Газораспределительное устройство для двигателя внутреннего сгорания
GAS DISTRIBUTION UNIT FOR INTERNAL COMBUSTION ENGINES CONTROL

ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Область техники, к которой относится изобретение
[0001] Изобретение относится к газораспределительному устройству для двигателя внутреннего сгорания.
2. Описание предшествующего уровня техники
[0002] Традиционно известен механизм или устройство, которое может изменять величину подъема клапана двигателя. В международной публикации №2014/030226 раскрыт пример устройства, которое может изменять степень выступа кулачка на распределительном кулачковом валу. Устройство содержит базовый элемент кулачка для выполнения поворотного привода с помощью приводной силы от коленчатого вала, а также выступающий элемент кулачка, связанный с базовым элементом кулачка таким образом, чтобы быть способным совершать колебания. В зависимости от состояния срабатывания гидравлической системы, выступающий элемент кулачка селективно расположен либо в убранном положении, в котором выступающий элемент кулачка убран в базовый элемент кулачка, либо в выступающем положении, в котором выступающий элемент кулачка выступает из базового элемента кулачка наружу в радиальном направлении. В силу этого устройство в международной публикации №2014/030226 может изменять величину подъема клапана двигателя.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0003] Здесь движение выступающего элемента 102 кулачка по отношению к базовому элементу 104 кулачка в устройстве согласно международной публикации №2014/030226 будет описано со ссылкой на Фиг. 1А и Фиг. 1В. Фиг. 1А показывает пример состояния, в котором выступающий элемент 102 кулачка находится в выступающем положении, а Фиг. 1В показывает пример состояния, в котором выступающий элемент 102 кулачка находится в убранном положении. Выступающий элемент 102 кулачка каждый раз смещается в сторону выступающего положения с помощью пружины (не показана). Для ограничения степени выступа (то есть диапазона колебаний) выступающего элемента 102 кулачка из-за смещения под действием пружины стопорный штифт 106, зафиксированный на выступающем элементе 102 кулачка, расположен в направляющей канавке (длинном отверстии) 108 базового элемента 104 кулачка таким образом, чтобы иметь возможность перемещения в продольном направлении.
[0004] Когда выступающий элемент 102 кулачка зафиксирован в выступающем положении относительно базового элемента 104 кулачка, поскольку не приложено гидравлическое давление, выступающий элемент 102 кулачка толкает коромысло клапана, и в силу этого можно открыть клапан (см. сплошную линию на Фиг. 2А). С другой стороны, когда выступающий элемент 102 кулачка зафиксирован в убранном положении относительно базового элемента 104 кулачка, поскольку приложено гидравлическое давление, то клапан не обязательно переводится в направлении открытия (см. пунктирную линию на Фиг. 2А). Это происходит потому, что внешняя поверхность базового элемента 104 кулачка на Фиг. 1В имеет форму, основанную на опорной окружности. Когда положение выступающего элемента кулачка изменяется от выступающего положения к убранному положению, гидравлическое давление приложено. Напротив, когда положение выступающего элемента кулачка изменяется от убранного положения к выступающему положению, гидравлическое давление стравливается.
[0005] Когда стравлено гидравлическое давление, выступающий элемент кулачка продолжает колебаться относительно базового элемента кулачка, если выступающий элемент кулачка не находится в состоянии фиксации. Фиг. 2В концептуально показывает движение стопорного штифта 106 (то есть движение выступающего элемента кулачка), когда кулачковый вал вращается в состоянии, в котором выступающий элемент кулачка не зафиксирован. Диаграмма на Фиг. 2В показывает перемещение стопорного штифта как угол отклонения. Как показано на Фиг. 1В, угол отклонения α соответствует углу вращения стопорного штифта 106 вокруг центра колебаний (центра шарнирного элемента 110) выступающего элемента 102 кулачка относительно базового элемента 104 кулачка. Угол отклонения α здесь определен таким образом, чтобы быть нулевым, когда выступающий элемент 102 кулачка находится в выступающем положении, как показано на Фиг. 1А, и увеличивается, когда положение выступающего элемента 102 кулачка приближается к убранному положению.
[0006] Как схематически показано на Фиг. 2В, когда выступающий элемент 102 кулачка не зафиксирован с помощью фиксатора, предпочтительно, чтобы угол отклонения менялся так, как показано сплошной линией. Тем не менее, если силы упругости пружины недостаточно, иногда может не получиться резкое перемещение выступающего элемента 102 кулачка непосредственно перед тем, как выступающий элемент 102 кулачка достигнет выступающего положения, то есть на конечном этапе колебаний. В этом случае контакт между выступающим элементом кулачка и коромыслом сразу разрывается, и после этого выступающий элемент кулачка достигает выступающего положения. В силу этого, стопорный штифт 106 сталкивается с одной концевой частью направляющей канавки 108 в продольном направлении со скоростью, которая больше, чем первоначально предусмотренная скорость (см. пунктирную линию на Фиг. 1В). Такое столкновение между элементами вызывает звук столкновения, когда двигатель внутреннего сгорания работает на низких оборотах (например, во время работы на холостом ходу), и поэтому требуются усовершенствования.
[0007] Таким образом, изобретение обеспечивает создание газораспределительного устройства для двигателя внутреннего сгорания, которое дает возможность препятствовать резкому движению выступающего элемента кулачка относительно базового элемента кулачка.
[0008] Газораспределительное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно объекту изобретения представляет собой газораспределительное устройство, которое способно изменять величину подъема клапана двигателя, при этом газораспределительное устройство содержит: базовый элемент кулачка, расположенный на кулачковом валу, причем базовый элемент кулачка сконфигурирован для вращения в соответствии с вращением кулачкового вала, выступающий элемент кулачка, выполненный с возможностью перемещения относительно базового элемента кулачка, при этом выступающий элемент кулачка включает основную часть кулачка и толкающую часть, причем толкающая часть находится в местоположении, отличном от местоположения основной части кулачка, упругий элемент, расположенный между базовым элементом кулачка и выступающим элементом кулачка, и механизм фиксации, сконфигурированный для фиксации выступающего элемента кулачка на базовом элементе кулачка, при этом выступающий элемент кулачка сконфигурирован так, что (а) выступающий элемент кулачка является подвижным относительно базового элемента кулачка между первым положением и вторым положением, (b) толкающая часть выступающего элемента кулачка находится в выступающем состоянии относительно базового элемента кулачка и основная часть кулачка находится в невыступающем состоянии относительно базового элемента кулачка, если выступающий элемент кулачка находится в первом положении, (с) толкающая часть находится в невыступающем состоянии относительно базового элемента кулачка, а основная часть кулачка находится в выступающем состоянии относительно базового элемента кулачка, если выступающий элемент кулачка находится во втором положении, (d) выступающий элемент кулачка сконфигурирован для перемещения со стороны первого положения в сторону второго положения, когда выступающий элемент кулачка смещен к первому положению упругим элементом, и толкающая часть подталкивается клапаном двигателя или толкающим элементом, соединенным с клапаном двигателя, и (е) выступающий элемент кулачка сконфигурирован для фиксации на базовом элементе кулачка механизмом фиксации, когда выступающий элемент кулачка находится во втором положении.
[0009] Газораспределительное устройство может дополнительно включать в себя механизм ограничения для ограничения диапазона перемещения выступающего элемента кулачка относительно базового элемента кулачка.
