专利名称：发动机的相位可变装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在变更曲轴和凸轮轴的组装角(相对相位角)而使阀的开闭时机变化的相位可变机构中设置了防止因来自阀侧的干扰扭矩产生的组装角的偏差的自锁机构的汽车用发动机的相位可变装置。
背景技术：
在变更曲轴和凸轮轴的组装角(相对相位角)而使阀的开闭时机变化的相位可变装置中，作为设置了防止因从发动机的阀侧基于冲击的干扰扭矩而产生的组装角的偏差的自锁机构的发动机的相位可变装置，有下述专利文献I所示的发动机的相位可变装置。专利文献I的相位可变装置1，如专利文献I的图1所示，是通过使第一电磁离合器21或第二电磁离合器38的任意一个工作，来使未图示的凸轮轴的相对于曲轴的组装角向提前角方向(Dl方向)或延迟角方向(D2)的任意一个变换，与变换的方向和量相应地变更阀的开闭时机的相位可变装置。在专利文献I的装置中，未图示的凸轮轴，如专利文献I的图1等所示，与具有偏心圆凸轮12的中间轴7 —体化，受到曲轴的动力的驱动旋转体2由中间轴7可转动地支承。另外，中间轴7由经锁定板衬套13夹持偏心圆凸轮12的锁定板14和连结销2a与第一控制旋转体3 —体化。因为与驱动旋转体51 —起向Dl方向旋转的未图示的凸轮轴，通过第一控制旋转体3被第一电磁离合器21制动,相对于驱动旋转体3产生旋转延迟,所以未图示的凸轮轴的相对于驱动旋转体2的组装角向延迟角方向(D2方向)变更。另一方面，驱动旋转体2经第一联结销34与销导向板33 —体化。第一联结销34，通过第二控制旋转体32被第二电磁离合器38制动，沿第一控制旋转体3的第一缩径导向槽31和销导向板33的大致径方向导向槽33b位移，使未图示的凸轮轴的相对于第一控制旋转体3向提前角方向(Dl方向)相对转动。其结果，未图示的凸轮轴的相对于驱动旋转体2的组装角向提前角方向(Dl方向)变更。另一方面，在专利文献I的相位可变装置中，设置了自锁机构11，该自锁机构11通过利用被输入到未图示的凸轮轴的干扰扭矩，使锁定板14相对于驱动旋转体2不可相对转动地锁定，来防止未图示的凸轮轴和驱动旋转体2的组装角的偏差。如果对自锁机构11的详细情况进行说明，则首先，驱动旋转体2是将链轮4和驱动圆筒5 —体化的部件，锁定板14与驱动圆筒5的圆筒部20的内周面20a内接。另外，在下面的说明中，如专利文献I的图7所示，将连结未图示的凸轮轴的中心轴LO和偏心圆凸轮12的中心LI的直线作为L2，将在中心LI与L2正交的直线作为L3，将L3和内周面20a的交点作为P3、P4。另外，将交点P3、P4上的向锁定板68的切线L4和与直线L3正交的直线L5所成的角作为0 1、0 2，将内周面20a和锁定板14的外周面的摩擦系数作为U。若未图示的凸轮轴从未图示的阀侧在D2方向或Dl方向受到干扰扭矩，偏心圆凸轮12的凸轮中心LI欲绕中心轴LO转动，则在锁定板14和圆筒部20的内周面20a之间，在交点P3、P4产生向外的力Fl或F2。
此时，力Fl和F2中的作用在锁定板外周面的切线方向的分力(Fl sin 0 I和F2 sin 0 2)，以使锁定板14在圆筒部20的内侧转动的方式作用，与上述切线方向正交的方向的分力(FlXcos 0 I和F2Xcos 0 2)将锁定板14推压到内周面20a上，使两者之间产生与上述切线方向的分力反方向的摩擦力(U XFIXcos 0 I和ii XF2Xcos 0 2)。在上述切线方向的分力超过上述反方向的摩擦力的情况下，因为未图示的凸轮轴与被一体化的锁定板14 一起相对于驱动旋转体2转动，所以凸轮轴的相对于曲轴的组装角因干扰扭矩的产生而偏差。专利文献I的自锁机构11是从上述观点出发，通过在产生干扰扭矩时使得上述摩擦力超过切线方向的分力，阻止锁定板14的转动，来防止凸轮轴的相对于曲轴的组装角的偏差的机构。具体地说，因为锁定板14，由在上述摩擦力和切线方向的分力保持“ u XFIXcos 0 DFlXsin 0 I 和 F2Xsin 0 2> u XF2Xcos 0 2”这样的关系的情况下产生的自锁效果保持成相对于驱动旋转体2不可转动，所以在专利文献I的相位可变装置中，构成为角度 9 I 和 9 2 为 0 I < tarT1 U , 0 2 < tarT1 U。在先技术文献专利文献专利文献1:PCT / JP2010 / 58370
发明内容
发明所要解决的课题专利文献I的发动机的相位可变装置中的上述自锁效果，通过在使上述角度0 I和9 2更小、使上述切线方向的分力更小的同时，使上述摩擦力更大而被进一步强化。另夕卜，在专利文献I的相位可变装置的构成上，作为使上述角度0 I和0 2变小的手段,有缩短偏心圆凸轮12的偏心距离(从凸轮轴中心轴LO到凸轮中心LI的距离，以下简单地称为偏心距离L)的手段和增大锁定板14的内径及圆筒部20的半径(以下称为半径R)的手段的两个手段。但是，在这两个手段中存在下述的弊端。首先，专利文献I的偏心圆凸轮12，虽然将锁定板衬套13夹在中间，被保持在锁定板14的保持槽15中，但是，在锁定板衬套13和保持槽15之间，形成因制造误差而产生的微小缝隙。在该情况下，锁定板衬套13与受到了干扰扭矩的偏心圆凸轮13 —起与微小缝隙相应地旋转直至与保持槽15接触。在上述自锁机构中，因为直至与保持槽15接触的锁定板衬套13的旋转角越大，锁定板衬套13相对于保持槽15的晃荡越大，所以直到产生自锁效果为止的时间变长。