专利名称：发动机的减压机构的制作方法
技术领域：
本发明一般地涉及发动机的减压机构，更具体而言，涉及当发动机起动时使发动机的燃烧室减压的改进减压机构。
背景技术：
传统上，在四冲程发动机中，当起动设备起动发动机或者强制发动机停止时，减压机构可以用来使燃烧室减压以减轻起动负荷。通常，减压机构提升进气门或者排气门，以在发动机压缩冲程的初始阶段将该气门放置在打开位置。
发动机的凸轮轴可以包括减压机构的一部分，使得减压机构将气门保持在打开位置直到凸轮轴的转速达到预定速度，并且在凸轮轴的转速已经达到预定速度时将气门从打开位置释放。通常，减压机构使用在凸轮轴的转速增大时增大的离心力。例如，日本专利公开No.P2001-90516A、日本实用新型公开No.平06-10107和日本实用新型公开No.2509668公开了这种减压机构。一般而言，该减压机构具有多个零件和部件。因此，该减压机构需要相对很大的空间。
在一些布置中，发动机在气缸盖中具有气门。此气门布置被称为OHV(顶置式气门)机构。发动机可以在发动机的曲轴箱中包括凸轮轴以降低气缸盖。此外，发动机可以具有布置成V形配置的两个机组。因为此配置，为各个机组提供两个凸轮轴。凸轮轴不可避免地布置得靠近彼此，因为凸轮轴位于V形配置的底部。
由于这样的很近的定位，发动机几乎不能提供足够的空间在凸轮轴周围布置传统的减压机构。
本发明基于2004年1月22日递交的日本专利申请No.2004-014050和2004年6月3日递交的No.2004-165941，并要求其优先权，它们的全部内容通过引用而明确地包含于此。
发明内容
本发明的一个方面涉及确认对这样一种发动机减压机构的需求，其具有紧凑的结构并且甚至可以布置在小的空间中。
为了解决此需求，本发明的一个方面涉及一种四冲程发动机，包括界定出气缸的发动机机体。活塞可往复运动地布置在所述气缸中并且与所述发动机机体和气缸一起界定出燃烧室。曲轴可以随所述活塞的运动而旋转。至少一个气门可以在打开位置和关闭位置之间移动。当所述气门被置于打开位置时所述燃烧室打开。凸轮轴由所述曲轴驱动。所述凸轮轴具有驱动所述气门的凸轮部分。减压部件布置在所述凸轮轴上。所述减压部件可以在第一位置和第二位置之间移动。所述减压部件的一部分通常在所述减压部件被置于第一位置处时将所述气门置于所述打开位置，而在所述减压部件被置于第二位置处时将所述气门从所述打开位置释放。调节部件布置在所述凸轮轴上。当所述调节部件被置于第三位置处时所述调节部件将所述减压部件调节到所述第一位置。当所述调节部件被置于第四位置时所述调节部件将所述减压部件从所述第一位置释放。偏置部件被布置来将所述调节部件推向所述第三位置。当所述凸轮轴的转速超过预定速度时所述调节部件可以抵抗着所述偏置部件的作用力朝所述第四位置移动。
根据本发明的另一个方面，一种四冲程发动机包括界定出气缸的发动机机体。活塞可往复运动地布置在所述气缸中并且与所述发动机机体和气缸一起界定出燃烧室。曲轴可以随所述活塞的运动而旋转。至少一个气门可以在打开位置和关闭位置之间移动。当所述气门被置于打开位置时所述燃烧室打开。凸轮轴由所述曲轴驱动。所述凸轮轴具有驱动所述气门的凸轮部分。第一部件可以在所述凸轮轴的第一导向孔内移动。所述第一部件具有第一端部和第二端部。第二部件可以在第二导向孔内移动。偏置部件布置在所述第二部件的一个端部处以向所述第二部件加力。当作用于所述第二部件的离心力没有克服所述偏置部件的作用力时所述第二部件将所述第一部件保持在减压位置，在所述减压位置处所述第一部件的第一端部突出所述凸轮轴以将所述气门移动到打开位置。当所述离心力克服所述偏置部件的作用力时所述第二部件将所述第一部件从所述减压位置释放。所述第一部件的重心被定位得与所述第一端部相比更接近所述第二端部，使得当所述离心力作用于所述第一部件时所述第一部件缩回所述第一导向孔中。
现在将参照优选实施例的附图来说明本发明的这些和其他特征、方面和优点，这些实施例是为了举例说明而无意限制本发明，附图中图1图示了根据本发明的特定特征、方面和优点构造的发动机的侧视图，某些盖子被部分去除了；图2图示了沿着发动机的后气缸和曲轴的各个轴线以及变速器的轴(包括输出轴)的各个轴线所取的发动机的俯视剖视图；图3图示了安装该发动机的摩托车的侧视图；图4图示了发动机的气缸盖组件的分解侧视图；图5图示了气缸盖组件的气缸盖的俯视图；图6图示了气缸盖组件的摇臂支架的俯视图；图7图示了示出布置在发动机后气缸上部中的摇臂、推杆和进气与排气门的布置的示意性视图；图8图示了示出布置在发动机曲轴箱和气缸下部中的推杆和凸轮轴的布置的示意性视图；图9图示了曲轴箱侧壁的部分侧视图；图10图示了示出与曲轴箱的侧壁相对的表面的凸轮箱盖的侧视图；图11图示了示出与齿轮箱盖相对的相反表面的凸轮箱盖的另一个侧视图；图12图示了沿着曲轴和一个凸轮轴的各个轴线所取的部分前剖视图，以示出减压机构；图13图示了沿着曲轴和凸轮轴的各个轴线所取的示意性剖视图，图中的上凸轮轴示意性地仅示出了调节销；
