CN105804825A - 用于内燃发动机的可变气门装置 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一种用于内燃发动机的可变气门装置包括凸轮基部部件、弹性部件、凸轮凸部部件和用于将所述凸轮凸部部件固定在所述凸轮基部部件上的机构。所述凸轮凸部部件包括主凸轮部和设置在与此不同的位置处的推压部。所述凸轮凸部部件能在所述推压部从所述凸轮基部部件突出的第一位置与所述主凸轮部从所述凸轮基部部件突出的第二位置之间相对于所述凸轮基部部件移动。所述凸轮凸部部件由所述弹性部件朝向所述第一位置偏压。当所述推压部由与发动机气门连结的随动件推压时，所述凸轮凸部部件能朝向所述第二位置侧移动。

Description

用于内燃发动机的可变气门装置

技术领域

本发明涉及一种用于内燃发动机的可变气门装置。

背景技术

传统地，已知一种能改变发动机气门的升程量的机构或装置。国际公报No.2014/030226公开了能改变凸轮轴上的凸轮的突出量的装置的一个示例。该装置包括用于通过来自曲轴的驱动力执行旋转驱动的凸轮基部部件和与凸轮基部部件连结成能够摆动的凸轮凸部部件。根据液压系统的致动状态，凸轮凸部部件选择性地定位于收纳位置和突出位置中的任一个位置，在所述收纳位置处凸轮凸部部件被收纳在凸轮基部部件中，在所述突出位置处凸轮凸部部件从凸轮基部部件沿径向向外突出。由此，国际公报No.2014/030226中的装置能改变发动机气门的升程量。

发明内容

这里，将基于图1A和图1B来说明国际公报No.2014/030226中的装置中的凸轮凸部部件102相对于凸轮基部部件104的运动。图1A示出凸轮凸部部件102处于突出位置的状态的示例，而图1B示出凸轮凸部部件102处于收纳位置的状态的示例。凸轮凸部部件102始终由弹簧(未示出)朝向突出位置偏压。为了限制由于弹簧的偏压而引起的凸轮凸部部件102的突出量(亦即，摆动范围)，固定在凸轮凸部部件102上的止挡销106在凸轮基部部件104的导引沟槽(长孔)108中配置成能够沿着纵向移动。

当凸轮凸部部件102由于未施加液压压力而相对于凸轮基部部件104被固定于突出位置时，凸轮凸部部件102推压摇臂，并由此能打开气门(参照图2A中的实线)。另一方面，当凸轮凸部部件102由于施加了液压压力而相对于凸轮基部部件104被固定于收纳位置时，气门未特别地沿打开方向受压(参照图2A中的点划线)。这是因为图1B中的凸轮基部部件104的外表面具有基于基准圆的形状。当凸轮基部部件的位置从突出位置变成收纳位置时，施加液压压力。相反，当凸轮凸部部件的位置从收纳位置变成突出位置时，液压压力被释放。

当液压压力被释放时，只要凸轮凸部部件未处于固定状态下，凸轮凸部部件就继续相对于凸轮基部部件摆动。图2B概念性地示出当凸轮轴在凸轮凸部部件未固定的状态下旋转时止挡销106的运动(亦即，凸轮凸部部件的运动)。图2B的曲线图将止挡销的运动作为损失角示出。如图1B所示，损失角α对应于止挡销106相对于凸轮基部部件104围绕凸轮凸部部件102的摆动中心(支点部件110的中心)的旋转角。这里，损失角α在凸轮凸部部件102处于如图1A所示的突出位置时被定义为零，并且随着凸轮凸部部件102的位置变得接近收纳位置而增大。

如图2B中示意性地示出的，当凸轮凸部部件102未由锁销固定时，希望损失角以实线所示的方式改变。然而，如果弹簧的偏压力不足，则凸轮凸部部件102在凸轮凸部部件102就要到达突出位置之前——亦即在摆动的最后阶段——的剧烈运动有时无法通过弹簧的偏压力来实现。这种情况下，凸轮凸部部件与摇臂之间的接触短暂分离，且此后凸轮凸部部件到达突出位置。由此，止挡销106以比本来设置的升降速度大的速度与导引沟槽108的在纵向上的一个端部碰撞(参照图1B中的点划线)。部件之间的这种碰撞在内燃发动机以低转速运转时(例如，怠速运转时)产生碰撞音，因此需要改善。

这里，本发明提供了一种用于内燃发动机的可变气门装置，该可变气门装置能抑制凸轮凸部部件相对于凸轮基部部件的剧烈运动。

本发明的一方面中的用于内燃发动机的可变气门装置是一种能够改变发动机气门的升程量的可变气门装置，所述可变气门装置包括：设置在凸轮轴上的凸轮基部部件，所述凸轮基部部件构造成根据所述凸轮轴的旋转而旋转；设置成能相对于所述凸轮基部部件移动的凸轮凸部部件，所述凸轮凸部部件包括主凸轮部和推压部，所述推压部处于与所述主凸轮部不同的位置处；设置在所述凸轮基部部件与所述凸轮凸部部件之间的弹性部件；和固定机构，所述固定机构构造成将所述凸轮凸部部件固定在所述凸轮基部部件上，所述凸轮凸部部件构造成使得(a)所述凸轮凸部部件能在第一位置与第二位置之间相对于所述凸轮基部部件移动，(b)当所述凸轮凸部部件处于所述第一位置时，所述凸轮凸部部件的所述推压部处于相对于所述凸轮基部部件突出的状态下且所述主凸轮部处于不相对于所述凸轮基部部件突出的状态下，(c)当所述凸轮凸部部件处于所述第二位置时，所述推压部处于不相对于所述凸轮基部部件突出的状态下且所述主凸轮部处于相对于所述凸轮基部部件突出的状态下，(d)所述凸轮凸部部件构造成在所述凸轮凸部部件由所述弹性部件朝向所述第一位置偏压并且所述推压部由所述发动机气门或与所述发动机气门连结的随动件推压时从所述第一位置侧朝向所述第二位置侧移动，并且(e)所述凸轮凸部部件构造成在所述凸轮凸部部件处于所述第二位置时由所述固定机构固定在所述凸轮基部部件上。

