CN101532407B - 用于发动机的可变阀机构 - Google Patents

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Abstract

用于发动机的可变阀机构包括：摇杆轴；被摇杆轴可旋转地支撑的用于将第一凸轮的位移传递到阀的第一摇杆臂；被摇杆轴可旋转地支撑的用于将第二凸轮的位移传递到该阀的第二摇杆臂；和用于切换传递状态和非传递状态的切换机构。第一摇杆臂具有一对第一臂部和凹部，阀的上端在每个第一臂部的端部被插入凹部。第二摇杆臂具有设置在该对第一臂部之间的第二臂部。当所述凹部的内侧壁与所述阀的上端接触时，第一摇杆臂被限制在摇杆轴轴向上移动，并且当第二臂部与第一摇杆臂接触时，第二摇杆臂被限制在该轴向上移动。

Description

用于发动机的可变阀机构
技术领域
本发明涉及一种用于发动机的可变阀机构。 
背景技术
在发动机中，通过将凸轮切换可变阀装置装配到阀操作系统上实现输出和燃料效率的改进。该可变阀装置是用于通过切换凸轮切换阀的打开/关闭时刻及其提升量的装置。在可变阀装置中，凸轮轮廓彼此不同的多种类型的凸轮并排设置在凸轮轴上。并且，通过选择性地切换跟随这些凸轮的摇杆臂，改变将要被传递到该阀的凸轮的位移。 
在发动机安装在汽车中的情况下，为了使气缸盖本身紧凑同时避开发动机部件的目的，例如，凸轮轴被倾斜地设置在摇杆轴的上方。这样的装配在发动机上的可变阀装置已经在例如JP-A-2005-105953中揭示。在JP-A-2005-105953中揭示的用于发动机的可变阀装置包括连接到阀的低速摇杆臂和与该低速摇杆臂结合的高速摇杆臂。两个摇杆臂都附接成在适配于摇杆轴外侧时可摆动，并且构造成使凸轮位移从高速摇杆臂传递到低速摇杆臂。 
在JP-A-2005-105953中揭示的切换机构中，可以说低速摇杆臂在摇杆轴轴向上被限制位移到两侧，而高速摇杆臂在摇杆轴轴向上仅在碰撞该低速摇杆臂的一个方向上被限制位移。更详细地，如JP-A-2005-105953的图2所示，高速摇杆臂构造成作为碰撞低速摇杆臂的结果被限制在箭头D的方向位移，但是可以在与箭头D的方向相反的箭头C的方向上位移。所以，在该切换机构中，为了限制高速摇杆臂在箭头C方向位移，必须通过例如使高速摇杆臂紧靠气缸盖的一部分而由气缸盖定位高速摇杆臂。然而，当高速摇杆臂紧靠气缸盖时，在摇杆臂操作时，两者之间的接触部分产生摩擦，因此阻碍了摇杆臂的平稳操作。 
此外，该切换机构具有高速摇杆臂的臂位于低速摇杆臂的凸起部的背面侧的结构，并且气缸盖的宽度因此而增加。或者，为了形成气缸盖中摇杆轴的轴承部，杆状工具被插入气缸盖内侧并进行切割，并且为了确保插入该工具的空间，还必须增加气缸盖的尺寸。因 此，可以说，为了采用JP-A-2005-105953的可变阀装置，存在发动机整体的尺寸增加的趋向。 
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于发动机的可变阀机构，该可变阀机构能够在允许缩小发动机尺寸的同时确保摇杆臂的平稳操作性能。 
为了实现该目的，根据本发明提供一种用于发动机的可变阀机构，该可变阀机构包括： 
安置在气缸盖的摇杆轴； 
被该摇杆轴可旋转地支撑的用于将第一凸轮的位移传递到阀的第一摇杆臂； 
与该第一摇杆臂结合并被支撑在摇杆轴上的用于将第二凸轮的位移传递到所述阀的第二摇杆臂；和 
用于切换第二摇杆臂的位移被传递到第一摇杆臂的传递状态和切换第二摇杆臂的位移未被传递到第一摇杆臂的非传递状态的切换机构，其中， 
第一摇杆臂具有从摇杆轴的一侧延伸到所述阀一侧的一对第一臂部，并且具有所述形成在每个第一臂部的前端部上的凹部，所述阀的上端在每个第一臂部的端部插入所述凹部； 
