专利名称：配气正时变更装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及根据运转状况改变内燃机的进气门或排气门的开闭时机(配气正时)的配气正时变更装置。
背景技术：
已知现有的配气正时变更装置具备下述部件等壳体转子(壳体、外部转子等)，所述壳体转子与曲轴同步地旋转；叶片转子(转子、内部转子等)，所述叶片转子与凸轮轴同步地旋转并且被收纳在壳体转子内，所述叶片转子的收纳室被分为滞后角室和提前角室这两部分，并且所述叶片转子能够相对于壳体转子在预定的角度范围(最提前角位置与最滞后角位置之间)相对地旋转；锁定机构(锁定销和弹簧、锁定体和簧等)，所述锁定机构在发动机停止时和起动发动机时将叶片转子相对于壳体转子锁定在最滞后角位置与最提前角位置之间的中间位置，并且利用液压解除所述锁定机构的锁定；以及液压控制阀(或者除了包括该液压控制阀之外还包括控制对锁定机构供给和排出工作油的另一液压控制阀)，所述 液压控制阀控制对提前角室和滞后角室供给和排出工作油，该配气正时变更装置对液压控制阀适当地进行驱动控制，适当选择性地切换提前角模式、滞后角模式、保持在预定的中间相位的保持模式等，并且，在发动机停止时形成为将提前角室和滞后角室的工作油都排出的排泄模式，从而锁定在中间位置；在发动机起动时，定位于中间位置以使解除锁定的液压不作用，从而确保起动性能(例如参考专利文献I、专利文献2、专利文献3)。然而，在这些配气正时变更装置中，在发动机起动时(转动时)在将提前角室和滞后角室的工作油都排出的排泄模式(提前角室和滞后角室处于空置状态)下保持在中间位置或者进行向中间位置的复位，因此使得该装置(VVT，可变配气正时装置)达到能够控制的状态为止的时间变长的话，存在着由于工作油的液压未作用而发生叶片转子的晃动，从而在锁定机构中产生敲击声或磨损等的可能性。而且，为了应对该情况而向提前角室或滞后角室中的某一方供给工作油以使液压作用的话，则锁定机构受到该液压而被解除锁定，从而无法保持在最滞后角位置与最提前角位置之间的中间位置，存在着起动性能变差的可能性。因此，期望有这样的机构即使使工作油的液压作用，也能够不解除锁定机构的锁定而保持在中间位置直到达到能够利用液压控制阀控制该装置(VVT)的状态为止，从而防止叶片转子的晃动、锁定机构中的敲击声和磨损等，能够确保起动性能。而且，用于使液压作用于锁定机构的工作油经由形成为引导提前角室和滞后角室内的工作油的油路被引导，或者经由形成为与提前角室和滞后角室内的工作油不同地自上游侧弓I导工作油的专用的油路被弓I导。这样，在直接利用提前角室和滞后角室的工作油的情况下，容易受到提前角室和滞后角室内的工作油的液压的影响，存在着意外地解除锁定机构的锁定或者锁定无法正常工作的可能性，另一方面，在设置专用的油路的情况下，结构变得复杂，导致由加工费或者部件增加引起的成本的增加。
在先技术文献专利文献专利文献I :日本专利第3791658号公报专利文献2 :日本特开2007-198168号公报专利文献3 :日本特开2009-257261号公报
发明内容
本发明正是鉴于上述的情况而完成的，其目的在于提供一种配气正时变更装置，能够实现结构的简单化、低成本化等，并且能够在发动机起动时维持锁定机构的锁定状态并使相位可靠地保持在最滞后角位置与最提前角位置之间的中间位置，能够防止叶片转子的晃动，能够防止锁定机构中的敲击声和磨损等，而且，能够防止其他机构等的异常磨损、部件的破损、由晃动引起的杂音的产生等，能够确保发动机的稳定的起动性能。 本发明的配气正时变更装置用于变更由凸轮轴驱动而进行开闭的进气门或排气门的开闭正时，该配气正时变更装置具备壳体转子，所述壳体转子与曲轴的旋转连动地在凸轮轴的轴线上旋转；叶片转子，所述叶片转子以能够在预定角度范围相对地旋转的方式被收纳在壳体转子的收纳室，从而将收纳室分成提前角室和滞后角室两个部分，并且所述叶片转子与凸轮轴一体地旋转；提前角通路，所述提前角通路与提前角室连通以供工作油通过；滞后角通路，所述滞后角通路与滞后角室连通以供工作油通过；以及锁定机构，所述锁定机构将叶片转子相对于壳体转子锁定在最提前角位置与最滞后角位置之间的预定的中间位置，并借助工作油的液压解除该锁定，配气正时变更装置具有如下结构，锁定机构包括提前角锁杆，所述提前角锁杆限制叶片转子向提前角侧旋转；和滞后角锁杆，所述滞后角锁杆限制叶片转子向滞后角侧旋转，提前角通路形成为引导工作油的液压，以解除提前角锁杆和滞后角锁杆的锁定，滞后角通路形成为引导工作油的液压，以在借助通过提前角通路而被引导的工作油的液压解除锁定后仅维持滞后角锁杆的锁定的解除。根据该结构，假使通过滞后角通路而引导工作油的液压，只要不通过提前角通路而引导工作油的液压，滞后角锁杆的锁定就不会解除，因此，能够在发动机起动时将叶片转子相对于壳体转子的相位保持在中间位置直到该装置(VVT)达到能够控制的状态为止，由此能够确保发动机的稳定的起动性能。在上述结构的基础上，可以采用下述结构配气正时变更装置包括液压控制阀，所述液压控制阀根据发动机的运转状态选择提前角模式、滞后角模式、保持模式和排泄模式中的任一模式，所述提前角模式是向提前角室供给工作油并将滞后角室的工作油排出的模式，所述滞后角模式是向滞后角室供给工作油并将提前角室的工作油排出的模式，所述保持模式是保持在预定的中间相位的模式，所述排泄模式是排出提前角室的工作油和滞后角室的工作油的模式，液压控制阀在发动机起动时选择滞后角模式。