CN101175902A - 可变气门操作装置 - Google Patents

Abstract

凸轮轴的转动运动从第一驱动凸轮经由中间构件传递到摇动凸轮臂的滑动表面，由此所述摇动凸轮臂提升气门。在这种情况下，当控制轴的旋转位置改变从而改变中间构件在所述滑动表面上的位置时，所述气门的操作特性改变。当所述气门的操作特性控制模式从可变控制改变到固定控制时，耦连装置耦连所述摇动凸轮臂和输入臂，因此使得第二驱动凸轮摇动所述摇动凸轮臂。当所述第二驱动凸轮摇动所述摇动凸轮臂时得到的气门的升程量设定不小于在所述第一驱动凸轮摇动所述摇动凸轮臂情况下的最大升程量设定。

Description

可变气门操作装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的可变气门操作装置，更具体地涉及一种能够机械地改变气门的操作特性的可变气门操作装置。

背景技术

例如，由日本专利公报No.2004-100555披露的已知的常规可变气门操作装置根据内燃发动机的操作机械地改变气门升程量和气门正时。

在日本专利公报No.2004-100555披露的可变气门操作装置中，凸轮轴设置有两个旋转凸轮，并且第一旋转凸轮开启/关闭定位在气缸中的两个进气门的第一进气门，而第二旋转凸轮开启/关闭第二进气门。包括四连杆机构的可变气门传动机构位于第一旋转凸轮和第一进气门之间以及第二旋转凸轮和第二进气门之间。

用于上述可变气门操作装置的四连杆机构包括：输入臂，其具有与旋转凸轮接触的输入部分；传动臂，其以能够摇动的方式耦连到输入臂；摇动臂，其以能够摇动的方式耦连到传动臂，能够绕着旋转控制轴摇动，并且将旋转凸轮传递来的驱动力传递到开启/关闭进气门的输出部分；以及控制臂，其绕旋转控制轴旋转，并且以能够摇动的方式耦连到输入臂。通过控制四连杆机构的姿势以改变旋转凸轮和输入部分之间的位置关系，能够机械地改变进气门的操作特性。

此外，上述可变气门操作装置包括：耦连机构，其将用于第一进气门的四连杆机构(第一连杆机构)耦连到用于第二进气门的四连杆机构(第二连杆机构)；以及用于保持第二连杆机构姿势的机构，用于在第一和第二连杆机构脱开时为第二进气门提供最大操作角。耦连机构包括：通孔，其形成于每个四连杆机构的控制臂内；以及待插进通孔的耦连销。用于在脱开时保持第二连杆机构的姿势的机构包括：形成于固定板内的通孔；形成于第二连杆机构的控制臂(第二控制臂)内的通孔；以及上述耦连销。

耦连销恒定地与第二控制臂内的通孔接合。耦连销能够在与第二控制臂内的通孔接合的同时朝向第一连杆机构的控制臂(第一控制臂)以及朝向固定板移动。当耦连销朝向第一控制臂移动并且插入第一控制臂内的通孔时，第二控制臂通过耦连销耦连到第一控制臂。当两个控制臂耦连时，第一和第二连杆机构总是呈现相同的姿势。在这种情况下，能够进行控制使得第一和第二气门具有相同的操作特性。

相反，当耦连销朝向固定板移动并且插入固定板内的通孔时，第二控制臂通过耦连销耦连到固定板。当第二控制臂和固定板耦连时，即固定了第二连杆机构的姿势。当第一连杆机构的姿势被控制以改变旋转凸轮和输入部分之间的位置关系时，仅第一气门的操作特性能够机械地改变，而第二气门的操作特性保持不变。

换言之，上述可变气门操作装置能够选择性地为第一和第二进气门提供相同的操作特性或者不同的操作特性。以这种方式，第一和第二进气门的操作特性——具体为这些气门的升程量——能够彼此不同。因此，能够采用不同的进气流量以在燃烧室内引起旋流。这能够在烧烧室内提供稳定的燃烧。

发明内容

如上所述，第二进气门能够以两种不同的模式控制其操作特性。在可变控制模式下，操作特性随着旋转控制轴的旋转位置变化。另一方面，在固定控制模式下，与旋转控制轴的旋转位置无关，恒定采用大操作角。然而，当用于第二进气门的操作特性控制模式从可变控制改变到固定控制时，必需执行两个操作。更具体地，必需从第一控制臂内的通孔中拔出耦连销，并且将耦连销插进固定板的通孔内。类似地，当模式从固定控制改变到可变控制时，也必需执行两个操作。更具体地，必需从固定板的通孔中拔出耦连销，并且将耦连销插进第一控制臂的通孔内。

为了平稳地执行上述两个操作，优选地，当操作特性控制模式改变时，第一控制臂内的通孔、耦连销以及固定板内的通孔的位置彼此完全一致。然而，从机械加工精度的角度看，不易实现这种位置的完全一致。即使例如由于同时加工实现了位置完全一致，在实际操作过程中也可能发生扭曲。另外，这种位置一致也受到例如旋转控制轴的控制精度等的影响。因此，实际上难以精确的对齐通孔和耦连销的位置。

另外，当依次执行上述两个操作时，耦连销从第一控制臂以及从固定板脱开一小段时间。在这种情况下，第二控制臂是自由的。因此，如果施加有任何外力，则第二控制臂绕着旋转控制轴的位置可能被改变，从而耦连销从用于耦连的通孔移位。

鉴于上述情况做出了本发明。本发明的目的是提供一种可变气门操作装置，其能够使用简单的结构将操作特性控制模式从可变控制改变到固定控制或者从固定控制改变到可变控制，并且毫不出错地进行模式改变。

根据本发明的第一方面，为了实现上述目的，提供了一种可变气门操作装置，包括：气门，其位于内燃发动机的进气侧或排气侧；第一驱动凸轮，其安装在凸轮轴上；控制轴，其与所述凸轮轴平行设置并且能够连续或步进地改变旋转位置；摇动凸轮臂，其以能够旋转的方式安装在所述控制轴上以绕所述控制轴摇动；摇动凸轮表面，其形成在所述摇动凸轮臂上并且与支撑所述气门的气门支撑构件接触以沿升程方向推动所述气门；滑动表面，其形成在摇动构件上面对所述第一驱动凸轮；中间构件，其夹置在所述第一驱动凸轮和所述滑动表面之间并且接触所述第一驱动凸轮的圆周表面；推动装置，其用于沿所述控制轴的圆周方向推动所述摇动凸轮臂以使所述滑动表面压靠所述中间构件；联锁机构，其用于与所述控制轴的旋转配合地沿所述第一驱动凸轮的圆周表面移动所述中间构件以改变所述中间构件相对于所述凸轮轴中心的位置；第二驱动凸轮，其安装在所述凸轮轴上与所述第一驱动凸轮对齐；输入臂，其以能够旋转的方式安装在所述控制轴上，邻近所述摇动凸轮臂定位，并且在受到从所述第二驱动凸轮输入的驱动力时摇动；以及耦连装置，其用于将所述摇动凸轮臂耦连到所述输入臂。

根据本发明的第一方面，当摇动凸轮臂从输入臂脱开时，通过中间构件将凸轮轴的转动运动从第一驱动凸轮传递到摇动凸轮臂的滑动表面。另外，转动运动从摇动凸轮臂传递到气门。当控制轴的旋转位置改变时，控制轴的旋转通过联锁机构传递到中间构件。中间构件沿着第一驱动凸轮的圆周表面移动，同时夹置在第一驱动凸轮和滑动表面之间。当中间构件相对于凸轮轴的位置改变时，中间构件在滑动表面上的位置改变。这使得摇动凸轮臂的摇动角和初始摇动位置改变，因此改变气门升程量。另外，当中间构件相对于凸轮轴的位置改变时，摇动构件相对于凸轮轴的旋转的摇动正时改变。这使得气门正时改变。

同时，当耦连装置将摇动凸轮臂耦连到输入臂时，凸轮轴的转动运动通过输入臂从第二驱动凸轮传递到摇动凸轮臂。另外，转动运动从摇动凸轮臂传递到气门。这种情况下的主要气门操作特性通过第二驱动凸轮、输入臂和摇动凸轮臂的形状以及通过它们的位置关系机械地确定。与控制轴的旋转位置无关，保持了恒定的操作特性。

如上所述，根据本发明的第一方面，简单地通过使耦连装置耦连摇动凸轮臂和输入臂，能够将用于气门的操作特性控制模式从可变控制切换到固定控制。另外，简单地通过使摇动凸轮臂和输入臂脱开，能够使用于气门的操作特性控制模式从固定控制切换到可变控制。

