专利名称：内燃机的气门传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机的气门传动装置，特别是涉及具有对含有由进气门或排气门构成的内燃机气门的打开正时的气门动作特性进行控制的气门特性可变机构的气门传动装置。
背景技术：
作为这种气门传动装置，例如在专利文献1中公开的可变气门机构包括凸轮轴，其与曲轴联动旋转；摆动凸轮，其为开闭进气门或排气门而可摆动地支承在凸轮轴上；控制部件，其利用与凸轮轴一体旋转的旋转凸轮而摆动，枢轴支承使摆动凸轮摆动的摇杆；驱动器，其使可摆动地支承在凸轮轴上的控制部件摆动。而且，驱动器介由控制部件以凸轮轴为中心使摆动凸轮摆动，这样，控制进气门或排气门的开闭正时及最大提升量。
专利文献1美国专利第6,019,076号说明书通常，开闭内燃机气门的气门凸轮的凸轮凸部在内燃机气门打开时，为了降低气门间隙引起的凸轮或凸轮从动件冲撞内燃机气门时的敲打声音，以及降低关闭气门时内燃机气门落座到气门座24时的敲打声音，具有相对凸轮轴转角变化量凸轮凸部高度变化量微小、即提升速度微小，且包括恒速部的缓冲部。
但当在专利文献1中公开的现有技术的摆动凸轮(相当于气门凸轮)上设有该缓冲部时，摆动凸轮的缓冲部的摆动角速度与敲打声音的产生相关。以下，就内燃机气门的打开正时，结合所述现有技术参照图13、图15说明这一点。缓冲部的相对于凸轮轴转角的位置根据控制部件的摆动位置G1、G2变化。在此，在摆动位置G1时比在摆动位置G2时内燃机气门的打开正时超前角超前。如图13所示，在旋转凸轮(相当于驱动凸轮)的凸轮凸部，在对应控制部件位于摆动位置G1、G2时的摆动凸轮的缓冲部的内燃机气门打开正时(气门间隙为零时)的旋转位置α1、α2，旋转凸轮的凸轮凸部的提升速度(在此，提升速度对应于介由摇杆通过旋转凸轮摆动的摆动凸轮的摆动角速度)具有正加速度，因此，在提升速度随着凸轮轴的旋转逐渐增加时，在摆动位置G1，即使通过以基于摆动位置G1的旋转凸轮提升速度的摆动角速度摆动摆动凸轮来进行设定，以使基于气门间隙的内燃机气门的开始打开气门时的敲打声音降低，在摆动位置G2，旋转凸轮的提升速度也比摆动位置G1时大，故摆动凸轮的摆动角速度也比摆动位置G1时大。因此，在摆动位置G2，缓冲部的缓冲功能不能充分发挥，会产生由气门间隙引起的敲打声音。同样的现象在内燃机气门的关闭正时也产生，在内燃机气门的气门座落座时会产生敲打声音。
发明内容
本发明是鉴于所述问题点而开发的，其目的在于，在通过使气门凸轮以凸轮轴为中心摆动来控制内燃机气门开闭正时的内燃机的气门传动装置中，通过开闭正时的控制，防止在开始打开气门时或开始关闭气门时产生内燃机气门的敲打声音。
本发明第一方面提供一种内燃机的气门传动装置，其具有气门特性可变机构，该可变机构包括凸轮轴，其与内燃机的曲轴联动旋转；气门凸轮，其为使由进气门或排气门构成的内燃机气门开闭动作而枢轴支承在所述凸轮轴上；联动机构，其通过与所述凸轮轴一体旋转的驱动凸轮以所述凸轮轴为中心使所述凸轮轴摆动；驱动机构，其以所述凸轮轴为中心摆动所述联动机构，在所述气门凸轮的缓冲部开始打开及关闭所述内燃机气门，所述驱动机构介由所述联动机构以所述凸轮轴为中心摆动所述气门凸轮，从而控制所述内燃机气门的开闭正时，其中，所述驱动凸轮的凸轮凸部具有相对于所述凸轮轴转角变化量凸轮凸部的高度变化量一定、即提升速度一定的恒速部，所述恒速部在整个如下角度幅度上设置，即至少在所述内燃机气门打开正时的最超前角位置含有该打开正时，且在所述内燃机气门打开正时的最滞后角位置含有该打开正时的角度幅度。
由此，在内燃机气门的打开正时及关闭正时位于最超前角位置、最滞后角位置及最超前角位置和最滞后角位置之间的任意位置时，内燃机气门通过因恒速部而以相同的摆动角速度摆动的气门凸轮的缓冲部开闭，故与控制开闭正时导致的打开正时及关闭正时的改变无关，利用总是具有同一摆动角速度的缓冲部来开始打开或关闭气门。
根据本发明第一方面可得到如下效果。即通过气门特性可变机构控制内燃机气门的开闭正时，即使在最超前角位置、最滞后角位置、最超前角位置及最滞后角位置之间的任意位置改变内燃机气门的打开正时及关闭正时时，内燃机气门也可通过在该任意打开正时及关闭正时内利用总是具有同一摆动角度的缓冲部开始打开或关闭气门的开闭正时的控制，防止在开始打开气门时或开始关闭气门时产生内燃机气门的敲打声音。
图1是搭载有本发明内燃机的二轮机动车的示意右侧面图；图2是在图1的内燃机中，由图4的大致II-II向视的剖面图，局部为通过进气门和排气门的气门杆中心轴线、控制轴的中心轴线的面的剖面图；图3是在图1的内燃机中，由图8的大致IIIa-IIIa向视的剖面图，局部为由大致IIIb-IIIb向视的剖面图；图4是在图1的内燃机中，在拆下气缸盖罩的状态下由气门传动装置的由图2大致IV-IV向视的剖面图，局部为通过适当剖面表示气门传动装置构成部件的图示；图5是在图1的内燃机中，沿气缸轴线从气缸盖罩侧看到的被安装在气缸盖上的凸轮轴保持架的图示；图6(A)是在图1的内燃机中，从凸轮轴方向看到的气门特性可变机构的排气驱动凸轮的图示，图6(B)是以适当的枢动状态显示气门特性可变机构的排气连杆机构及排气凸轮的图示；图7(A)是从图6的VIIA向视的剖面图，图7(B)是图6的VIIB向视图，图7(C)是从图6的VIIC向视的剖面图，图7(D)是图6的VIID向视图；图8是在图1的内燃机中，从前方沿气缸轴线看气缸盖罩的图示，是局部剖断显示气门特性可变机构的驱动机构的图示；图9是说明图1的内燃机的气门传动装置的进气门及排气门的气门动作特性的图示；图10(A)是在图1的内燃机的气门传动装置中，关于进气门可得到最大气门动作特性时的气门特性可变机构的主要部分的说明图，图10(B)是关于排气门可得到最大气门动作特性时的气门特性