CN105484821B - 引擎的气门机构 - Google Patents

Abstract

一种引擎的气门机构，包括：凸轮轴，凸轮轴通过引擎的曲轴旋转并且设置有用于打开和闭合引擎的阀的凸轮；和相位可变机构，相位可变机构使凸轮的旋转方向的相位相对于曲轴发生变化。相位可变机构包括：从动构件，该从动构件被曲轴旋转，并且相对于凸轮轴，从动构件能够在旋转方向上相对位移而在轴线方向上不能相对位移；引导构件，引导构件通过扭力接合机构联接到凸轮轴且能够与凸轮轴一起旋转，并且相对于从动构件，引导构件能够在轴线方向相对位移并且在旋转方向上不能相对位移；离心配重，该离心配重设置在从动构件和引导构件之间；和推动构件，推动构件在使从动构件和引导构件彼此靠近的方向上推动从动构件和引导构件。由于离心力引起离心配重移动推动推动构件，在推动构件的推力作用下，引导构件相对于从动构件在轴线方向上发生相对位移，扭力接合机构将引导构件相对于从动构件在轴线方向上的相对位移转换成凸轮轴相对于曲轴在旋转方向上的相对位移，从而使凸轮在旋转方向上的相位相对于曲轴发生变化。

Description

引擎的气门机构

技术领域

本发明涉及一种引擎的气门机构，该引擎的气门机构包括相位可变机构，该相位可变机构使进气凸轮或者排气凸轮的旋转方向的相位(或者旋转)相对于曲轴发生变化，从而能够改变进气阀和排气阀的气门正时。

背景技术

专利文献1和2(日本专利平开No.2013-7293和No.2010-31855)公开了一种引擎的气门机构，该引擎的气门机构设置有作为气门正时可变装置的凸轮轴相位可变机构，该凸轮轴相位可变机构根据引擎的操作状态使凸轮轴的旋转方向的相位相对于曲轴发生变化，以根据引擎的操作状态改变进气阀和排气阀的气门正时。

在凸轮轴的相位可变机构中，在从动构件和引导构件之间设置多个离心配重，从动构件能够相对于凸轮轴在旋转方向上相对位移，并且引导构件设置成与凸轮轴一起旋转，并且各个离心配重布置在径向形成在从动构件和引导构件彼此面对的各自表面上的多个引导凹槽中。

从动构件和引导构件的引导凹槽中的一个，例如，从动构件的引导凹槽设置成相对于从动构件的径向方向倾斜。因此，当离心配重在离心力的作用下在从动构件和引导构件两者的引导凹槽中沿着径向方向移动时，引导构件相对于从动构件相对转动。因此，凸轮轴的旋转方向的相位相对于曲轴发生变化，以改变进气阀和排气阀的气门正时。

然而，为了根据引擎速度高精度地改变进气阀和排气阀的定时，多个离心配重需要在对应的多个引导凹槽中同时移动。因此，从动构件和引导构件中的每一个的引导凹槽需要具有高的工作精度。

发明内容

本发明考虑到上述情况，并且本发明的目的是提供一种引擎的气门机构，该引擎的气门机构能够根据引擎速度高精度地改变气门正时并且允许在改变气门正时时的操作特性稳定，同时提高对这一改变的响应。

本发明的以上和其他目的通过在一方面提供的一种引擎的气门机构实现，该引擎的气门机构包括：凸轮轴，凸轮轴通过引擎的曲轴旋转并且设置有用于打开和闭合引擎的阀的凸轮；和相位可变机构，该相位可变机构使凸轮的旋转方向的相位相对于曲轴发生变化；其中，相位可变机构包括：从动构件，该从动构件被曲轴旋转，并且相对于凸轮轴，从动构件能够在旋转方向上相对位移而在轴线方向上不能相对位移；引导构件，引导构件通过扭力接合机构联接到凸轮轴且能够与凸轮轴一起旋转，并且相对于从动构件，引导构件能够在轴线方向相对位移并且在旋转方向上不能相对位移；离心配重，该离心配重设置在从动构件和引导构件之间；和推动构件，推动构件在使从动构件和引导构件彼此靠近的方向上推动从动构件和引导构件；并且其中，由于离心力引起离心配重移动推动推动构件，在推动构件的推力作用下，引导构件相对于从动构件在轴线方向上发生相对位移，联接引导构件和凸轮轴的扭力接合机构将引导构件相对于从动构件在轴线方向上的相对位移转换成凸轮轴相对于曲轴在旋转方向上的相对位移，从而使凸轮在旋转方向上的相位相对于曲轴发生变化。

