凸轮结构的制作方法

凸轮结构的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种凸轮结构，其用于驱动挺杆，挺杆在顶面上具有凸面部，并且挺杆连接到发动机的进气阀或者排气阀的基端部，凸轮结构包括：以与发动机的曲柄轴同步的方式转动的凸轮轴；安装在凸轮轴上的凸轮凸角，并且凸轮凸角包括：基座凸轮和辊，基座凸轮包括具有用于凸轮轴的安装孔的基圆部以及在末端部分中具有切去部的阀升程部，并且辊设置在切去部中并具有恒定直径的圆柱形部。基座凸轮的在宽度方向上的中心部在偏离于挺杆的顶面的中心的位置处与挺杆接触，并且圆柱形部与挺杆的顶面的中心接触。
【专利说明】凸轮结构

【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种配备有辊并且构成发动机的阀机构的凸轮结构。

【背景技术】
[0002]配备有辊的凸轮结构被认为是构成发动机的阀机构的凸轮的一种类型。例如，JP-A-2011-80372和JP-A-2012-202355公开了多种凸轮结构，在每种凸轮结构中，辊安装在具有基圆(base circular)部和阀升程(valve lift,阀升降)部的基座凸轮(base cam,基础凸轮)上。辊设置在形成在阀升程部的末端(tip end，尖端)处的切去部中，并且安装成使得其外周面的部分从阀升程部的外周面向外突出。
[0003]配备有辊的该类型凸轮安装在凸轮轴上，该凸轮和凸轮轴一起以与发动机的曲柄轴同步的方式转动，并且该凸轮驱动设置在阀的基端部处的挺杆。随着凸轮轴的转动，配备有辊的凸轮的阀升程部首先与挺杆接触以按压挺杆。然后，与挺杆的接触位置从阀升程部变换至辊，并且此时辊按压挺杆。辊在挺杆上转动的同时按压挺杆。
[0004]使用该构造，可设想的是可获得下列卓越的优点；因为配备有辊的凸轮的辊在挺杆上移动和滚动的同时按压挺杆，所以与没有辊的凸轮相比较，可减少凸轮与挺杆之间的摩擦并可提高燃料经济性，并且因为辊自身在挺杆上转动，所以可减少用于在低转速范围处驱动凸轮的扭矩。
[0005]但是,在由凸轮驱动的一类挺杆中，球形的凸面部(crowning)形成在与凸轮接触的挺杆的面(顶面)上。此外，在一类凸轮中，凸面部形成在与挺杆接触的凸轮的面(凸轮面)上。例如，JP-A-2011-117415公开了一种凸面部形成在挺杆顶面和凸轮面中的每一个上的阀机构。可设想的是，通过适当地设定数量和每个凸面部的曲率半径，可抑制由于未对准而导致的摩擦增加和不均匀磨损。
[0006]但是，如上述在JP-A-2011-117415中所公开的，凸面部形成在挺杆顶面和凸轮面中的每一个上的情况下，根据挺杆与凸轮之间的接触位置，在凸轮上可产生轴向推力载荷，并且挺杆与凸轮之间的摩擦增加。特别地，在具有辊的凸轮结构的情况下，如果在辊上产生轴向推力载荷，则辊可在轴向方向上滑动，并且摩擦可能增加。因此，希望尽可能地抑制产生推力载荷。


【发明内容】

[0007]本发明的目的是提供一种凸轮结构，该凸轮结构能够通过抑制当与挺杆接触时在辊的轴向方向上产生的任何推力载荷而减少摩擦。但是，不限于该目的，能够产生各种优点(即，在实施本发明的方式中由随后所描述的各个构造产生的、且通过传统技术不能获得的优点)的事项也可被视为本发明的其他目的。
[0008]根据本发明的一方面，提供了一种凸轮结构，该凸轮结构被构造成驱动挺杆，挺杆在挺杆的圆形顶面上具有球形凸面部，并且挺杆连接到发动机的进气阀或者排气阀的基端部，该凸轮结构包括:构造成以与发动机的曲柄轴同步的方式转动的凸轮轴；安装在凸轮轴上的凸轮凸角，并且该凸轮凸角包括:基座凸轮和辊，该基座凸轮包括具有用于凸轮轴的安装孔的基圆部和具有在其末端部分中被切去的切去部的阀升程部，辊设置在切去部中并且具有恒定直径的圆柱形部，其中，基座凸轮的在宽度方向上的中心部适于在偏离于挺杆的顶面中心的位置处与挺杆接触，并且辊的圆柱形部适于与挺杆的顶面中心接触。
[0009]切去部可形成在基座凸轮的在宽度方向上的中心部中，并且辊的在轴向方向上的中心部与基座凸轮的在宽度方向上的中心部重合。
[0010]阀升程部的上升部分和下降部分可形成为具有相同的凸轮轮廓。
[0011]凸轮轴可形成具有空心内部的形状，在凸轮轴和基座凸轮中可设置有油道，该油道与凸轮轴的空心内部和切去部连通、并且适于允许流过空心内部的油供应至辊，并且该油道可包括:油储存部，该油储存部通向切去部的与辊的外周面相对的相对面；以及节流部，该节流部形成为比油储存部更靠近于空心内部的侧部，节流部的流道横截面面积小于油储存部的流道横截面面积。
[0012]油储存部可形成在基座凸轮中，并且节流部可形成在凸轮轴中。
[0013]油储存部可以是通孔，该通孔形成在基座凸轮中以便通向用于凸轮轴的安装孔，并且节流部可以是穿过凸轮轴的外周面的通孔。
