專利名稱：可變氣門操作裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的可變氣門^Mt裝置，更具體地涉 及一種能夠 地改變氣門的操作特性的可變氣門操作裝置。
背景技術(shù)：
例如，由日本專利7>才艮]\0. 2004-100555披露的已知的常規(guī)可變氣 門操作裝置根據(jù)內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的操作M地改變氣門升程量和氣門正時(shí)。
在日本專利/>才艮~0. 2004-100555披露的可變氣門操作裝置中，凸 輪軸設(shè)置有兩個旋轉(zhuǎn)凸輪，并且第一旋轉(zhuǎn)凸輪開啟/關(guān)閉定位在氣釭中的 兩個進(jìn)氣門的第一進(jìn)氣門，而第二旋轉(zhuǎn)凸輪開啟/關(guān)閉第二進(jìn)氣門。包括 四連桿機(jī)構(gòu)的可變氣門傳動機(jī)構(gòu)位于第一旋轉(zhuǎn)凸輪和第一進(jìn)氣門之間 以及第二旋轉(zhuǎn)凸輪和第二進(jìn)氣門之間。
用于上述可變氣門操作裝置的四連桿機(jī)構(gòu)包括輸入臂，其具有與 旋轉(zhuǎn)凸輪接觸的輸入部分；傳動臂，其以能夠搖動的方式耦連到輸入臂； 搖動臂，其以能夠搖動的方式耦連到傳動臂，能夠繞著旋轉(zhuǎn)控制軸搖動，
及控制臂，其繞旋轉(zhuǎn)控制軸旋轉(zhuǎn)，并且以能夠搖動的方式耦連到輸入臂。 通過控制四連桿機(jī)構(gòu)的姿勢以改變旋轉(zhuǎn)凸輪和輸入部分之間的位置關(guān) 系，能夠機(jī)械地改變進(jìn)氣門的操作特性。
此外，上述可變氣門^Mt裝置包括耦連機(jī)構(gòu)，其將用于第一進(jìn)氣 門的四連桿^J (第一連桿機(jī)構(gòu))耦連到用于第二進(jìn)氣門的四連桿W^ (第二連桿機(jī)構(gòu))；以及用于保持第二連桿機(jī)構(gòu)姿勢的機(jī)構(gòu)，用于在第 一和第二連桿機(jī)構(gòu)脫開時(shí)為第二進(jìn)氣門提供最大操作角。耦連機(jī)構(gòu)包 括通孔，其形成于每個四連桿機(jī)構(gòu)的控制臂內(nèi)；以及待插進(jìn)通孔的耦 連銷。用于在脫開時(shí)保持第二連桿機(jī)構(gòu)的姿勢的機(jī)構(gòu)包括形成于固定
板內(nèi)的通孔；形成于第二連桿^J的控制臂(第二控制臂)內(nèi)的通孔； 以及上絲連銷。
耦連銷恒定地與第二控制臂內(nèi)的通孑L接合。耦連銷能夠在與第二控 制臂內(nèi)的通孔接合的同時(shí)朝向第一連桿機(jī)構(gòu)的控制臂(第一控制臂)以 及朝向固定板移動。當(dāng)耦連銷朝向第一控制臂移動并且插入第一控制臂 內(nèi)的通孔時(shí)，第二控制臂通it^連銷耦連到第一控制臂。當(dāng)兩個控制臂 耦連時(shí)，第一和第二連桿機(jī)構(gòu)總是呈現(xiàn)相同的姿勢。在這種情況下，能 夠進(jìn)行控制使得第一和第二氣門具有相同的操作特性。
相反，當(dāng)耦連銷朝向固定板移動并且插入固定板內(nèi)的通孔時(shí)，第二 控制臂通過耦連銷耦連到固定板。當(dāng)?shù)诙刂票酆凸潭ò羼钸B時(shí)，即固 定了第二連桿機(jī)構(gòu)的姿勢。當(dāng)?shù)谝贿B桿機(jī)構(gòu)的姿勢被控制以改變旋轉(zhuǎn)凸 輪和輸入部分之間的位置關(guān)系時(shí)，僅第一氣門的操作特性能夠^地改 變，而第二氣門的操作特性保持不變。
換言之，上述可變氣門操作裝置能夠選擇性地為第 一和第二進(jìn)氣門 提供相同的操作特性或者不同的操作特性。以這種方式，第一和第二進(jìn) 氣門的操作特性一一具體為這些氣門的升程量一一能夠彼此不同。因 此，能夠釆用不同的進(jìn)氣流量以在燃燒室內(nèi)引起旋流。這能夠在燒燒室 內(nèi)提供穩(wěn)定的燃燒。

發(fā)明內(nèi)容
如上所述，第二進(jìn)氣門能夠以兩種不同的模式控制其操作特性。在 可變控制模式下，操作特性隨著旋轉(zhuǎn)控制軸的旋轉(zhuǎn)位置變化。另一方面， 在固定控制模式下，與旋轉(zhuǎn)控制軸的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)，恒定采用大操作角。 然而，當(dāng)用于第二進(jìn)氣門的操作特性控制模式從可變控制改變到固定控 制時(shí)，必需執(zhí)行兩個操作。更具體地，必需從第一控制臂內(nèi)的通孔中拔 出耦連銷，并且將耦連銷插進(jìn)固定板的通孔內(nèi)。類似地，當(dāng)模式從固定 控制改變到可變控制時(shí)，也必需執(zhí)行兩個操作。更具體地，必需從固定 板的通孔中拔出耦連銷，并且將耦連銷插進(jìn)第一控制臂的通孔內(nèi)。
為了平穩(wěn)地執(zhí)行上述兩個操作，優(yōu)選地，當(dāng)操作特性控制才莫式改變 時(shí)，第一控制臂內(nèi)的通孔、耦連銷以及固定板內(nèi)的通孔的位置彼此完全 一致。然而，從機(jī)械加工精度的角度看，不易實(shí)現(xiàn)這種位置的完全一致。即使例如由于同時(shí)加工實(shí)現(xiàn)了位置完全一致，在實(shí)際操作過程中也可能 發(fā)生扭曲。另外，這種位置一致也受到例如旋轉(zhuǎn)控制軸的控制精度等的 影響。因此，實(shí)際上難以精確的對齊通孔和耦連銷的位置。
另外，當(dāng)依次執(zhí)行上述兩個操作時(shí)，耦連銷從第一控制臂以及從固 定板脫開一小段時(shí)間。在這種情況下，第二控制臂是自由的。因此，如 果施加有任何外力，則第二控制臂繞著旋轉(zhuǎn)控制軸的位置可能被改變， 從而耦連銷從用于耦連的通孔移位。
鑒于上述情況做出了本發(fā)明。本發(fā)明的目的是提供一種可變氣門操 作裝置，其能夠使用簡單的結(jié)構(gòu)將操作特性控制模式從可變控制改變到 固定控制或者從固定控制改變到可變控制，并且毫不出4晉地進(jìn)行模式改 變。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種可變氣門
操作裝置，包括氣門，其位于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣側(cè)或排氣側(cè)；第一驅(qū) 動凸輪，其安裝在凸輪軸上；控制軸，其與所述凸輪軸平行設(shè)置并且能 夠連續(xù)或步進(jìn)地改變旋轉(zhuǎn)位置；搖動凸輪臂，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝 在所述控制軸上以繞所述控制軸搖動；搖動凸輪表面，其形成在所述搖 動凸輪臂上并且與支撐所述氣門的氣門支撐構(gòu)件接觸以沿升程方向推 動所述氣門；滑動表面，其形成在搖動構(gòu)件上面對所述第一驅(qū)動凸輪； 中間構(gòu)件，其夾置在所述第一驅(qū)動凸輪和所述滑動表面之間并且接觸所
述第一驅(qū)動凸輪的圓周表面；推動裝置，其用于沿所述控制軸的圓周方 向推動所述搖動凸輪臂以使所述滑動表面壓靠所述中間構(gòu)件；聯(lián)鎖機(jī) 構(gòu)，其用于與所述控制軸的旋轉(zhuǎn)配合地沿所述第 一驅(qū)動凸輪的圓周表面 移動所述中間構(gòu)件以改變所述中間構(gòu)件相對于所述凸輪軸中心的位置； 第二驅(qū)動凸輪，其安裝在所述凸輪軸上與所述第一驅(qū)動凸輪對齊；輸入 臂，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述控制軸上，鄰近所述搖動凸輪臂定 位，并且在受到從所述第二驅(qū)動凸輪輸入的驅(qū)動力時(shí)搖動；以及耦連裝 置，其用于將所述搖動凸l^臂耦連到所述輸入臂。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，當(dāng)搖動凸輪^臂從輸入臂脫開時(shí)，通過中間 構(gòu)件將凸輪軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動從第一驅(qū)動凸輪傳遞到搖動凸輪臂的滑動表 面。另外，轉(zhuǎn)動運(yùn)動從搖動凸輪臂傳遞到氣門。當(dāng)控制軸的旋轉(zhuǎn)位置改 變時(shí)，控制軸的旋轉(zhuǎn)通過聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)傳遞到中間構(gòu)件。中間構(gòu)件沿著第一 驅(qū)動凸輪的圓周表面移動，同時(shí)夾置在第一驅(qū)動凸輪和滑動表面之間。當(dāng)中間構(gòu)件相對于凸輪軸的位置改變時(shí)，中間構(gòu)件在滑動表面上的位置 改變。這4吏得搖動凸^^臂的搖動角和初始搖動位置改變，因此改變氣門 升程量。另外，當(dāng)中間構(gòu)件相對于凸輪軸的位置改變時(shí)，搖動構(gòu)件相對 于凸輪軸的旋轉(zhuǎn)的搖動正時(shí)改變。這使得氣門正時(shí)改變。
同時(shí)，當(dāng)耦連裝置將搖動凸輪臂耦連到輸入臂時(shí)，凸輪軸的轉(zhuǎn)動運(yùn) 動通過輸入臂從第二驅(qū)動凸輪傳遞到搖動凸輪臂。另外，轉(zhuǎn)動運(yùn)動從搖 動凸輪臂傳遞到氣門。這種情況下的主要?dú)忾T操作特性通過第二驅(qū)動凸 輪、輸入臂和搖動凸輪臂的形狀以及通過它們的位置關(guān)系M地確定。 與控制軸的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)，保持了恒定的操作特性。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，簡單地通過使耦連裝置耦連搖 動凸輪臂和輸入臂，能夠?qū)⒂糜跉忾T的操作特性控制模式從可變控制切 換到固定控制。另外，簡單地通過使搖動凸輪臂和輸入臂脫開，能夠使 用于氣門的操作特性控制模式從固定控制切換到可變控制。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了如第一方面所述的可變氣門操作裝 置，其中在所述搖動凸輪臂和所述輸入臂通過所述耦連裝置耦連的情況