第二摇杆臂具有设置在该对第一臂部之间的第二臂部；以及 
当所述凹部的内侧壁与所述阀的上端接触时，第一摇杆臂被限制在摇杆轴轴向上移动，并且当第二臂部与第一摇杆臂接触时，第二摇杆臂被限制在摇杆轴轴向上移动。 
所述切换机构可以设置在摇杆轴的上方。 
附图说明
图1是显示对应于内燃气缸盖中的多个气缸中的一个气缸的进气侧设置的摇杆臂的平面图，该内燃气缸盖包括根据本发明的第一实施例的用于发动机的可变阀机构； 
图2是沿图1中的箭头线II-II的剖面图； 
图3是沿图1中的箭头线III-III的剖面图； 
图4是沿图3中的箭头线IV-IV的剖面图； 
图5是显示处理其中设置根据本发明的第一实施例的用于发动机的可变阀机构的气缸盖时的状态的说明性视图； 
图6是显示对应于内燃气缸盖中的多个气缸中的一个气缸的进气侧设置的摇杆臂的平 面图，该内燃气缸盖包括根据本发明的第二实施例的用于发动机的可变阀机构；以及 
图7是沿图6中的箭头线VII-VII的剖面图。 
具体实施方式
下文将基于附图详细描述实现根据本发明的用于发动机的可变阀机构的最佳模式。 
[第一实施例] 
下文将参考图1到图5描述第一实施例，第一实施例中，根据本发明的用于发动机的可变阀机构的被应用在沿发动机本体的前后方向连续设置多个气缸的发动机上。 
图1是显示对应于内燃气缸盖中的多个气缸中的一个气缸的进气侧设置的摇杆臂的平面图，该内燃气缸盖包括用于发动机的可变阀机构，图2是沿图1中的箭头线II-II的剖面图，图3是沿图1中的箭头线III-III的剖面图，图4是沿图3中的箭头线IV-IV的剖面图。图5是显示处理其中设置用于发动机的可变阀机构的气缸盖时的状态的说明性视图。 
如图1-3所示，根据本发明的用于发动机的可变阀机构包括摇杆轴2，凸轮轴3，摇杆臂(第一摇杆臂4和第二摇杆臂5)等。 
摇杆轴2被安置在气缸盖1上。具体的，摇杆轴2在气缸盖1的进气侧处的侧壁1a附近由螺栓60附接到气缸盖1的隔壁部61，从而沿气缸盖1的前后方向(图1的左右方向)平放。摇杆轴2与具有一对第一臂本体(第一臂部)40的第一摇杆臂4和设置在第一臂本体40之间的第二摇杆臂5附接。此外，第一摇杆臂4和第二摇杆臂5被摇杆轴2可旋转地支撑。一组第一和第二摇杆臂4和5对应于发动机的每个气缸被附接。主油路19形成在摇杆轴2的轴向中心部。 
凸轮轴3比摇杆轴2位于气缸盖1的宽度方向上的更中心侧(图1的上侧和图3的左侧)，并且设置在比摇杆轴2在气缸盖1的高度方向上的更上侧(图3的上侧)。虽然凸轮轴3设置在气缸盖1的进气侧和排气侧，但是只有在进气侧的一个在图1和图3中有图示。凸轮轴3可旋转地支撑在气缸盖1上。凸轮轴3上形成第一凸轮11和第二凸轮12。第一凸轮11紧靠第一摇杆臂4，第二凸轮12紧靠第二摇杆臂5。第二凸轮12比第一凸轮11的提升量大，并且具有包括第一凸轮11的凸轮轮廓。 
第一臂本体40具有基端部41，前端部42和两者之间的中心部43。基端部41附接到摇杆轴2，中心部43从基端部41延伸，前端部42形成在中心部43的前端。在侧视图(见 图3)中，第一臂本体40的整个外形是在中心部43比在中心部43两侧的基端部41和前端部42稍许向下凹陷的外形。中心部43与第一辊13可旋转地附接，该第一辊13与凸轮轴3的第一凸轮11滚动接触。第一辊13从下侧与凸轮轴3的第一凸轮11滑动接触。 
基端部41配备插入摇杆轴2通过的孔41a。在该孔41a的上侧形成切换机构6的收容部41b。收容部41b内侧具有圆柱形空间，其上端由盖构件32关闭。虽然将在后面详细描述，但是切换机构6起到将第一摇杆臂4和第二摇杆臂5切换到连接状态或分离状态的作用。 
前端部42上形成向下开口的凹部42b。在该凹部42b中，前端部42与进气阀7连接。 
