專利名稱：可變氣門傳動裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種驅動內燃機的氣門的可變氣門傳動裝置。
背景技術：
以往，例如在專利文獻1中，公示了具有由馬達開關驅動氣門的 氣門驅動系統(tǒng)的內燃機。在該以往的氣門驅動系統(tǒng)中，在凸輪軸的旋 轉和曲軸的同步控制上產生異常的情況下，通過使用空轉機構停止氣 門的開關動作或切換為用于以小升程量驅動氣門的低升程凸輪，可進
行退避行駛。
申請人知曉包括上述文獻在內的以下所述文獻作為與本發(fā)明相關 的內容。
專利文獻l:日本特開2005-54732號公報 專利文獻2:日本實開平6-87605號公報 專利文獻3:日本特開2004-225562號公報 專利文獻4:日本特開2004-225610號公報 專利文獻5:日本專利第3359524號公報
作為如上述以往的氣門驅動系統(tǒng)那樣對凸輪軸進行電動驅動的系 統(tǒng)的一個方式，公知凸輪經由氣門挺桿驅動氣門的方式的可變氣門傳 動裝置。在這樣的方式的可變氣門傳動裝置中，在可變氣門傳動裝置 產生異常，凸輪的鼻前端部與氣門挺桿相抵接的狀態(tài)下停止馬達的驅 動時，可能以氣門的升程量變?yōu)樽畲笊痰臓顟B(tài)保持打開。并且，產 生這樣的狀況時，產生在最大升程的狀態(tài)下停止的氣門和繼續(xù)往復運 動的活塞之間的干涉。為了避免上述的干涉，用于上述以往的氣門驅動系統(tǒng)具有的退避 控制的機構，即具有停止氣門的開關動作的機構、切換為低升程凸輪 的機構，在由馬達旋轉驅動凸輪軸的方式的可變氣門傳動裝置中，白 白使裝置構成復雜化。另外，在使用用于上述退避控制的機構的方式 中，在直到檢測出凸輪軸和曲軸的同步控制的異常后切換到上述退避 控制為止的過渡期間中，產生氣門和活塞之間的干涉。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為了解決上述課題而作出的，其目的在于提供一種可變 氣門傳動裝置，通過馬達旋轉驅動凸輪軸，所述凸輪軸設有推動被氣 門彈簧向關閉方向施力的氣門的凸輪，可使用簡單的構成可靠地消除 在產生異常時氣門和活塞之間的干涉。
第一發(fā)明是一種可變氣門傳動裝置，通過馬達驅動凸輪軸，所述 凸輪軸設有推動被氣門彈簧向關閉方向施力的氣門的凸輪，其特征在 于，
具有氣門挺桿，其在上述凸輪和上述氣門之間與該凸輪抵接， 上述氣門挺桿具有頂面，所述頂面形成為從上述凸輪軸的軸方向
觀察時所述頂面與上述凸輪的鼻前端部的切線方向相對于與氣門桿的
軸線正交的方向傾斜。
另外，第二發(fā)明在第一發(fā)明中，其特征在于，上述切線的傾斜方 向是隨著朝向上述凸輪正轉時的上述凸輪和上述氣門挺桿的接觸點的 前進方向、該切線和上述氣門挺桿的底面之間的距離變小的方向。
另外，第三發(fā)明在第一或第二發(fā)明中，其特征在于，上述頂面從 上述凸輪軸的軸方詢觀察時形成為向上述凸輪側凸出的凸曲面狀。
另外，第四發(fā)明在第三發(fā)明中，其特征在于，其構成為，在形成為向上述凸輪側凸出的凸曲面狀的上述頂面上，距上述氣門挺桿的底 面的高度為最高的頂點與上述鼻前端部和上述氣門挺桿的接觸點從上 述凸輪軸的軸方向觀察時分離。
另外，第五發(fā)明在第三或第四發(fā)明中，其特征在于，形成為向上 述凸輪側凸出的凸曲面狀的上述頂面以在上述氣門挺桿的中心軸上距 該氣門挺桿的底面的高度為最高的方式形成，
上述凸輪軸以從上述凸輪軸的軸方向觀察時上述凸輪軸的中心軸 和上述氣門挺桿的中心軸不交叉的方式配置。
另外，第六發(fā)明在第三或第四發(fā)明中，其特征在于，上述凸輪軸 以從上述凸輪軸的軸方向觀察時上述凸輪軸的中心軸與上述氣門桿的 軸線交叉的方式配置，
形成為向上述凸輪側凸出的凸曲面狀的上述頂面以如下方式形 成距上述氣門挺桿的底面的高度為最高的頂點從上述凸輪軸的軸方 向觀察時位于相對于上述氣門桿的軸線偏移的位置。
另外，第七發(fā)明在第一或第二發(fā)明中，其特征在于，從上述凸輪 軸的軸方向觀察，上述頂面是具有一定的坡度的傾斜面。
