可变气门传动装置的制作方法

专利名称：可变气门传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种驱动内燃机的气门的可变气门传动装置。
背景技术：
以往，例如在专利文献1中，公示了具有由马达开关驱动气门的 气门驱动系统的内燃机。在该以往的气门驱动系统中，在凸轮轴的旋 转和曲轴的同步控制上产生异常的情况下，通过使用空转机构停止气 门的开关动作或切换为用于以小升程量驱动气门的低升程凸轮，可进
行退避行驶。
申请人知晓包括上述文献在内的以下所述文献作为与本发明相关 的内容。
专利文献l:日本特开2005-54732号公报 专利文献2:日本实开平6-87605号公报 专利文献3:日本特开2004-225562号公报 专利文献4:日本特开2004-225610号公报 专利文献5:日本专利第3359524号公报
作为如上述以往的气门驱动系统那样对凸轮轴进行电动驱动的系 统的一个方式，公知凸轮经由气门挺杆驱动气门的方式的可变气门传 动装置。在这样的方式的可变气门传动装置中，在可变气门传动装置 产生异常，凸轮的鼻前端部与气门挺杆相抵接的状态下停止马达的驱 动时，可能以气门的升程量变为最大升程的状态保持打开。并且，产 生这样的状况时，产生在最大升程的状态下停止的气门和继续往复运 动的活塞之间的干涉。为了避免上述的干涉，用于上述以往的气门驱动系统具有的退避 控制的机构，即具有停止气门的开关动作的机构、切换为低升程凸轮 的机构，在由马达旋转驱动凸轮轴的方式的可变气门传动装置中，白 白使装置构成复杂化。另外，在使用用于上述退避控制的机构的方式 中，在直到检测出凸轮轴和曲轴的同步控制的异常后切换到上述退避 控制为止的过渡期间中，产生气门和活塞之间的干涉。

发明内容
本发明是为了解决上述课题而作出的，其目的在于提供一种可变 气门传动装置，通过马达旋转驱动凸轮轴，所述凸轮轴设有推动被气 门弹簧向关闭方向施力的气门的凸轮，可使用简单的构成可靠地消除 在产生异常时气门和活塞之间的干涉。
第一发明是一种可变气门传动装置，通过马达驱动凸轮轴，所述 凸轮轴设有推动被气门弹簧向关闭方向施力的气门的凸轮，其特征在 于，
具有气门挺杆，其在上述凸轮和上述气门之间与该凸轮抵接， 上述气门挺杆具有顶面，所述顶面形成为从上述凸轮轴的轴方向
观察时所述顶面与上述凸轮的鼻前端部的切线方向相对于与气门杆的
轴线正交的方向倾斜。
另外，第二发明在第一发明中，其特征在于，上述切线的倾斜方 向是随着朝向上述凸轮正转时的上述凸轮和上述气门挺杆的接触点的 前进方向、该切线和上述气门挺杆的底面之间的距离变小的方向。
另外，第三发明在第一或第二发明中，其特征在于，上述顶面从 上述凸轮轴的轴方询观察时形成为向上述凸轮侧凸出的凸曲面状。
另外，第四发明在第三发明中，其特征在于，其构成为，在形成为向上述凸轮侧凸出的凸曲面状的上述顶面上，距上述气门挺杆的底 面的高度为最高的顶点与上述鼻前端部和上述气门挺杆的接触点从上 述凸轮轴的轴方向观察时分离。
另外，第五发明在第三或第四发明中，其特征在于，形成为向上 述凸轮侧凸出的凸曲面状的上述顶面以在上述气门挺杆的中心轴上距 该气门挺杆的底面的高度为最高的方式形成，
上述凸轮轴以从上述凸轮轴的轴方向观察时上述凸轮轴的中心轴 和上述气门挺杆的中心轴不交叉的方式配置。
另外，第六发明在第三或第四发明中，其特征在于，上述凸轮轴 以从上述凸轮轴的轴方向观察时上述凸轮轴的中心轴与上述气门杆的 轴线交叉的方式配置，
形成为向上述凸轮侧凸出的凸曲面状的上述顶面以如下方式形 成距上述气门挺杆的底面的高度为最高的顶点从上述凸轮轴的轴方 向观察时位于相对于上述气门杆的轴线偏移的位置。
另外，第七发明在第一或第二发明中，其特征在于，从上述凸轮 轴的轴方向观察，上述顶面是具有一定的坡度的倾斜面。
另外，第八发明在第一至第七发明的任意一项中，其特征在于， 还具有电力供给控制单元，该电力供给控制单元在上述马达驱动上述