因为锁定板衬套13的旋转角是偏心圆凸轮12的偏心距离L越大则越小，偏心距离L越短则越大，所以缩短偏心圆凸轮12的偏心距离L虽然增强上述自锁效果，但另一方面因为使直到产生 效果为止的反应性变得迟钝，所以使得自锁效果的确实性降低。另一方面，增大锁定板14的外径及圆筒部20的半径R虽然增强上述自锁效果，但另一方面因为使得相位可变机构大型化，所以使发动机空间中的配置的自由度变窄。另一方面，发明者对自锁机构反复进行进一步的研究的结果，与以往的提高自锁效果的策略相反，发现了如下的策略:即使增长偏心圆凸轮12的偏心距离L，抑制锁定板衬套的晃荡，进而，使锁定板的半径R变小，也能够通过将锁定板14的相对于驱动旋转体的圆筒部的内周面的碰撞位置改变到与以往不同的位置，使自锁效果不会降低地提高。
本申请发明的目的是提供一种发动机的相位可变装置，其具备自锁机构，该自锁机构通过不会使直到产生自锁效果为止的反应性降低地能够进一步强化自锁效果，可靠性闻。为了解决课题的手段技术方案I的发动机的相位可变装置，具有由曲轴驱动的驱动旋转体；控制旋转体；同轴且可相对转动地支承上述驱动旋转体的凸轮轴；将相对于上述驱动旋转体的相对转动扭矩赋予给上述控制旋转体的转动操作力赋予组件；与控制旋转体的相对于上述驱动旋转体的相对转动相应地变更上述凸轮轴和驱动旋转体的组装角的组装角变更机构；被设置在该组装角变更机构上，防止因凸轮扭矩而产生的驱动旋转体和凸轮轴的组装角的偏差的自锁机构，其中，上述自锁机构具有被设置在上述驱动旋转体上的圆筒部；与上述凸轮轴一体化的偏心圆凸轮；和锁定板，该锁定板经形成在其内侧的保持槽保持上述偏心圆凸轮的外周面，与上述圆筒部的内周面抵接的阶梯状的抵接部，在上述锁定板的外周面中在放射方向至少突出设置在4个部位。(作用)由自锁机构产生的自锁效果，是在下述的时候产生的:若由于在凸轮轴产生的干扰扭矩而欲使锁定板相对于驱动旋转体的圆筒部相对转动，则与旋转力矩相比，由在将锁定板中的阶梯状的规定的抵接部推压到驱动旋转体的圆筒部的内周面上时产生的摩擦力产生的抵抗力矩大。另外，自锁效果，越是将锁定板的外周方向的阶梯状的抵接部的配置间隔扩大则越大，越是使该配置间隔变窄则越小。换言之，在技术方案I的发动机的相位可变装置具有的自锁机构中，因为与阶梯状的抵接部的配置间隔相应地决定自锁效果的强弱，所以使偏心圆凸轮的偏心距离变长，使直到产生自锁效果为止的反应性提高，即使缩短锁定板的半径，也能够使自锁效果充分地产生。另外，技术方案2的发动机的相位可变装置，具有由曲轴驱动的驱动旋转体；控制旋转体；同轴且可相对转动地支承上述驱动旋转体的凸轮轴；将相对于上述驱动旋转体的相对转动扭矩赋予给上述控制旋转体的转动操作力赋予组件；与控制旋转体的相对于上述驱动旋转体的相对转动相应地变更上述凸轮轴和驱动旋转体的组装角的组装角变更机构；被设置在该组装角变更机构上，防止因凸轮扭矩而产生的驱动旋转体和凸轮轴的组装角的偏差的自锁机构，其中，上述自锁机构具有被设置在上述驱动旋转体上的圆筒部；与上述凸轮轴一体化的偏心圆凸轮；锁定板，该锁定板经形成在其内侧的保持槽保持上述偏心圆凸轮的外周面，上述保持槽具有保持上述偏心圆凸轮的外周面的碰撞面，该碰撞面仅形成在从相对于连结凸轮轴中心轴和凸轮中心的线在上述凸轮中心正交的线与上述保持槽交叉的位置到偏心方向的区域。(作用)通过将保持锁定板的保持槽的碰撞面，仅限定地设置在从相对于连结凸轮轴中心轴和凸轮中心的线在上述凸轮中心正交的线与上述保持槽交叉的位置到偏心方向的区域，使锁定板和保持槽的碰撞位置成为规定的位置，在向凸轮轴输入了干扰扭矩时在锁定板和保持槽之间不会产生意外的过大的摩擦。其结果，在技术方案2的发动机的相位可变装置的自锁机构中，能够避免锁定板和保持槽在意外的状况下锁定的现象和在应解除自锁效果时不能解除的现象。另外，技术方案3是在技术方案I或2记载的发动机的相位可变装置中，上述锁定板由从上述保持槽朝向锁定板的外周面方向形成的一对狭缝进行了两分割，在上述狭缝的一方设置了加载组件，该加载组件向被进行了两分割的上述锁定板赋予扩张该狭缝的宽度的方向的加载力。(作用)在将锁定板由从保持槽向外周面延伸的狭缝分割为两个的情况下，因为通过分割，在一方的锁定板上产生的相对转动扭矩不向另一方的锁定板传递，在产生干扰扭矩时在锁定板上产生的相对转动扭矩降低，所以能够使在产生干扰时的锁定板的对驱动旋转体圆筒部的推压力提高。另外，因为通过加载组件，因制造误差等而产生的锁定板和驱动旋转体的圆筒部之间的间隙变得更小，所以产生自锁时的各部件的晃荡降低。即能够使产生干扰时的锁定板的对驱动旋转体圆筒部的推压力瞬间地产生。另外，技术方案4是在技术方案I至3中的任一项记载的发动机的相位可变装置中，上述驱动旋转体与上述圆筒部一体地具有传递曲轴的动力的链轮；上述锁定板通过被配置在上述圆筒部和链轮之间，在凸轮轴的轴方向被定位。(作用)由自锁效果，若锁定板被推压到驱动圆筒的圆筒部内周面上，则在凸轮轴中的驱动圆筒的支承部和链轮的支承部分别以偏心圆凸轮的位置为中心产生旋转力矩。在上述各支承部两者均被设置在偏心圆凸轮的前方或后方的一方的情况下，凸轮轴因上述旋转力矩而相对于凸轮轴中心轴方向产生挠曲。存在如下的情况:上述挠曲因为使被支承在凸轮轴上的各部件之间产生局部的摩擦，所以给组装角变更机构、自锁机构的确实的动作带来妨碍。在技术方案4的发动机的相位可变装置中，因为在被一体化的驱动圆筒和链轮之间夹着锁定板，所以凸轮轴中的驱动圆筒的支承部和链轮的支承部分别被配置在偏心圆凸轮的前后。