图14(A)图示了沿着图14(B)的14A-14A线(即YZ平面)所取的示意性剖视图，其中减压销放置在减压位置；图14(B)图示了沿着图14(A)的14B-14B线(即XY平面)所取的凸轮轴的示意性剖视图，其中减压销放置在减压位置；图15(A)图示了沿着图15(B)的15A-15A线所取的凸轮轴的示意性剖视图，其中减压销放置在释放(非减压)位置；图15(B)图示了沿着图15(A)的15B-15B线所取的凸轮轴的示意性剖视图，其中减压销放置在释放(非减压)位置；图16图示了与图14(B)的视图相对应的放大视图；图17图示了与图15(B)的视图相对应的放大视图；图18图示了处于各自减压位置的减压销和调节销的示意性立体图，其中省略了调节销的重量部分；图19图示了处于各自释放位置的减压销和调节销的示意性立体图，其中也省略了调节销的重量部分；图20图示了在调节销垂直于垂直平面延伸的情况下的凸轮轴的示意性剖视图；图21图示了在调节销沿着垂直平面延伸并且调节销的重量部分位于顶部的另一情况下的凸轮轴的示意性剖视图；图22图示了放置在减压位置的替代减压机构的示意性视图；图23图示了图22的替代减压机构放置在释放位置的示意性视图；图24图示了替代减压销的示意性视图；图25图示了另一个替代减压销的示意性视图；图26图示了沿着凸轮轴的中心轴线所取的凸轮轴的剖视图，该凸轮轴包括根据本发明第二实施例修改的另一个减压机构；图27图示了沿图26的27-27线所取的凸轮轴的剖视图；图28图示了与图27的视图相似的、示出了放置在减压位置的修改减压机构的剖视图；图29图示了与27相似的、示出了从减压位置改变到释放位置的修改减压机构的剖视图；和图30图示了与27相似的、示出了从释放位置改变到减压位置的修改减压机构的剖视图。
具体实施例方式
发动机单元的整体结构参照图1-12，说明了根据本发明的特定特征、方面和优点构造的发动机单元30的整体结构。
参照图1-3，发动机单元30优选地安装在如图3所示的摩托车32上。图示的发动机单元30包括内燃机34和变速器36。发动机34产生动力，而变速器36将动力传递到驱动轮。在图示实施例中，驱动轮是后轮38。
发动机34优选地是OHV型四冲程发动机。图示发动机34具有布置成V形配置的两个气缸。每个气缸优选地具有两个进气门和两个排气门。此外，发动机34优选地是风冷式发动机。但是，发动机34仅仅作为一种发动机的例子。例如两冲程发动机和转子发动机的其他类型的发动机都可以适用于实施本发明。下面说明的配置、冷却方式和其他特征不限制本发明的范围。根据此处的说明，其他应用对本领域普通技术人员而言将是很清楚的。
如整个说明中所使用的那样，术语“前”和“向前”是指在摩托车32前行时摩托车32的前端所在的一侧或者向着这一侧，而术语“后”和“向后”是指在前侧的相反侧或者向着该相反侧，除非另外指出或者另外从上下文的使用很清楚。箭头FWD指示摩托车32或者发动机34的前侧。此外，如本说明书所使用的那样，术语“水平地”是指当摩托车32直立于地面上时主体部分、部件或者零件大体上平行于地面延伸。而术语“垂直地”是指部分、部件或者零件大体上垂直于水平延伸的那些部分、部件或者零件而延伸。
发动机34具有发动机机体，其优选地包括气缸体42、曲轴箱44和一对气缸盖组件46。
气缸体42优选地具有前机组42F和后机组42R。前和后机组42F、42R从曲轴箱44向上延伸以形成V形配置。机组42F、42R的各自的底端整体地形成。与底端相比，机组42F、42R的各自的顶端彼此分离开。
气缸体42的每个机组42F、42R界定一个气缸50。活塞52可往复运动地布置在每个气缸50中。每个气缸盖组件46封闭气缸50的一端。气缸50、活塞52和气缸盖组件46一起界定燃烧室54。
曲轴箱44封闭气缸50的各个另一端，并在其中支承曲轴56。各个活塞52通过各自的连杆58连接到曲轴56。因此，曲轴56随着活塞52的往复运动而旋转。
变速器36优选地布置在曲轴箱44的后面。在图示实施例中，曲轴箱44与变速器36的变速箱62一体地形成。变速箱62容纳优选地包括多个轴和多个齿轮的变速机构64。主轴66通过布置在主轴66一侧上的离合器机构68与曲轴44耦合。副轴70通过链74连接到输出轴72。输出轴72具有驱动皮带轮76。皮带被缠绕在驱动皮带轮和布置在后车轮38的轴上的从动皮带轮上，以将发动机34的动力传递到后车轮38。
发动机34优选地具有进气系统，通过该进气系统将空气引入到燃烧室54中。发动机34还具有燃油供给系统，通过该燃油供给系统将燃油供应到燃烧室54。优选地，化油器82被用来引入空气并将燃油供应到燃烧室54。化油器82优选地布置在各个机组42F、42R的顶端之间的空间中。进气管道被耦合到化油器82的进气口84。外界空气可以通过进气口84被吸入化油器82中。根据通过化油器82的空气调节机构的空气量在化油器82内计量燃油。这样，在每个燃烧室54内形成空气/燃油料。
参照图4、5和7，每个气缸盖组件46优选地包括气缸盖主体86、摇臂支架88、下缸盖覆盖部件90和上缸盖覆盖部件92。这些部件86、88、90和92按照这样的顺序叠放起来并通过螺栓彼此耦合。优选地在它们之间放置衬垫。气缸盖主体86通过缸盖螺栓94固定到气缸体42的每个机组42F、42R的顶表面上。缸盖螺栓94穿过气缸体42并且还将气缸体42固定到曲轴箱44。
优选地，下缸盖覆盖部件90是边框，而上缸盖覆盖部件92是盖子。下和上缸盖覆盖部件90、92由此一起形成封闭燃烧室54的顶盖。
如图5最佳显示，每个气缸盖主体86具有两个进气端口98，通过进气端口98将空气/燃油料引入燃烧室54。如图7最佳显示，为了打开或者关闭每个进气端口98，进气门100可往复运动地布置在气缸盖组件46上。进气偏置弹簧102布置在每个进气门100之上以将进气门100压向其关闭位置。进气门100可以通过气门驱动机构104朝其打开位置打开，该机构将在下面更详细地说明。换句话说，每个进气门100可以在打开位置和关闭位置之间移动。
