УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ КЛАПАНОМ ДЛЯ ДВИГАТЕЛЯ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ Российский патент 2015 года по МПК F01L1/18 F01L1/34 F01L13/00 F02D13/02 

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к устройству управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания, и, в частности, относится к устройству управления клапаном для управления операциями открытия и закрытия клапана двигателя в двигателе внутреннего сгорания.

Двигатели внутреннего сгорания обычно бывают снабжены тарельчатыми клапанами для регулирования подачи питающего газа и выпуска отработавшего газа из цилиндров двигателя. В частности, один или более впускных клапанов регулируют подачу питающего газа в определенный цилиндр, и один или более выпускных клапанов регулируют выпуск отработавшего газа из того же цилиндра. Открытие и закрытие этих клапанов или управление открытием или закрытием этих клапанов осуществляется через коромысла. В частности, впускной и выпускной клапаны обычно поддерживаются в закрытом положении с помощью механизма смещения, такого как обычные клапанные пружины, а открываются в направлении противодействия силам упругости пружин с помощью поворотного коромысла, сообщающего прямолинейное движение впускному и выпускному клапанам.

В одной конструкции коромысла работают в качестве толкателей кулачков и передают движение кулачка, закрепленного на вращающемся кулачковом валу, на клапан. Кулачок может иметь определенный кулачковый профиль, предназначенный для открытия клапана таким образом, чтобы клапан следовал требуемой последовательности открытия и закрытия клапана. Обычно один кулачок, имеющий один кулачковый профиль, управляет одним или более клапанами. Усовершенствование этой обычной конструкции позволяет использовать два или более коромысел, обегающих два или более кулачковых профилей для определенного клапана или комплекта клапанов. В этой усовершенствованной конструкции коромысла для определенного клапана или комплекта клапанов обегают различные кулачковые профили, имеющие определенные оптимизированные рабочие характеристики. Например, кулачок, соответствующий определенному коромыслу, может иметь профиль, предназначенный для оптимизации характеристики двигателя в состоянии низких оборотов или, в другом варианте, в состоянии высоких оборотов. Кулачковый профиль может быть также предназначен для работы двигателя в режиме большой мощности или высокой топливной эффективности. Многие системы коромысел, такие как упомянутые выше, используются для повышения удельной мощности (кВт/л) двигателя, которое также предусматривает вырабатывание той же самой мощности двигателем меньших размеров. Описание одного такого типичного устройства управления клапаном приводится в переданном в общее пользование патенте США №4887563, специально включенном в данное описание путем ссылки.

Вариант этой технологии предусматривает практическую деактивацию движения клапана (то есть открытия и закрытия), которая может быть целесообразной при уменьшении числа активных цилиндров во время работы двигателя. Деактивация цилиндров широко используется для временного уменьшения числа работающих цилиндров в многоцилиндровом двигателе внутреннего сгорания с целью повышения общей эффективности двигателя, в частности, на небольших нагрузках. Такая конструкция может включать в себя два коромысла, соединенных с определенным клапаном или комплектом клапанов. При этом одно коромысло может быть соединено с определенным клапаном или комплектом клапанов, а другое коромысло может быть соединено с требуемым кулачковым профилем. Соединение и разъединение коромысел одного с другим может осуществляться с помощью синхронизирующего штифта, имеющего продольную ось, параллельную оси вращения коромысел. Такая конструкция позволяет активировать клапан или комплект клапанов и отслеживать кулачковый профиль или деактивировать клапан или комплект клапанов и не отслеживать кулачковый профиль. Вталкивание и выталкивание таких синхронизирующих штифтов в пары коромысел и из этих пар коромысел обеспечивается под действием давления масла, подаваемого при изменении каналов подвода масла. При этом синхронизирующие штифты могут занимать только два положения - первое положение при низком давлении масла и второе положение при высоком давлении масла.

Число коромысел, соединяющихся с определенным клапаном или комплектом клапанов, число коромысел, которые могут быть соединены одно с другим с помощью синхронизирующих штифтов, и/или число синхронизирующих штифтов, используемых для соединения с определенным клапаном или комплектом клапанов, в некоторых случаях ограничивается. В частности, эти ограничения могут быть обусловлены соображениями размера, веса и/или стоимости. Конкурирующие соображения в конструкции двигателя включают в себя уменьшение размеров двигателя для увеличения экономии топлива и повышение отдачи от двигателя. Кроме того, стремление к использованию трех или более диаграмм подъема клапанов в двигателе для одного или более клапанов двигателя определенного цилиндра приводит к возникновению множества проблем, вызывающих потенциальное снижение производительности двигателя. Например, для того, чтобы обеспечить возможность быстрого выбора подходящей диаграммы подъема клапанов, при работе двигателя на высоких оборотах все коромысла должны быть соединены одно с другим. При этом инерционная масса такой системы коромысел становится нежелательно большой.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Согласно одному аспекту изобретения предлагается устройство управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающее управление операциями открытия и закрытия клапана двигателя. В частности, в соответствии с этим аспектом устройство управления клапаном включает в себя центральное коромысло, первое соседнее коромысло и второе соседнее коромысло. Центральное коромысло поддерживается с возможностью поворота на оси коромысел. Поворотное движение центрального коромысла сообщает прямолинейное движение клапану двигателя для открытия и закрытие клапана двигателя. Первое соседнее коромысло поддерживается с возможностью поворота на оси коромысел с первой стороны центрального коромысла. Второе соседнее коромысло поддерживается с возможностью поворота на оси коромысел со второй противоположной стороны центрального коромысла.

Синхронно с вращением двигателя во вращение приводится множество кулачков. Множество кулачков включает в себя первый кулачок, предназначенный для обеспечения поворота первого соседнего коромысла вокруг оси коромысел в соответствии с первым кулачковым профилем первого кулачка, и второй кулачок, предназначенный для обеспечения поворота второго соседнего коромысла вокруг оси коромысел в соответствии со вторым кулачковым профилем второго кулачка. Устройство управления клапаном дополнительно включает в себя двойной синхронизирующий штифт для избирательной синхронизации поворотного движения центрального коромысла, по меньшей мере, с одним из: первым соседним коромыслом и вторым соседним коромыслом. Двойной синхронизирующий штифт имеет первое состояние, при котором поворотное движение первого соседнего коромысла, которое соответствует первому кулачку, передается на центральное коромысло, второе состояние, при котором поворотное движение второго соседнего коромысла, которое соответствует второму кулачку, передается на центральное коромысло, и третье состояние, при котором поворотное движение не передается ни от первого соседнего коромысла, ни от второго соседнего коромысла.

Согласно другому аспекту изобретения предлагается устройство управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающее управление операциями открытия и закрытия клапана двигателя. В этом устройстве центральное коромысло поддерживается с возможностью поворота для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному первому клапану двигателя. При этом движение центрального коромысла определяется кулачком, имеющим кулачковую поверхность. Первое коромысло поддерживается с возможностью поворота с примыканием к первой стороне упомянутого центрального коромысла для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному второму клапану двигателя. При этом движение первого коромысла определяется кулачком, имеющим кулачковую поверхность. Второе коромысло поддерживается с возможностью поворота с примыканием ко второй противоположной стороне центрального коромысла для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному третьему клапану двигателя. При этом движение второго коромысла определяется кулачком, имеющим кулачковую поверхность.

Согласно еще одному другому аспекту изобретения предлагается устройство управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания, обеспечивающее управление операциями открытия и закрытия клапана двигателя. В этом устройстве центральное коромысло поддерживается с возможностью поворота для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному клапану двигателя. Первое коромысло поддерживается с возможностью поворота с примыканием к первой стороне центрального коромысла для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному клапану двигателя. Второе коромысло поддерживается с возможностью поворота с примыканием ко второй противоположной стороне центрального коромысла для сообщения прямолинейного движения упомянутому, по меньшей мере, одному клапану двигателя.

Согласно еще одному другому аспекту изобретения предлагается способ синхронизации коромысел клапана двигателя в двигателе внутреннего сгорания. В способе предлагается обеспечение сообщения прямолинейного движения клапану двигателя с помощью центрального коромысла, по бокам которого располагаются два соседних коромысла. Клапан двигателя совершает движение в соответствии с поворотным движением центрального коромысла. Поворотное движение от одного из соседних коромысел избирательно передается на центральное коромысло через синхронизирующий штифт. И поворотное движение от другого из соседних коромысел избирательно передается на центральное коромысло через синхронизирующий штифт.