凸轮轴时给予该马达的指令值达到规定值时，停止向该马达供给电力。
另外，第九发明在第一至第八发明的任意一项中，其特征在于， 还具有产生使上述凸轮轴的驱动转矩降低的降低转矩的转矩降低机 构，
上述转矩降低机构构成为使上述降低转矩小于基于上述气门弹簧 的作用力而作用于上述凸轮轴的转矩。根据第一发明，即使在凸轮的鼻前端部与气门挺杆的顶面相接的 状态下停止马达对凸轮轴的驱动，气门弹簧的作用力不仅向着将凸轮 向上方推顶的方向作用，也向使凸轮旋转的方向作用。因此，根据本 发明，能够良好地避免在产生异常时气门保持打开状态。根据第二发明，即使在凸轮的鼻前端部与气门挺杆的顶面相接的 状态下停止马达对凸轮轴的驱动，凸轮也变为向正转方向避让。因此， 根据本发明，在产生异常后的最开始动作时，能够容易地取得凸轮和 活塞的同步，能够降低气门和活塞之间的干涉的可能性。另外，也能 够期待刚开始动作后的需要电力的降低。根据第三至第七发明，即使在凸轮的鼻前端部与气门挺杆的顶面 相接的状态下停止马达对凸轮轴的驱动，气门弹簧的作用力不仅向着 将凸轮向上方推顶的方向作用，也向使凸轮旋转的方向作用。因此， 根据本发明，能够良好地避免在产生异常时气门保持打开状态，能够 可靠地避免气门和活塞的干涉。根据第八发明，即使在可动气门传动装置中产生如凸轮轴的驱动 力残留于马达的状态这样的异常的情况下，也允许气门弹簧的作用力 变换为使凸轮旋转的转矩。因此，能够可靠地避免气门和活塞的干涉。根据第九发明，在具有用于降低凸轮轴的驱动转矩的转矩降低机 构的可变气门传动装置中，能够确保充分的气门弹簧的作用力作为使 凸轮旋转的转矩，由此，能够可靠地避免气门和活塞的干涉。


图1是表示本发明的实施方式1的可变气门传动装置的构成的透 视图。图2是为了说明图1所示的凸轮轴的详细的构成，从凸轮轴方向 观察凸轮轴的图。图3是表示由凸轮驱动气门挺杆的情况的示意图。
图4是表示为了与本发明的实施方式1的可变气门传动装置的构
成对比所参照的具有一般形状的气门挺杆的可变气门传动装置A的图。
图5是用于说明本发明的实施方式1的特征性的构成的图。 图6是表示气门挺杆的顶面形状及气门挺杆和凸轮轴之间的配置 关系的第一变形例的图。
图7是表示气门挺杆的顶面形状的第二变形例的图。 图8是本发明的实施方式2中执行的程度的流程图。 图9是用于说明本发明的实施方式3的可变气门传动装置具有的
转矩降低机构的构成的图。
图10是用 于说明与图9所示的转矩降低机构具有相同的构成的转
矩降低机构的降低转矩的一般设定的图。
图11是用于说明本发明的实施方式3的转矩降低机构产生的降低
转矩的设定的图。
标号说明
10、 50 可变气门传动装置 12气门 14气门杆
16、 42、 44气门挺杆 16a、 42a、 44a顶面 16b、 42b、 44b底面 17气门弹簧 18、 20凸轮 18a基圆部 18b鼻部
18c鼻前端部(顶部) 22、 24凸轮轴 30、 38马达40 ECU (Electronic Control Unit:电子控制单元)52转矩降低机构54反相位凸轮56弹簧58施力机构具体实施方式
实施方式可变气门传动装置的构成以下，参照图1至图3说明本发明的实施方式1的可变气门传动 装置IO的基本构成。图1是表示本发明的实施方式1的可变气门传动装置10的构成的 透视图。图l所示的可变气门传动装置IO是用于驱动内燃机的气门的 装置。在此，内燃机作为直列式四气缸型发动机而构成。在图1中， #1 #4分别表示内燃机的第一气缸 第四气缸。该内燃机的爆炸顺序与 一般的内燃机相同，为#1 —#3 —#4 —#2。在本实施方式中，可变气门 传动装置IO作为驱动各气缸的进气门的装置起作用，在图1中省略对 排气门侧的构成的图示。但是，可变气门传动装置io也可以代替进气 门，或在进气门之外，作为驱动各气缸的排气门的装置而构成。图1所示的构成中，对于每个气缸具有两个作为进气门起作用的 气门12。在气门12上分别固定有气门杆14。在气门杆14的上端部安 装有气门挺杆16。气门弹簧17 (参照图5)的作用力作用在气门杆14 上，气门杆14由该作用力被向关闭气门方向施力。本实施方式的可变 气门传动装置10的特征在于气门挺杆16的顶面16a的形状和气门挺杆 16与后述凸轮18、 20之间的配置关系。对于该特征部分参照图5在后 面表述。在各气门挺杆16的上部配置有相对应的凸轮18或20。如图1所示，在此，将与配置在#1及#4气缸上的气门挺杆16对应的凸轮称为
