用于内燃机的可变气门机构 |
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| 申请号 | CN201510412036.5 | 申请日 | 2015-07-14 | 公开(公告)号 | CN105298582A | 公开(公告)日 | 2016-02-03 |
| 申请人 | 丰田自动车株式会社; | 发明人 | 铃木胜; | ||||
| 摘要 | 用于 内燃机 的可变气 门 机构包括控制轴(340)和 凸轮 (530；630)。控制轴(340)构造成根据控制轴(340)的位移改变 发动机 气门(31)的最大升程量。凸轮(530；630)构造成由于凸轮的旋转而使控制轴(340)在轴向方向上移位。凸轮表面包括变化区和保持区(530a、530b、530c；630a、630b、630c)。保持区(530a、530b、530c；630a、630b、630c)的在凸轮的旋转方向上的相应长度被设定成使得保持区(530a、530b、530c；630a、630b、630c)的在旋转方向上的相应长度随着由保持区(530a、530b、530c；630a、630b、630c)保持的最大升程量增大而增大。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种用于内燃机的可变气门机构，所述可变气门机构的特征在于包括： |
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| 说明书全文 | 用于内燃机的可变气门机构技术领域[0001] 本发明涉及一种用于内燃机的可变气门机构。 背景技术[0002] 例如，如日本专利申请公开No.2004-339951(JP 2004-339951 A)中所述的根据发动机操作状态改变进气门的最大升程量的可变气门机构是众所周知的，该进气门是发动机气门之一。JP 2004-339951 A所述的可变气门机构包括：控制轴，该控制轴根据在轴向方向上的位移改变进气门的最大升程量；凸轮，该凸轮与控制轴抵接并使控制轴旋转以使控制轴在轴向方向上移位；使凸轮枢转的马达，等等。通过改变凸轮的旋转相位来改变最大升程量以便改变控制轴在轴向方向上的位移量。在凸轮的凸轮表面中，形成了其中最大升程量由于控制轴的位移量改变而改变的变化区以及其中控制轴的位移量恒定并且最大升程量保持在恒定值的保持区。在可变气门机构中，通过使用变化区中的凸轮表面改变控制轴的位移量来改变最大升程量。同时，通过使用在保持区中的凸轮表面将控制轴的位移量保持在恒定值，即使当马达的电流施加停止时最大升程量也保持在恒定值。此外，如这种保持区，提供了其中保持不同最大升程量的多个保持区，从而使保持不同最大升程量变成可能。 发明内容[0003] 由于偏压发动机气门的气门弹簧的反作用力引起的在轴向方向上的力(下文中称为轴向力)施加到控制轴。轴向力也经由控制轴传给凸轮。轴向力的量值根据气门弹簧随着发动机气门的开启/闭合操作的压缩量改变而周期性地改变。此外，随着气门弹簧的压缩量越大，即，随着最大升程量越大，轴向力的最大值变得越大。 [0004] 这里，当通过使用保持区中的凸轮表面保持最大升程量时，由于轴向力引起的运行转矩可作用在凸轮上。在这种情况下，运行转矩的量值也根据轴向力的周期性改变而周期性改变。因此，凸轮根据运行转矩的这种周期性改变摇动。此外，这种凸轮的摇动量随着保持的最大升程量越大且轴向力由此越大而增大。因此，凸轮的摇动量取决于保持的最大升程量的量值可能过度增大。在某些情况下，应与保持区中的凸轮表面抵接的控制轴可能偏离保持区并与变化区中的凸轮表面抵接。 [0005] 当控制轴这样偏离凸轮的保持区时，难以通过使用保持区获得保持最大升程量的效果，例如，即，即使马达的电流施加停止，也能够将最大升程量保持在恒定值的效果，如上所述。这因此引起马达的功耗增大的麻烦，等等。 [0006] 本发明提供了一种用于内燃机的可变气门机构，该可变气门机构抑制控制轴与凸轮之间的抵接部分偏离在通过使用保持区保持最大升程量时在凸轮中设置的保持区。 [0007] 根据本发明的一方面的用于内燃机的可变气门机构包括控制轴和凸轮。控制轴构造成在控制轴的轴向方向上移位。控制轴构造成根据控制轴的位移改变内燃机的发动机气门的最大升程量。凸轮包括凸轮的凸轮表面。凸轮表面构造成与控制轴抵接。凸轮构造成由于凸轮的旋转而使控制轴在轴向方向上移位。凸轮表面包括变化区和保持区。变化区中的凸轮表面构造成随着凸轮的旋转改变最大升程量。保持区中的凸轮表面构造成随着凸轮的旋转保持最大升程量。保持区的在凸轮的旋转方向上的相应长度被设定成，使得保持区的在凸轮的旋转方向上的相应长度随着由保持区保持的最大升程量增大而增大。 [0008] 在根据上述方面的可变气门机构中，具有较大待保持的最大升程量的保持区(即，其中在由于从控制轴传递的轴向力而引起凸轮摇动时的摇动量容易增大的保持区)具有在凸轮的旋转方向上的较长的长度。因此，即使凸轮的摇动量变大，控制轴与凸轮之间的抵接部分也难以偏离保持区。 [0009] 同时，当保持区被设定成是长的时候，用于将控制轴与凸轮之间的抵接部分从保持区改变到变化区所需的凸轮的旋转相位量变大。因此，用于改变最大升程量的改变速度减小。在这点上，在以上构造中，具有较大待保持的最大升程量的保持区被设定成具有较长长度，反之，具有较小待保持的最大升程量的保持区被设定成具有较短长度。因此，与其中所有保持区都根据凸轮的摇动量的最大值而被设定成具有足够长的长度的情况相比，具有较小待保持的最大升程量的保持区具有较小的用于将抵接部分从保持区改变到变化区所需的凸轮的旋转相位量。因此，能够适当地抑制用于改变最大升程量的改变速度的减小。 [0010] 在根据上述方面的可变气门机构中，保持区可设置在凸轮表面中以便邻接变化区。根据上述方面，通过使用变化区改变的最大升程量可保持在邻接变化区的保持区中。 [0011] 在根据上述方面的可变气门机构中，变化区中的凸轮表面可构造成使得凸轮的凸轮直径随着凸轮的旋转连续增大，使得最大升程量随着凸轮的旋转增大。保持区中的凸轮表面可以是平面。 [0012] 根据上述方面，由于最大升程量在变化区中连续改变，能够抑制随着最大升程量的改变的进气量的突然改变。因此，例如，能够抑制由于进气量的突然改变引起的发动机功率转矩等的突然改变。 [0013] 此外，保持区中的凸轮表面形成为平面。因此，保持区中的凸轮形状是其中随着凸轮的旋转相位在一个方向上改变，在凸轮直径逐渐减小后，凸轮直径逐渐增大的形状，即，具有与凸轮直径有关的最小点的形状。在这种具有最小点的凸轮形状中，当控制轴偏离在最小点处的凸轮表面时，轴向力的分力起作用以使凸轮的旋转相位返回到最小点。由于分力的作用，当控制轴与保持区中的凸轮表面接触时，凸轮的旋转相位被自然引向保持区中的最小点，使得最大升程量保持在根据在最小点处的凸轮直径的量。因此，根据本发明，借助如下这种简单结构，能够具体实施最大升程量的改变和保持，在该简单结构中凸轮包括其中凸轮直径连续改变的凸轮表面和被形成为平面的凸轮表面。 [0014] 在根据上述方面的可变气门机构中，变化区中的凸轮表面可构造成使得凸轮的凸轮直径随着凸轮的旋转连续增大，使得最大升程量随着凸轮的旋转增大。保持区中的凸轮表面可构造成使得凸轮直径恒定。 [0015] 在根据上述方面的可变气门机构中，由于最大升程量在变化区中连续改变，能够抑制随着最大升程量的改变的进气量的突然改变。因此，例如，能够抑制由于进气量的突然改变引起的发动机功率转矩等的突然改变。 [0016] 此外，由于保持区中的凸轮直径形成为恒定，控制轴的位移量在保持区中不改变。因此，保持区中的最大升程量保持在根据因此形成为恒定的凸轮直径的量。因此，根据该构造，借助如下这种简单结构，能够具体实施最大升程量的改变和保持，在该简单结构中凸轮包括其中凸轮直径连续改变的凸轮表面和被形成为使得凸轮直径恒定的凸轮表面。 附图说明 [0017] 以下将参照附图描述本发明示例性实施例的特征、优点以及技术和工业意义，在附图中相同附图标记标示相同元件，并且其中： [0019] 图2是可变机构部分的剖视透视图； [0020] 图3是可变气门机构的示意图； [0021] 图4是示出设置在可变气门机构中的凸轮的轮廓和凸轮图的视图； [0022] 图5是示出由可变气门机构引起的最大升程量的改变模式的曲线图； [0023] 图6是示出其中控制轴与凸轮的保持区抵接的状态的放大图； [0024] 图7是示出其中控制轴与凸轮的保持区抵接的状态的放大图； [0025] 图8是示出另一实施例中的凸轮的轮廓和凸轮图的视图； [0026] 图9是示出在另一实施例中其中控制轴与凸轮的保持区抵接的状态的放大图；以及 [0027] 图10是示出在另一实施例中其中控制轴与凸轮的保持区抵接的状态的放大图。 具体实施方式[0029] 圆筒形气缸11根据气缸数目形成在气缸体10内，并且活塞12可滑动地容纳在气缸11中每一个气缸中。气缸盖20组装到气缸体10的上侧，并且燃烧室13形成为被气缸11的内周表面、活塞12的顶面以及气缸盖20的底面划定。 [0030] 气缸盖20设有与进气通道30和燃烧室13连通的进气口21以及与排气通道40和燃烧室13连通的排气口22。进气通道30设有由致动器驱动的节气门。 [0031] 进气口21设有进气门31，进气门31作为用于将燃烧室13与进气口21连通并将燃烧室13与进气口21断开的发动机气门。排气口22设有排气门41，排气门41作为用于将燃烧室13与排气口22连通并将燃烧室13与排气口22断开的发动机气门。进气门31和排气门41被气门弹簧24在气门闭合方向上偏压。 [0032] 此外，间隙调节器25设置在气缸盖20内，以便对应于气门31、41中的每一个气门。摇臂26设置在间隙调节器25和气门31、41中的每一个气门之间。摇臂26的一端由间隙调节器25支撑，而其另一端与气门31、41中的每一个气门的端部抵接。 [0033] 此外，分别驱动气门31、41的进气凸轮轴32和排气凸轮轴42可旋转地支撑在气缸盖20中。进气凸轮32a形成在进气凸轮轴32中，而排气凸轮42a形成在排气凸轮轴42中。与排气门41抵接的摇臂26的辊26a与排气凸轮42a的外周表面抵接。