CN1877090A - 内燃机的可变气门设备 - Google Patents

Abstract

一种根据本发明的可变气门设备，其中气门提升期间在传递臂摆动支点处产生的最大负荷相对于控制轴的方向和当控制轴从高气门提升侧向低气门提升侧变化时的转动方向设置在同一方向上。结果，控制轴在从高气门提升侧向低气门提升侧的方向上容易地摆动。

Description

内燃机的可变气门设备

                            技术领域

本发明涉及一种改变进气门相位或排气门相位的内燃机的可变气门设备。

                            背景技术

因为防范发动机气体泄出，减少燃料消耗等原因，许多安装在车辆中的往复式发动机包括可变气门设备，用于改变进气门相位和排气门相位。

许多这样的可变气门设备具有如下结构：凸轮轴上形成的凸轮的相位被摆动凸轮移位，在该摆动凸轮中并排布置有基圆区和提升区。具体地，在该使用的结构中，摆动凸轮的摆动范围是变化的，因此，经摇臂驱动的进气门和排气门的气门打开时间和气门提升量是连续变化的。

为了改善泵气损失，公开号为2003-239712的日本专利申请提出了如下结构：传递臂设置在凸轮和摆动凸轮之间，传递臂由控制轴可摆动地支撑。具体地，通过控制轴的转动位移来移动摆动臂。通过移动传递臂来改变摆动臂和凸轮的接触位置。通过改变传递臂和凸轮的接触位置，气门特性即气门打开时间，气门开关时刻和气门提升量连续变化。

对于这种类型的可变气门设备，需要适用于车辆运转状况的可变响应。具体地，当气门提升量从低气门提升量向大于低气门提升量的高气门提升量变化时，即车辆加速的情况下。结果，足以使得气门提升量相应于加速度变化。但相反地，在许多情况下，气门提升量是从高气门提升量向低气门提升量变化的，需要快速响应。

例如，当给高转动运转的车辆施加发动机制动时，节流阀关闭，同时在配备有可变气门设备的发动机内保持由相关高转动运转设定的高气门提升。通过这种情况下的泵气损失产生发动机制动效果。在这种情况下，由于泵气损失，发动机旋转(速度)降低。当发动机制动效果消失时，需要立刻使气门提升从高向低变化。

如公开号为2003-239712的日本专利申请所示的可变气门设备，为了确保这种高速响应，需要使用可旋转地操纵控制轴的大容量促动器(actuator)。

然而，大容量促动器太大。因此，可变气门设备的尺寸就增加。重量增加和/或导致能量消耗增加。此外，促动器尺寸的增加还会导致如下问题：降低发动机安装到车辆的可安装性或增加发动机的重量。

                                发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种内燃机的可变气门设备，当气门提升从高气门提升侧向低气门提升侧变化时其仅需要小的控制负荷。

为了实现上述目的，与本发明相应的内燃机的可变气门设备允许控制轴容易地从高气门提升量侧向低气门提升侧转动，且转动方式为：通过控制轴的转动位移，将传递臂摆动支点处气门提升期间产生的最大负荷相对于控制轴的方向和当控制轴从高气门提升侧向低气门提升侧变化时的转动方向设置在同一方向上。

在这种结构中，从高气门提升侧向低气门提升侧的转矩绕控制轴的轴心施加。结果，控制轴在从高气门提升侧向低气门提升侧变化的方向上很容易转动，并且在同一方向上变化仅需小的控制负荷。

结果，能够确保在执行从高气门提升侧向低气门提升侧的可变控制时所需要的快速可变响应。具体的，使摆动凸轮在气门打开方向上摆动时产生的最大负荷和摆动凸轮在气门关闭方向上摆动时产生的最大负荷用作为从高气门提升侧向低气门提升侧移动的转矩。结果，控制轴能够容易地从高气门提升侧向低气门提升侧转动。因此，能够确保稳定的高可变响应。

