本發明涉及車輛等的發動機的氣門傳動裝置,特別涉及能夠將開閉氣門的凸輪部切換的氣門傳動裝置。
背景技術:
作為發動機的氣門傳動裝置已知有如下的裝置:針對一個氣門而設置多個彼此形狀互不相同的凸輪部,通過從這些凸輪部中選擇使氣門開閉的凸輪部,從而能夠對應于發動機的運轉狀態來切換進排氣門的開度或打開時期等。
例如,專利文獻1中公開了如下的氣門傳動裝置,該裝置包括:凸輪軸,具有軸部和筒狀的凸輪單元部,該筒狀的凸輪單元部以能夠在所述軸部上沿軸向相對位移且能夠與該軸部一體轉動的狀態安裝于該軸部;致動器,使所述凸輪單元部沿軸向移動;其中,基于凸輪單元部的沿軸向的移動來變更該凸輪單元部上所設的多個凸輪部的位置,從而將開閉氣門的凸輪部進行切換。
該氣門傳動裝置在凸輪單元部的兩側具備具有能夠在與所述軸向正交的方向上進退(突出或退避)的銷構件的所述致動器,根據凸輪單元部的位置而有選擇地使銷構件工作(突出),以使該銷構件與設置在凸輪單元部的軸向兩端的端面凸輪抵接,從而使凸輪單元部沿軸向移動亦即切換凸輪部。
氣門傳動裝置中,要求在短時間內根據發動機的運轉狀態來反復進行凸輪部的切換,然而,當致動器發生反應遲延或工作不良時,有可能導致位于凸輪單元部兩側的致動器的銷構件同時處于工作狀態。發生這樣的情況時,隨著凸輪單元部的轉動,有可能導致該凸輪單元部因其軸向的兩側被銷構件限制而成為轉動鎖止狀態。因此,要求避免發生這樣的情況。
現有技術文獻
專利文獻
專利文獻1:日本專利公開公報特開2013-83202號
技術實現要素:
本發明鑒于上述情況而作,其目的在于提供一種在氣門傳動裝置中以簡單的結構便能夠避免凸輪單元部成為轉動鎖止狀態的技術。
本發明的發動機的氣門傳動裝置包括:軸部,接受來自曲軸的轉動力而轉動;凸輪單元部,以能夠在所述軸部的軸向上相對位移且與該軸部一體轉動的方式安裝于該軸部,在外周面上設有沿所述軸向排列的多個凸輪部;操作構件,使所述凸輪單元部沿所述軸向移動;其中,通過所述操作構件使所述凸輪單元部沿所述軸向移動從而切換用于氣門開閉的凸輪部,所述凸輪單元部在所述軸向的兩端具備第一端面凸輪及第二端面凸輪,該第一端面凸輪及該第二端面凸輪分別包含與所述軸向正交的基準面、和以從該基準面向所述軸向外側突出且隨著向轉動遲延方向延伸而突出量增加的方式形成的升程部,而且該基準面和該升程部在轉動方向上排列,所述操作構件包含第一操作構件和第二操作構件,該第一操作構件和該第二操作構件分別以能夠在工作位置和退避位置之間進退的方式設置,所述工作位置是所述操作構件進入到比所述凸輪單元部的外周面更內側時的位置,所述退避位置是所述操作構件退避到所述外周面的外側時的位置,在被設置到所述工作位置的狀態下,所述第一操作構件隨著所述凸輪單元部的轉動而與所述第一端面凸輪的升程部卡合從而使該凸輪單元部向沿著所述軸向的第一方向移動,所述第二操作構件隨著所述凸輪單元部的轉動而與所述第二端面凸輪的升程部卡合從而使該凸輪單元部向與所述第一方向反方向的第二方向移動,所述凸輪單元部至少在所述第一端面凸輪上具備第一傾斜部和位移允許部,所述第一傾斜部從所述升程部中的所述突出量為最大的最大升程位置朝著轉動遲延方向延伸且隨著所述凸輪單元部的轉動而向該凸輪單元部的徑向外側引導所述第一操作構件,所述位移允許部在所述軸向上與所述第一傾斜部相鄰地設置,允許沿著所述第一傾斜部被引導的所述第一操作構件與所述凸輪單元部的在所述軸向及所述轉動方向上的相對位移。
附圖說明
圖1是本發明的實施方式所涉及的氣門傳動裝置的側視圖(第一設置狀態)。
圖2是氣門傳動裝置的剖視圖(圖1的II-II線剖視圖)。
圖3是凸輪軸的要部縱剖視圖。
圖4是氣門傳動裝置的側視圖(第二設置狀態)。
圖5是第一氣缸的凸輪單元部(第一凸輪單元部)的側視圖。
圖6是第一氣缸的凸輪單元部的立體圖。
圖7是第一氣缸的凸輪單元部的主視圖(圖5的A1向視圖)。
圖8是第一氣缸的凸輪單元部的背視圖(圖5的A2向視圖)。
圖9是第二氣缸的凸輪單元部(第二凸輪單元部)的側視圖。
圖10是第二氣缸的凸輪單元部的立體圖(從斜后側觀察時的立體圖)。
圖11是第二氣缸的凸輪單元部的立體圖(從斜前側觀察時的立體圖)。
圖12是表示第一氣缸的凸輪單元部的比較例的立體圖(從斜后側觀察時的立體圖)。
圖13是圖12的凸輪單元部的要部側視圖。
圖14是表示比較例的凸輪單元部與銷部的關系的模式圖。
圖15是表示比較例的凸輪單元部與銷部的關系的模式圖。
圖16是表示比較例的凸輪單元部與銷部的關系的模式圖。
圖17是表示實施方式所涉及的凸輪單元部與銷部的關系的模式圖。
圖18是表示實施方式所涉及的凸輪單元部與銷部的關系的模式圖。
圖19是表示實施方式所涉及的凸輪單元部與銷部的關系的模式圖。
圖20是表示凸輪單元部與銷部的關系的模式圖。
圖21是表示本發明的其他實施方式所涉及的凸輪單元部的立體圖。
圖22是圖21的凸輪單元部的側視圖。
具體實施方式
以下,參照附圖詳述本發明的一個優選實施方式。
<氣門傳動裝置的整體結構>
圖1表示本發明所涉及的氣門傳動裝置的排氣側的結構。本實施方式中,就本發明所涉及的氣門傳動裝置被應用于四缸四氣門式DOHC發動機的例進行說明,不過,本發明所涉及的氣門傳動裝置還能夠應用于除此以外的發動機。
發動機1對應于第一至第四的各氣缸C1至C4的各者而具備各兩個合計共八個排氣門1以及對這些排氣門1施加一個向關閉方向的作用力的復位彈簧2。該發動機還具備:凸輪軸4,經由搖臂3克服復位彈簧2的作用力而使各排氣門1打開。在以下的說明中,除了特別提及的情形以外,均以氣缸列方向作為前后方向、以第一氣缸C1側作為“前側”、以第四氣缸C4側作為“后側”來進行說明。
凸輪軸4經由軸承部6而轉動自如地被設置在氣缸蓋的各氣缸C1至C4的中心位置上方的縱壁部5所支撐。凸輪軸4經由鏈條而與圖外的曲軸連結,被該曲軸轉動驅動。
凸輪軸4包含軸部10和以與第一至第四的各氣缸C1至C4對應的排列而安裝(外嵌)于該軸部10的第一至第四凸輪單元部CE1至CE4。各凸輪單元部CE1至CE4以相對于軸部10沿該軸部10的軸向(以下簡稱為軸向或前后方向)能夠相對位移且與該軸部10能夠一體轉動的方式花鍵結合于該軸部10。
在凸輪軸4的上方設置有用于使各凸輪單元部C1至C4沿軸部10移動的第一至第六的六個操作裝置M1至M6。具體而言,第一操作裝置M1設置在氣缸列的前端,第二操作裝置M2設置在第一、第二氣缸C1、C2之間,第三操作裝置M3設置在第二、第三氣缸C2、C3之間,第四操作裝置M4設置在第三操作裝置M3的后側,第五操作裝置M5設置在第三、第四氣缸C3、C4之間,第六操作裝置M6設置在氣缸列的后端。
如圖2所示,各操作裝置M1至M6(圖2中僅示出了第二操作裝置M2)包括:主體部12,在內部具備電磁式致動器;大致圓筒狀的銷部14(相當于本發明的操作構件),在電磁式致動器被通電時能夠從主體部12突出;未圖示的回位彈簧,向主體部12側施加作用力給銷部14。
各操作裝置M1至M6隔著凸輪4而設置在所述搖臂3的凸輪從動件3a側的相反側。具體而言,操作裝置M1至M6以銷部14指向凸輪軸4(軸部10)的軸心的方式設置。本例中,各操作裝置M1至M6被安裝在從上方覆蓋凸輪軸4的氣缸蓋罩7上。
各操作裝置M1至M6在電磁式致動器未被通電的狀態下,如圖2的虛線所示,其的銷部14基于回位彈簧的作用力而被保持在上方的退避位置。另一方面,當電磁式致動器被通電時,如圖2的實線所示,銷部14克服回位彈簧的作用力而移動到向下方突出后的工作位置。即,銷部14以能夠沿凸輪軸4的徑向(與軸部10的軸向正交的方向)進退的方式構成。
各操作裝置M1至M6被圖外的控制裝置控制。該控制裝置根據來自發動機轉角傳感器的檢測信號而輸出控制信號,以便在指定的發動機轉角時期對各操作裝置M1至M6的電磁式致動器進行通電。
