內燃機的可變氣門裝置的制造方法
【專利摘要】本發明的內燃機的可變氣門裝置具有隨著凸輪軸的旋轉而旋轉的凸輪基體部件(10)、以及凸輪凸角部件(12)。凸輪凸角部件(12)能夠相對于凸輪基體部件在凸輪凸角部件的凸輪部在徑向上突出的突出位置和該凸輪部退避的退避位置之間運動。彈性部件朝向突出位置對凸輪凸角部件施力。移動控制裝置包括為了驅動凸輪凸角部件而設置的驅動部件,該驅動部件被固定于凸輪凸角部件。在凸輪凸角部件相對于凸輪基體部件處于不固定狀態時,驅動部件被推壓,由此,所述凸輪凸角部件從突出位置運動到退避位置。
【專利說明】
內燃機的可變氣門裝置
技術領域
[0001 ]本發明涉及內燃機的可變氣門裝置。
【背景技術】
[0002]以往,使發動機氣門的升程量可變的機構或裝置是已知的。國際公開第2014/030226號公開了使凸輪軸中的凸輪的突出量可變的裝置的一例。該裝置具有:由來自曲軸的驅動力驅動而旋轉的凸輪基體部件、以及能夠擺動地與該凸輪基體部件連結的凸輪凸角部件。凸輪凸角部件根據液壓系統的工作狀態,選擇性地位于縮回到凸輪基體部件的縮回位置和從凸輪基體部件向半徑方向外側突出的突出位置中的任一個。由此,在國際公開第2014/030226號所述的裝置中,使發動機氣門的升程量可變。
[0003]在此,基于圖1(a)以及圖1(b)說明國際公開第2014/030226號所述的裝置中的凸輪凸角部件102相對于凸輪基體部件104的運動。圖1(a)表示凸輪凸角部件102處于突出位置時的一例,圖1(b)表示凸輪凸角部件102處于縮回位置時的一例。凸輪凸角部件102始終由彈簧(未圖示)朝向突出位置施力。為了限制由該彈簧的施力產生的凸輪凸角部件102的突出量(即擺動范圍),固定于凸輪凸角部件102的止動銷106,沿凸輪基體部件104的導向槽(長孔)108的長度方向能夠移動地配置在所述凸輪基體部件104的導向槽(長孔)108中。
[0004]在停止向作用于凸輪凸角部件102的銷的上游路徑供給油而使得規定的液壓不施加于該銷,并且凸輪凸角部件102相對于凸輪基體部件104被固定于突出位置時,利用凸輪凸角部件102推壓搖臂,從而可以打開氣門(參照圖2(a)的實線)。另一方面,油向作用于凸輪凸角部件102的銷的上游路徑供給而使得規定的液壓施加于該銷,因此,在凸輪凸角部件102相對于凸輪基體部件104被固定于縮回位置時,氣門尤其不會受到打開方向的力(參照圖2(a)的虛線)。這是因為圖1(a)以及圖1(b)的凸輪基體部件104的外表面具有基于基準圓的形狀。在使凸輪凸角部件的位置從突出位置變化到縮回位置時,液壓施加于銷。相反,在使凸輪凸角部件的位置從縮回位置變化到突出位置時,向銷施加的液壓被解除。
[0005]在向銷施加的液壓被解除了時,只要凸輪凸角部件不成為固定狀態,凸輪凸角部件就相對于凸輪基體部件持續擺動。在凸輪凸角部件未固定的狀態下凸輪軸旋轉時的、止動銷106的運動(即凸輪凸角部件的運動)在圖2(b)中示意性地示出。在圖2(b)的曲線圖中,由空轉角(lost angle)示出止動銷的運動。如圖1(b)所示,空轉角α與止動銷106繞相對于凸輪基體部件104的凸輪凸角部件102的擺動中心(支點部件110的中心)的旋轉角相當。在此,空轉角α被定義為如圖1(a)所示凸輪凸角部件102處于突出位置時為零、凸輪凸角部件102的位置越接近縮回位置越變大。
[0006 ]如圖2 (b)示意性表示的那樣,在凸輪凸角部件102未由鎖定銷固定時,優選為空轉角如實線所示變化。但是,在彈簧的作用力不足時,有時不能利用彈簧的作用力來實現凸輪凸角部件102即將到達突出位置之前的、即擺動后半部分的凸輪凸角部件102的急劇的運動。在該情況下,凸輪凸角部件和搖臂的接觸暫時分離,此后,凸輪凸角部件到達突出位置。由此,止動銷106以原本設置的斜升速度(ramp speed)以上的速度與導向槽108的長度方向的一端部108a碰撞(參照圖2(b)的虛線)。上述那樣的部件之間的碰撞在內燃機以低轉速運轉時(例如怠速運轉時)產生碰撞音,期望得到改善。
【發明內容】
[0007]于是,本發明的一個目的在于提供一種內燃機的可變氣門裝置,可以抑制凸輪凸角部件相對于凸輪基體部件的急劇的運動。
[0008]根據本發明的一方案,提供一種內燃機的可變氣門裝置,使發動機氣門的升程量可變,其特征在于,具有:凸輪基體部件,所述凸輪基體部件設置于凸輪軸,隨著該凸輪軸的旋轉而旋轉;凸輪凸角部件,所述凸輪凸角部件具有凸輪部,能夠相對于所述凸輪基體部件在突出位置和退避位置之間運動地被設置,所述突出位置是所述凸輪部從所述凸輪基體部件在徑向上突出的位置,所述退避位置是該凸輪部從該凸輪基體部件的表面退避的位置;第一彈性部件,所述第一彈性部件用于朝向所述突出位置對該凸輪凸角部件施力;移動控制裝置,所述移動控制裝置構成為控制所述凸輪凸角部件相對于所述凸輪基體部件的移動,該移動控制裝置包括為了驅動該凸輪凸角部件而設置的驅動部件、以及設置成對該驅動部件施加推壓力的推壓部,該驅動部件被固定于該凸輪凸角部件并且相對于所述凸輪基體部件能夠運動地被設置;以及固定裝置,所述固定裝置用于將所述凸輪凸角部件選擇性地固定于所述突出位置,所述凸輪凸角部件在相對于所述凸輪基體部件處于不固定狀態時,所述驅動部件借助與所述推壓部的接觸而被推壓,由此,所述凸輪凸角部件從所述突出位置運動到所述退避位置。
