驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法
【專利摘要】一種驅(qū)動(dòng)裝置（10）具有繞著凸輪軸（5）由馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)凸輪（501）、與驅(qū)動(dòng)凸輪（501）相接觸的輥筒（44）、支撐框架（41）、以及控制軸（30）。驅(qū)動(dòng)凸輪（501）具有穴部（53）。在穴部處，距中心（P）的輪廓距離（R）當(dāng)驅(qū)動(dòng)凸輪在正轉(zhuǎn)方向和反轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)增大或減少。在穴部（53）與輥筒（44）相接觸并且馬達(dá)停止時(shí)，驅(qū)動(dòng)凸輪的旋轉(zhuǎn)力變?yōu)榱?。?qū)動(dòng)凸輪（501）的旋轉(zhuǎn)位置和控制軸（30）的軸向位置保持于恒定位置。因而，驅(qū)動(dòng)凸輪（501）的旋轉(zhuǎn)位置和控制軸（30）的軸向位置能保持于固定位置。
【專利說明】驅(qū)動(dòng)裝置及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開涉及驅(qū)動(dòng)裝置，其將動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為控制軸的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，并且根據(jù)控制軸的軸向位置調(diào)節(jié)控制目標(biāo)的控制量。本公開還涉及該驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)驅(qū)動(dòng)裝置通過驅(qū)動(dòng)凸輪將動(dòng)力源的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為控制軸的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)并且根據(jù)控制軸的軸向位置來調(diào)節(jié)控制目標(biāo)的控制量。在這種驅(qū)動(dòng)裝置中，在動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)力停止時(shí)，驅(qū)動(dòng)凸輪和控制軸需要相對(duì)于由控制目標(biāo)施加至控制軸的負(fù)荷保持在恒定位置。
[0003]JP-2005-146865A示出一種驅(qū)動(dòng)裝置，其具有外周面是圓周面的驅(qū)動(dòng)凸輪。通過在圓周面與接觸部相接合的狀態(tài)下停止驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)裝置和控制軸部件能保持處于恒定位置。
[0004]在JP-2005-146865A所示的驅(qū)動(dòng)裝置中，控制軸部件的中心軸、驅(qū)動(dòng)凸輪的中心以及圓周面和接觸部(滾子)之間的接觸點(diǎn)定位于相同的直線上。驅(qū)動(dòng)凸輪不接收旋轉(zhuǎn)力。驅(qū)動(dòng)凸輪的旋轉(zhuǎn)被鎖定。
[0005]然而，在實(shí)際產(chǎn)品中，由于制造尺寸離散性和各種游隙，難以將控制軸的中心軸、驅(qū)動(dòng)凸輪的中心以及圓周面和接觸部之間的接觸點(diǎn)布置于相同的直線上。因此，在動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)力停止時(shí)，很可能在驅(qū)動(dòng)凸輪處產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力?？刂戚S的軸向位置就可能會(huì)移動(dòng)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006]本公開的一個(gè)目的是提供一種驅(qū)動(dòng)裝置，其在來自動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)力停止時(shí)能保持驅(qū)動(dòng)凸輪處于恒定位置。
[0007]—種驅(qū)動(dòng)裝置，根據(jù)控制軸的軸向位置調(diào)節(jié)控制目標(biāo)的控制量。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括動(dòng)力源、繞著凸輪軸旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)凸輪。外部輪廓距中心的輪廓距離是不均勻的。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括接觸部，所述接觸部由所述控制目標(biāo)偏壓以使得所述接觸部在接觸點(diǎn)處與所述驅(qū)動(dòng)凸輪的外部輪廓相接觸。