[0014]油道可包括适于将油从凸轮轴的空心内部供应至节流部的油供应部分。
[0015]油供应部分可以是穿过凸轮轴的外周面的通孔，节流部可以是凹槽，该凹槽形成为在油供应部分与油储存部之间凹入，并且油储存部可以是通孔，该通孔形成在基座凸轮中以便通向用于凸轮轴的安装孔。
[0016]油供应部分可以是穿过凸轮轴的外周面的通孔，节流部可以是形成在基座凸轮中且位于油供应部分与油储存部之间的通孔，并且油储存部可以是形成在基座凸轮中以便通向用于凸轮轴的安装孔的通孔。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1 (a)和图1 (b)是示出了根据一实施方式的凸轮结构的视图；图1 (a)是沿着图2 (b)中的箭头B-B截取的截面图、示出了辊与挺杆接触的状态，并且图1 (b)是示出了图1 (a)中所示的挺杆中心P周围的区域的放大图。
[0018]图2 (a)和图2 (b)是示出了根据本实施方式的凸轮结构的示意图；图2 (a)是凸轮结构的侧视图，并且图2 (b)是沿着图2 (a)中的箭头A-A截取的截面图。
[0019]图3是示出了使用根据本实施方式的凸轮结构的阀机构的构造的截面图。
[0020]图4 (a)、图4 (b)以及图4 (C)是示出了根据本实施方式的凸轮结构的润滑的视图；图4 (a)是对应于图1 (a)的截面图、示出了泵容量相对高的情况，图4 (b)是示出了图4 (a)中的部分E的放大图，并且图4 (C)是对应于图1 (a)的截面图、示出了泵容量不足的情况。
[0021]图5 (a)和图5 (b)是示出了根据本实施方式的凸轮的油道的变型的截面图；图5 (a)是示出了第一变型的视图，并且图5 (b)是示出了第二变型的视图。

【具体实施方式】
[0022]下面将使用附图对实施方式进行描述。但是，下面描述的实施方式仅是示例并且并不排除没有在下面所述实施方式中明确陈述的技术的各种修改或者应用。
[0023](1.构造)
[0024](1-1.整体结构)
[0025]如图3所示，根据本实施方式的凸轮结构10是这样的部件，S卩，该部件构成安装在车辆上的发动机(车辆和发动机未示出)的阀机构1，并且配备有以与发动机的曲柄轴(未示出)同步的方式转动的凸轮轴20以及安装在凸轮轴20上的凸轮凸角(cam lobe,凸轮凸部)30。
[0026]阀机构I配备有凸轮结构10、由凸轮结构10驱动的有盖圆柱形挺杆11、固定于缸盖(未示出)的固定部12以及设置在挺杆11与固定部12之间的弹簧13。挺杆11还被称之为阀升降器并且用于将凸轮轴20的转动运动转换成往复运动。发动机的每个缸中的进气阀或者排气阀(以下称之为阀2)的基端部连接到挺杆11。
[0027]挺杆11设置成使得其开口定位在阀2的侧部上，并且阀2的基端部和弹簧13的部分设置在挺杆11的圆柱形部内。具有朝向凸轮结构10突出的部分地球形形状的凸面部形成在圆形顶面Ila (在下文中称之为挺杆顶面Ila)处，凸轮凸角30与该凸面部接触。换言之，挺杆顶面Ila形成为用作具有曲率的球形面的一部分，使得其中心P变成朝向凸轮结构10最为突出的点。所述曲率的圆的中心定位在阀2的轴向中心上。如图2 (b)所示，凸轮轴20的轴向中心SC定位在穿过挺杆顶面Ila的中心P的法线CT(以下称之为挺杆中心线CT)上。稍后将描述阀机构I的操作。
[0028](1-2.凸轮结构)
[0029]如图2 Ca)和图2 (b)所示，凸轮轴20由空心管构成，并且当经由正时链或者正时皮带(均未示出)从发动机的曲柄轴传递转动时，该凸轮轴被转动。通过油泵(未示出)强制供给的机油(润滑油，以下简称为“油”)流经凸轮轴20的空心内部。
[0030]凸轮轴20由支撑部40支撑在发动机的主体上，并且相对于支撑部40转动。因此，用于将油供应至凸轮轴20的外周面与支撑部40的内周面之间的接触部的通孔部44设置在安装有凸轮轴20的支撑部40的部分处。流经凸轮轴20的空心内部的油经由该通孔部44供应至凸轮轴20与支撑部40之间的接触部，以润滑该接触部。
[0031]在凸轮轴20的轴线方向上固定有用于打开/关闭阀2的多个凸轮凸角30，凸轮凸角30的数量对应于阀2的数量。因为凸轮凸角30具有彼此相似的构造，所以在本文中示出了凸轮凸角30中的一个并且描述了其结构。
[0032]凸轮凸角30包括用作凸轮的主体的基座凸轮31和安装在基座凸轮31上的辊32。基座凸轮31具有基圆部31a和阀升程部31b，并且基座凸轮的外圆周面在其整个圆周方向上连续。基圆部31a是基座凸轮31的圆形部分，并且其中安装有凸轮轴20的圆孔部31h(以下称为凸轮轴安装孔31h)形成在基圆部的中心。换言之，基圆部31a对应于其中距凸轮轴20的轴向中心SC (凸轮轴安装孔31h)的距离恒定的部分。基圆部31a与挺杆顶面Ila之间设置有微小的间隙，以防止阀2的不必要的打开/关闭操作。
