РЕГУЛИРУЕМЫЙ ПРИВОД КЛАПАНОВ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2011 года по МПК F01L13/00 

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к регулируемому приводу клапанов для двигателя внутреннего сгорания, изменяющему период открывания клапана.

Уровень техники

Для поршневого двигателя с кривошипно-шатунным механизмом (двигателя внутреннего сгорания), устанавливаемого в автомобиле, разработан регулируемый привод клапанов, который изменяет период открывания клапанов в соответствии с рабочим состоянием двигателя, чтобы надлежащим образом управлять клапанными характеристиками впускных и выпускных клапанов.

Многие регулируемые клапанные приводы этого типа имеют конфигурацию, в которой кулачок, который установлен с возможностью вращения на внешнюю окружную поверхность распределительного вала (кулачкового приводного вала), установленного на головке цилиндров, объединен с регулируемым механизмом изменения периода открывания клапанов, который изменяет скорость вращения распределительного вала в заданных циклах для передачи вращения на кулачок, как описано в Бюллетене японских патентов (выложенная заявка №10-280925). Многочисленные регулируемые механизмы изменения периода открывания клапанов имеют конструкцию муфты Олдхема, в которой приводное плечо закреплено на внешней периферийной поверхности распределительного вала в положении рядом с кулачком, эксцентриковый вал установлен на внешней периферийной поверхности распределительного вала в положении рядом с приводным плечом для вращения с эксцентриситетом, а гармонизирующее кольцо (промежуточный вращающийся элемент) установлено с возможностью вращения на внешней периферийной поверхности эксцентрикового вала. Более конкретно, в регулируемом механизме изменения периода открывания клапанов используется конструкция, которая приводит в действие клапан посредством передачи постоянной скорости вращения распределительного вала, которая выдается с приводного плеча, на гармонизирующее кольцо посредством использования передающего элемента на входной стороне, преобразования вращения с постоянной скоростью во вращение с непостоянной скоростью, которое происходит с изменением скорости в заданном цикле, и передачи вращения от бобышки, которая выступает от внешней периферии конца кулачка, на кулачок посредством использования передающего элемента на выходной стороне. Чтобы осуществить сдвиг фазы, осуществляют регулирование запаздывания или опережения фазы поворота кулачка относительно угла поворота распределительного вала и изменяют период открывания клапанов.

Чтобы установить регулируемый механизм изменения периода открывания клапанов в ограниченной области между каждыми соседними цилиндрами головки цилиндров, этот механизм имеет конструкцию, в которой бобышка, выступающая из внешней окружной поверхности конца кулачка расположена близко к боковому участку приводного плеча параллельно этому боковому участку приводного плеча, чтобы осуществить передачу вращения от гармонизирующего кольца, а гармонизирующее кольцо устанавливают на эксцентриковый вал, имеющий несколько больший диаметр, чем распределительный вал, располагающийся внутри входного участка зубчатой передачи регулируемого механизма.

Как описано в Бюллетене японских патентов, регулируемый механизм изменения периода открывания клапанов снабжен подшипниковым элементом, таким как игольчатый подшипник, между внешней периферийной поверхностью эксцентрикового вала и внутренней периферийной поверхностью гармонизирующего кольца для плавного вращения гармонизирующего кольца.

Подшипниковой элемент можно располагать в направлении выпадения или, конкретнее, по направлению к кулачку благодаря изменению движения гармонизирующего кольца (в результате изменения направления эксцентриситета).

Перемещение подшипникового элемента устраняет надежную опору гармонизирующего кольца. Кроме того, это перемещение вызывает аномальное абразивное истирание. Подшипниковая часть находится в положении, имеющем эксцентриситет относительно эксцентрикового вала, чтобы создать опору для гармонизирующего кольца, а бобышка кулачка располагается рядом с приводным плечом соосно с распределительным валом. Ввиду этого перемещения торец подшипникового элемента повторно оказывается обращенным к торцу приводного плеча и обращенным к бобышке кулачка во время вращения гармонизирующего кольца. В частности, бобышка кулачка оказывается снаружи от приводного плеча, так что весь торец бобышки полностью повторяет движение отклонения подшипникового элемента наружу и возврата подшипникового элемента внутрь. По этой причине, если торец подшипникового элемента хоть немного выступает из промежутка между эксцентриковым валом и гармонизирующим кольцом, возникает настолько аномальное абразивное истирание, что торец подшипникового элемента и угол торца бобышки мешают друг другу, когда бобышка проходит мимо торца подшипникового элемента.

