阀正时控制装置的制作方法

本发明涉及一种阀正时控制装置，其具有与内燃机的驱动轴同步旋转的驱动侧旋转体，以及与内燃机的阀开闭用凸轮轴一体旋转的从动侧旋转体，并且改变驱动侧旋转体与从动侧旋转体之间的相对旋转相位。

背景技术：

专利文献1～3中公开的阀正时控制装置具备用于连结从动侧旋转体与凸轮轴的筒状螺栓，并设有沿着旋转轴心的长度方向的导入路径作为向提前角室以及滞后角室供给工作流体的流路。

在螺栓上设有在与旋转轴心交叉的方向上贯通的提前角连通路径以及滞后角连通路径，以形成一种使得工作流体能够分别在提前角流路与滞后角流路流通的结构。这些提前角连通路径以及滞后角连通路径相对于导入路径被设置在沿着旋转轴心的圆周方向的不同位置上，同时也是设置在沿着旋转轴心的长度方向的不同位置上。螺栓的内部设有沿着旋转轴心进行往复移动的控制阀体，通过改变控制阀体的位置可以切换从导入路径流出的工作流体的流动路径，向提前角连通路径或者滞后角连通路径进行供给。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特表2009-515090号公报

专利文献2：US 2012/0097122 A1号公报

专利文献3：DE 10 2008 057 491 A1号公报

技术实现要素：

在专利文献1中公开的阀正时控制装置中，在螺栓的内侧即螺栓与控制阀体(控制活塞)之间设有筒状部件(套筒)，该筒状部件与螺栓(阀外壳)之间形成导入路径(压力介质通道)。

因此，随着控制阀体的往复移动，筒状部件容易因摩擦而出现磨耗，这容易导致控制阀体与筒状部件之间的接触面的密封性降低，从而造成工作流体从控制阀体与筒状部件之间的接触面漏出的问题。

当工作流体从控制阀体与筒状部件之间的接触面漏出时，向提前角室或者滞后角室供给工作流体的速度会下降，导致相对旋转相位的控制响应度变差。

在专利文献2中公开的阀正时控制装置中，将筒状部件设置在螺栓的外侧，并在该筒状部件与从动侧旋转体之间设置导入路径。

在这样的结构下，筒状部件不会随着控制阀体的往复移动产生磨耗，也不容易因密封性下降而导致工作流体泄漏，但由于筒状部件的筒壁部设有圆环槽以及与该圆环槽连通的通孔的供给路径和与该圆环槽连通的提前角或者滞后角路径，这使得筒状部件的制作变得更加复杂。

在专利文献3中公开的阀正时控制装置中，将筒状部件设置在螺栓的外侧即螺栓与从动侧旋转体之间，筒状部件的内部形成了导入路径。

在这样的结构下，筒状部件不会随着控制阀体的往复移动产生磨耗，也不容易因密封性下降而导致工作流体泄漏，但由于用于将从动侧旋转体紧固在凸轮轴上的力会作用在筒状部件上，因此筒状部件容易变形。一旦筒状部件发生变形，则工作流体会从控制阀体与筒状部件之间的接触面漏出，向提前角室或者滞后角室供给工作流体的速度会下降，导致相对旋转相位的控制响应度变差。