另外，第八發(fā)明在第一至第七發(fā)明的任意一項中，其特征在于， 還具有電力供給控制單元，該電力供給控制單元在上述馬達驅動上述
凸輪軸時給予該馬達的指令值達到規(guī)定值時，停止向該馬達供給電力。
另外，第九發(fā)明在第一至第八發(fā)明的任意一項中，其特征在于， 還具有產生使上述凸輪軸的驅動轉矩降低的降低轉矩的轉矩降低機 構，
上述轉矩降低機構構成為使上述降低轉矩小于基于上述氣門彈簧 的作用力而作用于上述凸輪軸的轉矩。根據第一發(fā)明，即使在凸輪的鼻前端部與氣門挺桿的頂面相接的 狀態(tài)下停止馬達對凸輪軸的驅動，氣門彈簧的作用力不僅向著將凸輪 向上方推頂的方向作用，也向使凸輪旋轉的方向作用。因此，根據本 發(fā)明，能夠良好地避免在產生異常時氣門保持打開狀態(tài)。根據第二發(fā)明，即使在凸輪的鼻前端部與氣門挺桿的頂面相接的 狀態(tài)下停止馬達對凸輪軸的驅動，凸輪也變?yōu)橄蛘D方向避讓。因此， 根據本發(fā)明，在產生異常后的最開始動作時，能夠容易地取得凸輪和 活塞的同步，能夠降低氣門和活塞之間的干涉的可能性。另外，也能 夠期待剛開始動作后的需要電力的降低。根據第三至第七發(fā)明，即使在凸輪的鼻前端部與氣門挺桿的頂面 相接的狀態(tài)下停止馬達對凸輪軸的驅動，氣門彈簧的作用力不僅向著 將凸輪向上方推頂的方向作用，也向使凸輪旋轉的方向作用。因此， 根據本發(fā)明，能夠良好地避免在產生異常時氣門保持打開狀態(tài)，能夠 可靠地避免氣門和活塞的干涉。根據第八發(fā)明，即使在可動氣門傳動裝置中產生如凸輪軸的驅動 力殘留于馬達的狀態(tài)這樣的異常的情況下，也允許氣門彈簧的作用力 變換為使凸輪旋轉的轉矩。因此，能夠可靠地避免氣門和活塞的干涉。根據第九發(fā)明，在具有用于降低凸輪軸的驅動轉矩的轉矩降低機 構的可變氣門傳動裝置中，能夠確保充分的氣門彈簧的作用力作為使 凸輪旋轉的轉矩，由此，能夠可靠地避免氣門和活塞的干涉。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的可變氣門傳動裝置的構成的透 視圖。圖2是為了說明圖1所示的凸輪軸的詳細的構成，從凸輪軸方向 觀察凸輪軸的圖。圖3是表示由凸輪驅動氣門挺桿的情況的示意圖。
圖4是表示為了與本發(fā)明的實施方式1的可變氣門傳動裝置的構
成對比所參照的具有一般形狀的氣門挺桿的可變氣門傳動裝置A的圖。
圖5是用于說明本發(fā)明的實施方式1的特征性的構成的圖。 圖6是表示氣門挺桿的頂面形狀及氣門挺桿和凸輪軸之間的配置 關系的第一變形例的圖。
圖7是表示氣門挺桿的頂面形狀的第二變形例的圖。 圖8是本發(fā)明的實施方式2中執(zhí)行的程度的流程圖。 圖9是用于說明本發(fā)明的實施方式3的可變氣門傳動裝置具有的
轉矩降低機構的構成的圖。
圖10是用 于說明與圖9所示的轉矩降低機構具有相同的構成的轉
矩降低機構的降低轉矩的一般設定的圖。
圖11是用于說明本發(fā)明的實施方式3的轉矩降低機構產生的降低
轉矩的設定的圖。
標號說明
10、 50 可變氣門傳動裝置 12氣門 14氣門桿
16、 42、 44氣門挺桿 16a、 42a、 44a頂面 16b、 42b、 44b底面 17氣門彈簧 18、 20凸輪 18a基圓部 18b鼻部
18c鼻前端部(頂部) 22、 24凸輪軸 30、 38馬達40 ECU (Electronic Control Unit:電子控制單元)52轉矩降低機構54反相位凸輪56彈簧58施力機構具體實施方式
實施方式可變氣門傳動裝置的構成以下，參照圖1至圖3說明本發(fā)明的實施方式1的可變氣門傳動 裝置IO的基本構成。圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的可變氣門傳動裝置10的構成的 透視圖。圖l所示的可變氣門傳動裝置IO是用于驅動內燃機的氣門的 裝置。在此，內燃機作為直列式四氣缸型發(fā)動機而構成。在圖1中， #1 #4分別表示內燃機的第一氣缸 第四氣缸。該內燃機的爆炸順序與 一般的內燃機相同，為#1 —#3 —#4 —#2。在本實施方式中，可變氣門 傳動裝置IO作為驅動各氣缸的進氣門的裝置起作用，在圖1中省略對 排氣門側的構成的圖示。