[0010] Выступающий элемент кулачка может быть сконфигурирован для перемещения вокруг шарнирного элемента относительно базового элемента кулачка. Шарнирный элемент может быть расположен на любой из двух соединительных частей, которые соединяют основную часть кулачка и толкающую часть выступающего элемента кулачка, и которые отстоят друг от друга в окружном направлении. Толкающая часть выступающего элемента кулачка может включать в себя часть с вогнутой кривизной на стороне шарнирного элемента, и часть с выгнутой кривизной, находящуюся на расстоянии от части с вогнутой кривизной. Когда наружная боковая поверхность базового элемента кулачка имеет форму опорной базовой окружности, шарнирный элемент может быть расположен на той соединительной части из двух соединительных частей, которая находится на стороне закрывания основной части кулачка выступающего элемента кулачка. В случае, когда первая кривая подъема клапана двигателя, когда выступающий элемент кулачка не зафиксирован во втором положении, и вторая кривая подъема клапана двигателя, когда выступающий элемент кулачка зафиксирован во втором положении, перекрываются на стороне закрывания или стороне открывания, шарнирный элемент может быть компоновочно расположен на той соединительной части из двух соединительных частей, которая делает угол колебаний выступающего элемента кулачка вокруг шарнирного элемента между первым положением и вторым положением относительно небольшим.
[0011] В качестве альтернативного варианта газораспределительное устройство может быть сконфигурировано так, что выступающий элемент кулачка выполняет возвратно-поступательное движение линейно относительно базового элемента кулачка. В этом случае толкающая часть выступающего элемента кулачка может быть образована так, чтобы иметь зеркальную симметрию относительно плоскости, которая ортогональна к направлению оси кулачкового вала.
[0012] Изобретение относится также к двигателю внутреннего сгорания, включающему в себя вышеуказанное газораспределительное устройство для двигателя внутреннего сгорания.
[0013] Согласно вышеуказанному объекту изобретения, выступающий элемент кулачка, расположенный относительно базового элемента кулачка, включает в себя основную часть кулачка и толкающую часть, расположенную в местоположении, отличном от местоположения основной части кулачка, и смещен к первому положению упругим элементом. Толкающая часть подталкивается клапаном двигателя или толкающим элементом, и в силу этого, выступающий элемент кулачка может перемещаться из первого положения во второе положение. Поэтому можно переместить выступающий элемент кулачка во второе положение, нажимая на толкающую часть, расположенную в местоположении, отличном от местоположения основной части кулачка, против силы упругости упругого элемента, и кроме того, можно вернуть выступающий элемент кулачка в первое положение силой упругости упругого элемента. Поскольку толкающая часть расположена в месте, отличном от основной части кулачка, гибкость конструкции высока. Поэтому, согласно объекту изобретения, вследствие оптимизации формы толкающей части, возникает отличный эффект, заключающийся в том, что можно предотвратить резкое движение выступающего элемента кулачка относительно базового элемента кулачка.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
[0014] Признаки, преимущества, а также техническая и промышленная значимость примерных вариантов осуществления изобретения будут описаны ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи, в котором одинаковыми позициями обозначены одинаковые элементы, и на которых:
Фиг. 1А и Фиг. 1В представляют собой чертежи, показывающие соответствующее газораспределительное устройство, при этом Фиг. 1А показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в выступающем положении, а Фиг. 1В показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в убранном положении;
Фиг. 2А представляет собой график, показывающий кривую подъема соответствующего газораспределительного устройства;
Фиг. 2В представляет собой график для описания движения соответствующего выступающего элемента кулачка;
Фиг. 3 представляет собой чертеж, показывающий общий вид газораспределительного устройства для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения;
Фиг. 4 представляет собой увеличенный вид кулачкового узла газораспределительного устройства с Фиг. 3, и представляет собой чертеж, показывающий два выступающих элемента кулачка, которые находятся в разных положениях;
Фиг. 5А и Фиг. 5В представляют собой изображения для описания движения выступающего элемента кулачка газораспределительного устройства с Фиг. 3, при этом Фиг. 5А показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится во втором положении, а Фиг. 5В показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в первом положении;
Фиг. 6А-6Н представляют собой изображения, поэтапно показывающие движение выступающего элемента кулачка газораспределительного устройства с Фиг. 3;
Каждая из Фиг. 7А-1С представляет собой схематическое изображение для описания механизма фиксации, который фиксирует выступающий элемент кулачка газораспределительного устройства с Фиг. 3;
Фиг. 8 представляет собой блок-схему для управления выступающим элементом кулачка газораспределительного устройства с Фиг. 3;
Фиг. 9 представляет собой концептуальный график для описания эффекта газораспределительного устройства с Фиг. 3;
Фиг. 10А и Фиг. 10В представляют собой изображения для описания модификации кулачкового узла, при этом Фиг. 10А показывает конфигурацию согласно первому варианту осуществления изобретения для сравнения, а Фиг. 10В показывает конфигурацию модификации;
Каждая из Фиг. 11А-11С представляет собой схематическое изображение, показывающее модификацию механизма фиксации, представленного на Фиг. 7А-7С;
Каждая из Фиг. 12А-12С представляет собой схематическое изображение, показывающее дополнительную модификацию механизма фиксации, представленного на Фиг. 7А-7С;
Каждая из Фиг. 13А-13D представляет собой схематическое изображение, показывающее дополнительную модификацию механизма фиксации на Фиг. 7А-7С, при этом на Фиг. 13А и Фиг. 13В показано состояние, в котором выступающий элемент кулачка зафиксирован во втором положении, а на Фиг. 13С и Фиг. 13D показано состояние, в котором выступающий элемент кулачка зафиксирован в первом положении;
Фиг. 14А-14С представляют собой изображения, относящиеся к двигателю внутреннего сгорания, на котором применено газораспределительное устройство для двигателя внутреннего сгорания согласно второму варианту осуществления изобретения, при этом Фиг. 14А показывает кривые подъема впускного и выпускного клапана, Фиг. 14В относится к кулачковому узлу для выпускного клапана, и Фиг. 14С относится к кулачковому узлу для впускного клапана;
Фиг. 15А и Фиг. 15В представляют собой изображения для описания конфигурации кулачкового узла для выпускного клапана во втором варианте осуществления изобретения, при этом Фиг. 15А показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится во втором положении, а Фиг. 15В показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в первом положении;
Фиг. 16А и Фиг. 16В представляют собой изображения для описания конфигурации кулачкового узла для впускного клапана во втором варианте осуществления изобретения, при этом Фиг. 16А показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится во втором положении, а фиг. 16В показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в первом положении;
Фиг. 17А и Фиг. 17В представляют собой изображения для описания модификации кулачкового узла для выпускного клапана, представленного на Фиг. 15А и Фиг. 15В, при этом Фиг. 17А показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится во втором положении, а Фиг. 17В показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в первом положении;
Фиг. 18А и Фиг. 18В представляют собой изображения для описания модификации кулачкового узла для впускного клапана на Фиг. 16А и Фиг. 16В, при этом Фиг. 18А показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится во втором положении, а Фиг. 18В показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в первом положении; и
Фиг. 19А и Фиг. 19В представляют собой изображения, показывающие основную часть газораспределительного устройства для двигателя внутреннего сгорания согласно третьему варианту осуществления изобретения, при этом Фиг. 19А показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится во втором положении, а Фиг. 19В показывает состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в первом положении.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
[0015] Далее варианты осуществления изобретения будут описаны на основе сопровождающих чертежей.
[0016] На Фиг. 3 показан внешний вид газораспределительного устройства 1 для двигателя внутреннего сгорания согласно первому варианту осуществления изобретения, и Фиг. 4 представляет собой увеличенное изображение его кулачкового узла. Газораспределительное устройство 1 применено на двигателе внутреннего сгорания, который установлен в транспортном средстве. Двигатель внутреннего сгорания представляет собой четырехцилиндровый двигатель, но в изобретении количество цилиндров, расположение цилиндров, тип сгорания и прочие применяемые параметры двигателя внутреннего сгорания не имеют значения. Кроме того, двигатель внутреннего сгорания, в котором применено изобретение, может быть использован иначе, чем в транспортном средстве.