所述驅(qū)動(dòng)裝置包括:支撐框架，其支撐所述接觸部并且根據(jù)驅(qū)動(dòng)凸輪的外部輪廓的變化在與所述凸輪軸垂直的方向上往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)；以及控制軸，其結(jié)合至所述支撐框架以便與之一起往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。所述驅(qū)動(dòng)凸輪具有穴部(pocket portion),在所述穴部處，所述輪廓距離在正轉(zhuǎn)方向和反轉(zhuǎn)方向上增大。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]本公開的上述以及其他目標(biāo)、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從以下參照附圖的詳細(xì)描述中變得更加明顯。在圖中:
[0009]圖1A和IB是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的主要部分的示意圖；
[0010]圖2是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的透視圖；
[0011]圖3是示出氣門升程控制器的示意圖；[0012]圖4是沿著圖3中的線IV-1V截取的橫截圖；
[0013]圖5A和5B是示出根據(jù)第一實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪的示意圖；
[0014]圖6是示出驅(qū)動(dòng)凸輪的比較示例的示意圖；
[0015]圖7A至7C是示出施加至驅(qū)動(dòng)凸輪的力的示意圖；
[0016]圖8A和8B是用來解釋微小旋轉(zhuǎn)控制(small-roll-control)的圖表；
[0017]圖9是用來解釋微小旋轉(zhuǎn)控制的時(shí)間圖；
[0018]圖1OA和IOB是示出根據(jù)第二實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪的示意圖；
[0019]圖1lA和IlB是示出根據(jù)第三實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪的示意圖；
[0020]圖12A和12B是示出根據(jù)第四實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪的示意圖；
[0021]圖13是示出根據(jù)第五實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪的示意圖；
[0022]圖14A和14B是示出根據(jù)第六和第七實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的主要部分的示意圖；
[0023]圖15A和15B是示出根據(jù)第八和第九實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的主要部分的示意圖；并且
[0024]圖16A至16C是示出根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置的主要部分的示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0025]多個(gè)實(shí)施方式將參照附圖進(jìn)行描述。
[0026][第一實(shí)施方式]
[0027]參照?qǐng)D1至7，驅(qū)動(dòng)裝置的第一實(shí)施方式將在下文描述。
[0028]如圖3和4中所示，本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)裝置用作氣門升程控制器100的驅(qū)動(dòng)裝置
10。氣門升程控制器調(diào)節(jié)4缸發(fā)動(dòng)機(jī)90的進(jìn)氣門91的提升量(lift amount) “L”。
[0029]氣門升程控制器100由具有控制軸30的驅(qū)動(dòng)裝置10、與控制軸30相連接的延長(zhǎng)軸35、螺旋花鍵34、滾子36以及擺動(dòng)凸輪38構(gòu)成。
[0030]螺旋花鍵34的內(nèi)壁與延長(zhǎng)軸35的外表面相嚙合。螺旋花鍵34隨著控制軸30和延長(zhǎng)軸35的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)而旋轉(zhuǎn)。由此，虛線“Si”和虛線“s2”的開口角度Ψ變化。虛線“Si”連接延長(zhǎng)軸35和滾子36的中心。虛線“s2”連接延長(zhǎng)軸35的中心和擺動(dòng)凸輪38的鼻部381。
[0031]滾子36與進(jìn)氣凸輪軸93的凸輪相接觸。隨同進(jìn)氣凸輪軸93的旋轉(zhuǎn)，擺動(dòng)凸輪38擺動(dòng)。擺動(dòng)凸輪38的鼻部381與進(jìn)氣門91的端部相接觸。根據(jù)擺動(dòng)凸輪38的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)氣門91被升高。因此，能通過調(diào)節(jié)控制軸30和延長(zhǎng)軸35的軸向位置來調(diào)節(jié)進(jìn)氣門91的提升量“L”以改變開口角度“ F”。
