CN1666012A - 内燃机的气门传动装置 - Google Patents

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Abstract

一对联杆臂(19A、20A)的一端部支承在内燃机主体(1)上，能围绕着与上述气门凸轮(16)的旋转轴线平行的轴线摇动，而另一端部直接连接在摇臂(18A)上，能围绕着与上述旋转轴线平行的轴线作相对转动，摇臂(18A)具有抵接在内燃机气门(6)上的气门抵接部分(15)和与气门凸轮(16)接触的凸轮抵接部分(17)，两联杆臂(19A、20A)中，至少有任一联杆臂的一端部支承在上述内燃机主体(1)上，能够摇动，并且能在与上述气门凸轮(16)的旋转轴线垂直的平面内作无级移动。通过这种结构，可以使气门传动装置紧凑化，同时确保相对于气门凸轮的良好的随动性能，并且可以使内燃机气门打开时的提升量无级变化。

Description

内燃机的气门传动装置
技术领域
本发明涉及内燃机的气门传动装置，特别是，涉及内燃机气门传动装置的改进，以使内燃机气门打开时的提升量能进行无级变化。
背景技术
内燃机气门打开时的提升量能进行无级变化的内燃机的气门传动装置，如日本特开平8-74534号公报所公开，在这种气门传动装置中，推杆的一端嵌合在摇臂的另一端上，并在该推杆(push rod)的另一端与气门凸轮之间设置了联杆机构，其中，摇臂的一端侧具有抵接在内燃机气门上的气门抵接部分。
可是，在上述以往的气门传动装置中，需要在气门凸轮与摇臂之间确保布置联杆机构和推杆用的相当大的空间，会使气门传动装置大型化。而且，由于从气门凸轮传递过来的驱动力要通过联杆机构和推杆再传递给摇臂，所以，摇臂相对于气门凸轮的随动性能，即内燃机气门开关动作的随动性能就比较差。
发明内容
本发明就是有鉴于这种情况而提出来的，其目的是提供一种内燃机的气门传动装置，其在使得结构紧凑的同时，确保相对于气门凸轮的随动性能，并且内燃机气门打开时的提升量能进行无级变化。
为达到上述目的，本发明的第一特征为，具有：摇臂，其具有抵接在内燃机气门上的气门抵接部分和与气门凸轮接触的凸轮抵接部分；以及一对联杆臂(link arm)，这一对联杆臂的一端部支承在内燃机主体上，能围绕着与上述气门凸轮的旋转轴线平行的轴线摇动，而另一端部直接连接在上述摇臂上，并能围绕着与上述旋转轴线平行的轴线作相对转动，上述两根联杆臂中，至少有任一联杆臂的上述一端部能在与上述气门凸轮的旋转轴线垂直的平面内作无级移动、且能够摇动地支承在上述内燃机主体上。
按照这种具有第一特征的结构，两根联杆臂中至少有任何一根在上述内燃机主体上的摇动支承点能无级变化，由此就能使内燃机气门打开时的提升量作无级变化。而且，一对联杆臂是直接连接在摇臂上的，所以能减小为布置两根联杆臂所需要的空间，有利于气门传动装置的紧凑化。而且，由于动力直接从气门凸轮传递给摇臂，所以能确保相对于气门凸轮的优良的随动性能。
此外，本发明的第二特征是，在上述第一特征的结构的基础上，上述气门抵接部分设置在上述摇臂的一端部，上述两根联杆臂中的另一端部，并列地连接在上述摇臂的另一端部上，并且能相对转动。按照这样的结构，通过更进一步地紧凑布置两根联杆臂，从而能使得气门传动装置更加紧凑化。
本发明的第三特征是，在上述第一或第二特征的结构的基础上，上述两根联杆臂中靠近上述气门凸轮一侧的联杆臂的一端部，在固定位置支承在内燃机主体上，并能够摇动，而上述两根联杆臂中远离上述气门凸轮一侧的联杆臂的一端部，可以移动并支承在内燃机主体上能够摇动。按照这种结构，就能很容易地确保联杆臂的移动距离而避免与气门凸轮干涉，其中，联杆臂的一端部可以移动。
通过下文中参照附图对优选实施例的详细说明，就能清楚地了解本发明的上述和其他目的、特征和优点。
附图说明
图1～图4表示本发明的第一实施例；
图1是显示气门打开的提升量很大的状态下，进行关闭气门的动作时的气门传动装置的内燃机的一部分纵向断面图；
