CN1667247A - 内燃机的阀升程量的调节机构和调节方法 - Google Patents

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Abstract

内燃机的阀升程量的调节机构和调节方法，摇臂13通过驱动轴3的旋转通过连杆臂14相对于控制轴32摆动。通过该结构，摆动凸轮7通过连杆部件15而相对于驱动轴3摆动。通过摆动凸轮7的摆动而向下推动起阀器6。控制轴32成一体地设有控制凸轮，该控制凸轮相对于控制轴32的轴线偏心。当控制凸轮旋转时，摇臂13的摆动支点位置改变，从而改变阀升程量。偏心衬套22在控制凸轮的外周侧上设置在摇臂13的内周表面上。偏心衬套22通过外周齿轮39b而与形成于摇臂13内周上的内周齿轮啮合，并与摇臂13连接。该连接状态通过将偏心衬套22沿轴向方向运动而释放。在该状态下，偏心衬套22相对于控制凸轮和摇臂13旋转预定量，从而调节阀升程量。

Description

内燃机的阀升程量的调节机构和调节方法
技术领域
本发明涉及一种内燃机的阀升程量的调节机构和调节方法，用于在凸轮轴旋转时使摇臂摆动并用于使得布置在凸轮轴上的摆动凸轮摆动，以便打开和关闭阀。
背景技术
为了提高发动机的性能，已知的阀操作机构根据发动机工作状态的变化而可变地控制阀升程量，如日本专利申请N0s.2002-221014和H11-107725中所述。根据该阀操作机构，摆动凸轮利用通过摇臂或连杆部件而从驱动凸轮(该驱动凸轮是设置在凸轮轴上的偏心旋转凸轮)传递的旋转力来打开和关闭吸入阀。阀操作机构控制在控制轴(该控制轴布置成与凸轮轴平行)的外周上的控制凸轮的旋转，并改变摇臂的摆动支点，从而根据发动机工作状态来改变阀升程量。
发明内容
在普通阀操作机构中，因为阀升程量由连杆部件的尺寸精度来确定，所以阀升程量根据尺寸精度而在气缸之间变化。在用于合适地调节阀升程量的操作中，需要在装配阀操作机构和接着拆卸阀操作机构以及用具有不同长度的另一连杆部件代替原连杆部件的情况下测量阀升程量，这降低了工作效率。
本发明为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种阀升程量的调节机构和调节方法，用于很容易地调节阀升程量。
作为最基本的特征，本发明提供了一种内燃机的阀升程量调节机构，其中，当凸轮轴旋转时，摇臂相对于摆动支承轴而摆动，在摇臂摆动时，设置在凸轮轴上的摆动凸轮进行摆动，从而打开和关闭阀，其中，该摇臂通过偏心衬套而相对于摆动支承轴被可摆动地支承，连接部分设置在偏心衬套和摇臂之间，该连接部分能够在偏心衬套和摇臂可相对于摆动支承轴成一体地摆动的状态以及偏心衬套和摇臂可相对地旋转的状态之间转换。
附图说明
图1表示当调节所述阀操作机构的阀升程量时阀操作机构的透视图，该阀操作机构有本发明的一实施例的内燃机的阀升程量调节机构；
图2是沿图1中的箭头A所截取的剖视图；
图3是沿图1中的箭头B所截取的摇臂和偏心衬套的分解透视图；
图4是沿图1中的箭头C所截取的摇臂和偏心衬套的分解透视图；
图5A和5B分别是表示在调节之前和之后的状态的图示；以及
图6是用作使摇臂和偏心衬套彼此固定的固定装置的衬套棘爪部件的透视图。
具体实施方式
下面将参考附图介绍本发明的实施例。
图1表示当调节所述阀操作机构的阀升程量时阀操作机构的透视图，该阀操作机构有本发明的一实施例的内燃机的阀升程量调节机构。图2是沿图1中的箭头A的剖视图。阀操作机构用于发动机的吸入侧。阀操作机构包括用于各气缸的两个吸入阀1以及可变的阀操作机构。各可变阀操作机构根据发动机工作状态来改变各吸入阀1的阀升程量。