根据本发明的第一方面，当离心配重通过根据引擎速度产生的离心力的作用移动时，引导构件相对于从动构件在旋转方向上不产生相对位移而仅仅在轴线方向上产生相对位移，因此有利于引导构件的相对位移。然后，由于引导构件通过扭力接合机构联接到凸轮轴，引导构件相对于上述从动构件在轴线方向上的相对位移通过扭力接合机构转换成凸轮轴相对于曲轴在旋转方向上的相对位移，以使凸轮的旋转方向上的相位相对于曲轴发生变化。

以上述方式，有利于引导构件在轴线方向上的相对位移，从而允许凸轮轴在旋转方向上平滑地相对位移，因此根据引擎速度高精度地改变气门正时。另外，由于能够改变气门正时而不使用任何液压油，在改变气门正时时的操作特性变得稳定，并且另外，也提高响应这一改变的能力。

本发明的上述目的也能够通过在另一方面设置引擎的气门机构实现，该引擎的气门机构包括：引擎的进气阀和排气阀；凸轮轴，该凸轮轴设置有进气凸轮和排气凸轮，进气凸轮和排气凸轮分别打开和闭合进气阀和排气阀，凸轮轴通过引擎的曲轴旋转；和相位可变机构，该相位可变机构使进气凸轮或者排气凸轮的旋转方向的相位相对于曲轴发生变化；其中，凸轮轴包括：进气凸轮轴，该进气凸轮轴设置有进气凸轮；和排气凸轮轴，该排气凸轮轴设置有排气凸轮，进气凸轮轴和排气凸轮轴被构造成能够在旋转方向上相对位移；其中，相位可变机构包括：从动构件，该从动构件固定于排气凸轮轴或者进气凸轮轴且被曲轴旋转；引导构件，该引导构件通过扭力接合机构联接到进气凸轮轴或者排气凸轮轴且能够与进气凸轮轴或者排气凸轮轴一起旋转，并且相对于从动构件，引导构件能够在轴线方向上相对位移并且在旋转方向上不能相对位移；离心配重，该离心配重设置在从动构件和引导构件之间；和推动构件，推动构件在使从动构件和引导构件彼此靠近的方向上推动从动构件和引导构件；并且其中，由于离心力引起离心配重移动推动推动构件，在推动构件的推力作用下，引导构件相对于从动构件在轴线方向上发生相对位移，然后，联接引导构件和进气凸轮轴或者排气凸轮轴的扭力接合机构将引导构件相对于从动构件在轴线方向上的相对位移转换成进气凸轮轴或者排气凸轮轴相对于曲轴在旋转方向上的相对位移，从而使进气凸轮轴或者排气凸轮轴在旋转方向上的相位相对于曲轴发生变化。

根据本发明的第二方面，当离心配重通过根据引擎速度产生的离心力的作用移动时，引导构件相对于从动构件在旋转方向上不产生相对位移而仅仅在轴线方向上产生相对位移，因此有利于引导构件的相对位移。然后，由于引导构件通过扭力接合机构联接到进气凸轮轴或排气凸轮轴，引导构件相对于从动构件在轴线方向上的相对位移通过扭力接合机构转换成进气凸轮轴或排气凸轮轴相对于曲轴在旋转方向上的相对位移，以使凸轮的旋转方向的相位相对于曲轴发生变化。

以上述方式，有利于引导构件在轴线方向上的相对位移，从而进气凸轮轴或排气凸轮轴在旋转方向上平滑地相对位移，因此根据引擎速度高精度地改变气门正时。另外，由于能够改变气门正时而不使用任何液压油，在改变气门正时时的操作特性变得稳定，并且另外，也提高响应这一改变的能力。

在上述方面的优选实施例中，可以提供以下实例。

期望的是，离心配重形成为圆柱形状，并且在从动构件和引导构件彼此面对的各自的表面中形成有引导凹槽，引导凹槽引导离心配重的移动；对应于离心配重的形状，引导凹槽形成矩形横截面。

还期望的是，在从动构件和引导构件彼此面对的各自的表面上形成有用于引导离心配重的移动的引导凹槽，引导凹槽具有多个且形成为沿着从动构件和引导构件的直径方向呈线性延伸，其中形成在从动构件和引导构件中的一个的引导凹槽形成为具有均匀的深度，形成在从动构件和引导构件中的另一个的引导凹槽形成为凹槽深度越朝向径向外侧越小的倾斜状。