根据该结构，由于在发动机起动时在维持由锁定机构实现的状态下选择滞后角模式，因此，利用利用发动机起动时的转动来供给工作油，从而能够防止壳体转子、叶片转子等中的滑动部、锁定机构、其他机构等的异常磨损、部件的破损等，并且由于能够对叶片转子施力以使其向滞后角侧旋转，因此能够防止其晃动和敲击声等的产生。在上述结构的基础上，可以采用下述结构提前角通路形成为分支成提前角室通路和两锁杆用通路，所述提前角室通路用于相对于提前角室供给和排出工作油，所述两锁定杆用通路用于相对于提前角锁杆和滞后角锁杆供给和排出工作油，滞后角通路形成为分支成滞后角室通路和滞后角锁杆用通路，所述滞后角室通路用于相对于滞后角室供给和排出工作油，所述滞后角锁杆用通路用于相对于滞后角锁杆供给和排出工作油。根据该结构，提前角通路形成为分支成两锁杆用通路和提前角室通路，且滞后角通路形成为分支成滞后角锁杆用通路和滞后角室通路，因此，解除锁定时的响应性良好，能够使锁定机构顺畅地动作而不受提前角室和滞后角室内的工作油的影响。在上述结构的基础上，可以采用下述结构滞后角锁杆用通路形成为在锁定时，由滞后角锁杆封闭；在解除锁定时，借助滞后角锁杆的移动而敞开，从而向滞后角锁杆引导工作油的液压。根据该结构，由于利用滞后角锁杆进行对滞后角锁杆用通路的开闭，因此，无需专 用的单向阀等，既能够达成结构的简化和低成本化，又能够可靠地维持滞后角锁杆的锁定 解除的状态。在上述结构的基础上，可以采用下述结构壳体转子包括壳体部件，所述壳体部件具有用于划定隔离室的隔离壁，所述隔离室与收纳室隔开以配置锁定机构；背面部件，所述背面部件形成为能够相对于壳体部件自由装卸，以封闭壳体部件的背面侧，并且所述背面部件被支承成能够相对于凸轮轴自由转动；以及罩部件，所述罩部件形成为能够相对于壳体部件自由装卸，以与隔离壁一起划定出所述隔离室。根据该结构，通过对凸轮轴、背面部件和壳体部件分别实施简单的开孔加工和槽加工等，就能够容易地形成两锁杆用通路和滞后角锁杆用通路。在上述结构的基础上，可以采用下述结构锁定机构包括锁定凸轮，所述锁定凸轮穿过在隔离壁所设置的贯通孔而与叶片转子连结成一体地旋转，并且所述锁定凸轮与提前角锁杆及滞后角锁杆卡合及脱离；提前角限制弹簧，所述提前角限制弹簧对提前角锁杆施力以使其与锁定凸轮卡合从而锁定；和滞后角限制弹簧，所述滞后角限制弹簧对滞后角锁杆施力以使其与锁定凸轮卡合从而锁定。根据该结构，在未作用有工作油的液压的状态下，由提前角限制弹簧对提前角锁杆施力来限制锁定凸轮(即叶片转子)从中间位置向提前角侧的偏移，并由滞后角限制弹簧对滞后角锁杆施力来限制锁定凸轮(即叶片转子)从中间位置向滞后角侧的偏移，由此，能够可靠地将叶片转子定位于中间位置，而且，即使在发动机停止时相对于中间位置偏移了，也能够通过发动机转动时的变动转矩和提前角限制弹簧及滞后角限制弹簧的作用力使叶片转子复位到中间位置。发明效果通过形成为上述结构的配气正时变更装置，能够得到下述这样的配气正时变更装置能够实现结构的简化、低成本化等，并且能够在发动机起动时维持锁定机构的锁定状态而使相位可靠地保持在最滞后角位置与最提前角位置之间的中间位置，能够防止叶片转子的晃动，能够防止锁定机构中的敲击声和磨损等，而且，能够防止其他机构等的异常磨损、部件的破损、由晃动引起的异常噪声的产生等，能够确保发动机的稳定的起动性能。
图I是示出本发明涉及的配气正时变更装置的分解立体图。图2是示出本发明涉及的配气正时变更装置的剖视图。图3是示出本发明涉及的配气正时变更装置的剖视图。图4是示出在作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于预定的中间位置的状态下与提前角室连通的提前角通路(提前角室通路)的剖视图。图5是示出在作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于预定的中间位置的状态下与滞后角室连通的滞后角通路(滞后角室通路)的剖视图。图6是示出作为配气正时变更装置的一部分的锁定机构(锁定凸轮、锁杆)将叶片转子锁定在中间位置的状态的剖视图。 图7是示出作为配气正时变更装置的一部分的锁定机构(锁定凸轮、锁杆)解除锁定而使叶片转子移动至提前角侧的状态的剖视图。图8是示出作为配气正时变更装置的一部分的锁定机构(锁定凸轮、锁杆)解除锁定而使叶片转子移动至滞后角侧的状态的剖视图。图9是示出在作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于预定的中间位置的状态的剖视图。图10是示出在作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于最提前角位置的状态的剖视图。图11是示出在作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于最滞后角位置的状态的剖视图。图12是示出本发明涉及的配气正时变更装置所包括的液压控制阀的局部剖视图。图13是示出图12所示的液压控制阀的载荷控制中的载荷值(％)与工作油的流量之间的关系的图。图14 Ca) 图14 Cd)是说明图12所示的液压控制阀的动作的动作图。图15是发动机停止时的排泄模式下的配气正时变更装置的示意图。图16是发动机起动时在中间位置处的滞后角模式下的配气正时变更装置的示意图。图17是发动机起动后在提前角模式下的配气正时变更装置的示意图。图18是发动机起动后在保持模式下的配气正时变更装置的示意图。图19是发动机起动后在滞后角模式下的配气正时变更装置的示意图。标号说明SI :轴线；10:凸轮轴；11 :轴颈部；12:圆筒部；13 :提前角通路；14 :滞后角通路；15:内螺纹部；20:叶片转子；