Можно предотвратить выступание подшипникового элемента, воспользовавшись конструкцией, в которой подшипниковая часть закреплена между гармонизирующим кольцом и эксцентриковым валом посредством прессовой посадки, или конструкцией, в которой между гармонизирующим кольцом и эксцентриковым валом независимо установлен стопор.

Однако в случае прессовой посадки затруднено надежное предотвращение осевого движения подшипникового элемента из-за высокой упругой деформируемости гармонизирующего кольца.

Если используется стопор, то приходится делать подшипниковый элемент, имеющий малую длину (что приводит к уменьшению прочности подшипникового элемента), чтобы обеспечить пространство для установки стопора. В результате не удается сохранить достаточную прочность опоры гармонизирующего кольца, что обуславливает еще одну проблему.

Возможный способ предотвращения аномального абразивного истирания заключается в том, чтобы располагать торец приводного плеча и торец кулачка заподлицо друг с другом, вследствие чего бобышка плавно проходит между торцом подшипникового элемента и торцом приводного плеча. Поскольку приводное плечо и кулачок являются разными элементами и движутся по-разному, невозможно полностью согласовать торцы этих элементов друг с другом без ступеньки или зазора. Таким образом трудно избежать аномального абразивного истирания.

Раскрытие изобретения

Настоящее изобретение создано в свете вышеизложенных нюансов. Задача изобретения состоит в том, чтобы разработать регулируемый привод клапанов двигателя внутреннего сгорания, препятствующий движению подшипникового элемента в направлении выпадения и предотвращающий мешающее воздействие торца подшипникового элемента и кулачка друг на друга, с простой конструкцией, которая не требует внесения изменений в подшипниковый элемент и промежуточный вращающийся элемент.

Регулируемый привод клапанов двигателя внутреннего сгорания в соответствии с изобретением включает в себя: головку цилиндров, имеющую впускной или выпускной клапан; кулачковый приводной вал, установленный с возможностью вращения на головке цилиндров; кулачок, установленный с возможностью вращения на кулачковом приводном валу и имеющий выступ для привода клапана; и регулируемый клапанный механизм, который включает в себя приводное плечо, прикрепленное рядом с одним концом кулачка на кулачковом приводном валу, элемент эксцентрикового вала, который установлен с возможностью качания в положении, противоположном кулачку по отношению к приводному плечу на кулачковом приводном валу, имеет внешнюю периферийную поверхность с эксцентриситетом относительно оси кулачкового приводного вала и выполнен с возможностью регулирования эксцентриситета, и промежуточный вращающийся элемент, который установлен с возможностью вращения посредством подшипникового элемента вокруг внешней периферийной поверхности элемента эксцентрикового вала и соединен с приводным плечом, при этом регулируемый клапанный механизм выполнен с возможностью изменения периода открывания клапана посредством передачи вращения кулачкового приводного вала посредством приводного плеча и промежуточного вращающегося элемента на кулачок и регулирования эксцентриситета элемента эксцентрикового вала. Приводное плечо включает в себя торец, который перекрывается с торцом подшипникового элемента независимо от положения поворота приводного плеча относительно элемента эксцентрикового вала, когда выступает вдоль оси кулачкового приводного вала. Торец приводного плеча выступает дальше, чем торец кулачка к подшипниковому элементу.

При наличии такой конструкции приводное плечо в какой-то момент оказывается безопасно обращенным к торцу подшипникового элемента независимо от положения поворота приводного плеча относительно элемента эксцентрикового вала. Поэтому торец подшипникового элемента предотвращает движение подшипникового элемента в направлении выпадения и подавляет необязательное перемещение подшипникового элемента. Даже если торец подшипникового элемента немного выступает, он просто ударяется о торец приводного плеча, и помехи с его стороны частям кулачка предотвращаются, не вызывая отказ. Кроме того, поставленную задачу можно решить с помощью простой конструкции, которая не требует изменения подшипникового элемента и промежуточного вращающегося элемента.

В предпочтительном аспекте изобретения приводное плечо имеет прикрепленное кольцо, которое прикреплено к кулачковому приводному валу, и плечевой участок, который выступает из прикрепленного кольца в радиальном направлении наружу и передает крутящий момент на промежуточный вращающийся элемент. Торец на подшипниковой стороне прикрепленного кольца перекрывается с торцом подшипникового элемента в приводном плече.

