基準角度檢測裝置的製作方法

2023-07-30 10:59:36 2

專利名稱：基準角度檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及作為對控制對象物的角度進行控制時的基準的基準角度的檢測裝置。
背景技術：
一直以來，例如在形成為利用凸輪軸驅動發動機的進氣門、排氣門的配氣裝置中，已知有形成為能夠變更這些氣門的升程特性的可變配氣機構。作為一個例子，在專利文獻I中公開的配氣機構中，具備通過凸輪軸的驅動凸輪而工作的從動構件、與它聯動地搖動並開閉進氣門的搖動構件、以及通過控制軸的轉動來變更這兩個構件的相對位置關係的機構。在所述控制軸上經由蝸輪蝸杆傳動機構安裝有電動馬達，由此控制軸轉動時,所述從動構件和搖 動構件的相對位置關係發生變化，該搖動構件的搖動範圍發生變化，從而進氣門的升程量、其升程正時被變更。電動馬達接受來自控制器的指令並工作，由此帶來的控制軸的轉動角度通過角度傳感器檢測，並反饋給控制器。另外，為了將所述控制軸的轉動角度限制在規定範圍，在固定於該控制軸上的蝸輪的動作軌跡上配設止動件。止動件通過使橡膠等的彈性體介於圓筒狀的抵接構件和支持它的軸構件之間而形成，蝸輪抵接時由於彈性體的變形抵接構件位移。由此，蝸輪蝸杆傳動機構中的條和齒的咬入被緩和，之後蝸輪蝸杆傳動機構也平穩地工作。現有技術文獻 專利文獻
專利文獻1:日本特開2009-209711號公報。

發明內容
發明要解決的問題
但是，在上述現有例的可變配氣機構中，發動機的進氣門或排氣門的升程特性根據控制軸的角度而決定，因此控制軸的控制精度是非常重要的。因此，為了正確檢測作為控制軸的角度控制的基準的狀態，考慮以蝸輪抵接止動件時作為基準角度。但是，由於現有例的止動件使用橡膠等彈性體，因此蝸輪抵接時抵接部位移，應當成為基準的角度發生變動。即，由於蝸輪與止動件的抵接狀態不穩定，因此基準角度的檢測誤差不得不變大。鑑於相關點，本發明的目的在於提供與現有為止同樣地緩和蝸輪蝸杆傳動機構的咬入，同時能夠精度良好地檢測控制軸的角度的控制中的基準角度的基準角度檢測裝置。解決問題的手段
根據本發明的基準角度檢測裝置具備:為了控制控制對象物的角度而與其連接的控制軸；使所述控制軸繞其軸心轉動地連接在該控制軸上的蝸輪；與所述蝸輪嚙合的蝸杆；用於使所述蝸杆旋轉的電動馬達；控制所述電動馬達的控制器；為了限制所述控制軸的轉動可動範圍而配置在所述蝸輪的動作軌跡上的止動件；以及能夠檢測所述控制軸的轉動角度的角度傳感器。並且，所述止動件具有在所述蝸輪的動作方向上能夠彈性變形的彈簧構件，所述控制器驅動所述電動馬達以使所述蝸輪向所述止動件行進，並將該驅動中由所述角度傳感器檢測的轉動角度的變化率從規定的閾值以上變為不足該閾值的時間點下的所述轉動角度存儲為基準角度。在所述的構成中，通過控制器進行電動馬達的驅動，經由蝸輪蝸杆傳動機構使控制軸轉動，由此控制對象物的角度被控制。並且，在檢測作為該控制的基準的控制軸的角度時，控制器驅動電動馬達以使蝸輪朝向止動件，並監視該驅動中由角度傳感器檢測的控制軸的轉動角度及其變化率。蝸輪抵接止動件時，與即將抵接之前相比轉動速度降低，因此如果將由角度傳感器檢測的轉動角度的變化率變為低於閾值時的時間點的轉動角度作為基準角度存儲，則能夠將蝸輪抵接止動件時的控制軸的轉動角度作為基準角度進行檢測。又，即使由於控制系統的故障等電動馬達超速而蝸輪撞擊止動件，由此引起的衝擊也被彈簧構件吸收，因此蝸輪蝸杆傳動機構中的條和齒的咬入被緩和，之後也能確保蝸輪蝸杆傳動機構的平穩地動作。即，通過所述的構成，能夠在防止由於蝸輪蝸杆傳動機構的咬入引起的動作不良的發生的同時，精度良好地檢測控制軸的基準角度。優選的是，所述止動件上也可以具有:與所述蝸輪抵接並能夠向其動作方向移動的抵接部；以及在該抵接部被所述彈簧構件向所述蝸輪側施力的狀態下，限制該抵接部向所述蝸輪側的移動的限制部。如此，在蝸輪與止動件的抵接部抵接的瞬間，至此被限制部阻止的彈簧構件的施力迅速地施加給蝸輪，強烈阻止其移動。因此，由與止動件的抵接引起的蝸輪的轉動速度的降低變得顯著，其轉動角度的變化率的閾值判定的精度提高。換言之，即使彈簧構件的彈簧常數不太高，也能夠穩固地降低蝸輪的轉動速度，基於此，能夠精度良好地檢測基準角度。因此，電動馬達超速時蝸輪撞擊止動件時的衝擊易於被彈簧構件吸收，有利於緩和蝸輪蝸杆傳動機構的咬入。這種情況下優選的是，在所述止動件上還具有調節機構，所述調節機構能夠調節通過所述限制部限制所述抵接部的移動的位置，如此，則能夠容易地調節決定控制軸的基準角度的止動件的抵接部的位置。又，優選的是將所述控制器設置為具有:為了控制控制對象物的角度而驅動所述電動馬達的通常控制模式；以及為了檢測所述基準角度而驅動所述電動馬達的基準角度檢測模式，在所述基準角度檢測模式中所述電動馬達的驅動力小於所述通常控制模式中的所述電動馬達的驅動力。如此，則由於檢測基準角度時的電動馬達的驅動力變小，由此蝸輪抵接止動件時的控制軸的轉動速度的降低也變顯著。因此，能夠進一步提高控制軸的轉動角度的變化率的閾值判定的精度。所涉及的構成的基準角度檢測裝置作為一個例子優選在上述的現有例(專利文獻I)那樣的發動機的可變配氣機構中使用。在這種情況下，發動機的進氣門或排氣門的升程特性根據控制軸的轉動角度而變化，尤其像空轉時那樣氣門升程較小時，為了維持發動機的燃燒穩定性(空轉穩定性)要求非常高精度的控制。因此，如本發明那樣能夠精度良好地檢測作為控制軸的控制的基準的角度的意義是很大的。