Согласно дополнительному аспекту изобретения предлагается система привода трехходового клапана, обеспечивающая возможность работы одного или более клапанов цилиндра двигателя в трех режимах работы. В качестве примера эти режимы могут включать в себя нормальный режим, являющийся оптимальным для запуска двигателя и работы двигателя при ускорении на низких оборотах; режим высокой отдачи, являющийся оптимальным для получения максимальной отдачи от двигателя; и режим деактивации, при котором один или более цилиндров двигателя деактивируют в результате практического закрытия соответствующих клапанов для экономии топлива.

Согласно еще одному дополнительному аспекту изобретения предлагается синхронизирующий, который может занимать три положения. Синхронизирующий штифт может включать в себя два или более элементов штифта, обеспечивающих возможность избирательного изменения осевой длины синхронизирующего штифта. Варьирование длины синхронизирующего штифта используется для избирательного соединения соседних коромысел одного с другим для синхронного движения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Фиг.1 - вид спереди в частичном разрезе, иллюстрирующий устройство управления клапаном для управления операциями открытия и закрытие клапана двигателя.

фиг.2 - частичный вид сверху исполнительного устройства клапана, представленного на фиг.1, иллюстрирующий коромысла и соответствующие кулачки для клапана двигателя.

Фиг.3 - схематический вид исполнительного устройства клапана, подобного представленному на фиг.1 и 2, иллюстрирующий двойной синхронизирующий штифт для избирательной синхронизации поворотного движения коромысел.

Фиг.4А, 4В и 4С - схематические виды сечения синхронизирующего штифта, представленного на фиг.3, в различных рабочих состояниях.

Фиг.5А, 5В и 5С - схематические общие виды синхронизирующего штифта, представленного на фиг.3, в различных рабочих состояниях.

Фиг.6 - типичная таблица кулачков, представляющая различные комбинации кулачков для коромысел.

Фиг.7 - общий вид одного элемента штифта в составе синхронизирующего штифта согласно варианту осуществления, альтернативному по отношению к представленному на фиг.3.

Фиг.8А, 8В и 8С - схематичные общие виды, иллюстрирующие синхронизирующий штифт согласно альтернативному варианту осуществления в различных рабочих положениях.

Фиг.9А, 9В и 9С - схематичные общие виды, иллюстрирующие синхронизирующий штифт согласно другому альтернативному варианту осуществления в различных рабочих положениях.

Фиг.10А, 10В и 10С - схематичные общие виды, иллюстрирующие синхронизирующий штифт согласно еще одному другому варианту осуществления в различных рабочих положениях.

Фиг.11 - схематический вид синхронизирующего штифта согласно еще одному другому альтернативному варианту осуществления.

Фиг.12 - схематический вид исполнительного устройства клапана согласно альтернативному варианту осуществления.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее описание приводится со ссылками на чертежи, приведенные исключительно в целях иллюстрации одного или более типичных вариантов осуществления, а не в целях ограничения объема изобретения. Фиг.1 и 2 иллюстрируют устройство 10 синхронизации управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания для управления операциями открытия и закрытие клапана 12 двигателя. Как лучше всего показано на фиг.2, устройство 10 управления, именуемое в данном документе также как система привода клапана, включает в себя центральное коромысло 14, поддерживаемое с возможностью поворота на оси 16 коромысел для сообщения прямолинейного движения клапану 12 двигателя. То есть поворотное движение центрального коромысла 14 сообщает прямолинейное движение клапану 12 двигателя для открытия и закрытия этого клапана. Первое соседнее коромысло 18 поддерживается с возможностью поворота с примыканием к первой стороне 14а центрального коромысла 14, а второе соседнее коромысло 20 поддерживается с возможностью поворота на оси 16 коромысел с примыканием к противоположной стороне 14b центрального коромысла 14.

Устройство 10 дополнительно включает в себя кулачковый вал 22, размещенный с возможностью вращения над корпусом двигателя. Кулачковый вал 22 может вращаться синхронно с вращением двигателя со скоростью, составляющей одну половину от скорости вращения двигателя. Кулачковый вал 22 закреплен с возможностью вращения в положении над осью 16 коромысел. На кулачковом валу 22 может быть закреплено множество кулачков (например, кулачки 24, 26, 28) для привода в синхронное вращение с вращением двигателя за счет вращения кулачкового вала 22. В иллюстрированном варианте осуществления множество кулачков включает в себя первый кулачок 24 предназначенный для обеспечения поворота первого соседнего коромысла 18 вокруг оси 16 коромысел в соответствии с первым кулачковым профилем первого кулачка 24, и второй кулачок 26, предназначенный для обеспечения поворота второго соседнего коромысла 20 вокруг оси 16 коромысел в соответствии со вторым кулачковым профилем второго кулачка 26. По выбору может быть и третий кулачок 28, предназначенный для обеспечения поворота центрального коромысла 14 вокруг оси 16 коромысел в соответствии с третьим кулачковым профилем третьего кулачка 28.

Кулачковый вал 22 приводится во вращение с помощью двигателя для обеспечения вращения кулачков 24, 26, 28 синхронно с двигателем. Контакт между соответствующими кулачками 24, 26, 28 и коромыслами 14, 18, 20, совмещенными с соответствующими кулачками по оси, обеспечивает преобразование вращательного движения кулачкового вала 22 в поворотное движение коромысел 14, 18, 20 вокруг оси 16 коромысел. Таким образом, коромысла 14, 18, 20 поддерживаются с возможностью поворота как толкатели кулачков на оси 16 коромысел параллельно кулачковому валу 22 и избирательно приводятся в движение с помощью соответствующих кулачков 24, 26, 28. При этом движение первого соседнего коромысла 18 определяется первым кулачком 24, имеющим первый кулачковый профиль, а движение второго соседнего коромысла 20 определяется вторым кулачком 26, имеющим второй кулачковый профиль. В случае наличия третьего кулачка 28 движение центрального коромысла 14 обычно определяется третьим кулачком, имеющим третий кулачковый профиль.

В варианте осуществления, иллюстрированном на фиг.1 и 2, открытие и закрытие клапана 12 двигателя осуществляется непосредственно с помощью центрального коромысла 14, совмещенного по оси с третьим кулачком 28. При этом первое соседнее коромысло 18 совмещено по оси с первым кулачком 24, а второе соседнее коромысло 20 совмещено по оси со вторым кулачком 26. Как известно и понятно специалистам в данной области техники, коромысла 14, 18, 20, причем каждое, могут быть снабжены соответствующими толкателями кулачка (например, толкателем 14 с кулачка на фиг.1), поддерживаемыми с обеспечением скользящего контакта соответственно с кулачками 24, 26, 28. Центральное коромысло 14 выступает в положение над клапаном 12 двигателя. Как показано, через дистальный конец центрального коромысла 14 может проходить регулировочный винт 30, который может контактировать с верхним концом клапана 12 двигателя. На верхнем конце клапана 12 двигателя может быть установлен стопор 32. Клапан 12 обычно подпружинен в направлении закрытия (то есть в направлении вверх на фиг.1) с помощью пружины 34 клапана, размещенной между стопором 32 и частью корпуса двигателя (не показано). Перемещение клапана 12 в открытое положение осуществляется с помощью центрального коромысло 14, обеспечивающего привод клапана 12 в направлении открытия (то есть в направлении вниз на фиг.1) и преодоления силы упругости пружины 34 клапана. Как известно и понятно специалистам в данной области техники, для подпружинивания коромысел 14, 18, 20 или поддержания этих коромысел в состоянии скользящего контакта с соответствующими кулачками 24, 26, 28 могут быть использованы специальные приспособления для подъема (не показано), и/или скользящий контакт с кулачками 24, 26, 28 может обеспечиваться роликами 36 (фиг.3) на коромыслах 14, 18, 20.

В варианте осуществления, иллюстрированном на фиг.1-3, как указано выше, дистальный конец центрального коромысла 14 сообщает прямолинейное движение клапану 12 двигателя для открытия этого клапана. В этом иллюстрированном варианте осуществления показан только один клапан 12 двигателя, привод которого в движение обеспечивается центральным коромыслом 14, однако очевидно, что центральное коромысло 14 может обеспечивать привод в движение любого числа клапанов 12 двигателя. Например, дистальный конец центрального коромысла 14 может иметь Y-образную форму с парой разнесенных ножек для обеспечения привода в движение двух клапанов двигателя.