鉴于上述情况，业界渴望出现一种易于形成工作流体的流路且相对旋转相位的控制响应度优秀的阀正时控制装置。

本发明所提供的阀正时控制装置的结构特征在于，其具有：驱动侧旋转体、从动侧旋转体、筒状部件、螺栓、提前角室以及滞后角室、提前角流路以及滞后角流路、导入路径、导入连通路径、提前角连通路径以及滞后角连通路径、和控制阀体。上述驱动侧旋转体与内燃机的驱动轴同步旋转；上述从动侧旋转体以在相同的旋转轴心上旋转自如的方式被支承于上述驱动侧旋转体的内侧，并与上述内燃机的阀开闭用凸轮轴一体旋转；上述筒状部件设置在上述从动侧旋转体的内部；上述螺栓为筒状，其设置在上述筒状部件的内侧，用于连结上述从动侧旋转体与上述凸轮轴；上述提前角室以及滞后角室划分形成于上述驱动侧旋转体与上述从动侧旋转体之间；上述提前角流路以及滞后角流路设置于上述从动侧旋转体，上述提前角流路与上述提前角室连通，上述滞后角流路与上述滞后角室连通；上述导入路径在上述螺栓与上述筒状部件之间，设于上述螺栓与上述筒状部件的至少一方，并使供给自外部的工作流体沿着上述旋转轴心的长度方向流通；上述导入连通路径设置于上述螺栓，使上述导入路径的工作流体向上述螺栓的内侧流通；上述提前角连通路径以及滞后角连通路径设置在沿着上述螺栓的上述旋转轴心的长度方向的互不相同的位置上；上述控制阀体以可沿着上述旋转轴心往复移动的方式设置在上述螺栓的内侧，并将来自上述导入连通路径的工作流体供给至上述提前角连通路径或者上述滞后角连通路径。

本结构的阀正时控制装置具有设置在从动侧旋转体内部的筒状部件，设置在筒状部件的内侧、用于连结从动侧旋转体和凸轮轴的筒状的螺栓，以可沿着旋转轴心往复移动的方式设置在螺栓的内侧的控制阀体。

因此，筒状部件不会随着控制阀体的往复移动而产生磨耗，也不容易因密封性下降而导致工作流体泄漏。

此外，在筒状部件的内侧具有筒状的螺栓，在螺栓与筒状部件之间具有设置在螺栓与筒状部件的至少一方的导入路径。

因此，通过将导入路径相对于提前角流路以及滞后角流路配置在圆周方向上不同的相位上，与将导入路径相对于提前角流路以及滞后角流路沿着轴向并排配置的结构相比，能够提升密封性能。

因此，如果为本结构的阀正时控制装置，则不容易因密封性下降而导致工作流体泄漏，能够提高相对旋转相位的控制响应度，同时容易制作在与螺栓之间形成导入路径的筒状部件。

另一结构特征在于，上述提前角连通路径以及上述滞后角连通路径在与上述旋转轴心交叉的方向上贯穿上述螺栓以及上述筒状部件，并相对于上述导入路径而设置于沿着上述旋转轴心的圆周方向的不同位置，使得上述螺栓的内侧的工作流体分别向上述提前角流路和上述滞后角流路流通。

如果为本结构，则与将提前角连通路径和滞后角连通路径配置在圆周方向的相同相位的结构相比，能够提高提前角连通路径和滞后角连通路径之间的密封性。

另一结构特征在于，具有定位上述螺栓与上述筒状部件的在相对上述旋转轴心的圆周方向上的相对位置的圆周方向定位部。

如果为本结构，则能够定位螺栓与筒状部件在旋转轴心周围的相对位置，使得设置在螺栓上的工作流体的流路的位置与设置在筒状部件上的工作流体的流路的位置在旋转轴心周围实现高精度的一致。

另一结构特征在于，具有定位上述螺栓与上述筒状部件的在沿着上述旋转轴心的方向上的相对位置的轴向定位部。

如果为本结构，则能够定位螺栓与筒状部件的在沿着旋转轴心的方向上的相对位置，并使得设置在螺栓上的工作流体的流路的位置与设置在筒状部件上的工作流体的流路的位置在沿着旋转轴心的方向上实现高精度的一致。

另一结构特征在于，通过使上述螺栓与上述筒状部件相互压入对方，来定位上述螺栓与上述筒状部件的相对位置。

如果为本结构，则通过使螺栓和筒状部件相互压入对方的简单构造，就能够同时定位螺栓与筒状部件在旋转轴心周围的相对位置，以及在沿着旋转轴心方向上的相对位置。

因此，不需要设置例如使螺栓与筒状部件互相卡合的卡合部或者使螺栓与筒状部件互相粘合的粘合部等特别的结构，就能够使得设置在螺栓上的工作流体的流路与设置在筒状部件上的工作流体的流路同时在旋转轴心周围以及在沿着旋转轴心的方向上高精度地配置。