凸轮18，将与配置在#2及#3气缸上的气门挺杆16对应的凸轮称为凸 轮20，从而进行区别。与#1气缸及#4气缸对应的凸轮18固定在凸轮 轴22上。与#2及#3气缸对应的凸轮20固定在可与凸轮轴22相互旋 转且配置于与该凸轮轴22相同的轴上的凸轮轴24上。g卩，在如图1 所示的构成中，对于每个爆炸时期差异360° CA的气缸共用凸轮轴。 并且，这些凸轮轴即对应于#1及#4气缸的凸轮轴22和对应于#2及#3 气缸的凸轮轴24构成为可相互独立地沿周方向旋转动作或摆动动作。 凸轮轴22及凸轮轴24由未图示的气缸盖等支撑部件被可旋转地支撑。
第一从动齿轮26同轴地固定在一侧的凸轮轴22上。第一从动齿 轮26上啮合有第一输出齿轮28。第一输出齿轮28固定在第一马达30 的输出轴上。第一马达30是可进行旋转速度和旋转量的控制的伺服马 达。作为第一马达30优选使用例如DC无刷马达等。在第一马达30 中内置有用于检测其旋转位置(旋转角度)的旋转变压器、旋转编码 器等旋转角检测传感器。根据这样的构成，能够将第一马达30的转矩 经由这些齿轮26及28传递到凸轮轴22。
第二从动齿轮32同轴地固定在另一侧的凸轮轴24上。在第二从 动齿轮32上经由中间齿轮34啮合有第二输出齿轮36。第二输出齿轮 36被固定在第二马达38的输出轴上。第二马达38的具体的构成与上 述第一马达30相同。根据这样的构成，能够将第二马达38的转矩经 由这些齿轮32、 34及36传递到凸轮轴24。
如图1所示的系统具有ECU (Electronic Control Unit:电子控制 单元)40。在ECU40上连接有省略图示的曲柄角传感器、凸轮角传感 器等各种传感器和第一马达30、第二马达38等的各种驱动器。ECU40 能够基于这些传感器的输出来控制第一马达30及第二马达38的旋转 速度及旋转量。更具体而言，通过向马达30等给予驱动指令能够使凸 轮轴22等旋转动作，以使凸轮轴22等沿一方向连续地被驱动。另外，ECU40通过给予马达30等驱动指令以使在气门12的打开期间中马达 30等的旋转方向逆转，能够使凸轮轴22等摆动动作。图2是为了说明图1所示的凸轮轴22的详细的构成，对凸轮22 从其轴向进行观察的图。如上所述，在凸轮轴22上固定有凸轮18 (#1) 和凸轮18 (#4)。如图2所示，#1气缸用的凸轮18 (#1)具有轮廓不 同的两个凸轮面18a、 18b。作为一侧凸轮面的基圆部18a形成为距凸 轮轴22的中心的距离为一定。作为另一侧凸轮面的鼻部18b形成为距 凸轮轴22的中心的距离逐渐变大，超过顶部18c (鼻前端部18c)后该 距离逐渐变小。另外，#4气缸用的凸轮18(#4)也具有与凸轮18 (#1) 相同的基圆部18a和鼻部18b。并且，凸轮18 (#1)的顶部18c和凸轮 18 (#4)的顶部18c沿凸轮轴22的周方向相互偏离180°而配置。在 此，省略其详细的说明，但是对于与#2气缸和#3气缸对应的凸轮轴24， 凸轮20 (#2)和凸轮20 (#3)也与凸轮轴22的情况同样构成。图3是表示由凸轮18驱动气门挺杆16的情况的示意图。在此， 利用凸轮18侧的构成进行了说明，但是对于凸轮20侧的构成也相同。 另外，在本说明书中，即使在图3以后的附图中，在凸轮18侧的构成 和凸轮20侧的构成没有实质性的差异的情况下，仅对任意一侧进行说 明，省略另一侧的说明。如图3所示，在凸轮18和气门12 (参照图1)之间配置有与凸轮 18抵接的气门挺杆16。气门挺杆16具有与凸轮18抵接的顶面16a。 