此外,凸輪軸4中設置有用于將各凸輪單元部CE1至CE4分別定位在軸向上彼此不同的兩個位置的止動機構40。圖3是凸輪軸4的剖視圖,主要表示第一凸輪單元部CE1及第二凸輪單元部CE2的止動機構30。
如圖3所示,止動機構30包含形成在軸部10中的孔31、收納在該孔31中的止動球33、以使所述止動球33從軸部10的外周面向徑向外側突出的方式施加作用力的彈簧32、以及在各凸輪單元部CE1(CE4)的內周面上沿軸向相鄰地形成的前后兩個周槽34a、34b。即,止動機構30能夠將各凸輪單元部CE1、CE2分別定位在止動球33與前側的周槽34a卡合時的后方位置和止動球33與后側的周槽34b卡合時的前方位置中的任一位置。此處,對第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的止動機構30進行了說明,但第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的止動機構30也是同樣的結構。
此外,該氣門傳動裝置中,根據發動機的運轉狀態而將各凸輪單元部CE1至CE4的位置切換到圖1及圖3所示般的第一設置和圖4所示般的第二設置。
此處,如圖1及圖3所示,第一設置是基于止動機構30而使第一凸輪單元部CE1定位在后方位置、使第二凸輪單元部CE2定位在前方位置、使第三凸輪單元部CE3定位在后方位置、使第四凸輪單元部CE4定位在前方位置的狀態。因此,在該第一設置的情況下,第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的相向端面成為彼此接近的狀態,第二、第三凸輪單元部CE2、CE3的相向端面成為彼此離開距離的狀態,第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的相向端面成為彼此接近的狀態。
另一方面,如圖4所示,第二設置是基于所述各止動機構30而使第一凸輪單元部CE1定位在前方位置、使第二凸輪單元部CE2定位在后方位置、使第三凸輪單元部CE3定位在前方位置、使第四凸輪單元部CE4定位在后方位置的狀態。因此,在該第二設置的情況下,第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的相向端面成為彼此離開距離的狀態,第二、第三凸輪單元部CE2、CE3的相向端面成為彼此接近的狀態,第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的相向端面成為彼此離開距離的狀態。
<凸輪單元部的具體結構>
接下來,根據圖5至圖11,說明各凸輪單元部CE1至CE4的結構。第一凸輪單元部CE1、第二凸輪單元部CE2、第三凸輪單元部CE3、第四凸輪單元部CE4各者除了后述的工作部22及端面凸輪25A、25B的相位彼此不同以外基本上是同樣的結構。因此,在以下的說明中,主要對第一凸輪單元部CE1及第二凸輪單元部CE2的結構進行詳述,僅在必要時敘述第三凸輪單元部CE3及第四凸輪單元部CE4的結構。
第一凸輪單元部CE1為筒狀,在其軸向中間部具備被所述軸承部6支撐的軸頸部21,在其前后兩側具備使第一氣缸C1的兩個排氣門1工作的兩個工作部22。第二凸輪單元部CE2也是同樣。
如圖5及圖9所示,各工作部22中相鄰地設置有第一凸輪部23和第二凸輪部24,第一凸輪部23在例如高發動機轉速時使用,具有升程量大的尖部,第二凸輪部24在例如低發動機轉速時使用,具有升程量小的尖部。此外,在第一凸輪單元部CE1中,第一凸輪部23被設置在前方,第二凸輪部24被設置在后方(參照圖5及圖6)。在第二凸輪單元部CE2中,第一凸輪部23被設置在后方,第二凸輪部24被設置在前方(參照圖9)。
第一凸輪單元部CE1的各工作部22的第一凸輪部23(尖部)的形狀及相位彼此一致,同樣地,各工作部22的第二凸輪部24(尖部)的形狀及相位彼此一致。此外,第二凸輪單元部CE2的各工作部22的第一凸輪部23的形狀及相位彼此一致,同樣地,各工作部22的第二凸輪部24的形狀及相位彼此一致。
而且,各凸輪單元部CE1、CE2的兩個工作部22、22的間隔以如下的方式來設定:當各凸輪單元部CE1、CE2處于所述第一設置狀態時,各凸輪單元部CE1、CE2的工作部22的第一凸輪部23與所對應的氣缸C1、C2的兩個搖臂3的凸輪從動件3a對應(參照圖1),當處于所述第二設置狀態時,各凸輪單元部CE1、CE2的工作部22的第二凸輪部24與所對應的氣缸C1、C2的兩個搖臂3的凸輪從動件3a對應(參照圖4)。
第三凸輪單元部CE3及第四凸輪單元部CE4也與第二凸輪單元部CE2及第一凸輪單元部CE1同樣地具備軸頸部21及工作部22。
而且,各凸輪單元部CE3、CE4以如下的方式構成:當各凸輪單元部CE3、CE4處于所述第一設置狀態時,各凸輪單元部CE3、CE4的工作部22的第一凸輪部23與所對應的氣缸C3、C4的搖臂3的凸輪從動件3a對應(參照圖1),當處于所述第二設置狀態時,各凸輪單元部CE3、CE4的工作部22的第二凸輪部24與所對應的氣缸C3、C4的兩個搖臂3的所述凸輪從動件3a對應(參照圖4)。
本實施方式所涉及的所述發動機中,各氣缸的爆炸順序為第三氣缸C3→第四氣缸C4→第二氣缸C2→第一氣缸C1。因此,各凸輪單元部CE1至CE4的凸輪部23、24以在各凸輪單元部CE1至CE4之間彼此具有相位差的方式設置,以便按所述順序每隔凸輪軸4的90°轉動角而與凸輪從動件3a滑接。
第一凸輪單元部CE1及第二凸輪單元部CE2分別在前后兩端具備端面凸輪25A、25B(稱作前方端面凸輪25A、后方端面凸輪25B)。
如圖5至圖8所示,第一凸輪單元部CE1的各端面凸輪25A、25B分別具有與第一凸輪單元部CE1的軸向正交的指定的基準面26a和從該基準面26a朝軸向外側突出的升程部26b。
升程部26b以如下的方式形成:在從升程開始位置S到升程結束位置F的指定相位范圍α(例如約120°)之間,隨著越往凸輪軸4(第一凸輪單元部CE1)的轉動方向X的相反方向延伸,從所述基準面26a算起的突出量(稱作升程量)逐漸增加,在升程結束位置F處,升程量為最大。而且,對于前方端面凸輪25A,升程部26b以如下的方式形成:在從升程結束位置F至位于其轉動遲延方向上的后述傾斜結束位置G1的范圍維持最大升程量,在該傾斜結束位置G1處升程量為零(返回到基準面26a)。另一方面,對于后方端面凸輪25B,升程部26b以如下的方式形成:在大致升程結束位置F(相當于本發明的最大升程位置)處升程量為零。
此外,第一凸輪單元部CE1的前后的端面凸輪25A、25B的升程部26b彼此確保第一凸輪單元部CE1的軸向的所需移動量(行程),在轉動方向上彼此錯開設置,以便能夠使第一、第二操作裝置M1、M2的間隔盡可能地狹窄。
如圖9至圖11所示,第二凸輪單元部CE2的各端面凸輪25A、25B也同樣地具有基準面26a和從該基準面26a朝軸向突出的升程部26b。在從升程開始位置S到升程結束位置F的指定相位范圍α(例如約120°)之間,隨著越往的轉動遲延方向延伸,從所述基準面26a算起的升程量逐漸增加。而且,對于前方端面凸輪25A,升程部26b以在大致升程結束位置F處升程量為零的方式形成。另一方面,對于后方端面凸輪25B,升程部26b以如下的方式形成:在從升程結束位置F至后述傾斜結束位置G1的范圍維持最大升程量,在該傾斜結束位置G1處升程量為零。
即,如圖4所示,在第一凸輪單元部CE1處于前方位置的狀態下,基于第一操作裝置M1的工作,其的銷部14被設置到工作位置時,該銷部14隨著凸輪軸4的轉動而與前方端面凸輪25A的升程部26b卡合,由此,第一凸輪單元部CE1移動到后方位置。另一方面,在第一凸輪單元部CE1如圖1所示般處于后方位置的狀態下,基于第二操作裝置M2的工作,其的銷部14被設置到工作位置時,該銷部14隨著凸輪軸4的轉動而與后方端面凸輪25B的升程部26b卡合,由此,第一凸輪單元部CE1移動到前方位置。