图2是显示气门打开的提升量很小的状态下，进行关闭气门的动作时的气门传动装置的内燃机的一部分纵向断面图；
图3是在气门打开的提升量很大的状态下，进行打开气门的动作时，与图2对应的断面图；
图4是在气门打开的提升量很小的状态下，进行打开气门的动作时，与图2对应的断面图；
图5～图8表示本发明的第二实施例；
图5是显示气门打开的提升量很大的状态下，进行关闭气门的动作时的气门传动装置的内燃机的一部分纵向断面图；
图6是显示气门打开的提升量很小的状态下，进行关闭气门的动作时，与图5对应的断面图；
图7是在气门打开的提升量很大的状态下，进行打开气门的动作时，与图5对应的断面图；
图8是在气门打开的提升量很小的状态下，进行打开气门的动作时，与图5对应的断面图。
具体实施方式
下面，参照图1～图4说明本发明的第一实施例。首先，在图1中，在构成这种内燃机的内燃机主体1的一部分的汽缸盖2上，设有能与燃烧室3连通的进气口4和排气口5，并且配置有能自由开关的进气门6和排气门7，进气门6作为控制从进气口流入燃烧室3的混合气流入量的内燃机气门，排气门7控制从燃烧室3向排气口5排出的燃烧废气的排出量。
在汽缸盖2上还设有为进气门6的开关动作导向的导向筒8，和为排气门7的开关动作导向的导向筒9。定位器10固定在从导向筒8凸出来的进气门6的上部，借助于设置在该定位器10与汽缸盖2之间的气门弹簧12，对进气门6向关闭的方向施力。此外，定位器11固定在从导向筒9凸出来的排气门7的上部，借助于设置在该定位器11与汽缸盖2之间的气门弹簧13，对排气门7向关闭的方向施力。
驱动进气门6开关的气门传动装置，由汽缸盖2和结合在汽缸盖2上的保持器(图中未表示)支承，能够转动。上述气门传动装置具有下列部件：凸轮轴14，布置在进气门6上方；摇臂18A布置在凸轮轴14上方，具有作为抵接在进气门6上端的气门抵接部分的挺杆(tappet)调节螺钉15，并且具有作为与设置在上述凸轮轴14上的气门凸轮16接触的凸轮抵接部分的辊子17；以及连接在该摇臂18A上的第一和第二联杆臂19A、20A。
挺杆调节螺钉15拧在摇臂18A的一端部上，其进退的位置可以调节，与气门凸轮16滚动接触的辊子17，由圆筒形支承筒21来支承，能够转动，该圆筒形支承筒21具有与气门凸轮16的旋转轴线、即凸轮轴14的轴线平行的轴线，设置在摇臂18A的另一端部上。
在第一和第二联杆臂19A、20A的一端部上，分别设置了具有与上述凸轮轴14的轴线平行的支轴22A、23A，这两根支轴22A、23A连接在内燃机主体1的汽缸盖2上，能够转动。即，第一和第二联杆臂19A、20A的一端部支承在汽缸盖2上，能绕着与气门凸轮16的旋转轴线平行的轴线摇动。
此外，第一联杆臂19A的另一端部，直接连接在摇臂18A的另一端部上，能绕着与气门凸轮16的旋转轴线平行的轴线进行相对转动，而布置在第一联杆臂19A上方的第二联杆臂20A的另一端部，则直接连接在摇臂18A的另一端部上，且在第一联杆臂19A的另一端部上方与其并列，能绕着与气门凸轮16的旋转轴线平行的轴线作相对转动。即，第一联杆臂19A的另一端部连接在上述支承筒21上，而第二联杆臂20A的另一端部则通过与辊子17平行的连接轴24，且在上述辊子17的上方，连接在摇臂18A的另一端部上。支承筒21和连接轴24沿着从气门凸轮16向摇臂18A的动力输入方向布置。
另外，设置在第一和第二联杆臂19A、20A中靠近气门凸轮16一侧的第一联杆臂19A的一端部上的支轴22A，在固定位置支承在汽缸盖2上，能够摇动，与此相对，设置在第一和第二联杆臂19A、20A中的远离气门凸轮16一侧即第二联杆20A的一端部上的支轴23A，则支承在汽缸盖2上，能够摇动，并能在与气门凸轮16的旋转轴线，即凸轮轴14的轴线垂直的平面内作无级移动，并由电动机、电磁驱动器或者液压机构等驱动。
