专利名称：凸轮结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于内燃机(引擎)的凸轮结构。
背景技术：
作为一种构成引擎的气门机构的凸轮结构，已知这样一种凸轮结构，其中在凸轮凸角(cam lobe)的本体凸轮(base cam)的气门升程部的远端部分处设置有滚轮(roller)。与没有滚轮的凸轮结构相比，具有滚轮的凸轮结构(如上述传统凸轮结构)可获得较多的优势，包括改进燃料经济性，这是由于在引擎的低转速区中降低了摩擦和减小了凸轮驱动转矩。例如，下面的PTLl和PTL2公开了具有滚轮的凸轮结构的具体实例。PTLl公开了一种凸轮结构(图中未示出)，其包括凸轮轴和凸轮凸角，凸轮轴与引 擎的操作关联地旋转，凸轮凸角驱动引擎的气门机构的从动件部分。凸轮凸角具有本体凸轮和滚轮。本体凸轮由一个圆柱形部件和将圆柱形部件夹在中间的两个板状凸轮片构成，并且本体凸轮具有本体环形部和气门升程部。滚轮设置在气门升程部的远端部分处，并且适于关于与凸轮轴的轴线平行的轴线自由旋转。凸轮轴通过本体环形部中形成的轴安装孔插入，并且滚轮的旋转轴通过气门升程部中形成的轴安装孔插入。PTL2公开了一种凸轮结构(图中未示出)，其包括凸轮轴和凸轮凸角，凸轮轴与引擎的操作关联地旋转，凸轮凸角驱动引擎的气门机构的从动件部分。凸轮凸角具有本体凸轮和滚轮，本体凸轮由本体环形部和气门升程部构成，滚轮设置在气门升程部的远端部分处并且适于关于与凸轮轴的轴线平行的轴线自由旋转。在气门升程部中，远端部分的整个外周面被切削，以便形成切口部。滚轮在本体凸轮中装配在切口部中，并且滚轮旋转轴被通过螺钉固定于本体凸轮的两个侧面的板件支撑。切口部的与滚轮的外周面相对的对向面(opposing face)形成为朝向滚轮弯曲的曲面。对向面的曲率半径和滚轮的外周面的曲率半径的中心位于相同位置，并且在对向面和滚轮的外周面之间限定出具有恒定宽度的间隙。引用列表专利文献[PTL1]JP-UM-A-63-147505[PTL2]JP-UM-A-63-06580
发明内容
技术问题PTLl和PTL2中所公开的具有滚轮的凸轮结构存在下列问题。在具有滚轮的凸轮结构中，从凸轮凸角的耐用性观点来看，期望不是滚轮部分而是本体凸轮部分承受气门加速度的峰值，即凸轮凸角从气门机构的从动件部分接收的最大负荷。然而，在PTLl和PTL2的任一篇中，没有公开关于本体凸轮部分承受气门加速度的峰值的结构。
此外，在PTLl中所公开的凸轮结构的情况中，由于气缸介于两个凸轮片的本体环形部之间，所以本体环形部的整个厚度较大。另一方面，由于两个凸轮片的气门升程部之间没有设置构件，所以气门升程部的整个厚度较小。即，与气门机构的从动件的接触面面积在气门升程部中变窄。藉此，即使不是滚轮部分而是本体凸轮部分承受气门加速度的峰值，也是狭窄的气门升程部承受气门加速度的峰值。因此，担心不能获得足够的耐用性。此外，在PTL2中所公开的凸轮结构的情况中，切口部的对向面的曲率半径和滚轮的外周面的曲率半径的中心位于相同位置。因此，在切口部的对向面和滚轮的外周面之间限定的间隙变得狭窄并且恒定。即，间隙的开口狭窄。藉此，选择滚轮直径的灵活性变小。而且，难以将润滑剂通过间隙供应给滚轮。此外，在异物(例如粉屑)进入间隙的情况下，异物的排出性能不佳，所以担心剩余的粉屑咬入滚轮中。在分别形成凸轮凸角和凸轮轴的情况下，考虑将凸轮凸角通过销连接至凸轮轴。然而，根据在凸轮凸角中设置销孔的位置，担心凸轮凸角的耐用性变差。藉此，当使用销时，需要巧妙地设置销孔。