[0017] Газораспределительное устройство 1 включает в себя кулачковый вал S, а на кулачковом валу S расположен кулачковый узел CU. Кулачковый вал S включает в себя часть SA, соединенную с одним концом кулачкового узла CU, а также часть SB, соединенную с другим концом кулачкового узла CU. Кулачковый вал S вращается динамической мощностью от двигателя внутреннего сгорания. Более конкретно, кулачковый вал S приводится в движение так, чтобы вращаться приводной силой от коленчатого вала. Кулачковый узел CU вращается вместе с кулачковым валом S, и поэтому можно поднять клапаны V двигателя через коромысла R. Здесь клапаны V являются впускными клапанами двигателя внутреннего сгорания, однако могут быть выпускными клапанами.
[0018] Кулачковый узел CU, который больше в диаметре, чем части SA, SB кулачкового вала S, содержит базовый элемент 10 кулачка, соединенный с частями SA, SB кулачкового вала S, а также два выступающих элемента 12 кулачка, соединенные с базовым элементом 10 кулачка с возможностью перемещения. Базовый элемент 10 кулачка имеет почти круглую цилиндрическую форму и включает в себя части ВС базовой окружности (части формы, соответствующие опорной базовой окружности), имеющей почти круглую форму, если смотреть в направлении оси кулачкового вала S (далее именуемого просто «направление оси»). Части ВС базовой окружности соответствуют наружной боковой поверхности базового элемента 10 кулачка. Два выступающих элемента 12 кулачка сконфигурированы для поднимания двух клапанов V (то есть, чтобы перемещать два клапана V для открытия клапана) при нажатии на два коромысла R соответственно. Толщина базового элемента 10 кулачка в направлении оси больше, чем толщина выступающего элемента 12 кулачка в направлении оси.
[0019] Здесь базовый элемент 10 кулачка, который может быть в основном разделен на три части, содержит центральную часть 10а, расположенную в центре в направлении оси, и две концевые части 10b, 10с элемента, расположенные с обеих сторон от центральной части 10а в направлении оси. Выступающие элементы 12 кулачка расположены с обеих сторон от центральной части 10а, соответственно, и в этом состоянии концевые части 10b, 10с элемента соединены. Через все три части 10а, 10b, 10с базового элемента 10 кулачка проходит внутренняя осевая часть 10d вдоль осевой линии в направлении оси. Во внутренней осевой части 10d вдоль осевой линии образован масляный канал. Выступающий элемент 12 кулачка, который имеет форму плоской пластины, сконфигурирован как тороидальный элемент и прикреплен к базовому элементу 10 кулачка в состоянии, в котором осевая часть 10d вставлена в отверстие 12b в центре базовой части 12а выступающего элемента 12 кулачка. Здесь на Фиг. 3 и 4 проиллюстрированы два вала для соединения трех частей 10а, 10b, 10с базового элемента 10 кулачка друг с другом. Один из двух валов представляет собой опорный вал 14, описанный ниже, и другой представляет собой фиксирующий вал 16. Выступающий элемент 12 кулачка будет подробно описан ниже.
[0020] Как показано на Фиг. 3 и 4, центральная часть 10а базового элемента 10 кулачка включает в себя расположенную между двух выступающих элементов 2 кулачка часть 10е с выемкой. Часть 10е с выемкой образована между частями, где два коромысла R находятся в контакте с базовым элементом 10 кулачка (например, между частями PC базовой окружности). Таким образом, часть 10е с выемкой не находится в контакте с коромыслами R. Опорный вал 14 расположен таким образом, чтобы проходить через соответствующие боковые стороны части 10е с выемкой, которые разнесены в направлении оси. Опорный вал 14 проходит через базовый элемент 10 кулачка и выступающие элементы 12 кулачка в направлении оси кулачкового вала S, и соединяет их друг с другом.
[0021] Выступающий элемент 12 кулачка расположен на базовом элементе 10 кулачка таким образом, что выступающий элемент 12 кулачка может выполнять возвратно-поступательное движение (в данном случае частично колебаться) в заданном диапазоне относительно базового элемента 10 кулачка, при этом опорный вал 14 используется в качестве осевого элемента. На каждом из двух выступающих элементов 12 кулачка стопорный штифт 12 с зафиксирован таким образом, чтобы выступать из базовой части 12а, которая имеет почти тороидальную форму, в направлении оси кулачкового вала S. Стопорные штифты 12с достигают части 10е с выемкой через удлиненные сквозные отверстия 10s центральной части 10а базового элемента 10 кулачка. Стопорные штифты 12 с и сквозные отверстия 10s образуют механизм ограничения выступающего элемента 12 кулачка.
[0022] В части 10е с выемкой базового элемента 10 кулачка две пружины 18 прикреплены к опорному валу 14. Каждая пружина 18 присоединена к соответствующему выступающему элементу 12 кулачка и расположена так, что выступающий элемент 12 кулачка смещен в заданном направлении (далее называемом направлении смещения) от опорного вала 14. Здесь пружина 18 закреплена вокруг опорного вала 14. Один конец пружины 18 упирается в часть 10е с выемкой базового элемента 10 кулачка, а другой конец пружины 18 упирается в стопорный штифт 12с. Здесь, на Фиг. 4, выступающий элемент 12 кулачка на правой стороне и выступающий элемент 12 кулачка на левой стороне описаны так, что находятся в разных состояниях (элемент 12 на правой стороне в «первом положении», а элемент 12 на левой стороне во «втором положении»). Тем не менее это показано только для пояснительных целей, с тем, чтобы облегчить понимание расположения выступающих элементов 12 кулачка относительно базового элемента 10 кулачка. На самом деле, например, как показано на Фиг. 3, два выступающих элемента 12 кулачка находятся в одинаковом состоянии по отношению к одному базовому элементу 10 кулачка.
[0023] Здесь форма и конфигурация выступающего элемента 12 кулачка будут описаны со ссылкой на Фиг. 5А и Фиг. 5В. Фиг. 5А и Фиг. 5В представляют собой схематичные виды одного из выступающих элементов 12 кулачка, если смотреть в направлении оси кулачкового вала S (с задней стороны на Фиг. 3). Фиг. 5А показывает пример случая, когда выступающий элемент 12 кулачка находится в положении (втором положении), когда выступающий элемент 12 кулачка продвинут более всего в направлении толкания (противоположном направлению смещения) коромыслом R. Фиг. 5В показывает пример случая, когда выступающий элемент 12 кулачка находится в положении (первом положении), когда выступающий элемент 12 кулачка подталкивается более всего в направлении смещения силой упругости пружины 18.
[0024] Выступающий элемент 12 кулачка сконфигурирован как элемент в форме пластины, который независим от базового элемента 10 кулачка, и, кроме того, имеет тороидальную форму. Здесь, в базовой части 12а выступающего элемента 12 кулачка, две наружных поверхности, расположенные таким образом, чтобы быть ориентированными в направлении оси кулачкового узла CU, называны торцевыми поверхностями, а поверхность, проходящая между торцевыми поверхностями, называна периферической боковой поверхностью. Отверстие 12b выступающего элемента 12 кулачка выполнено так, чтобы проходить через две торцевых поверхности базовой части 12а, а периферическая боковая поверхность проходит параллельно направлению оси. Внутренняя осевая часть 10d базового элемента 10 кулачка вставляется в отверстие 12b выступающего элемента 12 кулачка. В отверстии 12b может перемещаться внутренняя осевая часть 10d относительно выступающего элемента 12 кулачка (см. Фиг. 5А и Фиг. 5В).