При наличии этой конструкции не допускается перемещение подшипникового элемента в направлении выпадения из-за присутствия торца прикрепленного кольца приводного плеча. Даже если торец подшипникового элемента немного выступает, он просто ударяется о торец прикрепленного кольца, вследствие чего можно предотвратить мешающее взаимодействие между кулачком и приводным плечом, не вызывая отказ. Кроме того, поставленную задачу можно решить с помощью простой конструкции, в которой просто изменена форма прикрепленного кольца.

В дополнительном предпочтительном аспекте кулачок имеет бобышку, на которую передается крутящий момент промежуточного вращающегося элемента, в положении, которое отстоит от оси кулачка. Бобышка проходит к промежуточному вращающемуся элементу. Кулачок имеет контактную поверхность, которая вступает в контакт с находящимся на стороне кулачка торцом прикрепленного кольца приводного плеча и определяет осевое положение кулачка относительно приводного плеча. Прикрепленное кольцо имеет осевую длину, превышающую осевую длину между контактной поверхностью кулачка и находящейся на стороне конца поверхностью бобышки.

При наличии такой конструкции контактная поверхность кулачка и находящийся на стороне кулачка торец приводного плеча введены в контакт друг с другом, и именно этим определяются осевые положения и осевые длины кулачка и приводного плеча. Это делает возможным точное задание величины выступания торца прикрепленного кольца приводного плеча от торца бобышки кулачка. Следовательно, торец бобышки и промежуточный вращающийся элемент располагаются как можно ближе друг к другу и поэтому можно плавно передавать силу с промежуточного вращающегося элемента на бобышку.

Дополнительный объем применимости настоящего изобретения станет очевидным из нижеследующего подробного описания. Вместе с тем, следует отметить, что подробное описание и конкретные примеры, хотя они и демонстрируют предпочтительные варианты осуществления изобретения, приводятся лишь с целью иллюстрации, поскольку различные изменения и модификации, находящиеся в рамках сущности и объема изобретения, станут понятными специалистам в данной области техники из этого подробного описания.

Краткое описание чертежей

Лучше понять настоящее изобретение можно будет, изучив подробное описание, приведенное ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, носящие лишь иллюстративный характер и поэтому не ограничивающие настоящее изобретение, при этом:

на фиг.1 представлено сечение, иллюстрирующее регулируемый привод клапанов двигателя внутреннего сгорания в соответствии с одним вариантом осуществления настоящего изобретения;

на фиг.2 представлен вид в перспективе с пространственным разнесением элементов существенной части регулируемого привода клапанов;

на фиг.3 представлено сечение, иллюстрирующую часть, обведенную кругом А на фиг.1, в увеличенном масштабе;

на фиг.4А-4D представлен пояснительный вид, иллюстрирующий траектории приводного плеча и бобышки, движущихся по торцу подшипникового элемента регулируемого привода клапанов;

на фиг.5 представлен пояснительный вид рабочих характеристик регулируемого привода клапанов; и

на фиг.6 представлен график для пояснения изменений периода открывания клапанов, который получается в соответствии с рабочими характеристиками.

Подробное описание изобретения

Ниже будет приведено описание изобретения применительно к одному варианту осуществления, показанному на фиг.1-6.

На фиг.1 представлено сечение, иллюстрирующее двигатель внутреннего сгорания, в котором установлен регулируемый привод клапанов, например, в системе привода впускных клапанов двигателя. На фиг.1 позиция 1 обозначает блок цилиндров двигателя внутреннего сгорания, например блок цилиндров (показанный только на фиг.1) четырехцилиндрового поршневого бензинового двигателя с кривошипно-шатунным механизмом (именуемого далее просто двигателем). Позиция 2 обозначает головку цилиндров, установленную на головку блока 1 цилиндров.

Сначала будет пояснена основная конфигурация двигателя. В блоке 1 цилиндров имеются четыре цилиндра 4 (на фиг.1 показаны только некоторые из этих цилиндров), расположенные в ряд вдоль направления спереди назад двигателя. В каждом цилиндре 4 установлен с возможностью совершения возвратно-поступательного движения скольжения поршень 5. Хотя это и не показано, поршень 5 соединен с коленчатым валом двигателя шатуном.

Под головкой 2 цилиндров находятся камеры 6 сгорания, выполненные в соответствии с цилиндрами 4. В камере 6 сгорания выполнены пара впускных каналов 7 и пара выпускных каналов, которые не показаны. Камера 6 сгорания также вмещает два впускных клапана 8 (соответствующих клапану согласно изобретению) для открывания и закрывания впускных каналов 7 и два выпускных клапана, которые не показаны, для открывания и закрывания выпускных каналов. И впускные клапаны 8, и выпускные клапаны являются клапанами нормально закрытого типа, закрываемыми пружинами 9 клапана. Хотя это и не показано, в камере сгорания 6 расположена свеча зажигания, вследствие чего повторно осуществляются заданные циклы сгорания (четырехтактные циклы, включающие в себя такт впуска, такт сжатия, рабочий такт (такт сгорания и расширения) и такт выпуска).