[0033]阀升程部31b是从基圆部31a突出的部分和用于按压挺杆顶面Ila以执行阀2的打开/关闭操作的部分。在图2 (b)中，基圆部31a与阀升程部31b之间的边界线由双点划线表示。当凸轮凸角30在由附图中的箭头C表示的方向上转动时，图2 (b)中示出的阀升程部31b的右侧是跟随在基圆部31a之后的、且与挺杆顶面Ila相对的部分，并且是阀升程的上升部分Slb1 (用于打开阀2的一侧)。
[0034]当凸轮凸角30在由附图中的箭头C表示的方向上转动时，图2 (b)所示的阀升程部31b的左侧是在辊32与挺杆顶面Ila相对之后与挺杆顶面Ila相对的部分，并且是阀升程的下降部分31b2 (用于关闭阀2的一侧)。阀升程部31b的上升部分Slb1和下降部分31b2的相应基端部31d位于基圆部31a与阀升程部31b的边界线上。在本文中，阀升程部31b的上升部分Slb1和下降部分31132形成为具有相同的凸轮轮廓。换言之，如图2 (b)所示，基座凸轮31相对于穿过凸轮轴20的轴向中心SC和阀升程部31b的末端部分31c的平面是平面对称的。
[0035]阀升程部31b在其末端部分(凸轮的顶部)31c中具有切去部31η。切去部31η是这样的空间，即，该空间通过在从末端部分31c至基圆部31a的一部分的范围内、在基座凸轮31的宽度方向上(在凸轮轴20的插入方向上)的中间部分处切去阀升程部31b而形成，以便从上升部分Slb1穿过(path through)到达下降部分31b2。在该切去部31η中，设置有随后描述的辊32，以便相对于基座凸轮31可转动。
[0036]彼此相对的一对轭状部(yoke port1n) 31y和31y形成在通过切去基座凸轮31所形成的切去部31η的宽度方向上的两侧上。在从图2 (b)所示的轴线方向上观察时，彼此相对的轭状部31y和31y与切去部31η具有相同的形状，并且在从如图1 (a)和图2 (a)所示的正交于轴向方向上的方向上观看时，彼此相对的轭状部具有相同的宽度。换言之，切去部31η形成在基座凸轮31的宽度方向上的中心部处，并且相对于穿过基座凸轮31的宽度方向上的中心部的线CB (以下称之为基座凸轮中心线CB)是平面对称的，如图1 (a)所
/Jn ο
[0037]在宽度方向上穿过的孔部31m和31m被直线地设置在彼此相对的所述一对轭状部31y和31y中。孔部31m形成为使得它们的中心轴线与形成在基圆部31a中的凸轮轴安装孔31h的轴向中心SC平行。用于将辊32安装在基座凸轮31上的辊轴33插入在孔部31m中，然后通过嵌缝而被安装并且固定到基座凸轮31。在下文中，这些孔部31m被称为辊轴安装孔31m。
[0038]辊32具有位于在由图1 (b)中的双点划线表示的轴向方向上的中间部处的圆柱形部32a，该圆柱形部具有恒定直径。圆柱形部32a没有凸面部并且被设置在当辊32按压挺杆顶面Ila时与挺杆顶面Ila接触的部分中。辊32设置成使得圆柱形部32a与挺杆顶面Ila的中心P接触。圆柱形部32a具有恒定直径的圆柱形状，并且该圆柱形部在辊32的轴向方向上的横截面是直线的。此外，凸面部32b (其直径朝向辊32的端部圆形地减少)设置在辊32的轴向方向上的两个端部(圆柱形部32a的两个端部)中的每一个处。换言之，辊32设置有所谓的“部分凸面部”，其中，辊32的拐角部在轴向方向上的横截面被倒圆。
[0039]通孔32h形成在插入有辊轴33的辊32的中心处。辊32设置在切去部31η中，使得通孔32h与形成在基座凸轮31的轭状部31y和31y中的辊轴安装孔31m对准。辊轴33被插入到辊轴安装孔31m和通孔32h中，以便与凸轮轴20的轴向中心SC (凸轮轴安装孔31h的中心轴线)平行，从而辊32被安装在基座凸轮31上。
[0040]辊32被安装成使得其外周面的部分从阀升程部31b的末端部分31c的外周面向外突出。此外，辊32设置在切去部31η的宽度方向上的中心部处，使得到两个轭状部31y和31y的间隙基本相等。而且，切去部31η的与辊32的外周面相对的相对面31f具有朝向辊32 (朝向阀升程部31b的末端)弯曲的弯曲形状。
[0041]辊32相对于固定到基座凸轮31的辊轴33转动。因此，辊32的通孔32h的内周面与辊轴33的外周面之间的接触面用作在滑动的同时移动的部分(滑动部)、并且需要适当的润滑。凸轮轴10配备有油道34 (随后描述)，以用于将用作润滑油的油供应至该滑动部。
[0042]如图1 (a)中所示，凸轮凸角30设置成使得当从与凸轮轴20的轴向方向和挺杆中心线CT正交的方向上观看凸轮结构10和挺杆11时，基座凸轮中心线CB不与挺杆中心线CT重合。在图1 (a)中，凸轮凸角30设置成使得基座凸轮中心线CB从挺杆中心线CT向右偏离。在本文中，凸轮凸角30设置成使得基座凸轮中心线CB与穿过辊32在轴向方向上的中心部的线CR (以下称为辊中心线CR)重合。
