氣門正時控制裝置、具有該控制裝置的發動機裝置及車輛的製作方法
2023-05-07 11:19:01
專利名稱：氣門正時控制裝置、具有該控制裝置的發動機裝置及車輛的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種對發動機的氣門正時進行可變控制的氣門正時控制裝置、具有該控制裝置的發動機裝置及車輛。
背景技術：
一直以來，以燃料消耗性能的提高、減少排出氣體中的有害物質以及作為目的的轉動區域內的高輸出化為目的，在開發各種對進氣門或排氣門的開閉定時進行控制的可變氣門正時機構(VVTVariable Valve Timing)。
在可變氣門正時機構中，存在例如使用油壓缸或電動機等致動器的情況。然而這些致動器價格昂貴。此外如果使用這種致動器，可變氣門正時機構將大型化。
一般來說與四輪機動車等相比，機動兩輪車(二輪摩託車)中發動機的佔有空間小。而且還追求機動兩輪車的低成本化。從而在機動兩輪車中，需求更廉價且小型化的可變氣門正時機構。因而使用上述那樣致動器的可變氣門正時機構難以在機動兩輪車中應用。
於是，作為能夠小型化的可變氣門正時機構，提出一種轉動相位發生裝置(參考專利文獻1)。
在該轉動相位發生裝置中，伴隨著發動機的轉動，設置有兩個中間部件的輸入部件轉動。如果作用於兩個中間部件的配重部(平衡塊)的離心力，比對兩個中間部件進行連接的螺旋彈簧的施加力大，則輸入部件與連接到凸輪軸上的輸出部件的轉動相位變化，氣門正時改變。
由於這種轉動相位發生裝置由機械結構對氣門正時進行控制，因而在實現低成本化的同時能夠小型化。
然而該轉動相位發生裝置被指出存在下述問題。
在專利文獻1的轉動相位發生裝置中，氣門正時變化時，在發動機的某個轉速範圍內，出現作用於配重部的離心力和螺旋彈簧的施加力保持平衡的狀態。如果發動機在該轉速範圍內繼續轉動，則氣門正時的變化不穩定，產生被稱作氣門行為不穩定的遊車現象。
這種遊車成為產生噪音以及結構部件的耐久性下降的因素。特別是一旦因遊車而凸輪輪廓變化，則出現發動機的性能和耐久性下降的情形。
針對此，具有降低了遊車的氣門正時控制裝置(參考專利文獻2)。在該氣門正時控制裝置中，為了降低遊車，採用在轉動力矩變動的切換前後將凸輪軸和從動鏈輪的位置關係進行固定的機構(單向離合器機構)專利文獻1特開平9-324614號公報專利文獻2實開平5-21104號公報發明內容發明要解決的問題然而，為了實現單向離合器機構，該機構的結構部件要求很高的加工精度。因而，不容易製造單向離合器機構。
此外，由作用在從動鏈輪主體的內周面和上述結構部件之間的摩擦力實現該單向離合器機構。此時，其結構部件因摩擦而容易劣化，因而必須使用耐摩擦性高的材料。因而難以實現低成本化。
解決問題的措施本發明的目的是提供一種製造簡單且能夠實現小型化和低成本化的氣門正時控制裝置、具有該控制裝置的發動機裝置及車輛。
(1)根據本發明一個方面的氣門正時控制裝置是一種根據發動機的轉速對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制的氣門正時控制裝置，它包括設置得能夠與發動機的轉動連動(同步)地轉動的轉動部件；第1凸輪軸，其設置得與第1氣門觸接、並通過與轉動部件一起轉動而對第1氣門進行開閉；第2凸輪軸，其設置得與第2氣門觸接並能夠相對於第1凸輪軸轉動，通過與轉動部件一起轉動而對第2氣門進行開閉；和使第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位在第1相位和第2相位之間變更的相位變更機構。
相位變更機構包括第1卡接機構，該第1卡接機構在第2凸輪軸相對於第1凸輪軸具有第1相位的狀態下，將第2凸輪軸卡接；和第2卡接機構，該第2卡接機構在第2凸輪軸相對於第1凸輪軸具有第2相位的狀態下，將第2凸輪軸卡接。第1卡接機構設置得在將第2凸輪軸卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿解除第2凸輪軸的卡接的方向移動；第2卡接機構設置得在解除第2凸輪軸的卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿將第2凸輪軸卡接的方向移動。
在該氣門正時控制裝置中，轉動部件與發動機的轉動連動地轉動，在轉動部件轉動的同時，第1凸輪軸和第2凸輪軸轉動。從而，與第1凸輪軸觸接的第1氣門以及和第2凸輪軸觸接的第2氣門開閉。在此，第2凸輪軸能夠相對於第1凸輪軸轉動。
在相位變更機構中，第1卡接機構被向卡接第2凸輪軸的方向施力，第2卡接機構被向解除第2凸輪軸的卡接的方向施力。
由轉動部件轉動，離心力分別作用在第1卡接機構和第2卡接機構上。所述離心力發揮作用，以使第1卡接機構解除第2凸輪軸的卡接，使第2卡接機構卡接第2凸輪軸。
在發動機的轉速低的場合下，在第1卡接機構中，將第2凸輪軸卡接方向上的作用力變得比解除第2凸輪軸的卡接的離心力大，從而第2凸輪軸由第1卡接機構卡接。此時在第2卡接機構中，解除第2凸輪軸的卡接方向上的作用力變得比將第2凸輪軸卡接方向上的離心力大，從而第2凸輪軸不由第2卡接機構卡接。因而，第2凸輪軸在具有相對於第1凸輪軸的第1相位狀態下，由第1卡接機構卡接。
在發動機的轉速高的場合下，在第1卡接機構中，將第2凸輪軸卡接方向的作用力變得比解除第2凸輪軸的卡接的離心力小，從而第2凸輪軸不由第1卡接機構卡接。此時在第2卡接機構中，解除第2凸輪軸的卡接方向上的作用力變得比將第2凸輪軸卡接方向上的離心力小，從而第2凸輪軸由第2卡接機構卡接。因而，第2凸輪軸在具有相對於第1凸輪軸的第2相位狀態下，由第2卡接機構卡接。
從而，通過發動機的轉速從低轉速變化到高轉速，或從高轉速變化到低轉速，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位在第1相位和第2相位之間變更。從而，對應於發動機的轉速，對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制。
此外，不使用結構部件之間的摩擦力，基於第1和第2卡接機構的互補的移動動作，執行第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位切換。從而基本上不會出現由結構部件的磨耗引起的劣化，從而不使用耐磨耗性的結構部件，就能夠實現氣門正時控制裝置的長壽命化，同時實現低成本化。
此外，不要求高的加工精度，第1和第2卡接機構的互補的移動動作僅由機械結構實現，因而容易製造。此外，無需由油壓迴路、電氣迴路和軟體等構成的用於對第1和第2卡接機構的移動動作進行控制的控制系統，因而能夠實現氣門正時控制裝置的小型化。
(2)第1卡接機構包括設置在第2凸輪軸上的第1卡接部；第1被卡接部件，其被設置得能夠在由第1卡接部卡接的狀態以及從第1卡接部脫離的狀態之間移動；沿第1被卡接部件被第1卡接部卡接的方向對該第1被卡接部件施加作用力的第1施力部件；由離心力使第1被卡接部件沿該第1被卡接部件從第1卡接部件脫離的方向移動的第1配重；第2卡接機構包括設置在第2凸輪軸上的第2卡接部；第2被卡接部件，其被設置得能夠在由第2卡接部卡接的狀態以及從第2卡接部脫離的狀態之間移動；沿使第2被卡接部件從第2卡接部脫離的方向對該第2被卡接部件施加作用力的第2施力部件；和由離心力使第2被卡接部件沿該第2被卡接部件被第2卡接部卡接的方向移動的第2配重；其中，第2凸輪軸設置得在第1被卡接部件從第1卡接部脫離且第2被卡接部件從第2卡接部脫離的狀態下，能夠相對於第1凸輪軸在第1相位和第2相位之間相對轉動。
在發動機的轉速低的場合下，在第1卡接機構中，第1施力部件的力變得比作用在第1配重上的離心力大。從而，第1被卡接部件卡接在第1卡接部上，第2凸輪軸由第1卡接部卡接。此時在第2卡接機構中，第2施力部件的力變得比作用在第2配重上的離心力大。從而，第2被卡接部件從第2卡接部脫離，第2凸輪軸不與第2卡接部卡接。因而第2凸輪軸在具有相對於第1凸輪軸的第1相位狀態下，由第1卡接機構卡接。