但是，可變氣門傳動裝置io也可以代替進氣 門，或在進氣門之外，作為驅動各氣缸的排氣門的裝置而構成。圖1所示的構成中，對于每個氣缸具有兩個作為進氣門起作用的 氣門12。在氣門12上分別固定有氣門桿14。在氣門桿14的上端部安 裝有氣門挺桿16。氣門彈簧17 (參照圖5)的作用力作用在氣門桿14 上，氣門桿14由該作用力被向關閉氣門方向施力。本實施方式的可變 氣門傳動裝置10的特征在于氣門挺桿16的頂面16a的形狀和氣門挺桿 16與后述凸輪18、 20之間的配置關系。對于該特征部分參照圖5在后 面表述。在各氣門挺桿16的上部配置有相對應的凸輪18或20。如圖1所示，在此，將與配置在#1及#4氣缸上的氣門挺桿16對應的凸輪稱為
凸輪18，將與配置在#2及#3氣缸上的氣門挺桿16對應的凸輪稱為凸 輪20，從而進行區(qū)別。與#1氣缸及#4氣缸對應的凸輪18固定在凸輪 軸22上。與#2及#3氣缸對應的凸輪20固定在可與凸輪軸22相互旋 轉且配置于與該凸輪軸22相同的軸上的凸輪軸24上。g卩，在如圖1 所示的構成中，對于每個爆炸時期差異360° CA的氣缸共用凸輪軸。 并且，這些凸輪軸即對應于#1及#4氣缸的凸輪軸22和對應于#2及#3 氣缸的凸輪軸24構成為可相互獨立地沿周方向旋轉動作或擺動動作。 凸輪軸22及凸輪軸24由未圖示的氣缸蓋等支撐部件被可旋轉地支撐。
第一從動齒輪26同軸地固定在一側的凸輪軸22上。第一從動齒 輪26上嚙合有第一輸出齒輪28。第一輸出齒輪28固定在第一馬達30 的輸出軸上。第一馬達30是可進行旋轉速度和旋轉量的控制的伺服馬 達。作為第一馬達30優(yōu)選使用例如DC無刷馬達等。在第一馬達30 中內置有用于檢測其旋轉位置(旋轉角度)的旋轉變壓器、旋轉編碼 器等旋轉角檢測傳感器。根據這樣的構成，能夠將第一馬達30的轉矩 經由這些齒輪26及28傳遞到凸輪軸22。
第二從動齒輪32同軸地固定在另一側的凸輪軸24上。在第二從 動齒輪32上經由中間齒輪34嚙合有第二輸出齒輪36。第二輸出齒輪 36被固定在第二馬達38的輸出軸上。第二馬達38的具體的構成與上 述第一馬達30相同。根據這樣的構成，能夠將第二馬達38的轉矩經 由這些齒輪32、 34及36傳遞到凸輪軸24。
如圖1所示的系統(tǒng)具有ECU (Electronic Control Unit:電子控制 單元)40。在ECU40上連接有省略圖示的曲柄角傳感器、凸輪角傳感 器等各種傳感器和第一馬達30、第二馬達38等的各種驅動器。ECU40 能夠基于這些傳感器的輸出來控制第一馬達30及第二馬達38的旋轉 速度及旋轉量。更具體而言，通過向馬達30等給予驅動指令能夠使凸 輪軸22等旋轉動作，以使凸輪軸22等沿一方向連續(xù)地被驅動。另外，ECU40通過給予馬達30等驅動指令以使在氣門12的打開期間中馬達 30等的旋轉方向逆轉，能夠使凸輪軸22等擺動動作。圖2是為了說明圖1所示的凸輪軸22的詳細的構成，對凸輪22 從其軸向進行觀察的圖。如上所述，在凸輪軸22上固定有凸輪18 (#1) 和凸輪18 (#4)。如圖2所示，#1氣缸用的凸輪18 (#1)具有輪廓不 同的兩個凸輪面18a、 18b。作為一側凸輪面的基圓部18a形成為距凸 輪軸22的中心的距離為一定。作為另一側凸輪面的鼻部18b形成為距 凸輪軸22的中心的距離逐漸變大，超過頂部18c (鼻前端部18c)后該 距離逐漸變小。另外，#4氣缸用的凸輪18(#4)也具有與凸輪18 (#1) 相同的基圓部18a和鼻部18b。并且，凸輪18 (#1)的頂部18c和凸輪 18 (#4)的頂部18c沿凸輪軸22的周方向相互偏離180°而配置。在 此，省略其詳細的說明，但是對于與#2氣缸和#3氣缸對應的凸輪軸24， 凸輪20 (#2)和凸輪20 (#3)也與凸輪軸22的情況同樣構成。圖3是表示由凸輪18驅動氣門挺桿16的情況的示意圖。在此， 利用凸輪18側的構成進行了說明，但是對于凸輪20側的構成也相同。 另外，在本說明書中，即使在圖3以后的附圖中，在凸輪18側的構成 和凸輪20側的構成沒有實質性的差異的情況下，僅對任意一側進行說 明，省略另一側的說明。