其结果，以偏心圆凸轮为中心，在凸轮轴中的驱动圆筒的支承部和链轮的支承部分别产生的旋转力矩，其作用的方向相反，并相互抵消。其结果，因为在凸轮轴不产生挠曲，所以在被支承在凸轮轴上的各部件之间不产生局部的摩擦力。换言之，在技术方案4中，不阻碍组装角变更机构的动作和自锁效果的产生。发明的效果根据技术方案1，通过不会使直到自锁效果开始起效为止的反应性降低地使自锁效果提高，能够得到具有可靠性高的自锁机构的发动机的相位可变装置。另外，根据技术方案1，因为发动机的相位可变装置的大型化被抑制，所以设计的自由度提高。根据技术方案2，通过防止在锁定板和保持槽之间产生的过大的摩擦，确实地进行自锁效果的产生和解除，能够得到具备可靠性高的自锁机构的发动机的相位可变装置。根据技术方案3及技术方案4的发动机的相位可变装置，能够更确实地发挥自锁功能，自锁功能的可罪性提闻。
图1是从装置前方看发动机的相位可变装置的第一实施例的分解立体图。图2是从装置后方看图1的分解立体图的图。图3是第一实施例的发动机的相位可变装置的正视图。图4是图3的A-A剖视图。图5是相位可变装置的相位可变前的剖视图，(a)是图4的B-B剖视图。(b)是图4的D-D剖视图。图6是相位可变装置的相位可变前的剖视图，Ca)图是图4的E_E剖视图，(b)图是图4的F-F剖视图。图7是相位可变装置的相位可变后的剖视图，(a)图是图4的B-B剖视图。(b)图是图4的D-D剖视图。图8是相位可变装置的相位可变后的剖视图，Ca)图是图4的E_E剖视图，(b)图是图4的F-F剖视图。图9的(a)图是第一实施例的自锁机构中的作用说明图。(b)图是有关旋转力矩的平衡的补充说明图。图10是表示锁定板的第一变形例的与图4的F-F相当的部位的剖视图。图11是表示偏心圆凸轮的变形例和锁定板的第二变形例的与图4的F-F相当的部位的剖视图。
具体实施例方式为了实施发明的方式接着，根据图说明本发明的实施方式。各实施例所示的发动机的相位可变装置，是被组装在发动机中，用于将曲轴的旋转向凸轮轴传递以便进排气阀与曲轴的旋转同步地开闭，并且根据发动机的负荷、转速等运转状态使发动机的进排气阀的开闭时机变化的装置。根据图1 9，对第一实施例的装置的结构进行说明。第一实施例中的发动机的相位可变装置50，由被曲轴(未图示)驱动旋转的驱动旋转体51、第一控制旋转体52 (技术方案I的控制旋转体)、凸轮轴(未图示)、转动操作力赋予组件53、组装角变更机构54、自锁机构56构成。另外，以后，将图1中的第二电磁离合器91侧作为装置前方，将驱动旋转体51侧作为装置后方。另外，以从装置前方看的驱动旋转体51的绕凸轮轴中心轴LO的旋转方向为提前角Dl方向(顺时针方向)，以与Dl相反的方向为延迟角D2方向(逆时针方向)进行说明。驱动旋转体51，是从曲轴受到驱动力的链轮57和具有圆筒部69的驱动圆筒59由多个固定销60—体化而构成的。未图示的凸轮轴与中间轴61的后方侧的固定圆孔61a卡合，由被插入在中间轴61的中央圆孔61b中的螺栓(未图示)固定在中间轴61上。第一控制旋转体52，具有在前缘的外周设置法兰部52a而成的有底圆筒形状。在底部52c具有中心的贯通圆孔52d、一对销孔62、从中心轴LO到槽的距离朝向提前角侧Dl方向减少的曲线状的第一缩径导向槽63。中间轴61，从后方侧朝向前方侧(图1的第二控制旋转体侧，下同)在轴方向连续地形成了第一圆筒部61c、法兰部61d、从凸轮轴中心轴LO偏心的具有凸轮中心LI的偏心圆凸轮64及第二圆筒部61e。在第一圆筒部61c，夹着凸轮轴中心轴LO地设置了一对扇形的卡合凸部61f。链轮57和驱动圆筒59在将中间轴61夹在中间的状态下由固定销60 —体化。在链轮57上，前后连续地设置了大圆孔57a和阶梯状的小圆孔57c，在具有小圆孔57c的底部57b，夹着凸轮轴中心轴LO地设置了一对与扇形的卡合凸部61f相比周方向的宽度宽的扇形的卡合凹部57d。链轮57,在法兰部61d与大圆孔57a卡合,第一圆筒部61c与小圆筒部57b卡合,且扇形的卡合凸部61f被插入在卡合凹部57d的状态下可转动地支承在中间轴61上。另外，驱动圆筒59具有中央部的圆孔59a、设置在该圆孔59a的周围的一对周方向槽(59b、59b )、在驱动圆筒59的大致径方向延伸的大致径方向导向槽59c。驱动圆筒59，其中央部的圆孔59a与第二圆筒部61e卡合，由第二圆筒部61可转动地保持。另外，在驱动旋转体51相对于中间轴61相对转动时，链轮57的卡合凹部57d通过与扇形的卡合凸部61f接触发挥限定可转动的范围的止动器的作用。另外，第一控制旋转体52,经中间轴61的第二圆筒部61e和与第二圆筒部61e卡合的贯通圆孔52d，在驱动圆筒59的前方由第二圆筒部61e可相对转动地支承。其结果，驱动旋转体51、第一控制旋转体52、与未图示的凸轮轴一体化的中间轴61，同轴地配置在中心轴LO上。转动操作力赋予组件53，由第一电磁离合器65和逆旋转机构66构成，该第一电磁离合器65对第一控制旋转体52进行制动，赋予相对于驱动旋转体51的相对转动扭矩，该逆旋转机构66对第一控制旋转体52赋予与第一电磁离合器65反方向的相对转动扭矩。第一电磁离合器65被固定在未图不的发动机的内部,被配置在第一控制旋转体52的前方。第一控制旋转体52，通过将法兰部52a的前面52e吸附到第一电磁离合器65的摩擦材65a上，相对于向Dl方向旋转的驱动旋转体51产生旋转延迟。另一方面，逆旋转机构66，由第一控制旋转体52的第一缩径导向槽63、后述的具有第二缩径导向槽83的第二控制旋转体82、联结销86和对第二控制旋转体82进行制动的第二电磁离合器87构成。