进气阀7具有阀头7a和阀杆7b。进气阀被附接成使阀杆7b在气缸盖1的孔1b中与其接触地上下滑动，并且阀头7a打开和关闭进气口8。所以，阀杆7b由气缸盖1的孔1b定位。在阀杆7b的外围，阀板构件9a和9b之间设置处于压缩状态的弹簧10。通过该弹簧10，进气阀7在常态下被向上推动以关闭进气口8，当阀杆7b因第一摇杆臂4的摆动被压下时，进气口8被打开。 
如图3和图4所示，阀杆7b的上端部(上阀端)71被插入第一臂本体40的凹部42b。凹部42b的内侧壁42c与阀杆7b的上端部71的外围壁部71a滑动接触。通过该凹部42b，阀杆7b和第一臂本体40的前端部42连接。因此，第一臂本体40的前端部42一侧被限制在摇杆轴轴向上移动，并且由阀杆7b和凹部42b定位。 
另一方面，第一臂本体40的基端部41以与摇杆轴2适配的方式附接。所以，第一臂本体40的前端部42的定位也导致其基端部41一侧在摇杆轴轴向上的定位。更具体地，作为凹部42b的内侧壁42c碰撞(接触)阀杆7b的上端部71的结果，第一臂本体40被限制在气缸盖的前后方向(摇杆轴轴向)上移动。 
在设置于第二摇杆臂5右侧的第一臂本体(下文称为另一个第一臂本体)40的前端部42的下部形成凹部42b(见图1)。在该另一个第一臂本体40的凹部42b中，与上述设置在第二摇杆臂5左侧的第一臂本体(下文称为一个第一臂本体)40类似，阀杆(图未示)的上端部进入。并且，凹部42b的内侧壁(图未示)与阀杆的上端部的外围壁部滑动接触。因此，类似于所述一个第一臂本体40，作为凹部42b的内侧壁碰撞(接触)阀杆的上端部的结果，所述另一个第一臂本体40也被限制在气缸盖的前后方向(摇杆轴轴向)上移动。结果，该对第一臂本体40限制第二摇杆臂5在气缸盖的前后方向(摇杆轴轴向)上移动。 
这样，第二摇杆臂5由第一摇杆臂4限制在摇杆轴轴向上移动，并且第一摇杆臂4由 进气阀7限制在摇杆轴轴向上移动。因此，不必在气缸盖1中形成用于定位第一摇杆臂4的定位部，这样就能够实现简单的结构。此外，第一摇杆臂4可以在不与气缸盖1接触的情况下被定位。如图1和图2所示，所述一个第一臂本体40可以设置成其本身和气缸盖1的隔壁部61的壁面61a之间提供间隙L1。如图1和图2所示，所述另一个第一臂本体40可以设置成其本身和气缸盖1的隔壁部61的壁面61a之间提供间隙L2。因此，避免所述一个第一臂本体40的侧部40a与隔壁部61的壁面61a接触，避免所述另一个第一臂本体40的侧部40b与隔壁部61的壁面61a接触。结果，在摇杆臂相对于气缸盖1操作时不产生摩擦，这样第一摇杆臂4就能够平稳地操作。 
第二摇杆臂5具有设置在一对第一臂本体40之间的第二臂本体(第二臂部)52和设置在第一臂本体40的基端部41一侧的T形部51。第二臂本体52与第二辊31附接，该第二辊31与凸轮轴3的第二凸轮12滚动接触。第二辊31从下侧与凸轮轴3的第二凸轮12滑动接触。使T形部51的两个端部5a通过为如上所述的第一摇杆臂4的一对第一臂本体40中的每一个设置的切换机构6可与第一摇杆臂4的基端部41连接和分离。 
下文将给出对切换机构6的描述。 
为了便于理解，如图3所示，切换机构6包括设置在第一摇杆臂4的基端部41的收容部41b中的活塞15，从而与其可滑动地接触。在收容部41b的背面一侧(凸轮轴3的相对侧)形成槽口部16。通过在背面一侧的一部分处以正方形在收容部41b上开槽而形成槽口部16。第二摇杆臂5的T形部51的端部5a面对槽口部16。 
活塞15是与收容部41的内壁滑动接触的圆柱形构件，并且在上端的一部分处配备闩锁台阶部17。活塞15上形成孔15a以容纳复位弹簧18。复位弹簧18以压缩状态设置在盖构件32和活塞15的孔15a之间。通过复位弹簧18，活塞15被向下(靠近摇杆轴2的一侧)推动，从而常态下处在打开槽口部16的状态(图2的状态)。活塞15被构造成由于从摇杆轴2中形成的油路21提供的压力油而对抗复位弹簧18的推动力上升。 