[0009]根據本發明的上述一方案,對于相對于凸輪基體部件設置的凸輪凸角部件而言,固定有該凸輪凸角部件的驅動部件借助與推壓部的接觸而被推壓,由此,上述凸輪凸角部件從突出位置運動到退避位置。驅動部件與被設計成作用于發動機氣門的凸輪凸角部件是分體的,因此,其設計的自由度高。因此,根據本發明的上述一方案,通過使驅動部件的形狀最優化,能夠發揮可以抑制凸輪凸角部件相對于凸輪基體部件的急劇的運動這樣的優異效果O
[0010]優選為,在所述凸輪凸角部件被所述固定裝置固定時,隨著所述凸輪軸的旋轉,在從所述驅動部件與所述推壓部開始接觸起直至接觸結束為止的期間,所述凸輪凸角部件開始與所述發動機氣門或連結于該發動機氣門的隨動部件接觸。
[0011]優選為,在所述凸輪凸角部件被所述固定裝置固定時,隨著所述凸輪軸的旋轉,在從所述驅動部件與所述推壓部開始接觸起直至接觸結束為止的期間,所述凸輪凸角部件從與所述發動機氣門或連結于該發動機氣門的隨動部件接觸的接觸狀態脫離。
[0012]優選為,所述推壓部由第二彈性部件施力來推壓所述驅動部件。
[0013]優選為,由所述第二彈性部件對所述驅動部件施加的作用力,比由所述第一彈性部件對所述凸輪凸角部件施加的作用力大。
[0014]優選為,在所述凸輪凸角部件被所述固定裝置固定在所述突出位置時,所述驅動部件借助與所述推壓部的接觸,抵抗所述第二彈性部件的作用力而使該推壓部運動。
[0015]優選為,上述內燃機的可變氣門裝置還具有限制機構,所述限制機構用于對所述凸輪凸角部件相對于所述凸輪基體部件的可動范圍進行限制。
[0016]優選為,所述凸輪凸角部件形成為在所述凸輪軸的旋轉方向上在所述凸輪部的兩側具有前方側端部或后方側端部,能夠繞支點部件相對于所述凸輪基體部件運動,該支點部件配置在所述前方側端部以及所述后方側端部中的任一方。
[0017]優選為,所述凸輪凸角部件和所述驅動部件經由所述支點部件連結,所述驅動部件在周向上具有靠近所述支點部件的凹彎曲部和從該凹彎曲部離開的凸彎曲部。
[0018]本發明的進一步的特征通過接下來的【具體實施方式】(參照附圖)變得明了。
【附圖說明】
[0019]圖1(a)以及圖1(b)是表示以往的可變氣門裝置的圖,圖1(a)表示凸輪凸角部件處于突出位置的狀態,圖1(b)表示凸輪凸角部件處于縮回位置的狀態。
[0020]圖2(a)是表示以往的可變氣門裝置的升程曲線的曲線圖,圖2(b)是用于說明以往的凸輪凸角部件的運動的曲線圖。
[0021]圖3是表示本發明的第一實施方式的內燃機的可變氣門裝置的主要部分的圖。
[0022]圖4是從軸向看圖3的可變氣門裝置的凸輪單元的圖。
[0023]圖5是以圖3中的配置來表示兩對凸輪凸角部件和驅動部件的組裝體的圖。
[0024]圖6(a)以及圖6(b)表示圖3的可變氣門裝置的凸輪凸角部件以及驅動部件。
[0025]圖7(a)以及圖7(b)分別表示一對凸輪凸角部件和驅動部件分別處于突出位置的狀態、以及一對凸輪凸角部件和驅動部件分別處于退避位置的狀態。
[0026]圖8是階段性地表示不固定狀態下的、圖3的可變氣門裝置中的凸輪凸角部件的運動和驅動部件的運動的圖。
[0027]圖9是階段性地表示固定狀態下的、圖3的可變氣門裝置中的凸輪凸角部件的運動和驅動部件的運動的圖。
[0028]圖10是沿著圖3的X-X線的剖視圖,是用于說明圖3的可變氣門裝置中的用于固定凸輪凸角部件的固定機構的示意圖。
[0029 ]圖11是表示在圖1O的剖視圖中將液壓施加于固定機構的銷時的狀態的圖。
[0030]圖12是表示在圖10的剖視圖中凸輪凸角部件以及驅動部件從圖11的狀態朝向退避位置運動了的狀態的圖。
[0031]圖13是圖3的可變氣門裝置中的、凸輪凸角部件的控制用的流程圖。
[0032]圖14(a)以及圖14(b)是與應用本發明的第二實施方式的內燃機的可變氣門裝置的內燃機相關的圖,圖14(a)表示進氣排氣門的升程曲線,圖14(b)與排氣門的凸輪單元相關,圖14(c)與進氣門的凸輪單元相關。
[0033]圖15(a)以及圖15(b)是用于說明第二實施方式的排氣門用的凸輪單元的結構的圖,圖15(a)表示凸輪凸角部件以及驅動部件處于突出位置的狀態,圖15(b)表示凸輪凸角部件以及驅動部件處于退避位置的狀態。
[0034]圖16(a)以及圖16(b)是用于說明圖15(a)以及圖15(b)的排氣門用的凸輪單元的變形例的圖,圖16(a)表示凸輪凸角部件處于突出位置的狀態,圖16(b)表示凸輪凸角部件處于退避位置的狀態。
【具體實施方式】
[0035]以下,基于【附圖說明】本發明的實施方式。
[0036]圖3是本第一實施方式的內燃機的可變氣門裝置I的外觀圖,圖4是從凸輪軸的軸線方向看圖3的凸輪單元的圖。可變氣門裝置I應用于車輛所搭載的內燃機。該內燃機是4缸發動機,但本發明并不限定所應用的內燃機的氣缸數、氣缸排列、燃燒形式等。另外,應用本發明的內燃機也可以用于車輛以外。
[0037]可變氣門裝置I包括凸輪軸S。凸輪單元⑶設置于在圖3中僅部分示出的凸輪軸S。凸輪軸S借助來自內燃機的動力而旋轉。更具體地說,凸輪軸S由來自曲軸的驅動力驅動而旋轉。凸輪單元CU與凸輪軸S的旋轉連動地旋轉,從而可以經由搖臂R使發動機氣門V提升。在此,氣門V是內燃機的進氣門,但也可以是排氣門。另外,設置于凸輪軸S的凸輪單元的數量在本實施方式中與氣缸數對應,但不限于四個,也可以是一個、兩個、三個、五個或五個以上。