下，在所述第二驅(qū)動凸輪搖動所述搖動凸輪臂時(shí)得到的氣門的升程量該: 定不小于在所述第一驅(qū)動凸輪搖動所述搖動凸輪臂的情況下的最大升 程量設(shè)定。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，當(dāng)耦連裝置耦連搖動凸輪臂和輸入臂時(shí)， 產(chǎn)生不小于用于使第 一驅(qū)動凸輪搖動所述搖動凸輪臂的最大升程量的 氣門升程量。因此，正在搖動的搖動凸輪臂不防礙中間構(gòu)件。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，提供了如第一或第二方面所述的可變氣門 操作裝置，其中當(dāng)為所述搖動凸輪臂或者所述輸入臂設(shè)置的可插入銷插 入相配的臂的銷孔中時(shí)，所述耦連裝置耦連所述搖動凸輪臂和所述輸入 臂；并且在所述搖動凸輪臂和所述輸入臂不耦連的情況下，當(dāng)所述控制 軸旋轉(zhuǎn)超出正常使用范圍并且朝向大升程側(cè)時(shí)，所述銷孔和所述銷的位 置彼此一致。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，搖動凸輪臂和輸入臂能夠通過使用將銷插 進(jìn)銷孔的簡單結(jié)構(gòu)來耦連。當(dāng)控制軸的旋轉(zhuǎn)位置在正常使用范圍內(nèi)時(shí)， 銷孔的位置與銷的位置不重合。因此，當(dāng)氣門執(zhí)行可變操作時(shí)，氣門不
會誤切換到固定^Mt。另夕卜，升程量差對進(jìn)氣量的影響隨著升程量的增
加而減小。因此，即使當(dāng)為了氣門操作改變的目的而使控制軸旋轉(zhuǎn)超出 正常使用范圍并且朝向大升程側(cè)以使中間構(gòu)件朝向大升程側(cè)移動時(shí)，進(jìn) 氣量也不會顯著改變。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，提供了如第三方面所述的可變氣門操作裝 置，其中當(dāng)所述搖動凸輪臂處于所述氣門不提升的零升程位置時(shí)，所述 銷孔和所述銷的位置彼此一致。
根據(jù)本發(fā)明的第四方面，當(dāng)搖動凸輪臂處于氣門不提升的零升程位 置時(shí)，銷插進(jìn)銷孔。因此，銷能夠正確地插進(jìn)銷孔。這能夠正確地將操 作特性控制模式從可變控制改變到固定控制。
才艮據(jù)本發(fā)明的第五方面，提供了如第一或第二方面所述的可變氣門 操作裝置，其中當(dāng)為所述搖動凸輪臂或所述輸入臂設(shè)置的可插入銷插入 相配的臂的銷孔中時(shí)，所述耦連裝置耦連所述搖動凸輪臂和所述輸入
臂；并且其中在所述搖動凸輪臂和所述輸入臂耦連之前施加到所述銷的 銷驅(qū)動力被維持時(shí)，所述銷的位置能夠與所述銷孔的位置對齊。
根據(jù)本發(fā)明的第五方面，在操作特性控制模式改變之前，驅(qū)動力被 施加到銷。因此，當(dāng)銷的位置與銷孔的位置重合時(shí)，銷立即插進(jìn)銷孔。 這能夠正確地將操作特性控制模式從可變控制改變到固定控制。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，提供了如第五方面所述的可變氣門操作裝 置，還包括油路，其設(shè)置在所述控制軸內(nèi)用于向所述銷供送驅(qū)動^S 油；以及排出閥，其用于從所述油5^#出所述液壓油；其中所述油路兼 用作潤滑油路，用于向所述控制軸和所述搖動凸輪臂和/或所述輸入臂之 間供送潤滑油；并且其中所述排出閥在正常情況下關(guān)閉，當(dāng)所述銷從所 述銷孔拔出以脫開所述搖動凸輪臂和所述輸入臂時(shí)打開，并且當(dāng)所述銷 的位置從所述銷孔的位置移位時(shí)重新關(guān)閉。
根據(jù)本發(fā)明的第六方面，潤滑油路能夠兼用作液壓油路。因此，能 夠簡化用于整個裝置的油路構(gòu)造。另外，根據(jù)本發(fā)明的第六方面，當(dāng)排 出閥開啟以從油^#出液壓油并且減小施加到銷的液壓時(shí)，銷能夠從銷 孔拔出。此外，當(dāng)排出閥關(guān)閉以增大施加到銷的液壓時(shí)，能夠保留銷的 驅(qū)動力以用于后續(xù)的耦連。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，提供了如第五方面所述的可變氣門操作裝 置，還包括油路，其設(shè)置在所述控制軸內(nèi)用于向所述銷供送驅(qū)動液壓
油；以及開關(guān)閥，其用于打開/關(guān)閉所述油路；其中所述開關(guān)閥在正常情 況下關(guān)閉，當(dāng)所述銷插入所述銷孔以耦連所述搖動凸輪臂和所述輸入臂 時(shí)打開，并且當(dāng)所述銷從所述銷孔拔出以脫開所述搖動凸輪臂和所述輸 入臂時(shí)重新關(guān)閉。
根據(jù)本發(fā)明的第七方面，當(dāng)開關(guān)閥開啟以增大施加到銷的滴A時(shí)， 可提供用于將銷置入銷孔中的驅(qū)動力。另外，當(dāng)開關(guān)閥關(guān)閉以減小施加 到銷的液壓時(shí)，銷能夠從銷孔拔出。此外，根據(jù)本發(fā)明的第七方面，僅 當(dāng)搖動凸輪臂和輸入臂要耦連時(shí)，才向銷供送液壓油。因此，通過減小 從滑動間隙泄漏的液壓油量，能夠節(jié)省液壓油。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，提供了一種可變氣門 操作裝置，包括第一氣門和第二氣門，其互相對齊并且位于內(nèi)燃發(fā)動 機(jī)的氣釭的進(jìn)氣側(cè)或者排氣側(cè)；第一驅(qū)動凸輪，其安裝在凸輪軸上；控 制軸，其與所述凸輪軸平^i殳置并且能夠連續(xù)或步進(jìn)地改變旋轉(zhuǎn)位置； 第一搖動凸輪臂，其用于所述第一氣門并且繞所述控制軸搖動；第二搖 動凸輪臂，其用于所述第二氣門并且能夠獨(dú)立于所述第一搖動凸輪臂搖 動；搖動凸輪表面，其形成在所述第一搖動凸輪臂和所述第二搖動凸輪 臂上，并且與支撐所述第一氣門和所述第二氣門的氣門支撐構(gòu)件接觸， 以沿升程方向推動所述第一氣門和所述第二氣門；滑動表面，其形成在 所述第 一搖動凸輪臂和所述第二搖動凸輪臂上面對所述第 一驅(qū)動凸輪； 中間構(gòu)件，其夾置在所述第一驅(qū)動凸輪以及所述第一搖動凸輪臂和所述 第二搖動凸輪臂的所述滑動表面之間并且接觸所述第一驅(qū)動凸輪的圓 周表面；第一推動裝置，其用于沿所述控制軸的圓周方向推動所述第一 搖動凸輪臂以使所述第 一搖動凸輪臂的所述滑動表面壓靠所述中間構(gòu) 件；第二推動裝置，其用于沿所述控制軸的圓周方向推動所述第二搖動
凸輪臂以使所述第二搖動凸輪臂的所述滑動表面壓靠所述中間構(gòu)件；聯(lián) 鎖機(jī)構(gòu)，其用于與所述控制軸的旋轉(zhuǎn)配合地沿所述第一驅(qū)動凸輪的圓周 表面移動所述中間構(gòu)件以改變所述中間構(gòu)件相對于所述凸輪軸中心的 位置；第二驅(qū)動凸輪，其安裝在所述凸輪軸上與所述第一驅(qū)動凸輪對齊； 輸入臂，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述控制軸上，鄰近所述第二搖動 凸輪臂定位，并且在受到從所述第二驅(qū)動凸輪輸入的驅(qū)動力時(shí)搖動；以 及耦連裝置，其用于將所述第二搖動凸輪臂耦連到所述輸入臂。
根據(jù)本發(fā)明的第八方面，當(dāng)?shù)诙u動凸輪臂和輸入臂脫開時(shí)，凸輪
軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動通過中間構(gòu)件從第 一驅(qū)動凸輪傳遞到第 一和第二搖動凸 4^臂的滑動表面，并且轉(zhuǎn)化成第一和第二搖動凸l^臂的搖動運(yùn)動。第一 搖動凸輪臂的搖動運(yùn)動從其搖動凸輪表面?zhèn)鬟f到氣門支撐構(gòu)件，并且轉(zhuǎn) 化成第 一氣門的升程運(yùn)動。第二搖動凸輪臂的搖動運(yùn)動從其搖動凸輪表 面?zhèn)鬟f到氣門支撐構(gòu)件，并且轉(zhuǎn)化成第二氣門的升程運(yùn)動。
當(dāng)控制軸的旋轉(zhuǎn)位置改變時(shí)，控制軸的旋轉(zhuǎn)通過聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)傳遞到中 間構(gòu)件。然后，中間構(gòu)件沿著第一驅(qū)動凸輪的圓周表面移動，同時(shí)夾置 在第一驅(qū)動凸輪以及第 一和第二搖動凸輪臂的滑動表面之間。當(dāng)中間構(gòu) 件相對于凸輪軸的位置改變時(shí)，中間構(gòu)件在滑動表面上的位置改變。這 使得第一和第二搖動凸輪臂的搖動角和初始搖動位置改變，從而改變第 一和第二氣門的升程量。另夕卜，當(dāng)中間構(gòu)件相對于凸輪軸的位置改變時(shí)， 第一和第二搖動凸輪軸相對于凸輪軸的相位的搖動正時(shí)改變。這使得第 一和第二氣門的氣門正時(shí)改變。
同時(shí)，當(dāng)耦連裝置耦連第二搖動凸輪臂和輸入臂時(shí)，凸輪軸的轉(zhuǎn)動 運(yùn)動通過輸入臂從第二驅(qū)動凸輪傳遞到第二搖動凸輪臂。第二搖動凸輪 臂的搖動運(yùn)動從其搖動凸輪表面?zhèn)鬟f到氣門支撐構(gòu)件，并且轉(zhuǎn)化成第二 氣門的升程運(yùn)動。第二氣門的主要操作特性通過第二驅(qū)動凸輪、輸入臂 以及第二搖動凸輪臂的形狀以及通過它們的位置關(guān)系機(jī)械地確定。與控 制軸的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)，保持了恒定的操作特性。
另 一方面，凸輪軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動通過中間構(gòu)件從第一驅(qū)動凸輪傳遞到 第一搖動凸輪臂。因此，當(dāng)控制軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，使得中間構(gòu)件相對于凸輪軸 的位置變化，第一搖動凸輪臂的搖動角和初始搖動位置改變。第一搖動 凸輪臂的搖動運(yùn)動從其搖動凸輪表面?zhèn)鬟f到氣門支撐構(gòu)件，并且轉(zhuǎn)化成 第一氣門的升程運(yùn)動。因此，像第二搖動凸輪臂和輸入臂脫開的情況那 樣，第一氣門的操作特性隨控制軸的旋轉(zhuǎn)位置變化。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第八方面，當(dāng)耦連裝置耦連第二搖動凸輪 臂和輸入臂時(shí)能夠?qū)⒂糜诘诙忾T的操作特性控制模式從可變控制簡 單地改變到固定控制，并且當(dāng)耦連裝置脫開第二搖動凸輪臂和輸入臂時(shí) 能夠?qū)⒂糜诘诙忾T的操作特性控制模式從固定控制簡單地改變到可 變控制。這易于正確地從雙氣門可變控制^=莫式一_其中第一和第二氣門 的操作特性隨控制軸的旋轉(zhuǎn)位置變化一一切換到單氣門可變控制模式 __其中第一氣門的操作特性隨控制軸的旋轉(zhuǎn)位置變化而第二氣門的
操作特性是固定的。從單氣門可變控制模式到雙氣門可變控制模式的切 換也能夠容易且正確地進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，提供了如第八方面所述的可變氣門操作裝 置，其中在所述第二搖動凸輪臂和所述輸入臂通過所述耦連裝置耦連的 情況下，在所述第二驅(qū)動凸輪搖動所述第二搖動凸^^臂時(shí)得到的氣門的 升程量設(shè)定不小于在所述第一驅(qū)動凸輪搖動所述第二搖動凸輪臂的情 況下的最大升程量設(shè)定。