[0043]换言之，凸轮凸角30设置成使得基座凸轮中心线CB与辊中心线CR重合，从而使得基座凸轮中心线CB和辊中心线CR不与挺杆中心线CT重合(CB=CR Φ CT)。换言之，当基座凸轮31的阀升程部31b与挺杆顶面Ila接触时，凸轮凸角30设置成使得基座凸轮31的在宽度方向上的中心部在偏离于挺杆顶面Ila的中心P的位置处与挺杆顶面Ila接触。
[0044]此外，辊32设置成使得圆柱形部32a与挺杆顶面Ila的中心P接触。换言之，如图1 (b)中所示，当假定挺杆中心线CT与辊中心线CR之间的位移(偏移量)为X、并且从辊中心线CR到圆柱形部32a的端部部分的长度(即，圆柱形部32a的宽度方向上的长度的一半)为W时，辊32和挺杆11设置为满足以下表达式(I)。
[0045]O ^ X ^ W...(I)
[0046]但是，在本文中，辊32设置成使得辊中心线CR与基座凸轮中心线CB重合，并且设置有凸轮凸角30，并且凸轮凸角30设置成使得基座凸轮中心线CB偏离于挺杆中心线CT，从而偏移量X具有大于O的值(0〈X < W)。
[0047](1-3.油道的结构)
[0048]下面，将使用图1 (a)和图2 (b)描述根据本实施方式的凸轮结构10中的油道34。油道34是这样的通道，即，流经凸轮轴20的空心内部的油通过该通道被供应至辊32的滑动部。油道34设置成使得在凸轮凸角30被安装在凸轮轴20上的状态下，凸轮轴20的空心内部与形成在基座凸轮31中的切去部31η连通。换言之，构成油道34的部分分别预先形成在凸轮轴20和基座凸轮31中，并且单个通道(即，油道34)通过将凸轮凸角30安装在凸轮轴20上形成。
[0049]油道34具有流道横截面面积不同的两个部分。一个部分是用于限制待被供应给辊32的油的流速的节流部34a，并且另一部分是用于存储油的油储存部34b。节流部34a设置在凸轮轴20中，并且油储存部34b设置在基座凸轮31中。
[0050]节流部34a形成为穿过凸轮轴20的外周面的通孔，其一端通向凸轮轴20的空心内部，并且另一端通向凸轮轴20的外周面。节流部34a设置在凸轮轴20的空心内部的一侦仪油道34的上游侧)上、而非设置在油储存部34b的一侧上，并且该节流部用作从凸轮轴20的空心内部供应至辊32的油首先流入的一部分。节流部34a的流道横截面面积小于油储存部34b的横截面面积。节流部34a的流道横截面面积小于通孔部44的截面面积，其中通过该通孔部来润滑凸轮轴20与支撑部40之间的上述接触部。
[0051]另一方面，油储存部34b的一端通向切去部31η的相对面31f,并且其另一端通向凸轮轴安装孔31h。换言之，油储存部34b形成为从凸轮轴安装孔31h通到切去部31η的相对面31f的通孔。油储存部34b是这样的部分，即，已穿过节流部34a的油流入该部分中、并且油从该部分泄漏到辊32的侧部。油储存部34b还是这样的部分，S卩，由于油的粘度而没有泄漏到辊32的侧部的油存储在该部分中。当凸轮凸角30安装在凸轮轴20上时，该安装被执行以使得节流部34a与油储存部34b连通以形成单个油道34。
[0052](2.作用和操作)
[0053]首先，将使用图3描述具有凸轮结构10的阀机构I的操作。如图3中所示，当凸轮轴20在由箭头C表示的方向上以与发动机的曲柄轴同步的方式转动时，凸轮凸角30与凸轮轴20—起转动。此时，尽管基座凸轮31的基圆部31a与挺杆顶面Ila相对(S卩，在图3中所示的状态之前)，如上所述，在基圆部31a与挺杆顶面Ila之间设置有间隙，从而基圆部31a没有对挺杆11施加压力。因此，阀2没有打开或关闭，而是通过弹簧13的弹力保持处于完全关闭状态。
[0054]当凸轮凸角30进一步转动、并且当挺杆顶面Ila变得远离于基座凸轮31的基圆部31a且开始与阀升程部31b接触时，挺杆11被阀升程部31b按压。因此，阀2与挺杆11一起被向下按压并且克服弹簧13的弹力开始打开(阀升程开始上升)。
[0055]此时，如图1 (a)中所示，阀升程部31b的宽度方向上的中心部在偏离于挺杆顶面Ila的中心P的位置处与挺杆顶面Ila接触。因此，在凸轮轴20转动时，挺杆11围绕挺杆中心线CT转动。使用该构造，防止阀升程部31b与挺杆顶面Ila之间的接触点的位置始终在同一位置。
[0056]如图3中所示，当凸轮凸角30进一步转动时、并且当挺杆顶面Ila停止与阀升程部31b接触并开始与辊32接触时，辊32在由附图中的箭头D表示的方向上在挺杆顶面Ila上转动的同时被移动。换言之，辊32按压挺杆11。因此，阀2克服弹簧13的弹力被进一步被按压，阀升程的量增大并且最终变成最大值。此时，如图1 (a)和图1 (b)中所示，辊32的圆柱形部32a始终与挺杆顶面Ila的中心P接触，因此，轴向方向上不产生推力载荷。
[0057]与上述描述相反，在阀升程的量已变成最大之后，挺杆顶面Ila停止与辊32接触并且开始与阀升程部31b接触，由此阀2由弹簧13的弹力被向上按压并且开始关闭(阀升程开始下降)。此外，当挺杆顶面Ila停止与阀升程部31b接触并且变得靠近于基圆部31a时，不对挺杆11施加压力，并且阀2完全关闭。阀机构I在凸轮轴20的转动过程中重复这种操作。