[0038]凸輪單元⑶具有:具有五個輔助凸輪基體部件1s的凸輪基體部件10、兩個凸輪凸角部件12、以及兩個驅動部件14。另外,相對于凸輪基體部件10設置的凸輪凸角部件12(或驅動部件14)的數量并不限于兩個,例如也可以是一個。輔助凸輪基體部件1s在凸輪軸S的軸向上排列,由內軸部1a相互連結。內軸部1a沿凸輪軸S的軸線設置。凸輪基體部件10的直徑比內軸部1a的直徑大。輔助凸輪基體部件1s是大致圓柱狀,在從凸輪軸S的軸向(以下,簡稱為“軸向”)觀察的情況下具有大致圓形的基圓部BC(與基準基圓相當的形狀部分)。基圓部BC與凸輪基體部件10的外周面相當。另外,在本說明書中,以凸輪軸S的軸線為中心,將與軸向正交的方向或與該方向平行的方向稱為“徑向”。并且,將繞凸輪軸S的軸線的方向或與該方向類似的方向稱為“周向”。
[0039]凸輪凸角部件12以被在軸向上相鄰的輔助凸輪基體部件1s夾著的方式配置在它們之間。凸輪凸角部件12構成為推壓對應的搖臂R而使對應的氣門V提升(即為了打開氣門而運動)。具體而言,凸輪凸角部件12形成為在與凸輪軸S的軸線正交的截面上具有大致U形(參照圖6(a))并且呈平板狀。凸輪凸角部件12具有:以面向軸向的方式配置的兩個相向的面(以下稱為端面)、以及在這些端面之間延伸的面(以下稱為周側面)。該周側面具有:面向徑向外側配置的外周面、以及面向徑向內側(即凸輪軸S的軸線偵U)配置的內周面。凸輪凸角部件12在其周向上具有:在外周面具有凸輪輪廓的凸輪部12a、以及其兩側的兩個端部。凸輪部12a的外周面12ο具有與在圖2(a)中用實線所示那樣的升程曲線相當的凸輪輪廓。另夕卜,在此,將凸輪凸角部件12的兩個端部中的、在凸輪軸S的旋轉方向上位于前方(即提前偵D的端部12b稱為前方側端部,將在凸輪軸S的旋轉方向上位于后方(即滯后側)的端部12c稱為后方側端部。
[0040]驅動部件14以被在軸向上相鄰的輔助凸輪基體部件1s夾著的方式配置在它們之間。驅動部件14將一個輔助凸輪基體部件1s夾在中間地固定在與驅動部件14成對的凸輪凸角部件12上。圖5以圖3所示的配置來表示圖3的凸輪凸角部件12和驅動部件14的兩對組裝體(組件)。
[0041]凸輪凸角部件12由支承軸(支點部件)16與驅動部件14固定地連結。驅動部件14具有與凸輪凸角部件12大致對應的形狀。具體而言,驅動部件14形成為在與凸輪軸S的軸線正交的截面上具有大致U形(參照圖6(b))。驅動部件14具有:以面向軸向的方式配置的兩個相向的面(以下稱為端面)、以及在這些端面之間延伸的面(以下稱為周側面)。該周側面具有:面向徑向外側配置的外周面、以及面向徑向內側(即凸輪軸S的軸線偵U)配置的內周面。驅動部件14在其周向上具有:在外周面14ο具有凸輪凸角部件12的驅動用的輪廓的被推壓部14a、以及其兩側的兩個端部。被推壓部14a為了主要由后述的推壓裝置推壓而構成,但也有時施加相反方向的力。另外,在此,將這兩個端部中的、在凸輪軸S的旋轉方向上位于前方(即提前側)的端部14b稱為前方側端部,將在凸輪軸S的旋轉方向上位于后方(即滯后側)的端部14c稱為后方側端部。
[0042]支承軸16配置成將凸輪凸角部件12的前方側端部12b與驅動部件14的前方側端部14b連結。另外,支承軸16配置成其軸線與凸輪軸S的軸線平行。支承軸16插通于在成對的凸輪凸角部件12和驅動部件14之間的輔助凸輪基體部件1s上設置的通孔10b,設置成相對于凸輪基體部件10能夠運動。因此,凸輪凸角部件12和驅動部件14相對于凸輪基體部件10能夠運動,尤其是能夠以支承軸16為中心而運動。
[0043]并且,在凸輪凸角部件12上固定有在軸向上突出的止動銷18。止動銷18是桿狀部件。在此,止動銷18從凸輪凸角部件12的前方端部12b附近向與相關聯的驅動部件14不同的一側突出。另外,止動銷18也與支承軸16同樣地設置成與凸輪軸S的軸線平行。止動銷18插通于處于與相關聯的驅動部件14不同的一側的輔助凸輪基體部件1s的導向孔(長孔)10c并在軸向上突出。導向孔1c設計成對允許凸輪凸角部件12以及驅動部件14相對于凸輪基體部件10運動的范圍(可動范圍)進行限定,止動銷18可以沿導向孔1c的長度方向從一端部到另一端部之間運動。在該導向孔1c中的止動銷18的可動范圍內,凸輪凸角部件12和驅動部件14的運動被限制,因此,導向孔1c以及止動銷18構成用于對所述凸輪凸角部件相對于凸輪基體部件的可動范圍進行限制的限制機構。因此,凸輪凸角部件12和驅動部件14能夠相對于凸輪基體部1在導向孔1 C中的止動銷18的可動范圍內擺動。
[0044]在五個輔助凸輪基體部件IOs中的兩端的輔助凸輪基體部件I Os的軸向外側的端面,配置有第一彈簧(第一彈性部件)19。該第一彈簧19配置成向用于使凸輪凸角部件12的凸輪部12a從凸輪基體部件10的外周面向徑向外側突出的方向對止動銷18施力。另外,第一彈簧19設置于從凸輪基體部件10突出地設置的軸部19a,其一端推壓從凸輪基體部件10突出地設置的固定軸部1%,其另一端對止動銷18施力。因此,借助該第一彈簧19,凸輪凸角部件12朝向凸輪部12a從凸輪基體部件10在徑向上突出的突出位置被施力。上述情形對于固定于凸輪凸角部件12的驅動部件14也相同。