此外,有關第二凸輪單元部CE2,在該第二凸輪單元部CE2處于前方位置的狀態下(參照圖1),基于第二操作裝置M2的工作,其的銷部14被設置到工作位置,該銷部14隨著凸輪軸4的轉動而與前方端面凸輪25A的升程部26b卡合,由此,第二凸輪單元部CE2移動到后方位置。另一方面,在第二凸輪單元部CE2處于后方位置的狀態下(參照圖4),基于第三操作裝置M3的工作,其的銷部14被設置到工作位置,該銷部14隨著凸輪軸4的轉動而與后方端面凸輪25B的升程部26b卡合,由此,第二凸輪單元部CE2移動到前方位置。
根據該結構,第一凸輪單元部CE1及第二凸輪單元部CE2的位置分別能夠切換到前方位置和后方位置。
第三、第四凸輪單元部CE3、CE4也具備與第一、第二凸輪單元部CE3、CE4大致同樣的端面凸輪25A、25B,只是前后相反。具體而言,第三凸輪單元部CE3具備將第二凸輪單元部CE2的端面凸輪25A、25B前后調換而構成的端面凸輪25A、25B,第四凸輪單元部CE4具備將第一凸輪單元部CE1的端面凸輪25A、25B前后調換而構成的端面凸輪25A、25B。根據該結構,有關第三凸輪單元部CE3,基于第四操作裝置M4的工作,其的銷部14與前方端面凸輪25A的升程部26b卡合,或者基于第五操作裝置M5的工作,其的銷部14與后方端面凸輪25B的升程部26b卡合,由此,該第三凸輪單元部CE3的位置被切換到前方位置或后方位置。此外,有關第四凸輪單元部CE4,基于第五操作裝置M5的工作,其的銷部14與前方端面凸輪25A的升程部26b卡合,或者基于第六操作裝置M6的工作,其的銷部14與后方端面凸輪25B的升程部26b卡合,由此,該第四凸輪單元部CE4的位置被切換到前方位置或后方位置。
此外,由于各凸輪單元部CE1至CE4的工作部22(凸輪部23、24)設置為與各氣缸C1至C4的爆炸順序對應地分別具有指定的相位差,因此,各凸輪單元部CE1至CE4的端面凸輪25A、25B也設置為具有指定的相位差。本實施方式中,彼此相鄰的第一、第二凸輪單元部CE1、CE2以及第三、第四凸輪單元部CE3、CE4中,相向的端面凸輪25A、25B的升程部26b彼此以互不相同的相位來設置。而且,在第一、第二凸輪單元部CE1、CE2彼此接近且第三、第四凸輪單元部CE3、CE4彼此接近的狀態亦即各凸輪單元部CE1至CE4的設置成為所述第一設置狀態時,如圖1的符號P1、P2所示,相向的端面凸輪25A、25B的升程部26b的至少一部分在軸向上重疊。
根據該結構,在第一設置狀態(參照圖1)下,若使第二操作裝置M2工作,則其的銷部14與第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的彼此相向的端面凸輪25A、25B的升程部26b卡合,由此,各凸輪單元部CE1、CE2向彼此離開的方向移動。同樣地,若使第五操作裝置M5工作,則銷部14與第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的彼此相向的端面凸輪25A、25B的升程部26b卡合,由此,各凸輪單元部CE3、CE4向彼此離開的方向移動。
此情況下,各凸輪單元部CE1、CE2的彼此相向的端面凸輪25A、25B的升程部26b設置為具有相位差,以便在第二操作裝置M2工作時,各凸輪單元部CE1、CE2以第二凸輪單元部CE2→第一凸輪單元部CE1的順序移動。同樣地,各凸輪單元部CE3、CE4的彼此相向的端面凸輪25A、25B的升程部26b設置為具有相位差,以便在第五操作裝置M5工作時,各凸輪單元部CE3、CE4以第三凸輪單元部CE3→第四凸輪單元部CE4的順序移動。具體而言,第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B的升程部26b相對于第二凸輪單元部CE2的前方端面凸輪25A的升程部26b向轉動遲延方向錯開設置。此外,第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A的升程部26b相對于第三凸輪單元部CE3的后方端面凸輪25B的升程部26b相轉動遲延方向錯開設置。
根據該結構,能夠以共用的第二操作裝置M2進行第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的從第一設置往第二設置的切換,并且能夠按照所述爆炸順序來變更第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的設置。同樣地,能夠以共用的第五操作裝置M5進行第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的從第一設置往第二設置的切換,并且能夠按照所述爆炸順序來變更第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的設置。
此外,本實施方式中,第一凸輪單元部CE1(第四凸輪單元部CE4)相當于本發明的第一凸輪單元部,該第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B(第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A)相當于本發明的第一端面凸輪,第一凸輪單元部CE1的前方端面凸輪25A(第四凸輪單元部CE4的后方端面凸輪25B)相當于第二端面凸輪。此外,第二凸輪單元部CE2(第三凸輪單元部CE3)相當于本發明的第二凸輪單元部,第二凸輪單元部CE2的前方端面凸輪25A(第三凸輪單元部CE3的后方端面凸輪25B)相當于本發明的第三端面凸輪。此外,第二操作裝置M2(第五操作裝置M5)相當于本發明的第一操作構件,第一操作裝置M1(第六操作裝置M6)相當于本發明的第二操作構件。此外,本實施方式中,前方相當于本發明的第一方向,后方相當于本發明的第二方向。
各操作裝置M1至M6的工作,通過所述控制裝置按以下的時期來進行。即,有關第一、第四操作裝置M1、M4,隨著凸輪軸4的轉動,按第一、第三凸輪單元部CE1、CE3的前方端面凸輪25A的基準面26a位于銷部14的指向位置的時期來進行。此外,有關第三、第六操作裝置M3、M6,按第二、第四凸輪單元部CE2、CE4的后方端面凸輪25B的基準面26a位于銷部14的指向位置的時期來進行。而且,有關第二操作裝置M2,按第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的彼此相向的端面凸輪25A、25B的雙方的基準面26a位于銷部14的指向位置的時期來進行。有關第五操作裝置M5,按第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的彼此相向的端面凸輪25A、25B的雙方的基準面26a位于銷部14的指向位置的時期來進行。
此情況下,各凸輪單元部CE1至CE4的移動必需在搖桿臂3的凸輪從動件3a與第一凸輪部23或第二凸輪部24的基圓(周向上的尖部以外的部分)對應的時期亦即在該氣缸處于排氣行程以外的行程時進行。因此,為了滿足上述的工作時期的條件,有關各端面凸輪25A、25B,例如如圖7及圖8等所示,升程部26b的升程開始位置S相對于第一、第二凸輪部23、24的尖部的頂部被設定在轉動方向X的前方側的指定相位位置,升程部26b的升程結束位置F被設定在從該升程開始位置S起至轉動遲延方向的指定相位位置。而且,各端面凸輪25A、25B的升程部26b以從升程開始位置S起至升程結束位置F的相位范圍(角度)小于180°的方式(本例中,如上所述大約120°)設置。