[0032]在本實(shí)施方式中，氣門升程控制器100不控制排氣門92的提升量。
[0033]進(jìn)氣門91具有凸緣部911。氣門彈簧95與凸緣部911相接觸以用偏壓力“Fs”向上偏壓進(jìn)氣門91。這個(gè)偏壓力“Fs”向上推動(dòng)擺動(dòng)凸輪38的鼻部381，并且在逆時(shí)針方向上對(duì)螺旋花鍵34產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力“Fr”。在本實(shí)施方式中，螺旋花鍵34的旋轉(zhuǎn)力“Fr”被轉(zhuǎn)化為牽拉延長(zhǎng)軸35和控制軸30的負(fù)荷“Fa”。
[0034]如上所述，負(fù)荷“Fa”以遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)凸輪501的方式被從螺旋花鍵34施加至控制軸30。
[0035]參照?qǐng)D1A、1B和2，驅(qū)動(dòng)裝置10的構(gòu)造將在下文進(jìn)行描述。[0036]驅(qū)動(dòng)裝置10具有作為“動(dòng)力源”的馬達(dá)20、控制軸30、支撐框架41、滾子44、驅(qū)動(dòng)凸輪501以及角度傳感器60?；趤碜訣CU (電子控制單元)80和EDU (驅(qū)動(dòng)電路)82的指令信號(hào)，馬達(dá)20產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力。
[0037]馬達(dá)20是具有轉(zhuǎn)子22和永磁體24的DC (直流)馬達(dá)。馬達(dá)齒輪28結(jié)合至馬達(dá)軸26的端部。
[0038]控制軸30和馬達(dá)軸26以直角布置。控制軸30的一端32通過夾具43連接至支撐框架41的結(jié)合部42。支撐框架41是方形的并且相對(duì)于驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)中心“P”是偏心的。如圖1B中所示，圓筒形滾子44通過使用銷411由支撐框架41支撐。滾子44的中心“Q”布置于作為控制軸30的中心軸線的第一軸線“Jr”上。支撐框架41和滾子44構(gòu)成轉(zhuǎn)換部40，其將驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)傳遞至控制軸30。
[0039]在驅(qū)動(dòng)凸輪501中，驅(qū)動(dòng)凸輪501的外輪廓線與旋轉(zhuǎn)中心“P”之間的輪廓距離“R”不是恒定的。凸輪軸51和驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)中心“P”存在于支撐框架41內(nèi)部。滾子44在接觸點(diǎn)“C”處與驅(qū)動(dòng)凸輪501相接觸。隨著驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)，接觸點(diǎn)“C”處的輪廓距離“R”變化。因而，滾子44、支撐框架41以及控制軸30在圖1中的水平方向上往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0040]應(yīng)當(dāng)注意到，接觸點(diǎn)“C”在三維空間上是接觸線。
[0041]穿過點(diǎn)“P”并且與第一軸線“Jr”平行的軸線定義為第二軸線“Jc”。驅(qū)動(dòng)裝置10以第二軸線“Jc”與第一軸線“Jr”重疊的方式組裝。此時(shí)，控制軸30的中心軸線、驅(qū)動(dòng)凸輪501的中心“P”、接觸點(diǎn)“C”以及滾子44的中心“Q”布置于相同的直線上。
[0042]然而，在實(shí)際產(chǎn)品中，第一軸線“Jr”偏離第二軸線“Jc”。上述中心點(diǎn)可能不在相同的直線上。
[0043]凸輪軸51與馬達(dá)20的軸26大致平行。凸輪齒輪64附接至凸輪軸51的一端并且另一個(gè)凸輪齒輪66附接至凸輪軸51的另一端。凸輪齒輪64與馬達(dá)齒輪28相嚙合。
[0044]角度傳感器60具有與凸輪齒輪66相嚙合的傳感器齒輪62。角度傳感器60通過磁性檢測(cè)元件檢測(cè)傳感器齒輪62的旋轉(zhuǎn)角度。
[0045]E⑶80從角度傳感器60、加速位置傳感器以及其他傳感器接收檢測(cè)信號(hào)?；谶@些信號(hào)，E⑶80將控制信號(hào)傳遞至EDU82。EDU82基于來自E⑶80的控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20。
[0046]參照?qǐng)D5A和5B，驅(qū)動(dòng)凸輪501的具體構(gòu)造將在下文描述。
[0047]如圖5A中所示，驅(qū)動(dòng)凸輪501由凸輪軸51周圍的曲面部和平面部構(gòu)成。曲面部由基部52、漸變部561，562以及鄰接部571，572構(gòu)成。平面部是穴部53。
