本发明涉及根据运转状态可变控制内燃机的进气门及排气门的开闭正时的内燃机气门正时控制装置。
背景技术：
作为现有的气门正时控制装置，例如有在以下专利文献1中记载的适用于排气门侧的装置。
该气门正时控制装置具备：壳体，其从曲轴经由正时带传递有旋转力；叶片转子，其相对旋转自如地收容在该壳体的内部，且固定于凸轮轴的端部；锁止销，其可移动地设于在该叶片转子的内部轴向上形成的滑动用孔内，前端部与形成于壳体的后板的锁止孔卡合而限制叶片转子相对于壳体的相对旋转；螺旋弹簧，其弹性装配于所述滑动用孔的后部侧，将所述锁止销向锁止孔方向施力；连通孔，其在所述叶片转子的内部轴向上贯通形成，将所述背压室内的工作油导入发动机内。
另外，在所述壳体的前端内部设有扭力弹簧，其一端固定于壳体的前板上，另一端卡入固定于所述连通孔，使叶片转子向提前角侧相对旋转。
而且，在启动发动机时，从油泵经由电磁切换阀向所述滞后角油室供给的油压，同时也向形成于所述锁止孔的受压室供给。通过该油压，所述锁止销克服螺旋弹簧的弹力进行后退移动，解除对锁止孔的锁止。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:(日本)特开2011－132404号公报
技术实现要素：
发明要解决的课题
但是，上述专利文献1所记载的气门正时控制装置，由于用于从所述背压室排出工作油的所述连通孔在叶片转子的内部轴向上贯通形成，因此，与贯通形成该连通孔相应地，必须将叶片转子的外径增大，以确保形成空间。因此，不可避免地导致包括所述叶片转子及壳体的装置整体的径向大型化。
本发明的目的是提供一种气门正时控制装置，其不增大叶片转子的外径就能够形成排出背压室内的油及空气的通路，由此，能够抑制整体的大型化。
用于解决课题的技术手段
作为本发明优选的方式，提供一种气门正时控制装置，所述气门正时控制装置具备：壳体，其传递有来自曲轴的旋转力，并在内部设有工作油室；叶片转子，其具有螺栓插通孔，通过插通于该螺栓插通孔的凸轮螺栓被固定于凸轮轴的一端部，并且，相对旋转自如地收容于所述壳体的内部，将所述工作油室分为滞后角工作室和提前角工作室；锁止孔，其形成于所述壳体的内端面；锁止部件，其可移动地配置在沿所述叶片转子的内部轴向形成的滑动用孔内，通过轴向的前端部与所述锁止孔卡合或脱离，锁止所述叶片转子相对于所述壳体的相对旋转位置或解除锁止；施力部件，其配置在背压室内，将所述锁止部件向所述锁止孔的方向施力，所述背压室设于所述滑动用孔的与所述凸轮轴相反侧的前侧；连通路，其设于所述叶片转子上，与所述螺栓插通孔和所述背压室连通；环状通路，其形成于所述螺栓插通孔的内周面和所述凸轮螺栓的轴部的外周面之间，一端部与所述连通路连通，且另一端部与形成于所述凸轮轴的排放孔连通。
发明效果
根据本发明，能够抑制装置的径向大型化。
附图说明
图1是表示本发明的气门正时控制装置的一实施方式的剖视图。
图2是表示本实施方式的气门正时控制装置的一部分的分解立体图。
图3是在拆卸前板后表示将同一实施方式的气门正时控制为滞后角侧的状态的正面图。
图4是图1所示的气门正时控制装置的主要部分放大图。
图5是图1的A－A线剖视图。
具体实施方式
以下，基于附图说明将本发明的内燃机的气门正时控制装置适用于进气门侧的实施方式。
如图1～图4所示，该气门正时控制装置具备：正时带轮1，由发动机的未图示的曲轴经由正时带进行旋转驱动；凸轮轴2，相对于该正时带轮1可相对转动地设置；相位变换机构3，配置于正时带轮1和凸轮轴2之间，变换该两者1、2之间的相对转动相位；锁止机构4，锁止该相位变更机构3的动作。