根据本发明的第二方面，提供了如第一方面所述的可变气门操作装置，其中在所述摇动凸轮臂和所述输入臂通过所述耦连装置耦连的情况下，在所述第二驱动凸轮摇动所述摇动凸轮臂时得到的气门的升程量设定不小于在所述第一驱动凸轮摇动所述摇动凸轮臂的情况下的最大升程量设定。

根据本发明的第二方面，当耦连装置耦连摇动凸轮臂和输入臂时，产生不小于用于使第一驱动凸轮摇动所述摇动凸轮臂的最大升程量的气门升程量。因此，正在摇动的摇动凸轮臂不防碍中间构件。

根据本发明的第三方面，提供了如第一或第二方面所述的可变气门操作装置，其中当为所述摇动凸轮臂或者所述输入臂设置的可插入销插入相配的臂的销孔中时，所述耦连装置耦连所述摇动凸轮臂和所述输入臂；并且在所述摇动凸轮臂和所述输入臂不耦连的情况下，当所述控制轴旋转超出正常使用范围并且朝向大升程侧时，所述销孔和所述销的位置彼此一致。

根据本发明的第三方面，摇动凸轮臂和输入臂能够通过使用将销插进销孔的简单结构来耦连。当控制轴的旋转位置在正常使用范围内时，销孔的位置与销的位置不重合。因此，当气门执行可变操作时，气门不会误切换到固定操作。另外，升程量差对进气量的影响随着升程量的增加而减小。因此，即使当为了气门操作改变的目的而使控制轴旋转超出正常使用范围并且朝向大升程侧以使中间构件朝向大升程侧移动时，进气量也不会显著改变。

根据本发明的第四方面，提供了如第三方面所述的可变气门操作装置，其中当所述摇动凸轮臂处于所述气门不提升的零升程位置时，所述销孔和所述销的位置彼此一致。

根据本发明的第四方面，当摇动凸轮臂处于气门不提升的零升程位置时，销插进销孔。因此，销能够正确地插进销孔。这能够正确地将操作特性控制模式从可变控制改变到固定控制。

根据本发明的第五方面，提供了如第一或第二方面所述的可变气门操作装置，其中当为所述摇动凸轮臂或所述输入臂设置的可插入销插入相配的臂的销孔中时，所述耦连装置耦连所述摇动凸轮臂和所述输入臂；并且其中在所述摇动凸轮臂和所述输入臂耦连之前施加到所述销的销驱动力被维持时，所述销的位置能够与所述销孔的位置对齐。

根据本发明的第五方面，在操作特性控制模式改变之前，驱动力被施加到销。因此，当销的位置与销孔的位置重合时，销立即插进销孔。这能够正确地将操作特性控制模式从可变控制改变到固定控制。

根据本发明的第六方面，提供了如第五方面所述的可变气门操作装置，还包括：油路，其设置在所述控制轴内用于向所述销供送驱动液压油；以及排出阀，其用于从所述油路排出所述液压油；其中所述油路兼用作润滑油路，用于向所述控制轴和所述摇动凸轮臂和/或所述输入臂之间供送润滑油；并且其中所述排出阀在正常情况下关闭，当所述销从所述销孔拔出以脱开所述摇动凸轮臂和所述输入臂时打开，并且当所述销的位置从所述销孔的位置移位时重新关闭。

根据本发明的第六方面，润滑油路能够兼用作液压油路。因此，能够简化用于整个装置的油路构造。另外，根据本发明的第六方面，当排出阀开启以从油路排出液压油并且减小施加到销的液压时，销能够从销孔拔出。此外，当排出阀关闭以增大施加到销的液压时，能够保留销的驱动力以用于后续的耦连。

根据本发明的第七方面，提供了如第五方面所述的可变气门操作装置，还包括：油路，其设置在所述控制轴内用于向所述销供送驱动液压油；以及开关阀，其用于打开/关闭所述油路；其中所述开关阀在正常情况下关闭，当所述销插入所述销孔以耦连所述摇动凸轮臂和所述输入臂时打开，并且当所述销从所述销孔拔出以脱开所述摇动凸轮臂和所述输入臂时重新关闭。

根据本发明的第七方面，当开关阀开启以增大施加到销的液压时，可提供用于将销置入销孔中的驱动力。另外，当开关阀关闭以减小施加到销的液压时，销能够从销孔拔出。此外，根据本发明的第七方面，仅当摇动凸轮臂和输入臂要耦连时，才向销供送液压油。因此，通过减小从滑动间隙泄漏的液压油量，能够节省液压油。

根据本发明的第八方面，为了实现上述目的，提供了一种可变气门操作装置，包括：第一气门和第二气门，其互相对齐并且位于内燃发动机的气缸的进气侧或者排气侧；第一驱动凸轮，其安装在凸轮轴上；控制轴，其与所述凸轮轴平行设置并且能够连续或步进地改变旋转位置；第一摇动凸轮臂，其用于所述第一气门并且绕所述控制轴摇动；第二摇动凸轮臂，其用于所述第二气门并且能够独立于所述第一摇动凸轮臂摇动；摇动凸轮表面，其形成在所述第一摇动凸轮臂和所述第二摇动凸轮臂上，并且与支撑所述第一气门和所述第二气门的气门支撑构件接触，以沿升程方向推动所述第一气门和所述第二气门；滑动表面，其形成在所述第一摇动凸轮臂和所述第二摇动凸轮臂上面对所述第一驱动凸轮；中间构件，其夹置在所述第一驱动凸轮以及所述第一摇动凸轮臂和所述第二摇动凸轮臂的所述滑动表面之间并且接触所述第一驱动凸轮的圆周表面；第一推动装置，其用于沿所述控制轴的圆周方向推动所述第一摇动凸轮臂以使所述第一摇动凸轮臂的所述滑动表面压靠所述中间构件；第二推动装置，其用于沿所述控制轴的圆周方向推动所述第二摇动凸轮臂以使所述第二摇动凸轮臂的所述滑动表面压靠所述中间构件；联锁机构，其用于与所述控制轴的旋转配合地沿所述第一驱动凸轮的圆周表面移动所述中间构件以改变所述中间构件相对于所述凸轮轴中心的位置；第二驱动凸轮，其安装在所述凸轮轴上与所述第一驱动凸轮对齐；输入臂，其以能够旋转的方式安装在所述控制轴上，邻近所述第二摇动凸轮臂定位，并且在受到从所述第二驱动凸轮输入的驱动力时摇动；以及耦连装置，其用于将所述第二摇动凸轮臂耦连到所述输入臂。

根据本发明的第八方面，当第二摇动凸轮臂和输入臂脱开时，凸轮轴的转动运动通过中间构件从第一驱动凸轮传递到第一和第二摇动凸轮臂的滑动表面，并且转化成第一和第二摇动凸轮臂的摇动运动。第一摇动凸轮臂的摇动运动从其摇动凸轮表面传递到气门支撑构件，并且转化成第一气门的升程运动。第二摇动凸轮臂的摇动运动从其摇动凸轮表面传递到气门支撑构件，并且转化成第二气门的升程运动。

当控制轴的旋转位置改变时，控制轴的旋转通过联锁机构传递到中间构件。然后，中间构件沿着第一驱动凸轮的圆周表面移动，同时夹置在第一驱动凸轮以及第一和第二摇动凸轮臂的滑动表面之间。当中间构件相对于凸轮轴的位置改变时，中间构件在滑动表面上的位置改变。这使得第一和第二摇动凸轮臂的摇动角和初始摇动位置改变，从而改变第一和第二气门的升程量。另外，当中间构件相对于凸轮轴的位置改变时，第一和第二摇动凸轮轴相对于凸轮轴的相位的摇动正时改变。这使得第一和第二气门的气门正时改变。

同时，当耦连装置耦连第二摇动凸轮臂和输入臂时，凸轮轴的转动运动通过输入臂从第二驱动凸轮传递到第二摇动凸轮臂。第二摇动凸轮臂的摇动运动从其摇动凸轮表面传递到气门支撑构件，并且转化成第二气门的升程运动。第二气门的主要操作特性通过第二驱动凸轮、输入臂以及第二摇动凸轮臂的形状以及通过它们的位置关系机械地确定。与控制轴的旋转位置无关，保持了恒定的操作特性。

另一方面，凸轮轴的转动运动通过中间构件从第一驱动凸轮传递到第一摇动凸轮臂。因此，当控制轴旋转时，使得中间构件相对于凸轮轴的位置变化，第一摇动凸轮臂的摇动角和初始摇动位置改变。第一摇动凸轮臂的摇动运动从其摇动凸轮表面传递到气门支撑构件，并且转化成第一气门的升程运动。因此，像第二摇动凸轮臂和输入臂脱开的情况那样，第一气门的操作特性随控制轴的旋转位置变化。

