阀打开和关闭正时控制装置的制作方法

本申请是申请日为2015年02月13日、申请号为201580009553.6、发明名称为“阀正时控制装置”的发明专利申请的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请是2016年8月11日提交的美国专利申请序列no.15/118,206的延续申请，该美国专利申请是基于2015年2月13日提交的国际专利申请no.pct/jp2015/053901的美国国家阶段申请，该国际专利申请要求2014年2月27日提交的日本申请no.2014-037286的优先权，这三篇文件的整体内容通过引用结合于本文中。

本发明涉及一种阀打开和关闭正时控制装置，具体涉及一种具有与内燃机的曲柄轴同步旋转的驱动侧旋转体和与阀打开和关闭用的凸轮轴的轴端连结并与该凸轮轴一体旋转的从动侧旋转体，并且阀打开和关闭正时控制装置包括设置在与凸轮轴的旋转轴心相同的轴心上的控制阀机构。

背景技术

日本专利申请公开no.2013-245596公开了一种结构，其中设置在驱动侧旋转构件(即，文件中的壳体)内的从动侧旋转构件(即，文件中的转子)在一种状态下通过中心螺栓连接到凸轮轴，在该状态下，从动侧旋转构件在旋转轴线方向上与前衬套、叶片转子和后衬套接触。

在日本专利申请公开no.2013-245596中，控制阀机构由阀芯构成，该阀芯在阀芯从外部装配到中心螺栓的状态下沿着旋转轴线的方向可滑动地移动地被支撑。控制阀机构构造成使得液压油从设置在后衬套处的入口油通道供应。

在已知的阀打开和关闭正时控制装置中，相对于提前角室和滞后角室的液压油的供应和排出改变了驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件之间的相对旋转相位。因此规定内燃机的进气阀或排气阀的打开和关闭正时。

在日本专利申请公开no.2013-245596中公开的在从动侧旋转构件的内部包括控制阀机构的阀打开和关闭正时控制装置中，用于向控制阀机构供应液压油的油通道设置在从凸轮轴到从动侧旋转构件的区域处。从动侧旋转构件还包括中间构件。

技术实现要素：

与如上所述的其他已知的阀打开和关闭正时控制装置相比，本文公开的阀打开和关闭正时控制装置呈现出不同的结构。

根据一个方面，所述阀打开和关闭正时控制装置包括：驱动侧旋转构件，能够与内燃机的曲柄轴同步地绕旋转轴线旋转；从动侧旋转构件，能够绕旋转轴线旋转并且布置在驱动侧旋转构件的内侧，其中从动侧旋转构件可与凸轮轴一体地旋转，以打开和关闭内燃机的阀；中间构件，抵靠从动侧旋转构件；以及安装构件，其中设置有设置在旋转轴上的供应空隙，并且在阀打开和关闭正时控制装置的操作期间向其供应流体。安装构件穿过从动侧旋转构件和中间构件并且具有外表面，当阀打开和关闭正时控制装置安装在凸轮处时，安装构件将从动侧旋转构件和中间构件连接到凸轮轴。在凸轮轴上。在驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件之间设置有提前角室和滞后角室，并且控制阀机构布置成具有与旋转轴线相同的轴线。提供流动通道以允许流体选择性地从供应空隙流入提前角室和滞后角室，或者经由控制阀机构从提前角室和滞后角室流出，使得流入提前角室并且滞后角室的流体改变驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件之间的相对旋转相位。中间构件包括具有内径的内周表面，中间构件的内周表面接触安装构件的外周表面。流动通道从供应空隙延伸到提前角室并延伸到滞后角室。流动通道包括设置在中间构件处的出口流动通道，出口流动通道沿径向方向定位，以将供应到中间构件的内周表面的流体引导到提前角室或滞后角室。