Как дополнительно показано на фиг.3, устройство 10 управления клапаном дополнительно включает в себя двойной синхронизирующий штифт 38 в сборе, включающий в себя двойной синхронизирующий штифт 40 для избирательной синхронизации поворотного движения центрального коромысла 14, по меньшей мере, с одним из: первым соседним коромыслом 18 и вторым соседним коромыслом 20 (то есть для избирательной передачи поворотного движения одного или обоих из первого и второго соседних коромысел 18, 20 на центральное коромысло 14). Как описывается более подробно ниже, двойной синхронизирующий штифт 38 в сборе, включающий в себя двойной синхронизирующий штифт 40, располагается в отверстии 42, проходящем через центральное коромысло 14 и, по меньшей мере, частично через каждое из: первое и второе коромысла 18, 20. Двойной синхронизирующий штифт 38 в сборе и двойной синхронизирующий штифт 40, которые могут в качестве альтернативы именоваться избирательной соединительной муфтой, имеют первое состояние, при котором поворотное движение первого соседнего коромысла 18, которое соответствует первому кулачку 24, передается на центральное коромысло 14. В этом первом состоянии синхронизирующий штифт 38 в сборе соединяет первое соседнее коромысло 18 и центральное коромысло 14 одно с другим для передачи поворотного движения первого коромысла 18 на центральное коромысло 14. Кроме того, двойной синхронизирующий штифт 38 в сборе и двойной синхронизирующий штифт 40 имеют второе состояние, при котором поворотное движение второго соседнего коромысла 29, которое соответствует второму кулачку 26, передается на центральное коромысло 14 с помощью синхронизирующего штифта 38 в сборе, соединяющего второе соседнее коромысло 20 и центральное коромысло 14 одно с другим, для передачи поворотного движения от второго соседнего коромысла 20 на центральное коромысло 14. По выбору двойной синхронизирующий штифт 38 в сборе и двойной синхронизирующий штифт 40 могут иметь и третье состояние, при котором поворотное движение не передается ни от первого соседнего коромысла 18, ни от второго соседнего коромысла 20.

Синхронизирующий штифт 40 согласно иллюстрированному варианту осуществления имеет регулируемую осевую длину для избирательного соединения или обеспечения возможности соединения между первым соседним коромыслом 18 и центральным коромыслом 14, а также для избирательного соединения или обеспечения возможности соединения между вторым соседним коромыслом 20 и центральным коромыслом 14. В частности синхронизирующий штифт 40 размещен с возможностью перемещения в отверстии 42 в коромыслах 14, 18, 20 для избирательного соединения центрального коромысла 14 или с первым соседним коромыслом 18 или со вторым соседним коромыслом 20. Отверстие 42 имеет ось 44 ориентированную, в общем, параллельно оси 16 коромысел (и кулачковому валу 22), и за счет перемещения синхронизирующего штифта 40 внутри отверстия 42 вдоль ось 44 осуществляется избирательное соединение центрального коромысла 14 или с первым соседним коромыслом 18 для обеспечения синхронизированного поворотного движения вместе с этим коромыслом или со вторым соседним коромыслом 20 для обеспечения синхронизированного поворотного движения вместе с этим коромыслом.

В варианте осуществления, иллюстрированном на фиг.3, двойной синхронизирующий штифт 40, который может также именоваться как синхронизирующий штифт привода клапана, размещен между первыми и вторыми вспомогательными штифтами 50, 52 (то есть двойной синхронизирующий штифт 38 в сборе, представленный на фиг.3, включает в себя двойной синхронизирующий штифт 40 и вспомогательные штифты 50, 52). В частности, как показано на фиг.4А-4С и 5А-5С, первый вспомогательный штифт 50 размещен в границах первого участка отверстия 42, проходящего через первое соседнее коромысло 18. Второй вспомогательный штифт 52 размещен в границах второго участка 56 отверстия 42, проходящего через второе соседнее коромысло 20. Первый вспомогательный штифт 50 располагается с возможностью перемещения между рабочим положением или положением соединения (фиг.4А и 5А), при котором этот первый вспомогательный штифт 50 размещается на первом участке 54 и третьем участке 58 отверстия 42, проходящего через центральное коромысло 14, для синхронизации движения первого соседнего коромысла 18 и центрального коромысла 14 одного с другим, и нерабочим положением (фиг.4В, 4С, 5В и 5С), при котором первый вспомогательный штифт размещается на первом участке 54, но за границами третьего участка 58. Точно так же второй вспомогательный штифт 52 располагается с возможностью перемещения между рабочим положением или положением соединения (фиг.4В и 5В), при котором этот второй вспомогательный штифт 52 размещается на втором участке 56 и третьем участке 58 для синхронизации движения второго соседнего коромысла 20 и центрального коромысла 14 одного с другим, и нерабочим положением (фиг.4А, 4С, 5А и 5С), при котором второй вспомогательный штифт 52 размещается на втором участке 56, но за границами третьего участка 58.

Двойной синхронизирующий штифт 40 размещен на третьем участке 58 отверстия 42, проходящего через центральное коромысло 14 согласно иллюстрированному варианту осуществления. Осевая длина двойного синхронизирующего штифта 40 совпадает с осевой длиной третьего участка 58 (фиг.4С и 5С), когда двойной синхронизирующий штифт 40 находится в третьем состоянии для предотвращения выступания первого и второго вспомогательных штифтов 50, 52 на третий участок 58 с первого и второго участков 54, 56. А когда двойной синхронизирующий штифт 40 находится в первом состоянии (фиг.4А и 5А) для обеспечения выступания первого вспомогательного штифта 50 на третий участок 58 (и соединения коромысел 14, 18 одного с другим) и когда двойной синхронизирующий штифт 40 находится во втором состоянии (фиг.4В и 5В) для обеспечения выступания второго вспомогательного штифта 52 на третий участок 58 (и соединения коромысел 18, 20 одного с другим), осевая длина двойного синхронизирующего штифта 40 меньше осевой длины третьего участка 58 (фиг.4А, 5А и 4В, 5В).

Сжатое гидравлическое масло из источника 60 гидравлического масла (показано схематически) обеспечивает избирательное перемещение первого вспомогательного штифта 50, второго вспомогательного штифта 52 и двойного синхронизирующего штифта 40 для перевода двойного синхронизирующего штифта 38 в сборе и двойного синхронизирующего штифта 40 в одно из: первое, второе и третье состояния. В частности, гидравлическое масло из источника 60 гидравлического масла подается по схематически показанному каналу 62 подвода масла на первый участок 54 первого соседнего коромысла 18 между первым вспомогательным штифтом 50 и торцевой поверхностью 64 первого соседнего коромысла 18, задающей границы этого первого участка 54, для обеспечения перемещения первого вспомогательного штифта 50 на третий участок 58 и, таким образом, перевода двойного синхронизирующего штифта 38 в сборе и двойного синхронизирующего штифта 40 в первое состояние согласно фиг.4А. Источник 60 гидравлического масла подает гидравлическое масло по схематически показанному каналу 66 подвода масла на второй участок 56 второго соседнего коромысла 20 между вторым вспомогательным штифтом 52 и торцевой поверхностью 68 второго соседнего коромысла 20, задающей границы этого второго участка 56, для обеспечения перемещения второго вспомогательного штифта 52 на третий участок 58 и, таким образом, перевода двойного синхронизирующего штифта 38 в сборе и двойного синхронизирующего штифта 40 во второе состояние согласно фиг.4В.

Двойной синхронизирующий штифт 40 согласно иллюстрированному варианту осуществления включает в себя первый элемент 80 двойного штифта, примыкающий к первому вспомогательному штифту 50, и второй элемент 82 двойного штифта, примыкающий ко второму вспомогательному штифту 52. Как первый, так и второй элементы 80, 82 двойного штифта размещены с возможностью перемещения в границах отверстия 42, проходящего через коромысла 14, 18, 20, таким образом, что оба элемента 80, 82 двойного штифта размещены с возможностью перемещения по оси одного относительно другого. Первый и второй элементы 80, 82 двойного штифта - каждый - имеют соответствующие внешние торцевые поверхности 80а, 82а, обращенные к соответствующим торцам 64, 68 отверстия, а также внутренние торцевые поверхности 80b, 82b, обращенные одна к другой. Первый и второй элементы 80, 82 двойного штифта приводятся в контакт один с другим, когда гидравлическое масло подается на первый участок 54 для обеспечения перемещения первого вспомогательного штифта 50 на третий участок 58 и когда гидравлическое масло подается на второй участок 56 для обеспечения перемещения второго вспомогательного штифта 52 на третий участок 58. Источник 60 гидравлического масла может подавать гидравлическое масло на третий участок 58 через канал 84 подвода масла и, в частности, между первым и вторым элементами 80, 82 двойного штифта для обеспечения отделения первого и второго элементов 80, 82 двойного штифта одного от другого для увеличения осевой длины двойного синхронизирующего штифта 40 и перевода двойного синхронизирующего штифта 38 в сборе и двойного синхронизирующего штифта 40 в третье состояние (фиг.4С). В частности, гидравлическое масло, подаваемое через канал 84 подвода масла, направляется между внутренними торцевыми поверхностями 80b, 82b первого и второго элементов 80, 82 двойного штифта для перемещения этих первого и второго элементов двойного штифта по оси в направлении их отделения одного от другого.