另一结构特征在于，上述筒状部件由铝材料或者树脂材料形成。

如果为本结构，则由于在筒状部件使用铝材料或者树脂材料等低强度材料，因此使用了高强度材料的螺栓不会直接接触到从动侧旋转体，能够避免螺栓插入从动侧旋转体时损伤从动侧旋转体。

另外，筒状部件使用了线性膨胀比螺栓更大的材料，通过将筒状部件压入螺栓，能够避免筒状部件与螺栓之间的密封性降低。

另一结构特征在于，将上述导入路径设置在上述螺栓的外周面，同时，将连通上述提前角连通路径与上述提前角流路的提前角环状流路以及连通上述滞后角连通路径与上述滞后角流路的滞后角环状流路设置在上述从动侧旋转体的内周面。

如果为本结构，则不需要将构成导入路径的长槽之类设置在筒状部件的内周面，进而，也不需要将形成提前角环状流路以及滞后角环状流路的周向槽之类设置在筒状部件的外周面，因此能够实现筒状部件结构的简化。

另一结构特征在于，将上述导入路径设置在上述螺栓的外周面，同时，将连通上述提前角连通路径与上述提前角流路的提前角环状流路以及连通上述滞后角连通路径与上述滞后角流路的滞后角环状流路设置在上述筒状部件的外周面。

如果为本结构，则不需要将构成导入路径的长槽之类设置在筒状部件的内周面，因此能够实现筒状部件结构的简化。

此外，也不需要将形成提前角环状流路以及滞后角环状流路的周向槽之类设置在从动侧旋转体的内周面，即从外部难以进行确认的内周面，能够将其更有效地设置在筒状部件的外周面。

另一结构特征在于，将上述导入路径设置在上述筒状部件的内周面，同时，将连通上述提前角连通路径与上述提前角流路的提前角环状流路以及连通上述滞后角连通路径与上述滞后角流路的滞后角环状流路设置在上述从动侧旋转体的内周面。

如果为本结构，则不需要将形成导入路径的长槽之类设置在螺栓的外周面，容易确保螺栓强度，同时，还能够实现螺栓结构的简化。

附图说明

图1为表示阀正时控制装置的整体结构的截面图。

图2为图1中的II-II线截面图。

图3为表示中立状态下的控制阀体的位置的截面图。

图4为表示提前角控制状态下的控制阀体的位置的截面图。

图5为表示滞后角控制状态下的控制阀体的位置的截面图。

图6为表示螺栓与筒状部件(套筒)的分解立体图。

图7为表示第二实施方式的重要部位的截面图。

图8为表示第三实施方式的重要部位的截面图。

图9为表示第三实施方式中的螺栓与筒状部件的分解立体图。

图10为表示第四实施方式的重要部位的截面图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1～图6表示本实施方式的阀正时控制装置A，控制汽车用发动机E中的进气阀E1的开闭时间。

阀正时控制装置A如图1、图2所示，具有能够与发动机E的曲轴E2同步旋转的铝合金制外壳1，以及以在相同的旋转轴心X上旋转自如的方式被支承于外壳1的内侧、与进气阀开闭用的凸轮轴2一体旋转的铝合金制内部转子3。

内部转子3的内部设有树脂制或者铝合金制的套筒4，以及用于连结内部转子3和凸轮轴2的钢制OCV螺栓5。

OCV螺栓5穿过并设于套筒4的内侧，形成具备内部空间5a在螺栓头5b开口的筒轴部5c与实心的外螺纹部5d的筒状。

凸轮轴2为用于控制发动机E的进气阀E1的开闭的凸轮E3的旋转轴，其旋转自如地被支承于发动机E的缸盖，与内部转子3以及OCV螺栓5同步旋转。

在凸轮轴2的与内部转子3之间的连结侧以相同轴心的方式形成有螺纹孔2b，螺纹孔2b的内侧设有内螺纹部2a。在OCV螺栓5中，通过使外螺纹部5d与形成于凸轮轴2的内螺纹部2a螺合，使得内部转子3以相同轴心的方式紧固于凸轮轴2。