[0045]并且,在驅動部件14的徑向外側設置有推壓裝置20。推壓裝置20在本實施方式中設置在缸蓋CH上。另外,推壓裝置20不限于設置在缸蓋CH上,也可以設置在其他部位。推壓裝置20具有以能夠對驅動部件14施加推壓力的方式與驅動部件14可接觸或可抵接地設置的挺桿(推壓部)20a。挺桿20a配置于作為筒狀導向部件的凸起部件20b,借助凸起部件20b內的第二彈簧(彈性部件)20c,朝向凸輪基體部件10側能夠進退地被支承。挺桿20a構成為具有在軸向上比驅動部件14的橫向寬度長的尺寸,能夠使推壓力持續作用于驅動部件14的兩側的輔助凸輪基體部件10s。因此,隨著凸輪軸S的旋轉,驅動部件14旋轉,在驅動部件14的被推壓部14a開始與挺桿20a接觸時,被推壓部14a從挺桿20a受到推壓力。經由挺桿20a對驅動部件14施加的第二彈簧20c的作用力比來自第一彈簧19的作用力大,因此,驅動部件14的被推壓部14a開始與挺桿20a接觸并進一步旋轉,由此,驅動部件14從被推壓部14a向凸輪基體部件10的徑向外側突出的突出位置,向被推壓部14a從凸輪基體部件10的外周面向徑向內側退避的退避位置運動。接著,通過進一步旋轉,被推壓部14a從與挺桿20a接觸的接觸狀態脫離,驅動部件14恢復到突出位置。
[0046]驅動部件14的被推壓部14a尤其是其外周面14ο形成為凸輪凸角部件12能夠繞支承軸16順暢地擺動。被推壓部14a具有:(靠近支承軸16)凹彎曲部14f、凸彎曲部14g、以及在它們之間延伸的轉移部14h。凹彎曲部14f、轉移部14h、以及凸彎曲部14g沿驅動部件14的外周面的周向排列配置。因此,凹彎曲部14f在凸輪凸角部件12的周向上從凸彎曲部14g離開。轉移部14h可以具有將凹彎曲部14f和凸彎曲部14g相連而且適合于基圓部BC的形狀。凹彎曲部14f與凸彎曲部14g相比處于支承軸16的附近。在此處圖示的例子中,凹彎曲部14f位于轉移部14h的旋轉方向(凸輪軸S的旋轉方向)的前方側,凸彎曲部14g位于轉移部14h的旋轉方向后方側。因此,推壓裝置20的挺桿20a沿被推壓部14a的凹彎曲部14f朝向凸輪軸S的徑向內側推壓驅動部件14,由此,驅動部件14朝向退避位置(參照圖7(b))運動。另一方面,挺桿20a沿被推出部14a的凸彎曲部14g繼續推壓驅動部件14,由此,驅動部件14朝向突出位置(參照圖7(a))運動,以使該驅動部件14的被推壓部14a從凸輪基體部件10的外表面突出。
[0047]如上所述,由于凸輪凸角部件12固定于驅動部件14,因此,在驅動部件14從其突出位置向其退避位置運動時,凸輪凸角部件12也如圖7(a)以及圖7(b)所示從突出位置(參照圖7(a))向凸輪部12a自凸輪基體部件10的外周面向徑向內側退避的退避位置(參照圖7(b))運動。另外,在本實施方式中,凸輪凸角部件12如上所述朝向退避位置運動,由此,凸輪凸角部件12成為與搖臂R完全不接觸的狀態。這樣,固定于凸輪凸角部件12的驅動部件14與推壓裝置20協作來控制凸輪凸角部件12相對于凸輪基體部件10的移動,構成本發明中的移動控制裝置。
[0048]基于圖8進一步說明已說明的凸輪凸角部件12和驅動部件14相對于凸輪基體部件10在規定范圍內的往復運動(擺動運動)。其中,圖8的(a)欄中的凸輪凸角部件12相對于凸輪基體部件10的運動,與圖8的(b)欄中的(圖8(a)的固定于凸輪凸角部件12的)驅動部件14相對于凸輪基體部件10的運動連動。在圖8中上下排列的凸輪凸角部件12以及驅動部件14具有相同凸輪角(即相同曲軸轉角CA(°))。即,在圖8中,(a-Ι)和(b-Ι)具有相同正時,在(a-2)到(a-6)與(b-2)從(b-6)的對應的組合中也相同。另外,在圖8中,用陰影線容易理解地示出支承軸16或相當部分。另外,在圖8中,例如在(a-Ι)中,凸輪凸角部件12處于突出位置,在(b-Ι)中,驅動部件14處于突出位置,在(a-4)中,凸輪凸角部件12處于退避位置,在(b-4)中,驅動部件14處于退避位置。
[0049]由圖可知,驅動部件14的被推壓部14a被挺桿20a推壓,由此,驅動部件14從突出位置向退避位置移動,因此,挺桿20a的位置不變。因此,與驅動部件14連動的凸輪凸角部件12也從突出位置向退避位置移動,因此,僅僅是凸輪基體部件10的外周面與搖臂R滑動接觸,氣門V維持關閉的狀態不變。另外,只要凸輪凸角部件12沒有利用接著說明的固定裝置24相對于凸輪基體部件10被固定,圖8所示的、凸輪凸角部件12和驅動部件14相對于凸輪基體部件1在規定范圍內的往復運動(擺動運動)就會隨著凸輪軸S的旋轉而反復進行。
[0050]而且,設置有用于相對于凸輪基體部件10將凸輪凸角部件12選擇性地固定的固定裝置24。借助固定裝置24,凸輪凸角部件12(以及驅動部件14)可以選擇性地具有:凸輪凸角部件12相對于凸輪基體部件10被固定的狀態(固定狀態)、以及凸輪凸角部件12相對于凸輪基體部件10不固定的狀態(不固定狀態或自由狀態)。凸輪凸角部件12處于不固定狀態時的凸輪凸角部件12的運動和驅動部件14的運動,如基于圖8已說明的那樣。另一方面,固定裝置24構成為可以將凸輪凸角部件12固定在上述突出位置。