在發動機的轉速高的場合下，在第1卡接機構中，第1施力部件的力變得比作用在第1配重上的離心力小。從而，第1被卡接部件從第1卡接部脫離，第2凸輪軸不由第1卡接部卡接。此時在第2卡接機構中，第2施力部件的力比作用在第2配重上的離心力小。從而，第2被卡接部件插入第2卡接部，第2凸輪軸由第2卡接部卡接。因而第2凸輪軸在具有相對於第1凸輪軸的第2相位狀態下，由第2卡接機構卡接。
在發動機的轉速從低的轉速變化到高的轉速時，在第1卡接機構中，第1施力部件的力變得比作用在第1配重上的離心力小。從而，由第1卡接機構卡接的第2凸輪軸變得不由第1卡接機構卡接。從而，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第1相位向第2相位轉動。
在發動機的轉速從高的轉速變化到低的轉速時，在第2卡接機構中，第2施力部件的力變得比作用在第2配重上的離心力大，由此，由第2卡接機構卡接的第2凸輪軸變得不由第2卡接機構卡接。從而，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第2相位向第1相位轉動。
如上所述，由第1和第2卡接部、第1和第2被卡接部件、第1和第2施力部件以及第1和第2配重，以簡單的結構，實現第1和第2卡接機構的互補的移動動作。
(3)第1卡接部是設置在第2凸輪軸上的第1孔部；第1被卡接部件是設置得能夠在被插入第1孔部內的狀態和從第1孔部拔出的狀態之間移動的第1銷部件；第2卡接部是設置在第2凸輪軸上的第2孔部；第2被卡接部件是設置得能夠在被插入第2孔部內的狀態和從第2孔部拔出的狀態之間移動的第2銷部件。
在發動機的轉速低的場合下，在第1卡接機構中，第1施力部件的力變得比作用在第1配重上的離心力大。從而第1銷部件被插入第1孔部。第2凸輪軸由第1卡接機構卡接。此時在第2卡接機構中，第2施力部件的力變得比作用在第2配重上的離心力大，從而第2銷部件從第2孔部被拔出，第2凸輪軸不由第2卡接機構卡接。因而第2凸輪軸在具有相對於第1凸輪軸的第1相位狀態下，由第1卡接機構卡接。
在發動機的轉速高的場合下，在第1卡接機構中，第1施力部件的力變得比作用在第1配重上的離心力小。從而第1銷部件從第1孔部被拔出。第2凸輪軸不由第1卡接機構卡接。此時在第2卡接機構中，第2施力部件的力變得比作用在第2配重上的離心力小，從而第2銷部件被插入第2孔部，第2凸輪軸由第2卡接機構卡接。因而第2凸輪軸在具有相對於第1凸輪軸的第2相位狀態下，由第2卡接機構卡接。
在發動機的轉速從低的轉速變化到高的轉速時，在第1卡接機構中，第1施力部件的力變得比作用在第1配重上的離心力小。從而，由第1卡接機構卡接的第2凸輪軸變得不由第1卡接機構卡接。從而，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第1相位向第2相位轉動。
在發動機的轉速從高的轉速變化到低的轉速時，在第2卡接機構中，第2施力部件的力變得比作用在第2配重上的離心力大，由此，由第2卡接機構卡接的第2凸輪軸變得不再由第2卡接機構卡接。從而，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第2相位向第1相位轉動。
如上所述，由第1和第2孔部、第1和第2銷部件、第1和第2施力部件以及第1和第2配重，以簡單的結構，實現第1和第2卡接機構的互補的移動動作。
(4)相位變更機構還包括將第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的轉動動作限制在第1相位和第2相位之間的範圍內的限制機構。
在發動機的轉速從低的轉速變化到高的轉速時，由第1卡接機構卡接的第2凸輪軸變得不由第1卡接機構卡接，從而第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第1相位向第2相位轉動。
在此，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的轉動動作由限制機構控制在第1相位和第2相位之間的範圍內，因而，使第2凸輪軸的轉動可靠地在第2相位停止。在此狀態下，由第1卡接機構卡接的第2凸輪軸由第2卡接機構卡接。
在發動機的轉速從高的轉速變化到低的轉速時，由第2卡接機構卡接的第2凸輪軸變得不再由第2卡接機構卡接，從而第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第2相位向第1相位轉動。
在此，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的轉動動作由限制機構控制在第1相位和第2相位之間的範圍內，因而，使第2凸輪軸的轉動可靠地在第1相位停止。在此狀態下，由第2卡接機構卡接的第2凸輪軸由第1卡接機構卡接。
(5)限制機構也可包括阻止機構，該阻止機構，當第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位從第1相位變化到第2相位時，阻止第2凸輪軸的轉動，當第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位從第2相位變化到第1相位時，阻止第2凸輪軸的轉動。
在發動機的轉速從低的轉速變化到高的轉速時，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第1相位向第2相位轉動。在此，由阻止機構使第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的轉動可靠地在第2相位停止。
在發動機的轉速從高的轉速變化到低的轉速時，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第2相位向第1相位轉動。在此，由阻止機構使第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的轉動可靠地在第1相位停止。
從而，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位在第1相位和第2相位之間的變更能夠輕易和可靠地執行。
(6)
阻止機構可包括在第2凸輪軸上沿圓周方向設置的槽部；和固定在轉動部件上，能夠在槽部內移動且能夠與槽部內的兩端面觸接的觸接部件。
在發動機的轉速從低的轉速變化到高的轉速時，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第1相位向第2相位轉動。在此，通過觸接部件與槽部內的一端面觸接，使第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的轉動可靠地在第2相位停止。
在發動機的轉速從高的轉速變化到低的轉速時，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸從第2相位向第1相位轉動。在此，通過觸接部件與槽部內的另一端面觸接，使第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的轉動可靠地在第1相位停止。
從而，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位在第1相位和第2相位之間的變更能夠輕易和可靠地執行。
