CN100404803C - 轴环和可变气门致动机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种轴环和可变气门致动机构。该发动机可变气门致动机构基本上相同地调节每个气缸中的气门提升量。该机构包括分别与发动机气缸相关联布置的可变气门提升机构。控制轴延伸穿过该可变气门提升机构。致动器在轴向上移动控制轴并驱动可变气门提升机构。轴环与可变气门提升机构交替布置。每个轴环包括圆柱套筒和与套筒一体形成的凸缘。凸缘直接或间接地接触相邻可变气门提升机构的端面。这就确定了轴向上可变气门提升机构相对于彼此的位置。
Description
技术领域
本发明涉及一种轴环，用于接纳多缸内燃机中的可变气门提升机构的轴。
背景技术
日本早期公开专利申请No.2001-263015描述了一种用于内燃机的可变气门致动机构。该可变气门致动机构包括可变气门提升机构，其为每个气缸布置来调节进气门和排气门的提升量。支撑管(摇臂轴)延伸穿过可变气门提升机构的中心。控制轴布置在支撑管中。可变气门提升机构在由支撑管支撑的状态下绕枢轴转动。通过在轴向上移动控制轴来调节气门的提升量。
支撑管由在可变气门提升机构之间布置在气缸盖上的多个支撑件支撑。这些支撑件将可变气门提升机构在轴向上定位。气门提升机构以高精度定位在轴向上，以使得控制轴的移动将每个气缸中的气门提升量调节成相同。
在内燃机中，气缸体、气缸盖和凸轮支架用诸如铝之类的轻合金或轻金属形成以减小重量。但是，可变气门致动机构中所包括的轴(例如控制轴)不用轻合金或轻金属形成，而用诸如铸钢或铸铁之类的钢材料形成，以满足高强度的要求。
轻合金和钢的热膨胀系数大大不同。于是，当比较发动机冷却的状态和发动机预热后的状态时，控制轴变短并改变更靠近气缸盖和凸轮支架的支撑件之间的间隔。这导致在位于靠近控制轴基部端的气缸和靠近控制轴远端的气缸之间控制轴与可变气门提升机构的相对位置的不同。因此，提升量在气缸之间不同。这种不同导致难以以高精度调节每个气缸的燃烧状态。这可能产生振动或恶化喷射并导致不期望的发动机工作状态。
支撑可变气门提升机构的摇臂轴被布置在控制轴的外侧。当接纳控制轴的摇臂轴具有大的直径时，接纳摇臂轴的可变气门提升机构被增大。这就增大并增加了可变气门致动机构的重量，从而与对于更小更轻的内燃机的需要相矛盾。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种基本上相同地调节每个气缸中的气门提升量的可变气门致动机构。本发明的另一个目的是提供一种紧凑轻型的可变气门致动机构。本发明的另一目的是提供一种用于这样的可变气门致动机构的轴环。
本发明的一个方面是一种用于接纳多缸发动机的轴的轴环。所述轴支撑分别与多个气缸相应布置的多个可变气门提升机构。每个可变气门提升机构具有端面，并且所述发动机包括用于支撑所述轴的多个支撑件。所述轴环包括在轴向上延伸的套筒和与所述套筒一体形成的端部。在使用时，多个所述轴环紧固到所述轴，每个轴环的所述套筒布置在所述轴和所述支撑件中相应一个之间，以使得所述端部中至少一个直接或间接接触或配合所述可变气门提升机构中的一个的所述端面，来确定所述可变气门提升机构的位置。
本发明的另一方面是一种用于多缸发动机的可变气门致动机构。所述可变气门致动机构包括分别与所述发动机的气缸相关联布置的多个可变气门提升机构。每个可变气门提升机构包括端面。控制轴在轴向上延伸穿过所述可变气门提升机构。致动器在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构。多个轴环与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置。每个轴环包括在所述轴向上延伸的套筒和与所述套筒一体形成的端部。所述端部中至少一个直接或间接接触所述可变气门提升机构中一个的所述端面。
本发明的另一方面是一种用于多缸发动机的可变气门致动机构。所述可变气门致动机构包括分别与所述发动机的气缸相关联布置的多个可变气门提升机构。每个可变气门提升机构包括端面。控制轴在轴向上延伸穿过所述可变气门提升机构。致动器在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构。多个轴环与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置。每个轴环包括在所述轴向上延伸的套筒和与所述套筒一体形成的端部。所述端部中至少一个配合所述可变气门提升机构中相邻一个的所述端面并包括用作所述可变气门提升机构的枢轴一部分的轴突起。
