CN101135254A - 气门正时控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种气门正时控制装置，包括：驱动侧转动件(1A、1B)；从动侧转动件(3A、3B、3C)；多个液压室(5)，各包括提前角室(51)和延迟角室(52)；多个叶片(4)，各将液压室(5)分成提前角室(51)和延迟角室(52)；中间件(2A、2B、2C、2D)，其一部分设置在液压室(5)中，并可与驱动侧转动件(1A、1B)和从动侧转动件(3A、3B、3C)接合；以及接合件(7A、7B、7C)，用来使中间件(2A、2B、2C、2D)与驱动侧转动件(1A、1B)或从动侧转动件(3A、3B、3C)二者之任一接合。

Description

气门正时控制装置
技术领域
本发明总体上涉及一种气门正时控制装置。更具体地，本发明涉及一种气门正时控制装置，用来基于发动机的运转状态，对内燃机的进气门和排气门至少之一的开闭正时进行控制。
背景技术
JP 11-294121A中披露了一种已知的叶片式气门正时控制装置。所披露的气门正时控制装置为，通过使工作流体相对于流体室(形成在壳件和叶片转子之间)供给和排出，对内燃机气门的开闭正时进行控制。壳件是转动件之一，其与带轮或链轮以一体方式转动，带轮或链轮与内燃机的曲轴同步方式转动。叶片转子是另一个转动件，包括用来将流体室分成两个操作室的叶片，并且在壳件的径向内侧转动。叶片转子设置成与壳件同轴并可转动，并且，与用于开闭内燃机气门的内燃机凸轮轴一体方式转动。两个操作室为提前角室和延迟角室，通过将工作流体供给提前角室，使叶片转子与壳件的相对转动相位在提前角方向移置，以及，通过将工作流体供给延迟角室，使叶片转子与壳件的相对转动相位在延迟角方向移置。利用叶片将提前角室和延迟角室彼此隔开。然后，对提前角室和延迟角室中的液压进行调节，从而控制壳件与叶片转子之间的相对转动相位。也就是，响应于发动机的运转状态，对凸轮轴相对曲轴的转动进行控制，从而控制气门的开闭正时。控制性能取决于液压室的容积和承压面积等。
例如，在内燃机起动以及怠速驱动状态等情况下，将进气门控制在最大延迟角侧，然后，响应于内燃机的转数增加，将进气门控制为向提前角侧。用内燃机的动力驱动工作流体(例如机油)，并且响应于内燃机的转数，用具有抽吸能力的油泵供给工作流体。在内燃机转数较低的情况下，液压较低，因此，为了保证必要的响应性，需要提供足够的液压室容积和承压面积。
另一方面，当内燃机运行至稳定运转状态，应当响应于发动机的运转状态在提前角侧和延迟角侧之间对进气门进行适当控制。然而，由于使用机油作为内燃机或者传动机构的润滑剂，温度的升高可能导致机油粘度降低。结果，容易发生泄漏，从而导致液压的降低。此外，因为通常设置在液压系统处的压力控制阀，不能对响应于内燃机转数而增大的油泵抽吸力进行全部利用。据此，会达不到所要求的操作响应性。为了提高响应性，减小液压室的容积是比较有效的。然而，这会减小产生的扭矩，从而劣化控制能力，尤其是在低转数时的控制能力。
因此，需要这样一种气门正时控制装置，该气门正时控制装置具有不受内燃机转数影响的良好操作响应性。
发明内容
根据本发明的一个方面，一种气门正时控制装置包括：驱动侧转动件，与内燃机的曲轴同步方式转动；从动侧转动件，与驱动侧转动件同轴方式布置，并且与控制内燃机气门开闭正时的凸轮轴同步转动；多个液压室，形成在驱动侧转动件与从动侧转动件之间，并且各包括提前角室和延迟角室，通过将流体供给提前角室，提前角室将从动侧转动件相对于驱动侧转动件的相对转动相位在提前角方向移置，通过将流体供给延迟角室，延迟角室将从动侧转动件相对于驱动侧转动件的相对转动相位在延迟角方向移置；多个叶片，设置于驱动侧转动件或从动侧转动件，并且各叶片将液压室分成提前角室和延迟角室；中间件，其一部分设置在液压室中，并且可与驱动侧转动件和从动侧转动件接合；以及接合件，用于响应于内燃机的运转状态使中间件与驱动侧转动件或从动侧转动件接合。