Таким образом, первый и второй элементы 80, 82 двойного штифта приводятся в контакт один с другим, когда синхронизирующий штифт 40 находится в любом из: первом и втором состояниях (фиг.4А, 5А и 4В, 5В), и отделяются один от другого, когда синхронизирующий штифт 40 находится в третьем состоянии (фиг.4С, 5С), для предотвращения передачи поворотного движения от любого из: первого и второго соседних коромысел 18, 20 на центральное коромысло 14. Как показано, канал 84 подвода масла может, в частности, направлять гидравлическое масло из источника 60 гидравлического масла в кольцевую канавку 86, выполненную в центральном коромысле 14 вокруг третьего участка 58. В предпочтительном варианте изобретения кольцевая канавка 86 позволяет устранить или уменьшить возможность возникновения заусенцев, отрицательно влияющих на внешнюю окружную поверхность двойного синхронизирующего штифта 40, которые могут возникать, например, при соединении канала подвода масла, такого как канал 84, с третьим участком 58 между первым и вторым элементами 80, 82 двойного штифта через отверстия для прохода масла.

В иллюстрированном варианте осуществления первый и второй элементы 80, 82 двойного штифта имеют конструкцию, выполненную в виде ключевидной детали и гнезда. В частности, элемент 80 штифта включает в себя ключевидную деталь 184, размещаемую в гнезде 186, образованном элементом 82 штифта. Сцепление между ключевидной деталью 184 и гнездом 186 позволяет направлять движение элементов 80, 82 штифта одного относительно другого по оси. Как показано, размещение ключевидной детали 184 в гнезде 186 обеспечивает неподвижность или блокировку первого и второго элементов 80, 82 двойного штифта одного относительно другого в направлении радиуса. Кроме того, такая конструкция позволяет предотвратить возникновение осевого зазора между дистальным концом 184а ключевидной детали 184 первого элемента 80 двойного штифта и внутренней торцевой поверхностью 82b второго элемента 82 двойного штифта, когда двойной штифт 40 находится в раздвинутом состоянии согласно фиг.4С.

Как в деталях показано на фиг.4А-С и 5С, канал подвода масла может быть предназначен для распределения гидравлического масла в границах третьего участка 58. В иллюстрированном варианте осуществления канал подвода масла образован канавками или бороздками 186а, сформированными в ключевидной детали 184 элемента 82 штифта, и вогнутой выточкой 186b, сформированной во внутренней поверхности 186 с элемента 82 штифта (то есть, как лучше всего показано на фиг.5С, поверхностью в основании гнезда 186). При такой конструкции канал 186а, 186b подвода масла образует зазор вокруг ключевидной детали 184, существующий даже тогда, когда ключевидная деталь 184 полностью размещается в гнезде 186. Одной из причин образования зазора является ограничение положения дистального конца 184а по оси внутренней поверхностью 186с. При этом в иллюстрированном варианте осуществления показан канал подвода масла, сформированный только в элементе 82 штифта, однако очевидно, что канал подвода масла может быть сформирован и только в элементе 80 штифта или в обоих элементах 80, 82 штифта.

Устройство 10 управления клапаном, описанное в данном документе, позволяет использовать большое число механизмов двигателя. В частности, устройство 10 управления клапаном, имеющее три коромысла 14, 18, 20 для управления одним или более клапанами 12 двигателя, может быть выполнено с возможностью управления клапаном 12 двигателя с обеспечением различных диаграмм открытия и закрытия, основанных на профилях кулачков 24, 26, 28, соответствующих коромыслам 14, 18, 20. В частности, как дополнительно показано на фиг.6, в случае первого механизма или типа 110 двигателя первое соседнее коромысло 18 используется в качестве коромысла для низких оборотов, второе соседнее коромысло 20 используется в качестве коромысла для высоких оборотов, а среднее или центральное коромысло 14 - в качестве заблокированного или деактивированного. При этом механизме 110 двигателя первый кулачковый профиль первого кулачка 24, который соответствует первому соседнему коромыслу 18, выполнен с возможностью оптимизации характеристики двигателя при работе двигателя, по меньшей мере, в одном из: в режиме запуска и режиме низких оборотов. Точно так же второй кулачковый профиль второго кулачка 26, который соответствует второму соседнему коромыслу 20, выполнен с возможностью оптимизации характеристики двигателя при работе двигателя в режиме высоких оборотов. Центральное коромысло 14 может не иметь кулачка (например, кулачка 28), закрепленного на кулачковом вале 22. Вместо этого центральное коромысло 14 может оставаться деактивированным.

В случае первого механизма 110 двигателя первое состояние, при котором поворотное движение соседнего коромысла 18 передается на центральное коромысло 14, позволяет осуществлять привод клапана 12 двигателя с отслеживанием кулачкового профиля первого кулачка 24, соответствующего первому соседнему коромыслу 18, для низких оборотов. Второе состояние, при котором поворотное движение второго соседнего коромысла 20 передается на центральное коромысло 14, обеспечивает отслеживание центральным коромыслом 14 кулачкового профиля второго кулачка 26, совмещенного со вторым соседним коромыслом 20. Третье состояние, при котором поворотное движение на центральное коромысло 14 не передается ни от первого соседнего коромысла 18, ни от второго соседнего коромысла 20, может быть состоянием деактивации, при котором вращение кулачкового вала 22 не преобразуется в поворотное движение центрального коромысла 14, так что клапану 12 двигателя не сообщается никакого прямолинейного движения. При такой конструкции первое и второе состояния позволяют обеспечивать синхронизацию клапана по времени для различных областей значений оборотов с учетом предъявляемых требований.

В случае альтернативного второго механизма или типа 112 двигателя первое соседнее коромысло 18 является коромыслом для позднего закрытия, центральное коромысло 14 является коромыслом для низких оборотов, а второе соседнее коромысло 20 - коромыслом для высоких оборотов. Таким образом, в случае механизма 112 двигателя второй кулачок 26 имеет кулачковый профиль для высоких оборотов, обеспечивающий поворотное движение второго соседнего коромысла 20, третий кулачок 28 имеет кулачковый профиль для низких оборотов, обеспечивающий поворотное движение центрального коромысла 14, а первый кулачок 24 - кулачковый профиль для позднего закрытия, обеспечивающий сообщение первому соседнему коромыслу 18 движения, за счет которого происходит позднее закрытие. В случае механизма 112 двигателя, когда ни одно из коромысел 18, 20 не соединяется с помощью синхронизирующего штифта 40 с центральным коромыслом 14, центральное коромысло 14 отслеживает кулачковый профиль третьего кулачка 28 для низких оборотов. Когда второе соседнее коромысло 20 соединяется с помощью синхронизирующего штифта 40 с центральным коромыслом 14, это центральное коромысло 14 и, таким образом, клапан 12 двигателя отслеживают кулачковый профиль второго кулачка 26 для высоких оборотов. Когда первое соседнее коромысло 18 соединяется с помощью синхронизирующего штифта 40 с центральным коромыслом 14, это центральное коромысло 14 и, таким образом, клапан 12 двигателя отслеживают как кулачковый профиль третьего кулачка 28 для низких оборотов, так и кулачковый профиль первого кулачка 24 для позднего закрытия. В этом примере очевидно, что в случае механизма 112 двигателя центральное коромысло 14 и клапан 12 двигателя могут отслеживать кулачковые профили комбинированного типа, совмещающие в себе кулачковый профиль третьего кулачка 28 для низких оборотов и кулачковый профиль первого кулачка 24 для позднего закрытия.

В еще одном примере в случае третьего механизма или типа 114 двигателя первое соседнее коромысло 18 используется в качестве коромысла низких оборотов, центральное коромысло 14 используется в качестве коромысла раннего закрытия, а второе соседнее коромысло 20 - в качестве коромысла высоких оборотов. Соответствующие кулачковые профили кулачков 24, 26, 28 также выполнены с возможностью обеспечения подходящего поворотного движения коромысел 14, 18, 20 и, в конечном счете, движения клапана 12 двигателя.

