CN111902614B - 内燃机的气门传动机构 - Google Patents

Abstract

摇臂轴(51、52)具备支承于发动机主体(42)的支承轴部(51d、52d)、支承摇臂(47、48)并具有从支承轴部(51d、52d)的第一轴线(C41、C42)偏移了的第二轴线(C51、C52)的偏芯轴部(51c、52c)，内燃机(10)的气门传动机构(40)还具备对摇臂轴(51、52)施加周向的作用力的施力构件(53、54)，摇臂轴(51、52)受到施力构件(53、54)的作用力而绕支承轴部(51d、52d)的第一轴线(C41、C42)旋转，使由偏芯轴部(51c、52c)对摇臂(47、48)进行旋转支承的中心位置变化。

Description

内燃机的气门传动机构

技术领域

本发明涉及内燃机的气门传动机构。

背景技术

例如，在专利文献1中公开了一种内燃机的气门传动机构，其使摇臂轴为偏芯轴，通过使该偏芯轴从气缸盖的外部旋转，从而使挺杆间隙调整容易。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003-160085号公报

发明内容

发明的概要

发明要解决的课题

在内燃机的气门传动机构中，当由于部件的磨损等而挺杆间隙失常时，内燃机的运转发生故障。因此，例如需要通过定期保养来调整挺杆间隙，但是麻烦。因此，在如上述现有技术那样摇臂轴使用偏芯轴来使挺杆间隙调整容易的结构中，也希望能够自动调整挺杆间隙的结构。

因此，本发明的目的在于，在内燃机的气门传动机构中，摇臂轴使用偏芯轴而能够调整挺杆间隙，并且能够进行挺杆间隙的自动调整。

用于解决课题的方案

本发明的一方案为内燃机(10)的气门传动机构(40)，其具备：凸轮轴(41)，其能够旋转地被支承于发动机主体(42)；摇臂轴(51、52)，其能够旋转地被支承于所述发动机主体(42)；发动机阀(27、28)，其能够开闭移动地被支承于所述发动机主体(42)；以及摇臂(47、48)，其经由摇臂轴(51、52)能够摆动地被支承于所述发动机主体(42)，且具有与凸轮轴(41)卡合的第一卡合部(47d、48d)和与发动机阀(27、28)卡合的第二卡合部(47e、48e)，在所述内燃机(10)的气门传动机构(40)中，所述摇臂轴(51、52)具备：支承轴部(51d、52d)，其被支承于所述发动机主体(42)；以及偏芯轴部(51c、52c)，其支承所述摇臂(47、48)，并且具有从所述支承轴部(51d、52d)的第一轴线(C41、C42)偏移了的第二轴线(C51、C52)，所述内燃机(10)的气门传动机构(40)还具备对所述摇臂轴(51、52)施加周向的作用力的施力构件(53、54)，所述摇臂轴(51、52)受到所述施力构件(53、54)的作用力而绕所述支承轴部(51d、52d)的第一轴线(C41、C42)旋转，使由所述偏芯轴部(51c、52c)对所述摇臂(47、48)进行旋转支承的中心位置变化，所述内燃机(10)的气门传动机构(40)还具备返回构件(63、64)，该返回构件(63、64)能够对所述摇臂轴(51、52)施加克服所述施力构件(53、54)的作用力的旋转驱动力。

根据该结构，摇臂轴构成偏芯轴，通过施力构件对该摇臂轴施加周向(旋转方向)的作用力。于是，摇臂轴以支承轴部为中心进行旋转，使摇臂支承部的旋转方向位置(偏移位置)变化。由此，使摇臂与凸轮轴及发动机阀接近或背离，能够使挺杆间隙增减。若施力构件的施力方向是缩小挺杆间隙的方向，则摇臂轴使用偏芯轴而能够调整挺杆间隙，并能够进行挺杆间隙的自动调整(间隙缩小)。

另外，在内燃机的冷起动时通过施力构件缩小挺杆间隙之后，若内燃机的温度上升而各部件发生热膨胀，则即使在发动机阀的关闭时，摇臂也可能会干涉。因此，使用设置于摇臂轴的返回构件来使摇臂轴克服施力构件的作用力而旋转。由此，凸轮轴的每次旋转时(内燃机的每次循环时)，摇臂轴都返回在施力构件的作用下旋转之前的初始状态，挺杆间隙返回在施力构件的作用力下缩小之前的规定的设定值。这样，防止仅反复进行通过施力构件向缩小挺杆间隙的方向的动作的情况，能够将挺杆间隙维持成适当的值。

本发明的一方案中，所述内燃机的气门传动机构具备返回凸轮(61、62)，该返回凸轮(61、62)设置于所述凸轮轴(41)，能够使所述返回构件(63、64)工作而对所述摇臂轴(51、52)施加旋转驱动力。

根据该结构，使用设置于摇臂轴的返回构件和设置于凸轮轴的返回凸轮，来使摇臂轴克服施力构件的作用力而旋转。由此，防止仅反复进行通过施力构件向缩小挺杆间隙的方向的动作的情况，能够将挺杆间隙维持成适当的值。

本发明的一方案中，所述返回凸轮(61、62)在所述发动机阀(27、28)为闭阀状态时使所述返回构件(63、64)工作。

本发明的一方案中，所述返回凸轮(61、62)具备返回凸轮山部(61b、62b)，在所述摇臂(47、48)与所述凸轮轴(41)的凸轮(45、46)的基圆部(45a、46a)相接时，所述返回凸轮山部(61b、62b)能够使所述返回构件(63、64)工作而对所述摇臂轴(51、52)施加旋转驱动力。

根据该结构，在摇臂与凸轮轴的凸轮的基圆部相接时(0升程时)，返回凸轮山部使返回构件工作而对摇臂轴施加旋转驱动力。即，在摇臂未按压发动机阀的状态下使摇臂轴旋转，因此摇臂轴能够不受气门弹簧的反力的影响地旋转。因而，摇臂轴能够容易旋转，能够使返回机构的工作性提高并实现结构的简化。