在這種情況下，優選的是在所述發動機的運行狀態下進行所述基準角度的檢測。在發動機的運行狀態下，油在配氣系統的各部循環，與停止狀態相比機械摩擦阻力變小，因此控制軸的轉動狀態也容易穩定，能夠穩定地進行該基準角度的檢測。發明的效果
以上，根據上述說明所述的本發明的基準角度檢測裝置，在止動件上設置彈簧構件，吸收超速時的蝸輪的碰撞引起的衝擊，能夠防止蝸輪蝸杆傳動機構中的咬入引起的動作不良的發生。另一方面，在檢測控制軸的轉動控制中的基準角度時，蝸輪抵接止動件，轉動速度降低，基於旋轉角度的變化率變為低於規定的閾值的情況，可以進行精度良好的檢測。


圖1是搭載了根據本發明的發動機的摩託車的右視 圖2是放大上述發動機並將一部分截面化的右視 圖3是放大示出上述發動機的配氣系統的剖視 圖4是示出進氣側的配氣裝置的構造的立體 圖5是上述配氣裝置的搖動凸輪機構的主要部件立體 圖6是從另一角度觀察上述搖動凸輪機構時的主要部件立體 圖7是控制軸的驅動機構和止動件的放大 圖8是說明圖3所示的配氣裝置的通常時的動作的 圖9是稍低升程時 的與圖8相當的 圖10是控制軸的驅動控制系統的框 圖11是基準角度檢測模式的控制的流程 圖12是基準角度檢測模式中的控制軸的角度和變化率等的圖表；
圖13是能夠調節止動件的預載(preload)的其他實施形態的、與圖7相當的圖。
具體實施例方式以下，參照

將根據本發明的將基準角度檢測裝置應用於發動機的可變配氣裝置的驅動機構的實施形態。圖1是搭載了根據實施形態的發動機E的摩託車I的右視圖。另外，在以下的實施形態中使用的方向的概念以從在摩託車I上騎乘的駕駛員R觀察的方向為基準。如圖1所示，摩託車I具備作為轉向輪的前輪2和作為驅動輪的後輪3。前輪2旋轉自如地支持於分別在大致上下方向上延伸的左右一對前叉4的下端部上，另一方面，前叉4的上部經由上和下的一對的支架支持在轉向軸(未圖示)上。上支架上安裝有向左右延伸的杆型的把手5，轉向軸以內插於車身側的頭管6的狀態旋轉自如地被支持。並且，把手5的左右兩端部上分別配設有手柄(右側是加速器手柄5a)，駕駛員R通過握著該手柄來操作把手5，使所述一對前叉4和前輪2 —體地繞著轉向軸搖動，能夠使前輪2向希望的方向轉向。又，駕駛員R能夠通過手腕的扭轉來轉動用右手握著的加速器手柄5a，從而調節發動機E的輸出。構成車身的骨架的左右一對主框架7從所述頭管6向後方延伸設置，樞接框架8從該主框架7的後部向下方延伸設置。搖臂10的前端部軸支持於設置在該樞接框架8上的樞軸9上，後輪3旋轉自如地支持在該搖臂10的後端部。
燃料箱12設置在主框架7的上方，騎乘用的座椅13設置在燃料箱的後方。又，發動機E搭載在左右的主框架7間的下方。發動機E的輸出經由未圖示的驅動鏈條傳遞至後輪3。另外，在圖中的例子中，從前輪2的上方到發動機E的側方設置有整流罩19。駕駛員R跨坐在座椅13上，握著把手5的左右手柄，將腳放在設置於發動機E的後部近旁的踏板14上行駛。-發動機-
圖2是將圖1所示的發動機E放大並將一部分截面化的右視圖。作為一例，發動機E為並列雙缸發動機，如圖2所示，具備缸蓋20、缸蓋罩21、缸體22以及曲軸箱23。在缸蓋20的後部，對每個汽缸設置進氣道20A，並向斜後方開口。另一方面，在缸蓋20的前部對每個汽缸設置排氣道20B，並向前方開口。另外，發動機E是所謂的雙置頂凸輪軸式(D0HC式)發動機，在缸蓋20 (詳細將在後面敘述)的上部，進氣側的配氣裝置50A (參照圖3)的驅動凸輪軸24和排氣側的配氣裝置50B的驅動凸輪軸25在車 身的前後方向並列設置，且分別沿著兩個汽缸在車寬方向延伸。並且，缸蓋罩21以覆蓋它們上方的方式被覆蓋，並固定在缸蓋20上。另一方面，在缸蓋20的下部連接有缸體22，並分別形成有容納活塞(未圖示)的兩個汽缸。在該缸體22的下部連接有曲軸箱23，並容納在車寬方向延伸的曲軸26。在這些缸蓋20、缸蓋罩21、缸體22和曲軸箱23的右壁部上形成有鏈條通道(chain tunnel) 27，並容納有將曲軸26的旋轉動力傳遞至驅動凸輪軸24、25的鏈條式的旋轉傳遞機構28。此夕卜，在曲軸箱23的下部安裝有油底殼29，在曲軸箱23的前部配設有濾油器30。旋轉傳遞機構28具備進氣凸輪鏈輪31、排氣凸輪鏈輪32、曲軸鏈輪33以及正時鏈條34。詳細地說，進氣側和排氣側的各個驅動凸輪軸24、25的右側的端部向鏈條通道27內突出，在該端部設置有進氣側和排氣側的凸輪鏈輪31、32。同樣地，曲軸26的右側的端部也向鏈條通道27內突出，在該端部設置有曲軸鏈輪33。