如圖3所示，在凸輪18和氣門12 (參照圖1)之間配置有與凸輪 18抵接的氣門挺桿16。氣門挺桿16具有與凸輪18抵接的頂面16a。 在凸輪18的基圓部18a和氣門挺桿16抵接的情況下，氣門通過氣門彈 簧17的作用力靠緊氣門座(未圖示)而關閉端口。第一馬達30的旋轉運動經由上述齒輪26、28傳遞到凸輪軸22后， 凸輪18與凸輪軸22 —體地旋轉，在鼻部18b越過氣門挺桿16的期間 壓下氣門挺桿16，氣門12抵抗氣門彈簧17的作用力而提升(打開)。另外，圖3 (A)及圖3 (B)表示凸輪18的兩個驅動模式。作為 該驅動模式之一的正轉驅動模式是通過使第一馬達30沿一方向連續(xù)地 旋轉，如圖3 (A)所示，使凸輪18越過最大升程位置、即凸輪18的 鼻前端部18c(頂部18c)與氣門挺桿16相接的位置而沿正轉方向連續(xù) 地旋轉的驅動模式。另外，作為另一種驅動模式的擺動驅動模式是通 過在到達正轉驅動模式的最大升程位置之前切換第一馬達30的旋轉方 向，如圖3 (B)所示使凸輪18往復運動的驅動模式。
在正轉驅動模式中，通過控制凸輪18的旋轉速度來控制氣門12 的作用角。另外，在擺動驅動模式中，通過控制凸輪18的旋轉速度和 凸輪18擺動的角度范圍，從而能夠控制氣門12的作用角及最大升程
本實施方式的特征部分
接著，參照圖4及圖5對本實施方式的特征部分進行說明。
圖4是表示為了與本發(fā)明的實施方式1的可變氣門傳動裝置的構 成對比所參照的具有一般形狀的氣門挺桿的可變氣門傳動裝置A的 圖，是從凸輪軸的軸方向觀察的圖。與本實施方式的可變氣門傳動裝 置10對比的可變氣門傳動裝置A如圖4所示，具備氣門挺桿，其具有 形成為與氣門桿的軸線正交的平面狀的一般的頂面。
在可變氣門傳動裝置A產生凸輪軸的旋轉和曲柄軸的旋轉不同步 等任何的異常的情況下，馬達可能會停止。馬達處于停止狀態(tài)時，雖 然存在凸輪和氣門挺桿之間的摩擦力、在馬達和凸輪軸之間配置的齒 輪嚙合的摩擦力及馬達的慣性這些作為凸輪軸的旋轉阻力的要素，但 是凸輪軸基本上是自由旋轉的狀態(tài)。因此，在可變氣門傳動裝置A產 生異常時，如果是凸輪以鼻前端部以外的鼻部與氣門挺桿接觸的狀態(tài)
(例如，如圖3 (B)所示的狀態(tài))，則由氣門彈簧反力使凸輪旋轉， 氣門返回到關閉狀態(tài)。然而，在氣門挺桿的頂面是這樣的平面形狀的情況下，如圖4所 示，如果在凸輪的鼻前端部與氣門挺桿的頂面抵接的狀態(tài)下馬達對凸 輪軸的驅動停止，則可能在氣門的升程量為最大升程的狀態(tài)下保持氣 門打開。產生上述的狀況的理由是在如圖4所示的構成的情況下，凸輪的 鼻前端部與氣門挺桿的頂面抵接時，鼻前端部和頂面之間的切線的方 向變?yōu)榕c氣門桿的軸線正交的方向，從而氣門彈簧反力(參照圖4中 的箭頭)僅向著將凸輪軸向上方推頂的方向作用，不向使凸輪旋轉的 方向作用。另外，作為產生上述的狀況的構成，不限于氣門挺桿的頂 面是平面的情況，假設即使頂面是平面以外的曲面，只要凸輪的鼻前 端部和氣門挺桿的頂面接觸時的切線的方向是與氣門桿的軸線正交的 方向就符合。如果產生上述的狀況，則產生保持打開狀態(tài)的氣門和繼續(xù)往復運 動的活塞之間的干涉。因此，在本實施方式中，使用以下的圖5所示 的構成，使氣門在最大升程狀態(tài)下不停止。圖5是用于說明本實施方式的特征的構成的圖，是從凸輪軸22的 軸方向觀察的圖。如圖5所示，在本實施方式中，決定氣門挺桿16的 頂面16a的形狀并調整氣門挺桿16和凸輪軸22之間的配置關系，以從 凸輪軸22的軸方向觀察，凸輪18的鼻前端部18c和氣門挺桿16的頂 面16a之間的切線方向相對于與氣門桿14的軸線正交的方向傾斜。并且，決定氣門挺桿16的頂面16a的形狀，并且調整氣門挺桿16 和凸輪22之間的配置關系，以使該切線的傾斜方向成為隨著朝向凸輪 18正轉時的凸輪18和氣門挺桿16的接觸點的前進方向(圖5中的左 方向、該切線和氣門挺桿16的底面16b之間的距離變小的方向。作為上述頂面16a的形狀和上述配置關系的具體的一個例子，在 本實施方式中，如圖5所示，從凸輪軸22的軸方向觀察，使氣門挺桿 16的頂面16a形成為向凸輪18側凸出的凸曲面狀，更具體而言，形成 為圓筒狀。并且，使凸輪軸22的中心軸相對于氣門挺桿16的中心軸 偏移配置，以使在頂面16a上距底面16b的高度變?yōu)樽罡叩捻旤c與鼻前 端部18c和頂面16a之間的接觸點P從凸輪軸22的軸方向觀察時分離。 進而，在本實施方式中，使形成為上述凸曲面狀的頂面16a以在氣門挺 桿16的中心軸上氣門挺桿16的高度為最高的方式形成，另外，使凸 輪軸22以從凸輪軸22的軸方向觀察時凸輪軸22的中心軸從氣門挺桿 16的中心軸離開的方式配置。