本发明的一方案中，所述内燃机的气门传动机构具备对所述发动机阀(27、28)向关闭状态施力的气门弹簧(27e、28e)，将所述摇臂(47、48)克服所述气门弹簧(27e、28e)的作用力而按压了所述发动机阀(27、28)时，通过所述气门弹簧(27e、28e)的作用力而作用于所述摇臂轴(51、52)的旋转方向的力设为(T1)，将通过所述施力构件(53、54)的作用力而作用于所述摇臂轴(51、52)的旋转方向的力设为(T1’)，将所述摇臂轴(51、52)从所述发动机主体(42)受到的摩擦转矩设为(Tf)，并将所述摇臂轴(51、52)从所述摇臂(47、48)受到的摩擦转矩设为(To)时，所述(T1)、(T1’)、(Tf)、(To)设定为满足下述式所示的关系，

(T1’+Tf+To)-T1>0。

根据该结构，通过偏芯轴部来对摇臂进行支承的摇臂轴在内燃机进入了高旋转区域时等，因来自气门弹簧的反力而经由偏芯轴部受到旋转方向的力。此时，摇臂轴在摇臂的影响下牵连旋转，可能克服施力构件的作用力而进行旋转(非意图地向扩宽挺杆间隙的方向旋转)。然而，通过以满足上述式所示的关系的方式设定各值，从而能够防止摇臂轴的所述牵连旋转。即，通过气门弹簧的作用力而作用于摇臂轴的旋转方向的力(T1)设定得比作用于摇臂轴的摩擦转矩(Tf、To)与施力构件的施力转矩(T1’)的合计值小，由此能够防止摇臂轴在摇臂的摆动时牵连旋转的情况。

本发明的一方案中，所述摇臂(47、48)经由滚动轴承(47f、48f)而被支承于所述偏芯轴部(51c、52c)。

根据该结构，摇臂相对于摇臂轴的摆动变得顺畅，能够抑制作用于摇臂轴的摩擦转矩，容易防止摇臂轴的牵连旋转。

本发明的一方案中，所述支承轴部(51d、52d)具备：第一轴部(51a、52a)，其设置于所述摇臂轴(51、52)的轴向的一端侧，并被支承于所述发动机主体(42)的一侧；以及第二轴部(51b、52b)，其设置于所述摇臂轴(51、52)的轴向的另一端侧，被支承于所述发动机主体(42)的另一侧，并且相对于所述第一轴部(51a、52a)而外径不同，其中，所述偏芯轴部(51c、52c)设置在所述第一轴部(51a、52a)与第二轴部(51b、52b)之间。

根据该结构，在轴向的两侧改变轴的粗细，由此能够实现摇臂轴的防止误组装，并利用粗细、轴心位置变化的轴部间的高低差来防止轴向的错动。

发明效果

根据本发明，在内燃机的气门传动机构中，摇臂轴使用偏芯轴而能够调整挺杆间隙，并能够进行挺杆间隙的自动调整。

附图说明

图1是本发明的实施方式中的发动机的包含气缸部的局部剖面的左侧视图。

图2是图1的II向视图(沿着气缸轴线的俯视图)。

图3是上述发动机的包含气门传动机构的局部剖面的相当于图2的向视图。

图4是上述气门传动机构的左侧视图。

图5是上述气门传动机构的返回机构的左侧视图。

图6是表示在上述气门传动机构的摇臂轴上作用的力的作用说明图。

图7是表示上述气门传动机构的凸轮的升程正时的曲线图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明的实施方式。

如图1所示，本实施方式的发动机(内燃机)10具备在未图示的曲轴箱上立起的气缸部15。气缸部15从曲轴箱侧顺次层叠有气缸主体16、气缸盖17及气缸盖罩18。例如，发动机10为空冷单气缸发动机，使用于机动二轮车等小型车辆的原动机。例如，发动机10以使未图示的曲轴的旋转中心轴线沿着车辆左右方向的方式被车载。

本实施方式的说明所使用的前后左右等的朝向只要没有特别记载，则就与上述车辆中的朝向相同。而且，在本实施方式的说明所使用的图中适当部位示出表示车辆前方的箭头FR、表示车辆左方的箭头LH、表示车辆上方的箭头UP。图中线C2表示气缸部15的沿着立起方向的轴线(气缸轴线)。

圆筒状的气缸套15a一体地嵌入于气缸主体16内。活塞21能够往复移动地嵌合插入于气缸套15a内。活塞21经由连杆22与未图示的曲轴连结。在活塞21的上表面和气缸盖17中的与活塞21对置的对置面之间形成有燃烧室23。气缸盖17的上部形成为向气缸盖罩18侧开放的凹状。通过气缸盖17和气缸盖罩18，形成将气门传动机构40收容的气门传动室24。

在气缸盖17分别形成有一端向燃烧室23开口且另一端向气缸盖17的外表面开口的进气口25及排气口26。在进气口25的燃烧室23侧的开口(燃烧室侧开口)25a固定设置有环状的进气门座25b，并且进气门27配置成能够开闭。在排气口26的燃烧室23侧的开口(燃烧室侧开口)26a固定设置有环状的排气门座26b，并且排气门28配置成能够开闭。

进气门27具备：与进气门座25b匹配的圆板状的气门头27a；以及从气门头27a的面向进气口25内的上表面的中央沿法线方向延伸出的棒状的气门杆27b。气门杆27b能够往复移动地穿过向气缸盖17压入了的气门导管27c。气门杆27b的前端侧贯通气门导管27c而直至气门传动室24内。

在气门杆27b的前端部(上端部)安装有对气门弹簧27e的上端进行支承的第一气门弹簧座套27d。在气缸盖17的气门传动室24侧的气门导管27c的周围安装有对气门弹簧27e的下端进行支承的第二气门弹簧座套27f。气门弹簧27e是在气门杆27b的周围卷绕的压缩螺旋弹簧，压缩设置在第一气门弹簧座套27d与第二气门弹簧座套27f之间。通过气门弹簧27e的弹性力，对进气门27向上方施力，将进气口25的燃烧室侧开口25a闭塞。进气门27克服气门弹簧27e的作用力而向下方(燃烧室23侧)进行行程，由此将进气口25的燃烧室侧开口25a打开。