並且，在進氣凸輪鏈輪31、排氣凸輪鏈輪32和曲軸鏈輪33上卷繞有正時鏈條34，曲軸鏈輪33旋轉時，進氣凸輪鏈輪31和排氣凸輪鏈輪32聯動地旋轉。進氣凸輪鏈輪31和排氣凸輪鏈輪32的直徑相同，是曲軸鏈輪33的直徑的兩倍，因此驅動凸輪軸24、25以曲軸26的1/2的周期旋轉。又，在鏈條通道27內設置有可動鏈條引導件35和固定鏈條引導件36。固定鏈條引導件36在正時鏈條34的前側向上下方向延伸設置，並從曲軸鏈輪33的前方附近位置延伸到排氣凸輪鏈輪32的下方附近。該固定鏈條引導件36通過沿長度方向在後部形成的槽(未圖示)，從前方支持正時鏈條34。可動鏈條引導件35在正時鏈條34的後側向上下方向延伸設置，其下端部在曲軸鏈輪33的上方附近樞軸支持在曲軸箱23的右壁部，其上端部位於進氣凸輪鏈輪31的下方附近。可動鏈條引導件35通過設置於缸蓋20的後壁部的油壓式張緊器37，其上部被向前方施力，從而從後方支持正時鏈條34並對該正時鏈條34賦予適度的張力。此外，在曲軸26的右側部分上設置有驅動齒輪38，與變速器42的輸入軸40上設置的被驅動齒輪43嚙合。S卩，曲軸箱23的後部是變速器室39，在其內部與變速器42的曲軸26大致平行地容納有輸入軸40和輸出軸(未圖示)。這兩個軸上安裝有能相互連接的多個齒輪41，通過改變連接的齒輪的組合改變來變更輸出輸入旋轉的變速比，即變速器42的變速級別被變更。此外,在圖的例子中，發動機E具備次擺線轉子(trochoid rotor)式的油泵44。油泵44具備與設置在變速器42的輸入軸40上的泵驅動齒輪45嚙合的泵從動齒輪46，隨著曲軸26的旋轉油泵44被驅動。-配氣系統-
圖3是示出發動機E的配氣系統的構造的剖視圖，與圖2相反，右側為摩託車I的後方。又，圖4是省略了殼體的一部分並示出進氣側的配氣裝置50A的立體圖，紙面向裡的斜右側是摩託車I的後方。如圖3所示，缸蓋20上相對於汽缸C (用虛線示出上部)內的燃燒室52設置有開閉進氣道20A的進氣門機構51A、同樣開閉排氣道20B的排氣門機構51B、以及使他們工作的進氣側和排氣側的各個配氣裝置50A、50B。發動機E的兩個汽缸C在車寬方向並列，因此在圖3中，燃燒室52在紙面裡方向並列。本實施形態中，在進氣側和排氣側，配氣裝置50A、50B以及氣門機構51A、51B為大致同樣的結構，因此在下面以進氣側為代表進行說明。首先，說明進氣門機構51A，其為公知的構造，作為提升閥的氣門主體53具有開閉進氣道20A的法蘭部53a、從該法蘭部53a向上方延伸貫通缸蓋20的上壁部的氣門杆部53b。所述氣門杆部53b的上半部在形成於缸蓋20的上壁部的截面圓形的配設孔內沿其中心線向上方延伸，上端部位於與缸蓋20的上壁部的上表面大致相同的高度。氣門杆部53b的上端部形成槽，該槽中夾著的銷56上安裝有彈簧保持器55，位於配設孔的上端附近。另一方面，配設孔的底部上配設有彈簧座54，該彈簧座54和彈簧保持器55之間介入安裝有氣門彈簧57。 在該例子中，氣門彈簧57是壓縮螺旋彈簧，彈簧座54和彈簧保持器55之間產生施力。由此，經由彈簧保持器55氣門主體53被向上方施力，其法蘭部53a按壓面向燃燒室52的進氣道開口的周緣部(氣門座)。即，在進氣門機構5IA中，氣門主體53通常通過氣門彈簧57向上方施力，使進氣道20A關閉。又，氣門主體53的氣門杆部53b上安裝有向下方開口的有底圓筒狀挺柱58，以覆蓋彈簧保持器55、銷56和氣門彈簧57的上半部。挺柱58的上底部從配設孔向上方突出，其上表面滑動接觸配氣裝置50A的後述的搖動構件61。隨著搖動構件61的搖動挺柱58向下方壓動時，氣門主體53被按下(升程)、其法蘭部53a從氣門座離開以開放進氣道20A。如此，使進氣門機構51A動作的進氣側的配氣裝置50A具備:與如上述的發動機E的曲軸26的旋轉聯動的驅動凸輪軸24 ；以及與設置在其上的驅動凸輪24a滑動接觸，將與其輪廓對應的動作轉換成搖動運動，並如上所述那樣通過搖動構件61來壓動進氣門機構5IA的挺柱58的搖動凸輪機構48。如圖4所示，驅動凸輪軸24向車寬方向(圖的左右方向)延伸，橫跨圖4中未示出的兩個汽缸C而設置，其兩端部和中央部的三個部位的軸頸24b分別在配氣裝置50A的殼體100的豎壁部121 123中旋轉自由地支持。即，作為一個例子，本實施形態中，形成為將進氣側的配氣裝置50A單元化並可裝卸地緊固在缸蓋20上的構造，在該單元的殼體100的主體構件120 (用虛線示出)上分別在長度方向的兩端部和大致中央部設置有豎壁部121 123。並且，關於圖4的右端的豎壁部123和凸輪蓋133，如圖7所示，在三個豎壁部121 123的上端部分別形成向上方開口的半圓形狀的下軸承凹部(僅示出符號123a)，分別與凸輪蓋131 133的上軸承凹部131a 133a連接，並形成支持驅動凸輪軸24的軸頸24b的軸頸支承部。並且，在被三個部位的軸頸24b軸支承的驅動凸輪軸24上，在相鄰的軸頸24b之間設置有各兩個、總計四個驅動凸輪24a，分別使搖動凸輪機構48動作。S卩，在本實施形態中，每個汽缸C的進氣道20A在中途分叉並向燃燒室52在兩個部位開口，對每個汽缸C設置兩組進氣門機構51A以分別開閉該各開口端。並且，為了分別使該各組的進氣門機構51A動作，針對每個汽缸C與所述驅動凸輪軸24的四個驅動凸輪24a對應地設置兩個、即共計四個搖動凸輪機構48。-搖動凸輪機構_