结果，可变响应能够通过重量轻，尺寸紧凑的小容量促动器获得。减少了可变气门设备的能量消耗，同时，改善了内燃机安装到车辆上的可安装性。

本发明的其它目的和优点将在下面的说明书中说明，其中的部分根据说明书就很明显，或者通过本发明的实施就能够理解。通过下文指出的特定手段和组合就可以实现和获得本发明的目的和优点。

                            附图说明

接合在说明书中并组成说明书一部分的附图用于说明本发明的实施例，并连同上面的发明内容和下面的实施例的详细说明来说明本发明的原理。

图1显示已在其上安装了根据本发明第一实施例的可变气门设备的气缸盖的俯视图；

图2显示沿图1中A-A线的可变气门设备和气缸盖的截面图；

图3显示图2中可变气门设备的俯视图；

图4显示图2中可变气门设备的分解透视图；

图5显示图2中可变气门设备在最大气门提升控制时摇臂与凸轮表面的基圆区接触的状态的截面图；

图6为可变气门设备的截面图，显示与基圆区接触的摇臂并显示在最大气门提升控制时的气门驱动力和作用在传递臂上的力；

图7显示图2中可变气门设备在最小气门提升控制时摇臂与凸轮表面的基圆区接触的状态的截面图；

图8显示图2中可变气门设备在最小气门提升控制时摇臂与凸轮表面的提升区接触的状态的截面图；

图9显示图2中可变气门设备的性能曲线图；

图10是说明低气门提升运转时作用在传递臂的摆动支点上的负荷作用方式图；

图11是说明中气门提升运转时作用在传递臂的摆动支点上的负荷作用方式图表；

图12显示四缸发动机在低气门提升和低转动运转时控制轴内产生的转矩曲线图；

图13显示四缸发动机在中气门提升和中转动运转时控制轴内产生的转矩曲线图；

图14显示在其上安装了根据本发明第二实施例的可变气门设备的气缸盖的俯视图；

图15是显示沿图14中B-B线的可变气门设备和气缸盖的截面图。

                            具体实施方式

下面，参照图1到11，说明本发明第一实施例的可变气门设备。图1是多缸内燃机的气缸盖1的俯视图，例如，具有串联配置气缸1a的4缸往复式汽油发动机。图2是图1中沿A-A线的气缸盖1的详细截面图。图3是气缸盖1局部放大俯视图。图4是安装在气缸盖1上的可变气门设备20的分解图。

下面参照图1到3说明气缸盖1。在气缸盖1的下表面上，紧随气缸体1c中形成的4个气缸1a之后分别形成有燃烧室2，并且前述燃烧室2以串联方式布置。注意燃烧室2在图中仅显示一个。

例如，在燃烧室2中形成有进气口3和排气口4(即形成有一对进气口3和排气口4)。开闭进气口3的进气门5和开闭排气口4的排气门6装配在气缸盖1的顶部。通过气门弹簧7沿闭合方向作用的常闭式往复气门被分别用于进气门5和排气门6。注意，活塞1b可往复运动地容纳在气缸1a中。活塞1b由图2中的双点划线表示。

例如，在图1和2中，参考数字8表示安装到气缸盖1上部的单顶置凸轮轴(SingleOverhead Camshaft)式气门操作系统。气门操作系统8驱动进气门5和排气门6。

参考数字10表示沿气缸盖1的纵向方向可转动地配置在燃烧室2的顶部的凸轮轴。参考数字11表示可转动地配置在夹持凸轮轴10的进气口侧内的进气侧摇轴。摇轴11还被用作本申请的控制轴。

参考数字12为配置并固定在排气口侧的排气侧摇轴。参考数字13表示位于摇轴11和12上方的支撑轴，其到摇轴12的距离小于到摇轴11的距离。摇轴11与12和支撑轴13都由与凸轮轴10平行的轴构件构成。