21 :叶片部；22 :毂部；23 :贯通孔；24 :提如角室通路(提如角通路)；25 :滞后角室通路(滞后角通路)；26:密封部件；30 :壳体转子；30a :提前角室；
30b :滞后角室；31 :壳体部件(壳体转子)；31a:圆筒壁；31b:隔离壁；31c :贯通孔；3Id :轴支承部；31e、31f、31q :凹部;31g :两锁杆用通路(提前角通路)；31h :滞后角锁杆用通路(滞后角通路)；31i、31j :支轴；31k :卡挂突起；31o、31p :止动壁；32 :链轮部件(壳体转子)；32a :链轮；32b:内周面；32c :前面；32d :两锁杆用通路(提如角通路)；32e :滞后角锁杆用通路(滞后角通路)；33 :罩部件(壳体转子)；40 :锁定机构；41 :锁定凸轮；42 :提前角锁杆；43:提前角限制弹簧；44 :滞后角锁杆；45 :滞后角限制弹黃；50:中心螺栓；51 :外螺纹部；60 :辅助机构；61 :推力部件；62 :施力弹簧；70 :泵；
71 :供给通路；72 :排泄通路；73 :提前角通路；74 :滞后角通路；100:液压控制阀；L :轴线方向；110:套筒;IlOa:排出口；IlOb:供给口； 110c、110e、110g、110i、110m :环状槽；IlOcUllOh :旁通口；IlOf:提前角口；IlOj:旁通通路；IlOk:滞后角口；IlOn:内周面；120、120’ 阀柱；120a、120c、120f、120h、120k :扩径部；120b、120d、120g、120i、120m :缩径部；120e、120j、120n :连通孔；120p:内部通路；130 :压缩弹簧；140:电磁致动器。
具体实施例方式以下，参考附图对本发明的实施方式进行说明。如图I至图3所示，该配气正时变更装置具备下述部件等叶片转子20，其以能够装卸自如的方式固定于凸轮轴10 ;壳体转子30，其在凸轮轴10的轴线SI上旋转并且将叶片转子20收纳为能够相对旋转，且所述壳体转子30与叶片转子20 —起划定出提前角室30a和滞后角室30b ;锁定机构40 (锁定凸轮41、提如角锁杆42、提如角限制弹黃43、滞后角锁杆44、滞后角限制弹簧45)，其配置于壳体转子30的隔离室，以将叶片转子20相对于壳体转子30锁定在预定的中间位置；中心螺栓50，其将叶片转子20紧固于凸轮轴10 ;辅助机构60，其进行辅助以使锁定机构40所包括的锁定凸轮41复位到预定的中间位置；以及液压控制系统0CS，其控制工作油(润滑油)的流动。另外，凸轮轴是10利用凸轮作用驱动发动机的进气门或排气门开闭的部件，壳体转子30是经由链条等与曲轴的旋转连动并将曲轴的旋转驱动力经由叶片转子20传递至凸轮轴10的部件。凸轮轴10由形成于发动机的气缸盖(未图示)的轴承B (参照图2)支承成能够绕轴线SI旋转(在图I中向箭头CR方向旋转)，如图I所示，凸轮轴10具备下述部件等轴颈部11，其由轴承B支承；圆筒部12，其将壳体转子30支承成能够转动自如；提前角通路13，其用于对提前角室30a和提前角锁杆42供给和排出工作油；滞后角通路14，其用于对滞后角室30b和滞后角锁杆44供给和排出工作油；以及内螺纹部15，其用于紧固中心螺栓50。如图I至图5所示，叶片转子20具备下述部件等四个叶片部21 ;毂部22，其将四个叶片部21以等间隔一体地进行保持；贯通孔23，其形成于毂部22且供中心螺栓50穿过；提前角室通路24，其通过从提前角通路13分支而形成，以对提前角室30a供给和排出工作油；滞后角室通路25，其通过从滞后角通路14分支而形成，以对滞后角室30b供给和排出工作油；以及密封部件26，其嵌入于在叶片部21的末端形成的槽部，所述叶片转子20和锁定凸轮41 一起利用中心螺栓50被紧固于凸轮轴10，并且所述叶片转子20与凸轮轴10 —体地旋转。壳体转子30与凸轮轴的旋转连动并被支承成能够在凸轮轴10的轴线SI上旋转，如图I至图3所示，壳体转子30由下述部件构成壳体部件31 ;作为背面部件的链轮部件32，其与壳体部件31的背面侧结合；和罩部件33，其与壳体部件31的前面侧结合，该壳体转子30将叶片转子20收纳成，使得叶片转子20能够在预定角度范围(最提前角位置与最 滞后角位置之间的角度范围)中相对地旋转(划定出收纳室)，并且该壳体转子30收纳(配置)锁定机构40 (划定出隔离室)，该壳体转子30由所收纳的叶片转子20 (的叶片部21)划分为提前角室30a和滞后角室30b这两部分。