(7)本發明另一方面的發動機裝置包括具有第1氣門和第2氣門的發動機；和對應於發動機的轉速而對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制的氣門正時控制裝置；該氣門正時控制裝置包括設置得能夠與發動機的轉動連動地轉動的轉動部件；第1凸輪軸，其設置得與第1氣門觸接、並通過與轉動部件一起轉動而對第1氣門進行開閉；第2凸輪軸，其設置得與第2氣門觸接並能夠相對於第1凸輪軸轉動，通過與轉動部件一起轉動而對第2氣門進行開閉；和使第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位在第1相位和第2相位之間變更的相位變更機構；其中，相位變更機構包括第1卡接機構，該第1卡接機構在第2凸輪軸相對於第1凸輪軸具有第1相位的狀態下，將第2凸輪軸卡接；和第2卡接機構，該第2卡接機構在第2凸輪軸相對於第1凸輪軸具有第2相位的狀態下，將第2凸輪軸卡接；該第1卡接機構設置得在將第2凸輪軸卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿解除第2凸輪軸的卡接的方向移動；該第2卡接機構設置得在解除第2凸輪軸的卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿將第2凸輪軸卡接的方向移動。
在該發動機裝置中，由氣門正時控制裝置，對應於發動機的轉速而對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制。
在該氣門正時控制裝置中，轉動部件與發動機的轉動連動地轉動，在轉動部件轉動的同時，第1凸輪軸和第2凸輪軸轉動。從而，與第1凸輪軸觸接的第1氣門以及和第2凸輪軸觸接的第2氣門開閉。在此，第2凸輪軸能夠相對於第1凸輪軸轉動。
在相位變更機構中，第1卡接機構在將第2凸輪軸卡接的方向上被施加作用力，第2卡接機構在解除第2凸輪軸的卡接的方向上被施加作用力。
由轉動部件轉動，離心力分別作用在第1卡接機構和第2卡接機構上。所述離心力發揮作用，以使第1卡接機構解除第2凸輪軸的卡接，使第2卡接機構將第2凸輪軸卡接。
在發動機的轉速低的場合下，在第1卡接機構中，將第2凸輪軸卡接方向的作用力比要解除第2凸輪軸的卡接的離心力大，從而第2凸輪軸由第1卡接機構卡接。此時在第2卡接機構中，解除第2凸輪軸的卡接方向上的作用力比將第2凸輪軸卡接方向上的離心力大，從而第2凸輪軸不由第2卡接機構卡接。因而，第2凸輪軸在具有相對於第1凸輪軸的第1相位狀態下，由第1卡接機構卡接。
在發動機的轉速高的場合下，在第1卡接機構中，將第2凸輪軸卡接方向的作用力比要解除第2凸輪軸的卡接的離心力小，從而第2凸輪軸不由第1卡接機構卡接。此時在第2卡接機構中，解除第2凸輪軸的卡接方向上的作用力比將第2凸輪軸卡接方向上的離心力小，從而第2凸輪軸由第2卡接機構卡接。因而，第2凸輪軸在具有相對於第1凸輪軸的第2相位狀態下，由第2卡接機構卡接。
從而，通過發動機的轉速從低轉速變化到高轉速，或從高轉速變化到低轉速，第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位在第1相位和第2相位之間變更。從而，對應於發動機的轉速，對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制。
此外，不使用結構部件之間的摩擦力，基於第1和第2卡接機構的互補的移動動作，執行第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位切換。從而基本上不會出現由結構部件的磨耗引起的劣化，從而不使用耐磨耗性的結構部件，能夠實現氣門正時控制裝置的長壽命化，同時實現低成本化。
此外，第1和第2卡接機構的互補的移動動作僅由機械結構實現而不要求高的加工精度，因而容易製造。因而實現高性能和高耐久性的發動機裝置。此外，無需由油壓迴路、電氣迴路和軟體等構成的用於對第1和第2卡接機構的移動動作進行控制的控制系統，因而能夠實現氣門正時控制裝置的小型化。能夠實現發動機裝置的小型化。
(8)本發明其它方面的車輛包括發動機裝置、驅動輪以及將發動機裝置所產生的動力傳送到驅動輪的傳送機構，其中，發動機裝置包括具有第1氣門和第2氣門的發動機；和對應於發動機的轉速而對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制的氣門正時控制裝置；該氣門正時控制裝置包括設置得能夠與發動機的轉動連動地轉動的轉動部件；第1凸輪軸，其設置得與第1氣門觸接、並通過與轉動部件一起轉動而對第1氣門進行開閉；第2凸輪軸，其設置得與第2氣門觸接並能夠相對於第1凸輪軸轉動，通過與轉動部件一起轉動而對第2氣門進行開閉；和使第2凸輪軸相對於第1凸輪軸的相位在第1相位和第2相位之間變更的相位變更機構；其中，相位變更機構包括第1卡接機構，該第1卡接機構在第2凸輪軸相對於第1凸輪軸具有第1相位的狀態下，將第2凸輪軸卡接；和第2卡接機構，該第2卡接機構在第2凸輪軸相對於第1凸輪軸具有第2相位的狀態下，將第2凸輪軸卡接；該第1卡接機構設置得在將第2凸輪軸卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿解除第2凸輪軸的卡接的方向移動；該第2卡接機構設置得在解除第2凸輪軸的卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿將第2凸輪軸卡接的方向移動。
在該車輛中，由發動機裝置所產生的動力通過傳送機構被傳送到驅動輪上，驅動輪被驅動。在此，在發動機裝置中，由氣門正時控制裝置，對應於發動機的轉速而對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制。
此時在發動機裝置的氣門正時控制裝置中，幾乎不會出現因結構部件的磨耗所引起的劣化。從而不使用有耐磨耗性的結構部件，能夠實現氣門正時控制裝置的長壽命化，同時實現低成本化。
此外，不要求高的加工精度，第1和第2卡接機構的互補的移動動作僅由機械結構實現，因而容易製造。因而能夠實現高性能和高耐久性的車輛。此外，無需由油壓迴路、電氣迴路和軟體等構成的用於對第1和第2卡接機構的移動動作進行控制的控制系統，因而能夠實現氣門正時控制裝置和發動機裝置的小型化。車輛也能小型化。
發明效果在本發明的氣門正時控制裝置中，幾乎不會出現因結構部件的磨耗所引起的劣化。從而不使用耐磨耗性的結構部件，能夠實現氣門正時控制裝置的長壽命化，同時實現低成本化。此外，不要求高的加工精度，第1和第2卡接機構的互補的移動動作僅由機械結構實現，因而容易製造。因而能夠實現高性能和高耐久性的氣門正時控制裝置、發動機裝置和車輛。此外，無需由油壓迴路、電氣迴路和軟體等構成的用於對第1和第2卡接機構的移動動作進行控制的控制系統，因而能夠實現氣門正時控制裝置的小型化。發動機裝置和車輛也能小型化。
圖1是根據本發明一實施形態的機動兩輪車的示意圖；圖2是簡要說明根據本發明一實施形態的氣門正時控制裝置的視圖；圖3是用於說明氣門正時控制裝置的結構的組裝透視圖；圖4是用於說明氣門正時控制裝置的結構的組裝透視圖；圖5是用於說明氣門正時控制裝置的結構的組裝透視圖；圖6是沿圖2(b)P-P線的氣缸蓋的詳細剖面圖；圖7是將圖6的側蓋拆下後的氣缸蓋的外觀側面圖；圖8是沿圖6的氣缸蓋的R-R線的局部剖切的剖面圖以及說明進氣凸輪和排氣凸輪的相位關係的視圖；圖9是用於說明排氣凸輪和進氣凸輪相對於圖2的曲軸的相位、與由曲軸轉動所引起的排氣門和進氣門的升程的關係的視圖；
圖10是用於說明氣門正時控制裝置的動作的剖切透視圖；圖11是用於說明氣門正時控制裝置的動作的剖切透視圖；圖12是用於說明氣門正時控制裝置的動作的剖切透視圖；圖13是用於說明氣門正時控制裝置的動作的剖切透視圖；圖14是用於說明氣門正時控制裝置的動作的剖切透視圖。
具體實施例方式
下文將對本發明一實施形態的氣門正時控制裝置、具有該控制裝置的發動機裝置及車輛進行介紹。而且在本實施形態中，作為車輛，對排氣量約為250cc以下的小型機動兩輪車進行說明。
圖1是根據本發明一實施形態的機動兩輪車的示意圖。
在該機動兩輪車100中，將前管3設置在主體框架6的前端上。前叉2左右方向可擺動地設置在前管3上。前輪1可轉動地被支撐在前叉2的下端。將手柄4安裝在前管3的上端。
將發動機7保持在主體框架6的中央部上。將燃料箱8設置在發動機7的上部，將座椅9設置在燃料箱8的後方。