[0025] Кроме того, выступающий элемент 12 кулачка включает в себя две части, которые выполнены как одно целое так, что между ними образовано отверстие 12b. Выступающий элемент 12 кулачка включает в себя основную часть 12d кулачка и толкающую часть 12е, образованную в местоположении, которое отличается от местоположения основной части 12d кулачка (в частности, в местоположении, которое пространственно отдаленно в окружном направлении выступающего элемента 12 кулачка). Основная часть 12d кулачка сконфигурирована для приведения в действие коромысла R. В частности, когда величина подъема клапана V частью ВС базовой окружности базового элемента 10 кулачка здесь определяется как первая величина подъема, основная часть 12d кулачка имеет форму, подходящую для актуализации второй величины подъема, которая больше, чем первая величина подъема. Здесь в первом варианте осуществления изобретения, первая величина подъема равна нулю. Толкающая часть 12е является частью, которая подвергается толкающей силе от коромысла R для колебания выступающего элемента 12 кулачка, когда выступающий элемент 12 кулачка не зафиксирован на базовом элементе 10 кулачка (например, когда выступающий элемент 12 кулачка находится в первом положении). Здесь газораспределительное устройство 1 сконфигурировано так, что коромысло R, которое является толкающим элементом, соединенным с клапаном V, воздействует на толкающую часть 12е. Тем не менее не исключена конфигурация, в которой другой элемент, например, клапан, сам воздействует на толкающую часть 12е.
[0026] Выступающий элемент 12 кулачка может быть зафиксирован на базовом элементе 10 кулачка с помощью фиксирующего элемента, описанного ниже, с возможностью расцепления. Когда выступающий элемент 12 кулачка находится в первом положении (см. Фиг. 5В), основная часть 12d кулачка выступающего элемента 12 кулачка не выступает из базового элемента 10 кулачка наружу в радиальном направлении, вдоль виртуальной плоскости, ортогональной к направлению оси кулачкового вала, однако толкающая часть 12е выступает из базового элемента 10 кулачка наружу в радиальном направлении. С другой стороны, когда выступающий элемент 12 кулачка находится во втором положении (см. Фиг. 5А), основная часть 12d кулачка выступает из базового элемента 10 кулачка наружу в радиальном направлении, однако толкающая часть 12е не выступает из базового элемента 10 кулачка. Таким образом, когда выступающий элемент кулачка находится во втором положении, основная часть 12d кулачка выступающего элемента кулачка находится в выступающем состоянии относительно базового элемента 10 кулачка наружу в радиальном направлении, а когда выступающий элемент кулачка находится в первом положении, основная часть 12d кулачка находится в невыступающем состоянии относительно базового элемента 10 кулачка наружу в радиальном направлении, то есть в невыступающем состоянии. Напротив, когда выступающий элемент кулачка находится в первом положении, толкающая часть 12е выступающего элемента кулачка находится в выступающем состоянии относительно базового элемента 10 кулачка наружу в радиальном направлении, а когда выступающий элемент кулачка находится во втором положении, толкающая часть 12е находится в невыступающем состоянии относительно базового элемента 10 кулачка наружу в радиальном направлении, то есть в невыступающем состоянии. В частности, выступающий элемент кулачка расположен между центральной частью и концевой частью, как описано выше, и поэтому, когда основная часть 12d кулачка выступающего элемента кулачка находится в невыступающем состоянии, основная часть 12d кулачка находится в убранном положении (или положении размещения) в базовом элементе 10 кулачка. Таким образом, на основе состояния основной части 12d кулачка выступающего элемента кулачка вышеупомянутое первое положение может именоваться убранным положением, а вышеупомянутое второе положение может именоваться выступающим положением.
[0027] Вышеописанный механизм ограничения выполнен так, что диапазон, в котором выступающий элемент 12 кулачка может выполнять возвратно-поступательное движение (то есть может колебаться) относительно базового элемента 10 кулачка, установлен в области между первым положением и вторым положением. Затем механизм фиксации может зафиксировать выступающий элемент 12 кулачка во втором положении относительно базового элемента 10 кулачка, и состояние фиксации может именоваться состоянием подъема. Здесь не всегда необходимо иметь вышеупомянутый механизм ограничения, если диапазон движения выступающего элемента 12 кулачка ограничен заданным диапазоном другой конструкцией или формой.
[0028] В состоянии подъема основная часть 12d кулачка может поднимать клапан таким образом, чтобы обеспечить кривую подъема, показанную сплошной линии на Фиг. 2А, и иметь наружную форму для этого. В данной ситуации максимальная величина подъема является вышеупомянутой второй величиной подъема.
[0029] Толкающая часть 12е сформирована так, что выступающий элемент 12 кулачка может плавно колебаться вокруг опорного вала 14. Толкающая часть 12е включает в себя (поворотную боковую) часть 12f с вогнутой кривизной, часть 12g с выгнутой кривизной и переходную часть 12h, пролегающую между ними. Часть 12f с вогнутой кривизной, переходная часть 12h и часть 12g с выгнутой кривизной выполнены таким образом, чтобы проходить вдоль окружного направления периферийной боковой поверхности выступающего элемента 12 кулачка. Поэтому часть 12f с вогнутой кривизной пространственно удалена от части 12g с выгнутой кривизной в окружном направлении выступающего элемента 12 кулачка. Переходная часть 12h соединяет часть 12f с вогнутой кривизной и часть 12g, с вогнутой кривизной и имеет форму, подогнанную к части ВС базовой окружности. Как понятно из Фиг. 5А и Фиг. 5В, опорный вал 14 (в качестве шарнирного элемента) расположен на соединительной части между основной частью 12d кулачка и толкающей частью 12е. Часть 12f с вогнутой кривизной расположена близко к опорному валу 14 по сравнению с частью 12g с выгнутой кривизной. В проиллюстрированном здесь примере часть 12f с вогнутой кривизной расположена на передней стороне в направлении вращения (см. стрелки на Фиг. 5А и Фиг. 5В) переходной части 12h, а часть 12g с выгнутой кривизной расположена на задней стороне в направлении вращения переходной части 12h. Поэтому коромысло R толкает выступающий элемент 12 кулачка вдоль части 12f с вогнутой кривизной толкающей части 12е, и, в силу этого, выступающий элемент 12 кулачка передвигается (во второе положение) так, что основная часть 12d кулачка выступает из базового элемента 10 кулачка наружу в радиальном направлении. С другой стороны, коромысло R продолжает толкать выступающий элемент 12 кулачка вдоль части 12g с выгнутой кривизной толкающей части 12е, и поэтому выступающий элемент 12 кулачка передвигается (к первому положению) так, что основная часть 12d кулачка убирается в базовый элемент 10 кулачка.
[0030] Возвратно-поступательное движение выступающего элемента 12 кулачка в заданном диапазоне относительно базового элемента 10 кулачка показано на Фиг. 6А-6Н. Здесь на Фиг. 6А-6Н пружина 18 и пр. опущены. В соответствии с вращением кулачкового вала S ситуации, изображенные на Фиг. 6А-6Н, повторяются по порядку.
[0031] Здесь механизм фиксации для крепления выступающего элемента 12 кулачка к базовому элементу 10 кулачка будет описан со ссылкой на Фиг. 7А-1С. Фиг. 7А-1С представляют собой схематические виды в разрезе по линии VII-VII на фиг. 5А, показывающие внутреннюю структуру кулачкового узла CU. На Фиг. 7А два выступающих элемента 12 кулачка находятся в состоянии фиксации во вторых положениях. Как видно из Фиг. 5А, непонятно, выступают ли выступающие элементы 12 кулачка в радиальном направлении этого разреза. Тем не менее для облегчения понимания, на Фиг. 7А и Фиг. 7В показаны выступающие элементы 12 кулачка так, что основные части 12d кулачка выступают. Кроме того, кулачковый узел CU сформирован симметрично в направлении оси.
