專利名稱：內(nèi)燃發(fā)動機的氣門機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種內(nèi)燃發(fā)動機的氣門機構(gòu)，且更具體地，涉及一種具有
如下結(jié)構(gòu)的氣門機構(gòu)即，在該結(jié)構(gòu)中，施加到附接于搖臂的搖臂滾輪上 的力的方向隨著氣門頭部的升程量而變化。
背景技術(shù)：
例如日本專利JP-A-2003-239712公開了一種已知氣門機構(gòu)，其使用具 有搖臂滾輪的搖臂來驅(qū)動氣門頭部。在這種常規(guī)氣門機構(gòu)中，搖臂在其一 端處具有支承部，并在其另一端處與氣門頭部接觸。搖臂滾輪位于這兩個 端部之間。
間隙調(diào)節(jié)器在其前端處具有樞轉(zhuǎn)支點。樞轉(zhuǎn)支點由搖臂的支承部樞轉(zhuǎn) 地支撐。當搖臂滾輪受壓時，上述構(gòu)造使得搖臂在樞轉(zhuǎn)支點上轉(zhuǎn)動，從而 沿氣門開啟方向推動氣門頭部。因此，當搖臂滾輪周期性地擺動時，能夠 周期性地打開/關(guān)閉氣門頭部。
在上述常規(guī)氣門^J中，可變氣門^位于搖臂滾輪上方?？勺儦忾T
機構(gòu)。轉(zhuǎn)換機構(gòu)能夠?qū)⑼馆嗇S的旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為擺臂的擺動運動，并能夠 根據(jù)外部指令改變擺臂的基本姿態(tài)。
當擺臂的基本姿態(tài)改變時，擺臂操作開始的擺動開始位置與擺臂開始 推動搖臂滾輪的加壓開始位置之間的擺動角發(fā)生改變。當擺動角改變時， 搖臂滾輪的最大位移量改變，因而，氣門頭部的最大升程量改變。通過這 種方式，上述常規(guī)氣門機構(gòu)能夠改變氣門頭部的最大升程量。
關(guān)于本發(fā)明，申請人得知以下文獻作為現(xiàn)有技術(shù)。
專利文獻1日本專利JP-A-2003-23971
發(fā)明內(nèi)容
可能要求內(nèi)燃發(fā)動機的氣門頭部具有大的升程量。尤其是，具有可變氣門機構(gòu)的內(nèi)燃發(fā)動機能夠在不受小升程要求的限制的情況下產(chǎn)生足夠 大的升程，因為其能夠自由改變升程量。因此，可以為這樣的內(nèi)燃發(fā)動機 設定特別大的最大升程。
在前述常規(guī)氣門機構(gòu)中，搖臂滾輪與擺臂相接觸的位置是不固定的。 該位置隨著擺臂的擺動角而變化。例如，如果搖臂滾輪與擺臂在旋轉(zhuǎn)中心 的正上方處接觸，則從^^輸入至搖臂滾輪的力恒定地向下推壓搖臂。但 是，如果搖臂滾輪與M接觸的位置從旋轉(zhuǎn)中心正上方的位置橫向移位， 則從擺臂輸入至搖臂滾輪的力除了包括用于向下推壓搖臂的分量之外，還 包括用于沿橫向方向推壓搖臂的分量(橫向分量)。
氣門頭部所需的升程量越大，則搖臂滾輪與擺臂相接觸的位置越有可 能從搖臂滾輪正上方的位置橫向移位。因此，升程量越大，越有可能向搖 臂滾輪輸入大的橫向分量。
輸入至搖臂滾輪的力傳遞成用于將搖臂的支承部壓靠在間隙調(diào)節(jié)器的 樞轉(zhuǎn)支點上的力。輸入至搖臂滾輪的力中所包括的橫向分量朝著樞轉(zhuǎn)支點 橫向推壓支承部。樞轉(zhuǎn)支點的表面是球形曲面。因此，當向支承部施加強 的橫向力時，支承部可沿樞轉(zhuǎn)支點的球形曲面產(chǎn)生位移，在樞轉(zhuǎn)支點上升 起，并離開樞轉(zhuǎn)支點。
常規(guī)氣門機構(gòu)并非設計用于處理上述情況。更具體地，如果試圖進一 步增大升程量，則常規(guī)氣門機構(gòu)不能防止支承部上升和離開。在這樣的情 況下，對于常規(guī)氣門機構(gòu)而言難以滿足進一步增大升程量的要求。
已做出本發(fā)明以解決上述問題。本發(fā)明的目的在于提供一種能夠使氣 門頭部具有足夠大升程量并能夠適當防止搖臂的支承部在間隙調(diào)節(jié)器的 樞轉(zhuǎn)支點上升起的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門機構(gòu)。
上述目的通過根據(jù)本發(fā)明第一方面的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門機構(gòu)來實現(xiàn)。
所述氣門機構(gòu)包括搖臂，其在一端處具有支承部并在中部區(qū)域處具有搖 臂滾輪；間隙調(diào)節(jié)器，其具有待插入所述支承部的樞轉(zhuǎn)支點并支撐所述搖 臂的一端；氣門頭部，其與所述搖臂的另一端相接觸；以及傳動構(gòu)件，其
滾:。從所述傳動:件施加:所-述搖臂滾輪的滾輪k力的方向隨著所述氣
門頭部的升程量而變化。所述支承部和所述樞轉(zhuǎn)支點具有不同的曲率，使 得所述支承部與所述樞轉(zhuǎn)支點之間的接觸形成密切圓。零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線相對于所述間隙調(diào)節(jié)器的軸線朝最大力傳遞點傾斜，所述最大 力傳遞點比最大升程狀態(tài)下的密切圓上的其它任何點傳遞更大的力。
在本發(fā)明第二方面中，內(nèi)燃發(fā)動機的氣門M,包括搖臂，其在一 端處具有支承部并在中部處具有搖臂滾輪；間隙調(diào)節(jié)器，其具有待插入所 述支承部的樞轉(zhuǎn)支點并支撐所述搖臂的一端；氣門頭部，其與所述搖臂的 另一端相接觸；以及傳動構(gòu)件，其以與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)同步的方式周期性地 操作以便周期性地推壓所述搖臂滾輪。從所述傳動構(gòu)件施加至所述搖臂滾 輪的滾4^壓力的方向隨著所述氣門頭部的升程量而變化。所述支承部和所 述樞轉(zhuǎn)支點具有不同的曲率，使得所述支承部與所述樞轉(zhuǎn)支點之間的接觸 形成密切圓。零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線相對于所述零升程狀態(tài)下所述 滾輪壓力的方向朝最大力傳遞點傾斜，所述最大力傳遞點比最大升程狀態(tài) 下的密切圓上的其它任何點傳遞更大的力。
在本發(fā)明第三方面中，內(nèi)燃發(fā)動機的氣門機構(gòu)，包括搖臂，其在一 端處具有支承部并在中部處具有搖臂滾輪；間隙調(diào)節(jié)器，其具有待插入所 述支承部的樞轉(zhuǎn)支點并支撐所述搖臂的一端；氣門頭部，其與所述搖臂的 另一端相接觸；以及傳動構(gòu)件，其以與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)同步的方式周期性地 操作以便周期性地推壓所述搖臂滾輪。從所述傳動構(gòu)件施加至所述搖臂滾 輪的滾輪壓力的方向隨著所述氣門頭部的升程量而變化。所述支承部和所 述樞轉(zhuǎn)支點具有不同的曲率，使得所述支承部與所述樞轉(zhuǎn)支點之間的接觸 形成密切圓。零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線相對于所述氣門頭部的軸線朝 最大力傳遞點傾斜，所述最大力傳遞點比最大升程狀態(tài)下的密切圓上的其 它任何點傳遞更大的力。
在本發(fā)明第四方面中，在零升程狀態(tài)下，所述間隙調(diào)節(jié)器的軸線可平 行于f斤述滾^^壓力的方向。
在本發(fā)明第五方面中，所述間隙調(diào)節(jié)器的軸線可平行于所述氣門頭部 的軸線。
