CN103249921A - 基准角度检测装置 - Google Patents

Abstract

具备：与控制对象物（作为一个例子为发动机E的可变配气机构）连接的控制轴（60）、经由蜗轮蜗杆传动机构（72）使该控制轴（60）转动的电动马达（73）、配置在蜗轮（74）的动作轨迹上的止动件（80）、能够检测控制轴（60）的转动角度的角度传感器（94）、以及控制器（90）。止动件（80）具有能够在蜗轮（74）的动作方向上弹性变形的弹簧构件（例如扭转卷簧（84））。控制器（90）驱动电动马达（73）以使蜗轮（74）向止动件（80）行进，并将由角度传感器（94）检测的转动角度θ的变化率ω变为不足规定的阈值ω1的时间点的转动角度存储为基准角度θ0。如此，能够精度良好地检测控制轴的角度的控制中的基准角度。

Description

基准角度检测装置

技术领域

本发明涉及作为对控制对象物的角度进行控制时的基准的基准角度的检测装置。

背景技术

 一直以来，例如在形成为利用凸轮轴驱动发动机的进气门、排气门的配气装置中，已知有形成为能够变更这些气门的升程特性的可变配气机构。作为一个例子，在专利文献1中公开的配气机构中，具备通过凸轮轴的驱动凸轮而工作的从动构件、与它联动地摇动并开闭进气门的摇动构件、以及通过控制轴的转动来变更这两个构件的相对位置关系的机构。

在所述控制轴上经由蜗轮蜗杆传动机构安装有电动马达，由此控制轴转动时，所述从动构件和摇动构件的相对位置关系发生变化，该摇动构件的摇动范围发生变化，从而进气门的升程量、其升程正时被变更。电动马达接受来自控制器的指令并工作，由此带来的控制轴的转动角度通过角度传感器检测，并反馈给控制器。

另外，为了将所述控制轴的转动角度限制在规定范围，在固定于该控制轴上的蜗轮的动作轨迹上配设止动件。止动件通过使橡胶等的弹性体介于圆筒状的抵接构件和支持它的轴构件之间而形成，蜗轮抵接时由于弹性体的变形抵接构件位移。由此，蜗轮蜗杆传动机构中的条和齿的咬入被缓和，之后蜗轮蜗杆传动机构也平稳地工作。

现有技术文献

专利文献 

专利文献1：日本特开2009-209711号公报。

发明内容

发明要解决的问题

但是，在上述现有例的可变配气机构中，发动机的进气门或排气门的升程特性根据控制轴的角度而决定，因此控制轴的控制精度是非常重要的。因此，为了正确检测作为控制轴的角度控制的基准的状态，考虑以蜗轮抵接止动件时作为基准角度。

但是，由于现有例的止动件使用橡胶等弹性体，因此蜗轮抵接时抵接部位移，应当成为基准的角度发生变动。即，由于蜗轮与止动件的抵接状态不稳定，因此基准角度的检测误差不得不变大。

鉴于相关点，本发明的目的在于提供与现有为止同样地缓和蜗轮蜗杆传动机构的咬入，同时能够精度良好地检测控制轴的角度的控制中的基准角度的基准角度检测装置。

解决问题的手段 

根据本发明的基准角度检测装置具备：为了控制控制对象物的角度而与其连接的控制轴；使所述控制轴绕其轴心转动地连接在该控制轴上的蜗轮；与所述蜗轮啮合的蜗杆；用于使所述蜗杆旋转的电动马达；控制所述电动马达的控制器；为了限制所述控制轴的转动可动范围而配置在所述蜗轮的动作轨迹上的止动件；以及能够检测所述控制轴的转动角度的角度传感器。

并且，所述止动件具有在所述蜗轮的动作方向上能够弹性变形的弹簧构件，所述控制器驱动所述电动马达以使所述蜗轮向所述止动件行进，并将该驱动中由所述角度传感器检测的转动角度的变化率从规定的阈值以上变为不足该阈值的时间点下的所述转动角度存储为基准角度。

在所述的构成中，通过控制器进行电动马达的驱动，经由蜗轮蜗杆传动机构使控制轴转动，由此控制对象物的角度被控制。并且，在检测作为该控制的基准的控制轴的角度时，控制器驱动电动马达以使蜗轮朝向止动件，并监视该驱动中由角度传感器检测的控制轴的转动角度及其变化率。蜗轮抵接止动件时，与即将抵接之前相比转动速度降低，因此如果将由角度传感器检测的转动角度的变化率变为低于阈值时的时间点的转动角度作为基准角度存储，则能够将蜗轮抵接止动件时的控制轴的转动角度作为基准角度进行检测。

又，即使由于控制系统的故障等电动马达超速而蜗轮撞击止动件，由此引起的冲击也被弹簧构件吸收，因此蜗轮蜗杆传动机构中的条和齿的咬入被缓和，之后也能确保蜗轮蜗杆传动机构的平稳地动作。即，通过所述的构成，能够在防止由于蜗轮蜗杆传动机构的咬入引起的动作不良的发生的同时，精度良好地检测控制轴的基准角度。

优选的是，所述止动件上也可以具有：与所述蜗轮抵接并能够向其动作方向移动的抵接部；以及在该抵接部被所述弹簧构件向所述蜗轮侧施力的状态下，限制该抵接部向所述蜗轮侧的移动的限制部。如此，在蜗轮与止动件的抵接部抵接的瞬间，至此被限制部阻止的弹簧构件的施力迅速地施加给蜗轮，强烈阻止其移动。因此，由与止动件的抵接引起的蜗轮的转动速度的降低变得显著，其转动角度的变化率的阈值判定的精度提高。