根據(jù)本發(fā)明的第九方面，當(dāng)耦連裝置耦連第二搖動凸輪臂和輸入臂 時(shí)，用于第二氣門的升程量設(shè)定不小于用于使第一驅(qū)動凸輪搖動第二搖 動凸輪臂的最大升程量。因此，正在搖動的第二搖動凸輪臂不防礙中間 構(gòu)件。


圖l是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的可變氣門操作裝置的構(gòu)造的 側(cè)視圖。
圖2是示出圖l所示的可變氣門操作裝置內(nèi)的可變氣門機(jī)構(gòu)和固定 氣門機(jī)構(gòu)的分解立體圖。
圖3是示出圖1所示的可變氣門操作裝置內(nèi)的臂耦連^I的構(gòu)造的 分解立體圖。
圖4是沿圖1的A-A截面剖出以示出可變氣門機(jī)構(gòu)的示意性截面圖。
圖5A示出執(zhí)行圖1所示的可變氣門IMt裝置以關(guān)閉氣門的升程操作。
圖5B示出執(zhí)行圖1所示的可變氣門操作裝置以開啟氣門的升程操作。
圖6A示出執(zhí)行圖1所示的可變氣門^^裝置以產(chǎn)生大升程的升程 量改變操作。
圖6B示出執(zhí)行圖1所示的可變氣門操作裝置以產(chǎn)生小升程的升程 量改變操作。
圖7A示出將大升程臂耦連到第二搖動凸輪臂執(zhí)行的操作。
圖7B示出將大升程臂耦連到第二搖動凸輪臂執(zhí)行的操作。
圖8是示出當(dāng)大升程臂從第二搖動凸輪臂脫開時(shí)可變氣門操作裝置 執(zhí)行的升程^Mt的示意圖。
圖9是示出大升程臂從第二搖動凸輪臂脫開時(shí)呈現(xiàn)的氣門正時(shí)與右 側(cè)或左側(cè)氣門的升程量之間關(guān)系的曲線圖。
圖10是示出當(dāng)大升程臂耦連到第二搖動凸輪臂時(shí)可變氣門操作裝 置執(zhí)行的升程操作的示意圖。
圖11是示出大升程臂耦連第二搖動凸輪臂時(shí)呈現(xiàn)的氣門正時(shí)與右 側(cè)或左側(cè)氣門的升程量之間關(guān)系的曲線圖。
圖12示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的用于^Mt銷的液且系統(tǒng)的構(gòu)造。
圖13示出圖12所示';^a系統(tǒng)中發(fā)動te4度和液壓之間的關(guān)系。
圖14是示出在本發(fā)明第一實(shí)施方式中執(zhí)行的從雙氣門可變控制切
換到單氣門可變控制的液壓控制程序的流程圖。
圖15是示出在本發(fā)明第一實(shí)施方式中執(zhí)行的從單氣門可變控制切 換到雙氣門可變控制的液壓控制程序的流程圖。
圖16示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的用于操作銷的液壓系統(tǒng)的構(gòu)造。
圖17示出圖16所示^Ji系統(tǒng)中發(fā)動tetA和液壓之間的關(guān)系。
圖18是示出在本發(fā)明第二實(shí)施方式中執(zhí)行的從雙氣門可變控制切 換到單氣門可變控制的液壓控制程序的流程圖。
圖19是示出在本發(fā)明第二實(shí)施方式中執(zhí)行的從單氣門可變控制切 換到雙氣門可變控制的液壓控制程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施方式
現(xiàn)將參照圖1至15描述本發(fā)明的第一實(shí)施方式。
[根據(jù)第一實(shí)施方式的可變氣門操作裝置的構(gòu)造
圖l是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的可變氣門操作裝置的構(gòu)造的
側(cè)視圖。圖2和3是示出可變氣門操作裝置的分解立體圖。圖4是沿圖 1的截面A-A的示意性截面圖。如圖2和4所示，可變氣門^Mt裝置的 凸輪軸20為每個氣缸設(shè)置有兩個驅(qū)動凸輪22、 24。兩個氣門4L、 4R 對稱地位于驅(qū)動凸輪(第一驅(qū)動凸輪)22的右側(cè)和左側(cè)。這些氣門4L、 4R設(shè)置在氣釭的進(jìn)氣側(cè)或者排氣側(cè)。可變氣門機(jī)構(gòu)30L、 30R分別設(shè) 置在第一驅(qū)動凸輪22和氣門4L、 4R之間以將氣門4L、 4R的升程運(yùn)動 與第一驅(qū)動凸輪22的轉(zhuǎn)動運(yùn)動聯(lián)鎖。設(shè)置有另一驅(qū)動凸輪(第二驅(qū)動 凸輪)24使得第二氣門4R夾置在第一驅(qū)動凸輪22和第二驅(qū)動凸輪24 之間。固定氣門^70設(shè)置在第二驅(qū)動凸輪24和第二氣門4R之間以 使第二氣門4R的升程運(yùn)動與第二驅(qū)動凸輪24的轉(zhuǎn)動運(yùn)動聯(lián)鎖?？勺儦?門操作裝置可以選擇可變氣門機(jī)構(gòu)30R或者固定氣門機(jī)構(gòu)70作為與第 二氣門4R的升程運(yùn)動聯(lián)鎖的^。
(1)可變氣門^J的構(gòu)造細(xì)節(jié)
現(xiàn)在將詳細(xì)描述可變氣門機(jī)構(gòu)30L、 30R的構(gòu)造。因?yàn)樽髠?cè)和右側(cè) 可變氣門機(jī)構(gòu)30L、 30R基本上關(guān)于第一驅(qū)動凸輪22對稱，所以將不 區(qū)分左側(cè)和右側(cè)可變氣門機(jī)構(gòu)30L、 30R地對它們的構(gòu)造進(jìn)行描述。當(dāng) 左側(cè)和右側(cè)可變氣門機(jī)構(gòu)30L、 30R不互相區(qū)分時(shí)，此文件和附圖4吏用 術(shù)語"可變氣門機(jī)構(gòu)30，'。類似地，除了需要專門區(qū)分左側(cè)和右側(cè)部件 時(shí)，例如氣門4R、 4L以及可變氣門機(jī)構(gòu)30L、 30R的部件等對稱布置 的部件將釆用沒有符號R和L的參考標(biāo)記。
在可變氣門操作裝置中，氣門4通過如圖1所示的搖臂10支撐。 可變氣門機(jī)構(gòu)30位于第一驅(qū)動凸輪22和搖臂10之間以連續(xù)改變第一 驅(qū)動凸輪22的轉(zhuǎn)動運(yùn)動和搖臂10的搖動運(yùn)動之間的聯(lián)鎖。
可變氣門機(jī)構(gòu)30包括通過凸輪軸20以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐的控制 臂50。中間臂58以能夠旋轉(zhuǎn)的方式附連到控制臂50。中間臂58設(shè)置 在從控制臂50可在其上轉(zhuǎn)動的凸輪軸20的中心移開的位置。中間臂58 具有定位成跨過中間臂58的支點(diǎn)側(cè)的兩端的連接銷56。連接銷56通過 控制臂50以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐。中間臂58的前端定位成朝向控制軸 32,使用連接銷56作為支點(diǎn)。定位成與凸輪軸20平行的耦連軸64緊
固到中間臂58的前端。第 一滾子60和第二滾子62通過耦連軸64以能 夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐。第二滾子62的直徑小于第一滾子60的直徑。如圖 2所示， 一對第二滾子62位于第一滾子60兩側(cè)。 一對控制臂50位于第 一驅(qū)動凸輪22兩側(cè)。右側(cè)和左側(cè)控制臂50支撐中間臂58(圖1中未示 出前方的控制臂50 )。
弧形的、大直徑齒輪52位于右側(cè)和左側(cè)控制臂50之間。大直徑齒 輪52在其兩側(cè)緊固到右側(cè)和左側(cè)控制臂50。大直徑齒輪52繞著控制臂 50的旋轉(zhuǎn)中心一一即沿著與凸輪軸20同心的弧——成形。相對于控制 臂50的轉(zhuǎn)動中心，大直徑齒輪52在控制臂50上的位置基本上與連接 銷56的位置相對。
可變氣門機(jī)構(gòu)30包括定位成與凸輪軸20平行的控制軸32。控制軸 32的旋轉(zhuǎn)位置能夠通過致動器(例如電動機(jī))任意控制，致動器沒有示 出，但A^控制軸驅(qū)動裝置的作用。與控制軸32同心的小直徑齒輪34 形成在控制軸32的外圓周上。小直徑齒輪34與安裝在控制臂50上的 大直徑齒輪52嚙合。因此，控制軸32的旋轉(zhuǎn)通過小直徑齒輪34和大 直徑齒輪52輸入到控制臂50。小直徑齒輪34和大直徑齒輪52構(gòu)成減 速^M勾，其用于減速控制軸32的旋轉(zhuǎn)并且將減速旋轉(zhuǎn)傳遞到控制臂50。
搖動凸輪—ff 40通過控制軸32以能夠搖動的方式支撐。如圖2至4 所示， 一對搖動凸輪臂40定位在小直徑齒輪34兩側(cè)。定位在小直徑齒 輪34左側(cè)的搖動凸輪臂(第一搖動凸輪臂)40L是可變氣門機(jī)構(gòu)30L 的構(gòu)件。定位在小直徑齒輪34右側(cè)的搖動凸輪臂(第二搖動凸輪臂) 40R是可變氣門機(jī)構(gòu)30R的構(gòu)件。這些搖動凸輪臂40設(shè)置成使得其前 端指向第一驅(qū)動凸輪22的旋轉(zhuǎn)方向的上游。在本實(shí)施方式中，凸輪軸 20如圖中箭頭所示順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。與后面將描述的第二滾子62接觸的滑 動表面46形成在搖動凸輪臂40的與第一驅(qū)動凸輪22相對的側(cè)面上。 滑動表面46朝向第一驅(qū)動凸輪22逐漸彎曲。另外，隨著距控制軸32 中心——即搖動中心——的距離增加，滑動表面46距第一驅(qū)動凸輪22 中心的距離增加。
搖動凸輪_表面42 (42a、 42b )與搖動凸輪臂40的滑動表面46相對 地形成。搖動凸輪表面42包括非操作表面42a和操作表面42b，它們具 有不同的輪廓。非操作表面42a是凸輪基圓的圓周表面并且以如下方式 形成，即，距控制軸32中心的距離是一樣的。另一方面，操作表面42b設(shè)置在搖動凸輪臂40的前端。其以連續(xù)的方式平穩(wěn)地連接到非操作表 面42a，并且形成為隨著距搖動凸輪臂40前端的距離的減小，距控制 軸32中心的距離(即，凸輪高度)逐漸增加。當(dāng)非操作表面42a和操 作表面42b不相互區(qū)分時(shí)，本文件筒單地使用術(shù)語"搖動凸輪表面42"。
彈簧座48形成于搖動凸輪臂40上?？談訌椈?6的一端鉤到彈簧 座48上?？談訌椈?6的另一端緊固到內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的靜止部分。搖動凸 輪臂40以如下方式被推動，即，接收自空動彈簧36的彈簧力朝向第一 驅(qū)動凸輪22旋轉(zhuǎn)滑動表面46 (圖1中逆時(shí)針方向)。