Распределительный вал 10 впускных клапанов (соответствующий кулачковому приводному валу согласно изобретению) и распределительный вал выпускных клапанов (не показан) располагаются на верхнем участке головки 2 цилиндров вдоль направления, в котором выровнены цилиндры 4. Распределительный вал 10 впускных клапанов и распределительный вал выпускных клапанов соединены с концом коленчатого вала, который не показан посредством цепи механизма газораспределения, которая не показана, или аналогичного средства. Распределительный вал 10 впускных клапанов и распределительный вал выпускных клапанов приводятся в действие выходной мощностью вала, которая выдается с коленчатого вала.

Как показано на фиг.1, регулируемый привод 15 клапанов установлен на распределительном валу 10 впускных клапанов двигателя. Регулируемый привод 15 клапанов имеет регулируемую конструкцию, которая изменяет вращение с постоянной скоростью распределительного вала, преобразуя его во вращение с непостоянной скоростью для изменения периода открывания впускного клапана 8. Эта регулируемая конструкция состоит из кулачка 16, установленного с возможностью вращения вокруг внешней периферийной поверхности распределительного вала 10 впускных клапанов в связи с каждым цилиндром 4, и регулируемого механизма 28 изменения периода открывания клапанов, обеспечивающего вращение с эксцентриситетом и установленного на кулачке 16.

На фиг.2 представлен вид в перспективе с пространственным разнесением элементов, иллюстрирующий кулачок 16 и регулируемый механизм 28 изменения периода открывания клапанов для одного цилиндра.

Теперь со ссылками на фиг.2 будет пояснена каждая часть упомянутой регулируемой конструкции. Кулачок 16 имеет цилиндрическое основное тело 17, установленное с возможностью вращения на внешней периферийной поверхности распределительного вала 10 впускных клапанов, пару выступающих участков 18, выполненных на внешней периферийной поверхности основного тела 17, и бобышку 19, выполненную выступающей на внешней периферийной поверхности одного конца основного тела 17 и находящуюся рядом с одним из выступающих участков 18. Внешняя периферийная поверхность между выступающими участками 18 установлена с возможностью вращения на подшипник, расположенный между впускными клапанами 8 (и показанный только на фиг.1).

Бобышке 19 придана форма треугольной пластины, как показано штрихпунктирными линиями на фиг.2 и 4A-4D. Более конкретно, бобышке 19 придана форма блока треугольного элемента, в котором основание 19х выступает из внешней периферийной поверхности торца основного тела 17 к концу, а более конкретно - в направлении вперед, и имеется вершина 19y, которая является кончиком и выступает в радиальном направлении основного тела 17.

Рабочая поверхность каждого из выступающих участков 18 находится в непосредственном контакте с толкателем 8а клапана, установленным на принимающем участке впускного клапана 8, например на соответствующем основанию конце впускного клапана 8, так что впускной клапан 8 можно приводить в действие выступающим участком 18.

Регулируемый механизм 28 изменения периода открывания клапанов включает в себя механизм 30 сообщения непостоянной скорости и задающую период секцию 40, которая задает период открывания клапанов. Механизм 30 сообщения непостоянной скорости является механизмом, который преобразует вращение с постоянной скоростью распределительного вала 10 впускных клапанов во вращение с непостоянной скоростью для передачи на кулачок 16. Более конкретно, механизм 30 сообщения непостоянной скорости образован муфтой Олдхема.

Другими словами, как показано на фиг.1 и 2, муфта включает в себя приводное плечо 31, которое расположено на распределительном валу впускных клапанов рядом с торцом находящегося на стороне бобышки 19 конца кулачка 16, эксцентриковый вал 33, установленный с возможностью вращения на внешней периферийной поверхности распределительного вала 10 впускных клапанов, находящегося рядом с приводным плечом 31, гармонизирующее кольцо 32, служащее в качестве промежуточного вращающегося элемента, которое установлено с возможностью вращения вокруг внешней периферийной поверхности эксцентрикового вала 33, и подшипниковый элемент, например, игольчатый подшипник 34, который расположен между внешней периферийной поверхностью эксцентрикового вала 33 и внутренней периферийной поверхностью гармонизирующего кольца 32.

