CN101037953A - 用于内燃机的可变阀门装置 - Google Patents

Abstract

一种可变阀门装置，包括：具有凸轮的以可旋转方式设置在内燃机内的凸轮轴；布置在凸轮轴旁的摇杆轴；由凸轮驱动的阀；以可旋转方式设置在摇杆轴上且被跟随凸轮的动作摇动的凸轮随动摇杆；以可旋转方式设置在凸轮随动摇杆旁的并驱动阀的阀驱动摇杆；使阀驱动摇杆在驱动状态和非驱动状态间切换的切换部。凸轮随动摇杆或阀驱动摇杆的杆体由铁基金属材料制成，另一个杆体则由不同于铁基金属材料的材料制成，此不同材料不需热处理。

Description

用于内燃机的可变阀门装置

                    相关申请的交叉引用

本申请要求对2006年3月28日提交的日本专利申请第2006-088976号及2006年3月17日提交的日本专利申请第2006-074579号的优先权，其公开的全部内容通过引用而结合在本文中。

                        技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的可变阀门装置，该装置用于控制阀。

                        背景技术

安装在汽车内的往复式发动机是内燃机的一个实例。在一些往复式发动机中，为提高其里程数，发动机在不需要大的输出功率时会运行在气缸暂停(cylinder suspension)模式，此时，一些气缸被暂停。

在以气缸暂停模式运行时，气缸的进气和排气阀的频繁提升被可变阀门装置停止以减小泵气损失(pumping loss)，即阀的开和关被停止。

与进气阀不同，排气阀几乎不需要根据运行状态来精确控制其提升量和开关正时(timing)。因此，为简化用于停止排气阀提升的摇杆轴的结构，结合到摇杆轴中的摇臂被分为随凸轮摇动的凸轮随动摇杆和驱动阀的阀驱动摇杆。通过切换部可将凸轮随动摇杆的位移传递至阀驱动摇杆或阻断此传递(如可参见日本专利申请公开文本第2005-90408号)。

当凸轮随动摇杆和阀驱动摇杆通过切换部互相连接时，排气凸轮的位移通过阀驱动摇杆从凸轮随动摇杆传递至排气阀。

当凸轮随动摇杆和阀驱动摇杆被切换部彼此分开时，凸轮随动摇杆对阀驱动摇杆空摇。因此，排气凸轮的位移无法传递至阀驱动摇杆。

两个排气阀通常用于加强燃烧后气体的排放性能。因此，在排气阀的驱动摇杆中摇臂的前端侧常常出现分支，分支臂的前端部布置在阀的上端部。这样可使两个排气阀被同时驱动(如可参见日本专利申请公开文本第2005-90408号)。

在分开式(divide-type)摇臂结构中，臂体通常由诸如钢的铁基金属铸造而成，因为强度要求较高。

因为诸如钢的铁基金属材料加强较困难，通常在进行作为热处理的淬火后，为确保其精度，还要进行机加工。具体地，因为进行了淬火的铁基金属材料具有较高硬度，对其进行的机加工不是车削而是磨削。

在凸轮随动摇杆和阀驱动摇杆都为钢制的情形下，凸轮随动摇杆有一个承受高冲击载荷的部分，该部分包括接受凸轮位移的区域和抵靠活塞的抵接部。因此，从强度角度看，需要使用经淬火处理的钢。

另一方面，阀驱动摇杆没有承受高冲击载荷的部分。具体地，施加在活塞上的载荷被诸如容纳活塞的部分的较大面积承受。因此，与凸轮随动摇杆相比，不需要如此高的强度，相反，阀驱动摇杆具有需较高精度的部分。

在凸轮随动摇杆和阀驱动摇杆都与凸轮随动摇杆一样为钢制的情形下，即使对精度要求较高的阀驱动摇杆也要进行淬火和磨削，导致机械加工工时增加，因而导致可变阀门装置的成本提高。

                               发明内容

考虑到前述情况，本发明的目的在于提供一种可减少加工工时的用于内燃机的可变阀门装置。

本发明的可变阀门装置包括：

具有凸轮、以可旋转方式设置在内燃机内的凸轮轴；布置在所述凸轮轴旁的摇杆轴；由所述凸轮驱动的阀；以可旋转方式设置在所述摇杆轴上、并通过随动于所述凸轮而被摇动的凸轮随动摇杆；以可旋转方式设置在所述凸轮随动摇杆旁并驱动所述阀的阀驱动摇杆；和使所述阀驱动摇杆在驱动状态和非驱动状态间切换的切换部。所述凸轮随动摇杆或阀驱动摇杆之一的杆体由铁基金属材料制成，另一个的杆体则由与上述铁基金属材料不同的材料制成，此不同材料不需热处理。

