專利名稱：內(nèi)燃機可變氣門的升降裝置的制作方法
本申請是1994年5月19是交的第08/246,274號申請的部分繼續(xù)申請，第08/246,274號申請又是1993年9月15日提交的第08/122,223號申請的繼續(xù)申請，而第08/122,223號申請又是1991年12月3日提交的第07/800,920號申請的繼續(xù)申請。
本發(fā)明涉及使用菌狀氣門的內(nèi)燃機，以便控制一個或更多氣缸的氣體進出。氣門，特別是進氣門的升降程度可以隨開啟氣門的持續(xù)時間及開啟氣門的相位而變化，在不同的發(fā)動機轉速情況下，使發(fā)動機轉矩最佳化，同時改進空轉的穩(wěn)定性和燃料的利用率。
在第08/246 274號申請中指出了可變氣門驅動的優(yōu)點。氣門的最佳操作需要升程、周期和相位的適當變化。在該專利申請中敘述了可變升程和持續(xù)時間，以及利用機械裝置移動繞樞軸轉動的搖臂。
人們已經(jīng)能以許多不同的方法完成相位的改變。所包括的最簡單的方法之一是在曲軸和進氣凸輪軸之間以復式配置上凸輪軸來改變相位。這在傳動裝置比在曲軸和傳動鼓輪上安裝有接合齒的情況更可能發(fā)生，如美國汽車工程師協(xié)會的論文第901727號中所敘述的。在操作期間，當凸輪轉傳動受到正常操作時，互相相對地移動傳動鼓輪和凸輪軸。
完成相位改變的較復雜的方法是使用能軸向地移動三維凸輪。如在美國專利中由米勒提出的第3618574號和由科馬特蘇提出的第5080055號所敘述的這一系統(tǒng)的類型能使用以多種方法改變升程、持續(xù)時間和相位。
另一種控制相位的簡便方法是在兩個獨立的供低速和高速運轉用的凸輪輪廓之間進行轉換。由朗奇思克爾提出的第29340452號、穆勒提出的第4151817號、圖爾坦洛特提出的第4205634號、艾諾提出的第4970997號等以及羅莎提出的第5113813號美國專利中都敘述了這種方法的例子。在這種情況下，從一個角度到下一個角度以分段的形式可以改變相位。這樣的機構也可分段改變升程和持續(xù)時間。
本發(fā)明發(fā)展了早期申請中所描述的那種動態(tài)地改變內(nèi)燃機菌狀氣門的升程和持續(xù)時間的系統(tǒng)，使其包括可變的相位。
通過在縱向上少量移動搖臂或指狀隨動件可以完成相位的改變。當樞軸從一個位置移動到另一個位置時，搖臂或指狀隨動件將移動或大或小的距離，這要隨所需變化而定。本發(fā)明能借助可移動樞軸實現(xiàn)可變升程、持續(xù)時間和相位，同時滿足在較早期的申請中所指出的操作要求。
當從一個操作條件到另一個操作條件而縱向移動搖臂或凸輪隨動件時，出現(xiàn)氣門相位的改變，以便在兩種不同的操作條件下，為特定的凸輪角，以不同的曲軸角，出現(xiàn)凸輪和凸輪隨動件之間的接觸線。這可通過下述方式容易地實現(xiàn)，即，使接觸搖臂的樞軸齒的半徑不同于接觸固定齒條的樞軸齒的半徑。搖臂或指狀隨動件的縱向移動要求搖臂的推桿端具有適當?shù)臉嫾?，以便將力移至氣門。
附圖簡要說明如下

圖1是無相位移動的升程和持續(xù)時間變化機構的一個實施例的示意圖。
圖是圖1所示機構的分解圖，目的是為了更清楚比表示各個構件。
圖3顯示搖臂和兩個相同直徑的齒輪，當氣門升程改變時，并不形成相位改變。