Во время работы синхронизирующий штифт 38 в сборе и синхронизирующий штифт 40 могут перемещаться между тремя положениями, соответствующими первому, второму и третьему состояниям. В частности, как показано также на фиг.3, перемещение синхронизирующего штифта 40 до его максимальной осевой длины, которая соответствует штифту 40, находящемуся в третьем состоянии (фиг.4С и 5А), осуществляется за счет направления сжатого гидравлического масла из источника 60 гидравлического масла во внутреннюю область 58 штифта 40 между элементами 80, 82 двойного штифта. Гидравлическое масло раздвигает штифт 40 до достижения его максимальной осевой длины. Как показано на фиг.4А-4С, максимальная осевая длина ограничивается положением соседних вспомогательных штифтов 50, 52 в первом и втором соседних коромыслах 18, 20. Размеры вспомогательных штифтов 50, 52 и соответствующих им участков 54, 56 отверстия, проходящего через коромысла 18, 20, заданы таким образом, что в полностью сомкнутом состоянии плоскость контакта двойного штифта 40 с внешними вспомогательными штифтами 50, 52 располагается за границами корпуса любого коромысла (например, коромысла 18 или 20), что обеспечивает возможность независимой работы коромысел 14, 18, 20. Напротив, осевая длина двойного штифта 40 при смыкании короче, чем ширина коромысла 14 и третьего участка 58 отверстия 42. Поэтому, когда сжатое гидравлическое масло из источника 60 гидравлического масла направляется вдоль канала 62 подвода масла на первый участок 54, находящийся между вспомогательным штифтом 50 и торцевой поверхностью 64, вспомогательный штифт 50 может переместиться на третий участок 58 и переместить двойной синхронизирующий штифт 40 в положение, при котором внешняя торцевая поверхность 82а штифта 40 располагается заподлицо с плоскостью разделения центрального коромысла 14 и второго соседнего коромысла 20 (фиг.4А и 5А). Точно так же, когда сжатое гидравлическое масло направляется на второй участок 56 между вспомогательным штифтом 52 и торцевой поверхностью 68, вспомогательный штифт 52 может переместиться на третий участок 58, а сомкнутый двойной синхронизирующий штифт 40 может переместиться в положение, при котором его внешняя торцевая поверхность 82а располагается заподлицо с плоскостью разделения центрального коромысла 14 и первого соседнего коромысла 18 (фиг.4В и 5В).

Ниже приводится описание способа синхронизации коромысел клапана двигателя в двигателе внутреннего сгорания, сопровождаемое ссылками также на фиг.3 и 4А-4С. В этом способе центральное коромысло 14, по бокам которого располагаются два соседних коромысла 18, 20, предназначено для обеспечения сообщения прямолинейного движения клапану 12 двигателя. Клапан 12 двигателя движется в соответствии с поворотным движением центрального коромысла 14. Поворотное движение от одного из соседних коромысел (например, от коромысла 18 или 20) избирательно передается на центральное коромысло 14 через синхронизирующий штифт 40. Избирательная передача поворотного движения от другого из соседних коромысел 18, 20 на центральное коромысло 14 осуществляется также через этот синхронизирующий штифт 40.

Фиг.7 иллюстрирует элемент 83 штифта, который согласно альтернативному типичному варианту осуществления может использоваться взамен каждого из элементов 80, 82 штифта (то есть взамен ключевидной детали и гнезда). Элемент 83 включает в себя основание 90, имеющее множество ножек 92, разнесенных одна относительно другой по окружности (например, три ножки на фиг.7). При использовании двух таких элементов 83 штифта ножки 92 каждого элемента штифта выступают в сторону другого элемента штифта. Подобно конструкции с ключевидной деталью и гнездом ножки 92 обеспечивают неподвижность или блокировку этих двух элементов 83 штифта одного относительно другого в направлении радиуса. Очевидно что, несмотря на то, что представленный элемент 83 штифта имеет три ножки 92, разнесенные одна относительно другой на равные расстояния, возможно использование любого числа ножек, и эти ножки необязательно должны быть разнесены одна относительно другой на равные расстояния и/или иметь одинаковые размеры.

Фиг.8А-8С, 9А-9С и 10А-10С иллюстрируют множество двойных синхронизирующих штифтов согласно альтернативным типичным вариантам осуществления, включающих в себя альтернативные штифты в первом состоянии (то есть в режиме А), во втором состоянии (то есть в режиме С) и в третьем состоянии (то есть в режиме В).

Как показано на фиг.8А-8С, в альтернативном двойном синхронизирующем штифте 240 элементы 80, 82 штифта заменены концентрическими телескопическими элементами 280, 282 штифта. В частности, телескопический элемент 280 штифта образует внешний рукав, в котором телескопически располагается внутренний элемент 282 штифта. Как показано на фиг.8В, во внешнем элементе 280 штифта имеются отверстия 284, обеспечивающие возможность направления гидравлического масла по оси между элементами 280, 282 для раздвигания. На фиг.9А-9С представлен другой двойной штифт 340, имеющий телескопическую конструкцию, в которой элементы 80, 82 штифта заменены телескопическими элементами 380, 382 штифта. Двойной штифт 340 согласно фиг.9А-9С подобен двойному штифту согласно фиг.8А-8С, за исключением того, что телескопический элемент 382 штифта включает в себя внешний радиальный фланец 386, образующий уступ.Фиг.10А-10С иллюстрируют еще один альтернативный синхронизирующий штифт 440, содержащий два отдельных идентичных элемента 480, 482 штифта. Функции элементов 480, 482 синхронизирующего штифта 440 полностью совпадают с функциями элементов штифта в составе синхронизирующих штифтов 40, 140, 240 и 340, за исключением того, что элементы 480, 482 штифта никогда не перекрываются.

На фиг.11 представлен двойной синхронизирующий штифт 540 согласно еще одному другому альтернативному варианту осуществления для перемещения в границах отверстия 542, проходящего через центральное коромысло 514, первое соседнее коромысло 518 и второе соседнее коромысло 520. Двойной синхронизирующий штифт 540 работает точно так же, как и двойной синхронизирующий штифт 40, за исключением того, что его минимальная осевая длина в сомкнутом состоянии совпадает с шириной центрального коромысла 514. Поэтому, когда двойной синхронизирующий штифт 540 перемещается в свое раздвинутое положению, его осевая длина может стать больше ширины центрального коромысла 514, что обеспечивает возможность входа синхронизирующего штифта 540 в одно из коромысел - в первое соседнее коромысло 518 или во второе соседнее коромысло 520. Управление перемещением двойного синхронизирующего штифта 540 в его раздвинутом по оси состоянии может осуществляться путем направления сжатого гидравлического масла через схематически показанные каналы 562, 564, 566. При необходимости входа двойного синхронизирующего штифта 540 в первое соседнее коромысло 518 обеспечить перемещение раздвинутого синхронизирующего штифта 540 в первое соседнее коромысло 518 может направление сжатого гидравлического масла через каналы 564 и/или 566. Точно так же при необходимости перемещения синхронизирующего штифта 540 во второе соседнее коромысло 520 обеспечить перемещение синхронизирующего штифта 540 в раздвинутое положение в первом соседнем коромысле 518 может направление сжатого гидравлического масла через каналы 562 и/или 564.

На фиг.12 представлено устройство 200 управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания для управления операциями открытия и закрытия клапана двигателя согласно альтернативному варианту осуществления. Устройство 200 управления включает в себя центральное коромысло 202, поддерживаемое с возможностью поворота на оси 204 коромысел для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному первому клапану двигателя (например, клапанам 206, 208 двигателя в иллюстрированном варианте осуществления). Движение центрального коромысла 202 может определяться кулачком 210, имеющим кулачковую поверхность или профиль, сформированный на этой поверхности. В частности, в иллюстрированном варианте осуществления поворотное движение центрального коромысла 202 обеспечивает сообщение прямолинейного движения клапанам 206 и 208 двигателя для открытия и закрытия этих клапанов.

Первое коромысло 212 поддерживается с возможностью поворота на другой оси 214 коромысел с примыканием к первой стороне 202а центрального коромысла 202 для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному второму клапану двигателя (например, клапану 216 двигателя в иллюстрированном варианте осуществления). Движение первого коромысла 212 также определяется кулачком 210, имеющим кулачковую поверхность (то есть тем же кулачком 210, который определяет движение центрального коромысла 202). В частности, в иллюстрированном варианте осуществления поворотное движение коромысла 212 обеспечивает сообщение прямолинейного движения клапану 216 двигателя для открытия и закрытия этого клапана.

Второе коромысло 218 поддерживается с возможностью поворота на оси 214 коромысел с примыканием ко второй, противоположной стороне 202b центрального коромысла 202 для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному третьему клапану двигателя (например, клапану 220 двигателя в иллюстрированном варианте осуществления). Движение второго коромысла 218 определяется кулачком 210, имеющим кулачковую поверхность (то есть тем же кулачком 210, который определяет движение центрального коромысла 202 и первого коромысла 212). В частности, в иллюстрированном варианте осуществления поворотное движение коромысла 218 обеспечивает сообщение прямолинейного движения клапану 220 двигателя для открытия и закрытия этого клапана.