根据本发明的结构，凸轮随动摇杆或阀驱动摇杆之一的杆体由铁基金属材料制成，另一个的杆体则由不需热处理的不同材料制成。因此可省去热处理和特殊的机加工过程。

本发明的其它目的和优点将在下文描述中阐明，其中一些在描述中是显而易见的，一些要通过发明的实践了解。本发明的目的和优点可通过下文指出的方法和组合实现及获得。

                                附图说明

下列附图被结合进说明书并作为其组成部分，说明了本发明的诸实施例，并与上文的概述和下文的对本发明实施例的详述一起用于解释本发明的原理。

图1是安装了依照本发明第一实施例的可变阀门装置的发动机的透视图；

图2是说明安装在图1所示发动机的左排(bank)上的一个气缸的整个进气和排气可变阀门装置的透视图；

图3是从图2中箭头A看的显示图2中气缸的进气和排气可变阀门装置的平面图；

图4是显示凸轮轴上不同凸轮的布置的平面图；

图5是从图3中箭头B看的显示进气侧(低速)可变阀门装置的剖视图；

图6是从图3中箭头C看的显示进气侧(高速)可变阀门装置的剖视图；

图7是从图3中箭头D看的显示排气侧可变阀门装置的剖视图；

图8是从图3中箭头E看的显示非提升凸轮及其***结构的剖视图；

图9是显示进气侧的整个可变阀门装置的透视图；

图10是显示进气侧的可变阀门装置被拆分成凸轮随动摇杆和阀驱动摇杆的状态的透视图；

图11是显示排气侧的整个可变阀门装置的透视图；

图12是显示排气侧的可变阀门装置被拆分成凸轮随动摇杆和阀驱动摇杆的状态的透视图；

图13所示为进气和排气可调节阀装置的各种阀提升状态；

图14是显示依照本发明第二实施例的可变阀门装置主体部分的分解透视图；

图15是显示依照本发明第三实施例的可变阀门装置主体部分的分解透视图；

图16是显示衬套从图15中所示的阀驱动摇杆的每个缸筒中分离开的状态的透视图。

                    具体实施方式

下文将参考图1-13介绍本发明的第一实施例。图1为内燃机的发动机的透视图，如从后方看为V-6的往复式发动机(后文简称V型发动机)。图2是用于发动机的进气和排气阀的可变阀门装置的透视图。图3是从图2中箭头A看的可变阀门装置的平面图。图4是显示可变阀门装置的不同凸轮的平面图。图5至图8是从图3中箭头B至E看的可变阀门装置各部分的剖视图。图9是显示进气侧可变阀门装置的透视图。图10是进气侧的可变阀门装置的分解透视图。图11是显示排气侧的可变阀门装置的透视图。图12是排气侧的可变阀门装置的分解透视图。图13显示进气和排气可变阀门装置的阀特性曲线。在图1中，字母Fr所指为V型发动机的向前方向。

参见图1，数字1代表V型发动机的发动机本体。发动机本体1包括V形的气缸体5和缸头6。具体地，气缸体5包括位于其下部的公共曲轴箱部2，以及气缸体5包括位于其上部的V形气缸板部4。每个V形气缸板部4有三个气缸3，缸头6分别安装在V形气缸板部4的头部。

诸如缸头盖及油盘的小部件在图1中未示出。以V形延伸的左右排7b和7a由V形气缸板部4和缸头6形成。对排的左右的定义基于向前方向。如图2所示，活塞8容纳在排7a和7b的气缸3中，且可往复运动。曲轴(图中未示出)结合在曲轴箱部2中。然而，排7a和7b在前后方向上偏移，以使自活塞8处延伸的连杆(图中未示出)平行于曲轴的轴线布置。

如图2所示，在缸头6的下方与气缸3相对的区域内，形成燃烧室11。在每个燃烧室11中，多个(如2个)进气口12a和12b以及多个(如2个)进气阀13a和13b设置在排7a和7b的之间的内侧。进气阀13a和13b分别打开或关闭进气口12a和12b。

多个(如2个)排气口14a和14b以及多个(如2个)排气阀15a和15b设置在排7a和7b的之间的外侧。排气阀15a和15b分别打开或关闭排气口14a和14b。因此，燃烧空气从排的内侧被吸入，燃烧后的气体从排的外侧排出。在进气阀13a和13b及排气阀15a和15b中，分别设有用阀弹簧(未示出)压向关闭方向的常闭结构。

上置凸轮轴式(SOHC)可变阀门***17设在左右排7b和7a的缸头6内，在SOHC可变阀门***17中可实现进气阀和排气阀的可调式提升操作。

左排7a的可变阀门***17a包括(三种模式可切换的)进气可变阀门装置18和(两种模式可切换的)排气可变阀门装置19(与本发明的可变阀门装置对应)。在进气可变阀门装置18中，可进行正常(低速)模式、高速模式及气缸暂停模式(气缸被暂停的模式)之间的切换。在排气可变阀门装置19中，可进行正常(低速)模式与气缸暂停模式(气缸被暂停的模式)之间的切换。

右排7b的可变阀门***17b包括(两种模式可切换的)进气可变阀门装置20和可变阀门装置21。在进气可变阀门装置20中，可进行正常(低速)模式与高速模式之间的切换。可变阀门装置21只有一种正常(低速)模式。

图2显示安装在左排7a上的可变阀门***17a的一个气缸的整个进气和排气可变阀门装置18和19。图2为从发动机后方所视的可变阀门装置18和19。图9为从内侧所视的可变阀门装置18。图10所示为可变阀门装置18被拆开的状态。图11为从内侧所视的可变阀门装置19。图12所示为可变阀门装置19被拆开的状态。

下面介绍一个气缸的结构。参见图2和3，可旋转的凸轮轴25沿缸头6的纵向设置在燃烧室11顶上的中心位置。进气侧摇杆轴26固定在排的内侧并与凸轮轴25基本平行布置。排气侧摇臂轴27固定在排的外侧并与凸轮轴25基本平行布置。摇杆轴26和27都布置在凸轮轴25的上方。