本发明的另一方面是一种用于多缸发动机的可变气门致动机构。所述可变气门致动机构包括分别与所述发动机的气缸相关联布置的多个可变气门提升机构。每个可变气门提升机构包括端面。控制轴在轴向上延伸穿过所述可变气门提升机构。致动器在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构。多个轴环与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置。每个轴环包括在所述轴向上延伸的套筒和与所述套筒一体形成的端部。所述端部中至少一个直接或间接接触所述可变气门提升机构中相邻一个的所述端面以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构之间的位置关系，并包括用于配合所述可变气门提升机构中所述一个的所述端面来用作所述可变气门提升机构的枢轴一部分的轴突起。
本发明的另一方面是一种用于多缸发动机的可变气门致动机构。所述可变气门致动机构包括分别与所述发动机的气缸相关联布置的多个可变气门提升机构。每个可变气门提升机构包括端面。控制轴在轴向上延伸穿过所述可变气门提升机构。中空轴接纳所述控制轴。所述中空轴用具有第一热膨胀系数的金属材料形成。致动器在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构。多个轴环紧固到所述中空轴并与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置。多个支撑件分别支撑所述轴环。每个轴环包括在所述轴向上延伸的套筒和与所述套筒一体形成的端部。所述套筒和所述至少一个端部用具有与所述第一热膨胀系数相等或相近的热膨胀系数的材料形成。每个轴环由相应的支撑件支撑，以使得在所述可变气门提升机构中相邻一个的所述端面和相应的支撑件之间形成间隙。所述控制轴和所述支撑件保持所述轴环，以在允许所述轴环在所述轴向上的移动的同时限制所述套筒变得偏心。
本发明的另一方面是一种用于多缸发动机的可变气门致动机构。所述可变气门致动机构包括分别与所述发动机的气缸相关联布置的多个可变气门提升机构。每个可变气门提升机构具有端面。控制轴在轴向上延伸。所述可变气门提升机构紧固到中空轴，所述中空轴接纳所述控制轴。致动器在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构。多个支撑件经由所述中空轴支撑所述可变气门提升机构。所述可变气门提升机构在所述轴向上的移动受限制的状态下紧固到所述中空轴，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置。
结合附图从以下作为示例来解释本发明原理的说明，将清楚本发明的其他方面和优点。
附图说明
通过与附图一起参考对当前优选实施例的以下说明，可以最好地理解本发明及其目的和优点，附图中：
图1是示出根据本发明第一实施例的发动机和可变气门致动机构的剖视图；
图2是示出图1的发动机的俯视图；
图3是示出第一实施例的凸轮支架的俯视图；
图4A、4B和4C分别是示出第一实施例的中轴环的俯视图、正视图和立体图；
图5A、5B和5C分别是示出第一实施例的端轴环的俯视图、正视图和立体图；
图6是示出第一实施例的可变气门提升机构的立体图；
图7A和7B是示出第一实施例的可变气门提升机构的部分剖开立体图；
图8是示出图6的可变气门提升机构的分解立体图；
图9A和9B是示出图6的可变气门提升机构的部分剖开立体图；
图10A、10B和10C是示出第一实施例的滑动齿轮的两个俯视图和一个正视图；
图11是示出图10A、10B和10C的滑动齿轮的立体图；
图12是示出图11的滑动齿轮的部分剖开立体图；
图13A是示出第一实施例的摇臂轴的立体图；
图13B是示出第一实施例的控制轴的立体图；
图13C是示出保持在图13B的控制轴中的摇臂轴的立体图；
图14是示出图6的可变气门提升机构的部分剖开立体图；
图15是示出布置在可变气门提升机构之间的多个轴环的立体图；
图16是示出紧固到控制轴和可变气门提升机构上的轴环的立体图；
图17是示出在轴环和凸轮支架之间形成的间隙的视图；
图18A、18B、19A和19B示出了图6的可变气门提升机构的操作；