因此，本发明的一个有利方面在于提供一种凸轮结构，通过使本体凸轮部分以可靠的方式承受气门加速度的峰值，该凸轮结构能够获得抵抗气门加速度的峰值的足够的耐久性。解决问题的方案根据本发明的一个优势，提供一种凸轮结构，包括凸轮轴，被配置成与内燃机的操作关联地旋转；以及凸轮凸角，被配置成驱动内燃机的气门机构的从动件部分，其中凸轮凸角包括本体凸轮，形成有本体环形部和气门升程部；以及滚轮，设置在气门升程部的远端部分处并且被配置成关于与凸轮轴的轴线平行的轴线旋转，本体凸轮具有气门加速度特征，即在气门升程开始时产生气门加速度的第一正峰值，在气门升程结束时产生气门加速度的第二正峰值，并且气门加速度在第一峰值与第二峰值之间为负，并且滚轮的外直径和安装位置被设定为，使得在第一和第二峰值之间，气门机构的从动件部分在气门升程的开始侧上从气门升程部行进到滚轮，并且在气门升程的结束侧上从滚轮行进到气门升程部。凸轮结构可这样配置滚轮设置在形成于气门升程部的远端部分中的切口部中；并且切口部的与滚轮的外周面相对的对向面的边缘部分设置在比产生第一和第二峰值的部分更靠近气门升程部的远端部分的位置处。凸轮结构可这样配置切口部的对向面为朝着滚轮弯曲的曲面；并且该曲面的曲率半径和滚轮的外周面的曲率半径的中心位于不同位置，且曲面的曲率半径被设定成比滚轮的外周面的曲率半径大。凸轮结构可这样配置凸轮独立于凸轮轴而形成；本体环形部形成有轴安装孔，凸轮轴通过该轴安装孔插入；并且凸轮通过销连接至凸轮轴，所述销插入形成于对向面中的销孔中。可设定销孔的直径，使得在销孔的内周面与销的外周面之间形成有间隙。凸轮结构可这样配置凸轮轴在其内部包括润滑剂流过的油路；并且销包括油孔，在销连接至凸轮轴的状态下，该油孔与油路连通并且在设置于切口部的对向面上的端部处开口。本发明的有益效果根据本发明，提供一种凸轮结构，包括凸轮轴，被配置成与内燃机的操作关联地旋转；以及凸轮凸角，被配置成驱动内燃机的气门机构的从动件部分，其中凸轮凸角包括本体凸轮和滚轮，本体凸轮形成有本体环形部和气门升程部，滚轮设置在气门升程部的远端部分处并且被配置成关于与凸轮轴的轴线平行的轴线旋转；本体凸轮具有气门加速度特征，即，在气门升程开始时产生气门加速度的第一正峰值，在气门升程结束时产生气门加速度的第二正峰值，并且气门加速度在第一峰值与第二峰值之间为负；并且滚轮的外直径和安装位置被设定为，使得在第一峰值和第二峰值之间，气门机构的从动件部分在气门升程的开始侧处从气门升程部行进到滚轮，并且在气门升程的结束侧处从滚轮行进到气门升程部。因此，不是由滚轮部分而是由本体凸轮承受气门加速度的第一和第二峰值，即凸轮凸角从气门机构的从动件部分接收的最大负荷。藉此，提高了凸轮凸角的耐用性，其中，滚轮安 装在本体凸轮的气门升程部的远端部分中。而且，滚轮设置在形成于气门升程部的远端部分中的切口部中，并且，切口部的与滚轮的外周面相对的对向面的边缘部分设置在比产生第一和第二峰值的部分更靠近气门升程部的远端部分的位置处。因此，气门加速度的第一和第二峰值可由本体凸轮的气门升程部的未设置有切口部因此厚度较大的部分承受。换言之，第一和第二加速度峰值可由与气门机构的从动件部分具有较大接触面面积的部分承受。藉此，提高了凸轮凸角的耐用性。切口部的对向面为朝着滚轮弯曲的曲面，并且该曲面的曲率半径和滚轮的外周面的曲率半径的中心位于不同位置，且曲面的曲率半径被设定成比滚轮的外周面的曲率半径大。因此，可获得下面的功能和优点。即，通过将切口部的对向面形成为曲面，可容易地设定切口部，这可提高选择滚轮的外直径和安装位置时的灵活性。此外，切口部的对向面(曲面)的曲率半径和滚轮的外周面的曲率半径的中心位于不同位置。此外，曲面的曲率半径被设定成比滚轮的外周面的曲率半径大。因此，在滚轮的外周面与切口部的对向面之间形成了具有较宽开口和较窄中心部分的间隙(通道)。因此，切口部的对向面的边缘部分可搜集(scoop up)气门机构的从动件部分(例如，气门挺杆)上的润滑剂，以便通过滚轮的旋转将润滑剂供应给滚轮部分。这改进了滚轮周围的润滑性，并且在切口部中可保持适当量的润滑剂。因此，减小了滚轮和从动件部分之间的滑动阻力。此外，由于在滚轮的外周面和切口部的对向面之间限定有宽间隙，所以可提供良好的异物(例如粉屑)排出性能，从而能够防止异物咬入滚轮中。而且，通过滚轮的外周面和切口部的对向面之间的增大间隙，可改善滚轮的装配性。凸轮独立于凸轮轴而形成；本体环形部形成有轴安装孔，凸轮轴通过该轴安装孔插入，并且凸轮通过销连接至凸轮轴，所述销插入形成于对向面中的销孔中。