在凸轮18的基圆部18a和气门挺杆16抵接的情况下，气门通过气门弹 簧17的作用力靠紧气门座(未图示)而关闭端口。第一马达30的旋转运动经由上述齿轮26、28传递到凸轮轴22后， 凸轮18与凸轮轴22 —体地旋转，在鼻部18b越过气门挺杆16的期间 压下气门挺杆16，气门12抵抗气门弹簧17的作用力而提升(打开)。另外，图3 (A)及图3 (B)表示凸轮18的两个驱动模式。作为 该驱动模式之一的正转驱动模式是通过使第一马达30沿一方向连续地 旋转，如图3 (A)所示，使凸轮18越过最大升程位置、即凸轮18的 鼻前端部18c(顶部18c)与气门挺杆16相接的位置而沿正转方向连续 地旋转的驱动模式。另外，作为另一种驱动模式的摆动驱动模式是通 过在到达正转驱动模式的最大升程位置之前切换第一马达30的旋转方 向，如图3 (B)所示使凸轮18往复运动的驱动模式。
在正转驱动模式中，通过控制凸轮18的旋转速度来控制气门12 的作用角。另外，在摆动驱动模式中，通过控制凸轮18的旋转速度和 凸轮18摆动的角度范围，从而能够控制气门12的作用角及最大升程
本实施方式的特征部分
接着，参照图4及图5对本实施方式的特征部分进行说明。
图4是表示为了与本发明的实施方式1的可变气门传动装置的构 成对比所参照的具有一般形状的气门挺杆的可变气门传动装置A的 图，是从凸轮轴的轴方向观察的图。与本实施方式的可变气门传动装 置10对比的可变气门传动装置A如图4所示，具备气门挺杆，其具有 形成为与气门杆的轴线正交的平面状的一般的顶面。
在可变气门传动装置A产生凸轮轴的旋转和曲柄轴的旋转不同步 等任何的异常的情况下，马达可能会停止。马达处于停止状态时，虽 然存在凸轮和气门挺杆之间的摩擦力、在马达和凸轮轴之间配置的齿 轮啮合的摩擦力及马达的惯性这些作为凸轮轴的旋转阻力的要素，但 是凸轮轴基本上是自由旋转的状态。因此，在可变气门传动装置A产 生异常时，如果是凸轮以鼻前端部以外的鼻部与气门挺杆接触的状态
(例如，如图3 (B)所示的状态)，则由气门弹簧反力使凸轮旋转， 气门返回到关闭状态。然而，在气门挺杆的顶面是这样的平面形状的情况下，如图4所 示，如果在凸轮的鼻前端部与气门挺杆的顶面抵接的状态下马达对凸 轮轴的驱动停止，则可能在气门的升程量为最大升程的状态下保持气 门打开。产生上述的状况的理由是在如图4所示的构成的情况下，凸轮的 鼻前端部与气门挺杆的顶面抵接时，鼻前端部和顶面之间的切线的方 向变为与气门杆的轴线正交的方向，从而气门弹簧反力(参照图4中 的箭头)仅向着将凸轮轴向上方推顶的方向作用，不向使凸轮旋转的 方向作用。另外，作为产生上述的状况的构成，不限于气门挺杆的顶 面是平面的情况，假设即使顶面是平面以外的曲面，只要凸轮的鼻前 端部和气门挺杆的顶面接触时的切线的方向是与气门杆的轴线正交的 方向就符合。如果产生上述的状况，则产生保持打开状态的气门和继续往复运 动的活塞之间的干涉。因此，在本实施方式中，使用以下的图5所示 的构成，使气门在最大升程状态下不停止。图5是用于说明本实施方式的特征的构成的图，是从凸轮轴22的 轴方向观察的图。如图5所示，在本实施方式中，决定气门挺杆16的 顶面16a的形状并调整气门挺杆16和凸轮轴22之间的配置关系，以从 凸轮轴22的轴方向观察，凸轮18的鼻前端部18c和气门挺杆16的顶 面16a之间的切线方向相对于与气门杆14的轴线正交的方向倾斜。并且，决定气门挺杆16的顶面16a的形状，并且调整气门挺杆16 和凸轮22之间的配置关系，以使该切线的倾斜方向成为随着朝向凸轮 18正转时的凸轮18和气门挺杆16的接触点的前进方向(图5中的左 方向、该切线和气门挺杆16的底面16b之间的距离变小的方向。作为上述顶面16a的形状和上述配置关系的具体的一个例子，在 本实施方式中，如图5所示，从凸轮轴22的轴方向观察，使气门挺杆 16的顶面16a形成为向凸轮18侧凸出的凸曲面状，更具体而言，形成 为圆筒状。并且，使凸轮轴22的中心轴相对于气门挺杆16的中心轴 偏移配置，以使在顶面16a上距底面16b的高度变为最高的顶点与鼻前 端部18c和顶面16a之间的接触点P从凸轮轴22的轴方向观察时分离。 进而，在本实施方式中，使形成为上述凸曲面状的顶面16a以在气门挺 杆16的中心轴上气门挺杆16的高度为最高的方式形成，另外，使凸 轮轴22以从凸轮轴22的轴方向观察时凸轮轴22的中心轴从气门挺杆 16的中心轴离开的方式配置。