所述可变气门装置还可包括用于限制所述凸轮凸部部件相对于所述凸轮基部部件的移动范围的限制机构。

所述凸轮凸部部件可构造成相对于所述凸轮基部部件围绕支点部件移动。所述支点部件可设置在将所述凸轮凸部部件的所述主凸轮部和所述推压部连接并且在周向上间隔开的两个连接部分中的任意一个连接部分处。所述凸轮凸部部件的所述推压部可包括位于所述支点部件侧的凹弯曲部和与所述凹弯曲部隔离开的凸弯曲部。当所述凸轮基部部件的外周面具有基准基圆的形状时，所述支点部件可配置在所述两个连接部分之中位于所述凸轮凸部部件的所述主凸轮部的关闭侧的连接部分处。在所述凸轮凸部部件未固定于所述第二位置时的所述发动机气门的第一升程曲线和所述凸轮凸部部件固定于所述第二位置时的所述发动机气门的第二升程曲线在关闭侧或打开侧重叠的情况下，所述支点部件的设置位置可被设定于所述两个连接部分之中使所述凸轮凸部部件在所述第一位置与所述第二位置之间围绕所述支点部件的摆动角相对较小的一个连接部分。

或者，所述可变气门装置可构造成使得所述凸轮凸部部件相对于所述凸轮基部部件直线地执行往复运动。这种情况下，所述凸轮凸部部件的所述推压部可形成为在与所述凸轮轴的轴线方向正交的表面上具有镜像对称性。

本发明还涉及一种包括上述用于内燃发动机的可变气门装置的内燃发动机。

根据本发明的上述方面，相对于凸轮基部部件设置的凸轮凸部部件包括主凸轮部和设置于与主凸轮部不同的位置处的推压部，并且由弹性部件朝向第一位置偏压。推压部由发动机气门或随动件推压，并且由此凸轮凸部部件能从第一位置侧朝向第二位置侧移动。因此，能通过抵抗弹性部件的偏压力迫压设置于与主凸轮部不同的位置处的推压部来使凸轮凸部部件移动到第二位置，此外，能通过弹性部件的偏压力来使凸轮凸部部件返回第一位置。由于推压部设置于与主凸轮部不同的部位处，所以设计的灵活性高。因此，根据本发明的该方面，通过推压部的形状的优化，发挥了优良效果，这是因为能抑制凸轮凸部部件相对于凸轮基部部件的剧烈运动。

附图说明

下面将参照附图说明本发明的示例性实施方式的特征、优点及技术和工业意义，在附图中相似的附图标记表示相似的要素，并且其中：

图1A和图1B是示出相关的可变气门装置的图，其中图1A示出凸轮凸部部件处于突出位置的状态，图1B示出凸轮凸部部件处于收纳位置的状态；

图2A是示出相关的可变气门装置的升程曲线的曲线图；

图2B是用于说明相关的凸轮凸部部件的运动的曲线图；

图3是示出根据本发明第一实施方式的用于内燃发动机的可变气门装置的主要部分的图；

图4是图3中的可变气门装置的凸轮单元的放大视图，并且是示出处于不同位置的两个凸轮部件的图；

图5A和图5B是用于说明图3中的可变气门装置的凸轮凸部部件的运动的图，其中图5A示出凸轮凸部部件处于第二位置的状态，且图5B示出凸轮凸部部件处于第一位置的状态；

图6A至图6H是分阶段示出图3中的可变气门装置的凸轮凸部部件的运动的图；

图7A至图7C各自都是用于说明固定图3中的可变气门装置的凸轮凸部部件的固定机构的示意图；

图8是用于图3中的可变气门装置的凸轮凸部部件的控制的流程图；

图9是用于说明图3中的可变气门装置的效果的概念图；

图10A和图10B是用于说明凸轮单元的改型的图，其中图10A示出根据第一实施方式的构型用于比较，图10B示出改型的构型；

图11A至图11C各自都是示出图7A至图7C中的固定机构的改型的示意图；

图12A至图12C各自都是示出图7A至图7C中的固定机构的又一改型的示意图；

图13A至图13D各自都是示出图7A至图7C中的固定机构的又一改型的示意图，其中图13A和图13B示出凸轮凸部部件固定于第二位置处的状态且图13C和图13D示出凸轮凸部部件固定于第一位置处的状态；

图14A至图14C是与根据本发明的第二实施方式的用于内燃发动机的可变气门装置适用的内燃发动机有关的图，其中图14A示出进气门和排气门的升程曲线，图14B涉及用于排气门的凸轮单元，图14C涉及用于进气门的凸轮单元；

图15A和图15B示出用于说明第二实施方式中的用于排气门的凸轮单元的构型的图，其中图15A示出凸轮凸部部件处于第二位置的状态，图15B示出凸轮凸部部件处于第一位置的状态；

图16A和图16B示出用于说明第二实施方式中的用于进气门的凸轮单元的构型的图，其中图16A示出凸轮凸部部件处于第二位置的状态，图16B示出凸轮凸部部件处于第一位置的状态；

图17A和图17B是用于说明图15A和图15B中的用于排气门的凸轮单元的改型的图，其中图17A示出凸轮凸部部件处于第二位置的状态，图17B示出凸轮凸部部件处于第一位置的状态；

图18A和图18B是用于说明图16A和图16B中的用于进气门的凸轮单元的改型的图，其中图18A示出凸轮凸部部件处于第二位置的状态，图18B示出凸轮凸部部件处于第一位置的状态；和

图19A和图19B是示出根据本发明第三实施方式的用于内燃发动机的可变气门装置的主要部分的图，其中图19A示出凸轮凸部部件处于第二位置的状态，图19B示出凸轮凸部部件处于第一位置的状态。

具体实施方式

下文将基于附图说明本发明的实施方式。

图3是根据第一实施方式的用于内燃发动机的可变气门装置1的外观图，图4是其凸轮单元的放大视图。可变气门装置1适用于搭载在车辆中的内燃发动机。该内燃发动机是四缸发动机，但在本发明中，所适用的内燃发动机的气缸数量、气缸排列、燃烧类型和其它事项并不重要。此外，本发明适用的内燃发动机可用于车辆以外。