图20是示出根据本发明第二实施例的凸轮支架的俯视图；
图21A、21B和21C分别是示出第二实施例的轴环的正视图、侧视图和立体图；
图22是示出紧固到控制轴上的多个轴环的立体图；
图23和24是示出轴环和可变气门提升机构之间的接合的放大剖视图；
图25是示出紧固到控制轴和可变气门提升机构上的轴环的立体图；和
图26是示出根据本发明第三实施例的凸轮支架的俯视图。
具体实施方式
图1是示出安装在车辆中的多缸汽油发动机2的气缸的示意剖视图。图2是示出布置在发动机2的上部上的凸轮支架150的俯视图。
发动机2包括气缸体4、活塞6以及安装在气缸体4上的气缸盖8。气缸体4和气缸盖8用铝合金材料形成。
在气缸体4中限定多个(四个)气缸2a。在气缸体4、相应活塞6和气缸盖8之间的每个气缸2a中限定出燃烧室10。两个进气门12和两个排气门16布置在每个气缸2a中。进气门12和排气门16分别打开和关闭相关联的进气端口14和排气端口18。
每个进气端口14经由形成为进气歧管的进气通道连接到气室。从气室向每个气缸2a供应空气。喷油器布置在每个进气通道中以将燃油喷射到相应气缸2a的进气端口14中。以此方式，将燃油供应到进气门12上游的位置。在缸内喷射式汽油发动机中可以将燃油直接供应到每个燃烧室10中。
改变进气门12的提升量来调节进气量。第一实施例的发动机2不包括在通常发动机中布置在位于气室上游的进气通道中的节气门。但是，第一实施例的发动机2可以包括辅助节气门。当采用辅助节气门时，该辅助节气门例如在发动机2起动时完全打开并且在发动机2停机时完全关闭。当禁止用气门提升机构120来调节进气门12的提升量时，可以调节辅助节气门的开度来控制进气量。
参考图1，进气凸轮轴45的旋转转动进气凸轮45a。布置在气缸盖8上的可变气门提升机构120将进气凸轮45a的旋转转换成滚轮摇臂52的绕轴转动动作。滚轮摇臂52的移动驱动进气门12。这样，进气凸轮轴45的驱动力被传递到进气门12。
参考图2，滑动致动器100调节可变气门提升机构120的传动状态，以调节进气门12的提升量。
可变气门正时机构140布置在进气凸轮轴45的前端。进气凸轮轴45通过可变气门正时机构140的正时链轮和正时链条47而与发动机2的曲轴49的旋转协同旋转。
排气凸轮轴46与发动机2产生的旋转协同旋转。布置在排气凸轮轴46上的排气凸轮46a通过滚轮摇臂54以不变提升量来打开和关闭相应的排气门16。每个排气端口18都连接到排气歧管。废气在排放前经过净化催化转化器。
进气凸轮轴45、排气凸轮轴46、滑动致动器100、可变气门提升机构120和可变气门正时机构140合并成凸轮支架150中的单个单元。图3示出了其中从凸轮支架150拆下五个凸轮盖152的状态。
凸轮支架150包括前壁154、后壁156以及两个侧壁158和160。在由壁154、156、158和160所限定出的内部空间中，四个平行轴承162延伸以连接侧壁158和160。壁154至160以及轴承162一体形成。前壁154还用作轴承。凸轮支架150用与气缸体4和气缸盖8相同的铝合金材料形成。
轴承162和前壁154以彼此平行并可旋转的方式支撑进气凸轮轴45和排气凸轮轴46。分别与气缸2a相应布置的四个可变气门提升机构120、三个中轴环164以及两个端轴环166布置在进气凸轮轴45和侧壁158之间。三个中轴环164布置在四个可变气门提升机构120之间。两个端轴环166布置在两个靠外的可变气门提升机构120的外侧处。通常延伸穿过四个可变气门提升机构120的摇臂轴130支撑着轴环164和166。
参考图4A、4B和4C，每个中轴环164都包括圆柱套筒164a和形成在套筒164a的两端上的两个凸缘164b。中轴环164具有内部空间164d(中心孔)。形成在套筒164a中的销孔164c连接到内部空间164d。
参考图5A、5B和5C，每个端轴环166都包括圆柱套筒166a和形成在套筒164a的一端上的凸缘166b。端轴环166具有内部空间166d(中心孔)。形成在套筒166a中的销孔166c连接到内部空间166d。轴环164和166每个都用钢材料一体形成。
现在将参考图6至9来讨论可变气门提升机构120。
每个可变气门提升机构120包括输入套筒122(输入部分)、布置在输入套筒122后方的第一摆动凸轮124(输出部分)、布置在输入套筒122前方的第二摆动凸轮126(输出部分)、以及布置在输入套筒122中的滑动齿轮128。