而且，第一和第二联杆臂19A、20A的一端部是布置在与这两根联杆臂19A、20A的另一端部相关的进气门6的相反侧，利用这样的布置，第一和第二联杆臂19A、20A的一端部的转动支承结构和第二联杆臂20A的一端部的驱动结构，就能避免与进气门6关联的定位器10和气门弹簧12等部件相干涉。
此外，为了使辊子17始终与气门凸轮16滚动接触，例如，要在第一联杆臂19A与汽缸盖2之间设置扭转弹簧25，该扭转弹簧25围绕着设置在第一联杆臂19A的一端部上的支轴22A。
在这种气门传动装置中，在进气门6的提升量为最大时，把第二联杆臂20A的支轴23A布置在图1所示的位置上，而例如把进气门的提升量减小到最大提升量的20％左右时，便如图2所示的那样，把第二联杆臂20A的支轴23A移动到图1所示的位置(假想线所示的位置)下方。
而且，摇臂18A的瞬时中心C，是连接支轴22A和支承筒21的轴线的直线与连接支轴23A和连接轴24的轴线的直线的交点。相对于支轴23A处于图1所示的位置上时的摇臂18A的瞬时中心C，支轴23A移动到图2所示的位置上时摇臂18A的瞬时中心C，将移位到靠近进气门6的位置上。这样，挺杆调节螺钉15与进气门的接触点到瞬时中心C之间的距离A，和辊子17与气门凸轮16的接触点到瞬时中心C之间的距离B之比，即杠杆比(＝A/B)就发生了变化，图2状态下的杠杆比(lever比)，要比图1状态下的杠杆比小。
由于这种杠杆比的变化，当支轴23A处于图1所示的位置时，当辊子17，即摇臂18A的另一端部由气门凸轮16向上推压时，便如图3所示，进气门6打开的提升量L1达到最大，与此相对，当支轴23A处于图2所示的位置时，当辊子17，即摇臂18A的另一端部由气门凸轮16向上推压时，便如图4所示，进气门6打开的提升量L2只有最大提升量L1的例如20％左右。
而且，支轴23A的位置是能够无级变化的，借助于支轴23A的这种无级变化，就能使杠杆比作无级变化，从而使得进气门6打开的提升量无级变化。
此外，驱动排气门7开关的气门传动装置具有摇臂18，并构成为与驱动进气门6开关的上述气门传动装置相同，在该摇臂18的一端具有作为抵接在排气门7的上端的气门抵接部分的挺杆调节螺钉15。
下面，说明这个第一实施例的作用。第一和第二联杆臂19A、20A的一端部支承在汽缸盖上，能够绕着与气门凸轮16的旋转轴线平行的轴线摇动，而另一端部直接连接在摇臂18A上，能绕着与上述旋转轴线平行的轴线作相对转动，第二联杆臂20A的上述一端部则支承在汽缸盖2上，能够摇动，而且能在与气门凸轮16的旋转轴线垂直的平面内作无级移动。
因此，通过使第二联杆臂20A与汽缸盖2的摇动支承点作无级变化，就改变了摇臂18A的瞬时中心C，从而能使杠杆比作无级变化，这样，进气门6打开的提升量就能作无级变化。
而且，第一和第二联杆臂19A、20A是直接与摇臂18A连接的，减小了布置这两根第一和第二联杆臂19A、20A的空间，从而使气门传动装置紧凑化，而且，由于动力从气门凸轮16直接传递给摇臂18A，因而能确保相对于气门凸轮16的优良的随动性能。
此外，由于第一和第二联杆臂19A、20A的另一端部并列连接在摇臂1gA的另一端部上，能相对转动，其中，摇臂18A的一端部设有挺杆调节螺钉15，通过将这两根第一和第二联杆臂19A、20A布置得更加紧凑，就能使气门传动装置更进一步紧凑化。
另外，由于两根第一和第二联杆臂19A、20A中，靠近气门凸轮16一侧的第一联杆臂19A的一端部，在固定位置上支承在汽缸盖2上，能够摇动；而两根第一和第二联杆臂19A、20A中，远离气门凸轮16一侧的第二联杆臂20A的一端部，能够移动并支承在汽缸盖2上，且能够摇动，所以能很容易地确保一端部能够移动的第二联杆臂20A的移动距离，避免与气门凸轮16的干涉。
而且，由于第一联杆臂19A通过支承筒21连接在摇臂18A上，支承筒21支承着与气门凸轮16滚动接触的辊子17，并设置在摇臂18A上，而支承筒21又兼作连接轴使用，所以不必另外设置为连接第一联杆臂19A专用的连接轴，既能减少零件的数量，又能有利于摇臂18A的小型化。
