内燃机的可变气门装置的制造方法
【专利摘要】本发明的内燃机的可变气门装置具有随着凸轮轴的旋转而旋转的凸轮基体部件(10)、以及凸轮凸角部件(12)。凸轮凸角部件(12)能够相对于凸轮基体部件在凸轮凸角部件的凸轮部在径向上突出的突出位置和该凸轮部退避的退避位置之间运动。弹性部件朝向突出位置对凸轮凸角部件施力。移动控制装置包括为了驱动凸轮凸角部件而设置的驱动部件，该驱动部件被固定于凸轮凸角部件。在凸轮凸角部件相对于凸轮基体部件处于不固定状态时，驱动部件被推压，由此，所述凸轮凸角部件从突出位置运动到退避位置。
【专利说明】
内燃机的可变气门装置
技术领域
[0001 ]本发明涉及内燃机的可变气门装置。
【背景技术】
[0002]以往，使发动机气门的升程量可变的机构或装置是已知的。国际公开第2014/030226号公开了使凸轮轴中的凸轮的突出量可变的装置的一例。该装置具有:由来自曲轴的驱动力驱动而旋转的凸轮基体部件、以及能够摆动地与该凸轮基体部件连结的凸轮凸角部件。凸轮凸角部件根据液压系统的工作状态，选择性地位于缩回到凸轮基体部件的缩回位置和从凸轮基体部件向半径方向外侧突出的突出位置中的任一个。由此，在国际公开第2014/030226号所述的装置中，使发动机气门的升程量可变。
[0003]在此，基于图1(a)以及图1(b)说明国际公开第2014/030226号所述的装置中的凸轮凸角部件102相对于凸轮基体部件104的运动。图1(a)表示凸轮凸角部件102处于突出位置时的一例，图1(b)表示凸轮凸角部件102处于缩回位置时的一例。凸轮凸角部件102始终由弹簧(未图示)朝向突出位置施力。为了限制由该弹簧的施力产生的凸轮凸角部件102的突出量(即摆动范围)，固定于凸轮凸角部件102的止动销106，沿凸轮基体部件104的导向槽(长孔)108的长度方向能够移动地配置在所述凸轮基体部件104的导向槽(长孔)108中。
[0004]在停止向作用于凸轮凸角部件102的销的上游路径供给油而使得规定的液压不施加于该销，并且凸轮凸角部件102相对于凸轮基体部件104被固定于突出位置时，利用凸轮凸角部件102推压摇臂，从而可以打开气门(参照图2(a)的实线)。另一方面，油向作用于凸轮凸角部件102的销的上游路径供给而使得规定的液压施加于该销，因此，在凸轮凸角部件102相对于凸轮基体部件104被固定于缩回位置时，气门尤其不会受到打开方向的力(参照图2(a)的虚线)。这是因为图1(a)以及图1(b)的凸轮基体部件104的外表面具有基于基准圆的形状。在使凸轮凸角部件的位置从突出位置变化到缩回位置时，液压施加于销。相反，在使凸轮凸角部件的位置从缩回位置变化到突出位置时，向销施加的液压被解除。
[0005]在向销施加的液压被解除了时，只要凸轮凸角部件不成为固定状态，凸轮凸角部件就相对于凸轮基体部件持续摆动。在凸轮凸角部件未固定的状态下凸轮轴旋转时的、止动销106的运动(即凸轮凸角部件的运动)在图2(b)中示意性地示出。在图2(b)的曲线图中，由空转角(lost angle)示出止动销的运动。如图1(b)所示，空转角α与止动销106绕相对于凸轮基体部件104的凸轮凸角部件102的摆动中心(支点部件110的中心)的旋转角相当。在此，空转角α被定义为如图1(a)所示凸轮凸角部件102处于突出位置时为零、凸轮凸角部件102的位置越接近缩回位置越变大。
[0006 ]如图2 (b)示意性表示的那样，在凸轮凸角部件102未由锁定销固定时，优选为空转角如实线所示变化。但是，在弹簧的作用力不足时，有时不能利用弹簧的作用力来实现凸轮凸角部件102即将到达突出位置之前的、即摆动后半部分的凸轮凸角部件102的急剧的运动。在该情况下，凸轮凸角部件和摇臂的接触暂时分离，此后，凸轮凸角部件到达突出位置。由此，止动销106以原本设置的斜升速度(ramp speed)以上的速度与导向槽108的长度方向的一端部108a碰撞(参照图2(b)的虚线)。上述那样的部件之间的碰撞在内燃机以低转速运转时(例如怠速运转时)产生碰撞音，期望得到改善。
【发明内容】
[0007]于是，本发明的一个目的在于提供一种内燃机的可变气门装置，可以抑制凸轮凸角部件相对于凸轮基体部件的急剧的运动。
[0008]根据本发明的一方案，提供一种内燃机的可变气门装置，使发动机气门的升程量可变，其特征在于，具有:凸轮基体部件，所述凸轮基体部件设置于凸轮轴，随着该凸轮轴的旋转而旋转；凸轮凸角部件，所述凸轮凸角部件具有凸轮部，能够相对于所述凸轮基体部件在突出位置和退避位置之间运动地被设置，所述突出位置是所述凸轮部从所述凸轮基体部件在径向上突出的位置，所述退避位置是该凸轮部从该凸轮基体部件的表面退避的位置；第一弹性部件，所述第一弹性部件用于朝向所述突出位置对该凸轮凸角部件施力;移动控制装置，所述移动控制装置构成为控制所述凸轮凸角部件相对于所述凸轮基体部件的移动，该移动控制装置包括为了驱动该凸轮凸角部件而设置的驱动部件、以及设置成对该驱动部件施加推压力的推压部，该驱动部件被固定于该凸轮凸角部件并且相对于所述凸轮基体部件能够运动地被设置；以及固定装置，所述固定装置用于将所述凸轮凸角部件选择性地固定于所述突出位置，所述凸轮凸角部件在相对于所述凸轮基体部件处于不固定状态时，所述驱动部件借助与所述推压部的接触而被推压，由此，所述凸轮凸角部件从所述突出位置运动到所述退避位置。