另外，在如图5所示的构成中，调整凸轮轴22相对于气门挺杆16 的配置，以使凸轮轴22的中心轴相对于气门挺杆16的中心轴的偏移 方向变为凸轮18正转时的凸轮18和气门挺杆16之间的接触点P的前
进方向侧。
另外，在本实施方式中，在气门传动系统的实际运转时，为了使 上述切线方向总是能够维持上述方向，具有防止气门挺杆16相对于凸 轮18旋转的制动机构。在此，省略详细的图示，但是这样的制动机构 例如能够由如下的构成实现。即，使朝向与气门杆的轴线正交的方向 的销贯通到气门挺杆。并且，在作为气门挺杆的周边部件的气缸盖上 以沿气门杆的轴线方向延伸的方式形成销的引导槽，在该引导槽内扣 合销。
如上说明，在如图5所示的构成中，决定气门挺杆16的顶面16a 的形状并且调整气门挺杆16和凸轮轴22之间的配置关系，以使从凸 轮轴22的轴方向观察，凸轮18的鼻前端部18c和气门挺杆16的顶面 16a之间的切线方向相对于与气门杆14的轴线正交的方向倾斜。根据 这样的构成，在马达停止时，即使在凸轮18的鼻前端部18c与气门挺 杆16的顶面16a相接的状态下，气门弹簧反力不仅向着将凸轮18向上方推顶的方向作用，也向使凸轮18旋转的方向作用。艮P，根据上述的构成，在作用于凸轮18的气门弹簧反力中，不仅 存在气门杆14的轴线方向的成分，也存在相对于气门杆14的轴线方向倾斜的分解成分(参照图5所示的箭头)。其结果，通过凸轮18旋转，气门向关闭方向动作。因此，根据本实施方式的构成，不釆用现有技术具有的用于退避 控制的机构，可使用简单的构成，在产生异常时可靠地机械性地避免气门12和活塞之间的干涉。另外，在检测出凸轮轴22和曲柄轴的同 步控制异常时到切换为这样的退避控制的移动期间，能够避免气门和 活塞之间产生干涉。另外，在上述图5所示的构成中，决定气门挺杆16的顶面16a的 形状，并且调整气门挺杆16和凸轮轴22之间的配置关系，以使上述 切线的倾斜方向是随着朝向凸轮18正转时的凸轮18和气门挺杆16的 接触点的前进方向(图5的左方向)、该切线和气门挺杆16的底面16b 之间的距离变小的方向。更具体而言，这样的构成如下来实现通过 调整凸轮轴22相对于气门挺杆16的配置，以使凸轮轴22的中心轴相 对于气门挺杆16的中心轴的偏移方向变为凸轮18正转时的凸轮18和 气门挺杆16的接触点P的前进方向侧。根据这样的构成，在凸轮18的鼻前端部18c与气门挺杆16的顶 面16a相接的状态下停止马达时，凸轮18向正转方向避让。其结果， 这样的避让动作后凸轮18的最终停止位置变为正常时的气门12的升 程动作的刚结束后的位置。如果考虑这样的凸轮18的避让方向，则能 够起到如下所述的优良的效果。艮口，如本实施方式所述，在由两个马达30、 38分担而驱动全部气 缸的进气门的构成的情况下，在产生异常后的再开始动作时旋转凸轮18时，到下一次气门挺杆开始为止，凸轮角能够有60。左右的富余。
通过在该60°左右的区间进行凸轮角的相位判断，取得与活塞相位的 同步，能够降低气门12和活塞之间的干涉的可能性。另外，在该60 。左右的区间充分地提高凸轮18的旋转速度，能够向凸轮18给予动 能，因而还能够期待刚起动后所需电力的降低。
然而，在上述实施方式l中，从凸轮轴22的轴方向观察，使气门 挺杆16的顶面16a形成为向凸轮18侧凸出的凸曲面状，更具体而言， 形成为圆筒状，并且，使形成为上述凸曲面状的顶面16a以在气门挺杆 16的中心轴上距气门挺杆16的高度最高的方式形成，另外，使凸轮轴 22以从凸轮轴22的轴方向观察时凸轮轴22的中心轴远离气门挺杆16 的中心轴离开的方式配置。然而，本发明的气门挺杆的顶面形状及气 门挺杆和凸轮轴之间的配置关系如果已考虑到了从凸轮轴的轴方向观 察时，使凸轮的鼻前端部和气门挺杆的顶面的切线方向相对于与气门 杆的轴线正交的方向倾斜，则不限于上述图5所示的构成，例如，也 可以是以下的图6或图7所示的构成。