可变气门装置1包括凸轮轴S，在凸轮轴S上设置有凸轮单元CU。凸轮轴S包括与凸轮单元CU的一端连接的部分SA和与凸轮单元CU的另一端连接的部分SB。凸轮轴S由来自内燃发动机的动力旋转。更具体地，凸轮轴S被驱动成由来自曲轴的驱动力旋转。凸轮单元CU与凸轮轴S一起旋转，并且由此能经摇臂R来提升发动机气门V。这里，气门V是内燃发动机的进气门，但可以是排气门。

直径比凸轮轴S的部分SA、SB大的凸轮单元CU包括与凸轮轴S的部分SA、SB连结的凸轮基部部件10和与凸轮基部部件10连结成能移动的两个凸轮凸部部件12。凸轮基部部件10具有大致圆柱形状，并且包括在从凸轮轴S的轴线方向(下文仅称为“轴线方向”)看去时具有大致圆形的基圆部分BC(与基准基圆对应的形状部分)。基圆部分BC与凸轮基部部件10的外周面对应。两个凸轮凸部部件12构造成通过分别推压两个摇臂R来提升两个气门V(亦即，使两个气门V移动以打开气门)。凸轮基部部件10的沿轴线方向的厚度大于凸轮凸部部件12的沿轴线方向的厚度。

这里的能被主要分割成三部分的凸轮基部部件10包括位于轴线方向中央的中央本体部10a和位于中央本体部10a的在轴线方向上的两侧的两个端部本体部10b、10c。凸轮凸部部件12分别配置于中央本体部10a的两端部处，并且端部本体部10b、10c在此状态下连接。跨经凸轮基部部件10的全部三个部分10a、10b、10c，沿着沿轴线方向的轴线设置有内轴部10d。在内轴部10d中，形成有沿着轴线的油路。具有平板形状的凸轮凸部部件12被构造为圆环形部件，并且在轴部10d插入到位于凸轮凸部部件12的本体部12a的中央处的孔12b中的状态下安装在凸轮基部部件10上。这里，图3和4示出用于将凸轮基部部件10的三个部分10a、10b、10c彼此连结的两个轴部件。两个轴部件中的一个轴部件是后述的支承轴14，而另一个轴部件是固定轴16。稍后将详细说明凸轮凸部部件12。

如图3和4所示，凸轮基部部件10的中央本体部10a包括定位在两个凸轮凸部部件12之间的凹部10e。凹部10e形成在两个摇臂R与凸轮基部部件10接触的部分之间(例如，基圆部分BC之间)。因此，凹部10e不与摇臂R接触。支承轴14配置成穿过凹部10e的在轴线方向上分离开的相应侧壁部。支承轴14沿凸轮轴S的轴线方向穿过凸轮基部部件10和凸轮凸部部件12，并且将它们彼此连结。

凸轮凸部部件12在凸轮基部部件10上配置成使得凸轮凸部部件12能在采用支承轴14作为支点部件的同时相对于凸轮基部部件10在预定范围内执行往复运动(这里特别是摆动)。在两个凸轮凸部部件12中的每一者上，止挡销12c被固定成沿凸轮轴S的轴线方向从具有大致圆环形的本体部12a突出。止挡销12c经凸轮基部部件10的中央本体部10a的长形通孔10s到达凹部10e。止挡销12c和通孔10s构成凸轮凸部部件12的限制机构。

在凸轮基部部件10的凹部10e中，两个弹簧18安装在支承轴14上。每个弹簧18都安装在对应的凸轮凸部部件12上，并且设置成使得凸轮凸部部件12在支承轴14周围沿预定方向(下文称为偏压方向)被偏压。这里，弹簧18安装在支承轴14周围。弹簧18的一端迫压凸轮基部部件10的凹部10e，且弹簧18的另一端迫压止挡销12c。这里，在图4中，将位于右侧的凸轮凸部部件12和位于左侧的凸轮凸部部件12描述为处于不同状态下(位于右侧的部件12处于“第一位置”且位于左侧的部件12处于“第二位置”)。然而，仅出于说明的目的示出这一点，以便于理解凸轮凸部部件12相对于凸轮基部部件10的配置。实际上，例如，如图3所示，两个凸轮凸部部件12相对于一个凸轮基部部件10处于相同状态下。

这里，将参照图5A和图5B说明凸轮凸部部件12的形状和构型。图5A和图5B是从凸轮轴S的轴线方向(从图3的背侧)看去的凸轮凸部部件12中的一个凸轮凸部部件的示意图。图5A示出凸轮凸部部件12处于凸轮凸部部件12由摇臂R沿推压方向(与偏压方向相反)最多地推压时的位置(第二位置)的情形的示例。图5B示出凸轮凸部部件12处于凸轮凸部部件12由弹簧18的偏压力沿偏压方向最多地推压时的位置(第一位置)的情形的示例。

凸轮凸部部件12被构造为独立于凸轮基部部件10的平板状部件，并且具有圆环形。这里，在凸轮凸部部件12的本体部12a中，配置成定向在凸轮单元CU的轴线方向上的两个对向表面称为端面，并且在端面之间延伸的表面称为周侧面。凸轮凸部部件12的孔12b延伸成穿过本体部12a的两个端面，并且周侧面平行于轴线方向延伸。凸轮基部部件10的内轴部10d插入到凸轮凸部部件12的孔12b中。在孔12b内，内轴部10d能相对于凸轮凸部部件12移动(参照图5A和图5B)。