上述正时带轮1与后述的壳体主体11一体形成，一体地具有在外周卷绕有未图示的正时带的多个齿轮部1a。
凸轮轴2经由凸轮轴承旋转自如地支承在未图示的气缸盖上，在外周面的规定位置一体地设有使未图示的进气门克服气门弹簧的弹力而进行动作的多个驱动凸轮。另外，该凸轮轴2在一端部2a的内部轴向上形成有供后述的凸轮螺栓6的轴部6b插通的螺栓孔2b。在该螺栓孔2b的前端侧，形成有供形成于上述轴部6b的前端部外周面的外螺纹部6d螺合的内螺纹孔2c。
凸轮螺栓6由六角形的头部6a、经由凸缘状的座部6c一体地设置在该头部6a的一端部的上述轴部6b、形成于该轴部6b的前端部外周的外螺纹部6d构成。
相位变换机构3具备：配置于凸轮轴2的一端部2a侧的壳体5、通过上述凸轮螺栓6从轴方向固定在凸轮轴2的一端部2a且相对旋转自如地收容于壳体5内的叶片转子7、形成于壳体5内且通过在后述的壳体主体11的内周面一体地具有的4个第一～第四制动蹄8a～8d和叶片转子7的后述的4枚叶片22～25隔成的各4个滞后角工作室即滞后角油室9及提前角工作室即提前角油室10、分别向各滞后角油室9和各提前角油室10有选择地给排各种油压的油压回路。
壳体5具备：轴向两端开口的大致圆筒状的壳体主体11、关闭该壳体主体11的轴方向前端开口的前板12、关闭壳体主体11的轴向后端开口的后板13。壳体主体11、前板12及后板13通过4根螺栓14从轴向被紧固而一体地结合。
壳体主体11由烧结金属材料一体地形成，在外周一体地设有上述正时带轮1，并且，在内周面的圆周方向的大致等间隔位置，向内侧一体地突设有上述4个第一～第4制动蹄8a～8d。
各制动蹄8a～8d侧面看分别形成为梯形形状，在各自的前端部沿着轴向形成的密封槽内，分别镶嵌固定有大致“コ”字形状的密封部件16。另外，在各制动蹄8a～8d的径向外周侧即作为相对于壳体主体11的内周面的结合部的根部侧的内部轴向上，贯通形成有上述各螺栓14插通的螺栓插通孔17。
另外，在壳体主体11的前端面形成有双翼状的第一密封槽11a，该双翼状的第一密封槽11a中嵌入固定有密封该壳体主体11的前端面和上述前板12之间的第一密封部件15。
前板12通过锻造、铸造或冲压等形成比较薄的金属圆板状，在中央一体具有的筒部12a的内侧穿设有可嵌入上述凸轮螺栓6的头部6a的大径孔12b。另外，在前板12的外周侧的圆周方向等间隔位置，贯通形成有各螺栓14插通的4个螺栓插通孔12c。
另外，在前板12的筒部12a安装有关闭大径孔12b的塞子18。该塞子18形成为有盖圆筒状，在筒状部18a的外周形成有与形成于上述大径孔12b的内周面的内螺纹部螺合的外螺纹部18b，并且，在盖壁18c的外面中央一体地设有扳手等工具卡合的六角部18d。另外，在盖壁18c的外周部内面和筒部12a之间嵌入固定有密封圈26。
上述后板13通过锻造、铸造或冲压形成为金属圆板状，并且，在中央贯通形成有插通并旋转自如地支承上述凸轮轴2的一端部2a的插入孔即支承孔13a。另外，在后板13的外周侧的圆周方向等间隔位置，形成有各螺栓14的前端部的外螺纹部螺合的4个内螺纹孔13b。该后板13在上述支承孔13a的孔缘以覆盖凸轮轴2的外周面的方式一体地形成有沿着轴向延伸的圆筒部13c。
另外，在后板13的内端面，从上述支承孔13a的中心放射状地形成与各提前角油室10连通的第二油通路即4个提前角侧油槽19。在上述内端面的外周侧形成有双翼状的第二密封槽13d，在第二密封槽13d嵌入固定密封壳体主体11的后端面和后板13之间的第二密封部件27。