图6是表示气门挺杆的顶面形状及气门挺杆和凸轮轴之间的配置 关系的第一变形例的图。在图6所示的构成中，以从凸轮轴22的轴方 向观察时凸轮轴22的中心轴位于气门杆14的轴线(即，气门挺杆42 的中心轴)的延长线上的方式配置凸轮轴22。另外，气门挺杆42的顶 面42a从凸轮轴22的轴方向观察时形成为向凸轮18侧凸出的凸曲面 状，更具体而言，形成为圆筒状。
但是，与上述图5所示的构成不同，形成为凸曲面状的顶面42a 形成为，距气门挺杆42的底面42b的高度最高的顶点是从凸轮轴22 的轴方向观察时相对于气门杆14的轴线(即气门挺杆42的中心轴) 偏移的位置。
另外，在图6所示的构成中，决定顶面42a的形状，以使顶面42a的顶点相对于气门挺杆16的中心轴的偏移方向与凸轮18正转时的凸
轮18和气门挺杆16的接触点Q的前进方向相反(图6的右方向)。 通过形成为这样的偏移方向，在以凸轮18的鼻前端部18c与气门挺杆 42的顶面42a相接的状态停止马达的情况下，凸轮18向正转方向避让。
气门挺杆42的制动机构能够与上述构成相同。
图7是表示气门挺杆的顶面形状的第二变形例。在图7所示的构 成中，气门挺杆44的顶面44a从凸轮轴22的轴方向观察形成为具有一 定坡度的倾斜面。另外，该顶面44a的倾斜方向是随着朝向凸轮18正 转时的凸轮18和气门挺杆44的接触点R的前进方向、相对于气门挺 杆44的底面44b的距离变小的方向。通过形成为这样的倾斜方向，在 以凸轮18的鼻前端部18c与气门挺杆44的顶面44a相接的状态停止马 达的情况下，凸轮18向正转方向避让。
气门挺杆44的制动机构能够与上述的构成相同。
实施方式2
接着，参照图8对本发明的实施方式2进行说明。
本实施方式的系统能够通过使用图1至图3及图5所示的硬件构 成且使ECU40执行后述的图8所示的程度来实现。
实施方式2的特征部分
在可变气门传动装置IO所产生的异常状态是马达的电源完全断开 的状态的情况下，通过采用上述图5所示的构成，由气门弹簧反力使 凸轮18等旋转，能够可靠地避免气门12和活塞之间的干涉。然而， 根据异常的状态不同，也可以不是电源完全关断开的状态，而是马达 驱动凸轮18的力残留的状态。在这种状态下，凸轮18推压着气门12， 马达对凸轮轴22的驱动转矩和基于气门弹簧17的作用力而作用在凸轮轴22上的转矩相互平衡，气门12在提升后的状态下停止。其结果，气门12和活塞之间可能产生干涉。因此，在本实施方式 中，即使在上述状态下产生异常时，为了能够可靠地避免气门12和活 塞之间的干涉，在对凸轮18进行电动驱动时的驱动反力为规定值以上 时，更具体而言，在ECU40给予马达的电流指令值(转矩指令值)到 达规定值时，停止向马达的电力供给。图8是为了实现上述功能ECU40执行的程序的流程图。在图8所 示的程序中，首先，根据凸轮角传感器的输出判断凸轮轴22是否处于 停止状态(步骤100)。其结果，在判断为凸轮轴22处于停止状态的 情况下，接着，取得ECU40给予马达的电流指令值(步骤102)。接着，判断在上述步骤102中取得的电流指令值是否为规定值以 上(步骤104)。凸轮轴22处于停止状态，并且在向马达供给电力的 状态下，以凸轮18使气门12提升的状态保持凸轮18的位置。这时的 升程量比某一定量大时，存在气门12和继续往复运动的活塞之间产生 干涉的可能性。凸轮18推压气门12时的气门弹簧反力引起的驱动反 力，由于气门弹簧反力随着气门12的升程量变大而变大，因而该驱动 反力变大。因此，凸轮18的电流指令值随着气门12的升程量变大而 变大。本步骤104中的规定值设定为如下的值能够判断气门12的升 程量是否变大到气门12和活塞之间产生干涉的程度。