[0009]根据本发明的上述一方案，对于相对于凸轮基体部件设置的凸轮凸角部件而言，固定有该凸轮凸角部件的驱动部件借助与推压部的接触而被推压，由此，上述凸轮凸角部件从突出位置运动到退避位置。驱动部件与被设计成作用于发动机气门的凸轮凸角部件是分体的，因此，其设计的自由度高。因此，根据本发明的上述一方案，通过使驱动部件的形状最优化，能够发挥可以抑制凸轮凸角部件相对于凸轮基体部件的急剧的运动这样的优异效果O
[0010]优选为，在所述凸轮凸角部件被所述固定装置固定时，随着所述凸轮轴的旋转，在从所述驱动部件与所述推压部开始接触起直至接触结束为止的期间，所述凸轮凸角部件开始与所述发动机气门或连结于该发动机气门的随动部件接触。
[0011]优选为，在所述凸轮凸角部件被所述固定装置固定时，随着所述凸轮轴的旋转，在从所述驱动部件与所述推压部开始接触起直至接触结束为止的期间，所述凸轮凸角部件从与所述发动机气门或连结于该发动机气门的随动部件接触的接触状态脱离。
[0012]优选为，所述推压部由第二弹性部件施力来推压所述驱动部件。
[0013]优选为，由所述第二弹性部件对所述驱动部件施加的作用力，比由所述第一弹性部件对所述凸轮凸角部件施加的作用力大。
[0014]优选为，在所述凸轮凸角部件被所述固定装置固定在所述突出位置时，所述驱动部件借助与所述推压部的接触，抵抗所述第二弹性部件的作用力而使该推压部运动。
[0015]优选为，上述内燃机的可变气门装置还具有限制机构，所述限制机构用于对所述凸轮凸角部件相对于所述凸轮基体部件的可动范围进行限制。
[0016]优选为，所述凸轮凸角部件形成为在所述凸轮轴的旋转方向上在所述凸轮部的两侧具有前方侧端部或后方侧端部，能够绕支点部件相对于所述凸轮基体部件运动，该支点部件配置在所述前方侧端部以及所述后方侧端部中的任一方。
[0017]优选为，所述凸轮凸角部件和所述驱动部件经由所述支点部件连结，所述驱动部件在周向上具有靠近所述支点部件的凹弯曲部和从该凹弯曲部离开的凸弯曲部。
[0018]本发明的进一步的特征通过接下来的【具体实施方式】(参照附图)变得明了。
【附图说明】
[0019]图1(a)以及图1(b)是表示以往的可变气门装置的图，图1(a)表示凸轮凸角部件处于突出位置的状态，图1(b)表示凸轮凸角部件处于缩回位置的状态。
[0020]图2(a)是表示以往的可变气门装置的升程曲线的曲线图，图2(b)是用于说明以往的凸轮凸角部件的运动的曲线图。
[0021]图3是表示本发明的第一实施方式的内燃机的可变气门装置的主要部分的图。
[0022]图4是从轴向看图3的可变气门装置的凸轮单元的图。
[0023]图5是以图3中的配置来表示两对凸轮凸角部件和驱动部件的组装体的图。
[0024]图6(a)以及图6(b)表示图3的可变气门装置的凸轮凸角部件以及驱动部件。
[0025]图7(a)以及图7(b)分别表示一对凸轮凸角部件和驱动部件分别处于突出位置的状态、以及一对凸轮凸角部件和驱动部件分别处于退避位置的状态。
[0026]图8是阶段性地表示不固定状态下的、图3的可变气门装置中的凸轮凸角部件的运动和驱动部件的运动的图。
[0027]图9是阶段性地表示固定状态下的、图3的可变气门装置中的凸轮凸角部件的运动和驱动部件的运动的图。
[0028]图10是沿着图3的X-X线的剖视图，是用于说明图3的可变气门装置中的用于固定凸轮凸角部件的固定机构的示意图。
[0029 ]图11是表示在图1O的剖视图中将液压施加于固定机构的销时的状态的图。
[0030]图12是表示在图10的剖视图中凸轮凸角部件以及驱动部件从图11的状态朝向退避位置运动了的状态的图。
[0031]图13是图3的可变气门装置中的、凸轮凸角部件的控制用的流程图。
[0032]图14(a)以及图14(b)是与应用本发明的第二实施方式的内燃机的可变气门装置的内燃机相关的图，图14(a)表示进气排气门的升程曲线，图14(b)与排气门的凸轮单元相关，图14(c)与进气门的凸轮单元相关。
[0033]图15(a)以及图15(b)是用于说明第二实施方式的排气门用的凸轮单元的结构的图，图15(a)表示凸轮凸角部件以及驱动部件处于突出位置的状态，图15(b)表示凸轮凸角部件以及驱动部件处于退避位置的状态。
[0034]图16(a)以及图16(b)是用于说明图15(a)以及图15(b)的排气门用的凸轮单元的变形例的图，图16(a)表示凸轮凸角部件处于突出位置的状态，图16(b)表示凸轮凸角部件处于退避位置的状态。
【具体实施方式】
[0035]以下，基于【附图说明】本发明的实施方式。
[0036]图3是本第一实施方式的内燃机的可变气门装置I的外观图，图4是从凸轮轴的轴线方向看图3的凸轮单元的图。可变气门装置I应用于车辆所搭载的内燃机。该内燃机是4缸发动机，但本发明并不限定所应用的内燃机的气缸数、气缸排列、燃烧形式等。另外，应用本发明的内燃机也可以用于车辆以外。
[0037]可变气门装置I包括凸轮轴S。凸轮单元⑶设置于在图3中仅部分示出的凸轮轴S。凸轮轴S借助来自内燃机的动力而旋转。更具体地说，凸轮轴S由来自曲轴的驱动力驱动而旋转。凸轮单元CU与凸轮轴S的旋转连动地旋转，从而可以经由摇臂R使发动机气门V提升。在此，气门V是内燃机的进气门，但也可以是排气门。另外，设置于凸轮轴S的凸轮单元的数量在本实施方式中与气缸数对应，但不限于四个，也可以是一个、两个、三个、五个或五个以上。