在本發(fā)明第六方面中，所述樞轉(zhuǎn)支點可具有與所述支承部相接觸的球 形曲面。另外，所述支承部可以是炮彈形凹部，所述炮彈形凹部具有與所 述樞轉(zhuǎn)支點相接觸且曲率半徑大于所述球形曲面的曲面。所述支承部的軸 線具有應當由所述密切圓的軸線來滿足的傾度。
在本發(fā)明第七方面中，所述傳動構(gòu)件可構(gòu)造為使得隨著所述氣門頭部的升程量的增大，所述傳動構(gòu)件與所述搖臂滾輪之間的接觸位置在所述搖 臂滾輪上朝向所述間隙調(diào)節(jié)器移動。另外，所述密切圓的傾度i殳定為4吏得 在最大升程狀態(tài)下在所述最大力傳遞點處從所述支承部傳遞至所述樞轉(zhuǎn) 支點的力相對于所述球形曲面的中心指向所述間隙調(diào)節(jié)器的主體。
在本發(fā)明第八方面中，所述傳動構(gòu)件可構(gòu)造為使得隨著所述氣門頭部 的升程量的增大，所述傳動構(gòu)件與所述搖臂滾輪之間的接觸位置在所述搖 臂滾輪上朝向所述氣門頭部移動。另外，所述密切圓的傾y^i殳定為4吏得在 零升程狀態(tài)下施加至最大力傳遞點的力相對于所述球形曲面的中心指向 所述間隙調(diào)節(jié)器的主體，其中所述最大力傳遞點比零升程狀態(tài)下的密切圓 上的其它任何點傳遞更大的力。
在本發(fā)明第九方面中，所述支承部可以是凹部，所述凹部具有與所述 樞轉(zhuǎn)支點相接觸的球形曲面。另外，所述樞轉(zhuǎn)支點在用于插入所述支承部 的部分處可具有通過環(huán)切曲率半徑小于所述支承部的球形曲面的球形曲 面的一部分所獲得的形狀。所述環(huán)切部分的軸線可具有應當由所述密切圓 的軸線來滿足的傾度。
在本發(fā)明第十方面中，所述環(huán)切部分的傾度可設定為使得在最大升程 狀態(tài)下在所述最大力傳遞點處從所述支承部傳遞至所述樞轉(zhuǎn)支點的力相 對于所*形曲面的中心指向所述間隙調(diào)節(jié)器的主體。
在本發(fā)明第十一方面中，才艮據(jù)本發(fā)明第一方面至第十方面中任一方面
的氣門機構(gòu)可進一步包括控制軸，其用作所述傳動構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)中心軸； 基;Mt轉(zhuǎn)位置改變機構(gòu)，其用于根據(jù)所述控制軸的位置來改變零升程狀態(tài) 下所述傳動構(gòu)件的基;Mt轉(zhuǎn)位置；以及凸輪操作轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其用于將包含 在所述凸輪軸中的凸輪的運動轉(zhuǎn)換為所述傳動構(gòu)件的擺動，所述擺動開始 于所述基^:轉(zhuǎn)位置。連接所述控制軸的中心和所述搖臂滾輪的中心的直 線平行于所述間隙調(diào)節(jié)器的軸線。
按照本發(fā)明第一方面，搖臂的支承部和間隙調(diào)節(jié)器的樞轉(zhuǎn)支點在密切 圓上彼此接觸。因此，從傳動構(gòu)件輸入至搖臂滾輪的力經(jīng)由密切圓從支承 部傳遞至樞轉(zhuǎn)支點。才艮據(jù)本發(fā)明的氣門機構(gòu)為零升程狀態(tài)下的密切圓的 軸線相對于間隙調(diào)節(jié)器的軸線朝最大力傳遞點傾斜。最大力傳遞點比最大 升程狀態(tài)下的密切圓上的任何其它點傳遞較大的力。當密切圓的軸線朝最 大力傳遞點的傾斜度增大時，施加至最大力傳遞點的力的方向與密切圓的軸線之間的平行度增大。施加至最大力傳遞點的力的方向與密切圓的軸線 之間的平行度越高，則支承部越少可能在樞轉(zhuǎn)支點上升起。因此，即使在 要產(chǎn)生足夠大的最大升程量時，本發(fā)明也能夠有效防止搖臂的支承部在間 隙調(diào)節(jié)器的樞轉(zhuǎn)支點上升起。
按照本發(fā)明第二方面，零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線相對于零升程狀 態(tài)下的滾輪壓力的方向朝最大力傳遞點傾斜。當密切圓的軸線朝最大力傳 遞點傾斜時，支承部不可能在樞轉(zhuǎn)支點上升起。因此，即使在要產(chǎn)生足夠 大的最大升程量時，本發(fā)明也能夠有效防止搖臂的支承部在間隙調(diào)節(jié)器的 樞轉(zhuǎn)支點上升起。
按照本發(fā)明第三方面，零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線相對于氣門頭部 的軸線朝最大力傳遞點傾斜。當密切圓的軸線朝最大力傳遞點傾斜時，支 承部不可能在樞轉(zhuǎn)支點上升起。因此，即使在要產(chǎn)生足夠大的最大升程量 時，本發(fā)明也能夠有效防止搖臂的支承部在間隙調(diào)節(jié)器的樞轉(zhuǎn)支點上升 起。
按照本發(fā)明第四方面，間隙調(diào)節(jié)器的軸線平行于零升程狀態(tài)下的滾輪 壓力的方向。當間隙調(diào)節(jié)器伸長或縮短時，其對搖臂周圍的間隙進4亍調(diào)節(jié)。 本發(fā)明的構(gòu)造使得間隙調(diào)節(jié)器在與零升程狀態(tài)下的滾輪壓力的方向相同 的方向上伸長和縮短。因此，能夠充分減小由于間隙調(diào)節(jié)器的伸長/縮短所 引起的搖臂的姿態(tài)改變。因此，本發(fā)明能夠?qū)嵤┛刂埔猿浞譁p小由于氣缸 之間的氣門開啟特性的差異和短暫變化而產(chǎn)生的氣門開啟特性的變化。
按照本發(fā)明第五方面，間隙調(diào)節(jié)器的軸線平行于氣門頭部的軸線。有 必要為氣缸蓋設置用于插入氣門桿的開口以及用于插入間隙調(diào)節(jié)器的開
口。本發(fā)明的構(gòu)造使得可能^M目同的方向制備這些開口。因此，本發(fā)明能 夠簡化內(nèi)燃發(fā)動機的制造過程。
按照本發(fā)明第六方面，通過具有球形曲面的樞轉(zhuǎn)支點以及成形為類似 炮彈形的支承部實現(xiàn)了用間隙調(diào)節(jié)器支撐搖臂的結(jié)構(gòu)。炮彈形空間與插入 至該炮彈形空間內(nèi)的球形曲面在軸線為炮彈形空間的中心軸的圓上彼此 接觸。因此，本發(fā)明形成了與支承部共軸的密切圓。在本發(fā)明中，支承部 的軸線具有應當由密切圓的軸線來滿足的傾度。因此，本發(fā)明必然能夠形 成具有期望傾度的密切圓。
按照本發(fā)明第七方面，傳動構(gòu)件在大升程狀態(tài)下從側(cè)面朝向間隙調(diào)節(jié)器推壓搖臂滾輪。因此，在大升程狀態(tài)下，橫向力施加到搖臂的支承部以 便從側(cè)面朝向間隙調(diào)節(jié)器推壓樞轉(zhuǎn)支點。在本發(fā)明中，當支承部的軸線改 變時，即，當搖臂的姿態(tài)改變時，密切圓軸線的方向改變。當升程量增大 時，搖臂的姿態(tài)改變以降低其朝向氣門頭部定位的端部。因此，當升程量 增大時，密切圓的軸線沿取消零升程狀態(tài)下的傾斜方向的方向改變。由此， 本發(fā)明的構(gòu)造產(chǎn)生了支承部極有可能在最大升程狀態(tài)下在樞轉(zhuǎn)支點上升 起的情況。在這些前提下，本發(fā)明保證了在最大升程狀態(tài)下傳遞至樞轉(zhuǎn)支 點的力相對于樞轉(zhuǎn)支點的球形曲面的中心指向間隙調(diào)節(jié)器的主體。因此， 本發(fā)明能夠在從零升程至最大升程的所有狀態(tài)內(nèi)防止支承部在樞轉(zhuǎn)支點 上升起。