此外，凸轮凸部部件12包括一体地形成为使得孔12b形成在它们之间的两个部分。凸轮凸部部件12包括主凸轮部12d和形成于与主凸轮部12d不同的位置处(特别地，在凸轮凸部部件12的周向上间隔开的位置处)的推压部12e。主凸轮部12d构造成用于驱动摇臂R。特别地，当将凸轮基部部件10的基圆部BC对气门V的升程量定义为本文中的第一升程量时，主凸轮部12d形成为呈适合于实现比第一升程量大的第二升程量的形状。这里，在第一实施方式中，第一升程量为零。推压部12e是在凸轮凸部部件12未固定在凸轮基部部件10上时(例如，在凸轮凸部部件12处于第一位置时)承受来自摇臂R的推压力以使凸轮凸部部件12摆动的部分。这里，可变气门装置1构造成使得作为与气门V连结的随动件的摇臂R作用在推压部12e上。然而，不排除另一部件如气门自身作用在推压部12e上的构型。

凸轮凸部部件12能在凸轮基部部件10上固定成可由后述的固定部件释放。当凸轮凸部部件12处于第一位置时(参照图5B)，凸轮凸部部件12的主凸轮部12d不是沿着与凸轮轴的轴线方向正交的虚拟平面从凸轮基部部件10沿径向向外突出，而是推压部12e从凸轮基部部件10沿径向向外突出。另一方面，当凸轮凸部部件12处于第二位置时(参照图5A)，主凸轮部12d从凸轮基部部件10沿径向向外突出，但推压部12e不从凸轮基部部件10突出。这样，当凸轮凸部部件处于第二位置时，凸轮凸部部件的主凸轮部12d处于相对于凸轮基部部件10沿径向向外突出的状态下，而当凸轮凸部部件处于第一位置时，主凸轮部12d处于不相对于凸轮基部部件10沿径向向外突出的状态下，亦即非突出状态下。相反，当凸轮凸部部件处于第一位置时，凸轮凸部部件的推压部12e处于相对于凸轮基部部件10沿径向向外突出的状态下，而当凸轮凸部部件处于第二位置时，推压部12e处于不相对于凸轮基部部件10沿径向向外突出的状态下，亦即非突出状态下。特别地，凸轮凸部部件配置在如上所述的中央本体部和端部本体部之间，因此，当凸轮凸部部件的主凸轮部12d处于非突出状态下时，主凸轮部12d处于被收纳(或容纳)在凸轮基部部件10中的状态下。因此，基于凸轮凸部部件的主凸轮部12d的状态，上述第一位置可称为收纳位置，上述第二位置可称为突出位置。

上述限制机构设置成使得凸轮凸部部件12能执行相对于凸轮基部部件10的往复运动(亦即，能摆动)的范围被设定为第一位置与第二位置之间的区域。然后，固定机构能将凸轮凸部部件12相对于凸轮基部部件10固定在第二位置处，且固定状态可称为提升状态。这里，如果凸轮凸部部件12的可移动范围由另一结构或形状限制为预定范围，则并非始终需要设置上述限制机构。

在提升状态下，主凸轮部12d能提升气门以便形成图2A中用实线示出的升程曲线，并具有用于该升程曲线的外形。这种场合下，最大升程量为上述第二升程量。

推压部12e形成为使得凸轮凸部部件12能在支承轴14周围平滑地摆动。推压部12e包括(支点侧)凹弯曲部12f、凸弯曲部12g和在它们之间延伸的过渡部12h。凹弯曲部12f、过渡部12h和凸弯曲部12g配置成沿着凸轮凸部部件12的周侧面的周向排列。因此，凹弯曲部12f在凸轮凸部部件12的周向上与凸弯曲部12g间隔开。过渡部12h将凹弯曲部12f和凸弯曲部12g连接，并具有适合基圆部BC的形状。如从图5A和图5B可以理解的，支承轴14(作为支点部件)定位在主凸轮部12d与推压部12e之间的连接部分处。凹弯曲部12f比凸弯曲部12g更接近支承轴14。在这里示出的示例中，凹弯曲部12f定位在过渡部12h的沿旋转方向(参照图5A和图5B中的箭头)的前方侧，而凸弯曲部12g定位在过渡部12h的沿旋转方向的后方侧。因此，摇臂R沿着推压部12e的凹弯曲部12f推压凸轮凸部部件12，由此，凸轮凸部部件12(朝向第二位置)移动以使得主凸轮部12d从凸轮基部部件10沿径向向外突出。另一方面，摇臂R沿着推压部12e的凹弯曲部12g继续推压凸轮凸部部件12，由此，凸轮凸部部件12(朝向第一位置)移动以使得主凸轮部12d收纳在凸轮基部部件10中。

凸轮凸部部件12相对于凸轮基部部件10在预定范围内的往复运动在图6A至图6H中示出。这里，在图6A至图6H中，省略了弹簧18等。通过凸轮轴S的旋转，图6A至图6H顺次重复。

这里，将参照图7A至图7C说明用于将凸轮凸部部件12固定在凸轮基部部件10上的固定机构。图7A至图7C是示出沿着图5A中的线VII-VII的部位处的凸轮单元CU的内部结构的截面示意图。在图7A中，两个凸轮凸部部件12处于固定在第二位置的状态下。如从图5A理解的，不清楚凸轮凸部部件12在该截面上实际上沿径向突出。然而，为便于理解，图7A和图7B将凸轮凸部部件12示出为这样：主凸轮部12d突出。此外，凸轮单元CU在轴线方向上对称地形成。

凸轮基部部件10的内轴部10d沿轴线方向延伸，并且油路T1沿着轴线形成。沿轴线方向的油路T1与从轴线方向沿径向向外延伸的径向油路T2连接。径向油路T2还分支并沿轴线方向向凸轮凸部部件12侧延伸。

在油路T1的上游侧，设置有能由作为控制装置的电子控制单元(ECU)控制的油控制阀CV。当油控制阀CV打开时，由油泵P从未示出的油盘供给的油能流经供给油路T1。油泵P是与内燃发动机的曲轴连动的机械泵，但可以是电动泵。

ECU实质上由包括算术处理装置(例如，CPU)、存储装置(例如，ROM和RAM)、A/D变换器、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。基于来自各种传感器的信号，ECU从输出接口电气地输出致动信号或驱动信号，使得内燃发动机的运转或作动根据预先设定的程序等平顺地执行。因而，除未示出的燃料喷射阀的作动等以外，ECU控制油控制阀CV。这里，将具体地说明一些传感器。设置了用于检测发动机转速的发动机转速传感器19a。此外，设置了用于检测发动机负荷的发动机负荷传感器19b。这里，能使用节气门位置传感器、加速器位置传感器、空气流量计、进气压力传感器等作为发动机负荷传感器19b。