在本实施方式中，汽车用发动机E相当于“内燃机”，曲轴E2相当于“内燃机的驱动轴”，外壳1相当于“驱动侧旋转体”，内部转子3相当于“从动侧旋转体”，套筒4相当于“筒状部件”。

横跨OCV螺栓5与套筒4而设置用于定位这两部分的相对位置的定位部6。

定位部6如图6所示，具有在筒轴部5c的外周面凹入形成的卡合凹部6a，以及在套筒4的内周面突出形成的卡合凸部6b，随着将套筒4外嵌到筒轴部5c上的操作使卡合凸部6b与卡合凹部6a卡合。

因此，定位部6具有定位在相对旋转轴心X的圆周方向上的相对位置的圆周方向定位部的功能，以及定位在沿着旋转轴心X的方向上的相对位置的轴向定位部的功能。

另外，也可以通过使筒轴部5c与套筒4相互压入对方的结构来代替使卡合凸部6b卡合于卡合凹部6a的定位部6，来定位OCV螺栓5与套筒4之间的相对位置。

外壳1为通过连结螺栓1d将存在于凸轮轴2所在一侧的相反一侧的前板1a、外装在内部转子3上的外部转子1b、存在于凸轮轴2所在一侧的后板1c连结为一体而构成。

外部转子1b一体地具备定时链轮1e。在定时链轮1e上缠绕着与曲轴E2的旋转进行连动的金属链等无端旋转体E4。

当曲轴E2进行旋转驱动时，会通过无端旋转体E4将旋转动力传递到外部转子1b上，外壳1会朝着如图2所示的旋转方向S进行旋转驱动。

伴随着外壳1的旋转驱动，内部转子3会朝旋转方向S进行从动旋转，凸轮轴2也会发生旋转，凸轮E3会将发动机E的进气阀E1向下推压使之开阀。

如图2所示，内部转子3被收容在外壳1中，在外壳1与内部转子3之间划分形成流体压室7。

流体压室7通过在旋转方向S上隔开间隔地在外部转子1b上形成往径向内侧突出的多个突出部1f而实现划分。而流体压室7进一步通过形成于内部转子3的往径向外侧突出的突出部3a而在旋转方向S上划分出提前角室7a与滞后角室7b。

在内部转子3中，在旋转轴心X的方向上错开位置，沿着转子径向贯穿形成连通提前角室7a的提前角流路8a以及连通滞后角室7b的滞后角流路8b。

提前角流路8a连通提前角环状流路9a，上述提前角环状流路9a是通过在内部转子3的内周面上形成环状周向槽而设置的，滞后角流路8b连通滞后角环状流路9b，上述滞后角环状流路9b是通过在内部转子3的内周面上形成环状周向槽而设置的。

通过向连通提前角流路8a以及滞后角流路8b的提前角室7a以及滞后角室7b进行油(工作流体)的供给、排出、或者供排的切断，使油压作用于突出部3a，从而使相对旋转相位向提前角方向或者滞后角方向变位，或者保持任意的相位。

横跨凸轮轴2与后板1c而卡定有弹簧10，该弹簧10对内部转子3施力使其相对外壳1趋向提前角方向。

提前角方向是指如图2的箭头S1所示的提前角室7a的容积变大的方向。滞后角方向是指如图2的箭头S2所示的滞后角室7b的容积变大的方向。提前角室7a的容积达到最大时的相对旋转相位为最大提前角相位，滞后角室7b的容积达到最大时的相对旋转相位为最大滞后角相位。

具备锁定机构11，锁定机构11能够通过限制内部转子3相对外壳1的相对旋转移动，将内部转子3相对外壳1的相对旋转相位限制在最大提前角相位和最大滞后角相位之间的锁定相位上。