[0038]凸轮单元⑶具有:具有五个辅助凸轮基体部件1s的凸轮基体部件10、两个凸轮凸角部件12、以及两个驱动部件14。另外，相对于凸轮基体部件10设置的凸轮凸角部件12(或驱动部件14)的数量并不限于两个，例如也可以是一个。辅助凸轮基体部件1s在凸轮轴S的轴向上排列，由内轴部1a相互连结。内轴部1a沿凸轮轴S的轴线设置。凸轮基体部件10的直径比内轴部1a的直径大。辅助凸轮基体部件1s是大致圆柱状，在从凸轮轴S的轴向(以下，简称为“轴向”)观察的情况下具有大致圆形的基圆部BC(与基准基圆相当的形状部分)。基圆部BC与凸轮基体部件10的外周面相当。另外，在本说明书中，以凸轮轴S的轴线为中心，将与轴向正交的方向或与该方向平行的方向称为“径向”。并且，将绕凸轮轴S的轴线的方向或与该方向类似的方向称为“周向”。
[0039]凸轮凸角部件12以被在轴向上相邻的辅助凸轮基体部件1s夹着的方式配置在它们之间。凸轮凸角部件12构成为推压对应的摇臂R而使对应的气门V提升(即为了打开气门而运动)。具体而言，凸轮凸角部件12形成为在与凸轮轴S的轴线正交的截面上具有大致U形(参照图6(a))并且呈平板状。凸轮凸角部件12具有:以面向轴向的方式配置的两个相向的面(以下称为端面)、以及在这些端面之间延伸的面(以下称为周侧面)。该周侧面具有:面向径向外侧配置的外周面、以及面向径向内侧(即凸轮轴S的轴线侦U)配置的内周面。凸轮凸角部件12在其周向上具有:在外周面具有凸轮轮廓的凸轮部12a、以及其两侧的两个端部。凸轮部12a的外周面12ο具有与在图2(a)中用实线所示那样的升程曲线相当的凸轮轮廓。另夕卜，在此，将凸轮凸角部件12的两个端部中的、在凸轮轴S的旋转方向上位于前方(即提前侦D的端部12b称为前方侧端部，将在凸轮轴S的旋转方向上位于后方(即滞后侧)的端部12c称为后方侧端部。
[0040]驱动部件14以被在轴向上相邻的辅助凸轮基体部件1s夹着的方式配置在它们之间。驱动部件14将一个辅助凸轮基体部件1s夹在中间地固定在与驱动部件14成对的凸轮凸角部件12上。图5以图3所示的配置来表示图3的凸轮凸角部件12和驱动部件14的两对组装体(组件)。
[0041]凸轮凸角部件12由支承轴(支点部件)16与驱动部件14固定地连结。驱动部件14具有与凸轮凸角部件12大致对应的形状。具体而言，驱动部件14形成为在与凸轮轴S的轴线正交的截面上具有大致U形(参照图6(b))。驱动部件14具有:以面向轴向的方式配置的两个相向的面(以下称为端面)、以及在这些端面之间延伸的面(以下称为周侧面)。该周侧面具有:面向径向外侧配置的外周面、以及面向径向内侧(即凸轮轴S的轴线侦U)配置的内周面。驱动部件14在其周向上具有:在外周面14ο具有凸轮凸角部件12的驱动用的轮廓的被推压部14a、以及其两侧的两个端部。被推压部14a为了主要由后述的推压装置推压而构成，但也有时施加相反方向的力。另外，在此，将这两个端部中的、在凸轮轴S的旋转方向上位于前方(即提前侧)的端部14b称为前方侧端部，将在凸轮轴S的旋转方向上位于后方(即滞后侧)的端部14c称为后方侧端部。
[0042]支承轴16配置成将凸轮凸角部件12的前方侧端部12b与驱动部件14的前方侧端部14b连结。另外，支承轴16配置成其轴线与凸轮轴S的轴线平行。支承轴16插通于在成对的凸轮凸角部件12和驱动部件14之间的辅助凸轮基体部件1s上设置的通孔10b，设置成相对于凸轮基体部件10能够运动。因此，凸轮凸角部件12和驱动部件14相对于凸轮基体部件10能够运动，尤其是能够以支承轴16为中心而运动。
[0043]并且，在凸轮凸角部件12上固定有在轴向上突出的止动销18。止动销18是杆状部件。在此，止动销18从凸轮凸角部件12的前方端部12b附近向与相关联的驱动部件14不同的一侧突出。另外，止动销18也与支承轴16同样地设置成与凸轮轴S的轴线平行。止动销18插通于处于与相关联的驱动部件14不同的一侧的辅助凸轮基体部件1s的导向孔(长孔)10c并在轴向上突出。导向孔1c设计成对允许凸轮凸角部件12以及驱动部件14相对于凸轮基体部件10运动的范围(可动范围)进行限定，止动销18可以沿导向孔1c的长度方向从一端部到另一端部之间运动。在该导向孔1c中的止动销18的可动范围内，凸轮凸角部件12和驱动部件14的运动被限制，因此，导向孔1c以及止动销18构成用于对所述凸轮凸角部件相对于凸轮基体部件的可动范围进行限制的限制机构。因此，凸轮凸角部件12和驱动部件14能够相对于凸轮基体部1在导向孔1 C中的止动销18的可动范围内摆动。
[0044]在五个辅助凸轮基体部件IOs中的两端的辅助凸轮基体部件I Os的轴向外侧的端面，配置有第一弹簧(第一弹性部件)19。该第一弹簧19配置成向用于使凸轮凸角部件12的凸轮部12a从凸轮基体部件10的外周面向径向外侧突出的方向对止动销18施力。另外，第一弹簧19设置于从凸轮基体部件10突出地设置的轴部19a，其一端推压从凸轮基体部件10突出地设置的固定轴部1%，其另一端对止动销18施力。因此，借助该第一弹簧19，凸轮凸角部件12朝向凸轮部12a从凸轮基体部件10在径向上突出的突出位置被施力。上述情形对于固定于凸轮凸角部件12的驱动部件14也相同。