後臂10連接在主體框架6上，向發動機7的後方延伸。後臂10可轉動地保持後輪11和後輪從動鏈輪12。排氣管13連接在發動機7的排氣口上。將消聲器14安裝在排氣管13的後端。
將後輪驅動鏈輪15安裝在發動機7的驅動軸26上。後輪驅動鏈輪15通過鏈條16與後輪從動鏈輪12相連。
發動機7包括氣門正時控制裝置。下文將對本實施形態的氣門正時控制裝置進行介紹。
圖2是簡要說明根據本發明一實施形態的氣門正時控制裝置的視圖。圖2(a)是顯示設置在發動機7內部的氣門正時控制裝置的示意的俯視圖，圖2(b)是顯示設置在發動機7內部的氣門正時控制裝置的示意的側視圖。
如圖2所示，氣門正時控制裝置200設置在氣缸蓋7S上。氣門正時控制裝置200包括凸輪用從動鏈輪220、進氣凸輪231和排氣凸輪241。
由活塞21在氣缸20內往復運動，使曲軸23轉動，並使設置在曲軸23上的凸輪用驅動鏈輪24轉動。
凸輪用驅動鏈輪24的轉動力通過鏈條25傳送到氣門正時控制裝置200的凸輪用從動鏈輪220。從而氣門正時控制裝置200轉動。
在氣門正時控制裝置200中，對應於發動機7的轉速和轉速的變化(轉速的升高和下降)，進氣凸輪231和排氣凸輪241的相位關係變化。從而氣門正時變化。
下文將詳細介紹氣門正時控制裝置200的結構和動作。圖3～5是用於說明氣門正時控制裝置200的結構的組裝透視圖。在圖3～5中，如箭頭X、Y、Z所示，將相互垂直的3個方向定義為X方向、Y方向和Z方向。
氣門正時控制裝置200大致由鎖銷保持機構210(參考圖3)、凸輪用從動鏈輪220(參考圖4)、進氣門凸輪軸230(參考圖5)和排氣門凸輪軸230(參考圖5)構成。
圖3顯示鎖銷保持機構210的組裝透視圖。如圖3所示，Z向為長度方向的兩個支撐部件211、212在X方向上保持規定間距地設置。
支撐部件211具有與XZ平面平行且Z向為長度方向的大致圓弧形狀的板狀部211A。板狀部211A沿Z向的一條邊形成為圓弧形，另一條邊形成為直線狀。在板狀部211A的上端部和下端部附近分別形成了通孔211a。
從板狀部211A沿Z向的一條邊的上端部和下端部沿Y向延伸地形成了突起片211B、211D。此外從板狀部211A沿Z向的一條邊的中央下部沿X向延伸同時沿Y向彎曲地形成了彈簧保持片211C。
在突起片211B、211D和彈簧保持片211C上分別形成了通孔211b、211d、211c。突起片211B、211D和彈簧保持片211C在Y方向上的長度按照突起片211B、彈簧保持片211C、突起片211D的順序變短。從而，通孔211b、211c、211d在Y方向上按照上述順序接近板狀部211A。
支撐部件212具有以XZ平面為基準與支撐部件211大致對稱的結構。從板狀部212A沿Z向的一條邊的上端部和下端部沿Y向延伸地形成了突起片212B、212D。
在板狀部212A的上端部和下端部附近分別形成了通孔212a。此外，從板狀部212A沿Z向的一條邊的中央上部沿X向延伸同時沿Y向彎曲地形成了彈簧保持片212C。在突起片212B、212D和彈簧保持片212C上分別形成了通孔212b、212d、212c。
而且支撐部件212的突起片212B和212D在Y方向上的長度與支撐部件211的突起片211B和211D在Y方向上的長度相同。而且支撐部件212的彈簧保持片212C在Y方向上的長度與支撐部件211的彈簧保持片211C在Y方向上的長度相同。
平衡塊213具有平衡塊主體213a、板狀延長部213d、兩個筒狀部213e和兩個鉤部213f。平衡塊主體213a具有沿X方向延伸的大致長方體形狀。在平衡塊主體213a的與XY平面平行的一個面上(下面)上形成了沿Y方向的槽部213b和沿Z方向突出的突出部213c。在突出部213c上形成了沿X方向延伸的通孔。
從平衡塊主體213a的與XY平面平行的另一個面上(上面)沿Y方向延伸地形成了延長部213d。在延長部213d在X方向的兩端部分別沿X方向地形成了兩個筒狀部213e。
兩個鉤部213f從延長部213d在X方向的中央部朝向延長部213d的下側傾斜地延伸。兩個鉤部213f的前端彎曲為鉤狀。
沿Y向延伸的高速鎖銷214安裝在兩個鉤部213f上。在高速鎖銷214的一端部上形成了沿X方向延伸的支撐銷214t。通過將支撐銷214t安裝在鉤部213f，高速鎖銷214可轉動地由平衡塊213保持。高速鎖銷214的一部分能夠與槽部213b觸接。
將轉動軸215插入平衡塊213的筒狀部213e內，從而轉動軸215可轉動地保持平衡塊213。在此狀態下，轉動軸215的兩端插入支撐部件211、212的通孔211b、212b內。從而，平衡塊213可轉動地保持在支撐部件211、212之間。
平衡塊216具有與平衡塊213相同的結構。但是在鎖銷保持機構210組裝時，平衡塊216設置得以與X方向平行的軸為基準與平衡塊213對稱。
在圖3中，平衡塊216的平衡塊主體216a、延長部216d、兩個筒狀部216e和兩個鉤部216f，相當於平衡塊213的平衡塊主體213a、延長部213d、兩個筒狀部213e和兩個鉤部213f。
平衡塊216的槽部216b和突出部216c相當於平衡塊213的槽部213b和突出部213c。
沿Y向延伸的低速鎖銷217安裝在兩個鉤部216f上。該低速鎖銷217比高速鎖銷214短。在低速鎖銷217的一端部上形成了沿X方向延伸的支撐銷217t。通過將支撐銷217t安裝在鉤部216f，低速鎖銷217被可轉動地保持在平衡塊216上。低速鎖銷217如後面所述可轉動範圍受限制。從而，低速鎖銷217不與槽部216b觸接。
將轉動軸218插入平衡塊216的筒狀部216e內，從而轉動軸218可轉動地保持平衡塊216。在此狀態下，轉動軸218的兩端插入支撐部件211、212的通孔211d、212d內。從而，平衡塊216可轉動地保持在支撐部件211、212之間。
由上述結構，平衡塊213和216設置得在Z方向上相互相向。
分別將螺釘219插入支撐部件211的兩個通孔211a和支撐部件212的兩個通孔212a內。
圖4顯示鎖銷保持機構210和凸輪用從動鏈輪220組裝時的透視圖。在鎖銷保持機構210和凸輪用從動鏈輪220組裝時，凸輪用從動鏈輪220設置得與XY平面平行。
在圖4中，在鎖銷保持機構210中，將彈簧S1的兩端安裝在設置在平衡塊213的突出部213c上的通孔以及彈簧保持片211C的通孔211c中。而且在鎖銷保持機構210中，將彈簧S2的兩端安裝在設置在平衡塊216的突出部216c上的通孔以及彈簧保持片212C的通孔211c中。
如圖4所示，凸輪用從動鏈輪220具有多個通孔220a～220f。在凸輪用從動鏈輪220的中心形成有與其它通孔相比直徑最大的通孔220a。
4個通孔220b、220c、220e、220f等角度間距地形成在以凸輪用從動鏈輪220的通孔220a為中心的一個圓上。4個通孔220d等角度間距地形成在以凸輪用從動鏈輪220的通孔220a為中心的另一個圓上。4個通孔220d分別被螺紋切削加工。
在凸輪用從動鏈輪220的一個面220A上，在通孔220c的附近形成了突起部220T。
分別將鎖銷保持機構210的螺釘219螺紋接合在凸輪用從動鏈輪220的4個通孔220d內。從而，將鎖銷保持機構210保持在凸輪用從動鏈輪220的一個面220A側。
而且在將鎖銷保持機構210固定在凸輪用從動鏈輪220上時，高速鎖銷214插入通孔220b內，低速鎖銷217插入通孔220c內。由圖3所示結構，高速鎖銷214在凸輪用從動鏈輪220的另一個面220B側不突出，低速鎖銷217在凸輪用從動鏈輪220的另一個面220B側突出規定長度。
在凸輪用從動鏈輪220的另一個面220B側，沿Y方向延伸的兩個固定銷230A、230B的一端分別插入固定在通孔220e和220f內。
圖5顯示將圖4所示組裝後的結構物(下文稱為裝配結構物)與進氣門凸輪軸230和排氣門凸輪軸240進行組裝的透視圖。而且，進氣門凸輪軸230和排氣門凸輪軸240設置得其軸線J與Y方向平行。
如圖5所示，進氣門凸輪軸230由進氣凸輪231、臺階部232和轉動軸233組成。