也就是，各可变阀操作机构包括：一对吸入阀1，该吸入阀1通过阀引导件而可滑动地设置在气缸盖2上，且该吸入阀通过阀弹簧的弹簧力而沿它们的关闭方向被偏压；驱动轴3，作为空心凸轮轴的该驱动轴3由设置在气缸盖2上部的支承件(bearing)4可旋转地支承；驱动凸轮5，该驱动凸轮5是固定在驱动轴3上的偏心旋转凸轮；摆动凸轮7，该摆动凸轮7由驱动轴3的外周可摆动地支承，且该摆动凸轮7与布置在各吸入阀1的上端上的起阀器6的上表面6a滑动地接触；传动机构8，该传动机构8连接于驱动凸轮5和摆动凸轮7之间，用于传递驱动凸轮5的旋转力并作为摆动凸轮7的摆动力；以及控制机构9，该控制机构9控制传动机构8的工作位置。
驱动轴3沿发动机的纵向方向布置。旋转力通过布置在驱动轴3的一端上的从动器链轮(未示出)和缠绕在该从动器链轮上的正时(timing)链条而从发动机的曲轴传递给驱动轴3。旋转方向为逆时针方向(图2中箭头所示方向)。
驱动凸轮5由耐磨材料制成，并形成为基本柱形。如图2所示，驱动轴插入孔5a形成于驱动凸轮5中，以便沿驱动凸轮5的轴向方向而穿透该驱动凸轮5。驱动轴插入孔5a的中心沿径向以预定量β偏离驱动轴3的轴线X。驱动凸轮5固定在驱动轴3上，且当驱动轴3旋转时，驱动凸轮5沿图2中的逆时针方向旋转。
起阀器6形成为有底的柱形形状，并可滑动地保持在气缸盖2的保持孔2a中。起阀器6的上表面6a形成为平的。后面所述的摆动凸轮7的凸轮体7a与该上表面6a滑动地接触。
摆动凸轮7分别有凸轮体7a。凸轮体7a成一体地设置在柱形基座10的两端。各凸轮体7a形成雨滴形状。一支承孔沿轴向方向形成于基座10中。整个驱动轴3插入该支承孔中，并可摆动地支承在该支承孔中。两个摆动凸轮7中的一个在它的一端形成有凸轮尖11，且销孔11a形成于该凸轮尖11中以便穿透该凸轮尖11。形成于各凸轮体7a的下表面上的凸轮面抵靠各起阀器6的上表面6a的预定位置，从而改变阀升程特征。
传动机构8包括：摇臂13，该摇臂布置在驱动轴3上面；连杆臂14，该连杆臂使摇臂13的一端13a和驱动凸轮5相互连接；以及连杆部件15，该连杆部件15使摇臂13的另一端13b和摆动凸轮7相互连接。
摇臂13在它的中心处设有柱形基座部分13c。柱形基座部分13c和后面所述的偏心衬套22相互连接成一体，并由作为偏心凸轮的控制凸轮23可旋转地支承。
形成于摇臂13的中心的柱形基座部分13c包括支承孔13d。偏心衬套22固定且连接在支承孔13d上(在图1中该连接状态是释放的)，在该状态下，摇臂13与偏心衬套22成一体地相对于控制轴32(作为后面所述的摆动支承轴)的控制凸轮23而被可摆动地支承。
图3和4表示了摇臂13和偏心衬套22的分解透视图。图3表示了当从图1中的箭头B所指的方向看时的状态，而图4表示了当从图1中的箭头C所指的方向看时的状态。
一端13a从摇臂13的柱形基座部分13c的一个外端凸出。该一端13a设有销16。该销16可旋转地插入形成于连杆臂14一端中的通孔14d中，并与该通孔14d连接。另一方面，另一端13b从柱形基座部分13c的另一外端凸出。该另一端13b形成为具有通孔13e。连接销17插入通孔13e和通孔15a(该通孔15a形成于连杆部件15的端部)中，且摇臂13和连杆部件15彼此可旋转地连接。