出口流动通道可以从内周表面到达外周表面。

因此，可以在中间构件的外周表面和驱动侧旋转构件的内周表面之间供应流体。流体作为润滑油供应在中间构件和驱动侧旋转构件之间，从而实现平稳的相对旋转。

根据另一方面，阀打开和关闭正时控制装置包括：驱动侧旋转构件，可绕与内燃机的曲柄轴同步的旋转轴线旋转；从动侧旋转构件，可绕旋转轴线旋转并且布置在驱动侧旋转构件的内侧，其中从动侧旋转构件可与凸轮轴一体地旋转，用于打开和关闭内燃机的阀；中间构件，与从动侧旋转构件接触；以及安装构件，穿过从动侧旋转构件和中间构件。当阀打开和关闭正时控制装置安装在凸轮轴上时，安装构件将从动侧旋转构件和中间构件连接到凸轮轴。安装构件包括位于内部的供应空隙，该供应空隙定位成使得旋转轴线穿过供应空隙。提前角室和延迟角室位于驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件之间，并且控制阀机构布置成具有与旋转轴线相同的轴线。流动通道构造成允许流体经由控制阀机构选择性地流入提前角室和延迟角室或者从提前角室和延迟角室流出，流入提前角室和延迟角室的流体改变驱动侧旋转构件和从动侧旋转构件之间的相对旋转相位。中间构件包括与安装构件的外周表面接触的内周表面。中间构件包括位于中间构件的相对的轴向端部处的第一侧壁和第二侧壁，中间构件的第一侧壁位于第一平面中，中间构件的第二侧壁位于第二平面中。流动通道的至少一部分设置在第一平面和第二平面之间的中间构件处并且沿径向方向延伸，以将供应到中间构件的内周表面的流体引导到提前角室或延迟角室。

附图说明

图1为阀打开和关闭正时控制装置的截面图。

图2为图1的ii-ii线截面图。

图3为图1的iii-iii线截面图。

图4为图1的iv-iv线截面图。

图5为连结螺栓、内部转子和转接器的立体图。

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。

(基本结构)

如图1和图2所示，阀打开和关闭正时控制装置a通过具有外部转子20(驱动侧旋转体的一个例子)和内部转子30(从动侧旋转体的一个例子)而构成，上述外部转子20与作为内燃机的发动机e的曲柄轴1同步旋转，上述内部转子30与发动机e的燃烧室的吸气凸轮轴5在相同的轴心上一体旋转，并且外部转子20和内部转子30以吸气凸轮轴5的旋转轴心x为中心相对旋转自如。

在该阀打开和关闭正时控制装置a中，内部转子30被包围于外部转子20中，并且在该内部转子30的中心位置与旋转轴心x相同的轴心上具有作为控制阀机构的电磁控制阀40。阀打开和关闭正时控制装置a通过利用电磁控制阀40控制工作油(流体的一个例子)来改变外部转子20和内部转子30之间的相对旋转相位，由此对吸气阀5v的开闭时机进行控制。

在图1中表示了发动机e为小客车等车辆所具有的发动机。该发动机e为在下部具有曲柄轴1，在形成于曲柄轴1的上部位置的气缸体2的气缸内径的内部收容有活塞3，并且该活塞3和曲柄轴1由连杆4连结的四冲程型的结构。

此外，在发动机e的上部具有吸气凸轮轴5和排气凸轮轴(未图示)，并具有通过曲柄轴1的驱动力驱动的油压泵p。吸气凸轮轴5为通过旋转使吸气阀5v进行开闭工作的结构。油压泵p为将贮留于发动机e的油盘的润滑油作为工作油经由供给流路8供给至电磁控制阀40的结构。

遍及形成于发动机e的曲柄轴1的输出链轮6和定时链轮23s而卷绕定时链7。由此外部转子20形成为与曲柄轴1同步旋转。虽然在图中未示出，但是在排气侧的凸轮轴的前端也具有链轮，定时链7也卷绕于该链轮。