可变机构的主要部分的说明图，是相当于图2主要部分放大图的图示；图11(A)是关于进气门可得到最小气门动作特性时的对应图10(A)的图示，图11(B)是关于排气门可得到作为气门动作特性时的对应图10(B)的图示；图12(A)是关于进气门可得到减压动作特性时的对应于图10(A)的图示，图12(B)是关于排气门可得到减压动作特性时的对应于图10(B)的图示；图13是在图1的内燃机的气门传动装置中，说明分别对应相对于凸轮轴转角的排气驱动凸轮(进气驱动凸轮)的凸轮凸部的高度、提升速度及提升加速度的排气凸轮(进气凸轮)的摆动角、摆动角速度及摆动角加速度的变化，以及分别对应现有技术的旋转凸轮的凸轮凸部的高度、提升速度及提升加速度的摆动凸轮的摆动角、摆动角速度及摆动角加速度的变化的曲线图；图14是说明在图1的内燃机的气门传动装置中，最大气门动作特性及最小气门动作特性下相对于凸轮轴转角的排气凸轮(进气凸轮)摆动角的变化和排气门(进气门)的提升量的变化的曲线图；图15是说明在现有技术中，摆动凸轮的缓冲部和驱动轴的转角的关系的图示。
符号说明1...车架、2...头管、3...前叉、4...手把、5...摆臂、6...后减振器、7...前轮、8...后轮、9...车体罩、10...曲轴箱、11...气缸、12...气缸盖、13...气缸盖罩、14...活塞、15...曲轴、16...燃烧室、17...进气孔、18...排气孔、19...火花塞、20i、20e...气门导向件、21...气门弹簧、22...进气门、23...排气门、24...气门座、25...气门室、26...空气滤清器、27...节气门本体、28...排气管、29...凸轮轴保持架、40...气门传动装置、41、42...主摇臂、43...摇臂轴、44...轴承、50...凸轮轴、51、52...驱动凸轮、53...进气凸轮、53b1...缓冲部、54...排气凸轮、54b1...缓冲部、55...压簧、56...轴承、57...凸轮链轮、59...传动室、60e、60i...保持架、61e、61i、62e、62i...板、63e、63i...轴套、64...铆钉、66i、66e...副摇臂、67e、67i...连结连杆、68...控制弹簧、69...轴承、70...控制轴、71i、71e...控制连杆、72、73...连接销、76、77、78、79...弹簧保持部、76a、77a、78a、79a...导向弹簧、80...电动机、80b...输出轴、81...减速齿轮、82...输出齿轮、83...罩、84...支承轴、88...保持筒、89...轴承、90...导向轴、91...通孔、92...ECU、93...运行状态检测装置、94...摆动位置检测装置、E...内燃机、V...二轮机动车、U...动力单元、L1...气缸轴线、L2...旋转中心线、L3...摆动中心线、A1...气缸轴线方向、A2...凸轮轴方向、M...气门特性可变机构、M1i、M1e...连杆机构、M2...驱动机构、M3...控制机构、M4...传动机构、H0...基准平面、H1、H2...正交平面、C...气门间隙、R1...旋转方向、R2...反旋转方向、Kimax、Kemax...最大气门动作特性、Kimin、Kemin...最小气门动作特性、θiomax、θicmin、θeomax、θecmin...最大、最小超前角位置、θicmax、θiomin、θecmax、θeomin...最大、最小滞后角位置、Sc...恒速部、θw...角度幅度、θs...角度范围。
具体实施例方式
以下参照图1～图14说明本发明实施例。
参照图1，应用本发明的内燃机E搭载于作为车辆的二轮机动车V上。二轮机动车V包括车架1，其具有前车架1a及后车架1b；手把4，其固定在结合于前车架1a前端的头管2上可旋转支承的前叉3的上端部；前轮7，其在前叉3的下端部被可旋转地支承；动力单元U，其支承在车架1上；后轮8，其可旋转地支承在被车架1上可摆动支承的摆臂5的后端部；后减振器6，其连接后车架1b和摆臂5后部；车罩9，其覆盖车架1。
动力单元U包括具有沿二轮机动车V的左右方向延伸的曲轴15的横置的内燃机E；具有变速机并向后轮8传输内燃机E的动力的传动装置。内燃机E具有形成存放曲轴15的曲轴室，同时，兼作变速箱的曲轴箱10；与曲轴箱10连接，向前方延伸的气缸11；与气缸11前端部结合的气缸盖12；与气缸盖12前端部结合的气缸盖罩13。气缸11的气缸轴线L1向前方相对水平方向稍微向上倾斜地延伸(参照图1)，或大致与水平方向平行地延伸。通过所述变速机使被活塞14(参照图2)旋转驱动的曲轴15的旋转变速，并传送到后轮8，驱动后轮8。
一并参照图2，内燃机E是SOHC型空冷式单气缸四冲程内燃机，在气缸11上形成可往复动作地嵌合活塞14的气缸孔11a，并在气缸盖12上，在气缸轴线方向A1上与气缸孔11a对向的面上形成燃烧室16，并形成分别在燃烧室16内开口的具有进气口17a的进气孔17及具有排气口18a的排气孔18。另外，面对燃烧室16的火花塞19插入形成于气缸盖12上的安装孔12c内，安装在气缸盖12上。在此，燃烧室16与活塞14和气缸盖12之间的所述气缸孔11a一起构成燃烧空间。
另外，在气缸盖12上设置可往复运动地支承在气门导向件20i、20e上的，总是由气门弹簧21朝向关闭气门方向施力的内燃机气门、即一个进气门22及一个排气门23。进气门22及排气门23通过内燃机E上具有的气门传动装置40进行开闭动作，分别开闭由气门座24形成的进气口17a及排气孔18a。气门传动装置40除电动机80(参照图3)以外被配置在由气缸盖12和气缸盖罩13形成的气门室25内。