图1和2中所示的连杆臂14包括：基座14a，该基座为具有相对较大直径的环形一端；以及凸出端14b，该凸出端14b是从基座14a的外周表面的预定位置凸出的另一端。装配孔14c形成于基座14a的中心位置。装配孔14c可旋转地套装在驱动凸轮5的外周表面上。销孔14d形成于凸出端14b中。销16可旋转地插入销孔14d中。销16的轴16a起到摇臂13的一端13a的枢轴点的作用。
连杆部件15的两端15b和15c分别通过连接销17和连接销30而与摇臂13的另一端13b以及凸轮体7a的凸轮尖11可旋转地连接。
连接销17和30的轴17d和30a作为连杆部件15的两端15b和15c、摇臂13的另一端13b以及摆动凸轮7的凸轮尖11的枢轴点。
如图1所示，控制机构9包括：控制轴32，该控制轴32在驱动轴3上面沿发动机的纵向方向平行于驱动轴3而延伸，并由支承件4而可旋转地支承；控制凸轮23，该控制凸轮23作为摇臂13的摆动支点；DC马达，该DC马达通过滚珠丝杠机构或齿轮(两者均未示出)而控制所述控制轴32的旋转；以及控制器，该控制器控制DC马达的工作。
控制凸轮23的轴线与控制轴32的轴线偏离预定的量，且通过该结构，根据发动机工作状态的变化而可变地控制阀升程量。
如图2所示，偏心衬套22插入摇臂13的支承孔13d中，且偏心衬套22的外周圆的轴线P2的位置以一定量α(与较厚部分39a相对应)偏离轴线P1(偏心衬套22的内周圆的轴线)。
如图3和4所示，偏心衬套22包括柱形部分39，该柱形部分39在其内周圆处可旋转地插入控制轴32的控制凸轮23。偏心衬套22能够与摇臂13成一体地摆动。偏心衬套22能够相对于控制凸轮23和摇臂13而沿轴向方向运动。柱形部分39在它的圆周方向的一部分处设有较厚部分39a。柱形部分39在它的外周部分的一端处设有在整个圆周上的外周齿轮。
如图4所示，内周齿轮13f设置在摇臂13的支承孔13d的内表面一端处，并在整个圆周上。当偏心衬套22的柱形部分39插入摇臂13的支承孔13d内时，外周齿轮39b和内周齿轮13f彼此啮合和彼此连接。也就是，外周齿轮39b和内周齿轮13f构成连接部分，该连接部分能够在偏心衬套22和摇臂13可成一体摆动的状态以及偏心衬套22和摇臂13可相对旋转的状态之间进行转换。
直径比柱形部分39的直径更大的驱动齿轮41设置在柱形部分39的、比外周齿轮39b更靠近其端部的位置处。驱动齿轮41与齿杆43啮合，该齿杆43与作为驱动部分的阀升程量调节马达36的驱动轴36a连接。也就是，当驱动所述阀升程量调节马达36时，偏心衬套22相对于控制凸轮23旋转。
驱动齿轮41设置在柱形部分39的一半(或超过一半)圆周上。在柱形部分39的外周表面和驱动齿轮41之间有间隙47，固定螺栓45将插入该间隙47内。摇臂13在它的另一端13b处成一体地设有凸台13g。螺纹孔13h形成于凸台13g中，固定螺栓45将通过螺纹啮合到该螺纹孔13h内。当固定螺栓45插入间隙47内并与螺纹孔13h螺纹啮合时，偏心衬套22和摇臂13彼此连接成一体，以便限制沿轴向方向相对运动。
控制机构9的控制器通过基于来自各个传感器(例如曲柄角传感器、空气流量计、水温传感器和节流阀开口传感器)的检测信号所进行的计算等而检测当前发动机的工作状态，并根据来自电位计(该电位计检测控制轴32的旋转位置)的检测信号而向DC马达输出控制信号。
根据阀操作机构，当发动机速度和负载较低时，DC马达通过来自控制器的控制信号而旋转，且控制轴32通过齿轮和滚珠丝杠机构而沿图2中的顺时针方向旋转至最大程度。因此，控制凸轮23的轴线P2相对于控制轴32的轴线P1运动至左下旋转角度位置，如图2所示。也就是，较厚部分23a从驱动轴3朝着轴16a运动。因此，整个摇臂13从图2中所示的状态沿逆时针方向旋转，且通过该结构，迫使各凸轮体7a的凸轮尖11通过连杆部件15升高，且整个凸轮体7a沿逆时针方向旋转。