[0045]并且，在驱动部件14的径向外侧设置有推压装置20。推压装置20在本实施方式中设置在缸盖CH上。另外，推压装置20不限于设置在缸盖CH上，也可以设置在其他部位。推压装置20具有以能够对驱动部件14施加推压力的方式与驱动部件14可接触或可抵接地设置的挺杆(推压部)20a。挺杆20a配置于作为筒状导向部件的凸起部件20b，借助凸起部件20b内的第二弹簧(弹性部件)20c，朝向凸轮基体部件10侧能够进退地被支承。挺杆20a构成为具有在轴向上比驱动部件14的横向宽度长的尺寸，能够使推压力持续作用于驱动部件14的两侧的辅助凸轮基体部件10s。因此，随着凸轮轴S的旋转，驱动部件14旋转，在驱动部件14的被推压部14a开始与挺杆20a接触时，被推压部14a从挺杆20a受到推压力。经由挺杆20a对驱动部件14施加的第二弹簧20c的作用力比来自第一弹簧19的作用力大，因此，驱动部件14的被推压部14a开始与挺杆20a接触并进一步旋转，由此，驱动部件14从被推压部14a向凸轮基体部件10的径向外侧突出的突出位置，向被推压部14a从凸轮基体部件10的外周面向径向内侧退避的退避位置运动。接着，通过进一步旋转，被推压部14a从与挺杆20a接触的接触状态脱离，驱动部件14恢复到突出位置。
[0046]驱动部件14的被推压部14a尤其是其外周面14ο形成为凸轮凸角部件12能够绕支承轴16顺畅地摆动。被推压部14a具有:(靠近支承轴16)凹弯曲部14f、凸弯曲部14g、以及在它们之间延伸的转移部14h。凹弯曲部14f、转移部14h、以及凸弯曲部14g沿驱动部件14的外周面的周向排列配置。因此，凹弯曲部14f在凸轮凸角部件12的周向上从凸弯曲部14g离开。转移部14h可以具有将凹弯曲部14f和凸弯曲部14g相连而且适合于基圆部BC的形状。凹弯曲部14f与凸弯曲部14g相比处于支承轴16的附近。在此处图示的例子中，凹弯曲部14f位于转移部14h的旋转方向(凸轮轴S的旋转方向)的前方侧，凸弯曲部14g位于转移部14h的旋转方向后方侧。因此，推压装置20的挺杆20a沿被推压部14a的凹弯曲部14f朝向凸轮轴S的径向内侧推压驱动部件14，由此，驱动部件14朝向退避位置(参照图7(b))运动。另一方面，挺杆20a沿被推出部14a的凸弯曲部14g继续推压驱动部件14，由此，驱动部件14朝向突出位置(参照图7(a))运动，以使该驱动部件14的被推压部14a从凸轮基体部件10的外表面突出。
[0047]如上所述，由于凸轮凸角部件12固定于驱动部件14，因此，在驱动部件14从其突出位置向其退避位置运动时，凸轮凸角部件12也如图7(a)以及图7(b)所示从突出位置(参照图7(a))向凸轮部12a自凸轮基体部件10的外周面向径向内侧退避的退避位置(参照图7(b))运动。另外，在本实施方式中，凸轮凸角部件12如上所述朝向退避位置运动，由此，凸轮凸角部件12成为与摇臂R完全不接触的状态。这样，固定于凸轮凸角部件12的驱动部件14与推压装置20协作来控制凸轮凸角部件12相对于凸轮基体部件10的移动，构成本发明中的移动控制装置。
[0048]基于图8进一步说明已说明的凸轮凸角部件12和驱动部件14相对于凸轮基体部件10在规定范围内的往复运动(摆动运动)。其中，图8的(a)栏中的凸轮凸角部件12相对于凸轮基体部件10的运动，与图8的(b)栏中的(图8(a)的固定于凸轮凸角部件12的)驱动部件14相对于凸轮基体部件10的运动连动。在图8中上下排列的凸轮凸角部件12以及驱动部件14具有相同凸轮角(即相同曲轴转角CA(°))。即，在图8中，(a-Ι)和(b-Ι)具有相同正时，在(a-2)到(a-6)与(b-2)从(b-6)的对应的组合中也相同。另外，在图8中，用阴影线容易理解地示出支承轴16或相当部分。另外，在图8中，例如在(a-Ι)中，凸轮凸角部件12处于突出位置，在(b-Ι)中，驱动部件14处于突出位置，在(a-4)中，凸轮凸角部件12处于退避位置，在(b-4)中，驱动部件14处于退避位置。
[0049]由图可知，驱动部件14的被推压部14a被挺杆20a推压，由此，驱动部件14从突出位置向退避位置移动，因此，挺杆20a的位置不变。因此，与驱动部件14连动的凸轮凸角部件12也从突出位置向退避位置移动，因此，仅仅是凸轮基体部件10的外周面与摇臂R滑动接触，气门V维持关闭的状态不变。另外，只要凸轮凸角部件12没有利用接着说明的固定装置24相对于凸轮基体部件10被固定，图8所示的、凸轮凸角部件12和驱动部件14相对于凸轮基体部件1在规定范围内的往复运动(摆动运动)就会随着凸轮轴S的旋转而反复进行。
[0050]而且，设置有用于相对于凸轮基体部件10将凸轮凸角部件12选择性地固定的固定装置24。借助固定装置24，凸轮凸角部件12(以及驱动部件14)可以选择性地具有:凸轮凸角部件12相对于凸轮基体部件10被固定的状态(固定状态)、以及凸轮凸角部件12相对于凸轮基体部件10不固定的状态(不固定状态或自由状态)。凸轮凸角部件12处于不固定状态时的凸轮凸角部件12的运动和驱动部件14的运动，如基于图8已说明的那样。另一方面，固定装置24构成为可以将凸轮凸角部件12固定在上述突出位置。