上述叶片转子7由烧结金属一体地形成，具备：圆筒状的转子部21，其通过从轴向插通于形成在中央的螺栓插通孔7a内的凸轮螺栓6从轴方向固定于凸轮轴2的一端部2a；4枚第一～第4叶轮22～25，其放射状地突设于该转子部21的外周面的圆周方向的大致等间隔位置。
转子部21旋转，使嵌入固定于各制动蹄8a～8d的前端部上面的密封部件16在外周面上滑动。另外，如图3所示，转子部21在各叶片22～25各自的两侧的径向上沿着径向分别贯通形成有与各滞后角油室9连通的4个滞后角侧油孔20。另外，在转子部21的凸轮轴2侧的端面中央，如图1及图3所示，形成有凸轮轴2的一端部2a前端嵌合的第一嵌合槽21a。另一方面，在前板12侧的端面中央，如图1及图2所示，形成有凸轮螺栓6的座部6c嵌合的第二嵌合槽21b。而且，该第二嵌合槽21b的底面作为上述座部6c的端面落座的落座面21c而形成。
如图3所示，各叶片22～25分别配置于各制动蹄8a～8d间。另外，在各前端面沿轴向形成的密封槽内，分别嵌入固定有与壳体主体11的内周面11a滑动接触的大致“コ”字形状的密封部件28。
在这些各叶片22～25中，第一叶片22形成为最大宽度，其它3枚第二～第四叶片23～25设定为比第一叶片22足够小的宽度且大致相同的宽度。这样，通过将其它3个叶片23～25的宽度分别设定为比最大宽度的第一叶片22小，使叶片转子7整体的重量平衡均匀。
第一叶片22在叶片转子7向图3所示的最大逆时针方向旋转时，一侧面与第一制动蹄8a的相对侧面抵接，限制相对于壳体5的最大滞后角侧的相对旋转位置。另外，第一叶片22在叶片转子7向最大顺时针方向旋转时，其它侧面与上述第二制动蹄8b的相对侧面抵接，限制最大提前角侧的相对旋转位置。
需要说明的是，在第一叶片22与第一、第二制动蹄8a、8b抵接的状态下，其它的叶片23～25不会与在圆周方向相对的任一制动蹄8a～8d抵接。
如图1～图4所示，锁止机构4包括：沿第一叶片22的内部轴向贯通形成的滑动用孔29、滑动自如地收容于该滑动用孔29内且相对于后板13侧进退自如地设置的锁止部件即锁止销30、形成于上述后板13的径向的大致中央规定位置且卡合锁止销30的前端部而锁止叶片转子7的锁止凹部即锁止孔31、根据发动机的启动状态使上述锁止销30的前端部与锁止孔31卡合或使卡合解除的卡合脱离机构。
滑动用孔29的内周面形成为台阶直径，具有后板13侧的前端侧的小径孔29a和后端侧的大径孔29b，在该小径孔29a和大径孔29b之间形成有环状的第一台阶部29c。
如图2及图5所示，锁止销30与锁止孔31和滑动用孔29相对应地外周面形成为台阶直径状，具有：包含在小径孔29a内滑动的前端部的小径部30a、在后端部外周具有且在上述大径孔29b内滑动的大径部30b、形成于该小径部30a和大径部30b之间的第二台阶部30c。小径部30a的前端部成为实心，该外周面形成圆柱状。
锁止孔31在内周面压入固定有滑动引导锁止销30的前端部的圆环状的导环31a。另外，锁止孔31的形成位置靠近圆周方向的上述提前角油室10侧，即，形成于在叶片转子7相对旋转至最大滞后角侧时与上述锁止销30从轴向相对的位置。因此，在锁止销30与锁止孔31卡合的情况下，壳体5和叶片转子7的相对旋转角度被设定为最适合发动机启动的最大滞后角的变换角度。
另外，在滑动用孔29的第一台阶部29c和锁止销30的第二台阶部30d之间形成有圆环状的受压室33。该受压室33构成后述的解除用油通路的一部分。
另外，滑动用孔29在后端部形成有与锁止销30协同隔成的背压室29d。