为了将来自外部的空气导入吸气孔17内，在开设有进气孔17的入口17b的气缸盖12一侧面、即上面12a上安装具有空气滤清器26(参照图1)和节气门本体27(参照图1)的进气装置，在开设有排气孔18的出口18b的气缸盖12的另一侧面、即下面12b上设置具有将从燃烧室16通过排气孔18流出的排气导向内燃机E外部的排气管28(参照图1)。另外，在所述进气装置上具有作为向吸入空气中供给液体燃料的燃料供给装置的燃料喷射阀。
然后，通过空气滤清器26及节气门本体27被吸入的空气经由在活塞14下降的吸气行程中打开的进气门22从进气孔17被吸入燃烧室16，在活塞14上升的压缩行程中，在与燃料混合后的状态下被压缩。混合气在压缩行程的终点时期被火花塞19点火而燃烧，在活塞14下降的膨胀行程中，由燃烧气体的压力驱动的活塞14驱动曲轴15旋转。已经燃烧的气体经由在活塞14上升的排气行程中打开的排气门23作为排气从燃烧室16排出到排气孔18。
参照图2～图5、图10，气门传动装置40包括进气主摇臂41，其作为为使进气门22进行开闭动作而与其气门杆22a接触的吸气凸轮从动件；排气主摇臂42，其作为为使排气门23进行开闭动作而与其气门杆23a接触的排气凸轮从动件；气门特性可变机构M，其控制包括进气门22及排气门23的开闭正时及最大提升量的气门动作特性。
进气主摇臂41及排气主摇臂42分别在中央部的支点部41a、42a可摆动地支承在固定于凸轮轴保持架29上的一对摇臂轴43上，在一端部的构成作用部的调整螺丝41b、42b接触气门杆22a、23a，在另一端部的构成接触部的滚子41c、42c接触进气凸轮53及排气凸轮45。另外，在调整螺丝41b、42b和进气门22及排气门23之间设置可利用调整螺丝41b、42b调节的规定量的气门间隙C(参照图10)。
气门特性可变机构M具有收容于气门室25内的内部机构和被配置在气门室25外的外部机构、即作为驱动所述内部机构的电动驱动器的电动机80。所述内部机构包括可旋转地支承在气缸盖12上，同时与曲轴15联动而被旋转驱动的一个凸轮轴50；设置在凸轮轴50上与凸轮轴50一体旋转的驱动凸轮、即进气驱动凸轮51及排气驱动凸轮52；枢轴支承在凸轮轴50上，作为可以凸轮轴50为中心摆动的联动机构的连杆机构M1i、M1e；连结连杆机构M1i、M1e，作为为分别使进气主摇臂41及排气主摇臂42动作而枢轴支承在凸轮轴50上的气门凸轮、即进气凸轮53及排气凸轮54；为使连杆机构M1i、M1e以凸轮轴50为中心摆动而将作为驱动源具有电动机80的驱动机构M2(参照图3)；介于驱动机构M2和连杆机构M1i、M1e之间，根据电动机80的驱动力控制连杆机构M1i、M1e绕凸轮轴50的摆动的控制机构M3；为将连杆机构M1i、M1e压在控制机构M3上，使绕凸轮轴50的转矩作用在连杆机构M1i、M1e上的按压用施力装置、即压簧55。
参照图2～图4，凸轮轴50介由配置于其两端部的一对轴承56可旋转地支承在气缸盖12和结合于气缸盖12上的凸轮轴保持架29上，通过介由气门传动机构传递的曲轴15(参照图1)的动力，与曲轴15联动，以其二分之一的旋转速度被旋转驱动。所述气门用传动机构具有与凸轮轴50一端部、即左端部的前端附近一体结合的凸轮链轮57；与凸轮轴15一体结合的驱动链轮；套挂在凸轮链轮57及所述驱动链轮上的正时链58。所述气门用传动机构由气缸11及气缸盖12形成，放置在气缸11及气缸盖12的相对于第一正交平面H1位于一侧、即左侧的传动室内。而且，所述传动室中在气缸盖12上形成的传动室59在以气缸轴线L1为中心的直径方向(下称径向)，且在凸轮轴50的旋转中心线L2的方向A2(下称凸轮轴方向A2)邻接气门室25。在此，第一正交平面H1是包括气缸轴线L1并与后述的基准平面H0正交的平面。
另外，在气门特性可变机构M中，由于有关进气门22的部件及有关排气门23的部件含有相互对应的部件，另外，进气驱动凸轮51、排气驱动凸轮52、连杆机构M1i、M1e、进气凸轮53及排气凸轮54具有相同的基本结构，故在以下的说明中以排气门23的部件为中心进行说明，并根据必要将涉及进气门22的部件及相关说明等记载在括号内。
参照图2、图3、图6、图7、图10，压入固定在凸轮轴50上的排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)具有在外周面上整周形成的凸轮面。该凸轮面由不介由连杆机构M1e(M1i)使排气凸轮54(进气凸轮53)摆动的基圆部52a(51a)和介由连杆机构M1e(M1i)使排气凸轮54(进气凸轮53)摆动的凸轮凸部52b(51b)构成。基圆部52a(51a)具有距旋转中心线L2A半径一定的圆弧构成的断面形状，凸轮凸部52b(51b)具有距旋转中心线L2的半径在凸轮轴52的旋转方向R1增加后减少的断面形状。而且，基圆部52a(51a)设定排气凸轮54(进气凸轮53)的摆动位置，以使排气主摇臂42(进气主摇臂41)接触排气凸轮54(进气凸轮53)的基部54a(53a)，凸轮凸部52b(51b)设定排气凸轮54(进气凸轮53)的摆动位置，以使排气主摇臂42(进气主摇臂41)接触排气凸轮54(进气凸轮53)的基圆部54a(53a)及凸轮凸部54b(53b)。
连杆机构M1i、M1e由连接在进气凸轮53上的进气连杆机构Mli和连接在排气凸轮54上的排气连杆机构M1e构成。再参照图3、图4，排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)包括被枢轴支承在凸轮轴50上，可以凸轮轴50为中心摆动的保持架60e(60i)；被枢轴支承在保持架60e(60i)上，通过排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)驱动而摆动的排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)；一端部被枢接在排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)上，同时，另一端部被枢接在排气凸轮54(进气凸轮53)上的连结连杆67e(67i)；将排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)紧压在排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)上的控制弹簧68。