按照本發(fā)明第八方面，傳動構(gòu)件在大升程狀態(tài)下從側(cè)面朝向氣門頭部 推壓搖臂滾輪。因此，在大升程狀態(tài)下，橫向力施加到搖臂的支承部以便 從側(cè)面朝向氣門頭部推壓樞轉(zhuǎn)支點。同時，在本發(fā)明中，當搖臂的姿態(tài)根 據(jù)升程的增大而改變時，密切圓的軸線沿增大零升程狀態(tài)下的傾度的方向 改變。因此，如果在零升程狀態(tài)下支承部未在樞轉(zhuǎn)支點上升起，則本發(fā)明 的構(gòu)造不會建立支承部在隨后的升程量增大過程中升起的條件。在這些前 提下，本發(fā)明保證了在零升程狀態(tài)下傳遞至樞轉(zhuǎn)支點的力相對于樞轉(zhuǎn)支點 的球形曲面的中心指向間隙調(diào)節(jié)器的主體。因此，本發(fā)明能夠在M升程 至最大升程的所有狀態(tài)內(nèi)防止支承部在樞轉(zhuǎn)支點上升起。
按照本發(fā)明第九方面，通過具有部分為環(huán)形表面的球形曲面的樞轉(zhuǎn)支 點以及具有球形曲面內(nèi)壁的支承部實現(xiàn)了用間隙調(diào)節(jié)器支撐搖臂的結(jié)構(gòu)。 此結(jié)構(gòu)使得樞轉(zhuǎn)支點在所述環(huán)形部分的外周與支承部接觸。所述外周形成 密切圓。在這種情況下，密切圓的軸線保持固定而與搖臂的姿態(tài)無關(guān)。在 本發(fā)明中，樞轉(zhuǎn)支點的環(huán)形位置的軸線具有應當由密切圓的軸線來滿足的 傾度。因此，本發(fā)明必然能夠形成具有期望傾度的密切圓。
按照本發(fā)明第十方面，樞轉(zhuǎn)支點的環(huán)形部分的外周形成密切圓。因此， 密切圓的軸線保持固定而與搖臂的姿態(tài)無關(guān)。在這種情況下，無論傳動構(gòu) 件是從側(cè)面朝向間隙調(diào)節(jié)器推壓搖臂滾輪，還是從側(cè)面朝向氣門頭部推壓 搖臂滾輪，支承部都極有可能在最大升程狀態(tài)下在樞轉(zhuǎn)支點上升起，其中 在最大升程狀態(tài)下，作為這種搖臂滾輪壓力，可能容易地產(chǎn)生大的橫向力。 在這些前提下，本發(fā)明保證了在最大升程狀態(tài)下傳遞至樞轉(zhuǎn)支點的力相對 于樞轉(zhuǎn)支點的球形曲面的中心指向間隙調(diào)節(jié)器的主體。因此，本發(fā)明能夠在從零升程至最大升程的所有狀態(tài)內(nèi)防止支承部在樞轉(zhuǎn)支點上升起。
按照本發(fā)明第十一方面，根據(jù)控制軸位置來改變升程量的可變氣門機 構(gòu)能夠與本發(fā)明第一方面至第十方面中的任一方面結(jié)合。此外，按照本發(fā)
明第十一方面，通過使連接控制軸中心和搖臂滾輪中心的直線平行于間隙 調(diào)節(jié)器的軸線，能夠調(diào)節(jié)零升程狀態(tài)下?lián)u臂滾輪接收的力使其與間隙調(diào)節(jié) 器的伸長/縮短的方向匹配。因此，本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)可變氣門機構(gòu)的各種功 能，同時充分減小氣門開啟特性中的短暫變化以及氣缸之間的氣門開啟特 性的差異。


圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的氣門;N^的構(gòu)造；
圖2示出了圖1所示的氣門機構(gòu)，其中，擺臂正通過被凸輪尖推壓而 旋轉(zhuǎn)；
圖3A和3B圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的氣門;W^的特征構(gòu)造；
圖4A和4B圖示了待與根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的氣門W^進行對比 的比較示例在零升程狀態(tài)下的構(gòu)造；
圖5A和5B圖示了所述比較示例在最大升程狀態(tài)下的構(gòu)造；
圖6A和6B圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的氣門機構(gòu)在零升程狀態(tài) 下的構(gòu)造；
圖7A和7B圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的氣門機構(gòu)在最大升程狀
態(tài)下的構(gòu)造；
圖8圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的氣門機構(gòu)的構(gòu)造；
圖9示出了圖8所示的氣門機構(gòu)，其中，擺臂正通過被凸輪尖推壓而 旋轉(zhuǎn)；
圖10A和10B圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的氣門機構(gòu)在零升程狀 態(tài)下的構(gòu)造；
圖11A和11B圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的氣門機構(gòu)在最大升程 狀態(tài)下的構(gòu)造；
圖12圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的氣門;IM^的特征構(gòu)造；圖13A和13B圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的氣門機構(gòu)在零升程狀 態(tài)下的構(gòu)造；
圖14A和14B圖示了根據(jù)本發(fā)明第三實施方式的氣門機構(gòu)在最大升程 狀態(tài)下的構(gòu)造；
圖15圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的氣門機構(gòu)的特征構(gòu)造；
圖16A和16B圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的氣門機構(gòu)在零升程狀 態(tài)下的構(gòu)造；以及
圖17A和17B圖示了根據(jù)本發(fā)明第四實施方式的氣門機構(gòu)在最大升程 狀態(tài)下的構(gòu)造。
具體實施方式
第一實施方式
K第一實施方式的構(gòu)造3
圖1圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的氣門機構(gòu)的構(gòu)造。根據(jù)第一實 施方式的氣門機構(gòu)安*^內(nèi)燃發(fā)動機的氣釭蓋內(nèi)，并用作驅(qū)動內(nèi)燃發(fā)動機 的進氣門或排氣門的機構(gòu)。如圖l所示，該機構(gòu)包括搖臂IO。
搖臂10在其一端處具有支承部12。液壓間隙調(diào)節(jié)器(HLA) 14的樞 轉(zhuǎn)支點16插入支承部12中。內(nèi)燃發(fā)動機的氣缸蓋具有用于保持HLA 14 的孔。HLA14在被插入孔中的同時緊固至氣缸蓋。HLA14通過以液壓方 式調(diào)節(jié)樞轉(zhuǎn)支點16在軸線方向上的位置來適當調(diào)節(jié)搖臂10附近的間隙。
搖臂10的另一端與氣門頭部18的上端部接觸。氣釭蓋具有用于保持 氣門頭部18的孔。氣門頭部18以可滑動方式保持于孔中并由氣門彈簧(未 示出)推壓向搖臂10。圖1示出搖臂10處于零升程狀態(tài)下且氣門頭部18 相應地保持于完全關(guān)閉位置。
搖臂滾輪20定位于搖臂10的中部。搖臂滾輪20能夠圍繞緊固于搖臂 的中心軸自由旋轉(zhuǎn)。擺臂22定位在搖臂滾輪20上方以便將凸輪的壓力傳 遞至搖臂滾輪20。