根据上述发明，响应于内燃机的运转状态，中间件可与转动件中的任一接合。取决于部分设置在液压室中的中间件与哪个转动件接合，使承压面积也就是叶片面积可变。可选择地，使液压室的容积可变。据此，响应于内燃机的转数，可以调节液压室的容积和承压面积。能够提供具有优异操作响应性而与内燃机转数无关的气门正时控制装置。在可选方法中，通过使流体向多个液压室的供给路径堵塞，可以减小液压室的承压面积。然而，根据这种方法，要求所用的液压管路进行很大改变。另一方面，根据上述实施例，液压室的容积是可变的，同时还保留流体相对液压室的供给和排出路径，从而以简单的结构提高操作响应性。
优选的是，可变气门控制装置进一步包括：偏置装置，用于在一方向偏置接合件，在该方向上，中间件与驱动侧转动件或从动侧转动件中设置叶片的一个转动件相接合；以及，接合切换装置，用于克服偏置装置的偏置力，移置接合件的位置，以解除中间件与驱动侧转动件或从动侧转动件中设置叶片的一个转动件之间的接合，同时，使中间件与从动侧转动件或从动侧转动件中未设置叶片的另一转动件接合。
据此，由偏置装置使接合件偏置，从而使中间件与设置叶片的一个转动件彼此接合。因此，在诸如内燃机起动的初始阶段，能够获得最大的液压室容积和承压面积。另外，因为通过接合切换装置使接合件在与偏置方向相反的方向移置，在需要时能够减小液压室的容积和承压面积，从而提高操作响应性。
另外，优选的是，中间件布置成被彼此相对的驱动侧转动件和从动侧转动件在其径向夹在中间，以及，接合件设置成可在驱动侧转动件和从动侧转动件的径向移置。
根据这种结构，中间件可构成完整的单个叶片。然后，当中间件与设置叶片的一个转动件接合时，可以将中间件用作叶片。在中间件与没有设置叶片的另一转动件接合的情况下，使中间件也就是叶片固定，也就是，中间件作用为液压室的固定壁。因此，使多个液压室中的至少一个暂时不用作液压室，同时保持工作流体的供给和排出通路。结果，可以减小液压室的容积和承压面积，从而，改善操作响应性。
此外，优选的是，利用流体的液压，或者利用驱动侧转动件或从动侧转动件因转动产生的离心力，接合切换装置移置接合件的位置。
在内燃机起动时，工作流体的供给较少且液压较低。因此，为了获得所需扭矩，需要最大的液压室容积和承压面积。另一方面，当内燃机的转数增大时，期望减小液压室的容积和承压面积，以实现瞬时控制。当内燃机的转数增大时，驱动侧转动件和从动侧转动件的转数也增大。据此，通过承受随转动件转数增加而增大的离心力，使接合件在两个转动件径向向外的方向移置。于是，使液压室的容积和承压面积减小，从而以简单的结构提高操作响应性。此外，当转动件的转数增大时，可以获得足够的工作流体供给和液压。因此，由于工作流体的压力能够使接合件移置，从而实现可靠且精确的控制。
此外，优选的是，中间件布置成被彼此相对的驱动侧转动件和从动侧转动件在其转动轴方向夹在中间，以及，接合件设置成可在驱动侧转动件和从动侧转动件的转动轴方向移置。
当中间件与设置叶片的转动件接合时，可以使用中间件作为叶片。在中间件与没有设置叶片的转动件接合时，可以使用中间件作为液压室的固定壁。因此，可以使设置中间件的液压室的容积和承压面积减小，以提高操作响应性。
此外，优选的是，布置在液压室中的中间件连续方式形成在其周向。
根据上述结构，将中间件的各部分设置在以周向方式布置的多个液压室处。也就是，中间件可以设置于所有液压室。此外，通过在周向进行连接，中间件的各部分构成单个中间件。因此，通过在使中间件的各部分彼此连接的一个部分处的接合，可以对各液压室中中间件的功能整体方式进行切换或者改变。根据这种结构，无论是各液压室之间的液压相等的情况还是有意使其不平衡的情况，在液压室之间实现适当的平衡都比较容易。结果，可以实现具有优异操作响应性的气门正时控制装置。
此外，优选的是，与设置在各液压室中的叶片的周向长度相比，在一个液压室中利用接合件与驱动侧转动件或从动侧转动件接合的中间件包括更长的周向长度。
根据上述中间件，在与设置叶片的一个转动件接合时起叶片作用，总是起叶片作用的转动件与起叶片作用的中间件部分相比，后者的周向长度更长。在与一个转动件分离并与没有设置叶片的另一个转动件接合之后，中间件应当回位到初始状态，初始状态为中间件与设置叶片的一个转动件接合的状态。由于使接合件偏置在与转动件中的一个接合的方向，所以，中间件可以回位到初始状态，只要转动件中的一个与中间件的位置彼此相配即可。在中间件的周向长度较长的情况下，其在液压室中可移动的距离较小，因此，可以比较容易地进行转动件之一与中间件之间的定位。在中间件与上述另一个转动件接合之后，就保证了足够的可移动距离用于上述一个转动件的叶片，叶片独立调节两个转动件之间的相对转动相位。因此，液压室的承压面积是可变的，以及，中间件可以容易地回位到初始位置，从而提供具有优异操作响应性的气门正时控制装置。