[0051]效仿圖8,在圖9中表示凸輪凸角部件12借助固定裝置24處于固定狀態時的凸輪凸角部件12的運動和驅動部件14的運動。在凸輪凸角部件12處于固定狀態時,凸輪凸角部件12和驅動部件14都處于對應的突出位置,分別作用于搖臂R和挺桿20a。如圖9的(c)欄所示,凸輪凸角部件12可以利用其凸輪部12a推下搖臂R。由此,氣門V如圖2(a)中實線所示打開。另一方面,如圖9的(d)欄所示,驅動部件14的被推壓部14a作用于挺桿20a,由此,抵抗第二彈簧20c的作用力將挺桿20a推下到凸起部件20b內。因此,在如上所述凸輪凸角部件12進行作用以打開氣門時,固定于凸輪凸角部件12的驅動部件14不會妨礙凸輪凸角部件12的運動。另外,在圖9中,(c-Ι)和(d-Ι)具有相同正時,在(c-2)到(c-6)與(d-2)到(d-6)的對應的組合中也相同。
[0052]在此,參照圖1O到圖12,說明將凸輪凸角部件12相對于凸輪基體部件1固定的固定機構或固定裝置24。圖10是沿著圖3的X-X線的部位處的、表示凸輪單元CU的內部結構的剖面示意圖。為了容易理解,在圖10中,用假想線示出推壓裝置20的一部分。在圖10中,兩個凸輪凸角部件12處于固定狀態,但如從圖3可以理解的那樣,在該截面中凸輪凸角部件12在徑向上突出這種情形實際上并不明了。但是,為了容易理解,在圖10中,以凸輪部12a突出的方式示出凸輪凸角部件12。
[0053]內軸部1a沿軸向延伸,沿其軸線形成有油路Tl。軸向的油路Tl與從軸向朝徑向外側延伸的徑向油路T2相連。徑向油路T2進而沿軸向延伸而延伸到凸輪凸角部件12側。
[0054]在油路Tl的上游,設置有由作為控制裝置的電子控制單元(ECU)能夠控制的油控閥CV。在油控閥CV打開時,由油栗P從未圖示的油盤供給的油可以在供給油路Tl中流動。油栗P是與內燃機的曲軸連動的機械式栗,但也可以是電氣式栗。
[0055]E⑶實質上由包括運算處理裝置(例如CPU)、存儲裝置(例如R0M、RAM)、A/D轉換器、輸入接口、輸出接口等的計算機構成。各種傳感器與輸入接口電連接。基于來自上述各種傳感器的信號,ECU從輸出接口以電氣方式輸出工作信號或驅動信號,以便按照預先設定的程序等進行內燃機的順暢的運轉或工作。這樣,除未圖示的燃料噴射閥的工作等之外,ECU也控制油控閥CV。在此,具體說明傳感器中的幾個。具有用于檢測發動機轉速的發動機轉速傳感器30。另外,具有用于檢測發動機負荷的發動機負荷傳感器32。另外,作為發動機負荷傳感器32,可以使用節氣門開度傳感器、油門開度傳感器、空氣流量計、進氣壓力傳感器等。
[0056]固定裝置24具有作用于凸輪凸角部件12的多個銷。在此,為了固定一個凸輪凸角部件12而使用三個銷24a、24b、24c。三個銷24a、24b、24c直列地配置,在流路方向上從靠近油路Tl的一側起依次配置。最里面的銷24c借助彈簧24s向徑向油路T2側被施力。通過由該彈簧24s產生的作用力,在圖10所示的時候,銷24b、24c被定位成從凸輪基體部件10以及凸輪凸角部件12受到剪切力。
[0057]凸輪凸角部件12的固定用銷孔12j設置在凸輪凸角部件12的后方側端部12c,被設計成大小剛好收納三個銷中的中間的銷24b。對應的驅動部件14側的輔助凸輪基體部件1s的銷孔1f具有比銷24a的軸向寬度長的軸向寬度。并且,第一彈簧19側的輔助凸輪基體部件1s的銷孔1g的大小形成為在彈簧24s被壓縮時實質上剛好收納銷24c。
[0058]如圖10所示,在規定值以上的液壓未作用于油路時,通過彈簧24s的作用力,銷24a、24b、24c分別從對應的銷孔偏移地配置。由此,成為剪切力作用于銷24b、24c的狀態,凸輪凸角部件12被固定。因此,可以用凸輪凸角部件12的凸輪部12a驅動搖臂R。另外,凸輪凸角部件12的固定用銷孔12j被設定成,在處于圖10的固定狀態時,凸輪凸角部件12位于與可擺動范圍的一端側對應的上述突出位置。
[0059]另一方面,在停止由凸輪凸角部件12進行的搖臂R的驅動時,E⑶進行控制以打開油控閥CV。由此,如圖11中箭頭所示,規定值以上的液壓經由油路T1、T2作用于銷24a。由此,彈簧24s被壓縮,銷24a、24b、24c分別收納在對應的銷孔中。在如上所述成為圖11所示的狀態時,如圖8所示驅動部件14的被推壓部14a被挺桿20a推壓,由此,驅動部件14以及凸輪凸角部件12可以一同朝向對應的退避位置移動。圖12示意性地表示凸輪凸角部件12處于從突出位置向退避位置側離開了的狀態。在作用有上述那樣的液壓的期間,凸輪凸角部件12在突出位置與退避位置之間持續擺動。另外,在圖12的剖視圖中,凸輪凸角部件12擺動的結果是,銷孔12 j從沿著圖3的X-X線的部位離開而從其他銷孔1f、I Og偏移,因此,銷24b不露出。另外,在圖12中,如表示凸輪凸角部件12處于退避位置附近那樣,凸輪凸角部件12以及驅動部件14都示意性地被示出。
[0060]而且,液壓被解除(規定值以上的液壓的供給停止),當凸輪凸角部件12到達突出位置且凸輪凸角部件12的固定用銷孔12j在軸向上與銷孔1f和銷孔1g對齊時,通過彈簧24s的作用力,銷24a、24b、24c運動。由此,凸輪凸角部件12以固定狀態被維持在突出位置(參照圖10)。