由此，当排气凸轮轴42在发动机操作期间旋转时，摇臂26由于排气凸轮42a的作用而通过视为支点的由间隙调节器25支撑的部分而摇动。排气门41由于摇臂26的摇动而开启和闭合。 [0034] 同时，用于改变进气门31的气门特性的可变机构部分300设置在与进气门31抵接的摇臂26与进气凸轮32a之间，并且可变机构部分300设置成用于每个气缸。可变机构部分300构成可变气门机构600的一部分并包括输入臂311和输出臂321。输入臂311和输出臂321绕固定到气缸盖20的支撑管330被可摇动地支撑。气门弹簧24的偏压力将摇臂26朝向输出臂321侧偏压，使得设置在摇臂26的中间部分中的辊26a与输出臂321的外周表面抵接。 [0035] 此外，凸起313设置在可变机构部分300的外周表面上，并且固定在气缸盖20内的弹簧50的偏压力作用在凸起313上。由于弹簧50的偏压力，设置在输入臂311的末端中的辊311a与进气凸轮32a的外周表面抵接。由此，当进气凸轮轴32在发动机操作期间旋转时，可变机构部分300由于进气凸轮32a的作用而绕支撑管330摇动。接着，摇臂26被输出臂321压迫，使得摇臂26通过视为支点的由间隙调节器25支撑的部分而摇动。进气门31由于摇臂26的摇动而开启和闭合。 [0036] 可沿支撑管330的轴向方向移位的控制轴340插入到支撑管330中。可变机构部分300使控制轴340在轴向方向上移位，以便改变绕支撑管330的输入臂311与输出臂321之间的相对相位差，即图1中所示的角θ。 [0037] 现参照图2，下面进一步详细描述可变机构部分300的构造。如图2中所示，输出部分320跨越输入部分310设置在可变机构部分300中，使得输出部分320设置在输入部分310的两侧上。 [0038] 输入部分310的壳体314以及输出部分320的壳体323每一个都形成为中空圆筒形状，并且支撑管330可穿过壳体314、323。 [0039] 螺旋形花键312形成在输入部分310的壳体314的内周界上。同时，螺旋形花键322形成在输出部分320中的每一个输出部分的壳体323的内周界上，该螺旋形花键322具有沿与输入部分310的螺旋形花键312相反的方向的侧腹线。 [0040] 滑动器齿轮350设置在由输入部分310和两个输出部分320的相应壳体314、323形成的连续内部空间中。滑动器齿轮350形成为中空圆筒形状，并且以沿支撑管330的轴向方向往复的方式和以绕支撑管330的轴线相对可旋转的方式设置在支撑管330的外周表面上。 [0041] 与输入部分310的螺旋形花键312啮合的螺旋形花键351形成在滑动器齿轮350的轴向中心部分的外周表面上。同时，与输出部分320的螺旋形花键322啮合的螺旋形花键352形成在滑动器齿轮350的两个轴向端部的相应外周表面上。 [0042] 可沿支撑管330的轴向方向移动的控制轴340设置在支撑管330内。控制轴340通过销与滑动器齿轮350接合，并且滑动器齿轮350能够相对于支撑管330枢转并也与控制轴340的轴向运动关联地沿轴向方向移动。 [0043] 在这样构造的可变机构部分300中，当控制轴340在轴向方向上移动时，与控制轴340的轴向运动关联地，滑动器齿轮350也在轴向方向上移动。形成在滑动器齿轮350的外周表面上的螺旋形花键351、352具有沿不同形成方向的侧腹线，并且与形成在输入部分 310和输出部分320的内周表面上的相应螺旋形花键312、322啮合。因此，当滑动器齿轮 350在轴向方向上移动时，输入部分310和输出部分320在相反的方向上枢转。因此，输入臂311和输出臂321之间的相对相位差改变，使得作为进气门31的气门特性的最大升程量和气门开启期间改变。更具体地说，当控制轴340在最大升程量增大的方向上移动时，滑动器齿轮350也在相同方向上与控制轴340一起移动。与此关联地，输入臂311和输出臂321之间的相对相位差，即图1中所示的角θ增大，使得最大升程量VL和进气门31的气门开启期间增大，从而增大进气量。同时，当控制轴340在最大升程量减小的方向上移动时，滑动器齿轮350也在相同方向上与控制轴340一起移动，使得输入臂311和输出臂321之间的相对相位差，即图1所示的角θ减小。由此，最大升程量VL和进气门31的气门开启期间都减小，使得进气量减小。 [0044] 接着将描述用于使可变气门机构600的控制轴340在轴向方向上移动的驱动部分的构造。如图3中所示，可变气门机构600的驱动部分包括：马达210；用于减小马达210的转速的减速机构220；凸轮530，该凸轮530与设置在控制轴340的端部中的辊341抵接；等等。 [0046] 减速机构220包括多个彼此啮合的齿轮。减速机构220的输入轴连接到马达210的输出轴，并且减速机构220的输出轴连接到凸轮530的中心轴。当凸轮530枢转时，控制轴340随着凸轮直径(从凸轮的旋转中心到凸轮表面的距离)的改变而在轴向方向上移位，该轴向方向是控制轴340的中心轴线延伸的方向。 [0047] 用于控制马达210驱动的马达控制装置150连接到马达210。响应于来自马达控制装置150的驱动信号而控制马达210的旋转角。