此外，优选的是，接合切换装置利用流体的液压移置接合件的位置。
内燃机起动时，工作流体的供给较小且液压较低。因此，为了获得所需扭矩，需要最大的液压室容积和承压面积。另一方面，当内燃机的转数增大时，期望减小液压室的容积和承压面积，以实现瞬时控制。当转动件的转数增大时，可以获得足够的工作流体供给和液压。因此，利用工作流体的压力可以移置接合件，从而实现可靠且精确的控制。
附图说明
根据下文结合附图进行的详细描述，本发明的这些以及其它的目的和优点将更为明了，其中：
图1是沿根据本发明第一实施例气门正时控制装置的转动轴的剖视图；
图2是图1的垂直剖视图，用于例示驱动侧转动件、从动侧转动件、以及中间件的初始状态(也就是，在接合切换操作之前的状态)；
图3A是垂直于气门正时控制装置转动轴的剖视图，用于例示接合切换操作即刻之前的状态；
图3B是接合件和从动侧转动件之间接合部分的放大图；
图4A是垂直于气门正时控制装置转动轴的剖视图，用于例示接合切换操作即刻之后的状态；
图4B是接合件和驱动侧转动件之间接合部分的放大图；
图5A是垂直于气门正时控制装置转动轴的剖视图，用于例示接合切换操作之后的状态；
图5B是接合件和驱动侧转动件之间接合部分的放大图；
图6是垂直于气门正时控制装置转动轴的剖视图，用于例示根据第一实施例的可选实施例的中间件；
图7是例示接合切换操作和相位控制实例的时序图；
图8是沿根据第二实施例气门正时控制装置的转动轴的剖视图；
图9是图8的垂直剖视图，用于例示驱动侧转动件、从动侧转动件、以及中间件的初始状态(也就是，接合切换操作之前的状态)；
图10是例示从动侧转动件和中间件之间接合关系的轴侧图；
图11A是例示从动侧转动件的平面图；
图11B是例示中间件的平面图；
图12A是垂直于气门正时控制装置转动轴的剖视图，用于例示接合切换时刻的状态；
图12B例示接合切换操作即刻之前的状态；
图12C例示接合切换操作即刻之后的状态；
图13A是垂直于气门正时控制装置转动轴的剖视图，用于例示接合切换操作之后的状态；
图13B例示接合切换操作之后的状态；
图14A和图14B是平面图，分别例示根据第二实施例可选实施例的从动侧转动件和中间件；以及
图15是例示根据本发明第一和第二实施例的气门正时控制装置结构的图。
具体实施方式
下面参照附图对本发明的实施例进行说明。
下面说明第一实施例。图1是在气门正时控制装置转动轴方向的剖视图，该气门正时控制装置用来基于发动机(亦即内燃机)的运转状态控制发动机的进气门和排气门中至少一个的开闭正时。图2是图1的垂直剖视图。图15是例示气门正时控制装置结构的图。如图1、图2、和图15所示，根据第一实施例的叶片式气门正时控制装置包括驱动侧转动件1A、从动侧转动件3A、液压室5、以及叶片4。各叶片4设置成这样一种部件，其包括用于分割液压室5的部分。因此，本发明既不为叶片4结构(诸如块状及板状)的不同所限制，也不为叶片4是与转动件一体方式形成还是独立方式形成所限制。
驱动侧转动件1A可与发动机6的曲轴15在图2中R方向同步方式转动。从动侧转动件3A设置成与驱动侧转动件1A同轴，并可相对其转动。另外，从动侧转动件3A与凸轮轴10(用于开闭发动机6的气门14)成一体在R方向转动。根据本实施例，如图1和图2所示，驱动侧转动件1A是安装于内转子径向外侧的外转子，内转子是从动侧转动件3A。外转子1A包括链轮(或带轮)11A、壳体12A、以及板件13A。经由正时链或正时带将发动机6的驱动力传动至链轮11A。
在外转子1A与内转子3A之间形成多个液压室5。利用叶片4将各液压室5分成提前角室51和延迟角室52。当向提前角室51供给工作流体诸如机油时，使内转子3A与外转子1A的相对转动相位在相位提前的方向移置。另一方面，当向延迟角室52供给机油时，使内转子3A与外转子1A的相对转动相位在相位延迟的方向移置。也就是，因为使工作流体相对液压室5供给和排出，调节上述相对转动相位。图2例示内转子3A与外转子1A的相对转动相位位于最大延迟角侧的状态。例如，当从图2中的状态开始，经由各提前角油路55向提前角室51供给机油时，内转子3A在例示于图2液压室5中的箭头方向相对外转子1A转动。也就是，使内转子3A在提前角方向移置。此时，经由各延迟角油路56将延迟角室52中可能有的机油从中排出。叶片4可以设置在外转子1A或内转子3A的一个之中。根据本实施例，叶片4设置在内转子3A处。