用于气缸暂停模式的油路27a沿轴线方向形成在摇臂轴27中。用于气缸暂停模式的油路26a和用于高速模式的油路26b沿轴线方向形成在摇杆轴26中。油路26a和油路26b与油路27a的端部连通。

凸轮轴25被曲柄输出驱动旋转。如图2和4所示，高速进气凸轮30、非提升凸轮(暂停凸轮)31、排气凸轮32及低速进气凸轮33自后侧按顺序形成在燃烧室11顶上安装凸轮轴25的区域内。

低速进气凸轮33具有设置了开关正时和阀提升量的凸轮外形，以适合于发动机的低速运行。高速进气凸轮30与低速进气凸轮33具有相同的基圆，其具有设置了开关正时和阀提升量(大于低速进气凸轮33的提升量)的凸轮外形，以适合于发动机的高速运行。非提升凸轮31具有为相同半径的凸轮外形(只有基圆)。排气凸轮32具有设置了开关正时和阀提升量的凸轮外形，以适合于燃烧气体的排放。

如图2、9及10所示，进气可变阀门装置18包括分开式摇臂结构。在摇臂结构中，阀驱动摇杆35与高速及低速凸轮随动摇杆60和70相分离。阀驱动摇杆35驱动进气阀13a和13b。凸轮随动摇杆60和70被高速及低速进气凸轮30和33驱动。更具体地，如图2及10所示，阀驱动摇杆35包括圆柱形摇杆轴支撑轴套36、一对摇臂37、调节螺钉38及模式切换操作部40a和40b。摇臂37沿轴套36的轴向布置，并自轴套两端向径向伸出。调节螺钉38结合到摇臂37的末端部中。模式切换操作部40a和40b分别设置在摇臂37的基部。

如图2所示，包括高速进气凸轮30的位置至低速进气凸轮33的位置在内的部分的上方，摇杆轴26以可旋转的方式安装并***到摇杆轴支撑轴套36中。摇杆轴支撑轴套36将位于每个摇臂37前端处的调节螺钉38定位至每个进气阀13a和13b的上端(阀杆端)。即，当阀驱动摇杆35以摇杆轴26为支点摇动时，进气阀13a和13b被驱动。

在摇杆轴支撑轴套36的外表面上，如图3、4及8至10所示，制动部分41自轴套36上与非提升凸轮31相对应的区域向非提升凸轮31的外周面伸出。制动部分41伸出的长度被设成为使制动部分41的前端部在进气阀13a和13b关闭时可抵靠非提升凸轮31的外周面。

当进气阀13a和13b关闭时，通过进气阀13a和13b阀弹簧的反作用力，致使制动部分41抵靠非提升凸轮31，防止阀驱动摇杆35整体发生意外的移动。

活塞式切换操作部用作布置在轴套36两端的切换操作部40a和40b。下面介绍布置在(低速)进气凸轮33一侧的切换操作部40a。参见图5、9及10，在位于进气凸轮33一侧的摇臂37基部上形成缸筒43。缸筒43为沿摇杆轴26的径向延伸的纵向缸筒。在缸筒43下部的前表面(凸轮轴25一侧的表面)上形成窗部44。自缸筒43的底部至位于缸筒43的正下方的轴套36的内表面36a(轴承表面)形成直径小于缸筒43的通孔45(只在图5中示出)。

活塞46与压缩弹簧47一起容纳在缸筒43内，压缩弹簧47将活塞46压靠在缸筒43的底面(只在图5中示出)。因而，缸筒43的窗部44通常被活塞46的外周面关闭，当活塞46上升时，活塞46从窗部44缩回以打开窗部44。

如图5所示，销48以可滑动的方式容纳在通孔45中。如图5所示，位于通孔45下端的开口与从油路26a上分支的支路49相连通。具体地，支路49从油路26a上沿径向分支且支路49开向摇杆轴26的外周面。当油压通过油路26a作用在销48上时，活塞46被销48的提升运动驱动而向着从窗部44缩回的方向运动，如图5中的双点划线所示。即窗部44被打开。

与切换操作部40a相同，如图6，9及10所示，缸筒51形成在摇臂37基部上的结构用于布置在(高速)进气凸轮30侧的切换操作部40b中。与缸筒51串联连接的通孔52做在位于缸筒51的正下方的摇杆轴26上。通孔52的直径小于缸筒51。

如图6所示，与切换操作部40a不同的是，缸筒51的上部前表面上形成有窗部50，活塞53与将其下压的压缩弹簧54一起容纳在缸筒51中。

活塞53使用薄形活塞，因此可使活塞53被容纳在窗部50下方的缸筒部内。与切换操作部40a相反，缸筒51的窗部50通常是打开的，当活塞53上升时，其外周面将窗部50关闭。

销55可滑动地容纳在通孔52内。如图6所示，通孔52的下部与油路26b连通并与油路26b相交。当油压通过油路26b作用在销55上时，活塞由于销55的提升运动而向关闭窗部50的方向运动，如图6中的双点划线所示。即窗部50被关闭。

如图10所示，在轴套36两端侧的开口边缘上形成一对切割部57。切割部57中自缸筒43和51的下部到通过轴套36前部(摇臂37不存在的一侧)的摇臂37基部的区域被切去。