如图I至图5、图9所示，壳体部件31具备下述部件等圆筒壁31a ;隔离壁31b ；贯通孔31c，其设于隔离壁31b的中央；四个轴支承部31d，它们在隔离壁31b的背面侧朝向中心突出；凹部31e，其被划定在各个轴支承部31d之间和中央部以收纳叶片转子20 ;凹部31f，其形成于隔离壁31b的前面侧以收纳锁定机构；两锁杆用通路31g，它们通过从提前角通路13分支而形成，以对提前角锁杆42和滞后角锁杆44供给和排出工作油；滞后角锁杆用通路31h，其通过从滞后角通路14分支而形成，以向滞后角锁杆44供给和排出工作油；支轴31i、31j ;卡挂突起31k ;止动壁31o、31p ;和收纳辅助机构60的凹部31q。如图6至图8所示，两锁杆用通路31g开口于凹部31f，并且形成为向提前角锁杆42和滞后角锁杆44的侧面引导液压并且向解除提前角锁杆42和滞后角锁杆44各自的锁定状态的方向作用液压。如图6至图8所示，滞后角锁杆用通路31h开口于凹部31f，并且形成为向滞后角锁杆44的主面(朝向轴线SI方向的平面)引导液压，在滞后角锁杆44受到被两锁杆用通路31g引导的液压而向解除锁定状态的方向旋转(移动)了预定角度时，从滞后角锁杆44的主面的闭塞状态打开，将液压引导至滞后角锁杆44的侧面，与此同时，液压作用于解除滞后角锁杆44的锁定状态的方向(即，与切削凹部31f的表面而形成的凹状的长槽31h’相连)。如图I至图3所示，链轮部件32具备下述部件等链轮32a，其上卷绕有传递曲轴的旋转驱动力的链条；内周面32b，其以能够转动自如的方式嵌合于凸轮轴10的圆筒部12 ；前表面32c，其与叶片转子20的背面以能够滑动自如的方式接触；两锁杆用通路32d，其通过从提前角通路13分支而形成，用于对提前角锁杆42和滞后角锁杆44供给和排出工作油；以及滞后角锁杆用通路32e，其通过从滞后角通路14分支而形成，用于向滞后角锁杆44供给和排出工作油。如图9至图11所示，两锁杆用通路32d由沿周向延伸的圆弧状的通路和沿径向延伸的通路划定，两锁杆用通路32d形成为在叶片转子20在最提前角位置与最滞后角位置之间相对地旋转的过程中，使提前角通路13与两锁杆用通路31g连通。如图9至图11所示，滞后角锁杆用通路32e由沿周向延伸的圆弧状的通路和沿径向延伸的通路划定，滞后角锁杆用通路32e形成为在叶片转子20在最提前角位置与最滞后角位置之间相对地旋转的过程中，使滞后角通路14与滞后角锁杆用通路31h连通。如上所述，提前角通路13形成为分支成两锁杆用通路31g、32d ;和提前角室通路24，且滞后角通路14形成为分支成滞后角锁杆用通路31h、32e ;和滞后角室通路25，因此，解除锁定时的响应性良好，能够使锁定机构40顺畅地动作而不受提前角室30a和滞后角室30b内的工作油的影响。而且，由于两锁杆用通路31g、32d和滞后角锁杆用通路31 h、32e由壳体部件31和链轮部件(背面部件)32划定，因此，通过对凸轮轴10、链轮部件32和壳体部件31分别实施简单的开孔加工和槽加工等，就能够容易地形成两锁杆用通路31g、32e和滞后角锁杆用通路 31h、32e。如图I至图3所示，罩部件33具有供中心螺栓50贯穿的圆孔33a等，并且罩部件33形成为能够相对于壳体部件31装卸自如。并且，壳体部件31、链轮部件32和罩部件33采用螺栓等紧固在一起。而且，通过将罩部件33与壳体部件31结合起来，从而划定出用于配置锁定机构40的隔尚室。如图I、图6至图8所示，锁定机构40由锁定凸轮41、提前角锁杆42、提前角限制弹黃43、滞后角锁杆44、滞后角限制弹黃45构成,锁定机构40形成为将叶片转子20相对于壳体转子30锁定在能够相对地转动的预定角度范围内(最提前角位置与最滞后角位置之间)的预定的中间位置。锁定凸轮41与叶片转子20 —起被中心螺栓50紧固于凸轮轴10从而在上述预定角度范围中转动，并且，锁定凸轮41形成为能够与提前角锁杆42和滞后角锁杆44以能够脱离的方式卡合。如图6至图8所示，提前角锁杆42由支轴31i支承为能够在与轴线SI垂直的垂直面内摆动自如，并且，提前角限制弹簧43的一端部卡挂于该提前角锁杆42，该提前角限制弹簧43对该提前角锁杆42向逆时针方向施力以使其旋转而与止动壁31ο抵接，所述提前角锁杆42在与止动壁31ο抵接而被限制了逆时针方向的旋转的状态下与锁定凸轮41抵接而限制锁定凸轮41 (即叶片转子20)从休止位置向提前角侧旋转，另一方面，所述提前角锁杆42受到穿过两锁杆用通路31g、32d而供给的工作油的液压向顺时针方向旋转而解除锁定。如图6至图8所示，滞后角锁杆44由支轴31 j支承为能够在与轴线SI垂直的垂直面内摆动自如，并且，滞后角限制弹簧45的一端部卡挂于该滞后角锁杆44，该滞后角限制弹簧45对该滞后角锁杆44向顺时针方向施力以使其旋转而与止动壁31p抵接，所述滞后角锁杆44在与止动壁31p抵接而被限制了顺时针方向的旋转的状态下与锁定凸轮41抵接而限制锁定凸轮41 (即叶片转子20)从休止位置向滞后角侧旋转，另一方面，所述滞后角锁杆44受到穿过两锁杆用通路31g、32d而供给的工作油的液压向逆时针方向旋转而解除锁定，在如图7所示地旋转了预定角度时，滞后角锁杆用通路31h (31h’)打开，从而即使没有由两锁杆用通路31g、32d供给的工作油的液压作用，仅利用穿过滞后角锁杆用通路31h(31h’)、32e而供给的工作油的液压，就得以维持锁定解除的状态。