然而,即使以上述那樣的位置關系來設置各端面凸輪25A、25B的升程部26b,也有可能因工作不良或反應遲延而發生突出在工作位置的銷部14未返回到退避位置的情況,例如發生位于第一凸輪單元部CE1兩側的第一、第二操作裝置M1、M2雙方的銷部14一時突出在工作位置的狀態。有可能該第一凸輪單元部CE1因兩銷部14而軸向兩側被限制,其結果,導致第一凸輪單元部CE1成為轉動鎖止狀態。
為此,本實施方式中,在各凸輪單元部CE1至CE4的端面凸輪25A、25B上設有復位傾斜部26c(相當于本發明的第一傾斜部),該復位傾斜部26c用于在各凸輪單元部CE1至CE4的設置的切換后強制性地使突出在工作位置的銷部14退避到退避位置。
但是,有關在從第一設置向第二設置切換時以共用的操作裝置(第二操作裝置M2)進行切換的第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的彼此相向的端面凸輪25A、25B,僅在在后進行切換的第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B上設置有復位傾斜部26c。同樣地,有關在從第一設置向第二設置切換時以共用的操作裝置(第五操作裝置M5)進行切換的第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的彼此相向的端面凸輪25A、25B,也僅在在后進行切換的第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A上設置有復位傾斜部26c。這是因為假若復位傾斜部26c設置在第二凸輪單元部CE2的前方端面凸輪25A,則在第二凸輪單元部CE2的設置切換后,銷部14被強制性地復位到退避位置,其結果,便不能進行第一凸輪單元部CE1的設置切換。第三凸輪單元部CE2的后方端面凸輪25B上未設置復位傾斜部26c的理由也同樣。
如圖5至圖8所示,復位傾斜部26c在軸向上比升程部26b的最大升程量更突出,被設置在從端面凸輪25A、25B的升程結束位置F往轉動遲延側的指定相位范圍(從升程結束位置F(有時稱作傾斜開始位置F)至傾斜結束位置G1)。復位傾斜部26c具有朝著轉動遲延側向外方傾斜地延伸的凸輪面亦即朝著轉動遲延側以半徑方向的升程量逐漸增高的方式形成的凸輪面。該凸輪面以在傾斜開始位置F處的升程量比突出在工作位置時的銷部14的遠端部稍低(位于各凸輪單元部CE1至CE4的徑向內側)而在傾斜結束位置G1處的升程量比處于退避位置的銷部14的遠端部稍低的方式形成。
即,復位傾斜部26c通過沿著該復位傾斜部26c的凸輪面來引導移動了凸輪單元部CE1至CE4后的銷部14(到達升程結束位置F的銷部14),從而將銷部14從工作位置推回到退避位置。由此,復位傾斜部26c將銷部14強制性地從工作位置復位到退避位置。此外,如上所述,雖然傾斜結束位置G1處的復位傾斜部26c(凸輪面)的升程量比處于退避位置的銷部14的遠端部低,不過,基于從傾斜開始位置F至傾斜結束位置G1被施加于銷部14的慣性力和電磁式致動器的磁力,銷部14會被恰當地推回到退避位置。
此外,本實施方式中,在第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B上設有用于允許沿著所述復位傾斜部26c的凸輪面被引導的銷部14與該第一凸輪單元部CE1在軸向及轉動方向上相對移動的位移允許部27a。詳細而言,如圖5及圖6所示,第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B以其升程部26b的升程量在大致升程結束位置F處為零的方式形成,從而在復位傾斜部26c的軸頸部21側(圖5及圖6中比點劃線更靠左側)設有具有與該復位傾斜部26c的凸輪面(相當于本發明的傾斜部側引導面)連續且隨著第一凸輪單元部CE1的轉動而向徑向外側引導銷部14的凸輪面(相當于本發明的允許部側引導面)的位移允許部27a。位移允許部27a的凸輪面與復位傾斜部26c的凸輪面在軸向上圓滑地連續,兩凸輪面一體地形成一個的凸輪面。
若與圖10所示的第二凸輪單元部CE2的后方端面凸輪25B的結構進行比較,則其差異顯而易見。即,第二凸輪單元部CE2的后方端面凸輪25B以其升程部26b的升程量在復位傾斜部26c的結束位置(傾斜結束位置G1)處為零的方式形成,其結果,在從升程結束位置F至傾斜結束位置G1的范圍亦即在復位傾斜部26c的軸頸部21側依然存在著升程部26b。對此,第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B如圖6所示那樣在復位傾斜部26c的軸頸部21側不存在升程部26b,取而代之的是設置有所述位移允許部27a。
該位移允許部27a的凸輪面如上所述以使復位傾斜部26c的凸輪面向軸頸部21側延伸的方式形成。根據該結構,即使在第二操作裝置M2的銷部14正在沿著復位傾斜部26c的凸輪面被推回去而第一凸輪單元部CE1沿軸向移動時,該第一凸輪單元部CE1與銷部14的相對移動也被允許,第一凸輪單元部CE1成為轉動鎖止狀態的情況得以避免。有關這一點將在后邊詳述。此外,有關第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A也設置有同樣的位移允許部27a,由此,即使在第五操作裝置M5的銷部14正在沿著該前方端面凸輪25A的復位傾斜部26c的凸輪面被推回去而第四凸輪單元部CE4沿軸向移動時,該第四凸輪單元部CE4與銷部14的相對移動也被允許。
各凸輪單元部CE1至CE4中,在各端面凸輪25A、25B上設有用于在凸輪軸4逆轉動時使突出在工作位置的銷部14強制性地退避到退避位置的逆轉復位傾斜部26d(稱作第一逆轉復位傾斜部26d/相當于本發明的第二傾斜部)。
該第一逆轉復位傾斜部26d在凸輪單元部CE1至CE4的各端面凸輪25A、25B中的與設有所述復位傾斜部26c的端面凸輪25A、25B相同的端面凸輪上與該復位傾斜部26c一起設置。即,本實施方式中,第一逆轉復位傾斜部26d設置在第二凸輪單元部CE2的前方端面凸輪25A及第三凸輪單元部CE3的后方端面凸輪25B以外的各凸輪單元部CE1至CE4的端面凸輪25A、25B上。
如圖5及圖9所示,第一逆轉復位傾斜部26d從基準面26a沿軸向突出與復位傾斜部26c相同的量。此外,如圖7及圖8所示,第一逆轉復位傾斜部26d設置在從端面凸輪25A、25B的傾斜結束位置G1往轉動遲延側的指定相位范圍(從傾斜結束位置G1(有時稱作逆轉時傾斜結束位置G1)往逆轉時傾斜開始位置H),具有朝著轉動遲延側向內側傾斜地延伸的凸輪面亦即朝著轉動遲延側以半徑方向的升程量逐漸減低的方式形成的凸輪面。該凸輪面以在逆轉時傾斜開始位置H處的升程量比突出在工作位置時的銷部14的遠端部稍低(位于各凸輪單元部CE1至CE4的徑向內側)而在逆轉時傾斜結束位置G1處的升程量比處于退避位置的銷部14的遠端部稍低的方式形成。
此外,如圖6所示,有關具有位移允許部27a的端面凸輪25A、25B,第一逆轉復位傾斜部26d的凸輪面包含從復位傾斜部26c的凸輪面沿周向延伸的凸輪面261和從位移允許部27a的凸輪面沿周向延伸的凸輪面262。這些凸輪面261、262沿軸向圓滑地連續,這些凸輪面261、262一體地形成所述第一逆轉復位傾斜部26d的一個的凸輪面。此外,如圖10所示,有關不具有位移允許部27a的端面凸輪25A、25B,第一逆轉復位傾斜部26d的凸輪面包含從復位傾斜部26c的凸輪面沿周向延伸的凸輪面261和從升程部26b的外周面沿周向延伸的凸輪面263。這些凸輪面261、263也沿軸向圓滑地連續,這些凸輪面261、263一體地形成所述第一逆轉復位傾斜部26d的一個的凸輪面。
根據該結構,在凸輪軸4逆轉動時,沿著第一逆轉復位傾斜部26d的凸輪面261、262或凸輪面261、263來引導銷部14的遠端部,從而能夠使銷部14強制性地從工作位置退避到退避位置。此外,如上所述,雖然逆轉時傾斜結束位置G1處的第一逆轉復位傾斜部26d(凸輪面)的升程量比處于退避位置的銷部14的遠端部低,不過,基于從逆轉時傾斜開始位置H至逆轉時傾斜結束位置G1被施加于銷部14的慣性力,銷部14會被恰當地推回到退避位置。