发动机曲轴输出沿图2中箭头方向可转动地驱动凸轮轴10。注意图中曲轴没有显示。对于凸轮轴10的各个部件，进气凸轮15和两个排气凸轮16形成用于每个燃烧室2(也就是每个气缸)。进气凸轮15与本发明的凸轮相对应。进气凸轮15配置在燃烧室2的顶部中心。排气凸轮16和16分别配置在进气凸轮15的两侧。

如图1和2所示，对于排气侧摇轴12，排气门的摇臂18被可旋转地支撑在每个排气凸轮16(即每个排气门6)上。此外，对于进气侧摇轴11，可变气门设备20装配在每对进气凸轮15(即每对进气门)上。

摇臂18将排气凸轮16的位移传递到排气门6。可变气门设备20将进气凸轮15的位移传递到进气门5和5。由于摇臂18和可变气门设备20由各个凸轮15和16驱动，诸如进气冲程、压缩冲程、爆发冲程和排气冲程的四冲程预定燃烧循环随着活塞1b的往复运动形成在气缸1a中。注意，图2中参考数字87表示用于点燃燃烧室2中油气混合物的点火塞。

为了说明可变气门设备20，如图1到4所示，可变气门设备20包括摇臂25、中心摇臂35、摇动凸轮45和支撑机构70。摇臂25由摇轴可摇动地支撑。

摇动凸轮45与摇臂25组合。摇凸轮45等同于本发明的摆动凸轮。

中心摇臂35将进气凸轮15的位移传递到摇动凸轮45。中心摇臂35等同于本发明的传递臂。支撑机构70将中心摇臂35可摇动地支撑到摇轴11上。

例如，如图3和4所示，摇臂25为分叉形状。具体地，摇臂25具有辊构件30和一对摇臂片29。圆柱形摇轴支撑轴套26形成在每个摇臂片29的中心。对于每个摇臂片29的一侧，装配有驱动进气门的调节螺栓单元27。辊构件30夹在两个摇臂片29的另一端之间。辊构件30是本发明的接触单元。注意，参考数字32表示将辊构件30可转动地枢轴安装到摇臂片29上的短轴。

摇轴11插在轴套26中并能够摇动。辊构件30配置在支撑轴13侧，即气缸盖1的中心侧。

调节螺栓单元27分别配置在进气门5的上端，即进气门5的阀杆端。当摇臂25绕摇轴11摇动时，进气门5被驱动。

如图2到4所示，摇动凸轮45具有轴套单元46、臂部47和接收单元48。轴套单元46为圆柱形。支撑轴13插入轴套单元并可转动地适配。臂部47从轴套单元46向辊构件30(即摇轴)延伸。接收单元48形成在臂部47的下部。

臂部47的前端表面为将位移传递到摇臂25的凸轮表面49。凸轮表面49沿垂直方向延伸。凸轮表面49与摇臂25的辊构件30的外圆周表面可转动地接触。凸轮表面49的细节将在后面说明。

如图4所示，接收单元48包括凹部51和短轴52。凹部51形成在凸轮轴10正上方的臂部47下部的下表面部。短轴52沿与凸轮轴10相同的方向可转动地支撑在凹部51中。注意参考数字53表示在短轴52的外圆周形成的并具有平坦底面的凹部。

如图2和4所示，中心摇臂35使用大致L形构件。中心摇臂35具有转动接触元件，例如，与进气凸轮15的凸轮表面可转动地接触的凸轮从动件36，和可转动地支撑凸轮从动件36的框架形保持单元37。

具体地，中心摇臂35具有中继臂单元(relay arm unit)38和支点臂单元39。中继臂单元38从保持单元37向上部摇轴11和支撑轴13之间延伸。如图5到8所示，支点臂单元39从保持单元37向摇轴11的一对摇臂片29之间露出的摇轴11的轴部11c的下侧延伸。

例如，支点臂单元39为分叉形状。在中继臂单元38的前端(上端表面)，以摇轴11一侧较低和支撑轴13一侧较高的方式倾斜的倾斜面40形成为驱动表面。中继臂单元38的前端插入摇动凸轮45的凹部53中。这样，中心摇臂35设置在进气凸轮15和摇动凸轮45之间。中继臂单元38的倾斜面40可滑动地靠在形成在凹部53的底表面上的接收表面53a上。这样，进气凸轮15的位移从中继臂单元38传递到摇动凸轮45，同时伴随有滑动。