[0032] Внутренняя осевая часть 10d базового элемента 10 кулачка пролегает в направлении оси, и масляный канал Т1 образован вдоль осевой линии. Масляный канал Т1 в направлении оси соединен с радиально-направленным масляным каналом Т2, который проходит от направления оси наружу в радиальном направлении. Радиально-направленный масляный канал Т2 дополнительно ответвляется и проходит к стороне выступающего элемента 12 кулачка в направлении оси.
[0033] С впускной стороны масляного канала Т1 расположен клапан CV управления маслом, который может управляться электронным блоком управления (ЭБУ) в качестве устройства управления. Когда клапан CV управления маслом открыт, масло, поступающее из непоказанного масляного поддона, с помощью масляного насоса Р может протекать через питающий масляный канал Т1. Масляный насос Р представляет собой механический насос, который соединен с коленчатым валом двигателя внутреннего сгорания, однако это может быть и электрический насос.
[0034] Блок ЭБУ, по существу, сконфигурирован компьютером, включающим в себя устройство арифметической обработки (например, центральный процессор), устройства хранения данных (например, ПЗУ и ОЗУ), А/Ц преобразователь, входной интерфейс, выходной интерфейс и т.п.. С входным интерфейсом электрически соединены различные датчики. На основании сигналов от различных датчиков блок ЭБУ электрически выдает сигналы приведения в действие или управляющие сигналы с выходного интерфейса, при этом работа или приведение в действие двигателя внутреннего сгорания плавно выполняется в соответствии с ранее заданной программой и т.п. Таким образом, в дополнение к срабатыванию непоказанного клапана впрыска топлива и пр., блок ЭБУ управляет клапаном CV управления маслом. Здесь будут конкретно описаны некоторые из датчиков. Предусмотрен датчик 19а оборотов двигателя для определения скорости вращения двигателя. Кроме того, имеется датчик 19b нагрузки двигателя для определения нагрузки двигателя. Здесь датчик положения дросселя, датчик положения акселератора, анемометр, датчик давления всасываемого воздуха и пр. могут быть использованы в качестве датчика 19b нагрузки двигателя.
[0035] Кулачковый узел CU включает в себя множество элементов пальца, которые воздействуют на выступающий элемент 12 кулачка. Здесь три элемента 20, 22, 24 пальца используются для фиксации одного из выступающих элементов 2 кулачка. Три элемента 20, 22, 24 пальца расположены в ряд и расположены в этом порядке со стороны, близкой к радиально-направленному масляному каналу Т2. Самый внутренний элемент 24 пальца смещен в сторону радиально-направленного масляного канала Т2 с помощью пружины 24. Силой упругости пружины 24s, как показано на Фиг. 7А, элементы 20, 22, 24 пальца расположены таким образом, чтобы на них воздействовала сила сдвига от базового элемента 10 кулачка и выступающего элемента 12 кулачка.
[0036] Фиксирующее штифтовое отверстие 12j выступающего элемента 12 кулачка выполнено таким образом и с таким размером, чтобы входил средний элемент 22 пальца из трех элементов пальца. Отверстие 10f под палец центральной части 10а базового элемента 10 кулачка имеет ширину в направлении оси, которая больше, чем ширина в направлении оси у элемента 20 пальца. Кроме того, отверстие 10g под палец концевой части 10b базового элемента 10 кулачка образовано таким образом, чтобы иметь такой размер, что элемент 24 пальца, по существу, входит, только когда пружина 24а сжата.
[0037] Как показано на Фиг. 7А, когда гидравлическое давление, равное или больше, чем заданное значение, не приложено к каналам, каждый из элементов 20, 22, 24 пальца расположен таким образом, чтобы отклоняться от соответствующего отверстия под палец под действием силы упругости пружины 24. В силу этого сила сдвига приложена к элементам 22, 24 пальца, и выступающий элемент 12 кулачка зафиксирован во втором положении. Поэтому можно приводить в действие коромысло R основной частью 12d кулачка выступающего элемента 12 кулачка.
[0038] С другой стороны, когда привод коромысла останавливается выступающим элементом 12 кулачка, блок ЭБУ выполняет такое управление, что клапан CV управления маслом открывается. В силу этого, как показано стрелками на Фиг. 7В, гидравлическое давление, которое равно или больше, чем заданное значение, воздействует на элемент 20 пальца через масляные каналы T1, Т2. В силу этого пружина 24s сжимается, так что элемент 24 пальца входит в отверстие 10g под палец, а элемент 22 пальца входит в отверстие 12j под палец выступающего элемента 12 кулачка, как показано на Фиг. 7В. Когда таким образом выступающий элемент 12 кулачка переходит в состояние, показанное на Фиг. 7В, выступающий элемент 12 кулачка может перейти в первое положение под действием силы упругости пружины 18, как описано со ссылкой на Фиг. 5А-6Н. На Фиг. 7С схематически показано состояние, в котором выступающий элемент 12 кулачка отошел от второго положения в сторону первого положения. Когда приложено такое гидравлическое давление, выступающий элемент 12 кулачка продолжает колебаться между первым положением и вторым положением. Здесь, как и в результате колебаний выступающего элемента 12 кулачка, отверстие 12j под палец отходит от места вдоль линии VII-VII на Фиг. 5А и отклоняется от отверстий 10f, 10g под палец, и поэтому элемент 22 пальца не появляется на виде в поперечном разрезе с Фиг. 7С.
[0039] Затем, когда гидравлическое давление стравлено (после того, как остановлена подача гидравлического давления, которое равно или больше, чем заданное значение), выступающий элемент 12 кулачка достигает второго положения, и когда фиксирующее отверстие 12j под палец выступающего элемента 12 кулачка выравнивается с отверстием 10f под палец и отверстием 10g под палец, элементы 20, 22, 24 пальца перемещаются под действием силы упругости пружины 24. Поэтому выступающий элемент 12 кулачка поддерживается в состоянии фиксации во втором положении (см. Фиг. 7А).
[0040] Управление переключением для клапана CV управления маслом будет описано на основе блок-схемы на Фиг. 8. Сначала, на этапе S801, определяется, является ли текущее рабочее состояние заданным рабочим состоянием. Здесь блок ЭБУ определяет, является ли текущее рабочее состояние заданным рабочим состоянием, путем извлечения предварительно установленных данных или путем выполнения вычислений, заданных на основе скорости вращения двигателя, определенной датчиком 19а оборотов двигателя, и нагрузки двигателя, определенной датчиком 19b нагрузки двигателя. Двигатель внутреннего сгорания в варианте осуществления изобретения представляет собой четырехцилиндровый двигатель, и в заданном рабочем состоянии, в котором нагрузка двигателя является низкой, может выполнить операцию отсечки в цилиндре, при этом работа двух цилиндров приостанавливается. В двигателе внутреннего сгорания указанное газораспределительное устройство применяется для цилиндров для операции отсечки в цилиндре. Поэтому заданное рабочее состояние устанавливается как рабочее состояние, в котором выполняется операция отсечки в цилиндре. Тем не менее в настоящем изобретении заданное рабочее состояние может быть другим рабочим состоянием. Здесь, как описано выше, количество цилиндров и другие параметры двигателя внутреннего сгорания, на котором применено изобретение, не ограничиваются данным вариантом осуществления изобретения, и операция отсечки в цилиндре, при которой работа двух цилиндров двигателя из четырех цилиндров, приостанавливается, приведена просто в качестве примера.
[0041] Если на этапе S801 делается положительное определение, поскольку текущее рабочее состояние является заданным рабочим состоянием, на этапе S803 включают гидравлическое давление. То есть блок ЭБУ управляет открыванием клапана CV управления маслом в первое заданное положение открывания (например, положение полного открывания). Здесь первое заданное положение открывания, которое может быть фиксированным или переменным, может быть установлено так, что подается вышеуказанное гидравлическое давление, которое равно или больше, чем заданное значение. В силу этого, фиксирующие элементы 20, 22, 24 пальца кулачкового узла CU переходят, например, в состояние, показанное на Фиг. 7В и Фиг. 7С, и открывание клапана V останавливается.