而且,分別具有位移允許部27a的第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B及第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A上設有用于在銷部14的遠端部位于位移允許部27a的狀態下而凸輪軸4逆轉動時使突出在工作位置的銷部14強制性地退避到退避位置的逆轉復位傾斜部27b(稱作第二逆轉復位傾斜部27b/相當于本發明的第三傾斜部)。
如圖6及圖8所示,第二逆轉復位傾斜部27b設置在從升程部26b的升程結束位置F往轉動方向X側(轉動提前側)的指定相位范圍(從升程結束位置F(有時稱作逆轉時傾斜開始位置F)往逆轉時傾斜結束位置G2),具有朝著轉動方向X側向外側傾斜地延伸的凸輪面亦即朝著轉動方向X側以半徑方向的升程量逐漸增高的方式形成的凸輪面。該凸輪面與位移允許部27a的凸輪面圓滑地連續設置,以逆轉時傾斜結束位置G2處的升程量與處于退避位置的銷部14的遠端部大致等同的方式形成。
根據該結構,在銷部14的遠端部位于位移允許部27a的狀態下而凸輪軸4逆轉動時,基于沿著第二逆轉復位傾斜部27b的凸輪面來引導銷部14的遠端部,能夠使銷部14強制性地從工作位置退避到退避位置。
此外,有關各凸輪單元部CE1至CE4的端面凸輪25A、25B中的彼此相向的端面凸輪25A、25B,該端面凸輪25A、25B以復位傾斜部26c及第一逆轉復位傾斜部26d與它們相向的升程部26b互不干涉的方式形成。
<氣門傳動裝置的工作及作用效果>
下面,對該實施方式的氣門傳動裝置的工作和作用效果進行說明。
如圖1所示,在例如發動機的高轉速時,第一至第四凸輪單元部CE1至CE4為第一設置狀態。在該第一設置的情況下,如上所述,處于如下的狀態:第一凸輪單元部CE1被定位在后方位置,第二凸輪單元部CE2被定位在前方位置,第三凸輪單元部CE3被定位在后方位置,第四凸輪單元部CE4被定位在前方位置。該第一設置的情況下,各凸輪單元部CE1至CE4的任一者中,工作部22的兩個凸輪部23、24中的升程量大的第一凸輪部23與搖桿臂3的凸輪從動件3a對應。由此,隨著凸輪軸4的轉動,按照前述的順序,在排氣行程時各氣缸C1至C4的排氣門1以相對較大的氣門打開量打開。
當從該狀態隨著發動機轉速的下降等而以減小排氣門1的氣門打開量的方式進行切換時,基于第二、第五操作裝置M2、M5的工作,它們的銷部14從退避位置突出到工作位置。
此情況下,首先,第五操作裝置M5的銷部14突出在處于接近狀態的第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的端面凸輪25A、25B中彼此相向的端面凸輪25A、25B之間,與這些端面凸輪25A、25B卡合。詳細而言,在彼此相向的端面凸輪25A、25B中的升程量均為零的位置亦即基準面26a彼此相向的位置處,銷部14突出在兩端面凸輪25A、25B之間。
這樣,銷部14插入兩端面凸輪25A、25B之間后,隨著凸輪軸4的轉動,首先,銷部14一邊與第三凸輪單元部CE3的后方端面凸輪25B的升程部26b滑接(卡合)一邊將該第三凸輪單元部CE3推向前方。由此,該第三凸輪單元部CE3從后方位置移動到前方位置。而且,凸輪軸4轉動90°而第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A的升程開始位置S到達銷部14的位置時,隨著凸輪軸4的轉動,銷部14一邊與第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A的升程部26b滑接一邊將該第四凸輪單元部CE4推向后方。由此,該第四凸輪單元部CE4從前方位置移動到后方位置。
有關第四缸C4的前方端面凸輪25A,銷部14到達升程結束位置F時,第五操作裝置M5停止,由此,該第五操作裝置M5的銷部14基于回位彈簧2的作用力而從工作位置復位到退避位置。
其次,第二操作裝置M2的銷部14被插入到處于接近狀態的第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的端面凸輪25A、25B中彼此相向的端面凸輪25A、25B之間,與這些端面凸輪25A、25B卡合。此情況下,在彼此相向的端面凸輪25A、25B中的升程量均為零的位置亦即基準面26a彼此相向的位置處,銷部14插入到兩端面凸輪25A、25B之間。
這樣,銷部14插入兩端面凸輪25A、25B之間后,隨著凸輪軸4的轉動,首先,銷部14一邊與第二凸輪單元部CE2的前方端面凸輪25A的升程部26b滑接(卡合)一邊將該第二凸輪單元部CE2推向后方。由此,該第二凸輪單元部CE2從前方位置移動到后方位置。而且,凸輪軸4轉動90°而第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B的升程開始位置S到達銷部14的位置時,隨著凸輪軸4的轉動,銷部14一邊與第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B的升程部26b滑接一邊將該第一凸輪單元部CE1推向前方。由此,該第一凸輪單元部CE1從后方位置移動到前方位置。
有關第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B,銷部14到達升程結束位置F時,第二操作裝置M2停止,由此,該第二操作裝置M2的銷部14基于回位彈簧的作用力而從工作位置復位到退避位置。
基于以上的動作,第一至第四凸輪單元部CE1至CE4的設置從圖1所示的第一設置切換到圖4所示的第二設置。該第二設置中,各凸輪單元部CE1至CE4的任一者中,工作部22的兩個凸輪部23、24中的升程量小的第二凸輪部24與搖桿臂3的凸輪從動件3a對應。由此,隨著凸輪軸4的轉動,按照前述的順序,在排氣行程時各氣缸C1至C4的排氣門1以相對較小的氣門打開量打開。
在從這樣的第一設置向第二設置的各凸輪單元部CE1至CE4的切換動作中,第二操作裝置M2(第五操作裝置M5)在第一凸輪單元部CE1(第四凸輪單元部CE4)的移動結束的時刻亦即升程部26b的升程結束位置F到達銷部14的時刻,基于回位彈簧的作用力而立刻被復位到退避位置。此時,即使因例如工作不良而回位彈簧不能充分發揮作用而導致銷部14不能復位時,該銷部14也會隨著凸輪軸4的轉動而沿著復位傾斜部26c的凸輪面被上推,由此,被強制性地推回到退避位置。由此,第二操作裝置M2(第五操作裝置M5)的銷部14被切實地復位到退避位置。
此外,如圖2的實線所示,在第二操作裝置M2(第五操作裝置M5)的銷部14突出在工作位置的狀態下,有時因例如失速等而發生發動機逆轉動,由此,發生凸輪軸4逆轉動(向圖2中的虛線箭頭X′方向轉動)。在這樣的情況下,銷部14隨著凸輪軸4的逆轉動而沿著第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B(第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A)的第一逆轉復位傾斜部26d(凸輪面261、262)而被上推,由此,被強制性地推回到退避位置。由此,能夠防止因發動機的逆轉動而導致該銷部14與復位傾斜部26c干涉的情況。
另一方面,當從如圖4所示般的各凸輪單元部CE1至CE4處于第二設置而升程量小的第二凸輪部24與搖桿臂3的凸輪從動件3a對應的狀態隨著發動機轉速的上升等而以增大排氣門1的氣門打開量的方式進行切換時,基于第一、第三、第四、第六操作裝置M1、M3、M4、M6的工作,它們的銷部14從退避位置突出到工作位置。