如图2和4所示，支撑机构70具有支撑单元77和调节单元80。支撑单元77具有控制臂72。控制臂72可摇动地支撑中心摇臂35。调节单元80调节中心摇臂35的位置。

现在将说明支撑单元77。通孔73形成在轴部11c的下部外周壁上。通孔部11沿与轴部11c的中心轴正交的方向延伸。控制臂72被形成为包括有：具有圆形截面的杆74、在杆74一端上形成的盘形销结合片75和在销结合片75上形成的支撑孔75a。支撑孔75a显示在图4中。

杆74的端部从轴部11c的底部插入通孔73。注意插入的杆74能够沿轴向方向移动并且能够沿圆周方向转动。杆74的端部撞击后述调节单元80的部件。

销结合片75插入支点臂单元39中。销42插入支点臂单元39和支撑孔75a中，从而容许支点臂单元39的前端和控制臂72的端部从轴部11c突出以在突出方向(即与进气凸轮15的凸轮轴10的轴心相正交的方向)上相互可转动地连接。

由于支点臂单元39和控制臂72连接在一起，当进气凸轮15转动时，中心摇臂35以销42为支点上下摇动。随着中心摇臂35的运动，摇动凸轮45以支撑轴13为支点、短轴52为作用点(即中心摇臂35的负荷作用的点)以及凸轮表面49为着力点(即摇臂25被驱动的点)作周期性摇动。

注意摇臂25、中心摇臂35和摇动凸轮45被诸如推力器86的加力装置沿使得它们彼此紧密接触的方向相互施力来确保稳定运动。

如图1和4所示，作为促动器的控制电机43与摇轴11的端部连接。摇轴11被控制电机43绕轴心驱动或转动。通过摇轴11的这种转动，控制臂72能够从图5和6所示大致垂直的姿态变成图7和8所示的向凸轮轴转动方向很大程度地倾斜的姿态。

由于控制臂72姿态的变化，中心摇臂35沿与轴部11c的轴方向相交叉的方向移动(即移位)。也就是，如图5到8所示，凸轮从动件36和进气凸轮15的转动接触位置能够在提前喷射方向或推迟喷射方向上变化。

因为转动接触位置可变化，摇动凸轮45的凸轮表面49的姿态也可以变化。这能够同时并且连续地变化进气门5的开关时刻、气门开启时间和气门提升量。

具体地，例如，到支撑轴13中心的距离变化的曲面用作凸轮表面49。如图2所示，凸轮表面49具有基圆区α和提升区β。基圆区α成为凸轮表面49的上侧。圆弧表面上的基圆区α以支撑轴13的轴心为中心。

提升区β具有第一部γ1和第二部γ2。第一部γ1从基圆区α延伸并且在与基圆区α弯曲的方向相反的相反方向上弯曲。第二部γ2从第一部γ1延伸。第二部γ2在与第一部γ1弯曲的方向相反的相反方向上弯曲。具体的，例如，提升区β为与进气凸轮15的提升区域的凸轮形状相似的圆弧表面。

当凸轮从动件36转动接触进气凸轮15的转动接触位置在进气凸轮15的提前或推迟喷射方向上移位时，摇动凸轮45的摇动范围发生变化。当摇动凸轮45的摇动范围发生变化时，与辊构件30接触的凸轮表面49的区域发生变化。更具体的，上述设计的意思是，当进气凸轮15的相位转移到提前喷射方向或推迟喷射方向时，辊构件30来去移动的基圆区α和提升区β的比例发生变化。

通过螺栓构件82支撑被插入的控制臂72的端部的结构被采用到调节单元80，如图2到4所示。具体地，螺栓构件82从与通孔73相对的轴部11c的位置(上部周壁)以自由进退的方式沿螺纹插入。螺栓构件82的插入端在通孔73的中途紧密抵靠控制臂72的端部并且支撑控制臂72。