例示于图1和图2中的中间件2A可与外转子1A和内转子3A接合。中间件2A的至少一部分布置在液压室5内。根据本实施例，用中间件2A构成用于各液压室5的多个叶片4中的一个。响应于发动机6的运转状态，中间件2A经由销件7A(接合件)而与外转子1A和内转子3A中的一个接合。
在中间件2A与内转子3A(作为设置叶片4的转动件)彼此接合的方向上，用弹簧8A(偏置装置)使销件7A偏置。在初始状态(如图2所示的状态)下，中间件2A与内转子3A接合。此时，中间件2A起到叶片4的作用。然后，接合切换装置9A克服弹簧8A的偏置力使销件7A的位置移置。接合切换装置9A解除内转子3A与中间件2A之间的接合，同时使没有设置叶片4的外转子1A与中间件2A接合。此时，中间件2A起到外转子1A壁面的作用。也就是，取决于中间件2A是与外转子1A接合还是与内转子3A接合，液压室5的容积、油压承受面积等有所改变。接合切换装置9A用于移置销件7A的位置，使得中间件2A可以与外转子1A或内转子3A中的一个接合，下文中，将由接合切换装置9A执行的操作称为接合切换操作。
利用油压(流体的液压)或者伴随外转子1A或内转子3A的转动而产生的离心力，接合切换装置9A使销件7A的位置发生移置。根据本实施例，设置接合切换油路作为与提前角油路55或延迟角油路56分开的接合切换装置9A。
除了图1和图2之外，还参照图3至图5对根据本实施例的气门正时控制装置的操作进行说明。图3A、图4A和图5A是垂直于外转子1A和内转子3A转动轴的剖视图。图3B、图4B和图5B是销件7A与内转子3A或外转子1A之间接合部分的放大图。如上所述，图2是图1的垂直剖视图，用于图示外转子1A、内转子3A、以及中间件2A的初始状态(也就是，在接合切换操作之前的状态)。在图2中，内转子3A对外转子1A的相对转动相位位于最大延迟角侧，并且以上述方式使其向提前角侧移置。
图3A和图3B各例示接合切换操作即将进行之前的状态。图4A和图4B各例示接合切换操作刚执行之后的状态。图3A、图3B、图4A和图4B各例示位于最大提前角侧的相对转动相位。然而，接合切换操作并非必须在最大提前角相位处执行，而是也可以在中间相位处执行。更具体地，图3A例示可以执行接合切换操作处的内转子3A与外转子1A的相对转动相位(下文称之为“两转子的相对转动相位”)。用中间件2A销孔29A内的弹簧8A使销件7A偏置，以将其插进内转子3A的销孔39A中。这样，中间件2A与内转子3A彼此接合。在此相对转动相位处，中间件2A的销孔29A和外转子1A的销孔19A彼此连通。如图3A所示，当经由接合切换油路9A向中间件2A的销孔29A供给机油时，克服弹簧8A的偏置力，使销件7A移动而插进外转子1A的销孔19A中，如图4A所示。据此，将中间件2A的功能从设置于内转子3A的叶片4改变为外转子1A壁面的一部分。
图5A和图5B各例示在接合切换操作之后的状态。在中间件2A与外转子1A接合的状态下两个转子1A和3A彼此相对转动时，阻止经由接合切换油路9A向中间件2A的销孔29A供给机油。然而，销件7A中因弹簧8A作用而向内转子3A偏置的一端与内转子3A的端面接合。销件7A的另一端仍位于外转子1A的销孔19A内，因此而保持中间件2A与外转子1A之间的接合。
在图2所示状态下，通过相对四个液压室5进行机油供给或排出，调节两个转子1A和3A的相对转动相位。在图5A所示状态下，通过固定一个液压室5处于适当位置，与此同时相对三个液压室5进行机油供给或排出，调节两个转子1A和3A的相对转动相位。也就是，使液压室5的容积和油压承受面积改变，从而控制两个转子1A和3A的相对转动相位。另外，可以设置多个中间件2A，使得可以实现液压室5的容积和油压承受面积的变化在较大范围内进行。
