机动车用发动机中的相位可变装置的制作方法

专利名称：机动车用发动机中的相位可变装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及机动车用发动机中的相位可变装置，该相位可变装置由转动操作力 施加机构对转鼓施加转动操作力，使凸轮轴相对于由曲轴驱动的链轮的旋转相位变化， 改变气门的开闭时机。
背景技术：
作为这样的现有技术，具有下述专利文献1所示的气门时机控制装置。下述专 利文献1的装置，是将凸轮轴1相对于从发动机的曲轴受到驱动力而驱动的驱动板2(链 轮)的组装角向提前角侧(驱动板2的旋转方向)或者延迟角侧(与驱动板2的旋转方向 相反的方向)改变，并改变由凸轮开闭的内燃机的气门的开闭时机的装置。专利文献1的装置，相对于与凸轮轴1 一体化的隔板8可相对转动地组装了驱动 板2。另外，在隔板8的前方，具有向放射方向伸出的3个杆12的杆轴13由螺栓18与 上述隔板8 —起固定在凸轮轴1上。在杆12上由连结销16自由转动地连结了连杆臂14 的一端，在臂14的另一端由连结销17自由转动地安装了可动操作构件11。在驱动板2 的前面上设置了壁面由沿径向设置的平行的一对导壁9a、9b构成的径向导向部10，可动 操作构件11自由滑动地组装在导壁9a、9b之间。另外，在可动操作构件11的前面侧设 置了半球状的凹部21，可转动地收容保持了作为转动构件的球22。另一方面，在杆轴13的前端部经轴承23可旋转地支承导板24。在导板24上， 在后面侧形成了沿驱动板2的旋转方向螺旋逐渐缩径的螺旋槽28(螺旋状导向件)，卡合 了保持在可动操作构件11上的球22。如果以球22卡合了的状态受到外力，导板24相对于驱动板2向延迟角方向(与 驱动板2的旋转方向相反的方向)相对旋转，则可动操作构件11沿径向导向部10和螺旋 槽28向径向内侧移动。如果可动操作构件11向径向内侧移动，则凸轮轴1和驱动板2 的组装角，因为凸轮轴1与杆轴13 —体化及连杆臂14和杆12的连接作用，凸轮轴1相 对于驱动板2向提前角方向相对转动，所以向提前角侧(提前角方向)改变。另一方面，与上述相反，如果以球22卡合了的状态受到转矩，导板24相对于驱 动板2向提前角方向(驱动板2的旋转方向)相对旋转，则可动操作构件11通过螺旋槽 28向径向外侧移动。如果可动操作构件11向径向外侧移动，则凸轮轴1和驱动板2的组 装角，因为凸轮轴1相对于驱动板2向延迟角方向相对转动，所以向延迟角侧(延迟角方 向)改变。S卩，专利文献1的装置，是通过对导板24上附加转矩，使导板24相对于驱动板 2向上述延迟角方向或者提前角方向的任一方向相对旋转，向提前角侧或者延迟角侧的任 一侧改变凸轮轴1和驱动板2的组装角的装置。使导板24相对于驱动板2相对旋转的 上述转矩，通过组合第一及第二电磁制动器26、27而附加在以下所示的行星齿轮机构25上。行星齿轮机构25被构成为通过在杆轴13的前端部经轴承29自由旋转地支
3承将制动凸缘34—体化的恒星齿轮30，在导板24的前端凹部的内周面上形成环形齿轮 31，在轴承23和29之间设置固定在杆轴13上的托板32，在托板32上自由转动地支承与 恒星齿轮30和环形齿轮31啮合的多个行星齿轮33。另外，第一及第二电磁制动器26、 27，通过与导板24和制动凸缘34的前端面对峙地配置，制动它们的旋转。S卩，导板24，因为从第一电磁制动器26受到制动力，所以受到相对于驱动板2 向延迟角方向相对旋转的转矩。另一方面，恒星齿轮30从第二电磁制动器27受到制动 力而相对于托板32向延迟角方向相对旋转。此时，行星齿轮33通过自转使环形齿轮31 增速。因此，导板24，因为恒星齿轮30从第二电磁制动器27受到制动力，所以受到相 对于驱动板2向前进侧相对旋转的转矩。凸轮轴1和驱动板的组装角，与导板24受到的 上述转矩的方向相应地向提前角侧或者延迟角侧的任一侧改变。另一方面，专利文献2的气门时机调整装置，在与凸轮轴4 一体化的输出轴22 上可相对转动地支承由曲轴驱动的旋转构件12，由电动机70使与作用轴72 —体化的偏心 轴18转动，由偏心轴18经向与其旋转方向相反的方向相对旋转的行星齿轮30和环形齿 轮使输出轴22转动，使凸轮轴4相对于支承在输出轴22上的旋转构件12相对转动，由 此来改变两者的组装角，改变气门的开闭时机。专利文献1 日本特开2006-77779号专利文献2 日本特开2004-3419号

发明内容
发明所要解决的课题在专利文献1的装置中，在使导板24相对于驱动板2相对转动的机构上采用行 星齿轮机构25，行星齿轮机构25由恒星齿轮30、由多个行星齿轮33及环形齿轮31组成 的多个齿轮构成。一般地，齿轮在成型齿部的方面通常造价高。专利文献1的装置在采 用多个齿轮的导板24的相对转动机构的制造成本变高的方面存在问题。另外，一般地，齿轮彼此啮合的齿部在动作时因冲突而产生齿击声，上述齿击 声妨碍动作时的装置的静音性。专利文献1的装置，因为采用多个齿轮的组合，所以存 在气门时机改变时以多个齿击声为原因的动作声变大的问题。另一方面，齿击声能够通 过提高各齿部的成型精度、减少齿部间的晃动来减小，但在此情况下，存在制造成本变 得更高的问题。