因此，在该状态下在吸入阀1的打开或关闭操作中，当驱动凸轮5旋转且摇臂13的一端13a通过连杆臂14被向上推时，升程量通过连杆部件15而传递给摆动凸轮7和起阀器6，但是升程量明显减小。
当在阀操作机构中的阀升程量在气缸之间变化时，进行本发明的阀升程量调节。也就是，取下图4中所示的固定螺栓45，使偏心衬套22相对于控制凸轮23和摇臂13而沿轴向方向运动，释放在偏心衬套22的外周齿轮39b和摇臂13的内周齿轮13f之间的啮合状态，并释放它们之间的连接状态。
偏心衬套22沿轴向方向的运动量为如下的程度：即释放在外周齿轮39b和内周齿轮13f之间的啮合状态。在该释放的状态，柱形部分39能够在控制凸轮23的外周表面和摇臂13的支承孔13d之间旋转以及进行轴向运动。
在该状态，驱动所述阀升程量调节马达36，以便使偏心衬套22旋转预定量。图5A是表示在调节之前的该状态的一个实例的图示，而图5B是表示在调节之后的状态的图示。在该调节操作中，阀升程量从图5A减小至图5B。以图5B中的虚线表示的连杆位置对应于图5A的连杆位置。
也就是，当偏心衬套22从图5A中所示的在调节之前的状态沿图中顺时针方向旋转时，摇臂13从图5A中所示状态沿逆时针方向旋转。通过该结构，迫使各凸轮体7a的凸轮尖11通过连杆部件15被向上拉，且整个凸轮体7a沿逆时针方向旋转。因此，状态转变成图5B中所示的在调节之后的状态。
与图5A中所示的在调节之前的状态相比，在图5B中所示的在调节之后的状态中，使得控制凸轮23的中心23b和连接销17的轴17d相互连接的连杆长度P缩短，该缩短长度对应于如下距离：通过该距离较厚部分39a与轴17d分开，且轴17d位于较厚部分39a的上面。通过该结构，在凸轮尖11中的连接销30的轴30a也稍微向上地向右运动。
当进行调节以便增加升程量时，偏心衬套22从图5A中所示的状态沿图5A中的逆时针方向旋转。通过该结构，连杆部件15降低，摆动凸轮7沿图2中的顺时针方向旋转，且升程量增加。
根据本实施例，当要调节阀升程量时，设置在摇臂13和控制凸轮23之间的偏心衬套22旋转成如下状态：在该状态下偏心衬套22与摇臂13分开。因为在阀操作机构装配之后不需要进行装配，因此减小了对操作空间的限制，且升程量的调节操作变得极其容易，并能够降低制造成本。
对于用于使偏心衬套22和摇臂13相互固定的装置，也可使用图6中所示的衬套棘爪部件49，以代替图4中所示的固定螺栓45。
各衬套棘爪部件49包括盖49a，该盖49a覆盖摇臂13的外周表面的一部分。衬套棘爪部件49还包括：两个棘爪臂49b，这两个棘爪臂49b沿盖49a的轴向方向位于盖49a的两端，且在偏心衬套22的柱形部分39插入摇臂13的支承孔13d内的状态下，这两个棘爪臂49b覆盖偏心衬套22的一端；以及两个棘爪臂49c，这两个棘爪臂49c覆盖摇臂13的另一端。
当衬套棘爪部件49从摇臂13上方布置在摇臂13上时，衬套棘爪部件49从设置在偏心衬套22上的驱动齿轮41的相对侧进行布置。
根据本发明，连接部分包括设置在偏心衬套的外周表面上的外周齿轮，以及能够与该外周齿轮啮合并设置在摇臂的内周表面上的内周齿轮。偏心衬套可以相对于摆动支承轴而沿轴向方向运动。外周齿轮和内周齿轮在啮合状态和非啮合状态之间置换。因此，偏心衬套和摇臂能够可靠地连接，且它们能够很容易地在啮合状态和非啮合状态之间置换。