此情況下,首先,第四操作裝置M4的銷部14突出在第三凸輪單元部CE3的前方端面凸輪25A中的升程量為零的位置亦即基準面26a的位置。銷部14如此突出時,該銷部14隨著凸輪軸4的轉動一邊與第三凸輪單元部CE3的前方端面凸輪25A的升程部26b滑接(卡合)一邊將第三凸輪單元部CE3推向后方。由此,該第三凸輪單元部CE3從前方位置移動到后方位置。
這樣,凸輪軸4轉動90°后,接著,第六操作裝置M6的銷部14突出在第四凸輪單元部CE4的后方端面凸輪25B中的升程量為零的位置(基準面26a的位置)。由此,銷部14一邊與第四凸輪單元部CE4的后方端面凸輪25B的升程部26b滑接一邊將第四凸輪單元部CE4推向前方,該第四凸輪單元部CE4從后方位置移動到前方位置。
此后,第三操作裝置M3的銷部14突出在第二凸輪單元部CE2的后方端面凸輪25B中的升程量為零的位置(基準面26a的位置)。由此,銷部14一邊與第二凸輪單元部CE2的后方端面凸輪25B的升程部26b滑接一邊將該第二凸輪單元部CE2推向前方,該第二凸輪單元部CE2從后方位置移動到前方位置。
此后,第一操作裝置M1銷部14突出在第一凸輪單元部CE1的前方端面凸輪25A中的升程量為零的位置(基準面26a的位置)。由此,銷部14一邊與第一凸輪單元部CE1的前方端面凸輪25A的升程部26b滑接一邊將該第一凸輪單元部CE1推向后方,該第一凸輪單元部CE1從前方位置移動到后方位置。
由此,第一至第四的各凸輪單元部CE1至CE4從第二設置被切換到第一設置,如圖1所示,第一至第四的各凸輪單元部CE1至CE4回復到工作部22的兩個凸輪部23、24中的升程量大的第一凸輪部23與搖桿臂3的凸輪從動件3a對應的狀態。
在這樣的從第二設置向第一設置的各凸輪單元部CE1至CE4的切換動作中,第一操作裝置M1(第三操作裝置M3、第四操作裝置M4、第六操作裝置M6)在第一凸輪單元部CE1(第二凸輪單元部CE2、第三凸輪單元部CE3、第四凸輪單元部CE4)的移動結束的時刻亦即升程部26b的升程結束位置F到達銷部14的時刻,基于回位彈簧的作用力而立刻被復位到退避位置。此時,即使例如因工作不良而回位彈簧不能充分地發揮作用而導致銷部14不能復位時,該銷部14也會隨著凸輪軸4的轉動而沿著復位傾斜部26c的凸輪面被上推,由此,被強制性地推回到退避位置。由此,第一操作裝置M1(第三操作裝置M3、第四操作裝置M4、第六操作裝置M6)的銷部14被切實地復位到退避位置。
此外,在第一操作裝置M1(第三操作裝置M3、第四操作裝置M4、第六操作裝置M6)的銷部14突出在工作位置的狀態下,有時會發生例如因失速等而導致發動機逆轉動的情況。在這樣的情況下,銷部14隨著凸輪軸4的逆轉動,沿著第一凸輪單元部CE1的前方端面凸輪25A(第二凸輪單元部CE2的后方端面凸輪25B、第三凸輪單元部CE3的前方端面凸輪25A、第四凸輪單元部CE4的后方端面凸輪25B)的第一逆轉復位傾斜部26d(凸輪面261、263)而被上推,由此,銷部14被強制性地被推回到退避位置。由此,能夠防止因發動機的逆轉動而導致該銷部14與復位傾斜部26c干涉的情況。
根據上述般的氣門傳動裝置,各凸輪單元部CE1至CE4具備復位傾斜部26c,該復位傾斜部26c從銷部14所卡合的端面凸輪25A、25B的升程結束位置F朝著轉動遲延側向外側傾斜,強制性地使銷部14從工作位置退避到退避位置。因此,在使各凸輪單元部CE1至CE4移動后,即使在例如因工作不良而導致各操作裝置M1至M6的銷部14不能立刻復位到退避位置時,也能夠使該銷部14隨著凸輪軸4的轉動而切實地退避到退避位置。
因此,能夠抑制如下的情況:例如位于第一凸輪單元部CE1兩側的第一、第二操作裝置M1、M2等因位于特定的凸輪單元部兩側的操作裝置的工作不良而成為該兩側的銷部14同時突出在工作位置的狀態。因此,根據該氣門傳動裝置,能夠避免該凸輪單元部在軸向上被兩側的銷部14限制而成為轉動鎖止狀態的情況。
特別是有關第一、第四凸輪單元部CE1、CE4,由于在端面凸輪25A、25B設有所述位移允許部27a,因此,能夠更切實地避免所述那樣的轉動鎖止狀態的發生。以下,有關這一點利用圖12至圖19詳細地進行說明。
首先,有關所述轉動鎖止狀態的生成機制,以圖12及圖13所示的比較例亦即不具備位移允許部27a的第一凸輪單元部CE1′為例進行說明。圖12及圖13所示的第一凸輪單元部CE1′是后方端面凸輪25B的升程部26b在從升程結束位置F至復位傾斜部26c的傾斜結束位置G1的范圍維持最大升程量并且在該傾斜結束位置G1以升程量為零的方式形成的構件,亦即是在復位傾斜部26c的軸頸部21側存在著升程部26b的構件。除此以外的結構,與所述實施方式的第一凸輪單元部CE1共通。
圖14至圖16是將第一凸輪單元部CE1′展開而模式地表示使該比較例所涉及的第一凸輪單元部CE1′的設置從后方位置(第一設置)切換到前方位置(第二設置)的動作的圖。詳細而言,是將第一凸輪單元部CE1′的相對于第一、第二操作裝置M1、M2的銷部14的轉動改變為銷部14的相對于該第一凸輪單元部CE1′的相對移動(轉動方向X為從圖的右方向左方)來表示的圖。
如圖14所示,在后方端面凸輪25B中的升程量為零的位置亦即基準面26a的位置,第二操作裝置M2的銷部14突出在工作位置時,隨著凸輪軸4的轉動,如圖15所示,第二操作裝置M2的銷部14一邊與第一凸輪單元部CE1′的后方端面凸輪25B的升程部26b滑接一邊將該第一凸輪單元部CE1′推向后方。由此,第一凸輪單元部CE1′從后方位置移動到前方位置。
下面,對此時因工作不良而導致第一、第二操作裝置M1、M2的銷部14均突出在工作位置的情形進行考察。在這樣的情況下,在第一凸輪單元部CE1′移動后,第二操作裝置M2的銷部14沿著復位傾斜部26c而被引導,從而被強制性地推回到退避位置。不過,在從升程結束位置F至傾斜結束位置G1的范圍,如上所述,在復位傾斜部26c的軸頸部21側存在著升程部26b的壁體。因此,第二操作裝置M2銷部14在第一操作裝置M1的銷部14與前方端面凸輪25A的升程部26b開始滑接為止未被復位到退避位置時,如圖16所示,第一操作裝置M1的銷部14通過前方端面凸輪25A的升程部26b將第一凸輪單元部CE1′按壓向后方,另一方面,基于該按壓的該第一凸輪單元部CE1′的向后方的移動被第二操作裝置M2的銷部14所妨礙。即,銷部14與后方端面凸輪25B的升程部26b抵接而妨礙了該第一凸輪單元部CE1′的往后方的移動。因此,第一凸輪單元部CE1′的兩側被銷部14限制,由此,成為轉動鎖止狀態。
對此,如圖5至圖8所示,根據實施方式的第一凸輪單元部CE1,即使發生了因工作不良等而導致第一、第二操作裝置M1、M2雙方的銷部14突出在工作位置且第二操作裝置M2銷部14在第一操作裝置M1的銷部14與前方端面凸輪25A的升程部26b開始滑接為止未被復位到退避位置的狀態,如圖17至圖19所示那樣,也能夠通過設置于后方端面凸輪25B的位移允許部27a而允許第一凸輪單元部CE1與銷部14的軸向的相對位移。因此,如圖19所示,當第一操作裝置M1的銷部14與前方端面凸輪25A的升程部26b滑接從而第一凸輪單元部CE1被按壓向后方時(參照空心箭頭),基于該按壓,第一凸輪單元部CE1能夠往后方移動。由此,能夠避免第一凸輪單元部CE1被兩側的銷部14限制的情況,能夠防止發生轉動鎖止狀態。這樣的優點,對于第四凸輪單元部CE4也相同。
因此,根據該氣門傳動裝置,能夠更好地避免各凸輪單元部CE1至CE4被兩側的銷部14限制而成為轉動鎖止狀態的情況。
特別是有關第一、第四凸輪單元部CE1、CE4,由于設置有與位移允許部27a的轉動提前方向側連續的第二逆轉復位傾斜部27b,因此,在因發動機的逆轉動而導致凸輪軸4逆轉動時,銷部14從位移允許部27a沿著第二逆轉復位傾斜部27b被引導,由此,該銷部14被強制性地復位到退避位置。因此,即使在因失速等而導致發動機逆轉動時,也能夠避免位于位移允許部27a的銷部14與升程部26b干涉而受損等問題。