从以下参考附图的描述，本质和进一步的特性特征和优势效果能够更明显。

附图说明

图1是应用根据本发明的引擎的气门机构的第一实施例的SOHC类型的气门机构的截面图，该截面图是沿着垂直于凸轮轴的轴线的方向截取的并且一起显示引擎的气缸盖等等；

图2是显示图1所示的进气阀、排气阀、摇臂等被移除情况下的引擎的气门机构以及气缸盖的立体图；

图3是显示图2的气门机构的一部分和气缸盖等的平面图；

图4是沿着图3中的线IV-IV的截面图；

图5是显示如图2至4所示的凸轮轴和相位可变机构的立体图；

图6是显示图5的凸轮轴和相位可变机构的分解立体图；

图7是显示图5的凸轮轴和相位可变机构的分解侧视图；

图8是显示图5的凸轮轴和相位可变机构的侧视图；

图9是沿着图8中的线IX-IX的截面图；

图10A和10B显示图8和9所示的相位可变机构的排气凸轮轴和从动构件，其中图10A显示排气凸轮轴的立体图，图10B显示从动构件的前视图；

图11A是显示在图8和9中的从动构件的前视图，并且图11B是沿着图11A的线XIB-XIB的截面图；

图12A是显示在图8和9中的引导构件的前视图，并且图12B是沿着图12A的线XIIB-XIIB的截面图；

图13A是沿着图12A的线XIII-XIII的截面图，图13B是以放大的方式显示图13A的一部分的截面图，并且图13C是图13B的局部放大图；

图14A至图14C是显示在低引擎速度(即，转数，在本文具有相同的意义)范围内在图8和9中的相位可变机构中的离心配重的位置的视图；

图15A至图15C是显示在高引擎速度(即，转数)范围内在图8和9中的相位可变机构中的离心配重的位置的视图；并且

图16显示应用根据本发明的引擎的气门机构的第二实施例的DOHC类型的气门机构的一部分的截面图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图描述实施本发明的实施例。进一步注意到在此将参考附图说明使用表示方向的“上和下”、“左和右”、“前和后”等等术语。

[第一实施例(图1至图15)]

图1显示应用根据本发明的气门机构的第一实施例的SOHC类型的气门机构的截面图。

四冲程单缸引擎10包括设置在气缸盖11中的单个顶置凸轮轴(SOHC)类型系统的气门机构12，该气缸盖11连结到引擎10的气缸体1。

气门机构12包括进气阀13和单个排气阀14、设置有单个进气凸轮15和单个排气凸轮16的凸轮轴17、单个进气摇臂18、单个排气摇臂19和相位可变机构44，稍后将描述(参考图2和3)。

凸轮轴17包括相位可变机构44，该相位可变机构44具有设置有如图2和3所示的凸轮从动链轮20的从动构件45。凸轮从动链轮20通过图中未示的凸轮链系动态地联接到图中未示的形成在曲轴5中的(参考图1)凸轮驱动链轮。因此，曲轴5的旋转通过凸轮链系被传输到凸轮轴17以因此旋转凸轮轴17。凸轮轴17设置有在轴线方向上彼此平行的进气凸轮15和排气凸轮16，并且，例如，排气凸轮16设置在靠近凸轮从动链轮20的一侧。

图1中所示的气缸体1设置有气缸孔3，活塞2在气缸孔3中以滑动方式往复运动。活塞2的往复运动通过连接杆4被传输到曲轴5以将往复运动转换为旋转运动。

进气摇臂18和排气摇臂19中的每一个由摇杆轴24可摆动地支撑，并且其一端设置有辊22并且另一端设置有调整螺钉23。进气摇臂18设置成能够通过使辊22与进气凸轮15接触而滚动，并且调整螺钉23与进气阀13接触。

此外，排气摇臂19设置成能够通过使辊22与排气凸轮16接触而滚动，并且调整螺钉23与排气阀14接触。

因此，当进气凸轮15和排气凸轮16根据凸轮轴17的旋转而旋转时，进气摇臂18的辊22沿着进气凸轮15的凸轮轮廓滚动，以允许进气摇臂18摆动，因此进气摇臂18的调整螺钉23打开和闭合进气阀17。同时，排气摇臂19的辊22沿着排气凸轮16的凸轮轮廓滚动，以允许排气摇臂19摆动，因此排气摇臂19的调整螺钉23打开和闭合排气阀14。

在图1中，参考数字25和26分别表示调整螺母和阀弹簧，并且参考数字21表示附接于气缸盖11的杆引导部，以引导进气阀13和排气阀14的各个杆的移动。

如图4所示，在如上构造的气门机构12的凸轮轴17中，第一球轴承27设置在靠近凸轮从动链轮20的一侧的一端，并且第二球轴承28设置在其另一端。第一球轴承27和第二球轴承28保持在设置在气缸盖11的上部分的凸轮轴壳体29中，从而可旋转地支撑凸轮轴17。

如图4和5所示，设置有进气凸轮15和排气凸轮16的凸轮轴17包括：进气凸轮轴31，进气凸轮轴31与进气凸轮15整体地设置；和排气凸轮轴32，排气凸轮轴32与排气凸轮16整体地设置，如图6和7所示。