换言之，即使弹簧构件的弹簧常数不太高，也能够稳固地降低蜗轮的转动速度，基于此，能够精度良好地检测基准角度。因此，电动马达超速时蜗轮撞击止动件时的冲击易于被弹簧构件吸收，有利于缓和蜗轮蜗杆传动机构的咬入。

这种情况下优选的是，在所述止动件上还具有调节机构，所述调节机构能够调节通过所述限制部限制所述抵接部的移动的位置，如此，则能够容易地调节决定控制轴的基准角度的止动件的抵接部的位置。

又，优选的是将所述控制器设置为具有：为了控制控制对象物的角度而驱动所述电动马达的通常控制模式；以及为了检测所述基准角度而驱动所述电动马达的基准角度检测模式，在所述基准角度检测模式中所述电动马达的驱动力小于所述通常控制模式中的所述电动马达的驱动力。

如此，则由于检测基准角度时的电动马达的驱动力变小，由此蜗轮抵接止动件时的控制轴的转动速度的降低也变显著。因此，能够进一步提高控制轴的转动角度的变化率的阈值判定的精度。

所涉及的构成的基准角度检测装置作为一个例子优选在上述的现有例（专利文献1）那样的发动机的可变配气机构中使用。在这种情况下，发动机的进气门或排气门的升程特性根据控制轴的转动角度而变化，尤其像空转时那样气门升程较小时，为了维持发动机的燃烧稳定性（空转稳定性）要求非常高精度的控制。因此，如本发明那样能够精度良好地检测作为控制轴的控制的基准的角度的意义是很大的。

在这种情况下，优选的是在所述发动机的运行状态下进行所述基准角度的检测。在发动机的运行状态下，油在配气系统的各部循环，与停止状态相比机械摩擦阻力变小，因此控制轴的转动状态也容易稳定，能够稳定地进行该基准角度的检测。

发明的效果 

以上，根据上述说明所述的本发明的基准角度检测装置，在止动件上设置弹簧构件，吸收超速时的蜗轮的碰撞引起的冲击，能够防止蜗轮蜗杆传动机构中的咬入引起的动作不良的发生。另一方面，在检测控制轴的转动控制中的基准角度时，蜗轮抵接止动件，转动速度降低，基于旋转角度的变化率变为低于规定的阈值的情况，可以进行精度良好的检测。

附图说明

图1是搭载了根据本发明的发动机的摩托车的右视图；

图2是放大上述发动机并将一部分截面化的右视图；

图3是放大示出上述发动机的配气系统的剖视图；

图4是示出进气侧的配气装置的构造的立体图；

图5是上述配气装置的摇动凸轮机构的主要部件立体图；

图6是从另一角度观察上述摇动凸轮机构时的主要部件立体图；

图7是控制轴的驱动机构和止动件的放大图；

图8是说明图3所示的配气装置的通常时的动作的图；

图9是稍低升程时的与图8相当的图；

图10是控制轴的驱动控制系统的框图；

图11是基准角度检测模式的控制的流程图；

图12是基准角度检测模式中的控制轴的角度和变化率等的图表；

图13是能够调节止动件的预载（preload）的其他实施形态的、与图7相当的图。

具体实施方式

以下，参照附图说明将根据本发明的将基准角度检测装置应用于发动机的可变配气装置的驱动机构的实施形态。图1是搭载了根据实施形态的发动机E的摩托车1的右视图。另外，在以下的实施形态中使用的方向的概念以从在摩托车1上骑乘的驾驶员R观察的方向为基准。

如图1所示，摩托车1具备作为转向轮的前轮2和作为驱动轮的后轮3。前轮2旋转自如地支持于分别在大致上下方向上延伸的左右一对前叉4的下端部上，另一方面，前叉4的上部经由上和下的一对的支架支持在转向轴（未图示）上。上支架上安装有向左右延伸的杆型的把手5，转向轴以内插于车身侧的头管6的状态旋转自如地被支持。

并且，把手5的左右两端部上分别配设有手柄（右侧是加速器手柄5a），驾驶员R通过握着该手柄来操作把手5，使所述一对前叉4和前轮2一体地绕着转向轴摇动，能够使前轮2向希望的方向转向。又，驾驶员R能够通过手腕的扭转来转动用右手握着的加速器手柄5a，从而调节发动机E的输出。

构成车身的骨架的左右一对主框架7从所述头管6向后方延伸设置，枢接框架8从该主框架7的后部向下方延伸设置。摇臂10的前端部轴支持于设置在该枢接框架8上的枢轴9上，后轮3旋转自如地支持在该摇臂10的后端部。

燃料箱12设置在主框架7的上方，骑乘用的座椅13设置在燃料箱的后方。又，发动机E搭载在左右的主框架7间的下方。发动机E的输出经由未图示的驱动链条传递至后轮3。另外，在图中的例子中，从前轮2的上方到发动机E的侧方设置有整流罩19。驾驶员R跨坐在座椅13上，握着把手5的左右手柄，将脚放在设置于发动机E的后部近旁的踏板14上行驶。

-发动机-

图2是将图1所示的发动机E放大并将一部分截面化的右视图。作为一例，发动机E为并列双缸发动机，如图2所示，具备缸盖20、缸盖罩21、缸体22以及曲轴箱23。在缸盖20的后部，对每个汽缸设置进气道20A，并向斜后方开口。另一方面，在缸盖20的前部对每个汽缸设置排气道20B，并向前方开口。