[0058]下面，将使用图4 (a)至图4 (C)描述对凸轮结构10中的辊32的滑动部的润滑。如图4 (a)中所示，在机油压力较高的情况下，通过油泵强制供给的油如附图中空心箭头表示地流过凸轮轴20的空心内部、并且如箭头表示地通过油道34被供应至切去部31η。供应至切去部31η的油在凸轮凸角30与挺杆顶面Ila之间形成油膜(未示出)、并且还在辊32的滑动部上形成油膜F。
[0059]换言之，当辊32开始与挺杆顶面Ila接触时，辊32转动，因此，如图4 (b)中所示地，被供应至切去部31η的油通过由辊32的转动获得的楔效应被吸取到辊32的内周面与辊轴33的外周面之间的空间中。因此，油膜F形成在辊32的内周面与辊轴33的外周面之间的空间中，并且通过油膜F减少了辊32的滑动部处的摩擦。
[0060]因为具有较小流道横截面面积的节流部34a设置在油道34的上游侧上(在凸轮轴20的空心内部的一侧上)，所以油的流速通过节流部34a而被限制。因此，在油泵的容量相对较大并且机油的压力相对较高的情况下，可防止大量的油被供应给辊32的侧部，并且可防止油压力下降，由此合适量的油可被供应给切去部31η。此外，没有泄漏到切去部31η中的油存储在位于节流部34a的下游侧上的油储存部34b中。
[0061]在发动机的转动速度非常低并且机油的压力较低的情况下(例如，在怠速操作或者启动期间)，有效地使用存储在油储存部34b中的油。如图4 (c)中所示，即使在机油压力较低的情况下，通过油泵强制供给的油如通过附图中空心箭头表示地流过凸轮轴20的空心内部，但不能穿过油道34的节流部34a。
[0062]因此，在这种情况下，当辊32与挺杆11接触时(S卩，当切去部31η位于油储存部34b下方时)，存储在油储存部34b中的油泄漏到切去部31η。然后，油膜F通过图4 (b)所示的楔效应以类似于上述的方式形成在辊32的滑动部上，由此，减少了滑动部处的摩擦。
[0063]此外，油膜还通过从切去部31η泄漏出到挺杆顶面Ila的油形成在挺杆顶面Ila上。换言之，不管机油压力的波动存在与否，油储存部34b都用作缓冲器(用于平滑波动的装置)，以用于实现充分和稳定的油供应。特别地，因为凸轮结构10中的辊32设置有圆柱形部32a，所以在发生未对准情况下，挺杆顶面Ila与辊32之间的油膜可变得非常薄。但是，因为提供油储存部34b，所以可防止发生油短缺的情形。
[0064](3.优点)
[0065]因此，使用根据本实施方式的凸轮结构10，因为设置了具有恒定直径的圆柱形部32a的辊32、并且圆柱形部设置成与挺杆顶面的中心接触，所以当辊32与挺杆顶面Ila接触时可防止在辊32的轴向方向上产生任何推力载荷。因此，减少了辊32的摩擦，由此可抑制辊32的磨损并且可提高燃料经济性。此外，可减少用于在低转速范围驱动凸轮的扭矩。
[0066]此外，因为基座凸轮31的宽度方向上的中心部设置成使得在偏离于挺杆顶面Ila的中心P的位置处与挺杆11接触，所以挺杆11可围绕挺杆中心线CT转动。因此，可减少凸轮凸角30与挺杆11之间的摩擦，并且可避免挺杆顶面Ila上的油膜耗尽。此外，可防止当凸轮凸角30与挺杆顶面Ila在同一位置处连续接触时由摩擦产生的不均匀磨损。
[0067]此外，因为球形凸面部形成在挺杆11的顶面Ila上，所以可防止在未对准的情况下凸轮凸角30的边缘(拐角部)与挺杆顶面Ila之间的接触，由此可抑制顶面Ila处的表面压力上升。
[0068]此外，因为切去部31η形成在基座凸轮31的宽度方向上的中心部处，并且设置在切去部31η中的辊32的轴向方向上的中心部与基座凸轮31的宽度方向上的中心部重合，所以，形成在辊32与所述一对轭状部31y和31y之间的间隙可相等。因此，防止了用于润滑辊32的油偏离到任一侧，并且防止了油短缺，由此可使得对辊32的润滑出色。
[0069]更进一步，因为凸轮凸角30的阀升程部31b的上升部分Slb1和下降部分31b2形成为具有相同的凸轮轮廓，所以可在无需考虑其安装方向的情况下安装凸轮凸角30。换言之，因为凸轮凸角30的前和后侧均具有相同形状，所以凸轮凸角30可安装在凸轮轴20上，而不考虑其方向。因此，没有必要对凸轮凸角30的前面和后面进行区分工作，并且可减少工作的人工用时。此外，因为可消除在凸轮凸角30的安装方向上犯错误的风险，所以可提高该机构的生产率。
[0070]此外，在凸轮结构10中，因为用于允许凸轮轴20的空心内部与基座凸轮31的切去部31η之间连通的油道34的节流部34a可限制待被供应至辊32的一侧的油的流速，所以可防止机油压力下降。因此，可减少用于驱动油泵的工作，并且可进一步提高燃料经济性。