另外，在如圖5所示的構成中，調整凸輪軸22相對于氣門挺桿16 的配置，以使凸輪軸22的中心軸相對于氣門挺桿16的中心軸的偏移 方向變?yōu)橥馆?8正轉時的凸輪18和氣門挺桿16之間的接觸點P的前
進方向側。
另外，在本實施方式中，在氣門傳動系統(tǒng)的實際運轉時，為了使 上述切線方向總是能夠維持上述方向，具有防止氣門挺桿16相對于凸 輪18旋轉的制動機構。在此，省略詳細的圖示，但是這樣的制動機構 例如能夠由如下的構成實現(xiàn)。即，使朝向與氣門桿的軸線正交的方向 的銷貫通到氣門挺桿。并且，在作為氣門挺桿的周邊部件的氣缸蓋上 以沿氣門桿的軸線方向延伸的方式形成銷的引導槽，在該引導槽內扣 合銷。
如上說明，在如圖5所示的構成中，決定氣門挺桿16的頂面16a 的形狀并且調整氣門挺桿16和凸輪軸22之間的配置關系，以使從凸 輪軸22的軸方向觀察，凸輪18的鼻前端部18c和氣門挺桿16的頂面 16a之間的切線方向相對于與氣門桿14的軸線正交的方向傾斜。根據 這樣的構成，在馬達停止時，即使在凸輪18的鼻前端部18c與氣門挺 桿16的頂面16a相接的狀態(tài)下，氣門彈簧反力不僅向著將凸輪18向上方推頂的方向作用，也向使凸輪18旋轉的方向作用。艮P，根據上述的構成，在作用于凸輪18的氣門彈簧反力中，不僅 存在氣門桿14的軸線方向的成分，也存在相對于氣門桿14的軸線方向傾斜的分解成分(參照圖5所示的箭頭)。其結果，通過凸輪18旋轉，氣門向關閉方向動作。因此，根據本實施方式的構成，不釆用現(xiàn)有技術具有的用于退避 控制的機構，可使用簡單的構成，在產生異常時可靠地機械性地避免氣門12和活塞之間的干涉。另外，在檢測出凸輪軸22和曲柄軸的同 步控制異常時到切換為這樣的退避控制的移動期間，能夠避免氣門和 活塞之間產生干涉。另外，在上述圖5所示的構成中，決定氣門挺桿16的頂面16a的 形狀，并且調整氣門挺桿16和凸輪軸22之間的配置關系，以使上述 切線的傾斜方向是隨著朝向凸輪18正轉時的凸輪18和氣門挺桿16的 接觸點的前進方向(圖5的左方向)、該切線和氣門挺桿16的底面16b 之間的距離變小的方向。更具體而言，這樣的構成如下來實現(xiàn)通過 調整凸輪軸22相對于氣門挺桿16的配置，以使凸輪軸22的中心軸相 對于氣門挺桿16的中心軸的偏移方向變?yōu)橥馆?8正轉時的凸輪18和 氣門挺桿16的接觸點P的前進方向側。根據這樣的構成，在凸輪18的鼻前端部18c與氣門挺桿16的頂 面16a相接的狀態(tài)下停止馬達時，凸輪18向正轉方向避讓。其結果， 這樣的避讓動作后凸輪18的最終停止位置變?yōu)檎r的氣門12的升 程動作的剛結束后的位置。如果考慮這樣的凸輪18的避讓方向，則能 夠起到如下所述的優(yōu)良的效果。艮口，如本實施方式所述，在由兩個馬達30、 38分擔而驅動全部氣 缸的進氣門的構成的情況下，在產生異常后的再開始動作時旋轉凸輪18時，到下一次氣門挺桿開始為止，凸輪角能夠有60。左右的富余。
通過在該60°左右的區(qū)間進行凸輪角的相位判斷，取得與活塞相位的 同步，能夠降低氣門12和活塞之間的干涉的可能性。另外，在該60 。左右的區(qū)間充分地提高凸輪18的旋轉速度，能夠向凸輪18給予動 能，因而還能夠期待剛起動后所需電力的降低。
然而，在上述實施方式l中，從凸輪軸22的軸方向觀察，使氣門 挺桿16的頂面16a形成為向凸輪18側凸出的凸曲面狀，更具體而言， 形成為圓筒狀，并且，使形成為上述凸曲面狀的頂面16a以在氣門挺桿 16的中心軸上距氣門挺桿16的高度最高的方式形成，另外，使凸輪軸 22以從凸輪軸22的軸方向觀察時凸輪軸22的中心軸遠離氣門挺桿16 的中心軸離開的方式配置。然而，本發(fā)明的氣門挺桿的頂面形狀及氣 門挺桿和凸輪軸之間的配置關系如果已考慮到了從凸輪軸的軸方向觀 察時，使凸輪的鼻前端部和氣門挺桿的頂面的切線方向相對于與氣門 桿的軸線正交的方向傾斜，則不限于上述圖5所示的構成，例如，也 可以是以下的圖6或圖7所示的構成。