如图2、3、6、9及10所示，高速侧凸轮随动摇杆70被布置成靠近轴套36(阀驱动摇杆)的(高速)进气凸轮30侧的端部。

凸轮随动摇杆70包括圆柱形摇杆轴支撑轴套71、一对辊子支撑片72、辊子73和翼部74。靠近轴套36端的摇杆轴26可旋转地装配进摇杆轴支撑轴套71中。辊子支撑片72从轴套71的两端部线性地向(高速)进气凸轮30的上方位置伸出。辊子73可旋转地支撑在辊子支撑片72的前端部之间。翼部74形成在轴套71中。

辊子73在与进气凸轮30接触的同时进行旋转。当凸轮轴25旋转时，凸轮随动摇杆70绕轴套71旋转，即凸轮随动摇杆70在跟随进气凸轮30位移时被摇动。

为保持凸轮随动摇杆70的随动功能，辊子73被推动器70a(图6中以双点划线部分示出)的压力压靠在进气凸轮30上，压力输入源自形成在辊子支撑片72上的底座75。

如图6和10所示，轴套71的靠近轴套36(阀驱动摇杆)的一端上形成切割部76(仅部分示出)，轴套36开口端处保留的边缘部36b容纳在切割部76中。整个凸轮随动摇杆70布置在使凸轮随动摇杆70被切割部通过利用部件的配合而移向阀驱动摇杆35一侧的位置上。

具体地，内侧辊子支撑片72布置在使辊子支撑片72通过利用上述移动而沿直线延续到窗部50的位置上。因此，凸轮随动摇杆70可以旋转，同时还保持一定的姿态，在此姿态下，内侧辊子支撑片72布置在窗部50的前方。显然，切割部57和切割部76的尺寸和形状使其不会妨碍凸轮随动摇杆70的运动。

翼部74通过利用布置在窗部50(如图6和10所示)前方的辊子支撑片72而形成。具体地，在辊子支撑片72的上部，肋片78沿辊子支撑片72形成。具有L形横截面的肋片78从轴套71向辊子支撑片72而逐渐分离，肋片也逐渐扩展为弧形。

翼部74通过使肋片部78的前端部伸至窗部50处而形成。可以进入和离开窗部50的抵接部79形成在组成伸出前端部的水平壁内。通常，抵接部79通过窗部50进入或离开缸筒51。当窗部50被活塞53堵住时，抵接部79抵靠在从窗部50暴露出来的活塞53上。

即，基于组成翼部74的前端部的抵接部79是伸在空中还是抵靠在活塞53上来切换进气凸轮30相对于凸轮随动摇杆70的位移是否被输入到阀驱动摇杆35。即，切换操作部40b和翼部74组成了执行以上切换动作的切换机构。

如图2、3、9及10所示，低速侧凸轮随动摇杆60布置在靠近轴套36(低速)进气凸轮33侧的末端部处。凸轮随动摇杆60有与高速侧凸轮随动摇杆70相对称的结构。因为凸轮随动摇杆60与凸轮随动摇杆70有相同的结构，凸轮随动摇杆60上与凸轮随动摇杆70相同的部分用数字61-69代替71-79标识，说明则省略。

如图5所示，抵接部69通常在凸轮随动摇杆60作用下抵靠在堵住窗部44的活塞46上。当窗部44打开时，抵接部69经窗部44进入及离开缸筒43。

基于抵接部69是伸在空中还是抵靠在活塞46上来切换低速进气凸轮33相对于凸轮随动摇杆60的位移是否被输入到阀驱动摇杆35。即，切换操作部40a和翼部74组成切换机构。

如图2、7、11及12所示，排气可变阀门装置19包括以下结构(分开式摇臂结构)。在分开式摇臂结构中，凸轮随动摇杆80与阀驱动摇杆90相分离。凸轮随动摇杆80跟随排气凸轮32运动，阀驱动摇杆90驱动排气阀15a和15b。

凸轮随动摇杆80包括圆柱形摇杆轴支撑轴套81，U形辊子支撑片82，辊子83，和翼部84。摇臂轴27上与排气凸轮32相对应的部分可旋转地装配进摇杆轴支撑轴套81中。辊子支撑片82从轴套81的两端部线性地向排气凸轮32的上方位置伸出。辊子83可旋转地支撑在辊子支撑片82的前端部之间。翼部84形成在轴套81中。

辊子83与排气凸轮32接触的同时进行旋转。当凸轮轴25旋转时，凸轮随动摇杆80绕轴套81旋转，即凸轮随动摇杆80随排气凸轮32位移的同时进行摇动。为保持凸轮随动摇杆80的随动能力，辊子83被推动器80a(图7中以双点划线部分示出)的-压力压靠到排气凸轮32上，该压力输入自形成在辊子支撑片82上的底座85。

翼部84具有在轴套81外表面宽度方向上的中点处一体形成的肋片86。肋片86沿轴套81的圆周方向自辊子支撑片82延伸至轴套81的上部。肋片86的前端部设有抵接部89，且抵接部89由向朝前方向延伸的水平壁形成。

如图11及12所示，阀驱动摇杆90采用门形结构。阀驱动摇杆90的门形结构中结合有一对摇臂91和一个切换操作部98(与翼部84啮合且对应于本发明的切换部)。摇臂91设置在轴套81(凸轮随动摇杆80)的两端。