另外，专利文献2的装置，如果在相位变换结束后切断电动机70(马达)的通 电，则在继续旋转的作用轴72和线圈90之间产生再生作用(发电效果)而在旋转构件12 上产生阻力转矩。因此，因为作用轴72不管相位变换的有无都必须与旋转构件12同步 旋转，所以电动机70的通电不能切断。因此，电动机的采用不仅使导入成本提高也存在 消耗电力大的问题。另外，在发动机的相位可变装置上采用的电动机，在配置空间的关 系上也需要是小型的。为了改变凸轮轴和曲轴侧的相位角，为了由小型的马达产生大的 转矩，需要夹设减速机构(在此情况下为行星齿轮30)，但这样的减速机构，因为使改变 凸轮轴相对于曲轴侧的相位角时的响应性下降，所以在实现迅速改变相位角方面存在问 题。本发明考虑了上述的问题，提供能够容易而且廉价地制造相当于上述导板24的构件的相对转动机构，同时在改变凸轮轴和曲轴侧的相位角时的上述相对转动机构的动 作声更安静的发动机的相位可变装置，提供能够迅速地进行上述相位角的改变的发动机 的相位可变装置。为了解决课题的手段为了达到上述目的，第一技术方案的发明为一种发动机的相位可变装置，将由 曲轴旋转驱动的驱动旋转体、与凸轮轴一体化的第一中间旋转体、和第一控制旋转体相 互可相对转动地配置在同一转动中心轴上，具备使上述第一控制旋转体相对于上述驱动 旋转体和第一中间旋转体相对转动的转动操作力施加机构，与上述第一控制旋转体的相 对转动方向相应地使上述第一中间旋转体和第一控制旋转体相对转动，改变上述凸轮轴 和驱动旋转体的相位角，其特征在于，上述转动操作力施加机构具备作为形成在上述 第一控制旋转体上的大致周向槽，沿上述第一控制旋转体的转动方向的任一方向缩径的 第一导槽；使上述第一控制旋转体相对于上述中间旋转体和驱动旋转体相对转动的第一 制动机构；与上述凸轮轴一体化，具有在轴向贯通的大致径向导槽，与上述第一控制旋 转体同轴同时可相对转动地配置的第二中间旋转体；形成作为向与上述第一导槽相反的 方向缩径的大致周向槽的第二导槽，与该第二中间旋转体同轴而且可相对转动地配置的 第二控制旋转体；使上述第二控制旋转体相对于上述第二中间旋转体和第一控制旋转体 相对转动的第二制动机构；卡合在上述第一导槽、径向导槽及第二导槽上，基于上述第 一控制旋转体和上述第二控制旋转体的相对转动沿上述各导槽位移的可动件。(作用)在初期状态下，第一控制旋转体和与凸轮轴一体化的第一中间旋转体及 从曲轴受到驱动力的驱动旋转体成为一体地进行旋转。另外，上述第一控制旋转体通过 转动操作力施加机构相对于上述驱动旋转体和第一中间旋转体相对转动。此时，第一中 间旋转体基于上述第一控制旋转体的相对转动方向相对于驱动旋转体进行相对转动。其 结果，第一中间旋转体(凸轮轴侧)相对于上述驱动旋转体(曲轴侧)的相位角，与第一 控制旋转体的相对旋转方向相应地向提前角方向(驱动旋转体的旋转方向，以下相同)或 者延迟角方向(与驱动旋转体的旋转方向相反的方向，以下相同)的任一方向改变。因为第一控制旋转体从第一制动机构受到制动力而相对于上述驱动旋转体和第 一中间旋转体产生旋转延迟，所以第一中间旋转体相对于驱动旋转体的相位角向提前角 方向或者延迟角方向的任一方向改变。另一方面，第二控制旋转体，因为从第二制动机 构受到制动力，所以相对于第一控制旋转体和第二中间旋转体产生旋转延迟，与形成在 后面上的第二导槽一起向延迟角方向相对转动。此时，可动件与作为沿转动方向的任一 方向缩径的周向槽的第二导槽和第二中间旋转体的径向导槽卡合，而且通过沿这些导槽 位移向上述旋转体的径向移动。第一控制旋转体，因为作为向与第二导槽相反的方向缩 径的周向槽形成的第一导槽从在径向移动的可动件受力，所以相对于第二控制旋转体和 第二中间旋转体向提前角方向相对转动，同时相对于驱动旋转体和第一旋转体向提前角 方向相对转动。其结果，第一中间旋转体相对于驱动旋转体的相位角通过第一制动机构 向与制动时相反的方向改变。第一控制旋转体、第二中间旋转体、第二控制旋转体及可动件，因为是以圆形 为基调的简单的结构，所以加工容易。另外，在改变驱动旋转体和第一中间旋转体的相 位角时，可动件通常在与各导槽滑动接触的同时安静地进行位移。另外，在相位角改变
5后，能够切断第一及第二制动机构的通电。另外，不需要相位角改变用的减速机构。另外，为了达到上述目的，第二技术方案的发明为一种一种发动机的相位可变 装置，将由曲轴旋转驱动的驱动旋转体、与凸轮轴一体化的第一中间旋转体、和第一控 制旋转体相互可相对转动地配置在同一转动中心轴上，具备使上述第一控制旋转体相对 于上述驱动旋转体和第一中间旋转体相对转动的转动操作力施加机构，与上述第一控制 旋转体的相对转动方向相应地使上述第一中间旋转体和第一控制旋转体相对转动，改变 上述凸轮轴和驱动旋转体的相位角，其特征在于，上述转动操作力施加机构具备相对 于上述第一中间旋转体和驱动旋转体使上述第一控制旋转体相对转动的第一制动机构； 从上述第一控制旋转体沿上述转动中心轴方向突出，中心轴从上述转动中心轴偏心的第 一偏心圆凸轮；具备沿上述转动中心轴方向突出，中心轴从上述转动中心轴偏心的第二 偏心圆凸轮，上述第一控制旋转体和转动中心轴同轴而且可相对转动地配置的第二控制 旋转体；具有长度方向与上述凸轮轴轴向大致正交，上述第一偏心圆凸轮和第二偏心圆 凸轮相对于上述长度方向自由位移地卡合的一对长圆孔，相对于上述凸轮轴向与上述长 度方向和凸轮轴轴向分别大致正交的方向自由摆动地被支承而且不可相对转动地被支承 的凸轮导板；相对于上述凸轮导板和第一控制旋转体使上述第二控制旋转体相对转动的 第二制动机构，上述第一偏心圆凸轮和第二偏心圆凸轮以连结凸轮中心和转动中心的直 线从上述凸轮导板的上述摆动方向具有倾斜度的方式配置，而且以上述摆动方向为中心 大致对称地配置。