凸轮单元CU包括作用在凸轮凸部部件12上的多个销。这里，三个销20、22、24用于固定凸轮凸部部件12之一。三个销20、22、24串联配置，并且从接近径向油路T2的一侧依次配置。最内部的销24由弹簧24s向径向油路T2侧偏压。通过弹簧24s的偏压力，如图7A所示，销20、22、24定位成承受来自凸轮基部部件10和凸轮凸部部件12的剪切力。

凸轮凸部部件12的固定销孔12j被设计成具有使得三个销中的中间销22恰好适配的尺寸。凸轮基部部件10的中央本体部10a的销孔10f具有比销20的轴线方向宽度大的轴线方向宽度。此外，凸轮基部部件10的端部本体部10b的销孔10g形成为具有使得销24在弹簧24a被压缩时实质上恰好适配的尺寸。

如图7A所示，当未向通路施加等于或大于预定值的液压压力时，各销20、22、24配置成通过弹簧24s的偏压力偏离对应的销孔。由此，剪切力施加至销22、24，并且凸轮凸部部件12被固定于第二位置处。因此，能通过凸轮凸部部件12的主凸轮部12d驱动摇臂R。

另一方面，当凸轮凸部部件12对摇臂的驱动停止时，ECU执行使得油控制阀CV打开的控制。由此，如图7B中通过箭头所示，经油路T1、T2向销20施加等于或大于预定值的液压压力。由此，弹簧24s被压缩成使得销24进入销孔10g并且销22进入凸轮凸部部件12的销孔12j，如图7B所示。当凸轮凸部部件12以此方式变成图7B所示的状态时，凸轮凸部部件12能通过弹簧18的偏压力移动到第一位置，如基于图5A至图6H所述。图7C示意性地示出凸轮凸部部件12已从第二位置向第一位置侧离开的状态。虽然施加了这种液压压力，但凸轮凸部部件12继续在第一位置与第二位置之间摆动。这里，由于凸轮凸部部件12的摆动，销孔12j从沿着图5A中的线VII-VII的部位离开并偏离销孔10f、10g，因此，销22并未出现在图7C的截面图中。

然后，一旦液压压力释放(一旦等于或大于预定值的液压压力的供给停止)，凸轮凸部部件12便到达第二位置，并且当凸轮凸部部件12的固定销孔12j与销孔10f和销孔10g对准时，销20、22、24由于弹簧24s的偏压力而移动。由此，凸轮凸部部件12维持在被固定于第二位置处的状态下(参照图7A)。

将基于图8中的流程图说明用于油控制阀CV的切换控制。首先，在步骤S801中，判定当前运转状态是否为预定运转状态。这里，ECU通过检索预先设定的数据或基于由发动机转速传感器19a检测出的发动机转速和由发动机负荷传感器19b检测出的发动机负荷执行预定计算来判定当前运转状态是否为预定运转状态。本实施方式中的内燃发动机是四缸发动机，并且在发动机负荷低的预定运转状态下能执行两个气缸暂停的断缸运转。在该内燃发动机中，上述可变气门装置适用于进行断缸运转的气缸。因此，预定运转状态被设定为执行断缸运转的运转状态。然而，在本发明中，预定运转状态可以是另一种运转状态。这里，如上所述，本发明适用的内燃发动机的气缸数量和其它事项不限于本实施方式，并且四缸发动机的两个气缸暂停的断缸运转仅为示例。

如果由于当前运转状态是预定运转状态而在步骤S801中作出肯定判定，则在步骤S803中接通液压压力。亦即，ECU控制油控制阀CV打开至第一预定打开位置(例如，全开位置)。这里，可以是固定的或可以是可变的第一预定打开位置被设定成使得施加上述等于或大于预定值的液压压力。由此，凸轮单元CU的固定销20、22、24例如变成图7B和图7C所示的状态，并且气门V的打开停止。

另一方面，如果由于当前运转状态不是预定运转状态而在步骤S801中作出否定判定，则在步骤S805中切断液压压力。亦即，ECU控制油控制阀CV关闭至第二预定打开位置(例如，完全关闭位置)。这里，可以是固定的或可以是可变的第二预定打开位置被设定成使得上述等于或大于预定值的液压压力未施加至销20，特别是使得凸轮凸部部件能返回图7A所示的状态。由此，凸轮单元CU变成图7A所示的状态，并且气门V的打开开始。

这里，回到图6A至图6H，将进一步说明当凸轮凸部部件12未固定在凸轮基部部件10上时凸轮凸部部件12的运动。凸轮轴S沿图6A至图6H中用箭头表示的方向旋转。当支承轴14到达最接近摇臂R的位置时(参照图6B)，摇臂R不仅与凸轮基部部件10的外表面(亦即，基圆部分BC)而且与凸轮凸部部件12相接触。由此，摇臂R开始推压凸轮凸部部件12的推压部12e的凹弯曲部12f。这里，气门弹簧VS被设定成不会通过弹簧18的偏压力而压缩和变形。因此，凸轮凸部部件12沿从第一位置朝向第二位置的方向被向上推动，并且开始围绕支承轴14旋转。然后，摇臂R与凸轮凸部部件12的接触部位经凹弯曲部12f到达过渡部12h，并且凸轮凸部部件12处于第二位置处(参照图6E)。此外，一旦凸轮轴S旋转，摇臂R与凸轮凸部部件12的接触部位便沿着凹弯曲部12g移动。此时，凸轮凸部部件12逐渐地并且平滑地相对于凸轮基部部件10朝向第一位置移动。然后，凸轮凸部部件12到达第一位置(参照图6H)，并且凸轮凸部部件12不与摇臂R相接触，主凸轮部12d的最大升程部位(或顶点部分)除外(参照图6A)。这里，当凸轮凸部部件12处于第一位置时，主凸轮部12d无需与摇臂R相接触。