Y方向的進氣門凸輪軸230在Y方向上在一端側具有圓筒狀的轉動軸233，在中央部具有直徑比轉動軸233的直徑稍大的臺階部232，在另一端側具有進氣凸輪231。
從轉動軸233的端面中央至進氣凸輪231的端面中央形成了沿Y方向延伸的轉動通孔230H。即形成了在Y方向上從進氣門凸輪軸230的一端至另一端的轉動通孔230H。
在轉動軸233的端面上，在以軸線J為中心的圓上形成了高速銷導入孔233c、低速銷導入孔233d以及兩個銷遊動槽233a、233b。
高速銷導入孔233c和低速銷導入孔233d形成得大致夾著轉動通孔230H而對向。但是高速銷導入孔233c和低速銷導入孔233d設置得對彼此進行連接的直線不通過軸線J。
銷遊動槽233a、233b形成得在以軸線J為中心的圓周方向上延伸，而且夾著轉動通孔230H相互對向。
排氣門凸輪軸240具有排氣凸輪241、臺階部242、凸輪固定軸243和突出軸244。
排氣門凸輪軸240在Y方向上在一端側具有沿Y方向延伸的凸輪固定軸243，在中央部具有臺階部242和排氣凸輪241，在另一端側具有沿Y方向延伸的突出軸244。在凸輪固定軸243的端部上形成了鏈輪用螺紋孔240H。
在將裝配結構物與進氣門凸輪軸230和排氣門凸輪軸240進行組裝時，將進氣門凸輪軸230和排氣門凸輪軸240安裝在凸輪用從動鏈輪220的另一個面220B側上。
即排氣門凸輪軸240的凸輪固定軸243插入進氣門凸輪軸230的轉動通孔230H內。從而，排氣門凸輪軸240可轉動地保持進氣門凸輪軸230。此外，排氣門凸輪軸240的凸輪固定軸243的一端從凸輪用從動鏈輪220的另一個面220B側插入通孔220a內。
在此狀態下，從凸輪用從動鏈輪220的一個面220A側，將鏈輪用螺釘250螺紋接合在凸輪固定軸243的鏈輪用螺紋孔240H內。從而將排氣門凸輪軸240固定在凸輪用從動鏈輪220上。
排氣門凸輪軸240的排氣凸輪241、臺階部242、凸輪固定軸243和突出軸244可以形成為一體，或分別形成。而且，進氣門凸輪軸230的進氣凸輪231、臺階部232和轉動軸233可以形成為一體，或分別形成。
此外在圖5中雖然圖中未示出，但是在凸輪固定軸243和通孔220a的連接部上，也可以設置對排氣門凸輪軸240相對於凸輪用從動鏈輪220的轉動進行限制的固定機構。
例如也可以通過在排氣門凸輪軸240的凸輪固定軸243的前端部上設置突起部，在凸輪用從動鏈輪220的通孔220a上設置能夠與固定軸243的突起部嵌合的槽部，來實現該固定機構。
另一方面，在上述組裝時，進氣門凸輪軸230在由排氣門凸輪軸240保持的狀態下進行下述那樣的定位。
在此，固定銷230A、230B以及低速鎖銷217的一部分，在Y方向上從凸輪用從動鏈輪220的另一個面220B側突出。將固定銷230A插入銷遊動槽233a內、將固定銷230B插入銷遊動槽233b內，將低速鎖銷217的一部分插入低速銷導向孔233d內，對進氣門凸輪軸230進行定位。
從而在完成上述組裝後，進氣門凸輪軸230的轉動由低速鎖銷217和低速銷導向孔233d限制。因而進氣門凸輪軸230和排氣門凸輪軸240一起不可轉動地固定在凸輪用從動鏈輪220上。
下文對具有上述結構的氣門正時控制裝置200向發動機7的安裝狀態進行介紹。
圖6是沿圖2(b)P-P線的氣缸蓋7S的詳細剖面圖。在圖6中如箭頭X、Y、Z所示，將相互垂直的3個方向定義為X方向、Y方向和Z方向。而且在後述圖7和圖8中，同樣地定義了X方向、Y方向和Z方向。
如圖6所示，在氣缸蓋7S的中央部設置有用於安裝氣門正時控制裝置200的空間。
在將氣門正時控制裝置200安裝在氣缸蓋7S上時，分別將軸承B1、B2安裝在氣門正時控制裝置200的轉動軸233和突出軸244上。
在氣缸蓋7S的內部，軸承B1的與Y方向軸垂直的一端面與氣缸蓋7S的內部觸接面BH1觸接。此外，軸承B2的與Y方向軸垂直的一端面與氣缸蓋7S的內部觸接面BH2觸接。
在氣門正時控制裝置200被收置在氣缸蓋7S內部的狀態下，軸承B1的與Y方向軸垂直的另一端面的一部分與連接到氣缸蓋7S上的固定板BH3觸接。從而氣門正時控制裝置200可轉動地被固定在氣缸蓋7S的內部。
在氣門正時控制裝置200的上部設置有兩個滾針式搖臂330、340，滾針式搖臂330設置在進氣門凸輪軸230的上部，安裝在臂330R上的滾輪330T與進氣門凸輪軸230觸接。
滾針式搖臂340設置在排氣門凸輪軸240的上部，安裝在臂340R上的滾輪340T與排氣門凸輪軸240觸接。將側蓋SC安裝在氣缸蓋7S上，從而覆蓋氣門正時控制裝置200的鎖銷保持機構210側。
圖7顯示將圖6中的側蓋SC拆下後氣缸蓋7S的外側側視圖。如圖7所示，將鏈條25架設在凸輪用從動鏈輪220上。在圖7中，氣門正時控制裝置200沿箭頭Q1所示方向轉動。
圖8是沿圖6的氣缸蓋7S的R-R線的局部剖切的剖面圖以及用於說明進氣凸輪231和排氣凸輪241的相位關係的視圖。
圖8(a)顯示沿圖6的氣缸蓋7S的R-R線的局部剖切的剖面圖。在圖8(a)中，為了便於理解，對進氣門和排氣門的周邊剖面進行剖切顯示。
如圖8(a)所示，設置在進氣凸輪231上部的滾針式搖臂330構成為包括滾輪330T、臂330R、軸331、調整器332和螺母333。
沿X方向延伸的臂330R在其中央部由軸331可轉動地保持。將滾輪330T安裝在臂330R在X方向上的一端上，由螺母333將調整器332安裝在另一端上。
伴隨著進氣凸輪231的轉動操作，滾輪330T上下運動。從而臂330R以軸331為中心轉動。從而，臂330R的另一端的調整器332上下運動。
進氣門334的上端部位於調整器332的下端部。將氣門彈簧335設置在進氣門334上，氣門彈簧335沿向上方向對進氣門334的上端部施加力。
一旦在此狀態下調整器332上下運動，則進氣門334也上下運動。由此，進氣門334進行開閉動作。
由此，進氣凸輪231的轉動力通過滾針式搖臂330傳送到進氣門334上。另一方面，氣門彈簧335的彈力通過滾針式搖臂330傳送到進氣凸輪231上。
設置在進氣凸輪241上部的滾針式搖臂340也具有與滾針式搖臂330相同的結構，執行相同的動作。滾針式搖臂340的滾輪340T、臂340R、軸341、調整器342和螺母343分別相當於滾針式搖臂330的滾輪330T、臂330R、軸331、調整器332和螺母333。在排氣門344上設置有氣門彈簧345。
而且在圖8中，氣門正時控制裝置200沿箭頭Q2的方向轉動。
在本實施形態中，通過上述氣門正時控制裝置200的結構，進氣凸輪231的相位相對於排氣凸輪241的相位變化。
圖8(b)是用於說明進氣凸輪231和排氣凸輪241的相位關係的視圖。為了便於理解，在圖8(b)中由粗實線表示排氣凸輪241。而且由細實線及雙點劃線表示進氣凸輪231。
如圖8(b)的實線所示，在發動機7以低轉速轉動時，進氣凸輪231的凸輪尖的前端部處於位置T1。當從此狀態發動機7的轉速上升並超過規定的轉速時，則進氣凸輪231的凸輪尖的前端部移動向位置T2。下文將轉速從低值升高時的規定轉速稱作第1轉速。
另一方面如圖8(b)的雙點劃線所示，在發動機7以高轉速轉動時，進氣凸輪231的凸輪尖的前端部處於位置T2。一旦從此狀態，發動機7的轉速下降並低於規定的轉速，則進氣凸輪231的凸輪尖的前端部移動向到位置T1。下文將轉速從高值下降時的規定轉速稱作第2轉速。
從而在本實施形態中，對應於發動機7的轉速和轉速的變化(轉速的升高和下降)，進氣凸輪231的相位相對於排氣凸輪241的相位變化。在圖8(b)中，進氣凸輪231的相位變化量由角度θ表示。
如上所述，在發動機7以低轉速轉動的場合以及發動機7以高轉速轉動的場合下，氣門正時不同。在發動機7低速轉動時，進氣門開啟期間和排氣門開啟期間的氣門重疊小，因而能夠降低排氣中的有害物質，提高燃料消耗性能。此外，在發動機7高速轉動時，進氣門開啟期間和排氣門開啟期間的的進排氣門開啟重疊度變大，因而能夠獲得高的輸出效率。