输入套筒122包括限定出圆柱中空空间的壳体122a。螺旋花键122b(图9)形成在壳体122a的内壁表面中。螺旋花键122b的每个键槽都绕壳体122a的轴线沿右手螺纹的方向螺旋延伸。两个平行臂122c和122d从壳体122a的外壁表面伸出。销122e在臂122c和122d的远端之间延伸。销122e平行于壳体122a的轴线延伸。此外，销122e可旋转地支撑滚轮122f。参考图1，诸如弹簧之类的施力构件的力不断地将滚轮122f推向进气凸轮45a。该施力构件例如可以布置在输入套筒122和气缸盖8或摇臂轴130之间。
第一摆动凸轮124包括限定出圆柱内部空间的壳体124a。螺旋花键124b(图9)形成在壳体124a的内壁表面中。螺旋花键124b的每个键槽都绕壳体124a的轴线沿左手螺纹的方向螺旋延伸。壳体124a包括具有端面的轴承端124c，在该端面中形成小的中心孔。三角形头部124d从壳体124a的外壁表面伸出。头部124d包括以凹入方式弯曲的凸轮表面124e。
第二摆动凸轮126包括限定出圆柱内部空间的壳体126a。螺旋花键126b(图9)形成在壳体126a的内壁表面中。螺旋花键126b的每个键槽都绕壳体126a的轴线沿左手螺纹的方向螺旋延伸。壳体126a包括具有端面的轴承端126c，在该端面中形成小的中心孔。三角形头部126d从壳体126a的外壁表面伸出。头部126d包括以凹入方式弯曲的凸轮表面126e。
参考图8，第一摆动凸轮124、输入套筒122和第二摆动凸轮126共轴对齐。第一摆动凸轮124和第二摆动凸轮126接触输入套筒122的相对端。壳体122a、124a和126a限定出单个内部空间。
图10至12示出保持在壳体122a、124a和126a中的滑动齿轮128。滑动齿轮128包括输入螺旋花键128a、第一输出螺旋花键128c和第二输出螺旋花键128e。输入螺旋花键128a的每个键槽都绕滑动齿轮128的轴线沿右手螺纹的方向螺旋延伸。在输入螺旋花键128a和第一输出螺旋花键128c之间形成小直径部分128b。在输入螺旋花键128a和第二输出螺旋花键128e之间形成另一个小直径部分128d。第一输出螺旋花键128c和第二输出螺旋花键128e的每个键槽都绕滑动齿轮128的轴线沿左手螺纹的方向螺旋延伸。第一输出螺旋花键128c和第二输出螺旋花键128e的直径都小于输入螺旋花键128a。
参考图12，齿轮孔128f沿着滑动齿轮轴延伸穿过滑动齿轮128。在输入螺旋花键128a的齿轮孔128f的内壁表面中形成圆周槽128g。销插入孔128h连接圆周槽128g和输入螺旋花键128a。
图13A示出了部分摇臂轴130。滑动齿轮128的齿轮孔128f可旋转地接纳摇臂轴130。如图3所示，四个可变气门提升机构120安装在单个摇臂轴130上。
摇臂轴130是中空的并包括内部空间130b。四个细长孔130a形成在摇臂轴130的外表面中与可变气门提升机构120相应的位置处。
图13B示出了部分控制轴132。控制轴132具有圆形的横截面。参考图13C，控制轴132被接纳在摇臂轴130中并可轴向移动。
控制轴132包括分别位于与可变气门提升机构120相对应的位置处的支撑孔132b。每个支撑孔132b接纳控制销132a的基部。由相应支撑孔132b支撑的每个控制销132a与控制轴132的轴线垂直地延伸。
当控制轴132接纳在摇臂轴130中时，每个控制销132a从摇臂轴130的相应细长孔130a突出。参考图14，每个控制销132a的远端位于滑动齿轮128的圆周槽128g中。
摇臂轴130、控制轴132和控制销132a用钢材料形成并具有高强度。
参考图16，滚珠丝杠轴174形成在控制轴132的一端上。滚珠丝杠轴174将滑动致动器100的驱动力传递到控制轴132。
现在将描述可变气门提升机构120、摇臂轴130、控制轴132以及轴环164和166的装配。
首先将控制轴132插入穿过摇臂轴130。参考图15，可变气门提升机构120以及轴环164和166被交替紧固到摇臂轴130。参考图8，控制销132a插入相应滑动齿轮128的销插入孔128h和摇臂轴130的细长孔130a，并在支撑孔132b中紧固到控制轴132。参考图15，紧固销168插入穿过轴环164和166的销孔164c和166c，并在销孔130c中紧固到摇臂轴130(图13)。这就将轴环164和166紧固到摇臂轴130。