图6是垂直于外转子1A和内转子3A转动轴的剖视图，用于说明根据第一实施例的可选实施例的中间件2C。图2至图5中所示的中间件2A布置成由彼此相对的外转子1A和内转子3A在径向夹于其间，并且起到一个叶片4的作用。另外，借助于在两个转子1A和3A的径向可移置的销件7A，中间件2A选择方式与外转子1A或内转子3A中的一个接合。图6中的中间件2C也布置成被彼此相对的外转子1A和内转子3C在径向夹于其间。然后，用弹簧8C使中间件2C偏置，并且借助于设置成在两个转子1A和3C径向可移置的销件7C，中间件2C选择方式与外转子1A或内转子3C接合。然而，在这种情况下，中间件2C并未作用为一个叶片4的全部，而是起到一个叶片4的一部分的作用，如图6所示。即使采用图6所示中间件2C的形状，也会改变液压室5的容积和油压承受面积。
图7是例示接合切换操作和相位控制实施例的时序图。图7中“A”表示使内转子3A位于如图3A所示的提前角侧然后使中间件2A与内转子3A彼此连接的状态。图7中“B”表示使内转子3A位于如图2所示的延迟角侧然后使中间件2A与内转子3A彼此连接的状态。图7中“C”表示使内转子3A位于如图4A所示的提前角侧然后使中间件2A与外转子1A彼此连接的状态。图7中“D”表示使内转子3A位于如图5A所示的延迟角侧然后使中间件2A与外转子1A彼此连接的状态。
在发动机速度较低诸如发动机6起动时的情况下，发动机6的液压较低。用OCV信号(机油控制阀信号)调节两个转子1A和3A的相对转动相位。例如，因为OCV信号的上升将相对转动相位从提前角侧改变至延迟角侧(在t1和t3时刻附近)。另一方面，因为OCV信号的下降使相对转动相位从延迟角侧改变至提前角侧(在t2和t4时刻附近)。此时，中间件2A和内转子3A彼此连接，并且在前述A和B状态之间实施相位变换。
在发动机速度增大的情况下，发动机6的液压也增大(t5时刻附近)。在t5时刻附近，经由接合切换油路9A向销孔39A然后向销孔29A供给机油，同时使相对转动相位位于提前角侧。中间件2A与内转子3A分离然后与外转子1A接合(也就是，从A状态改变至C状态)，如图3A和图4A所示。之后，例如，因为OCV信号的上升，使相对转动相位从提前角侧移置至延迟角侧(在t6和t8时刻附近)，或者，因为OCV信号的下降，使相对转动相位从延迟角侧移置至提前角侧(在t7和t9时刻附近)。此时，中间件2A与外转子1A彼此接合，并且在前述的C状态和D状态之间实施相位变换。在t1、t2、t3、和t4时刻附近相位变换角的转变时间，以及在t6、t7、t8、和t9时刻附近相位变换角的转变时间，两者相比较后者更短。也就是，当发动机6液压处于较高水平，减小液压室5的容积和油压承受面积，可以减少相位变换的转变时间，因此可以改善响应性。
发动机6停机之后再起动时，使已与外转子1A接合的中间件2A再次与内转子3A接合。在发动机停止之后，发动机6的液压降低，并且不再经由接合切换油路9A供给机油。因此，由弹簧8A的偏置力使销件7A向内转子3A移置。在发动机起动时，内转子3A和外转子1A之间的相对转动相位是不稳定的，并且在延迟角侧和提前角侧之间改变。此时，销件7A移置进入内转子3A的销孔39A中，从而使内转子3A与中间件2A彼此接合。当然，在这种情况下，可以在发动机起动或者停止时，将相对转动相位主动(有意设计为)改变至进行接合切换操作的最大延迟角侧等处，使得内转子3A与中间件2A彼此接合。
下面，参照图8至图15对第二实施例进行说明。图8是根据第二实施例的气门正时控制装置的剖视图。图9是图8的垂直剖视图。如图8和图9所示，根据第二实施例的叶片式气门正时控制装置包括驱动侧转动件1B、从动侧转动件3B、液压室5、以及叶片4。
驱动侧转动件1B可与发动机6的曲轴15在图9的R方向同步方式转动。从动侧转动件3B设置成与驱动侧转动件1B同轴且可相对于驱动侧转动件1B转动。另外，从动侧转动件3B与凸轮轴10(用于开闭发动机6的气门14)一体方式在R方向转动。根据本实施例，如图8和图9所示，驱动侧转动件1B是固定于内转子径向外侧的外转子，内转子是从动侧转动件3B。外转子1B包括链轮(或带轮)11B、壳体12B、以及板件13B。经由正时链或正时带将发动机6的驱动力传动至链轮11B。