介由插通凸轮轴50的轴承69支承在凸轮轴50上的保持架60e(60i)具有在凸轮轴方向A2上隔离的一对第一、第二板61e(61i)、62e(62i)，和隔着凸轮轴方向A2的规定间隔连接第一板61e(61i)及第二板62e(62i)，同时枢轴支承排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)的连接部件。而且，该连接部件具有在限定两板61e(61i)、62e(62i)之间的所述规定间隔的同时枢轴支承排气主摇臂66e(进气主摇臂66i)的支承轴、也即轴套63e(63i)，和插通于轴套63e(63i)，一体地结合两板61e(61i)、62e(62i)的铆钉64。如图6、图4所示，在各板61e(61i)、62e(62i)上形成安装有将各板61e(61i)、62e(62i)可摆动地支承在凸轮轴50上的轴承69的安装孔61e3(61i3)、62e3(62i3)。
再参照图3，在第一板61e(61i)上枢装有控制机构M3的排气控制连杆71e(进气控制连杆71i)，排气控制连杆71e(进气控制连杆71i)和第一板61e(61i)在两者的连接部71e2(71i2)、61e1(61i1)可相对运动地连接。具体地说，在作为控制机构侧连接部的排气控制连杆71e(进气控制连杆7i)的连接部71e2(71i2)的孔内可相对旋转地插入被压入固定在作为保持架侧连接部的第一板61e(61i)的连接部61e1(61i1)的孔内的连接销61e1a(61i1a)。
另外，在第二板62e(62i)上形成有通过用于在内燃机E起动时在压缩行程将进气门22及排气门23稍稍打开，使压缩压力降低而使起动容易的减压凸轮62e1(62i1)(参照图6、图10)。另外，在第二板62e上设置被摆动位置检测装置94(参照图12)的检测部94a检测的被检测部62e2。被检测部62e2由通过与构成检测部92a的齿部啮合而在第二板62e摆动方向卡合的齿部构成。另外，虽在本实施例中不使用，但在第二板61i上也设置相当于被检测部62e2的部分62i2。
在轴套63e(63i)上一体成形地设置有第一弹簧保持部76和可动侧弹簧保持部78，上述第一弹簧保持部76保持由在自然状态下为直圆筒状的压缩螺旋弹簧构成的控制弹簧68的一端部，上述可动侧弹簧保持部78保持由在自然状态下为直圆筒状的压缩螺旋弹簧构成的压簧55的一端部。两弹簧保持部76、78在凸轮轴方向A2被邻接排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)的支点部66ea(66ia)而配置，同时，在轴套63e(63i)的周向上间隔配置(参照图4)。
另外，在轴套63e(63i)上，在从排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)的摆动中心线L3分离的位置上形成嵌合于第二板62e(62i)上形成的孔62e4(62i4)的凸部63e1(63i1)。凸部63e1(63i1)和孔62e4(62i4)构成第二板62e(62i)和轴套63e(63i)之间的用于阻止绕摆动中心线L3相对旋转的卡合部。通过利用该卡合部设置一对弹簧保持部76、78阻止控制弹簧68及压簧55的弹力产生的同一方向的扭矩作用的轴套63e(63i)相对于第一、第二板61e(61i)、62e(62i)旋转，因此，能可靠地进行压簧55对连杆机构M1i、M1e施加绕凸轮轴50的扭矩及控制弹簧68对排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)施加按压。
参照图2～图4、图7、图10，在凸轮轴方向A2，与排气凸轮54(进气凸轮53)及排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)一起，第一、第二板61e(61i)、62e(62i)之间配置的排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)在作为与排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)接触的接触部的滚子66eb(66ib)与排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)接触，于一端部的支点部66ea(66ia)可摆动地被支承在轴套63e(63i)上，于另一端部的连接部66ec(66ic)枢轴支承在固定于连结连杆67e(67i)一端部的连接销72上。因此，通过使排气驱动凸轮52(排气驱动凸轮51)和凸轮轴50一起旋转，排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)以轴套63e(63i)为摆动中心而摆动。