Игольчатый подшипник 34 имеет конструкцию, в которой корпус подшипника, полученный просто удержанием большого количества игл 34а с помощью обоймы, которая не показана, установлен на внешней периферийной поверхности эксцентрикового вала 33, а гармонизирующее кольцо 32 установлено на внешней периферийной поверхности корпуса подшипника, что создает гармонизирующему кольцу 32 опору с возможностью вращения. Игла 34а имеет максимальную длину, полученную путем вычитания длины, необходимой для формирования обоймы, из длины противоположных цилиндрических поверхностей эксцентрикового вала 33 и гармонизирующего кольца 32.

Эксцентриковый вал 33 выполнен из элемента вала, имеющего несколько больший внешний диаметр, чем распределительный вал 10 впускных клапанов. Внешняя периферийная поверхность элемента вала имеет эксцентриситет относительно оси распределительного вала 10 впускных клапанов, а гармонизирующее кольцо 32 вращается на внешней периферийной поверхности элемента эксцентрикового вала, находящейся в состоянии, соответствующем эксцентриситету.

Приводное плечо 31 имеет прикрепленное кольцо 31а, которое установлено на внешней периферийной поверхности участка распределительного вала, и плечевой участок 31b, выступающий радиально наружу из положения на прикрепленном кольце 31а, которое сдвинуто в периферийном направлении на 180° от бобышки 19. Прикрепленное кольцо 31а (соосно) прикреплено к распределительному валу 10 впускных клапанов с помощью крепежного элемента, например штифтового элемента. Приводное плечо 31 установлено в положении рядом с торцом кулачка 16. Бобышка 19 кулачка 16 располагается после бокового участка прикрепленного кольца 31а, который находится на стороне, противоположной плечевому участку 31b. Бобышка 19 находится в положении рядом с боковым участком приводного плеча 31 параллельно этому боковому участку. Вся бобышка 19 компактно располагается вокруг конца приводного плеча 31.

Концевой участок любого из сменных штифтов 35а и 35b установлен с возможностью вращения в торце вершины плечевого участка 31b и торце бобышки 19. Концевой участок сменного штифта 35а (передающего элемента на входной стороне), выступающий из плечевого участка 31b, установлен с возможностью скольжения в канавке 36а скольжения, выполненной в торце гармонизирующего кольца 32, простираясь в радиальном направлении. Концевой участок сменного штифта 35b (передающего элемента на выходной стороне), выступающий из бобышки 19, проходит через гармонизирующее кольцо 32 и установлен с возможностью скольжения в канавке 36b, выполненной в положении, сдвинутом относительно канавки 36а под углом 180°, проходя в радиальном направлении.

Таким образом, вращение распределительного вала 10 впускных клапанов передается от приводного плеча 31 посредством передаточного штифта 35а к гармонизирующему кольцу 32, а затем передается от гармонизирующего кольца 32 посредством передаточного штифта 35b и бобышки 19 к кулачку 16. Другими словами, вращение распределительного вала 10 впускных клапанов передается на кулачок 16 после преобразования во вращение с изменяющейся скоростью в заданном цикле, как показано сплошной или пунктирной линиями на фиг.5(b), посредством гармонизирующего кольца 32, которое вращается с эксцентриситетом вокруг эксцентрикового вала 33 (вокруг распределительного вала 10 впускных клапанов), как показано на видах (а) и (b) согласно фиг.5, обеспечивая определенное запаздывание и опережение.

Ввиду расположения эксцентрикового вала 33 находящийся на стороне гармонизирующего кольца 32 торец прикрепленного кольца 31а приводного плеча 31 выполнен в виде торца 31 с (соответствующего торцевому участку согласно изобретению), который продолжается, перекрываясь с торцом игольчатого подшипника 34, когда вращение передается с распределительного вала 10 впускных клапанов на кулачок 16. Торец прикрепленного кольца 31а выполнен таким образом, что перекрывается с торцом игольчатого подшипника 34 независимо от относительного положения приводного плеча 31 относительно эксцентрикового вала 33, когда выступает вдоль оси распределительного вала 10. Как показано на фиг.1 и 3 (это чертеж, на котором часть, окруженная кругом А, показанным на фиг.1, изображена в увеличенном масштабе), торец 31с выступает от торца бобышки 19 к игольчатому подшипнику 34. Расстояние S между бобышкой 19 и гармонизирующим кольцом 32 предпочтительно является как можно более коротким. Этот аспект реализован потому, что передаточный штифт 35b можно ввинчивать с малым усилием, то есть плавная передача крутящего момента от гармонизирующего кольца к бобышке 19 оказывается возможной, если расстояние S мало.