此外,各凸輪單元部CE1至CE4的端面凸輪25A、25B上設置有第一逆轉復位傾斜部26d,該第一逆轉復位傾斜部26d與復位傾斜部26c連續而且位于該復位傾斜部26c的轉動遲延側,在因發動機的逆轉動而導致凸輪軸4逆轉動時,銷部14沿著該第一逆轉復位傾斜部26d被強制性地復位到退避位置。因此,還能夠避免如下等的問題:在突出在工作位置的狀態下,處于與基準面26a對應的位置的銷部14在因失速等導致的發動機的逆轉動時與復位傾斜部26c干涉而受損。
此外,該氣門傳動裝置中,彼此相鄰的第一、第二凸輪單元部CE1、CE2及第三、第四凸輪單元部CE3、CE4中,相向的端面凸輪25A、25B的升程部26b彼此以互不相同的相位而被設置。由此,構成為如下的結構:在第一、第二凸輪單元部CE1、CE2彼此接近而且第三、第四凸輪單元部CE3、CE4彼此接近的狀態亦即各凸輪單元部CE1至CE4的設置為第一設置時,相向的端面凸輪25A、25B的升程部26b的至少一部分彼此在軸向上重疊。而且,構成為如下的結構:通過共用的第二操作裝置M2進行從第一設置往第二設置的第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的切換,并且通過共用的第五操作裝置M5進行從第一設置往第二設置的第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的切換。
因此,根據該氣門傳動裝置,能夠使第一、第二凸輪單元部CE1、CE2及第三、第四凸輪單元部CE3、CE4在軸向上緊湊地設置,而且能夠以更少數量的操作裝置M1至M6來移動各凸輪單元部CE1至CE4。由此,能夠使氣門傳動裝置在軸向上緊湊化,進而使發動機實現緊湊化。
而且,有關第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的彼此相向的端面凸輪25A、25B,僅在切換順序遲的第一凸輪單元部CE1側設有復位傾斜部26c。同樣地,有關第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的彼此相向的端面凸輪25A、25B,僅在切換順序遲的第四凸輪單元部CE4側設有復位傾斜部26c,因此,在從第一設置往第二設置切換設置時,能夠以共用的第一操作裝置M1按照所述爆炸順序使第一、第二凸輪單元部CE1、CE2移動并且使銷部14切實地復位到退避位置。同樣地,能夠以共用的第五操作裝置M5按照所述爆炸順序使第三、第四凸輪單元部CE3、CE4移動并且使銷部14切實地復位到退避位置。因此,能夠分別使從第一設置往第二設置的第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的切換動作和從第一設置往第二設置的第三、第四凸輪單元部CE3、CE4的切換動作連續地恰當地且迅速地進行。
此外,該氣門傳動裝置中,如上所述,由于在第一、第四凸輪單元部CE1、CE4上設有位移允許部27a,因此具有能夠避免發生轉動鎖止狀態這樣的優點,不過,其還具有如下般的優點。
首先,具有如下優點:在從第一設置往第二設置的各凸輪單元部CE1至CE4的切換動作中,能夠提高第二、第五操作裝置M2、M5的各銷部14的工作時期的自由度。即,如上所述,第一凸輪單元部CE1的前后的端面凸輪25A、25B的升程部26b彼此在轉動方向上彼此錯開設置(具有相位差地設置),以便能夠在確保第一凸輪單元部CE1的所需移動量(行程)的情況下盡可能地使第一、第二操作裝置M1、M2的間隔狹窄。此情況下,其錯開設置量(相位差)從避免發生上述那樣的轉動鎖止狀態的觀點而言較為理想的是盡可能大,然而,從提高第一、第二操作裝置M1、M2的銷部14突出在工作位置的時期的自由度的觀點而言較為理想的是所述錯開設置量小。有關這一點,根據實施方式的氣門傳動裝置,如上所述,在第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B上設有位移允許部27a,以便允許第一凸輪單元部CE1與第二操作裝置M2的銷部14的軸向上的相對位移,由此避免發生轉動鎖止狀態。因此,相應地能夠使前后的升程部26b的錯開設置量設定得較小。圖20是將圖12及圖13所示的第一凸輪單元部CE1′(未設置位移允許部27a的第一凸輪單元部)與第二凸輪單元部CE2的關系(第一設置的狀態)展開來模式地進行表示的圖,不過,在設置了位移允許部27a時(第一凸輪單元部CE1的結構),由于能夠將前后的升程部26b的錯開設置量設定得較小,因此,能夠例如如該圖中的點劃線所示那樣將后方端面凸輪25B上的升程部26b的升程結束位置F向轉動遲延方向挪動。
因此相應地,對于與該升程部26b相向的第二凸輪單元部CE2(前方端面凸輪25A)的升程部26b,便能夠使該升程部26b向轉動遲延方向挪動,其結果,能夠使基準面26a彼此相向的區間在轉動方向X上擴大該圖中以符號β所示的量。即,能夠擴大使第二操作裝置M2的銷部14突出在工作位置的期間。因此具有如下的優點:相應地能夠提高從第一設置往第二設置的切換時的第二操作裝置M2的工作時期的自由度。
此外,還可以使各升程部26b的升程開始位置S維持在原來的位置而僅將升程結束位置F的位置向轉動遲延方向挪動,以減緩各升程部26b的傾斜。此情況下,基于升程部26b的傾斜被減緩,能夠相應地降低銷部14與升程部26b的碰撞聲。因此,還有利于實現發動機的靜音化這樣的優點。
此處,對于設置位移允許部27a而具有的優點,主要從第一、第二凸輪單元部CE1、CE2的觀點來進行了說明,不過,對于第三、第四凸輪單元部CE3、CE4也具有同樣的優點。
另外,作為第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B(第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A)的結構,也可以取代上述的結構,而采用圖21及圖22所示般的結構。具體而言,在該后方端面凸輪25B上,不僅設有所述升程部26b(第一升程部26b)而且在從升程結束位置F(最大升程位置)至傾斜結束位置G1的相位范圍內還設置有第二升程部26b′。該第二升程部26b′以從升程結束位置F朝著傾斜結束位置G1逐漸使升程量(從基準面26a的突出量)減小且在傾斜結束位置G1處升程量為零(返回到基準面26a)的方式形成。由此,位移允許部27a呈如下的形狀:其凸輪面如該圖所示那樣越往轉動方向X而遠端越細。此外,第二升程部26b′的凸輪面稍為傾斜地與位移允許部27a的凸輪面圓滑地相連,由此,構成為該第二升程部26b′的凸輪面兼備所述第二逆轉復位傾斜部27b的功能的結構。
根據這樣的圖21、圖22所示的結構,在銷部14處于位移允許部27a的狀態下,基于發動機的逆轉動等而凸輪軸4逆轉動時,銷部14與第二升程部26b′卡合,從而第一凸輪單元部CE1沿軸向移動。因此,能夠避免發生如下的問題:位于位移允許部27a的銷部14在因失速等導致的發動機的逆轉動時與第一升程部26b干涉而受損。而且,此情況下,由于銷部14沿著第二升程部26b′被推回到退避位置,因此,在這一點也能夠避免銷部14受損。
另外,以上所說明的實施方式的氣門傳動裝置只不過是本發明所涉及的發動機的氣門傳動裝置的優選實施方式的例示,其具體結構是可以在不脫離本發明的主旨的范圍內適當地進行變更的。
例如,本實施方式中,對本發明應用于排氣側的凸輪軸4的例子進行了說明,不過,本發明同樣能夠應用于進氣側的凸輪軸4。