轴支于固定在连结连杆67e(67i)的另一端部的连接销73上的排气凸轮54(进气凸轮53)由摆动凸轮构成，该摆动凸轮通过介由轴承44支承在凸轮轴50上，可以凸轮轴50为中心摆动，在排气凸轮54(进气凸轮53)外周面的一部分形成凸轮面。该凸轮面由将排气门23(进气门22)维持在关闭状态的基圆部54a(53a)和按压排气门23(进气门22)使其打开气门的凸轮凸部54b(53b)构成。基圆部54a(53a)具有距旋转中心线L2的半径一定的圆弧构成的断面形状，凸轮凸部54b(53b)具有距旋转中心线L2的半径向凸轮轴50的反转方向R2(旋转方向R1)增加的断面形状。因此，排气凸轮54(进气凸轮53)的凸轮凸部54b(53b)具有在反转方向R2(旋转方向R1)排气门23(进气门22)的提升量逐渐增大的形状。
而且，凸轮凸部54b(53b)为了降低在由气门间隙C引起的排气门23(进气门22)开始打开时及与气门座24接触而引起的排气门23(进气门22)开始关闭时产生的敲打声音，而具有与基圆部54a(53a)相连的缓冲部54b1(53b1)(参照图6、图10)。距基圆部54a(53a)的高度从零逐渐升高的缓冲部54b1(53b1)是在凸轮凸部54b(53b)上，相对于凸轮轴50转角变化量凸轮凸部的高度变化量、即提升速度微小，并且含有恒速部分的部分。
排气凸轮54(进气凸轮53)通过介由控制机构M3传递的驱动机构M2的驱动力，与排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)一起以相同的摆动量以凸轮轴50为中心摆动，另一方面利用由排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)摆动的排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)以凸轮轴50为中心摆动。而且，相对于凸轮轴50摆动的排气凸轮54(进气凸轮53)使排气主摇臂42(进气主摇臂41)摆动，使排气门23(进气门22)进行开闭动作。因此，排气凸轮54(进气凸轮53)利用依次介由保持架60e(60i)、排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)及连结连杆67e(67i)传递的驱动机构M2的驱动力而摆动，另外，利用依次介由排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)及连结连杆67e(67i)传递的排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)的驱动力而摆动。
产生将排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)的滚子66eb(66ib)紧压在排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)上的弹力的控制弹簧68配置在轴套63e(63i)和排气凸轮54之间，可根据排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)的摆动在凸轮轴50的周向伸缩。在第一弹簧保持部76上保持一端部的控制弹簧68的另一端部被保持在设于一体形成在排气凸轮54(进气凸轮53)上的搁板状突出部上的第二弹簧保持部77上。
使朝向其摆动方向一侧的方向产生扭矩的弹力总是作用在排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)上的压簧55的一端部保持在保持架60e(60i)的可动侧弹簧保持部78上，另一端部保持在设于作为在气缸盖12上固定的固定部件的凸轮轴保持架29上的固定侧弹簧保持部79。
将排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)紧压在气缸11侧的压簧55的弹力直接作用在保持架60e(60i)上，将该保持架60e(60i)朝向气缸1 1的方向按压，利用该弹力作用在保持架60e(60i)上的扭矩朝向所述一侧的方向。而且，所述一侧的方向被设定为在排气凸轮54(进气凸轮53)将排气门23(进气门22)打开时，与利用从排气门23(进气门22)作用在排气凸轮54(排气凸轮53)上的反力作用在排气凸轮54(进气凸轮53)上的扭矩朝向相同。因此，压簧55的弹力使连接部61e1(61i1)总是沿摆动方向紧压在连接部71e2(71i2)上的方向和基于从排气凸轮54(进气凸轮53)介由连结连杆67e(67i)及排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)作用在保持架60e(60i)上的扭矩，所述反力使连接部61e1(61i1)沿摆动方向紧压在连接部71e2(71i2)上的方向相同。
而且，由于一侧的连接部61e1(61i1)通过压簧55在存在有由枢装产生的微小间隙的各连接部71e1(71i1)、61e1(61i1)上，总是沿摆动方向被紧压在另一侧的连接部71e2(71i2)上，故在利用排气控制连杆71e(进气控制连杆71i)使第一板61e(61i)摆动时，连接部71e2(71i2)和连接部61e1(61i1)之间的间隙(游隙)的影响被解除，排气控制连杆71e(进气控制连杆71i)的运动被高精度地传递到保持架60e(60i)上。
参照图2、图3、图10，控制机构M3具有作为利用驱动机构M2驱动的控制部件的圆筒状控制轴70和将控制轴70的运动传递到连杆机构M1i、M1e上，以凸轮轴50为中心使连杆机构M1i、M1e摆动的控制连杆71i、71e。
控制轴70可沿与气缸轴线L1平行的方向移动，因此，可在含有凸轮轴50的旋转轴中心线L2并相对于与气缸轴线L1平行的基准平面H0平行的方向移动。