更詳細地說，所述四個搖動凸輪機構48被與驅動凸輪軸24的下方分離地平行延伸的支持軸60支持。該支持軸60如下所述繞其軸心轉動，用於變更控制氣門升程特性，因此以下稱為控制軸60。如圖4所示，在控制軸60上分別搖動自如地支持有四個搖動構件61，通過其搖動壓動進氣門機構51A (參照圖3)的挺柱58。又，在搖動構件61上通過連接銷62連接有從動構件64，其被驅動凸輪24a壓動時，與搖動構件61形成一體繞著控制軸60搖動。然後，通過與從動構件64 —體地繞著控制軸60搖動的搖動構件61,挺柱58被壓動，進氣門機構51A的氣門主體53往復動作。即，通過一體地繞著控制軸60搖動的搖動構件61和從動構件64，與驅動凸輪24a的輪廓相對應的動作傳遞至進氣門機構51A。此外，在本實施形態中，改變如上述那樣一體搖動的搖動構件61和從動構件64的相互的位置關係，能夠使驅動凸輪24a的動作的一部分不傳遞至進氣門機構51A (空轉)。即，如下所述，通過控制軸60的 轉動而從動構件64靠近搖動構件61時，與此相應的程度的、從驅動凸輪24a傳遞至進氣門機構51A的動作變小，氣門主體53的升程變低。更具體地說，從動構件64相對於所述搖動構件61的在連接銷62周圍的位置，即兩者間的夾角能夠連續地變更。如上述所述，搖動構件61繞著控制軸60自如轉動，另一方面，從動構件64的繞著該搖動構件61的連接銷62的轉動被埋設在控制軸60中的滾軸65限制，因此，如果使控制軸60繞其軸心轉動並變更滾軸65的位置，則搖動構件61和從動構件64的相互的位置關係發生變化。另外，在圖4中附加符號140表示的是，用於調節由於四個搖動凸輪機構48的尺寸、組裝誤差引起的氣門升程的偏差時的圓棒狀的治具，如果該調節結束則被卸下。治具140在四個搖動凸輪機構48並列的方向上延伸地、即與驅動凸輪軸24、控制軸60平行地安裝在配氣裝置50A的殼體100內，並與四個搖動凸輪機構48的各個搖動構件61抵接，重現它們與挺柱58抵接的狀態。在該例子中，殼體100被分割為與缸蓋20上重合的床構件110、以及從上方組裝在床構件110上的主體構件120，該主體構件120的三個豎壁部121 123與床構件110的三個臺座部112 113接合。並且，在豎壁部121 123和臺座部112 113之間，形成有用於定位治具140並將其保持的治具插入孔。以下也參照圖5、圖6對搖動凸輪機構48的構成進行更詳細地說明。圖5是圖3、4示出的搖動凸輪機構48的主要部件立體圖，圖6是從另一角度觀察搖動凸輪機構48的主要部件立體圖。首先，搖動構件61具有轉動自如地外嵌在控制軸60上的圓環部61a、以及從其下部向半徑方向外方(圖5中為橫向)突出的爪狀的搖動凸輪部61b。該搖動凸輪部61b伴隨搖動構件61的搖動而如上述那樣地壓動挺柱58，因此，如圖3所示在驅動凸輪軸24的軸心方向觀察時為大致扇形，在其下緣上形成有與挺柱58的上表面滑動接觸的滑動面。該滑動面和圓環部61a的軸心之間的間隔從靠近該圓環部61a的搖動凸輪部61b的基端側向其梢端側慢慢變大。另一方面，在圓環部61a的上部形成有在圓周方向上較長的長圓形狀的切口部61e，同時設置有向其半徑方向外方突出的一對銷支持部61c、61d，以從該切口部61e的兩側與圓環部61a的軸心方向對峙。在這些銷支持部61c、61d的貫通孔中插通有連接銷62，由此從動構件64轉動自如地被支持。從動構件64具有:所述連接銷62插通的圓環狀的支持部64a、從其上部向半徑方向外方(在圖5中大致向上)突出的爪狀的從動部64b、以及相反地從支持部64a的下部向半徑方向外方突出的杆部64c。並且，從動部64b的上表面(滑動面)與驅動凸輪24a的外周面滑動接觸，另一方面，杆部64c自由嵌入地配置在搖動構件61的切口部61e的切口空間中，並與埋設在控制軸60中的滾軸65抵接。S卩，雖然在圖中未示出詳細，但在控制軸60上與四個搖動構件61的配設位置相對應地在四個部位分別形成有凹陷部60a，在其內部與所述從動構件64的杆部64c抵接地容納滾軸65。如圖3所示，滾軸65從控制軸60的軸心向從動構件64附近偏心，並通過在控制軸60的軸心方向上貫通控制軸60的內部的棒構件63旋轉自如地支持。滾軸65如前所述與從動構件64的杆部64c抵接，從而限制該從動構件64的繞著連接銷62的轉動。即，從動構件64繞著連接銷62轉動自如地支持於搖動構件61的同時，與以偏心狀態埋設在控制軸60中的 滾軸65抵接，由此抵抗從驅動凸輪24a接受的力並被支持。因此，從動構件64由驅動凸輪24a壓動時，該從動構件64和搖動構件61形成一體地繞著控制軸60搖動。