这里，着重于图6B和图6G。应理解，在图6B的状态下凸轮凸部部件12与摇臂R的接触部位处的切线L1实质上是同时用于基圆部分BC的切线。此外应理解，在图6B的状态下凸轮凸部部件12与摇臂R的接触部位处的切线L2实质上是同时用于基圆部分BC的切线。因此，当凸轮凸部部件12未固定于凸轮基部部件10时，能伴随着凸轮轴S的旋转而平滑地开始摇臂R与凸轮凸部部件12的接触。然后，能伴随着凸轮轴S的进一步旋转而平滑地结束摇臂R与凸轮凸部部件12的接触。

此外，相比于主凸轮部12d的最大升程部位M的两侧的周侧面上的部分，凹弯曲部12f的凹形状在径向上呈凹状凹进。因此，凹弯曲部12f能与摇臂R牢固地接触并且能继续由摇臂充分挤压。此外，相比于主凸轮部12d的最大升程部位M的两侧的周侧面的部分，凸弯曲部12g的凸形在径向上呈凸状鼓起。因此，在从图6F的状态到图6G的状态的过程中，凸弯曲部12g能与摇臂R牢固地接触并且能继续由摇臂充分挤压。由于推压部12e这样形成，所以能抑制凸轮凸部部件12从与摇臂R接触的状态急剧地移动(例如，离开)，并防止相应部件之间的碰撞的发生等。

这里，第一实施方式中的凸轮凸部部件12的运动将与现有技术的凸轮凸部部件102的运动进行比较。在该实施方式中，以在图6A的状态下销孔12j相对于支承轴14的位置(参照图6E的点划线圆)为基准，将损失角β定义为销孔12j围绕支承轴的旋转角度。因此，损失角β在凸轮凸部部件12处于如图6A所示的位置时为零，并且朝向第二位置增大。图6E示出损失角β的示例，并且该角度为最大值。图9示出损失角β的曲线(实线)和损失角α的曲线(点划线)，以将损失角β的变化与现有技术中的图2B的损失角α的理想变化进行比较。如从图9理解的，第一实施方式中的凸轮凸部部件12的运动比现有技术中的凸轮凸部部件的运动更平滑。因此，根据本发明的第一实施方式，能更适当地防止凸轮凸部部件相对于凸轮基部部件的剧烈运动。凸轮凸部部件12的这种运动由于推压部12e设置于与主凸轮部12d不同的部位处而实现。凸轮凸部部件12的推压部12e是根据所期望的平滑运动而设计的。

以上，已说明了第一实施方式，但各种变型是可能的。首先，在上述第一实施方式中，如图10A所示，支承轴14配置在主凸轮部与推压部之间的两个连接部分之中并且位于凸轮凸部部件的主凸轮部的关闭侧的连接部分处。然而，如图10B所示，支承轴14可配置在位于凸轮凸部部件的主凸轮部的打开侧的连接部分处。然而，优选地，支承轴14应当配置在位于凸轮凸部部件的主凸轮部12d的关闭侧的连接部分处，如图10A所示，亦即，如上述第一实施方式中所示。通过图10A中的支承轴14的配置，能使凸轮凸部部件12刚好在凸轮凸部部件12到达第一位置之前相对于凸轮基部部件10的运动相比于图10B中的支承轴14的配置而言更缓和。因此，如上所述，能更适当地防止止挡销12c的碰撞。

此外，在第一实施方式中，销孔12j设置在凸轮凸部部件12上，并且为了选择性地相对于销孔定位固定销22，使用了另外两个销。然而，销的数量可被任意地设定为一个或多个。图11A至图11C示出固定机构的改型。图11A至图11C中的固定机构包括由弹簧26s向油路T3侧偏压的销部件26，并且在凸轮凸部部件12上设置有销接合孔12r。图11A示出如箭头所示施加液压压力(与上述第一实施方式不一样)并且销部件26与凸轮凸部部件的孔12r接合成使得凸轮凸部部件被固定于第二位置处的状态。图11B示出液压压力释放并且销部件26从销接合孔12r移开的状态。图11C示出凸轮凸部部件12已通过摆动而从第二位置移至第一位置侧的状态。因而，在图11A至图11C中的示例中，在上述步骤S803中释放液压压力，并且在步骤S805中施加液压压力。这里，在图11C的状态下，由于凸轮凸部部件12的摆动，孔12r已从允许与销部件26接合的位置移动。因此，凸轮凸部部件12的孔12r在图11C的截面图中未出现。

图12A至图12C示出固定机构的又一改型。图12A至12C中的固定机构构造成使得销接合孔未特别地设置在凸轮凸部部件12上并且销部件26在形成本来设置在凸轮凸部部件12上的孔12b的壁部处支承凸轮凸部部件12。已基于图11A至图11C说明了销部件26的驱动，亦即液压控制。图12A示出销部件如箭头所示通过液压压力推压并且销部件到达销部件与凸轮凸部部件接合成使得凸轮凸部部件被固定于第二位置处的位置的状态。图12B示出液压压力释放以使得销部件和凸轮凸部部件分离的状态。图12C示出凸轮凸部部件已通过摆动而从第二位置移至第一位置的状态。

图13A至图13D示出固定机构的又一改型。图13A至图13D中的固定机构构造成使得支承部件27设置在内轴部10d的油路中，止挡部件28的支承位置通过沿轴线方向对支承部件27的驱动而改变，并且由此凸轮凸部部件12被保持。尽管未示出，但止挡部件28接合成能够在支承部件27的表面上滑动。支承部件27沿轴线方向移动，并且由此止挡部件28能沿径向移动。支承部件27包括接纳凹陷部27a和隆起部27b。图13A和图13B示出这样的状态：支承部件27由箭头所示的液压压力向支承位置推压并且由此止挡部件28由支承部件27的隆起部27b沿径向朝外向上推压以使得凸轮凸部部件12被保持并固定于第二位置处。图13C和图13D示出这样的状态：由于未施加等于或大于预定值的液压压力，所以支承部件27由于弹簧27s的偏压而处于非支承位置处并且止挡部件28定位在接纳凹陷部27a上以使得凸轮凸部部件12通过弹簧18的偏压力而处于第一位置。这里，图13A和图13C各自都是与凸轮轴的轴线平行的截面的图，而图13B和图13D各自都是与凸轮轴的轴线垂直的径向截面的图。