По меньшей мере, один первый клапан двигателя, которому с помощью центрального коромысла 202 сообщается прямолинейное движение, может являться одним или более впускными клапанами или одним или более выпускными клапанами, и, по меньшей мере, один второй и, по меньшей мере, один третий клапаны двигателя, которым с помощью соответственно первого и второго коромысел 212, 218 сообщается прямолинейное движение, могут являться другими из одного или более впускных клапанов или из одного или более выпускных клапанов. В частности, как показано в иллюстрированном варианте осуществления, по меньшей мере, один первый клапан двигателя представляет собой, по меньшей мере, два клапана двигателя, в частности клапаны 206 и 208 двигателя, по меньшей мере, один второй клапан двигателя представляет собой единственный клапан двигателя (то есть клапан 216 двигателя) и, по меньшей мере, один третий клапан двигателя представляет собой единственный клапан двигателя (то есть клапан 218 двигателя). Специалистам в данной области техники очевидно, что число клапанов, используемых, по меньшей мере, для каждого из одного первого, второго и третьего клапанов двигателя, может отличаться от показанного в иллюстрированном варианте осуществления. Кроме того, в иллюстрированном варианте осуществления, клапаны 206, 208 двигателя являются впускными клапанами, а клапаны 216, 220 двигателя являются выпускными клапанами, однако это не обязательно.

Устройство 200 дополнительно включает в себя кулачковый вал 226, который может работать таким же образом, как и описанный выше со ссылками кулачковый вал 22. Кулачок 210 может быть закреплен на кулачковом валу 226 и приводиться во вращение синхронно с вращением двигателя за счет вращения этого кулачкового вала 226. Как описывается в деталях ниже, на кулачковом валу 226 могут быть закреплены и дополнительные кулачки (например, кулачки 228, 230, 232, 234), привод которых в синхронное вращение с вращением двигателя может также осуществляться за счет вращения кулачкового вала 226. Эти дополнительные кулачки 228-234 могут иметь кулачковые поверхности или профили, отличные от кулачковой поверхности или профиля кулачка 210 и/или одна от другой.

Преимуществом устройство 200 является то, что движение центрального коромысла 202, первого коромысла 212 и второго коромысла 218 - каждого - может определяться единственным кулачком, таким как кулачок 210. Кроме того (как показано в иллюстрированном варианте осуществления), центральное коромысло 202 и, в частности, участок 202с толкателя кулачка этого коромысла, может располагаться на близком расстоянии между первым и вторым коромыслами 212, 218 и, в частности, между участками 212а и 218а толкателя кулачка. Близкое расположение этих трех толкателей 202с, 212а, 218а кулачка обеспечивает контакт между одной кулачковой поверхностью или профилем (то есть кулачковой поверхностью кулачка 210) и всеми тремя толкателями 202с, 212а, 218а кулачка.

В иллюстрированном варианте осуществления дополнительные кулачки и коромысла предназначены для обеспечения работы клапанов 206, 208 и 216, 220, однако это не обязательно. В частности, обеспечивать возможность осуществления операций открытия и закрытия клапанов 206, 208 можно за счет размещения коромысел 236, 238 по бокам центрального коромысла 202. Коромысло 236 совмещено с кулачком 230 и приводится в движение этим кулачком, а коромысло 238 совмещено с кулачком 232 и приводится в движение этим кулачком. При этом кулачки 230 и 232 могут иметь кулачковые поверхности или профили, отличные один от другого и/или от кулачковой поверхности или профиля кулачка 210.

Для обеспечения избирательной передачи поворотного движения одного или обоих коромысел 236, 238 на центральное коромысло 202 иллюстрированное устройство 200 управления клапаном может включать в себя синхронизирующий штифт 240 в сборе. Синхронизирующий штифт 240 в сборе располагается в отверстии 242, проходящем через центральное коромысло 202 и, по меньшей мере, частично через каждое из коромысел 236, 238. Для передачи поворотного движения от коромысла 236 на центральное коромысло 202 синхронизирующий штифт 240 в сборе избирательно соединяет коромысло 236 и центральное коромысло 202 одно с другим, а для передачи поворотного движения от коромысла 238 на центральное коромысло 202 - избирательно соединяет коромысло 238 и центральное коромысло 202 одно с другим. Конструкция синхронизирующего штифта 240 в сборе может быть такой же или подобной одному из уже описанных в данном документе (например, синхронизирующему штифту 40), и поэтому ее описание деталях не приводится.

В иллюстрированном варианте осуществления по бокам коромысел 212, 218 располагаются коромысла 242 и 244. Коромысло 242 совмещено с кулачком 228 и приводится в движение этим кулачком. Коромысло 244 совмещено с кулачком 234 и приводится в движение этим кулачком. Избирательная передача поворотного движения от коромысла 242 на коромысло 212 и/или от коромысла 244 на коромысло 218 обеспечивается синхронизирующими штифтами 246, 248, которые соединяются соответственно с коромыслами 242 и 244. Кулачки 228 и 234 могут иметь кулачковые поверхности или профили, отличные один от другого и/или от кулачковой поверхности или профиля кулачка 210, однако это не обязательно.

Синхронизирующий штифт 246 в сборе располагается в отверстии 250, проходящем, по меньшей мере, частично через каждое из коромысел 212, 242. Для передачи поворотного движения коромысла 242 на коромысло 212 синхронизирующий штифт 246 в сборе избирательно соединяет коромысло 242 и коромысло 212 одно с другим. Синхронизирующий штифт 248 в сборе располагается в отверстии 252, проходящем, по меньшей мере, частично через каждое из коромысел 218 и 244. Для передачи поворотного движения коромысла 244 на коромысло 218 синхронизирующий штифт 248 в сборе избирательно соединяет коромысла 244 и 218 одно с другим. При передаче такого поворотного движения на одно или на оба коромысла 212, 218 соответствующие клапаны 218, 220 приводятся в движение соответствующими кулачками 228 и/или 234. Специалистам в данной области техники должно быть понятно и очевидно, что конструкция синхронизирующих штифтов 246, 248 в сборе может быть такой же или подобной синхронизирующему штифту 240 в сборе, однако более простой вследствие избирательного взаимного соединения только двух коромысел.

Очевидно, что различные раскрытые выше и другие признаки и функции или их варианты или виды, могут быть по желанию объединены во многие другие различные системы или приложения. Специалисты в данной области техники могут также дополнить изобретение различными не просматриваемыми в настоящее время или неожиданными альтернативами, модификациями, вариантами или усовершенствованиями, которые, как предполагается, также должны охватываться прилагаемой формулой изобретения.

Изобретение может быть использовано в двигателях внутреннего сгорания. Устройство (10) управления клапаном двигателя внутреннего сгорания для управления операциями открытия и закрытия клапана (12) двигателя содержит центральное коромысло (14), первое соседнее коромысло (18) , второе соседнее коромысло (20), множество кулачков и двойной синхронизирующий штифт (38). Центральное коромысло (14) установлено на оси (16) коромысел. Поворотное движение центрального коромысла (14) сообщает прямолинейное движение клапану (12) для его открытия и закрытия. Первое соседнее коромысло (18) установлено с возможностью поворота на оси (16) коромысел с первой стороны центрального коромысла (14). Второе соседнее коромысло (20) установлено с возможностью поворота на оси (16) коромысел со второй противоположной стороны центрального коромысла (14). Множество кулачков приводится во вращение синхронно с вращением двигателя. Множество кулачков включает в себя первый и второй кулачки (24) и (26). Первый кулачок (24) предназначен для обеспечения поворота первого соседнего коромысла (18) вокруг оси (16) коромысел в соответствии с первым кулачковым профилем первого кулачка (24). Второй кулачок (26) предназначен для обеспечения поворота второго соседнего коромысла (20) вокруг оси (16) коромысел в соответствии со вторым кулачковым профилем у второго кулачка (26). Двойной синхронизирующий штифт (38) предназначен для избирательной синхронизации поворотного движения центрального коромысла (14) по меньшей мере с одним первым соседним коромыслом (18) или вторым соседним коромыслом (20). Двойной синхронизирующий штифт (38) имеет первое состояние, при котором поворотное движение первого соседнего коромысла (18) от первого кулачка (24) передается на центральное коромысло (14), второе состояние, при котором поворотное движение второго соседнего коромысла (20) от второго кулачка (26) передается на центральное коромысло (14), и третье состояние, при котором поворотное движение не передается ни от первого соседнего коромысла (18), ни от второго соседнего коромысла (20). Раскрыты варианты выполнения устройств управления клапаном и способ для синхронизации коромысел клапана двигателя. Технический результат заключается в снижении инерционной массы системы коромысел. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 22 ил.