控制軸24插入M 22內(nèi)。擺臂22能夠通過將控制軸24用作為旋轉(zhuǎn) 軸來擺動。擺臂22具有定位于與搖臂滾輪20相接觸的區(qū)段中的弧形區(qū)26和壓力區(qū)28?；⌒螀^(qū)26形成為畫出與控制軸24的中心具有均勻距離的弧。 壓力區(qū)28形成為使得距控制軸24中心的距離隨著與前端(圖1中的左下 部分)的距離減小而增大。
滑動滾輪30定位成與搖臂滾輪20相對，使得擺臂22夾在搖臂滾輪 20與滑動滾輪30之間。參考圖1,中間臂32定位在擺臂22之后?；瑒訚L 輪30由中間臂32的前端以可旋轉(zhuǎn)方式保持并定位于擺臂22與凸輪34之 間。
中間臂32經(jīng)由連桿機構(gòu)36耦連至控制軸24。連桿機構(gòu)36運轉(zhuǎn)使得 控制軸24的樞轉(zhuǎn)運動反映于滑動滾輪30的位置中。在圖1所示的構(gòu)造中， 滑動滾輪30的位置由凸輪34、擺臂22、以及連桿機構(gòu)36來控制。如圖1 所示，當控制軸24旋轉(zhuǎn)以改變連桿機構(gòu)36的狀態(tài)時，滑動滾輪30在夾于 凸輪34與擺臂22之間的同時向上或向下移動。
K氣門機構(gòu)的操作2
圖l示出凸輪34的基面與滑動滾輪30相接觸。在這種情況下，M 22在弧形區(qū)26內(nèi)與搖臂滾輪20相接觸。因此，處于零升程狀態(tài)。當凸輪 34旋轉(zhuǎn)時，滑動滾輪30由凸輪尖推壓。當滑動滾輪30受到推壓時，M 22圍繞控制軸24旋轉(zhuǎn)并轉(zhuǎn)向搖臂滾輪20。
在擺臂22于上述旋轉(zhuǎn)之后在弧形區(qū)26內(nèi)與搖臂滾輪20相接觸時，搖 臂10的姿態(tài)保持不變使得零升程狀態(tài)持續(xù)。以下將此位置稱作為擺臂22 的"基本位置"。在擺臂22處于基本位置時，搖臂滾輪20與擺臂22之間 的接觸點位于連接搖臂滾輪20中心和控制軸24中心的直線上。以下將此 接觸點稱作為"14^接觸點"。
圖2示出擺臂22被凸輪尖推壓而進一步旋轉(zhuǎn)。當擺臂22的旋轉(zhuǎn)角度 增大時，壓力區(qū)28開始推壓搖臂滾輪20。因此，搖臂10在HLA14的樞 轉(zhuǎn)支點16上旋轉(zhuǎn)以沿氣門開啟方向舉升氣門頭部18。在擺臂22與搖臂滾 輪20在壓力區(qū)28內(nèi)接觸的情況下，擺臂22旋轉(zhuǎn)角度的增大，即，氣門頭 部18升程量的增大使得搖臂滾輪20與擺臂22的接觸點從上i^本接觸點 (參見圖1)朝向HLA 14移動。
在圖1所示氣門機構(gòu)中，通過旋轉(zhuǎn)控制軸24能夠改變滑動滾輪30的 位置。當滑動滾輪30從圖l所示的位置向上或向下移動時，擺臂22的基 本位置改變。當M 22的基本位置從圖1所示的位置變化到在順時針旋轉(zhuǎn)時到達的位置時，擺臂22隨著被凸輪34推壓而開始旋轉(zhuǎn)。于是，弧形區(qū) 26與搖臂滾輪20相接觸的期間延長。因而，壓力區(qū)28對搖臂滾輪20的 推壓量會減小，以便減小氣門頭部18的最大升程量。相反，當擺臂22的 基本位置從圖1所示的位置變化到在逆時針旋轉(zhuǎn)時到達的位置時，氣門頭 部18的最大升程量會增大。在圖1所示氣門機構(gòu)中，如上所述，通過旋轉(zhuǎn) 控制軸24能夠改變氣門頭部18提供的最大升程量。
如上所述，隨著氣門頭部18的升程量增大，搖臂滾輪20與擺臂22相 接觸的接觸點^SJ^接觸點朝向HLA 14移動。隨著接觸點移動得更接近 HLA14,如在圖l中所見，橫向施加到搖臂滾輪20的力更大。因此，在 圖l所示氣門機構(gòu)中，在選擇了大升程操作時具體產(chǎn)生了最大升程量的情 況下，施加到搖臂滾輪20的橫向力較大。
〖第一實施方式的特征〗
施加至搖臂滾輪20的橫向力作用在搖臂10的支承部12與HLA 14的 樞轉(zhuǎn)支點16之間。取決于該橫向力的大小或搖臂10的姿態(tài)，該橫向力可 能使得支承部12在樞轉(zhuǎn)支點16上升起。根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)能夠 適當避免這樣的升起。
圖3A圖示了本實施方式用于實施上述特征功能的構(gòu)造。如圖3A所示， HLA 14的樞轉(zhuǎn)支點16的待插入支承部12中的部分具有球形曲面。同時， 支承部12為炮彈形凹部，或更具體地，支承部12是在其前端具有頂點并 具有橫向表面的旋轉(zhuǎn)體形狀的凹部，其中，所述橫向表面是曲率半徑大于 樞轉(zhuǎn)支點16的球形曲面的曲面。此外，炮彈形支承部12的軸線相對于 HLA 14的軸線朝向搖臂滾輪20的相對側(cè)傾斜。
圖3B是圖示樞轉(zhuǎn)支點16與支承部12之間的接觸的概念圖。在圖3B 中，球40表示樞轉(zhuǎn)支點16的球形曲面。兩條切線42表示支承部12的內(nèi) 壁。由于支承部12的內(nèi)壁具有比樞轉(zhuǎn)支點16的球形曲面更大的曲率半徑， 所以能夠如圖3B所示來描述樞轉(zhuǎn)支點16與支承部12之間的接觸。由于 樞轉(zhuǎn)支點16和支承部12二者都是旋轉(zhuǎn)體，所以它們會在圓44上彼此接觸。 以下將此圓稱作為"密切圓44"。
K比較示例的構(gòu)造和操作2
圖4A示出了待與根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)進行對比的比較示例的 構(gòu)造。除搖臂50的支承部52與HLA 14同軸之外，圖4A中所示比較示例構(gòu)造成與根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)相同。
圖4A示出了零升程狀態(tài)。在此狀態(tài)中，搖臂滾輪20在基本接觸點處 與擺臂22形成接觸。在這種情況下，方向與連接控制軸24中心與搖臂滾 輪20中心的線段的方向相同的滾輪壓力作用在搖臂滾輪20上。搖臂50 將所述滾輪壓力傳遞至支承部52。因而，平行于所述滾輪壓力的力作用在 支承部52與樞轉(zhuǎn)支點16之間。
圖4B示出所述比較示例以圖示樞轉(zhuǎn)支點16與支承部52之間的接觸 以及在零升程狀態(tài)下所施加力的方向。在圖4B中，球40和切線54分別 表示樞轉(zhuǎn)支點16的球形曲面和支承部52的內(nèi)壁。在該比較示例中，如稍 早所述，支承部52的軸線等同于HLA14的軸線。
HLA 14的軸線平行于連接控制軸24中心與搖臂滾輪20中心的直線 的方向，即，零升程狀態(tài)下的滾輪壓力的方向。因此，如圖4B所示，在 零升程狀態(tài)下，平行于HLA 14的軸線的力56施加于支承部52與樞轉(zhuǎn)支 點16之間(施加于密切圓44上)。該力56推壓支承部52抵靠樞轉(zhuǎn)支點 16。在這種情況下，支承部52不會在樞轉(zhuǎn)支點16上升起。
圖5A示出了在根據(jù)比較示例的氣門^中氣門頭部18具有最大升程 的狀態(tài)。當氣門頭部18的升程量增大時，搖臂50的姿態(tài)改變以降低其朝 向氣門頭部18定位的端部。支承部52與樞轉(zhuǎn)支點16之間的密切圓44的 傾度隨著搖臂50的姿態(tài)而變化。因此，在最大升程狀態(tài)下，比較示例的構(gòu) 造傾斜密切圓44以降低朝向氣門頭部18的側(cè)部并升高朝向HLA的側(cè)部。
在產(chǎn)生最大升程的狀態(tài)下，搖臂滾輪20與擺臂22相接觸的接觸點顯 著地從14^接觸點朝向HLA14移位。由此，包括橫向分量的滾輪壓力58 施加于搖臂滾輪20上。此外，包括橫向分量的壓力60施加于支承部52 與樞轉(zhuǎn)支點16之間。