另外，控制軸60上外嵌有扭力螺旋彈簧70，其一端部70a卷繞在連接銷62上，另一方面，另一端部70b向與一端部70a相反的方向延伸出，並鎖定在配氣裝置殼體100的鎖定部上。該扭力螺旋彈簧70經由連接銷62，對搖動構件61施力以使其繞著控制軸60向著驅動凸輪軸24轉動，由此從動構件64的滑動面按壓驅動凸輪24a的外周面。在涉及的構成中，由於控制軸60的轉動滾軸65的位置發生變化，與從動構件64的杆部64c的抵接位置發生變化時，在控制軸60的周圍，從動構件64的轉動被滾軸65限制的位置發生變化，另一方面，搖動構件61不依賴控制軸60的轉動，而其位置不發生變化。因此，通過驅動凸輪24a壓動並一體搖動的搖動構件61和從動構件64之間的夾角被變更。-控制軸的驅動機構-
如上所述，為了使控制軸60轉動，並改變搖動凸輪機構48中的搖動構件61和從動構件64的相對位置關係，除所述圖4之外，也如圖7所示，在控制軸60上經由蝸輪蝸杆傳動機構72安裝有電動馬達73。在圖4中在右端示出，在控制軸60上安裝有扇形的蝸輪74以使其繞軸心轉動，且與被電動馬達73旋轉驅動的蝸杆75嚙合。即，在該例子中，蝸杆75為大致圓筒狀，在它的筒軸的方向的一端(圖7的右端)開口的同時，在該開口中電動馬達73的輸出軸被插入且通過花鍵結合安裝。另一方面，在蝸杆75的筒軸方向的另一端(圖7的左端)上形成有與所述一端側相比外徑較小的小徑部，以內嵌合狀態轉動自如地支持在形成於缸蓋20上的環狀的嵌合部上。並且，在蝸杆75的外周形成有螺旋條，與蝸輪74的外周的齒輪嚙合，蝸杆75通過電動馬達73而旋轉時，沿著其螺旋條外周的齒輪移動而蝸輪74轉動。另一方面，即使由於外力蝸輪74轉動蝸杆75也不旋轉，推力負荷作用於其軸心方向，但是它被蝸杆75的小形部嵌合的所述嵌合部和電動馬達73的殼體擋住。如圖7中放大所示，蝸輪74具有外嵌於控制軸60並固定的圓環部74a、以及在該圓環部74a的外周的規定角度範圍中沿徑方向外方延伸地設置為扇狀的齒輪部74b。又,腕部74c、74d從與齒輪部74b不同的兩個部位分別向圓環部74a的徑方向外方突出，在直至這些腕部74c、74d分別與止動件80抵接為止的範圍內，允許蝸輪74的轉動。即，止動件80具備:位於所述蝸輪74的動作軌跡上地配設在配氣裝置殼體100的豎壁部123上的止動件主體構件81、通過螺栓82組裝在止動件主體構件81上的大致L字形的折曲片83、以及包圍該螺栓82的軸部且夾在所述止動件主體構件81和折曲片83之間地保持著的扭力螺旋彈黃84。所述止動件主體構件81具有:與配氣裝置殼體100的豎壁部123重合併由螺栓85緊固的矩形平板狀的基部81a、形成在其長度方向的一端部(圖7的右端部)的D字截面的突出部81b、形成在另一端部(圖7的左端部)的矩形截面的突出部81c、以及與其突出端面平行地在與所述基部81a相反的一側大致水平地延伸的平板狀的延伸部81d。所述D字截面的突出部81b在蝸輪74以圖中的逆時針方向轉動時與腕部74c抵接，雖然圖示省略，但是安裝有橡膠等的減震器(damper )。又，所述L字形的折曲片83離開豎壁部123 —側並與其對峙地組合在如上述那樣大致水平地延伸的延伸部81d上，固定在其上下方向的中間部上的螺母(未圖示)與貫通所述延伸部81d的螺栓82的軸部螺紋結`合。該L字形折曲片83的下板部延伸至止動件主體構件81的延伸部81d的下方，從下方抵接扭力螺旋彈簧84的外周的同時，抵接其一方的端部。另一方面，在所述L字形的折曲片83的上部突出設置有與其下板部向相同方向突出的鎖定片，扭力螺旋彈簧84的另一方的端部鎖定於其上。即，扭力螺旋彈簧84通過折曲片83預先壓縮以使其兩端部朝內關閉。此外，在比與所述折曲片83的下板部的抵接部位靠近梢端的側，扭力螺旋彈簧84的一方的端部折曲成L字形，形成在蝸輪74以圖7的順時針方向轉動時與腕部74d抵接的抵接部84a。換言之，扭力螺旋彈簧84對作為其一方的端部的抵接部84a朝下側(蝸輪74側)施力，如此在下側被施力的狀態下，抵接部84a被折曲片83的下板部按壓，向下側的移動被限制。即，在本實施形態的止動件80中，L字形的折曲片83作為通過其下板部限制扭力螺旋彈簧84的抵接部84a向蝸輪74側的移動的限制部起作用。並且，蝸輪74的腕部74d從下方抵接該抵接部84a並向上方按壓時，扭力螺旋彈簧84向內彈性變形，該抵接部84a向上方移動。由此，抵接部84a從折曲片83的下板部離開的瞬間，至此被折曲片83的下板部阻擋的扭力螺旋彈簧84的施力迅速地施加給蝸輪74的腕部74d，強烈阻止向其上方的移動。