卡合脱离机构由螺旋弹簧32和解除用通路构成，螺旋弹簧32弹性装配在形成于锁止销30的后端侧的内部轴方向的圆柱槽的内底面和前板12的内端面之间，对锁止销30向进出方向(锁止孔31方向)施力，解除用通路向受压室33内供给油压并使锁止销30克服螺旋弹簧32的弹力而后退移动。
螺旋弹簧32在叶片转子7向最大滞后角相位位置相对旋转时，通过其弹力使锁止销30进出移动，使锁止销30的前端部卡入锁止孔31内，由此，将叶片转子7相对于壳体5锁止。
如图3所示，解除用通路在隔着第一叶片22的上述滑动用孔29的内部周向上形成，由将分别供给到滞后角油室9和提前角油室10的油压分别向受压室33供给的两个第一油孔41a和第二油孔41b构成。
即，第一油孔41a从形成于面对第一叶片22的一个提前角油室10的一侧面的一端开口沿着第一叶片22的宽度方向在内部形成，另一端开口面向受压室33。另一方面，第二油孔41b从形成于面对滞后角油室9的第一叶片22的另一端面的一端开口沿着第一叶片22相同的宽度方向在内部形成，另一端开口从相反侧面对同一受压室33。
而且，从各油孔41a、41b供给到受压室33的油压作用于第二台阶部30c，使锁止销30克服螺旋弹簧32的弹力向卡合解除方向移动即后退移动，解除锁止销前端部对锁止孔31的卡合，允许叶片转子7相对于壳体5进行自由的相对旋转。
另外，在凸轮轴2和叶片转子7之间设有在通过凸轮螺栓6连结它们时进行凸轮轴2和叶片转子7的圆周方向定位等的定位装置。
如图1及图4所示，该定位装置由定位销50和U字形状的定位孔51构成，定位销50的基端部被压入固定于从凸轮轴2的一端部2a的前端面沿内部轴向形成的销固定用孔35a(后述的提前角侧通路35的一部分)，定位孔51从转子部21的第二嵌合槽21b的落座面21c到第一嵌合槽21a贯通形成，供定位销50的前端部50a卡合。
油压回路对各滞后角、提前角油室9、10有选择地供给油压，或者排出各滞后角、提前角油室9、10内的油。具体而言，如图1及图5所示，具备：从凸轮轴2的一端部2a沿内部轴向和径向形成且与上述各滞后角侧油孔20连通的一对滞后角侧通路34、同样从凸轮轴2的一端部2a沿内部轴向和径向与上述各滞后角侧通路34平行地形成且与各提前角侧油槽19连通的提前角侧通路35、设于该各通路34、35间的电磁切换阀36、向各通路34、35经由电磁切换阀36有选择地供给油压的油泵37、与各滞后角侧、提前角侧通路34、35经由电磁切换阀36有选择地连通的排放通路38。需要说明的是，油泵37的吸入通路37a和排放通路38与油盘39连通。
滞后角侧、提前角侧通路34、35各自的一端部与电磁切换阀36的滞后角口、提前角口连通，并且，各自的另一端部经由未图示的组槽与上述各油槽19及各油孔20连通。
电磁切换阀36是4通3位置阀，根据来自未图示的控制装置的输出信号有选择地切换控制各滞后角口、提前角口和油泵37的排出通路37a和排放通路38。
控制装置内部的计算机输入有来自未图示的曲柄角传感器及空气流量表、水温传感器、节气阀开度传感器等各种传感器类的信息信号，检测当前的发动机运转状态，并且根据发动机运转状态对上述电磁切换阀36的螺线管输出控制电流。
需要说明的是，在图1中，40是设于油泵37的排出通路37b的下游侧的先导式的压力控制阀、41是过滤器。
而且，在叶片转子7的转子部21和第一叶片22及凸轮轴2等上设有排出构造，该排出构造将滑动用孔29的背压室29d和外部连通，将流入该背压室29d内的工作油及空气向外部排出，以确保在滑动用孔29内的锁止销30的良好滑动性。