如图8和9所示，进气凸轮轴31的轴部31A插入排气凸轮轴32，从而将排气凸轮轴32同轴地布置在轴部31A的外侧。以这种方式，进气凸轮轴31和排气凸轮轴32被构造成在旋转方向上相对位移。

注意，进气凸轮轴31和排气凸轮轴32在旋转方向上的相对位移仅仅在稍后描述的规定范围内被允许。即，如图5至8所示，在进气凸轮轴31中，轴部31A和直径大于轴部31A并且设置有进气凸轮15的凸轮形成部31B彼此整体地模制。

进气凸轮轴31的凸轮形成部31设置有锁定销33，锁定销33朝向轴部31A突出并平行于进气凸轮轴31的轴线O。另外，在排气凸轮轴32中，在排气凸轮轴16的侧表面形成有锁定凹槽34，锁定凹槽34用于在进气凸轮轴31和排气凸轮轴32装配的状态下锁定锁定销33。

当与排气凸轮轴32同轴布置的进气凸轮轴31相对于排气凸轮32在旋转方向上相对位移时，进气凸轮轴31的锁定销33与排气凸轮轴32的锁定凹槽34的相对凹槽端表面35接触，从而调节进气凸轮轴31相对于排气凸轮轴32在旋转方向上的相对位移。

同时，如图3所示，多个螺栓插入孔36，诸如四个孔，形成在凸轮轴壳体29中，从而贯穿凸轮轴壳体29和气缸盖11。当图中未示的头部紧固螺栓分别插入螺栓插入孔36中时，与凸轮轴壳体29整体模制的气缸盖11与气缸体1一起被紧固和固定到未图示的曲轴箱。

如图3和4所示，凸轮轴壳体29形成有与至少一个螺栓插入孔36连通的油馈送凹槽37。此外，如图4和9所示，进气凸轮轴31设置有主油凹槽38和副油凹槽39，主油凹槽38沿着轴线O延伸，副油凹槽39与主油凹槽38连通并且在进气凸轮轴31的径向方向上延伸。主油凹槽38与油馈送凹槽37连通。

此外，副油凹槽39的排气口40与进气凸轮轴31的轴部31A的外周表面连通，或者环形凹槽42设置在相对于排气凸轮轴32的滑动表面41中。

因此，如图3和4所示，上升通过螺栓插入孔36的润滑油通过凸轮轴壳体29的油馈送凹槽37供应到进气凸轮轴31的主油凹槽38，然后从进气凸轮轴31的副油凹槽39供应进入环形凹槽42中，从而润滑能够相对旋转的进气凸轮轴31和排气凸轮轴32。

如图4、5、8和9所示，凸轮轴17依次设置有进气凸轮15、排气凸轮16和相位可变机构44。相位可变机构44使进气凸轮15或者排气凸轮16(在本实施例中的进气凸轮15)的旋转方向相位相对于曲轴5发生变化，并且相位可变机构44包括从动构件45、引导构件46、离心配重47、推动构件48和弹性挡圈49。

在本实施例中，排气凸轮16在旋转方向上与曲轴5以相同的相位被旋转驱动，从而打开和关闭排气阀14。与此相对，进气凸轮15在旋转方向上与曲轴5以相同或者不同的相位被相位可变机构44旋转驱动，从而打开和关闭进气阀13。相位可变机构44根据引擎10的操作状态控制进气阀13的气门正时，从而能够调节进气阀13的打开定时和排气阀14的打开定时的气门重叠。

例如，相位可变机构44设定，在引擎10的高转数范围内，进气阀13和排气阀14的气门重叠是小的，从而防止进气空气被吹出，以改善输出和燃料消耗并且抑制排气中的有害物质的产生。此外，相位可变机构44设定，在引擎10的低转数范围内，进气阀13和排气阀14的气门重叠是大的，从而通过利用进气的惯性提高进气效率，以增加引擎10的扭矩。

如图9和11所示，从动构件45在其外周表面设置有凸轮从动链轮20，并且由通过凸轮链系传输的曲轴5的旋转驱动，从而相对于曲轴5在旋转方向上提供恒定的(或者相同的)相位。

此外，从动构件45在其内周表面设置有适配凹槽53，并且排气凸轮轴32在其一端设置有适配突出部54。适配凹槽53和适配突出部54彼此适配，从而从动构件45设置并固定到排气凸轮轴32。

如图4、6、7和9所示，引导构件46通过作为扭力接合机构的扭转花键55(扭转花键部55A和扭转花键凹槽55B)联接到进气凸轮轴31，从而能够与进气凸轮轴31一起旋转。即，进气凸轮轴31的轴部31A与扭转花键部55A一体地设置，扭转花键部55A在进气凸轮轴31的侧视图中相对于进气凸轮轴31的轴中心O以扭转角θ(参考图7)向圆周方向上的一侧扭转。进一步，如图12A和图13A所示，引导构件46在其内周设置有扭转花键凹槽55B，扭转花键部55A适配并且接合到扭转花键凹槽55B。