结果，转动螺栓构件82的操作使得从轴构件11c突出的轴部74的突出比例发生变化。轴部74的突出部的量发生变化。当轴部74的突出比例变化时，与进气凸轮15接触的凸轮从动件36的转动接触位置发生变化。根据与进气凸轮15接触的凸轮从动件36的转动接触位置的变化，来调节进气门5的气门打开时间和气门关闭时间。

例如，参考数字83表示形成在螺栓构件82的顶端表面上用来转动螺栓构件82的十字形槽部。参考数字84表示拧在螺栓构件82端部的锁定螺母。参考数字84a表示形成锁定螺母84的支承面的切口。

参考图5到8，将讨论上述结构得到的可变气门设备20的操作。现在，假定凸轮轴10由于发动机的运转而沿图2中的箭头方向转动。

在这种情形下，中心摇臂35的凸轮从动件36与进气凸轮15接触并且被进气凸轮15的凸轮轮廓仿形驱动(tracer-driven)。这样，中心摇臂35以销42为摇动支点沿垂直方向摆动。

中心摇臂35的摇动位移通过倾斜面40传递到摇动凸轮45的接收表面53a。现在，由于接收表面53a和倾斜面40可滑动，当在倾斜面40上滑动时，摇动凸轮45重复被倾斜面40压上或压下的摆动运动。摇动凸轮45的摆动容许凸轮表面49在垂直方向上往复。

在这种情形下，因为凸轮表面49与摇臂25的辊构件30可转动接触，辊构件30被凸轮表面49周期性的挤压。接收到的压力驱动摇臂并打开或关闭该对进气门15。

现在，假定由于加速踏板的操作发动机高速运行。在作为促动器的电机43接收到加速信号后，电机43转动摇轴11并将控制臂72转动到如图5和6所示的控制臂72为垂直姿态的最大气门提升量得到保证的位置。

然后，中心摇臂35随着控制臂72的转动在进气凸轮15上沿转动方向移位。结果，中心摇臂35与进气凸轮15转动接触的位置在进气凸轮15上提前喷射方向或推迟喷射方向上偏离。因此摇动凸轮45的凸轮表面49被固定到这样的位置处，即在该位置处摇动凸轮45的凸轮表面49达到如图5和6所示的近乎垂直的角度。

由于凸轮表面49的这种姿态，凸轮表面49的辊构件30如图5和6所示的来去区域设定为产生最大气门提升量的区域，即设定为最短基圆区α和最长提升区β。也就是，摇臂25被由窄基圆区α和最长提升区β形成的凸轮表面部驱动。结果，进气门5以图9的曲线A1所示的最大气门提升量和在进气冲程的开关时刻打开和关闭。

此外，当执行低和中转动运转时，控制电机43的驱动沿如图7和8所示销42靠近进气凸轮15的方向转动摇轴11。然后，随着摇轴11的转动，中心摇臂35在进气凸轮15上运动到转动方向的前侧。结果，中心摇臂35和进气凸轮15之间的转动接触位置如图7和8所示沿提前喷射方向在进气凸轮15上偏离。通过转动接触位置的变化，凸轮相位的气门打开时间被加快。此外，随着中心摇臂35的移位，倾斜面40在接收表面53a上从初始位置滑动到提前喷射方向。

在这种情况下，由于中心摇臂35的移位，摇动凸轮45变化到如图7和8所示的凸轮表面49向下侧倾斜的姿态。当梯度增加时，辊构件30在其上来去的凸轮表面49的区域变为基圆区α逐渐增加和提升区β逐渐减小的区域。