如图2所示，在阀打开和关闭正时控制装置a中，由于来自曲柄轴1的驱动力，外部转子20向驱动旋转方向s旋转。此外，将内部转子30相对于外部转子20在与驱动旋转方向s相同的方向上相对旋转的方向称为提前角方向sa，将其反方向称为滞后角方向sb。在该阀打开和关闭正时控制装置a中，对曲柄轴1和吸气凸轮轴5的关系进行设定，以使得在相对旋转相位向提前角方向sa发生位移时随着位移量的增大而提高吸气压缩比，而在相对旋转相位向滞后角方向sb发生位移时随着位移量的增大而降低吸气压缩比。

应予说明，在该实施方式中，虽然在吸气凸轮轴5具有阀打开和关闭正时控制装置a，但是也可以在排气凸轮轴具有阀打开和关闭正时控制装置a，或者在吸气凸轮轴7和排气凸轮轴双方均具有阀打开和关闭正时控制装置a。

(阀打开和关闭正时控制装置)

如图1～图5所示，阀打开和关闭正时控制装置a具有外部转子20和内部转子30，同时，在夹入于内部转子30和吸气凸轮轴5之间的位置具有作为中间部件的套筒状的转接器37(中间部件的一个例子)。在该阀打开和关闭正时控制装置a中，外部转子主体21和内部转子主体31为铝合金制，转接器37由含有铁的钢材构成。

外部转子20具有外部转子主体21、前板22和后板23，并且它们通过多个紧固螺栓24的紧固而一体化。在后板23的外周形成有定时链轮23s。

在夹入于前板22和后板23之间的位置配置有内部转子30。在外部转子主体21一体地形成以旋转轴心x为基准并向径向内侧突出多个突出部21t。

内部转子30具有圆柱状的内部转子主体31和多个(4个)叶片部32，上述内部转子主体31与外部转子主体21的突出部21t的突出端紧密接触，上述叶片部32以与外部转子主体21的内周面接触的方式向内部转子主体31的外周突出。

由此，通过在使内部转子30被包围于外部转子20中的状态下对内部转子30进行配置，在于旋转方向上相邻的突出部21t的中间位置，并在内部转子主体31的外周侧形成多个流体压室c。而且，这些流体压室c被叶片部32分隔而形成提前角室ca和滞后角室cb。

此外，在内部转子30和转接器37的中央部分形成有以旋转轴心x为中心的孔部，并且在该孔部插入有由钢材制成的连结螺栓38(安装部件的一个例子)。在连结螺栓38形成有螺栓头部38h和外螺纹部38s，通过该外螺纹部38s与吸气凸轮轴5的内螺纹部的螺合，内部转子30与吸气凸轮轴5连结。

在贯穿内部转子30和转接器37的抵接面以及转接器37和吸气凸轮轴5的抵接面的位置嵌合有形成为与旋转轴心x平行的姿势的限制销39。由此，能够使内部转子30、转接器37和吸气凸轮轴5以旋转轴心x为中心一体旋转。

连结螺栓38形成为以旋转轴心x为中心的筒状，并在其内部空间收容有电磁控制阀40。该电磁控制阀40的结构在下文进行说明。

如图1所示，遍及转接器37和前板22而具有扭力弹簧28，该扭力弹簧28施力以使外部转子20和内部转子30之间的相对旋转相位(下文称为相对旋转相位)从后述的最大滞后角相位到达中间锁定相位。

此外，具有将外部转子20和内部转子30之间的相对旋转相位锁定(固定)为规定的相位的锁定机构l。该锁定机构l为具有通过形成于1个叶片部32的导孔27而在沿旋转轴心x的方向上进出自如地被引导的锁定部件25、使该锁定部件25突出而施力的锁定弹簧、和形成于后板23的锁定凹部的结构。

该锁定机构l以如下方式发挥作用：通过使相对旋转相位到达最大滞后角相位，锁定部件25由于锁定弹簧的施力而与锁定凹部卡合，从而使相对旋转相位保持为最大滞后角相位。

(阀打开和关闭正时控制装置：油路结构)