一对圆柱形摇杆轴支撑套轴92设置在摇臂91的一端。将中间夹有轴套81(凸轮随动摇杆80)的两侧的摇臂轴27以可旋转的方式安装在摇杆轴支撑轴套92中。

臂93设置在摇臂91的另一端，且臂93分别自轴套92线性延伸至排气阀15a和15b。一个臂93在另一个臂93的旁边。调节螺栓94分别设置在各自的臂93的前端部。调节螺栓94分别布置于排气阀15a和15b的上端(阀杆端)。

臂93在末端，具体地说，是在调节螺栓94设置处通过片状连接臂95(对应于本发明的连接臂)相连接。因此，一对摇臂91互相形成为一体。即当阀驱动摇杆90绕摇臂轴27摇动时，阀驱动摇杆90驱动排气阀15a和15b。

如图4，8及12所示，在轴套92的外周面内，制动部分96从位于非提升凸轮31上方的区域向非提升凸轮31的外周面延伸。制动部分96伸出长度的尺寸设置成使制动部分96的前端部在排气阀15a和15b关闭时能抵靠在非提升凸轮31的外周面上。

当排气阀15a和15b关闭时，制动部分96依靠排气阀15a和15b阀簧的回复力而与非提升凸轮31相抵靠，这防止阀驱动摇臂91的整体有意外的移动。

如图11及12所示，切换操作部设置在连接臂95里，具体地，是在与排气阀15a和15b之间的基本中心的位置对应的臂上。切换操作部98使用的是活塞式切换操作部。图7显示了切换操作部98的详细结构。

下面介绍切换操作部98。参见图7，垂直缸筒99自连接臂95的中心(排气阀15a和15b之间的基本中心点)向上延伸而成。垂直缸筒99向其与摇臂轴27分离的方向倾斜。窗部100形成在缸筒99下部的前表面(凸轮轴25侧的表面)上。自缸筒99的底部至位于缸筒99的正下方的臂的内侧形成直径小于缸筒99的通孔101。

活塞102与压缩弹簧103一起容纳在缸筒99内，压缩弹簧103将活塞102压靠在缸筒99的底部。因而，缸筒99的窗部100通常被活塞102的外周面关闭，当活塞102上升时，活塞102从窗部处100缩回以打开窗部100。

如图3及7所示，销104以可滑动的方式容纳在通孔101中。位于通孔101下端的开口与中继通道105和中继通道106连接.中继通道105形成在连接臂95内。中继通道106形成在臂93内以连接中继通道105和轴套92的内部。

中继通道106与从油路27a上分支的支路107(只在图7中示出)相连。具体地，支路107从油路27a上沿径向分支并开向摇杆轴26的外周面。当油压通过油路27a作用在销104上时，堵住窗部100的活塞102被销104的提升运动驱动而沿从窗部100缩回的方向运动，如图7中的双点划线所示。即窗部100被打开。

凸轮随动摇杆80的抵接部89位于窗部100的前方。如图7所示，抵接部89的形状做成使抵接部89可以进入或离开窗部100。因此，抵接部89通常抵靠在堵住窗部100的活塞102上。当窗部100被打开时，抵接部89通过窗部100进入或离开缸筒99。

即，基于抵接部89是伸在空中还是抵靠在活塞102上，而切换排气凸轮32相对于凸轮随动摇杆80的位移是否被输入到阀驱动摇杆90。即，切换操作部98和翼部84组成切换机构110(对应于发明中的切换部)。

另一方面，如图2所示，排气侧摇臂轴27的油路27a通过用于气缸暂停模式的油控阀120(下文中称为OCV120)连接至油压供给单元(通过油泵形成：未示出)。进气侧摇杆轴26的油路26b通过用于高速模式的油控阀121(下文中称为OCV121)连接至油压供给单元(通过油泵形成)。

两个油压供给***OCV120和121连接至控制单元122(比如控制单元包括微型计算机)。控制单元122具有依照事先根据汽车的运行状态设定的图，在低速模式时关闭OCV120和OCV121，在高速模式时打开OCV121，在气缸暂停模式时打开OCV120的功能。

左排7a上的每个气缸都采用这样的结构，可在左排7a的进气***中进行利用高速进气凸轮30的阀驱动，利用低速进气凸轮33的阀驱动及无阀驱动之间的三级切换。在左排7a的排气***中则可进行阀驱动和无阀驱动之间的两级切换。

另一方面，从左排7a的进气口可变阀门装置18上移除了与无阀驱动相关的机构和部件的结构被用于右排7b的可变阀门***17b中的每个进气可变阀门装置20上。尽管未示出，在此结构中，低速侧切换结构(主要为切换操作部40a和凸轮随动摇杆60)被省略，低速侧进气凸轮33始终直接驱动阀驱动摇杆35。因此，在只有保留高速侧切换结构的情况下，可在高速模式和低速模式间进行两级切转换。

从左排7a的排气可变阀门装置19上移除了与无阀驱动相关的机构和部件的结构，即排气凸轮32始终直接驱动阀驱动摇杆90的结构被用于排气侧。

在右排7b的结构中，用于气缸暂停模式的油路26a和27a被省略，只有油路26b被保留。即，在进气***中，右排7b具有可在利用高速进气凸轮30的阀驱动和利用低速进气凸轮33的阀驱动之间进行两级切换的结构。在排气***中，右排7b具有仅由排气侧凸轮32实现的阀驱动的结构。