1. Устройство управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания для управления операциями открытия и закрытия клапана двигателя, где устройство управления клапаном содержит:
центральное коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота на оси коромысел, причем поворотное движение упомянутого центрального коромысла сообщает прямолинейное движение клапану двигателя для открытия и закрытия клапана двигателя;
первое соседнее коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота на упомянутой оси коромысел с первой стороны упомянутого центрального коромысла;
второе соседнее коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота на упомянутой оси коромысел со второй противоположной стороны упомянутого центрального коромысла;
множество кулачков, приводимых во вращение синхронно с вращением двигателя, где упомянутое множество кулачков включает в себя:
первый кулачок, предназначенный для обеспечения поворота упомянутого первого соседнего коромысла вокруг упомянутой оси коромысел в соответствии с первым кулачковым профилем упомянутого первого кулачка, и
второй кулачок, предназначенный для обеспечения поворота упомянутого второго соседнего коромысла вокруг упомянутой оси коромысел в соответствии со вторым кулачковым профилем упомянутого второго кулачка; и
двойной синхронизирующий штифт для избирательной синхронизации поворотного движения упомянутого центрального коромысла, по меньшей мере, с одним из: упомянутым первым соседним коромыслом и упомянутым вторым соседним коромыслом, где упомянутый двойной синхронизирующий штифт имеет первое состояние, при котором поворотное движение упомянутого первого соседнего коромысла, которое соответствует упомянутому первому кулачку, передается на упомянутое центральное коромысло, второе состояние, при котором поворотное движение упомянутого второго соседнего коромысла, которое соответствует упомянутому второму кулачку, передается на упомянутое центральное коромысло, и третье состояние, при котором поворотное движение не передается ни от упомянутого первого соседнего коромысла, ни от упомянутого второго соседнего коромысла.

2. Устройство управления клапаном по п.1, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя: кулачковый вал, имеющий упомянутые первый и второй кулачки, размещенные на этом валу, причем упомянутый кулачковый вал приводится во вращение двигателем для обеспечения вращения упомянутых первого и второго кулачков синхронно с двигателем, а контакт между соответствующими упомянутыми первым и вторым кулачками и упомянутыми первым и вторым коромыслами обеспечивает преобразование вращательного движения упомянутого кулачкового вала в поворотное движение упомянутых коромысел.

3. Устройство управления клапаном по п.1, отличающееся тем, что упомянутое третье состояние является состоянием деактивации, при котором вращение упомянутого кулачкового вала не преобразуется во вращательное движение упомянутого центрального коромысла, так что клапану двигателя не сообщается никакого прямолинейного движения.

4. Устройство управления клапаном по п.1, отличающееся тем, что упомянутый второй кулачковый профиль выполнен с возможностью оптимизации характеристики двигателя при работе двигателя в режиме высоких оборотов.

5. Устройство управления клапаном по п.4, отличающееся тем, что упомянутый первый кулачковый профиль выполнен с возможностью оптимизации характеристики двигателя при работе двигателя, по меньшей мере, в одном из: режиме запуска двигателя и режиме низких оборотов.

6. Устройство управления клапаном по п.1, отличающееся тем, что упомянутое множество кулачков дополнительно включает в себя:
третий кулачок, предназначенный для обеспечения поворота упомянутого центрального коромысла вокруг упомянутой оси коромысел в соответствии с третьим кулачковым профилем упомянутого третьего кулачка, когда упомянутое синхронизирующее устройство находится в упомянутом третьем состоянии.

7. Устройство управления клапаном по п.6, отличающееся тем, что движение упомянутого центрального коромысла соответствует, по меньшей мере, одному из:
упомянутому первому кулачковому профилю и упомянутому третьему кулачковому профилю, когда упомянутый синхронизирующий штифт находится в упомянутом первом состоянии и соответствует, по меньшей мере, одному из: упомянутому второму кулачковому профилю и упомянутому третьему кулачковому профилю, когда упомянутый синхронизирующий штифт находится в упомянутом втором состоянии.

8. Устройство управления клапаном по п.1, отличающееся тем, что упомянутый синхронизирующий штифт располагается с возможностью перемещения внутри отверстия, проходящего через упомянутые центральное, первое и второе коромысла для избирательного соединения упомянутого центрального коромысла или с упомянутым первым соседним коромыслом, или с упомянутый вторым соседним коромыслом.

9. Устройство управления клапаном по п.8, отличающееся тем, что упомянутый синхронизирующий штифт имеет регулируемую осевую длину.

10. Устройство управления клапаном по п.8, отличающееся тем, что упомянутое отверстие имеет ось, ориентированную, в общем, параллельно упомянутой оси коромысел, а перемещение упомянутого синхронизирующего штифта внутри упомянутого отверстия происходит вдоль упомянутой оси для избирательного соединения упомянутого центрального коромысла или с упомянутым первым соседним коромыслом для обеспечения синхронизированного поворотного движения вместе с этим коромыслом, или с упомянутым вторым соседним коромыслом для обеспечения синхронизированного поворотного движения вместе с этим коромыслом.

11. Устройство управления клапаном по п.8, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя:
первый вспомогательный штифт, размещенный в границах первого участка упомянутого отверстия, проходящего через упомянутое первое коромысло, причем упомянутый первый вспомогательный штифт располагается с возможностью перемещения между рабочим положением, при котором упомянутый вспомогательный штифт размещается на упомянутом первом участке и третьем участке упомянутого отверстия, проходящем через упомянутое центральное коромысло, для синхронизации движения упомянутого первого коромысла и упомянутого центрального коромысла одного с другим, и нерабочим положением, при котором упомянутый первый вспомогательный штифт размещается на упомянутом первом участке, но за границами упомянутого третьего участка; и
второй вспомогательный штифт, размещенный в границах второго участка упомянутого отверстия, проходящего через упомянутое второе коромысло, причем упомянутый второй вспомогательный штифт располагается с возможностью перемещения между рабочим положением, при котором упомянутый второй вспомогательный штифт размещается на упомянутом втором участке и упомянутом третьем участке для синхронизации движения упомянутого второго коромысла и упомянутого центрального коромысла одного с другим, и нерабочим положением, при котором упомянутый второй вспомогательный штифт размещается на упомянутом втором участке, но за границами упомянутого третьего участка.

12. Устройство управления клапаном по п.11, отличающееся тем, что упомянутый двойной синхронизирующий штифт располагается между упомянутыми первым и вторым вспомогательными штифтами на упомянутом третьем участке упомянутого отверстия, проходящем через упомянутое центральное коромысло, осевая длина упомянутого двойного штифта совпадает с осевой длиной упомянутого третьего участка, когда упомянутый двойной синхронизирующий штифт находится в упомянутом третьем состоянии для предотвращения выступания упомянутых первого и второго вспомогательных штифтов на упомянутый третий участок с упомянутых первого и второго участков, а когда упомянутый двойной синхронизирующий штифт находится в упомянутом первом состоянии для обеспечения выступания упомянутого первого вспомогательного штифта на упомянутый третий участок, и когда упомянутый двойной синхронизирующий штифт находится в упомянутом втором состоянии для обеспечения выступания упомянутого второго вспомогательного штифта на упомянутый третий участок, упомянутая осевая длина упомянутого двойного синхронизирующего штифта меньше упомянутой осевой длины упомянутого третьего участка.

13. Устройство управления клапаном по п.12, отличающееся тем, что сжатое гидравлическое масло обеспечивает избирательное перемещение упомянутого первого вспомогательного штифта, упомянутого второго вспомогательного штифта и упомянутого двойного синхронизирующего штифта для перевода упомянутого двойного синхронизирующего штифта в одно из: упомянутые первое, второе и третье состояния, упомянутое гидравлическое масло подается на упомянутый первый участок между упомянутым первым вспомогательным штифтом и торцевой поверхностью упомянутого первого коромысла, задающей границы упомянутого первого участка, для обеспечения перемещения упомянутого первого вспомогательного штифта на упомянутый третий участок для перевода упомянутого двойного синхронизирующего штифта в упомянутое первое состояние, и упомянутое гидравлическое масло подается на упомянутый второй участок между упомянутым вторым вспомогательным штифтом и торцевой поверхностью упомянутого второго коромысла, задающей границы упомянутого второго участка, для обеспечения перемещения упомянутого второго вспомогательного штифта на упомянутый третий участок для перевода упомянутого двойного синхронизирующего штифта в упомянутое второе состояние.