如上所述，根据本发明的第八方面，当耦连装置耦连第二摇动凸轮臂和输入臂时能够将用于第二气门的操作特性控制模式从可变控制简单地改变到固定控制，并且当耦连装置脱开第二摇动凸轮臂和输入臂时能够将用于第二气门的操作特性控制模式从固定控制简单地改变到可变控制。这易于正确地从双气门可变控制模式——其中第一和第二气门的操作特性随控制轴的旋转位置变化——切换到单气门可变控制模式——其中第一气门的操作特性随控制轴的旋转位置变化而第二气门的操作特性是固定的。从单气门可变控制模式到双气门可变控制模式的切换也能够容易且正确地进行。

根据本发明的第九方面，提供了如第八方面所述的可变气门操作装置，其中在所述第二摇动凸轮臂和所述输入臂通过所述耦连装置耦连的情况下，在所述第二驱动凸轮摇动所述第二摇动凸轮臂时得到的气门的升程量设定不小于在所述第一驱动凸轮摇动所述第二摇动凸轮臂的情况下的最大升程量设定。

根据本发明的第九方面，当耦连装置耦连第二摇动凸轮臂和输入臂时，用于第二气门的升程量设定不小于用于使第一驱动凸轮摇动第二摇动凸轮臂的最大升程量。因此，正在摇动的第二摇动凸轮臂不防碍中间构件。

附图说明

图1是示出根据本发明第一实施方式的可变气门操作装置的构造的侧视图。

图2是示出图1所示的可变气门操作装置内的可变气门机构和固定气门机构的分解立体图。

图3是示出图1所示的可变气门操作装置内的臂耦连机构的构造的分解立体图。

图4是沿图1的A-A截面剖出以示出可变气门机构的示意性截面图。

图5A示出执行图1所示的可变气门操作装置以关闭气门的升程操作。

图5B示出执行图1所示的可变气门操作装置以开启气门的升程操作。

图6A示出执行图1所示的可变气门操作装置以产生大升程的升程量改变操作。

图6B示出执行图1所示的可变气门操作装置以产生小升程的升程量改变操作。

图7A示出将大升程臂耦连到第二摇动凸轮臂执行的操作。

图7B示出将大升程臂耦连到第二摇动凸轮臂执行的操作。

图8是示出当大升程臂从第二摇动凸轮臂脱开时可变气门操作装置执行的升程操作的示意图。

图9是示出大升程臂从第二摇动凸轮臂脱开时呈现的气门正时与右侧或左侧气门的升程量之间关系的曲线图。

图10是示出当大升程臂耦连到第二摇动凸轮臂时可变气门操作装置执行的升程操作的示意图。

图11是示出大升程臂耦连第二摇动凸轮臂时呈现的气门正时与右侧或左侧气门的升程量之间关系的曲线图。

图12示出根据本发明第一实施方式的用于操作销的液压系统的构造。

图13示出图12所示液压系统中发动机速度和液压之间的关系。

图14是示出在本发明第一实施方式中执行的从双气门可变控制切换到单气门可变控制的液压控制程序的流程图。

图15是示出在本发明第一实施方式中执行的从单气门可变控制切换到双气门可变控制的液压控制程序的流程图。

图16示出根据本发明第二实施方式的用于操作销的液压系统的构造。

图17示出图16所示液压系统中发动机速度和液压之间的关系。

图18是示出在本发明第二实施方式中执行的从双气门可变控制切换到单气门可变控制的液压控制程序的流程图。

图19是示出在本发明第二实施方式中执行的从单气门可变控制切换到双气门可变控制的液压控制程序的流程图。

具体实施方式

第一实施方式

现将参照图1至15描述本发明的第一实施方式。

[根据第一实施方式的可变气门操作装置的构造]

图1是示出根据本发明第一实施方式的可变气门操作装置的构造的侧视图。图2和3是示出可变气门操作装置的分解立体图。图4是沿图1的截面A-A的示意性截面图。如图2和4所示，可变气门操作装置的凸轮轴20为每个气缸设置有两个驱动凸轮22、24。两个气门4L、4R对称地位于驱动凸轮(第一驱动凸轮)22的右侧和左侧。这些气门4L、4R设置在气缸的进气侧或者排气侧。可变气门机构30L、30R分别设置在第一驱动凸轮22和气门4L、4R之间以将气门4L、4R的升程运动与第一驱动凸轮22的转动运动联锁。设置有另一驱动凸轮(第二驱动凸轮)24使得第二气门4R夹置在第一驱动凸轮22和第二驱动凸轮24之间。固定气门机构70设置在第二驱动凸轮24和第二气门4R之间以使第二气门4R的升程运动与第二驱动凸轮24的转动运动联锁。可变气门操作装置可以选择可变气门机构30R或者固定气门机构70作为与第二气门4R的升程运动联锁的机构。

(1)可变气门机构的构造细节

现在将详细描述可变气门机构30L、30R的构造。因为左侧和右侧可变气门机构30L、30R基本上关于第一驱动凸轮22对称，所以将不区分左侧和右侧可变气门机构30L、30R地对它们的构造进行描述。当左侧和右侧可变气门机构30L、30R不互相区分时，此文件和附图使用术语“可变气门机构30”。类似地，除了需要专门区分左侧和右侧部件时，例如气门4R、4L以及可变气门机构30L、30R的部件等对称布置的部件将采用没有符号R和L的参考标记。

在可变气门操作装置中，气门4通过如图1所示的摇臂10支撑。可变气门机构30位于第一驱动凸轮22和摇臂10之间以连续改变第一驱动凸轮22的转动运动和摇臂10的摇动运动之间的联锁。

可变气门机构30包括通过凸轮轴20以能够旋转的方式支撑的控制臂50。中间臂58以能够旋转的方式附连到控制臂50。中间臂58设置在从控制臂50可在其上转动的凸轮轴20的中心移开的位置。中间臂58具有定位成跨过中间臂58的支点侧的两端的连接销56。连接销56通过控制臂50以能够旋转的方式支撑。中间臂58的前端定位成朝向控制轴32，使用连接销56作为支点。定位成与凸轮轴20平行的耦连轴64紧固到中间臂58的前端。第一滚子60和第二滚子62通过耦连轴64以能够旋转的方式支撑。第二滚子62的直径小于第一滚子60的直径。如图2所示，一对第二滚子62位于第一滚子60两侧。一对控制臂50位于第一驱动凸轮22两侧。右侧和左侧控制臂50支撑中间臂58(图1中未示出前方的控制臂50)。

弧形的、大直径齿轮52位于右侧和左侧控制臂50之间。大直径齿轮52在其两侧紧固到右侧和左侧控制臂50。大直径齿轮52绕着控制臂50的旋转中心——即沿着与凸轮轴20同心的弧——成形。相对于控制臂50的转动中心，大直径齿轮52在控制臂50上的位置基本上与连接销56的位置相对。

可变气门机构30包括定位成与凸轮轴20平行的控制轴32。控制轴32的旋转位置能够通过致动器(例如电动机)任意控制，致动器没有示出，但是起控制轴驱动装置的作用。与控制轴32同心的小直径齿轮34形成在控制轴32的外圆周上。小直径齿轮34与安装在控制臂50上的大直径齿轮52啮合。因此，控制轴32的旋转通过小直径齿轮34和大直径齿轮52输入到控制臂50。小直径齿轮34和大直径齿轮52构成减速机构，其用于减速控制轴32的旋转并且将减速旋转传递到控制臂50。

摇动凸轮臂40通过控制轴32以能够摇动的方式支撑。如图2至4所示，一对摇动凸轮臂40定位在小直径齿轮34两侧。定位在小直径齿轮34左侧的摇动凸轮臂(第一摇动凸轮臂)40L是可变气门机构30L的构件。定位在小直径齿轮34右侧的摇动凸轮臂(第二摇动凸轮臂)40R是可变气门机构30R的构件。这些摇动凸轮臂40设置成使得其前端指向第一驱动凸轮22的旋转方向的上游。在本实施方式中，凸轮轴20如图中箭头所示顺时针旋转。与后面将描述的第二滚子62接触的滑动表面46形成在摇动凸轮臂40的与第一驱动凸轮22相对的侧面上。滑动表面46朝向第一驱动凸轮22逐渐弯曲。另外，随着距控制轴32中心——即摇动中心——的距离增加，滑动表面46距第一驱动凸轮22中心的距离增加。

摇动凸轮表面42(42a、42b)与摇动凸轮臂40的滑动表面46相对地形成。摇动凸轮表面42包括非操作表面42a和操作表面42b，它们具有不同的轮廓。非操作表面42a是凸轮基圆的圆周表面并且以如下方式形成，即，距控制轴32中心的距离是一样的。另一方面，操作表面42b设置在摇动凸轮臂40的前端。其以连续的方式平稳地连接到非操作表面42a，并且形成为：随着距摇动凸轮臂40前端的距离的减小，距控制轴32中心的距离(即，凸轮高度)逐渐增加。当非操作表面42a和操作表面42b不相互区分时，本文件简单地使用术语“摇动凸轮表面42”。