一部分气缸(左侧排上的三个气缸)被暂停的运行状态通过右侧和左侧排7b和7a上的可变阀门***17a和17b达到。

在可变阀门装置18，19和20中，凸轮随动摇杆60，70和80的杆体60x、70x和80x(整个摇杆)包括承受较高冲击载荷的部分。该部分的实例包括承受凸轮30、32和33及抵靠在活塞46、53及102上的抵接部69、79及89的位移的区域。

因此，承受较高冲击载荷的部分由经淬火而保证其强度的钢制成。即杆体60x、70x和80x由以下工序制成。杆体60x、70x和80x由铁基金属材料，具体地说就是钢铸造而成。对铸造产品进行淬火可保证其强度，对铸造产品进行磨削可保证其尺寸精度。

阀驱动摇杆35和90包括缸筒43、51及99。容纳活塞46、53和102的缸筒43、51及99需要较高的精度。与摇杆60，70和80不同，缸筒43、51及99无需较高的强度。

对尺寸精度的要求高于对强度要求的阀驱动摇杆35和90不是由需要热处理的铁基金属材料如钢制成，而是由不需要热处理的非铁基金属材料制成。

具体地，在阀驱动摇杆35和90中，铝材被用作形成材料。阀驱动摇杆35和90的杆体35x和90x(除活塞外的整体)由铝制成。

如图8至12所示，在铝制阀驱动摇杆35和90中，设在制动部分41和96前部的制动块41a和96a可分别保护制动部分41和96不受磨损。作为与非提升凸轮31接触并滑动的部件，制动块41a和96a由具有极好抗磨性的部件单独形成。

这样就配置好了铝制阀驱动摇杆35和90。如图8所示，在制动部分41和96的前端部，在制动块41a和96a的非提升凸轮31旋转方向的后侧上形成制动器41b和96b，使制动块41a和96a不会因非提升凸轮31的旋转而与其分离。制动器41b和96b分别由凸出部形成。

现参考图5至8介绍可变阀门***17的动作。假设依照车辆的运行状态的激活低速模式的指令被送至控制单元122，OCV120和121进而被控制单元122关闭，即油压***不对油路26a，26b及27a施加作用。

因此，如图5中的实线所示，左排7a的切换操作部40a(进气)上的窗部44被活塞46堵住(依靠压缩弹簧47的弹性力)。如图6中实线所示，切换操作部40b(进气)上的窗部50被打开(依靠压缩弹簧54的弹性力)。如图7所示，左排7a的切换操作部98(排气)上的窗部100被活塞102堵住(依靠压缩弹簧103的弹性力)。

进而，在左排7a的进气侧(高速)凸轮随动摇杆70进行空摇。，同时，(低速)凸轮随动摇杆60在抵靠在活塞46上的同时进行摇动。在左排7a的排气侧，凸轮随动摇杆80在抵靠在活塞102上的同时进行摇动。

因此，在进气侧，从凸轮随动摇杆60传递来的(低速)进气凸轮33的位移通过一对摇臂37从阀驱动摇杆35传递至一对进气阀13a和13b，并驱动进气阀13a和13b。

在排气侧，从凸轮随动摇杆80传递来排气凸轮32的位移通过一对延伸向阀端的摇臂93从阀驱动摇杆90的连接臂95传递至一对排气阀15a和15b，并驱动排气阀15a和15b。

同左排7a相同，在右排7b的可变阀门装置20上，(高速)凸轮随动摇杆空摇。因此，只有传递至阀驱动摇杆的低速进气凸轮位移被传递至一对进气阀，并驱动进气阀。在排气侧的可变阀门装置21上，排气凸轮的位移由一对臂直接传递至一对排气阀，臂通过阀驱动摇杆驱动排气阀。

因此，在图13中低速凸轮和排气凸轮的联合作用下，V型发动机运行在低速模式，即V型发动机输出在正常运行时所需的发动机性能。

当依照车辆的运行状态的激活高速模式的指令被送至控制单元122时，只有用于高速模式的OCV121被控制单元122打开，即油压只作用于油路26b。

然后，油压作用于左排7a的(进气侧)切换操作部40b的销55上。因此活塞53被销55向上驱动，并如图6中双点划线所示堵住窗部50。在左排7a的排气侧，切换操作部98的窗部被活塞102堵住。

因此，如图6中的双点划线所示，进气侧凸轮随动摇杆70抵靠在活塞53上的同时进行摇动。

此时，切换操作部40a的窗部44被活塞46堵住。然而，由于高速进气凸轮30的外形大于低速进气凸轮33，只有从凸轮随动摇杆70传递来的(高速)进气凸轮30的位移通过一对摇臂37从阀驱动摇杆35传递到一对进气阀13a和13b上。

即，进气阀13a和13b被高速进气凸轮30驱动。排气凸轮32的位移从凸轮随动摇杆80传递到凸轮驱动摇杆90的连接臂95上，连接臂95持续驱动排气阀15a和15b。

在右排7b的可变阀门装置20中，同左排7a相同，从凸轮随动摇杆传递而来的(高速)进气凸轮的位移通过一对摇臂从阀驱动摇杆传递至一对进气阀，并驱动进气阀。右排7b的可变阀门装置21通过阀驱动摇杆直接并持续地驱动一对排气阀。