[0042] С другой стороны, если на этапе S801 делается отрицательное определение, поскольку текущее рабочее состояние не является заданным рабочим состоянием, на этапе S805 гидравлическое давление выключается. То есть блок ЭБУ управляет закрыванием клапана CV управления маслом во второе заданное полное открывания (например, положение полного закрывания). Здесь второе заданное положение открывания, которое может быть фиксированным или может быть переменным, устанавливается так, что вышеуказанное гидравлическое давление, которое равно или больше, чем заданное значение, не приложено к элементу 20 пальца, в частности, так, чтобы выступающий элемент кулачка мог вернуться к состоянию, показанному на Фиг. 7А. В силу этого, кулачковый узел CU приобретает состояние, показанное на Фиг. 7А, и открывание клапана V начинается.
[0043] Здесь опять же со ссылкой на Фиг. 6А-6Н будет дополнительно описано движение выступающего элемента 12 кулачка, когда выступающий элемент 12 кулачка не зафиксирован на базовом элементе 10 кулачка. Кулачковый вал S вращается в направлении, указанном стрелками на Фиг. 6А-6Н. Когда опорный вал 14 достигает самого близкого положения к коромыслу R (см. Фиг. 6В), коромысло R вступает в контакт не только с наружной поверхностью (то есть частью ВС базовой окружности) базового элемента 10 кулачка, но также и выступающим элементом 12 кулачка. В силу этого, коромысло R начинает толкать часть 12f с вогнутой кривизной толкающей части 12е выступающего элемента 12 кулачка. При этом клапанная пружина VS выполнена так, чтобы не сжиматься и деформироваться силой упругости пружины 18. Поэтому выступающий элемент 12 кулачка подталкивается в направлении из первого положения во второе положение, и начинает вращаться вокруг опорного вала 14. Затем место контакта коромысла R с выступающим элементом 12 кулачка достигает переходной части 12h после части 12f с вогнутой кривизной, и выступающий элемент 12 кулачка приходит во второе положение (см. Фиг. 6Е). Кроме того, после поворота кулачкового вала S место контакта коромысла R с выступающим элементом 12 кулачка перемещается вдоль части 12g с выгнутой кривизной. В это время выступающий элемент 12 кулачка движется к первому положению относительно базового элемента 10 кулачка постепенно и мягко. Затем выступающий элемент 12 кулачка достигает первого положения (см. Фиг. 6Н), и выступающий элемент 12 кулачка не контактирует с коромыслом R, за исключением максимального места подъема (или пиковой части) основной части 12d кулачка (см. Фиг. 6А). При этом, когда выступающий элемент 12 кулачка находится в первом положении, основной части 12d кулачка не нужно соприкасаться с коромыслом R.
[0044] Здесь подробно рассмотрим Фиг. 6В и Фиг. 6G. Понятно, что касательная линия L1 на месте контакта выступающего элемента 12 кулачка с коромыслом R в состоянии, показанном на Фиг. 6В, является, по существу, одновременно касательной линией для части ВС базовой окружности. Кроме того, следует понимать, что касательная линия L2 на месте контакта выступающего элемента 12 кулачка с коромыслом R, в состоянии, показанном на Фиг. 6G, является, по существу, одновременно касательной линией для части ВС базовой окружности. Поэтому, когда выступающий элемент 12 кулачка не зафиксирован на базовом элементе 10 кулачка, можно плавно начать контакт коромысла R с выступающим элементом 12 кулачка вместе с вращением кулачкового вала S. Затем можно плавно закончить контакт коромысла R с выступающим элементом 12 кулачка при дополнительном вращении кулачкового вала S.
[0045] Кроме того, вогнутая форма части 12f с вогнутой кривизной утоплена в вогнутой форме в радиальном направлении по сравнению с частями на периферической боковой поверхности с обеих сторон местоположения М максимального подъема основной части 12d кулачка. Поэтому часть 12f с вогнутой кривизной может надежно контактировать с коромыслом R и может продолжать в достаточной степени поджиматься коромыслом. Кроме того, выпуклая форма части 12g с выгнутой кривизной поднимается в выпуклой форме в радиальном направлении по сравнению с частями на периферической боковой поверхности с обеих сторон местоположения М максимального подъема основной части 12d кулачка. Поэтому в процессе перехода от состояния с Фиг. 6F в состояние с Фиг. 6G, часть 12g с выгнутой кривизной может надежно контактировать с коромыслом R и может продолжать в достаточной степени поджиматься коромыслом. Поскольку толкающая часть 12е выполнена таким образом, можно избежать резкого перемещения выступающего элемента 12 кулачка (например, отход) из состояния контакта с коромыслом R и предотвратить возникновение столкновения между соответствующими элементами и пр.
[0046] Здесь перемещение выступающего элемента 12 кулачка в первом варианте осуществления изобретения будет сравниваться с движением соответствующего выступающего элемента 102 кулачка. В варианте осуществления изобретения угол отклонения β определяется как угол поворота отверстия 12j под палец вокруг опорного вала по отношению к положению отверстия 12j под палец относительно опорного вала 14 в состоянии на Фиг. 6А (см. окружность из пунктирной линии на Фиг. 6Е). Поэтому угол отклонения β равен нулю, когда выступающий элемент 12 кулачка находится в первом положении, как показано на Фиг. 6А, и возрастает ко второму положению. На Фиг. 6Е показан пример угла отклонения β, и этот угол имеет максимальное значение. Фиг. 9 показывает кривую (сплошную линию) для угла отклонения β, и кривую (пунктирную линию) для угла отклонения α, для сравнения изменения угла отклонения β с идеальным изменением угла отклонения α с Фиг. 2В в предшествующем уровне техники. Как понятно из Фиг. 9, движение выступающего элемента 12 кулачка в первом варианте осуществления изобретения является более плавным, чем движение выступающего элемента кулачка в решении из области техники. Поэтому, согласно первому варианту осуществления изобретения, можно предотвратить резкое движение выступающей части кулачка относительно базовой части кулачка более предпочтительным образом. Такое движение выступающего элемента 12 кулачка актуализируется потому, что толкающая часть 12е расположена в другом местоположении от основной части 12d кулачка. Толкающая часть 12е выступающего элемента 12 кулачка выполнена в соответствии с предполагаемым плавным движением.
[0047] Таким образом, первый вариант осуществления изобретения был описан, однако возможны различные изменения. Сначала, в вышеуказанном первом варианте осуществления изобретения, как показано на Фиг. 10А, опорный вал 14 расположен на соединительной части, которая является одной из двух соединительных частей между основной частью кулачка и толкающей частью и которая является стороной закрывания основной части кулачка выступающего элемента кулачка. Тем не менее, как показано на Фиг. 10В, опорный вал 14 может быть расположен на соединительной части на стороне открывания основной части кулачка выступающего элемента кулачка. Тем не менее, предпочтительно, что опорный вал 14 расположен на соединительной части на стороне закрывания основной части 12d кулачка выступающего элемента кулачка, как показано на Фиг. 10А, то есть, как показано в приведенном выше первом варианте осуществления изобретения. При расположении опорного вала 14 как показано на Фиг. 10А, можно сделать мягче движение выступающего элемента 12 кулачка относительно базового элемента 10 кулачка перед тем, как выступающий элемент 12 кулачка достигнет первого положения, по сравнению с расположением опорного вала 14 так, как показано на Фиг. 10В. Поэтому, как описано выше, можно более предпочтительным образом предотвратить столкновение стопорного штифта 12с.