[0071]此外，因为油道34设置有节流部34a，所以在发动机的转动速度较低并且机油压力较低的情况下(例如，在怠速操作或者启动期间)，通过凸轮轴20的空心内部流动的油在一些情况下不能流入油道34 (不能穿过节流部34a)。但是,在根据本实施方式的凸轮结构10中，油可存储在油道34的油储存部34b中。因此，即使当油压力如上所述地较低时，油也可从油储存部34b被供应至切去部31η。因此，即使当机油压力较低时，也可减少在辊32的滑动部处的摩擦。
[0072]而且，因为在凸轮结构10中圆柱形部32a设置在辊32的与挺杆顶面Ila接触的部分处，所以在发生未对准的情况下，挺杆顶面Ila与辊32之间的油膜可变得非常薄。但是，因为油储存部34b设置在油道34中，所以可防止油短缺，并且可减少挺杆顶面Ila处的摩擦。
[0073]此外，因为流道横截面面积不同的节流部34a和油储存部34b分别形成在凸轮轴20和基座凸轮31中，所以在通过压配合等将凸轮凸角30安装在凸轮轴20上时，可保证油的流动性，而无需考虑凸轮轴20在轴向方向上的尺寸精度的程度。换言之，可实现组装可操作性的改善和润滑性能的改善。此外，因为节流部34a和油储存部34b分别形成在凸轮轴20和基座凸轮31中，所以可容易地加工它们。
[0074]特别地，在本实施方式中，油储存部34b是形成在基座凸轮31中的通孔，以便通向凸轮轴安装孔31h和切去部31η。此外，节流部34a是穿过凸轮轴20的外周面的通孔。而且，因为这两个通孔组合以形成单个油道34，所以方便了用于形成通孔的处理，并且可抑制用于形成油道34的人工用时。
[0075]此外，因为用于将油供应至位于凸轮轴20的外周面与支撑部40的内周面之间的接触部的通孔部44设置在安装有凸轮轴20的支撑部40的部分处，所以油经由通孔部44被供应至凸轮轴20与支撑部40之间的接触部。尽管凸轮轴20与支撑部40紧密接触，但是通过使得通孔部44的流道横截面面积大于节流部34a的流道横截面面积，可确保减少凸轮轴20与支撑部40之间的接触部处的摩擦。此外，因为凸轮轴20与支撑部40之间的接触力度高于辊32的滑动部处的接触力度，所以几乎不发生油泄漏，并且使机油压力几乎不下降。
[0076]因为在本实施方式中，辊32形成为具有圆柱形部32a和凸面部32b的部分凸面形状，所以在发生未对准的情况下，可更加确保防止由辊32的边缘引起的对挺杆顶面Ila的损坏。
[0077](4.变型)
[0078]尽管上面已经描述了根据本发明的实施方式，但是本发明并不局限于上述实施方式，并且在不背离本发明的主旨范围内可做出各种修改。
[0079](4-1.油道的变型)
[0080]例如，上述实施方式中所描述的设置在凸轮结构10中的油道34可修改为图5(a)和图5 (b)中所不的这种构造。
[0081]图5 Ca)中所示的油道35配备有节流部35a和油储存部35b，该节流部用于限制待被供应至辊32的油的流速，并且该油储存部用于存储油，并且油道还配备有用于将油供应至节流部35a的油供应部分35c。节流部35a和油供应部分35c设置在凸轮轴20中，并且油储存部35b设置在基座凸轮31中。因为油储存部35b与油储存部34b相同，所以省略其描述。
[0082]油供应部分35c形成为穿过凸轮轴20的外周面的通孔，通孔的一端通向凸轮轴20的空心内部，并且通孔的另一端通向凸轮轴20的外周面。油供应部分35c设置在凸轮轴20的空心内部的侧部(油道35的最上游侧)上，而非设置在节流部35a和油储存部35b的侧部上。待从凸轮轴20的空心内部供应至辊32的侧部的油首先流入油供应部分35c中。油供应部分35c的尺寸是任意的，优选地等于或者稍微大于稍后描述的节流部35a的凹槽宽度。此外，油供应部分35c在圆周方向上的位置也是任意的，由此油供应部分35c可在无需考虑凸轮凸角30的方向的情况下形成。
[0083]节流部35a是凹槽，该凹槽形成为在凸轮轴20的至少位于油供应部分35c与油储存部35b之间的范围内的外周面中凹入。节流部35a被构造为围绕凸轮轴20的外周面形成的环形凹槽。凹槽的尺寸(凹槽的宽度及其相距凸轮轴20的外周面的深度)对应于节流部35a的流道横截面面积，并且凹槽的尺寸被设定成小于油储存部35b的流道横截面面积。
[0084]油供应部分35c通过在与节流器部分35a的部分重合的位置处钻孔而形成。在凸轮轴20与凸轮凸角30的组装过程中，它们被组装成使得形成在凸轮轴20的外周面上的用作凹槽的节流部35a变得与油储存部35b重合，并且使得由油供应部分35c、节流部35a以及油储存部35b形成单个油道35。
[0085]换言之，从上游侧(凸轮轴20的空心内部的一侧)按照油供应部分35c、节流部35a以及油储存部35b的顺序来设置根据本变型的凸轮结构10的油道35。流过凸轮轴20的空心内部的油穿过油供应部分35c并且流入节流部35a中。油的流速由凸轮轴20的外周面上的节流部35a限制，并且油流入油储存部35b中。然后，油从油储存部35b被供应至切去部31η，并且油膜形成在辊32的滑动部上。