通过工作油的供给而使相对旋转相位向提前角方向sa发生位移的空间为提前角室ca，与此相反，通过工作油的供给使相对旋转相位向滞后角方向sb发生位移的空间为滞后角室cb。将在叶片部32到达提前角方向sa的工作端(包括叶片部32的提前角方向sa的工作端附近的相位)的状态下的相对旋转相位称为最大提前角相位，将在叶片部32到达滞后角方向sb的工作端(包括叶片部32的滞后角方向sb的工作端附近的相位)的状态下的相对旋转相位称为最大滞后角相位。

在内部转子主体31形成有与提前角室ca连通的提前角流路33和与滞后角室cb连通的滞后角流路34。此外，提前角流路33相对于锁定凹部连通。

在该阀打开和关闭正时控制装置a中，形成通过使相对旋转相位到达最大滞后角相位，锁定机构l到达锁定状态的结构。在该锁定状态中，在工作油被供给至提前角室ca时，通过从提前角流路33对锁定凹部供给工作油，锁定部件25抵抗锁定弹簧的施力而从锁定凹部脱离，从而解除锁定状态。

(电磁控制阀/油路结构)

如图1所示，电磁控制阀40由卷轴41、卷轴弹簧42和电磁螺线管44构成。即，卷轴41以在连结螺栓38的内部空间并且在沿着旋转轴心x的方向上滑动自如的方式进行配置，而在连结螺栓38具有由挡圈形成的制动器43，用于确定卷轴41的外端侧的操作位置。此外，卷轴弹簧42对卷轴41施加沿使其远离吸气凸轮轴5的方向的作用力。

电磁螺线管44具有以与被供给至内部的螺线管的电力成比例的量突出并工作的柱塞44a，通过该柱塞44a的推压力来对卷轴41进行操作。此外，电磁螺线管44配置于阀打开和关闭正时控制装置a的外部。

由此，卷轴41和卷轴弹簧42与内部转子30一体旋转，电磁螺线管44由于被发动机e支承而无法旋转。

在卷轴41的内端侧(吸气凸轮轴5侧)和外端侧形成有平台部(landportion)41a，在这些平台部41a的中间位置的整个圆周形成有呈环状的槽部41b。该卷轴41的内部形成为中空，并且在卷轴41的突出端形成有排出孔41d。此外，从连结螺栓38相对于内部转子主体31形成有上述多条(4条)提前角流路33和多条(4条)滞后角流路34。

即，提前角流路33以从连结螺栓38的外周贯穿设置于内部转子主体31的方式形成。特别是，如图1、图3、图4所示，滞后角流路34从连结螺栓38外周由转接器37的环状凹部37c、转接器37的槽部37g和贯穿设置于内部转子主体31的孔状部构成。

在电磁螺线管44中，柱塞44a配置于能够与卷轴41的外端抵接的位置，并且在非通电状态下保持于如图1所示的非推压位置，卷轴41保持于同一图中所示的提前角位置。此外，在向电磁螺线管44通以规定电力的状态下，柱塞44a到达内端侧的推压位置，从而使卷轴41保持于滞后角位置。进一步地，通过向电磁螺线管44通以比上述电力更低的电力，柱塞44a的突出量被限制，从而使卷轴41保持为滞后角位置和提前角位置中间的中立位置。

在使吸气凸轮轴5旋转自如地支承吸气凸轮轴5的发动机结构部件10形成有对来自油压泵p的工作油进行供给的供给流路8。

在连结螺栓38的内部形成有供给空间11，来自供给流路8的工作油被供给至该供给空间11，并在该供给空间11的内部具有由弹簧和球形成的止逆阀45。此外，在该连结螺栓38的外周形成有遍及整个圆周的环状的中间凹部38a，来自止逆阀45的工作油被供给到该中间凹部38a。进一步地，在连结螺栓38中，在卷轴41的外部位置形成有向卷轴41供给工作油的供给孔部38b。此外，在内部转子主体31的内周形成有与供给孔部38b连通的环状槽部35。