另外，发动机E是所谓的双置顶凸轮轴式（DOHC式）发动机，在缸盖20（详细将在后面叙述）的上部，进气侧的配气装置50A（参照图3）的驱动凸轮轴24和排气侧的配气装置50B的驱动凸轮轴25在车身的前后方向并列设置，且分别沿着两个汽缸在车宽方向延伸。并且，缸盖罩21以覆盖它们上方的方式被覆盖，并固定在缸盖20上。

另一方面，在缸盖20的下部连接有缸体22，并分别形成有容纳活塞（未图示）的两个汽缸。在该缸体22的下部连接有曲轴箱23，并容纳在车宽方向延伸的曲轴26。在这些缸盖20、缸盖罩21、缸体22和曲轴箱23的右壁部上形成有链条通道（chain tunnel）27，并容纳有将曲轴26的旋转动力传递至驱动凸轮轴24、25的链条式的旋转传递机构28。此外，在曲轴箱23的下部安装有油底壳29，在曲轴箱23的前部配设有滤油器30。

旋转传递机构28具备进气凸轮链轮31、排气凸轮链轮32、曲轴链轮33以及正时链条34。详细地说，进气侧和排气侧的各个驱动凸轮轴24、25的右侧的端部向链条通道27内突出，在该端部设置有进气侧和排气侧的凸轮链轮31、32。同样地，曲轴26的右侧的端部也向链条通道27内突出，在该端部设置有曲轴链轮33。

并且，在进气凸轮链轮31、排气凸轮链轮32和曲轴链轮33上卷绕有正时链条34，曲轴链轮33旋转时，进气凸轮链轮31和排气凸轮链轮32联动地旋转。进气凸轮链轮31和排气凸轮链轮32的直径相同，是曲轴链轮33的直径的两倍，因此驱动凸轮轴24、25以曲轴26的1/2的周期旋转。

又，在链条通道27内设置有可动链条引导件35和固定链条引导件36。固定链条引导件36在正时链条34的前侧向上下方向延伸设置，并从曲轴链轮33的前方附近位置延伸到排气凸轮链轮32的下方附近。该固定链条引导件36通过沿长度方向在后部形成的槽（未图示），从前方支持正时链条34。

可动链条引导件35在正时链条34的后侧向上下方向延伸设置，其下端部在曲轴链轮33的上方附近枢轴支持在曲轴箱23的右壁部，其上端部位于进气凸轮链轮31的下方附近。可动链条引导件35通过设置于缸盖20的后壁部的油压式张紧器37，其上部被向前方施力，从而从后方支持正时链条34并对该正时链条34赋予适度的张力。

此外，在曲轴26的右侧部分上设置有驱动齿轮38，与变速器42的输入轴40上设置的被驱动齿轮43啮合。即，曲轴箱23的后部是变速器室39，在其内部与变速器42的曲轴26大致平行地容纳有输入轴40和输出轴（未图示）。这两个轴上安装有能相互连接的多个齿轮41，通过改变连接的齿轮的组合改变来变更输出输入旋转的变速比，即变速器42的变速级别被变更。

此外，在图的例子中，发动机E具备次摆线转子（trochoid rotor）式的油泵44。油泵44具备与设置在变速器42的输入轴40上的泵驱动齿轮45啮合的泵从动齿轮46，随着曲轴26的旋转油泵44被驱动。

 -配气系统-

图3是示出发动机E的配气系统的构造的剖视图，与图2相反，右侧为摩托车1的后方。又，图4是省略了壳体的一部分并示出进气侧的配气装置50A的立体图，纸面向里的斜右侧是摩托车1的后方。如图3所示，缸盖20上相对于汽缸C（用虚线示出上部）内的燃烧室52设置有开闭进气道20A的进气门机构51A、同样开闭排气道20B的排气门机构51B、以及使他们工作的进气侧和排气侧的各个配气装置50A、50B。发动机E的两个汽缸C在车宽方向并列，因此在图3中，燃烧室52在纸面里方向并列。

本实施形态中，在进气侧和排气侧，配气装置50A、50B以及气门机构51A、51B为大致同样的结构，因此在下面以进气侧为代表进行说明。首先，说明进气门机构51A，其为公知的构造，作为提升阀的气门主体53具有开闭进气道20A的法兰部53a、从该法兰部53a向上方延伸贯通缸盖20的上壁部的气门杆部53b。

所述气门杆部53b的上半部在形成于缸盖20的上壁部的截面圆形的配设孔内沿其中心线向上方延伸，上端部位于与缸盖20的上壁部的上表面大致相同的高度。气门杆部53b的上端部形成槽，该槽中夹着的销56上安装有弹簧保持器55，位于配设孔的上端附近。另一方面，配设孔的底部上配设有弹簧座54，该弹簧座54和弹簧保持器55之间介入安装有气门弹簧57。

在该例子中，气门弹簧57是压缩螺旋弹簧，弹簧座54和弹簧保持器55之间产生施力。由此，经由弹簧保持器55气门主体53被向上方施力，其法兰部53a按压面向燃烧室52的进气道开口的周缘部（气门座）。即，在进气门机构51A中，气门主体53通常通过气门弹簧57向上方施力，使进气道20A关闭。

又，气门主体53的气门杆部53b上安装有向下方开口的有底圆筒状挺柱58，以覆盖弹簧保持器55、销56和气门弹簧57的上半部。挺柱58的上底部从配设孔向上方突出，其上表面滑动接触配气装置50A的后述的摇动构件61。随着摇动构件61的摇动挺柱58向下方压动时，气门主体53被按下（升程）、其法兰部53a从气门座离开以开放进气道20A。