圖5B圖示了在最大升程狀態(tài)下施加于根據(jù)比較示例的樞轉(zhuǎn)支點上的 力的方向。傳遞至支承部52的力60經(jīng)由密切圓44上的所有點傳遞至樞轉(zhuǎn) 支點16。經(jīng)由密切圓44傳遞的力在比密切圓44上的任何其它點更靠近 HLA14的點62處最大化(以下將該點62稱作為"最大力傳遞點62")。
施加于最大力傳遞點62的力60可看作能夠分解成指向樞轉(zhuǎn)支點16中 心的徑向分量64和垂直于該徑向分量64的切向分量66。所述徑向分量64 推壓支承部52抵靠樞轉(zhuǎn)支點16，且不管其大小如何不會使支承部52和樞轉(zhuǎn)支點16相對重新定位。因此，當考慮支承部52的升起時，能夠忽略該 徑向分量64。
另一方面，切向分量66使支承部52相對于樞轉(zhuǎn)支點16滑動。支承部 52不能沿進一步插入樞轉(zhuǎn)支點16的方向移動。因此，只要切向分量66指 向進一步插入樞轉(zhuǎn)支點16的方向，即，指向如圖5B中所示的左下方，支 承部52就不會升起。另一方面，如果切向分量66指向如圖5B中所示的 縮回樞轉(zhuǎn)支點的方向，則支承部52在樞轉(zhuǎn)支點16上升起。因此，如果氣 門頭部18具有大升程，則根據(jù)比較示例的氣門機構(gòu)可能使得支承部52升 起。
K第一實施方式的操作3
圖6A、 6B、 7A和7B圖示了根據(jù)本發(fā)明第一實施方式的氣門機構(gòu)的 操作。更具體地，圖6A和6B示出了零升程狀態(tài)，而圖7A和7B示出了 最大升程狀態(tài)。
在根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)中，如圖6B所示，零升程狀態(tài)下的密 切圓44的軸線相對于HLA14的軸線以a。的角度傾斜。換言之，零升程 狀態(tài)下的密切圓44的軸線相對于施加在支承部12上的力56的方向以a。 的角度傾斜。在這種情況下，從支承部12傳遞至樞轉(zhuǎn)支點16的力在比密 切圓44上的任何其它點更加靠近氣門頭部18的點68處被最大化。此夕卜， 施加于此點68上的力56可視為能夠分解成指向樞轉(zhuǎn)支點16中心的徑向分 量70以及垂直于該徑向分量70的切向分量72。在這種情況下，切向分量 72指向進一步插入樞轉(zhuǎn)支點16的方向。因此，根據(jù)本實施方式的氣門機 構(gòu)不會允許支承部12在零升程狀態(tài)下升起。
在最大升程狀態(tài)下，如圖7B所示，密切圓44的軸線仍舊相對于HLA 14的軸線朝最大力傳遞點62傾斜。換言之，當搖臂10的姿態(tài)改變以便舉 升氣門頭部18時，祁4t本實施方式的氣門機構(gòu)減小了密切圓44的軸線相 對于HLA 14的軸線的傾度。如果此傾度過小，則如參考比較示例所述那 樣，會產(chǎn)生使得支承部12升起的切向分量66。
在這種情況下，通過使零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線以a。的角度朝最 大力傳遞點62傾斜，本實施方式使得在最大升程狀態(tài)下存在圖7B所示的 傾度。換言之，本實施方式將上述傾角a。設定成使得在最大升程狀態(tài)下 施加于最大力傳遞點62上的力指向樞轉(zhuǎn)支點16的中心的下方，即，指向HLA 14的主體。
在上述條件下，如圖7B所示，在最大升程狀態(tài)下施加于最大力傳遞 點62上的力包括指向為進一步插入樞轉(zhuǎn)支點16的切向分量66。因此，根 據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)即使在最大升程狀態(tài)下也能夠適當防止支承部 12升起。
當氣門頭部18的升程量增大時，根據(jù)本實施方式的氣門^J取消在零 升程狀態(tài)下設置的密切圓44的傾度，并增大施加于支承部12上的力60 所包括的橫向分量。換言之，當氣門頭部18的升程增大時，根據(jù)本實施方 式的氣門機構(gòu)切換至容易產(chǎn)生向上的切向分量66的狀態(tài)。因此，如果在最 大升程狀態(tài)下未產(chǎn)生這樣的切向分量66，則可以避免支承部12在所有升 程范圍中的升起。為了上述原因，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)即使在將要 產(chǎn)生足夠大的最大升程量時也能夠適當防止支承部12在樞轉(zhuǎn)支點16上升 起。
如上所述，根據(jù)第一實施方式的氣門機構(gòu)構(gòu)造為使得HLA 14的軸線 平行于連接控制軸24中心與搖臂滾輪20中心的直線的方向，即，零升程 狀態(tài)下的滾4^壓力的方向(因此，密切圓44的傾角a。不僅是相對于HLA 14的軸線的傾角，還是相對于零升程狀態(tài)下的滾輪壓力的方向的傾角)。 HLA 14運轉(zhuǎn)以保持擺臂22與搖臂滾輪20適當接觸的狀態(tài)。通過改變樞 轉(zhuǎn)支點16的豎直位置來完成用于保持這種狀態(tài)的調(diào)節(jié)。
如果HLA 14的軸線平行于零升程狀態(tài)下的滾輪壓力，則能夠使由于 樞轉(zhuǎn)支點16的豎直運動所引起的搖臂10的姿態(tài)改變最小化。零升程狀態(tài) 下的搖臂10的姿態(tài)是影響氣門頭部18的氣門開啟特性的因素。因此，如 果能夠使姿態(tài)改變最小化，則可以充分減小由于氣缸之間的氣門開啟特性 的差異和短暫變化而產(chǎn)生的氣門開啟特性的變化。在這方面，^IL據(jù)本實施 方式的氣門M能夠長時期地穩(wěn)定地保持內(nèi)燃發(fā)動機的運轉(zhuǎn)狀態(tài)。
但是，為了避免支承部12的升起，并不總是有必JH吏HLA 14的軸線 平行于零升程狀態(tài)下的滾輪壓力。因此，如果由于HLA14的調(diào)節(jié)而導致
的搖臂10的姿態(tài)改變是可忽略的，則可以將HLA 14定位成4吏得其軸線相 對于零升程狀態(tài)下的滾輪壓力的方向傾斜。
上述第一實施方式假設氣門機構(gòu)使用控制軸24和擺臂22改變氣門頭 部18的升程量。但是，本發(fā)明并不局限于使用這樣的構(gòu)造。更具體地，只要搖臂滾輪20的滾輪壓力輸入點可隨升程量而變化，則氣門機構(gòu)可以沒有 控制軸24和擺臂22。這點對于稍后描述的其它實施方式同樣適用。
在上述第一實施方式中，22對應于本發(fā)明第一方面或第二方面的 "傳動構(gòu)件"。此外，在上述第一實施方式中，中間臂32和連桿機構(gòu)36 對應于本發(fā)明第十一方面的"基本旋轉(zhuǎn)位置改變機構(gòu)"；并且，滑動滾輪 30對應于本發(fā)明第十一方面的"凸4^^Mt轉(zhuǎn)換機構(gòu)"。
第二實施方式
K第二實施方式的構(gòu)造3
現(xiàn)在將參考圖8至圖11對本發(fā)明的第二實施方式進行描述。圖8圖示
了根據(jù)第二實施方式的氣門機構(gòu)的構(gòu)造。稍早描述的才艮據(jù)第一實施方式的
氣門機構(gòu)構(gòu)造成使得擺臂22的壓力區(qū)28從側(cè)面朝向HLA 14推壓搖臂滾 輪20。另一方面，根據(jù)第二實施方式的氣門機構(gòu)構(gòu)造成使得擺臂22的壓 力區(qū)28從側(cè)面朝向氣門頭部18推壓搖臂滾輪20。