По этой причине, данный вариант осуществления предусматривает конструкцию, описываемую ниже. Как очевидно из фиг.3, основное тело 17 кулачка 16 имеет контактную поверхность 16а, которая вступает в контакт с левым, если смотреть на чертеж, торцом прикрепленного кольца 31а приводного плеча 31, чтобы осуществить осевое позиционирование кулачка 16 относительно приводного плеча 31. Это гарантирует точное относительное позиционирование кулачка 16 и приводного плеча 31. Прикрепленное кольцо 31а имеет осевую длину В, которая задана несколько большей, чем осевая длина между торцом 16а кулачка 16 и торцом 19а конца бобышки 19. Соответственно, расстояние, на которое торец 31 с прикрепленного кольца 31а приводного плеча 31 выступает дальше, чем торец 16а кулачка 16, можно задать с высокой точностью. То есть расстояние S можно задать как можно более коротким.

Задающая период секция 40 имеет конструкцию, в которой входное зубчатое колесо 41 выполнено за одно целое с эксцентриковым валом 33, как показано на фиг.1 и 2. Входное зубчатое колесо 41 образовано кольцевым зубчатым колесом, которое соосно с распределительным валом 10 впускных клапанов. Когда уставка периода открывания клапанов вводится с помощью входного зубчатого колеса 41, ось эксцентрикового вала 31 совершает оборот с эксцентриситетом вокруг оси распределительного вала 10 впускных клапанов. Каждую часть задающей период секции 40 выполняют с учетом максимального подъема впускного клапана 8, как показано на видах (а) - (с) согласно фиг.5. Предположим, что фаза эксцентриситета устанавливается соответствующей углу ноль градусов (эксцентриситет кверху), при котором осевое положение Р эксцентрикового вала 33 выровнено над осевым положением α распределительного вала 10 впускных клапанов (на стороне, противоположной клапану), как показано на виде (с) согласно фиг.5, фаза поворота выступающего участка 18 относительно угла поворота распределительного вала 10 становится опережающей до максимума, когда распределительный вал 10 располагается под углом в пределах диапазона от нуля градусов до 180 градусов, и запаздывающей до максимума, когда распределительный вал 10 располагается под углом в пределах диапазона от 180 градусов до 360 градусов. Следовательно, в случае эксцентриситета кверху период открывания клапанов является наибольшим. В отличие от этого, как показано на виде (а) согласно фиг.5, если фаза эксцентриситета устанавливается соответствующей углу 180 градусов (эксцентриситет книзу), при котором осевое положение β эксцентрикового вала 33 выровнено над осевым положением α распределительного вала 10 впускных клапанов (на стороне клапана), фаза поворота выступающего участка 18 относительно угла поворота распределительного вала 10 становится запаздывающей до максимума, когда распределительный вал 10 располагается под углом в пределах диапазона от нуля градусов до 180 градусов, и опережающей до максимума, когда распределительный вал 10 располагается под углом в пределах диапазона от 180 градусов до 360 градусов. В случае эксцентриситета книзу период открывания клапанов является наименьшим. Таким образом, период открывания клапанов можно изменять между двумя упомянутыми положениями, а именно углами между нулем градусов и 180 градусов, в соответствии с фазой эксцентриситета.

Входное зубчатое колесо 41 введено в зацепление с зубчатым колесом 42а вала 42 управления (приводного элемента), как показано пунктирной линией на фиг.1. Когда управление не показанным исполнительным механизмом, который соединен с валом 42 управления, осуществляется в соответствии с рабочим состоянием двигателя, положение эксцентриситета гармонизирующего кольца 32 изменяется вместе с рабочим состоянием двигателя и можно регулировать период открывания впускного клапана 8 каждого цилиндра 4.

Теперь будет описана работа.

В регулируемом приводе 15 клапанов двигателя, имеющем упомянутую конструкцию, осевое положение β эксцентрикового вала 33 впускных клапанов задается за счет использования непоказанного исполнительного механизма под углом ноль градусов фазы эксцентриситета и находится выше, чем осевое положение α распределительного вала 10 впускных клапанов, как показано на виде (с) согласно фиг.5. Таким образом, положение эксцентриситета гармонизирующего кольца 32 установлено в заданном положении.