当变化的凸轮表面49的凸轮轮廓被传递到辊构件30时，摇臂25被可摆动地驱动，同时气门打开时间加速。

因此，进气门5被从如图9所示的最大气门提升量A1控制到控制臂72最大程度倾斜的位置上的最小气门提升量A6。也就是，从发动机的高转动运转到低转动运转，进气门5保持打开气门的时刻与最大气门提升期间时大致相同。当处于低气门提升量时，随着气门关闭时刻的显著变化气门提升量连续变化。更不用说，发动机100是4气缸发动机和在气缸中采用共同的摇轴11(即控制轴)。因此，在所有气缸1a中都会出现进气门5特性的这种变化。

在实现这种气门相位变化的可变气门设备20中提供了一种方案。当气门特性设置在中气门提升区M时，这种方案在摇轴11从高气门提升侧向低气门提升侧变化的方向上便于转动摇轴11，前述中气门提升区M在图9所示的最小气门提升量A6和最大气门提升量A1之间。

请注意，可变气门设备20的气门提升量为最小气门提升量A6时的状态等同于本申请的第一提升状态。可变气门设备20的气门提升量为最大气门提升量A1时的状态等同于本申请的第二提升状态。

该方案的技术是允许在气门提升中在中心摇臂35的摆动支点S1处产生的最大负荷作用在摇轴11的中心S2的一个转动方向侧，即，当气门特性处于图8所示的中间气门提升区M的范围时，朝向从高气门提升向低气门提升的转动方向。

对于这种技术，采用了一种结构，在该结构中，如在图6所示的最大提升量时，将连接中心摇臂35的摆动支点S1与摇轴11(即控制轴)的中心点S2的线L2布置成使得线L2平行或基本平行于连接进气凸轮15的中心与进气凸轮15和中心摇臂35之间的接触点的连线L1。请注意，在本实施例中，采用了基本平行状态。

具有这样的结构，当气门提升位于中间气门提升区M时，线L2被偏离，也就是，线L2相对于线L1倾斜。移位位移量，即，倾斜量随中间气门提升区M内设定的气门特性而变化。基于这样的移位，当气门驱动力α1从进气凸轮15传递到中心摇臂35，气门如图8所示打开时，作用在中心摇臂35的摆动支点S1上的力α2施加在摇轴11的中心S2的左侧上，也就是，在绕摇轴11轴心从高气门提升量向低气门提升量的方向上。

此外，气门关闭时的中心摇臂35在来自推动器45或气门弹簧7的力β1作用下摆动时，施加到中心摇臂35的摆动支点S1的力β2也是在绕摇轴11轴心从高气门提升量向低气门提升量的方向上起作用。

这样，在中间气门提升区M中气门提升时摆动支点S1处产生的最大负荷α2或最大负荷β2允许不变地施加在摇轴11的轴心的一侧，也就是，在绕轴心从高气门提升量向低气门提升量的方向上。结果，在气门特性从高气门提升量向低气门提升量变化时摇轴11的转动方向和提升中摆动支点S1处产生的最大负荷施加在摇轴11上的方向被设置为同一方向。

也就是，通过这样的设置，在与气门特性从高气门提升向低气门提升变化中摇轴11的转动方向相同的方向上在摇轴11上施加转矩。因此，当气门特性从高气门提升量向低气门提升量变化时摇轴11能够容易地转动。

具体的，为了确保摇轴11容易地转动，当最大负荷作用在中心摇臂35的摆动支点S1上时产生的绕摇轴中心S2的每个转动方向和当气门特性从高气门提升向低气门提升变化时摇轴11的转动方向被设置成同一方向。

图10显示可变气门设备20在低气门提升量时的状态。注意到，低气门提升量的气门特性是与图9的曲线A5相对应的低气门提升—低转动运转气门特性。此外，中气门提升量的气门特性是与图9的曲线A4相对应的中气门提升—中转动运转气门特性。

如图10所示，当摇动凸轮45在气门打开方向上摆动时施加在摆动支点S1上的负荷W1的方向和当摇动凸轮45在气门关闭的方向上摆动时施加在摆动支点S1上的负荷W2的方向都被设置成与当摇轴11从高气门提升向低气门提升变化时的摇轴11转动方向(如负荷W1和W2的轨迹所示)为同一方向。