控制连杆71i、71e由进气控制连杆71i和排气控制连杆71e构成。进气控制连杆71i在连接部71i1枢装在控制轴70上，在连接部71i2枢装在进气连杆机构M1i的第一板61i的连接部61i1上。排气控制连杆71e在连接部71e1枢装在控制轴70上，在连接部71e2枢装在排气连杆机构M1e的第一板61e的连接部61e1上。进气控制连杆71i的连接部71i1及控制轴70的连接部70a分别具有可相对旋转地插入压入固定在排气控制连杆71e的连接部71e1孔内的一个连接销71e3的孔，枢轴支承在连接销71e3上呈两叉状的连接部71i2、71e2分别具有可相对旋转地插入连接部71i2、71e2的连接销61i1a、61e1a的孔，枢轴支承在连接销61i1a、61e1a上。由于压簧的弹力在存在有由枢装产生的微小间隙的各连接部71e1(71i1)、70a总是将连接部71e1(71i1)紧压在连接部70a上，故解除了连接部71e1(71i1)和连接部70a之间的间隙(游隙)的影响，控制轴70的运动被高精度地传递到排气控制连杆71e(进气控制连杆71i)上。
参照图3、图8，驱动控制轴70的驱动机构M2具有安装在气缸盖罩13上的可反转的电动机80和将电动机80的旋转传递到控制轴70上的传动机构M4。而且，控制机构M3及驱动机构M2相当于包括旋转中心轴线L2并与基准平面H0正交的第二正交平面H2配置在与气缸11及燃烧室16相反的一侧。
电动机80具有圆筒状主体80a和输出轴80b，圆筒状主体80a收容线圈部等发热部并具有与气缸轴线L1平行的中心轴线，输出轴80b与气缸轴线L1上平行延伸。电动机80相对于气缸盖12和气缸盖罩13配置在气门室25的径向外侧。而且，相对于第一正交平面H1，在左侧配置传动室59，相对于第一正交平面H1，在另一侧即右侧配置主体80a及火花塞19。在主体80a中，在被安装部80a1上形成通孔80a2，该被安装部80a1结合在于气缸盖13上向径向突出形成帽檐状的安装部13a，输出轴80b贯通该通孔80a2突出到主体80a外部，延伸到气门室25内。主体80a从气缸盖罩13侧沿气缸轴线方向L1看，或从气缸盖罩13的前方看，配置在整体被安装部覆盖的位置(参照图8)。
参照图2、图3、图8，在气门室25内，在气缸轴线方向A1被配置于凸轮轴保持架29和气缸盖罩13之间的传动机构M4由减速齿轮81和输出齿轮82构成，减速齿轮81与在贯通气缸盖罩13向气门室25内延伸的输出轴80b上形成的驱动齿轮80b1啮合，输出齿轮82与减速齿轮81啮合，同时介由凸轮轴保持架29可旋转地支承在气缸盖罩12上。减速齿轮81可旋转地支承在被气缸盖罩13和覆盖形成于气缸盖罩13上的开口13的罩83支承的支承轴84上，具有与驱动齿轮80b1啮合的大齿轮81a和与输出齿轮82啮合的小齿轮81b。输出齿轮82具有介由轴承80可旋转地支承在通过螺栓与凸轮轴保持架29结合的保持筒上的圆筒状凸台部82a。
输出齿轮82和控制轴70介由控制轴70的进给丝杠机构驱动连接，该进给丝杠机构为将输出齿轮82的旋转运动变换为平行于气缸轴线L1的直线往复运动的运动转换机构。所述进给丝杠机构具有阴螺纹部82b和阳螺纹部70b构成，阴螺纹部82b由形成于凸台部82a内周面上的梯型螺纹构成，阳螺纹部70b由形成于控制轴70的外周面且与阳螺纹部70b螺合的梯型螺丝构成。控制轴70可滑动地嵌合在固定于凸台部82a上的导向轴90的外周，在通过该导向轴90向移动方向导向的状态下，可通过在凸轮轴保持架29上形成的通孔91(也参照图5)在气缸轴线方向A1相对于凸轮轴50前进及后退。
参照图3，电动机80被电子控制单元(下称ECU)92控制。因此，ECU92输入来自检测内燃机E运行状态的运行状态检测装置93和检测利用电动机80摆动的排气连杆机构M1e的保持架60e以及排气凸轮54相对于凸轮轴50的摆动角、即摆动位置的摆动位置检测装置94(例如由电位器构成)的检测信号，运行状态检测装置93由检测内燃机E起动时的起动检测装置、检测内燃机负载的负载检测装置、检测内燃机旋转速度的内燃机旋转速度检测装置等构成。
因此，当改变通过电动机80驱动的控制轴70的位置时，根据运行状态改变与排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)及排气凸轮54(进气凸轮53)相对于凸轮轴50的旋转位置、即摆动位置，因此利用由ECU92控制的气门特性可变机构M根据内燃机E的运行状态控制排气门23(进气门22)的气门动作特性。
具体如下所述。
如图9所示，进气门及排气门作为由改变开闭正时及最大提升量的气门特性可变机构M控制的气门动作特性Ki、Ke的基本动作特性，以最大气门动作特性Kimax、Kemax及最小气门动作特性Kimin、Kemin为边界值，最大气门动作特性Kimax、Kemax和最小气门动作特性Kimin、Kemin之间的任意中间气门动作特性进行开闭动作。因此，关于进气门22，随着其打开正时角度连续滞后，关闭正时的角度连续超前，开阀正时连续缩短，进而，得到最大提升量的凸轮轴50的转角(或作为曲轴15旋转位置的曲轴角)连续滞后，同时，最大提升量连续减小。而且，在改变进气门22的气门动作特性的同时，关于排气门23，随着其打开正时角度连续滞后，关闭正时的角度连续超前，开阀正时连续缩短，另外，得到最大提升量的凸轮轴50的转角连续滞后，最大提升量连续缩小。
再参照图10，在通过驱动机构M2驱动的控制轴70及进气控制连杆71i占据图10(A)、(B)所示的第一位置时，进气门22的打开正时形成最大超前角位置θiomax，其关闭正时形成最大滞后角位置θicmax，且可得到该开阀正时及最大提升量都成为最大的最大气门动作特性Kimax，同时，排气门23的打开正时形成最大超前角位置θeomax，其关闭正时形成最大滞后角位置θecmax，且可得到该开阀正时及最大提升量都成为最大的最大气门动作特性Kemax。