在五个凸轮盖152之中，将用于紧固靠近滑动致动100的凸轮盖152的螺栓170的远端插入穿过相应轴环166的销孔166c，并插入到摇臂轴130的销孔130c中。因此，当紧固凸轮盖152时通过螺栓170将靠近滑动致动器100的轴环166固定到摇臂轴130。这样，如图16的状态所示，可变气门提升机构120、摇臂轴130、控制轴132以及轴环164和166被装配成单个单元。在此状态下，轴环164和166的凸缘164b和166b与相邻可变气门提升机构120的端面接触。
在装配过程中，在需要时将用钢材料形成的垫板172布置在可变气门提升机构120以及轴环164和166之间，以调节每个可变气门提升机构120的位置。在此情况下，轴环164和166的凸缘164b和166b间接接触相邻可变气门提升机构120的端面。
图16所示的轴组件用钢材料形成。参考图2，通过五个凸轮盖152来将该轴组件固定到凸轮支架150。用于紧固靠近滑动致动器100的凸轮盖152的螺栓170限制轴组件在轴向上的移动。用于紧固其他三个凸轮盖152的螺栓不限制轴环164和166在轴向上的移动。
如图2和3所示，轴环164和166的套筒164a和166a在轴向上的长度大于前壁154、轴承162和凸轮盖152的厚度。参考图17，在凸缘164b和166b与相邻的前壁154或轴承162及凸轮盖152之间形成间隙CL。即使由于热膨胀系数不同而导致控制轴132和凸轮支架150的膨胀和收缩量有不同，除由螺栓170紧固的轴环166之外的轴环164和166也在控制轴132的轴向上移动并吸收膨胀和收缩量的不同。因此，可变气门提升机构120的轴向位置不改变，并且控制轴132和可变气门提升机构120在轴向上的相对位置不改变。
滑动致动器100驱动滚珠丝杠机构210(图2和3)来在轴向上移动控制轴132，该控制轴132包括滚珠丝杠轴174。该移动调节每个可变气门提升机构120中滑动齿轮128的轴向位置。
参考图14，控制销132a被接纳在滑动齿轮128的圆周槽128g中。于是，滑动齿轮128可相对于控制轴132旋转，而不管控制销132a的位置如何。
滑动齿轮128的输入螺旋花键128a与输入套筒122的螺旋花键122b啮合。第一输出螺旋花键128c与第一摆动凸轮124的螺旋花键124b啮合。第二输出螺旋花键128e与第二摆动凸轮126的螺旋花键126b啮合。输入花键122b和128a在相对于控制轴132的螺旋方向(螺旋角)上与花键124b、128c、126b和128e不同。
参考图16，轴环164和166布置在每个可变气门提升机构120的相对侧上。这限制了每个可变气门提升机构120中输入套筒122以及摆动凸轮124和126相对于摇臂轴130的轴向移动。于是，即使控制轴132轴向移动了滑动齿轮128，也限制了输入套筒122以及摆动凸轮124和126的轴向移动。
当滑动致动器100轴向移动控制轴132时，滑动齿轮128在相应可变气门提升机构120的内部空间中轴向移动。螺旋花键128a、122b、128c、124b、128e和126b用来使输入套筒122以及摆动凸轮124和126相对旋转。在本实施例中，输入套筒122在与摆动凸轮124和126相反的方向上旋转。按照滑动齿轮128的移动来确定输入套筒122以及摆动凸轮124和126的旋转角度。因此，对控制轴132移动量的调节就改变了滚轮122f相对于头部124d和126d的位置(沿摇臂轴130的圆周方向的角度)。这调节了进气门12的提升量。
在控制轴132沿方向L移动最大量的状态下(图16)，图18A示出了关闭时的进气门12，图18B示出了打开时的进气门12。在此状态下，每个可变气门提升机构120中滚轮122f和头部126d(124d)之间的角度最小。于是，参考图18B，头部124d和126d的凸轮表面124e和126e将摇臂滚轮52a向下推动的量，即进气门12的最大提升量相对较小。在此情况下，从相应进气端口14供应到每个燃烧室10的空气量最小。
在控制轴132沿方向H移动最大量的状态下(图16)，图19A示出了关闭时的进气门12，图19B示出了打开时的进气门12。在此状态下，每个可变气门提升机构120中滚轮122f和头部126d(124d)之间的角度最大。于是，参考图19B，头部124d和126d的凸轮表面124e和126e将摇臂滚轮52a向下推动的量，即进气门12的最小提升量相对较大。在此情况下，从相应进气端口14供应到每个燃烧室10的空气量最大。
控制轴132以连续(无级)的方式在图18的状态和图19的状态之间轴向移动。对控制轴132移动量的调节以连续的(无级)方式调节了每个进气门12的提升量。因此，不用节气门就可以以无级的方式调节进气量。