在外转子1B与内转子3B之间形成多个液压室5。利用叶片4将各液压室5分成提前角室51和延迟角室52。当向提前角室51供给工作流体诸如机油时，使内转子3B与外转子1B的相对转动相位在相位提前的方向移置。另一方面，当向延迟角室52供给机油时，使内转子3B与外转子1B的相对转动相位在相位延迟的方向移置。也就是，因为工作流体相对液压室5的供给和排出，对上述相对转动相位进行调节。图9例示内转子3B与外转子1B的相对转动相位位于最大延迟角侧的状态。例如，当从图9的状态经由各提前角油路55向提前角室51供给机油时，内转子3B在图9中示于液压室5中的箭头方向相对外转子1B转动。也就是，使内转子3B在提前角方向移置。此时，将延迟角室52中可能存在的机油经由各延迟角油路56从中排出。叶片4可以设置于外转子1B或内转子3B。根据本实施例，叶片4设置于内转子3B。
图8和图9所示的中间件2B可与外转子1B及内转子3B接合。中间件2B的至少一部分布置在液压室5内。根据本实施例，用于各液压室5的多个叶片4中的一个由中间件2B构成。响应于发动机6的运转状态，中间件2B经由销件7B(接合件)与外转子1B和内转子3B中的一个接合。
图10是例示内转子3B和中间件2B之间接合关系的轴测图。图11A和图11B分别是内转子3B和中间件2B的平面图。如图8至图11所示，中间件2B定位成由彼此相对的外转子1B和内转子3B在其转动轴方向夹在中间。于是，借助于在外转子1B和内转子3B的转动轴方向可移置的销件7B，中间件2B与外转子1B或内转子3B接合。中间件2B包括操作部2a、2b、2c和2d、以及连接部2e。在中间件2B与内转子3B接合的情况下，操作部2a至2d与设置于内转子3B的叶片4一起起到叶片的作用。通过连接部2e，使布置在各液压室5中的操作部2a至2d在周向彼此连接。据此，在中间件2B的一个部分也就是连接部2e处，就能整体地改变或者移动分别位于多个液压室5中的操作部2a至2d的位置。根据本实施例，在一个操作部例如操作部2a处，形成用于容纳销件7B的销孔29B。如图11A和图11B所示，设置在内转子3B处的各叶片4的周向长度C1与各操作部2a至2d的周向长度C2彼此相等。由彼此接合的内转子3B和中间件2B构成各叶片4。
用弹簧8B(偏置装置)使销件7B偏置于中间件2B与内转子3B(作为设置叶片4的转动件)彼此接合的方向。中间件2B与内转子3B接合成为初始状态(诸如图9所示的状态)。此时，中间件2B起到叶片4的作用。然后，接合切换装置9B克服弹簧8B的偏置力使销件7B的位置移置。接合切换装置9B解除内转子3B与中间件2B之间的接合，使没有设置叶片4的外转子1B与中间件2B接合。此时，中间件2B起到外转子1B壁面的作用。也就是，取决于中间件2B是与外转子1B接合还是与内转子3B接合，改变液压室5的容积、油压承受面积等。由接合切换装置9B执行的操作，使销件7B的位置移置，从而中间件2B可以与外转子1B或内转子3B接合，下文将此操作称为接合切换操作。
接合切换装置9B利用油压移置销件7B的位置。根据本实施例，设置独立于提前角油路55或延迟角油路56的接合切换油路，作为接合切换装置9B。
除了图8至图11之外，参照图12和图13对根据本实施例的气门正时控制装置的操作进行说明。图12A和图13A是垂直于外转子1B和内转子3B转动轴的剖视图。图12B、图12C和图13B是销件7B与内转子3B或外转子1B之间接合部分的放大图。如上所述，图9是图8的垂直剖视图，用于说明外转子1B、内转子3B、和中间件2B的初始状态(也就是，在接合切换操作之前的状态)。在图9中，内转子3B对外转子1B的相对转动相位位于最大延迟角侧，并且以前述的方式改变到提前角侧。
图12B例示接合切换操作即刻之前的状态。图12C例示接合切换操作即刻之后的状态。另外，图12A至图12C例示位于最大提前角侧的相对转动相位。然而，并非必须在最大提前角相位处执行接合切换操作，也可以在中间相位处执行该操作。此外，图12A例示内转子3B对外转子1B的相对转动相位(下文称之为“两转子的相对转动相位”)，在该相位处可以执行接合切换操作。由中间件2B销孔29B内的弹簧8B使销件7B偏置，以将其插进内转子3B的销孔39B。因此，中间件2B与内转子3B彼此接合。在此相对转动相位，中间件2B的销孔29B和外转子1B的销孔19B彼此连通。当经由接合切换油路9B向中间件2B的销孔29B供给机油时，如图12B所示，克服弹簧8B的偏置力，使销件7B移动以插进外转子1B的销孔19B中，如图12C所示。据此，使中间件2B的功能从设置于内转子3B的叶片4改变为外转子1B壁面的一部分。
