施例的结构，当弹簧34安装在可变阀驱动 装置1上之后，对弹簧34等的位置进行调节的可操作性得到了提升。 具体来说，当扭簧安装在可变阀驱动装置1上之后，可以容易地对不 同气缸间在弹簧34等的弹力上的差异进行调节。
0067在上述第三实施例中，描述了用于弹簧位置调节机构 90的安装布局，该弹簧位置调节机构90以与第一实施例中的弹簧位置
调节机构60相同的方式对弹簧位置进行调节。然而，这种安装布局并 非必须要用在由此构造的弹簧位置调节机构上，并且也可以用在以与
第二实施例中的弹簧位置调节机构70相同的方式对弹簧位置进行调节 的弹簧位置调节机构上。具体来说，弹簧位置调节机构70相对于气缸 盖80等的安装位置，可以以这种方位来确定当气缸盖罩82被移开 后，调节槽74c在调节螺钉74的大致轴向上是可接近的。
0068在上述第一至第三实施例中，空转弹簧34安装在插入 其螺旋部分34c中的支承轴62上。然而，用于支承空转弹簧34的支 承部件并不局限于弹簧支承轴62或类似结构。具有替代性的是，只要 其能够支承扭簧的 一个臂，本发明的支承部件可以是诸如气缸盖的静 态构件或固定于该静态构件上的另 一构件。
0069同样地，在上述第一至第三实施例中，出于说明的目 的，可变阀驱动机构20的振荡凸轮臂28和固定阀驱动机构40的大升 降臂44被用作振荡构件的实例，该振荡构件将由空转弹簧34向驱动 凸轮14推进。然而，只要当为维持与凸轮的接触而在预定振荡范围内 发生振荡时振荡构件需要由扭簧推动，本发明中的由扭簧推动的振荡 构件并不局限于此。例如，如果用于内燃机的阀驱动装置包括阀停用 才几构(valve deactivating mechanism),那么该才展荡构件可以介于1亭用的 阀与凸轮之间，即使当阀被停用后，该振荡构件仍在保持与凸轮的接 触的同时进行振荡。
权利要求
1、一种用于内燃机的阀驱动装置，其包括设置于凸轮和阀之间的振荡构件，所述振荡构件使所述阀的振荡与所述凸轮的旋转同步，所述阀驱动装置的特征在于包括扭簧，其具有第一部分和第二部分，所述扭簧于所述第一部分与所述振荡构件接触并将所述振荡构件向所述凸轮推进；支承部件，其支承所述扭簧的所述第二部分；以及弹簧位置调节机构，其调节所述扭簧相对于所述支承部件的安装位置。
2、 如权利要求1所述的用于内燃机的阀驱动装置，其中所述弹簧 位置调节机构包含具有从所述支承部件凸出的凸起的调节构件，并且 所述扭簧的所述第二部分围绕所述凸起，所述调节构件可旋转地安装 在所述支承部件上，并且所述凸起具有与所述扭簧的所述第二部分相 接触的凸轮形外围表面。
3、 如权利要求2所述的用于内燃机的阀驱动装置，其中所述扭簧 的所述第二部分形成为U形，并且所述U形的半圓部围绕所述凸起。
4、 如权利要求2或3所述的用于内燃机的阀驱动装置，其中所述 扭簧相对于所述支承部件的所述安装位置是通过旋转所述凸起进行调节的。
5、 如权利要求1所述的用于内燃机的阀驱动装置，其中所述弹簧所述扭簧的所述第二部分围绕所述凸起，所述凸起包含与所述扭 簧的所述第二部分相接触的圓柱部，并且通过使用包含了与所述扭簧 接触的具有不同外径的所述圓柱部的所述调节构件，所述弹簧位置调 节机构调节所述扭簧相对于所述支承部件的所述安装位置。
6、 如权利要求2至5中任一项所述的用于内燃机的阀驱动装置，燃机的气缸盖罩被移开后，所述调节构件是可接近的。
7、 如权利要求6所述的用于内燃机的阀驱动装置，其中所述调节 构件以这样的方位被安装在所述支承部件上当所述内燃机的气缸盖
全文摘要
空转弹簧(34)被设置为于其一端与设置在凸轮与阀之间的用于使阀的振荡与凸轮的旋转同步的振荡构件接触。空转弹簧(34)将振荡构件向凸轮推进。设置弹簧支承轴(62)，用来支承空转弹簧(34)的第二部分。设置弹簧位置调节机构(60)，用来调节空转弹簧(34)相对于弹簧支承轴(62)的安装位置。
文档编号F01L13/00GK101351624SQ200780001075
公开日2009年1月21日 申请日期2007年5月29日 优先权日2006年5月29日
发明者前原利之, 江崎修一 申请人:丰田自动车株式会社