排气门28具备：与排气门座26b匹配的圆板状的气门头28a；以及从气门头28a的面向排气口26内的上表面的中央沿法线方向延伸出的棒状的气门杆28b。气门杆28b能够往复移动地穿过向气缸盖17压入了的气门导管28c。气门杆28b的前端侧贯通气门导管28c而直至气门传动室24内。

在气门杆28b的前端部(上端部)安装有对气门弹簧28e的上端进行支承的第一气门弹簧座套28d。在气缸盖17的气门传动室24侧的气门导管28c的周围安装有对气门弹簧28e的下端进行支承的第二气门弹簧座套28f。气门弹簧28e是在气门杆28b的周围卷绕的压缩螺旋弹簧，压缩设置在第一气门弹簧座套28d与第二气门弹簧座套28f之间。通过气门弹簧28e的弹性力，对排气门28向上方施力，将排气口26的燃烧室侧开口26a闭塞。排气门28克服气门弹簧28e的作用力而向下方(燃烧室23侧)进行行程，由此将排气口26的燃烧室侧开口26a打开。

进气门27的气门杆27b及排气门28的气门杆28b相对于气缸轴线C2倾斜配置。进气门27的气门杆27b及排气门28的气门杆28b以在左右方向观察下(曲轴的轴向观察下)呈V字状的方式配置。在进气门27的气门杆27b与排气门28的气门杆28b之间配置有气门传动机构40的凸轮轴41。凸轮轴41使旋转中心轴线(凸轮轴线)C3沿着左右方向地配置。图1中箭头F表示发动机10运转时的凸轮轴41的旋转方向。

一并参照图2，凸轮轴41能够以凸轮轴线C3为中心进行旋转地支承于在气缸盖17上固定的凸轮支架42。凸轮轴41例如经由链条式的传动机构43，能够与曲轴协同地进行旋转驱动。图2中符号43a表示在凸轮轴41的左端部安装的凸轮从动链轮，符号43b表示卷挂于凸轮从动链轮43a的环状的凸轮链条，符号44表示形成于气缸部15的左侧来收容传动机构43的凸轮链条室。

进气门27及排气门28由包含凸轮轴41的气门传动机构40进行开闭驱动。

气门传动机构40具备：具有进气凸轮45及排气凸轮46的凸轮轴41；架设在进气凸轮45与进气门27的杆前端之间的进气摇臂47；架设在排气凸轮46与排气门28的杆前端之间的排气摇臂48；与凸轮轴41平行地延伸而将进气摇臂47支承为能够摆动的进气摇臂轴51；以及与凸轮轴41平行地延伸而将排气摇臂48支承为能够摆动的排气摇臂轴52。

凸轮轴41的轴向的中间部面向凸轮支架42的左右方向内侧的开放部内。在凸轮轴41的轴向的中间部，例如从右侧顺次地排列设置有排气凸轮45及排气凸轮46。

参照图4，进气凸轮45具备以凸轮轴线C3为中心的圆弧状的基圆部45a、相对于基圆部45a使径向尺寸增大的凸轮山部45b。进气凸轮45形成在轴向观察下呈平滑的椭圆状而呈环状地连续的凸轮面。

排气凸轮46具备以凸轮轴线C3为中心的圆弧状的基圆部46a、相对于基圆部46a使径向尺寸增大的凸轮山部46b。排气凸轮46形成在轴向观察下呈平滑的椭圆状而呈环状地连续的凸轮面。

进气摇臂47一体形成：供进气摇臂轴51穿过的圆筒状的基部47a；从基部47a朝向进气凸轮45的上方延伸的输入臂部47b；以及从基部47a朝向进气门27的杆前端延伸的输出臂部47c。与进气凸轮45的外周面(凸轮面)滚动接触的凸轮辊47d能够旋转地支承于输入臂部47b的前端部。与进气门27的杆前端抵接的挺杆螺栓47e固定地支承于输出臂部47c的前端部。

排气摇臂48一体形成：供排气摇臂轴52穿过的圆筒状的基部48a；从基部48a朝向排气凸轮46的上方延伸的输入臂部48b；以及从基部48a朝向排气门28的杆前端延伸的输出臂部48。与排气凸轮46的外周面(凸轮面)滚动接触的凸轮辊48d能够旋转地支承于输入臂部48b的前端部。与排气门28的杆前端抵接的挺杆螺栓48e固定地支承于输出臂部48c的前端部。

参照图3，进气摇臂轴51具备：由凸轮支架42的左侧(凸轮链条43b侧)的左轴承部42a支承的粗轴部51a；由凸轮支架42的右侧(与凸轮链条43b相反的一侧)的右轴承部42b支承的细轴部51b；以及设置在粗轴部51a与细轴部51b之间而贯通进气摇臂47的基部47a来支承进气摇臂47的基部47a的偏芯轴部51c。偏芯轴部51c例如经由滚针轴承47f来支承进气摇臂47的基部47a。有时将粗轴部51a及细轴部51b总称为支承轴部51d。

粗轴部51a及细轴部51b呈相互同轴的圆柱状。偏芯轴部51c相对于粗轴部51a及细轴部51b向径向一侧平行地偏离距离E。即，偏芯轴部51c的中心轴线C51相对于粗轴部51a及细轴部51b的中心轴线(进气摇臂轴51整体的中心轴线)C41而偏移距离E。

由此，通过使进气摇臂轴51绕轴线C41旋转，来使偏芯轴部51c的旋转方向位置(由偏芯轴部51c对进气摇臂47进行旋转支承的中心位置)变化，从而使进气摇臂47相对于进气门27接近或背离，能够调整挺杆间隙(气门间隙)cl1。