另外，也可以是如果鬆開將止動件主體構件81的基部81a緊固在配氣裝置殼體100上的螺栓85，則整個止動件80繞著螺栓85的軸轉動。如此，由於扭力螺旋彈簧84的抵接部84a的位置在上下方向上發生變化，因此能夠調節與蝸輪74的腕部74d抵接的抵接部84a的向下方的移動被折曲片83的下板部限制的位置。即，在止動件80上也可以設置能夠容易地進行這樣的位置調節的調節機構。在所涉及的構成的驅動機構中，電動馬達73接受來自後述的控制器90(也參照圖10)的指令而被驅動。由此，蝸杆75旋轉，蝸輪74和控制軸60被轉動時，如上述那樣，在搖動凸輪機構48中，搖動構件61與從動構件64的相對位置關係發生變化，搖動構件61相對於驅動凸輪24a的動作的搖動範圍發生變化，進氣門機構51A中的氣門主體53的升程量及其正時被變更。作為一例，圖8中示出圖3所示的配氣裝置50A的通常時的動作。如圖8的左端所示，在從動構件64接觸驅動凸輪24a的基圓部的升程量零(升程O)的時間點，搖動構件61的搖動凸輪部61b中的基端側的滑動面與挺柱58的上表面滑動接觸，不將其壓下。然後，如向著圖8的右側依次示出那樣，驅動凸輪24a沿圖中逆時針方向轉動，由此由該驅動凸輪24a壓下從動構件64。該從動構件64通過連接銷62結合在搖動構件61上的同時，杆部64c抵接滾軸65，抵抗來自驅動凸輪24a的力並被支持，因此從動構件64的相對搖動構件61靠近的繞著連接銷62的轉動被限制。由此，從動構件64的杆部64c在滾軸65的周圍滑動的同時，搖動構件61的圓環部61a在控制軸60的外周滑動，從而兩者一體地繞著控制軸60沿圖中逆時針方向轉動。挺柱58被該搖動構件61的搖動凸輪部61b壓下,該圖中未不出，但是氣門主體53向下方進入(升程)以開放進氣道20A。接著，圖9中示出與所述圖8相比改變為低升程特性的配氣裝置50A的動作。控制軸60沿圖9中的順時針方向轉動時，與此相伴滾軸65相對地向上方移動，從動構件64的杆部64c相對於該滾軸65的抵接位置發生變化。由此，在圖9的例子中，變為從動構件64靠近搖動構件61，因此變·為來自驅動凸輪24a的動作的一部分不被傳遞，根據搖動構件61的挺柱58的壓下量變小。由此，即使在圖9的右端所示的升程最大的時間點，氣門升程也相對變低。-控制軸的驅動控制系統-
如前所述，經由控制軸60，使作為控制對象物的搖動凸輪機構48的滾軸65轉動，並變更由進氣側的配氣裝置50A引起的氣門的升程特性、即變更發動機E的進氣門的升程特性的控制通過控制器90進行。另外，如上所述的進氣側和排氣側的配氣裝置50A、50B為大致相同的構造，控制系統的硬體也是大致相同構造。以下對進氣側進行說明。如圖10所示，控制器90上連接有檢測電動摩託車I的加速器手柄5a的操作量的加速器開度傳感器91、伴隨發動機E的曲軸26的旋轉輸出脈衝信號(曲軸信號)的曲軸傳感器92、以及同樣地伴隨驅動凸輪軸24的旋轉而輸出脈衝信號(凸輪信號)的凸輪傳感器93，同時，也連接有伴隨控制軸60的轉動而檢測脈衝信號(控制角信號)的角度傳感器94。並且，控制器90在通常控制模式下，由曲軸信號和凸輪信號計算發動機轉速，基於發動機轉速和加速器開度參照控制軸角度映射圖(MAP圖)，來計算與控制軸60的角度的目標值相當的角度指令。控制軸角度映射圖(MAP圖)作為一個例子如圖10的下側所示，通過加速器開度和發動機轉速將發動機E的運行區域分割成多個區域，針對每個區域預先通過實驗等設定控制軸60的角度的目標值的三維映射圖(MAP圖)。並且，根據從該控制軸角度映射圖(MAP圖)讀入的角度指令(控制軸60的角度的目標值)、以及由所述控制角信號求出的與控制軸60的角度的偏差，例如按照PID(Proportion Integration Differentiation:比例積分微分)控制那樣的規定的控制規則決定對電動馬達73的輸出佔空比(duty ratio)，將與該佔空比對應的PWM (Pulse WidthModulation:脈衝寬度調製)信號輸出至馬達驅動電路95。當接受了 PWM信號的馬達驅動電路95向電動馬達73供給電力時，由此電動馬達73被驅動而控制軸60轉動，由此如上所述，在搖動凸輪機構48中搖動構件61和從動構件64的相對位置關係發生變化，發動機E的進氣門(氣門主體53)的升程特性被改變。如此，基於駕駛員R的加速操作或發動機轉速控制發動機E的進氣充填效率，而進行適當的發動機輸出控制。如此由於根據駕駛員R的操作而控制發動機輸出，因此前述的控制軸60的角度的控制非常重要，控制器90在上述的通常控制模式下，具有用於檢測作為基準的控制軸60的角度(基準角度Θ0)的基準角度檢測模式。作為控制軸60的角度控制的基準，使用在利用止動件80使蝸輪74的腕部74d與止動件80的抵接部84a抵接時由角度傳感器94檢測的角度。即，在所述的基準角度檢測模式下，控制器90在發動機E的空轉等規定的運行狀態下驅動電動馬達73以使蝸輪74的腕部74d向對應的止動件80的抵接部84a行進(在圖7中為沿順時針轉動)，以由角度傳感器94檢測的轉動角度Θ的變化率ω從規定的閾值ω 以上變為不足該閾值ωI的時間點的轉動角度Θ為基準角度Θ0存儲。以下參照圖11的流程圖具體地說明基準角度檢測模式下的控制的步驟。首先，在啟動後的步驟SI中，控制器90至少輸入加速器開度信號、曲軸信號、凸輪信號、以及控制角信號，接著在步驟S2中，進行是否是基準角度檢測模式的判別。