[0061]基于圖13的流程圖說明該油控閥CV的切換控制。首先,在步驟S1301中判定是否是規定的運轉狀態。在此,ECU通過基于由發動機轉速傳感器30檢測到的發動機轉速和由發動機負荷傳感器32檢測到的發動機負荷,來檢索預先設定的數據或進行規定的運算,從而判定當前的運轉狀態是否是規定的運轉狀態。本實施方式中的內燃機是4缸發動機,在發動機負荷低的規定運轉狀態下,可以進行使2缸處于暫停狀態的減缸運轉。在該內燃機中,上述可變氣門裝置被應用于減缸運轉氣缸。因此,規定的運轉狀態被設定為進行減缸運轉的運轉狀態。但是,本發明允許規定的運轉狀態是其他運轉狀態。另外,如上所述,應用本發明的內燃機的氣缸數等并不限定于該實施方式,使4缸發動機中的2缸暫停的減缸運轉只不過是一例。
[0062]當在步驟S1301中由于是規定的運轉狀態而判定為是時,在步驟S1303中使液壓進行作用(ON)。即ECU對油控閥CV進行打開控制直至打開至第一規定開度(例如全開)。另外,第一規定開度不論是固定的還是可變的都可以,第一規定開度被設定為供給上述規定值以上的液壓。由此,凸輪單元⑶的固定用銷24a、24b、24c成為例如圖11以及圖12所示的狀態,氣門的打開停止。
[0063]另一方面,當在步驟S1301中由于不是規定的運轉狀態而判定為否時,在步驟1305中液壓不進行作用(OFF)。即ECU對油控閥CV進行關閉控制直至關閉至第二規定開度(例如全閉)。另外,第二規定開度不論是固定的還是可變的都可以,第二規定開度被設定為上述規定值以上的液壓不被供給到銷24a、尤其是凸輪凸角部件能夠恢復到圖10所示的狀態。由此,凸輪單元CU成為圖10所示的狀態,開始打開氣門。
[0064]在此,返回到圖8,進一步說明凸輪凸角部件12相對于凸輪基體部件10未被固定時的驅動部件14的運動。在圖8中當凸輪軸S沿箭頭所示的方向旋轉而使得支承軸16到達最接近搖臂R的位置時,挺桿20a并非僅抵接于凸輪基體部件10的外表面(即基圓部BC),也抵接于驅動部件14。由此,驅動部件14的被推壓部14a的凹彎曲部14f開始被挺桿20a推壓(參照(b-2)以及(b-3))。在此,第二彈簧20c的作用力被設定為比第一彈簧19的作用力強。因此,驅動部件14在從突出位置朝向退避位置的方向上被推壓而繞支承軸16開始旋轉。而且,挺桿20a相對于驅動部件14的抵接部位經過凹彎曲部14f而到達轉移部14h,驅動部件14位于退避位置(參照(b-4))。并且,當凸輪軸S旋轉時,挺桿20a相對于驅動部件14的抵接部位沿著凸彎曲部14g移動(參照(b-5))。此時,驅動部件14逐漸順暢地朝向突出位置相對于凸輪基體部件10運動。接著,驅動部件14到達突出位置,驅動部件14從與挺桿20a接觸的接觸狀態脫離。另外,驅動部件14的該運動與凸輪凸角部件12的運動對應。其中,凸輪凸角部件12以及驅動部件14被設計成:隨著凸輪軸S的旋轉,尤其是隨著凸輪軸S每轉一圈,在從驅動部件14與挺桿20a開始接觸起直至接觸結束為止的期間,當凸輪凸角部件12被固定時,凸輪凸角部件12開始與搖臂R接觸并從接觸狀態脫離(參照圖8以及圖9)。另外,在此,凸輪凸角部件12構成為作用于作為與氣門V連結的隨動部件的搖臂R,但作用于其他部件例如發動機氣門自身的結構也并未被排除。
[0065]在此,著眼于圖8。在圖8的(b)欄的(b-3)的狀態下,理解為驅動部件14相對于挺桿20a抵接的抵接部位的切線LI實質上兼作基圓部BC的切線。另外,在圖8的(b)欄的(b-5)的狀態下,理解為驅動部件14相對于挺桿20a抵接的抵接部位的切線L2實質上兼作基圓部BC的切線。因此,在凸輪凸角部件12相對于凸輪基體部件10未被固定時,隨著凸輪軸S的旋轉,可以順暢地開始挺桿20a與驅動部件14的接觸。而且,隨著凸輪軸S的進一步的旋轉,可以順暢地結束挺桿20a與驅動部件14的接觸。
[0066]并且,凹彎曲部14f的凹形狀與凸輪凸角部件12的凸輪部12a的最大升程部位M兩側的外周面上的部分(例如參照圖8的附圖標記Ml)相比在徑向上呈凹狀地凹陷。因此,凹彎曲部14f可以牢固地抵接于挺桿20a而從挺桿20a持續受到足夠的力。另外,凸彎曲部14g的凸形狀與凸輪凸角部件12的凸輪部12a的最大升程部位M兩側的周側面上的部分Ml相比在徑向上呈凸狀地鼓出。因此,凸彎曲部14g可以在從(b-3)的狀態向(b-5)的狀態轉移的過程中牢固地抵接于挺桿20a而從挺桿20a持續受到足夠的力。這樣,由于形成有驅動部件14的被推壓部14a,因此,如基于圖1以及圖2已說明的那樣凸輪凸角部件急劇地運動這種情形(出問題)得以抑制,可以防止在各種部件之間產生碰撞等。
[0067]并且,在上述實施方式中,凸輪凸角部件12和用于驅動該凸輪凸角部件12的驅動部件14是(可以說相互被固定的)分體的。因此,能夠以更高的自由度分別設計凸輪凸角部件12的凸輪部12a的形狀、以及驅動部件14的被推壓部14a的形狀。因此,也可以顯著延長由凸輪凸角部件12的凸輪部12a打開氣門V的氣門打開期間。在幾何學上,由凸輪凸角部件12進行作用的作用角對于曲軸轉角CA來說可以擴大至360°。這是因為:在凸輪凸角部件12處于不固定狀態時,只要凸輪凸角部件12退避以免碰到搖臂即可,未與搖臂相向的部分也可以從凸輪基體部件的表面在徑向上突出。