在图18B的示例中，当进气门12的提升量最小时，进气端口14稍稍打开。但是，当进气门12的提升量最小时可以关闭进气端口14。这是其中进气门12的最小提升量为零并且进气量为零的状态。
在第一实施例中，摇臂轴130用作轴(中空轴)。凸轮支架150的前壁154和轴承162用作支撑件。形成在套筒164a和166a的端部上的凸缘164b和166b用来定位可变气门提升机构120。包括可变气门提升机构120、滚珠丝杠机构210在内的轴组件(图16)和滑动致动器100形成了可变气门致动机构。
第一实施例具有下述优点。
轴环164和166的端部或凸缘164b和166b直接接触摆动凸轮124和126的端面，或者通过可变气门提升机构120中的垫板172而间接接触摆动凸轮124和126的端面。此接触确定了可变气门提升机构120之间在轴向上的距离(位置关系)。凸缘164b和166b与前壁154、轴承162和凸轮盖152间隔开间隙CL。因此，凸轮支架150中支撑件(前壁154和轴承162)的间隔的改变不影响可变气门提升机构120之间的位置关系。即使凸轮支架150和控制轴132之间存在热膨胀系数的不同，凸轮支架150的热膨胀系数也不会影响可变气门提升机构120的位置关系。
轴环164和166、输入套筒122以及摆动凸轮124和126的热膨胀系数影响可变气门提升机构120的位置关系。但是，轴环164和166、输入套筒122以及摆动凸轮124和126用具有与形成控制轴132的材料相同或相近热膨胀系数的钢材料形成。因此，即使温度改变影响轴环164和166、输入套筒122以及摆动凸轮124和126，由控制轴132确定的滑动齿轮128的位置关系的改变也基本上与输入套筒122以及摆动凸轮124和126的位置改变相同。于是，在所有气缸中进气门12具有基本上相同的提升量。因为温度改变不导致气缸在进气门12提升量上的不同，所以提高了提升量调节的精度。
根据本发明第二实施例的可变气门致动机构类似于第一实施例，除了去掉摇臂轴130之外。多个轴环364(图21)被用来代替第一实施例的轴环164和166。参考图20，轴环364用作可变气门提升机构320的枢轴。对应于第一实施例的图3的图20示出拆下了凸轮盖的凸轮支架350。在第二实施例中，气缸体、气缸盖和凸轮支架350用钢材料形成。
参考图21，每个轴环364包括圆柱套筒364a、在套筒364a的两端上形成的两个凸缘364b、以及沿着套筒364a的轴线从每个凸缘364b伸出的轴突起或枢轴部分364c。轴环364具有中心孔364d。此外，轴环364用钢材料形成。
参考图22，控制轴332延伸穿过轴环364的中心孔364d。控制轴332直接支撑轴环364。参考图23，每个轴环364的枢轴部分364c由相邻可变气门提升机构320的轴承端324c和326c接纳。这就利用两个相邻轴环364的枢轴部分364c来可旋转地支撑每个可变气门提升机构320的摆动凸轮324和326。
参考图24，固定到控制轴332上的控制销332a与滑动齿轮328配合。控制轴332的移动在轴向上移动滑动齿轮328。去掉延伸穿过整个可变气门提升机构320的摇臂轴减小了每个可变气门提升机构320的直径。
在图25所示的轴组件中，垫板372布置在轴环364以及摆动凸轮324和326之间。如图20所示，轴组件安装在凸轮支架350上。每个轴环364中两个凸缘364b之间的距离基本上与前壁354和轴承362的厚度相同。当如图20的状态所示地布置轴组件时，前壁354和轴承362以可旋转的方式支撑轴环364。前壁354和轴承362被保持在相应轴环364的两个凸缘364b之间。这防止了每个轴环364在轴向上移动，并确定了每个可变气门提升机构320(输入轴322以及摆动凸轮324和326)在轴向上的位置。
在第二实施例中，控制轴332用作轴。在套筒364a的端部上形成的枢轴部分364c用来定位可变气门提升机构320。
第二实施例具有下述优点。
枢轴部分364c形成在每个轴环364的相对端上。枢轴部分364c可绕枢轴转动地支撑相邻可变气门提升机构320，并用作可变气门提升机构320的枢轴。这消除了对于延伸穿过可变气门提升机构320的摇臂轴的需要，并减小了可变气门提升机构320的直径。