因此，销孔的一个开口设置在切口部的对向面上，并且销孔的另一开口设置在本体环形部的外周面上。藉此，防止了气门升程部与从动件部分的接触面面积的减少，换言之，凸轮凸角的耐用性不会变差，由此能够抑制制造凸轮凸角时造成的扭曲的发生。凸轮轴在其内部包括润滑剂流过的油路；并且销包括油孔，在销连接至凸轮轴的状态下，该油孔与油路连通并且在设置于切口部的对向面上的端部处开口。藉此，由于润滑剂能够以可靠的方式供应给切口部，所以能够以更可靠的方式减小滚轮和从动件部分之间的滑动阻力。此外，由于润滑剂流过的油孔设置在销的内部，所以不需要在凸轮凸角中设置另一个孔，从而能够维持凸轮凸角的耐用性。
图IA为根据本发明的一个实施方式的凸轮结构的侧视图，并且图IB为沿图IA中的线A-A剖开的剖视图；图2为沿图IB中的线B-B剖开的剖视图；图3为示出销连接到凸轮轴之前的状态的剖视图；图4为采用根据本发明的实施方式的凸轮结构的气门机构的简图；
图5A为根据本发明的一个比较实例的凸轮结构的侧视图，并且图5B为沿图5A中的线C-C剖开的剖视图；图6为比较根据本发明的实施方式的凸轮结构和根据本发明的比较实例的凸轮结构的气门升程中所涉及的各个区域的示图；图7为比较根据本发明的实施方式的凸轮结构和根据本发明的比较实例的凸轮结构的气门启动特征的示图。参考符号列表11凸轮结构12凸轮轴12a 通孔12b 油路13凸轮凸角14本体凸轮14a本体环形部14b气门升程部14c轴安装孔14d气门升程远端部分14e 切口部14f气门升程近端部分14g切口部的对向面14h、14i对向面的边缘部分14j 销孔14k、14m 销孔的开口14η轴安装孔15 滚轮15a滚轮旋转轴15b轴安装孔16切口部的对向面与滚轮的外周面之间的间隙16a、16b 间隙的开口
16c间隙的中心部分20a产生气门加速度的第一峰值的部分20b产生气门加速度的第二峰值的部分22 销22a 油孔23销孔的内周面与销的外周面之间的间隙30气门机构31气门挺杆
32固定部33气门弹簧41气门(进气门或排气门)51凸轮结构
具体实施例方式下文中，将参照附图详细描述本发明的实施方式。参照图1A、图1B、图2和图3描述根据本发明的实施方式的凸轮结构11。如这些图中所示，该实施方式的凸轮结构11包括凸轮轴12和凸轮凸角13，凸轮轴与车辆驱动引擎的操作关联地旋转，凸轮凸角驱动引擎的气门机构的从动件。虽然未示出，但是凸轮轴12上设置有多个凸轮13，以便与引擎的各个气缸中的气门(进气门或排气门)的数量对应。这些凸轮凸角13具有相同的外形。凸轮凸角13具有本体凸轮14和滚轮15。本体凸轮14形成有本体环形部14a和气门升程部14b，并且具有沿着其整个外周连续延伸的外周面。凸轮结构11沿着图IB中箭头D所表示的方向旋转。如图IB中所示，气门升程部14b在其右侧具有气门升程的开始侧，并且在其左侧具有气门升程的结束侧。换言之，图I中气门升程部14b的右侧为气门打开侧，而左侧为气门关闭侧。切口 14e设置在气门升程部14b的远端部分(凸轮顶部)14d中。切口部14e在宽度方向(图IB中从左到右的方向)上形成在气门升程部14b的远端部分14d(气门升程远端部分)的中央部分中。藉此，在气门升程的开始侧和气门升程的结束侧上的气门升程部14b的近端部分14f (气门升程近端部分)处，气门升程部14b的厚度与本体环形部14a一样厚。另一方面，气门升程远端部分14d处的气门升程部14b的整个厚度比气门升程近端部分14f处的厚度小，二者相差切口部14e的厚度。滚轮15设置在气门升程远端部分14d中并且适于关于与凸轮轴12的轴线平行的轴线自由旋转。滚轮15以如下状态安装在气门升程远端部分14d中，使得穿过形成于滚轮15中以便与凸轮轴12的轴线平行的轴安装孔15b并且穿过形成于气门升程远端部分14d中的轴安装孔14η插入旋转轴15a而将滚轮15装配在切口部14e中。此外，滚轮15安装成使得其外周面的一部分比气门升程远端部分14d的外周面相比进一步径向朝外突出。