此外,本實施方式中,說明了根據第三氣缸C1→第四氣缸C4→第二氣缸C2→第一氣缸C1的爆炸順序來進行各凸輪單元部CE1至CE4的凸輪部23、24的切換的例子,不過,也可以根據第二氣缸C2→第一氣缸C1→第三氣缸C3→第四氣缸C4的爆炸順序來進行凸輪的切換。
而且,本實施方式中,在第一凸輪單元部CE1與第二凸輪單元部CE2之間設置單一的第二操作裝置M2,在第三凸輪單元部CE3與第四凸輪單元部CE4之間設置單一的第五操作裝置M5,不過,也可以取代該結構而與第一凸輪單元部CE1的后方端面凸輪25B和第二凸輪單元部CE2的前方端面凸輪25A分別對應地設置各操作裝置,并且與第三凸輪單元部CE3的后方端面凸輪25B和第四凸輪單元部CE4的前方端面凸輪25A分別對應地設置各操作裝置,從而使各操作裝置獨立地作用于各端面凸輪25A、25B。
此外,本發明并不限定于上述的實施方式所示的四缸四氣門式DOHC發動機,本發明還能夠適用于包含直列六缸發動機、V型多缸發動機、四缸雙氣門式DOHC發動機、單缸SOHC發動機、多缸SOHC發動機等氣缸數及氣門傳動形式不同的各種發動機。
以上所說明的本發明總結如下。
為實現所述目的,本發明的發動機的氣門傳動裝置包括:軸部,接受來自曲軸的轉動力而轉動;凸輪單元部,以能夠在所述軸部的軸向上相對位移且與該軸部一體轉動的方式安裝于該軸部,在外周面上設有沿所述軸向排列的多個凸輪部;操作構件,使所述凸輪單元部沿所述軸向移動;其中,通過所述操作構件使所述凸輪單元部沿所述軸向移動從而切換用于氣門開閉的凸輪部,所述凸輪單元部在所述軸向的兩端具備第一端面凸輪及第二端面凸輪,該第一端面凸輪及該第二端面凸輪分別包含與所述軸向正交的基準面、和以從該基準面向所述軸向外側突出且隨著向轉動遲延方向延伸而突出量增加的方式形成的升程部,而且該基準面和該升程部在轉動方向上排列,所述操作構件包含第一操作構件和第二操作構件,該第一操作構件和該第二操作構件分別以能夠在工作位置和退避位置之間進退的方式設置,所述工作位置是所述操作構件進入到比所述凸輪單元部的外周面更內側時的位置,所述退避位置是所述操作構件退避到所述外周面的外側時的位置,在被設置到所述工作位置的狀態下,所述第一操作構件隨著所述凸輪單元部的轉動而與所述第一端面凸輪的升程部卡合從而使該凸輪單元部向沿著所述軸向的第一方向移動,所述第二操作構件隨著所述凸輪單元部的轉動而與所述第二端面凸輪的升程部卡合從而使該凸輪單元部向與所述第一方向反方向的第二方向移動,所述凸輪單元部至少在所述第一端面凸輪上具備第一傾斜部和位移允許部,所述第一傾斜部從所述升程部中的所述突出量為最大的最大升程位置朝著轉動遲延方向延伸且隨著所述凸輪單元部的轉動而向該凸輪單元部的徑向外側引導所述第一操作構件,所述位移允許部在所述軸向上與所述第一傾斜部相鄰地設置,允許沿著所述第一傾斜部被引導的所述第一操作構件與所述凸輪單元部的在所述軸向及所述轉動方向上的相對位移。
根據該氣門傳動裝置,當第一操作構件被設置到工作位置且在該狀態下隨著凸輪單元部的轉動而該第一操作構件與第一端面凸輪的升程部卡合時,凸輪單元部沿軸向移動。在凸輪單元部如此在軸向上移動后,第一操作構件沿著第一傾斜部被引導向該凸輪單元部的徑向外側,由此,第一操作構件強制性地從工作位置被推回到退避位置。因此,能夠避免發生第一操作構件因工作不良或反應遲延而被保持在工作位置的情況。而且,由于在凸輪單元部上設有允許沿著第一傾斜部被引導的操作構件與該凸輪單元部的在所述軸向及所述轉動方向上的相對位移的位移允許部,因此,即使在第一操作構件沿著第一傾斜部正在被引導時有軸向的外力作用于凸輪單元部,也能夠允許基于該外力的第一操作構件與該凸輪單元部的相對位移,由此,能夠避免凸輪單元部成為轉動鎖止狀態。即,第一操作構件與升程部卡合而凸輪單元部向第一方向移動后,在例如因工作不良等而導致第一操作構件和第二操作構件同時被設置到工作位置時,假如沒有位移允許部,則有可能隨著凸輪單元部的轉動,第二操作構件與第二端面凸輪的升程部卡合,基于各操作構件,凸輪單元部其軸向兩側被拘束從而成為轉動鎖止狀態。然而,根據該氣門傳動裝置,基于所述位移允許部而允許第一操作構件與該凸輪單元部的相對位移,因此,在第一操作構件沿著第一傾斜部正在被引導而第二操作構件與第二端面凸輪的升程部卡合時,凸輪單元部在軸向上被推回去。因此,基于各操作構件,能夠防止凸輪單元部其兩側被拘束的情況,能夠避免其成為所述轉動鎖止狀態的情況。
該氣門傳動裝置中較為理想的是所述第一傾斜部具有引導所述第一操作構件的傾斜部側引導面,所述位移允許部具有允許部側引導面,該允許部側引導面與所述傾斜部側引導面連續且隨著所述凸輪單元部的轉動而向該凸輪單元部的徑向外側引導所述第一操作構件。
根據該結構,在第一操作構件沿著傾斜部(傾斜部側引導面)正在被推回到退避位置時,能夠使該第一操作構件與凸輪單元部圓滑地相對位移。
上述氣門傳動裝置中較為理想的是所述凸輪單元部具備第二傾斜部,該第二傾斜部在所述第一傾斜部及所述位移允許部的轉動遲延方向側與該第一傾斜部及該位移允許部連續地設置,在所述凸輪單元部逆轉動時向該凸輪單元部的徑向外側引導處于所述工作位置的所述第一操作構件。
根據該結構,當發動機逆轉動而軸部逆轉動,隨此而凸輪單元部逆轉動時,第一操作構件沿著第二傾斜部而從工作位置被引導到退避位置。因此,在凸輪單元部逆轉動時,能夠避免第一操作構件與升程部干涉而受損等問題的發生。
上述氣門傳動裝置中較為理想的是具備第三傾斜部,該第三傾斜部在所述位移允許部的轉動提前方向側與該位移允許部連續地設置,在所述凸輪單元部逆轉動時向該凸輪單元部的徑向外側引導處于所述工作位置的所述第一操作構件。
根據該結構,在第一操作構件處于所述位移允許部的位置的狀態下,當凸輪單元部(軸部)逆轉動時,第一操作構件沿著第三傾斜部從工作位置被引導到退避位置。因此,基于凸輪單元部的逆轉動,能夠更好地避免第一操作構件與升程部干涉而受損等問題的發生。
上述氣門傳動裝置中,在所述第一端面凸輪的升程部被定義為第一升程部時,所述第一端面凸輪也可以包含第二升程部,該第二升程部與所述第一升程部連續且從所述最大升程位置向轉動遲延方向延伸,在所述凸輪單元部逆轉動時隨著該逆轉動而與位于所述位移允許部的第一操作構件卡合從而使該凸輪單元部向所述第一方向移動。
根據該結構,在第一操作構件處于所述位移允許部的位置的狀態下而凸輪單元部(軸部)逆轉動時,第一操作構件與第二升程部卡合,凸輪單元部沿軸向位移。即,能夠在使凸輪單元部沿軸向移動的情況下允許凸輪單元部與操作構件的相對轉動。
此外,在所述凸輪單元部被定義為第一凸輪單元部時,較為理想的是該發動機的氣門傳動裝置包含第二凸輪單元部,該第二凸輪單元部與所述第一凸輪單元部相鄰,以能夠在彼此接近的接近位置和彼此離來距離的離開距離位置之間位移的方式設置,所述第二凸輪單元部具備第三端面凸輪,該第三端面凸輪與所述第一凸輪單元部的第一端面凸輪相向,并且該第三端面凸輪包含與所述軸向正交的基準面、和以從該基準面向所述軸向外側突出且隨著向轉動遲延方向延伸而突出量增加的方式形成的升程部,而且該基準面和該升程部在轉動方向上排列,所述第一端面凸輪及所述第三端面凸輪的各升程部以彼此在所述轉動方向上錯開設置而且在兩凸輪單元部被設置在所述接近位置的狀態下至少一部分在所述軸向上重疊的方式形成,所述第一操作構件基于在兩凸輪單元部被設置在所述接近位置的狀態下被設置到工作位置,從而與所述第一端面凸輪及所述第三端面凸輪的各升程部分別卡合。
根據該結構,能夠在軸向上將第一凸輪單元部和第二凸輪單元部緊湊地設置。此外,能夠利用共用的操作構件(第一操作構件)來移動兩方的凸輪單元部。由此,能夠使氣門傳動裝置在軸向上實現緊湊化,進而能夠使發動機實現緊湊化。
此時,較為理想的是所述第一端面凸輪的升程部相對于所述第三端面凸輪的升程部向轉動遲延方向錯開設置,所述第一傾斜部僅設于所述第一端面凸輪。
根據該結構,在利用共用的操作構件(第一操作構件)使第二凸輪單元部及第一凸輪單元部沿軸向移動后,能夠將該第一操作構件從工作位置恰當地推回到退避位置。