现在将参考图26描述本发明的第三实施例。图26示出拆下了凸轮盖的凸轮支架550。第三实施例采用与第二实施例类似的轴环564。但是，每个轴环564中两个凸缘564b之间的距离大于凸轮支架550的前壁554和轴承562的厚度。这使得轴环564可以在轴向上相对于前壁554和轴承562移动。
每个可变气门提升机构520在不用摇臂轴的情况下，由相邻轴环564的枢轴部分564c可旋转地支撑。离滑动致动器500最远的轴环564通过销565固定到前壁554，并且不在轴向上移动。离滑动致动器500最近的轴环564被弹簧567向着相应的可变气门提升机构520推动。这将轴环564保持在直接接触可变气门提升机构520的状态下，或者保持在通过垫板572间接接触可变气门提升机构520的状态下。
在第三实施例中，气缸体、气缸盖和凸轮支架550用铝合金材料形成。可变气门提升机构520、轴环564和垫板572用钢材料形成。
控制轴532用作轴。在套筒564a的端部上形成的凸缘564b和枢轴部分564c用来定位可变气门提升机构520。
第三实施例具有下述优点。
轴环564的凸缘564b直接接触摆动凸轮524和526的端面，或者通过垫板572而间接接触摆动凸轮524和526的端面。此接触确定了可变气门提升机构520在轴向上的位置。凸缘564b与相邻轴承562和凸轮盖间隔开一定间隙。可变气门提升机构520的位置关系仅仅受到轴环564、输入套筒522以及摆动凸轮524和526的热膨胀系数的影响。但是轴环564、输入套筒522以及摆动凸轮524和526用具有与形成控制轴532的材料相同或相近热膨胀系数的钢材料形成。因此，即使温度改变影响轴环564、输入套筒522以及摆动凸轮524和526，由控制轴532确定的可变气门提升机构520中滑动齿轮的位置改变也基本上与输入套筒522以及摆动凸轮524和526的位置改变相同。于是，在所有气缸中进气门12具有基本上相同的提升量。因为温度改变不导致气缸在进气门12提升量上的不同，所以提高了提升量调节的精度。
枢轴部分564c形成在每个轴环564的两端上。枢轴部分564c可旋转地支撑相邻的可变气门提升机构520。因为枢轴部分564c用作可变气门提升机构520的枢轴，所以减小了可变气门提升机构520的直径。
本领域技术人员应该很清楚，可以以许多其他具体形式来实现本发明，而不偏离本发明的精神或范围。特别地，应该理解到本发明可以实现为以下形式。
在每个上述实施例中，可变气门提升机构和曲轴可以不使用凸轮支架而直接安装到气缸盖上。
发动机并不限于汽油发动机，而可以是诸如柴油发动机之类的任何类型的发动机。此外，发动机并不限于用来驱动车辆的发动机，而可以是用于其他应用的发动机。除了进气门的提升量调节之外，本发明还可以应用于排气门的提升量调节或者进气和排气门两者的提升量调节。
在每个上述实施例中，轴环限制了可变气门提升机构在轴向上的移动。当如同第一实施例中那样使用覆盖控制轴的中空轴(摇臂轴)时，诸如销之类的定位构件可以布置在摇臂轴上。这些定位构件可以限制可变气门提升机构在轴向上的移动。这就固定了可变气门提升机构相对于摇臂轴的位置关系。于是，布置在凸轮支架或气缸盖上的轴承之间的距离不会影响可变气门提升机构之间的位置关系。
因此，即使气缸盖或凸轮支架用除钢之外的其他材料(例如轻合金)形成以减轻重量时，可变气门致动机构可以用按照强度要求所选择的材料形成。此外，即使出现温度改变，也防止了气缸间的气门提升调节量不同。这提高了用于调节气门提升量的精度。
这些示例和实施例应被认为是解释性的，而非限制性的，并且本发明不限于这里给出的细节，而是可以在所附权利要求的范围和等同方案内修改。
本申请基于2004年5月10日递交的在先日本专利申请No.2004-140022并要求享受其优先权，其整个内容通过引用而被包含于此。
Claims (7)
1.一种可变气门致动机构，用于多缸发动机，所述可变气门致动机构包括：
与所述发动机的气缸相关联布置以调节所述气缸的相应气门的提升量的多个可变气门提升机构，每个可变气门提升机构包括端面；
在轴向上延伸穿过所述可变气门提升机构的控制轴；
用于在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构的致动器；和
多个轴环，与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置，每个轴环包括：
在所述轴向上延伸的套筒；和
与所述套筒一体形成的端部，所述端部中至少一个直接或间接接触所述可变气门提升机构中相邻一个的所述端面。
2.一种可变气门致动机构，用于多缸发动机，所述可变气门致动机构包括：