中間臂58位于第一驅(qū)動凸輪22和搖動凸輪臂40的滑動表面46之 間，其前端指向控制軸32。通過中間臂58以能夠旋轉(zhuǎn)的方式支撐的第 一滾子60位于第一驅(qū)動凸輪22的旋轉(zhuǎn)平面內(nèi)。左側(cè)第二滾子62L位于 左側(cè)搖動凸輪臂40L的搖動平面內(nèi)。右側(cè)第二滾子62R位于右側(cè)搖動 凸輪臂40R的搖動平面內(nèi)。前述空動彈簧36的彈簧力用于^f吏滑動表面 46壓靠第二滾子62，并且^f吏通過耦連軸64耦連到第二滾子62的第一 滾子60壓靠第一驅(qū)動凸輪22。因此，為了定位，第一滾子60和第二滾 子62夾置在滑動表面46和第一驅(qū)動凸輪22之間。
如上所述，第一滾子和第二滾子62通過中間臂58連接到控制臂50， 并且夾置在滑動表面46和第一驅(qū)動凸輪22之間。因此，當(dāng)控制臂50 繞凸輪軸20旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一滾子60和第二滾子62繞凸輪軸20旋轉(zhuǎn)，同 時(shí)保持與第一驅(qū)動凸輪22的圓周表面接觸。由于控制臂50的旋轉(zhuǎn)通過 小直徑齒輪34和大直徑齒輪52與控制軸32的旋轉(zhuǎn)聯(lián)鎖，所以第一滾 子60和第二滾子62繞凸輪軸20的旋轉(zhuǎn)也與控制軸32的旋轉(zhuǎn)聯(lián)鎖。在 本實(shí)施方式中，小直徑齒輪34、大直徑齒輪52、控制臂50以及中間臂 58構(gòu)成聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)與控制軸32的旋轉(zhuǎn)配合地沿著第一驅(qū)動凸 輪22的圓周表面移動作為中間構(gòu)件的第一滾子60和第二滾子62。
前述搖臂10定位在搖動凸輪臂40之下。搖臂10設(shè)置有搖臂滾輪 12，所述搖臂滾輪12面對搖動凸輪臂40的搖動凸輪表面42。搖臂滾輪 12以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在搖臂12的中部。氣門桿2安裝在搖臂10 的一端以支撐氣門4。搖臂10的另一端通過液壓間隙調(diào)節(jié)器6以能夠旋 轉(zhuǎn)的方式支撐。氣門彈簧(未圖示)沿關(guān)閉的方向一一即沿向上推動搖 臂IO的方向_—推動氣門桿2。這種推動力以及由液壓間隙調(diào)節(jié)器施加 的力使搖臂滾輪12壓靠搖動凸輪臂40的搖動凸輪表面42。 (2)固定氣門M的構(gòu)造細(xì)節(jié)
現(xiàn)將詳細(xì)描述固定氣門W^J 70的構(gòu)造。
如圖2和4所示，固定氣門機(jī)構(gòu)70位于第二驅(qū)動凸輪24和第二搖 動凸輪臂40R之間。固定氣門機(jī)構(gòu)70使第二搖動凸輪臂40R的搖動運(yùn) 動與第二驅(qū)動凸輪24的轉(zhuǎn)動運(yùn)動聯(lián)鎖。其包括由第二驅(qū)動凸輪24驅(qū)動 的大升程臂(輸入臂)72以及將大升程臂耦連到第二搖動凸輪臂40R 的臂耦連機(jī)構(gòu)78。
大升程臂72與第二搖動凸輪臂40R對齊，并且大升程臂72安# 控制軸32上且能夠獨(dú)立于第二搖動凸輪臂40R旋轉(zhuǎn)。與第二驅(qū)動凸輪 24的圓周表面接觸的輸入滾子74通過大升程臂72以可旋轉(zhuǎn)的方式支 撐。空動彈簧(未圖示)鉤到大升程臂72上。由空動彈簧施加的力使 輸入滾子74壓靠第二驅(qū)動凸輪24的圓周表面。
大升程臂72設(shè)置有能夠插進(jìn)第二搖動凸輪臂40R和從第二搖動凸 輪臂40R拔出的銷80。大升程臂72還設(shè)置有液壓室88,其具有朝向第 二搖動凸輪臂40R定位的開口 。銷80配合在液壓室88中。允許液壓油 流動的油路90連接到液壓室88。當(dāng)液壓油從油路90供送到液壓室88 內(nèi)時(shí)，產(chǎn)生的液壓將銷80從液壓室88推向第二搖動凸輪臂40R。
第二搖動凸輪臂40R上形成有朝向大升程臂72開口的銷孔86。銷 80和銷孔86位于繞控制軸32形成的同一圓弧上。因此，當(dāng)?shù)诙u動凸 輪臂40R相對于大升程臂72位于預(yù)定旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，銷孔86的位置與銷 80的位置重合。復(fù)位彈簧84和活塞82設(shè)置在銷孔86中，復(fù)位彈簧84 位于最內(nèi)端。當(dāng)銷孔86的位置與銷80的位置重合時(shí)，銷80與活塞82 接觸。在這種情況下，如果復(fù)位彈簧施加的推壓活塞82的力大于液壓 室88內(nèi)的液壓施加的推壓銷80的力，則銷80移動iiA^銷孔86，將活 塞82向內(nèi)推入銷孔86內(nèi)。當(dāng)銷80插進(jìn)銷孔86時(shí)，搖動凸輪臂40R和 大升程臂72通過銷80耦連。換言之，銷80、液壓室88、油路卯、銷 孔86、復(fù)位彈簧84以及活塞82構(gòu)成臂耦連機(jī)構(gòu)78。
[根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置的基本操作
現(xiàn)將參照圖5A、 5B、 6A以及6B描述如上所述構(gòu)造的可變氣門操 作裝置的基本操作。
(1)可變氣門機(jī)構(gòu)的氣門升程操作
首先，將參照圖5A和5B描述可變氣門機(jī)構(gòu)30執(zhí)行的提升氣門4 的操作。圖5A示出在升程^Mt期間氣門4關(guān)閉時(shí)的可變氣門機(jī)構(gòu)30 的狀態(tài)。圖5B示出在升程^Mt期間氣門4完全開啟時(shí)的可變氣門^J 30的狀態(tài)。
在可變氣門機(jī)構(gòu)30中，第一驅(qū)動凸輪22的轉(zhuǎn)動運(yùn)動首先輸入到與 第一驅(qū)動凸輪22接觸的第一滾子60。第一滾子60和第二滾子62通過 中間臂58支撐。因此，它們繞著用作中間臂58的支點(diǎn)的連接銷56搖 動。然后，所產(chǎn)生的搖動運(yùn)動輸入到與第二滾子62接觸的搖動凸輪臂 40的滑動表面46?；瑒颖砻?6通過空動彈簧36施加的力恒定地壓靠 第二滾子62。因此，搖動凸輪臂40與經(jīng)由第二滾子62傳遞的第一驅(qū)動 凸輪22的旋轉(zhuǎn)配合地繞控制軸32搖動。
更具體地，在如圖5A所示的狀態(tài)下當(dāng)凸輪軸20旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一滾子 60接觸第一驅(qū)動凸輪22的位置接近如圖5B所示的第 一驅(qū)動凸輪22的 頂點(diǎn)。然后，通過第一驅(qū)動凸輪22相對向下地推動第一滾子60，并且 通過與第一滾子60 —體的第二滾子62向下推動搖動凸輪^f 40的滑動 表面46。這使得搖動凸輪臂40繞控制軸32順時(shí)針旋轉(zhuǎn)(參見圖5A和 5B )。
當(dāng)搖動凸輪臂40轉(zhuǎn)動使得搖臂滾輪12接觸搖動凸輪表面42的位 置從非操作表面42a移動到操作表面42b時(shí)，按照搖臂滾輪12在操作 表面42b上的位置和控制軸32的中心之間的距離向下推動搖臂10。然 后，搖臂10繞液壓間隙調(diào)節(jié)器6提供的支撐點(diǎn)順時(shí)針搖動。這使得搖 臂10降低并且開啟氣門4。當(dāng)如圖5B所示第一滾子60接觸第一驅(qū)動 凸輪22的位置到達(dá)第一驅(qū)動凸輪22的頂點(diǎn)時(shí)，搖動凸輪臂40的轉(zhuǎn)動 量最大，從而使氣門4的升程量最大化。
當(dāng)凸輪軸20進(jìn)一步旋轉(zhuǎn)直到第一滾子60接觸第一驅(qū)動凸輪22的 位置經(jīng)過第一驅(qū)動凸輪22的頂點(diǎn)時(shí)，由于空動彈簧和氣門彈簧施加的 力，搖動凸輪臂40繞控制軸32逆時(shí)針轉(zhuǎn)動。當(dāng)搖動凸輪臂40逆時(shí)針 轉(zhuǎn)動時(shí)，搖臂滾輪12接觸搖動凸輪表面42的位置朝向非^^t表面42a 移動。這減小了氣門4的升程量。當(dāng)搖臂滾輪12接觸搖動凸輪表面42 的位置后來從操作表面42b切換到非操作表面42a時(shí)，如圖5A所示，
氣門4的升程量減小到零，即，氣門4關(guān)閉。
(2)可變氣門^J的升程量改變^Mt
現(xiàn)將參照附圖6A和6B描述可變氣門機(jī)構(gòu)30執(zhí)行的升程量改變操 作。圖6A示出可變氣門機(jī)構(gòu)30的最大升程狀態(tài)，其中可變氣門^J 30操作為給氣門4大升程。圖6B示出可變氣門^J 30的最大升程狀 態(tài)，其中可變氣門機(jī)構(gòu)30操作為給氣門4小升程。
當(dāng)升程量要從圖6A所示的升程量改變到圖6B所示的升程量時(shí)，控 制軸32沿著與圖6A所示狀態(tài)下的凸輪軸20相同的方向旋轉(zhuǎn)(順時(shí)針 旋轉(zhuǎn))?？刂戚S32的旋轉(zhuǎn)通過小直徑齒輪34和大直徑齒輪52傳遞到控 制臂50以將控制臂50旋轉(zhuǎn)到圖6B所示的旋轉(zhuǎn)位置。當(dāng)控制臂50旋轉(zhuǎn) 時(shí)，通過中間臂58耦連到控制臂50的第二滾子62沿滑動表面46移動， 并且遠(yuǎn)離控制軸32。同時(shí)，與第二滾子62—體的第一滾子60沿第一驅(qū) 動凸輪22移動，并且移向第一驅(qū)動凸輪22的旋轉(zhuǎn)方向的上游。
當(dāng)?shù)诙L子62移動遠(yuǎn)離控制軸32時(shí)，搖動凸輪臂40的搖動中心 與第二滾子62接觸滑動表面46的接觸位置P2之間的距離增加，從而 減小搖動凸輪臂40的搖動角。其原因是搖動凸輪臂40的搖動角與搖動 中心和接觸位置P2之間的距離成反比，其中接觸位置P2為驅(qū)動力輸入 點(diǎn)。當(dāng)搖動凸輪臂40的搖動角減小時(shí)，搖臂滾輪12所能達(dá)到的最g 觸位置P3在操作表面42b上并且朝向非操作表面42a移動，從而減小 氣門4的升程量。另外，搖臂滾輪12位于操作表面42b上期間的曲柄 角是氣門4的操作角。然而，當(dāng)最g觸位置P3朝向非操作表面42a 移動時(shí)，氣門4的操作角減小。另外，由于第一滾子60沿第一驅(qū)動凸 輪22移動并且移向第一驅(qū)動凸輪22的旋轉(zhuǎn)方向的上游，所以當(dāng)凸輪軸 20處于相同的旋轉(zhuǎn)位置時(shí)呈現(xiàn)的第一滾子60的接觸位置Pl朝向第一 驅(qū)動凸輪22的前進(jìn)側(cè)移動。這提前了搖動凸輪臂40相對于第一驅(qū)動凸 輪22的相位的搖動正時(shí)。因此，提前了氣門正時(shí)(最大升程正時(shí))。