[0086]因此，通过根据本变型的凸轮结构10可获得类似于上述实施方式的优点。此外，因为节流部35a是在凸轮轴20的外周面中凹入的凹槽，所以与节流部34a形成为通孔的上述实施方式的情况相比较，形成有节流部35a的在转动方向上的位置不需要与凸轮凸角30的方向对准。此外，因为油供应部分35c在转动方向上的位置可被任意地设定，所以对油道35的加工可更加容易。
[0087]节流部35a可仅至少在油供应部分35c与油储存部35b之间的区域中形成，并且节流部还可形成在基座凸轮31中、而非凸轮凸角30的外周面。换言之，至少在油供应部分35c与油储存部35b之间的区域中，节流部35a还可被构造为在凸轮轴安装孔31h中凹入的凹槽，该凸轮轴安装孔形成在基座凸轮31中。即使在如上所述构造的油道35中，也可获得类似于上述优点的优点。
[0088]此外，图5 (b)中所示的油道36配备有用于限制待被供应至辊32的侧部的油的流速的节流部36a、用于存储油的油储存部36b、以及用于将油供应至节流部36a的油供应部分36c。油供应部分36c设置在凸轮轴20中，并且节流部36a和油储存部36b设置在基座凸轮31中。
[0089]类似于图5 Ca)中所示的油供应部分35c，油供应部分36c形成为穿过凸轮轴20的外周面的通孔，通孔的一端通向凸轮轴20的空心内部并，并且通孔的另一端通向凸轮轴20的外周面。油供应部分36c设置在凸轮轴20的空心内部的侧部(油道36的最上游侧)上、而非设置在节流部36a和油储存部36b的侧部上。待从凸轮轴20的空心内部供应至辊32的侧部的油首先流入油供应部分36c中。油供应部分36c的流道横截面面积大于节流部36a (随后描述)的流道横截面面积。
[0090]节流部36a和油储存部36b两者均形成在基座凸轮31中，从而形成单个通孔。换言之，形成在基座凸轮31中的通孔(通孔的一端通向凸轮轴安装孔31h，并且通孔的另一端通向切去部31η)是由在通孔的纵向方向上的具有不同直径的两个孔组成的阶梯孔。节流部36a是所述阶梯孔的两个孔中的一个孔，该孔被定位在凸轮轴20的空心内部的一侧上并且通向凸轮轴安装孔31h。
[0091]油储存部36b被定位成比节流部36a更靠近于辊32的侧部，该油储存部的流道横截面面积大于节流部36a的流道横截面面积，并且通向切去部31η。在凸轮轴20与凸轮凸角30的组装过程中，对准它们在转动方向上的位置，使得油供应部分36c与节流部36a连通。换言之，执行该组装，使得由油供应部分36c、节流部36a和油储存部36b形成单个油道36。
[0092]换言之，从上游侧(凸轮轴20的空心内部的侧部)按照油供应部分36c、节流部36a以及油储存部36b的顺序来设置根据本变型的凸轮结构10的油道36。流过凸轮轴20的空心内部的油穿过油供应部分36c并且流入节流部36a中。油的流速由节流部36a限制,并且油流入油储存部36b中。然后，油从油储存部36b被供应至切去部31η，并且油膜形成在辊32的滑动部上。
[0093]因此，通过根据本变型的凸轮结构10可获得类似于上述实施方式的优点。而且，仅通过额外地加工基座凸轮31以提供阶梯孔，即可将传统的凸轮结构改造成凸轮结构10。因此，可减少凸轮结构的制造成本。而且，在根据本变型的油道36中，因为节流部36a设置在凸轮凸角30中，所以节流部36a的流道长度可被设定成不同于凸轮轴20的外周面的厚度。换言之，可调整由节流部36a限制的油的节流量。
[0094](4-2.其他)
[0095]在上述实施方式中，作为实例描述了具有部分凸面形状的辊32。但是，辊可仅设置有至少圆柱形部32a。换言之，也可使用在轴向方向上具有恒定直径的辊。即使在不具有凸面部32b的辊中，在发生未对准的情况下，也可通过挺杆顶面Ila的凸面部来防止辊的边缘与挺杆顶面Ila接触。
[0096]此外，在上述实施方式中，作为实例描述了这样的构造，即，在该构造中，形成在基座凸轮31中的切去部31η被定位在阀升程部31b的末端部分31c的在宽度方向上的中间部的中心处。但是，切去部31η的位置并不局限于中心，而是切去部31η可被设置成偏离于中心。此外，尽管作为实例描述了基座凸轮31 (在该基座凸轮中，切去部31η形成在从阀升程部31b的末端部分31c至基圆部31a的一部分的范围中)，但是，也可通过仅切去阀升程部31b来提供切去部31η。此外，切去部31η的相对面31f的形状并不局限于上述形状，而是也可为扁平平面形状。
[0097]此外，基座凸轮31的上升部分Slb1和下降部分31b2不需要形成为具有相同的凸轮轮廓，并且可根据各个发动机的规格来适当地设定它们的特定形状(其升程量及其操作角度)。此外，辊32的尺寸和辊32从基座凸轮31中突出的量并不局限于附图中示出的那样，并且可适当地设定。