并且，在图6和图9所示的状态下，锁定凸轮41和叶片转子20由提前角锁杆42和滞后角锁杆44锁定而被定位于中间位置，在图7和图10所示的状态下，锁定凸轮41和叶片转子20解除由提前角锁杆42和滞后角锁杆44实现的锁定并且沿顺时针方向旋转，通过使一个叶片部21与一个轴支承部31d抵接而被定位于最提前角位置，在图8和图11所示的状态下，锁定凸轮41和叶片转子20仅解除由滞后角锁杆44实现的锁定并且沿逆时针方向旋转，通过使一个叶片部21与一个轴支承部31d抵接而被定位于最滞后角位置。如图I至图3所示，中心螺栓50形成为实心的圆柱状，并且在其末端侧具备外螺纹部51。并且，中心螺栓50相对于叶片转子20的贯通孔23以隔开预定的环状间隙的方式贯穿，并且中心螺栓50的外螺纹部51与凸轮轴10的内螺纹部15螺合，从而将锁定凸轮41和叶片转子20与凸轮轴10紧固为一体。 辅助机构60具备推力部件61和施力弹簧62等，该辅助机构60形成为施加辅助力以使锁定凸轮41 (叶片转子20和凸轮轴10)从最滞后角位置侧向中间位置移动。如图2和图3所示，液压控制系统OCS由下述部件等构成液压控制阀100，其嵌合并固定于气缸盖CH (参照图12);泵70，其向液压控制阀100供给工作油；供给通路71，其供从泵喷出的工作油通过；排泄通路72，其供从液压控制阀100排出的工作油通过；提前角通路73，其连接液压控制阀100和提前角通路13以供工作油通过；滞后角通路74，其连接液压控制阀100和滞后角通路14以供工作油通过；以及控制构件(未图示)，其控制对液压控制阀100 (电磁致动器140)的驱动。如图12所示，液压控制阀100具备下述部件等圆筒状的套筒110 ;作为阀芯的阀柱120，其紧贴在套筒110内并被往复驱动；螺旋状的压缩弹簧130，其对阀柱120朝向休止位置单向施力；以及电磁致动器140，其固定在套筒110的一端侧，并用于以使载荷值向克服压缩弹簧130的作用力的方向增大的方式(即，如图13所示地在载荷值为0% 100%之间)进行载荷控制以驱动阀柱120。并且，液压控制阀100构成为根据发动机的运转状态而选择性地向提前角模式、滞后角模式、保持模式和排泄模式切换，所述提前角模式是向提前角室30a供给工作油并将滞后角室30b的工作油排出的模式，所述滞后角模式是向滞后角室30b供给工作油并将提前角室30a的工作油排出的模式，所述保持模式是保持预定的中间相位的模式，所述排泄模式是排出提前角室30a和滞后角室30b的工作油的模式。如图12所示，套筒110具备在阀柱120的移动方向L上从图中的左侧起向右侧依次排列而形成的下述部件排出口 110a、供给口 IlOb和环状槽110c、旁通口 IlOd和环状槽110e、提前角口 IlOf和环状槽110g、旁通口 IlOh和环状槽110i、连接旁通口 IlOd和旁通口 IlOh的旁通通路IlOj、滞后角口 IlOk和环状槽110m、以及沿阀柱120的移动方向L延伸的圆筒状的内周面110η。排出口 IlOa形成为与排泄通路72连接。供给口 IlOb形成为与供给通路71连接。提前角口 IlOf形成为与提前角通路73连接。滞后角口 IlOk形成为与滞后角通路74连接。
旁通通路IlOj呈长槽状地形成在套筒110的外周，该旁通通路IlOj形成为，通过与气缸盖CH嵌合而与气缸盖CH的嵌合孔的内壁协调动作而划定出通路。如图12所示，阀柱120具备在其移动方向L上从图中的左侧起朝向右侧依次排列而形成的下述部件扩径部120a、缩径部120b、扩径部120c、缩径部120d、开设于缩径部120d的连通孔120e、扩径部120f、缩径部120g、扩径部120h、缩径部120i、开设于缩径部120 的连通孔120j、扩径部120k、缩径部120m、开设于缩径部120m的连通孔120η、以及沿移动方向L延伸并朝向排出口 IlOa开口的内部通路120ρ。 扩径部120a、120c、120f、120h、120k形成为与套筒110的内周面IlOn紧贴并滑动。缩径部120b、120d、120g、120i、120m形成为在与套筒110的内周面IlOn之间划定
出能够成为工作油的通路的空间。并且，电磁致动器140在非通电状态下受到压缩弹簧130的作用力而被定位在滞后角模式(图14 (a)的状态；载荷值为0%)，通过被通电而进行载荷控制以使载荷值向克服压缩弹簧130的作用力的方向增大(O 100%)，从而在图14 (a) 图14 (d)中从右侧向左侧驱动套筒110，以依次转移至保持模式(图14 (b)的状态；载荷值约为33%)、提前角模式(图14 (c)的状态；载荷值约为66%)、排泄模式(图14 Cd)的状态；载荷值为100%)。即，在滞后角模式中，如图14 (a)所示，电磁致动器140处于非通电(载荷值为0%)的状态，利用压缩弹簧130的作用力将阀柱120定位于休止位置(移动到图中的最右侧的位置)，并且经由环状槽IlOg —缩径部120d—连通孔120e —内部通路120p而使提前角口IlOf与排出口 IlOa连通，经由环状槽110c—缩径部120b —环状槽IlOe —旁通口 110d —旁通通路I IOj —旁通口 I IOh —环状槽I IOi —缩径部120g —环状槽I IOm而使供给口 I IOb与滞后角口 IlOk连通。