(作用)第一控制旋转体，因为从第一制动机构受到制动力，所以相对于驱动旋 转体和第一中间旋转体产生旋转延迟而向延迟角方向相对转动，第一中间旋转体相对于 上述驱动旋转体的相位角，与第一控制旋转体的上述相对转动方向相应地向提前角方向 或者延迟角方向的任一方向改变。另一方面，第二控制旋转体，因为从第二制动机构受到制动力，所以相对于第 一控制旋转体和凸轮导板产生旋转延迟，与后面的第二偏心圆凸轮一起向延迟角方向相 对转动。第二偏心圆凸轮在与凸轮导板前面的长圆孔滑动接触的同时在该长圆孔的长度 方向位移，凸轮导板从位移的第二偏心圆凸轮的滑动接触面受力而向与上述台阶长圆孔 的长度方向大致正交的方向而且向与凸轮轴轴向正交的方向位移。第一控制旋转体前面的第一偏心圆凸轮，因为从凸轮导板的位移方向倾斜地配 置，而且夹着上述位移方向地与第二偏心圆凸轮大致对称地配置，所以如果上述凸轮导 板进行位移，则因从卡合的凸轮导板后面的长圆孔受力而向与第二偏心圆凸轮相反的方 向即提前角方向转动。因此，第一控制旋转体相对于第二控制旋转体和凸轮导板向提前 角方向相对转动，同时相对于驱动旋转体和第一旋转体向提前角方向相对转动。其结 果，第一中间旋转体相对于驱动旋转体的相位角由第一制动机构向与制动时相反的方向 改变。因为第一控制旋转体、凸轮导板、第二控制旋转体是以圆形为基调的简单的结 构，所以加工容易。另外，改变驱动旋转体和第一中间旋转体的相位角时的第一及第 二偏心圆凸轮通常在与凸轮导板滑动接触的同时安静地进行位移。另外，在相位角改变 后，能够切断第一及第二制动机构的通电。另外，不需要相位角改变用的减速机构。发明的效果
(效果)根据第一及第二技术方案的发明，因为由齿轮构成转动操作力施加机构 的部件的加工容易，不采用高成本的马达，所以能够容易而且廉价地制造第一控制旋转 体的相对转动机构，能减轻相位角改变时的动作声。另外，因为能够在相位角的变换结 束后切断制动机构的通电，所以能够节电，因为不采用减速机构，所以能够实现相位角 的迅速的改变。


图1为从前方观看作为本发明的第一实施例的机动车用发动机中的相位可变装 置的分解立体图。图2为从后方观看该装置的分解立体图。图3为该装置的正视图。图4为表示该装置的轴向剖面的图3的A-A剖视图。图5为相位可变装置的径向剖视图，(a)为表示第一控制旋转体后面侧的垂直剖 面的图4的B-B剖视图，(b)为表示中间旋转体和凸轮导板的垂直剖面的图4的C-C剖 视图，(C)为表示驱动旋转体的垂直剖面的图4的D-D剖视图。图6为表示该装置的轴向剖面的图3的E-E剖视图。图7为作为第二控制旋转体的垂直剖面的图6的F-F剖视图。图8为作为第二中间旋转体的剖面的图6的G-G剖视图。图9为作为第一控制旋转体的前面侧的垂直剖面的图6的H-H剖视图。图10为第一实施例的装置的动作说明图，(a)为表示相位位移前的初期状态的 图，(b)为表示相位位移中的状态的图，(c)为最大位移了相位的状态的图。图11为从前方观看作为本发明的第二实施例的机动车用发动机中的相位可变装 置的分解立体图。图12为从后方观看该装置的分解立体图。图13为该装置的正视图。图14为表示该装置的轴向剖面的图13的H-H剖视图。图15为相位变换构件的说明图，(a)为相位变换构件的立体图，(b)为相位变换 构件的分解立体图。图16为相位可变装置的径向剖视图，(a)为表示第一控制旋转体后面侧的垂直 剖面的图14的I-I剖视图，(b)为表示中间旋转体的垂直剖面的图14的J-J剖视图，(c) 为表示驱动旋转体的垂直剖面的图14的K-K剖视图。图17为作为第一偏心圆凸轮的垂直剖面的图14的L-L剖视图。图18为作为凸轮导板的垂直剖面的图14的M-M剖视图。图19为作为第二偏心圆凸轮的垂直剖面的图14的N-N剖视图。符号说明40 凸轮轴41、71 驱动旋转体43、74 第一中间旋转体44 第一电磁离合器(第一制动机构)
7
45、75 第一控制旋转体56:第二中间旋转体57、81 第二控制旋转体60、84第二电磁离合器(第二制动机构)61 第一导槽62 第二导槽63 径向导槽64:滑动销(可动件)80:凸轮导板80a、80b 凸轮导板的台阶状的长圆孔85:第一偏心圆凸轮86:第二偏心圆凸轮Ll 转动中心轴L4 第一偏心圆凸轮的凸轮中心L5 第二偏心圆凸轮的凸轮中心L8 连结Ll禾Π L4的直线L9 连结Ll禾Π L5的直线Dl 提前角方向(驱动旋转体的转动方向)D2 延迟角方向(与驱动旋转体的转动方向相反的方向)