圖6是表示氣門挺桿的頂面形狀及氣門挺桿和凸輪軸之間的配置 關系的第一變形例的圖。在圖6所示的構成中，以從凸輪軸22的軸方 向觀察時凸輪軸22的中心軸位于氣門桿14的軸線(即，氣門挺桿42 的中心軸)的延長線上的方式配置凸輪軸22。另外，氣門挺桿42的頂 面42a從凸輪軸22的軸方向觀察時形成為向凸輪18側凸出的凸曲面 狀，更具體而言，形成為圓筒狀。
但是，與上述圖5所示的構成不同，形成為凸曲面狀的頂面42a 形成為，距氣門挺桿42的底面42b的高度最高的頂點是從凸輪軸22 的軸方向觀察時相對于氣門桿14的軸線(即氣門挺桿42的中心軸) 偏移的位置。
另外，在圖6所示的構成中，決定頂面42a的形狀，以使頂面42a的頂點相對于氣門挺桿16的中心軸的偏移方向與凸輪18正轉時的凸
輪18和氣門挺桿16的接觸點Q的前進方向相反(圖6的右方向)。 通過形成為這樣的偏移方向，在以凸輪18的鼻前端部18c與氣門挺桿 42的頂面42a相接的狀態(tài)停止馬達的情況下，凸輪18向正轉方向避讓。
氣門挺桿42的制動機構能夠與上述構成相同。
圖7是表示氣門挺桿的頂面形狀的第二變形例。在圖7所示的構 成中，氣門挺桿44的頂面44a從凸輪軸22的軸方向觀察形成為具有一 定坡度的傾斜面。另外，該頂面44a的傾斜方向是隨著朝向凸輪18正 轉時的凸輪18和氣門挺桿44的接觸點R的前進方向、相對于氣門挺 桿44的底面44b的距離變小的方向。通過形成為這樣的傾斜方向，在 以凸輪18的鼻前端部18c與氣門挺桿44的頂面44a相接的狀態(tài)停止馬 達的情況下，凸輪18向正轉方向避讓。
氣門挺桿44的制動機構能夠與上述的構成相同。
實施方式2
接著，參照圖8對本發(fā)明的實施方式2進行說明。
本實施方式的系統(tǒng)能夠通過使用圖1至圖3及圖5所示的硬件構 成且使ECU40執(zhí)行后述的圖8所示的程度來實現(xiàn)。
實施方式2的特征部分
在可變氣門傳動裝置IO所產生的異常狀態(tài)是馬達的電源完全斷開 的狀態(tài)的情況下，通過采用上述圖5所示的構成，由氣門彈簧反力使 凸輪18等旋轉，能夠可靠地避免氣門12和活塞之間的干涉。然而， 根據異常的狀態(tài)不同，也可以不是電源完全關斷開的狀態(tài)，而是馬達 驅動凸輪18的力殘留的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下，凸輪18推壓著氣門12， 馬達對凸輪軸22的驅動轉矩和基于氣門彈簧17的作用力而作用在凸輪軸22上的轉矩相互平衡，氣門12在提升后的狀態(tài)下停止。其結果，氣門12和活塞之間可能產生干涉。因此，在本實施方式 中，即使在上述狀態(tài)下產生異常時，為了能夠可靠地避免氣門12和活 塞之間的干涉，在對凸輪18進行電動驅動時的驅動反力為規(guī)定值以上 時，更具體而言，在ECU40給予馬達的電流指令值(轉矩指令值)到 達規(guī)定值時，停止向馬達的電力供給。圖8是為了實現(xiàn)上述功能ECU40執(zhí)行的程序的流程圖。在圖8所 示的程序中，首先，根據凸輪角傳感器的輸出判斷凸輪軸22是否處于 停止狀態(tài)(步驟100)。其結果，在判斷為凸輪軸22處于停止狀態(tài)的 情況下，接著，取得ECU40給予馬達的電流指令值(步驟102)。接著，判斷在上述步驟102中取得的電流指令值是否為規(guī)定值以 上(步驟104)。凸輪軸22處于停止狀態(tài)，并且在向馬達供給電力的 狀態(tài)下，以凸輪18使氣門12提升的狀態(tài)保持凸輪18的位置。這時的 升程量比某一定量大時，存在氣門12和繼續(xù)往復運動的活塞之間產生 干涉的可能性。凸輪18推壓氣門12時的氣門彈簧反力引起的驅動反 力，由于氣門彈簧反力隨著氣門12的升程量變大而變大，因而該驅動 反力變大。因此，凸輪18的電流指令值隨著氣門12的升程量變大而 變大。