[0068]另外,在上述實施方式中,在凸輪凸角部件處于不固定狀態時,凸輪凸角部件僅在一部分區間擺動以便僅使凸輪部12a退避。因此,凸輪凸角部件不擺動的期間、即處于突出位置的期間雖然由作用角決定,但可以延長。因此,在利用固定機構將凸輪凸角部件12固定時,可以充分確保其可固定期間。
[0069]并且,使用凸輪凸角部件12的擺動用的稱為第一彈簧19的專用的彈簧而并非使用氣門V用的氣門彈簧。因此,通過選擇適當的彈性力的彈性部件作為第一彈簧19,可以提高發動機轉速為高轉速時的凸輪凸角部件12的運動追隨性。
[0070]以上,對第一實施方式進行了說明,但能夠進行各種變更。首先,在上述第一實施方式中,支承軸16與凸輪凸角部件12的前方側端部12b相關聯。但是,支承軸16也可以配置在凸輪凸角部件的后方側端部12c。但是,優選為,如上述第一實施方式那樣,支承軸16配置在凸輪凸角部件的前方側端部12b。通過該前方側端部12b處的支承軸16的配置,與配置在后方側端部12c的情況相比,可以使凸輪凸角部件12以及驅動部件14即將到達突出位置之前相對于凸輪基體部件10的運動更加緩慢。因此,如上所述,可以更適當地防止止動銷的碰撞。
[0071]并且,在上述實施方式中,使固定裝置的銷作用于凸輪凸角部件12。但是,由于凸輪凸角部件12和驅動部件14相互被固定,因此,固定裝置也可以構成為使固定裝置的銷作用于驅動部件14。這種情形對于第一彈簧而言也相同。并且,在上述固定裝置24中,在使液壓積極地進行作用時,凸輪凸角部件12能夠擺動。但是,固定裝置也可以變更為,在未使液壓積極地進行作用時,凸輪凸角部件12能夠擺動。另外,固定裝置中的一個凸輪凸角部件的固定用的銷的數量并不限于三個,也可以是一個、兩個或四個以上。另外,在上述實施方式中,第一彈簧安裝在凸輪單元CU的軸向端部的向外側敞開的位置。但是,第一彈簧也可以配置在凸輪單元CU的內部,還可以配置在任意的其他部位。作為第一彈簧,也可以使用作為彈性部件(施力部件)的扭簧、螺旋彈簧等各種彈簧。
[0072]接著,說明本發明的第二實施方式。在本第二實施方式中,對于每一個進氣門以及排氣門,都應用本發明的可變氣門裝置。以下,僅說明本第二實施方式的特征性的結構。對于與已經說明的結構要素對應的結構要素,標注相同的附圖標記而省略它們的重復說明。
[0073]在上述第一實施方式中,凸輪基體部件10具有基圓部BC的形狀的外周面,由凸輪基體部件10得到的氣門的升程量為零。但是,凸輪基體部件也可以具有如下的外表面,該外表面與比由凸輪凸角部件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)對應,本第二實施方式具有為了實現上述情形而構成的凸輪基體部件10。圖14(a)是在同一時間軸上表示排氣門的升程曲線EV和進氣門的升程曲線IV的曲線圖。另外,排氣門的升程曲線EV和進氣門的升程曲線IV既可以部分重疊,也可以不重疊。
[0074]圖14(a)中示出排氣門的兩條升程曲線EV1、EV2。用實線表示的升程曲線EVl是利用凸輪凸角部件12驅動搖臂時的升程曲線,用虛線表示的升程曲線EV2是利用凸輪基體部件10的外表面驅動搖臂時的升程曲線。圖14(b)表示具有與上述升程曲線相適應的結構的排氣門用的凸輪單元的凸輪基體部件10和凸輪凸角部件12之間的關系。在圖14(b)中,基準基圓用虛線表示,凸輪基體部件10具有與相對較小的升程曲線EV2對應的形狀。凸輪凸角部件12以主凸輪部12d從凸輪基體部件10部分突出的方式示出。
[0075]另外,圖14(a)中示出進氣門的兩條升程曲線IV1、IV2。用實線表示的升程曲線IVl是由凸輪凸角部件12得到的升程曲線,用虛線表示的升程曲線IV2是由凸輪基體部件10的外表面得到的升程曲線。圖14(c)表示具有與上述升程曲線相適應的結構的進氣門用的凸輪單元的凸輪基體部件和凸輪凸角部件之間的關系。在圖14(c)中,基準基圓用虛線表示,凸輪基體部件10具有與相對較小的升程曲線IV2對應的形狀。凸輪凸角部件12配置成主凸輪部從凸輪基體部件10部分突出。
[0076]如圖14(a)所示,排氣門的兩條升程曲線EV1、EV2在關閉側重疊(或一致)。因此,在凸輪凸角部件處于突出位置時,在從凸輪軸S的軸向上看時,凸輪凸角部件12的凸輪部12a的關閉側部分與凸輪基體部件10的外表面一致(參照圖14(b))。同樣地,如圖14(a)所示,進氣門的兩條升程曲線IV1、IV2在打開側重疊(或一致),在從凸輪軸S的軸向上看時,處于突出位置的凸輪凸角部件12的凸輪部12a的打開側部分與凸輪基體部件10的外表面一致(參照圖 14(c))。
[0077]在此,圖15(a)以及圖15(b)表示排氣門的凸輪單元的凸輪基體部件10、凸輪凸角部件12以及驅動部件14之間的關系。圖15(a)表示凸輪凸角部件12以及驅動部件14相對于凸輪基體部件10都處于突出位置的狀態,圖15(b)表示凸輪凸角部件12以及驅動部件14相對于凸輪基體部件10都處于退避位置的狀態。如圖15(a)以及圖15(b)所示,支承軸16配置在凸輪凸角部件12的兩個端部中的前方側端部12b。另外,圖15(a)以及圖15(b)中的箭頭表示凸輪軸的旋轉方向。這樣,關于排氣門,由凸輪凸角部件12得到的升程曲線與由凸輪基體部件10得到的升程曲線在關閉側重疊(參照圖14(a)),支承軸16配置在凸輪凸角部件12的凸輪部12a的打開側的端部(前方側端部)12b(參照圖15(a)以及圖15(b))。