如图1～图4所示，该排出构造主要包括：径方向槽52，是在第一叶片22的前板12侧的前端面从背压室29d的内端缘沿着径向形成的第二连通槽；轴向槽53，是在转子部21的第二嵌合槽21b的内周面沿着轴向形成且一端与径向槽52连通的第一连通槽；通路槽54，形成于该轴向槽53和定位孔51之间且在凸轮螺栓6的座部6c落座的落座面21c沿着径向形成；圆环通路55，是形成于转子部21的螺栓插通孔7a的内周面和轴部6b之间且经由定位孔51与通路槽54连通的环状通路；圆筒状的排出通路56，形成于凸轮轴2的螺栓孔2b的内周面和凸轮螺栓6的外周面之间且轴向的一端部56a与上述圆环通路55连通；排放孔57，在凸轮轴2的一端部2a内部沿着径向贯通形成且内端开口与上述排出通路56的另一端侧连通。
另外，在后板13的圆筒部13c的内周面，沿着轴向形成有圆筒状的排放槽58，该排放槽58在轴向的一端部58a开口形成在一体设于上述凸轮轴2的一端部2a外周的凸缘部2d附近，从而与外部连通。
径向槽52与轴向槽53从直角方向结合，并且，一端开口面向背压室29d的侧端缘。
轴向槽53只是简单地将转子部21的第二嵌合槽21b的内周面的一部分切开，沿着轴向形成至落座面21c，轴向的长度短且内端侧面向定位孔51的端缘。
径向槽52和轴向槽53及通路槽54、定位孔51形成为截面弯曲状，在下游侧与排出通路56和排放孔57及排放槽58连续地连通。
〔本实施方式的作用〕
以下，说明本实施方式的作用，首先，在发动机停止时，油泵37的泵作用停止，工作油向各油室9，10的供给停止。因此，如图3所示，叶片转子7通过作用于凸轮轴2的交替扭距向最大滞后角位置相对旋转，在该位置，锁止销30的前端部通过螺旋弹簧32的弹力卡入锁止孔31内，将叶片转子7锁止在最适合启动的最滞后角侧的位置。
其次，当打开点火开关开始启动时，即，在曲柄启动的初始阶段，控制装置维持电磁切换阀36向线圈的非通电状态。由此，如图1所示，在使油泵37的排出通路37b和滞后角侧通路34连通的同时，使提前角侧通路35和排放通路38连通。
因此，从油泵37排出的工作油经过电磁切换阀36及滞后角侧通路34等流入各滞后角油室9内，该滞后角油室9成为高压，另一方面，各提前角油室10内的工作油通过提前角侧通路35从排放通路38排出到油盘39内，该各提前角油室10内成为低压。
因此，叶片转子7在该发动机启动的曲柄启动初始的时点维持锁止状态，成为最滞后角的相对旋转位置。由此，通过流畅的曲柄启动获得良好的启动性是不言而喻的，还能够抑制顿挫感，并且，能够抑制各叶片22～25和各制动蹄8a～8d之间的干扰。其结果，能够充分抑制这种干扰导致的击打音的产生。尤其是，能够充分抑制上述第一叶片22和各制动蹄8a、8b之间的干扰击打音的产生。
泵排出压从各油孔20供给到各滞后角油室9，并且，该油压还从上述第二连通孔41b流入受压室33内而成为高压，由此，锁止销30后退移动，前端部从锁止孔31抽出，确保叶片转子7相对于壳体5的自由相对旋转。
但是，伴随着维持各滞后角油室9的容积的扩大状态，如图3所示，叶片转子7成为向逆时针方向旋转的状态，第一叶片22的一侧面与第一制动蹄8a的相对侧面抵接，限制进一步向逆时针方向旋转。由此，叶片转子7、即凸轮轴2相对于壳体5(正时带轮1)的相对旋转角度维持在最滞后角侧。