另外，在保持模式中，如图14 (b)所示，电磁致动器140以约为33%的载荷值被驱动控制，使阀柱120克服压缩弹簧130的作用力而伸出预定量(向图中的左方移动)，经由环状槽IlOc —缩径部120b —环状槽IlOe —旁通口 IlOd —旁通通路IlOj —旁通口 IlOh —环状槽IlOi —缩径部120g—环状槽110g、l IOm而使供给口 IlOb与提前角口 I IOf及滞后角口 IlOk连通。另外，在提前角模式中，如图14 (C)所示，电磁致动器140以约为66%的载荷值被驱动控制，使阀柱120克服压缩弹簧130的作用力而进一步伸出预定量(向图中的左方移动)，经由环状槽IlOc —缩径部120b —环状槽IlOe —旁通口 IlOd —旁通通路IlOj —旁通口 IlOh —环状槽IlOi —缩径部120g—环状槽IlOg而使供给口 IlOb与提前角口 IlOf连通，经由环状槽110m—缩径部120i —连通孔120j —内部通路120p而使滞后角口 IlOk与排出口 IlOa连通。再有，在排泄模式中，如图14 Cd)所示，电磁致动器140以100%的载荷值被驱动控制，使阀柱120克服压缩弹簧130的作用力而进一步伸出预定量(向图中的左方移动)，在将供给口 IlOb封闭的状态下，经由环状槽IlOg —缩径部120g —环状槽IlOi —旁通口IlOh —旁通通路IlOj —旁通口 IlOd —环状槽IlOe —缩径部120d —连通孔120e—内部通路120p而使提前角口 IlOf与排出口 IlOa连通，经由环状槽110m—缩径部120i —连通孔120j —内部通路120p而使滞后角口 IlOk与排出口 IlOa连通。
这样，能够将滞后角模式、保持模式和提前角模式的使用频率高的通常的动作设定在载荷值小的区域(载荷值为0% 约66%的区域)，并将使用频率低的排泄模式设定在载荷值大的区域(载荷值为100%的区域)，由此，能够高效地降低消耗电力或者减少发热。接下来，参照图2和图3、图6至图11、图14至图19来说明上述配气正时变更装置的动作。在按照驾驶者的意愿使发动机停止的情况下，在点火开关切断后的预定时间内，如图14 (d)所示，液压控制阀100选择以100%的载荷值被驱动控制的排泄模式以将提前角室30a和滞后角室30b的工作油都排出，如图15所示，提前角室30a的工作油经由提前角通路73—提前角口 IlOf —排出口 110a—排泄通路72而被排出，滞后角室30b的工作油经由滞后角通路74—滞后角口 110k—排出口 110a—排泄通路72而被排出。接着，如图6所示，由于未从两锁杆用通路31g、32d和滞后角锁杆用通路31h、32e排出工作油以作用液压，因此通过辅助机构60 (的施力弹簧62)的作用力以及提前角限制弹簧43和滞后角限制弹簧45的作用力将锁定凸轮41定位于中间位置并利用提前角锁杆 42和滞后角锁杆44将锁定凸轮41锁定，而且如图9所示，叶片转子20被定位于最提前角位置和最滞后角位置之间的预定的中间位置。该中间位置被设定为在开始起动(转动)发动机时能够进行顺畅的起动的配气正时。另外，在违背驾驶者的意愿而因发动机停转等导致发动机停止的情况下，控制构件判断出该情况，与点火开关被切断时的情况同样地在预定时间内选择与上述相同的排泄模式。接着，在持续预定时间的通电结束时，如图14 (a)和图16所示，液压控制阀100维持在转移到排出提前角室30a的工作油且能够向滞后角室30b供给工作油的滞后角模式的状态。这样，在为了使发动机停止而切断点火开关后或者因发动机停转而导致发动机停止后的预定时间内，通过驱动阀柱120而形成排泄模式，从而可靠地将叶片转子20相对于壳体转子30的位置定位于预先设定好的最适于发动机起动的预定的中间位置，从而能够顺畅地进行接下来的发动机起动。在发动机起动时，叶片转子20 (锁定凸轮41)已经处于被锁定在中间位置的状态，而且，如图14 (a)所示，液压控制阀100在非通电(载荷值为0%)的状态下选择了滞后角模式。另外，在叶片转子20 (锁定凸轮41)相对于中间位置偏移而未被锁定的情况下，滞后角锁杆44和提前角锁杆42借助滞后角限制弹簧45和提前角限制弹簧43分别向锁定侧一直对锁定凸轮41施力以使其旋转，并且借助于因发动机转动而产生的变动转矩，使得叶片转子20 (锁定凸轮41)自动地移动到中间位置并被锁定。因此，当发动机因被起动而进行转动时，如图16所示，保持提前角室30a的工作油经由提前角通路73 —提前角口 IlOf —排出口 110a—排泄通路72而被排出的状态不变，经由泵70 —供给通路71—供给口 IlOb —滞后角口 110k—滞后角通路74而向滞后角室30b供给工作油。另外，两锁杆用通路31g的工作油处于经由提前角通路73 —提前角口 IlOf —排出口 IlOa —排泄通路72而被排出的状态，如图6所示，滞后角锁杆用通路31h被滞后角锁杆44的主表面封闭，因此工作油的液压不向解除滞后角锁杆44的锁定的方向作用，提前角锁杆44和滞后角锁杆44都处于将锁定凸轮41 (叶片转子20)锁定于中间位置的状态。即，在维持锁定机构40的锁定的状态下且在保持非通电的状态下，液压控制阀100选择的是滞后角模式，因此，即使在电磁致动器140因断线等而不工作的情况下，也能够通过发动机起动而供给工作油来防止包括壳体转子30、叶片转子20等的机构中的滑动部、锁定机构40、其他机构等的异常磨损和部件的破损等，而且由于叶片转子20在中间位置处被工作油的液压施力而朝向滞后角侧旋转，因此能够防止叶片转子20的晃动等。