[0048] Кроме того, в первом варианте осуществления изобретения, отверстие 12j под палец расположено на выступающем элементе 12 кулачка, и для выбранного расположения фиксирующего элемента 22 пальца по отношению к отверстию под палец используются два других элемента пальца. Тем не менее количество элементов пальца может быть произвольно установлено равным одному или нескольким штукам. На Фиг. 11А - 11С показана модификация механизма фиксации. Механизм фиксации на Ффиг. 11А-11С включает в себя элемент 26 пальца, который смещен к боковой стороне масляного канала Т3 с помощью пружины 26s, а отверстие 12r зацепления пальца расположено на выступающем элементе 12 кулачка. На Фиг. 11А показано состояние, в котором гидравлическое давление приложено, как показано стрелкой (в отличие от вышеуказанного первого варианта осуществления изобретения), и элемент 26 пальца входит в зацепление с отверстием 12r выступающего элемента кулачка, при этом выступающий элемент кулачка зафиксирован во втором положении. На Фиг. 11В показано состояние, в котором гидравлическое давление стравлено, и элемент 26 пальца извлечен из отверстия 12r зацепления пальца. На Фиг. 11С показано состояние, в котором выступающий элемент 12 кулачка перешел из второго положения в первое положение посредством колебаний. Таким образом, в примере, показанном на Фиг. 11А - фиг. 11С, гидравлическое давление стравлено на вышеуказанном этапе S803, и гидравлическое давление приложено на этапе S805. Здесь, в состоянии, показанном на Фиг. 11С, в результате колебаний выступающего элемента 12 кулачка, отверстие 12r сдвинулось из положения, обеспечивающего зацепление с элементом 26 пальца. Поэтому отверстие 12r выступающего элемента 12 кулачка отсутствует на поперечном разрезе на Фиг. 11С.
[0049] На Фиг. 12А-12С показана дополнительная модификация механизма фиксации. Механизм фиксации на Фиг. 12А-12С сконфигурирован так, что отверстие зацепления пальца специально не предусмотрено на выступающем элементе 12 кулачка, и элемент 26 пальца поддерживает выступающий элемент 12 кулачка на части стенки, которая образует отверстие 12b, первоначально предусмотренное на выступающем элементе 12 кулачка. Привод элемента 26 пальца, то есть гидравлическое управление, был описан со ссылкой на Фиг. 11А-11С. На Фиг. 12А показано состояние, в котором элемент пальца подталкивается гидравлическим давлением, как показано стрелкой, и элемент пальца достигает положения, где элемент пальца вступает в зацепление с выступающим элементом кулачка так, что выступающий элемент кулачка фиксируется во втором положении. На Фиг. 12В показано состояние, в котором гидравлическое давление стравлено, при этом элемент пальца и выступающий элемент кулачка разъединены. На Фиг. 12С показано состояние, в котором выступающий элемент кулачка сдвинулся из второго положения к стороне первого положения посредством колебаний.
[0050] На Фиг. 13А-13D показана дополнительная модификация механизма фиксации. Механизм фиксации на Фиг. 13А-13D сконфигурирован так, что опорный элемент 27 расположен в масляном канале внутренней осевой части 10d, опорное положение стопорного элемента 28 изменяется приводом опорного элемента 27 в направлении оси, и поэтому выступающий элемент 12 кулачка удерживается. Хотя это и не показано, стопорный элемент 28 вступает в зацепление таким образом, чтобы иметь возможность скользить по поверхности опорного элемента 27. Опорный элемент 27 перемещается в направлении оси, и потому стопорный элемент 28 может перемещаться в радиальном направлении. Опорный элемент 27 включает в себя приемную вогнутую часть 27а и выступающую часть 27b. На Фиг. 13А и Фиг. 13В показано состояние, в котором опорный элемент 27 подталкивается к опорному положению гидравлическим давлением, показанным стрелкой, и потому стопорный элемент 28 подталкивается вверх наружу в радиальном направлении выступающей частью 27b опорного элемента 27 таким образом, что выступающий элемент 12 кулачка удерживается и фиксируется во втором положении. На Фиг. 13С и Фиг. 13D показано состояние, в котором, поскольку не приложено гидравлическое давление, которое равно или больше, чем заданное значение, опорный элемент 27 находится в положении отсутствия опоры из-за смещения с помощью пружины 27s, и стопорный элемент 28 расположен на приемной вогнутой части 27а, причем выступающий элемент 12 кулачка находится в первом положении под воздействием силы смещения пружины 18. Здесь и Фиг. 13А, и Фиг. 13С представляют собой поперечные разрезы, параллельные оси кулачкового вала, при этом и Фиг. 13В, и Фиг. 13D являются видами в радиально-направленном разрезе, перпендикулярном оси кулачкового вала.
[0051] Кроме того, в приведенном выше варианте осуществления изобретения пружины 18 для смещения выступающих элементов кулачка в первое положение расположены в части с выемкой между двумя выступающими элементами кулачка. Тем не менее пружины 18 могут быть расположены в других местах. Пружины 18 могут быть расположены на сторонах направления оси концевых частей кулачкового узла по отношению к выступающим элементам 2 кулачка. Кроме того, пружины могут быть расположены во внутренней части кулачкового узла. Кроме того, в качестве пружин 18, которые являются упругими элементами (элементами смещения), могут быть использованы различные виды пружин, такие как работающие на кручение пружины и спиральные пружины.
[0052] Далее будет описан второй вариант осуществления изобретения. В варианте осуществления газораспределительное устройство в изобретении применено и на впускном клапане, и на выпускном клапане. Далее будут описаны только характерные конфигурации второго варианта осуществления. Для составных элементов, соответствующих уже описанным составным элементам и имеющих одни и те же ссылочные позиции, повторяющиеся описания опущены.
[0034] В приведенном выше первом варианте осуществления изобретения базовый элемент 10 кулачка имеет внешнюю поверхность, чья форма представляет собой форму части ВС базовой окружности, и величина подъема клапана базовым элементом 10 кулачка равна нулю. Тем не менее базовый элемент кулачка может иметь внешнюю поверхность, соответствующую величине подъема (первой величине подъема), которая меньше, чем величина подъема (вторая величина подъема) выступающим элементом 12 кулачка, но не равна нулю, и второй вариант осуществления изобретения имеет базовый элемент кулачка, приспособленный для выполнения этого. Фиг. 14А представляет собой зависимость, показывающую кривую EV подъема выпускного клапана и кривую IV подъема впускного клапана по идентичной оси времени. Здесь кривая EV подъема выпускного клапана и кривая IV подъема впускного клапана могут частично перекрываться, однако им не нужно перекрывание.
[0054] На Фиг. 14А показаны две кривые EV1, EV2 подъема выпускного клапана. Кривая EV1 подъема, показанная сплошной линией, является кривой подъема, когда коромысло приводится в действие выступающим элементом кулачка, а кривая EV2 подъема, показанная пунктирной линией, является кривой подъема, когда коромысло приводится в действие внешней поверхностью базового элемента кулачка. На Фиг. 14В показано соотношение между базовым элементом кулачка и выступающим элементом кулачка кулачкового узла для выпускного клапана, который имеет соответствующую конфигурацию кривых подъема. На Фиг. 14В опорная базовая окружность показана пунктирной линией, и базовый элемент 10 кулачка имеет форму, соответствующую кривой EV2 подъема, которая является относительно небольшой. Выступающий элемент 12 кулачка показан так, что основная часть 12d кулачка выступает из базового элемента 10 кулачка. То есть на Фиг. 14В выступающий элемент кулачка находится во втором положении.