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组装角变更机构54，由将未图示的凸轮轴和第一控制旋转体52不可相对转动地一体化的一系列的机构，即具有偏心圆凸轮64的中间轴61、锁定板衬套67、具有一对圆孔(80、80)的锁定板68、第一控制旋转体52的一对销孔(62、62)和对后述的逆旋转机构66的联结销86在大致径方向进行导向的驱动圆筒59的大致径方向导向槽59c构成。自锁机构56被夹装在驱动旋转体51和中间轴61之间，是防止产生以凸轮轴从阀弹簧受到的干扰扭矩为原因的驱动旋转体51和未图示的凸轮轴的组装角的偏差的机构，由中间轴61的偏心圆凸轮64、锁定板衬套67、后述的具有阶梯状的抵接部(74 77)的锁定板68、具有使抵接部(74 77)接触的内周面69a的驱动圆筒59的圆筒部69构成。锁定板衬套67由成为左右对称的一对构成部件(67a、67b)构成。构成部件(67a、67b)，如图1所示，在内侧具有与中间轴61的偏心圆凸轮64卡合的圆形的内周面(67c、67d)，在外周两端具有一对平面(67e、67f)。锁定板68在中央部具有长圆形状的保持槽68a，由一对构成部件(72、73)构成，该一对构成部件(72、73)由从保持槽朝向锁定板68的外周呈直线状地延伸的一对狭缝(70、71)两分割。狭缝71，与狭缝70相比宽度形成得宽。锁定板68的外周作为整体具有圆形状。在构成部件(72、73)的外周面(72a、73a)上，在圆筒部69的半径方向外侧(技术方案I的放射方向)，分别在各自的两个部位突出设置了阶梯状的抵接部(74 77)。抵接部的外周面(74a 77a)具有被配置在同一圆周上的圆弧面。在保持槽68a的左右设置平面(78、79)，锁定板衬套67的构成部件(67&、6710通过一对平面(676、67^分别与保持槽68a的平面(78、79)接触来保持。
另外，锁定板68，如图4所示，被夹在由连结销固定的链轮57与驱动圆筒59之间地配置。若凸轮轴受到干扰扭矩，则锁定板68通过从偏心圆凸轮64经锁定板衬套67受到与凸轮轴中心轴LO正交的方向的力，被推压到圆筒部69的内周面69a上。此时，中间轴61的第二圆筒部61e和法兰部61d，分别从驱动圆筒59和链轮57受到图4的向下的力。因为在第二圆筒部61e和法兰部61d分别产生的向下的力，将以偏心圆凸轮64为中心成为相互反向的旋转力矩施加给中间轴61，所以中间轴61不会相对于凸轮轴中心轴LO倾斜地被保持，组装角变更机构54和自锁机构56确实地动作。另外，如图6所示，在狭缝71中，将弹簧安装部件71b安装在相向地设置的一对安装孔(71a、71a)中，在弹簧安装部件71b的周围，配置向锁定板68的构成部件(72、73)施加将狭缝71向宽度方向推开的加载力的压缩螺旋弹簧71c。压缩螺旋弹簧71c，通过将狭缝71向宽度方向推开，缩小形成在抵接部的外周面(74a 77a)和圆筒部69的内周面69a之间的以制造误差等为原因的间隙、锁定板衬套67和保持槽68a之间的间隙，通过使各部件的晃荡变小，更确实地产生自锁效果。锁定板衬套67，经内周面(67c、67d)保持在偏心圆凸轮64上。另外，锁定板68，通过平面(78、79)将锁定板衬套67的平面(67e、67f)夹持，被保持在偏心圆凸轮64上。另夕卜，锁定板68，以阶梯状的抵接部(74 77)的外周面(74a 77a)与驱动圆筒59的圆筒部69的内周面69a接触的状态被配置在圆筒部69的内侧。另外，在锁定板68的构成部件(72、73)上，分别设置前后贯通的圆孔(80、80)。在圆孔(80、80)中向前方突出地安装销(81、81 )，被安装了的销(81、81)分别被插入在驱动圆筒59的一对周方向槽(59b、59b)和第一控制旋转体52的一对销孔(62、62)中。销(81、81)，通过其外周与销孔(62、62)的内侧进行线接触，将第一控制旋转体52和锁定板68不可转动地连结。另外，在第一控制旋转体52的法兰部52a的内侧52b，配置第二控制旋转体82。第二控制旋转体82，在中心具有贯通圆孔82a，在后面82c中，在贯通圆孔82a的周围具有从后方看向D2方向缩径的第二缩径导向槽83。第二控制旋转体82，通过将贯通圆孔82a安装在第二圆筒部61e，可转动地被支承在中间轴61上。在支承第二控制旋转体82的第二圆筒部61e的前端，从前方安装部件的防脱用保持架85和垫圈84，由未图示的螺栓固定。上述螺栓被从前方插入在中间轴61的中央圆孔61b中，与设置在凸轮轴(未图示)的中央的内螺纹孔进行螺纹连接。另外，在第二控制旋转体82的前方，配置被固定在未图示的发动机的内部的第二电磁离合器91。第二控制旋转体82，通过将前面82b吸附到第二电磁离合器91的摩擦材91a上，相对于向Dl方向旋转的驱动旋转体51产生旋转延迟。另外，联结销86被插入在大致径方向导向槽59c、第一缩径导向槽63及第二缩径导向槽83中。联结销86由细圆轴87、环部件88、空心第一轴89及空心第二轴90形成。环部件88、空心第一轴89及空心第二轴90，在各自的中央具有大小与细圆轴87的外径相同的圆孔，通过从后方依次被插装在细圆轴87上，可转动地被支承在细圆轴87上。