结果，如图10和11所示，当摇动凸轮45在气门打开方向上摆动时或当摇动凸轮45在气门关闭方向上摇动时摆动支点S1上产生的最大负荷W3的转动方向相对于摇轴为顺时针方向，也就是，与当摇轴11从高气门提升向低气门提升变化时摇轴11的转动方向相同。最大负荷W3产生的转矩被设定以使得摇轴11容易地转动。图10中虚线显示的负荷W4表示最大负荷W3的负荷分力，其产生转矩使得摇轴11在最大负荷W3下沿摇轴11的逆时针方向转动。

具有这样的可变气门设备20，当摇轴11在中气门提升区域M从高气门提升向低气门提升变化时其响应得以改善。关于这一点，将通过具有该可变气门设备20的车辆为例来详细说明。假设车辆处于高转动运转。

当高转动速度的车辆发生发动机制动时，未图示的节流阀被关闭，同时发动机100保持高转动运转时设定的高气门提升，例如图9中曲线A4所示的中气门提升。通过该例中产生的泵气损失，会产生发动机制动的效果。其后，由于泵气损失，发动机转动降低。

当发动机制动的效果消失时，通过控制轴43(也就是从高气门提升向低气门提升的促动器)沿顺时针方向立刻驱动摇轴11。

此时，线L2的姿态相对于线L1较大程度地倾斜。因此，气门提升时产生的最大负荷沿顺时针方向施加在摇轴11上。也就是，如图8和10所示，转矩W4以与摇轴11从高气门提升向低气门提升变化中摇轴11的转动方向相同的方向施加到摇轴11。结果，通过相关转矩，摇轴11能够在摇轴11从高气门提升侧向低气门提升侧变化的方向上容易地转动。

具体的，摇动凸轮45在气门打开方向上摆动时产生的最大负荷和摇动凸轮45在气门关闭方向上摆动时产生的最大负荷被施加成从高气门提升侧向低气门提升侧移动的转矩。因此，摇轴11在从高气门提升侧向低气门提升侧变化的方向上依然更容易转动。

当气门特性是从高气门提升侧向低气门提升侧变化时，通过提供到摇轴11上的转矩，摇轴11能够容易地转动。换句话说，在从高气门提升侧向低气门提升侧变化的气门提升中施加在控制轴11上的控制负荷被降低。结果，在从高气门提升侧向低气门提升侧对控制轴11的控制中可变响应得到改善。

相反，当气门特性是从低气门提升侧向高气门提升侧变化时，足以使得摇轴11根据加速度转动。出于这个原因，即使使用小容量促动器(即小容量电机)，气门特性可变化用于所需的响应。结果，能够实现重量轻，尺寸紧凑，能量消耗减少且安装到车辆的可安装性也得以提高的可变气门设备20。

具体的，即使当用于多缸发动机，可采用通过共同摇轴11(控制轴)的结构来驱动每个缸的可变气门设备20，绕摇轴11产生的转矩，即用于所有缸的转矩(虚线，细线或长点划线所示的曲线)被合并成为不抵消的原图上的粗线，其仍显示在图12的“在低气门提升—低转动运转”曲线中和图13的“在中气门提升—中转动运转”曲线中，使得容易转动的特性不会丢失。

结果，即使在多缸内燃机中，从高气门提升侧向低气门提升侧的响应得以改善。请注意，图12和13的曲线显示4缸发动机的摇轴11上产生的转矩。然而，在相同图中“正”表示沿顺时针方向施加在摇轴11上的转矩，“负”表示以相同方式沿逆时针方向施加在摇轴11上的转矩。

现在，参考图14和15，说明根据本发明第二实施例的可变气门设备。请注意，与第一实施例具有相同功能的结构用相同参考数字标示以免重复说明。

在本实施例中，与第一实施例不同的是可变气门设备20设置在排气侧。其它结构可与第一实施例相同。下面将说明这个不同点。

图14是根据本实施例安装在可变气门设备20上的缸盖1的俯视图。图15是显示沿图14中B-B线的可变气门设备和气缸盖的截面图。

如图14和15，排气侧摇轴12设置在每一对排气凸轮16(即一对排气气门6)的可变气门设备20内。进气用摇臂18a由每个进气凸轮15(即进气气门15)的进气气门15的摇轴11可转动地支撑。