参照图2，发动机34优选地具有点火系统，以在每个燃烧室54内将空气/燃油料点火。点火系统的火花塞108优选地通过塞孔110暴露到燃烧室54。以适当的间隔在火花塞108处点燃火花。空气/燃油料在燃烧室54中燃烧。这样，活塞52运动以转动曲轴56。
发动机34优选地具有排气系统以从燃烧室54排放燃烧后的料，即废气。如图5最佳显示，每个气缸盖主体86具有两个排气端口112，通过排气端口112将废气排放到燃烧室54之外。如图7最佳显示，为了打开或者关闭每个排气端口112，排气门114可往复运动地布置在气缸盖组件46上。排气配置弹簧116布置在每个排气门114之上以将排气门114压向其关闭位置。排气门114也可以通过气门驱动机构104打开到其打开位置。换句话说，每个排气门114可以在打开位置和关闭位置之间移动。
每个机组42F、42R具有排气口118。排气口118在内部连接到排气端口112。因为排气管连接到每个排气口118，所以废气可以通过排气管排放到外面。
参照图1和5-12，每个气门驱动机构104优选地包括用于前机组42F的凸轮轴122F和用于后机组42R的凸轮轴122R。图示的凸轮轴122F、122R在曲轴箱44内平行于曲轴56延伸。如图8所示，曲轴56和各个凸轮轴122F、122R优选地布置形成图8视图中的倒三角。在图示实施例中，发动机34具有在曲轴箱44的右手侧上的齿轮箱126和凸轮箱124。优选地，凸轮箱124定位成紧接曲轴箱44，而齿轮箱126定位在凸轮箱124外面以与曲轴箱44一起将凸轮箱124置于其间。曲轴56和凸轮轴122F、122R优选地超出凸轮箱124而延伸到齿轮箱126。
参照图9、11和12，曲轴箱44右手侧上的侧壁具有曲轴轴承128和凸轮轴轴承130以支承这些轴56、122F、122R。箱壁134从曲轴箱44的侧壁朝曲轴箱44的外面(即朝齿轮箱126)延伸。凸轮箱盖136优选地固定到箱壁134以与箱壁134一起界定凸轮轴箱124。曲轴56和凸轮轴122F、122R还超出凸轮箱盖136延伸到齿轮箱126。
参照图10和12，齿轮箱盖138优选地固定到凸轮箱盖136，以与凸轮箱盖136一起界定齿轮箱126。包括齿轮142a、142b、142c、142d的齿轮单元140(图12)在齿轮箱126内连接曲轴56和凸轮轴122F、122R的各个端部。曲轴56通过齿轮单元140驱动各个凸轮轴122F、122R。优选地，曲轴56通过齿轮142a、142b直接驱动凸轮轴122R，而凸轮轴122R通过齿轮142c、142d驱动凸轮轴122F。
在图示实施例中，凸轮轴122F、122R在彼此不同的方向上旋转，如图8和11所示。
每个凸轮轴122F、122R优选地具有凸轮部分144a、144b。每个凸轮部分144a、144b具有基圆表面和凸轮表面。凸轮部分144a的凸轮表面驱动相关机组42F、42R的进气门100，而凸轮部分144b的凸轮表面驱动相关机组42F、42R的排气门114，两者都要通过气门驱动机构104的其他部分来驱动。
参照图8、9、11，发动机34优选地具有润滑液供应管道146，以将润滑液供应到凸轮部分144a、144b。润滑液优选地是机油。优选地，润滑系统(未示出)通过管道146将曲轴箱44中的一部分机油供应到凸轮部分144a、144b。图示管道146大体上平行于凸轮轴122F、122R地延伸穿过曲轴箱44的侧壁的上部，并且至少延伸到凸轮箱盖136。此外，管道146定位成稍微高于凸轮轴122F、122R并且在两者之间。因为管道146在凸轮部分144a、144b的附近具有多个出口，所以润滑液喷射向凸轮部分144a、144b。而且，这部分机油可以被进一步供应到齿轮箱126中的齿轮单元140。
参照图1、2、7、8和12，每个气门驱动机构104优选地具有液压挺柱或升降部分150a、150b和推杆152a、152b。在图示实施例中，挺柱150a和推杆152a与凸轮部分144a相关联。挺柱150b和推杆152b与凸轮部分144b相关联。
每个液压挺柱150a、150b优选地包括螺旋弹簧、止回球和油液。当气门100、114放置在关闭位置时，即使推杆152a、152b响应于发动机的热而膨胀或者收缩，挺柱150a、150b也可以阻止在气门100、114和气缸盖主体86之间形成间隔。即，图示的挺柱150a、150b自动地调节挺柱间隙(即气门间隙)。
每个机组42F、42R优选地具有布置在曲轴箱44的侧壁和凸轮箱盖136之间的挺柱保持部件154。挺柱150a、150b可往复运动地保持在挺柱保持部件154中。优选地，挺柱150a、150b沿着机组42F、42R的V形配置倾斜。
在一种变化方案中，挺柱保持部件154可以与曲轴箱44的箱壁134一体地形成。
各个推杆152a、152b沿着机组42F、42R的V形配置从相关联的挺柱150a、150b向上延伸到气缸盖组件46。每个机组42F、42R还具有沿着推杆152a、152b从挺柱保持部件154向上延伸的推杆套156。推杆套156罩住推杆152a、152b。
当每个凸轮轴122F、122R旋转时，每个凸轮部分144a、144b在凸轮部分144a、144b靠在挺柱150a、150b上时大体向上地推动相关联的挺柱150a、150b。每个推杆152a、152b由此也大体向上地移动。