弹簧座48形成于摇动凸轮臂40上。空动弹簧36的一端钩到弹簧座48上。空动弹簧36的另一端紧固到内燃发动机的静止部分。摇动凸轮臂40以如下方式被推动，即，接收自空动弹簧36的弹簧力朝向第一驱动凸轮22旋转滑动表面46(图1中逆时针方向)。

中间臂58位于第一驱动凸轮22和摇动凸轮臂40的滑动表面46之间，其前端指向控制轴32。通过中间臂58以能够旋转的方式支撑的第一滚子60位于第一驱动凸轮22的旋转平面内。左侧第二滚子62L位于左侧摇动凸轮臂40L的摇动平面内。右侧第二滚子62R位于右侧摇动凸轮臂40R的摇动平面内。前述空动弹簧36的弹簧力用于使滑动表面46压靠第二滚子62，并且使通过耦连轴64耦连到第二滚子62的第一滚子60压靠第一驱动凸轮22。因此，为了定位，第一滚子60和第二滚子62夹置在滑动表面46和第一驱动凸轮22之间。

如上所述，第一滚子和第二滚子62通过中间臂58连接到控制臂50，并且夹置在滑动表面46和第一驱动凸轮22之间。因此，当控制臂50绕凸轮轴20旋转时，第一滚子60和第二滚子62绕凸轮轴20旋转，同时保持与第一驱动凸轮22的圆周表面接触。由于控制臂50的旋转通过小直径齿轮34和大直径齿轮52与控制轴32的旋转联锁，所以第一滚子60和第二滚子62绕凸轮轴20的旋转也与控制轴32的旋转联锁。在本实施方式中，小直径齿轮34、大直径齿轮52、控制臂50以及中间臂58构成联锁机构，联锁机构与控制轴32的旋转配合地沿着第一驱动凸轮22的圆周表面移动作为中间构件的第一滚子60和第二滚子62。

前述摇臂10定位在摇动凸轮臂40之下。摇臂10设置有摇臂滚轮12，所述摇臂滚轮12面对摇动凸轮臂40的摇动凸轮表面42。摇臂滚轮12以能够旋转的方式安装在摇臂12的中部。气门杆2安装在摇臂10的一端以支撑气门4。摇臂10的另一端通过液压间隙调节器6以能够旋转的方式支撑。气门弹簧(未图示)沿关闭的方向——即沿向上推动摇臂10的方向——推动气门杆2。这种推动力以及由液压间隙调节器施加的力使摇臂滚轮12压靠摇动凸轮臂40的摇动凸轮表面42。

(2)固定气门机构的构造细节

现将详细描述固定气门机构70的构造。

如图2和4所示，固定气门机构70位于第二驱动凸轮24和第二摇动凸轮臂40R之间。固定气门机构70使第二摇动凸轮臂40R的摇动运动与第二驱动凸轮24的转动运动联锁。其包括由第二驱动凸轮24驱动的大升程臂(输入臂)72以及将大升程臂耦连到第二摇动凸轮臂40R的臂耦连机构78。

大升程臂72与第二摇动凸轮臂40R对齐，并且大升程臂72安装在控制轴32上且能够独立于第二摇动凸轮臂40R旋转。与第二驱动凸轮24的圆周表面接触的输入滚子74通过大升程臂72以可旋转的方式支撑。空动弹簧(未图示)钩到大升程臂72上。由空动弹簧施加的力使输入滚子74压靠第二驱动凸轮24的圆周表面。

大升程臂72设置有能够插进第二摇动凸轮臂40R和从第二摇动凸轮臂40R拔出的销80。大升程臂72还设置有液压室88，其具有朝向第二摇动凸轮臂40R定位的开口。销80配合在液压室88中。允许液压油流动的油路90连接到液压室88。当液压油从油路90供送到液压室88内时，产生的液压将销80从液压室88推向第二摇动凸轮臂40R。

第二摇动凸轮臂40R上形成有朝向大升程臂72开口的销孔86。销80和销孔86位于绕控制轴32形成的同一圆弧上。因此，当第二摇动凸轮臂40R相对于大升程臂72位于预定旋转位置时，销孔86的位置与销80的位置重合。复位弹簧84和活塞82设置在销孔86中，复位弹簧84位于最内端。当销孔86的位置与销80的位置重合时，销80与活塞82接触。在这种情况下，如果复位弹簧施加的推压活塞82的力大于液压室88内的液压施加的推压销80的力，则销80移动进入销孔86，将活塞82向内推入销孔86内。当销80插进销孔86时，摇动凸轮臂40R和大升程臂72通过销80耦连。换言之，销80、液压室88、油路90、销孔86、复位弹簧84以及活塞82构成臂耦连机构78。

[根据本实施方式的可变气门操作装置的基本操作]

现将参照图5A、5B、6A以及6B描述如上所述构造的可变气门操作装置的基本操作。

(1)可变气门机构的气门升程操作

首先，将参照图5A和5B描述可变气门机构30执行的提升气门4的操作。图5A示出在升程操作期间气门4关闭时的可变气门机构30的状态。图5B示出在升程操作期间气门4完全开启时的可变气门机构30的状态。

在可变气门机构30中，第一驱动凸轮22的转动运动首先输入到与第一驱动凸轮22接触的第一滚子60。第一滚子60和第二滚子62通过中间臂58支撑。因此，它们绕着用作中间臂58的支点的连接销56摇动。然后，所产生的摇动运动输入到与第二滚子62接触的摇动凸轮臂40的滑动表面46。滑动表面46通过空动弹簧36施加的力恒定地压靠第二滚子62。因此，摇动凸轮臂40与经由第二滚子62传递的第一驱动凸轮22的旋转配合地绕控制轴32摇动。

更具体地，在如图5A所示的状态下当凸轮轴20旋转时，第一滚子60接触第一驱动凸轮22的位置接近如图5B所示的第一驱动凸轮22的顶点。然后，通过第一驱动凸轮22相对向下地推动第一滚子60，并且通过与第一滚子60一体的第二滚子62向下推动摇动凸轮臂40的滑动表面46。这使得摇动凸轮臂40绕控制轴32顺时针旋转(参见图5A和5B)。

当摇动凸轮臂40转动使得摇臂滚轮12接触摇动凸轮表面42的位置从非操作表面42a移动到操作表面42b时，按照摇臂滚轮12在操作表面42b上的位置和控制轴32的中心之间的距离向下推动摇臂10。然后，摇臂10绕液压间隙调节器6提供的支撑点顺时针摇动。这使得摇臂10降低并且开启气门4。当如图5B所示第一滚子60接触第一驱动凸轮22的位置到达第一驱动凸轮22的顶点时，摇动凸轮臂40的转动量最大，从而使气门4的升程量最大化。

当凸轮轴20进一步旋转直到第一滚子60接触第一驱动凸轮22的位置经过第一驱动凸轮22的顶点时，由于空动弹簧和气门弹簧施加的力，摇动凸轮臂40绕控制轴32逆时针转动。当摇动凸轮臂40逆时针转动时，摇臂滚轮12接触摇动凸轮表面42的位置朝向非操作表面42a移动。这减小了气门4的升程量。当摇臂滚轮12接触摇动凸轮表面42的位置后来从操作表面42b切换到非操作表面42a时，如图5A所示，气门4的升程量减小到零，即，气门4关闭。

(2)可变气门机构的升程量改变操作

现将参照附图6A和6B描述可变气门机构30执行的升程量改变操作。图6A示出可变气门机构30的最大升程状态，其中可变气门机构30操作为给气门4大升程。图6B示出可变气门机构30的最大升程状态，其中可变气门机构30操作为给气门4小升程。

当升程量要从图6A所示的升程量改变到图6B所示的升程量时，控制轴32沿着与图6A所示状态下的凸轮轴20相同的方向旋转(顺时针旋转)。控制轴32的旋转通过小直径齿轮34和大直径齿轮52传递到控制臂50以将控制臂50旋转到图6B所示的旋转位置。当控制臂50旋转时，通过中间臂58耦连到控制臂50的第二滚子62沿滑动表面46移动，并且远离控制轴32。同时，与第二滚子62一体的第一滚子60沿第一驱动凸轮22移动，并且移向第一驱动凸轮22的旋转方向的上游。