[0051]效仿图8，在图9中表示凸轮凸角部件12借助固定装置24处于固定状态时的凸轮凸角部件12的运动和驱动部件14的运动。在凸轮凸角部件12处于固定状态时，凸轮凸角部件12和驱动部件14都处于对应的突出位置，分别作用于摇臂R和挺杆20a。如图9的(c)栏所示，凸轮凸角部件12可以利用其凸轮部12a推下摇臂R。由此，气门V如图2(a)中实线所示打开。另一方面，如图9的(d)栏所示，驱动部件14的被推压部14a作用于挺杆20a，由此，抵抗第二弹簧20c的作用力将挺杆20a推下到凸起部件20b内。因此，在如上所述凸轮凸角部件12进行作用以打开气门时，固定于凸轮凸角部件12的驱动部件14不会妨碍凸轮凸角部件12的运动。另外，在图9中，(c-Ι)和(d-Ι)具有相同正时，在(c-2)到(c-6)与(d-2)到(d-6)的对应的组合中也相同。
[0052]在此，参照图1O到图12，说明将凸轮凸角部件12相对于凸轮基体部件1固定的固定机构或固定装置24。图10是沿着图3的X-X线的部位处的、表示凸轮单元CU的内部结构的剖面示意图。为了容易理解，在图10中，用假想线示出推压装置20的一部分。在图10中，两个凸轮凸角部件12处于固定状态，但如从图3可以理解的那样，在该截面中凸轮凸角部件12在径向上突出这种情形实际上并不明了。但是，为了容易理解，在图10中，以凸轮部12a突出的方式示出凸轮凸角部件12。
[0053]内轴部1a沿轴向延伸，沿其轴线形成有油路Tl。轴向的油路Tl与从轴向朝径向外侧延伸的径向油路T2相连。径向油路T2进而沿轴向延伸而延伸到凸轮凸角部件12侧。
[0054]在油路Tl的上游，设置有由作为控制装置的电子控制单元(ECU)能够控制的油控阀CV。在油控阀CV打开时，由油栗P从未图示的油盘供给的油可以在供给油路Tl中流动。油栗P是与内燃机的曲轴连动的机械式栗，但也可以是电气式栗。
[0055]E⑶实质上由包括运算处理装置(例如CPU)、存储装置(例如R0M、RAM)、A/D转换器、输入接口、输出接口等的计算机构成。各种传感器与输入接口电连接。基于来自上述各种传感器的信号，ECU从输出接口以电气方式输出工作信号或驱动信号，以便按照预先设定的程序等进行内燃机的顺畅的运转或工作。这样，除未图示的燃料喷射阀的工作等之外，ECU也控制油控阀CV。在此，具体说明传感器中的几个。具有用于检测发动机转速的发动机转速传感器30。另外，具有用于检测发动机负荷的发动机负荷传感器32。另外，作为发动机负荷传感器32，可以使用节气门开度传感器、油门开度传感器、空气流量计、进气压力传感器等。
[0056]固定装置24具有作用于凸轮凸角部件12的多个销。在此，为了固定一个凸轮凸角部件12而使用三个销24a、24b、24c。三个销24a、24b、24c直列地配置，在流路方向上从靠近油路Tl的一侧起依次配置。最里面的销24c借助弹簧24s向径向油路T2侧被施力。通过由该弹簧24s产生的作用力，在图10所示的时候，销24b、24c被定位成从凸轮基体部件10以及凸轮凸角部件12受到剪切力。
[0057]凸轮凸角部件12的固定用销孔12j设置在凸轮凸角部件12的后方侧端部12c，被设计成大小刚好收纳三个销中的中间的销24b。对应的驱动部件14侧的辅助凸轮基体部件1s的销孔1f具有比销24a的轴向宽度长的轴向宽度。并且，第一弹簧19侧的辅助凸轮基体部件1s的销孔1g的大小形成为在弹簧24s被压缩时实质上刚好收纳销24c。
[0058]如图10所示，在规定值以上的液压未作用于油路时，通过弹簧24s的作用力，销24a、24b、24c分别从对应的销孔偏移地配置。由此，成为剪切力作用于销24b、24c的状态，凸轮凸角部件12被固定。因此，可以用凸轮凸角部件12的凸轮部12a驱动摇臂R。另外，凸轮凸角部件12的固定用销孔12j被设定成，在处于图10的固定状态时，凸轮凸角部件12位于与可摆动范围的一端侧对应的上述突出位置。
[0059]另一方面，在停止由凸轮凸角部件12进行的摇臂R的驱动时，E⑶进行控制以打开油控阀CV。由此，如图11中箭头所示，规定值以上的液压经由油路T1、T2作用于销24a。由此，弹簧24s被压缩，销24a、24b、24c分别收纳在对应的销孔中。在如上所述成为图11所示的状态时，如图8所示驱动部件14的被推压部14a被挺杆20a推压，由此，驱动部件14以及凸轮凸角部件12可以一同朝向对应的退避位置移动。图12示意性地表示凸轮凸角部件12处于从突出位置向退避位置侧离开了的状态。在作用有上述那样的液压的期间，凸轮凸角部件12在突出位置与退避位置之间持续摆动。另外，在图12的剖视图中，凸轮凸角部件12摆动的结果是，销孔12 j从沿着图3的X-X线的部位离开而从其他销孔1f、I Og偏移，因此，销24b不露出。另外，在图12中，如表示凸轮凸角部件12处于退避位置附近那样，凸轮凸角部件12以及驱动部件14都示意性地被示出。
[0060]而且，液压被解除(规定值以上的液压的供给停止)，当凸轮凸角部件12到达突出位置且凸轮凸角部件12的固定用销孔12j在轴向上与销孔1f和销孔1g对齐时，通过弹簧24s的作用力，销24a、24b、24c运动。由此，凸轮凸角部件12以固定状态被维持在突出位置(参照图10)。