下文基於圖9，對由進氣凸輪231的相位相對於排氣凸輪241的相位變化所引起的進排氣門開啟重疊度的變化進行介紹。圖9是用於說明排氣凸輪241和進氣凸輪231相對於圖2的曲軸23的相位、與由曲軸23的轉動所引起的排氣門344和進氣門334的升程(lift)的關係的視圖。
在圖9中，橫軸表示曲軸角(曲軸23的轉動角度)，縱軸表示排氣門344和進氣門334的升程(排氣門344和進氣門334的上下方向的變位量)。
在圖9中，排氣門344和進氣門334在升程大於0時開啟，在升程為0時關閉。
顯示了曲軸角為-360°～+360°的場合。在曲軸角為0°、360°和-360°時，活塞21在氣缸20內處於上死點TDC，在曲軸角為180°和-180°時，活塞21在氣缸20內處於下死點BDC。
圖9中的粗實線241L表示由排氣凸輪241轉動所引起的排氣門344的升程的變化。根據粗實線241L，排氣門344的升程在曲軸角從約-240°至約-110°期間增加，在曲軸角從大約-110°至約20°期間減少。
圖9中的實線TL1表示發動機7低速轉動時由進氣凸輪231轉動所引起的進氣門334的升程的變化。根據實線TL1，進氣門334的升程在曲軸角從約40°至約170°期間增加，在曲軸角從大約170°至約330°期間減少。
從而在發動機7低速轉動時，進氣門334開啟期間和排氣門344開啟期間的進排氣門開啟重疊度小。在圖9示例中，進排氣門開啟重疊度為0。
另一方面，圖9中的雙點劃線TL2表示在發動機7高速轉動時由進氣凸輪231轉動而引起的進氣門334的升程的變化。根據雙點劃線TL2，大約從曲軸角-30°至約100°期間，進氣門334的升程增加，從曲軸角為大約100°至約230°期間，進氣門334的升程下降。
因而在發動機7高速轉動時，進氣門334開啟期間和排氣門344開啟期間的進排氣門開啟重疊度大。
通過發動機7低速轉動和高速轉動時進氣凸輪231的相位相對於排氣凸輪241的角度θ變化，進氣門334開啟期間和排氣門344開啟期間的進排氣門開啟重疊度的值變化，能夠獲得上述效果。
而且在根據本實施形態的氣門正時控制裝置200內，如圖6所示，鎖銷保持機構210在Y方向的長度比較小。從而，該氣門正時控制裝置200的裝配自由度(布置自由度)大，具有良好的通用性。因而氣門正時控制裝置200能夠有效地在具有上述之外結構的發動機中應用。
圖10～14是用於說明氣門正時控制裝置200動作的剖切透視圖。在圖10～14中，氣門正時控制裝置200中，鎖銷保持機構210、凸輪用從動鏈輪220以及進氣凸輪230的一部分以剖切狀態表示。
在圖10～14中，由箭頭Z所示方向定義為Z方向。在Z方向中，箭頭所示方向為+方向，與此相反方向為-方向。此外圖中的單點劃線表示氣門正時控制裝置200的軸線J。
圖10顯示氣門正時控制裝置200的組裝結束時的狀態。在圖10中，鎖銷保持機構210和凸輪用從動鏈輪220從中央部沿Z方向被剖切。固定銷230B實際上如上述那樣與凸輪用從動鏈輪220相連。
如圖10所示，在氣門正時控制裝置200的組裝結束時，平衡塊213的平衡塊主體213a被通過彈簧S1向-Z方向施加力。在此，平衡塊213對插入凸輪用從動鏈輪220的通孔220b內的高速鎖銷214進行保持。從而，對平衡塊213以轉動軸215為中心的轉動動作進行限制。而且在此狀態下，高速鎖銷214的一部分與平衡塊213的槽部213b觸接。
另一方面，平衡塊216的平衡塊主體216a被通過圖中未示出的彈簧S2(參考圖4)向+Z方向施加力。在此，平衡塊216對插入凸輪用從動鏈輪220的通孔220c內的低速鎖銷217進行保持。從而，對平衡塊216以轉動軸218為中心的轉動動作進行限制。
而且在圖10中，插入到凸輪用從動鏈輪220內的高速鎖銷214的一端，大致和進氣門凸輪軸230的與軸線J垂直的觸接面230M觸接。
另一方面，低速鎖銷217插入到進氣門凸輪軸230的低速銷導入孔233d內。插入到低速銷導入孔233d內的低速鎖銷217的一端，大致與低速銷導入孔233d的底面觸接。
如上所述，銷遊動槽233b沿以軸線J為中心的圓周方向延伸。在此，銷遊動槽233b在圓周方向的一端稱作低速槽端部LP，銷遊動槽233b在圓周方向的另一端稱作高速槽端部HP。
在圖10中，插入到銷遊動槽233b內的固定銷230B位於低速槽端部LP。由於固定銷230B固定在凸輪用從動鏈輪220上，因而進氣門凸輪軸230相對於凸輪用從動鏈輪220和排氣門凸輪軸240沿箭頭M1方向的轉動被限制。
但是在圖10的狀態下，由於低速鎖銷217插入到低速銷導入孔233d內，因而進氣門凸輪軸230相對於凸輪用從動鏈輪220和排氣門凸輪軸240不能夠沿箭頭M1方向和箭頭M2方向任一個方向轉動。
圖11顯示低速轉動時氣門正時控制裝置200的狀態。在氣門正時控制裝置200低速轉動時，較弱離心力施加在平衡塊213、216上。從而產生如粗箭頭M3所示的使平衡塊主體213a以轉動軸215為中心進行轉動的力。此外還產生如粗箭頭M4所示的使平衡塊主體216a以轉動軸218為中心進行轉動的力。
在此，一旦平衡塊主體216a沿粗箭頭M4所示方向轉動，則產生將平衡塊216所保持的低速鎖銷217從進氣門凸輪軸230的低速銷導入孔233d內拔出的力(參考箭頭M6)。
在此，在低速轉動時，圖中未示出的彈簧S2(參考圖4)對平衡塊主體216a向+Z方向施加力，因而彈簧S2的彈力和作用於粗箭頭M4方向上的力相平衡，因而不能完全將低速鎖銷217從低速銷導入孔233d內拔出。
另一方面，一旦產生朝向粗箭頭M3所示方向作用在平衡塊主體213a上的力，則產生使平衡塊213所保持的高速鎖銷214接近進氣門凸輪軸230方向的力(參考箭頭M5)。然而，由於低速鎖銷217的一端與觸接面230M觸接，因而，高速鎖銷214在軸線J方向上不運動。從而平衡塊213a也不轉動。
圖12和圖13顯示因發動機7的轉速升高而發動機7在第1轉速轉動時氣門正時控制裝置200的狀態。
如上所述，在氣門正時控制裝置200轉動時，離心力施加在平衡塊213、216上。在此，一旦發動機7的轉速從低值升高到高值，則更大的離心力作用在平衡塊213、216上。
從而一旦發生在平衡塊主體216a上的粗箭頭M4方向的力比圖4的彈簧S2的彈力大，則要將低速鎖銷217從低速銷導入孔233d內拔出的箭頭M6方向的力也變大。
從而如圖12所示，在轉速變為第1轉速的同時，將低速鎖銷217從低速銷導入孔233d內拔出。在此狀態下，在高速鎖銷214上產生箭頭M5方向上的由平衡塊213的離心力所引起的力。
如上所述，一旦將低速鎖銷217從低速銷導入孔233d內拔出，則允許進氣門凸輪軸230相對於凸輪用從動鏈輪220和排氣門凸輪軸240轉動。
然而插入到銷遊動槽233b內的固定銷230B位於低速槽端部LP。因而僅允許進氣門凸輪軸230沿箭頭M2方向進行轉動動作。
在此如使用圖8進行說明那樣，氣門彈簧335的彈力通過滾針式搖臂330傳送到進氣門凸輪軸230的進氣凸輪231上。
從而在進氣門凸輪軸230上，產生使其相對於凸輪用從動鏈輪220和排氣門凸輪軸240沿箭頭M1或M2方向轉動的力。
下文參考圖8對使進氣門凸輪軸230沿箭頭M1或M2方向轉動的力進行介紹。
如圖8所示，滾針式搖臂330的滾輪330T與進氣凸輪231的上端部觸接。此時，由氣門彈簧335的彈力向進氣凸輪213的上端部施加向下的力。
在進氣凸輪231沿箭頭Q2方向轉動時，當凸輪尖接近滾輪330T時，由滾輪330T對進氣凸輪231向下壓的力發揮作用，以使進氣凸輪231沿與箭頭Q2方向相反方向轉動。
同樣在進氣凸輪231沿箭頭Q2方向轉動時，當凸輪尖遠離滾輪330T時，由滾輪330T對進氣凸輪231向下壓的力發揮作用，以使進氣凸輪231沿箭頭Q2方向轉動。在本示例中，圖8的箭頭Q2相當於箭頭M2。
在圖12的狀態中，通過施加使進氣門凸輪軸230沿箭頭M2方向轉動的力，進氣門凸輪軸230相對於凸輪用從動鏈輪220和排氣門凸輪軸240沿箭頭M2方向轉動。
如圖13所示，通過進氣門凸輪軸230沿箭頭M2方向轉動，插入了固定銷230B的銷遊動槽233b也以軸線J為中心轉動。在此，上述銷遊動槽233b具有低速槽端部LP和高速槽端部HP，因而銷遊動槽233b沿箭頭M2方向的轉動由高速槽端部HP限制。