具体实施例方式为了实施发明的优选方式下面，通过实施例1和2说明本发明的实施方式。图1为从前方观看作为本发明的第一实施例的机动车用发动机中的相位可变装 置的分解立体图，图2为从后方观看该装置的分解立体图，图3为该装置的正视图，图4 为作为该装置的轴向剖视图的图3的A-A剖视图，图5为该装置的径向剖视图，(a)图为 图4的B-B剖视图，(b)图为图4的C-C剖视图，(C)图为图4的D-D剖视图，图6为 作为图3的轴向剖视图的E-E剖视图，图7为图6的F-F剖视图，图8为图6的G_G剖 视图，图9为图6的H-H剖视图，图10为第一实施例的装置的动作说明图，(a)图为表 示相位位移前的初期状态的图，(b)图为表示相位位移中的状态的图，(C)图为最大位移 了相位的状态的图，图11为从前方观看作为本发明的第二实施例的机动车用发动机中的 相位可变装置的分解立体图，图12为从后方观看该装置的分解立体图，图13为该装置的 正视图，图14为作为该装置的轴向剖视图的图13的H-H剖视图，图15为相位变换构件 的说明图，(a)图为相位变换构件的立体图，(b)图为相位变换构件的分解立体图，图16 为相位可变装置的径向剖视图，(a)图为图14的I-I剖视图，(b)图为图14的J-J剖视 图，(C)图为图14的K-K剖视图，图17为图14的L-L剖视图，图18为图14的M_M 剖视图，图19为图14的N-N剖视图。实施例1和2所示的发动机的相位可变装置按组装在发动机上并一体化的方式使 用，将曲轴的旋转传递到凸轮轴，使得与曲轴的旋转同步地开闭进排气气门，同时，根据发动机的负荷、转速等运行状态改变发动机的进排气气门的开闭的时机。下面，根据图1 10说明实施例1的装置的构成，实施例1的装置(为了说明 的方便，将后述的第二电磁离合器60的方向作为前侧，将凸轮轴40的方向作为后侧)， 在同一转动中心轴Ll上具备从发动机的曲轴(未图示)接受驱动力而旋转的驱动旋转体 41、固定在凸轮轴40上并以可相对转动的状态支承上述驱动旋转体41的中间轴42、在驱 动旋转体41的前方不可相对转动地固定在中间轴42上并相对于驱动旋转体41相对转动 的第一中间旋转体(后述的第一控制旋转体45的导板)43、在第一中间旋转体43的前端 部内侧以相对于中间轴42可相对转动的状态支承的控制旋转体45、固定在未图示的发动 机壳体上并制动第一控制旋转体45的旋转的第一电磁离合器44。第一控制旋转体45在后面上具备与其成为一体并在中心轴Ll的周围进行偏心转 动的偏心圆凸轮46，在第一控制旋转体45的后方，配置了经偏心圆凸轮46进行卡合的长 圆孔54支承在偏心圆凸轮46上，在与中心轴Ll正交的方向往复摆动的凸轮导板47。中间轴42，其孔42a与凸轮轴40的前端40a卡合，以与凸轮轴40不能相对转动 的状态被一体化。驱动旋转体41，其链轮41a和驱动板41b经孔41c、41d以分别可相对 转动的状态支承在形成于中间轴42的外周的凸缘42b的前后的圆筒部42c、42d上，由多 个结合销48结合而构成。在驱动板41b上，作为在以转动中心轴Ll为中心的大致周向 上形成一对曲线槽的导槽51，实施例1中的导槽51以向驱动旋转体41的旋转方向Dl (从 装置正面观看顺时针方向，以下相同)缩径的方式形成。第一中间旋转体43被形成为圆筒形状，在其底部43a上设置了方孔43b、后述的 滑动销50以非接触状态位移的长孔状的一对径向槽49 (退让槽)、和与卡合孔43g 43j 卡合的外径相同的导销43c 43f。第一中间旋转体43，其方孔43b与平坦卡合面42e卡 合，以相对于中间轴42不能相对转动的状态固定。另外，使连结导销43c和43d(或者 43e和43f)的中心的直线的方向与径向槽49的伸长方向平行。第一控制旋转体45、偏心圆凸轮46及凸轮导板47配置在第一中间旋转体43的 圆筒部43k的内侧。第一控制旋转体45，在前面上具备将中心作为Li、穿插中间轴42的 前端铅头部42f的贯通圆孔45a，在后面上具备以离开转动中心轴Ll的离开距离为dl的 轴L2为中心的偏心圆孔45b。偏心圆凸轮46，将与以上述轴L2为中心与偏心圆孔45b 卡合的前侧偏心圆凸轮52和以离开转动中心轴Ll的离开距离为比dl大的d2的轴L3为 中心的后侧偏心圆凸轮53在轴向上一体化，具备以Ll为中心的贯通圆孔46a。偏心圆 凸轮46经贯通圆孔46a以相对于中间轴42的前端圆筒部42f可相对转动的状态被支承。 另外，第一控制旋转体45被形成为与中间旋转体的圆筒部43k的前端台阶面431的内径大 致相同的圆盘形状，其外周面45c与上述台阶面431大致内接。另外，偏心圆凸轮52、 53的外形不限于本实施例的那样的圆形，也可以做成具有特殊的周缘的凸轮形状。旋转体导板47具备一对卡合孔47a和插入后侧偏心圆凸轮53而使之滑动的长孔 54。凸轮导板47具备从一对卡合孔47a向后方突出的多个滑动销(滑动构件)50。滑 动销50是将细圆轴50a插入空心粗圆轴50b的内侧而形成，其细圆轴50a的一端与上述 卡合孔47a卡合，其空心粗圆轴50b以与第一中间旋转体43的径向槽49非接触的状态穿 插，另一端以可位移的状态与作为形成在驱动板41b上的大致圆周槽的导槽51卡合。长孔54在与连结一对卡合孔47a的中心的直线大致正交的方向(径向导向部49