参照图1、2、4、6和7，每个气门驱动机构104优选地具有进气摇臂160和排气摇臂162。上述摇臂支架88可摆动地支承进气和排气摇臂160、162。优选地，摇臂支架88具有一体地形成在摇臂支架88上的一对进气摇臂支承164a和一对排气摇臂支承164b。
进气摇臂160优选地包括进气摇臂轴166和两个臂部分168a、168b。进气摇臂轴166通常横向延伸。进气摇臂支承164a支承进气摇臂轴166。每个臂部分168a、168b从进气摇臂轴166延伸到各个进气门100的杆头。这样，当进气摇臂轴166绕着其自身轴线转动时，各个臂部分168a、168b摆动以驱动相关联的进气门100。每个进气门100因此移动到打开位置。
此外，排气摇臂162优选地包括排气摇臂轴172和两个臂部分174a、174b。排气摇臂轴172通常横向延伸。排气摇臂支承164b支承排气摇臂轴172。每个臂部分174a、174b从排气摇臂轴172延伸到各个排气门114的杆头。这样，当排气摇臂轴172绕着其自身轴线转动时，各个臂部分174a、174b摆动以驱动相关联的排气门114。每个排气门114因此移动到打开位置。
在图示实施例中，气门调节单元176、178分别设置在臂部分168b、174b与进气和排气门100、114的杆头之间。每个气门调节单元176、178包括螺钉和螺母。螺钉拧在臂部分168b、174b的端部，并且可以靠在相关联的气门100、114的杆头上。螺母可以将螺钉固定在调好的位置。使用气门调节单元176，臂部分168b与相关联的杆头的接触状态可以等效于臂部分168a与相关联的杆头的另一个接触状态。同样，使用气门调节单元178，臂部分174b与相关联的杆头的接触状态可以等效于臂部分174a与相关联的杆头的另一个接触状态。
摇臂支架88优选地具有圆筒形推杆导向182。推杆导向182优选地与挺柱保持部件154一起将推杆套156置于它们之间。推杆导向182大体向下延伸。气缸盖主体86在一些冷却散热片之间的空间中界定出凹入部分184。如图5最佳显示，推杆导向182优选地配合装入凹入部分184中。
进气摇臂160优选地具有大体上与臂部分168a、168b相对而延伸的另一个臂部分186。推杆152a的顶端靠在另一个臂部分186的底部上。这样，推杆152a的向上移动推动臂部分186以转动进气摇臂轴166。臂部分168a、168b由此驱动各个进气门100。
同样，排气摇臂162优选地具有大体上与臂部分174a、174b相对而延伸的另一个臂部分188。推杆152b的顶端靠在另一个臂部分188的底部上。这样，推杆152b的向上移动推动臂部分188以转动排气摇臂轴172。臂部分174a、174b由此驱动各个排气门114。
参照图1，图示实施例中的发动机34具有起动电机192以起动发动机34。起动电机192优选地布置在曲轴箱44前面。优选地，当摩托车32的驾驶员操作起动电机192时，起动电机192连接到曲轴56以驱动曲轴56。一旦发动机34起动，起动电机192自动地从曲轴56分开。
在一种变化方案中，脚踏起动机可以代替起动电机192。摩托车32的驾驶员可以使用脚踏起动机手动地起动发动机34。
发动机可以具有其他设备、零件和部件。例如，如图1所示，提供交流发电机194以产生电能。
减压机构参照图12-21，下面说明根据本发明优选实施例配置的减压机构200。
具体参照图12、13和16-19，每个凸轮轴122F、122R优选地具有减压机构200。但是，在某些布置中，可以省略其中一个减压机构200。具体而言，在具有三个或更多气缸的多缸发动机中，可以去除与一个气缸相关联的一个减压机构。在图示实施例中，每个凸轮轴122F、122R的减压机构200彼此相同。因此，在本说明书中凸轮轴122R上的减压机构200代表两个减压机构200，除非另外说明。
减压机构200优选地包括减压销202、调节销或者控制销204、偏置弹簧206和止动销208。凸轮轴122R(或者122F)具有用于减压销202的孔210和用于调节销204的另一个孔212。
如图14(A)、(B)和15(A)、(B)最佳显示，孔210优选地在凸轮轴122R的中心平面上延伸，该中心平面垂直延伸并且包括凸轮轴122R的纵向中心轴线216。更具体而言，孔216的纵向中心轴线216在该中心平面上并且沿着该中心平面延伸。孔210优选地从中心平面中的垂直线VL倾斜一个角度θo，使得孔210的一端定位成臂孔210的另一端更靠近凸轮箱盖136。孔210更靠近凸轮箱盖136的一端优选地开口在凸轮部分144b的基圆表面上。此外，孔210更靠近凸轮箱盖136的一端定位成与驱动排气门114的挺柱150b相对。孔212优选地垂直于中心平面延伸以与孔210连通。更具体而言，孔212的纵向中心轴线218横穿凸轮轴122R的纵向中心轴线216。
优选地，角度θo大于30度而小于50度(30°＜θo＜50°)。因为此角度θo，防止了调节销204的重量部分242(下面将说明)干涉挺柱150b。
减压销202可往复运动地布置在孔210内。通常，减压销202是细长的圆柱形部件。优选地，减压销202在其中间部分圆周逐渐缩小以形成环形凹入222。换言之，中间部分朝着部件202的纵向中心逐渐变细。锥形表面用图16-19的标号224指示。