转接器37具有：具有与连结螺栓38的中间部分的外周面抵接的内径的内周面37a、与后板23的内周抵接的外周面37b、与内部转子主体31抵接的第1侧壁37s1和与吸气凸轮轴5抵接的第2侧壁37s2。

在该转接器37中，将从连结螺栓38的中间凹部38a被供给至内周面37a的工作油向外周面37b输送的放射状的导出流路37d通过钻孔加工而形成为贯穿的状态，并且形成有呈与旋转轴心x平行的姿势的多条(4条)分支流路37e，以使来自各个导出流路37d的工作油向第1侧壁37s1的方向进行输送。

此外，在内部转子主体31形成有与上述环状槽部35呈连通状态的多条(4条)延长流路35a，上述延长流路35a与多条(4条)分支流路37e呈直线地连通。

以切除转接器37的内周面37a中第1侧壁37s1侧的一部分的形态形成环状凹部37c。该环状凹部37c位于与在连结螺栓38形成为孔状的滞后角流路34连通的位置。此外，在第1侧壁37s1，在从环状凹部37c到外周面37b的区域放射状地形成有多个槽部37g。该槽部37g构成滞后角流路34的一部分。

由此，来自油压泵p的工作油从供给流路8被供给至供给空间11，并进一步，从止逆阀45被供给至中间凹部38a。被供给至该中间凹部38a的工作油从转接器37的内周面37a被输送至多条导出流路37d，并依次经由与导出流路37d连通的分支流路37e、延长流路35a、环状槽部35、供给孔部38b而被供给至卷轴41的槽部41b。

由于这样供给工作油，因此在卷轴41位于提前角位置的情况下，工作油从提前角流路33被供给至提前角室ca，滞后角室cb的工作油经由滞后角流路34返回至卷轴41的内部空间。由于滞后角流路34以如上所述的方式构成，因此滞后角室cb的工作油从内部转子主体31的滞后角流路34流向转接器37的槽部37g(滞后角流路34)和转接器37的环状凹部37c(滞后角流路34)。

由此，相对旋转相位向提前角方向sa发生位移。而且，在锁定机构l处于锁定状态的状况下向提前角室ca供给工作油，在这种情况下，由于向锁定凹部供给工作油，因此，在通过该工作油的压力使锁定部件25从锁定凹部脱离，从而使锁定机构l到达锁定解除状态后，相对旋转相位向提前角方向sa发生位移。

此外，在对卷轴41进行操作使其到达滞后角位置的情况下，工作油从滞后角流路34被供给至滞后角室cb，提前角室ca的工作油经由提前角流路33直接从卷轴41的外端排出。此外，在工作油流至滞后角流路34的情况下，工作油从转接器37的环状凹部37c(滞后角流路34)流至转接器37的槽部37g(滞后角流路34)和内部转子主体31的滞后角流路34，并被供给至滞后角室cb。由此，相对旋转相位向滞后角方向sb发生位移。

此外，被供给至转接器37的内周面37a的工作油通过多条导出流路37d被供给至该转接器37的外周面37b，从而在该转接器37的外周面37b和外嵌于该外周面37b的后板23的内周面之间进行润滑。

例如，在连结螺栓38由于工作油的热作用而伸长的状况下，内部转子主体31放热，在这种情况下，也应考虑由于该内部转子主体31和转接器37的热膨胀系数的差而在内部转子主体31和转接器37之间形成微小间隙的情况。在这样形成间隙的情况下，也存在内部转子主体31和转接器37的位置在沿旋转轴心x的方向上不能维持于规定的位置的情况。