根據(jù)本實施方式的氣門M大體上與根據(jù)第一實施方式的氣門機構(gòu)相 同，只是除了前述結(jié)構(gòu)差異之外，設置用于搖臂80的支承部82的傾斜方 向是不同的。在第一實施方式和第二實施方式中使用的相同構(gòu)件用相同的 參考數(shù)字來標識，且將不重復描述或?qū)⒑喴枋觥?br> 圖8示出了零升程狀態(tài)。當根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)處于此狀態(tài)時， 搖臂滾輪20也在連接控制軸24中心與搖臂滾輪20中心的線段上的基本接 觸點處與擺臂22形成接觸。此外，在本實施方式中，搖臂80的支承部82 的軸線以p。的角度相對于HLA 14的軸線向搖臂滾輪20傾斜。
圖9示出了最大升程狀態(tài)。如圖9所示，在最大升程狀態(tài)下，搖臂滾 輪20與擺臂22相接觸的接觸點>^4^接觸點朝向氣門頭部18移位。因而， 施加于搖臂滾輪20的滾4^壓力中包括的橫向分量隨著升程量的增大而增 大。同時，在本實施方式的構(gòu)造中，密切圓44相對于HLA14的軸線的傾 角隨著升程量的增大而增大。
d第二實施方式的操作2
圖IOA、 IOB、 11A以及11B圖示了根據(jù)本發(fā)明第二實施方式的氣門 機構(gòu)的操作。更具體地，圖IOA和IOB示出了零升程狀態(tài)，而圖11A和 IIB示出了最大升程狀態(tài)。在圖10B中，球40和切線84分別表示樞轉(zhuǎn)支點16的球形曲面和支 承部82的壁面。在根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)中，零升程狀態(tài)下的密切圓 44的軸線以p。的角度相對于HLA 14的軸線向氣門頭部18傾斜，即，向 搖臂80的姿態(tài)根據(jù)升程增大而變化的方向傾斜。在這種情況下，從支承部 82傳遞至樞轉(zhuǎn)支點16的力86在比位于密切圓44上的任何其它點更靠近 HLA 14的點88處最大化。施加于此點88上的力86可視為能夠分解成指 向樞轉(zhuǎn)支點16中心的徑向分量卯以及垂直于該徑向分量卯的切向分量 92。在這種情況下，切向分量92指向進一步插入樞轉(zhuǎn)支點16的方向。因 此，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)不允許支承部82在零升程狀態(tài)下升起。
如圖11B所示，在最大升程狀態(tài)下，密切圓44的軸線相對于HLA 14 的軸線向氣門頭部18傾斜。在本實施方式中，當升程量增大時，搖臂80 的姿態(tài)改變以降低氣門頭部18的端部。因此，在最大升程狀態(tài)下在密切圓 44上形成的傾角f大于在零升程狀態(tài)下形成的傾角P。。
當擺臂22從側(cè)面朝向氣門頭部18向搖臂滾輪20施加滾輪壓力時，密 切圓44的軸線向氣門頭部18傾斜得越多，則支承部82升起的可能越低。 因此，在棉^據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)中，升程量的增大會沿有利于防止支 承部82升起的方向增大密切圓44的傾角。因此，只要不產(chǎn)生在零升程狀 態(tài)下升起支承部82的力，則對于根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)而言，#^在 所有升程范圍內(nèi)產(chǎn)生升起支承部82的力。
如圖11B所示，在最大升程狀態(tài)下從支承部82傳遞至樞轉(zhuǎn)支點16的 力94在比密切圓44上的任何其它點更加靠近氣門頭部18的點(最大力傳 遞點)96處最大化。施加于最大力傳遞點96上的力94可視為能夠分解成 指向樞轉(zhuǎn)支點16中心的徑向分量98以及垂直于該徑向分量98的切向分量 100。參考圖IIB，切向分量100指向進一步插入樞轉(zhuǎn)支點16的方向。因 此，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)不允許支承部82在最大升程狀態(tài)下升起。
如上所述，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)通過使零升程狀態(tài)下的密切圓 44的軸線以p。的角度向氣門頭部18 (向最大力傳遞點96)傾斜而防止了 支承部82在所有升程范圍內(nèi)的升起。換言之，根據(jù)本實施方式的傾角p。 設定為使得在零升程狀態(tài)下施加于傳遞最大力的點88的力指向樞轉(zhuǎn)支點 16的中心的下方(指向HLA 14的主體)，且在最大升程狀態(tài)下施加于最 大力傳遞點96的力指向樞轉(zhuǎn)支點16的中心的下方(指向HLA 14的主體)。 因此，如根據(jù)第一實施方式的氣門^的情況那樣，才艮據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)能夠在保持足夠大的最大升程量的同時適當防止支承部82的升起。
同時，根據(jù)本實施方式的氣門^假設氣門頭部18的軸線平行于HLA 14的軸線(因此，密切圓44的傾角f不僅^l相對于HLA 14的軸線的傾 角，而且還是相對于氣門頭部18的軸線的傾角)。如稍早所述，有必要為 氣缸蓋i殳置用于保持氣門頭部18的開口和用于保持HLA 14的開口 。如果 它們的軸線彼此平行，則可以W目同的方向并以相同的角度來制備這些開 口。在這方面，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)能夠使氣缸蓋的加工過程變得 容易。
但是，為了i^L支承部82的升起，并不總是有必^f吏氣門頭部18的 軸線平行于HLA 14的軸線。因此，如果不是絕對要求加工過程便于進行， 則可以將HLA 14定位成4吏得其軸線相對于氣門頭部18的軸線傾斜。
在上述第二實施方式中，擺臂22對應于本發(fā)明第三方面的"傳動構(gòu) 此外，在上述第二實施方式中，中間臂32和連桿機構(gòu)36對應于本發(fā) 十一方面的"基M轉(zhuǎn)位置改變機構(gòu)"；并且，滑動滾輪30對應于本發(fā) 十一方面的"凸輪操作轉(zhuǎn)換城"。
第三實施方式
〖第三實施方式的構(gòu)造〗
現(xiàn)在將參考圖12至圖14對本發(fā)明的第三實施方式進行描述。圖12 是圖示在本發(fā)明第三實施方式中使用的HLA 110和搖臂112的放大視圖。 根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)與根據(jù)稍早所述第一實施方式的氣門機構(gòu)相 同，只是HLA 110的樞轉(zhuǎn)支點114以及搖臂112的支承部116的形狀不同 于第一實施方式中使用的對應部件。
如圖12所示，用于本實施方式的樞轉(zhuǎn)支點114具有部分被環(huán)切的球 形曲面。該球形曲面定位成插入支承部116中。支承部116是曲率半徑大 于樞轉(zhuǎn)支點114的球形曲面的球形凹部。由于所采用的構(gòu)造如上所述，所 以樞轉(zhuǎn)支點114在環(huán)形切削表面118的外周處與支承部116的內(nèi)壁接觸。 因而，本實施方式同樣在樞轉(zhuǎn)支點114與支承部116之間形成密切圓。
切削表面U8形成為使得其軸線以a。的角度相對于HLAUO的軸線 傾斜。HLA 110定位成使得相對于HLA 110的軸線在搖臂滾輪20的對側(cè) 產(chǎn)生a。的傾度。因此，根據(jù)本實施方式的密切圓具有與在零升程狀態(tài)下形
"。第第
件明明成的根據(jù)第一實施方式的密切圓44相同的傾度。
K第三實施方式的操作2
圖13A、 13B、 14A以及14B圖示了4艮據(jù)本發(fā)明第三實施方式的氣 門^I的操作。更具體地，圖13A和13B示出了零升程狀態(tài)，而圖14A 和14B示出了最大升程狀態(tài)。