[0055] Кроме того, на Фиг. 14А показаны две кривые IV1, IV2 подъема впускного клапана. Кривая IV1 подъема, показанная сплошной линией, является кривой подъема выступающим элементом кулачка, а кривая IV2 подъема, показанная пунктирной линией, является кривой подъема наружной поверхностью базового элемента кулачка. На Фиг. 14С показано соотношение между базовым элементом кулачка и выступающим элемент кулачка кулачкового узла для впускного клапан, который имеет конфигурацию, соответствующую кривым подъема. На Фиг. 14С опорная базовая окружность показана пунктирной линией, а базовый элемент 10 кулачка имеет форму, соответствующую кривой IV2 подъема, которая является относительно небольшой. Выступающий элемент 12 кулачка расположен так, что основная часть кулачка частично выступает из базового элемента 10 кулачка. То есть на Фиг. 14С выступающий элемент кулачка находится во втором положении.
[0056] Как показано на Фиг. 11А, два кривые EV1, EV2 подъема выпускного клапана перекрываются (или совпадают) на стороне закрывания. Поэтому, когда выступающий элемент кулачка находится во втором положении, то часть стороны закрывания основной части 12d кулачка выступающего элемента 12 кулачка совпадает с наружной поверхностью базового элемента 10 кулачка, если смотреть с осевого направления кулачкового вала S (см. Фиг. 14В). Сходным образом, как показано на фиг. 14А, две кривые IV1, IV2 впускного клапана перекрываются (или совпадают) на стороне открывания, и часть стороны открывания основной части 12d кулачка выступающего элемента 12 кулачка во втором положении совпадает с наружной поверхностью базового элемента кулачка, если смотреть в направлении оси кулачкового вала S (см. Фиг. 14С).
[0057] При этом на Фиг. 15А и Фиг. 15В показано соотношение между базовым элементом 10 кулачка и выступающим элементом 12 кулачка кулачкового узла для выпускного клапана. На Фиг. 15А показано состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится во втором положении относительно базового элемента кулачка, а на Фиг. 15В показано состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в первом положении относительно базового элемента кулачка. Как показано на Фиг. 15А и Фиг. 15В, имеются два места в окружном направлении, представляющие собой соединительные части между основной частью 12d кулачка и толкающей частью 12е выступающего элемента 12 кулачка, то есть имеется соединительная часть на стороне открывания основной части 12d кулачка, и соединительная часть стороне закрывания основной части 12d кулачка. Из этих соединительных частей, опорный вал 14 находится на соединительной части на стороне открывания. При этом стрелки на Фиг. 15А и Фиг. 15В показывают направление вращения кулачкового вала.
[0058] С другой стороны, на Фиг. 16А и Фиг. 16В показано соотношение между базовым элементом 10 кулачка и выступающим элементом 12 кулачка кулачкового узла для впускного клапана. На Фиг. 16А показано состояние, в котором выступающий элемент 12 кулачка находится во втором положении относительно базового элемента 10 кулачка, а на Фиг. 16В показано состояние, в котором выступающий элемент кулачка находится в первом положении относительно базового элемента кулачка. Как показано на Фиг. 16А и Фиг. 16В, опорный вал 14 расположен на соединительной части на стороне закрывания основной части 12d кулачка. При этом стрелки на Фиг. 16А и Фиг. 16В показывают направление вращения кулачкового вала.
[0059] Таким образом, что касается выпускного клапана, кривая подъема выступающим элементом 12 кулачка и кривая подъема базовым элементом 10 кулачка перекрываются на стороне закрывания, а опорный вал 14 расположен на соединительной части на стороне открывания основной части 12d кулачка выступающего элемента кулачка. С другой стороны, что касается впускного клапана, кривая подъема выступающим элементом 12 кулачка и кривая подъема базовым элементом 10 кулачка перекрываются на стороне открывания, а опорный вал 14 расположен на соединительной части на стороне закрывания основной части кулачка базового элемента кулачка. Композиционное расположение опорного вала 14 селективно установлено на стороне, на которой угол колебаний (соответствующий вышеупомянутому отклонению β от вертикали) выступающего элемента 12 кулачка вокруг опорного вала 14 между первым положением и вторым положением, является относительно небольшим (см. угол γ на Фиг. 15А < угла δ на Фиг. 17А) (в силу этого, диапазон возвратно-поступательного движения выступающего элемента 12 кулачка относительно базового элемента 10 кулачка становится относительно небольшим). Поэтому даже в рабочей области, в которой обороты двигателя выше, можно переключать величину подъема каждого клапана более приемлемым образом.
[0035] Однако, как показано на Фиг. 17А и Фиг. 17В (Фиг. 17А и Фиг. 17В соответствуют Фиг. 15А и Фиг. 15В, соответственно), в кулачковом узле для выпускного клапана опорный вал 14 может быть сконфигурирован для размещения на соединительной части на стороне закрывания основной части 12d кулачка выступающего элемента кулачка. Кроме того, как показано на Фиг. 18А и Фиг. 18В (Фиг. 18А и Фиг. 18В соответствуют Фиг. 16А и Фиг. 16В, соответственно), в кулачковом узле для впускного клапана, опорный вал может быть сконфигурирован для размещения на соединительной части на стороне открывания основной части кулачка выступающего элемента кулачка.
[0061] Далее будет описан третий вариант осуществления изобретения. Газораспределительное устройство в третьем варианте осуществления выполнено так, что выступающий элемент 12 кулачка выполняет возвратно-поступательное движение линейно относительно базового элемента 10 кулачка. Далее будут описаны только характерные конфигурации варианта осуществления изобретения. Для составных элементов, соответствующих уже описанным составным элементам, ссылочные позиции являются такими же, и повторяющиеся описания опущены.
[0062] На Фиг. 19А и Фиг 19В показана основная часть газораспределительного устройства в третьем варианте осуществления изобретения. На Фиг. 19А показано состояние, в котором выступающий элемент 12 кулачка находится во втором положении, а на фиг. 19В показано состояние, в котором выступающий элемент 12 кулачка находится в первом положении. Выступающий элемент 12 кулачка включает в себя основную часть 12d кулачка и толкающую часть 12е. Толкающая часть 12е выполнена таким образом, чтобы иметь зеркальную симметрию на Фиг. 19А и на Фиг. 19В (относительно плоскости, которая ортогональна к направлению оси кулачкового вала), и сформирована так, что выступающий элемент 12 кулачка плавно начинает контактировать с коромыслом R или отходит от коромысла R на каждой стадии из стадий раннего толкания и позднего толкания для выступающего элемента 12 кулачка.
[0063] Выступающий элемент 12 кулачка включает в себя пружину 30 между наружной поверхностью внутренней осевой части 10d и поверхностью стенки, образующей отверстие 12b выступающего элемента 12 кулачка. Пружина 30 сконфигурирована для смещения выступающего элемента 12 кулачка к первому положению.
[0064] Когда выступающий элемент кулачка не зафиксирован во втором положении механизмом фиксации (таким же, что и в первом варианте осуществления изобретения) с помощью штифта, выступающий элемент 12 кулачка выполняет возвратно-поступательное движение линейно относительно базового элемента 10 кулачка между первым положением и вторым положением посредством вращения кулачкового вала S.
[0065] Внутренняя осевая часть 10d включает в себя плоские боковые поверхности 10р, 10q, которые обращены друг к другу. С другой стороны, выступающий элемент 12 кулачка включает в себя на поверхности стенки отверстия 12b внутренние поверхности 12р, 12q, которые могут скользить вдоль боковых поверхностей 10р, 10q. Кроме того, диапазон, в котором выступающий элемент 12 кулачка может двигаться, ограничен диапазоном размера отверстия 12b выступающего элемента 12 кулачка. Поэтому в третьем варианте осуществления изобретения отверстие 12b и внутренняя осевая часть 10d образуют механизм ограничения.
[0066] Варианты осуществления изобретения не ограничиваются только вышеописанными вариантами осуществления, и изобретение включает в себя все модификации, приложения и их эквиваленты, которые охвачены идеей изобретения, указанной в формуле изобретения. Поэтому изобретение не должно быть истолковано в ограничительном смысле, и может быть применено к другим произвольным технологиям, которые входят в диапазон идеи изобретения.