还有，由于支承筒21和连接轴24是在沿着从气门凸轮16向摇臂18A输入动力的方向上布置的，因而避免了连接轴24与气门凸轮16的干涉，能提高从气门凸轮16向摇臂18A传递动力的效率。
下面，参照图5～图8说明本发明的第二实施例。首先，在图5中，驱动进气门6开关的气门传动装置具有下列各部件：凸轮轴14，布置在进气门6的上方，由汽缸盖2和结合在汽缸盖2上的保持器(图中未表示)支承，能够转动；摇臂18B，具有挺杆调节螺钉15和辊子17，并且布置在凸轮轴14下方，其中，挺杆调节螺钉15作为抵接在进气门6的上端的气门抵接部分，辊子17作为与设置在上述凸轮轴14上的气门凸轮16接触的凸轮抵接部分；以及连接在该摇臂18B上的第一和第二联杆臂19B、20B。
与气门凸轮16滚动接触的辊子17，由圆筒形支承筒21支承着，能够转动，圆筒形支承筒21具有与凸轮轴14的轴线平行的轴线，设置在摇臂18B的另一端侧上部。
在第一和第二联杆臂19B、20B的一端部，分别设置了具有与上述凸轮轴14平行的轴线的支轴22B、23B，这两根支轴22B、23B连接在汽缸盖2上，能够转动。即，第一和第二联杆臂19B、20B的一端部，支承在汽缸盖2上，能绕着与气门凸轮16的旋转轴线平行的轴线摇动。
第一联杆臂19B的另一端部连接在上述支承筒21上。即，第一联杆臂19B的另一端部直接连接在摇臂18B的另一端部上，能绕着与气门凸轮16的旋转轴线平行的轴线作相对转动。此外，第二联杆臂20B布置在第一联杆臂19B的下方，其另一端部通过与辊子17平行的连接轴24，在上述辊子17的下方，连接在摇臂18B的另一端部上。即，第二联杆臂20B的另一端部在第一联杆臂19B的另一端部的下方与其并列，直接连接在摇臂18B的另一端部上，能绕着与气门凸轮16的旋转轴线平行的轴线相对转动。
而且，第一和第二联杆臂19B、20B中靠近气门凸轮16一侧的第一联杆臂19B的一端部上所设置的支轴22B，在固定位置上支承在汽缸盖2上，能够摇动，而第一和第二联杆臂19B、20B中远离气门凸轮16一侧的第二联杆臂20B的一端部上所设置的支轴23B，则支承在汽缸盖2上，既能摇动，又能在与气门凸轮16的旋转轴线，即与凸轮轴14的轴线垂直的平面内作无级移动。
此外，为了使辊子17始终与气门凸轮16滚动接触，例如，在第一联杆臂19B与摇臂18B之间，设置了扭转弹簧25，该扭转弹簧25围绕着设置在第一联杆臂19B的另一端部上的支承筒21。
在这种气门传动装置中，在使得进气门6的提升量为最大时，把第二联杆臂20B的支轴23B布置在图5所示的位置上，而与此相对，在使得进气门6的提升量为最小时，例如，当提升量为零时，则使第二联杆臂20B的支轴23B从图5的位置(图6中用假想线表示的位置)向下方移动，如图6所示。
而且，当支轴23B处于图5所示的位置时，辊子17，即，摇臂18B的另一端部被气门凸轮16压下来时，便如图7所示，进气门6打开的提升量为最大，而与此相对，当支轴23B处于图6所示的位置时，辊子17，即，摇臂18B的另一端部被气门凸轮16压下来时，便如图8所示，进气门6便关闭不动。
而且，支轴23B的位置是能够无级变化的，借助于支轴23B的这种无级变化，就能使进气门6打开的提升量作无级变化。
根据该第二实施例，通过使第二联杆臂20B在汽缸盖2上的摇动支承点进行无级变化，就能使进气门6打开的提升量作无级变化。
而且，第一和第二联杆臂19B、20B是直接连接在摇臂18B上的，用于布置这两根联杆臂19B、20B的空间就减小了，有利于气门传动装置的紧凑化，而且，由于动力直接从气门凸轮16传递给摇臂18B，因而能确保相对于气门凸轮16的优良的随动性能。
此外，摇臂18B的一端部设置挺杆调节螺钉15，而第一和第二联杆臂19B、20B的另一端部，并列地连接在摇臂18B的另一端部上，并能够相对转动，使得这两根第一和第二联杆臂19B、20B能布置得更加紧凑，从而能使气门传动装置更进一步地紧凑化。