另一方面，當(dāng)升程量要從圖6B所示的升程量改變到圖6A所示的升 程量時(shí)，控制軸32沿與圖6B所示狀態(tài)下的凸輪軸20的旋轉(zhuǎn)方向相反 的方向旋轉(zhuǎn)(逆時(shí)針旋轉(zhuǎn))，以使控制臂50旋轉(zhuǎn)到圖6A所示的旋轉(zhuǎn)位 置。這使第二滾子62朝向控制軸32移動，減小了搖動凸輪臂40的搖 動中心與第二滾子62接觸滑動表面46的接觸位置P2之間的距離，并
且增大了搖動凸輪^臂40的搖動角。當(dāng)搖動凸輪臂40的搖動角增大時(shí)， 搖臂滾輪12所能達(dá)到的最冬接觸位置P3朝向操作表面42的前端移動， 從而增大氣門4的升程量和操作角。在這種情況下，當(dāng)凸輪軸20處于 相同旋轉(zhuǎn)位置時(shí)呈現(xiàn)的第一滾子60的接觸位置Pl朝向第一驅(qū)動凸輪 22的推遲側(cè)移動。這推遲了搖動凸輪臂40相對于第一驅(qū)動凸輪22的旋 轉(zhuǎn)的搖動正時(shí)。因此，氣門正時(shí)推遲。
[根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門^Mt裝置的聯(lián)鎖切換操作
當(dāng)根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置內(nèi)的臂耦連^J 78將大升 程臂72耦連到第二搖動凸輪臂40R時(shí)，代替可變氣門機(jī)構(gòu)30R，可選 擇固定氣門機(jī)構(gòu)70作為與第二氣門4R的升程運(yùn)動聯(lián)鎖的機(jī)構(gòu)。相反， 當(dāng)臂耦連機(jī)構(gòu)78使第二搖動凸輪臂40R與大升程臂72脫開時(shí)，代替固 定氣門機(jī)構(gòu)70，可選擇可變氣門^J 30R作為與第二氣門4R的升程運(yùn) 動聯(lián)鎖的機(jī)構(gòu)?，F(xiàn)參照圖7A至15詳細(xì)描述根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門 操作裝置的聯(lián)鎖切換操作。
(1)將大升程臂耦連到第二搖動凸輪臂
如前所述，當(dāng)搖動凸輪臂40R相對于大升程臂72位于預(yù)定旋轉(zhuǎn)位 置時(shí)，銷80和銷孔86的位置彼此重合。當(dāng)銷80和銷孔86的位置彼此 重合時(shí)，銷80被插進(jìn)銷孔86，使得大升程臂72耦連到第二搖動凸輪臂 40R。為了避免臂耦連機(jī)構(gòu)78的誤操作，因此，必需將第二搖動凸輪臂 40R的搖動角設(shè)定成僅在大升程臂72耦連到第二搖動凸輪臂40R時(shí)銷 80的位置與銷孔86的位置重合。
圖7A和7B示出將大升程臂72耦連到第二搖動凸輪臂40R執(zhí)行的 操作。當(dāng)大升程臂72不耦連到第二搖動凸輪臂40R時(shí)，第二搖動凸輪 臂40R的搖動角設(shè)定成使得銷80和銷孔86之間的位置關(guān)系如圖7A所 示。另一方面，當(dāng)大升程臂72耦連到第二搖動凸輪臂40R時(shí)，第二搖 動凸輪臂40R的搖動角設(shè)定成使得銷80和銷孔86之間的位置關(guān)系如圖 7B所示。
圖7A和7B中的"銷位置"表示當(dāng)?shù)诙?qū)動凸輪24驅(qū)動大升程臂 72以4吏銷80沿弧形往復(fù)移動時(shí)呈現(xiàn)的氣門關(guān)閉側(cè)的最外邊的位置。當(dāng) 銷80處于"銷位置"時(shí)，輸入滾子74接觸第二驅(qū)動凸輪24的凸輪基 圓。當(dāng)輸入滾子74接觸凸輪基圓時(shí)，大升程臂72靜止。當(dāng)大升程臂72
靜止時(shí)，銷80處于"銷位置"。因?yàn)榇笊瘫?2的搖動角恒固定而與 控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)，所以"銷位置，，保持固定而與控制軸32的 旋轉(zhuǎn)位置無關(guān)。
另一方面，第二搖動凸輪臂40R的搖動角隨控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置 改變。如前所述，當(dāng)控制軸32旋轉(zhuǎn)以增大第二氣門4R的升程量和^Mt 角時(shí)，第二搖動凸輪臂40R的搖動角增大。當(dāng)控制軸32旋轉(zhuǎn)以減小第 二氣門4R的升程量和操作角時(shí)，第二搖動凸輪臂40R的搖動角減小。 圖7A所示的"第二大升程位置"表示當(dāng)控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置設(shè)定成用 于正常使用范圍內(nèi)的最大升程角使得第二搖動凸輪臂40R的搖動角設(shè) 定到正常使用范圍內(nèi)的最大角以使銷孔86沿圓弧往復(fù)移動時(shí)呈現(xiàn)的氣 門關(guān)閉側(cè)的最外邊的位置。當(dāng)銷孔86處于"第二大升程位置"時(shí)，第 一滾子60接觸第一驅(qū)動凸輪22的凸輪基圓，并且第二搖動凸輪臂40R 處于不提升第二氣門4R的零升程位置。當(dāng)?shù)谝粷L子60接觸第一驅(qū)動凸 輪22的凸輪基圓時(shí)，第二搖動凸輪臂40R靜止在零升程位置。
如圖7A所示，"第二大升程位置，，處于"銷位置"和第二搖動凸輪 臂40R的搖動方向內(nèi)側(cè)之間。"第二大升程位置，，對應(yīng)于正常使用范圍 內(nèi)第二氣門4R的最大升程，并且當(dāng)?shù)诙忾T4R的升程量被調(diào)節(jié)以得 到較小升程時(shí)第二搖動凸輪臂40R的搖動角減小。因此，當(dāng)控制軸32 的旋轉(zhuǎn)位置在正常使用范圍內(nèi)時(shí)，銷80的位置與銷孔86的位置不重合。 換言之，大升程臂72將不M耦連到第二搖動凸輪臂40R。
當(dāng)耦連大升程臂72和第二搖動凸輪臂40R時(shí)，控制軸32旋轉(zhuǎn)超出 正常使用范圍并且朝向大升程側(cè)以使第二滾子62在滑動表面46上的位 置朝向大升程側(cè)移動。這增大了搖動凸輪臂40R的搖動角，保證了當(dāng)銷 孔86沿圓SM多動時(shí)呈現(xiàn)的氣門關(guān)閉側(cè)的最外邊的位置向外移動超出"第 二大升程位置"。圖7B所示的"第一大升程位置"表示當(dāng)?shù)诙u動凸輪 臂40R的搖動角增大超出上述的正常使用范圍并且被調(diào)節(jié)以達(dá)到朝向 銷80側(cè)的"銷位置"時(shí)呈現(xiàn)的銷孔86的位置。因此，當(dāng)改變第二搖動 凸輪臂40R的搖動角以使銷孔86處于"第一大升程位置"時(shí)，銷80 的位置與銷孔86的位置重合，從而使得大升程臂72可以耦連到第二搖 動凸輪臂40R。
(2 )在大升程臂從第二搖動凸輪臂脫開時(shí)進(jìn)行的雙氣門可變控制
圖8是示出當(dāng)大升程臂72和第二搖動凸輪臂40R脫開時(shí)執(zhí)行的升 程IMt的示意圖。如圖8所示，當(dāng)銷80不^^進(jìn)銷孔86中并且大升程 臂72不耦連到第二搖動凸輪臂42R時(shí)，凸輪軸20的轉(zhuǎn)動運(yùn)動通過第一 滾子60和第二滾子62L從第一驅(qū)動凸輪22傳遞到第一搖動凸輪臂40L 的滑動表面46L，并且轉(zhuǎn)化為第一搖動凸輪臂40L的搖動運(yùn)動。第一搖 動凸輪臂40L的搖動運(yùn)動傳遞到搖臂10L并且然后轉(zhuǎn)化為第一氣門4L 的升程運(yùn)動。
凸輪軸20的轉(zhuǎn)動運(yùn)動也通過第一滾子60和第二滾子61從第一驅(qū) 動凸輪22傳遞到第二搖動凸輪臂40R的滑動表面46R,并且轉(zhuǎn)化為第 二搖動凸輪臂40R的搖動運(yùn)動。第二搖動凸輪臂40R的搖動運(yùn)動傳遞 到搖臂10R并且然后轉(zhuǎn)化為第二氣門4R的升考呈運(yùn)動。
當(dāng)控制軸32(圖8中未示出)旋轉(zhuǎn)時(shí)，第一滾子60和第二滾子62L、 62R根據(jù)控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置沿第一驅(qū)動凸輪22的圓周表面移動。從 而，第二滾子62L在滑動表面46L上的位置改變。這使得第一搖動凸 輪臂40L的搖動角和初始搖動位置改變，從而改變第一氣門4L的升程 量。類似地，第二滾子62R在滑動表面46R上的位置也改變。這4吏得 第二搖動凸輪臂40R的搖動角和初始搖動位置改變，從而改變第二氣門 4R的升程量。這意味著第一氣門4L和第二氣門4R能夠根據(jù)控制軸32 的旋轉(zhuǎn)改變它們的升程量。在這種情況下，第一氣門4L的升程量總是 等于第二氣門4R的升程量，如圖8所示。
另外，因?yàn)榈谝粷L子60改變了其相對于凸輪軸20的位置，所以第 一搖動凸輪臂40L和第二搖動凸輪臂40R改變了它們相對于凸輪軸20 的旋轉(zhuǎn)的搖動正時(shí)。因此，第一氣門4L和第二氣門4R才艮據(jù)控制軸32 的旋轉(zhuǎn)改變了它們的氣門正時(shí)。在這種情況下，第一氣門4L的氣門正 時(shí)總是與第二氣門4R的氣門正時(shí)相同。
圖9是示出當(dāng)大升程臂72從第二搖動凸輪臂40R脫開時(shí)根據(jù)本實(shí) 施方式的可變氣門操作裝置提供的氣門4L、 4R的升程量和氣門正時(shí)之 間的關(guān)系圖。圖9中的左圖示出第一氣門4L的升程量和氣門正時(shí)之間 的關(guān)系，右圖示出第二氣門4R的升程量和氣門正時(shí)之間的關(guān)系。當(dāng)大 升程臂72從第二搖動凸輪臂40R脫開時(shí)，如圖9所示，能夠?qū)ψ髠?cè)和 右側(cè)氣門4L、 4R兩者的升程量和氣門正時(shí)進(jìn)行可變控制。換言之，能 夠進(jìn)行雙氣門可變控制。在雙氣門可變控制模式下，能夠根據(jù)氣門4L、
4R升程量的增大推遲氣門正時(shí)，以及根據(jù)氣門4L、 4R升程量的減小 提前氣門正時(shí)。
(3 )大升程臂耦連到第二搖動凸輪臂時(shí)進(jìn)行的單氣門可變控制
圖10是示出當(dāng)大升程臂72和第二搖動凸輪臂40R耦聯(lián)時(shí)執(zhí)行的升 程^Mt的示意圖。如圖10所示，當(dāng)銷80接合進(jìn)銷孔86中并且大升程 臂72耦連到第二搖動凸輪臂40R時(shí)，凸輪軸20的轉(zhuǎn)動運(yùn)動通過大升程 臂72從第二驅(qū)動凸輪24傳遞到第二搖動凸輪臂40R。第二搖動凸輪臂 40R的搖動運(yùn)動傳遞到搖臂10R并且然后轉(zhuǎn)化為第二氣門4R的升程運(yùn) 動。