偏芯轴部51c在轴向观察下收入于粗轴部51a的外径内。细轴部51b在轴向观察下收入于偏芯轴部51c的外径内。即，进气摇臂轴51使粗轴部51a的外径成为最大径。由此，偏芯轴部51c及细轴部51b不会超过进气摇臂轴51中的最粗的粗轴部51a的外径而露出。因此，在将进气摇臂轴51向凸轮支架42组装时，能够从与粗轴部51a对应的左轴承部42a朝向右轴承部42b将进气摇臂轴51穿过。而且，提高制造进气摇臂轴51时的材料的成品率。而且，细轴部51b收入于偏芯轴部51c的外径内，由此能够从细轴部51b侧嵌合安装进气摇臂47的基部47a。

排气摇臂轴52具备：由凸轮支架42的左侧(凸轮链条43b侧)的左轴承部42c支承的粗轴部52a；由凸轮支架42的右侧(与凸轮链条43b相反的一侧)的右轴承部42d支承的细轴部52b；以及设置在粗轴部52a与细轴部52b之间而贯通排气摇臂48的基部48a来支承排气摇臂48的基部48a的偏芯轴部52c。偏芯轴部52c例如经由滚针轴承48f来支承排气摇臂48的基部48a。有时将粗轴部52a及细轴部52b总称为支承轴部52d。

粗轴部52a及细轴部52b呈相互同轴的圆柱状。偏芯轴部52c相对于粗轴部52a及细轴部52b向径向一侧平行地偏离距离E’。即，偏芯轴部52c的中心轴线C52相对于粗轴部52a及细轴部52b的中心轴线(排气摇臂轴52整体的中心轴线)C42偏移距离E’。

由此，通过使排气摇臂轴52绕轴线C42旋转，来使偏芯轴部52c的旋转方向位置(由偏芯轴部52c对排气摇臂48进行旋转支承的中心位置)变化，由此使排气摇臂48相对于排气门28接近或背离，能够调整挺杆间隙(气门间隙)cl2。

偏芯轴部52c在轴向观察下收入于粗轴部52a的外径内。细轴部52b在轴向观察下收入于偏芯轴部52c的外径内。即，排气摇臂轴52使粗轴部52a的外径成为最大径。由此，偏芯轴部52c及细轴部52b不会超过排气摇臂轴52中的最粗的粗轴部52a的外径而露出。因此，在将排气摇臂轴52向凸轮支架42组装时，能够从与粗轴部52a对应的左轴承部42c朝向右轴承部42d将排气摇臂轴52穿过。而且，提高制造排气摇臂轴52时的材料的成品率。而且，通过细轴部52b收入于偏芯轴部52c的外径内，由此能够从细轴部52b侧嵌合安装排气摇臂48的基部48a。

参照图4，在进气摇臂轴51的轴向观察下，将轴线C41、C51例如在与气缸轴线C2正交的平面上排列的状态设为进气摇臂轴51的初始状态。在进气摇臂轴51的初始状态下，偏芯轴部51c(摇臂支承轴)与支承轴部51d(摇臂轴旋转轴)在气缸轴线C2方向上处于同一高度。此时，在进气摇臂47的挺杆螺栓47e与进气门27的杆前端之间设定有规定的挺杆间隙cl1。然后，进气摇臂轴51从初始状态旋转(正转)，使偏芯轴部51c向下方(气缸主体16侧)位移，由此能够缩小挺杆间隙cl1(使其成为“0”)。而且，进气摇臂轴51从初始状态旋转(反转)，使偏芯轴部51c向上方(与气缸主体16相反的一侧)位移，由此能够将挺杆间隙cl1扩宽。

另外，在排气摇臂轴52的轴向观察下，将轴线C42、C52例如在与气缸轴线C2正交的平面上排列的状态设为排气摇臂轴52的初始状态。在排气摇臂轴52的初始状态下，偏芯轴部52c(摇臂支承轴)与支承轴部52d(摇臂轴旋转轴)在气缸轴线C2方向上处于同一高度。此时，在排气摇臂48的挺杆螺栓48e与排气门28的杆前端之间设定有规定的挺杆间隙cl2。然后，排气摇臂轴52从初始状态旋转(正转)，使偏芯轴部52c向下方(气缸主体16侧)位移，由此能够缩小挺杆间隙cl2(使其成为“0”)。而且，排气摇臂轴52从初始状态旋转(反转)，使偏芯轴部52c向上方(与气缸主体16相反的一侧)位移，由此能够将挺杆间隙cl2扩宽。

一并参照图2、图3，在进气摇臂轴51的例如与凸轮链条43b相反的一侧的端部(右端部)装配有进气扭簧53。进气扭簧53是在进气摇臂轴51的周围卷绕的扭转螺旋弹簧，将螺旋端的一方卡止于气缸盖17，并将螺旋端的另一方卡止于进气摇臂轴51。进气扭簧53对进气摇臂轴51施加向绕轴线C41的一个方向(例如图4中逆时针方向)的旋转作用力。进气摇臂轴51由进气扭簧53的作用力施力，以使偏芯轴部51c比所述初始状态向下方(气缸主体16侧)位移。

在排气摇臂轴52的例如与凸轮链条43b相反的一侧的端部(右端部)装配有排气扭簧54。排气扭簧54是在排气摇臂轴52的周围卷绕的扭转螺旋弹簧，将螺旋端的一方卡止于气缸盖17，并将螺旋端的另一方卡止于排气摇臂轴52。排气扭簧54对排气摇臂轴52施加向绕轴线C42的一个方向(例如图4中顺时针方向)的旋转作用力。排气摇臂轴52由排气扭簧54的作用力施力，以使偏芯轴部52c比所述初始状态向下方(气缸主体16侧)位移。

参照图2、图3、图5，在凸轮轴41的例如凸轮链条43b侧的端部构成有使进气摇臂轴51及排气摇臂轴52向克服各自装配的扭簧53、54的作用力的方向旋转的返回机构60。返回机构60具备：在凸轮轴41的端部设置的进气返回凸轮61及排气返回凸轮62；以及在进气摇臂轴51及排气摇臂轴52的各自的端部设置的进气返回臂63及排气返回臂64。