虽然后文中将详细地说明，但是本体凸轮14在气门升程的开始侧上产生气门加速度的第一正峰值，并且在气门升程的结束侧上产生气门加速度的第二正峰值。换言之，在气门升程的开始侧和气门升程的结束侧上，产生凸轮凸角13从气门机构的从动件部分中接收的要承受的最大负荷。本体凸轮14的气门特征在于，在气门加速度的第一峰值和气门加速度的第二峰值之间的气门加速度为负。设定滚轮15的外直径和安装位置，使得在气门加速度的第一峰值和气门加速度的第二峰值之间，气门机构的从动件部分在气门升程的开始侧上从气门升程部14b行进(ride on)到滚轮15，而在气门升程的结束侧上从滚轮15行进到气门升程部14b。切口部14e的对向面14g与滚轮15的外周面相对，该对向面形成为朝着滚轮15 (气门升程部14b的远端)凹入式弯曲的曲面。而且，对向面(曲面)14g的曲率半径和滚轮15的外周面的曲率半径的中心位于不同位置，并且对向面的曲率半径被设定成比滚轮的外周面的曲率半径大。藉此，限定在对向面Hg和滚轮15的外周面之间的间隙(通道)16在左右端部的开口 16a、16b处较宽而在其中心部分16c处较窄。对向面14g的一个边缘部分14h被设定成比产生气门加速度的第一峰值的部分(图IB中星号表示的部分)20a更靠近气门升程远端部分14d。类似地，对向面14g的另一边 缘部分14i被设定成比产生气门加速度的第二峰值的部分(图IB中星号表示的部分)20b更靠近气门升程远端部分14d。即，产生第一和第二峰值的部分20a、20b被设定为位于气门升程部14b的未形成切口部14e的较厚部分中。因此，产生气门加速度的第一和第二峰值的部分20a、20b与气门机构的从动件具有较大的接触面面积。如图IB所示，在凸轮结构11(凸轮凸角13)的气门升程的开始侧和气门升程的结束侧上，区域al、al'为气门升程部14b的未形成切口部14e因此厚度较大的区域，区域bl、bl'为气门升程部14b的形成有切口部14e因此厚度较小的区域，区域cl、cl'为滚轮15的与气门启动有关的区域，并且区域dl为本体环形部14a的区域。S卩，区域al、al'为与气门机构的从动件部分具有较大接触面面积的区域，区域bl、bl'为与气门机构的从动件部分具有较小接触面面积的区域，以及区域Cl、Cl'为气门机构的从动件部分从气门升程部14b行进到滚轮15的区域。区域al、al'和区域bl、bl'以及区域cl、cl'之间的界限位置根据切口部He的对向面14g的曲率半径及滚轮15的外直径和安装位置的设定而变。凸轮凸角13独立于凸轮轴12而形成。凸轮轴12穿过设置于本体环形部14a中的轴安装孔14c而插入。然后，凸轮凸角13通过销22连接至凸轮轴12，该销通过设置于对向面14g中的销孔14j而穿过凸轮轴12插入凸轮凸角13中。为了进一步描述，凸轮轴12具有沿着与凸轮轴12的轴线垂直的方向而形成的通孔12a。销22插入(压配合)到通孔12a中，以便固定在其内的适当位置中，由此将销22固定于凸轮轴12中。销孔14j形成于本体凸轮14中，以便在与凸轮轴12的轴线垂直的方向上延伸，凸轮轴12穿过轴安装孔14c插入。销孔14j 一端的开口 14k设置在对向面14g上，并且另一端的开口 14m设置在本体环形部14a的外周面上。此外，设定销孔14j的直径，使得销孔14j的内周面和销22的外周面之间形成间隙23。此外，油路12b形成在凸轮轴12中，并且油孔22a形成在销22中。油路12b形成在凸轮轴12中，以便沿着凸轮轴12的轴线方向延伸，并且润滑剂流过油路12b的内部。由于销22穿过通孔12a插入凸轮轴12中并插入本体凸轮14的销孔14 j中，使得销22连接至凸轮轴12，油孔22a形成在销22中，以便与油路12b连通并且在设置于切口部14e的对向面Hg上的端部处开口。因此，从润滑剂供应装置供应的以便在油路12b内流动的润滑剂从油孔22a的一个端部(开口 )流入油孔22a中，在油孔22a内流动，并且从另一端部(开口)流出，以便供应给滚轮15。接下来，将参照图4描述采用该实施方式的凸轮结构11的气门机构的构造。