马达控制装置150连接到用于控制内燃机1的操作状态的发动机控制装置100。 [0048] 由加速器操作量传感器检测到的加速器操作量、由曲柄角传感器检测到的曲柄角、其开度由开度传感器检测到的节气门的开度(节气门开度TA)、由气流计检测到的进气量GA等等输入到发动机控制装置100。接着，发动机控制装置100基于例如从曲柄角计算出的发动机转速NE、加速器操作量ACCP等等计算目标空气量Gap，该目标空气量Gap是根据发动机操作状态的进气量的目标值，并且计算节气门开度和从目标空气量Gap获得的进气门31的最大升程量的组合。接着，因此计算出的最大升程量被设为目标升程量VLp，并且因此计算出的节气门开度被设为目标节气门开度Tap。当目标升程量VLp这样设置时，在马达控制装置150中计算与目标升程量VLp对应的凸轮530的目标旋转相位Kp，并且马达210的旋转角被反馈控制成，使得凸轮530的旋转相位达到因此计算出的目标旋转相位Kp。 此外，当目标节气门开度Tap设好后，发动机控制装置100驱动控制节气门的致动器，使得实际节气门开度TA与目标节气门开度Tap相一致。 [0049] 此外，马达控制装置150从由旋转角传感器检测到的马达210的旋转角计算凸轮530的实际旋转相位K，并且从因此计算出的旋转相位K计算最大升程量的现值VL。接着，马达控制装置150将计算出的最大升程量的现值VL传给发动机控制装置100。 [0050] 现参照图4和5，下面描述用于使控制轴340移位的凸轮530。说明凸轮530的旋转相位与控制轴340的位移量之间的关系的凸轮图在图4中右侧示出，而基于凸轮图形成的凸轮轮廓(凸轮530的实际形状)在图4中的左侧示出。注意，在以下描述中，凸轮530的旋转相位按第一旋转相位R1、第二旋转相位R2和第三旋转相位R3的顺序改变的方向(凸轮530在图4中右手(顺时针)旋转的方向)定义为凸轮530的旋转相位增大的方向。 [0051] 如图4中所示，形成为平面形状的三个保持区间隔地设置在凸轮530的凸轮表面上。更具体地说，构成第一保持区HD1的第一平面部分530a设置在第一旋转相位R1与第二旋转相位R2之间的区域中。构成第二保持区HD2的第二平面部分530b设置在第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间的区域中。构成第三保持区HD3的第三平面部分530c设置在第五旋转相位R5与第六旋转相位R6之间的区域中。保持区HD1至HD3中的每个在凸轮的旋转方向上的两端具有相同凸轮直径，使得两端之间的部分形成为如上所述的平面形状。 [0052] 此外，如图4中的凸轮图所示，保持区HD1至HD3的相应长度被设定成按第一保持区HD1<第二保持区HD2<第三保持区HD3的顺序变得更长。换言之，在第一旋转相位R1与第二旋转相位R2之间的旋转相位量被假设为基准量的情况下，第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间的旋转相位量被设定成大于基准量。此外，第五旋转相位R5与第六旋转相位R6之间的旋转相位量被设定成大于第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间的旋转相位量。 [0053] 同时，如图3等等中所示，由于气门弹簧24的反作用力作用在可变机构部分300的输出臂321上，减小输入臂311和输出臂321之间的相对相位差(图1所示的角θ)的力起作用。因此，在进气门31的最大升程量减小的方向(图2和图3中的箭头Lo指示的方向)上的轴向力作用在滑动器齿轮350和控制轴340上。在可变气门机构600中，辊341由于这种轴向力而压靠凸轮530的凸轮表面。 [0054] 当这种轴向力作用在凸轮表面中的凸轮直径逐渐改变的区域中时，引起轴向力的分力。轴向力的分力作用为使凸轮530在凸轮直径减小的方向上旋转的力。 [0055] 这里，如上所述，在凸轮530的凸轮表面中的保持区HD1至HD3每个形成为平面形状。因此，如图4中所示，保持区HD1至HD3中的每个的凸轮轮廓具有其中随着凸轮530的旋转相位在一个方向上改变，在凸轮直径逐渐减小后，凸轮直径逐渐增大的形状，即，具有与凸轮直径有关的最小点的形状。 [0056] 因此，在第一保持区HD1中(第一旋转相位R1与第二旋转相位R2之间的区域中)的凸轮530的旋转相位范围内，凸轮直径在用作最小点的中心相位(下文中称为第一中心相位RS)处变得最短，并且凸轮直径随着其与中心相位分开逐渐增大。类似地，同样在第二保持区HD2中(第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间的区域中)的凸轮530的旋转相位范围内，凸轮直径在用作最小点的中心相位(下文中称为第二中心相位RM)处变得最短，并且凸轮直径随着其与中心相位分开逐渐增大。类似地，同样在第三保持区HD3中(第五旋转相位R5与第六旋转相位R6之间的区域中)的凸轮530的旋转相位范围内，凸轮直径在用作最小点的中心相位(下文中称为第三中心相位RL)处变得最短，并且凸轮直径随着其与中心相位分开逐渐增大。