进气返回臂63将基端部固定于进气摇臂轴51的端部。在进气返回臂63的前端部支承有与进气返回凸轮61的外周面(凸轮面)滚动接触的返回凸轮辊63d。图5所示的进气返回臂63是进气摇臂轴51处于初始状态时的状态。将该状态设为进气返回臂63的初始状态。

排气返回臂64将基端部固定于排气摇臂轴52的端部。在排气返回臂64的前端部支承有与排气返回凸轮62的外周面(凸轮面)滚动接触的返回凸轮辊64d。图5所示的排气返回臂64是排气摇臂轴52处于初始状态时的状态。将该状态设为排气返回臂64的初始状态。

参照图5、图7，进气返回凸轮61具备：以凸轮轴线C3为中心的圆弧状的返回基圆部61a；以及相对于返回基圆部61a使径向尺寸增大的返回凸轮山部61b。返回凸轮山部61b在轴向观察下配置于避开进气凸轮45的凸轮山部45b的范围(在旋转方向上不重叠的范围)H1。即，进气凸轮45与进气返回凸轮61相互将进行升程的正时错开。返回凸轮山部61b具有在进气返回臂63处于初始状态时供返回凸轮辊63d滚动接触的高度。由此，进气摇臂轴51从初始状态旋转(反转)，使偏芯轴部51c向上方(与气缸主体16相反的一侧)位移，将挺杆间隙cl1暂时扩宽。在进气返回臂63处于初始状态时，返回凸轮辊63d在径向上从返回基圆部61a分离。

排气返回凸轮62具备：以凸轮轴线C3为中心的圆弧状的返回基圆部62a；以及相对于返回基圆部62a使径向尺寸增大的返回凸轮山部62b。返回凸轮山部62b在轴向观察下配置于避开排气凸轮46的凸轮山部46b的范围(在旋转方向上不重叠的范围)。即，排气凸轮46与排气返回凸轮62相互将进行升程的正时错开。返回凸轮山部62b具有在排气返回臂64处于初始状态时供返回凸轮辊64d滚动接触的高度。由此，排气摇臂轴52从初始状态旋转(正转)，使偏芯轴部52c向上方(与气缸主体16相反的一侧)位移，将挺杆间隙cl2暂时扩宽。在排气返回臂64处于初始状态时，返回凸轮辊64d在径向上从返回基圆部62a分离。

在上述结构中，当发动机10的进气行程结束时，进气摇臂47的凸轮辊47d从进气凸轮45的凸轮山部45b下行而与基圆部45a滚动接触。此时，在凸轮轴41的旋转方向上的避开进气凸轮45的凸轮山部45b的范围H1内，进气返回凸轮61的返回凸轮山部62b供进气返回臂63的返回凸轮辊63d滚动接触。于是，对进气摇臂轴51施加与进气扭簧53的作用力反方向的旋转驱动力，使进气摇臂轴51从初始状态反转而将挺杆间隙cl1暂时扩宽。

然后，在下一进气行程开始之前，返回凸轮山部62b通过与进气返回臂63卡合的卡合位置，向进气摇臂轴51的旋转驱动力的施加消失。于是，进气摇臂轴51通过进气扭簧53的作用力而正转，使挺杆间隙cl1缩小。

另外，当发动机10的排气行程结束时，排气摇臂48的凸轮辊48d从排气凸轮46的凸轮山部46b下行而与基圆部46a滚动接触。此时，在凸轮轴41的旋转方向上的避开排气凸轮46的凸轮山部46b的范围H2内，排气返回凸轮62的返回凸轮山部62b供排气返回臂64的返回凸轮辊64d滚动接触。于是，排气摇臂轴52被施加与排气扭簧54的作用力反方向的旋转驱动力，使排气摇臂轴52从初始状态反转而将挺杆间隙cl2暂时扩宽。

然后，在下一排气行程开始之前，返回凸轮山部62b通过与排气返回臂64卡合的卡合位置，向排气摇臂轴52的旋转驱动力的施加消失。于是，排气摇臂轴52通过排气扭簧54的作用力而正转，使挺杆间隙cl2缩小。

这样，在发动机10中，凸轮轴41每旋转一圈(即每一循环)，反复进行进气门27及排气门28的各自的将挺杆间隙cl1、cl2扩宽的动作和缩小的动作。因此，与仅反复进行向缩小挺杆间隙cl1、cl2的方向的动作的情况相比，能够将挺杆间隙cl1、cl2维持成适当的值。

即，在例如发动机10的冷态时，若各摇臂轴51、52旋转而使挺杆间隙cl1、cl2成为“0”，则在发动机10的预热后，各摇臂47、48与各气门27、28可能会干涉。即，仅是向缩小各挺杆间隙cl1、cl2这一侧的一个方向的动作的话，难以扩宽挺杆间隙cl1、cl2，无法应对各部件的热膨胀、气门座的磨损等。因此，在气门关闭时即使各摇臂47、48接触于进气凸轮45、排气凸轮46的基圆部45a、46a上时，各摇臂47、48与各气门27、28也可能会干涉，在发动机10的运转上不优选。

认为各摇臂轴51、52在打开了各气门27、28时从各气门弹簧27e、28e受到弹簧力，由此以使偏芯轴部51c、52c向与气缸主体16相反的一侧位移的方式旋转。然而，通过与各摇臂轴51、52正交的方向的弹簧力难以克服各摇臂轴51、52与凸轮支架42等的摩擦、各扭簧53、54的作用力来使各摇臂轴51、52旋转。

以下，说明对作用于各摇臂轴51、52的力进行了研究的内容。作用于各摇臂轴51、52的力彼此相同，在以下的说明中以进气摇臂轴51为例进行说明。

参照图6，首先，将在挺杆螺栓47e的前端(相当于力点)按压打开了气门27时的气门弹簧27e的弹簧反力(气门弹簧载荷)设为F1，将从凸轮辊47d的旋转中心(相当于支点)到偏芯轴部51c的轴心C51(相当于作用点)的距离设为L2，并将从凸轮辊47d的旋转中心到挺杆螺栓47e的前端的距离设为L1时，由气门弹簧载荷F1引起的要压起偏芯轴部51c的力(偏芯轴压起力)F2通过下述式1求出。