分别与所述发动机的气缸相关联布置的多个可变气门提升机构，每个可变气门提升机构包括端面；
在轴向上延伸穿过所述可变气门提升机构的控制轴；
用于在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构的致动器；和
多个轴环，与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置，每个轴环包括：
在所述轴向上延伸的套筒；和
与所述套筒一体形成的端部，所述端部中至少一个配合所述可变气门提升机构中相邻一个的所述端面并包括用作所述可变气门提升机构的枢轴一部分的轴突起。
3.一种可变气门致动机构，用于多缸发动机，所述可变气门致动机构包括：
分别与所述发动机的气缸相关联布置的多个可变气门提升机构，每个可变气门提升机构包括端面；
在轴向上延伸穿过所述可变气门提升机构的控制轴；
用于在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构的致动器；和
多个轴环，与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置，每个轴环包括：
在所述轴向上延伸的套筒；和
与所述套筒一体形成的端部，所述端部中至少一个直接或间接接触所述可变气门提升机构中相邻一个的所述端面以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构之间的位置关系，并包括用于配合所述可变气门提升机构中所述一个的所述端面来用作所述可变气门提升机构的枢轴一部分的轴突起。
4.一种可变气门致动机构，用于多缸发动机，所述可变气门致动机构包括：
分别与所述发动机的气缸相关联布置的多个可变气门提升机构，每个可变气门提升机构包括端面；
在轴向上延伸穿过所述可变气门提升机构的控制轴；
用于接纳所述控制轴的中空轴，所述中空轴用具有第一热膨胀系数的金属材料形成；
用于在所述轴向上移动所述控制轴并驱动所述可变气门提升机构的致动器；和
多个轴环，紧固到所述中空轴并与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置；
分别用于支撑所述轴环的多个支撑件，每个轴环包括：
在所述轴向上延伸的套筒；和
与所述套筒一体形成的端部，所述套筒和所述至少一个端部用具有与所述第一热膨胀系数相等或相近的热膨胀系数的材料形成；
其中每个轴环由相应的支撑件支撑，以使得在所述可变气门提升机构中相邻一个的所述端面和相应的支撑件之间形成间隙，所述控制轴和所述支撑件保持所述轴环，以在允许所述轴环在所述轴向上的移动的同时限制所述套筒变得偏心。
5.如权利要求1至4中任一项所述的可变气门致动机构，其中所述可变气门提升机构中的每个都包括：
用于承受凸轮的驱动力的输入部分，所述输入部分具有第一螺旋花键；
用于输出驱动力到气门的输出部分，所述输出部分具有第二螺旋花键；和
滑动齿轮，在所述输入部分和所述输出部分之间延伸，以将从所述输入部分形成的驱动传递到所述输出部分，所述滑动齿轮包括：
用于与所述第一螺旋花键啮合的输入螺旋花键；和
用于与所述第二螺旋花键啮合的输出螺旋花键，其中所述输入螺旋花键和所述输出螺旋花键以不同的螺旋角延伸，并且所述控制轴在所述控制轴的轴向上移动所述滑动齿轮，以使所述输入螺旋花键和所述输出螺旋花键相对于所述输入部分和所述输出部分旋转。
6.根据权利要求1所述的可变气门致动机构，包括：
中空轴，所述可变气门提升机构固定到所述中空轴，所述中空轴接纳所述控制轴；和
用于经由所述中空轴支撑所述可变气门提升机构的多个支撑件；
其中所述可变气门提升机构在所述轴向上的移动受限制的状态下固定到所述中空轴，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置。
7.如权利要求6所述的可变气门致动机构，其中：
所述多个轴环以在所述轴向上不可移动的方式紧固到所述中空轴并与所述可变气门提升机构交替布置，以确定在所述轴向上所述可变气门提升机构相对于彼此的位置；并且
每个轴环的所述套筒布置在所述中空轴和所述支撑件中相应一个之间，使得所述端部中至少一个直接或间接接触或配合所述可变气门提升机构中一个的所述端面，以确定所述可变气门提升机构的位置。
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