[0048]在圖5A中，相對(duì)于中心點(diǎn)“P”的向上方向定義為凸輪角度Θ的參考軸線“X”。凸輪角度Θ的逆時(shí)針方向定義為正的。驅(qū)動(dòng)凸輪501在正轉(zhuǎn)方向(圖5A中的順時(shí)針方向)上旋轉(zhuǎn)。
[0049]基部52形成在參考軸線“X”的兩側(cè)并且包括作為輪廓距離“R”最小值的基本輪廓距離“Ro”。穴部53形成于凸輪角度Θ的180°處。在穴部53處，輪廓距離“R”在正轉(zhuǎn)方向和反轉(zhuǎn)方向上增大。
[0050]在參考軸線“X”的左側(cè)處，漸變部561和鄰接部571形成于基部52與穴部53之間。在漸變部561處，當(dāng)驅(qū)動(dòng)凸輪501在正轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)輪廓距離“R”逐漸增大。鄰接部571與穴部53相鄰。在鄰接部571處，輪廓距離“R”恒定并且是最大值“Rn”。
[0051]漸變部562和鄰接部572相對(duì)于參考軸線“x”對(duì)稱地形成。在漸變部562處，當(dāng)驅(qū)動(dòng)凸輪501在正轉(zhuǎn)方向上旋轉(zhuǎn)時(shí)輪廓距離“R”逐漸減小。漸變部561與鄰接部571之間的邊界的凸輪角度Θ是“α?”。鄰接部571與穴部53之間的邊界的凸輪角度Θ是“β?”。穴部53與鄰接部572之間的邊界的凸輪角度Θ是“β2”。鄰接部572與漸變部562之間的邊界的凸輪角度Θ是“α2”。此外，在穴部處，最小凸輪角度是“Y”并且最小輪廓距離是“Rp”。凸輪角度Θ與輪廓距離“R”之間的關(guān)系在圖5B中示出。
[0052]驅(qū)動(dòng)裝置10的操作將在下文描述。
[0053]在馬達(dá)20基于來自EDU82的指令旋轉(zhuǎn)時(shí)，馬達(dá)20的扭矩通過馬達(dá)齒輪28和凸輪齒輪64傳遞至凸輪軸51和驅(qū)動(dòng)凸輪501。在驅(qū)動(dòng)凸輪501旋轉(zhuǎn)時(shí)，支撐框架41根據(jù)在接觸點(diǎn)“C”處輪廓距離“R”的變化而往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)?？刂戚S30和延長(zhǎng)軸35也往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0054]根據(jù)控制軸30和延長(zhǎng)軸35的軸向位置，氣門升程控制器100的螺旋花鍵34旋轉(zhuǎn)。開口角度“ Ψ ”根據(jù)滾子36和擺動(dòng)凸輪38的位置而變化。進(jìn)氣門91的提升量“L”變化。
[0055]在發(fā)動(dòng)機(jī)90停止時(shí)，EDU82驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20以使得穴部53與滾子44相接觸。然后，馬達(dá)20被斷電。由于滾子44與穴部53相接觸，驅(qū)動(dòng)凸輪501沒有接收旋轉(zhuǎn)力。也就是，驅(qū)動(dòng)凸輪501被鎖定。驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)位置和控制軸30的軸向位置保持處于恒定位置。
[0056]參照?qǐng)D6和圖7A至7C，將解釋驅(qū)動(dòng)裝置10的優(yōu)點(diǎn)。圖6示出沒有穴部的驅(qū)動(dòng)凸輪509的比較示例。同心圓部570與滾子44相接觸。圖7A至7C示出本實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪501。驅(qū)動(dòng)凸輪501具有穴部53。滾子44與穴部53相接觸。圖6和圖7A至7C示出在第一軸線“Jr”偏離第二軸線“Jc”時(shí)產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)力“fc”。
[0057]圖6示出第一軸線 “Jr”從第二軸線“Jc”偏離至右側(cè)。接觸點(diǎn)“C”位于共同中心線“K”上。接觸點(diǎn)“C”從第二軸線“Jc”偏移至右側(cè)。由于滾子44的滾子力“fr”相對(duì)于接觸點(diǎn)“C”與第一軸線“Jr”平行。因而，在圖6中的向右方向上沿著共同切線“T”在接觸點(diǎn)“C”上產(chǎn)生力“fa”。力“fa”在逆時(shí)針方向上對(duì)驅(qū)動(dòng)凸輪509產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力“fc”。
[0058]在第一軸線“Jr”從第二軸線“Jc”移至左側(cè)時(shí)，接觸點(diǎn)“C”從第二軸線“Jc”移至左側(cè)。因此，在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)上對(duì)驅(qū)動(dòng)凸輪509產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力“fc”。