如此，使进气门机构51A动作的进气侧的配气装置50A具备：与如上述的发动机E的曲轴26的旋转联动的驱动凸轮轴24；以及与设置在其上的驱动凸轮24a滑动接触，将与其轮廓对应的动作转换成摇动运动，并如上所述那样通过摇动构件61来压动进气门机构51A的挺柱58的摇动凸轮机构48。

 如图4所示，驱动凸轮轴24向车宽方向（图的左右方向）延伸，横跨图4中未示出的两个汽缸C而设置，其两端部和中央部的三个部位的轴颈24b分别在配气装置50A的壳体100的竖壁部121～123中旋转自由地支持。即，作为一个例子，本实施形态中，形成为将进气侧的配气装置50A单元化并可装卸地紧固在缸盖20上的构造，在该单元的壳体100的主体构件120（用虚线示出）上分别在长度方向的两端部和大致中央部设置有竖壁部121～123。

并且，关于图4的右端的竖壁部123和凸轮盖133，如图7所示，在三个竖壁部121～123的上端部分别形成向上方开口的半圆形状的下轴承凹部（仅示出符号123a），分别与凸轮盖131～133的上轴承凹部131a～133a连接，并形成支持驱动凸轮轴24的轴颈24b的轴颈支承部。

并且，在被三个部位的轴颈24b轴支承的驱动凸轮轴24上，在相邻的轴颈24b之间设置有各两个、总计四个驱动凸轮24a，分别使摇动凸轮机构48动作。即，在本实施形态中，每个汽缸C的进气道20A在中途分叉并向燃烧室52在两个部位开口，对每个汽缸C设置两组进气门机构51A以分别开闭该各开口端。并且，为了分别使该各组的进气门机构51A动作，针对每个汽缸C与所述驱动凸轮轴24的四个驱动凸轮24a对应地设置两个、即共计四个摇动凸轮机构48。

 -摇动凸轮机构-

更详细地说，所述四个摇动凸轮机构48被与驱动凸轮轴24的下方分离地平行延伸的支持轴60支持。该支持轴60如下所述绕其轴心转动，用于变更控制气门升程特性，因此以下称为控制轴60。如图4所示，在控制轴60上分别摇动自如地支持有四个摇动构件61，通过其摇动压动进气门机构51A（参照图3）的挺柱58。又，在摇动构件61上通过连接销62连接有从动构件64，其被驱动凸轮24a压动时，与摇动构件61形成一体绕着控制轴60摇动。

然后，通过与从动构件64一体地绕着控制轴60摇动的摇动构件61，挺柱58被压动，进气门机构51A的气门主体53往复动作。即，通过一体地绕着控制轴60摇动的摇动构件61和从动构件64，与驱动凸轮24a的轮廓相对应的动作传递至进气门机构51A。

此外，在本实施形态中，改变如上述那样一体摇动的摇动构件61和从动构件64的相互的位置关系，能够使驱动凸轮24a的动作的一部分不传递至进气门机构51A（空转）。即，如下所述，通过控制轴60的转动而从动构件64靠近摇动构件61时，与此相应的程度的、从驱动凸轮24a传递至进气门机构51A的动作变小，气门主体53的升程变低。

更具体地说，从动构件64相对于所述摇动构件61的在连接销62周围的位置，即两者间的夹角能够连续地变更。如上述所述，摇动构件61绕着控制轴60自如转动，另一方面，从动构件64的绕着该摇动构件61的连接销62的转动被埋设在控制轴60中的滚轴65限制，因此，如果使控制轴60绕其轴心转动并变更滚轴65的位置，则摇动构件61和从动构件64的相互的位置关系发生变化。

另外，在图4中附加符号140表示的是，用于调节由于四个摇动凸轮机构48的尺寸、组装误差引起的气门升程的偏差时的圆棒状的治具，如果该调节结束则被卸下。治具140在四个摇动凸轮机构48并列的方向上延伸地、即与驱动凸轮轴24、控制轴60平行地安装在配气装置50A的壳体100内，并与四个摇动凸轮机构48的各个摇动构件61抵接，重现它们与挺柱58抵接的状态。

在该例子中，壳体100被分割为与缸盖20上重合的床构件110、以及从上方组装在床构件110上的主体构件120，该主体构件120的三个竖壁部121～123与床构件110的三个台座部112～113接合。并且，在竖壁部121～123和台座部112～113之间，形成有用于定位治具140并将其保持的治具插入孔。

以下也参照图5、图6对摇动凸轮机构48的构成进行更详细地说明。图5是图3、4示出的摇动凸轮机构48的主要部件立体图，图6是从另一角度观察摇动凸轮机构48的主要部件立体图。

首先，摇动构件61具有转动自如地外嵌在控制轴60上的圆环部61a、以及从其下部向半径方向外方（图5中为横向）突出的爪状的摇动凸轮部61b。该摇动凸轮部61b伴随摇动构件61的摇动而如上述那样地压动挺柱58，因此，如图3所示在驱动凸轮轴24的轴心方向观察时为大致扇形，在其下缘上形成有与挺柱58的上表面滑动接触的滑动面。该滑动面和圆环部61a的轴心之间的间隔从靠近该圆环部61a的摇动凸轮部61b的基端侧向其梢端侧慢慢变大。

另一方面，在圆环部61a的上部形成有在圆周方向上较长的长圆形状的切口部61e，同时设置有向其半径方向外方突出的一对销支持部61c、61d，以从该切口部61e的两侧与圆环部61a的轴心方向对峙。在这些销支持部61c、61d的贯通孔中插通有连接销62，由此从动构件64转动自如地被支持。