Выступающий участок 18, проходящий через впускной клапан 8 каждого цилиндра 4, перемещается с опережением до максимума в течение периода открывания клапанов и с задержкой до максимума в течение периода закрывания клапанов, как упоминалось выше. Как показано пунктирной линией на фиг.6, впускной клапан 8 открывается и закрывается с такой характеристикой, которая позволяет обеспечить длительный период открывания клапана, подходящий для работы двигателя, соответствующей езде на высокой скорости.

В отличие от этого осевое положение β эксцентрикового вала 33 со стороны впускных клапанов задано под углом ноль градусов фазы эксцентриситета и находится ниже, чем осевое положение α распределительного вала 10 впускных клапанов, как показано на виде (а) согласно фиг.5, за счет использования исполнительного механизма. Таким образом, гармонизирующее кольцо 32 располагается в заданном положении.

Поэтому выступающий участок 18, проходящий через впускной клапан 8 каждого цилиндра 4, перемещается с запаздыванием до максимума в течение периода открывания клапанов и с опережением до максимума в течение периода закрывания клапанов, как упоминалось выше. Как показано пунктирной линией на фиг.6, впускной клапан 8 открывается и закрывается с такой характеристикой, которая оказывается подходящей для работы двигателя, соответствующей езде на низкой скорости. Излишне говорить, что если изменять угол фазы эксцентриситета эксцентрикового вала 33 в диапазоне от нуля градусов до 180 градусов, то период открывания впускного клапана 8 изменяется между клапанной характеристикой минимального периода открывания клапанов, который показан пунктирной линией на фиг.5 наименьшим, и клапанной характеристикой максимального периода открывания клапанов, который показан сплошной линией на фиг.5.

Во время управления периодом открывания клапанов, например, так, как схематично проиллюстрировано посредством состояния, в котором осевое положение β эксцентрического вала 33, показанного на фиг.4А-4D, задано находящимся ниже осевого положения α распределительного вала 10 впускных клапанов, кольцеобразный торец игольчатого подшипника 34 повторно оказывается обращенным к торцу приводного плеча 31 и обращенным к торцу бобышки 19 кулачка 16 во время вращения гармонизирующего кольца 32. Будучи расположенной снаружи от приводного плеча 31 бобышка 19 кулачка 16 повторяет такое движение, что весь торец бобышки 19 полностью отходит от кольцеобразного торца игольчатого подшипника 34.

В этот момент времени только торец 31с приводного плеча, который продолжает перекрываться с кольцеобразным торцом игольчатого подшипника 34, выступает к игольчатому подшипнику 34 дальше, чем торец бобышки 19. Если игольчатый подшипник 34 движется в таком направлении, что может выпасть из-за изменения направления эксцентриситета гармонизирующего кольца 32, то непрерывно выступающий торец 31с оказывается рядом с торцом игольчатого подшипника 34, как показано на фиг.3, так что кольцеобразный торец игольчатого подшипника 34 в какие-то моменты оказывается обращенным к торцу 31с, а движение игольчатого подшипника 34 в направлении выпадения оказывается регулируемым. Это предотвращает необязательное движение игольчатого подшипника 34, так что гармонизирующее кольцо 32 может быть установлено жестко все время.

Даже если торец игольчатого подшипника 34 хоть немного выступает к кулачку 16, торец игольчатого подшипника 34 просто ударяется о выступающий торец 31с, как показано на фиг.3, и поэтому его движение оказывается регулируемым, а не контактирует с углом торца бобышки 19, который находится в положении отвода от торца 31с. Тогда предотвращается аномальное абразивное истирание.

Поэтому появляется возможность подавить движение игольчатого подшипника 34 в направлении выпадения и предотвратить мешающее взаимодействие между торцом игольчатого подшипника 34 и бобышки 19 кулачка 16 с помощью простой конструкции, которая не требует внесения изменений в игольчатый подшипник, гармонизирующее кольцо 32 и эксцентриковый вал 33. Поскольку выступающий торец 31с образован просто путем увеличения размера толщины приводного плеча 31 или, точнее, размера толщины прикрепленного кольца 31а, это, в частности, обеспечивает простую конструкцию.

Поскольку игольчатый подшипник 34 не испытывает воздействие нагрузки извне, появляется возможность применить иглу 34а, имеющую максимальную длину в пределах ограниченного пространства между гармонизирующим кольцом 32 и эксцентриковым валом 33. Следовательно, можно в достаточной мере гарантировать подшипниковую прочность гармонизирующего кольца 32.