图13A和图13B各例示接合切换操作之后的状态。在中间件2B与外转子1B接合的状态下两个转子1B和3B彼此相对转动时，阻止经由接合切换油路9B向中间件2B的销孔29B供给机油。然而，销件7B中因弹簧8B的作用朝向内转子3B偏置的一端与内转子3B的端面接合。销件7B的另一端仍位于外转子1B的销孔19B内，并因此保持中间件2B与外转子1B之间的接合。
在图9所示的状态下，利用四个液压室5的全部容量对两个转子1B和3B的相对转动相位进行调节。在图13A所示的状态下，通过使机油相对液压室5的部分容积进行供给和排出，调节两个转子1B和3B的相对转动相位。也就是，改变液压室5的容积和油压承受面积，从而控制两个转子1B和3B的相对转动相位。另外，中间件2B并非必须改变所有液压室5的容积，而是允许其只改变部分液压室5的容积。在如本实施例中那样改变所有液压室5的容积的情况下，可以获得在接合切换操作前后具有良好平衡液压的气门正时控制装置。当然，在此情况下，可以有意设计(主动地)使各液压室5的容积变化彼此不同。
图7也可应用于例示根据第二实施例的接合切换操作和相位控制的实例。图7中“A”表示使内转子3B如图12A所示位于提前角侧然后使中间件2B与内转子3B如图12B所示彼此连接的状态。图7中“B”表示使内转子3B如图9所示位于延迟角侧然后使中间件2B与内转子3B如图8所示彼此连接的状态。图7中“C”表示使内转子3B如图12A所示位于提前角侧然后使中间件2B与外转子1B如图12C所示彼此连接的状态。图7中“D”表示使内转子3B如图13A所示位于延迟角侧然后使中间件2B与外转子1B如图13B所示彼此连接的状态。
在发动机速度较低例如在发动机6起动时的情况下，发动机6的液压较低。用OCV信号(机油控制阀信号)调节两个转子1B和3B的相对转动相位。例如，因为OCV信号的上升将相对转动相位从提前角侧改变至延迟角侧(在t1和t3时刻附近)。另一方面，因为OCV信号的下降使相对转动相位从延迟角侧改变至提前角侧(在t2和t4时刻附近)。此时，使中间件2B与内转子3B彼此连接，并且在前述的A状态和B状态之间实施相位变换。
在发动机速度增大的情况下，发动机6的液压也增大(t5时刻附近)。在t5时刻附近，经由接合切换油路9B向销孔39B然后向销孔29B供给机油，同时使相对转动相位位于提前角侧。中间件2B与内转子3B分离然后与外转子1B接合(也就是，从A状态改变至C状态)，如图12C所示。之后，例如，因为OCV信号的上升使相对转动相位从提前角侧移置至延迟角侧(在t6和t8时刻附近)，或者因为OCV信号的下降从延迟角侧移置至提前角侧(在t7和t9时刻附近)。此时，中间件2B与外转子1B彼此接合，并且在前述的C状态和D状态之间实施相位变换。在t1、t2、t3、和t4时刻附近相位变换角的转变时间，在t6、t7、t8、和t9时刻附近的相位变换角的转变时间，两者相比后者较短。也就是，当发动机6液压较高的状态下减小液压室5的容积和油压承受面积时，可以缩短相位变换的转变时间，因此可以改善响应性。
发动机6停止之后重起动时，使已与外转子1B接合的中间件2B再次与内转子3B接合。在发动机停止之后，发动机6的液压降低，并且不再经由接合切换油路9B供给机油。因此，由弹簧8B的偏置力使销件7B向内转子3B移置。在发动机起动时，内转子3B与外转子1B之间的相对转动相位是不稳定的，并且在延迟角侧与提前角侧之间变化。此时，将销件7B移置进入内转子3B的销孔39B中，从而使内转子3B与中间件2B彼此接合。当然，在这种情况下，发动机起动或者停止时，可以积极地将相对转动相位变换至能进行接合切换操作的最大延迟角侧等处，在该处使内转子3B与中间件2B可能彼此接合。
图14A和图14B分别是根据第二实施例的可选实施例的内转子3B和中间件2B的平面图。根据上述第二实施例，如图11A和图11B所示，内转子3B的叶片4的周向长度C1与操作部2a的周向长度C2彼此相等。如此，由内转子3B和中间件2B彼此接合构成一个叶片4。根据此可选实施例，如图14A和图14B所示，与操作部2f(对应于第二实施例中的操作部2a)的周向长度C4相比，内转子3B的叶片4的周向长度C3较短。也就是，至少在一个液压室5中，利用销件7B而与内转子3B或外转子1B接合的中间件2D，其在周向的长度比叶片4的周向长度更长。结果，在内转子3B与外转子1B之间的相对转动相位不稳定的状态下，诸如在发动机6起动时，可以使中间件2D的可动范围较小，从而能够容易地恢复初始状态。另外，由于在发动机6转数较高时使用设置于内转子3B的叶片4，能够获得具有高精度的相位变换。