减压销202的半个部分228比其另半个部分230小和轻。在图示实施例中，半个部分228的某些部分变窄以减小此半个部分228的重量。当半个部分228的顶端突出孔210时此顶端可以抵靠在挺柱150b上。因为半个部分230比另外半个部分228重，所以在与凸轮轴122R旋转同时一定的离心力作用在减压销202时，减压销202移动并且将半个部分228的顶端缩回孔210中。在此状态下，减压销202处于非减压位置或者释放位置。作用在减压销202上的离心力用图15(A)和17的箭头Fcd表示。下面，半个部分228将被称为“小重量部分”，而另外半个部分230将被称为“大重量部分”。
减压销202优选地具有横向穿过销202延伸的孔234。凸轮轴122R还具有平行于孔234延伸的孔236。孔234的内径优选地大于孔236的内径。止动销208延伸穿过孔234、236。因为孔234的内径大于孔236的内径，所以减压销202可以在由孔234、236的内径之间的差确定的空间中移动。因此，小重量部分228的顶端可以从孔210突出或者缩回孔210中。
调节销204可往复运动地布置在孔212内。通常，调节销204也是细长的圆柱形部件。优选地，调节销204大体上从其中间部分向一端圆周逐渐缩小。换言之，中间部分逐渐变细使得一半部分238的直径比其另一半部分240的直径小。调节销204的锥形表面优选地与减压销202的锥形表面224一致。半个部分240自身比另外半个部分238重。但是在图示实施例中，调节销204具有与半个部分240邻接并与半个部分238相反的重量部分242。凸轮轴122R优选地具有可以放置重量部分242的凹入部分244。调节销204由此比减压销202对离心力更敏感。换言之，由图15(B)和17的箭头Fcr所指示的离心力大于在凸轮轴122R的相同转速下产生的离心力Fcd。
参照图16和17，凸轮轴122R优选地在凹入部分244的相反表面上具有另一个凹入部分248。凹入部分248优选地形成弹簧座。偏置弹簧206优选地是螺旋弹簧并且缠绕在窄的半个部分238上。偏置弹簧206一端由凹入部分248的弹簧座所保持。窄的半个部分238优选地具有用卡簧(或者卡环)252固定到窄的半个部分238的一端的垫圈250。偏置弹簧206的另一端由卡簧252所保持。因此，偏置弹簧206在正常情况下促使调节销204的锥形表面与减压销202的锥形表面224配合。在此状态下，调节销204处于调节位置，而减压销202处于减压位置。另一方面，当凸轮轴122R的转速超过预定速度并且离心力Fcr变大到足以克服偏置弹簧206的作用力时，调节销204释放减压销202。在此状态下，调节销204处于非调节位置。
参照图2、6、7、12、14(A)和(B)、15(A)和(B)、16-19，下面说明减压机构200的操作。
在起动电机192没有操作之前并且当凸轮轴122F、122R没有旋转时，减压机构200处于图14(A)和(B)、16和18所示的状态。每个调节销204被放置在调节位置，因为偏置弹簧206如图18的箭头256所示地牵引调节销204。也就是说，调节销204将相关联的减压销202调节到减压位置，在该位置减压销202的顶端突出孔210外并抵靠在相关联的挺柱150b上。换言之，调节销204的锥形表面如同楔子一样推动减压销202的锥形表面224。每个机组42F、42R中的推杆152b因此推动排气摇臂162的臂部分188。排气摇臂162的臂部分174a、174b驱动排气门114向打开位置移动。因此，排气门114总是(即使在发动机34的压缩冲程)保持在打开位置。在此情况下，减压销202承受来自挺柱150b的反作用力。此反作用力不会影响调节销204返回非调节位置。
当驾驶员操作起动电机192时，起动电机192转动曲轴56。曲轴56于是在气缸50内往复地移动活塞52。如上所述，排气门114被放置在打开位置，燃烧室被减压。因此，活塞52可以容易地超越上止点。
在驾驶员仍然在操作起动电机192时，凸轮轴122F、122R的转速继续增大。调节销204上的离心力Fcr和减压销202上的离心力Fcd逐渐变大。当凸轮轴122F、122R的转速超过第一预定速度时，离心力Fcr变大到足以克服偏置弹簧206的作用力。调节销204因此如箭头260所示地向非调节位置移动。在此情况下，减压销202被释放并且可以移动。
当凸轮轴122F、122R的转速进一步增大到超过第二预定速度时，离心力Fcd变大到足以如箭头262所示地将减压销202移向非减压位置。因此，减压销202的顶端缩回到孔210中。因此排气门114可以返回到正常位置。
在减压销202移动的状态下，减压销202的移动不会影响调节销204，因为减压销202已经从调节销204释放。
在此情况下，发动机34起动并在其后正常运行。驾驶员于是停止操作起动电机192。
当摩托车32到达行进目标时，驾驶员可以停止发动机运行。在此情况下，减压销202可以通过其自身重量或者通过减压销202和调节部件204的锥形表面之间的楔入效果返回初始位置(即减压位置)。不管怎样，当发动机操作停止时或者在起动电机192开始再次驱动曲轴56的第一时间，减压销202可以返回其初始位置。楔入效果对此动作的贡献取决于偏置弹簧206的大小。如果弹簧的作用力很大，则楔入效果贡献很大。另一方面，如果弹簧的作用力很小，则楔入效果不会有这么大的贡献。在后一情况下，锥形表面可以相对粗糙，无需精加工。