作為一個例子，如果加速器開度大致為零且基於曲軸信號和凸輪信號計算的發動機轉速為不足規定值，且規定的基準角度檢測條件成立，則判別為是基準角度檢測模式即「是」並進入步驟S3。另一方面，如果任一條件均不成立(「否」)，雖然省略了詳細說明，但是，如前所述進入基於加速器開度和發動機轉速的通常控制模式。在步驟S3中，控制器90驅動電動馬達73以朝向低升程側，即蝸輪74的腕部74d朝向對應的止動件80的抵接部84a，在該驅動中以規定的採樣間隔輸入控制角信號，監視控制軸60的轉動角度Θ和其變化率ω。此時，例如將PWM信號的佔空比設置得較低，以使電動馬達73的驅動力與通常控制模式相比變小。然後，控制器90監視的控制軸60的轉動角度Θ和其變化率ω作為一個例子如圖12的圖表所示。即，直至蝸輪74的腕部74d與止動件80的扭力螺旋彈簧84的抵接部84a抵接為止(時刻t0 tl)，控制軸60的旋轉速度ω大致一定，旋轉角度Θ與時間的經過大致成比例地變化，當腕部74d與抵接部84a抵接時(時刻tl),至此被折曲片83的下板部擋住的扭力螺旋彈簧84的施力迅速施加給腕部74d。由此，如前所述，在腕部74d與抵接部84a抵接的瞬間，蝸輪74的轉動速度、即角度傳感器94檢測的轉動角度Θ的變化率ω顯著降低，比預先設定的閾值ω I更低(時刻t2)。由此控制器90判定為轉動角度Θ的變化率ω不足閾值ω I (步驟S4中為「是」)，在將電動馬達73的驅動力縮小至規定的最小值為止的同時，將該時間點的轉動角度Θ存儲為基準角度Θ0 (步驟S5)。然後使電動馬達73逆旋轉規定角度，並完成基準角度檢測模式(「結束」)。以上，如所說明的，在根據本實施形態的發動機E的進氣側的配氣裝置50Α中，安裝有能夠正確地檢測使作為可變機構的搖動凸輪機構48動作的控制軸60的基準角度的裝置，由此能夠高精度地進行進氣門的升程特性的控制。即，能夠根據駕駛員R的操作與發動機輸出對應地正確控制。又，即使如空轉那樣氣門升程較小時，也能夠確保發動機E的燃燒穩定性(空轉穩定性)。S卩，在基準角度檢測模式下，用較小的力驅動電動馬達73，使與控制軸60 —起轉動的蝸輪74的腕部74d抵接於止動件80的抵接部84a，此時由角度傳感器94檢測的控制軸60的轉動角度Θ的變化率ω降低，由此能夠高精度地檢測控制軸60位於基準角度。而且，在本實施形態中，在止動件80中預先壓縮扭力螺旋彈簧84，即使不怎麼升高彈簧常數，在蝸輪74的腕部74d與抵接部84a抵接的瞬間，也能夠迅速地將扭力螺旋彈簧84的施力加載至蝸輪74的腕部74d，並顯著降低其轉動角度Θ的變化率ω。這個情況也會大大有助於基準角度的檢測精度的提高。又，所述的基準角度檢測模式在發動機E的運行狀態中，在油在配氣裝置50Α的各部中循環，從而機械摩擦阻力變小的狀態下執行，因此控制軸60的轉動狀態也穩定，能夠穩定地進行其基準角度的檢測。此外，通常動作模式下，即使由於控制系統的故障等電動馬達73超速，而蝸輪74的腕部74d撞擊止動件80的抵接部84a，該撞擊也被扭力螺旋彈簧84的彈性變形吸收，因此，蝸輪蝸杆傳動機構72中的螺旋條和齒輪的咬入緩和，能夠防止在控制軸60的驅動機構中發生動作不良。 尤其是在本實施形態的止動件80中，如前所述，預先壓縮扭力螺旋彈簧84，由此即使不怎麼升高其彈簧常數也可以，容易吸收蝸輪74的腕部74d撞擊止動件80的抵接部84a時的衝擊。因此，對緩和蝸輪蝸杆傳動機構72中的咬入是更加有利的。此外，對於所述止動件80，由於決定控制軸60的基準角度的抵接部84a的位置能夠調節，因此使用例如圖4所示的治具140調節四個搖動凸輪機構48中的升程偏差時，能夠設定為止動件80的抵接部84a與蝸輪74的腕部74d抵接。如此，由於控制軸60的角度控制中的基準角度、和搖動凸輪機構48中搖動構件61以及從動構件64處於規定的相對位置關係時正確地一致，因此對提高控制性有利。-其他實施形態-
上述的實施形態的說明不過是例示而已，本發明並不限制其應用物或其用途。根據本發明的配氣裝置在不脫離本發明的主旨的範圍內能夠變更、追加或刪除實施形態的構成。例如，本實施形態中，作為止動件80的彈簧構件使用了扭力螺旋彈簧84，但是不限於此，也可以使用壓縮螺旋彈簧或拉伸螺旋彈簧等。作為一個例子在圖13中示出的止動件180中，將L字形的支架181螺絲固定在凸輪蓋133上，從其床部向下方使壓縮螺旋彈簧182垂下。在壓縮螺旋彈簧182的上端和下端分別配設具有中心孔的圓盤狀的墊片183、184，在下墊片184的下表面設置有從靠近外周的部位向下方膨出，並與蝸輪74的腕部74d抵接的抵接部184a。又，所述下墊片184的下表面焊接有與其中心孔同心狀配置的螺母185。在該螺母185中擰入支持下墊片184的中心螺栓186的軸部。中心螺栓186的軸部插通於L字形支架181的床部的螺絲孔，通過抓住其上端的頭部轉動中心螺栓186，能夠使下墊片184上下位移。如此調節與蝸輪74的腕部74d抵接的抵接部184a的位置。