在上述的步骤104中，在判断电流指令值为上述规定值以上的情 况下，停止向马达的电力供给(步骤106)。根据以上说明的图8所示的程序，在凸轮轴22处于停止状态的情 况下，凸轮18的电流指令值变为规定值以上，从而判断为气门12和 活塞之间可能发生干涉时，停止向马达的电力供给。BP,允许气门弹 簧17的作用力变换为使凸轮18旋转的转矩。另外，本实施方式的气门挺杆16的形状及气门挺杆16和凸轮22之间的配置关系构成为与上 述图5相同。因此，只要是如上所述停止向马达的电力供给的状态， 就能够在马达停止时，与凸轮18的鼻部18b和顶面16a之间的接触点 的位置无关地避免气门12维持在升程状态。这样，根据本实施方式的 控制，能够与可变气门传动装置10的异常的状态无关地可靠地避免气 门12和活塞之间的干涉。在上述的实施方式2中，通过ECU40执行上述图8所示的程序的 处理，实现上述第八发明的"电力供给控制单元"。实施方式3接着，参照图9至图11对本发明的实施方式3进行说明。图9是用于说明本发明的实施方式3的可变气门传动装置50具有 的转矩降低机构52的构成的图。更具体而言，图9 (A)是表示从凸 轮轴22的轴方向观察可变气门传动装置50的图，图9 (B)是表示从 图9 (A)的箭头A的方向观察可变气门传动装置50的图。在图9中， 对与上述图1所示的构成要素相同的要素标注相同的标号并省略或简 略其说明。本实施方式的可变气门传动装置50除了具有图9所示的转矩降低 机构52外，与上述实施方式1的可变气门传动装置10相同地构成。 转矩降低机构52是产生降低转矩的机构，所述降低转矩用于使由马达 30等驱动凸轮轴22等时的驱动转矩降低。转矩降低机构52如图9所 示，具有反相位凸轮54和向该反相位凸轮54施加弹簧56的作用力的 施力机构58。转矩降低机构52分别设于可变气门传动装置50具有的 两个凸轮轴22、 24的端部。由于这样的转矩降低机构52的构成是公 知的，在此省略其详细的说明。图10是用于说明与图9所示的转矩降低机构具有相同的构成的转矩降低机构中降低转矩的一般性设定的图。图io中实线所示的波形是表示在不利用这种转矩降低机构的情况下凸轮轴旋转一周期间的凸轮 轴的驱动转矩的变化。该凸轮轴的驱动转矩除去凸轮和气门挺杆之间 的摩擦等，主要为基于气门弹簧的作用力而作用于凸轮轴上的转矩。 因此，随着凸轮旋转而一边抵抗气门弹簧力一边压下气门，凸轮轴的 驱动转矩逐渐增加，在最大升程位置的近前显示最大值。凸轮轴的驱 动转矩其后转为减少，在最大升程位置处瞬间变为零。超过最大升程位置后，气门弹簧反力帮助凸轮的旋转。因此，凸轮轴转矩变为负值， 一旦到达负的峰值后，随着气门关闭，凸轮轴转矩接近零。转矩降低机构产生的降低转矩， 一般地，为了使上述凸轮轴的驱 动转矩降低，如图IO中虚线表示的波形所示，作为与基于气门弹簧的 作用力而作用于凸轮轴的转矩相反的转矩被施加。即，这些转矩如图 10所示，以相互抵消的方式作用。这样的降低转矩的设定通过适当地调整反相位凸轮54的轮廓和弹簧56的作用力实现。施加这样的降低转矩后，由马达产生的最终的凸轮轴的驱动转矩在凸轮位于任意的旋 转位置时理论上成为差零(除去摩擦量)。其结果，在以上述说明的一般的设定来使用转矩降低机构的情况 下，即使在凸轮的鼻部的任何的位置与气门挺杆相接，即，即使在凸 轮的鼻前端部与气门挺杆相接的情况以外的情况下，在凸轮轴上也不 产生使凸轮向关闭方向旋转的转矩，凸轮可能在气门提升后的状态下 停止。因此，担心气门和活塞之间的干涉。图11是用于说明本实施方式的转矩降低机构52产生降低转矩的 设定的图。在本实施方式中，为了消除上述的问题，如图ll所示设定 转矩降低机构52产生的降低转矩。更具体而言，如图11所示，转矩 降低机构52产生的降低转矩设定为比基于气门弹簧17的作用力而作 用于凸轮轴22上的转矩小。根据这样的设定，作为上述凸轮轴作用转 矩和降低转矩之间的合成值的相减转矩(图11中粗虚线所示的波形)向与凸轮18的旋转相反的方向作用。g卩，能够确保充分的气门弹簧17 的作用力来作为使凸轮18旋转的转矩。