从动构件64具有：所述连接销62插通的圆环状的支持部64a、从其上部向半径方向外方（在图5中大致向上）突出的爪状的从动部64b、以及相反地从支持部64a的下部向半径方向外方突出的杆部64c。并且，从动部64b的上表面（滑动面）与驱动凸轮24a的外周面滑动接触，另一方面，杆部64c自由嵌入地配置在摇动构件61的切口部61e的切口空间中，并与埋设在控制轴60中的滚轴65抵接。

即，虽然在图中未示出详细，但在控制轴60上与四个摇动构件61的配设位置相对应地在四个部位分别形成有凹陷部60a，在其内部与所述从动构件64的杆部64c抵接地容纳滚轴65。如图3所示，滚轴65从控制轴60的轴心向从动构件64附近偏心，并通过在控制轴60的轴心方向上贯通控制轴60的内部的棒构件63旋转自如地支持。滚轴65如前所述与从动构件64的杆部64c抵接，从而限制该从动构件64的绕着连接销62的转动。

 即，从动构件64绕着连接销62转动自如地支持于摇动构件61的同时，与以偏心状态埋设在控制轴60中的滚轴65抵接，由此抵抗从驱动凸轮24a接受的力并被支持。因此，从动构件64由驱动凸轮24a压动时，该从动构件64和摇动构件61形成一体地绕着控制轴60摇动。

另外，控制轴60上外嵌有扭力螺旋弹簧70，其一端部70a卷绕在连接销62上，另一方面，另一端部70b向与一端部70a相反的方向延伸出，并锁定在配气装置壳体100的锁定部上。该扭力螺旋弹簧70经由连接销62，对摇动构件61施力以使其绕着控制轴60向着驱动凸轮轴24转动，由此从动构件64的滑动面按压驱动凸轮24a的外周面。

在涉及的构成中，由于控制轴60的转动滚轴65的位置发生变化，与从动构件64的杆部64c的抵接位置发生变化时，在控制轴60的周围，从动构件64的转动被滚轴65限制的位置发生变化，另一方面，摇动构件61不依赖控制轴60的转动，而其位置不发生变化。因此，通过驱动凸轮24a压动并一体摇动的摇动构件61和从动构件64之间的夹角被变更。

-控制轴的驱动机构-

如上所述，为了使控制轴60转动，并改变摇动凸轮机构48中的摇动构件61和从动构件64的相对位置关系，除所述图4之外，也如图7所示，在控制轴60上经由蜗轮蜗杆传动机构72安装有电动马达73。在图4中在右端示出，在控制轴60上安装有扇形的蜗轮74以使其绕轴心转动，且与被电动马达73旋转驱动的蜗杆75啮合。

即，在该例子中，蜗杆75为大致圆筒状，在它的筒轴的方向的一端（图7的右端）开口的同时，在该开口中电动马达73的输出轴被插入且通过花键结合安装。另一方面，在蜗杆75的筒轴方向的另一端（图7的左端）上形成有与所述一端侧相比外径较小的小径部，以内嵌合状态转动自如地支持在形成于缸盖20上的环状的嵌合部上。

并且，在蜗杆75的外周形成有螺旋条，与蜗轮74的外周的齿轮啮合，蜗杆75通过电动马达73而旋转时，沿着其螺旋条外周的齿轮移动而蜗轮74转动。另一方面，即使由于外力蜗轮74转动蜗杆75也不旋转，推力负荷作用于其轴心方向，但是它被蜗杆75的小形部嵌合的所述嵌合部和电动马达73的壳体挡住。

如图7中放大所示，蜗轮74具有外嵌于控制轴60并固定的圆环部74a、以及在该圆环部74a的外周的规定角度范围中沿径方向外方延伸地设置为扇状的齿轮部74b。又，腕部74c、74d从与齿轮部74b不同的两个部位分别向圆环部74a的径方向外方突出，在直至这些腕部74c、74d分别与止动件80抵接为止的范围内，允许蜗轮74的转动。

即，止动件80具备：位于所述蜗轮74的动作轨迹上地配设在配气装置壳体100的竖壁部123上的止动件主体构件81、通过螺栓82组装在止动件主体构件81上的大致L字形的折曲片83、以及包围该螺栓82的轴部且夹在所述止动件主体构件81和折曲片83之间地保持着的扭力螺旋弹簧84。

所述止动件主体构件81具有：与配气装置壳体100的竖壁部123重合并由螺栓85紧固的矩形平板状的基部81a、形成在其长度方向的一端部（图7的右端部）的D字截面的突出部81b、形成在另一端部（图7的左端部）的矩形截面的突出部81c、以及与其突出端面平行地在与所述基部81a相反的一侧大致水平地延伸的平板状的延伸部81d。所述D字截面的突出部81b在蜗轮74以图中的逆时针方向转动时与腕部74c抵接，虽然图示省略，但是安装有橡胶等的减震器（damper）。

又，所述L字形的折曲片83离开竖壁部123一侧并与其对峙地组合在如上述那样大致水平地延伸的延伸部81d上，固定在其上下方向的中间部上的螺母（未图示）与贯通所述延伸部81d的螺栓82的轴部螺纹结合。该L字形折曲片83的下板部延伸至止动件主体构件81的延伸部81d的下方，从下方抵接扭力螺旋弹簧84的外周的同时，抵接其一方的端部。

另一方面，在所述L字形的折曲片83的上部突出设置有与其下板部向相同方向突出的锁定片，扭力螺旋弹簧84的另一方的端部锁定于其上。即，扭力螺旋弹簧84通过折曲片83预先压缩以使其两端部朝内关闭。此外，在比与所述折曲片83的下板部的抵接部位靠近梢端的侧，扭力螺旋弹簧84的一方的端部折曲成L字形，形成在蜗轮74以图7的顺时针方向转动时与腕部74d抵接的抵接部84a。