[0059]在比較示例中，僅當(dāng)?shù)诙S線“Jc”和第一軸線“Jr”在相同直線上時(shí)，旋轉(zhuǎn)力“fc”變成零。在第二軸線“ Jc”和第一軸線“ Jr”不在相同直線上時(shí)，在接觸點(diǎn)“C”處一直產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力“fc”。因而，在馬達(dá)20停止時(shí)，不能保持驅(qū)動(dòng)凸輪509的旋轉(zhuǎn)位置。
[0060]在圖7A至7C中，穴部中心線“M”是穿過驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)中心“P”的直線。由于穴部53是平狀表面，穴部中心線“M”以直角交叉穴部53。
[0061]圖7A示出接觸點(diǎn)“C”在穴部53的邊緣上的情況。此時(shí)，接觸點(diǎn)“C”相對(duì)于穴部中心線“M”定位于左側(cè)處。力“fa”基于滾子力“fr”施加至接觸點(diǎn)“C”。力“fc”在順時(shí)針方向上施加至驅(qū)動(dòng)凸輪501。
[0062]當(dāng)驅(qū)動(dòng)凸輪501在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)中從圖7A的位置旋轉(zhuǎn)至圖7B的位置時(shí)，穴部中心線“M”和共同中心線“K”在相同的直線上。此時(shí)，接觸點(diǎn)“C”在穴部53上移動(dòng)為在穴部中心線“M”和共同中心線“K”上。這個(gè)位置等同于圖5中所示的最小凸輪角度“Y”。在這個(gè)位置處，旋轉(zhuǎn)力“fc”在驅(qū)動(dòng)凸輪501上變成零。[0063]設(shè)想驅(qū)動(dòng)凸輪在順時(shí)針旋轉(zhuǎn)中從圖7B的位置旋轉(zhuǎn)至圖7C的位置。由于接觸點(diǎn)“C”相對(duì)于穴部中心線“M”定位于右側(cè)處，力“fa”向右地施加至接觸點(diǎn)。力“fa”在驅(qū)動(dòng)凸輪501上沿逆時(shí)針方向產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力“fc”。因而，驅(qū)動(dòng)凸輪501旋轉(zhuǎn)至圖7B中所示的位置。驅(qū)動(dòng)凸輪501的位置在圖7B中所示的位置處變得穩(wěn)定，在該處旋轉(zhuǎn)力“fc”是零。上述功能稱為“穴效果(pocket effect)”。
[0064]根據(jù)本實(shí)施方式，即使在第一軸線“ Jr”和第二軸線“ Jc”之間具有偏離時(shí)以及在馬達(dá)20停止時(shí)，驅(qū)動(dòng)凸輪501在穴部53與滾子44相接觸的狀況下鎖定。因此，驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)位置和控制軸30的軸向位置能保持處于恒定位置。
[0065]因此，在驅(qū)動(dòng)裝置10應(yīng)用于氣門升程控制器100時(shí)，能正確地保持進(jìn)氣門91的氣門升程量。因而，確保了發(fā)動(dòng)機(jī)90的啟動(dòng)能力并且增強(qiáng)燃料經(jīng)濟(jì)性。
[0066]由于穴部是平狀表面，驅(qū)動(dòng)凸輪501能容易制造。此外，由于圓筒形滾子44與平狀穴部53相接觸，赫茲(Hertzian)應(yīng)力減少并且接觸壓力也降低。
[0067]即使?jié)L子44的軸線和驅(qū)動(dòng)凸輪501的軸線歪曲，也能維持接觸壓力。因此，不必?zé)崽幚韥硖岣邼L子和凸輪的硬度。
[0068]另外，鄰接部57相對(duì)于點(diǎn)“P”是圓形的。也就是，由于輪廓距離“Rn”恒定，能維持控制軸30的軸向位置。因此，即使驅(qū)動(dòng)凸輪501由于外力而旋轉(zhuǎn)越過穴部53，鄰接部57能用作緩沖區(qū)域。因而，控制軸30的軸向位置不會(huì)快速變化。
[0069]參照?qǐng)D8A、8B和9，將解釋馬達(dá)20的控制方法。圖8A和8B示意性地示出穴部53上的接觸點(diǎn)“C”的位置。滾子44由實(shí)線或虛線示出。圖9是示出流過馬達(dá)20的驅(qū)動(dòng)電流的時(shí)間圖。
[0070]在馬達(dá)20停止時(shí)，驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)位置通過穴效果保持處于指定位置。具體地，穴部53上的接觸點(diǎn)角度Θ c在穩(wěn)定狀態(tài)下一直是最小凸輪角度“ gamma ”。在驅(qū)動(dòng)凸輪50和滾子44在相同位置處一直彼此相接觸時(shí)，很可能這個(gè)接觸位置將強(qiáng)烈地磨損。
[0071]在E⑶80不執(zhí)行使控制軸30軸向地移動(dòng)的通常驅(qū)動(dòng)時(shí)，E⑶80執(zhí)行微小旋轉(zhuǎn)控制以變化接觸點(diǎn)角度Θ C。當(dāng)在圖9中的時(shí)間“ts”處通常驅(qū)動(dòng)停止時(shí)，慣性振動(dòng)將逐漸地衰減。直到穩(wěn)定狀態(tài)的時(shí)間段定義為等待時(shí)間“Tw”。