F2＝F1*L1/L2…式1

另外，由偏芯轴压起力F2引起的要使摇臂轴51旋转的力(偏芯轴压起转矩)T1通过下述式2求出。

T1＝F2*E…式2

(E为偏芯轴部51c的偏芯距离)

另外，由气门弹簧载荷F1引起的偏芯轴部51c的绕直径D3的摩擦转矩(frictiontorque)T2通过下述式3求出。

T2＝F2*μ*D3/2…式3

(μ为偏芯轴部51c外周的摩擦系数)

需要说明的是，摩擦转矩T2也具有反向旋转。

另外，由气门弹簧载荷F1引起的转矩的总和T3通过下述式4求出。

T3＝T1+T2＝F2(E+μ*D3/2)…式4

另外，由气门弹簧载荷F1引起的粗轴部51a的绕直径D1的摩擦转矩与细轴部51b的绕直径D2的摩擦转矩的合计(支承轴摩擦转矩)Tf通过下述式5求出。

Tf＝((D1+D2)/2)*(F2/2)*μ＝F2*μ*(D1+D2)/4…式5

(在粗轴部51a及细轴部51b各施加有1/2的气门弹簧载荷F1)

另外，从由气门弹簧载荷F1引起的转矩的总和T3减去包含支承轴部摩擦转矩Tf在内的各种摩擦转矩后的剩余转矩Ta通过下述式6求出。

Ta＝T3-Tf-To＝F2(E+μ(2D3-D1-D2)/4)-To＝F1*L1/L2(E+μ(2D3-D1-D2)/4)-To…式6

(To为由摩擦附加机构对摇臂轴51附加的摩擦附加转矩)

To包括在摇臂支承部(偏芯轴部51c、52c)受到的摩擦转矩(偏芯轴摩擦转矩)T2等。

即，从由气门弹簧载荷F1引起的转矩减去摇臂轴51的三轴部51a、51b、51c的阻力后的部分成为剩余转矩Ta。

接下来，由扭簧53的转矩引起的要向压下偏芯轴部51c的方向旋转的力(摇臂压紧转矩)F2’通过下述式7求出。

F2’＝T1’/E…式7

(T1’是由扭簧53产生的弹簧施力转矩)

另外，由摇臂压紧转矩F2’引起的摩擦转矩Tf’通过下述式8求出。

Tf’＝(D1+D2)/2*F2’/2*μ＝T1’((D1+D2)/(4E)*μ)…式8

另外，T1’-Tf’的剩余转矩Tr通过下述式9求出。

Tr＝T1’-Tf’-To＝T1’(1-μ(D1+D2)/(4E))-To…式9

即，从由扭簧53产生的转矩减去摇臂轴51的三轴部51a、51b、51c的阻力后的部分成为剩余转矩Tr。

仅在该Tr为正的情况下(Tr>0)，摇臂轴51旋转，在Tr为负的情况下不动。即，在Tr为负的情况下，在扭簧53的转矩的作用下摇臂轴51无法旋转，因此摇臂47未压紧于气门27。

并且，若由扭簧53产生的剩余转矩Tr胜过由气门弹簧载荷F1引起的剩余转矩Ta(Tr-Ta>0)，则在扭簧53的转矩下摇臂轴51旋转，能够将摇臂47压紧于气门27。

而且，在本实施方式中，以满足下述式10的方式设定各值。

(T1’+Tf+To)-T1>0…式10

由此，即使因来自气门弹簧27e、28e的反力而摇臂轴51、52受到偏芯轴压起转矩T1，该转矩T1也不会超过扭簧53、54的施力转矩T1’、支承轴摩擦转矩Tf及摩擦附加转矩To的合计值。因此，能够防止如下情况：摇臂轴51、52在摇臂47、48的摆动的影响下牵连旋转，克服扭簧53、54的作用力而非意图地向扩宽挺杆间隙cl1、cl2的方向旋转。

如以上说明的那样，上述实施方式中的发动机10的气门传动机构40具备：能够旋转地支承于发动机主体(凸轮支架42)的凸轮轴41；能够旋转地支承于所述发动机主体的摇臂轴51、52；能够开闭移动地支承于所述发动机主体的进气门27、排气门28；以及经由摇臂轴51、52能够摆动地支承于所述发动机主体并具有与凸轮轴41卡合的第一卡合部(凸轮辊47d、48d)和与进气门27、排气门28卡合的第二卡合部(挺杆螺栓47e、48e)的进气摇臂47、排气摇臂48，所述摇臂轴51、52具备：支承于所述发动机主体的支承轴部51d、52d；以及支承所述摇臂47、48，并且具有从所述支承轴部51d、52d的第一轴线C41、C42偏移了的第二轴线C51、C52的偏芯轴部51c、52c，其中，所述发动机10的气门传动机构40还具备对所述摇臂轴51、52施加周向的作用力的扭簧53、54，所述摇臂轴51、52受到所述扭簧53、54的作用力而绕所述轴部51d、52d的第一轴线C41、C42旋转，使由所述偏芯轴部51c、52c对所述摇臂47、48进行旋转支承的中心位置变化。

根据该结构，摇臂轴51、52构成偏芯轴，通过扭簧53、54对该摇臂轴51、52施加周向(旋转方向)的作用力。于是，摇臂轴51、52以支承轴部51d、52d为中心进行旋转，使偏芯轴部51c、52c的旋转方向位置(偏移位置)变化。由此，使摇臂47、48与凸轮轴41及进气门27、排气门28接近或背离，能够使挺杆间隙cl1、cl2增减。若扭簧53、54的施力方向是缩小挺杆间隙cl1、cl2的方向，则摇臂轴51、52使用偏芯轴而能够调整挺杆间隙cl1、cl2，并能够进行挺杆间隙cl1、cl2的自动调整(间隙缩小)。