由此，通過固定銷230B位於銷遊動槽233b的高速槽端部HP，對進氣門凸輪軸230向箭頭M2方向的轉動動作進行限制。
因而在固定銷230B位於銷遊動槽233b的高速槽端部HP時，高速銷導入孔233c與凸輪用從動鏈輪220的通孔220b連通。從而，與觸接面230M觸接的高速鎖銷214的一端因作用在平衡塊213上的離心力而插入高速銷導入孔233c內(參考圖14)。
通過進氣門凸輪軸230上述那樣轉動，進氣凸輪231相對於排氣凸輪241的相位變化了角度θ。從而，發動機7的氣門正時不受氣門彈簧335、345的彈力的影響而穩定地變化。
此外在圖10～14中雖然沒有對未示出的銷遊動槽233a(參考圖4)的作用進行介紹，但是銷遊動槽233a的作用與銷遊動槽233b的相同。
而且在圖13中，圖3的突起部220T如虛線所示。設置該突起部220T，以便對平衡塊主體216a以轉動軸218為中心的轉動操作進行限制。例如一旦平衡塊主體216a轉動了規定量，則平衡塊主體216a的一面與突起部220T觸接。從而，防止平衡塊主體216a沿箭頭M4方向很大地轉動，防止低速鎖銷217從通孔220c中被拔出。
圖14顯示了由第1轉速，發動機7的氣門正時變化後的氣門正時控制裝置200的狀態。
如上所述在第1轉速，發動機7的氣門正時變化後的高速鎖銷214的一端插入高速銷導入孔233c內。從而，進氣門凸輪軸230不能沿箭頭M1、M2的任一個方向轉動。從而，在高速轉動時，進氣凸輪231和排氣凸輪241的相位關係固定為與低速轉動時不同的相位關係。
另一方面，通過發動機7的轉速從高值下降，發動機7在第2轉速下轉動時執行與上述相反的動作。
即在圖14中，一旦發動機7的轉速從高值下降變為第2轉速，則平衡塊主體213a由彈簧S1的彈力而沿與粗箭頭M3相反方向轉動。因而，高速鎖銷214從進氣門凸輪軸230的高速銷導入孔233c內被拔出。
而且在圖14中，平衡塊主體216a由圖中未示出的彈簧S2(參考圖4)的彈力而沿與粗箭頭M4相反的方向轉動。因而，低速鎖銷217的一端被推壓在進氣門凸輪軸230的觸接面230M上。
如上所述，在進氣門凸輪軸230上產生使其相對於凸輪用從動鏈輪220和排氣門凸輪軸240沿箭頭M1或M2方向轉動的力。
從而由作用在進氣凸輪231上的氣門彈簧335的彈力，進氣門凸輪軸230沿箭頭M1方向轉動，在此，由低速鎖銷217插入進氣門凸輪軸230的低速銷導入孔233d內，進氣門凸輪軸230被固定。由此，發動機7的氣門正時不受氣門彈簧335、345的彈力的影響而穩定地變化。
如上所述，在本實施形態中，發動機7的轉速升高時和轉速下降時，氣門正時變化的轉速不同。即第1轉速和第2轉速不同。
第1轉速和第2轉速由氣門正時控制裝置200的結構部件的設定來實現。例如將彈簧S1和S2的彈力設定得相互不同。此時，作用在平衡塊213保持的高速鎖銷214的力與作用在平衡塊216保持的低速鎖銷217的力不同。
因而，高速鎖銷214從高速銷導入孔233c內被拔出的轉速(第2轉速)與低速鎖銷217從低速銷導入孔233d內被拔出的轉速(第1轉速)不同。
從而發動機7的轉速升高時和轉速下降時氣門正時變化時的轉速不同。因而能夠充分防止在氣門正時變化時，因氣門彈簧335、345的彈力的影響，氣門的行為變得不穩定的遊車。因而，能夠防止因遊車引起的凸輪輪廓的變化，防止發動機的性能和耐久性的降低。
如上所述，在本實施形態中，通過發動機7的轉速從低轉速向高轉速變化，或從高轉速向低轉速變化，進氣門凸輪軸230相對於排氣門凸輪軸240的相位變化。從而，對應於發動機7的轉速，對排氣門344和進氣門334的氣門正時進行控制。
而且在本實施形態中，不使用結構部件之間的摩擦力，根據低速鎖銷217和低速銷導入孔233d以及高速鎖銷214和高速銷導入孔233c的互補的移動動作，執行進氣門凸輪軸230相對於排氣門凸輪軸240的相位切換。從而基本上不會出現由結構部件的磨耗引起的劣化。從而不使用耐磨耗性的結構部件，能夠實現氣門正時控制裝置200的長壽命化，同時實現低成本化。
此外，低速鎖銷217和低速銷導入孔233d、以及高速鎖銷214和高速銷導入孔233c的互補的移動動作僅由機械結構來實現而不要求高的加工精度，因而容易製造。
由於無需用於對低速鎖銷217和低速銷導入孔233d以及高速鎖銷214和高速銷導入孔233c的移動動作進行控制的、由油壓迴路、電氣迴路和軟體等構成的控制系統，因而能夠實現氣門正時控制裝置200的小型化。
此外在本實施形態中，在發動機7的轉速增大時，在第1轉速下進氣門凸輪軸230相對於排氣門凸輪軸240的相位因鎖銷保持機構210而變更。在此狀態下，能夠對排氣門344和進氣門334的開閉定時進行控制。
在發動機7的轉速下降時，在比第1轉速低的第2轉速下進氣門凸輪軸230相對於排氣門凸輪軸240的相位因鎖銷保持機構210而變更。在此狀態下，能夠對排氣門344和進氣門334的開閉定時進行控制。
通過使在發動機7(轉速)上升時的第1轉速和發動機7下降時的第2轉速不同，發動機7的轉速在第1或第2轉速區域內繼續時，進氣門凸輪軸230相對於排氣門凸輪軸240的相位不往復變化。從而，能夠充分防止由排氣門344和進氣門334的行為不穩定所引起的遊車。
(其它結構示例)在本實施形態中，氣門正時控制裝置200設置在SOHC(單頂置凸輪軸)結構的發動機7上。但是設有氣門正時控制裝置200的發動機7隻要是設置有凸輪軸的結構就可以而不受局限。
例如發動機7也可以是SV(側置式氣門)結構的發動機、OHV(頂置式氣門)結構的發動機、DOHC(雙頂置凸輪軸)結構的發動機。
如使用圖8所述那樣，在上文中，氣門正時控制裝置200設置在具有滾針式搖臂330、340的發動機7上，但是氣門正時控制裝置200也可以設置在直接作用型發動機上。
如圖10～14所述那樣，在氣門正時控制裝置200上，為了向規定方向對平衡塊主體213a、216a施加力，使用彈簧S1和S2。然而只要是向規定方向對平衡塊主體213a、216a施加力的彈性體，也可以使用橡膠等替代彈簧S1、S2。
而且在本實施形態中，作為車輛對機動兩輪車進行介紹，但是並不局限於此，氣門正時控制裝置200也可以設置在拖拉機和兩輪車等低排氣量的小型車輛以及小型船舶的發動機上。
而且在上述實施例中，發動機7相當於發動機，排氣門344相當於第1氣門，進氣門334相當於第2氣門，氣門正時控制裝置200相當於氣門正時控制裝置，凸輪用從動鏈輪220相當於轉動部件，排氣門凸輪軸240相當於第1凸輪軸，進氣門凸輪軸230相當於第2凸輪軸，鎖銷保持機構210相當於相位變更機構，低速鎖銷217和低速銷導入孔233d相當於第1卡接機構，高速鎖銷214和高速銷導入孔233c相當於第2卡接機構。
而且低速銷導入孔233d相當於第1卡接部，低速鎖銷217相當於第1被卡接部件，彈簧S2相當於第1施力部件，平衡塊主體216a相當於第1配重，高速銷導入孔233c相當於第2卡接部，高速鎖銷214相當於第2被卡接部件，彈簧S1相當於第2施力部件，平衡塊主體213a相當於第2配重。
此外，低速銷導入孔233d相當於第1孔部，低速鎖銷217相當於第1銷部件，高速銷導入孔233c相當於第2孔部，高速鎖銷214相當於第2銷部件。固定銷230A、230B和銷遊動槽233a、233b相當於限制機構或阻止機構。
此外，銷遊動槽233a、233b相當於槽部，低速槽端部LP和高速槽端部HP相當於槽部內的兩端面，固定銷230A、230B相當於觸接部件，發動機7相當於發動機裝置，機動兩輪車100相當於車輛。
而且在圖8(b)中，由實線表示的進氣凸輪231相對於排氣凸輪241的相位相當於第1相位，由雙點劃線表示的進氣凸輪231相對於排氣凸輪241的相位相當於第2相位。
產業上的利用可能性本發明能夠應用在機動兩輪車、四輪汽車等具有發動機的車輛以及船舶等上。
權利要求