在圖13B中，球120和切線122分別表示樞轉(zhuǎn)支點114的球形曲面 和支承部116的壁面。密切圓124表示環(huán)形切削表面118的外周。在根據(jù) 本實施方式的氣門機構(gòu)中，零升程狀態(tài)下的密切圓124的軸線以a。的角度 相對于HLA 110的軸線向HLA 110傾斜。在這種情況下，從支承部116 傳遞至樞轉(zhuǎn)支點114的力56在比密切圓124上的任何其它點更加靠近氣門 頭部18的點126處最大化。如第一實施方式的情況那樣，施加于此點126 上的力56具有指向進一步插入樞轉(zhuǎn)支點114的方向的切向分量72。因此， 根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)不允許支承部116在零升程狀態(tài)下升起。
在才艮據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)中，密切圓124由樞轉(zhuǎn)支點114的切 削表面118的外周形成。切削表面118的傾角保持不變，與搖臂112的姿 態(tài)無關(guān)。因此，如圖14B所示，在本實施方式中，即4吏在最大升程狀態(tài)下， 密切圓124相對于HLA 110的軸線的傾角也保持在a。。
在最大升程狀態(tài)下，比密切圓124上的任何其它點更加靠近HLA 110的點128是傳遞最大力的最大力傳遞點128。為了防止在最大升程狀態(tài) 下產(chǎn)生指向為升起支承部116的力，密切圓124向最大力傳遞點128的傾 度應當盡可能大。因此，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)在防止支承部116升 起方面具有優(yōu)于根據(jù)第一實施方式的氣門機構(gòu)(其中，密切圓44的傾角隨 著升程的增大而減小)的優(yōu)勢。
更具體地，在根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)內(nèi)，在最大升程狀態(tài)下施 加于最大力傳遞點128的力的分量可以如圖14B所圖示。如圖14B所示， 施加于最大力傳遞點128的力可視為能夠分解成指向樞轉(zhuǎn)支點114中心的 徑向分量130以及指向進一步插入樞轉(zhuǎn)支點114的方向的切向分量132。 因此，即使在最大升程狀態(tài)下，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)也不會允許支 承部116升起。
如上所述，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)通過為樞轉(zhuǎn)支點114設置相 對于HLA 110的軸線以a。的角度向最大力傳遞點128傾斜的切削表面118，能夠避免支承部116在所有升程范圍內(nèi)升起。因此，如根據(jù)第一實施方式 的氣門機構(gòu)的情況那樣，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)能夠在保持足夠大的 最大升程量的同時適當防止支承部116的升起。
同時，如根據(jù)第一實施方式的氣門機構(gòu)的情況那樣，根據(jù)第三實施 方式的氣門機構(gòu)構(gòu)造成使得HLA 110的軸線平行于連接控制軸24中心與 搖臂滾輪20中心的直線的方向，即，在零升程狀態(tài)下的滾4^壓力的方向(因 此，密切圓124的傾角a。不僅;i相對于HLA 110的軸線的傾角，而且還 是相對于零升程狀態(tài)下的滾輪壓力的方向的傾角)。如第一實施方式的情
況那樣，這種構(gòu)造的使用使得可以充分減小由于氣缸之間的氣門開啟特性 的差異和短暫變化而產(chǎn)生的氣門開啟特性的變化。
但是，為了避免支承部116的升起，并不總是有必JH吏得HLA 110 的軸線平行于零升程狀態(tài)下的滾輪壓力。因此，如果由于HLA110的調(diào)節(jié) 而導致的搖臂112的姿態(tài)改變是可忽略的，則可以將HLA 110定位成使得 其軸線相對于零升程狀態(tài)下的滾輪壓力傾斜。
第四實施方式
K第四實施方式的構(gòu)造〗
現(xiàn)在將參考圖15至圖17對本發(fā)明的第四實施方式進行描述。圖15 是圖示在本發(fā)明第四實施方式中使用的HLA 140和搖臂142的放大視圖。 根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)與根據(jù)稍早所述第二實施方式的氣門機構(gòu)相 同，只是HLA 140的樞轉(zhuǎn)支點144以及搖臂142的支承部146的形狀不同 于第二實施方式中使用的對應部件。
本實施方式中使用的樞轉(zhuǎn)支點144和支承部146構(gòu)造成與用于第三 實施方式的樞轉(zhuǎn)支點114和支承部116相同。更具體地，樞轉(zhuǎn)支點114具 有包括環(huán)切表面148的球形曲面。支承部146是曲率半徑大于樞轉(zhuǎn)支點144 的球形曲面的球形凹部。
樞轉(zhuǎn)支點144的切削表面148構(gòu)造成使得其軸線以3。的角度相對于 HLA 140的軸線傾斜。此外，根據(jù)本實施方式的HLA 140定位成4吏得切 削表面148的軸線相對于HLA140的軸線向氣門頭部18傾斜。因而，在 樞轉(zhuǎn)支點144與支承部146之間形成密切圓，該密切圓的軸線以6°的角度 相對于HLA 140的軸線向氣門頭部18傾斜。K第四實施方式的操作2
圖16A、 16B、 17A以及17B圖示了才艮據(jù)本發(fā)明第四實施方式的氣 門^的^Mt。更具體地，圖16A和16B示出了零升程狀態(tài)，而圖17A 和17B示出了最大升程狀態(tài)。
在圖16B中，球150和切線152分別表示樞轉(zhuǎn)支點144的球形曲面 和支承部146的壁面。密切圓154表示環(huán)形切削表面148的外周。在根據(jù) 本實施方式的氣門機構(gòu)中，零升程狀態(tài)下的密切圓154的軸線以6°的角度 相對于HLA140的軸線向氣門頭部18傾斜。在這種情況下，從支承部146 傳遞至樞轉(zhuǎn)支點144的力156在比密切圓154上的任何其它點更加靠近 HLA140的點158處最大化。施加于此點158上的力156具有指向樞轉(zhuǎn)支 點144中心的徑向分量160以及指向進一步插入樞轉(zhuǎn)支點144的方向的切 向分量162。因此，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)不允許支承部146在零升 程狀態(tài)下升起。
如第三實施方式的情況那樣，在根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)中，密 切圓154的傾角保持不變，而與搖臂142的姿態(tài)無關(guān)。因此，如圖17B所 示，即4吏在最大升程狀態(tài)下，密切圓154相對于HLA140的軸線的傾角也 保持在50。
如第二實施方式的情況那樣，在根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)中，當 氣門頭部18的升程增大時，搖臂滾輪30與擺臂22相接觸的接觸點M本 接觸點朝向氣門頭部18移位。因此，在最大升程狀態(tài)下，定位成比密切圓 154上的任何其它點更加靠近氣門頭部18的點164是用于傳遞最大力的 點，即，最大力傳遞點164.