注意，如图4中所示，在第二中心相位RM处的凸轮直径大于在第一中心相位RS处的凸轮直径，且在第三中心相位RL处的凸轮直径大于在第二中心相位RM处的凸轮直径。 [0057] 在保持区HD1至HD3中的每个中，当控制轴340的辊341偏离在作为最小点的中心相位处的凸轮表面时，轴向力的分力起作用以使凸轮的旋转相位返回到中心相位。当辊341由于分力的作用而与保持区的凸轮表面接触时，凸轮530的旋转相位被自然引向保持区中的中心相位，并且凸轮530的旋转相位稳定在中心相位处。因此，从马达210产生以保持凸轮530的相位的驱动力可在此时变小。例如，即使马达210的保持电流被设定成“0”，凸轮530的旋转相位也能够保持在保持区的中心相位处。 [0058] 同时，形成为使得凸轮直径连续改变的变化区(构成第二旋转相位R2与第三旋转相位R3之间的区域的第一变化区，以及构成第四旋转相位R4与第五旋转相位R5之间的区域的第二变化区)形成在凸轮530的表面中的保持区HD1与HD2之间以及保持区HD2与HD3之间。更具体地说，第一和第二变化区形成为使得随着凸轮530的旋转相位在一个方向上改变，凸轮直径逐渐增大。 [0059] 甚至当控制轴340(更具体地说，辊341)与凸轮530的变化区接触时，轴向力的分力起作用以使凸轮530在凸轮直径减小的方向上旋转。因此，为了使凸轮530在凸轮直径增大的方向上旋转，必须在马达210中产生相对较大驱动力以使凸轮530枢转抵抗轴向力的分力。同时，当凸轮530在凸轮直径减小的方向上枢转时，轴向力的分力起作用以辅助凸轮530旋转，使得由马达210产生的驱动力能够被抑制成较小。 [0060] 接着将描述凸轮530的旋转相位与控制轴340的位移量之间的关系。如图4中所示，当凸轮530的旋转相位位于第一保持区HD1中(第一旋转相位R1与第二旋转相位R2之间)时，控制轴340的位移量由于最小点以及轴向力的分力的作用而保持在“0”。注意，位移量是控制轴340从基准点在轴向方向上移动的量，并且控制轴340在辊341与在第一中心相位RS处的凸轮530的表面接触时的位置是基准位置。 [0061] 当凸轮530的旋转相位位于第一变化区中(第二旋转相位R2与第三旋转相位R3之间)时，随着凸轮530的旋转相位增大，控制轴340的位移量从“0”的基点逐渐增大。 [0062] 当凸轮530的旋转相位位于第二保持区HD2中(第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间)时，控制轴340的位移量由于最小点以及轴向力的分力的作用而保持在第一位移量L1。这里，在第二中心相位RM中的凸轮直径大于在第一中心相位RS中的凸轮直径，因此第一位移量L1是大于“0”的量。 [0063] 当凸轮530的旋转相位位于第二变化区中(第四旋转相位R4与第五旋转相位R5之间)时，随着凸轮530的旋转相位增大，控制轴340的位移量从作为基点的第一位移量L1逐渐增大。 [0064] 当凸轮530的旋转相位位于第三保持区HD3中(第五旋转相位R5与第六旋转相位R6之间)时，控制轴340的位移量由于最小点以及轴向力的分力的作用而保持在第二位移量L2。这里，在第三中心相位RL处的凸轮直径大于在第二中心相位RM处的凸轮直径，因此第二位移量L2是大于第一位移量L1的量。 [0065] 由于凸轮530的凸轮表面具有基于上述凸轮图的凸轮轮廓，因此进气门31的最大升程量VL随着凸轮530的旋转相位改变而如下地改变。 [0066] 如图5中所示，随着马达210的旋转相位增大，凸轮530的旋转相位逐渐增大。当凸轮530的旋转相位位于第一保持区HD1中(第一旋转相位R1与第二旋转相位R2之间)时，控制轴340的位移量保持在“0”，使得进气门31的最大升程量VL保持在第一升程量VL1。注意，第一升程量VL1是被设定成可变的最大升程量VL的最小值。 [0067] 当凸轮530的旋转相位位于第一变化区中(第二旋转相位R2与第三旋转相位R3之间)时，随着凸轮530的旋转相位增大，控制轴340的位移量逐渐增大，使得进气门31的最大升程量VL从作为基点的第一升程量VL1逐渐增大。 [0068] 当凸轮530的旋转相位位于第二保持区HD2中(第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间)时，控制轴340的位移量保持在第一位移量L1，使得进气门31的最大升程量VL保持在第二升程量VL2，该第二升程量VL2大于第一升程量VL1。 [0069] 此外，当凸轮530的旋转相位位于第二变化区中(第四旋转相位R4与第五旋转相位R5之间)时，随着凸轮530的旋转相位增大，控制轴340的位移量逐渐增大，使得进气门31的最大升程量VL从作为基点的第二升程量VL2逐渐增大。 [0070] 接着，当凸轮530的旋转相位位于第三保持区HD3中(第五旋转相位R5与第六旋转相位R6之间)时，控制轴340的位移量保持在第二位移量L2，使得进气门31的最大升程量VL保持在第三升程量VL3，该第三升程量VL3大于第二升程量VL2。