[0061]基于图13的流程图说明该油控阀CV的切换控制。首先，在步骤S1301中判定是否是规定的运转状态。在此，ECU通过基于由发动机转速传感器30检测到的发动机转速和由发动机负荷传感器32检测到的发动机负荷，来检索预先设定的数据或进行规定的运算，从而判定当前的运转状态是否是规定的运转状态。本实施方式中的内燃机是4缸发动机，在发动机负荷低的规定运转状态下，可以进行使2缸处于暂停状态的减缸运转。在该内燃机中，上述可变气门装置被应用于减缸运转气缸。因此，规定的运转状态被设定为进行减缸运转的运转状态。但是，本发明允许规定的运转状态是其他运转状态。另外，如上所述，应用本发明的内燃机的气缸数等并不限定于该实施方式，使4缸发动机中的2缸暂停的减缸运转只不过是一例。
[0062]当在步骤S1301中由于是规定的运转状态而判定为是时，在步骤S1303中使液压进行作用(ON)。即ECU对油控阀CV进行打开控制直至打开至第一规定开度(例如全开)。另外，第一规定开度不论是固定的还是可变的都可以，第一规定开度被设定为供给上述规定值以上的液压。由此，凸轮单元⑶的固定用销24a、24b、24c成为例如图11以及图12所示的状态，气门的打开停止。
[0063]另一方面，当在步骤S1301中由于不是规定的运转状态而判定为否时，在步骤1305中液压不进行作用(OFF)。即ECU对油控阀CV进行关闭控制直至关闭至第二规定开度(例如全闭)。另外，第二规定开度不论是固定的还是可变的都可以，第二规定开度被设定为上述规定值以上的液压不被供给到销24a、尤其是凸轮凸角部件能够恢复到图10所示的状态。由此，凸轮单元CU成为图10所示的状态，开始打开气门。
[0064]在此，返回到图8，进一步说明凸轮凸角部件12相对于凸轮基体部件10未被固定时的驱动部件14的运动。在图8中当凸轮轴S沿箭头所示的方向旋转而使得支承轴16到达最接近摇臂R的位置时，挺杆20a并非仅抵接于凸轮基体部件10的外表面(即基圆部BC)，也抵接于驱动部件14。由此，驱动部件14的被推压部14a的凹弯曲部14f开始被挺杆20a推压(参照(b-2)以及(b-3))。在此，第二弹簧20c的作用力被设定为比第一弹簧19的作用力强。因此，驱动部件14在从突出位置朝向退避位置的方向上被推压而绕支承轴16开始旋转。而且，挺杆20a相对于驱动部件14的抵接部位经过凹弯曲部14f而到达转移部14h，驱动部件14位于退避位置(参照(b-4))。并且，当凸轮轴S旋转时，挺杆20a相对于驱动部件14的抵接部位沿着凸弯曲部14g移动(参照(b-5))。此时，驱动部件14逐渐顺畅地朝向突出位置相对于凸轮基体部件10运动。接着，驱动部件14到达突出位置，驱动部件14从与挺杆20a接触的接触状态脱离。另外，驱动部件14的该运动与凸轮凸角部件12的运动对应。其中，凸轮凸角部件12以及驱动部件14被设计成:随着凸轮轴S的旋转，尤其是随着凸轮轴S每转一圈，在从驱动部件14与挺杆20a开始接触起直至接触结束为止的期间，当凸轮凸角部件12被固定时，凸轮凸角部件12开始与摇臂R接触并从接触状态脱离(参照图8以及图9)。另外，在此，凸轮凸角部件12构成为作用于作为与气门V连结的随动部件的摇臂R，但作用于其他部件例如发动机气门自身的结构也并未被排除。
[0065]在此，着眼于图8。在图8的(b)栏的(b-3)的状态下，理解为驱动部件14相对于挺杆20a抵接的抵接部位的切线LI实质上兼作基圆部BC的切线。另外，在图8的(b)栏的(b-5)的状态下，理解为驱动部件14相对于挺杆20a抵接的抵接部位的切线L2实质上兼作基圆部BC的切线。因此，在凸轮凸角部件12相对于凸轮基体部件10未被固定时，随着凸轮轴S的旋转，可以顺畅地开始挺杆20a与驱动部件14的接触。而且，随着凸轮轴S的进一步的旋转，可以顺畅地结束挺杆20a与驱动部件14的接触。
[0066]并且，凹弯曲部14f的凹形状与凸轮凸角部件12的凸轮部12a的最大升程部位M两侧的外周面上的部分(例如参照图8的附图标记Ml)相比在径向上呈凹状地凹陷。因此，凹弯曲部14f可以牢固地抵接于挺杆20a而从挺杆20a持续受到足够的力。另外，凸弯曲部14g的凸形状与凸轮凸角部件12的凸轮部12a的最大升程部位M两侧的周侧面上的部分Ml相比在径向上呈凸状地鼓出。因此，凸弯曲部14g可以在从(b-3)的状态向(b-5)的状态转移的过程中牢固地抵接于挺杆20a而从挺杆20a持续受到足够的力。这样，由于形成有驱动部件14的被推压部14a，因此，如基于图1以及图2已说明的那样凸轮凸角部件急剧地运动这种情形(出问题)得以抑制，可以防止在各种部件之间产生碰撞等。
[0067]并且，在上述实施方式中，凸轮凸角部件12和用于驱动该凸轮凸角部件12的驱动部件14是(可以说相互被固定的)分体的。因此，能够以更高的自由度分别设计凸轮凸角部件12的凸轮部12a的形状、以及驱动部件14的被推压部14a的形状。因此，也可以显著延长由凸轮凸角部件12的凸轮部12a打开气门V的气门打开期间。在几何学上，由凸轮凸角部件12进行作用的作用角对于曲轴转角CA来说可以扩大至360°。这是因为:在凸轮凸角部件12处于不固定状态时，只要凸轮凸角部件12退避以免碰到摇臂即可，未与摇臂相向的部分也可以从凸轮基体部件的表面在径向上突出。
[0068]另外，在上述实施方式中，在凸轮凸角部件处于不固定状态时，凸轮凸角部件仅在一部分区间摆动以便仅使凸轮部12a退避。因此，凸轮凸角部件不摆动的期间、即处于突出位置的期间虽然由作用角决定，但可以延长。因此，在利用固定机构将凸轮凸角部件12固定时，可以充分确保其可固定期间。