换言之，扭力螺旋弹簧84对作为其一方的端部的抵接部84a朝下侧（蜗轮74侧）施力，如此在下侧被施力的状态下，抵接部84a被折曲片83的下板部按压，向下侧的移动被限制。即，在本实施形态的止动件80中，L字形的折曲片83作为通过其下板部限制扭力螺旋弹簧84的抵接部84a向蜗轮74侧的移动的限制部起作用。

并且，蜗轮74的腕部74d从下方抵接该抵接部84a并向上方按压时，扭力螺旋弹簧84向内弹性变形，该抵接部84a向上方移动。由此，抵接部84a从折曲片83的下板部离开的瞬间，至此被折曲片83的下板部阻挡的扭力螺旋弹簧84的施力迅速地施加给蜗轮74的腕部74d，强烈阻止向其上方的移动。

另外，也可以是如果松开将止动件主体构件81的基部81a紧固在配气装置壳体100上的螺栓85，则整个止动件80绕着螺栓85的轴转动。如此，由于扭力螺旋弹簧84的抵接部84a的位置在上下方向上发生变化，因此能够调节与蜗轮74的腕部74d抵接的抵接部84a的向下方的移动被折曲片83的下板部限制的位置。即，在止动件80上也可以设置能够容易地进行这样的位置调节的调节机构。

在所涉及的构成的驱动机构中，电动马达73接受来自后述的控制器90（也参照图10）的指令而被驱动。由此，蜗杆75旋转，蜗轮74和控制轴60被转动时，如上述那样，在摇动凸轮机构48中，摇动构件61与从动构件64的相对位置关系发生变化，摇动构件61相对于驱动凸轮24a的动作的摇动范围发生变化，进气门机构51A中的气门主体53的升程量及其正时被变更。

作为一例，图8中示出图3所示的配气装置50A的通常时的动作。如图8的左端所示，在从动构件64接触驱动凸轮24a的基圆部的升程量零（升程0）的时间点，摇动构件61的摇动凸轮部61b中的基端侧的滑动面与挺柱58的上表面滑动接触，不将其压下。然后，如向着图8的右侧依次示出那样，驱动凸轮24a沿图中逆时针方向转动，由此由该驱动凸轮24a压下从动构件64。

该从动构件64通过连接销62结合在摇动构件61上的同时，杆部64c抵接滚轴65，抵抗来自驱动凸轮24a的力并被支持，因此从动构件64的相对摇动构件61靠近的绕着连接销62的转动被限制。由此，从动构件64的杆部64c在滚轴65的周围滑动的同时，摇动构件61的圆环部61a在控制轴60的外周滑动，从而两者一体地绕着控制轴60沿图中逆时针方向转动。挺柱58被该摇动构件61的摇动凸轮部61b压下，该图中未示出，但是气门主体53向下方进入 （升程）以开放进气道20A。

接着，图9中示出与所述图8相比改变为低升程特性的配气装置50A的动作。控制轴60沿图9中的顺时针方向转动时，与此相伴滚轴65相对地向上方移动，从动构件64的杆部64c相对于该滚轴65的抵接位置发生变化。由此，在图9的例子中，变为从动构件64靠近摇动构件61，因此变为来自驱动凸轮24a的动作的一部分不被传递，根据摇动构件61的挺柱58的压下量变小。由此，即使在图9的右端所示的升程最大的时间点，气门升程也相对变低。

-控制轴的驱动控制系统-

如前所述，经由控制轴60，使作为控制对象物的摇动凸轮机构48的滚轴65转动，并变更由进气侧的配气装置50A引起的气门的升程特性、即变更发动机E的进气门的升程特性的控制通过控制器90进行。另外，如上所述的进气侧和排气侧的配气装置50A、50B为大致相同的构造，控制系统的硬件也是大致相同构造。以下对进气侧进行说明。

如图10所示，控制器90上连接有检测电动摩托车1的加速器手柄5a的操作量的加速器开度传感器91、伴随发动机E的曲轴26的旋转输出脉冲信号（曲轴信号）的曲轴传感器92、以及同样地伴随驱动凸轮轴24的旋转而输出脉冲信号（凸轮信号）的凸轮传感器93，同时，也连接有伴随控制轴60的转动而检测脉冲信号（控制角信号）的角度传感器94。

并且，控制器90在通常控制模式下，由曲轴信号和凸轮信号计算发动机转速，基于发动机转速和加速器开度参照控制轴角度映射图（MAP图），来计算与控制轴60的角度的目标值相当的角度指令。控制轴角度映射图（MAP图）作为一个例子如图10的下侧所示，通过加速器开度和发动机转速将发动机E的运行区域分割成多个区域，针对每个区域预先通过实验等设定控制轴60的角度的目标值的三维映射图（MAP图）。

并且，根据从该控制轴角度映射图（MAP图）读入的角度指令（控制轴60的角度的目标值）、以及由所述控制角信号求出的与控制轴60的角度的偏差，例如按照PID（Proportion Integration Differentiation：比例积分微分）控制那样的规定的控制规则决定对电动马达73的输出占空比（duty ratio），将与该占空比对应的PWM（Pulse Width Modulation：脉冲宽度调制）信号输出至马达驱动电路95。

当接受了PWM信号的马达驱动电路95向电动马达73供给电力时，由此电动马达73被驱动而控制轴60转动，由此如上所述，在摇动凸轮机构48中摇动构件61和从动构件64的相对位置关系发生变化，发动机E的进气门（气门主体53）的升程特性被改变。如此，基于驾驶员R的加速操作或发动机转速控制发动机E的进气充填效率，而进行适当的发动机输出控制。