另一方面，在壓縮螺旋彈簧182的上端抵接的上墊片183上，在其上表面中的靠近外周的部位上從上方貫通L字形支架181的床部的三隻調節螺栓187的下端分別抵接。通過轉動這些調節螺栓187，上墊片183上下位移，能夠調節在與下墊片184之間壓縮的壓縮螺旋彈簧182的預壓縮量。此外，在上述圖7、圖13所示的實施形態中，使蝸輪74以該各圖的順時針方向轉動，使其腕部74d抵接止動件80、180，並檢測基準角度，但是不限於此，也可以使蝸輪74以各圖的逆時針方向轉動，在其腕部74d與止動件80、180抵接時檢測基準角度。在這種情況下，在止動件80、180中的與所述腕部74d的抵接部位上設置彈簧構件、限制部等即可。又，在本實施形態中，在發動機E的進氣側和排氣側的兩方的配氣裝置50A、50B中具備升程特性可變的搖動凸輪機構48，但是例如也可以僅在進氣側的配氣裝置50A中具備可變機構。又，關於排氣側的配氣裝置50B，也可以使氣門的相位可變。此外，在本實施形態中，將基準角度檢測裝置應用於與發動機E的配氣裝置50A、50B的搖動凸輪機構48連接的控制軸60的角度控制，但是不限於此，除此之外，例如也可以應用於將發動機E的輸出傳遞給車輪的CVT (Continuously Variable Transmission:無機變速器)的帶輪的動作控制等。工業應用性
如以上所述，根據本發明的基準角度檢測裝置具有能夠在防止驅動控制軸的蝸輪蝸杆傳動機構的咬入引起 的動作不良的發生的同時，精度良好地檢測控制的基準角度的效果，例如廣泛應用於發動機的配氣系統的可變機構等是有益的。符號說明 E 發動機；
48 搖動凸輪機構(控制對象物);
50A，50B配氣裝置(可變配氣機構)；
5IA 進氣門機構；
5IB 排氣門機構；
53 氣門主體(進氣門)；
72蝸輪蝸杆傳動機構；
73電動馬達；
74蝸輪；
75蝸杆；
80 止動件；
83折曲片(限制部)；
84扭力螺旋彈簧(彈簧構件)；
84a 抵接部；90控制器；
94角度傳感器；
180止動件；
182壓縮螺旋彈簧(彈簧構件)；
184下墊片；
184a抵接部；
185螺母(限制部)。
權利要求
1.一種基準角度檢測裝置，具備: 為了控制控制對象物的角度而與其連接的控制軸； 使所述控制軸繞其軸心轉動地連接在該控制軸上的蝸輪； 與所述蝸輪嚙合的蝸杆； 用於使所述蝸杆旋轉的電動馬達； 控制所述電動馬達的控制器； 為了限制所述控制軸的轉動可動範圍而配置在所述蝸輪的動作軌跡上的止動件；以及 能夠檢測所述控制軸的轉動角度的角度傳感器， 所述止動件具有能夠在所述蝸輪的動作方向上彈性變形的彈簧構件， 所述控制器驅動所述電動馬達以使所述蝸輪向所述止動件行進，並將該驅動中由所述角度傳感器檢測的轉動角度的變化率從規定的閾值以上變為不足該閾值的時間點下的所述轉動角度存儲為基準角度。
2.根據權利要求1所述的基準角度檢測裝置，其特徵在於，所述止動件還具有:與所述蝸輪抵接並能夠向其動作方向移動的抵接部；以及在該抵接部被所述彈簧構件向所述蝸輪側施力的狀態下，限制該抵接部向所述蝸輪側的移動的限制部。
3.根據權利要求2所述的基準角度檢測裝置，其特徵在於，所述止動件還具有調節機構，所述調節機構能夠調節通過所述限制部限制所述抵接部的移動的位置。
4.根據權利要求1所述的基準角度檢測裝置，其特徵在於，所述控制器具有:為了控制控制對象物的角度而驅動所述·電動馬達的通常控制模式；以及為了檢測所述基準角度而驅動所述電動馬達的基準角度檢測模式； 所述控制器控制所述電動馬達，以使所述基準角度檢測模式中的所述電動馬達的驅動力小於所述通常控制模式中的所述電動馬達的驅動力。
5.根據權利要求1所述的基準角度檢測裝置，其特徵在於， 所述基準角度檢測裝置為用於發動機的可變配氣機構的基準角度檢測裝置， 所述控制軸為根據其轉動角度而改變所述發動機的進氣門或排氣門的升程特性的控制軸。
6.根據權利要求5所述的基準角度檢測裝置，其特徵在於，所述控制器為了在所述發動機的運行狀態下檢測所述基準角度而驅動所述電動馬達。
全文摘要
具備與控制對象物(作為一個例子為發動機E的可變配氣機構)連接的控制軸(60)、經由蝸輪蝸杆傳動機構(72)使該控制軸(60)轉動的電動馬達(73)、配置在蝸輪(74)的動作軌跡上的止動件(80)、能夠檢測控制軸(60)的轉動角度的角度傳感器(94)、以及控制器(90)。止動件(80)具有能夠在蝸輪(74)的動作方向上彈性變形的彈簧構件(例如扭轉卷簧(84))。控制器(90)驅動電動馬達(73)以使蝸輪(74)向止動件(80)行進，並將由角度傳感器(94)檢測的轉動角度θ的變化率ω變為不足規定的閾值ω1的時間點的轉動角度存儲為基準角度θ0。如此，能夠精度良好地檢測控制軸的角度的控制中的基準角度。
文檔編號F01L13/00GK103249921SQ20118006067
公開日2013年8月14日 申請日期2011年11月29日 優先權日2010年12月27日
發明者佐藤榮治, 市聰顯 申請人:川崎重工業株式會社