锁定机构11具备通过油压操作朝旋转轴心X的方向实现进出移动的锁定部件11a，通过将该锁定部件11a卡合于前板1a或者后板1c来将相对旋转相位限制在锁定相位上。

应予说明，锁定机构11也可以是将相对旋转相位限制在最大提前角相位或者最大滞后角相位的其中一方上的结构。

在本实施方式中，OCV(油调节阀)12相当于“控制阀”，其与凸轮轴2同轴心地配置。

OCV12通过切换针对连通提前角流路8a以及滞后角流路8b的提前角室7a以及滞后角室7b的油的供排，使得外壳1与内部转子3之间的相对旋转相位在最大提前角相位与最大滞后角相位之间变换。

OCV12具备形成为筒状的卷轴(spool)12a、向卷轴12a施力的弹簧12b、以及使得卷轴12a抵抗弹簧12b的施力而驱动移动的电磁螺线管12c。

卷轴12a被收容在OCV螺栓5的内侧即筒轴部5c的内部空间5a中，可沿着旋转轴心X的方向往复滑动。

卷轴12a时常受到弹簧12b的对从内部空间5a向外侧突出的一侧的施力。卷轴12a相当于“控制阀体”。

当向电磁螺线管12c供电时，推杆12d会推压卷轴12a，卷轴12a抵抗弹簧12b的施力朝凸轮轴2一侧滑动。

OCV12可以通过调节向电磁螺线管12c供给的电力的占空比，对卷轴12a进行位置调节。向电磁螺线管12c供给的电量由ECU(电子控制单元)进行控制，附图中未对ECU进行图示。

设有供给流路13，该供给流路13会通过OCV12将从油盘等外部利用油泵P供给来的油择一供给至提前角流路8a或者滞后角流路8b。

供给流路13具有：螺栓外周流路13a、螺栓内部流路13b、导入路径13c、导入连通路径13d和提前角连通路径14a以及滞后角连通路径14b，上述螺栓外周流路13a形成于凸轮轴2的螺纹孔2b并包覆OCV螺栓5的外周侧；上述螺栓内部流路13b形成于OCV螺栓5的内部；上述导入路径13c在OCV螺栓5与套筒4之间，设置在筒轴部5c的外周面，使来自螺栓内部流路13b的油沿着旋转轴心X的长度方向流通；上述导入连通路径13d贯穿形成于筒轴部5c的筒壁，使被导入导入路径13c中的油流通到筒轴部5c的内侧；上述提前角连通路径14a以及滞后角连通路径14b在与旋转轴心X交叉的筒径方向上贯穿OCV螺栓5以及套筒4。

提前角连通路径14a以及滞后角连通路径14b相对于导入路径13c而设置于沿着旋转轴心X的圆周方向的不同位置，同时也是相互沿着旋转轴心X的长度方向上的不同位置，使得OCV螺栓5的内侧的油能够分别流通于提前角流路8a与滞后角流路8b。

卷轴12a的外周面具有形成为圆环状的阀体周向槽15，并能够在提前角控制状态和滞后角控制状态之间进行切换，其中提前角控制状态为通过提前角连通路径14a、提前角环状流路9a以及提前角流路8a将从导入连通路径13d流入的油供给至提前角室7a的状态，而滞后角控制状态为通过滞后角连通路径14b、滞后角环状流路9b以及滞后角流路8b将从导入连通路径13d流入的油供给至滞后角室7b的状态。

在筒轴部5c的内部设有球式逆止阀16，在螺栓内部流路13b的途中部位中，当油的供给压力为设定压力以下时，该逆止阀16会切断油向导入路径13c的流通，同时阻止油从导入路径13c逆流，当油的供给压力超过设定压力时，该逆止阀16会允许油向导入路径13c的流入。