[0069]并且，使用凸轮凸角部件12的摆动用的称为第一弹簧19的专用的弹簧而并非使用气门V用的气门弹簧。因此，通过选择适当的弹性力的弹性部件作为第一弹簧19，可以提高发动机转速为高转速时的凸轮凸角部件12的运动追随性。
[0070]以上，对第一实施方式进行了说明，但能够进行各种变更。首先，在上述第一实施方式中，支承轴16与凸轮凸角部件12的前方侧端部12b相关联。但是，支承轴16也可以配置在凸轮凸角部件的后方侧端部12c。但是，优选为，如上述第一实施方式那样，支承轴16配置在凸轮凸角部件的前方侧端部12b。通过该前方侧端部12b处的支承轴16的配置，与配置在后方侧端部12c的情况相比，可以使凸轮凸角部件12以及驱动部件14即将到达突出位置之前相对于凸轮基体部件10的运动更加缓慢。因此，如上所述，可以更适当地防止止动销的碰撞。
[0071]并且，在上述实施方式中，使固定装置的销作用于凸轮凸角部件12。但是，由于凸轮凸角部件12和驱动部件14相互被固定，因此，固定装置也可以构成为使固定装置的销作用于驱动部件14。这种情形对于第一弹簧而言也相同。并且，在上述固定装置24中，在使液压积极地进行作用时，凸轮凸角部件12能够摆动。但是，固定装置也可以变更为，在未使液压积极地进行作用时，凸轮凸角部件12能够摆动。另外，固定装置中的一个凸轮凸角部件的固定用的销的数量并不限于三个，也可以是一个、两个或四个以上。另外，在上述实施方式中，第一弹簧安装在凸轮单元CU的轴向端部的向外侧敞开的位置。但是，第一弹簧也可以配置在凸轮单元CU的内部，还可以配置在任意的其他部位。作为第一弹簧，也可以使用作为弹性部件(施力部件)的扭簧、螺旋弹簧等各种弹簧。
[0072]接着，说明本发明的第二实施方式。在本第二实施方式中，对于每一个进气门以及排气门，都应用本发明的可变气门装置。以下，仅说明本第二实施方式的特征性的结构。对于与已经说明的结构要素对应的结构要素，标注相同的附图标记而省略它们的重复说明。
[0073]在上述第一实施方式中，凸轮基体部件10具有基圆部BC的形状的外周面，由凸轮基体部件10得到的气门的升程量为零。但是，凸轮基体部件也可以具有如下的外表面，该外表面与比由凸轮凸角部件12得到的升程量(第二升程量)小但并不是零的升程量(第一升程量)对应，本第二实施方式具有为了实现上述情形而构成的凸轮基体部件10。图14(a)是在同一时间轴上表示排气门的升程曲线EV和进气门的升程曲线IV的曲线图。另外，排气门的升程曲线EV和进气门的升程曲线IV既可以部分重叠，也可以不重叠。
[0074]图14(a)中示出排气门的两条升程曲线EV1、EV2。用实线表示的升程曲线EVl是利用凸轮凸角部件12驱动摇臂时的升程曲线，用虚线表示的升程曲线EV2是利用凸轮基体部件10的外表面驱动摇臂时的升程曲线。图14(b)表示具有与上述升程曲线相适应的结构的排气门用的凸轮单元的凸轮基体部件10和凸轮凸角部件12之间的关系。在图14(b)中，基准基圆用虚线表示，凸轮基体部件10具有与相对较小的升程曲线EV2对应的形状。凸轮凸角部件12以主凸轮部12d从凸轮基体部件10部分突出的方式示出。
[0075]另外，图14(a)中示出进气门的两条升程曲线IV1、IV2。用实线表示的升程曲线IVl是由凸轮凸角部件12得到的升程曲线，用虚线表示的升程曲线IV2是由凸轮基体部件10的外表面得到的升程曲线。图14(c)表示具有与上述升程曲线相适应的结构的进气门用的凸轮单元的凸轮基体部件和凸轮凸角部件之间的关系。在图14(c)中，基准基圆用虚线表示，凸轮基体部件10具有与相对较小的升程曲线IV2对应的形状。凸轮凸角部件12配置成主凸轮部从凸轮基体部件10部分突出。
[0076]如图14(a)所示，排气门的两条升程曲线EV1、EV2在关闭侧重叠(或一致)。因此，在凸轮凸角部件处于突出位置时，在从凸轮轴S的轴向上看时，凸轮凸角部件12的凸轮部12a的关闭侧部分与凸轮基体部件10的外表面一致(参照图14(b))。同样地，如图14(a)所示，进气门的两条升程曲线IV1、IV2在打开侧重叠(或一致)，在从凸轮轴S的轴向上看时，处于突出位置的凸轮凸角部件12的凸轮部12a的打开侧部分与凸轮基体部件10的外表面一致(参照图 14(c))。
[0077]在此，图15(a)以及图15(b)表示排气门的凸轮单元的凸轮基体部件10、凸轮凸角部件12以及驱动部件14之间的关系。图15(a)表示凸轮凸角部件12以及驱动部件14相对于凸轮基体部件10都处于突出位置的状态，图15(b)表示凸轮凸角部件12以及驱动部件14相对于凸轮基体部件10都处于退避位置的状态。如图15(a)以及图15(b)所示，支承轴16配置在凸轮凸角部件12的两个端部中的前方侧端部12b。另外，图15(a)以及图15(b)中的箭头表示凸轮轴的旋转方向。这样，关于排气门，由凸轮凸角部件12得到的升程曲线与由凸轮基体部件10得到的升程曲线在关闭侧重叠(参照图14(a))，支承轴16配置在凸轮凸角部件12的凸轮部12a的打开侧的端部(前方侧端部)12b(参照图15(a)以及图15(b))。
[0078]关于进气门，由凸轮凸角部件12得到的升程曲线与由凸轮基体部件10得到的升程曲线在打开侧重叠，因此，虽未图示，但支承轴16配置在凸轮凸角部件12的凸轮部12a的关闭侧的端部(即后方侧端部)12c。