而且，由于叶片转子20 (凸轮轴10)被定位在中间位置，因此能够使发动机顺畅地起动。当发动机起动(完爆)后，液压控制阀100被适当切换，从而对叶片转子20 (凸轮轴10)进行相位控制以使其从中间位置向提前角侧(提前角模式)或者向滞后角侧(滞后角模式)、进而保持在预定的角度位置(保持模式)。例如，在使相位向提前角侧变更的情况下，切换液压控制阀100，如图14 (C)和图17所示，选择排出滞后角室30b的工作油且向提前角室30a供给工作油(以大约66%的载荷值被驱动控制)的提前角模式。 如图17所示，在该提前角模式下，经由泵70 —供给通道71 —供给口 IlOb —提前角口 IlOf —提前角通路73而向提前角室30a供给工作油，并且如图7所示，通过两锁杆用通路31g、32d而向提前角锁杆42和滞后角锁杆44供给工作油的液压来解除锁定，进而，在滞后角锁杆44旋转了预定角度的时刻，滞后角锁杆用通路31h被敞开，该滞后角锁杆用通路31h的液压将滞后角锁杆44维持在锁定解除的状态。另一方面，经由滞后角通路74 —滞后角口 110k—排出口 110a—排泄通路72而从滞后角室30b排出工作油。由此，如图10所示，能够使叶片转子20向提前角侧移动从而改变相位。另外，在将叶片转子20保持在预定的最提前角位置与预定的最滞后角位置之间的预定的相位角度的情况下，切换液压控制阀100，如图14(b)和图18所示，选择向提前角室30a和滞后角室30b供给工作油(以大约33%的载荷值被驱动控制)的保持模式(即，泵模式)。如图18所示，在该保持模式下，经由泵70—供给通道71 —供给口 110b—提前角口 IlOf —提前角通路73而向提前角室30a供给工作油，并经由泵70 —供给通路71 —供给口 IlOb —滞后角口 110k—滞后角通路74而向滞后角室30b供给工作油，而且，通过两锁杆用通路31g、32d而向提前角锁杆42和滞后角锁杆44供给工作油的液压来解除锁定，进而，在滞后角锁杆44旋转了预定角度的时刻，滞后角锁杆用通路31h被敞开，该滞后角锁杆用通路31h的液压将滞后角锁杆44维持在锁定解除的状态。即，能够借助作用于提前角室30a和滞后角室30b的液压将叶片转子20保持在预定的中间相位。这样，通过采用向提前角室30a和滞后角室30b供给工作油的载荷值约为33%的泵模式作为保持模式，不必切换为载荷值更大的提前角模式，就能够供给工作油并利用其液压解除锁定机构40 (滞后角限制锁杆44)的锁定并且能够(将叶片转子20相对于壳体转子30的位置)保持在预定的中间相位。另一方面，在向滞后角侧改变相位的情况下，在液压控制阀100从起动时的中间位置暂时切换为提前角模式或保持模式(泵模式)后，如图14 (a)和图19所示，选择向滞后角室30b供给工作油且将提前角室30a的工作油排出(载荷值为0%)的滞后角模式。在该滞后角模式下，借助暂时切换到的提前角模式或保持模式(泵模式)下作用的液压，如图8所示，成为解除滞后角锁杆44的锁定并维持的状态，在该状态下，如图19所示，提前角室30a的工作油经由提前角通路73—提前角口 IlOf —排出口 110a—排泄通路72而被排出，经由泵70—供给通路71 —供给口 110b—滞后角口 110k—滞后角通路74而向滞后角室30b供给工作油。由此，如图11所示，能够使叶片转子20向滞后角侧移动从而改变相位。如上所述，只要不通过提前角通路13 (两锁杆用通路31g、32d)而引导工作油的液压，滞后角锁杆44的锁定就不会解除，因此，在发动机的起动时直到完爆为止，能够将叶片转子20相对于壳体转子30的相位保持在中间位置，由此能够确保发动机的稳定的起动性倉泛。而且，在发动机的起动时在维持锁定机构40的锁定的状态下选择滞后角模式，因此，利用发动机起动时的转动来供给工作油，从而能够防止壳体转子30、叶片转子20等中的滑动部、锁定机构40、其他机构等的异常磨损和部件的破损等，并且由于能够对叶片转子
20施力以使其向滞后角侧旋转，因此能够防止其晃动和敲击声等的产生。再有，液压控制阀100 (电磁致动器140)在载荷值达到最大的一侧，驱动阀柱120以达到将提前角室30a和滞后角室30b的工作油都排出的(对应于使发动机停止时的)排泄模式，因此以最大载荷值(100%)控制除运转过程中以外的(起动时或停止时的)出现率最低的模式，并以较小的载荷值(O 66%)控制运转过程中的出现率较高的其他模式(提前角模式、滞后角模式、保持模式)，从而能够整体上降低消耗的电力，而且能够抑制与消耗的电力对应的发热。在上述实施方式中，示出了具备传递曲轴的旋转力的链轮32a的壳体转子30，然而并不划定于此，传递曲轴的旋转驱动力的构件是形成为其他结构的部件(例如，带齿正时皮带等)的话，可以采用具备与该结构配合的部件(带齿带轮等)的壳体转子。在上述实施方式中，作为锁定机构，示出了采用锁定凸轮41、提前角锁杆42、提前角限制弹簧43、滞后角锁杆44、滞后角限制弹簧45的情况，然而并不划定于此，只要是在提前角侧和滞后角侧分别具备锁杆的结构，也可以采用其他锁定机构。在上述实施方式中，作为保持模式，示出了采用向提前角室30a和滞后角室30b供给工作油的泵模式的情况，然而并不划定于此，也可以采用切断工作油向提前角室30a和滞后角室30b的流动的关闭模式。工业上的可利用性如上所述，本发明的配气正时变更装置能够实现结构的简化、低成本化等，并且能够在发动机起动时维持锁定机构的锁定状态而使相位可靠地保持在最滞后角位置与最提前角位置之间的中间位置，能够防止叶片转子的晃动，能够防止锁定机构中的敲击声和磨损等，而且，能够防止其他机构等的异常磨损、部件的破损、由晃动引起的异常噪声的产生等，能够确保发动机的稳定的起动性能，因此，自不必说能够应用于搭载于机动车等中的内燃式的发动机中，而且对于搭载于二轮车等的小型的发动机等来说也是有用的。