图3表示的是卷轴12a移动到仅导入连通路径13d与阀体周向槽15连通，提前角连通路径14a和滞后角连通路径14b均不与阀体周向槽15连通的位置上的中立状态。

在该中立状态下，针对提前角室7a以及滞后角室7b的油的供排将会停止，相对旋转相位不会变化。

图4表示的是卷轴12a移动到导入连通路径13d与提前角连通路径14a通过阀体周向槽15连通，滞后角连通路径14b与内部空間5a连通的位置上的提前角控制状态。

在该提前角控制状态下，油会通过提前角流路8a供给到提前角室7a中，同时滞后角室7b的油会被通过滞后角流路8b从滞后角连通路径14b排出到外部，相对旋转相位会变化为提前角方向。

图5表示的是卷轴12a移动到导入连通路径13d与滞后角连通路径14b通过阀体周向槽15连通，提前角连通路径14a与内部空間5a连通的位置上的滞后角控制状态。

在该滞后角控制状态下，油会通过滞后角流路8b供给到滞后角室7b中，同时提前角室7a的油会被通过提前角流路8a排出到外部，相对旋转相位会变化为滞后角方向。

在本实施方式中，由于将与筒轴部5c之间形成导入路径13c的套筒4外嵌固定于筒轴部5c，因此无需在旋转轴心X的方向上将套筒4夹在内部转子3与凸轮轴2之间就能够对其进行固定。

因此，OCV螺栓5的紧固所产生的压缩力不会作用在套筒4上，即使使用铝合金或者树脂等低强度的材料制作套筒4，套筒4也不会发生变形。

所以，能够在提高套筒4的材料选择的自由度的同时，合理地得到各流路的密封性得到保持，且相位控制响应度优秀的阀正时控制装置A。

[第二实施方式]

图7表示的是第二实施方式的阀正时控制装置A。

本实施方式的阀正时控制装置A与第一实施方式不同的地方在于将导入路径13c设置在筒轴部5c的外周面，同时，将连通提前角连通路径14a与提前角流路8a的提前角环状流路9a以及连通滞后角连通路径14b与滞后角流路8b的滞后角环状流路9b设置在套筒4的外周面。

其他部分的结构与第一实施方式相同。

[第三实施方式]

图8、图9表示的是第三实施方式的阀正时控制装置A。

本实施方式的阀正时控制装置A与第一实施方式不同的地方在于将导入路径13c设置在套筒4的内周面，同时，将连通提前角连通路径14a与提前角流路8a的提前角环状流路9a以及连通滞后角连通路径14b与滞后角流路8b的滞后角环状流路9b设置在内部转子3的内周面。

其他部分的结构与第一实施方式相同。

[第四实施方式]

图10表示的是第四实施方式的阀正时控制装置A。

本实施方式的阀正时控制装置A与第一实施方式不同的地方在于将导入路径13c设置在套筒4的内周面，同时将连通提前角连通路径14a与提前角流路8a的提前角环状流路9a以及连通滞后角连通路径14b与滞后角流路8b的滞后角环状流路9b设置在套筒4的外周面。

其他部分的结构与第一实施方式相同。

[其他实施方式]

1.在阀正时控制装置中，也可以在旋转轴心方向上的内部转子与凸轮轴之间设置用于将内部转子的旋转传递到凸轮轴的圆筒状的例如钢制的中间部件。在该情况下，内部转子与中间部件相当于“从动侧旋转体”。

2.在阀正时控制装置中，也可以由在螺栓与筒状部件之间，形成于螺栓的外周面和筒状部件的内周面双方的长槽等来构成使供给自外部的工作流体沿着旋转轴心的长度方向流通的导入路径。

产业上的可利用性

本发明除了可用于汽车的内燃机以外，还可以用于装备在各种用途的内燃机上的阀正时控制装置。

符号说明

1 外壳(驱动侧旋转体)

2 凸轮轴

3 内部转子(从动侧旋转体)

4 套筒(筒状部件)

5 螺栓

6 定位部

7a 提前角室

7b 滞后角室

8a 提前角流路

8b 滞后角流路

9a 提前角环状流路

9b 滞后角环状流路

12a 卷轴(控制阀体)

13c 导入路径

13d 导入连通路径

14a 提前角连通路径

14b 滞后角连通路径

A 阀正时控制装置

E 发动机(内燃机)

E2 曲轴(驱动轴)