如前所述，當(dāng)控制軸32旋轉(zhuǎn)而使第二滾子62R在滑動表面46R上 的位置移動超出正常使用范圍并且朝向大升程側(cè)時(shí)，大升程臂72和第 二搖動凸輪臂40R耦連。如圖6A和6B所示，第二搖動凸輪臂40R的 初始搖動位置(當(dāng)?shù)谝粷L子60接觸第一驅(qū)動凸輪22的凸輪基圓時(shí)呈現(xiàn) 的搖動位置)朝向大升程側(cè)移動。因此，當(dāng)大升程臂72耦連到搖動凸 輪臂40R時(shí)呈現(xiàn)的第二搖動凸^^臂40R的初始搖動位置超出正常4吏用 范圍內(nèi)的最大初始搖動位置。當(dāng)?shù)诙u動凸輪臂40R的初始搖動位置朝 向大升程側(cè)移動時(shí)，第 一驅(qū)動凸輪22的圓周表面和第二搖動凸輪臂40R 的滑動表面46R之間的距離變大。因此，當(dāng)大升程臂72耦連到搖動凸 輪臂40R時(shí)，當(dāng)?shù)诙u動凸輪臂40R搖動時(shí)，在第二滾子62R的正常 運(yùn)動范圍內(nèi)，滑動表面46R不妨礙第二滾子62R。換言之，第二氣門 4R的操作特性由第二驅(qū)動凸輪24、大升程臂72以及第二搖動凸轉(zhuǎn)^臂 40R的形狀以及由它們之間的位置關(guān)系機(jī)械地確定。與控制軸的旋轉(zhuǎn)位 置無關(guān)，總是保持恒定的操作特性。
另一方面，凸輪軸20的轉(zhuǎn)動運(yùn)動通過第一滾子60和第二滾子62L 從第一驅(qū)動凸輪22傳遞到第一搖動凸輪臂40L。因此，當(dāng)控制軸32旋 轉(zhuǎn)以改變第一滾子60和第二滾子62L相對于凸輪軸20的位置時(shí)，第一 搖動凸輪臂40L改變其搖動角、初始搖動位置以及搖動正時(shí)。因?yàn)榈谝?搖動凸輪臂40L的搖動運(yùn)動傳遞到搖臂10L并且然后轉(zhuǎn)化為第一氣門 4L的升程運(yùn)動，所以第一氣門的操作特性根據(jù)控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置改 變，像大升程臂72從搖動凸輪臂40R脫開的情況那樣。
圖11是示出當(dāng)大升程臂72耦連到搖動凸輪臂40R時(shí)根據(jù)本實(shí)施方
式的可變氣門操作裝置提供的氣門4L、 4R的升程量和氣門正時(shí)之間的 關(guān)系圖。圖11中的左圖示出第一氣門4L的升程量和氣門正時(shí)之間的關(guān) 系，右圖示出第二氣門4R的升程量和氣門正時(shí)之間的關(guān)系。當(dāng)大升程 臂72耦連到搖動凸輪臂40R時(shí)，進(jìn)行控制使得第二氣門4R具有固定 升程量和氣門正時(shí)，并且如圖11所示能夠?qū)Φ谝粴忾T4L的升程量和氣 門正時(shí)進(jìn)行控制。換言之，當(dāng)大升程臂72耦連到搖動凸輪臂40R時(shí)， 能夠進(jìn)行單氣門可變控制。在單氣門可變控制模式下，第二氣門4R的 升程量固定，因此其不小于使第 一驅(qū)動凸輪22搖動第二搖動凸輪臂40R 的最大升程量設(shè)定。因此，當(dāng)改變第一氣門4L的升程量被改變以控制 兩個氣門4L、 4R之間的升程量差時(shí)，能夠?qū)忖G內(nèi)的空氣-燃料混合 氣流進(jìn)4于旋流控制。
(4 )用于在雙氣門可變控制和單氣門可變控制之間切換的液壓控制
現(xiàn)將描M供應(yīng)到銷80的液壓進(jìn)行的控制。從雙氣門可變控制切
控制模式通過控制供應(yīng)到銷80以將大升程臂72耦連到第二搖動凸輪臂 40R或者將大升臂72從第二搖動凸輪臂40R脫開的液壓來實(shí)現(xiàn)。
圖12示出用于操作銷80的液壓系統(tǒng)的構(gòu)造。如圖12所示，油路 92形成于控制軸32中，并且連接到控制軸32和大升程臂72之間的滑 動間隙以及連接到控制軸32和第二搖動凸輪臂40R之間的滑動間隙。 泵100安裝在油路92上游。通過泵100加壓的潤滑油通過油路92供送 到控制軸32和臂72之間的滑動間隙。在本實(shí)施方式中，另一油路卯 用來將潤滑油路92連接到大升程臂72內(nèi)的液壓室88。此油路卯將油 路92中流動的部分潤滑油供送到液壓室88。然后以這種方式供送的潤 滑油起用于向銷80施加液壓的氣醫(yī)油的作用。當(dāng)潤滑油路92兼用作液 壓油的油路時(shí)，能夠簡化用于整個裝置的油路構(gòu)造。
泵100通過內(nèi)燃發(fā)動機(jī)驅(qū)動；因此，如圖13所示，液壓受發(fā)動機(jī) 速度影響。在由于發(fā)動機(jī)速度低而使液壓不能升高的情況下，即使當(dāng)銷 80的位置與銷孔36的位置重合，銷80也不能克服復(fù)位彈簧84施加的 推動活塞82的力而插進(jìn)銷孔86。因此，在由于發(fā)動機(jī)速度的增加而使 液壓達(dá)到預(yù)定壓力Pl以前，用于控制可變氣門操作裝置的控制器防止 大升程臂72耦連到第二搖動凸輪臂40R。預(yù)定壓力Pl應(yīng)該等于用于迅 速將銷80插進(jìn)銷孔86的液壓。例如，能夠通過將銷的壓力接收面積乘以復(fù)位彈簧84的最大彈力得到預(yù)定壓力Pl。
另一方面，當(dāng)大升程臂72從第二搖動凸輪臂40R脫開時(shí)，銷80從 銷孔86拔出。在這種情況下，必需減小M室88內(nèi)的^Ji使得活塞82 將銷80推回液壓室88。然而，因?yàn)楸?00通過內(nèi)燃發(fā)動機(jī)驅(qū)動，所以 難以通過控制泵100的轉(zhuǎn)速來減小液壓。因此，在本實(shí)施方式中，提供 了排出油路102以排放來自油路92的潤滑油。當(dāng)大升程臂72要從第二 搖動凸輪臂40R脫開時(shí)，潤滑油通過排出油路102排出，以降低油路 92內(nèi)流動的潤滑油的液壓，從而減小通過液壓施加的推動銷80的力。 排出油路102設(shè)置有電磁閥(排出閥)104，其用來開啟/關(guān)閉排出油路 102。節(jié)流孔106位于排出油路102中電磁閥104的下游。節(jié)流孔106 限制排出油路102流出的潤滑油流量，因此向臂72、 40R供送至少最小 的所需潤滑油量。
圖14和15是示出通過本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置進(jìn)行的、M 控制的具體細(xì)節(jié)的流程圖。圖14的流程圖示出執(zhí)行用于從雙氣門可變 控制切換到單氣門可變控制的'^>￡控制程序。圖15的流程圖示出執(zhí)行 用于從單氣門可變控制切換到雙氣門可變控制的M控制程序。
當(dāng)進(jìn)4亍雙氣門可變控制時(shí)，如果用于單氣門可變控制的指4^發(fā)送到 可變氣門操作裝置的控制器，則可變氣門操作裝置的控制器執(zhí)行圖14 所示的程序以進(jìn)行液壓控制。首先，執(zhí)行步驟100以判斷油路92中流 動的潤滑油的液壓(受控液壓)是否達(dá)到了預(yù)定壓力Pl。液壓通過內(nèi) 燃發(fā)動機(jī)內(nèi)的液壓傳感器測量。在液壓達(dá)到預(yù)定壓力Pl之前不執(zhí)行后 續(xù)步驟。在步驟100得到的判斷結(jié)果表明達(dá)到預(yù)定壓力Pl之前，保持 等待狀態(tài)。
當(dāng)液壓超過預(yù)定壓力Pl時(shí)，控制軸32旋轉(zhuǎn)以使第二滾子62R在滑 動表面46R上的位置朝向大升程側(cè)移動，并且改變第二搖動凸輪臂40R 的搖動角以使銷孔86處于"第一大升程位置"(步驟102)。接下來，執(zhí) 行步驟104,等待經(jīng)過一個循環(huán)(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)，而控制軸32的轉(zhuǎn)動 位置保持在步驟102中設(shè)定的位置。當(dāng)?shù)诙u動凸輪臂40R搖動到上述 搖動角時(shí)，在經(jīng)過一個循環(huán)之前，銷孔86必定經(jīng)過"第一大升程位置"。 在這種情況下，銷80的位置與銷孔86的位置重合，因此液壓室88中 的液壓產(chǎn)生驅(qū)動力以i^it將銷80插進(jìn)銷孔86。這確保了大升程臂72 完全耦連到第二搖動凸輪臂40R。經(jīng)過一個循環(huán)后，控制軸32沿與步驟102中釆用的旋轉(zhuǎn)方向相反 的方向旋轉(zhuǎn)，直到控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置恢復(fù)到正常使用范圍(步驟 106 )。然后第二滾子62R完全離開第二搖動凸輪臂40R的滑動表面46R, 從而允許第二驅(qū)動凸輪24驅(qū)動第二搖動凸輪臂40R。因此，第二氣門 4R設(shè)定為固定升程量和氣門正時(shí)。另一方面，像雙氣門可變控制模式 的情況下那樣，第一搖動凸輪臂40L通過第一驅(qū)動凸輪22驅(qū)動，因此 能夠通過旋轉(zhuǎn)控制軸32對第一氣門4L的升程量和氣門正時(shí)進(jìn)行可變控 制。其后，控制器對可變氣門操作裝置進(jìn)行單氣門可變控制(步驟108 )。
當(dāng)進(jìn)行單氣門可變控制時(shí)，如果用于雙氣門可變控制的指4^發(fā)送到 可變氣門操作裝置的控制器，則可變氣門操作裝置的控制器執(zhí)行如圖15 所示的程序以進(jìn)行液壓控制。在第一步驟(步驟200)中，控制軸32 旋轉(zhuǎn)超出正常使用范圍并且朝向大升程側(cè)而將其旋轉(zhuǎn)位置調(diào)節(jié)到對應(yīng) 于"第一大升程位置"的位置。
在下一步驟(步驟202 )中，電磁閥104旋至ON從而開始通過排 出油路102排出潤滑油。當(dāng)電磁閥104旋至ON以后，執(zhí)行步驟204以 判斷油路92內(nèi)流動的潤滑油的液壓(受控液壓)是否低于預(yù)定壓力Pl。 在液壓降到低于預(yù)定壓力Pl之前不執(zhí)行后續(xù)步驟。在步驟204得到的 判斷結(jié)果表明油路92中流動的潤滑油的液壓低于預(yù)定壓力Pl之前保持 等待狀態(tài)。
當(dāng)M降得低于預(yù)定壓力Pl時(shí)，執(zhí)行步驟206以等待經(jīng)過一個循 環(huán)(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)，而控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置保持在步驟200中設(shè)定的 位置。因?yàn)橐簤旱陀陬A(yù)定壓力Pl，所以活塞82將銷80推出銷孔86之 外。當(dāng)經(jīng)過一個循環(huán)時(shí)，銷80離開銷孔86。這^f吏大升程臂72完全從第 二搖動凸輪臂40R脫開。
經(jīng)過一個循環(huán)之后，控制軸32沿著與步驟200中采用的旋轉(zhuǎn)方向 相反的方向旋轉(zhuǎn)，直到控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置恢復(fù)到正常使用范圍(步 驟208 )。這使得第二滾子62R接觸到第二搖動凸輪臂40R的滑動表面 46R,因此像第一搖動凸輪臂40L的情況下那樣，第二搖動凸輪臂40R 通過第一驅(qū)動凸輪22驅(qū)動。換言之，當(dāng)控制軸32旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠?qū)忾T 4L、 4R的升程量和氣門正時(shí)進(jìn)行可變控制。當(dāng)控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置恢 復(fù)到正常使用范圍時(shí)，電磁閥102旋至OFF以停止從排出油路102排 放潤滑油(步驟210)。然后，控制器對可變氣門操作裝置進(jìn)行雙氣門可