环部件88，通过具有与大致径方向导向槽59c的宽度相同的外径，由大致径方向导向槽59c从左右两侧保持。空心第一轴89具有外周形状沿着在第一缩径导向槽63延伸的方向的曲线形状，由第一缩径导向槽63从上下两侧保持。空心第二轴90具有上下的外周形状沿着在第二缩径导向槽83延伸的方向的曲线形状，由第二缩径导向槽83从上下两侧保持。环部件88、空心第一轴89及空心第二轴90，由各自被保持的大致径方向导向槽59c、第一缩径导向槽63及第二缩径导向槽83沿着这些导向槽延伸的方向可位移地保持。另外，锁定板68，由自锁机构56，通过若在未图示的凸轮轴产生Dl方向的干扰扭矩，则将锁定板68的构成部件72中的阶梯状的抵接部(74、75)推压到驱动圆筒59的圆筒部69的内周面69a上，若在凸轮轴产生D2方向的干扰扭矩，则将构成部件73的阶梯状的抵接部(76、77)推压到内周面69a上，不可相对转动地保持。这里，根据图5 图8，对由转动操作力赋予组件53进行的未图示的凸轮轴和驱动旋转体51 (未图示的曲轴)的组装角的变更动作进行说明。通常，第一控制旋转体52与驱动旋转体51成为一体，向Dl方向旋转(参见图1)。在第一控制旋转体52将前面52e吸附到第一电磁离合器65上而被制动的情况下，中间轴61 (未图示的凸轮轴)与一体化的第一控制旋转体52 —起相对于驱动旋转体51在D2方向产生旋转延迟。其结果，未图示的凸轮轴的相对于驱动旋转体51 (未图示的曲轴)的组装角向延迟角侧D2方向变更，未图示的阀的开闭时机变化。此时，图5 (b)所示的联结销86的空心第一轴89，在第一缩径导向槽63内向成为大致顺时针方向的D3方向移动。其结果，图5 (a)的空心第二轴90在第二缩径导向槽83内向成为大致逆时针方向的D4方向移动，使第二控制旋转体82相对于第一控制旋转体52向提前角侧Dl方向相对转动，图6 Ca)的环部件88在大致径方向导向槽59c内朝向凸轮轴中心轴LO向D5方向移动。另一方面，第二控制旋转体82，通常与驱动旋转体51—起向Dl方向旋转。若在图7 Ca)的状态下使第二电磁离合器91工作，则第二控制旋转体82，其前面82b被吸附到摩擦材91a上，相对于第一控制旋转体52在D2方向产生旋转延迟。此时，空心第二轴90，通过在第二缩径导向槽83内向成为大致顺时针方向的D6方向移动，向第二控制旋转体82的径方向外侧移动。此时，图7 (b)的第一控制旋转体52的底部52c，从在第一缩径导向槽63内向成为大致逆时针方向的D7方向移动的空心第一轴89经第一缩径导向槽63受到提前角侧Dl方向的相对转动扭矩，相对于向Dl方向旋转的驱动旋转体51 (链轮57)进一步向提前角侧Dl方向相对转动。其结果，未图示的凸轮轴的相对于驱动旋转体51 (未图示的曲轴)的组装角向提前角侧Dl方向返回，未图示的阀的开闭时机变化。自锁机构56，被夹装在驱动旋转体51和中间轴61之间，是防止产生以凸轮轴从阀弹簧受到的干扰扭矩为原因的驱动旋转体51和未图示的凸轮轴的组装角的偏差的机构，由中间轴61的偏心圆凸轮64、锁定板衬套67、具有后述的阶梯状的抵接部(74 77)的锁定板68、具有使抵接部(74 77)接触的内周面69a的驱动圆筒59的圆筒部69构成。接着，根据图1说明自锁机构56。未图示的凸轮轴，在从阀侧受到干扰扭矩的情况下，欲相对于驱动旋转体51相对转动。在没有阻止此相对转动的组件的情况下，阀的开闭时机因凸轮轴的相对于驱动旋转体51的组装角偏差而产生失常。本实施例的自锁机构56，是防止在输入干扰扭矩时产生的凸轮轴的相对于驱动旋转体的组装角的偏差的机构。说明由自锁机构56产生的自锁效果。若在凸轮轴产生干扰扭矩，则偏心圆凸轮64通过欲以凸轮轴中心轴LO为中心进行转动，推压锁定板衬套67的构成部件(67a、67b)。在干扰扭矩在逆时针D2方向产生的情况下，设置在锁定板68的构成部件73上的阶梯状的抵接部(76、77)，通过从被推压到偏心圆凸轮64上的构成部件67b受到力，被推压到驱动圆筒59的圆筒部69上。另一方面，在干扰扭矩在顺时针Dl方向产生的情况下，设置在锁定板68的构成部件72上的阶梯状的抵接部(74、75)，从被推压到偏心圆凸轮64上的构成部件67a受到力，被推压到驱动圆筒59的圆筒部69上。此时，在被推压到圆筒部69上的抵接部的外周面(76a、77a或74a、75a)和内周面69a之间，产生摩擦力。上述摩擦力，经锁定板68、锁定板衬套67、偏心圆凸轮64及中间轴61，使凸轮轴产生与干扰扭矩反向的抵抗扭矩(摩擦扭矩)。本实施例的自锁机构56，是通过产生与在凸轮轴产生的干扰扭矩平衡的抵抗扭矩，使凸轮轴相对于驱动旋转体不可相对转动地锁定的机构，自锁效果是指通过产生干扰扭矩将驱动旋转体和凸轮轴不可相对转动地锁定的效果。接着，根据图9，说明用于产生自锁效果的自锁机构的条件。可以认为在假定为在逆时针D2方向产生了以凸轮轴中心轴LO为中心的干扰扭矩的情况下，在抵接部(76、77 )的外周面(76a、77a)和圆筒部69的内周面69a之间，以凸轮轴中心轴LO为中心产生顺时针Dl方向的摩擦扭矩。这里，假定偏心圆凸轮64的凸轮中心LI被配置在凸轮轴中心轴LO的左侧的状态，根据下述的定义，说明自锁效果的条件。