[0078]關于進氣門,由凸輪凸角部件12得到的升程曲線與由凸輪基體部件10得到的升程曲線在打開側重疊,因此,雖未圖示,但支承軸16配置在凸輪凸角部件12的凸輪部12a的關閉側的端部(即后方側端部)12c。
[0079]該支承軸16的設置位置在突出位置和退避位置之間的繞支承軸16的凸輪凸角部件12的擺動角(與上述空轉角α對應)相對較小的一側被選擇而設定(參照圖15 (a)的角度β〈圖16(a)的角度γ)。由此,凸輪凸角部件12相對于凸輪基體部件10的往復運動的范圍相對減小。因此,即便在發動機轉速更高的運轉區域,也可以更適當地針對各氣門來切換升程量。
[0080]但是,如圖16(a)以及圖16(b)(圖16(a)、圖16(b)與圖15(a)、圖15(b)分別對應)所示,排氣門的凸輪單元也可以構成為,支承軸16配置在凸輪凸角部件12的凸輪部12a的關閉側的端部(即后方側端部)12c。另外,進氣門的凸輪單元也可以構成為,支承軸配置在凸輪凸角部件的前方側端部。
[0081]另外,如圖15(a)以及圖15(b)所示,凸輪基體部件10(輔助凸輪基體部件1s)具有與第一升程量相當的外周面形狀,因此,在第二實施方式中,驅動部件14的被推壓部14a的外周面的形狀被變更成與該凸輪基體部件10的形狀對應。在該情況下,驅動部件14、尤其是其被推壓部14a也被設計成在在周向上具有靠近支承軸16的凹彎曲部14f和從該凹彎曲部離開的凸彎曲部Hg。
[0082]本發明的實施方式并不僅限于上述實施方式,由權利要求保護的范圍所限定的本發明的思想中包含的所有的變形例、應用例、等同物都包含在本發明中。因此,本發明并不應該限定性地被解釋,也可以應用于屬于本發明的思想范圍內的其他任意的技術。
【主權項】
1.一種內燃機的可變氣門裝置,使發動機氣門的升程量可變,其特征在于,具有: 凸輪基體部件,所述凸輪基體部件設置于凸輪軸,隨著該凸輪軸的旋轉而旋轉; 凸輪凸角部件,所述凸輪凸角部件具有凸輪部,能夠相對于所述凸輪基體部件在突出位置和退避位置之間運動地被設置,所述突出位置是所述凸輪部從所述凸輪基體部件在徑向上突出的位置,所述退避位置是該凸輪部從該凸輪基體部件的表面退避的位置; 第一彈性部件,所述第一彈性部件用于朝向所述突出位置對該凸輪凸角部件施力;移動控制裝置,所述移動控制裝置構成為控制所述凸輪凸角部件相對于所述凸輪基體部件的移動,該移動控制裝置包括為了驅動該凸輪凸角部件而設置的驅動部件、以及設置成對該驅動部件施加推壓力的推壓部,該驅動部件被固定于該凸輪凸角部件并且相對于所述凸輪基體部件能夠運動地被設置;以及 固定裝置,所述固定裝置用于將所述凸輪凸角部件選擇性地固定于所述突出位置, 所述凸輪凸角部件在相對于所述凸輪基體部件處于不固定狀態時,所述驅動部件借助與所述推壓部的接觸而被推壓,由此,所述凸輪凸角部件從所述突出位置運動到所述退避位置。2.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門裝置,其特征在于, 在所述凸輪凸角部件被所述固定裝置固定時,隨著所述凸輪軸的旋轉,在從所述驅動部件與所述推壓部開始接觸起直至接觸結束為止的期間,所述凸輪凸角部件開始與所述發動機氣門或連結于該發動機氣門的隨動部件接觸。3.如權利要求1或2所述的內燃機的可變氣門裝置,其特征在于, 在所述凸輪凸角部件被所述固定裝置固定時,隨著所述凸輪軸的旋轉,在從所述驅動部件與所述推壓部開始接觸起直至接觸結束為止的期間,所述凸輪凸角部件從與所述發動機氣門或連結于該發動機氣門的隨動部件接觸的接觸狀態脫離。4.如權利要求1?3中任一項所述的內燃機的可變氣門裝置,其特征在于, 所述推壓部由第二彈性部件施力來推壓所述驅動部件。5.如權利要求4所述的內燃機的可變氣門裝置,其特征在于, 由所述第二彈性部件對所述驅動部件施加的作用力,比由所述第一彈性部件對所述凸輪凸角部件施加的作用力大。6.如權利要求4或5所述的內燃機的可變氣門裝置,其特征在于, 在所述凸輪凸角部件被所述固定裝置固定在所述突出位置時,所述驅動部件借助與所述推壓部的接觸,抵抗所述第二彈性部件的作用力而使該推壓部運動。7.如權利要求1?6中任一項所述的內燃機的可變氣門裝置,其特征在于, 還具有限制機構,所述限制機構用于對所述凸輪凸角部件相對于所述凸輪基體部件的可動范圍進行限制。8.如權利要求1?7中任一項所述的內燃機的可變氣門裝置,其特征在于, 所述凸輪凸角部件形成為在所述凸輪軸的旋轉方向上在所述凸輪部的兩側具有前方側端部或后方側端部,能夠繞支點部件相對于所述凸輪基體部件運動,該支點部件配置在所述前方側端部以及所述后方側端部中的任一方。9.如權利要求8所述的內燃機的可變氣門裝置,其特征在于, 所述凸輪凸角部件和所述驅動部件經由所述支點部件連結,所述驅動部件在周向上具有靠近所述支點部件的凹彎曲部和從該凹彎曲部離開的凸彎曲部。
【文檔編號】F01L1/344GK105986850SQ201610157985
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】友田桂樹, 宮里佳明
【申請人】豐田自動車株式會社