还有，由于这两根第一和第二联杆臂19B、20B中靠近气门凸轮16一侧的第一联杆臂19B的一端部，在固定位置上支承在汽缸盖2上，能够摇动，而这两根第一和第二联杆臂19B、20B中远离气门凸轮16的第二联杆臂20B的一端部，能够移动并支承在汽缸盖2上，能够摇动，因此，就能够很容易地确保一端部能够移动的第二联杆臂20B的移动距离，同时又避免了与气门凸轮16的干涉。
以上，说明了本发明的实施例，但，本发明并不是仅限于以上的实施例，在不脱离本申请的权利要求书所记载的范围内，能对本发明进行各种设计上的变化。
例如，在上述实施例中，只有一对联杆臂19A、20A；19B，20B的一侧的一端部能够移动，但也可以是两联杆臂19A、20A；19B，20B的一端部都能够移动。
此外，本发明不仅是车辆用的内燃机的气门传动装置，也能适用于曲轴的轴线在垂直方向上的船外机之类的船舶推进器用内燃机的气门传动装置。

Claims (17)

1.一种内燃机的气门传动装置，其特征在于，具有：摇臂(18A、18B)，其具有抵接在内燃机气门(6)上的气门抵接部分(15)和与气门凸轮(16)接触的凸轮抵接部分(17)；以及一对联杆臂(19A、20A；19B、20B)，这一对联杆臂的一端部支承在内燃机主体(1)上，能围绕着与上述气门凸轮(16)的旋转轴线平行的轴线摇动，而另一端部直接连接在上述摇臂(18A、18B)上，能围绕着与上述旋转轴线平行的轴线作相对转动，上述两根联杆臂(19A、20A；19B、20B)中，至少有任一联杆臂的上述一端部能在与上述气门凸轮(16)的旋转轴线垂直的平面内作无级移动、且能够摇动地支承在上述内燃机主体(1)上。
2.如权利要求1所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，上述两联杆臂(19A、20A；19B、20B)的另一端部，并列地连接在一端部上设有上述气门抵接部分(15)的上述摇臂(18A、18B)的另一端部上，并且能相对转动。
3.如权利要求1或2所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，在上述两根联杆臂(19A、20A；19B、20B)中，靠近上述气门凸轮(16)一侧的联杆臂(19A、19B)的一端部，在固定位置上支承在内燃机主体(1)上，能够摇动，而上述两根联杆臂(19A、20A；19B、20B)中，远离上述气门凸轮一侧的联杆臂(20A、20B)的一端部，能够移动并支承在内燃机主体(1)上，能够摇动。
4.如权利要求1或2所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，作为上述凸轮抵接部分的辊子(17)，由圆筒形支承筒(21)支承着，能够转动，圆筒形支承筒(21)具有与上述气门凸轮(16)的旋转轴线平行的轴线，并且设置在上述摇臂(18A、18B)上，而上述两联杆臂(19A、20A；19B、20B)的一方(19A、19B)的另一端部，则连接在上述支承筒(21)上。
5.如权利要求4所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，上述两联杆臂(19A、20A)中的另一联杆臂(20A)的另一端部，通过与上述辊子(17)平行的连接轴(24)，上述辊子(17)的上方，连接在上述摇臂(18A)上，而支承筒(21)和连接轴(24)沿着从气门凸轮(16)向上述摇臂(18A)输入动力的方向布置。
6.如权利要求3所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，作为上述凸轮抵接部分的辊子(17)，由圆筒形支承筒(21)支承着能够转动，圆筒形支承筒(21)具有与上述气门凸轮(16)的旋转轴线平行的轴线，并且设置在上述摇臂(18A、18B)上，而上述两联杆臂(19A、20A；19B、20B)中靠近上述气门凸轮(16)一侧的联杆臂(19A、19B)的另一端部连接在上述支承筒(21)上。