在一种变化方案中，减压销202可以不是由离心力Fcd而是由挺柱150b的反作用力移动到非减压位置。在此变化方案中，减压销202的重心就不需要被布置得与另半个部分228相比更接近半个部分230。
在上述说明中，为了操作的简单解释，调节销204的重量被省略了。但在实际上，在凸轮轴122F、122R的相对低转速下调节销204的重量影响调节销204的稳定性。
调节销204的重量可以小于偏置弹簧206的作用力。即，如果调节销204的重量是W，而偏置弹簧206的作用力是Fs，那么像W＜Fs这样来设置偏置弹簧206是一个优选设置。这是因为调节销204不会在孔212内波动。但是，上述设置可能要求减压机构200具有很大尺寸。如果需要紧凑尺寸的机构，调节销204的重量W应当大于偏置弹簧206的作用力(Fs＜W)。即使在Fs＜W的情况下，当离心力Fcr变得大于作用力Fs和重量W绝对值之和(即，Fcr＞Fs+|W|)时调节销204也可以停止波动。
参照图20和21，下面说明作用力Fs、调节销204的重量W和离心力Fcr之间的关系。
当凸轮轴122F、122R旋转时，重量W可以在最大值+W和最小值-W之间变化。一般而言，如图20所示，如果在凸轮轴122F、122R的某个角度处重量W的分量是Fw，则当作用力Fs大于离心力Fc和重量的分量Fw的合力(即，Fcr+Fw＜Fs)时，调节销204位于调节位置。另一方面，当作用力Fs小于离心力Fc和重量的分量Fw的合力(即，Fs＜Fcr+Fw)时，调节销204位于非调节位置。
当重量部分242位于调节销204的顶部时，因为重量W被反向，所以合力Fcr+Fw可以被最小化(＝Fcr-W)，如图21所示。因此，如果离心力Fcr小于作用力Fs和重量W绝对值的合力(即，Fcr＜Fs+|W|)，那么在作用力Fs小于重量W(即，Fs＜W)的情况下调节销204在孔212内重复往复运动。另一方面，如果离心力Fcr大于作用力Fs和重量W绝对值的合力(即，Fs+|W|＜Fcr)，则调节销204不会在孔212内重复往复运动并且在作用力Fs小于重量W(即，Fs＜W)的情况下也可以稳定。但是，如果作用力Fs大于重量W(即，W＜Fs)，则调节销204可以一直稳定。
减压机构200的零件可以具有各种配置和布置。例如，环形凹入222不必要形成为环形。此外，参照图22和23，在替代减压机构200A中相对大的孔266可以代替环形凹入222。图示的孔266横向地并且垂直于减压销202的纵向轴线延伸。优选地，孔266的轴线与该纵向轴线相交。孔266的内径优选地大于窄的半个部分238的外径，使得减压销202可以沿着其纵向轴线移动。在此替代方案中以及甚至在上述机构中，止动销208和孔234、236可以被省略，因为调节销204可以用作止动销208。在另一个替代方案中，在凸轮轴122R中界定的凹入部分和从减压销202延伸到该凹入部分的突出部分可以代替止动销208。
参照图24，修改的减压销202A可以代替上述减压销202。减压销202A的配置和重量被确定为使得以下表达式有效Wa×Hwa＜Wb×HWb即，符号Wa表示减压销202A的上部270的重量，在如箭头269所示减压销202A的顶端268完全缩回孔208中的情况下该上部270在凸轮轴122F、122R的纵向轴线216之上。符号HWa表示纵向轴线216和上部270的重心270Wa之间的距离。此外，符号Wb表示减压销202A的下部274的重量，在上述相同情况下该下部274在凸轮轴122F、122R的纵向轴线216之下。符号HWb表示纵向轴线216和下部274的重心270Wb之间的距离。为了使该表达式有效，例如，下部274可以具有比上部270大的重量或者质量。因为此配置和重量布置，当足够大的离心力作用在减压销202A上时减压销202A肯定可以缩回孔208中。
此外，图示的减压销202A的顶端268具有球状表面275。球状表面的曲率中心位于纵向轴线272上的点276处。
参照图25，另一个修改的减压销202B可以代替上述减压销202。减压销202B也具有球状表面278。但是在此替代方案中，球状表面的曲率中心位于不同的点280处。点280位于从减压销202B接触挺柱150a、150b底部的触点284延伸出来的法线282上。
因为此布置，当销202B抵靠在挺柱150a、150b上时由减压销202B产生的推力可以被有效地传递到挺柱150a、150b。因此，挺柱150a、150b可以被可靠地保持在减压位置。
如上所述，图示实施例中的减压机构200仅需要减压销202、调节销204和偏置弹簧206。减压机构200的结构因此相当简单和紧凑。此外，几乎减压机构200的整个部分都形成在凸轮轴122F、122R内。对于仅有很小的空间可以用于减压机构200的发动机而言，减压机构200的此结构尤为有用。但是，应当注意到减压机构200对其他类型的发动机也是有益的。
减压销202和调节销204不一定要彼此垂直布置。但是，那些销202、204需要以彼此不平行的关系延伸。
参照图26-30，说明根据本发明第二实施例修改的另一个减压机构200A。与上述说明相同(或非常相似)的零件或者部件分配有相同的标号并且不再重复说明。虽然两个凸轮轴122F、122R都可以具有减压机构200A，但下面说明布置在凸轮轴122R上的一个减压机构200A。