对于这种问题，使流至形成于转接器37的第1侧壁37s1的槽部37g的工作油的压力沿使内部转子主体31和转接器37之间分离的方向作用。由此，即使在由于热膨胀系数的差而形成间隙的状况下，也能够利用工作油的压力抑制内部转子主体31和转接器37形成不安定的位置关系的现象。

(实施方式的作用/效果)

这样，根据本发明，通过使用转接器37，与相对内部转子主体31形成流路的情况相比，更容易形成流路。此外，在使形成于转接器37的流路形成为例如以平行于旋转轴心x的姿势从吸气凸轮轴5向内部转子主体31进行供给的贯通孔的情况下，可能会在该转接器37和吸气凸轮轴5的边界部分或者转接器37和内部转子主体31的边界部分发生泄漏。对此，如本发明所述，通过将从内周面37a供给来的工作油供给至在该转接器37中形成于第1侧壁37s1和第2侧壁37s2之间的导出流路37d，能够降低泄漏的可能性，并可靠地进行相对旋转相位的位移。

此外，如果与在转接器37的内周面37a形成遍及整个圆周的环状槽，并经由该环状槽向外部供给流体的结构相比，则在本发明的结构中，由于使导出流路37d相对于转接器37的内周面37a而形成为孔状，因此在转接器37的内周面37a和连结螺栓38的外周面的边界与工作油接触的区域小于环状槽。根据该理由，能够解决工作油在该转接器37的内周面37a和连结螺栓38的外周面之间沿旋转轴心x的方向发生泄漏的问题。

此外，通过使导出流路37d形成为从内周面37a到外周面37b的贯通孔，能够将工作油供给至转接器37的外周面37b和外部转子20之间，从而实现相对旋转相位的顺畅工作。

进一步地，即使在转接器37或内部转子主体31的在沿旋转轴心x的方向上的位置由于热膨胀系数的差而变得不稳定的状况下，也能够利用流至转接器37的槽部37g的工作油的压力来稳定位置。

(其他实施方式)

本发明的实施方式也可以以上述实施方式以外的下述方式构成。

(a)使形成于转接器37的导出流路37d形成为未到达外周面37b的非贯通孔。即，也可以在从内周面37a至转接器37的半径方向的中间位置形成导出流路37d，并形成流路(在实施方式中，与分支流路37e相对应)以从该中间位置沿内部转子主体31的方向引导工作油。

作为以这种方式将导出流路37d形成为非贯通孔的具体加工方式，可以考虑从相对转接器37的内周面37a倾斜的方向(相对旋转轴心x倾斜的方向)进行钻孔加工。此外，还可以考虑在与如实施方式所示的导出流路37d相同地形成贯通状态后，通过塞子等堵塞该贯通状态的导出流路37d的外周面侧的开口。

(b)为了提高在外周面37b的润滑性，相对转接器37形成从内周面37a到达外周面37b的专用的贯通孔。由此，能够对外周面37b积极地供给工作油，从而实现良好的润滑。

(c)相对转接器37的第1侧壁37s1，形成使工作油的压力作用于该转接器37和内部转子主体31的边界位置的专用的槽部37g。通过以这种方式形成槽部37g，不论卷轴41的位置如何都能够使压力不断作用于内部转子主体31和转接器37之间，从而抑制内部转子主体31和转接器37的位置变得不稳定的问题。

产业上的可利用性

本发明能够用于具有在从动侧旋转体和凸轮轴之间插入中间部件的结构的阀打开和关闭正时控制装置。

符号说明

1曲柄轴

5凸轮轴(吸气凸轮轴)

20驱动侧旋转体(外部转子)

30从动侧旋转体(内部转子)

37中间部件(转接器)

37a内周面

37b外周面

37d导出流路

37e分支流路

37g槽部

37s1第1侧壁

27s2第2侧壁

38安装部件(连结螺栓)

40控制阀机构(电磁控制阀)

ca提前角室

cb滞后角室

e内燃机(发动机)

x旋转轴心