[0072]如圖8A中所示，在時(shí)間“tvl”處，接觸點(diǎn)角度Θ c與最小凸輪角度“ Y ”一致。在E⑶80在時(shí)間“tvl”處為馬達(dá)20施加正向驅(qū)動(dòng)電流+Iv時(shí)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力“fv+”以輕微地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)凸輪501。接觸點(diǎn)角度Θ c從最小凸輪角度“ gamma”稍微地增大。驅(qū)動(dòng)電流“+Ιν”明顯地小于正常驅(qū)動(dòng)電流In。在時(shí)間段“Te”已經(jīng)過去時(shí)，驅(qū)動(dòng)電流“+Ιν”停止。因而，接觸點(diǎn)“C”保持在穴部53上。也就是，如圖8Β中所示，微小旋轉(zhuǎn)控制中的最大接觸點(diǎn)角度0cMAX小于凸輪角度β2。
[0073]然后,在接觸點(diǎn)角度Qc從最大角度Θ cMAX減小至最小凸輪角度“ Υ ”時(shí)，沒有驅(qū)動(dòng)電流被施加至馬達(dá)20。由于負(fù)荷“Fa”從螺旋花鍵34施加至滾子44，驅(qū)動(dòng)凸輪501以接觸點(diǎn)角度Θ c減小至最小凸輪角度“ Y ”的方式旋轉(zhuǎn)。
[0074]在驅(qū)動(dòng)電流+Iv停止之后并且當(dāng)在時(shí)間“tv2”處已經(jīng)過去間隔“Ti”時(shí)，接觸點(diǎn)角度Θ c與最小凸輪角度“ Y ” 一致。在E⑶80在時(shí)間“tv2”處為馬達(dá)20施加負(fù)向驅(qū)動(dòng)電流“-Ιν”時(shí)，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力“fv_”以輕微地旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)凸輪501。接觸點(diǎn)角度Θ c從最小凸輪角度“ Y ”輕微地減小。接觸點(diǎn)“C”保持在穴部53上。也就是，微小旋轉(zhuǎn)控制中的最小接觸點(diǎn)角度Θ cMIN大于凸輪角度β I。
[0075]然后,在接觸點(diǎn)角度Θ c從最小角度Θ cMIN增大至最小凸輪角度“ Y ”時(shí),沒有驅(qū)動(dòng)電流被施加至馬達(dá)20。驅(qū)動(dòng)凸輪501以接觸點(diǎn)角度Θ c增大至最小凸輪角度“ Y ”的方式旋轉(zhuǎn)。
[0076]之后，在間隔“Ti”消逝時(shí)，正向驅(qū)動(dòng)電流+Iv在時(shí)間“tv3”處供應(yīng)至馬達(dá)20并且負(fù)向驅(qū)動(dòng)電流-1v在時(shí)間“tv4”處供應(yīng)至馬達(dá)20。也就是,在接觸點(diǎn)角度Qc相對(duì)于負(fù)荷“Fa”增大或減小時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20。在接觸點(diǎn)角度Θ c通過負(fù)荷“Fa”的使用而接近最小凸輪角度“ Y ”時(shí)，馬達(dá)20不被驅(qū)動(dòng)。
[0077]如上所述，通過執(zhí)行微小旋轉(zhuǎn)控制，驅(qū)動(dòng)凸輪501和滾子44之間的接觸點(diǎn)變化。因而，避免了僅特定部分強(qiáng)烈地磨損。此外，僅在增大或減少接觸點(diǎn)角度Θ c時(shí)，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)20。因而能降低電能消耗。此外，通過設(shè)置時(shí)間“TW”和間隔“Ti”，能降低電能消耗。
[0078]參照?qǐng)D10至13，驅(qū)動(dòng)裝置的第二至第五實(shí)施方式將在下文進(jìn)行描述。在第二至第五實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)凸輪的形狀相對(duì)于第一實(shí)施方式改變。此外，每個(gè)實(shí)施方式具有穴效果，并且ECU80執(zhí)行微小旋轉(zhuǎn)控制。與第一實(shí)施方式大致相同的部分和部件用相同的參考數(shù)字指示并且相同的描述將不再重申。
[0079][第二實(shí)施方式]
[0080]如圖1OA和IOB中所示，驅(qū)動(dòng)凸輪502在穴部53與鄰接部571、572之間具有圓化部573、574。穴部53的兩端能通過圓化部573、574平穩(wěn)地連接至鄰接部571、572。
[0081][第三實(shí)施方式]
[0082]圖1lA和IlB示出第三實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪503。穴部541是凹曲面。最小凸輪角度“ Y ”處的輪廓距離“RP-”小于第一實(shí)施方式的輪廓距離“Rp”。因而，穴效果進(jìn)一步提聞。
[0083][第四實(shí)施方式]