此外，在上述实施例中，用于将凸轮凸部部件向第一位置偏压的弹簧18配置在两个凸轮凸部部件之间的凹陷部中。然而，弹簧18可配置在其它部位处。弹簧18可相对于凸轮凸部部件12配置在凸轮单元的轴线方向端部侧。此外，弹簧可配置在凸轮单元的内部。此外，可使用各种弹簧如扭力弹簧和螺旋弹簧作为弹簧18，弹簧18是弹性部件(偏压部件)。

接下来，将说明本发明的第二实施方式。在本实施方式中，本发明中的可变气门装置适用于进气门和排气门中的每一者。在下文中，将仅说明第二实施方式的特征性构成。对于与已经说明的构成要素对应的构成要素，赋予了相同的附图标记，并且省略了重复说明。

在上述第一实施方式中，凸轮基部部件10具有外表面，该外表面的形状是基圆部分BC的形状，并且凸轮基部部件10对气门的升程量为零。然而，凸轮基部部件可具有与比由凸轮凸部部件12所实现的升程量(第二升程量)小但不为零的升程量(第一升程量)对应的外表面，并且第二实施方式具有构造成实现这一点的凸轮基部部件。图14A是示出沿着同一时间轴的排气门的升程曲线EV和进气门的升程曲线IV的曲线图。这里，排气门的升程曲线EV和进气门的升程曲线IV可部分地重叠，但无需重叠。

图14A示出排气门的两条升程曲线EV1、EV2。实线所示的升程曲线EV1是摇臂由凸轮凸部部件驱动时的升程曲线，而虚线所示的升程曲线EV2是摇臂由凸轮基部部件的外表面驱动时的升程曲线。图14B示出用于具有与各升程曲线对应的构型的排气门的凸轮单元的凸轮基部部件和凸轮凸部部件之间的关系。在图14B中，基准基圆用虚线示出，并且凸轮基部部件10具有与相对较小的升程曲线EV2对应的形状。凸轮凸部部件12被示出为使得主凸轮部12d从凸轮基部部件10突出。亦即，在图14B中，凸轮凸部部件处于第二位置。

此外，图14A示出进气门的两条升程曲线IV1、IV2。用实线示出的升程曲线IV1是由凸轮凸部部件所实现的升程曲线，而虚线所示的升程曲线IV2是由凸轮基部部件的外表面所实现的升程曲线。图14C示出用于具有与各升程曲线对应的构型的进气门的凸轮单元的凸轮基部部件和凸轮凸部部件之间的关系。在图14C中，基准基圆用虚线示出，并且凸轮基部部件10具有与相对较小的升程曲线IV2对应的形状。凸轮凸部部件12配置成使得主凸轮部从凸轮基部部件10部分地突出。亦即，在图14C中，凸轮凸部部件处于第二位置。

如图14A所示，排气门的两条升程曲线EV1、EV2在关闭侧重叠(或重合)。因此，当凸轮凸部部件处于第二位置时，凸轮凸部部件12的主凸轮部12d的关闭侧部分在从凸轮轴S的轴线方向看去时与凸轮基部部件10的外表面重合(参照图14B)。类似地，如图14A所示，进气门的两条曲线IV1、IV2在打开侧重叠(或重合)，并且处于第二位置的凸轮凸部部件12的主凸轮部12d的打开侧部分在从凸轮轴S的轴线方向看去时与凸轮基部部件的外表面重合(参照图14C)。

这里，图15A和图15B示出用于排气门的凸轮单元的凸轮基部部件10和凸轮凸部部件12之间的关系。图15A示出凸轮凸部部件相对于凸轮基部部件处于第二位置的状态，而图15B示出凸轮凸部部件相对于凸轮基部部件处于第一位置的状态。如图15A和图15B所示，在周向上存在两个部位作为凸轮凸部部件12的主凸轮部12d和推压部12e之间的连接部分，亦即，存在位于主凸轮部12d的打开侧的连接部分和位于主凸轮部12d的关闭侧的连接部分。在各连接部分中，支承轴14配置在位于打开侧的连接部分处。这里，图15A和图15B中的箭头示出凸轮轴的旋转方向。

另一方面，图16A和图16B示出用于进气门的凸轮单元的凸轮基部部件10和凸轮凸部部件12之间的关系。图16A示出凸轮凸部部件12相对于凸轮基部部件10处于第二位置的状态，而图16B示出凸轮凸部部件相对于凸轮基部部件处于第一位置的状态。如图16A和图16B所示，支承轴14配置在位于主凸轮部12d的关闭侧的连接部分处。这里，图16A和图16B中的箭头示出凸轮轴的旋转方向。

因而，就排气门而言，由凸轮凸部部件12所实现的升程曲线和由凸轮基部部件10所实现的升程曲线在关闭侧重叠，并且支承轴14配置在位于凸轮凸部部件的主凸轮部12d的打开侧的连接部分处。另一方面，就进气门而言，由凸轮凸部部件12所实现的升程曲线和由凸轮基部部件10所实现的升程曲线在打开侧重叠，并且支承轴14配置在位于凸轮基部部件的主凸轮部的关闭侧的连接部分处。支承轴14的设置位置被选择性地设定为凸轮凸部部件12在第一位置与第二位置之间围绕支承轴14的摆动角(与上述损失角β对应)相对较小的侧(参照图15A中的角γ＜图17A中的角δ)(由此，凸轮凸部部件12相对于凸轮基部部件10的往复运动的范围变得相对较小)。因此，即使在发动机转速较高的运转范围内，也能更适当地切换各气门的升程量。