在祁^據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)中，如圖17B所示，施加于最大力傳 遞點164的力166可視為能夠分解成指向樞轉(zhuǎn)支點144中心的徑向分量168 以及指向進一步插入樞轉(zhuǎn)支點144的方向的切向分量170。因此，即使在 最大升程狀態(tài)下，根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)也不會允許支承部146升起。
如果密切圓148的傾角相對于HLA 140的軸線固定，則輸入至支承 部146的力中包括的橫向分量越大，支承部146升起可能越大。此外，輸 入至支承部146的橫向分量隨著氣門頭部18的升程增大而增大。因此，在 根據(jù)本實施方式的氣門機構(gòu)中，最大升程狀態(tài)是避免支承部146升起的最 嚴峻的狀態(tài)。如上所述，即使在最大升程狀態(tài)下，本實施方式的構(gòu)造也能在進一
步將樞轉(zhuǎn)支點144插入支承部146的方向上產(chǎn)生切向分量170。因此，本 實施方式的構(gòu)造能夠在所有升程范圍內(nèi)適當防止支承部146的升起。
同時，如根據(jù)第二實施方式的氣門機構(gòu)的情況那樣，根據(jù)第四實施
此，密切圓148的傾角5。不僅是相對于HLA 140的軸線的傾角，而且還 是相對于氣門頭部18的軸線的傾角)。如第二實施方式的情況那樣，這種 構(gòu)造的使用能夠使得氣缸蓋的加工過程變得容易。
但是，為了避免支承部146的升起，并不總是有必JH吏氣門頭部18 的軸線平行于HLA140的軸線。因此，如果不是絕對要求加工過程易于進 行，則可以將HLA140定位成使得其軸線相對于氣門頭部18的軸線傾斜。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃發(fā)動機的氣門機構(gòu)，包括搖臂，其在一端處具有支承部并在中部區(qū)域處具有搖臂滾輪；間隙調(diào)節(jié)器，其具有待插入所述支承部的樞轉(zhuǎn)支點并支撐所述搖臂的一端；氣門頭部，其與所述搖臂的另一端相接觸；以及傳動構(gòu)件，其以與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)同步的方式周期性地操作以便周期性地推壓所述搖臂滾輪；其中，從所述傳動構(gòu)件施加至所述搖臂滾輪的滾輪壓力的方向隨著所述氣門頭部的升程量而變化；所述支承部和所述樞轉(zhuǎn)支點具有不同的曲率，使得所述支承部與所述樞轉(zhuǎn)支點之間的接觸形成密切圓；并且零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線相對于所述間隙調(diào)節(jié)器的軸線朝最大力傳遞點傾斜，所述最大力傳遞點比最大升程狀態(tài)下的密切圓上的其它任何點傳遞更大的力。
2. —種內(nèi)燃發(fā)動機的氣門機構(gòu)，包括搖臂，其在一端處具有支承部并在中部處具有搖臂滾輪；間隙調(diào)節(jié)器，其具有待插入所述支承部的樞轉(zhuǎn)支點并支撐所述搖臂的^WJ ，氣門頭部，其與所述搖臂的另一端相接觸；以及傳動構(gòu)件，其以與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)同步的方式周期性地操作以便周期性地推壓所述搖臂滾輪；其中，從所述傳動構(gòu)件施加至所述搖臂滾輪的滾輪壓力的方向隨著所述氣門頭部的升程量而變化；所述支承部和所述樞轉(zhuǎn)支點具有不同的曲率，使得所述支承部與所述 樞轉(zhuǎn)支點之間的接觸形成密切圓；并且零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線相對于所述零升程狀態(tài)下所述滾輪壓力的方向朝最大力傳遞點傾斜，所述最大力傳遞點比最大升程狀態(tài)下的密 切圓上的其它任何點傳遞更大的力。
3. —種內(nèi)燃發(fā)動機的氣門M,包括搖臂，其在一端處具有支承部并在中部處具有搖臂滾輪；間隙調(diào)節(jié)器，其具有待插入所述支承部的樞轉(zhuǎn)支點并支撐所述搖臂的氣門頭部，其與所述搖臂的另一端相接觸；以及傳動構(gòu)件，其以與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)同步的方式周期性地^Mt以^更周期性 地推壓所述搖臂滾輪；其中，從所述傳動構(gòu)件施加至所述搖臂滾輪的滾輪壓力的方向隨著所 述氣門頭部的升程量而變化；所述支承部和所述樞轉(zhuǎn)支點具有不同的曲率，使得所述支承部與所述 樞轉(zhuǎn)支點之間的接觸形成密切圓；并且零升程狀態(tài)下的密切圓的軸線相對于所述氣門頭部的軸線朝最大力 傳遞點傾斜，所述最大力傳遞點比最大升程狀態(tài)下的密切圓上的其它任何 點傳遞更大的力。
4. 如權(quán)利要求1至3中任一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門^，其中， 在零升程狀態(tài)下，所述間隙調(diào)節(jié)器的軸線平行于所述滾輪壓力的方向。
5. 如權(quán)利要求1至4中任一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門^，其中， 所述間隙調(diào)節(jié)器的軸線平行于所述氣門頭部的軸線。
6. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門^ ，其中，所述樞轉(zhuǎn)支點具有與所述支承部相接觸的球形曲面；并且所述支承部是炮彈形凹部，所述炮彈形凹部具有與所述樞轉(zhuǎn)支點相接 觸且曲率半徑大于所 形曲面的曲面，所述支承部的軸線具有應當由所述密切圓的軸線來滿足的傾度。
7.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門，其中，所述傳動構(gòu)件構(gòu)造為4吏得隨著所述氣門頭部的升程量的增大， 所述傳動構(gòu)件與所述搖臂滾輪之間的接觸位置在所述搖臂滾輪上朝向所 述間隙調(diào)節(jié)器移動；并且所述密切圓的傾度設定為使得在最大升程狀態(tài)下在所述最大力傳遞 點處從所述支承部傳遞至所述樞轉(zhuǎn)支點的力相對于所述球形曲面的中心 指向所述間隙調(diào)節(jié)器的主體。
8.如權(quán)利要求6所述的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門M ，其中，所述傳動構(gòu)件構(gòu)造為使得隨著所述氣門頭部的升程量的增大， 所述傳動構(gòu)件與所述搖臂滾輪之間的接觸位置在所述搖臂滾輪上朝向所 述氣門頭部移動；并且所述密切圓的傾度設定為使得在零升程狀態(tài)下施加至最大力傳遞點 的力相對于所述球形曲面的中心指向所述間隙調(diào)節(jié)器的主體，其中所述最 大力傳遞點比零升程狀態(tài)下的密切圓上的其它任何點傳遞更大的力。
9. 如權(quán)利要求1至5中任一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門^,其中，所述支承部是凹部，所述凹部具有與所述樞轉(zhuǎn)支點相接觸的球 形曲面；并且所述樞轉(zhuǎn)支點在用于插入所述支承部的部分處具有通過環(huán)切曲率半 徑小于所述支承部的球形曲面的球形曲面的一部分所獲得的形狀，所述環(huán) 切部分的軸線具有應當由所述密切圓的軸線來滿足的傾度。
10. 如權(quán)利要求9所述的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門;IM^，其中，所述環(huán)切部 分的傾度設定為使得在最大升程狀態(tài)下在所述最大力傳遞點處從所述支 承部傳遞至所述樞轉(zhuǎn)支點的力相對于所述球形曲面的中心指向所述間隙 調(diào)節(jié)器的主體。
11.如權(quán)利要求1至10中任一項所述的內(nèi)燃發(fā)動機的氣門W^，進一 步包括控制軸，其用作所述傳動構(gòu)件的旋轉(zhuǎn)中心軸；基M轉(zhuǎn)位置改變機構(gòu)，其用于根據(jù)所述控制軸的位置來改變零升程 狀態(tài)下所述傳動構(gòu)件的基M轉(zhuǎn)位置；以及凸輪操作轉(zhuǎn)換機構(gòu)，其用于將包含在所述凸輪軸中的凸輪的運動轉(zhuǎn)換 為所述傳動構(gòu)件的擺動，所述擺動開始于所i^i4^轉(zhuǎn)位置；其中，連接所述控制軸的中心和所述搖臂滾輪的中心的直線平行于所 述間隙調(diào)節(jié)器的軸線。
全文摘要
本發(fā)明包括搖臂(10)，所述搖臂具有支承部(12)和搖臂滾輪(20)。本發(fā)明還包括液壓間隙調(diào)節(jié)器(14)。液壓間隙調(diào)節(jié)器(14)具有待插入支承部(12)內(nèi)的樞轉(zhuǎn)支點(16)并支撐搖臂(20)的一端。樞轉(zhuǎn)支點(16)具有球形曲面，而支承部(12)具有炮彈形凹部。擺臂(22)以與凸輪軸的旋轉(zhuǎn)同步的方式旋轉(zhuǎn)并向搖臂滾輪(20)施加滾輪壓力。當氣門頭部(18)的升程增大時，擺臂(22)推壓搖臂滾輪(20)的方向朝向液壓間隙調(diào)節(jié)器(14)移動。通過相對于液壓間隙調(diào)節(jié)器(14)的軸線以α°的角度傾斜支承部(12)的軸線來傾斜密切圓(44)。
文檔編號F01L13/00GK101529057SQ20078003935
公開日2009年9月9日 申請日期2007年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月24日
發(fā)明者江崎修一 申請人:豐田自動車株式會社