在以后的说明中，将在产生干扰扭矩时在凸轮中心LI产生的向下的力作为P，将从凸轮轴中心轴LO到偏心圆凸轮64的凸轮中心的偏心距离作为S，将因力P而产生的逆时针D2方向的旋转力矩作为Ml，将干扰扭矩将锁定板68的抵接部76推压到圆筒部69的内周面69a上的力作为R1，将力Rl的作用点作为F3，将干扰扭矩将抵接部77推压到内周面69a上的力作为R2，将力R2的作用点作为F4，将从凸轮轴中心轴LO到作用点F3或F4的距离作为r，将通过中心轴LO的凸轮中心LI并水平地延伸的线作为L6，将通过中心轴LO和点F3的直线作为L7，将通过中心轴LO和点F4的直线作为L8，将在中心轴LO上与直线L6正交的直线作为L9，将直线L9和直线L7所成的角度作为a，将直线L9和直线L8所成的角度作为P，将抵接部(76、77)的外周面(76a、77a)和内周面69a之间的自锁时的摩擦系数作为ii 1，将因在抵接部(76、77)产生的摩擦力而产生的反向旋转力矩分别作为M 2、M3，将抵接部(76、77)因力(R1、R2)而从内周面69a受到的抗力的上下方向的分力作为R1’、R2’，将从凸轮轴中心轴LO到分力(R1’、R2’)的水平方向距离作为dl、d2。自锁效果，因为在因干扰扭矩和抵抗扭矩而产生的绕凸轮轴中心轴LO的旋转力
矩平衡时产生，所以在成为M1=M2+M3........(I)时产生。另外，因为Ml M3由
Ml=PX 6........(2)、M2=R1X u IXr........(3)、M3=R2X u IXr........(4)
表示，所以若将(2) (4)的式子带入(I) JlJPX 6=u IXrX (R1+R2)这样的式子成
立，ii 1= ( S /r) XPX {I/ (R1+R2) }........(5)这样的关系成立。另一方
面，根据图示的旋转力矩和力的平衡，PX S-Rl’ Xdl_R2’ Xd2=0........(6)
及Rl’ +R2’ =P........(7)这样的关系成立。另夕卜，R1’和R2’由
Rr =RlXCosa........(8)、R2，=R2XCos@........(9)表示。其
结果，根据(6) (9)，由于Rl和R2被表示为R1={PX ( 6 + d2) }/{Cosa X (dl +
d2) }........(10)、R2={PX (dl- 8 ) /{Cos^ X (dl+d2) }........(11)。
这里，由于被表示为 Rl + R2=PX [{ ( 6 + d2)/Cosa X (dl + d2)} + { (dl-8 )/Cos 3 X(dl+d2)}]........(12)，所以在(12)中，被置换为 K=[{ ( 6 + d2)/Cosa X
(dl + d2) } + { (dl-8 ) /Cos ^ X (dl+d2) }]........(13)，若将Rl + R2=PXK........(14)套用在(5)的 ii 1= ( S /r) XPX {I/
(R1+R2) }中，贝IJ y I 由 y 1= ( S /r) /K........(15)表示。这里，产生自锁效果所需要的摩擦力由(Rl +R2) X ill表示。因此，可以说在本实施例的自锁机构中，越使结构上(15)的ii I小，则产生自锁效果所需要的摩擦力越小，越容易产生自锁效果。根据式子(15)，通过缩小偏心圆凸轮64的偏心距离5或增大锁定板68的最大外径r，Ul变得更小。但是，在缩小了 S的情况下，偏心圆凸轮64的相对于锁定板衬套67等其它的部件的晃荡变大，在直到产生自锁效果为止的反应变得迟钝的方面存在问题。另夕卜，在增大了 r的情况下，由于使相位可变机构大型化，将使发动机室内的设置的自由度变窄。因此，在本实施例中，通过使8和r保持不变来防止上述弊端，且根据式子(15)，通过增大K来减小U。K通过增大角度a和0来增大。根据式子(13)，K由K=[{ ( S +d2) /Cos a X (dl + d2) } + { (dl-8 ) /Cos ^ X (dl+d2) }]表示，a 和 P，在构成部件 72 中，成为 0。< a < 90。、0。<3 < 90。，Cos a 和 Cos @ 成为 DCosa >0、
DCosa >0........(15)。因此，Cos a和Cos P通过使a和P在不足90。的范
围内尽量大而变小，K通过使分母的Cos a和Cos &变小而变得更大。也就是说，在本实 施例的自锁机构56中，越增大角度a和0，增大从阶梯状的抵接部76到抵接部77的角度(a + ￠), ii I越减少，由此，容易产生自锁效果。换言之，在本实施例的自锁机构56中，通过在将阶梯状的抵接部76和抵接部77形成在构成部件73上时，调整角度a和P，能够调整产生自锁效果的容易程度。另外，在偏心圆凸轮64上产生了顺时针Dl方向的干扰扭矩的情况下，自锁效果在构成部件73的阶梯状的抵接部(74、75)和内周面69a之间产生。在自锁机构56中，在构成部件73中还能够通过调节从阶梯状的抵接部74到抵接部75的角度(与上述a和@相当的角度)，来调整产生自锁效果的容易程度。另外，干扰扭矩在偏心圆凸轮64中作用于Dl和D2方向的任意一个方向，但是，存在干扰扭矩的大小在Dl和D2方向分别不同的情况。在该情况下，在上述各抵接部和圆筒部的内周面69a之间产生的摩擦扭矩，在构成部件72侧和构成部件73侧之间成为不同的大小。