本步驟104中的規(guī)定值設定為如下的值能夠判斷氣門12的升 程量是否變大到氣門12和活塞之間產生干涉的程度。在上述的步驟104中，在判斷電流指令值為上述規(guī)定值以上的情 況下，停止向馬達的電力供給(步驟106)。根據以上說明的圖8所示的程序，在凸輪軸22處于停止狀態(tài)的情 況下，凸輪18的電流指令值變?yōu)橐?guī)定值以上，從而判斷為氣門12和 活塞之間可能發(fā)生干涉時，停止向馬達的電力供給。BP,允許氣門彈 簧17的作用力變換為使凸輪18旋轉的轉矩。另外，本實施方式的氣門挺桿16的形狀及氣門挺桿16和凸輪22之間的配置關系構成為與上 述圖5相同。因此，只要是如上所述停止向馬達的電力供給的狀態(tài)， 就能夠在馬達停止時，與凸輪18的鼻部18b和頂面16a之間的接觸點 的位置無關地避免氣門12維持在升程狀態(tài)。這樣，根據本實施方式的 控制，能夠與可變氣門傳動裝置10的異常的狀態(tài)無關地可靠地避免氣 門12和活塞之間的干涉。在上述的實施方式2中，通過ECU40執(zhí)行上述圖8所示的程序的 處理，實現(xiàn)上述第八發(fā)明的"電力供給控制單元"。實施方式3接著，參照圖9至圖11對本發(fā)明的實施方式3進行說明。圖9是用于說明本發(fā)明的實施方式3的可變氣門傳動裝置50具有 的轉矩降低機構52的構成的圖。更具體而言，圖9 (A)是表示從凸 輪軸22的軸方向觀察可變氣門傳動裝置50的圖，圖9 (B)是表示從 圖9 (A)的箭頭A的方向觀察可變氣門傳動裝置50的圖。在圖9中， 對與上述圖1所示的構成要素相同的要素標注相同的標號并省略或簡 略其說明。本實施方式的可變氣門傳動裝置50除了具有圖9所示的轉矩降低 機構52外，與上述實施方式1的可變氣門傳動裝置10相同地構成。 轉矩降低機構52是產生降低轉矩的機構，所述降低轉矩用于使由馬達 30等驅動凸輪軸22等時的驅動轉矩降低。轉矩降低機構52如圖9所 示，具有反相位凸輪54和向該反相位凸輪54施加彈簧56的作用力的 施力機構58。轉矩降低機構52分別設于可變氣門傳動裝置50具有的 兩個凸輪軸22、 24的端部。由于這樣的轉矩降低機構52的構成是公 知的，在此省略其詳細的說明。圖10是用于說明與圖9所示的轉矩降低機構具有相同的構成的轉矩降低機構中降低轉矩的一般性設定的圖。圖io中實線所示的波形是表示在不利用這種轉矩降低機構的情況下凸輪軸旋轉一周期間的凸輪 軸的驅動轉矩的變化。該凸輪軸的驅動轉矩除去凸輪和氣門挺桿之間 的摩擦等，主要為基于氣門彈簧的作用力而作用于凸輪軸上的轉矩。 因此，隨著凸輪旋轉而一邊抵抗氣門彈簧力一邊壓下氣門，凸輪軸的 驅動轉矩逐漸增加，在最大升程位置的近前顯示最大值。凸輪軸的驅 動轉矩其后轉為減少，在最大升程位置處瞬間變?yōu)榱?。超過最大升程位置后，氣門彈簧反力幫助凸輪的旋轉。因此，凸輪軸轉矩變?yōu)樨撝担?一旦到達負的峰值后，隨著氣門關閉，凸輪軸轉矩接近零。轉矩降低機構產生的降低轉矩， 一般地，為了使上述凸輪軸的驅 動轉矩降低，如圖IO中虛線表示的波形所示，作為與基于氣門彈簧的 作用力而作用于凸輪軸的轉矩相反的轉矩被施加。即，這些轉矩如圖 10所示，以相互抵消的方式作用。這樣的降低轉矩的設定通過適當地調整反相位凸輪54的輪廓和彈簧56的作用力實現(xiàn)。施加這樣的降低轉矩后，由馬達產生的最終的凸輪軸的驅動轉矩在凸輪位于任意的旋 轉位置時理論上成為差零(除去摩擦量)。其結果，在以上述說明的一般的設定來使用轉矩降低機構的情況 下，即使在凸輪的鼻部的任何的位置與氣門挺桿相接，即，即使在凸 輪的鼻前端部與氣門挺桿相接的情況以外的情況下，在凸輪軸上也不 產生使凸輪向關閉方向旋轉的轉矩，凸輪可能在氣門提升后的狀態(tài)下 停止。因此，擔心氣門和活塞之間的干涉。圖11是用于說明本實施方式的轉矩降低機構52產生降低轉矩的 設定的圖。在本實施方式中，為了消除上述的問題，如圖ll所示設定 轉矩降低機構52產生的降低轉矩。更具體而言，如圖11所示，轉矩 降低機構52產生的降低轉矩設定為比基于氣門彈簧17的作用力而作 用于凸輪軸22上的轉矩小。