變控制(步驟212 )。 [才艮據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置的優(yōu)點(diǎn)
如上所述，根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置能夠簡單地通過將 大升程臂72耦連到第二搖動凸3^臂40R將第二氣門4R的操作特性控 制模式從可變控制改變到固定控制，并且能夠簡單地通過將大升程臂72 從第二搖動凸輪臂40R脫開將第二氣門4R的操作特性控制模式從固定 位置改變到可變控制。這易于正確地從雙氣門可變控制模式一一其中第 一氣門4L和第二氣門4R的操作特性能夠根據(jù)控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置改 變__切換到單氣門可變控制模式__其中第一氣門4L的操作特性能 夠根據(jù)控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置改變而第二氣門4R的操作特性是固定的。 并且易于正確地從單氣門可變控制模式切換到雙氣門可變控制模式。
根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置，通過使用將銷80插進(jìn)銷孔 86的非常簡單的結(jié)構(gòu)，使大升程臂72能夠耦連到第二搖動凸輪臂40R。 另外，當(dāng)控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置在正常使用范圍內(nèi)時(shí)，銷孔86的位置與 銷80的位置不重合。因此，當(dāng)?shù)诙忾T4R進(jìn)行可變操作時(shí)，第二氣門 4R不會誤切換到固定操作。
另外，前述的"銷位置"和"第一大升程位置"參照臂40R、 72的 零升程位置限定。因此，當(dāng)臂40R、 72靜止時(shí)，銷80能夠插進(jìn)銷孔86。 因此，根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置能夠正確地將大升程臂72 耦連到第二搖動凸輪臂40R。
當(dāng)控制模式從雙氣門可變控制改變到單氣門可變控制時(shí)，控制軸32 旋轉(zhuǎn)超出正常使用范圍并且朝向大升程側(cè)。因此，第二氣門4R的升程 量暫時(shí)增大到用于正常使用范圍的最大升程量以上。然而，升程量差對 進(jìn)氣量的影響朝向大升程側(cè)減小。因此，在控制才莫式改變時(shí)升程量的改 變不會明顯地改變進(jìn)氣量。
此外，除雙氣門可變控制外，用于進(jìn)4亍單氣門可變控制所需的部件 局限于大升程臂72和臂耦連機(jī)構(gòu)78,它們構(gòu)成固定氣門機(jī)構(gòu)70。因此， 根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置具有使零件數(shù)量最少的優(yōu)點(diǎn)。此 夕卜，大升程臂72緊鄰第二搖動凸4^臂40R定位。與沒有設(shè)置固定氣門 機(jī)構(gòu)70的情況相比，沿軸向的長度僅增加了大升程臂72的長度。因此， 根據(jù)本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置的優(yōu)點(diǎn)還在于避免了整個裝置的
尺寸過分增加。 第二實(shí)施方式
現(xiàn)將參照圖16至19描述本發(fā)明的第二實(shí)施方式。
根據(jù)第二實(shí)施方式的可變氣門操作裝置與根據(jù)第一實(shí)施方式的可 變氣門操作裝置的不同在于用于銷操作的'M系統(tǒng)構(gòu)造。第二實(shí)施方式 在可變氣門機(jī)構(gòu)和固定氣門機(jī)構(gòu)的基本構(gòu)造和操作方面與第一實(shí)施方 式相同。這種構(gòu)造和操作能夠通過圖1至11描述。下面的描述主要涉 及與第一實(shí)施方式的不同。
圖16示出用于操作銷80的液壓系統(tǒng)的構(gòu)造。如圖16所示，油路 92形成在控制軸32中以連接控制軸32和大升程臂72之間的滑動間隙 以及控制軸32和第二搖動凸輪臂40R之間的滑動間隙。在第二實(shí)施方 式中，除潤滑油路92外，在控制軸32內(nèi)還形成有液壓油路94。液壓油 路94通過油路卯連接到大升程臂72內(nèi)的液壓室88。泵110安裝在油 路94上游。通過泵110加壓的液壓油通過油路94供送到液壓室88以 向銷80施加液壓。泵110可以兼用作用于向油路92供送潤滑油的泵。
開啟/關(guān)閉油路94的電磁岡(排出閥)112安^^油路94內(nèi)的泵110 的下游。當(dāng)電磁閥112開啟時(shí)，液壓油通過油路94供送到液壓室88使 得施加到銷80的液壓增大。另一方面，當(dāng)電磁閥112關(guān)閉時(shí)，油路94 的液壓油供送被切斷。油路94內(nèi)的液壓油通過控制軸32和大升程臂72 之間的滑動間隙一點(diǎn)一點(diǎn)地泄漏。因此，當(dāng)液壓油供送切斷時(shí)，油路94 內(nèi)的液壓降低以減小施加到銷80的液壓。因此，大升程臂72能夠通過 打開電磁閥112而耦連到第二搖動凸輪臂40R，并且大升程臂72能夠 通過關(guān)閉電磁閥112而從第二搖動凸輪臂40R脫開。如上所述，僅在大 升程臂72要耦連到第二搖動凸輪臂40R時(shí)，電磁閥112才打開。因此， 通過減少從滑動間隙泄漏的液壓油量能夠節(jié)省液壓油。
當(dāng)電磁閥112關(guān)閉時(shí)，液壓從液壓室88和油路94減輕。因此，如 圖17所示，在電磁閥112重新打開的時(shí)刻和液壓達(dá)到預(yù)定壓力Pl的時(shí) 刻之間需要一定量的等待時(shí)間T。等待時(shí)間T隨溫度變化，因?yàn)槠涫芤?壓油粘度的影響。如果液壓沒有達(dá)到預(yù)定壓力Pl,則不論銷80的位置 與銷孔86的位置是否重合，銷80都不能克服復(fù)位彈簧84施加的力插
進(jìn)銷孔86以推動活塞82。因此，在電磁閥112打開的時(shí)刻和液壓達(dá)到 預(yù)定壓力Pl的時(shí)刻之間的時(shí)間間隔期間，用于控制可變氣門^Mt裝置 的控制器防止大升程臂72耦連到第二搖動凸輪臂40R。
圖18和19是示出通過本實(shí)施方式的可變氣門操作裝置進(jìn)行的M 控制的具體細(xì)節(jié)的流程圖。圖18中的流程圖示出執(zhí)行用于從雙氣門可 變控制切換到單氣門可變控制的液壓控制程序。圖19中的流程圖示出 執(zhí)行用于從單氣門可變控制切換到雙氣門可變控制的'M控制程序。
當(dāng)進(jìn)4亍雙氣門可變控制時(shí)，如果用于單氣門可變控制的指令發(fā)送到 可變氣門操作裝置的控制器，則可變氣門操作裝置的控制器執(zhí)行圖18 所示的程序以進(jìn)行液壓控制。在第一步驟(步驟300)中，控制軸32 旋轉(zhuǎn)以使第二滾子62R在滑動表面46R上的位置朝向大升程側(cè)移動， 并且改變第二搖動凸輪臂40R的搖動角，以4吏銷孔86處于"第二大升 程位置"。
在下一步驟(步驟302 )中，電磁閥112旋至ON從而開始將液壓 油供送進(jìn)油路94，而控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置保持在步驟300中設(shè)定的位 置。電磁閥112旋至ON以后，執(zhí)行步驟304以判斷油路94中流動的 液壓油的液壓(受控液壓)是否達(dá)到了預(yù)定壓力Pl。在液壓達(dá)到預(yù)定 壓力Pl之前不執(zhí)行后續(xù)步驟。在步驟304得到的判斷結(jié)果表明達(dá)到預(yù) 定壓力Pl之前保持等待狀態(tài)。
當(dāng)液壓達(dá)到預(yù)定壓力Pl時(shí)，控制軸32旋轉(zhuǎn)以進(jìn)一步使第二滾子 62R在滑動表面46R上的位置朝向大升程側(cè)移動，并且改變第二搖動凸 輪臂40R的搖動角以使銷孔86處于"第一大升程位置"(步驟306 )。 執(zhí)行下一步驟(步驟308 )以等待經(jīng)過一個循環(huán)(曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)，而控 制軸32的旋轉(zhuǎn)位置保持在步驟306中設(shè)定的位置。當(dāng)?shù)诙u動凸輪臂 40R搖動到上述搖動角時(shí)，在經(jīng)過一個循環(huán)之前，銷孔86必定經(jīng)過"第 一大升程位置"。在這種情況下，銷80的位置與銷孔86的位置重^f吏 得液壓室88內(nèi)的液壓產(chǎn)生驅(qū)動力以迅速將銷80插進(jìn)銷孔86。這保證了 大升程臂72完全耦連到第二搖動凸輪臂40R。
經(jīng)過一個循環(huán)后，控制軸32沿與步驟306中采用的旋轉(zhuǎn)方向相反 的方向旋轉(zhuǎn)，直到控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置恢復(fù)到正常使用范圍(步驟 310 )。然后第二滾子62R完全離開第二搖動凸輪臂40R的滑動表面46R，
從而允許第二驅(qū)動凸輪24驅(qū)動第二搖動凸輪臂40R。因此，第二氣門 4R設(shè)定為固定升程量和氣門正時(shí)。另一方面，像雙氣門可變控制模式 情況那樣第一搖動凸輪臂40L通過第一驅(qū)動凸輪22驅(qū)動，因此能夠通 過旋轉(zhuǎn)控制軸32對第一氣門4L的升程量和氣門正時(shí)進(jìn)行可變控制。其 后，控制器對可變氣門操作裝置進(jìn)行單氣門可變控制(步驟312)。
當(dāng)進(jìn)行單氣門可變控制時(shí)，如果用于雙氣門可變控制的指4^發(fā)送到 可變氣門操作裝置的控制器，則可變氣門操作裝置的控制器執(zhí)行如圖19 所示的程序以進(jìn)行液壓控制。在第一步驟(步驟400)中，控制軸32 旋轉(zhuǎn)超出正常使用范圍并且朝向大升程側(cè)從而將其旋轉(zhuǎn)位置調(diào)節(jié)到對 應(yīng)于"第一大升程位置"的位置。