[0084]圖12A和12B示出第四實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪504。穴部542是凸曲面。最小凸輪角度“ Y ”處的輪廓距離“RP+”大于第一實(shí)施方式的輪廓距離“Rp”。輪廓距離“RP+”小于鄰接部571、572的輪廓距離“Rn”。因而，穴效果進(jìn)一步提高。
[0085][第五實(shí)施方式]
[0086]圖13示出第五實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪505。驅(qū)動(dòng)凸輪505具有三個(gè)平狀穴部551、552和553。凸輪角度的參考軸線“X”從中心點(diǎn)“P”延伸。逆時(shí)針方向定義為凸輪角度Θ的正向旋轉(zhuǎn)。驅(qū)動(dòng)凸輪505在圖13中的順時(shí)針方向上旋轉(zhuǎn)。
[0087]第一穴部551形成于凸輪角度β 7和凸輪角度β0之間。第一穴部551包括參考軸線“X”和基部輪廓距離“Ro”。第二穴部552形成于凸輪角度β3與凸輪角度β4之間。第二穴部552具有輪廓距離“R2”。第三穴部553形成于凸輪角度β 5與凸輪角度β6之間。第三穴部552具有輪廓距離“R3”。
[0088]第二穴部的輪廓距離“R2”、第三穴部的輪廓距離“R3”以及基部輪廓距離“Ro”具有以下關(guān)系:
[0089]“R3>R2>Ro”
[0090]漸變部581和582分別形成于第一穴部551與第二穴部552之間以及第二穴部552與第三穴部553之間。此外，在第三穴部553與第一穴部551之間形成連接部59。在連接部59處，輪廓距離“R”快速地減小。
[0091]在馬達(dá)20停止時(shí)，驅(qū)動(dòng)凸輪505在與三個(gè)穴部551、552、553之一相對(duì)應(yīng)的凸輪角度處停止?？刂戚S30的軸向位置能維持處于最后退位置、中間位置或最前進(jìn)位置之一處。
[0092]根據(jù)控制軸30的運(yùn)動(dòng)方向，驅(qū)動(dòng)電流“ In”的極性反向。
[0093]參照?qǐng)D14和15，驅(qū)動(dòng)裝置的第六至第九實(shí)施方式將在下文中進(jìn)行描述。在第六至第九實(shí)施方式中，支撐框架和滾子的形狀相對(duì)于第一實(shí)施方式改變。
[0094][第六和第七實(shí)施方式]
[0095]第六實(shí)施方式和第七實(shí)施方式將參照?qǐng)D14A和14B進(jìn)行描述。圖14A和14B是滾子的橫截圖。
[0096]如圖14A中所示，第六實(shí)施方式的滾子44A是球體。滾子44A由框架41A利用銷411支撐。滾子44A繞著銷411旋轉(zhuǎn)。滾子44A和驅(qū)動(dòng)凸輪501在接觸點(diǎn)“C”處彼此相接觸。球體滾子44A能吸收驅(qū)動(dòng)凸輪501的三維軸向間隙。摩擦阻力能減少。由于滾子44A是球體，驅(qū)動(dòng)凸輪501與滾子44A之間的輪廓距離一直恒定，即使接觸點(diǎn)“C”移動(dòng)。
[0097]作為第六實(shí)施方式的變型，僅滾子44A上驅(qū)動(dòng)凸輪501與之相接觸的帶狀部可以是凸曲面。
[0098]圖14B示出具有球44B而不是滾子的第七實(shí)施方式。支撐框架41B具有凹球面以支撐球44B。球44B能吸收驅(qū)動(dòng)凸輪501的三維軸向間隙。在第六和第七實(shí)施方式中，能使用第二至第四實(shí)施方式的驅(qū)動(dòng)凸輪501。
[0099][第八和第九實(shí)施方式]
[0100]第八和第九實(shí)施方式將參照?qǐng)D15A和15B進(jìn)行描述。圖15A和15B示出支撐框架45,46ο
[0101]第八實(shí)施方式和第九實(shí)施方式?jīng)]有滾子44。支撐框架45、46的端部直接與穴部53相接觸。支撐框架45具有與穴部53相接觸的球形或凸曲面的端部451。能吸收驅(qū)動(dòng)凸輪501的三維軸向間隙。
[0102]在圖15Β中所示的第九實(shí)施方式中，支撐框架46具有與穴部53相接觸的平狀端部461。在馬達(dá)20停止時(shí)，驅(qū)動(dòng)凸輪501旋轉(zhuǎn)以使得穴部53與平狀端部461相接觸。在第八和第九實(shí)施方式中，支撐框架45、46具有“接觸部”和“支撐部”。
[0103][其他實(shí)施方式]
[0104](i)驅(qū)動(dòng)凸輪的形狀不限于上述實(shí)施方式。在第五實(shí)施方式中，穴部的數(shù)量不限于三個(gè)。
[0105](ii)在上述實(shí)施方式中，負(fù)荷“Fa”在牽拉控制軸30的方向上施加。負(fù)荷“Fa”可在推動(dòng)控制軸30的方向上施加。
[0106]在圖16A至16C中，負(fù)荷“Fb”施加為推動(dòng)控制軸47、48、49?？刂戚S47、48、49隨
著驅(qū)動(dòng)凸輪501的旋轉(zhuǎn)在水平方向上往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)。