引导构件46的扭转花键凹槽55B适配并且接合进气凸轮轴31的扭转花键部55A，从而引导构件46联接到进气凸轮轴31以能够一起旋转并且相对于从动构件45在轴线方向上(进气凸轮轴31的轴中心O的方向)相对位移。

引导构件46相对于从动构件45在轴线方向上的相对位移通过扭转花键55的作用转换为进气凸轮轴31相对于曲轴5在旋转方向上的相对位移。

如图6、图7和图9所示，离心配重47形成为圆柱形形状，并且逐一地保持在分别设置在从动构件45和引导构件46中的多个引导凹槽51和52(稍后描述)之间，并且将从动构件45的旋转传输到引导构件46。

进一步，推动构件48将用于在使从动构件45和引导构件46彼此靠近的方向上推动从动构件45和引导构件46的推动力作用到从动构件45和引导构件46中的至少一个上(在本实施例中为引导构件46)。此外，弹性挡圈49附接于进气凸轮轴31的轴部31A的端部，以通过垫圈50保持推动构件48。

更具体地，如图9和11所示，从动构件45包括多个径向引导凹槽51，引导凹槽51形成在凸轮从动链轮20的内部分的面对引导构件46的表面上。引导凹槽51引导圆柱形的离心配重47并且形成为平坦凹槽形状，具有对应于如图11所示的离心配重47的形状的矩形截面。引导凹槽51形成均匀的深度，从而沿着从动构件45的径向方向线性地延伸。

如图9、12和13所示，引导构件46在其面对从动构件45的表面上设置有多个径向引导凹槽52。引导凹槽52引导离心配重47并且形成为平坦凹槽形状，具有对应于如图12所示的离心配重47的形状的矩形截面。此外，引导凹槽52形成为沿着引导构件46的径向方向线性地延伸。

由于保持离心配重47的从动构件45的引导凹槽51和引导构件46的引导凹槽52中的每一个沿着径向方向线性地形成，不允许引导构件46相对于从动构件45在旋转方向上相对位移。

另外，具体地如图13所示，引导构件46的引导凹槽52中的每一个形成有使凹槽深度越朝向引导构件46的径向外侧越小的斜面，并且该斜面在引导构件46中径向向外更陡峭。即，引导凹槽52的凹槽深度的斜面设定成满足以下关系：β>α，其中α是引导构件46的径向向内的斜面，并且β是引导构件46的径向向外的斜面。斜面α和β在引导凹槽52的底部的一个点(图13B的点X)附近平滑地变化。引导凹槽52的斜面α和β允许从动构件45的引导凹槽51和引导构件46的引导凹槽52的底部径向向外彼此靠近。

更具体地，在引导构件46的引导凹槽52中，斜面α的径向向内的平面通过具有规定曲率P的弯曲表面延伸到斜面β的径向向外的平面。如图13C所示，经过点X的弯曲表面以规定曲率P形成，并且弯曲表面的相对侧(径向向内和径向向外)由斜面α和β的平面组成。

进一步，从动构件45的引导凹槽51可以设置有使凹槽深度越朝向引导构件45的径向外侧越小的斜面，并且该斜面在引导构件45中径向向外更陡峭。此外，引导构件46的引导凹槽52可以形成为均匀的深度。

如图4和9所示的离心配重47由具有重的比重的材料形成，诸如钢和钨。此外，尽管盘簧在本实施例中用作推动构件48，但是也可以使用波状板簧、螺旋弹簧(锥形弹簧)等等。进一步，弹性挡圈49联接到进气凸轮轴31的轴部31A的端部，以通过垫圈50支撑推动构件48，从而推动构件48被保持在弹性挡圈49和引导构件46之间。因此，推动构件48的推动力施加到引导构件46。

在以上述方式构造的相位可变机构44中，当离心力作用在离心配重47上时，离心配重47在分别形成在从动构件45和引导构件46中的引导凹槽51和52中径向向外移动。然后，引导构件46抵抗推动构件48的推动力沿着凸轮轴17的进气凸轮轴31的轴中心O的方向在远离从动构件45的方向上移动。

此外，当作用到离心配重47上的离心力减少并且离心配重47在分别形成在从动构件45和引导构件46中的引导凹槽51和52中径向向外移动时，引导构件46抵抗推动构件48的推动力沿着凸轮轴17的进气凸轮轴31的轴中心O的方向在接近从动构件45的方向上移动。