如图4所示，气门机构30由凸轮结构11、由凸轮结构11驱动的气门挺杆31 (气门机构的从动件部分)、固定部32以及设置在气门挺杆31与固定部32之间的气门弹簧33构成。气门41的近端部分连接至气门挺杆31。在凸轮结构11的本体凸轮14的本体环形部14a与气门挺杆31之间设置有微小的间隙，以便防止发生不必要的气门打开或关闭操作。气门为进气门或排气门。当凸轮轴12与引擎的操作关联地沿箭头D所示的方向旋转时，凸轮凸角13与凸 轮轴12 —起旋转。当发生这种情况时，由于设置有间隙，所以本体凸轮14的本体环形部14a面向气门挺杆31时本体环形部14a不会向气门挺杆31施加压力。因此，气门41既不执行打开操作也不执行关闭操作，而是通过气门弹簧33的弹簧力而保持处于完全关闭状态。之后，当凸轮凸角13进一步旋转使得气门挺杆31从本体凸轮14的本体环形部14a行进到气门升程部14b时，气门升程部14b推动气门挺杆31。藉此，克服气门弹簧33的弹簧力，气门41与气门挺杆31 —起被向下推动，由此气门41开始打开。即，气门41开始升程。接着，当气门挺杆31从气门升程部14b行进到滚轮15时，滚轮15推动气门挺杆
31。藉此，克服气门弹簧33的弹簧力，气门41被进一步向下推动，并且气门升程进一步增力口，从而气门升程的量达到最大。之后，气门41通过气门弹簧33的弹簧力被向上推并开始关闭。即，气门41开始结束气门升程。此后，气门完全关闭。接下来，将参照图5A和图5B描述本发明的比较实例的凸轮结构51。比较实例的凸轮结构51与凸轮结构11的不同之处在于，切口部14e的与滚轮15的外周面相对的对向面14g形成为平面。凸轮结构51的其他构造与凸轮结构11的构造相似。如图5B中所示，在凸轮结构51 (凸轮凸角13)的气门升程的开始侧和气门升程的结束侧上，区域a2、a2'为气门升程部14b的未形成切口部14e因此厚度较大的区域，区域b2、b2'为气门升程部14b的形成有切口部14e因此厚度较小的区域，区域c2、c2'为滚轮15的与气门启动有关的区域，并且区域d2为本体环形部14a的区域。S卩，区域a2、a2'为与气门机构的从动件部分具有较大接触面面积的区域，区域b2、b2/为与气门机构的从动件部分具有较小接触面面积的区域，以及区域c2、c2'为气门机构的从动件部分从气门升程部14b行进到滚轮15的区域。图6示出了凸轮结构11的区域al、al'、bl、bl'、cl、cl'、dl与凸轮结构51的区域a2、a2, , b2,b2/、c2、c2,、d2的比较结果。在凸轮结构11中，对向面14g形成为曲面，然而在凸轮结构51中，对向面14g形成为平面。藉此，在凸轮结构11中，产生气门加速度的第一和第二峰值的部分20a、20b设置在气门升程部14b的厚度较大的区域al、al'中。相对照，在凸轮结构51中，产生气门加速度的第一和第二峰值的部分20a、20b设置在气门升程部14b的厚度较小的区域b2、b2'中。凸轮结构11的区域cUcl'和dl与凸轮结构51的区域c2、c2'和d2相同。接着，将参照图7描述凸轮结构11和凸轮结构51的气门启动特征(气门升程特征的结束，气门加速度特征)。如(a)到(d)示出了当凸轮结构11、51沿箭头D所示的方向旋转时凸轮结构11、51在各个凸轮旋转角度处的状态。用实线表示其中切口部14e的对向面14g形成为曲面的结构11的各个状态，而用交替的长短虚线表示其中对向面14g形成为平面的结构51的各个状态。如(e)所示,左纵坐标轴表示气门升程的量,右纵坐标轴表示气门加速度，并且横坐标轴表示凸轮旋转角度。在图7中，点线表示本体凸轮14的气门升程特征，实线表示本体凸轮14的气门加速度特征。此外，在图7中，交替的长短虚线表示滚轮15的气门升程特征，链式双虚线表示滚轮的气门加速度特征。注意，气门加速度为表示气门的角速度的时间微分的数值。如图7的(e)所示，凸轮结构11和凸轮结构51具有相同的气门升程特征和气门加速度特征。从中看出，无论切口部14e的对向面14g的形状如何，气门升程特征和气门加速度特征都固定。