9的伸长方向)伸长。另外，后侧偏心圆凸轮53在与长孔54的内周缘滑动的同时在长度 方向往复摆动。另外，在旋转体导板47的两侧形成分别与导销43c、43d和43e、43f接 触的平坦面47b、47c。在第一控制旋转体45的前方配置将摩擦材料55配置在后面上的第一电磁离合器 44，电磁离合器44通过向线圈44a通电使第一控制旋转体45的吸附面45d与摩擦材料55 滑动接触来制动第一控制旋转体45的转动。另外，在第一控制旋转体45的前方，依次地分别配置了第二中间旋转体56、第 二控制旋转体57、碟簧58、弹簧保持架59及第二电磁离合器60。第一控制旋转体45，作为在以转动中心轴Ll为中心的大致周向上形成的一对曲 线槽(参照图9)，在前面具备向与驱动旋转体41的旋转方向相反的D2方向(从装置正 面观看逆时针方向，以下相同)缩径的第一导槽61 ；第二控制旋转体57，作为在以转动 中心轴Ll为中心的大致周向上形成的一对曲线槽(参照图7)，在后面上具备向顺时针方 向Dl缩径的第二导槽62。第二中间旋转体56夹着形成在中央的方孔56a地在两侧形成 了径向导槽63。第二中间旋转体56，通过方孔56a与中间轴42的第二平坦卡合面42g卡合，以 相对于中间轴42不能转动的状态被固定。第二控制旋转体57经形成在中央的圆孔57a 和中间轴42前端的小圆筒部42h以相对于中间轴42可转动的状态被支承。在导槽61 63上，卡合了在上述各导槽上位移的一对滑动销64，滑动销64是与滑动销50同样地将 细圆轴64a插入空心粗圆轴64b的内侧而构成。细圆轴64a的两端以可位移的状态与第 一及第二导槽61、62卡合，空心粗圆轴64b以可位移的状态与径向导向部63卡合。另外，通过将粗圆轴64b的外径形成得比细圆轴64a的外径大，将滑动销64形 成为凸缘状，粗圆轴64b的前后面被夹在第一控制旋转体45的前面和第二控制旋转体57 的后面之间。因此，因为滑动销64相对于轴向不会倾斜地被保持姿势，所以不会在沿各 导槽位移中逆转，能防止与卡合的各导槽61 63的不均勻磨损和摩擦的产生。在第二控制旋转体57前面的台阶圆孔57a上配置碟簧58，在其前方的台阶圆筒 部42i上配置弹簧保持架59，在从弹簧保持架59到驱动板41b的构成部件的中央的孔上穿 插螺栓65并固定在凸轮轴40的螺纹孔40b上。从第二控制旋转体57到驱动板41b的各 构成部件，通过将弹簧保持架59固定在台阶圆筒部42i上，被配置成不会向前方脱落。 第二电磁离合器60以固定在未图示的发动机壳体上的状态配置成与第二控制旋转体57的 前面相向，通过向线圈60a通电，吸附第二控制旋转体57的吸附面57b而与摩擦材料66 滑动，制动第二控制旋转体57的转动。另外，第二控制旋转体57，如后述的实施例2的那样，即使使吸附面57b与第一 控制旋转体45的吸附面相比向前方突出，也能够被制动。但是，希望吸附面57b如实施 例1 (参照图6)所示的那样与吸附面45d配置在同一面上。第二控制旋转体57，在配置 在线圈44a的内侧的情况下，有时受到第一电磁离合器44的磁场的影响而磁化，在第一 电磁离合器44动作时，有时动作变得不稳定。因此，第二控制旋转体57，通过将吸附 面45d、57b做成同一面，能够远离第一电磁离合器44产生的磁场，能够防止上述磁化现 象。另外，作为可动件的滑动销64，例如也可以做成具有轴承的形式，在导槽61 63上位移时在槽的内部进行转动，滑动销64也可以置换成滚珠。在此情况下，滑动销， 其位移时的摩擦阻力降低，变得容易位移，各电磁离合器的消耗电力减少。另一方面， 在将滑动销64置换成滚珠的情况下，希望第一及第二导槽61、62的轴向剖面形状做成 V型或者R形状。在滚珠位移时，向转动轴Ll方向产生推力，该推力能够由碟簧58抵 消。另外，滚珠与推力销相比能够将制造成本抑制得低。另外，希望第二中间旋转体56由非磁性体形成。在由非磁性体形成第二中间旋 转体56的情况下，能够消除在吸附控制旋转体45、57的一方进行制动时产生的磁力经第 二中间旋转体56传递给另一方的控制旋转体并一起被吸引的不良状况。下面，基于图5及图7 10说明改变凸轮轴40和驱动旋转体41的相位角时的 动作。在相位角没有改变的初期状态下，如果驱动旋转体41由曲轴(未图示)向从装置 正面观看向顺时针Dl方向旋转，则第一中间旋转体43、第一控制旋转体45、第二中间旋 转体56及第二控制旋转体57与驱动旋转体41成为一体地向顺时针Dl方向转动。在将凸轮轴40相对于驱动旋转体4的相位角向提前角方向(从装置正面观看为 顺时针Dl方向，以下相同)改变的情况下，制动第二控制旋转体57。第二控制旋转体 57，在由第二电磁离合器60制动的情况下，相对于第二中间旋转体56和第一控制旋转体 45产生旋转延迟，向延迟角方向(从装置正面观看为逆时针D2方向，以下相同)相对转 动。此时，图10各图所示的第二导槽62相对于第二中间旋转体56和第一控制旋转体45 向延迟角方向(D2方向)相对转动。此时，滑动销64，因为沿第一控制旋转体45的第 一导槽61和第二中间旋转体56的径向导槽63位移，所以向上述旋转体的径向内侧(图 10的D3方向)移动。第一控制旋转体45，因为第一导槽61从在径向向内侧移动的滑 动销64受力，所以相对于第二中间旋转体56和第二控制旋转体57向提前角方向(Dl方 向)相对转动。同时，图5所示的第一控制旋转体45相对于第一中间旋转体43和驱动旋转体41 向提前角方向(Dl方向)相对转动，前侧偏心圆凸轮52以中心轴Ll为中心向顺时针Dl 方向进行偏心转动。