当第二滚子62移动远离控制轴32时，摇动凸轮臂40的摇动中心与第二滚子62接触滑动表面46的接触位置P2之间的距离增加，从而减小摇动凸轮臂40的摇动角。其原因是摇动凸轮臂40的摇动角与摇动中心和接触位置P2之间的距离成反比，其中接触位置P2为驱动力输入点。当摇动凸轮臂40的摇动角减小时，摇臂滚轮12所能达到的最终接触位置P3在操作表面42b上并且朝向非操作表面42a移动，从而减小气门4的升程量。另外，摇臂滚轮12位于操作表面42b上期间的曲柄角是气门4的操作角。然而，当最终接触位置P3朝向非操作表面42a移动时，气门4的操作角减小。另外，由于第一滚子60沿第一驱动凸轮22移动并且移向第一驱动凸轮22的旋转方向的上游，所以当凸轮轴20处于相同的旋转位置时呈现的第一滚子60的接触位置P1朝向第一驱动凸轮22的前进侧移动。这提前了摇动凸轮臂40相对于第一驱动凸轮22的相位的摇动正时。因此，提前了气门正时(最大升程正时)。

另一方面，当升程量要从图6B所示的升程量改变到图6A所示的升程量时，控制轴32沿与图6B所示状态下的凸轮轴20的旋转方向相反的方向旋转(逆时针旋转)，以使控制臂50旋转到图6A所示的旋转位置。这使第二滚子62朝向控制轴32移动，减小了摇动凸轮臂40的摇动中心与第二滚子62接触滑动表面46的接触位置P2之间的距离，并且增大了摇动凸轮臂40的摇动角。当摇动凸轮臂40的摇动角增大时，摇臂滚轮12所能达到的最终接触位置P3朝向操作表面42的前端移动，从而增大气门4的升程量和操作角。在这种情况下，当凸轮轴20处于相同旋转位置时呈现的第一滚子60的接触位置P1朝向第一驱动凸轮22的推迟侧移动。这推迟了摇动凸轮臂40相对于第一驱动凸轮22的旋转的摇动正时。因此，气门正时推迟。

[根据本实施方式的可变气门操作装置的联锁切换操作]

当根据本实施方式的可变气门操作装置内的臂耦连机构78将大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R时，代替可变气门机构30R，可选择固定气门机构70作为与第二气门4R的升程运动联锁的机构。相反，当臂耦连机构78使第二摇动凸轮臂40R与大升程臂72脱开时，代替固定气门机构70，可选择可变气门机构30R作为与第二气门4R的升程运动联锁的机构。现参照图7A至15详细描述根据本实施方式的可变气门操作装置的联锁切换操作。

(1)将大升程臂耦连到第二摇动凸轮臂

如前所述，当摇动凸轮臂40R相对于大升程臂72位于预定旋转位置时，销80和销孔86的位置彼此重合。当销80和销孔86的位置彼此重合时，销80被插进销孔86，使得大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R。为了避免臂耦连机构78的误操作，因此，必需将第二摇动凸轮臂40R的摇动角设定成仅在大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R时销80的位置与销孔86的位置重合。

图7A和7B示出将大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R执行的操作。当大升程臂72不耦连到第二摇动凸轮臂40R时，第二摇动凸轮臂40R的摇动角设定成使得销80和销孔86之间的位置关系如图7A所示。另一方面，当大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R时，第二摇动凸轮臂40R的摇动角设定成使得销80和销孔86之间的位置关系如图7B所示。

图7A和7B中的“销位置”表示当第二驱动凸轮24驱动大升程臂72以使销80沿弧形往复移动时呈现的气门关闭侧的最外边的位置。当销80处于“销位置”时，输入滚子74接触第二驱动凸轮24的凸轮基圆。当输入滚子74接触凸轮基圆时，大升程臂72静止。当大升程臂72静止时，销80处于“销位置”。因为大升程臂72的摇动角恒固定而与控制轴32的旋转位置无关，所以“销位置”保持固定而与控制轴32的旋转位置无关。

另一方面，第二摇动凸轮臂40R的摇动角随控制轴32的旋转位置改变。如前所述，当控制轴32旋转以增大第二气门4R的升程量和操作角时，第二摇动凸轮臂40R的摇动角增大。当控制轴32旋转以减小第二气门4R的升程量和操作角时，第二摇动凸轮臂40R的摇动角减小。图7A所示的“第二大升程位置”表示当控制轴32的旋转位置设定成用于正常使用范围内的最大升程角使得第二摇动凸轮臂40R的摇动角设定到正常使用范围内的最大角以使销孔86沿圆弧往复移动时呈现的气门关闭侧的最外边的位置。当销孔86处于“第二大升程位置”时，第一滚子60接触第一驱动凸轮22的凸轮基圆，并且第二摇动凸轮臂40R处于不提升第二气门4R的零升程位置。当第一滚子60接触第一驱动凸轮22的凸轮基圆时，第二摇动凸轮臂40R静止在零升程位置。

如图7A所示，“第二大升程位置”处于“销位置”和第二摇动凸轮臂40R的摇动方向内侧之间。“第二大升程位置”对应于正常使用范围内第二气门4R的最大升程，并且当第二气门4R的升程量被调节以得到较小升程时第二摇动凸轮臂40R的摇动角减小。因此，当控制轴32的旋转位置在正常使用范围内时，销80的位置与销孔86的位置不重合。换言之，大升程臂72将不会误耦连到第二摇动凸轮臂40R。

当耦连大升程臂72和第二摇动凸轮臂40R时，控制轴32旋转超出正常使用范围并且朝向大升程侧以使第二滚子62在滑动表面46上的位置朝向大升程侧移动。这增大了摇动凸轮臂40R的摇动角，保证了当销孔86沿圆弧移动时呈现的气门关闭侧的最外边的位置向外移动超出“第二大升程位置”。图7B所示的“第一大升程位置”表示当第二摇动凸轮臂40R的摇动角增大超出上述的正常使用范围并且被调节以达到朝向销80侧的“销位置”时呈现的销孔86的位置。因此，当改变第二摇动凸轮臂40R的摇动角以使销孔86处于“第一大升程位置”时，销80的位置与销孔86的位置重合，从而使得大升程臂72可以耦连到第二摇动凸轮臂40R。

(2)在大升程臂从第二摇动凸轮臂脱开时进行的双气门可变控制

图8是示出当大升程臂72和第二摇动凸轮臂40R脱开时执行的升程操作的示意图。如图8所示，当销80不接合进销孔86中并且大升程臂72不耦连到第二摇动凸轮臂42R时，凸轮轴20的转动运动通过第一滚子60和第二滚子62L从第一驱动凸轮22传递到第一摇动凸轮臂40L的滑动表面46L，并且转化为第一摇动凸轮臂40L的摇动运动。第一摇动凸轮臂40L的摇动运动传递到摇臂10L并且然后转化为第一气门4L的升程运动。

凸轮轴20的转动运动也通过第一滚子60和第二滚子61从第一驱动凸轮22传递到第二摇动凸轮臂40R的滑动表面46R，并且转化为第二摇动凸轮臂40R的摇动运动。第二摇动凸轮臂40R的摇动运动传递到摇臂10R并且然后转化为第二气门4R的升程运动。

当控制轴32(图8中未示出)旋转时，第一滚子60和第二滚子62L、62R根据控制轴32的旋转位置沿第一驱动凸轮22的圆周表面移动。从而，第二滚子62L在滑动表面46L上的位置改变。这使得第一摇动凸轮臂40L的摇动角和初始摇动位置改变，从而改变第一气门4L的升程量。类似地，第二滚子62R在滑动表面46R上的位置也改变。这使得第二摇动凸轮臂40R的摇动角和初始摇动位置改变，从而改变第二气门4R的升程量。这意味着第一气门4L和第二气门4R能够根据控制轴32的旋转改变它们的升程量。在这种情况下，第一气门4L的升程量总是等于第二气门4R的升程量，如图8所示。

另外，因为第一滚子60改变了其相对于凸轮轴20的位置，所以第一摇动凸轮臂40L和第二摇动凸轮臂40R改变了它们相对于凸轮轴20的旋转的摇动正时。因此，第一气门4L和第二气门4R根据控制轴32的旋转改变了它们的气门正时。在这种情况下，第一气门4L的气门正时总是与第二气门4R的气门正时相同。

图9是示出当大升程臂72从第二摇动凸轮臂40R脱开时根据本实施方式的可变气门操作装置提供的气门4L、4R的升程量和气门正时之间的关系图。图9中的左图示出第一气门4L的升程量和气门正时之间的关系，右图示出第二气门4R的升程量和气门正时之间的关系。当大升程臂72从第二摇动凸轮臂40R脱开时，如图9所示，能够对左侧和右侧气门4L、4R两者的升程量和气门正时进行可变控制。换言之，能够进行双气门可变控制。在双气门可变控制模式下，能够根据气门4L、4R升程量的增大推迟气门正时，以及根据气门4L、4R升程量的减小提前气门正时。