在上述发动机10的气门传动机构40中，具备：返回臂63、64，其设置于所述摇臂轴51、52，能够对所述摇臂轴51、52施加克服所述扭簧53、54的作用力的旋转驱动力；以及返回凸轮61、62，其设置于所述凸轮轴41，能够使所述返回臂63、64工作而对所述摇臂轴51、52施加旋转驱动力。

根据该结构，在发动机10的冷起动时通过扭簧53、54缩小挺杆间隙cl1、cl2之后，若发动机10的温度上升而各部件发生热膨胀，则即使在进气门27、排气门28的关闭时，摇臂47、48也可能会干涉。因此，使用设置于摇臂轴51、52的返回臂63、64和设置于凸轮轴41的返回凸轮61、62，来使摇臂轴51、52克服扭簧53、54的作用力而旋转。由此，凸轮轴41的每次旋转时(发动机10的每次循环时)，摇臂轴51、52返回在扭簧53、54的作用下旋转之前的初始状态，挺杆间隙cl1、cl2返回在扭簧53、54的作用力下缩小之前的规定的设定值。这样，防止仅反复进行通过扭簧53、54向缩小挺杆间隙cl1、cl2的方向的动作的情况，能够将挺杆间隙cl1、cl2维持成适当的值。

在上述发动机10的气门传动机构40中，所述返回凸轮61、62具备返回凸轮山部61b、62b，在所述摇臂47、48与所述凸轮轴41的进气凸轮45、排气凸轮46的基圆部45a、46a相接时，所述返回凸轮山部61b、62b能够使所述返回臂63、64工作而对所述摇臂轴51、52施加旋转驱动力。

根据该结构，在摇臂47、48与凸轮轴41的进气凸轮45、排气凸轮46的基圆部45a、46a相接时(0升程时)，返回凸轮山部61b、62b使返回臂63、64工作而对摇臂轴51、52施加旋转驱动力。即，在摇臂47、48未按压进气门27、排气门28的状态下使摇臂轴51、52旋转，因此摇臂轴51、52能够不受气门弹簧27e、28e的反力的影响地旋转。因而，摇臂轴51、52能够容易旋转，能够使返回机构60的工作性提高并实现结构的简化。

上述发动机10的气门传动机构40具备对进气门27、排气门28向关闭状态施力的气门弹簧27e、28e，将所述摇臂47、48克服所述气门弹簧27e、28e的作用力而按压了所述进气门27、排气门28时，通过所述气门弹簧27e、28e的作用力而经由所述偏芯轴部51c、52c作用于所述摇臂轴51、52的旋转方向的力设为偏芯轴压起转矩T1，将通过所述扭簧53、54的作用力而作用于所述摇臂轴51、52的旋转方向的力设为弹簧施力转矩T1’，将所述摇臂轴51、52从所述发动机主体受到的摩擦转矩设为支承轴摩擦转矩Tf，并将所述摇臂轴51、52从所述摇臂47、48受到的摩擦转矩设为摩擦附加转矩To时，所述(T1)、(T1’)、(Tf)、(To)设定为满足下述式所示的关系。

(T1’+Tf+To)-T1>0

根据该结构，通过偏芯轴部51c、52c来对摇臂47、48进行支承的摇臂轴51、52在发动机10进入了高旋转区域时等，因来自气门弹簧27e、28e的反力而经由偏芯轴部51c、52c受到旋转方向的力。此时，摇臂轴51、52在摇臂47、48的影响下牵连旋转，可能克服扭簧53、54的作用力而进行旋转(非意图地向扩宽挺杆间隙cl1、cl2的方向旋转)。然而，通过以满足上述式所示的关系的方式设定各值，从而能够防止摇臂轴51、52的所述牵连旋转。即，通过气门弹簧27e、28e的作用力而作用于摇臂轴51、52的旋转方向的力T1设定得比作用于摇臂轴51、52的摩擦转矩Tf、To与扭簧53、54的施力转矩T1’的合计值小，由此能够防止摇臂轴51、52在摇臂47、48的摆动时牵连旋转的情况。

在上述发动机10的气门传动机构40中，所述摇臂47、48经由滚动轴承(滚针轴承47f、48f)而支承于所述偏芯轴部51c、52c。

根据该结构，摇臂47、48相对于摇臂轴51、52的摆动变得顺畅，能够抑制作用于摇臂轴51、52的摩擦转矩，容易防止摇臂轴51、52的牵连旋转。

在上述发动机10的气门传动机构40中，所述支承轴部51d、52d具备：设置在所述摇臂轴51、52的轴向的一端侧，并支承于所述凸轮支架42的一侧的粗轴部51a、52a；以及设置于所述摇臂轴51、52的轴向的另一端侧，支承于所述凸轮支架42的另一侧，并且相对于所述粗轴部51a、52a而外径不同的细轴部51b、52b，其中，所述偏芯轴部51c、52c设置在所述粗轴部51a、52a与细轴部51b、52b之间。

根据该结构，在轴向的两侧改变支承轴部51d、52d的粗细，由此能够实现摇臂轴51、52的防止误组装，并利用粗细、轴心位置变化的轴部间的高低差来防止轴向的错动。

需要说明的是，本发明并不局限于上述实施方式，例如，涉及向机动二轮车等小型车辆(跨骑型车辆)的内燃机的适用，所述跨骑型车辆包括驾驶员跨车身而乘车的全部车辆，不仅包括机动二轮车(包括带有原动机的自行车及小型摩托车型车辆)，而且也包括三轮(除了前一轮且后二轮之外，也包括前二轮且后一轮的车辆)或四轮的车辆。而且，也可以向跨骑型车辆以外的乘用车等各种运输设备适用。

也可以适用于具备多个进排气门中的至少一方的内燃机。还可以适用于具备多个凸轮轴的内燃机。并不局限于具备在力点与作用点之间存在支点的跷跷板式的摇臂的内燃机，也可以适用于具备支点处于一端侧且力点及作用点处于另一端侧的摆臂式的摇臂的内燃机。