在下一步驟(步驟402 )中，電磁閥112旋至OFF以切斷油路94 的液壓油供送。當(dāng)電磁閥112旋至OFF以后，執(zhí)行步驟404以判斷油 路94內(nèi)流動的液壓油的液壓(受控液壓)是否低于預(yù)定壓力Pl。在液 壓降到低于預(yù)定壓力Pl之前不執(zhí)行后續(xù)步驟。在步驟404得到的判斷 結(jié)果表明油路94中流動的液壓油的液壓低于預(yù)定壓力Pl之前保持等待 狀態(tài)。
當(dāng)液壓降得低于預(yù)定壓力Pl時(shí)，執(zhí)行步驟406，等待經(jīng)過一個循環(huán) (曲軸旋轉(zhuǎn)兩周)，而控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置保持在步驟400中設(shè)定的位 置。因?yàn)橐簤旱陀陬A(yù)定壓力Pl，所以活塞82將銷80推出銷孔86。在 經(jīng)過一個循環(huán)之前，銷80離開銷孔86。這使大升程臂72完全從第二搖 動凸輪臂40R脫開。
經(jīng)過一個循環(huán)之后，控制軸32沿著與步驟400中采用的旋轉(zhuǎn)方向 相反的方向旋轉(zhuǎn)，直到控制軸32的旋轉(zhuǎn)位置恢復(fù)到正常使用范圍(步 驟408 )。這使得第二滾子62R重新接觸到第二搖動凸輪臂40R的滑動 表面46R。然后像第一搖動凸輪臂40L的情況那樣第二搖動凸輪臂40R 通過第一驅(qū)動凸輪22驅(qū)動。換言之，當(dāng)控制軸32旋轉(zhuǎn)時(shí)，能夠?qū)蓚€ 氣門4L、 4R的升程量和氣門正時(shí)進(jìn)行可變控制。然后，控制器對可變 氣門操作裝置進(jìn)行雙氣門可變控制(步驟410)。
其它
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行了描述，應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明不局限
于前面的優(yōu)選實(shí)施方式，并且在不偏離本發(fā)明的范圍和精神的情況下， 可以做出變型。例如，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式能夠做出如下改型。
在前面的實(shí)施方式中，大升程臂72設(shè)置有銷80，并且第二搖動凸 輪臂40R設(shè)置有銷孔86。然而，可替代方案是給大升程臂72提供銷孔 86，給第二搖動凸輪臂40R提供銷80。另外，前面的實(shí)施方式使用液 壓驅(qū)動銷80。然而，可替代地，可以使用電磁力或者其它驅(qū)動力。
在前面的實(shí)施方式中，控制臂50以能夠搖動的方式安裝在凸輪軸 20上，并且通過小直徑齒輪34和大直徑齒輪52與控制軸32聯(lián)鎖。然 而，可替代地，控制臂50可以緊固到控制軸32^f吏得控制臂50和控制 軸32像組件一樣旋轉(zhuǎn)?？刂票?0可以通過以能夠搖動的方式安裝在控 制臂上的中間臂耦連到滾子60、 62。即使在采用這種替代構(gòu)造時(shí)，滾子 60、62也能夠根據(jù)控制軸32的旋轉(zhuǎn)沿第一驅(qū)動凸輪22的圓周表面移動。
在前面的實(shí)施方式中，本發(fā)明應(yīng)用到一個凸輪兩個氣門驅(qū)動式氣門 操作裝置。然而，可替代地，本發(fā)明可應(yīng)用到一個凸輪一個氣門驅(qū)動式 氣門操作裝置。另外，除應(yīng)用到結(jié)合前面的實(shí)施方式描述的搖臂式氣門 操作裝置外，本發(fā)明還能夠應(yīng)用到直接作用裝置或其它氣門操作裝置。
權(quán)利要求
1.一種可變氣門操作裝置，包括氣門，其位于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣側(cè)或排氣側(cè)；第一驅(qū)動凸輪，其安裝在凸輪軸上；控制軸，其與所述凸輪軸平行設(shè)置并且能夠連續(xù)或步進(jìn)地改變旋轉(zhuǎn)位置；搖動凸輪臂，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述控制軸上以繞所述控制軸搖動；搖動凸輪表面，其形成在所述搖動凸輪臂上并且與支撐所述氣門的氣門支撐構(gòu)件接觸以沿升程方向推動所述氣門；滑動表面，其形成在搖動構(gòu)件上面對所述第一驅(qū)動凸輪；中間構(gòu)件，其夾置在所述第一驅(qū)動凸輪和所述滑動表面之間并且接觸所述第一驅(qū)動凸輪的圓周表面；推動裝置，其用于沿所述控制軸的圓周方向推動所述搖動凸輪臂以使所述滑動表面壓靠所述中間構(gòu)件；聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，其用于與所述控制軸的旋轉(zhuǎn)配合地沿所述第一驅(qū)動凸輪的圓周表面移動所述中間構(gòu)件以改變所述中間構(gòu)件相對于所述凸輪軸中心的位置；第二驅(qū)動凸輪，其安裝在所述凸輪軸上與所述第一驅(qū)動凸輪對齊；輸入臂，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述控制軸上，鄰近所述搖動凸輪臂定位，并且在受到從所述第二驅(qū)動凸輪輸入的驅(qū)動力時(shí)搖動；以及耦連裝置，其用于將所述搖動凸輪臂耦連到所述輸入臂。
2. 如權(quán)利要求1所述的可變氣門操作裝置，其中在所述搖動凸輪 臂和所述輸入臂通過所述耦連裝置耦連的情況下，在所述第二驅(qū)動凸輪 搖動所述搖動凸輪臂時(shí)得到的氣門的升程量設(shè)定不小于在所述第 一驅(qū) 動凸輪搖動所述搖動凸輪臂的情況下的最大升程量設(shè)定。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的可變氣門操作裝置，其中當(dāng)為所述搖 動凸輪臂或者所述輸入臂設(shè)置的可插入銷插入相配的臂的銷孔中時(shí)，所 述耦連裝置耦連所述搖動凸輪臂和所述輸入臂；并且其中在所述搖動凸 輪臂和所述輸入臂不耦連的情況下，當(dāng)所述控制軸旋轉(zhuǎn)超出正常使用范 圍并且朝向大升程側(cè)時(shí)，所述銷孔和所述銷的位置彼此一致。
4. 如權(quán)利要求3所述的可變氣門操作裝置，其中當(dāng)所述搖動凸輪 臂處于所述氣門不被提升的零升程位置時(shí)，所述銷孔和所述銷的位置彼 此一致。
5. 如權(quán)利要求1或2所述的可變氣門操作裝置，其中當(dāng)為所述搖 動凸輪臂或所述輸入臂設(shè)置的可插入銷插入相配的臂的銷孔中時(shí)，所述 耦連裝置耦連所述搖動凸輪臂和所述輸入臂；并且其中在所述搖動凸輪 臂和所述輸入臂耦連之前施加到所述銷的銷驅(qū)動力被維持時(shí)，所述銷的 位置能夠與所述銷孔的位置對齊。
6. 如權(quán)利要求5所述的可變氣門操作裝置，還包括油路，其設(shè)置在所述控制軸內(nèi)用于向所述銷供送驅(qū)動液壓油；以及 排出閥，其用于從所述油5^#出所述液壓油；其中所述油路兼用作潤滑油路，用于向所述控制軸和所述搖動凸輪 臂和/或所述輸入臂之間供送潤滑油；并且其中所述排出閥在正常情況下關(guān)閉，當(dāng)所述銷從所述銷孔拔出以脫 開所述搖動凸輪臂和所述輸入臂時(shí)打開，并且當(dāng)所述銷的位置從所述銷 孔的位置移位時(shí)重新關(guān)閉。
7. 如權(quán)利要求5所述的可變氣門操作裝置，還包括油路，其設(shè)置在所述控制軸內(nèi)用于向所述銷供送驅(qū)動液壓油；以及開關(guān)閥，其用于打開/關(guān)閉所述油路；其中所述開關(guān)閥在正常情況下關(guān)閉，當(dāng)所述銷插入所述銷孔以耦連 所述搖動凸輪臂和所述輸入臂時(shí)打開，并且當(dāng)所述銷從所述銷孔拔出以 脫開所述搖動凸輪臂和所述輸入臂時(shí)重新關(guān)閉。
8. —種可變氣門操作裝置，包括第一氣門和第二氣門，其互相對齊并且位于內(nèi)燃發(fā)動機(jī)的氣缸的進(jìn) 氣側(cè)或者排氣側(cè)；第一驅(qū)動凸輪，其安裝在凸輪軸上；控制軸，其與所述凸輪軸平行設(shè)置并且能夠連續(xù)或步進(jìn)地改變旋轉(zhuǎn) 位置；第一搖動凸輪臂，其用于所述第一氣門并且繞所述控制軸搖動；第二搖動凸輪臂，其用于所述第二氣門并且能夠獨(dú)立于所述第 一搖 動凸輪臂搖動；搖動凸^^表面，其形成在所述第一搖動凸輪臂和所述第二搖動凸輪 臂上，并且與支撐所述第 一氣門和所述第二氣門的氣門支撐構(gòu)件接觸， 以沿升程方向推動所述第一氣門和所述第二氣門；滑動表面，其形成在所述第一搖動凸輪臂和所述第二搖動凸輪臂上 面對所述第一驅(qū)動凸輪；中間構(gòu)件，其夾置在所述第一驅(qū)動凸輪以及所述第一搖動凸輪臂和 所述第二搖動凸輪臂的所述滑動表面之間并且接觸所述第一驅(qū)動凸輪 的圓周表面；第一推動裝置，其用于沿所述控制軸的圓周方向推動所述第一搖動 凸輪臂以使所述第一搖動凸輪臂的所述滑動表面壓靠所述中間構(gòu)件；第二推動裝置，其用于沿所述控制軸的圓周方向推動所述第二搖動 凸輪臂以使所述第二搖動凸輪臂的所述滑動表面壓靠所述中間構(gòu)件；聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)，其用于與所述控制軸的旋轉(zhuǎn)配合地沿所述第一驅(qū)動凸輪中心的位置；第二驅(qū)動凸輪，其安裝在所述凸輪軸上與所述第一驅(qū)動凸輪對齊;輸入臂，其以能夠旋轉(zhuǎn)的方式安裝在所述控制軸上，鄰近所述第二 搖動凸輪臂定位，并且在受到從所述第二驅(qū)動凸輪輸入的驅(qū)動力時(shí)搖動；以及耦連裝置，其用于將所述第二搖動凸輪臂耦連到所述輸入臂。
9.如權(quán)利要求8所述的可變氣門操作裝置，其中在所述第二搖動 凸輪臂和所述輸入臂通過所述耦連裝置耦連的情況下，在所述第二驅(qū)動 凸輪搖動所述第二搖動凸輪臂時(shí)得到的氣門的升程量設(shè)定不小于在所 述第一驅(qū)動凸輪搖動所述第二搖動凸輪臂的情況下的最大升程量設(shè)定。
全文摘要
凸輪軸的轉(zhuǎn)動運(yùn)動從第一驅(qū)動凸輪經(jīng)由中間構(gòu)件傳遞到搖動凸輪臂的滑動表面，由此所述搖動凸輪臂提升氣門。在這種情況下，當(dāng)控制軸的旋轉(zhuǎn)位置改變從而改變中間構(gòu)件在所述滑動表面上的位置時(shí)，所述氣門的操作特性改變。當(dāng)所述氣門的操作特性控制模式從可變控制改變到固定控制時(shí)，耦連裝置耦連所述搖動凸輪臂和輸入臂，因此使得第二驅(qū)動凸輪搖動所述搖動凸輪臂。當(dāng)所述第二驅(qū)動凸輪搖動所述搖動凸輪臂時(shí)得到的氣門的升程量設(shè)定不小于在所述第一驅(qū)動凸輪搖動所述搖動凸輪臂情況下的最大升程量設(shè)定。
文檔編號F01L13/00GK101175902SQ20068001604
公開日2008年5月7日 申請日期2006年5月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月11日
發(fā)明者江崎修一, 立野學(xué) 申請人:豐田自動車株式會社