(3)大升程臂耦连到第二摇动凸轮臂时进行的单气门可变控制

图10是示出当大升程臂72和第二摇动凸轮臂40R耦联时执行的升程操作的示意图。如图10所示，当销80接合进销孔86中并且大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R时，凸轮轴20的转动运动通过大升程臂72从第二驱动凸轮24传递到第二摇动凸轮臂40R。第二摇动凸轮臂40R的摇动运动传递到摇臂10R并且然后转化为第二气门4R的升程运动。

如前所述，当控制轴32旋转而使第二滚子62R在滑动表面46R上的位置移动超出正常使用范围并且朝向大升程侧时，大升程臂72和第二摇动凸轮臂40R耦连。如图6A和6B所示，第二摇动凸轮臂40R的初始摇动位置(当第一滚子60接触第一驱动凸轮22的凸轮基圆时呈现的摇动位置)朝向大升程侧移动。因此，当大升程臂72耦连到摇动凸轮臂40R时呈现的第二摇动凸轮臂40R的初始摇动位置超出正常使用范围内的最大初始摇动位置。当第二摇动凸轮臂40R的初始摇动位置朝向大升程侧移动时，第一驱动凸轮22的圆周表面和第二摇动凸轮臂40R的滑动表面46R之间的距离变大。因此，当大升程臂72耦连到摇动凸轮臂40R时，当第二摇动凸轮臂40R摇动时，在第二滚子62R的正常运动范围内，滑动表面46R不妨碍第二滚子62R。换言之，第二气门4R的操作特性由第二驱动凸轮24、大升程臂72以及第二摇动凸轮臂40R的形状以及由它们之间的位置关系机械地确定。与控制轴的旋转位置无关，总是保持恒定的操作特性。

另一方面，凸轮轴20的转动运动通过第一滚子60和第二滚子62L从第一驱动凸轮22传递到第一摇动凸轮臂40L。因此，当控制轴32旋转以改变第一滚子60和第二滚子62L相对于凸轮轴20的位置时，第一摇动凸轮臂40L改变其摇动角、初始摇动位置以及摇动正时。因为第一摇动凸轮臂40L的摇动运动传递到摇臂10L并且然后转化为第一气门4L的升程运动，所以第一气门的操作特性根据控制轴32的旋转位置改变，像大升程臂72从摇动凸轮臂40R脱开的情况那样。

图11是示出当大升程臂72耦连到摇动凸轮臂40R时根据本实施方式的可变气门操作装置提供的气门4L、4R的升程量和气门正时之间的关系图。图11中的左图示出第一气门4L的升程量和气门正时之间的关系，右图示出第二气门4R的升程量和气门正时之间的关系。当大升程臂72耦连到摇动凸轮臂40R时，进行控制使得第二气门4R具有固定升程量和气门正时，并且如图11所示能够对第一气门4L的升程量和气门正时进行控制。换言之，当大升程臂72耦连到摇动凸轮臂40R时，能够进行单气门可变控制。在单气门可变控制模式下，第二气门4R的升程量固定，因此其不小于使第一驱动凸轮22摇动第二摇动凸轮臂40R的最大升程量设定。因此，当改变第一气门4L的升程量被改变以控制两个气门4L、4R之间的升程量差时，能够对气缸内的空气-燃料混合气流进行旋流控制。

(4)用于在双气门可变控制和单气门可变控制之间切换的液压控制

现将描述对供应到销80的液压进行的控制。从双气门可变控制切换到单气门可变控制或者从单气门可变控制切换到双气门可变控制的控制模式通过控制供应到销80以将大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R或者将大升臂72从第二摇动凸轮臂40R脱开的液压来实现。

图12示出用于操作销80的液压系统的构造。如图12所示，油路92形成于控制轴32中，并且连接到控制轴32和大升程臂72之间的滑动间隙以及连接到控制轴32和第二摇动凸轮臂40R之间的滑动间隙。泵100安装在油路92上游。通过泵100加压的润滑油通过油路92供送到控制轴32和臂72之间的滑动间隙。在本实施方式中，另一油路90用来将润滑油路92连接到大升程臂72内的液压室88。此油路90将油路92中流动的部分润滑油供送到液压室88。然后以这种方式供送的润滑油起用于向销80施加液压的液压油的作用。当润滑油路92兼用作液压油的油路时，能够简化用于整个装置的油路构造。

泵100通过内燃发动机驱动；因此，如图13所示，液压受发动机速度影响。在由于发动机速度低而使液压不能升高的情况下，即使当销80的位置与销孔36的位置重合，销80也不能克服复位弹簧84施加的推动活塞82的力而插进销孔86。因此，在由于发动机速度的增加而使液压达到预定压力P1以前，用于控制可变气门操作装置的控制器防止大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R。预定压力P1应该等于用于迅速将销80插进销孔86的液压。例如，能够通过将销的压力接收面积乘以复位弹簧84的最大弹力得到预定压力P1。

另一方面，当大升程臂72从第二摇动凸轮臂40R脱开时，销80从销孔86拔出。在这种情况下，必需减小液压室88内的液压使得活塞82将销80推回液压室88。然而，因为泵100通过内燃发动机驱动，所以难以通过控制泵100的转速来减小液压。因此，在本实施方式中，提供了排出油路102以排放来自油路92的润滑油。当大升程臂72要从第二摇动凸轮臂40R脱开时，润滑油通过排出油路102排出，以降低油路92内流动的润滑油的液压，从而减小通过液压施加的推动销80的力。排出油路102设置有电磁阀(排出阀)104，其用来开启/关闭排出油路102。节流孔106位于排出油路102中电磁阀104的下游。节流孔106限制排出油路102流出的润滑油流量，因此向臂72、40R供送至少最小的所需润滑油量。

图14和15是示出通过本实施方式的可变气门操作装置进行的液压控制的具体细节的流程图。图14的流程图示出执行用于从双气门可变控制切换到单气门可变控制的液压控制程序。图15的流程图示出执行用于从单气门可变控制切换到双气门可变控制的液压控制程序。

当进行双气门可变控制时，如果用于单气门可变控制的指令发送到可变气门操作装置的控制器，则可变气门操作装置的控制器执行图14所示的程序以进行液压控制。首先，执行步骤100以判断油路92中流动的润滑油的液压(受控液压)是否达到了预定压力P1。液压通过内燃发动机内的液压传感器测量。在液压达到预定压力P1之前不执行后续步骤。在步骤100得到的判断结果表明达到预定压力P1之前，保持等待状态。

当液压超过预定压力P1时，控制轴32旋转以使第二滚子62R在滑动表面46R上的位置朝向大升程侧移动，并且改变第二摇动凸轮臂40R的摇动角以使销孔86处于“第一大升程位置”(步骤102)。接下来，执行步骤104，等待经过一个循环(曲轴旋转两周)，而控制轴32的转动位置保持在步骤102中设定的位置。当第二摇动凸轮臂40R摇动到上述摇动角时，在经过一个循环之前，销孔86必定经过“第一大升程位置”。在这种情况下，销80的位置与销孔86的位置重合，因此液压室88中的液压产生驱动力以迅速将销80插进销孔86。这确保了大升程臂72完全耦连到第二摇动凸轮臂40R。

经过一个循环后，控制轴32沿与步骤102中采用的旋转方向相反的方向旋转，直到控制轴32的旋转位置恢复到正常使用范围(步骤106)。然后第二滚子62R完全离开第二摇动凸轮臂40R的滑动表面46R，从而允许第二驱动凸轮24驱动第二摇动凸轮臂40R。因此，第二气门4R设定为固定升程量和气门正时。另一方面，像双气门可变控制模式的情况下那样，第一摇动凸轮臂40L通过第一驱动凸轮22驱动，因此能够通过旋转控制轴32对第一气门4L的升程量和气门正时进行可变控制。其后，控制器对可变气门操作装置进行单气门可变控制(步骤108)。

当进行单气门可变控制时，如果用于双气门可变控制的指令发送到可变气门操作装置的控制器，则可变气门操作装置的控制器执行如图15所示的程序以进行液压控制。在第一步骤(步骤200)中，控制轴32旋转超出正常使用范围并且朝向大升程侧而将其旋转位置调节到对应于“第一大升程位置”的位置。

在下一步骤(步骤202)中，电磁阀104旋至ON从而开始通过排出油路102排出润滑油。当电磁阀104旋至ON以后，执行步骤204以判断油路92内流动的润滑油的液压(受控液压)是否低于预定压力P1。在液压降到低于预定压力P1之前不执行后续步骤。在步骤204得到的判断结果表明油路92中流动的润滑油的液压低于预定压力P1之前保持等待状态。