另外，在图10、图11中，用实线及虚线表示排气门23(进气门22)关闭时的排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)及排气主摇臂42(进气主摇臂41)的状态，用双点划线示意性表示以最大提升量关闭排气门23(进气门22)时的排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)及排气主摇臂42(进气主摇臂41)的状态。
在根据内燃机E的运行状态，通过气门特性可变机构M从可得到最大气门动作特性Kimax、Kemax的状态向可得到最小气门动作特性Kimin、Kemin的状态移动时，电动机80驱动输出齿轮72旋转，控制轴70通过所述进给丝杠机构向凸轮轴50行进。此时，基于电动机80的驱动量，控制轴70介由进气控制连杆71i使进气连杆机构M1i及进气凸轮53以凸轮轴50为中心沿旋转方向R1摆动，同时，介由排气控制连杆71e使排气连杆机构M1e及排气凸轮54以凸轮轴50为中心沿反转方向R2摆动。
而且，在控制轴70及排气控制连杆71e占据图11(A)、(B)所示的第二位置时，进气门22的打开正时形成最小滞后角位置θiomin，其关闭正时形成最小超前角位置θicmin，且可得到该开阀正时及最大提升量都成为最小的最小气门动作特性Kimax，同时，排气门23的打开正时形成最小滞后角位置θeomin，其关闭正时形成最小超前角位置θecmin，且可得到该开阀正时及最大提升量都成为最小的最小气门动作特性Kemin。
而且，在控制轴70从所述第二位置移向所述第一位置时，电动机80将输出齿轮82向反方向旋转驱动，利用所述进给丝杠机构使控制轴70后退，从凸轮轴50离开。此时，控制轴70介由进气控制连杆71i使进气连杆机构M1i及进气凸轮53以凸轮轴50为中心沿反转方向R2摆动，同时，介由排气控制连杆71e使排气连杆机构M1e及排气凸轮54以凸轮轴50为中心沿旋转方向R1摆动。
另外，在控制轴70占据所述第一位置和所述第二位置间的位置时，关于排气门23(进气门22)，可得到设定成为最大气门动作特性Kemax(Kimax)及最小气门动作特性Kemin(Kimin)的打开正时、关闭正时、开阀正时及最大提升量之间的值的打开正时、关闭正时、开阀正时及最大提升量的无数的所述中间气门动作特性。
进气门及排气门除所述基本动作特性以外，还分别利用气门特性可变机构M以补助动作特性进行开闭动作。具体地说，参照图12(A)、(B)说明作为所述补助动作特性的减压动作特性。在内燃机E起动开始时的压缩行程时，电动机80向逆方向驱动旋转输出齿轮82，控制轴70越过所述第一位置，占据作为从凸轮轴50分开这样后退的位置的减压位置。此时，排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)及排气凸轮54(进气凸轮53)沿旋转方向R1(反旋转方向R2)摆动，第二板62e(62i)的减压凸轮62e1(62i1)接触设于排气主摇臂42(进气主摇臂41)的滚子42c(41c)附近的减压部42d(41d)，滚子42c(41c)从排气凸轮54(进气凸轮53)离开，并以小开度的减压开度将排气门23(进气门22)打开。
但是，参照图13，排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)的凸轮凸部52b(51b)包括缓冲部Sa，其在凸轮凸部52b(51b)的高度增加的前半部具有随基圆部52a(51a)的提升速度从0(零)状态向凸轮凸部52b(51b)移动，提升速度增加的移动部Sa1和提升速度一定的缓冲恒速部Sa2；增速部Sb，其为与缓冲部Sa连续的部分，提升速度增加；提升速度一定的恒速部Sc；提升速度减小的减速部Sd。因此，缓冲恒速部Sa2及恒速部Sc是提升速度变化量相对于凸轮轴50转角的变化量、即提升加速度为0(零)的区间，移动部Sa1及增速部Sb是提升加速度为正的区间，减速部Sd是提升加速度为负的区间。在此，在图13中，纵轴是介由排气副摇臂66e(进气副摇臂66i)利用排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)摆动的排气凸轮52(进气凸轮53)的摆动角、摆动角速度及摆动角加速度，这些摆动角、摆动角速度及摆动角加速度分别一对一地对应排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)的凸轮凸部52b(51b)的高度、提升速度及提升加速度。
参照图14，恒速部Sc在如下的整个角度幅度内连续设置，即至少在最大气门动作特性Kemax(Kimax)的排气门23(进气门22)的最大超前角位置θeomax(θiomax)中包括排气门23(进气门22)的打开正时，且在最小气门动作特性Kemin(Kimin)的排气门23(进气门22)的最小滞后角位置θeomin(θiomin)中包括排气门23(进气门22)的打开正时的角度幅度θw。在该实施例中，角度幅度θw至少含有从最超前角位置中排气门23(进气门22)的打开正时到最滞后角位置中排气门54(进气门53)的打开正时的角度范围θs，为比角度范围θs更大，被设定为在最大超前角位置θeomax(θiomax)中含有排气凸轮54(进气凸轮53)的缓冲部开始位置θ1，且在最小滞后角位置θeomin(θiomin)中含有缓冲部终止位置θ2的角度幅度。
另外，关于凸轮凸部52b(51b)高度降低的后半部，高度的变化形态及提升加速度的变化形态相对于前半部具有线对称的特性，提升速度(即排气凸轮54(进气凸轮53)的摆动角速度)相对于前半部构成点对称的变化形态。而且，排气门23(进气门22)的关闭正时对应最大气门动作特性Kemin(Kimin)的最小滞后角位置θecmin(θicmin)及最小气门动作特性Kemin(Kimin)的最大超前角位置θecmax(θicmax)设定为与前半部相同的角度幅度θw。