圖4表示與圖3相似的構思，但兩個齒輪的直徑是不同的，并且固定齒條被降低，在這種情況下，相移隨氣門升程改變。推桿增大以完成便于搖臂縱向移動的適宜的氣門啟動。
圖5a表示帶有圖4的不同直徑的齒輪的搖臂側視圖，兩齒輪處于提供最大氣門升程的位置。
圖5b表示一個類似于圖5a的側面圖，但隨著齒輪的移動，提供較低的升程，搖臂已經(jīng)移到右邊，對于與圖5a相同的曲軸角來說，形成以不同的凸輪角在凸輪上的接觸。
在圖1和圖2中顯示本發(fā)明的一個實施例。圖1顯示組合好的機構，而圖2以部件分解的樣式顯示該實施例。凸輪1頂著樞軸3擺動搖臂2，開啟氣門4。當凸輪1的基圓對著搖臂2時，所述搖臂上表面上的齒條5通過輕便彈簧(未顯示)和樞軸3上的樞軸齒6保持相嚙合。當凸輪1升降搖臂2的端部時，擺動所述搖臂，與氣門4有關聯(lián)的氣門彈簧7的阻力保證齒條5和樞軸齒6之間的接觸。如圖所示，固定齒條8具有與搖臂2上表面上的齒條5相同的直線形狀和齒距。在樞軸3上的齒輪9具有與圖1中的齒輪6相同的直徑和齒距。當樞軸3位于任何一個特定位置時，它通過固定齒條8避免轉動。當樞軸3位于任何一個特定位置時，它通過固定齒條8避免轉動。當樞軸3從一個位置移動到另一位置時，齒輪6和9的相同的齒距和直徑以及在圖1中的齒條5和8保證搖臂并不平行于其長度方向移動。軸承10允許樞軸3在蓋11的下表面上轉動，它不僅僅制約凸輪和氣門的向上的力，而且如需要的話，在最大和最小升程之間可提供適當?shù)拈g隙改變。蓋11底面的形狀雖然可以是彎曲的，但在圖中是直線形的。在這種情況下，樞軸3上的環(huán)狀無齒表面12支撐在搖臂2的平面13上(參看圖2)，表面13也可以是彎曲的。
雖然在圖1或圖2中沒有顯示，但齒條5可以在搖臂2中浮動是可能的，同樣地，固定齒條8可以浮動也是可能的。彈簧或液壓兩者之一或兩者都可以用來向上推動齒條。
在圖3和圖4中，許多構件已經(jīng)卸去，以便突出表示改變樞軸3上的齒輪6和9的直徑的效果。
圖3顯示相同直徑的齒輪6和9。齒條8處于與搖臂2上的齒條5相同的高度上。當樞軸3從圖示的最大升程情況移至較低升程時，齒輪6和9使齒條5和8一致地移動而沒有相位的改變。
圖4顯示不同直徑的齒輪6和9′。在這種情況下，齒輪9′具有比圖3的齒輪9多一個齒，并保持相同的齒形，齒輪9′的直徑大于齒輪9的直徑。由于齒輪9′的較大直徑，齒條8與圖3相比，高度降低，改變了離開樞軸3軸線的距離。當樞軸3轉動并平移地橫過固定齒條8時，搖臂2將縱向移動，目的是以可調(diào)節(jié)的形式移動凸輪1和搖臂2的接觸點，以改變氣門動作的相位。齒輪6和9的對比直徑是根據(jù)凸輪1的轉動方向，同時也根據(jù)準備改變相位的意圖來確定的。由于在樞軸3上齒輪9是同心的，相位將從樞軸3的一個極端位置到另一極端位置成直線地改變。齒輪9′可以偏心地安裝在樞軸3上，對控制軌跡11適當?shù)馗淖冃螤?，以便以非線性形式改變相位。在兩種情況下，推桿14的尺寸將大于相位不這樣改變的情形。推桿14的幾何形狀可以不同于圖示的形狀，但目的是能通過搖臂2傳遞啟動氣門4的力。
圖4顯示處于最大凸輪升程的搖臂2和齒輪6、9′，以及凸輪升程的最大增幅。該幾何結構適于高速運轉，在高速運轉下，最大氣門升程的相位比低發(fā)動機轉速出現(xiàn)得晚。推桿14稍微偏離氣門4的頂部。