Изобретение не ограничивается одним вариантом осуществления, описанным выше. В рамках сущности изобретения, в него можно внести различные изменения. Например, один вариант осуществления предусматривает увеличение размера ширины прикрепленного кольца, чтобы торец мог выступать, продолжая перекрываться с торцом подшипникового элемента. Вместе с тем, излишне говорить, что можно также выполнить торец подшипникового элемента простирающимся от прикрепленного кольца насквозь к плечевому участку, а также увеличить размер ширины того же участка так, чтобы торец мог выступать, продолжая перекрываться с торцом подшипникового элемента. Хотя в одном варианте осуществления в качестве подшипникового элемента используется игольчатый подшипник, можно использовать другой подшипник, такой как подшипник скольжения. Один вариант осуществления предусматривает конструкцию, в которой регулируемый привод клапанов, обеспечивающий вращение с эксцентриситетом, установлен на стороне впускных клапанов двигателя. Вместе с тем изобретение может быть применено к регулируемому приводу клапанов, обеспечивающему вращение с эксцентриситетом и установленному на стороне выпускных клапанов двигателя.

Регулируемый привод клапанов ДВС включает кулачок (16), установленный с возможностью вращения на кулачковом приводном валу (10), и регулируемый клапанный механизм, который включает в себя приводное плечо (31), прикрепленное рядом с одним концом кулачка (16) на кулачковом приводном валу (10), элемент (33) эксцентрикового вала, который установлен с возможностью вращения в положении, противоположном кулачку (16) по отношению к приводному плечу (31) на кулачковом приводном валу (10), имеет внешнюю периферийную поверхность с эксцентриситетом относительно оси кулачкового приводного вала и выполнен с возможностью регулирования эксцентриситета, и промежуточный вращающийся элемент (32), который установлен с возможностью вращения посредством подшипникового элемента (34) вокруг элемента (33) эксцентрикового вала и соединен с приводным плечом (31), при этом приводное плечо (31) включает в себя торец, который перекрывается с торцом подшипникового элемента (34), когда выступает вдоль оси кулачкового приводного вала (10), и этот торец выступает дальше, чем торец кулачка (16) к подшипниковому элементу (34). Такое выполнение позволяет упростить конструкцию привода. 2 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Регулируемый привод клапанов двигателя внутреннего сгорания, содержащий
головку цилиндров, имеющую впускной или выпускной клапан,
кулачковый приводной вал, установленный с возможностью вращения на головке цилиндров,
кулачок, установленный с возможностью вращения на кулачковом приводном валу и имеющий выступ для привода клапана, и регулируемый клапанный механизм, который включает в себя приводное плечо, прикрепленное рядом с одним концом кулачка на кулачковом приводном валу, элемент эксцентрикового вала, установленный с возможностью вращения в положении, противоположном кулачку по отношению к приводному плечу на кулачковом приводном валу, имеющий внешнюю периферийную поверхность с эксцентриситетом относительно оси кулачкового приводного вала и выполненный с возможностью регулирования эксцентриситета, и промежуточный вращающийся элемент, установленный с возможностью вращения посредством подшипникового элемента вокруг внешней периферийной поверхности элемента эксцентрикового вала и соединенный с приводным плечом, при этом механизм, передающий вращение кулачкового приводного вала посредством приводного плеча и промежуточного вращающегося элемента на кулачок, выполнен с возможностью регулирования эксцентриситета элемента эксцентрикового вала, а затем изменения периода открывания клапана,
при этом приводное плечо включает в себя торец, который перекрывается с торцом подшипникового элемента независимо от положения поворота приводного плеча относительно элемента эксцентрикового вала, когда приводное плечо выступает вдоль оси кулачкового приводного вала, а торец приводного плеча выступает дальше, чем торец кулачка к стороне подшипникового элемента.

2. Привод по п.1, в котором
приводное плечо имеет прикрепленное кольцо, которое прикреплено к кулачковому приводному валу, и плечевой участок, который выступает из прикрепленного кольца в радиальном направлении наружу и передает крутящий момент на промежуточный вращающийся элемент, а торец прикрепленного кольца приводного плеча на стороне подшипникового элемента перекрывается с торцом подшипникового элемента.

3. Привод по п.2, в котором
кулачок имеет бобышку, на которую передается крутящий момент промежуточного вращающегося элемента, при этом бобышка проходит к промежуточному вращающемуся элементу, кулачок имеет контактную поверхность, которая вступает в контакт с находящимся на стороне кулачка торцом прикрепленного кольца приводного плеча и определяет осевое положение кулачка относительно приводного плеча, а прикрепленное кольцо имеет осевую длину, которая задана несколько большей, чем осевая длина между торцом кулачка и торцом конца бобышки.