摇臂也可以是使取代凸轮辊的限动面与凸轮面滑动接触的结构。摇臂还可以是利用取代挺杆螺栓的按压部来按压气门的结构。摇臂还可以是具备取代滚针轴承等滚动轴承的金属轴瓦等滑动轴承的结构。

例如，可以不将返回凸轮在进气、排气中分别构成，而将单一的返回凸轮在与排气凸轮、进气凸轮正时不重复的位置构成，并将一个返回凸轮由两个返回臂共用而使用。

并且，上述实施方式中的结构为本发明的一例，可以将实施方式的构成要素置换为周知的构成要素等，在不脱离本发明的主旨的范围内能够进行各种变更。

符号说明

10 发动机(内燃机)

27 进气门(发动机阀)

28 排气门(发动机阀)

27e、28e 气门弹簧

41 凸轮轴

42 凸轮支架(发动机主体)

45 进气凸轮

46 排气凸轮

45a、46a 基圆部

45b、46b 凸轮山部

47 进气摇臂

48 排气摇臂

47d、48d 凸轮辊

47e、48e 挺杆螺栓

47f、48f 滚针轴承(滚动轴承)

51 进气摇臂轴

52 排气摇臂轴

51a、52a 粗轴部(第一轴部)

51b、52b 细轴部(第二轴部)

51c、52c 偏芯轴部

51d、52d 支承轴部

53、54 扭簧(施力构件)

61、62 返回凸轮

63、64 返回臂(返回构件)

C41、C42 第一轴线

C51、C52 第二轴线

T1 偏芯轴压起转矩

T1’ 弹簧施力转矩

Tf 支承轴摩擦转矩

To 摩擦附加转矩

Claims (7)

1.一种内燃机（10）的气门传动机构（40），其具备：

凸轮轴（41），其能够旋转地被支承于发动机主体（42）；

摇臂轴（51、52），其能够旋转地被支承于所述发动机主体（42）；

发动机阀（27、28），其能够开闭移动地被支承于所述发动机主体（42）；以及

摇臂（47、48），其经由摇臂轴（51、52）能够摆动地被支承于所述发动机主体（42），且具有与凸轮轴（41）卡合的第一卡合部（47d、48d）和与发动机阀（27、28）卡合的第二卡合部（47e、48e），

在所述内燃机（10）的气门传动机构（40）中，

所述摇臂轴（51、52）具备：支承轴部（51d、52d），其被支承于所述发动机主体（42）；以及偏芯轴部（51c、52c），其支承所述摇臂（47、48），并且具有从所述支承轴部（51d、52d）的第一轴线（C41、C42）偏移了的第二轴线（C51、C52），

所述内燃机（10）的气门传动机构（40）还具备对所述摇臂轴（51、52）施加周向的作用力的施力构件（53、54），

所述摇臂轴（51、52）受到所述施力构件（53、54）的作用力而绕所述支承轴部（51d、52d）的第一轴线（C41、C42）旋转，使由所述偏芯轴部（51c、52c）对所述摇臂（47、48）进行旋转支承的中心位置变化，

所述内燃机（10）的气门传动机构（40）还具备返回构件（63、64），该返回构件（63、64）能够对所述摇臂轴（51、52）施加克服所述施力构件（53、54）的作用力的旋转驱动力。

2.根据权利要求1所述的内燃机的气门传动机构，其中，

所述内燃机的气门传动机构具备返回凸轮（61、62），该返回凸轮（61、62）设置于所述凸轮轴（41），能够使所述返回构件（63、64）工作而对所述摇臂轴（51、52）施加旋转驱动力。

3.根据权利要求2所述的内燃机的气门传动机构，其中，

所述返回凸轮（61、62）在所述发动机阀（27、28）为闭阀状态时使所述返回构件（63、64）工作。

4.根据权利要求3所述的内燃机的气门传动机构，其中，

所述返回凸轮（61、62）具备返回凸轮山部（61b、62b），在所述摇臂（47、48）与所述凸轮轴（41）的凸轮（45、46）的基圆部（45a、46a）相接时，所述返回凸轮山部（61b、62b）能够使所述返回构件（63、64）工作而对所述摇臂轴（51、52）施加旋转驱动力。

5.根据权利要求1~4中任一项所述的内燃机的气门传动机构，其中，

所述内燃机的气门传动机构具备对所述发动机阀（27、28）向关闭状态施力的气门弹簧（27e、28e），

将所述摇臂（47、48）克服所述气门弹簧（27e、28e）的作用力而按压了所述发动机阀（27、28）时，通过所述气门弹簧（27e、28e）的作用力而作用于所述摇臂轴（51、52）的旋转方向的力设为T1，

将通过所述施力构件（53、54）的作用力而作用于所述摇臂轴（51、52）的旋转方向的力设为T1’，

将所述摇臂轴（51、52）从所述发动机主体（42）受到的摩擦转矩设为Tf，

并将所述摇臂轴（51、52）从所述摇臂（47、48）受到的摩擦转矩设为To时，

所述T1、T1’、Tf、To设定为满足下述式所示的关系，

（T1’+Tf+To）-T1>0。

6.根据权利要求1~4中任一项所述的内燃机的气门传动机构，其中，

所述摇臂（47、48）经由滚动轴承（47f、48f）而被支承于所述偏芯轴部（51c、52c）。

7.根据权利要求1~4中任一项所述的内燃机的气门传动机构，其中，

所述支承轴部（51d、52d）具备：第一轴部（51a、52a），其设置于所述摇臂轴（51、52）的轴向的一端侧，并被支承于所述发动机主体（42）的一侧；以及第二轴部（51b、52b），其设置于所述摇臂轴（51、52）的轴向的另一端侧，被支承于所述发动机主体（42）的另一侧，并且相对于所述第一轴部（51a、52a）而外径不同，

所述偏芯轴部（51c、52c）设置在所述第一轴部（51a、52a）与第二轴部（51b、52b）之间。

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