如此由于根据驾驶员R的操作而控制发动机输出，因此前述的控制轴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，具有用于检测作为基准的控制轴60的角度（基准角度θ0）的基准角度检测模式。作为控制轴60的角度控制的基准，使用在利用止动件80使蜗轮74的腕部74d与止动件80的抵接部84a抵接时由角度传感器94检测的角度。

即，在所述的基准角度检测模式下，控制器90在发动机E的空转等规定的运行状态下驱动电动马达73以使蜗轮74的腕部74d向对应的止动件80的抵接部84a行进（在图7中为沿顺时针转动），以由角度传感器94检测的转动角度θ的变化率ω从规定的阈值ω1以上变为不足该阈值ω1的时间点的转动角度θ为基准角度θ0存储。

以下参照图11的流程图具体地说明基准角度检测模式下的控制的步骤。首先，在启动后的步骤S1中，控制器90至少输入加速器开度信号、曲轴信号、凸轮信号、以及控制角信号，接着在步骤S2中，进行是否是基准角度检测模式的判別。

作为一个例子，如果加速器开度大致为零且基于曲轴信号和凸轮信号计算的发动机转速为不足规定值，且规定的基准角度检测条件成立，则判别为是基准角度检测模式即“是”并进入步骤S3。另一方面，如果任一条件均不成立（“否”），虽然省略了详细说明，但是，如前所述进入基于加速器开度和发动机转速的通常控制模式。

在步骤S3中，控制器90驱动电动马达73以朝向低升程侧，即蜗轮74的腕部74d朝向对应的止动件80的抵接部84a，在该驱动中以规定的采样间隔输入控制角信号，监视控制轴60的转动角度θ和其变化率ω。此时，例如将PWM信号的占空比设置得较低，以使电动马达73的驱动力与通常控制模式相比变小。

然后，控制器90监视的控制轴60的转动角度θ和其变化率ω作为一个例子如图12的图表所示。即，直至蜗轮74的腕部74d与止动件80的扭力螺旋弹簧84的抵接部84a抵接为止（时刻t0～t1），控制轴60的旋转速度ω大致一定，旋转角度θ与时间的经过大致成比例地变化，当腕部74d与抵接部84a抵接时（时刻t1），至此被折曲片83的下板部挡住的扭力螺旋弹簧84的施力迅速施加给腕部74d。

由此，如前所述，在腕部74d与抵接部84a抵接的瞬间，蜗轮74的转动速度、即角度传感器94检测的转动角度θ的变化率ω显著降低，比预先设定的阈值ω1更低（时刻t2）。由此控制器90判定为转动角度θ的变化率ω不足阈值ω1（步骤S4中为“是”），在将电动马达73的驱动力缩小至规定的最小值为止的同时，将该时间点的转动角度θ存储为基准角度θ0（步骤S5）。然后使电动马达73逆旋转规定角度，并完成基准角度检测模式（“结束”）。

以上，如所说明的，在根据本实施形态的发动机E的进气侧的配气装置50A中，安装有能够正确地检测使作为可变机构的摇动凸轮机构48动作的控制轴60的基准角度的装置，由此能够高精度地进行进气门的升程特性的控制。即，能够根据驾驶员R的操作与发动机输出对应地正确控制。又，即使如空转那样气门升程较小时，也能够确保发动机E的燃烧稳定性（空转稳定性）。

即，在基准角度检测模式下，用较小的力驱动电动马达73，使与控制轴60一起转动的蜗轮74的腕部74d抵接于止动件80的抵接部84a，此时由角度传感器94检测的控制轴60的转动角度θ的变化率ω降低，由此能够高精度地检测控制轴60位于基准角度。

而且，在本实施形态中，在止动件80中预先压缩扭力螺旋弹簧84，即使不怎么升高弹簧常数，在蜗轮74的腕部74d与抵接部84a抵接的瞬间，也能够迅速地将扭力螺旋弹簧84的施力加载至蜗轮74的腕部74d，并显著降低其转动角度θ的变化率ω。这个情况也会大大有助于基准角度的检测精度的提高。

又，所述的基准角度检测模式在发动机E的运行状态中，在油在配气装置50A的各部中循环，从而机械摩擦阻力变小的状态下执行，因此控制轴60的转动状态也稳定，能够稳定地进行其基准角度的检测。

此外，通常动作模式下，即使由于控制系统的故障等电动马达73超速，而蜗轮74的腕部74d撞击止动件80的抵接部84a，该撞击也被扭力螺旋弹簧84的弹性变形吸收，因此，蜗轮蜗杆传动机构72中的螺旋条和齿轮的咬入缓和，能够防止在控制轴60的驱动机构中发生动作不良。

尤其是在本实施形态的止动件80中，如前所述，预先压缩扭力螺旋弹簧84，由此即使不怎么升高其弹簧常数也可以，容易吸收蜗轮74的腕部74d撞击止动件80的抵接部84a时的冲击。因此，对缓和蜗轮蜗杆传动机构72中的咬入是更加有利的。

此外，对于所述止动件80，由于决定控制轴60的基准角度的抵接部84a的位置能够调节，因此使用例如图4所示的治具140调节四个摇动凸轮机构48中的升程偏差时，能够设定为止动件80的抵接部84a与蜗轮74的腕部74d抵接。如此，由于控制轴60的角度控制中的基准角度、和摇动凸轮机构48中摇动构件61以及从动构件64处于规定的相对位置关系时正确地一致，因此对提高控制性有利。