假定发动机在低转速区域中驱动。此时，如上所述有活塞15被复位弹簧18向下推动并且槽口部16打开的状态(没有提供压力油的状态)。在该状态下，第二摇杆臂5的T形部51的端部5a没有用第一摇杆臂4的收容部41a的槽口部16锁住，所以第二摇杆臂5和第一摇杆臂4彼此不连接。因此，第二摇杆臂5的位移没有被传递到第一摇杆臂4，并且进气阀7随着第一摇杆臂4的操作被传递。 
另一方面，假定发动机在高转速区域中驱动。此时，摇杆轴2的主油路19中的压力 油通过油路21提供到收容部41b中。然后，活塞对抗复位弹簧18的推动力上升，并且由于活塞15的上升，闩锁台阶部17也向上位移以减小槽口部16的空间。在该状态下，第二摇杆臂5的T形部51的端部5a在第一摇杆臂4的收容部41b的槽口部16中被活塞15从下方按压，所以第二摇杆臂5被连接到第一摇杆臂4。因此，当第二摇杆臂5摆动时，第一摇杆臂4也与其联动地摆动。结果，以跟随第二凸轮12的凸轮轮廓的方式，第一摇杆臂4的前端部42一侧摆动。传递到第一摇杆臂4的第二凸轮12的位移被传递到阀杆7b的上端部71以压下进气阀7。结果，进气阀7通过第二摇杆臂5和第一摇杆臂4跟随第二凸轮12的凸轮轮廓进行传递。 
如上所述，作为凹部42b的内侧壁42c碰撞(接触)阀杆7b的上端部71的结果，第一臂本体40被限制在摇杆轴轴向上移动。而且，作为第二臂本体52碰撞(接触)一对第一臂本体40的结果，第二摇杆臂5被限制在摇杆轴轴向上移动。更具体地，作为阀杆7b的上端部71进入第一臂本体40的凹部42b的结果，通过使用进气阀7将第一臂本体40的前端部42定位在摇杆轴的轴向。作为摇杆轴2插入第一臂本体40的孔41a的结果，通过使用摇杆轴2将第一臂本体40的基端部41一侧定位在摇杆轴的轴向。另一方面，第二摇杆臂5具有设置在一对第一臂本体40之间的第二臂本体52。第二臂本体52的一个侧部5c接触所述一个第一臂本体40的一个侧部40b。第二臂本体52的另一个侧部5d接触所述另一个第一臂本体40的另一个侧部40a。因此，一对第一臂本体40限制第二臂本体52在摇杆轴轴向上移动。结果，第二摇杆臂5被定位在摇杆轴的轴向上。因此，不必在气缸盖1中形成用于定位第一摇杆臂4的定位部。结果，可以通过在第一臂本体40的前端部42的下部处设置凹部42b的简单结构进行第一和第二摇杆臂4和5在摇杆轴轴向上的定位。 
如上所述，由于不必使气缸盖1的隔壁部61的壁面61a接触第一摇杆臂4，所以与用于与气缸盖的隔壁部接触的第一摇杆臂相比，能够减小该第一摇杆臂4的尺寸。因此，与用于与气缸盖的隔壁部接触的第一摇杆臂相比，能够改进第一摇杆臂4的动力特性。 
此外，由于减小了第一摇杆臂4的尺寸，用于固定摇杆轴2以支撑第一摇杆臂4的固定部1c能够设置在气缸盖1的上部1e的附近。结果，发动机在高度方向(图3中的上下方向)上的尺寸能被减小。此外，作为固定部设置在气缸盖1的上部1e附近的结果，如图5所示，可以将用于处理气缸盖1的转动工具T移动到可转动支撑凸轮轴3的轴承部被固定的固定部1c的附近和固定部1d的附近，因此处理变得简单。 
如上所述，切换机构6设置在位于第一摇杆臂4的基端部41一侧的摇杆轴2的上方。 这样就允许减小摇杆轴2与气缸盖1的侧壁1a(气缸盖的内壁)之间的空间。结果，能够有助于减小气缸盖1在宽度方向(图3中的左右方向)上的尺寸。尤其是，在凸轮轴3倾斜地设置在摇杆轴2上方的结构中，切换机构6能设置在摇杆轴2的上方(凸轮轴3的侧面(图3中的凸轮轴3的右侧面))，并且气缸盖1内侧空间的有效利用有助于减小气缸盖1的尺寸。 
[第二实施例] 