另一方面，气门升程特征和气门加速度特征在这两个结构之间的不同与产生气门加速度的第一和第二峰值的区域有关。为了进行详细的描述，如图7的(e)所示，在凸轮结构11、51的气门加速度特征中，产生气门加速度的正峰值Pl到P6。在气门升程的开始侧上，首先，当气门挺杆31从本体凸轮14的本体环形部14a (区域dl、d2)行进到气门升程部14b (区域al、a2)时，产生气门加速度的小峰值Pl。此后，一旦气门角速度变成零之后，则产生气门加速度的大峰值P2 (气门加速度的第一峰值)，并且气门升程(气门41的开口)迅速增大。然后，在凸轮结构11中，由于通过将切口部He的对向面14g形成为曲面而调整边缘部分14h的位置，所以在气门升程部14b的厚度较大的区域al中产生气门加速度的峰值P2。另一方面，在凸轮结构51中，切口部14e的对向面14g形成为平面，并且边缘部分14h的位置不被调整。因此，在气门升程部14b的厚度小的区域b2中产生气门加速度的峰值P2。在产生气门加速度的峰值P2之后，气门加速度减小为负。当气门挺杆31从本体 凸轮14的气门升程部14b(区域b2)行进到滚轮15(区域c2)时，产生比气门加速度的峰值P2小的气门加速度的峰值P3。换言之，在凸轮结构11中，在本体凸轮14的气门加速度特征中，滚轮15的外直径和安装位置被设定为，使得在气门升程的开始侧上已经产生气门加速度的正峰值P2之后，当气门加速度减小为负时，或者在气门加速度从气门加速度的峰值P2减小的中间，气门挺杆31从本体凸轮14的气门升程部14b (区域bl)顺利地行进到滚轮15 (区域Cl)。在已经产生气门加速度的峰值P3之后，气门加速度保持为负的状态继续。然而，在此期间，气门升程(气门41的开口)的量达到其最大值，之后，气门升程的量减小。即，出现从气门升程的开始到气门升程的结束的过渡。换言之，出现从气门打开阶段到气门关闭阶段的过渡。在气门升程的结束侧上，产生气门加速度的峰值P4到P6，其顺序与在气门升程的开始侧上产生气门加速度的峰值Pl到P3的顺序相反。首先，当气门挺杆31从滚轮15(区域cl、c2)行进到本体凸轮14的气门升程部14b (区域b广)时，产生比气门加速度的峰值P5(气门加速度的第二峰值)小的气门加速度的峰值P4。换言之，在凸轮结构11中，在本体凸轮14的气门加速度特征中，滚轮15的外直径和安装位置被设定为，使得在产生气门加速度的正峰值P5之前，当气门加速度在气门升程的结束侧上为负时，或者在气门加速度增大到气门加速度的峰值P5的中间，气门挺杆31从滚轮15 (区域Cl')行进到本体凸轮14的气门升程部14b (区域bl)。在已经产生气门加速度的峰值P4之后，在本体凸轮14的气门升程部14b处产生气门加速度的大峰值P5 (气门加速度的第二峰值)。S卩，滚轮15的外直径和安装位置被设定为，使得在气门加速度的峰值P2(气门加速度的第一峰值)和气门加速度的峰值P5(气门加速度的第二峰值)之间，气门挺杆31在气门升程的开始侧上从气门升程部14b(区域bl、b2)行进到滚轮15(区域cl、c2)，并且气门挺杆31在气门升程的结束侧上从滚轮15(区域Cl、c2)行进到气门升程部14b。换言之，滚轮15的外直径和安装位置被设定为，使得在气门加速度的峰值P2(气门加速度的第一峰值)之后且在气门加速度的峰值P5(气门加速度的第二峰值)之前的时间段内，气门挺杆31在气门升程的开始侧上从气门升程部14b(区域bl、b2)行进到滚轮15 (区域Cl、c2)，并且气门挺杆31在气门升程的结束侧上从滚轮15 (区域cl、c2)行进到气门升程部14b。该时间段不包括产生气门加速度的峰值P2(气门加速度的第一峰值)的时间和产生气门加速度的峰值P5(气门加速度的第二峰值)的时间。