Claims (8)

1.一种气门正时控制装置，包括：
驱动侧转动件(1A、1B)，与内燃机(6)的曲轴(15)同步转动；
从动侧转动件(3A、3B、3C)，与所述驱动侧转动件(1A、1B)同轴布置，并与凸轮轴(10)同步转动，所述凸轮轴(10)控制所述内燃机(6)的气门(14)的开闭正时；
多个液压室(5)，形成在所述驱动侧转动件(1A、1B)与所述从动侧转动件(3A、3B、3C)之间，并且各包括提前角室(51)和延迟角室(52)，通过向所述提前角室(51)供给流体，所述提前角室(51)在提前角方向移置所述从动侧转动件(3A、3B、3C)相对于所述驱动侧转动件(1A、1B)的相对转动相位，通过向所述延迟角室(52)供给流体，所述延迟角室(52)在延迟角方向移置所述从动侧转动件(3A、3B、3C)相对于所述驱动侧转动件(1A、1B)的相对转动相位；
多个叶片(4)，设置于所述驱动侧转动件(1A、1B)和所述从动侧转动件(3A、3B、3C)中的任一转动件，以及，各所述叶片(4)将所述液压室(5)分成所述提前角室(51)和所述延迟角室(52)；
中间件(2A、2B、2C、2D)，其一部分设置于所述液压室(5)中，并且可与所述驱动侧转动件(1A、1B)和所述从动侧转动件(3A、3B、3C)接合；以及
接合件(7A、7B、7C)，响应于所述内燃机(6)的运转状态，使所述中间件(2A、2B、2C、2D)与所述驱动侧转动件(1A、1B)和所述从动侧转动件(3A、3B、3C)二者中任一转动件接合。
2.根据权利要求1所述的气门正时控制装置，进一步包括：偏置装置(8A、8B)，用于在一方向偏置所述接合件(7A、7B、7C)，在该方向所述中间件(2A、2B、2C、2D)与所述驱动侧转动件(1A、1B)和所述从动侧转动件(3A、3B、3C)二者中任一设置有所述叶片(4)的一个转动件相接合；以及，接合切换装置(9A、9B)，用于克服所述偏置装置(8A、8B)的偏置力，移置所述接合件(7A、7B、7C)的位置，以解除所述中间件(2A、2B、2C、2D)与所述驱动侧转动件(1A、1B)和所述从动侧转动件(3A、3B、3C)二者中任一设置有所述叶片(4)的一个转动件之间的接合，同时，使所述中间件(2A、2B、2C、2D)与所述驱动侧转动件(1A、1B)和所述从动侧转动件(3A、3B、3C)二者之中未设置所述叶片(4)的另一个转动件接合。
3.根据权利要求2所述的气门正时控制装置，其中，所述中间件(2A、2C)布置成由彼此相对的所述驱动侧转动件(1A)和所述从动侧转动件(3A、3C)在径向夹于其间，以及，所述接合件(7A、7C)设置成可在所述驱动侧转动件(1A)和所述从动侧转动件(3A、3C)的所述径向移置。
4.根据权利要求3所述的气门正时控制装置，其中，利用所述流体的液压，或者利用由所述驱动侧转动件(1A)或所述从动侧转动件(3A、3C)的转动产生的离心力，所述接合切换装置(9A)移置所述接合件(7A、7C)的位置。
5.根据权利要求2所述的气门正时控制装置，其中，所述中间件(2B、2D)布置成由彼此相对的所述驱动侧转动件(1B)和所述从动侧转动件(3B)在转动轴方向夹于其间，以及，所述接合件(7B)设置成可在所述驱动侧转动件(1B)和所述从动侧转动件(3B)的所述转动轴方向移置。
6.根据权利要求5所述的气门正时控制装置，其中布置在所述液压室(5)中的所述中间件(2B、2D)在其周向连续方式形成。
7.根据权利要求5所述的气门正时控制装置，其中，所述中间件(2D)利用所述接合件(7B)与所述驱动侧转动件(1B)或所述从动侧转动件(3B)二者之任一接合，在一个所述液压室(5)中，与设置在各所述液压室(5)中的所述叶片(4)的周向长度(C3)相比，所述中间件(2D)包括更长的周向长度(C4)。
8.根据权利要求5至权利要求7中任一项权利要求所述的气门正时控制装置，其中，所述接合切换装置(9B)利用所述流体的液压移置所述接合件(7B)的位置。
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