因此，在内燃机旋转速度(即凸轮轴50的旋转速度)相同时，在从排气门23(进气门22)的打开正时为最大超前角位置θeomax(θiomax)的最大气门动作特性Kemin(Kimin)开始，含有全部的所述中间气门动作特性，到排气门23(进气门22)的打开正时为最小滞后角位置θeomin(θiomin)的最小气门动作特性Kemin(Kimin)的全部气门动作特性中，排气主摇臂42(进气主摇臂41)与以相同的摆动角速度摆动的排气凸轮54(进气凸轮53)的缓冲部54b1(53b1)接触，利用该缓冲部54b1(53b1)摆动的排气主摇臂42(进气主摇臂41)以相同的摆动角速度摆动。因此，在被设定为比在排气凸轮54(进气凸轮53)的缓冲部54b1(53b1)的终止位置的凸轮山54b(53b)的高度更小的值的气门间隙C消除，排气主摇臂42(进气主摇臂41)与排气门23(进气门22)接触时，及排气门23(进气门22)与气门座24接触时，与通过气门特性可变机构M控制的气门动作特性无关，总是以相同的速度接触。
其次说明如前所述结构的实施例的作用及效果。
气门特性可变机构M包括在为使排气门23(进气门22)开闭动作而枢轴支承在凸轮轴50上的排气凸轮54(进气凸轮53)；通过与凸轮轴50一体旋转的排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)使排气凸轮54(进气凸轮53)以凸轮轴50为中心摆动的排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)；使排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)以凸轮轴50为中心摆动的驱动机构M2，在排气凸轮54(进气凸轮53)的缓冲部54b1(53b1)上开始排气门(进气门)的打开及关闭，驱动机构M2介由排气连杆机构M1e(进气连杆机构M1i)使排气凸轮54(进气凸轮53)以凸轮轴50为中心摆动，从而控制排气门23(进气门22)的开闭正时，其中，排气驱动凸轮52(进气驱动凸轮51)的凸轮凸部52b(51b)具有提升速度(即排气凸轮54(进气凸轮53)的摆动角速度)一定的恒速部Sc，恒速部Sc在整个如下角度幅度内设置，即在排气门23(进气门22)的打开正时的最大超前角位置θeomax(θiomax)含有排气门23(进气门22)的打开正时，且在打开正时的最小滞后角位置θeomin(θiomin)含有排气门23(进气门22)的打开正时的角度幅度θw，从而，当排气门23(进气门22)的打开正时及关闭正时位于最大、最小超前角位置θeomax(θiomax)、θecmin(θicmin)、最小、最大滞后角位置θeomin(θiomin)、θecmax(θicmax)及最大、最小超前角位置θeomax(θiomax)、θecmin(θicmin)和最小、最大滞后角位置θeomin(θiomin)、θecmax(θicmax)之间的任意位置时，排气门23(进气门22)由利用恒速部Sc以相同的摆动角速度摆动的排气凸轮54(进气凸轮53)的缓冲部54b1(53b1)而开闭，与控制开闭正时形成的打开正时及关闭正时的改变无关，利用总是具有相同摆动角速度的缓冲部54b1(53b1)开始打开或关闭，故防止了随开闭正时的改变由气门间隙C及向气门座24的落座而引起的排气门23(进气门22)的敲打声音。
以下说明将所述的实施例一部分结构改变的实施例的改变了的结构。
内燃机E也可以为多缸内燃机。另外，还可以是在一个缸上设置多个进气门和一个或多个排气门的内燃机，或在一个缸上设置多个排气门和一个或多个进气门的内燃机。
权利要求
1.一种内燃机的气门传动装置，其具有气门特性可变机构，该气门特性可变机构包括凸轮轴，其与内燃机的曲轴联动旋转；气门凸轮，其为使由进气门或排气门构成的内燃机气门开闭动作而枢轴支承在所述凸轮轴上；联动机构，其通过与所述凸轮轴一体旋转的驱动凸轮以所述凸轮轴为中心使所述凸轮轴摆动；驱动机构，其以所述凸轮轴为中心使所述联动机构摆动，在所述气门凸轮的缓冲部开始所述内燃机气门的打开及关闭，所述驱动机构介由所述联动机构以所述凸轮轴为中心使所述气门凸轮摆动，从而控制所述内燃机气门的开闭正时，其特征在于，所述驱动凸轮的凸轮凸部具有相对于所述凸轮轴转角变化量的凸轮凸部的高度变化量即提升速度一定的恒速部，所述恒速部在如下整个角度幅度内设置，该角度幅度为至少在所述内燃机气门打开正时的最超前角位置含有该打开正时，且在所述内燃机气门打开正时的最滞后角位置含有该打开正时的角度幅度。
全文摘要
内燃机的气门传动装置，在以凸轮轴为中心摆动气门凸轮控制内燃机气门的开闭正时的气门传动装置中，防止随开闭正时的控制而在打开时或关闭时产生内燃机气门的敲打声音。气门传动装置的气门特性可变机构具有枢轴支承在凸轮轴上的气门凸轮和使由与凸轮轴一体的驱动凸轮使气门凸轮摆动的联动机构以凸轮轴为中心摆动的驱动机构。内燃机气门在气门凸轮的缓冲部开始打开及关闭，驱动机构介由联动机构使气门凸轮摆动，控制内燃机气门的开闭正时。驱动凸轮的凸轮凸部具有提升速度一定的恒速部Sc，恒速部Sc设置于在内燃机气门打开正时的最大超前角位置θeomax(θiomax)含有打开正时，且在打开正时的最小滞后角位置θeomin(θiomin)含有打开正时的整个幅度θw内。
文档编号F01L1/18GK1644881SQ200510004440
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月17日 优先权日2004年1月20日
发明者井元丰, 黑木正宏 申请人:本田技研工业株式会社