因此，在图13中高速凸轮和排气凸轮的联合作用下，V型发动机运行在高速模式。即在高速运行时，V型发动机切换至输出高速特性。

当依照车辆的运行状态的激活气缸暂停模式的指令被送至控制单元122时，只有用于气缸暂停模式的OCV120被控制单元122打开，使油压作用于油路26a和27a。

因此，在左排7a的进气侧，油压作用在销48上将其向上驱动，并将切换操作部40a的活塞46向上顶起以打开窗部44，如图5中双点划线所示。

因为油压未作用在切换操作部40b上，如图6所示，窗部50保持打开状态。在排气侧，切换操作部98的活塞102也被销104的上升而向上驱动，并将切换操作部98的窗部100打开。

因此，在左排7a中，凸轮随动摇杆60(进气：低速)，凸轮随动摇杆70(进气：高速)及凸轮随动摇杆80(排气)进行空摇，阻断了用于驱动阀的驱动力传递至阀驱动摇杆35和90(进气及排气)。

因此，如图8所示，由于阀驱动摇杆35和90的制动部分41和96在非提升凸轮31的圆形凸轮面(外周面)上持续滑动，进气阀13a和13b及排气阀15a和15b保持在关闭状态。凸轮随动摇杆60、70及80通过推动器60a、70a及80a持续压靠凸轮面。

在左排7a中，凸轮随动摇杆60、70及80与阀驱动摇杆35和90之间的分离阻止了进气阀13a和13b及排气阀15a和15b的提升(打开及关闭)。

此时，与低速模式相同，在右排7b的进气可变阀门装置20和排气可变阀门装置21的每一个中，低速进气凸轮的位移持续地传递至进气阀，而排气凸轮的位移持续地传递至排气阀，切换至部分气缸(左排7a上的气缸)被暂停的气缸暂停模式。

因此，在排气侧采用门型阀驱动摇杆90的发动机中，即使阀驱动摇杆90如图3所示那样布置在偏向排气阀15a和15b之间的一侧(气缸3一侧)，通过改变轴套92的宽度或摇臂93的位置，驱动阀摇杆的两摇臂93可自排气阀15a和15b所在位置到摇臂轴27的所在位置的直线通道平行布置在凸轮随动摇杆80的两端。

此外，通过臂93末端部与连接臂95的连接，当阀驱动摇杆90被下压打开排气阀15a和15b或当阀驱动摇杆90返回关闭排气阀15a和15b时，一对摇臂93上所承受的载荷无摇摆应力。

因此，门型阀驱动摇杆90总是可以重复预设的阀提升动作，以提高发动机性能。此外，当对凸轮随动摇杆80和阀驱动摇杆90间的传递进行切换的切换操作部98设在连接臂95上时，因为来自凸轮随动摇杆80的载荷对称地作用在排气阀15a和15b上，即，因为载荷均匀地作用在排气阀15a和15b上，阀的提升获得较高的再现性。

特别地，当切换操作部98设置在排气阀15a和15b之间的基本中心处时，平均的载荷作用在排气阀15a和15b上，得到较高的再现性。

因为包括了缸筒和活塞的较重的切换操作部98设在连接臂95上，切换操作部98所增加的重量产生的载荷也均匀地作用，所以阀提升的再现性得到提高。

此外，因为切换部的一部分设在连接部，抑制了重量的增加，不仅减小了摩擦，而且尤其可在发动机高速运行时轻易地再现设计的阀提升，获得较高发动机性能。因为切换抵接部上几乎不会产生载荷偏置，切换抵接部上接触点的移动被抑制，因此，切换区的磨损得到抑制，耐久性增强。

根据执行模式切换的可变阀门装置18、19及20，凸轮随动摇杆60、70及80(由铁基金属制成)所需的强度由淬火(热处理)保证。

与凸轮随动摇杆60、70及80相连的阀驱动摇杆35和90由非铁基金属材料制成，无需进行热处理。因此，阀驱动摇杆35和90可保证尺寸精度。同样情况也适用于右排7b。

与凸轮随动摇杆60、70及80不同，在尺寸精度要求优先的阀驱动摇杆35和90中，非铁基金属材料的采用不但省去了淬火(热处理)，而且省去了对通过热处理使其硬度加强的区域的磨削处理。即阀驱动摇杆35和90做成近似颈状的外形，降低了部件完工所需的机加工工时。

因此，由于阀驱动摇杆35和90中使用与凸轮随动摇杆60、70及80不同的金属，即非铁基金属制成，可变阀门装置18、19及20的成本下降。因为带有活塞46、53及102的阀驱动摇杆35和90由非铁基金属中的铝制成，需要机加工的区域，即容纳活塞46、53及102的缸筒43、51及99的每个部分不仅可通过磨削形成，还可通过其它机加工方法形成。因此，机加工性得到改善，可合理进行机加工。

阀驱动摇杆35和90中没有因淬火而产生热变形的风险，所以可容易地获得较高精度。因此，可变阀门装置18、19及20的成本可进一步下降。

即使阀驱动摇杆35和90由无需热处理的非铁基金属如铝制成，其仍具有足够的耐久性，因为在阀驱动摇杆35和90中抵抗摇摆的强度得到加强。结果，阀驱动摇杆90的机加工工时减少。