[0098]此外，尽管在上述实施方式中辊32的在轴向方向上的中心部设置成与基座凸轮31的在宽度方向上的中心部重合、并且它们在偏离于挺杆顶面Ila的中心P的位置处彼此接触，但是辊中心线CR也可从基座凸轮中心线CB移位(CR古CB)。此外，设置在切去部31η的宽度方向上的两侧上的一对轭状部31y和31y可形成为具有相同的宽度。
[0099]更进一步，尽管在上述实施方式中描述了凸轮结构10 (在该凸轮结构中，辊32相对于被固定到基座凸轮31的辊轴33转动)，但是，也可使用这样的凸轮结构，即，在该凸轮结构中，辊32被固定到辊轴33并且辊轴33相对于基座凸轮31转动。而且，辊32可相对于辊轴33转动，并且辊轴33也可相对于基座凸轮31转动。即使在这些情况下，油也可被供应至切去部31η，由此油膜形成在辊32的滑动部上，并且可减少滑动部处的摩擦。
[0100]根据本发明的一方面，因为辊设置有具有恒定直径的圆柱形部、并且圆柱形部设置成与挺杆顶面的中心接触，所以在辊与挺杆顶面接触时可防止在辊的轴向方向上产生任何推力载荷。因此，减少了辊的摩擦，由此可抑制辊的磨损，并且可提高燃料经济性。此外，可减少用于在低转速范围中驱动凸轮的扭矩。
[0101]根据本发明的一方面，因为基座凸轮的在宽度方向上的中心部设置成在偏离于挺杆顶面的中心的位置处与挺杆接触，所以挺杆可围绕穿过挺杆中心的轴线转动。因此，可减少凸轮凸角与挺杆之间的摩擦，并且可避免挺杆顶面上的油膜耗尽。此外，可防止当凸轮凸角连续接触同一位置时由摩擦产生的不均匀磨损。
[0102]根据本发明的一方面，因为球形凸面部形成在挺杆的顶面上，所以在未对准的情况下，可防止凸轮凸角的边缘(拐角部)与挺杆顶面之间的接触，由此可抑制顶面处的表面压力上升。
【权利要求】
1.一种凸轮结构，所述凸轮结构构造成驱动挺杆，所述挺杆在所述挺杆的圆形顶面上具有球形凸面部，并且所述挺杆连接于发动机的进气阀或者排气阀的基端部，所述凸轮结构包括: 凸轮轴，所述凸轮轴构造成以与所述发动机的曲柄轴同步的方式转动； 凸轮凸角，所述凸轮凸角安装在所述凸轮轴上，并且所述凸轮凸角包括: 基座凸轮，包括:基圆部，具有用于所述凸轮轴的安装孔；和阀升程部，具有在所述阀升程部的末端部分中被切去的切去部；以及 辊，设置在所述切去部中并且具有直径恒定的圆柱形部， 其中，所述基座凸轮的在宽度方向上的中心部适于在偏离于所述挺杆的所述顶面的中心的位置处与所述挺杆接触，并且所述辊的所述圆柱形部适于与所述挺杆的所述顶面的所述中心接触。
2.根据权利要求1所述的凸轮结构，其中，所述切去部形成在所述基座凸轮的在所述宽度方向上的所述中心部中，并且所述辊的在轴向方向上的中心部与所述基座凸轮的在所述宽度方向上的所述中心部重合。
3.根据权利要求2所述的凸轮结构，其中，所述阀升程部的上升部分和下降部分形成为具有相同的凸轮轮廓。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的凸轮结构，其中， 所述凸轮轴形成具有空心内部的形状， 在所述凸轮轴和所述基座凸轮中设置有油道，所述油道与所述凸轮轴的所述空心内部以及所述切去部连通，并且所述油道适于允许流过所述空心内部的油供应至所述辊，并且所述油道包括: 油储存部，通向所述切去部的与所述辊的外周面相对的相对面；以及节流部，形成为比所述油储存部更靠近于所述空心内部的侧部，所述节流部的流道横截面面积小于所述油储存部的流道横截面面积。
5.根据权利要求4所述的凸轮结构，其中， 所述油储存部形成在所述基座凸轮中，并且 所述节流部形成在所述凸轮轴中。
6.根据权利要求5所述的凸轮结构，其中， 所述油储存部是通孔，所述通孔形成在所述基座凸轮中以便通向用于所述凸轮轴的所述安装孔，并且 所述节流部是穿过所述凸轮轴的外周面的通孔。
7.根据权利要求4所述的凸轮结构，其中， 所述油道包括适于将所述油从所述凸轮轴的所述空心内部供应到所述节流部的油供应部分。
8.根据权利要求7所述的凸轮结构，其中， 所述油供应部分是穿过所述凸轮轴的外周面的通孔； 所述节流部是凹槽，所述凹槽形成为在所述油供应部分与所述油储存部之间凹入，并且 所述油储存部是通孔，所述通孔形成在所述基座凸轮中以便通向用于所述凸轮轴的所述安装孔。
9.根据权利要求7所述的凸轮结构，其中， 所述油供应部分是穿过所述凸轮轴的外周面的通孔； 所述节流部是形成在所述基座凸轮中且位于所述油供应部分与所述油储存部之间的通孔，并且 所述油储存部是形 成在所述基座凸轮中以便通向用于所述凸轮轴的所述安装孔的通孔。
【文档编号】F01L1/04GK104074567SQ201410120068
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年3月27日 优先权日:2013年3月27日
【发明者】木户佑辅, 吉原昭, 冈俊彦, 村田真一 申请人:三菱自动车工业株式会社