[0079]该支承轴16的设置位置在突出位置和退避位置之间的绕支承轴16的凸轮凸角部件12的摆动角(与上述空转角α对应)相对较小的一侧被选择而设定(参照图15 (a)的角度β〈图16(a)的角度γ)。由此，凸轮凸角部件12相对于凸轮基体部件10的往复运动的范围相对减小。因此，即便在发动机转速更高的运转区域，也可以更适当地针对各气门来切换升程量。
[0080]但是，如图16(a)以及图16(b)(图16(a)、图16(b)与图15(a)、图15(b)分别对应)所示，排气门的凸轮单元也可以构成为，支承轴16配置在凸轮凸角部件12的凸轮部12a的关闭侧的端部(即后方侧端部)12c。另外，进气门的凸轮单元也可以构成为，支承轴配置在凸轮凸角部件的前方侧端部。
[0081]另外，如图15(a)以及图15(b)所示，凸轮基体部件10(辅助凸轮基体部件1s)具有与第一升程量相当的外周面形状，因此，在第二实施方式中，驱动部件14的被推压部14a的外周面的形状被变更成与该凸轮基体部件10的形状对应。在该情况下，驱动部件14、尤其是其被推压部14a也被设计成在在周向上具有靠近支承轴16的凹弯曲部14f和从该凹弯曲部离开的凸弯曲部Hg。
[0082]本发明的实施方式并不仅限于上述实施方式，由权利要求保护的范围所限定的本发明的思想中包含的所有的变形例、应用例、等同物都包含在本发明中。因此，本发明并不应该限定性地被解释，也可以应用于属于本发明的思想范围内的其他任意的技术。
【主权项】
1.一种内燃机的可变气门装置，使发动机气门的升程量可变，其特征在于，具有: 凸轮基体部件，所述凸轮基体部件设置于凸轮轴，随着该凸轮轴的旋转而旋转； 凸轮凸角部件，所述凸轮凸角部件具有凸轮部，能够相对于所述凸轮基体部件在突出位置和退避位置之间运动地被设置，所述突出位置是所述凸轮部从所述凸轮基体部件在径向上突出的位置，所述退避位置是该凸轮部从该凸轮基体部件的表面退避的位置； 第一弹性部件，所述第一弹性部件用于朝向所述突出位置对该凸轮凸角部件施力；移动控制装置，所述移动控制装置构成为控制所述凸轮凸角部件相对于所述凸轮基体部件的移动，该移动控制装置包括为了驱动该凸轮凸角部件而设置的驱动部件、以及设置成对该驱动部件施加推压力的推压部，该驱动部件被固定于该凸轮凸角部件并且相对于所述凸轮基体部件能够运动地被设置；以及 固定装置，所述固定装置用于将所述凸轮凸角部件选择性地固定于所述突出位置， 所述凸轮凸角部件在相对于所述凸轮基体部件处于不固定状态时，所述驱动部件借助与所述推压部的接触而被推压，由此，所述凸轮凸角部件从所述突出位置运动到所述退避位置。2.如权利要求1所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于， 在所述凸轮凸角部件被所述固定装置固定时，随着所述凸轮轴的旋转，在从所述驱动部件与所述推压部开始接触起直至接触结束为止的期间，所述凸轮凸角部件开始与所述发动机气门或连结于该发动机气门的随动部件接触。3.如权利要求1或2所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于， 在所述凸轮凸角部件被所述固定装置固定时，随着所述凸轮轴的旋转，在从所述驱动部件与所述推压部开始接触起直至接触结束为止的期间，所述凸轮凸角部件从与所述发动机气门或连结于该发动机气门的随动部件接触的接触状态脱离。4.如权利要求1?3中任一项所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于， 所述推压部由第二弹性部件施力来推压所述驱动部件。5.如权利要求4所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于， 由所述第二弹性部件对所述驱动部件施加的作用力，比由所述第一弹性部件对所述凸轮凸角部件施加的作用力大。6.如权利要求4或5所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于， 在所述凸轮凸角部件被所述固定装置固定在所述突出位置时，所述驱动部件借助与所述推压部的接触，抵抗所述第二弹性部件的作用力而使该推压部运动。7.如权利要求1?6中任一项所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于， 还具有限制机构，所述限制机构用于对所述凸轮凸角部件相对于所述凸轮基体部件的可动范围进行限制。8.如权利要求1?7中任一项所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于， 所述凸轮凸角部件形成为在所述凸轮轴的旋转方向上在所述凸轮部的两侧具有前方侧端部或后方侧端部，能够绕支点部件相对于所述凸轮基体部件运动，该支点部件配置在所述前方侧端部以及所述后方侧端部中的任一方。9.如权利要求8所述的内燃机的可变气门装置，其特征在于， 所述凸轮凸角部件和所述驱动部件经由所述支点部件连结，所述驱动部件在周向上具有靠近所述支点部件的凹弯曲部和从该凹弯曲部离开的凸弯曲部。
【文档编号】F01L1/344GK105986850SQ201610157985
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2016年3月18日
【发明人】友田桂树, 宫里佳明
【申请人】丰田自动车株式会社