参照图26和27，一般而言，减压机构200A具有相同或者非常相似的调节销204和偏置部件206。调节销204延伸穿过孔212。在减压机构200A中，减压凸轮300代替了上述减压销202。
如图26最佳显示，凸轮轴122R优选地具有在其中容纳减压凸轮300的凹入部分302。凹入部分302优选地与孔212连通。减压凸轮300优选地具有固定到凸轮轴122R的轴304。轴304可转动地支承减压凸轮300。因此，减压凸轮300可以绕轴304的轴线转动。优选地，轴304的轴线大体上垂直于调节销204的纵向轴线延伸。封闭部件306优选地封闭凹入部分302并且将轴304保持在固定位置。
如图27最佳显示，优选地，减压凸轮300大体上成形为圆柱形。减压凸轮300的外径优选地被确定成凸轮300的外周部分可以从凹入部分302露出。圆柱形形状的一部分优选地被切掉以生成平坦表面308。由此在平坦表面308的一个角处形成凸轮凸起309。
此实施例中的调节部件204具有台阶310以取代锥形表面。减压凸轮300具有可以与调节销204的台阶310配合的台阶312。调节销204的台阶310调节减压凸轮300的角位置。即，在图27中，台阶310阻止减压凸轮300的逆时针转动。当调节销204放置在图27所示的调节位置时，凸轮凸起309突出凸轮轴122R的凸轮部分144b的基圆表面。
减压凸轮300优选地在大体上与平坦表面308相反的外周表面上具有凹入部分316。另一方面，在凹入部分302中啮合部件318优选地从凸轮轴122R向凹入部分316延伸。当减压凸轮300转动时啮合部件318可以啮合凹入部分316的一个圆周端部。也就是说，凹入部分316和啮合部件318调节减压凸轮300的转动范围θm。优选地，凹入部分316具有角范围θm+α，因为啮合部件318具有角度α的厚度。减压凸轮300因此不能转动超过范围θm。
减压凸轮300优选地具有重量部件320。图示的重量部件320在轴304和平坦表面308之间嵌入减压凸轮300中。在凸轮轴122R旋转同时当离心力作用在减压凸轮300上时，减压凸轮300由此可以在范围θm内绕轴转动。
参照图28-30，下面说明修改的减压机构200A的操作。
参照图28，当凸轮轴122R静止或者在箭头324所示方向上以小于预定速度的转速旋转时，调节销204通过偏置弹簧206的作用力被置于调节位置。这是因为作用于调节销204的离心力小于偏置弹簧206的作用力。调节销204的台阶310在箭头326所示的方向上推动减压凸轮300的台阶312。减压凸轮300的凸轮凸起309由此突出凸轮轴122R的基圆表面外，并促使挺柱150b打开排气门114并将气门114保持在打开位置。这是减压凸轮300的减压位置。
更详细地，在减压凸轮300开始抵靠在挺柱150b上的第一时间，由挺柱150b产生的摩擦力适合于在方向326(顺时针)上移动减压凸轮300。但是，减压凸轮300不移动，因为啮合部件318阻止减压凸轮300在方向326上移动。接着，当减压凸轮300进一步旋转时，减压凸轮300在相反方向(逆时针)上承受来自挺柱150b的反作用力。如果反作用力比偏置弹簧206的作用力大，则减压凸轮300可以在相反方向上转动并且减压凸轮300可以改变到非减压位置。为了防止此较早的改变，偏置弹簧206的作用力优选地大于此反作用力。但是，因为减压凸轮300至少在初始阶段可以保持在减压位置，所以即使偏置弹簧206的作用力小于此反作用力，减压机构200A也可以达到一定程度的目的。
参照图29，当凸轮轴122R的转速增大并超过预定速度时，调节部件204上的离心力变大到足以克服偏置弹簧206的作用力。调节销204由此在箭头328所示的方向上向非调节位置移动。减压凸轮300被释放并且可以在箭头328所示的方向上绕轴转动。在此情况下，因为离心力作用于重量部件320，减压凸轮300在凹入部分316和啮合部件318所限制的范围θm内在箭头330所示方向上绕轴转动。因此，减压凸轮300可以被放置在释放或者非减压位置并且保持在此位置上。因此，可以起动发动机34。
参照图30，当凸轮轴122R的转速向零减小时，作用在调节销204上的离心力变得比偏置弹簧206的作用力小。由于偏置弹簧206的作用，调节销204在箭头332所示的方向上移回其初始位置。调节销204的台阶310由此与减压凸轮300的台阶配合，并在方向334上推动减压凸轮300。因此，减压凸轮300返回初始位置(即减压位置)。优选地，在凸轮轴122R的与怠速发动机速度相对应的转速下所产生的离心力仍克服偏置弹簧206的作用力。
虽然已经在优选实施例的上下文中公开了本发明，但本领域技术人员将理解到，本发明超出具体公开的实施例，而延伸到本发明的其他替代实施例和/或使用以及其显见的修改和等价方案。同样在预计中的是，可以做出实施例的特定特征和方面的各种组合与部分组合，并且它们仍然落入本发明的范围内。应当理解到，所公开实施例的各个特征和方面可以被彼此组合或者替换以形成所公开实施例的变化模式。因此，意于使此处公开的本发明范围不为上述特定的公开实施例所限制，而应当仅由所附权利要求的合理阐释所确定。
权利要求