-其他实施形态-

上述的实施形态的说明不过是例示而已，本发明并不限制其应用物或其用途。根据本发明的配气装置在不脱离本发明的主旨的范围内能够变更、追加或删除实施形态的构成。

例如，本实施形态中，作为止动件80的弹簧构件使用了扭力螺旋弹簧84，但是不限于此，也可以使用压缩螺旋弹簧或拉伸螺旋弹簧等。作为一个例子在图13中示出的止动件180中，将L字形的支架181螺丝固定在凸轮盖133上，从其床部向下方使压缩螺旋弹簧182垂下。在压缩螺旋弹簧182的上端和下端分别配设具有中心孔的圆盘状的垫片183、184，在下垫片184的下表面设置有从靠近外周的部位向下方膨出，并与蜗轮74的腕部74d抵接的抵接部184a。

又，所述下垫片184的下表面焊接有与其中心孔同心状配置的螺母185。在该螺母185中拧入支持下垫片184的中心螺栓186的轴部。中心螺栓186的轴部插通于L字形支架181的床部的螺丝孔，通过抓住其上端的头部转动中心螺栓186，能够使下垫片184上下位移。如此调节与蜗轮74的腕部74d抵接的抵接部184a的位置。

另一方面，在压缩螺旋弹簧182的上端抵接的上垫片183上，在其上表面中的靠近外周的部位上从上方贯通L字形支架181的床部的三只调节螺栓187的下端分别抵接。通过转动这些调节螺栓187，上垫片183上下位移，能够调节在与下垫片184之间压缩的压缩螺旋弹簧182的预压缩量。

此外，在上述图7、图13所示的实施形态中，使蜗轮74以该各图的顺时针方向转动，使其腕部74d抵接止动件80、180，并检测基准角度，但是不限于此，也可以使蜗轮74以各图的逆时针方向转动，在其腕部74d与止动件80、180抵接时检测基准角度。在这种情况下，在止动件80、180中的与所述腕部74d的抵接部位上设置弹簧构件、限制部等即可。

又，在本实施形态中，在发动机E的进气侧和排气侧的两方的配气装置50A、50B中具备升程特性可变的摇动凸轮机构48，但是例如也可以仅在进气侧的配气装置50A中具备可变机构。又，关于排气侧的配气装置50B，也可以使气门的相位可变。

此外，在本实施形态中，将基准角度检测装置应用于与发动机E的配气装置50A、50B的摇动凸轮机构48连接的控制轴60的角度控制，但是不限于此，除此之外，例如也可以应用于将发动机E的输出传递给车轮的CVT（Continuously Variable Transmission：无机变速器）的带轮的动作控制等。

工业应用性

如以上所述，根据本发明的基准角度检测装置具有能够在防止驱动控制轴的蜗轮蜗杆传动机构的咬入引起的动作不良的发生的同时，精度良好地检测控制的基准角度的效果，例如广泛应用于发动机的配气系统的可变机构等是有益的。

符号说明

E     发动机；

48    摇动凸轮机构（控制对象物）；

50A，50B  配气装置（可变配气机构）；

51A   进气门机构；

51B   排气门机构；

53    气门主体（进气门）；

72    蜗轮蜗杆传动机构；

73    电动马达；

74    蜗轮；

75    蜗杆；

80    止动件；

83    折曲片（限制部）；

84    扭力螺旋弹簧（弹簧构件）；

84a   抵接部；

90    控制器；

94    角度传感器；

180   止动件；

182   压缩螺旋弹簧（弹簧构件）；

184   下垫片；

184a  抵接部；

185   螺母（限制部）。

Claims (6)

1.一种基准角度检测装置，具备：

为了控制控制对象物的角度而与其连接的控制轴；

使所述控制轴绕其轴心转动地连接在该控制轴上的蜗轮；

与所述蜗轮啮合的蜗杆；

用于使所述蜗杆旋转的电动马达；

控制所述电动马达的控制器；

为了限制所述控制轴的转动可动范围而配置在所述蜗轮的动作轨迹上的止动件；以及

能够检测所述控制轴的转动角度的角度传感器，

所述止动件具有能够在所述蜗轮的动作方向上弹性变形的弹簧构件，

所述控制器驱动所述电动马达以使所述蜗轮向所述止动件行进，并将该驱动中由所述角度传感器检测的转动角度的变化率从规定的阈值以上变为不足该阈值的时间点下的所述转动角度存储为基准角度。

2.根据权利要求1所述的基准角度检测装置，其特征在于，所述止动件还具有：与所述蜗轮抵接并能够向其动作方向移动的抵接部；以及在该抵接部被所述弹簧构件向所述蜗轮侧施力的状态下，限制该抵接部向所述蜗轮侧的移动的限制部。

3.根据权利要求2所述的基准角度检测装置，其特征在于，所述止动件还具有调节机构，所述调节机构能够调节通过所述限制部限制所述抵接部的移动的位置。

4.根据权利要求1所述的基准角度检测装置，其特征在于，所述控制器具有：为了控制控制对象物的角度而驱动所述电动马达的通常控制模式；以及为了检测所述基准角度而驱动所述电动马达的基准角度检测模式；

所述控制器控制所述电动马达，以使所述基准角度检测模式中的所述电动马达的驱动力小于所述通常控制模式中的所述电动马达的驱动力。

5.根据权利要求1所述的基准角度检测装置，其特征在于，

所述基准角度检测装置为用于发动机的可变配气机构的基准角度检测装置，

所述控制轴为根据其转动角度而改变所述发动机的进气门或排气门的升程特性的控制轴。

6.根据权利要求5所述的基准角度检测装置，其特征在于，所述控制器为了在所述发动机的运行状态下检测所述基准角度而驱动所述电动马达。

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