此时，后侧偏心圆凸轮53，因为与长孔54的内周面滑动同时向长 孔54的长度方向往复摆动，所以对凸轮导板47向径向导向部49的伸长方向施加力。凸 轮导板47，其平坦面47b、47c与导销43c 43f滑动接触，滑动构件50沿中间旋转体43 的径向槽49下降。凸轮导板47和第一中间旋转体43不能通过导销43c 43f相对转动。因此，第 一中间旋转体43，在通过滑动销50下降而且沿第一导槽51向Dl方向位移，从向Dl方 向缩径的第一导槽51受力的凸轮导板47相对于驱动旋转体41向Dl方向相对转动的情况 下，与凸轮导板47成为一体向Dl方向相对位移。其结果，与第一中间旋转体43—体化 的凸轮轴40和由曲轴驱动的驱动旋转体41的相位角向提前角方向(Dl方向)改变。另一方面，在将凸轮轴40相对于驱动旋转体41的相位角从提前角方向返回到延 迟角方向(D2方向)的情况下，由第一电磁离合器44制动第一控制旋转体45。被制动的 第一控制旋转体45和后侧偏心圆凸轮53相对于驱动旋转体41和第一中间旋转体43向逆 时针D2方向相对转动。此时，凸轮导板47，因为从在长孔54内往复摆动的后侧偏心圆 凸轮53受到与第二电磁离合器60动作时相反的方向的力，所以沿径向导向部49上升。第一中间旋转体43，因为滑动销50上升而而且沿第一导槽51向D2方向位移，所以与从第一导槽51受到了力的凸轮导板47成为一体向D2方向相对位移。其结果，凸 轮轴40和由曲轴驱动的驱动旋转体41的相位角向延迟角方向(D2方向)返回。另外，滑动销64，在第一控制旋转体45相对于第二中间旋转体56和第二控制 旋转体57向逆时针D2方向相对转动的情况下，沿第一导槽61和径向导槽63向径向外侧 移动。此时，第二控制旋转体57，因为第二导槽62从滑动销64受力，所以相对于第二 中间旋转体56和第二控制旋转体57向顺时针Dl方向返回(相对转动)。向延迟角方向 (D2方向)返回的凸轮轴40和驱动旋转体41的相位角，因为由电磁离合器60再制动返 回到Dl方向的第二控制旋转体57，所以能够向提前角方向(顺时针Dl方向)改变。下面，根据图11 19对实施例2的装置进行说明，实施例2的装置(为了说明 的方便，将后述的第二电磁离合器84的方向作为前侧)，相对于固定在凸轮轴40上而一 起旋转的中间轴73进行相对自由转动地支承从发动机的曲轴(未图示)受到驱动力而旋 转的驱动旋转体71，在同一转动中心轴Ll上具备在驱动旋转体71的前方相对于中间轴 73不可相对转动地固定的第一中间旋转体74、和在中间轴73的前端相对自由转动地被支 承并由电磁离合器44制动旋转的第一控制旋转体75。凸轮轴40的前端40a固定在中间轴73的圆孔73a上。构成驱动旋转体71的链 轮71a和驱动板71b，经中心的圆孔71c、71d，相对于设置在中间轴73的外周的凸缘部 73b的前后的圆筒部73c、73d可相对转动地被支承，由多个结合销48 —体化。在驱动板71b上形成了作为向逆时针D2方向缩径的大致周向槽的一对第一导槽 71e。在圆盘状的第一中间旋转体74上分别形成了在轴向贯通的方孔74a、相对于径向从 装置正面的右上向左下倾斜的一对倾斜导槽74b和与倾斜导槽平行的退让槽74c。倾斜导 槽74b相对于通过转动中心轴Ll的垂直轴L7向提前角方向(顺时针Dl方向)倾斜角度 δ而形成。第一中间旋转体74，通过方孔74a卡合在中间轴73的平坦卡合面73e上， 相对于中间轴73以不能相对转动的状态被固定。在第一控制旋转体75上，形成了贯通的圆孔75a，并形成了作为向顺时针Dl方 向缩径的大致周向槽的一对第二导槽75b。第一控制旋转体75经圆孔75a相对于中间轴 73的圆筒部73f相对自由转动地被支承。另外，在第一控制旋转体75的前方，通过向线圈44a通电来吸附第一控制旋转 体75的吸附面75g而使之与摩擦材料55滑动，制动第一控制旋转体75的电磁离合器44 被固定在未图示的发动机壳体上。另外，在第一导槽71e、倾斜导槽74b及第二导槽75b 上，卡合图15所示的相位变换构件76。相位变换构件76由块部77、第一滑动构件78和 第二滑动构件79构成。块部77，沿第二导槽75b的曲线形成为长条状，通过使凸面77a 与第二导槽75b的外侧内周面75c的曲率一致，并使凹面77b与内侧内周面75d的曲率一 致，沿第二导槽75b的曲线自由位移地形成。第一滑动构件78由经圆孔77c支承在块部77上的结合轴78a和与倾斜导槽74b 卡合并沿该槽74b位移的滑动轴78b构成。第二滑动构件79由经圆孔77d支承在块部 77上的结合轴79a和与第二导槽71e卡合并沿该槽71e位移的滑动轴79b构成。结合轴 79a,其外径比退让槽74c的槽宽度小，以非接触方式穿插在退让槽74c上。滑动轴78b、79b也可与结合轴78a、79a —起固定在圆孔77c、77d上，在位移 时与导槽74b、71e滑动，但更希望滑动轴78b、79b通过相对于圆孔77c、77d可转动地卡合结合轴78a、79a,或者相对于结合轴78a、79a可转动地形成滑动轴78b、79b，在位 移时在导槽74b、71e的内侧转动。在此情况下，滑动轴78b、79b在导槽74b、71e上位 移时的磨损被减轻，能顺利地进行位移。