14. Устройство управления клапаном по п.13, отличающееся тем, что упомянутый двойной синхронизирующий штифт включает в себя:
первый элемент двойного штифта, примыкающий к упомянутому первому вспомогательному штифту; и
второй элемент двойного штифта, примыкающий к упомянутому второму вспомогательному штифту, причем, когда упомянутое гидравлическое масло подается на упомянутый первый участок для обеспечения перемещения упомянутого первого вспомогательного штифта на упомянутый третий участок, и когда упомянутое гидравлическое масло подается на упомянутый второй участок для обеспечения перемещения упомянутого второго вспомогательного штифта на упомянутый третий участок, первый и второй элементы двойного штифта приводятся в контакт один с другим, а для обеспечения отделения упомянутых первого и второго элементов двойного штифта одного от другого для увеличения осевой длины упомянутого синхронизирующего штифта и перевода упомянутого двойного синхронизирующего штифта в упомянутое третье состояние упомянутое гидравлическое масло подается на упомянутый третий участок между упомянутыми первым и вторым элементами двойного штифта.

15. Устройство управления клапаном по п.1, отличающееся тем, что упомянутый синхронизирующий штифт включает в себя:
первый элемент двойного штифта и второй элемент двойного штифта, оба размещенные с возможностью перемещения внутри отверстия, проходящего через упомянутые центральное, первое и второе коромысла, причем, когда упомянутый синхронизирующий штифт находится в любом из упомянутых первом и втором состояниях, упомянутые первый и второй элементы двойного штифта контактируют один с другим, а когда упомянутый синхронизирующий штифт находится в упомянутом третьем состоянии для предотвращения передачи упомянутого поворотного движения от любого из упомянутых первого и второго коромысел на упомянутое центральное коромысло, то первый и второй элементы двойного штифта отделены один от другого.

16. Устройство управления клапаном по п.15, отличающееся тем, что каждый из упомянутых элементов двойного штифта - первый и второй - включает в себя основание, имеющее множество ножек, причем упомянутые ножки упомянутого первого элемента двойного штифта выступают в сторону упомянутого второго элемента двойного штифта, а упомянутые ножки упомянутого второго элемента двойного штифта выступают в сторону упомянутого первого элемента двойного штифта, и упомянутые ножки упомянутых первого и второго элементов двойного штифта сцепляются по радиусу одни с другими.

17. Устройство управления клапаном по п.15, отличающееся тем, что один из упомянутых элементов двойного штифта - первый или второй - включает в себя выступающий участок, телескопически размещенный на участке в виде рукава другого из упомянутых элементов двойного штифта - второго или первого.

18. Устройство управления клапаном по п.1, отличающееся тем, что упомянутый синхронизирующий штифт включает в себя: первый элемент двойного штифта и второй элемент двойного штифта, при этом оба размещены с возможностью перемещения по оси одного относительно другого внутри отверстия, проходящего через упомянутые центральное, первое и второе коромысла, причем каждый из упомянутых первого и второго элементов двойного штифта имеет внешние торцевые поверхности, обращенные к соответствующим торцам отверстия, а также внутренние торцевые поверхности, обращенные одна к другой, и гидравлическое масло подается между упомянутыми внутренними торцевыми поверхностями упомянутых первого и второго элементов двойного штифта для перемещения упомянутых первого и второго элементов двойного штифта по оси в направлении отделения одного от другого.

19. Устройство управления клапаном по п.18, отличающееся тем, что упомянутый первый элемент двойного штифта выступает в упомянутое первое коромысло, когда упомянутый синхронизирующий штифт находится в упомянутом первом состоянии, упомянутый второй элемент двойного штифта выступает в упомянутое второе коромысло, когда упомянутый синхронизирующий штифт находится в упомянутом втором состоянии, и ни один из: упомянутый первый элемент двойного штифта или упомянутый второй элемент двойного штифта не выступает в упомянутое первое коромысло или упомянутое второе коромысло, когда упомянутый синхронизирующий штифт находится в упомянутом третьем состоянии.

20. Устройство управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания для управления операциями открытия и закрытия клапана двигателя, где устройство управления клапаном содержит:
центральное коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному первому клапану двигателя, причем движение упомянутого центрального коромысла определяется кулачком, имеющим кулачковую поверхность;
первое коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота с примыканием к первой стороне упомянутого центрального коромысла для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному второму клапану двигателя, причем движение упомянутого первого коромысла определяется упомянутым кулачком, имеющим упомянутую кулачковую поверхность; и
второе коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота с примыканием ко второй противоположной стороне упомянутого центрального коромысла для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному третьему клапану двигателя, причем движение упомянутого второго коромысла определяется упомянутым кулачком, имеющим упомянутую кулачковую поверхность.

21. Устройство управления клапаном по п.20, отличающееся тем, что упомянутый, по меньшей мере, один первый клапан двигателя является одним из одного или более впускных клапанов или одним или более выпускных клапанов, а упомянутый, по меньшей мере, один второй и упомянутый, по меньшей мере, один третий клапаны двигателя являются другим из одного или более впускных клапанов или одним или более выпускных клапанов.

22. Устройство управления клапаном по п.21, отличающееся тем, что упомянутый, по меньшей мере, один первый клапан двигателя является, по меньшей мере, двумя клапанами двигателя.

23. Устройство управления клапаном по п.21, отличающееся тем, что упомянутый, по меньшей мере, один первый клапан двигателя является одним или более выпускными клапанами, а упомянутый, по меньшей мере, один второй и упомянутый, по меньшей мере, один третий клапаны двигателя являются впускными клапанами.

24. Устройство управления клапаном по п.20, отличающееся тем, что участок упомянутого центрального коромысла, являющийся толкателем кулачка, располагается между упомянутыми первым и вторым коромыслами на близком расстоянии от них.

25. Устройство управления клапаном для двигателя внутреннего сгорания для управления операциями открытия и закрытия клапана двигателя, содержащее:
центральное коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота для сообщения прямолинейного движения, по меньшей мере, одному клапану двигателя;
первое коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота с примыканием к первой стороне упомянутого центрального коромысла для сообщения прямолинейного движения упомянутому, по меньшей мере, одному клапану двигателя; и
второе коромысло, поддерживаемое с возможностью поворота с примыканием ко второй стороне упомянутого центрального коромысла для сообщения прямолинейного движения упомянутому, по меньшей мере, одному клапану двигателя.

26. Устройство управления клапаном по п.25, отличающееся тем, что дополнительно включает в себя:
синхронизирующий штифт в сборе для избирательной передачи поворотного движения одного или обоих из упомянутого первого коромысла и упомянутого второго коромысла на упомянутое центральное коромысло, где движение упомянутого второго коромысла определяется вторым кулачком, имеющим второй кулачковый профиль, а движение упомянутого первого коромысла определяется первым кулачком, имеющим первый кулачковый профиль, причем упомянутый синхронизирующий штифт в сборе располагается в отверстии, проходящем через упомянутое центральное коромысло и, по меньшей мере, частично через каждое из упомянутых: первое и второе коромысла, и упомянутый синхронизирующий штифт в сборе избирательно соединяет упомянутое первое коромысло и упомянутое центральное коромысло одно с другим для передачи поворотного движения упомянутого первого коромысла на упомянутое центральное коромысло и избирательно соединяет упомянутое второе коромысло и упомянутое центральное коромысло одно с другим для передачи поворотного движения от упомянутого второго коромысла на упомянутое центральное коромысло.

27. Устройство управления клапаном по п.26, отличающееся тем, что упомянутый синхронизирующий штифт в сборе включает в себя двойной штифт, имеющий регулируемую осевую длину, и пару располагающихся по бокам вспомогательных штифтов для избирательного соединения упомянутого первого коромысла и упомянутого центрального коромысла одного с другим, избирательного соединения упомянутого второго коромысла и упомянутого центрального коромысла одного с другим и избирательного несоединения ни упомянутого первого коромысла и упомянутого центрального коромысла одного с другим, ни упомянутого второго коромысла и упомянутого центрального коромысла одного с другим.

28. Устройство управления клапаном по п.25, отличающееся тем, что движение каждого из: упомянутого центрального коромысла, упомянутого первого коромысла и упомянутого второго коромысла определяется одним кулачком.

29. Устройство управления клапаном по п.28, отличающееся тем, что участок упомянутого центрального коромысла, являющийся толкателем кулачка, располагается между участками упомянутых первого и второго коромысел, являющихся толкателями кулачка, на близком расстоянии от них.

30. Способ для синхронизации коромысел клапана двигателя в двигателе внутреннего сгорания, содержащий:
обеспечение сообщения прямолинейного движения клапану двигателя с помощью центрального коромысла, по бокам которого располагаются два соседних коромысла;
движение клапана двигателя в соответствии с поворотным движением центрального коромысла;
избирательную передачу поворотного движения от одного из соседних коромысел на центральное коромысло через синхронизирующий штифт; и
избирательную передачу поворотного движения от другого из соседних коромысел на центральное коромысло через синхронизирующий штифт.