扭转花键55将引导构件46在远离从动构件45的方向上或者在接近从动构件45的方向上的移动转换为进气凸轮轴31相对于排气凸轮轴31和从动构件45，或者曲轴5旋转的旋转方向上的位移。因此，进气凸轮15相对于曲轴5的旋转方向的相位发生变化，因此通过进气凸轮15改变进气阀13的气门正时。

以下将描述上述本发明的第一实施例的功能。

如图14所示，当引擎10在低速(转数)范围时，作用在离心重量47上的离心力是小的。因此，离心重量47通过引导构件46的引导凹槽52的斜面α和推动构件48的推动力停留在初始位置，即，引导凹槽51和52的径向向内端部。

因此，凸轮轴17的进气凸轮轴31的旋转方向的相位变成与凸轮从动链轮20(或者曲轴5)的相同，并且整体地设置在进气凸轮轴31中的进气凸轮15以装配时的相位驱动进气阀13。用这种方法，进气阀13和排气阀14采用用于低和中速并伴有大的气门重叠的气门正时，从而中速时的扭矩增大。

如图15所示，当引擎10到达高转速范围时，作用到离心配重47上的离心力增加，以使离心重量47在从动构件45的引导凹槽51和引导构件46的引导凹槽52中径向向外移动。因此，引导构件46抵抗推动构件48的推动力在引导凹槽52的斜面α和β的作用下沿着凸轮轴17的进气凸轮轴31的轴中心O径向向外(箭头A的方向)移动。

此时，由于引导构件46和凸轮轴17的进气凸轮轴31通过扭转花键55彼此联接，进气凸轮轴31通过扭转花键55中的扭转花键部55A的扭转角度θ相对于排气凸轮轴32和从动构件45(或者曲轴5)在图15B和15C的箭头B的方向上相对旋转。与图15B和15C的箭头B的方向相反的方向是由曲轴5的驱动力旋转的凸轮轴17的旋转方向。

因此，凸轮轴17的进气凸轮轴31的旋转方向的相位变化到与凸轮轴17相对于曲轴5的旋转方向R相反的方向(点火延迟侧)。因此，进气凸轮轴31一体地设置的进气凸轮15驱动处于从当装配到点火延迟侧的相位变化而来的相位中的进气阀31。因此，进气阀13和排气阀14具有用于高速并伴随着小的气门重叠的气门正时，以增加引擎10的输出并且改善燃料消耗，因此减少有害物质的排出。

如果引擎10的旋转速度减小，作用在离心配重47上的离心力减小。因此，推动构件48的推动力变得大于离心力，并且然后引导构件46在箭头A的方向上移动，从而在推动构件48的推动力的作用移动到从动构件45侧，并且离心配重47在引导凹槽51和52中径向向内移动。然后，引导构件46和离心配重47返回到图14所示的初始位置。

根据离心配重47返回到初始位置，引导构件46在接近从动构件45的方向上轴向移动，并且凸轮轴17的进气凸轮轴31通过扭转花键55的作用相对于排气凸轮轴32和从动构件45(或者曲轴5)相对地转变到提前点火侧(与图15B和15C的箭头B的方向相反的方向)，从而使进气凸轮15的相位相对于曲轴5变化到提前点火侧。因此，进气阀13和排气阀14具有用于低速和中速并伴有大的气门重叠的气门正时，从而增加以上描述的中速时的扭矩。

由于本发明的气门机构如上所述构造，本第一实施例实现以下效果(1)至(4)。

(1)如图4和9所示，当离心配重47通过根据引擎速度产生的离心力的作用在从动构件45的引导凹槽51和引导构件46的引导凹槽52之间移动时，引导构件46相对于从动构件45在旋转方向上不发生相对位移而在轴线方向上发生相对位移。因此，离心配重47和引导凹槽51和52之间的摩擦力减少，从而促进离心配重47的移动，并且因此，多个离心配重47能够同时可靠地移动，从而促进引导构件46相对于从动构件45在轴线方向上的相对位移。

然后，由于引导构件46通过扭转花键55联接到凸轮轴17的进气凸轮轴31，引导构件46相对于从动构件45在轴线方向的相对位移通过扭转花键55转换为进气凸轮轴31相对于从动构件45和排气凸轮轴32(或者曲轴5)在旋转方向上的相对位移，以使进气凸轮15的旋转方向上的相位相对于曲轴5发生变化。

用这种方法，促进引导构件46相对于从动构件45在轴线方向上的相对位移，允许设置有进气凸轮15的进气凸轮轴31通过扭转花键55相对于曲轴5在旋转方向上平滑地相对位移，从而使进气阀13和排气阀14的气门正时根据引擎速度高精度地变化。此外，由于能够使气门正时变化而不使用任何液压油，在改变气门正时时的操作特性变得稳定，并且还提高响应该变化的能力。