当液压降得低于预定压力P1时，执行步骤206以等待经过一个循环(曲轴旋转两周)，而控制轴32的旋转位置保持在步骤200中设定的位置。因为液压低于预定压力P1，所以活塞82将销80推出销孔86之外。当经过一个循环时，销80离开销孔86。这使大升程臂72完全从第二摇动凸轮臂40R脱开。

经过一个循环之后，控制轴32沿着与步骤200中采用的旋转方向相反的方向旋转，直到控制轴32的旋转位置恢复到正常使用范围(步骤208)。这使得第二滚子62R接触到第二摇动凸轮臂40R的滑动表面46R，因此像第一摇动凸轮臂40L的情况下那样，第二摇动凸轮臂40R通过第一驱动凸轮22驱动。换言之，当控制轴32旋转时，能够对气门4L、4R的升程量和气门正时进行可变控制。当控制轴32的旋转位置恢复到正常使用范围时，电磁阀102旋至OFF以停止从排出油路102排放润滑油(步骤210)。然后，控制器对可变气门操作装置进行双气门可变控制(步骤212)。

[根据本实施方式的可变气门操作装置的优点]

如上所述，根据本实施方式的可变气门操作装置能够简单地通过将大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R将第二气门4R的操作特性控制模式从可变控制改变到固定控制，并且能够简单地通过将大升程臂72从第二摇动凸轮臂40R脱开将第二气门4R的操作特性控制模式从固定位置改变到可变控制。这易于正确地从双气门可变控制模式——其中第一气门4L和第二气门4R的操作特性能够根据控制轴32的旋转位置改变——切换到单气门可变控制模式——其中第一气门4L的操作特性能够根据控制轴32的旋转位置改变而第二气门4R的操作特性是固定的。并且易于正确地从单气门可变控制模式切换到双气门可变控制模式。

根据本实施方式的可变气门操作装置，通过使用将销80插进销孔86的非常简单的结构，使大升程臂72能够耦连到第二摇动凸轮臂40R。另外，当控制轴32的旋转位置在正常使用范围内时，销孔86的位置与销80的位置不重合。因此，当第二气门4R进行可变操作时，第二气门4R不会误切换到固定操作。

另外，前述的“销位置”和“第一大升程位置”参照臂40R、72的零升程位置限定。因此，当臂40R、72静止时，销80能够插进销孔86。因此，根据本实施方式的可变气门操作装置能够正确地将大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R。

当控制模式从双气门可变控制改变到单气门可变控制时，控制轴32旋转超出正常使用范围并且朝向大升程侧。因此，第二气门4R的升程量暂时增大到用于正常使用范围的最大升程量以上。然而，升程量差对进气量的影响朝向大升程侧减小。因此，在控制模式改变时升程量的改变不会明显地改变进气量。

此外，除双气门可变控制外，用于进行单气门可变控制所需的部件局限于大升程臂72和臂耦连机构78，它们构成固定气门机构70。因此，根据本实施方式的可变气门操作装置具有使零件数量最少的优点。此外，大升程臂72紧邻第二摇动凸轮臂40R定位。与没有设置固定气门机构70的情况相比，沿轴向的长度仅增加了大升程臂72的长度。因此，根据本实施方式的可变气门操作装置的优点还在于避免了整个装置的尺寸过分增加。

第二实施方式

现将参照图16至19描述本发明的第二实施方式。

根据第二实施方式的可变气门操作装置与根据第一实施方式的可变气门操作装置的不同在于用于销操作的液压系统构造。第二实施方式在可变气门机构和固定气门机构的基本构造和操作方面与第一实施方式相同。这种构造和操作能够通过图1至11描述。下面的描述主要涉及与第一实施方式的不同。

图16示出用于操作销80的液压系统的构造。如图16所示，油路92形成在控制轴32中以连接控制轴32和大升程臂72之间的滑动间隙以及控制轴32和第二摇动凸轮臂40R之间的滑动间隙。在第二实施方式中，除润滑油路92外，在控制轴32内还形成有液压油路94。液压油路94通过油路90连接到大升程臂72内的液压室88。泵110安装在油路94上游。通过泵110加压的液压油通过油路94供送到液压室88以向销80施加液压。泵110可以兼用作用于向油路92供送润滑油的泵。

开启/关闭油路94的电磁阀(排出阀)112安装在油路94内的泵110的下游。当电磁阀112开启时，液压油通过油路94供送到液压室88使得施加到销80的液压增大。另一方面，当电磁阀112关闭时，油路94的液压油供送被切断。油路94内的液压油通过控制轴32和大升程臂72之间的滑动间隙一点一点地泄漏。因此，当液压油供送切断时，油路94内的液压降低以减小施加到销80的液压。因此，大升程臂72能够通过打开电磁阀112而耦连到第二摇动凸轮臂40R，并且大升程臂72能够通过关闭电磁阀112而从第二摇动凸轮臂40R脱开。如上所述，仅在大升程臂72要耦连到第二摇动凸轮臂40R时，电磁阀112才打开。因此，通过减少从滑动间隙泄漏的液压油量能够节省液压油。

当电磁阀112关闭时，液压从液压室88和油路94减轻。因此，如图17所示，在电磁阀112重新打开的时刻和液压达到预定压力P1的时刻之间需要一定量的等待时间T。等待时间T随温度变化，因为其受液压油粘度的影响。如果液压没有达到预定压力P1，则不论销80的位置与销孔86的位置是否重合，销80都不能克服复位弹簧84施加的力插进销孔86以推动活塞82。因此，在电磁阀112打开的时刻和液压达到预定压力P1的时刻之间的时间间隔期间，用于控制可变气门操作装置的控制器防止大升程臂72耦连到第二摇动凸轮臂40R。

图18和19是示出通过本实施方式的可变气门操作装置进行的液压控制的具体细节的流程图。图18中的流程图示出执行用于从双气门可变控制切换到单气门可变控制的液压控制程序。图19中的流程图示出执行用于从单气门可变控制切换到双气门可变控制的液压控制程序。

当进行双气门可变控制时，如果用于单气门可变控制的指令发送到可变气门操作装置的控制器，则可变气门操作装置的控制器执行图18所示的程序以进行液压控制。在第一步骤(步骤300)中，控制轴32旋转以使第二滚子62R在滑动表面46R上的位置朝向大升程侧移动，并且改变第二摇动凸轮臂40R的摇动角，以使销孔86处于“第二大升程位置”。

在下一步骤(步骤302)中，电磁阀112旋至ON从而开始将液压油供送进油路94，而控制轴32的旋转位置保持在步骤300中设定的位置。电磁阀112旋至ON以后，执行步骤304以判断油路94中流动的液压油的液压(受控液压)是否达到了预定压力P1。在液压达到预定压力P1之前不执行后续步骤。在步骤304得到的判断结果表明达到预定压力P1之前保持等待状态。

当液压达到预定压力P1时，控制轴32旋转以进一步使第二滚子62R在滑动表面46R上的位置朝向大升程侧移动，并且改变第二摇动凸轮臂40R的摇动角以使销孔86处于“第一大升程位置”(步骤306)。执行下一步骤(步骤308)以等待经过一个循环(曲轴旋转两周)，而控制轴32的旋转位置保持在步骤306中设定的位置。当第二摇动凸轮臂40R摇动到上述摇动角时，在经过一个循环之前，销孔86必定经过“第一大升程位置”。在这种情况下，销80的位置与销孔86的位置重合使得液压室88内的液压产生驱动力以迅速将销80插进销孔86。这保证了大升程臂72完全耦连到第二摇动凸轮臂40R。

经过一个循环后，控制轴32沿与步骤306中采用的旋转方向相反的方向旋转，直到控制轴32的旋转位置恢复到正常使用范围(步骤310)。然后第二滚子62R完全离开第二摇动凸轮臂40R的滑动表面46R，从而允许第二驱动凸轮24驱动第二摇动凸轮臂40R。因此，第二气门4R设定为固定升程量和气门正时。另一方面，像双气门可变控制模式情况那样第一摇动凸轮臂40L通过第一驱动凸轮22驱动，因此能够通过旋转控制轴32对第一气门4L的升程量和气门正时进行可变控制。其后，控制器对可变气门操作装置进行单气门可变控制(步骤312)。

当进行单气门可变控制时，如果用于双气门可变控制的指令发送到可变气门操作装置的控制器，则可变气门操作装置的控制器执行如图19所示的程序以进行液压控制。在第一步骤(步骤400)中，控制轴32旋转超出正常使用范围并且朝向大升程侧从而将其旋转位置调节到对应于“第一大升程位置”的位置。