根據這樣的設定，作為上述凸輪軸作用轉 矩和降低轉矩之間的合成值的相減轉矩(圖11中粗虛線所示的波形)向與凸輪18的旋轉相反的方向作用。g卩，能夠確保充分的氣門彈簧17 的作用力來作為使凸輪18旋轉的轉矩。此外，決定轉矩降低機構52施加的降低轉矩，以使該相減轉矩比如下這些凸輪的旋轉阻力要素的加和稍小凸輪和氣門挺桿之間的摩 擦、配置在馬達和凸輪軸間的齒輪嚙合的摩擦及馬達的慣性。即使在采用上述圖11所示的設定的情況下，在最大升程位置附近 轉矩變?yōu)榱愕牟课灰泊嬖?。因此，在本實施方式中，與上述實施方式l相同地，使氣門挺桿16的頂面16a的形狀及氣門挺桿16和凸輪軸22 之間的配置關系以如上述圖5所示的方式構成。因此，即使是上述相 減轉矩變?yōu)榱愕牟课?，也能將氣門彈簧反力分解為使凸輪18旋轉的轉 矩。根據以上說明的本實施方式的構成，即使在為了降低凸輪軸22等 的驅動轉矩而具有轉矩降低機構52的可變氣門傳動裝置50中，也能 夠使用簡單的構成，與產生異常時的凸輪18等的停止位置無關地、可 靠地避免氣門12和活塞之間的干涉。
權利要求
1.一種可變氣門傳動裝置，通過馬達驅動凸輪軸，所述凸輪軸設有推動被氣門彈簧向關閉方向施力的氣門的凸輪，其特征在于，具有氣門挺桿，其在上述凸輪和上述氣門之間與該凸輪抵接，上述氣門挺桿具有頂面，所述頂面形成為從上述凸輪軸的軸方向觀察時所述頂面與上述凸輪的鼻前端部的切線方向相對于與氣門桿的軸線正交的方向傾斜。
2. 如權利要求l所述的內燃機可變氣門傳動裝置，其特征在于，上述切線的傾斜方向是隨著朝向上述凸輪正轉時的上述凸輪和上 述氣門挺桿的接觸點的前進方向、該切線和上述氣門挺桿的底面之間 的距離變小的方向。
3. 如權利要求1或2所述的可變氣門傳動裝置，其特征在于， 上述頂面從上述凸輪軸的軸方向觀察時形成為向上述凸輪側凸出的凸曲面狀。
4. 如權利要求3所述的可變氣門傳動裝置，其特征在于， 其構成為，在形成為向上述凸輪側凸出的凸曲面狀的上述頂面上，距上述氣門挺桿的底面的高度為最高的頂點與上述鼻前端部和上述氣 門挺桿的接觸點從上述凸輪軸的軸方向觀察時分離。
5. 如權利要求3或4所述的可變氣門傳動裝置，其特征在于， 形成為向上述凸輪側凸出的凸曲面狀的上述頂面以在上述氣門挺桿的中心軸上距該氣門挺桿的底面的高度為最高的方式形成，上述凸輪軸以從上述凸輪軸的軸方向觀察時上述凸輪軸的中心軸 和上述氣門挺桿的中心軸不交叉的方式配置。
6. 如權利要求3或4所述的可變氣門傳動裝置，其特征在于，上述凸輪軸以從上述凸輪軸的軸方向觀察時上述凸輪軸的中心軸 與上述氣門桿的軸線交叉的方式配置，形成為向上述凸輪側凸出的凸曲面狀的上述頂面以如下方式形 成距上述氣門挺桿的底面的高度為最高的頂點從上述凸輪軸的軸方 向觀察時位于相對于上述氣門桿的軸線偏移的位置。
7. 如權利要求1或2所述的可變氣門傳動裝置，其特征在于， 從上述凸輪軸的軸方向觀察，上述頂面是具有一定的坡度的傾斜面。
8. 如權利要求1至7中任意一項所述的可變氣門傳動裝置，其特 征在于，還具有電力供給控制單元，該電力供給控制單元在上述馬達 驅動上述凸輪軸時給予該馬達的指令值達到規(guī)定值時，停止向該馬達 供給電力。
9. 如權利要求1至8中任意一項所述的可變氣門傳動裝置，其特征在于，還具有產生使上述凸輪軸的驅動轉矩降低的降低轉矩的轉矩 降低機構，上述轉矩降低機構構成為使上述降低轉矩小于基于上述氣門彈簧 的作用力而作用于上述凸輪軸的轉矩。
全文摘要
一種可變氣門傳動裝置，通過馬達(30)等驅動凸輪軸(22)等，所述凸輪軸(22)設有推動被氣門彈簧(17)向關閉方向施力的氣門(12)的凸輪(18)等。在凸輪(18)等和氣門(12)之間具有與該凸輪(18)抵接的氣門挺桿(16)。氣門挺桿(16)具有頂面(16a)，所述頂面(16a)形成為從凸輪軸(22)等的軸方向觀察時所述頂面(16a)與凸輪(18)等的鼻前端部(18c)的切線方向相對于與氣門桿(14)的軸線正交的方向傾斜。
文檔編號F01L13/00GK101542078SQ20078004404
公開日2009年9月23日 申請日期2007年11月13日 優(yōu)先權日2006年11月28日
發(fā)明者木戶岡昭夫, 江崎修一 申請人:豐田自動車株式會社