另外，在第一控制旋转体75的前方，依次分别配置了凸轮导板80、第二控制旋 转体81、碟簧82、弹簧保持架83、第二电磁离合器84。第一控制旋转体75经形成在中心的贯通圆孔75a和圆筒部73f可转动地支承在中 间轴73上。另外，第一控制旋转体75，在圆孔75a的周围具有第一偏心圆凸轮85，该 第一偏心圆凸轮85具有从形成在前面上的台阶圆孔75e的底部75f沿中心轴Ll向前方突 出，从转动中心轴Ll离开了距离Sl的中心轴L4。另外，第二控制旋转体81经形成在 中心的贯通圆孔81a和圆筒部73h可转动地支承在中间轴73上。另外，第二控制旋转体 81在圆孔81a的周围具有第二偏心圆凸轮86，该第二偏心圆凸轮86具有沿中心轴Ll向 后方突出，从转动中心轴Ll离开距离大致Sl的中心轴L5。另一方面，凸轮导板80在后面和前面上具备第一及第二偏心圆凸轮85、86分别 内接的台阶长圆孔80a、80b,在中央具备在与上述台阶长圆孔80a、80b的长度方向大致 正交的方向伸长，在轴向贯通的长方形状的长方孔80c。凸轮导板80，通过长方孔80c与第二平坦卡合面73g卡合，以相对于中间轴73 不能相对转动的状态被固定，沿第二平坦卡合面的水平面73gl可位移地安装在长方形状 的方孔80c的长度方向。另外，通过在第二控制旋转体81的前方的台阶圆孔81b上配置 碟簧82，在其前方的台阶圆筒部73i上配置弹簧保持架83，在从弹簧保持架83至驱动板 71b的构成部件的中央的孔上穿插螺栓65并固定在凸轮轴40的螺纹孔40b上，从第二控 制旋转体81至驱动板71b的各构成部件被配置成不会向前方脱落。第二电磁离合器84 以固定在未图示的发动机壳体上的状态与第二控制旋转体81的前面相向地配置，通过使 吸附的第二控制旋转体81的吸附面81c与摩擦材料84a滑动接触来制动第二控制旋转体 81。另外，在没有相位改变的初期状态下，凸轮导板80配置在台阶圆孔75e内周面 的右端，第一偏心圆凸轮85如图17所示以连结中心轴L4和转动中心轴Ll的直线L8从 水平轴L6的右方向逆时针D2方向倾斜大致θ角度的状态配置，第二偏心圆凸轮86如 图19所示以连结中心轴L5和转动中心轴Ll的直线L9从水平轴L6的右方向顺时针Dl 方向倾斜大致θ角度的状态配置。第一及第二偏心圆凸轮85、86分别与台阶长圆孔80a、80b卡合，在第一及第二 控制旋转体75、81相对于凸轮导板80相对转动的情况下，在与上述台阶长圆孔80a、80b 滑动接触的同时向其长度方向摆动。另外，在实施例2中，与第一控制旋转体75的吸附面75g相比向前方突出地配 置了吸附面81c。即使在这样配置的情况下，第二控制旋转体81的制动也能得到，但更 希望吸附面81c与吸附面75g配置在同一面上，以便第二控制旋转体81不被电磁离合器 44磁化。另外，希望凸轮导板80由非磁性体形成。在由非磁性体形成凸轮导板80的情 况下，能够消除在吸附制动控制旋转体75、81的一方而进行制动时产生的磁力经凸轮导 板80传递给另一方的控制旋转体而一起被吸引的不良状况。
下面说明涉及实施例2的装置的相位改变的动作。在实施例2中，相对于由曲 轴向顺时针Dl方向旋转的驱动旋转体71，使与凸轮轴40 —体化的第一中间旋转体74的 相位角从没有相位角位移的初期状态位移到延迟角侧(成为旋转延迟的逆时针D2方向) (延迟角规格)。在初期状态下第一控制旋转体75与驱动旋转体41 一起向Dl方向旋转，但在由 电磁离合器44制动的情况下，相对于驱动旋转体71和第一中间旋转体74向逆时针D2方 向相对转动。此时，块部77沿作为以中心轴Ll为中心的大致周向槽的向顺时针Dl方 向缩径的第二导槽75b向顺时针Dl方向位移，相位变换构件76整体经块部77向径向内 侧D3方向移动(参照图16)。此时，第一滑动轴78b与倾斜导槽74b卡合，同时在槽74b内向大致径向内侧D4 方向(槽的倾斜方向)位移，第二滑动轴79b沿卡合的第一导槽71e向逆时针D2方向位 移。此时，第一中间旋转体74，因为倾斜导槽74b从第一滑动轴78b受力，所以相对于 向顺时针Dl方向旋转的驱动旋转体71产生与第一导槽71e内的第二滑动轴79b的位移量 相应的旋转延迟，向延迟角方向(D2方向)相对转动。因此，与第一中间旋转体74—体 化的凸轮轴40和由曲轴旋转的驱动旋转体71的相位角向延迟角方向(D2方向)改变。另一方面，凸轮导板80和第二控制旋转体81在没有相位改变的初期状态下，与 第一控制旋转体75—起向顺时针Dl方向旋转。如果第一电磁离合器44动作，则第一偏 心圆凸轮85从图17的状态以转动中心轴Ll为中心向逆时针D2方向转动，凸轮的中心 轴L4以从水平轴L6的右方向逆时针D2方向倾斜大致180° -Θ角度的位置为最大而结 束转动。此时，第一偏心圆凸轮85在滑动接触的台阶长圆孔80a的内部往复摆动，对凸 轮导板80向与长圆孔80a、80b的伸长方向正交的方向施加力。此时，凸轮导板80，通 过长方孔80c和平坦卡合部73gl的卡合，在台阶圆孔75e的内部向左端(D8方向)移动 (参照图18)。第二偏心圆凸轮86从移动的凸轮导板80的长圆孔80b受力，向与第一偏 心圆凸轮85方向相反的顺时针Dl方向转动(参照图19)。