[0107]圖16A示出控制軸47具有平狀梢端471并且平狀梢端471與穴部53相接觸。能獲得與第九實(shí)施方式的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0108]圖16B示出控制軸48具有彎曲端部481并且彎曲端部481與穴部53相接觸。能獲得與第八實(shí)施方式的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0109]在圖16A和16B所示的構(gòu)造中，由于控制軸47、48直接與驅(qū)動(dòng)凸輪501相接觸，能減少位置的變化?？刂戚S47、48具有接觸部、支撐部以及控制軸部分。
[0110]圖16C示出控制軸49在凹面部分492中具有球492。球492和穴部53在接觸點(diǎn)“C”處彼此相接觸。能獲得與第六和第七實(shí)施方式的那些相同的優(yōu)點(diǎn)。
[0111](iii)動(dòng)力源能是DC馬達(dá)、AC馬達(dá)、液壓馬達(dá)。
[0112](iv)在微小旋轉(zhuǎn)控制中，激勵(lì)方向可以變化。等待時(shí)間“IV’和間隔“Ti”能適當(dāng)?shù)刈兓?br>
[0113]( V )氣門升程調(diào)節(jié)裝置不僅可調(diào)節(jié)進(jìn)氣門的提升量，還可調(diào)節(jié)排氣門的提升量。
[0114](Vi)本發(fā)明不限于上述實(shí)施方式，并且能應(yīng)用至各種實(shí)施方式。
【權(quán)利要求】
1.一種驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置根據(jù)控制軸的軸向位置調(diào)節(jié)控制目標(biāo)的控制量，包括: 動(dòng)力源(20)； 繞著凸輪軸(51)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)凸輪(501-505)，所述驅(qū)動(dòng)凸輪的外部輪廓距中心(P)的輪廓距離不均勻； 接觸部(44、44A、44B、45、46)，所述接觸部由所述控制目標(biāo)偏壓以使得所述接觸部在接觸點(diǎn)(C)處與所述驅(qū)動(dòng)凸輪的外部輪廓相接觸； 支撐框架(41、41A、41B、45、46)，所述支撐框架支撐所述接觸部并且根據(jù)所述驅(qū)動(dòng)凸輪的外部輪廓的變化在與所述凸輪軸垂直的方向上往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)； 結(jié)合至所述支撐框架以便與之一起往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的控制軸(30);其中: 所述驅(qū)動(dòng)凸輪具有穴部(53、541、542、551-553)，在所述穴部處，所述輪廓距離在正轉(zhuǎn)方向和反轉(zhuǎn)方向上增大。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其中 所述穴部(53、551-553)是平狀表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的驅(qū)動(dòng)裝置，其中 所述驅(qū)動(dòng)凸輪具有多個(gè)穴部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其中 所述驅(qū)動(dòng)凸輪具有與所述穴部相鄰接的鄰接部(571、572)，并且所述鄰接部的所述輪廓距離恒定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的驅(qū)動(dòng)裝置，其中 所述穴部與所述鄰接部相鄰接的邊界的曲率是連續(xù)變化的。
6.一種用于控制根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)裝置的控制方法，其中 在所述控制軸沒有受到在軸向上移動(dòng)的驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)力被以如下方式控制，即，所述驅(qū)動(dòng)凸輪在所述穴部處的接觸角度(Θ c)隨著時(shí)間變化。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的控制方法，其中 當(dāng)所述接觸角度從所述輪廓距離最小處的最小凸輪角度(Y )增大或減小時(shí)，產(chǎn)生所述動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)力，并且 當(dāng)所述接觸角度接近所述最小凸輪角度(Y )時(shí)，所述動(dòng)力源的驅(qū)動(dòng)力為零。
【文檔編號(hào)】F01L13/00GK103790668SQ201310516442
【公開日】2014年5月14日 申請(qǐng)日期:2013年10月28日 優(yōu)先權(quán)日:2012年10月30日
【發(fā)明者】高橋裕也, 鈴木康義, 高原敏廣, 杉浦真一, 伊藤淳 申請(qǐng)人:株式會(huì)社電裝