在自锁机构56中，即使在构成部件72和构成部件73之间产生不同的摩擦扭矩，也能够通过使从抵接部74到抵接部75的角度a + 0成为与从构成部件76到抵接部77的角度(与上述a + 0相当)不同的角度，与被输入偏心圆凸轮64的干扰扭矩的差异相应地调节自锁效果的强度，使自锁效果确实地产生。接着，根据图10，说明构成自锁机构的锁定板的第一变形例。第一变形例的锁定板101，除了与保持槽68a相当的保持槽102的形状、与狭缝70相当的狭缝103的形状、与阶梯状的抵接部(74 77)相当的阶梯状抵接部(105 108)的突出长度不同，一对圆孔(109,109)的配置间隔比一对圆孔(80、80)仅稍微宽之外，具有与锁定板68共同的结构。锁定板101由隔着狭缝(103、104)配置的构成部件(110、111)构成，构成部件(110、111)与锁定板68不同，不夹装锁定板衬套，而是直接保持偏心圆凸轮64。在自锁机构中，因为通过节省锁定板衬套而减少构成部件的数量，因制造误差等产生的各构成部件之间的晃荡减少，所以直到产生自锁效果为止的时间缩短，自锁效果的反应性提高。另外，在构成部件(110、111)的内侦彳，设置协作形成保持槽102的内面(112、113)。内面112在构成部件110中被形成在从成为图10的狭缝(103、104)的各终端点的点A到点C的区域，内面113在构成部件111中被形成在从成为图9的狭缝(103、104)的各终端点的点D到点F的区域。这里，若使连结凸轮轴中心轴LO和偏心圆凸轮64的凸轮中心LI的线为L10，使在凸轮中心LI与直线LlO正交的直线为L11，使沿直线LlO从凸轮轴中心轴LO朝向凸轮中心LI的方向为偏心方向(图10的符号D9方向)，则内面112仅在从直线Lll和内面112的交点B到偏心方向D9的区域，即从图10的点A到点B的区域，具有使偏心圆凸轮64接触而保持的碰撞面114，内面113仅在从直线Lll和内面113的交点E到偏心方向D9的区域，即从图10的点D到点E的区域，具有保持偏心圆凸轮64的碰撞面115。碰撞面(114、115)具有沿着偏心圆凸轮64的外周面的圆弧形状。另一方面，内面112的从点B到点C的区域和内面113的从点E到点F的区域，被形成为将偏心圆凸轮64的外周避开，不与偏心圆凸轮64接触。在偏心圆凸轮的相对于保持槽的摩擦过大的情况下，干扰扭矩，作为使锁定板相对于圆筒部相对转动的扭矩作用于锁定板，存在阻碍自锁效果的可能性。在锁定板101中，将碰撞面(114、115)的形成位置限定在从位于凸轮中心LI的正下方的点B及点F到偏心方向D9的区域，通过限制保持槽102的相对于偏心圆凸轮64的接触范围，使偏心圆凸轮64的相对于保持槽102的摩擦降低。其结果，在圆筒部69的内周面69a和锁定板101之间，确实地产生自锁效果。另外，自锁效果的强度，通过调节在保持槽102和偏心圆凸轮64之间产生的摩擦来调节。自锁效果的强度的调节，因为对与干扰扭矩的强度相应的自锁效果的确实的产生和变更中间轴61 (凸轮轴)与驱动旋转体52 (曲轴)的组装角时的自锁效果的确实的解除有影响，所以考虑到这些，如下述的那样进行。在偏心圆凸轮64和碰撞面(114、115)上产生的摩擦的调节，通过将偏心圆凸轮64的相对于保持槽102的接触范围和位置，即碰撞面(114、115)的形成范围、形成位置在从图10的点B及点F到偏心方向D9的区域中进行调整来进行。例如，在锁定板101中，通过将碰撞面(114、115)的曲率比偏心圆凸轮64的外周面的曲率形成得小，与使两者的曲率一致的情况相比，能够使碰撞面(114、115)的形成范围窄。碰撞面(114、115)的曲率越小，碰撞面(114、115)的形成范围越窄，在偏心圆凸轮64和碰撞面(114、115)之间产生的摩擦伴随着上述形成范围的减少而变弱，伴随着上述形成范围的增加而变强。在圆筒部69和锁定板101之间产生的自锁效果，伴随着上述摩擦的减少而更强地产生。另一方面，自锁效果伴随着使上述接触范围增加地使上述摩擦增加而变得容易解除。另外，自锁效果的强度，通过使碰撞面(114、115)的形状不是圆弧形状，而是成为自由曲面形状等，并将碰撞面(114、115)的形成范围、碰撞面(114、115 )和偏心圆凸轮64的接触位置限定在基于碰撞面(114、115)的形状的规定的范围和位置来调节。接着，根据图11，说明形成在中间轴上的偏心圆凸轮的变形例和锁定板的第二变形例。偏心圆凸轮121，与偏心圆凸轮64不同，具有大致四边形状。第二变形例的锁定板122，除了保持槽102的形状、狭缝123的形状不同之外，具有与锁定板101共同的结构。偏心圆凸轮121，在从凸轮轴中心轴LO离开的位置具备凸轮中心L12，进而在将连结凸轮轴中心轴LO和凸轮中心L12的直线L13夹在中间的两侧具有成为对称的被保持面(125、126)。被保持面(125、126)是具备非常平缓的曲率并朝向圆筒69的半径方向外侧凸的圆弧面。另一方面，锁定板122由隔着狭缝(123、124)配置的构成部件(127、128)构成，在构成部件(127、128)的内侧设置由内面(129、130)构成的保持槽131。内面(129、130)，通过具有长边(129a、130a)和短边(129b、130b)，将保持槽131形成为角圆的大致四边形状。在长边(129a、130a)的中央附近，在与偏心圆凸轮121的被保持面(125、126)对应的位置形成保持偏心圆凸轮121的被保持面(125、126)的阶梯状的保持面(I32、133)。