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而且，在通过将切口部14e的对向面14g形成为曲面而调整边缘部分14i的位置的凸轮结构11中，在气门升程部14b的厚度较大的区域al'中产生气门加速度的峰值P5。另一方面，在切口部14e的对向面14g形成为平面且因此边缘部分14i的位置不被调整的凸轮结构51中，在气门升程部14b的厚度较小的区域b2'中产生气门加速度的峰值P5。此后，一旦气门加速度变成零之后，当气门挺杆31从本体凸轮14的气门升程部14b (区域a广,a2/ )行进到本体环形部14a时，产生气门加速度的小峰值P6。图7示出了不考虑本体凸轮14的本体环形部14a与气门挺杆31之间的间隙的情况下的气门启动特征。实际上，由于存在间隙，所以不产生气门加速度的小峰值P1、P6。因此，在开始气门升程的起点时产生气门加速度的大峰值P2(气门加速度的第一峰值)，并且在结束气门升程的终点时产生气门加速度的大峰值P5(气门加速度的第二峰值)。因此，根据该实施方式的凸轮结构11，提供包括凸轮轴12和凸轮凸角13的凸轮结构11，凸轮轴与引擎的操作关联地旋转，凸轮凸角驱动引擎的气门机构30的气门挺杆31，其中凸轮凸角13包括本体凸轮14和滚轮15，本体凸轮形成有本体环形部14a和气门升程部14b，滚轮设置在气门升程远端部分14d处并且适于关于与凸轮轴12的轴线平行的旋转轴15a旋转，其中本体凸轮14具有气门加速度特征，即，在气门升程开始时产生气门加速度的第一正峰值P2，在气门升程结束时产生气门加速度的第二正峰值P5，并且气门加速度在气门加速度的第一峰值P2和气门加速度的第二峰值P5之间为负，并且其中，滚轮15的外直径和安装位置被设定为，使得在气门加速度的第一峰值P2和气门加速度的第二峰值P5之间，气门机构30的气门挺杆31在气门升程的开始侧处从气门升程部14b行进到滚轮15，并且在气门升程的结束处从滚轮15行进到气门升程部14b。因此，不是由滚轮15部分而是由本体凸轮14承受气门加速度的第一和第二峰值P2、P5，即凸轮凸角13从气门机构30的气门挺杆31接收的最大负荷。藉此，提高了凸轮凸角13的耐用性，其中，滚轮15安装在本体凸轮14的气门升程远端部分14d中。根据本实施方式的凸轮结构11，滚轮15设置在形成于气门升程远端部分14d中的切口部14e中，并且，切口部14e的与滚轮15的外周面相对的对向面14g的边缘部分14h、14i设置在比产生气门加速度的第一和第二峰值P2、P5的部分20a、20b更靠近气门升程远端部分14d的位置20a、20b处。因此，气门加速度的第一和第二峰值P2、P5可由本体凸轮14的气门升程部14b的未设置有切口部14e因此厚度较大的部分承受。即，第一和第二加速度峰值P2、P5可由与气门机构30的气门挺杆31具有较大接触面面积的部分承受。藉此，提高了凸轮凸角13的耐用性。根据本实施方式的凸轮结构11，切口部14e的对向面Hg形成为朝着滚轮15凹入式弯曲的曲面，并且该曲面的曲率半径和滚轮15的外周面的曲率半径的中心位于不同位置。此外，曲面的曲率半径被设定成比滚轮15的外周面的曲率半径大。因此，可获得下面的功能和优点。即，通过将切口部He的对向面14g形成为曲面，可容易地设定切口部14e，这可提高选择滚轮15的外直径和安装位置时的灵活性。
此外，切口部14e的对向面14g的曲率半径和滚轮15的外周面的曲率半径的中心位于不同位置。此外，曲面的曲率半径被设定为比滚轮15的外周面的曲率半径大。因此，在滚轮15的外周面与切口部14e的对向面14g之间形成了具有较宽开口 16a、16b和较窄中心部分16c的间隙(通道)。因此，切口部14e的对向面14g的边缘部分14h、14i (优选地为边缘部分14i)可搜集气门机构30的气门挺杆31上的润滑剂，以便通过滚轮15的旋转将润滑剂供应给滚轮15部分。这改进了滚轮15周围的润滑性，并且在切口部14e中可保持适当量的润滑剂。因此，减小了滚轮15和气门挺杆31之间的滑动阻力。此外，由于限定在滚轮15的外周面和切口部14e的对向面14g之间的间隙16具有较宽开口 16a、16b，所以可提供良好的从间隙16中排出异物(例如粉屑)的性能，从而能够防止异物咬入滚轮15中。而且，通过滚轮15的外周面和切口部14e的对向面14g之间的增大间隙16，可改善滚轮15的装配性。