由于凸轮随动摇杆的对称布置，每个活塞所受载荷是基本相同的。因此，因为油缸的磨损受到抑制，即使阀驱动摇杆35和90是用无需淬火的非铁基金属如铝制成，阀驱动摇杆35和90也具有足够的耐久性。在凸轮随动摇杆非对称布置的情况下，某一缸筒承受较大载荷，使其容易磨损。

图14是依照本发明的第二实施例的可变阀门装置。在第一实施例中，切换操作部98设在阀驱动摇杆90的连接臂95中，翼部84设在凸轮随动摇杆80中，且传递在凸轮随动摇杆80和阀驱动摇杆90之间被切换。

如图14所示，作为选择，翼部84(对应于发明中的切换部)设在阀驱动摇杆90的连接臂95中，切换操作部98设在凸轮随动摇杆80中，传递可在凸轮随动摇杆80和阀驱动摇杆90之间切换。

而第二实施例中功能与第一实施例相似的部分用相同的数字标明，描述则省略。

第二实施例可获得与第一实施例相同的效果。

图15和16所示为依照本发明的第三实施例中，铝制的阀驱动摇杆中每个部分都由薄金属片形成的基本圆柱形(C形)的衬套被安装在缸筒的内表面上。

图15和16所示为典型结构。图16中所示圆柱形衬套200固定在阀驱动摇杆35的缸筒43、51的内表面上。衬套200上与窗部44和50对应的部分是打开的。衬套200被沿其延伸方向的弹力固定。衬套200当然也可与另一阀驱动摇杆的缸筒配合。衬套200由铁基金属材料如钢制成。

因此，当设置衬套200后，活塞46和53的滑动载荷主要施加在衬套200上，因此除获得第一实施例的效果外，缸筒43和51的耐磨性还得到增强。

而在图15和16中，功能与第一实施例相似的部分用相同的数字标明，描述则省略。

衬套200可用于第二实施例中描述的可变阀门装置。

本发明不受上述实施例限制，在不背离本发明范围的前提下可作各种改变或调整。例如，在上述实施例中，本发明用于V型发动机。作为选择，本发明也可用于气缸的布置有所不同的其它发动机，如直列发动机。

尽管在实施例中，在非提升凸轮和排气凸轮间进行切换，本发明也适用于在较小提升和包括此较小提升在内的较大提升之间进行切换的情形。在此情形下，尽管低提升时，载荷会不平衡，却不会产生问题，因为低提升时载荷较小。在伴随高载荷的高提升过程中，本发明的效果可类似地获得。

其它的优点和调整对本领域的技术人员来说可轻易获得。因此，具有更广泛特性的发明不受具体细节及所示的代表性实施例及此处描述的限制。因此，在不背离所附权利要求及其等同者所限定的总体发明构思的主旨或范围的情况下，可进行各种调整。

Claims (7)

1.一种用于内燃机的可变阀门装置，所述装置包括：

具有凸轮、以可旋转方式设置在内燃机内的凸轮轴；

布置在所述凸轮轴旁的摇杆轴；

由所述凸轮驱动的阀；

以可旋转方式设置在所述摇杆轴上的凸轮随动摇杆，所述凸轮随动摇杆通过跟随所述凸轮而被摇动；

以可旋转方式设置在所述凸轮随动摇杆旁并驱动所述阀的阀驱动摇杆，所述凸轮随动摇杆或阀驱动摇杆的杆体由铁基金属材料制成，另一个的杆体则由与上述铁基金属材料不同的材料制成，所述不同材料不需热处理；

使所述阀驱动摇杆在驱动状态和非驱动状态间切换的切换部。

2.如权利要求1所述的用于内燃机的可变阀门装置，其特征在于，所述切换部包括：

形成在所述另一个杆体上具有缸筒和活塞的切换操作部，所述缸筒与摇杆轴的油路连通，所述活塞以可滑动的方式***到所述缸筒中；及

可凭借所述活塞的滑动而抵靠在所述活塞上的形成在所述杆体之一上的抵接部，及

设在所述缸筒的内表面上由所述铁基金属材料制成的衬套。

3.如权利要求2所述的用于内燃机的可变阀门装置，其特征在于，所述不同材料为非铁基金属。

4.如权利要求3所述的用于内燃机的可变阀门装置，其特征在于，所述非铁基金属材料为铝材料。

5.如权利要求1所述的用于内燃机的可变阀门装置，其特征在于，所述阀驱动摇杆包括：

两端被所述摇杆轴以可旋转方式支撑的轴套，所述凸轮随动摇杆位于所述轴套之间；

一对摇臂，所述一对摇臂包括从所述轴套向所述阀直线延伸的臂的；及

在所述延伸臂端部连接所述摇臂的连接臂。

6.如权利要求5所述的用于内燃机的可变阀门装置，其特征在于，所述切换部可将所述凸轮随动摇杆的位移在传递至所述阀驱动摇杆和不传递至所述阀驱动摇杆之间切换，且

所述切换部在所述阀驱动摇杆侧的一部分设在所述连接臂中。

7.如权利要求6所述的用于内燃机的可变阀门装置，其特征在于，所述切换部包括：

具有缸筒和活塞的切换操作部，所述缸筒与摇杆轴的油路连通，所述活塞以滑动方式***到所述缸筒中；及

可凭借所述活塞的滑动而抵靠在所述活塞上的抵接部，且

所述切换部和抵接部之一形成在所述连接臂中。

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