7.如权利要求6所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，上述两联杆臂(19A、20A)中远离上述气门凸轮(16)一侧的联杆臂(20A)的另一端部，通过与上述辊子(17)平行的连接轴(24)，在上述辊子(17)的上方，连接在上述摇臂(18A)上，支承筒(21)和连接轴(24)沿着从气门凸轮(16)向上述摇臂(18A)输入动力的方向布置。
8.如权利要求4所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，上述两联杆臂(19B、20B)中的另一联杆臂(20B)的另一端部，通过与上述辊子(17)平行的连接轴(24)，在上述辊子(17)的下方，连接在上述摇臂(18B)上，而支承筒(21)和连接轴(24)沿着从气门凸轮(16)向上述摇臂(18A)输入动力的方向布置。
9.如权利要求6所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，上述两联杆臂(19B、20B)中远离上述气门凸轮(16)一侧的联杆臂(20B)的另一端部，通过与上述辊子(17)平行的连接轴(24)，在上述辊子(17)的上方，连接在上述摇臂(18B)上，支承筒(21)和连接轴(24)沿着从气门凸轮(16)向上述摇臂(18B)输入动力的方向布置。
10.如权利要求1或2所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，两联杆臂(19A、20A；19B、20B)的一端部相对于该两联杆臂(19A、20A；19B、20B)的另一端部而言，被布置在与上述内燃机气门(6)相反的一侧。
11.如权利要求3所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，两联杆臂(19A、20A；19B、20B)的一端部相对于该两联杆臂(19A、20A；19B、20B)的另一端部而言，被布置在与上述内燃机气门(6)相反的一侧。
12.如权利要求4所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，两联杆臂(19A、20A；19B、20B)的一端部相对于该两联杆臂(19A、20A；19B、20B)的另一端部而言，被布置在与上述内燃机气门(6)相反的一侧。
13.如权利要求5所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，两联杆臂(19A、20A)的一端部相对于该两联杆臂(19A、20A)的另一端部而言，被布置在与上述内燃机气门(6)相反的一侧。
14.如权利要求6所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，两联杆臂(19B、20B)的一端部相对于该两联杆臂(19B、20B)的另一端部而言，被布置在与上述内燃机气门(6)相反的一侧。
15.如权利要求7所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，两联杆臂(19B、20B)的一端部相对于该两联杆臂(19B、20B)的另一端部而言，被布置在与上述内燃机气门(6)相反的一侧。
16.如权利要求8所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，两联杆臂(19B、20B)的一端部相对于该两联杆臂(19B、20B)的另一端部而言，被布置在与上述内燃机气门(6)相反的一侧。
17.如权利要求9所述的内燃机的气门传动装置，其特征在于，两联杆臂(19B、20B)的一端部相对于该两联杆臂(19B、20B)的另一端部而言，被布置在与上述内燃机气门(6)相反的一侧。
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