当外周齿轮和内周齿轮处于非啮合状态时，驱动部分使得偏心衬套相对于摆动支承轴旋转。因此，能够很容易使偏心衬套旋转。
驱动部分设有齿杆，且偏心衬套设有与该齿杆啮合的齿轮。因此，动力能够可靠地从驱动部分传递给偏心衬套。
摆动支承轴设有偏心凸轮，该偏心凸轮偏离摆动支承轴的轴线，并当摆动支承轴旋转时该偏心凸轮旋转，从而改变阀升程量。偏心衬套可旋转地设置在偏心凸轮的外周上。因此，在可变阀操作机构中的阀升程量可以调节，且阀操作机构在装配后并不拆卸，因此能够很容易地调节阀升程量。
偏心衬套包括柱形部分，当外周齿轮和内周齿轮之间处于啮合状态和非啮合状态时，该柱形部分位于摇臂和偏心凸轮之间。因此，当调节阀升程量时，柱形部分可滑动地在摇臂和偏心凸轮之间旋转。
尽管上面已经参考本发明的特定实施例介绍了本发明，但是本发明并不局限于上述实施例。本领域技术人员根据该教导将知道上述实施例的变化和改变。本发明的范围将由下面的权利要求来确定。
专利申请No.TOKUGAN 2004-070864的整个内容被本文参引，该专利申请的申请日为2004年3月12日。

Claims (7)

1.一种内燃机的阀升程量调节机构，其中，当凸轮轴旋转时，摇臂相对于摆动支承轴而摆动，在摇臂摆动时，设置在凸轮轴上的摆动凸轮进行摆动，从而打开和关闭阀，其中，
所述摇臂通过偏心衬套而相对于所述摆动支承轴被可摆动地支承，连接部分设置在所述偏心衬套和所述摇臂之间，该连接部分能够在所述偏心衬套和所述摇臂可相对于摆动支承轴成一体地摆动的状态以及所述偏心衬套和所述摇臂可相对地旋转的状态之间转换。
2.根据权利要求1所述的内燃机的阀升程量调节机构，其中：
所述连接部分包括布置在所述偏心衬套的外周表面上的外周齿轮以及能够与该外周齿轮啮合并布置在所述摇臂的内周表面上的内周齿轮，所述偏心衬套可以相对于所述摆动支承轴而沿轴向方向运动，该偏心衬套使得外周齿轮和内周齿轮在啮合状态和非啮合状态之间置换。
3.根据权利要求2所述的内燃机的阀升程量调节机构，其中：
当所述外周齿轮和所述内周齿轮处于非啮合状态时，所述偏心衬套设有驱动部分，该驱动部分使得所述偏心衬套相对于所述摆动支承轴旋转。
4.根据权利要求3所述的内燃机的阀升程量调节机构，其中：
所述驱动部分设有齿杆，且所述偏心衬套设有与该齿杆啮合的齿轮。
5.根据权利要求1所述的内燃机的阀升程量调节机构，其中：
所述摆动支承轴设有偏心凸轮，该偏心凸轮相对于所述摆动支承轴的轴线偏心，并当所述摆动支承轴旋转时该偏心凸轮旋转，从而改变阀升程量，所述偏心衬套可旋转地设置在偏心凸轮的外周上。
6.根据权利要求5所述的内燃机的阀升程量调节机构，其中：
所述偏心衬套包括柱形部分，当所述外周齿轮和所述内周齿轮之间处于啮合状态和非啮合状态时，该柱形部分位于所述摇臂和所述偏心凸轮之间。
7.一种内燃机的阀升程量调节方法，其中，当凸轮轴旋转时，摇臂相对于摆动支承轴而摆动，在摇臂摆动时，设置在凸轮轴上的摆动凸轮进行摆动，从而打开和关闭阀，其中：
所述摇臂通过偏心衬套而相对于所述摆动支承轴被可摆动地支承，在所述偏心衬套通过连接部分而与所述摇臂连接成一体时，所述偏心衬套释放所述连接部分的连接状态，并从偏心衬套能够与摇臂一起相对于摆动支承轴而摆动的状态转变成偏心衬套和摇臂可相对旋转的状态，且在该释放状态，所述偏心衬套相对于所述摇臂旋转预定的角度，然后，所述偏心衬套和所述摇臂通过连接部分而相互连接成一体。
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