权利要求
1.一种配气正时变更装置，该配气正时变更装置用于变更由凸轮轴驱动而进行开闭的进气门或排气门的开闭正时，该配气正时变更装置具备壳体转子，所述壳体转子与曲轴的旋转连动地在凸轮轴的轴线上旋转；叶片转子，所述叶片转子以能够在预定角度范围相对地旋转的方式被收纳于所述壳体转子的收纳室，从而将所述收纳室分成提前角室和滞后角室两个部分，并且所述叶片转子与凸轮轴一体地旋转；提前角通路，所述提前角通路与所述提前角室连通以供工作油通过；滞后角通路，所述滞后角通路与所述滞后角室连通以供工作油通过；以及锁定机构，所述锁定机构将所述叶片转子相对于所述壳体转子锁定在最提前角位置与最滞后角位置之间的预定的中间位置，并且，借助工作油的液压解除该锁定， 所述配气正时变更装置的特征在于， 所述锁定机构包括提前角锁杆，所述提前角锁杆限制所述叶片转子向提前角侧旋转；和滞后角锁杆，所述滞后角锁杆限制所述叶片转子向滞后角侧旋转， 所述提前角通路形成为引导工作油的液压，以解除所述提前角锁杆和所述滞后角锁杆的锁定， 所述滞后角通路形成为引导工作油的液压，以在借助通过所述提前角通路而被引导的工作油的液压解除锁定后仅维持对所述滞后角锁杆的锁定的解除。
2.根据权利要求I所述的配气正时变更装置，其特征在于， 该配气正时变更装置包括液压控制阀，所述液压控制阀根据发动机的运转状态选择提前角模式、滞后角模式、保持模式和排泄模式中的任一模式，所述提前角模式是向所述提前角室供给工作油并将所述滞后角室的工作油排出的模式，所述滞后角模式是向所述滞后角室供给工作油并将所述提前角室的工作油排出的模式，所述保持模式是保持在预定的中间相位的模式，所述排泄模式是排出所述提前角室的工作油和所述滞后角室的工作油的模式， 所述液压控制阀在发动机起动时选择所述滞后角模式。
3.根据权利要求I或2所述的配气正时变更装置，其特征在于， 所述提前角通路形成为分支成提前角室通路和两锁杆用通路，所述提前角室通路用于相对于所述提前角室供给和排出工作油，所述两锁定杆用通路用于相对于所述提前角锁杆和所述滞后角锁杆供给和排出工作油， 所述滞后角通路形成为分支成滞后角室通路和滞后角锁杆用通路，所述滞后角室通路用于相对于所述滞后角室供给和排出工作油，所述滞后角锁杆用通路用于相对于所述滞后角锁杆供给和排出工作油。
4.根据权利要求3所述的配气正时变更装置，其特征在于， 所述滞后角锁杆用通路形成为在锁定时，由所述滞后角锁杆封闭；在解除锁定时，借助所述滞后角锁杆的移动而敞开，从而向所述滞后角锁杆引导工作油的液压。
5.根据权利要求3或4所述的配气正时变更装置，其特征在于， 所述壳体转子包括壳体部件，所述壳体部件具有用于划定隔离室的隔离壁，所述隔离室与所述收纳室隔开以配置所述锁定机构；背面部件，所述背面部件形成为能够相对于所述壳体部件自由装卸，以封闭所述壳体部件的背面侧，并且所述背面部件被支承成能够相对于凸轮轴自由转动；以及罩部件，所述罩部件形成为能够相对于所述壳体部件自由装卸，以与所述隔离壁一起划定出所述隔离室，所述两锁杆用通路和滞后角锁杆用通路由所述壳体部件和所述背面部件划定出。
6.根据权利要求I至5中的任一项所述的配气正时变更装置，其特征在于， 所述锁定机构包括锁定凸轮，所述锁定凸轮穿过在所述隔离壁所设置的贯通孔而与所述叶片转子连结成一体地旋转，并且所述锁定凸轮与所述提前角锁杆及滞后角锁杆卡合及脱离；提前角限制弹簧，所述提前角限制弹簧对所述提前角锁杆施力以使其与所述锁定凸轮卡合从而锁定；和滞后角限制弹簧，所述滞后角限制弹簧对所述滞后角锁杆施力以使其与所述锁定凸轮卡合从而锁定。
全文摘要
本发明提供一种配气正时变更装置，在起动时将叶片转子保持在中间位置以防止晃动，防止敲击声和磨损等。该装置具备壳体转子(30)、叶片转子(20)、与提前角室连通以供工作油通过的提前角通路(13)、与滞后角室连通以供工作油通过的滞后角通路(14)以及将叶片转子相对于壳体转子锁定于中间位置并且借助工作油的液压解除该锁定的锁定机构(40)，锁定机构包括提前角锁杆(42)和滞后角锁杆(44)，提前角通路(13)引导工作油的液压以解除提前角锁杆和滞后角锁杆的锁定，滞后角通路(14)引导工作油的液压以仅维持对滞后角锁杆的锁定的解除。能够在发动机起动时将叶片转子的相位保持在中间位置，能够确保发动机的稳定的起动性能。
文档编号F02D13/02GK102808669SQ20121017776
公开日2012年12月5日 申请日期2012年5月31日 优先权日2011年5月31日
发明者斋藤匡一, 菅野弘二, 中西良, 浦野贵裕 申请人:株式会社三国