本实施例也能够提供与第一实施例相同的优越效果。

请注意，本发明不限于上述第一和第二实施例，本发明可以在不背离本发明的精神和实质的其它特定的形式实施。例如，在上述实施中，进气侧摇轴也用作控制轴的结构被实施。然而，也可以为控制轴分开实施的结构。

而且，在第一和第二实施例中，本发明应用于SOHC式气门操作系统的发动机。进气门和排气门被一个凸轮轴驱动的结构被用于SOHC式气门操作系统。然而，本发明不限于此，本发明可以应用于双顶置凸轮轴(DOHC)式的气门操作系统。具有进气侧的凸轮轴和排气侧的另一凸轮轴的结构用于DOHC式气门操作系统。

对于本领域技术人员来说，附加的优点和修改很容易获得。因此，本发明不限于本文所述和所示的具体的和典型的实施例。因此，不背离总的发明构思的精神和范围的各种修改可被后附的权利要求及其等同限定。

Claims (6)

1.一种内燃机可变气门设备，包括：

可转动地安装到内燃机的凸轮轴；

形成在所述凸轮轴上的凸轮；

摆动凸轮，该摆动凸轮可摆动地安装到内燃机，且具有驱动进气门或排气门的凸轮表面；

设置在所述摆动凸轮和所述凸轮之间的传递臂，该传递臂将所述凸轮的位移传递到摆动凸轮；和

控制轴，该控制轴可转动地安装到内燃机，且可摆动地支撑传递臂，通过转动位移能使得传递臂与凸轮的接触位置是可变的，并且通过该位置变化能使得进气门或排气门的气门特性是可控制的，气门提升期间在传递臂摆动支点处产生的最大负荷相对于控制轴的方向和当控制轴从高气门提升侧向低气门提升侧变化时控制轴的转动方向设置在同一方向上。

2.如权利要求1所述的内燃机可变气门设备，其特征在于，

把当所述摆动凸轮在气门打开方向上摆动时传递臂摆动支点处产生的围绕控制轴轴心的最大负荷的转动方向，当所述摆动凸轮在气门关闭方向上摆动时围绕控制轴轴心的最大负荷的转动方向，和当控制轴从高气门提升侧向低气门提升侧变化时的转动方向都设置在同一方向上。

3.如权利要求1所述的内燃机可变气门设备，其特征在于，

在气门特性设置在低气门提升的第一提升状态和高气门提升的第二提升状态之间的中气门提升区的状态下，气门提升期间在传递臂摆动支点处产生的最大负荷相对于控制轴的方向和当控制轴从高气门提升侧向低气门提升侧变化时的转动方向设置在同一方向上。

4.如权利要求2所述的内燃机可变气门设备，其特征在于，

在气门特性设置在低气门提升的第一提升状态和高气门提升的第二提升状态之间的中气门提升区的状态下，气门提升期间在传递臂摆动支点处产生的最大负荷相对于控制轴的方向和当控制轴从高气门提升侧向低气门提升侧变化时的转动方向设置在同一方向上。

5.如权利要求3所述的内燃机可变气门设备，其特征在于，

所述内燃机具有多个缸，

所述内燃机的每个缸都安装有所述摆动凸轮和传递臂，以及

所述控制轴由公用的轴构件构成，各公用的轴构件分别可摇动地支撑至少两个缸的传递臂。

6.如权利要求4所述的内燃机可变气门设备，其特征在于，

所述内燃机具有多个缸，

所述内燃机的每个缸都安装有所述摆动凸轮和传递臂，以及

所述控制轴由公用的轴构件构成，各公用的轴构件分别可摇动地支撑至少两个缸的传递臂。

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