(2)如图9、11和12所示，离心重量47形成为圆柱形形状，并且引导凹槽51和52分别形成在从动构件45和引导构件46中，对应于离心配重47的圆柱形形状而形成平坦凹槽形状，并具有矩形截面。因此，能够促进引导凹槽51和52的机械加工，有利于降低引导凹槽51和52的成本并且提高引导凹槽51和52的加工精度。

(3)如图7和9所示，扭转花键55将引导构件46相对于从动构件45在轴线方向上的相对位移转换为进气凸轮轴31相对于曲轴5在旋转方向上的相对位移，从而使进气凸轮15的旋转方向的相位相对于曲轴5发生变化。因此，通过使扭转花键55中的扭转花键55A的扭转角度θ变化，可以调节进气凸轮15相对于曲轴5在旋转方向上的相对位移的程度，因此调节进气阀13和排气阀14的气门正时的变化程度。

(4)在相位可变机构44中，离心配重47在离心力的作用下在分别形成在从动构件45和引导构件46中的引导凹槽51和52之间移动，并且引导构件46能够在推动构件48的推动力作用下相对于从动构件45和排气凸轮轴32在轴线方向上位移，然后，扭转花键55将引导构件46相对于从动构件45和排气凸轮轴32的轴向位移转换成进气凸轮轴31相对于排气凸轮轴32在旋转方向上的位移，从而使形成在进气凸轮轴31中的进气凸轮15的旋转方向的相位相对于曲轴5发生变化。因此，即使在包括设置有进气凸轮15和排气凸轮16的一个凸轮轴17的SOHC类型的气门机构12中，也能够在进气凸轮15和排气凸轮16的旋转操作期间可靠地改变进气阀13和排气阀14的气门正时。

[第二实施例(图16)]

图16显示应用根据本发明的引擎的气门机构的第二实施例的DOHC类型的气门机构的一部分的截面图。在第二实施例中，与第一实施例相同的部分或者构件由相同的参考数字表示，以简化或省略其重复描述。

第二实施例的气门机构60与第一实施例的不同在于：气门机构60是双顶置式凸轮轴(DOHC)类型，其中一个凸轮轴包括进气凸轮，并且另一个凸轮轴包括排气凸轮，并且相位可变机构44应用于第二实施例的气门机构60。

即，相位可变机构44应用于进气凸轮轴63，用于打开和关闭进气阀61的进气凸轮62一体地形成在该进气凸轮轴63。

更具体地，相位可变机构44包括：从动构件45，曲轴5的旋转被传输到从动构件45，并且从动构件45相对于进气凸轮轴63在旋转方向上相对位移并且在轴线方向上不产生相对位移；引导构件46，引导构件46通过扭转花键55联接到进气凸轮轴63，以能够与进气凸轮轴63一起旋转，并且引导构件46相对于从动构件45在轴线方向相对位移并且在旋转方向上不产生相对地位移；离心配重47，离心配重47为圆柱形形状，设置在从动构件45的引导凹槽51和引导构件46的引导凹槽52之间；和推动构件48，推动构件48在使从动构件45和引导构件46彼此靠近的方向上推动从动构件45和引导构件46。

然后，在推动构件48的推动力的作用下，通过引导凹槽51和52之间的多个离心配重47在离心力的作用下在从动构件45和引导构件46的径向方向上的移动，引导构件46相对于从动构件45在轴线方向上相对位移。扭转花键55(扭转花键部55A和扭转花键凹槽55B)然后将引导构件46相对于从动构件45在轴线方向上的相对位移转换成进气凸轮轴63相对于曲轴5在旋转方向上的相对位移。因此，进气凸轮62的旋转方向的相位相对于曲轴5发生变化，并且因此，改变进气阀和排气阀的气门正时。

进一步，甚至在第二实施例中，与引导构件46的引导凹槽52一样，从动构件45的引导凹槽51形成为沿着从动构件45和引导构件46的径向方向线性地延伸，并且对应于圆柱形形状的离心配重47形成为平坦凹槽形状并且具有矩形截面，因此实现与第一实施例的效果(1)至(3)相同的优势效果。

注意，尽管如上所述参考优选实施描述了本发明，但是本发明并不局限于这些实施例，在不脱离随附权利要求的范围内，本发明可以做各种变化和修改。

例如，第一实施例可以被构造成如下的修改例。即，参考数字31表示与进气凸轮一体设置的排气凸轮轴，并且参考数字32表示与进气凸轮一体设置的进气凸轮轴，然后，进气凸轮轴被固定到从动构件45，并且排气凸轮轴也联接到引导构件46，以通过扭转花键55与引导构件46一起旋转，从而，例如在引擎10的高转速期间，相位可变机构44使排气凸轮的旋转方向的相位相对于曲轴5变化到提前点火侧，以使进气阀13和排气阀14的气门正时变化到用于高速并伴随小的气门重叠的气门正时。