圖5顯示在最大氣門升程處的凸輪1和搖臂2的接觸角。齒條5和8在其左端是對準的，推桿14是偏置的，因此，在氣門4頂部的上方是不對準的。線A表示凸輪1的最高升程，在此處，凸輪1與搖臂2相接觸。
圖5b顯示當向右并朝最大氣門升程方向移動樞軸3時接觸角的變化。現(xiàn)在，在凸輪1上的線B和搖臂2相接觸，在這一特殊情況下，在凸輪1上的線A和線B之間的曲軸角的變化大約是10°。固定齒條8和氣門4已經(jīng)停止在它們最初的位置上，由于齒輪6和9′的直徑不同，搖臂2已經(jīng)移到右邊?，F(xiàn)在，在圖5a中所顯示的最大升程狀態(tài)的相對側，通過推桿14作用在氣門4上。由于齒輪6和9′的直徑不同，將產(chǎn)生較大或較小的角度變化。通常較低的升程狀況對應于較低的發(fā)動機轉速，具有較短的持續(xù)時間，在最大凸輪升程處的相位角將從高轉速、高升程狀態(tài)延遲，這時氣門持續(xù)時間將更長。
從通過軸承面12、13的接觸所限定的樞軸點到氣門4的頂部的直線和氣門4的軸線之間的夾角不應從最大升程到最小升程改變太大。但是當升程降低時，這就變成并非設計問題了。(此外，雖然相位關系不大，但隨著樞軸朝氣門方向進一步移動時，氣門減活(deactivation)可能發(fā)生。同樣地，在從樞軸3和搖臂2的樞軸點到推桿14和氣門4的接觸點的連線和氣門4的軸線之間的角對氣門減活并不重要，這就導致?lián)u臂的較大的截面積，從而加強搖臂以形成適當?shù)慕Y構剛度)。
一旦相應的設計意圖已經(jīng)選定，那么升程、持續(xù)時間和相位之間的關系也就確定。簡單地只需要一個可調(diào)部分，就能使所有三者相關地變化，從而可以實現(xiàn)較寬范圍的設計意圖。
升程、持續(xù)時間和相位也可隨指狀隨動件的幾何形狀而變化，但是由于樞軸的性質(zhì)，上述變化并沒有象搖臂幾何形狀所引起的變化那樣大。
權利要求
1.對凸輪軸上的凸輪起反應的，內(nèi)燃機氣門開啟程度的控制和改變方法，它包括借助在樞軸上擺動的搖臂上的一組齒，可調(diào)節(jié)地使樞軸滾動，以便改變搖臂在樞軸上的擺動，從而改變氣門的開啟程度，所述搖臂具有一個主體，該主體帶有和所述樞軸齒相嚙合的齒條，一個與凸輪接觸的凸輪隨動件，和驅動氣門的致動器，其中，樞軸在搖臂主體上的位置是可調(diào)的，以便通過致動器改變氣門開啟程度；通過使搖臂在樞軸上擺動來開、閉所述氣門；以及通過上述可調(diào)節(jié)地滾動樞軸而同時調(diào)節(jié)氣門開、閉的定時。
全文摘要
通過移動搖臂的樞軸(3)或指狀隨動件(2),可以改變氣門升程和持續(xù)時間,同時在發(fā)動機操作期間改變氣門間隙。通過在移動樞軸(3)的同時縱向地移動搖臂(2),也可以改變氣門動作的相位。這是通過下述方式實現(xiàn)的,即,對于橫過固定齒條(8)的齒輪(9)使用不同于嚙合搖臂或指狀隨動件(2)的齒輪(6)的直徑?？梢詥为毥柚苿拥臉休S(3)來實現(xiàn)升程、持續(xù)時間和相位的可控變化。
文檔編號F02B3/06GK1173214SQ95197403
公開日1998年2月11日 申請日期1995年11月20日 優(yōu)先權日1994年11月23日
發(fā)明者米歇爾·B·賴里 申請人:莫蒂夫控股有限公司