此外，决定转矩降低机构52施加的降低转矩，以使该相减转矩比如下这些凸轮的旋转阻力要素的加和稍小凸轮和气门挺杆之间的摩 擦、配置在马达和凸轮轴间的齿轮啮合的摩擦及马达的惯性。即使在采用上述图11所示的设定的情况下，在最大升程位置附近 转矩变为零的部位也存在。因此，在本实施方式中，与上述实施方式l相同地，使气门挺杆16的顶面16a的形状及气门挺杆16和凸轮轴22 之间的配置关系以如上述图5所示的方式构成。因此，即使是上述相 减转矩变为零的部位，也能将气门弹簧反力分解为使凸轮18旋转的转 矩。根据以上说明的本实施方式的构成，即使在为了降低凸轮轴22等 的驱动转矩而具有转矩降低机构52的可变气门传动装置50中，也能 够使用简单的构成，与产生异常时的凸轮18等的停止位置无关地、可 靠地避免气门12和活塞之间的干涉。
权利要求
1.一种可变气门传动装置，通过马达驱动凸轮轴，所述凸轮轴设有推动被气门弹簧向关闭方向施力的气门的凸轮，其特征在于，具有气门挺杆，其在上述凸轮和上述气门之间与该凸轮抵接，上述气门挺杆具有顶面，所述顶面形成为从上述凸轮轴的轴方向观察时所述顶面与上述凸轮的鼻前端部的切线方向相对于与气门杆的轴线正交的方向倾斜。
2. 如权利要求l所述的内燃机可变气门传动装置，其特征在于，上述切线的倾斜方向是随着朝向上述凸轮正转时的上述凸轮和上 述气门挺杆的接触点的前进方向、该切线和上述气门挺杆的底面之间 的距离变小的方向。
3. 如权利要求1或2所述的可变气门传动装置，其特征在于， 上述顶面从上述凸轮轴的轴方向观察时形成为向上述凸轮侧凸出的凸曲面状。
4. 如权利要求3所述的可变气门传动装置，其特征在于， 其构成为，在形成为向上述凸轮侧凸出的凸曲面状的上述顶面上，距上述气门挺杆的底面的高度为最高的顶点与上述鼻前端部和上述气 门挺杆的接触点从上述凸轮轴的轴方向观察时分离。
5. 如权利要求3或4所述的可变气门传动装置，其特征在于， 形成为向上述凸轮侧凸出的凸曲面状的上述顶面以在上述气门挺杆的中心轴上距该气门挺杆的底面的高度为最高的方式形成，上述凸轮轴以从上述凸轮轴的轴方向观察时上述凸轮轴的中心轴 和上述气门挺杆的中心轴不交叉的方式配置。
6. 如权利要求3或4所述的可变气门传动装置，其特征在于，上述凸轮轴以从上述凸轮轴的轴方向观察时上述凸轮轴的中心轴 与上述气门杆的轴线交叉的方式配置，形成为向上述凸轮侧凸出的凸曲面状的上述顶面以如下方式形 成距上述气门挺杆的底面的高度为最高的顶点从上述凸轮轴的轴方 向观察时位于相对于上述气门杆的轴线偏移的位置。
7. 如权利要求1或2所述的可变气门传动装置，其特征在于， 从上述凸轮轴的轴方向观察，上述顶面是具有一定的坡度的倾斜面。
8. 如权利要求1至7中任意一项所述的可变气门传动装置，其特 征在于，还具有电力供给控制单元，该电力供给控制单元在上述马达 驱动上述凸轮轴时给予该马达的指令值达到规定值时，停止向该马达 供给电力。
9. 如权利要求1至8中任意一项所述的可变气门传动装置，其特征在于，还具有产生使上述凸轮轴的驱动转矩降低的降低转矩的转矩 降低机构，上述转矩降低机构构成为使上述降低转矩小于基于上述气门弹簧 的作用力而作用于上述凸轮轴的转矩。
全文摘要
一种可变气门传动装置，通过马达(30)等驱动凸轮轴(22)等，所述凸轮轴(22)设有推动被气门弹簧(17)向关闭方向施力的气门(12)的凸轮(18)等。在凸轮(18)等和气门(12)之间具有与该凸轮(18)抵接的气门挺杆(16)。气门挺杆(16)具有顶面(16a)，所述顶面(16a)形成为从凸轮轴(22)等的轴方向观察时所述顶面(16a)与凸轮(18)等的鼻前端部(18c)的切线方向相对于与气门杆(14)的轴线正交的方向倾斜。
文档编号F01L13/00GK101542078SQ20078004404
公开日2009年9月23日 申请日期2007年11月13日 优先权日2006年11月28日
发明者木户冈昭夫, 江崎修一 申请人:丰田自动车株式会社