根据本实施方式的凸轮结构11，凸轮凸角13独立于凸轮轴12形成，并且在凸轮轴12穿过设置于本体环形部14a中的凸轮轴孔14c而插入之后，凸轮凸角13通过销22连接至凸轮轴12，所述销插入到形成于对向面14g中的销孔14j中。因此，销孔14j的一个开口 14k设置在切口部14e的对向面14g上，并且销孔14j的另一开口 14m设置在本体环形部14a的外周面上。藉此，防止了气门升程部14b与气门挺杆31的接触面面积的减少，换言之，凸轮凸角13的耐用性不会变差，由此能够抑制制造凸轮凸角13时造成的扭曲的发生。根据本实施方式的凸轮结构11，凸轮轴12在其内部包括润滑剂流过的油路12b，并且销22包括油孔22a，在销22连接至凸轮轴12的状态下，该油孔与油路12b连通并且在设置于切口部He的对向面14g上的端部处开口。藉此，由于润滑剂能够以可靠的方式供应给切口部He，所以能够以更可靠的方式减小滚轮15和气门挺杆31之间的滑动阻力。此外，由于润滑剂流过的油孔22a设置在销22的内部，所以不需要在凸轮凸角13中设置另一个孔，从而能够维持凸轮凸角13的耐用性。本发明的工业实用性本发明涉及用于引擎的凸轮结构，并且在应用于具有滚轮的凸轮结构时很有用。
权利要求
1.一种凸轮结构，包括 凸轮轴，被配置成与内燃机的操作关联地旋转；以及凸轮凸角，被配置成驱动所述内燃机的气门机构的从动件部分，其中所述凸轮凸角包括本体凸轮，形成有本体环形部和气门升程部；以及滚轮，设置在所述气门升程部的远端部分处并且被配置成关于与所述凸轮轴的轴线平行的轴线旋转， 所述本体凸轮具有气门加速度特征，即在气门升程开始时产生气门加速度的第一正峰值，在气门升程结束时产生气门加速度的第二正峰值，并且气门加速度在第一峰值和第二峰值之间为负，并且 所述滚轮的外直径和安装位置被设定为，使得在所述第一峰值和所述第二峰值之间，所述气门机构的从动件部分在气门升程的开始侧上从所述气门升程部行进到所述滚轮，并且在气门升程的结束侧上从所述滚轮行进到所述气门升程部。
2.根据权利要求I所述的凸轮结构，其中 所述滚轮设置在形成于所述气门升程部的远端部分中的切口部中，并且所述切口部的与所述滚轮的外周面相对的对向面的边缘部分设置在比产生所述第一和第二峰值的部分更靠近所述气门升程部的远端部分的位置处。
3.根据权利要求2所述的凸轮结构，其中 所述切口部的对向面为朝着所述滚轮弯曲的曲面，并且 所述曲面的曲率半径和所述滚轮的外周面的曲率半径的中心位于不同位置，并且所述曲面的曲率半径被设定成比所述滚轮的外周面的曲率半径大。
4.根据权利要求3所述的凸轮结构，其中 所述凸轮独立于所述凸轮轴而形成， 所述本体环形部形成有轴安装孔，所述凸轮轴通过所述轴安装孔插入，并且 所述凸轮通过销连接至所述凸轮轴，所述销插入形成于所述对向面中的销孔中。
5.根据权利要求4所述的凸轮结构，其中 所述销孔的直径被设定为，使得在所述销孔的内周面与所述销的外周面之间形成有间隙。
6.根据权利要求5所述的凸轮结构，其中 所述凸轮轴在其内部包括润滑剂流过的油路，并且 所述销包括油孔，在所述销连接至所述凸轮轴的状态下，所述油孔与所述油路连通并且在设置于所述切口部的对向面上的端部处开口。
全文摘要
本发明公开了一种凸轮结构，包括凸轮轴和凸轮凸角。凸轮凸角包括本体凸轮和设置在气门升程部的远端部分处的滚轮。在气门升程开始时产生气门加速度的第一正峰值，在气门升程结束时产生第二正峰值，并且气门加速度在第一峰值和第二峰值之间为负。设定滚轮的外直径和安装位置，使得在第一和第二峰值之间，气门机构的从动件部分在气门升程的开始侧上从气门升程部行进到滚轮，并且在气门升程的结束侧上从滚轮行进到气门升程部。
文档编号F01L1/08GK102705025SQ20121005069
公开日2012年10月3日 申请日期2012年2月29日 优先权日2011年3月28日
发明者吉原昭, 木乡郁伸, 木户祐辅, 村田光彦, 梅村利昭, 长谷川健 申请人:三菱自动车工业株式会社