接着，在发动机转换为例如怠速运转等规定的发动机运转状态的情况下，从控制装置向电磁切换阀36输出控制电流而开始工作，使排出通路37b和提前角侧通路35连通，同时，使滞后角侧通路34和排放通路38连通。由此，各滞后角油室9内的工作油被排出而成为低压，并且，各提前角油室10被供给工作油，内部成为高压。这时，油压从一个提前角油室10经由第一连通孔41a供给到受压室33，因此，通过该油压维持锁止销30从锁止孔31抽出的状态。
因此，叶片转子7相对于壳体5向顺时针方向相对旋转，第一叶片22的另一侧面与第二制动蹄8b的相对侧面抵接，限制向顺时针方向的进一步旋转。由此，凸轮轴2相对于正时带轮1的相对转动相位变换为最提前角侧。其结果，进气门的开闭正时被控制在最提前角侧，能够提高该运转区域的发动机的性能。
而且，在本实施方式中，流入背压室29d内的油及空气从径向槽52通过轴向槽53、通路槽54及定位孔51，再从圆环通路55流入排出通路56。进而，可通过排放孔57和排放槽58沿着形成于凸轮轴2的一端部2a外周的凸缘部2d等向外部快速地排出，因此，锁止销30的轴向的移动、即向锁止孔31的卡合脱离移动变得良好。
另外，并不是使作为排出构造的通路等如前述的现有技术的连通孔那样沿转子部的轴向贯通形成，而是利用了在形成于转子部21的第二嵌合槽21b的内周面形成的长度短的轴向槽53、或已有的定位孔51。进而，利用凸轮轴2的螺栓孔2b的内周面和凸轮螺栓6的轴部6b的外周面之间的间隙形成排出通路56。因此，能够充分减小转子部21的径向大小。
即，沿转子部21的内部轴向贯通形成排出构造的一部分的情况下，必须增大转子部21的外径来相应地确保形成空间，但在本实施方式中，并不是通过贯通转子部21而形成作为排出构造的一部分的轴向槽53，而是利用第二嵌合槽21b的内周面形成，并且，将已有的上述定位孔51的一部分作为通路进行利用，再利用凸轮轴2的内周面和凸轮螺栓6的外周面之间的圆筒状的间隙形成上述排出通路56，因此，完全没有必要增大转子部21的外径。因此，能够抑制装置整体的大型化。
而且，作为排出构造的一部分，利用已有的第二嵌合槽21b的内周面及定位孔51、以及凸轮轴2和凸轮螺栓6，因此，不需要特别地加工通路，制造作业变得容易，能够抑制成本的上升。尤其是，径向槽52和轴向槽53、通路槽54以及第二嵌合槽21b及定位孔51等能够在叶片转子7的烧结成形时在模具内一起形成，因此，它们的形成作业变得容易。
另外，排放孔57通过钻孔工具等沿着穿过凸轮轴2的轴心的径向贯通形成，因此，该加工作业也容易。
轴向槽53和定位孔51之间的通路槽54以将凸轮螺栓6的座部6落座的落座面21c从径向切开的方式形成，因此，可充分地确保落座面21c的有效面积，能够抑制凸轮螺栓6的紧固力的降低。
各提前角侧油槽19在后板13的内端面沿着径向形成，因此，不需要增大轴向的长度，装置的轴向的长度也小。
另外，从排放孔57排出到外部的油被排放槽58的底面承接，直接向凸轮轴2的上述凸缘部2d方向被引导，从该处沿着凸缘部2d的外面排出到外部。即，从排放孔57流出的油通过排放槽58被导向在凸轮轴2的轴向上从上述正时带轮1充分离开的方向，从那里进一步附着在凸缘部2d的外表面。附着于该凸缘部2d的外表面的油通过凸轮轴2旋转时的离心力从凸缘部2的外周缘向外部圆环状地飞散。因此，排出的油不会附着于上述正时带轮1，从而能够抑制上述正时带轮1的各齿轮部1a和正时带发生打滑等。
在本实施方式中，为了解除锁止销30的锁止，使用来自滞后角油室9的油压和来自提前角油室10的油压，但是，也可以仅使用来自滞后角油室9的油压。另外，在将该气门正时控制装置设于排气门侧的情况下，在发动机启动初期，向各提前角油室10供给油泵的排出油压，因此，也可以仅使用这一个提前角油室10的油压。