保持面(132、133)具有朝向圆筒部69的半径方向外侧凸的圆弧形状，保持面(132,133)的曲率比被保持面(125、126)的曲率形成得小。这里，在保持面132中，仅在从在凸轮中心L12与直线L13正交的直线L14和保持面132的交点G到处于偏心方向DlO的狭缝123侧的角H的区域形成偏心圆凸轮121接触的碰撞面134，在保持面133中，仅在从直线L14和保持面133的交点I到处于偏心方向DlO的狭缝123侧的角J的区域形成碰撞面135。偏心圆凸轮121经被保持面(125、126)由碰撞面(134、135)保持。另外，保持槽131的碰撞面(134、135)以外的区域不与偏心圆凸轮64接触。大致四边形状的偏心圆凸轮121，因为与圆形的偏心圆凸轮64相比，不会增大尺寸就能够长地获取其偏心长度，所以决定偏心圆凸轮的偏心长度时的设计的自由度提高。在保持面(132、133)中，通过使其曲率更小，使碰撞面(134、135)的形成范围变窄，能够使自锁效果增大，另一方面，通过使其曲率增大，扩大碰撞面(134、135)的形成范围，还能够使自锁效果容易解除。另外，自锁效果的强度，通过使保持面(132、133)的形状不是圆弧形状而是成为直线形状、自由曲面形状等，将碰撞面(134、135)的形成范围、碰撞面(134、135)和被保持面(125、126)的接触位置在从直线L13到偏心方向DlO的区域中限定在基于碰撞面(134、135 )的形状的规定的范围、位置来调节。符号说明50:发动机的相位可变装置；51:驱动旋转体；52:第一控制旋转体(技术方案I的控制旋转体);53:转动操作力赋予组件；54:组装角变更机构；56:自锁机构；57:链轮；59:驱动圆筒;64、121:偏心圆凸轮；68:锁定板；68a、102、131:保持槽；69:圆筒部；69a:圆筒部的内周面；70、71:狭缝；71c:压缩螺旋弹簧(技术方案3的加载组件);74 77:锁定板的阶梯状的抵接部；L0:凸轮轴中心轴；L1、L12:偏心圆凸轮的凸轮中心；L2、L10、L13:将凸轮轴中心轴和凸轮中心连结的直线；L3、L11、L14:在各凸轮中心与直线L2、L10、L13正交的线;D9、D10:偏心方向。
权利要求
1.一种发动机的相位可变装置，所述发动机的相位可变装置具有由曲轴驱动的驱动旋转体；控制旋转体；同轴且可相对转动地支承上述驱动旋转体的凸轮轴；将相对于上述驱动旋转体的相对转动扭矩赋予给上述控制旋转体的转动操作力赋予组件；与控制旋转体的相对于上述驱动旋转体的相对转动相应地变更上述凸轮轴和驱动旋转体的组装角的组装角变更机构；被设置在该组装角变更机构上，防止因凸轮扭矩而产生的驱动旋转体和凸轮轴的组装角的偏差的自锁机构，其特征在于， 上述自锁机构具有 被设置在上述驱动旋转体上的圆筒部； 与上述凸轮轴一体化的偏心圆凸轮；和 锁定板，该锁定板经形成在其内侧的保持槽保持上述偏心圆凸轮的外周面， 与上述圆筒部的内周面抵接的阶梯状的抵接部，在上述锁定板的外周面中在放射方向至少突出设置在4个部位。
2.一种发动机的相位可变装置，所述发动机的相位可变装置具有由曲轴驱动的驱动旋转体；控制旋转体；同轴且可相对转动地支承上述驱动旋转体的凸轮轴；将相对于上述驱动旋转体的相对转动扭矩赋予给上述控制旋转体的转动操作力赋予组件；与控制旋转体的相对于上述驱动旋转体的相对转动相应地变更上述凸轮轴和驱动旋转体的组装角的组装角变更机构；被设置在该组装角变更机构上，防止因凸轮扭矩而产生的驱动旋转体和凸轮轴的组装角的偏差的自锁机构，其特征在于， 上述自锁机构具有 被设置在上述驱动旋转体上的圆筒部； 与上述凸轮轴一体化的偏心圆凸轮； 锁定板，该锁定板经形成在其内侧的保持槽保持上述偏心圆凸轮的外周面， 上述保持槽具有保持上述偏心圆凸轮的外周面的碰撞面，该碰撞面仅形成在从相对于连结凸轮轴中心轴和凸轮中心的线在上述凸轮中心正交的线与上述保持槽交叉的位置到偏心方向的区域。
3.如权利要求1或2所述的发动机的相位可变装置，其特征在于，上述锁定板由从上述保持槽朝向锁定板的外周面方向形成的一对狭缝进行了两分割，在上述狭缝的一方设置了加载组件，该加载组件向被进行了两分割的上述锁定板赋予扩张该狭缝的宽度的方向的加载力。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的发动机的相位可变装置，其特征在于，上述驱动旋转体与上述圆筒部一体地具有传递曲轴的动力的链轮；上述锁定板通过被配置在上述圆筒部和链轮之间，在凸轮轴的轴方向被定位。
全文摘要
本发明提供一种发动机的相位可变装置，其具备不使直到产生自锁效果为止的反应性降低，且能够将自锁效果进一步强化的可靠性高的自锁机构。在具有由曲轴驱动的驱动旋转体、变更凸轮轴的组装角的组装角变更机构和防止因干扰扭矩而产生的驱动旋转体和凸轮轴的组装角的偏差的自锁机构的发动机的相位可变装置中，上述自锁机构具有被设置在上述驱动旋转体上的圆筒部；与上述凸轮轴一体化的偏心圆凸轮；和锁定板，该锁定板经形成在其内侧的保持槽保持上述偏心圆凸轮的外周面，与上述圆筒部的内周面抵接的阶梯状的抵接部，在上述锁定板的外周面中在放射方向至少突出设置在4个部位。
文档编号F01L1/34GK103140653SQ20108006941
公开日2013年6月5日 申请日期2010年10月12日 优先权日2010年10月12日
发明者新纳正昭, 龟田美千广, 本间弘一, 永洞真康 申请人:日锻汽门株式会社