因此，与第二偏心圆凸轮86 一体化的第二控制旋转体81从图19的状态相对于第一控制旋转体75向顺时针Dl方向相 对转动，凸轮的中心轴L5以从水平轴L6的右方向顺时针Dl方向倾斜大致180° - θ角 度的位置为最大而结束转动。另一方面，在将凸轮轴40和驱动旋转体71的相位角从延迟角侧(逆时针D2方 向)向提前角侧(顺时针Dl方向)返回的情况下，向第二电磁离合器84通电来制动第二 控制旋转体81。此时，第二偏心圆凸轮86相对于第一控制旋转体75向逆时针D2方向 相对转动，在与长圆孔80b的内周面滑动接触的同时上下摆动，由此，凸轮导板80向台 阶圆孔75e的右端移动(与D8相反的方向)。第一控制旋转体75，因为第一偏心圆凸轮85经滑动接触的长圆孔80a从凸轮导 板80受力，向与第二偏心圆凸轮86方向相反的顺时针Dl方向转动，所以相对于第二控 制旋转体81向顺时针Dl方向相对转动。同时，因为控制旋转体75相对于驱动旋转体 71也向顺时针Dl方向相对转动，所以与第一电磁离合器44的动作时相反，相位变换构 件76向径向外侧移动。此时，第一滑动轴78b在槽74b内向大致径向外侧(与D4相反的方向)位移， 第二滑动轴79b沿第一导槽71e向顺时针Dl方向位移。第一中间旋转体74，因为倾斜导槽74b从第一滑动轴78b受力，所以相对于驱动旋转体71向提前角方向(Dl方向)相 对转动。其结果，与第一中间旋转体74 —体化的凸轮轴40相对于驱动旋转体71的相位 角向提前角方向(顺时针Dl方向)返回。 另外，在实施例1、2中，由电磁离合器44、60、84制动第一控制旋转体45、 75和第二控制旋转体57、81，但也可以使用液压离合器等代替上述电磁离合器对上述各 控制旋转体施加转动操作力(制动力)。
权利要求
1.一种发动机的相位可变装置，将由曲轴旋转驱动的驱动旋转体、与凸轮轴一体化 的第一中间旋转体、和第一控制旋转体相互可相对转动地配置在同一转动中心轴上，具 备使上述第一控制旋转体相对于上述驱动旋转体和第一中间旋转体相对转动的转动操作 力施加机构，与上述第一控制旋转体的相对转动方向相应地使上述第一中间旋转体和第 一控制旋转体相对转动，改变上述凸轮轴和驱动旋转体的相位角，其特征在于，上述转动操作力施加机构具备作为形成在上述第一控制旋转体上的大致周向槽，沿上述第一控制旋转体的转动方 向的任一方向缩径的第一导槽；使上述第一控制旋转体相对于上述中间旋转体和驱动旋转体相对转动的第一制动机构；与上述凸轮轴一体化，具有在轴向贯通的大致径向导槽，与上述第一控制旋转体同 轴同时可相对转动地配置的第二中间旋转体；形成作为向与上述第一导槽相反的方向缩径的大致周向槽的第二导槽，与该第二中 间旋转体同轴而且可相对转动地配置的第二控制旋转体；使上述第二控制旋转体相对于上述第二中间旋转体和第一控制旋转体相对转动的第 二制动机构；卡合在上述第一导槽、径向导槽及第二导槽上，基于上述第一控制旋转体和上述第 二控制旋转体的相对转动沿上述各导槽位移的可动件。
2.—种发动机的相位可变装置，将由曲轴旋转驱动的驱动旋转体、与凸轮轴一体化 的第一中间旋转体、和第一控制旋转体相互可相对转动地配置在同一转动中心轴上，具 备使上述第一控制旋转体相对于上述驱动旋转体和第一中间旋转体相对转动的转动操作 力施加机构，与上述第一控制旋转体的相对转动方向相应地使上述第一中间旋转体和第 一控制旋转体相对转动，改变上述凸轮轴和驱动旋转体的相位角，其特征在于，上述转动操作力施加机构具备相对于上述第一中间旋转体和驱动旋转体使上述第一控制旋转体相对转动的第一制 动机构；从上述第一控制旋转体沿上述转动中心轴方向突出，中心轴从上述转动中心轴偏心 的第一偏心圆凸轮；具备沿上述转动中心轴方向突出，中心轴从上述转动中心轴偏心的第二偏心圆凸 轮，上述第一控制旋转体和转动中心轴同轴而且可相对转动地配置的第二控制旋转体；具有长度方向与上述凸轮轴轴向大致正交，上述第一偏心圆凸轮和第二偏心圆凸轮 相对于上述长度方向自由位移地卡合的一对长圆孔，相对于上述凸轮轴向与上述长度方 向和凸轮轴轴向分别大致正交的方向自由摆动地被支承而且不可相对转动地被支承的凸 轮导板；相对于上述凸轮导板和第一控制旋转体使上述第二控制旋转体相对转动的第二制动 机构，上述第一偏心圆凸轮和第二偏心圆凸轮以连结凸轮中心和转动中心的直线从上述凸 轮导板的上述摆动方向具有倾斜度的方式配置，而且以上述摆动方向为中心大致对称地配置。
全文摘要
一种发动机的相位可变装置，包括制造容易而且廉价，动作声安静，能迅速地改变凸轮轴和曲轴侧的相位角的相对转动机构。在控制第一控制旋转体的转动，与该控制的方向相应地使曲轴和凸轮轴的相对相位角向提前角侧或者延迟角侧的任一侧改变的发动机的相位可变装置中，上述相位可变装置具备使第一控制旋转体向一方转动的第一制动机构和第二制动机构，该第二制动机构制动第二控制旋转体，经从由该制动在导槽上位移的可动件或者转动的偏心圆凸轮受力而位移的第二中间旋转体或者凸轮导板，使上述第一控制旋转体向与上述第一控制机构相反的方向转动，由此，控制上述第一旋转体的转动。
文档编号F01L1/34GK102016242SQ200880128779
公开日2011年4月13日 申请日期2008年4月23日 优先权日2008年4月23日
发明者永洞真康, 龟田美千广 申请人:日锻汽门株式会社