1.一种四冲程发动机，包括界定出气缸的发动机机体；可往复运动地布置在所述气缸中并且与所述发动机机体和所述气缸一起界定出燃烧室的活塞；可以随所述活塞的运动而旋转的曲轴；可以在打开位置和关闭位置之间移动的至少一个气门，当所述气门被置于所述打开位置时所述燃烧室打开；由所述曲轴驱动的凸轮轴，所述凸轮轴具有驱动所述气门的凸轮部分；布置在所述凸轮轴上的减压部件，所述减压部件可以在第一位置和第二位置之间移动，所述减压部件的一部分在所述减压部件被置于所述第一位置处时将所述气门大体置于所述打开位置，而在所述减压部件被置于所述第二位置处时将所述气门从所述打开位置释放；布置在所述凸轮轴上的调节部件，当所述调节部件被置于第三位置处时所述调节部件将所述减压部件调节到所述第一位置，当所述调节部件被置于第四位置时所述调节部件将所述减压部件从所述第一位置释放；和布置来将所述调节部件推向所述第三位置的偏置部件，当所述凸轮轴的转速超过预定速度时所述调节部件可以抵抗着所述偏置部件的作用力朝所述第四位置移动。
2.如权利要求1所述的发动机，其中所述调节部件具有第一端部和第二端部，所述偏置部件布置得与所述第二端部相比更靠近所述第一端部，并且所述调节部件的重心定位得与所述第一端部相比更接近所述第二端部。
3.如权利要求2所述的发动机，其中所述减压部件具有第三端部和第四端部，所述减压部件的所述部分是所述第三端部，所述减压部件的重心定位得与所述第三端部相比更接近所述第四端部。
4.如权利要求3所述的发动机，其中所述调节部件的所述第二端部的重量大于所述减压部件的所述第四端部的重量。
5.如权利要求1所述的发动机，其中所述减压部件具有第一端部和第二端部，所述减压部件的所述部分是所述第一端部，所述减压部件的重心定位得与所述第一端部相比更接近所述第二端部。
6.如权利要求1所述的发动机，其中所述凸轮轴界定出第一孔和第二孔，所述第一孔和第二孔彼此连通，所述减压部件延伸穿过所述第一孔，所述调节部件延伸穿过所述第二孔以与所述减压部件交叉。
7.如权利要求6所述的发动机，其中所述减压部件具有第一啮合部分，所述调节部件具有第二啮合部分，所述第二啮合部分与所述减压部件的所述第一啮合部分啮合，以在所述调节部件被置于所述第三位置时将所述减压部件调节到所述第一位置。
8.如权利要求6所述的发动机，其中所述第一孔和所述第二孔大体上相互垂直地交叉。
9.如权利要求6所述的发动机，其中当所述调节部件被置于所述第四位置时在所述减压部件和所述调节部件之间产生空隙。
10.如权利要求1所述的发动机，其中所述凸轮轴界定出孔，所述调节部件延伸穿过所述孔，所述凸轮轴界定出与所述孔连通的凹入部分，所述减压部件可绕轴转动地布置在所述凹入部分中以选择性地啮合所述调节部件。
11.如权利要求1所述的发动机，其中所述发动机机体包括一对机组和一个曲轴箱，每个机组界定出所述活塞可往复运动地布置在其中的所述气缸，所述机组从所述曲轴箱延伸以形成V形配置，所述曲轴箱中具有用于各个机组的一对所述凸轮轴。
12.如权利要求1所述的发动机，其中所述偏置部件的所述作用力小于所述调节部件的重量。
13.如权利要求1所述的发动机，还包括被布置来将所述凸轮部分的运动传递到所述气门的中间部件，当所述减压部件被置于所述第一位置时所述减压部件的所述部分突出以接触所述中间部件。
14.一种四冲程发动机，包括界定出气缸的发动机机体；可往复运动地布置在所述气缸中并且与所述发动机机体和所述气缸一起界定出燃烧室的活塞；可以随所述活塞的运动而旋转的曲轴；可以在打开位置和关闭位置之间移动的至少一个气门，当所述气门被置于所述打开位置时所述燃烧室打开；由所述曲轴驱动的凸轮轴，所述凸轮轴具有驱动所述气门的凸轮部分；可以在所述凸轮轴的第一导向孔内移动的第一部件，所述第一部件具有第一端部和第二端部；可以在第二导向孔内移动的第二部件；和布置在所述第二部件的一个端部处以向所述第二部件加力的偏置部件，当作用于所述第二部件的离心力没有克服所述偏置部件的作用力时所述第二部件将所述第一部件保持在减压位置，在所述减压位置处所述第一部件的所述第一端部突出所述凸轮轴以将所述气门移动到所述打开位置，当所述离心力克服所述偏置部件的所述作用力时所述第二部件将所述第一部件从所述减压位置释放，所述第一部件的重心被定位得与所述第一端部相比更接近所述第二端部，使得当所述离心力作用于所述第一部件时所述第一部件缩回所述第一导向孔中。
15.如权利要求14所述的发动机，其中所述第二部件具有第三端部和第四端部，所述偏置部件布置得与所述第四端部相比更接近所述第三端部，并且所述第二部件的重心定位得与所述第三端部相比更接近所述第四端部。
16.如权利要求14所述的发动机，其中所述第一导向孔和所述第二导向孔大体上相互垂直地交叉。
全文摘要
本发明公开了一种四冲程发动机，包括由曲轴驱动的凸轮轴。减压部件布置在凸轮轴上。所述减压部件可以在第一位置和第二位置之间移动。所述减压部件的一部分通常在所述减压部件被置于第一位置处时将气门置于打开位置，而在所述减压部件被置于第二位置处时将所述气门从所述打开位置释放。调节部件布置在所述凸轮轴上。当所述调节部件被置于第三位置处时所述调节部件将所述减压部件调节到所述第一位置。当所述调节部件被置于第四位置时所述调节部件将所述减压部件从所述第一位置释放。偏置部件被布置来将所述调节部件推向所述第三位置。当所述凸轮轴的转速超过预定速度时所述调节部件可以抵抗着所述偏置部件的作用力朝所述第四位置移动。
文档编号F02D15/00GK1644883SQ20051000257
公开日2005年7月27日 申请日期2005年1月21日 优先权日2004年1月22日
发明者前田和之, 金城友树 申请人:雅马哈发动机株式会社