注意，第三升程量VL3是被设定成可变的最大升程量VL的最大值。 [0071] 在本实施例的可变气门机构600中，第一升程量VL1、第二升程量VL2和第三升程量VL3中的任一个根据发动机操作状态选为进气门31的目标升程量VLp。接着，保持因此选择的最大升程量。由此，进气门31的最大升程量VL根据发动机操作状态选择性地以三级的方式改变。 [0072] 接着将描述凸轮530的操作。如图6中所示，在控制轴340与构成第三保持区HD3的第三平面部分530c垂直抵接的情况下，轴向力的分力未发生在凸轮530与控制轴340之间的抵接部分中，因此凸轮530不旋转。类似地，就第二平面部分530b或第一平面部分530a而言，在控制轴340与其垂直抵接的情况下，凸轮530不旋转。 [0073] 同时，图7示出了控制轴340与第三保持区HD3的第三平面部分530c不垂直抵接的状态。注意，同样就第二平面部分530b或第一平面部分530a而言，控制轴340可与其不垂直抵接。 [0074] 顺便提及，例如在由于凸轮530的旋转相位控制而在保持最大升程量VL时的旋转相位K偏离第三中心相位RL、第二中心相位RM或第一中心相位RS的情况下可能发生控制轴340不垂直抵接的这种状态。此外，这种状态也可在辊341的旋转中心CR或凸轮530的旋转中心C偏离控制轴340的中心轴线CL的延长线的情况下发生。 [0075] 如图7中所示，在控制轴340与构成第三保持区HD3的第三平面部分530c不垂直抵接的情况下，轴向力F的分力F2发生在凸轮530与控制轴340之间的抵接部分中，使得由于分力F2引起的运行转矩RT作用在凸轮530上。类似地，同样就第二平面部分530b或第一平面部分530a而言，在控制轴340与其不垂直抵接的情况下，由于分力F2引起的运行转矩RT作用在凸轮530上。 [0076] 由于轴向力F的量值根据气门弹簧24随着进气门31的开启/闭合操作的压缩量改变而周期性改变，运行转矩RT的量值也根据轴向力F的这种周期性改变而周期性改变。凸轮530由于运行转矩RT的这种周期性改变而摇动。 [0077] 这里，随着气门弹簧24的压缩量越大，即，随着被设定成可变的最大升程量VL越大，轴向力F的最大值变得越大。此外，随着轴向力F的最大值变得越大，分力F2的最大值也变得越大。因此，随着保持的最大升程量越大并且轴向力F由此越大，在凸轮530以上述模式摇动时的摇动量增大。因此，在最大升程量VL相对较大的情况下，凸轮530的摇动量可能过度增大。在某些情况下，应与凸轮530的保持区中的凸轮表面抵接的控制轴340(更严格地说，辊341)偏离保持区，这可致使控制轴340与变化区中的凸轮表面抵接。注意，在控制凸轮530的旋转相位的反馈控制中，随着凸轮530的摇动量越大，与旋转相位控制有关的反馈控制量的增大和减小变得显著。因此，大速度偏差发生在待反馈控制的凸轮530的旋转相位中，这会促进凸轮530摇动，使得摇动量会容易增大。 [0078] 当控制轴340这样偏离凸轮530的保持区时，难以通过使用保持区获得保持最大升程量VL的效果，例如，即，如上所述即使对马达210的电流施加停止，也能够将最大升程量VL保持在恒定值的效果。这因此引起马达210的功耗增大的麻烦，等等。 [0079] 在这点上，在本实施例中，如上所述，保持区HD1至HD3的相应长度被设定成按第一保持区HD1<第二保持区HD2<第三保持区HD3顺序变得更长。即，保持区HD1至HD3的相应长度被设定成使得具有较大待保持的最大升程量VL的保持区变得较长，并且其中由于从控制轴340传递的轴向力F而使凸轮530摇动时的摇动量容易增大的保持区具有较长长度。因此，即使凸轮530的摇动量变大，控制轴340与凸轮530之间的抵接部分也难以偏离保持区。 [0080] 同时，当保持区被设定成是长的时，用于将控制轴340与凸轮530之间的抵接部分从保持区改变到变化区所需的凸轮530的旋转相位量变大。因此，用于改变最大升程量VL的改变速度减小。 [0081] 在这点上，在本实施例中，具有较大待保持的最大升程量的保持区被设定成具有较长长度，反之，具有较小待保持的最大升程量的保持区被设定成具有较短长度。因此，与所有保持区(第一保持区HD1、第二保持区HD2和第三保持区HD3)都根据凸轮530的摇动量的最大值而被设定成具有足够长的长度的情况相比，具有较小待保持的最大升程量的保持区具有较小的用于将抵接部分从保持区改变到变化区所需的凸轮530的旋转相位量。因此，能够适当地抑制用于改变最大升程量VL的改变速度的减小。 [0082] 此外，如图4中所示，保持区HD1至HD3中的每个的凸轮轮廓具有其中随着凸轮530的旋转相位在一个方向上改变，在凸轮直径逐渐减小后，凸轮直径逐渐增大的形状，即，带有与凸轮直径有关的最小点的形状。因此，在维持保持区中的凸轮530的凸轮直径相对于旋转相位改变的改变量并且保持区变得更长的情况下，保持区中的凸轮直径的改变量增大。因此，当凸轮530的旋转相位从保持区改变到变化区以将最大升程量VL向增大侧改变时，必须从马达210产生更多转矩，这增大了马达210的功耗。 [0083] 在这点上，在本实施例中，如上所述，具有较小的待保持的最大升程量VL的保持区被设定成具有较短长度。因此，能够抑制由于保持区的延长引起马达210的功耗增大。 [0084] 如上所述，根据上述实施例，能够产生以下效果。(1)其中保持最大升程量VL的保持区的相应长度被设定成使得具有较大待保持的最大升程量VL的保持区变得较长。因此，即使凸轮530的摇动量变大，控制轴340与凸轮530之间的抵接部分也难以偏离保持区。 [0085] (2)具有较大待保持的最大升程量VL的保持区被设定成具有较长长度，反之，具有较小待保持的最大升程量VL的保持区被设定成具有较短长度。因此，能够适当地抑制用于改变最大升程量VL的改变速度的减小。此外，能够抑制马达210的功耗增大。 [0086] (3)凸轮530的凸轮表面设有第一保持区HD1和第二保持区HD2以便邻接第一变化区。此外，第二保持区HD2和第三保持区HD3设置成邻接第二变化区。因此，通过使用第一变化区改变的最大升程量VL能够保持在邻接第一变化区的第一保持区HD1和第二保持区HD2中。类似地，通过使用第二变化区改变的最大升程量VL能够保持在邻接第二变化区的第二保持区HD2和第三保持区HD3中。 [0087] (4)可变气门机构600是如下机构，即其中凸轮530的凸轮直径增大以便增大控制轴340的位移量，由此增大进气门31的最大升程量VL。可变气门机构600形成为使得在第一变化区和第二变化区中的凸轮直径连续改变，并且在保持区HD1至HD3中的每个中的凸轮表面形成为平面。根据这种构造，由于最大升程量VL在第一变化区和第二变化区中连续改变，能够抑制随着最大升程量VL的改变的进气量的突然改变。因此，例如，能够抑制由于进气量的突然改变引起的发动机功率转矩的突然改变。 [0088] 此外，保持区HD1至HD3中的每个中的凸轮表面形成为平面。因此，当控制轴340与保持区HD1至HD3中的每个中的凸轮表面接触时，凸轮530的旋转相位被自然引向保持区中的最小点(中心相位)，并且最大升程量保持在根据在最小点(中心相位)处的凸轮直径的量。因此，借助如下的这种简单结构，能够具体实施最大升程量VL的改变和保持，在该简单结构中凸轮530包括其中凸轮直径连续改变的凸轮表面和被形成为平面的凸轮表面。 [0090] -凸轮530的形状是一个实例，并且凸轮530可具有其它形状，只有控制轴340能够在轴向方向上移动即可。-平面部分设置在凸轮表面中以便提供凸轮直径的最小点，但这个最小点可设置在其它形状中。 [0091] -平面部分设置在凸轮表面中以便保持最大升程量VL，并且由此，提供了凸轮直径的最小点。替代地，其中凸轮直径恒定并且不改变的区域可设置在凸轮表面中以便保持最大升程量VL。 [0092] 图8示出了采用这种改型的凸轮630。说明凸轮630的旋转相位与控制轴340的位移量之间的关系的凸轮图在图8右侧示出，并且基于凸轮图形成的凸轮轮廓(凸轮630的实际形状)在图8的左侧示出。此外，上述实施例的凸轮530以及改型的凸轮630在保持最大升程量VL的保持区的凸轮图和凸轮轮廓(即第一保持区HD1、第二保持区HD2和第三保持区HD3的凸轮图和凸轮轮廓)方面不同。下面描述了主要关于这种不同点的凸轮630。 [0093] 如图8中所示，形成为使得凸轮直径连续改变的变化区也形成在凸轮630的凸轮表面中。更具体地说，其中随着凸轮直径在一个方向上逐渐增大，控制轴340的位移量线性增大的变化区(图8中的构成第二旋转相位R2与第三旋转相位R3之间的区域的第一变化区，以及构成第四旋转相位R4与第五旋转相位R5之间的区域的第二变化区)设置在凸轮630的凸轮表面中。 [0094] 此外，凸轮630的凸轮表面设有三个保持区，在该三个保持区中的每个中，凸轮直径恒定并且控制轴340的位移量恒定。更具体地说，构成第一保持区HD1的第一保持部分630a设置在第一旋转相位R1与第二旋转相位R2之间的区域中。第一保持部分630a的凸轮表面形成为使得凸轮直径恒定并且不改变，并且如凸轮图所示，控制轴340的位移量在第一保持区HD1中被设定成“0”。因此，在第一保持区HD1中，最大升程量VL保持在第一升程量VL1。 [0095] 此外，构成第二保持区HD2的第二保持部分630b设置在第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间的区域中。第二保持部分630b的凸轮表面也形成为使得凸轮直径恒定并且不改变，并且第二保持部分630b中的凸轮直径大于第一保持部分630a中的凸轮直径。如凸轮图所示，控制轴340的位移量在第二保持部分630b的区域中保持在第一位移量L1。 因此，在第二保持区HD2中，最大升程量VL保持在第二升程量VL2。 [0096] 此外，构成第三保持区HD3的第三保持部分630c设置在第五旋转相位R5与第六旋转相位R6之间的区域中。第三保持部分630c的凸轮表面也形成为使得凸轮直径恒定并且不改变，并且第三保持部分630c中的凸轮直径大于第二保持部分630b中的凸轮直径。如凸轮图所示，控制轴340的位移量在第三保持部分630c的区域中保持在第二位移量L2。 