在下一步骤(步骤402)中，电磁阀112旋至OFF以切断油路94的液压油供送。当电磁阀112旋至OFF以后，执行步骤404以判断油路94内流动的液压油的液压(受控液压)是否低于预定压力P1。在液压降到低于预定压力P1之前不执行后续步骤。在步骤404得到的判断结果表明油路94中流动的液压油的液压低于预定压力P1之前保持等待状态。

当液压降得低于预定压力P1时，执行步骤406，等待经过一个循环(曲轴旋转两周)，而控制轴32的旋转位置保持在步骤400中设定的位置。因为液压低于预定压力P1，所以活塞82将销80推出销孔86。在经过一个循环之前，销80离开销孔86。这使大升程臂72完全从第二摇动凸轮臂40R脱开。

经过一个循环之后，控制轴32沿着与步骤400中采用的旋转方向相反的方向旋转，直到控制轴32的旋转位置恢复到正常使用范围(步骤408)。这使得第二滚子62R重新接触到第二摇动凸轮臂40R的滑动表面46R。然后像第一摇动凸轮臂40L的情况那样第二摇动凸轮臂40R通过第一驱动凸轮22驱动。换言之，当控制轴32旋转时，能够对两个气门4L、4R的升程量和气门正时进行可变控制。然后，控制器对可变气门操作装置进行双气门可变控制(步骤410)。

其它

虽然本发明以优选实施方式进行了描述，应当理解，本发明不局限于前面的优选实施方式，并且在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以做出变型。例如，对本发明的优选实施方式能够做出如下改型。

在前面的实施方式中，大升程臂72设置有销80，并且第二摇动凸轮臂40R设置有销孔86。然而，可替代方案是给大升程臂72提供销孔86，给第二摇动凸轮臂40R提供销80。另外，前面的实施方式使用液压驱动销80。然而，可替代地，可以使用电磁力或者其它驱动力。

在前面的实施方式中，控制臂50以能够摇动的方式安装在凸轮轴20上，并且通过小直径齿轮34和大直径齿轮52与控制轴32联锁。然而，可替代地，控制臂50可以紧固到控制轴32使得控制臂50和控制轴32像组件一样旋转。控制臂50可以通过以能够摇动的方式安装在控制臂上的中间臂耦连到滚子60、62。即使在采用这种替代构造时，滚子60、62也能够根据控制轴32的旋转沿第一驱动凸轮22的圆周表面移动。

在前面的实施方式中，本发明应用到一个凸轮两个气门驱动式气门操作装置。然而，可替代地，本发明可应用到一个凸轮一个气门驱动式气门操作装置。另外，除应用到结合前面的实施方式描述的摇臂式气门操作装置外，本发明还能够应用到直接作用装置或其它气门操作装置。

Claims (9)

1.一种可变气门操作装置，包括：

气门，其位于内燃发动机的进气侧或排气侧；

第一驱动凸轮，其安装在凸轮轴上；

控制轴，其与所述凸轮轴平行设置并且能够连续或步进地改变旋转位置；

摇动凸轮臂，其以能够旋转的方式安装在所述控制轴上以绕所述控制轴摇动；

摇动凸轮表面，其形成在所述摇动凸轮臂上并且与支撑所述气门的气门支撑构件接触以沿升程方向推动所述气门；

滑动表面，其形成在摇动构件上面对所述第一驱动凸轮；

中间构件，其夹置在所述第一驱动凸轮和所述滑动表面之间并且接触所述第一驱动凸轮的圆周表面；

推动装置，其用于沿所述控制轴的圆周方向推动所述摇动凸轮臂以使所述滑动表面压靠所述中间构件；

联锁机构，其用于与所述控制轴的旋转配合地沿所述第一驱动凸轮的圆周表面移动所述中间构件以改变所述中间构件相对于所述凸轮轴中心的位置；

第二驱动凸轮，其安装在所述凸轮轴上与所述第一驱动凸轮对齐；

输入臂，其以能够旋转的方式安装在所述控制轴上，邻近所述摇动凸轮臂定位，并且在受到从所述第二驱动凸轮输入的驱动力时摇动；以及

耦连装置，其用于将所述摇动凸轮臂耦连到所述输入臂。

2.如权利要求1所述的可变气门操作装置，其中在所述摇动凸轮臂和所述输入臂通过所述耦连装置耦连的情况下，在所述第二驱动凸轮摇动所述摇动凸轮臂时得到的气门的升程量设定不小于在所述第一驱动凸轮摇动所述摇动凸轮臂的情况下的最大升程量设定。

3.如权利要求1或2所述的可变气门操作装置，其中当为所述摇动凸轮臂或者所述输入臂设置的可插入销插入相配的臂的销孔中时，所述耦连装置耦连所述摇动凸轮臂和所述输入臂；并且其中在所述摇动凸轮臂和所述输入臂不耦连的情况下，当所述控制轴旋转超出正常使用范围并且朝向大升程侧时，所述销孔和所述销的位置彼此一致。

4.如权利要求3所述的可变气门操作装置，其中当所述摇动凸轮臂处于所述气门不被提升的零升程位置时，所述销孔和所述销的位置彼此一致。

5.如权利要求1或2所述的可变气门操作装置，其中当为所述摇动凸轮臂或所述输入臂设置的可插入销插入相配的臂的销孔中时，所述耦连装置耦连所述摇动凸轮臂和所述输入臂；并且其中在所述摇动凸轮臂和所述输入臂耦连之前施加到所述销的销驱动力被维持时，所述销的位置能够与所述销孔的位置对齐。

6.如权利要求5所述的可变气门操作装置，还包括：

油路，其设置在所述控制轴内用于向所述销供送驱动液压油；以及

排出阀，其用于从所述油路排出所述液压油；

其中所述油路兼用作润滑油路，用于向所述控制轴和所述摇动凸轮臂和/或所述输入臂之间供送润滑油；并且

其中所述排出阀在正常情况下关闭，当所述销从所述销孔拔出以脱开所述摇动凸轮臂和所述输入臂时打开，并且当所述销的位置从所述销孔的位置移位时重新关闭。

7.如权利要求5所述的可变气门操作装置，还包括：

油路，其设置在所述控制轴内用于向所述销供送驱动液压油；以及

开关阀，其用于打开/关闭所述油路；

其中所述开关阀在正常情况下关闭，当所述销插入所述销孔以耦连所述摇动凸轮臂和所述输入臂时打开，并且当所述销从所述销孔拔出以脱开所述摇动凸轮臂和所述输入臂时重新关闭。

8.一种可变气门操作装置，包括：

第一气门和第二气门，其互相对齐并且位于内燃发动机的气缸的进气侧或者排气侧；

第一驱动凸轮，其安装在凸轮轴上；

控制轴，其与所述凸轮轴平行设置并且能够连续或步进地改变旋转位置；

第一摇动凸轮臂，其用于所述第一气门并且绕所述控制轴摇动；

第二摇动凸轮臂，其用于所述第二气门并且能够独立于所述第一摇动凸轮臂摇动；

摇动凸轮表面，其形成在所述第一摇动凸轮臂和所述第二摇动凸轮臂上，并且与支撑所述第一气门和所述第二气门的气门支撑构件接触，以沿升程方向推动所述第一气门和所述第二气门；

滑动表面，其形成在所述第一摇动凸轮臂和所述第二摇动凸轮臂上面对所述第一驱动凸轮；

中间构件，其夹置在所述第一驱动凸轮以及所述第一摇动凸轮臂和所述第二摇动凸轮臂的所述滑动表面之间并且接触所述第一驱动凸轮的圆周表面；

第一推动装置，其用于沿所述控制轴的圆周方向推动所述第一摇动凸轮臂以使所述第一摇动凸轮臂的所述滑动表面压靠所述中间构件；

第二推动装置，其用于沿所述控制轴的圆周方向推动所述第二摇动凸轮臂以使所述第二摇动凸轮臂的所述滑动表面压靠所述中间构件；

联锁机构，其用于与所述控制轴的旋转配合地沿所述第一驱动凸轮的圆周表面移动所述中间构件以改变所述中间构件相对于所述凸轮轴中心的位置；

第二驱动凸轮，其安装在所述凸轮轴上与所述第一驱动凸轮对齐；

输入臂，其以能够旋转的方式安装在所述控制轴上，邻近所述第二摇动凸轮臂定位，并且在受到从所述第二驱动凸轮输入的驱动力时摇动；以及

耦连装置，其用于将所述第二摇动凸轮臂耦连到所述输入臂。

9.如权利要求8所述的可变气门操作装置，其中在所述第二摇动凸轮臂和所述输入臂通过所述耦连装置耦连的情况下，在所述第二驱动凸轮摇动所述第二摇动凸轮臂时得到的气门的升程量设定不小于在所述第一驱动凸轮摇动所述第二摇动凸轮臂的情况下的最大升程量设定。

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