下文将参考图6和图7详细描述第二实施例，在第二实施例中，根据本发明的用于发动机的可变阀机构被应用在沿发动机本体的前后方向连续设置多个气缸的发动机上。 
图6是显示对应于内燃气缸盖中的多个气缸中的一个气缸的进气侧设置的摇杆臂的平面图，该内燃气缸盖包括用于发动机的可变阀机构，图7是沿图6中的箭头线VII-VII的剖面图。 
根据本实施例的用于发动机的可变阀机构是在上述根据第一实施例的用于发动机的可变阀机构包括的一对第一臂本体中的所述另一个臂本体(图6和图7中设置在第二摇杆臂5的右侧的第一臂本体)中进行修改的机构，并且是除了该另一个臂本体外包括相同构件(例如，第二摇杆臂5，所述一个第一臂本体40等)的机构。在该实施例中，与根据如上所述的第一实施例的用于发动机的可变阀机构相同的构件将以相同的参考数字表示并省略对其的说明。 
如图6和图7所示，根据该实施例的用于发动机的可变阀机构包括具有一对第一臂本体40和400的第一摇杆臂4。设置在图6中的左侧的第一臂本体40的前端部42上形成凹部42b。另一方面，设置在图6中的右侧的第一臂本体400的前端部402上没有形成凹部。因此，一个第一臂本体40由阀(图未示)，凹部42b和摇杆轴2定位在摇杆轴的轴向。此外，可以在第一臂本体400的侧壁部400b和气缸盖1的隔壁部61的壁面61a之间提供间隙L1。另一个臂本体400没有由阀和凹部定位在摇杆轴的轴向，而是通过第一臂本体40的侧壁部400a和气缸盖1的隔壁部61的壁面61a之间的接触定位在摇杆轴的轴向。而且，参考数字401代表第一臂本体400的基端部，参考数字402代表第一臂本体400的前端部。 
因此，根据该实施例的用于发动机的可变阀结构，第二摇杆臂5的一个侧部(在第一臂本体40一侧的侧部)由第一臂本体40定位在摇杆轴的轴向。另一方面，另一个侧部5d(在第一臂本体400一侧的侧部)通过气缸盖1的隔壁61的壁面61a和第一臂本体400的侧壁部400b之间的接触定位在摇杆轴的轴向。结果，不必完全处理对应于设置第一和 第二摇杆臂4和5的气缸的进气侧的气缸盖1的隔壁部61的壁面61a。结果，与处理这样的气缸盖的隔壁部的整个壁面时相比，减少了处理部分，而且由此制造变得简单。 
根据本发明的用于发动机的可变阀机构，第一摇杆臂由阀限制在摇杆轴轴向上移动，第二摇杆臂由第一摇杆臂限制在摇杆轴轴向上移动。这样就不必在气缸盖中形成用于定位第一摇杆轴的定位部，所以可以实现简单的结构。此外，由于摇杆臂能够在不接触气缸盖的情况下被定位，所以在相对于气缸盖的摇杆臂操作时不会产生摩擦，这样第一摇杆臂就能够更加平稳地操作。 

Claims (2)

1.一种用于发动机的可变阀机构，其特征在于，所述可变阀机构包括：
安置在气缸盖上的摇杆轴；
第一摇杆臂，所述第一摇杆臂被所述摇杆轴可旋转地支撑，用于将第一凸轮的位移传递到阀；
第二摇杆臂，所述第二摇杆臂与所述第一摇杆臂结合并被所述摇杆轴可旋转地支撑，用于将第二凸轮的位移传递到所述阀；和
切换机构，所述切换机构用于切换所述第二摇杆臂的位移被传递到所述第一摇杆臂的传递状态和用于切换所述第二摇杆臂的位移未被传递到所述第一摇杆臂的非传递状态，其中，
所述第一摇杆臂具有从所述摇杆轴的一侧延伸到所述阀的一侧的一对第一臂部，并且具有形成在每个第一臂部的前端部上的凹部，所述阀的上端在每个第一臂部的端部被插入所述凹部；
所述第二摇杆臂具有配置在该对第一臂部之间的第二臂部；以及
当所述凹部的内侧壁与所述阀的上端接触时，所述第一摇杆臂被限制在摇杆轴的轴向方向上移动，并且当所述第二臂部与所述第一摇杆臂接触时，第二摇杆臂被限制在摇杆轴的轴向方向上移动。
2.如权利要求1所述的可变阀机构，其特征在于，所述切换机构配置在所述摇杆轴的上方。
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