此外，第二实施例可以被构造成如下的修改例。即，相位可变机构44应用于取代排气凸轮轴63的凸轮轴，以在引擎10的高转速期间使排气凸轮轴的旋转方向的相位相对于曲轴5变化到提前点火侧，从而使进气阀13和排气阀14的气门正时变化到用于高速并伴随有小的气门重叠的气门正时。

Claims (4)

1.一种引擎的气门机构，包含：

凸轮轴，所述凸轮轴通过引擎的曲轴旋转并且设置有用于打开和闭合引擎的阀的凸轮；和

相位可变机构，所述相位可变机构使所述凸轮的旋转方向的相位相对于所述曲轴发生变化；

其特征在于，所述相位可变机构包括：从动构件，所述从动构件被所述曲轴旋转，并且相对于所述凸轮轴，所述从动构件能够在旋转方向上相对位移而在轴线方向上不能相对位移；引导构件，所述引导构件通过扭力接合机构联接到所述凸轮轴且能够与所述凸轮轴一起旋转，并且相对于所述从动构件，所述引导构件能够在轴线方向相对位移并且在旋转方向上不能相对位移；离心配重，该离心配重设置在所述从动构件和所述引导构件之间；和推动构件，所述推动构件在使所述从动构件和所述引导构件彼此靠近的方向上推动所述从动构件和所述引导构件；并且

其中，由于离心力引起所述离心配重移动推动所述推动构件，在所述推动构件的推力作用下，所述引导构件相对于所述从动构件在轴线方向上发生相对位移，

联接所述引导构件和所述凸轮轴的所述扭力接合机构将所述引导构件相对于所述从动构件在轴线方向上的相对位移转换成所述凸轮轴相对于所述曲轴在旋转方向上的相对位移，从而使所述凸轮在旋转方向上的所述相位相对于所述曲轴发生变化。

2.一种引擎的气门机构，包含：

引擎的进气阀和排气阀；

凸轮轴，所述凸轮轴设置有进气凸轮和排气凸轮，所述进气凸轮和所述排气凸轮分别打开和闭合所述进气阀和所述排气阀，所述凸轮轴通过引擎的曲轴旋转；和

相位可变机构，所述相位可变机构使所述进气凸轮或者排气凸轮的旋转方向的相位相对于所述曲轴发生变化；

其特征在于，所述凸轮轴包括：进气凸轮轴，所述进气凸轮轴设置有所述进气凸轮；和排气凸轮轴，所述排气凸轮轴设置有所述排气凸轮，所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴被构造成能够在旋转方向上相对位移；

其中，所述相位可变机构包括：从动构件，所述从动构件固定于所述排气凸轮轴或者所述进气凸轮轴且被所述曲轴旋转；引导构件，所述引导构件通过扭力接合机构联接到所述进气凸轮轴或者所述排气凸轮轴且能够与所述进气凸轮轴或者所述排气凸轮轴一起旋转，并且相对于所述从动构件，所述引导构件能够在轴线方向上相对位移并且在旋转方向上不能相对位移；离心配重，所述离心配重设置在所述从动构件和所述引导构件之间；和推动构件，所述推动构件在使所述从动构件和所述引导构件彼此靠近的方向上推动所述从动构件和所述引导构件；并且

其中，由于离心力引起所述离心配重移动推动所述推动构件，在所述推动构件的推力作用下，所述引导构件相对于所述从动构件在轴线方向上发生相对位移，然后，联接所述引导构件和所述进气凸轮轴或者所述排气凸轮轴的所述扭力接合机构将所述引导构件相对于所述从动构件在轴线方向上的相对位移转换成所述进气凸轮轴或者所述排气凸轮轴相对于所述曲轴在旋转方向上的相对位移，从而使所述进气凸轮轴或者所述排气凸轮轴在旋转方向上的所述相位相对于所述曲轴发生变化。

3.如权利要求1或2所述的引擎的气门机构，其特征在于，其中，所述离心配重形成为圆柱形状，并且在所述从动构件和所述引导构件彼此面对的各自的表面中形成有引导凹槽，所述引导凹槽引导所述离心配重的移动；对应于所述离心配重的形状，所述引导凹槽形成矩形横截面。

4.如权利要求1或2所述的引擎的气门机构，其特征在于，其中，在所述从动构件和所述引导构件彼此面对的各自的表面上形成有用于引导所述离心配重的移动的引导凹槽，所述引导凹槽具有多个且形成为沿着所述从动构件和所述引导构件的直径方向呈线性延伸，其中形成在所述从动构件和所述引导构件中的一个的引导凹槽形成为具有均匀的深度，形成在所述从动构件和所述引导构件中的另一个的引导凹槽形成为凹槽深度越朝向径向外侧越小的倾斜状。