然而，如图17A和图17B(图17A和图17B分别与图15A和图15B对应)所示，在用于排气门的凸轮单元中，支承轴14可构造成配置在位于凸轮凸部部件的主凸轮部12d的关闭侧的连接部分处。此外，如图18A和图18B(图18A和图18B分别与图16A和图16B对应)所示，在用于进气门的凸轮单元中，支承轴14可构造成配置在位于凸轮凸部部件的主凸轮部的打开侧的连接部分处。

接下来，将说明本发明的第三实施方式。第三实施方式中的可变气门装置构造成使得凸轮凸部部件12相对于凸轮基部部件10直线地执行往复运动。在下文中，将仅说明本实施方式的特征性构成。对于与已经说明的构成要素对应的构成要素，赋予了相同的附图标记，并且省略了重复说明。

图19A和图19B示出第三实施方式中的可变气门装置的主要部分。图19A示出凸轮凸部部件12处于第二位置的状态，而图19B示出凸轮凸部部件12处于第一位置的状态。凸轮凸部部件12包括主凸轮部12d和推压部12e。推压部12e形成为在图19A和图19B中(亦即，在与凸轮轴的轴线方向正交的表面上)具有镜像对称性，并且形成为使得凸轮凸部部件12在凸轮凸部部件12的前期推压阶段和后期推压阶段中的每个阶段中都平滑地开始与摇臂R接触或从摇臂R离开。

凸轮凸部部件12在内轴部10d的外表面与形成凸轮凸部部件12的孔12b的壁面之间包括弹簧30。弹簧30构造成朝向第一位置偏压凸轮凸部部件12。

当凸轮凸部部件未由固定机构(与第一实施方式中的固定机构相同)利用销固定于第二位置处时，凸轮凸部部件12通过凸轮轴S的旋转而在第一位置与第二位置之间相对于凸轮基部部件10直线地执行往复运动。

内轴部10d包括彼此对向的平坦侧面10p、10q。另一方面，凸轮凸部部件12在孔12b的壁面上包括能沿着侧面10p、10q滑动的内表面12p、12q。此外，凸轮凸部部件12能移动的范围被限制在凸轮凸部部件12的孔12b的大小的范围内。因此，在第三实施方式中，孔12b和内轴部10d构成限制机构。

本发明的实施方式不限于仅上述实施方式，并且本发明包括通过权利要求规定的本发明的思想中包含的所有改型、应用和等同物。因此，本发明不应当被限制性地解释，并且能适用于属于本发明的思想的范围的其它任意技术。

Claims (9)

1.一种用于内燃发动机的可变气门装置，所述可变气门装置能够改变发动机气门的升程量，所述可变气门装置的特征在于：

设置在凸轮轴上的凸轮基部部件，所述凸轮基部部件构造成根据所述凸轮轴的旋转而旋转；

设置成能相对于所述凸轮基部部件移动的凸轮凸部部件，所述凸轮凸部部件包括主凸轮部和推压部，所述推压部处于与所述主凸轮部不同的位置处；

设置在所述凸轮基部部件与所述凸轮凸部部件之间的弹性部件；和

固定机构，所述固定机构构造成将所述凸轮凸部部件固定在所述凸轮基部部件上，

所述凸轮凸部部件构造成使得

(a)所述凸轮凸部部件能在第一位置与第二位置之间相对于所述凸轮基部部件移动，

(b)当所述凸轮凸部部件处于所述第一位置时，所述凸轮凸部部件的所述推压部处于相对于所述凸轮基部部件突出的状态下且所述主凸轮部处于不相对于所述凸轮基部部件突出的状态下，

(c)当所述凸轮凸部部件处于所述第二位置时，所述推压部处于不相对于所述凸轮基部部件突出的状态下且所述主凸轮部处于相对于所述凸轮基部部件突出的状态下，

(d)所述凸轮凸部部件构造成在所述凸轮凸部部件由所述弹性部件朝向所述第一位置偏压并且所述推压部由所述发动机气门或与所述发动机气门连结的随动件推压时从所述第一位置侧朝向所述第二位置侧移动，并且

(e)所述凸轮凸部部件构造成在所述凸轮凸部部件处于所述第二位置时由所述固定机构固定在所述凸轮基部部件上。

2.根据权利要求1所述的可变气门装置，其特征还在于

构造成限制所述凸轮凸部部件相对于所述凸轮基部部件的移动范围的限制机构。

3.根据权利要求1或2所述的可变气门装置，其特征在于

所述凸轮凸部部件构造成相对于所述凸轮基部部件围绕支点部件移动。

4.根据权利要求3所述的可变气门装置，其特征在于

所述支点部件设置在将所述凸轮凸部部件的所述主凸轮部和所述推压部连接并且在周向上间隔开的两个连接部分中的任意一个连接部分处。

5.根据权利要求4所述的可变气门装置，其特征在于

所述凸轮凸部部件的所述推压部包括位于所述支点部件侧的凹弯曲部和与所述凹弯曲部隔离开的凸弯曲部。

6.根据权利要求4或5所述的可变气门装置，其特征在于

所述凸轮基部部件的外周面具有基准基圆的形状，并且

所述支点部件配置在所述两个连接部分之中位于所述凸轮凸部部件的所述主凸轮部的闭合侧的连接部分处。

7.根据权利要求4或5所述的可变气门装置，其特征在于

当所述发动机气门的第一升程曲线和所述发动机气门的第二升程曲线在闭合侧或打开侧重叠时，所述支点部件的设置位置被设定于所述两个连接部分之中使摆动角相对较小的一个连接部分，所述第一升程曲线是所述凸轮凸部部件未固定于所述第二位置处时的升程曲线，所述第二升程曲线是所述凸轮凸部部件固定于所述第二位置处时的升程曲线，所述摆动角是所述凸轮凸部部件在所述第一位置与所述第二位置之间围绕所述支点部件的摆动角。

8.根据权利要求1或2所述的可变气门装置，其特征在于

所述凸轮凸部部件构造成相对于所述凸轮基部部件直线地执行往复运动。

9.根据权利要求8所述的可变气门装置，其特征在于

所述凸轮凸部部件的所述推压部在与所述凸轮轴的轴线方向正交的表面上具有镜像对称性。