因此，在第三保持区HD3中，最大升程量VL保持在第三升程量VL3。 [0097] 甚至在这种构造中，由于最大升程量VL在第一变化区和第二变化区中连续改变，能够抑制随着最大升程量VL的改变的进气量的突然改变。因此，例如，能够抑制由于进气量的突然改变引起的发动机功率转矩等的突然改变。 [0098] 此外，在该改型中，由于保持区HD1至HD3中的每个中的凸轮直径形成为恒定，控制轴340的位移量在保持区HD1至HD3中的每个中不改变。因此，保持区HD1至HD3中的每个中的最大升程量VL保持在根据因此形成为恒定的凸轮直径的量。因此，甚至在该改型中，借助如下这种简单结构，能够具体实施最大升程量VL的改变和保持，在该简单结构中，凸轮630包括其中凸轮直径连续改变的凸轮表面和被形成为使得凸轮直径恒定的凸轮表面。 [0099] 同样在改型的凸轮630中，保持区HD1至HD3的相应长度被设定成按第一保持区HD1<第二保持区HD2<第三保持区HD3的顺序变得更长，如图8的凸轮图所示。换言之，在第一旋转相位R1与第二旋转相位R2之间的旋转相位量被假设为基准量的情况下，第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间的旋转相位量被设定成大于基准量。此外，第五旋转相位R5与第六旋转相位R6之间的旋转相位量被设定成大于第三旋转相位R3与第四旋转相位R4之间的旋转相位量。 [0100] 如图9所示，在控制轴340与构成第三保持区HD3的第三保持部分630c抵接的状态下，凸轮直径恒定，因此在凸轮630与控制轴340之间的抵接部分处的切线S垂直于控制轴340的中心轴线CL。因此，上述轴向力F的分力F2不发生，使得凸轮630不旋转。类似地，就第二保持部分630b或第一保持部分630a而言，如果切线S垂直于控制轴340的中心轴线CL，凸轮630在控制轴340与其抵接的状态下不旋转。 [0101] 同时，图10示出了控制轴340与构成第三保持区HD3的第三保持部分630c抵接但切线S不垂直于控制轴340的中心轴线CL的状态。注意，同样就第二保持部分630b或第一保持部分630a而言，切线S可不垂直于控制轴340的中心轴线CL。 [0102] 顺便提及，在凸轮630的旋转中心C或辊341的旋转中心CR偏离控制轴340的中心轴线CL的延长线的情况下可能引起切线S不垂直于控制轴340的中心轴线CL的状态。 [0103] 如图10所示，在切线S不垂直于控制轴340的中心轴线CL的情况下，上述轴向力F的分力F2发生在凸轮630与控制轴340之间的抵接部分中，使得由于分力F2引起的运行转矩RT作用在凸轮630上。类似地，就第二保持部分630b或第一保持部分630a而言，在切线S不垂直于控制轴340的中心轴线CL的情况下，由于分力F2引起的运行转矩RT作用在凸轮630上。因此，具有其中凸轮直径恒定的保持区的凸轮630也会具有类似于凸轮530的问题，并且应与凸轮630的保持区中的凸轮表面抵接的控制轴340(更严格地说，辊341)会偏离保持区，由此致使控制轴340与变化区中的凸轮表面抵接。 [0104] 在这点上，在本改型中，类似于上述实施例，保持区HD1至HD3的相应长度被设定成按第一保持区HD1<第二保持区HD2<第三保持区HD3的顺序变得更长。因此，能够获得与上述实施例相同的效果。即，保持区HD1至HD3的相应长度被设定成使得具有较大待保持的最大升程量VL的保持区变得较长，并且其中由于从控制轴340传递的轴向力F而使凸轮630摇动时的摇动量容易增大的保持区具有较长长度。因此，即使凸轮630的摇动量变大，控制轴340与凸轮630之间的抵接部分也难以偏离保持区。 [0105] 此外，在本改型中，具有较大待保持的最大升程量VL的保持区被设定成具有较长长度，反之，具有较小待保持的最大升程量VL的保持区被设定成具有较短长度。因此，与其中所有保持区(第一保持区HD1、第二保持区HD2和第三保持区HD3)都根据凸轮630的摇动量的最大值设定成具有足够长的长度的情况相比，具有较小待保持的最大升程量的保持区具有较小的用于将抵接部分从保持区改变到变化区所需的凸轮630的旋转相位量。因此，类似于上述实施例，能够适当地抑制用于改变最大升程量VL的改变速度的减小。 [0106] -可变机构部分300是能够改变进气门31的最大升程量和气门开启期间的机构。替代地，可变机构部分300可以是能够仅改变最大升程量的机构。-可变机构部分300设置在进气门31的气门配气系统中，也可设置在排气门41的气门配气系统中。 [0107] 下面描述能够从上述实施例及其改型理解的技术构思。(a)在上述用于内燃机的可变气门机构中，可以根据目标最大升程量将凸轮的旋转相位反馈控制成变为目标旋转相位。 [0108] 根据该构造，即使凸轮的摇动由于反馈控制而被促进并且凸轮的摇动量可能容易增大，也能够获得如上述实施例及其改型所述的效果。因此，能够抑制控制轴与凸轮之间的抵接部分由于凸轮的摇动量增大而偏离保持区。 |
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