1.一種對應於發動機的轉速而對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制的氣門正時控制裝置，其特徵在於，包括被設置得能夠與上述發動機的轉動連動地轉動的轉動部件；第1凸輪軸，其被設置得與上述第1氣門觸接、並通過與上述轉動部件一起轉動而對上述第1氣門進行開閉；第2凸輪軸，其被設置得與上述第2氣門觸接並能夠相對於上述第1凸輪軸相對地轉動，通過與上述轉動部件一起轉動而對上述第2氣門進行開閉；和使上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸的相位變更為第1相位和第2相位的相位變更機構；其中，上述相位變更機構包括第1卡接機構，該第1卡接機構在上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸具有上述第1相位的狀態下，將上述第2凸輪軸卡接；和第2卡接機構，該第2卡接機構在上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸具有上述第2相位的狀態下，將上述第2凸輪軸卡接；該第1卡接機構被設置得在將上述第2凸輪軸卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿解除上述第2凸輪軸的卡接的方向移動；該第2卡接機構被設置得在解除上述第2凸輪軸的卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿將上述第2凸輪軸卡接的方向移動。
2.根據權利要求1所述的氣門正時控制裝置，其特徵在於所述第1卡接機構包括設置在上述第2凸輪軸上的第1卡接部；第1被卡接部件，其被設置得能夠移動至由上述第1卡接部卡接的狀態以及從上述第1卡接部脫離的狀態；將上述第1被卡接部件向被上述第1卡接部卡接的方向施力的第1施力部件；由離心力使上述第1被卡接部件沿該第1被卡接部件從上述第1卡接部件脫離的方向移動的第1配重；上述第2卡接機構包括設置在上述第2凸輪軸上的第2卡接部；第2被卡接部件，其被設置得能夠移動至由上述第2卡接部卡接的狀態以及從上述第2卡接部脫離的狀態；將上述第2被卡接部件向從上述第2卡接部脫離的方向施力的第2施力部件；和由離心力使上述第2被卡接部件在被上述第2卡接部卡接的方向上移動的第2配重；其中，上述第2凸輪軸設置得在上述第1被卡接部件從上述第1卡接部脫離且上述第2被卡接部件從上述第2卡接部脫離的狀態下，能夠相對於上述第1凸輪軸在上述第1相位和上述第2相位之間相對轉動。
3.根據權利要求2所述的氣門正時控制裝置，其特徵在於上述第1卡接部是設置在上述第2凸輪軸上的第1孔部；第1被卡接部件是設置得能夠移動至被插入上述第1孔部內的狀態和從上述第1孔部拔出的狀態的第1銷部件；上述第2卡接部是設置在上述第2凸輪軸上的第2孔部；上述第2被卡接部件是設置得能夠移動到被插入上述第2孔部內的狀態和從上述第2孔部拔出的狀態的第2銷部件。
4.根據權利要求1所述的氣門正時控制裝置，其特徵在於，上述相位變更機構還包括將上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸的轉動動作限制在上述第1相位和上述第2相位之間的範圍內的限制機構。
5.根據權利要求4所述的氣門正時控制裝置，其特徵在於，所述限制機構包括阻止機構，該阻止機構，當上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸的相位從上述第1相位變化到上述第2相位時，阻止上述第2凸輪軸的轉動，當上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸的相位從上述第2相位變化到上述第1相位時，阻止上述第2凸輪軸的轉動。
6.根據權利要求5所述的氣門正時控制裝置，其特徵在於，上述阻止機構包括在上述第2凸輪軸上沿圓周方向設置的槽部；和固定在上述轉動部件上，能夠在上述槽部內移動且能夠與上述槽部內的兩端面觸接的觸接部件。
7.一種發動機裝置，包括具有第1氣門和第2氣門的發動機；和對應於上述發動機的轉速而對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制的氣門正時控制裝置；該氣門正時控制裝置包括設置得能夠與上述發動機的轉動連動地轉動的轉動部件；第1凸輪軸，其設置得與上述第1氣門觸接、並通過與上述轉動部件一起轉動而對上述第1氣門進行開閉；第2凸輪軸，其設置得與上述第2氣門觸接並能夠相對於上述第1凸輪軸轉動，通過與上述轉動部件一起轉動而對上述第2氣門進行開閉；和使上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸的相位變更成第1相位和第2相位的相位變更機構；其中，上述相位變更機構包括第1卡接機構，該第1卡接機構在上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸具有上述第1相位的狀態下，將上述第2凸輪軸卡接；和第2卡接機構，該第2卡接機構在上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸具有上述第2相位的狀態下，將上述第2凸輪軸卡接；該第1卡接機構設置得在將上述第2凸輪軸卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿解除上述第2凸輪軸的卡接的方向移動；該第2卡接機構設置得在解除上述第2凸輪軸的卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿將上述第2凸輪軸卡接的方向移動。
8.一種車輛，包括發動機裝置、驅動輪以及將上述發動機裝置所產生的動力傳送到上述驅動輪的傳送機構，其中，上述發動機裝置包括具有第1氣門和第2氣門的發動機；和對應於上述發動機的轉速對第1氣門和第2氣門的開閉定時進行控制的氣門正時控制裝置；該氣門正時控制裝置包括設置得能夠與上述發動機的轉動連動地轉動的轉動部件；第1凸輪軸，其設置得與上述第1氣門觸接、並通過與上述轉動部件一起轉動而對上述第1氣門進行開閉；第2凸輪軸，其設置得與上述第2氣門觸接並能夠相對於上述第1凸輪軸轉動，通過與上述轉動部件一起轉動而對上述第2氣門進行開閉；和使上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸的相位變更成第1相位和第2相位的相位變更機構；其中，上述相位變更機構包括第1卡接機構，該第1卡接機構在上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸具有上述第1相位的狀態下，將上述第2凸輪軸卡接；和第2卡接機構，該第2卡接機構在上述第2凸輪軸相對於上述第1凸輪軸具有上述第2相位的狀態下，將上述第2凸輪軸卡接；該第1卡接機構設置得在將上述第2凸輪軸卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿解除上述第2凸輪軸的卡接的方向移動；該第2卡接機構設置得在解除上述第2凸輪軸的卡接的方向上被施力，並能夠由離心力而沿將上述第2凸輪軸卡接的方向移動。
全文摘要
本發明涉及氣門正時控制裝置，具有該控制裝置的發動機裝置及車輛。在發動機的轉速低的場合下，由彈簧所引起的使低速鎖銷插入低速銷導入孔方向的力比作用在配重上的離心力大。從而將低速鎖銷插入低速銷導入孔內，進氣門凸輪相對於排氣門凸輪的相位被固定。在發動機的轉速高的場合下，由作用在配重上的離心力引起的使高速鎖銷向插入高速銷導入孔方向的力，比由彈簧引起的使高速鎖銷從高速銷導入孔內拔出方向的力大。從而將高速鎖銷插入高速銷導入孔內，進氣門凸輪相對於排氣門凸輪的相位被固定。
文檔編號F01L13/00GK101080552SQ200580043369
公開日2007年11月28日 申請日期2005年12月7日 優先權日2004年12月17日
發明者山本稔, 森田敏正 申請人:山葉發動機株式會社