CN102032009A - 气门开/关正时控制装置 - Google Patents

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CN102032009A CN2010101476197A CN201010147619A CN102032009A CN 102032009 A CN102032009 A CN 102032009A CN 2010101476197 A CN2010101476197 A CN 2010101476197A CN 201010147619 A CN201010147619 A CN 201010147619A CN 102032009 A CN102032009 A CN 102032009A
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小林昌树
野中健司
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Aisin Seiki Co Ltd
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Abstract

一种气门开/关正时控制装置，包括：驱动侧旋转构件，所述驱动侧旋转构件能够与内燃发动机的曲轴同步旋转；从动侧旋转构件，所述从动侧旋转构件布置成与所述驱动侧旋转构件同轴并能够与凸轮轴同步旋转，所述凸轮轴打开和关闭所述内燃发动机的进气门和排气门中的任一者；相位变换机构，所述相位变换机构通过将工作流体分配至两种压力室中的每一种而使所述驱动侧旋转构件与所述从动侧旋转构件之间的相对相位移位至超前角相位侧或延迟角相位侧，所述两种压力室中的每一种的容积通过可动分隔件互补地改变；以及偏置构件，所述偏置构件使所述相对相位朝向除最超前角相位和最延迟角相位以外的预定相位偏置，所述预定相位适合于所述内燃发动机的起动。

Description

气门开/关正时控制装置
技术领域
本公开涉及一种气门开/关正时控制装置，包括：驱动侧旋转构件，所述驱动侧旋转构件能够与内燃发动机的曲轴同步旋转；从动侧旋转构件，所述从动侧旋转构件布置成与所述驱动侧旋转构件同轴并能够与凸轮轴同步旋转，所述凸轮轴打开和关闭所述内燃发动机的进气门和排气门中的至少任一者；以及相位变换机构，所述相位变换机构通过将工作流体分配至两种压力室中的每一种而使所述驱动侧旋转构件与所述从动侧旋转构件之间的相对相位移位，所述两种压力室中的每一种的容积通过可动分隔件互补地改变。
背景技术
涉及一种气门开/关正时控制装置的JP-A-2009-074384(专利文献1；0009段和0029段，图1、2和3)是作为现有技术的文献信息而给出的。专利文献1中公开的气门开/关正时控制装置包括在需要时能够将相对相位锁定至中间相位的锁定机构，所述中间相位适合于内燃发动机的起动。锁定机构具有形成在从动侧旋转构件中的锁定槽，以及由驱动侧旋转构件可动地支承以装配到所述锁定槽中的锁定销。锁定销沿将锁定销装配到锁定槽中的方向由弹簧偏置。如果两个旋转构件的相对相位到达中间相位，那么锁定销因弹簧的偏置力而自动进入锁定槽。在内燃发动机的起动完成以后，锁定机构的锁定状态通常由油泵等供应的油压来解除，同时，通过油压执行从中间相位至超前角侧的移位操作。
通常，存在许多这样的情况，其中阀开/关正时控制装置设置有用于使相对相位沿中间相位的方向偏置的诸如扭簧等偏置机构，作为用于抑制因接受自进气门或排气门的阀弹簧的凸轮的反作用力而使从动侧旋转构件相对于驱动侧旋转构件延迟的倾向的装置。特别地，根据专利文献1中公开的气门开/关正时控制装置的扭簧，由于其偏置功能限定在中间控制相位与最延迟角相位之间，所述中间控制相位定位于相较于中间相位的延迟角相位方向侧，而且偏置功能在超前角相位与中间相位之间的区域中无效，所以通过凸轮的反作用力和泵的油压而快速执行从超前角相位至中间相位或中间控制相位的移位操作。
然而，在专利文献1中公开的气门开/关正时控制装置中，由于当其到达中间相位时，至中间相位的锁定操作取决于锁定销的进入操作，比如，如果锁定销的运动因油中存在的杂质而受到干扰，那么锁定销无法可靠地装配到锁定槽中。因此，锁定无法充分移位至中间相位。
在内燃发动机的起动在中间相位处完成以后，为了使相对相位从中间相位移位至超前角相位，需要供油机构等将锁定销推出锁定槽。因此，气门开/关正时控制装置具有变得更大和变得复杂的趋势。
所以，存在对这样一种气门开/关正时控制装置的需求，所述气门开/关正时控制装置能够有效地保持中间相位而不受存在杂质的影响。进一步地，还存在对这样一种气门开/关正时控制装置的需求，所述气门开/关正时控制装置的机械结构简单，因而不易于发生故障而且能够实现小型化。
发明内容
根据本公开的第一个方面，提供一种气门开/关正时控制装置，包括：驱动侧旋转构件，所述驱动侧旋转构件能够与内燃发动机的曲轴同步旋转；从动侧旋转构件，所述从动侧旋转构件布置成与所述驱动侧旋转构件同轴并能够与凸轮轴同步旋转，所述凸轮轴打开和关闭所述内燃发动机的进气门和排气门中的任一者；相位变换机构，所述相位变换机构通过将工作流体分配至两种压力室中的每一种而使所述驱动侧旋转构件与所述从动侧旋转构件之间的相对相位朝向超前角相位侧或延迟角相位侧移位，所述两种压力室中的每一种的容积通过可动分隔件互补地改变；以及偏置构件，所述偏置构件使所述相对相位朝向除最超前角相位和最延迟角相位以外的预定相位偏置，所述预定相位适合于所述内燃发动机的起动。
根据本公开的第一个方面的气门开/关正时控制装置无需由形成在一个旋转构件上的锁定槽和由另一旋转构件支承的锁定销构成的锁定机构，而是包括使所述相对相位朝向除最超前角相位和最延迟角相位以外的预定相位(起动最佳相位)偏置的所述偏置构件，所述预定相位适合于所述内燃发动机的起动。因此，在没有操作油的作用力的状态下，通过偏置构件的运动而使相对相位偏移至起动最佳相位。因此，由于不存在因油中含有杂质而使锁定销的运动受到干扰的问题，所以通过偏置构件可靠地执行将相对相位保持在起动最佳相位。
进一步地，由于锁定机构不是由形成在一个旋转构件上的锁定槽和由另一旋转构件支承的锁定销构成，而是由置于驱动侧旋转构件与从动侧旋转构件之间的偏置构件构成，所以其在机械上简单，从而获得了不易于发生故障的气门开/关正时控制装置。另外，可以使气门开/关正时控制装置小型化。
此外，由于不需要具有锁定销的锁定机构，所述锁定销交替地执行装配至各个锁定槽和离开各个锁定槽，所以当内燃发动机起动时，不会因锁定机构而产生噪音。
根据本公开的第二个方面，所述偏置构件包括第一偏置构件和第二偏置构件，所述第一偏置构件用以使所述相对相位沿超前角相位的方向偏置，而所述第二偏置构件用以使所述相对相位沿延迟角相位的方向偏置，并且所述偏置构件进一步包括第一限制部和第二限制部，所述第一限制部用以将所述第一偏置构件的偏置力限定在所述预定相位与所述最延迟角相位之间，而所述第二限制部用以将所述第二偏置构件的偏置力限定在所述预定相位与所述最超前角相位之间。
使相对相位朝向最超前角相位侧至最延迟角相位侧的范围中的预定相位偏置的偏置构件可以由一个扭簧(偏置构件)构成，以在没有外力作用的情形下使相对相位朝向预定相位偏置。然而，由于偏置构件的偏置力在接近预定相位处最小，所以难以将相对相位可靠地保持于预定相位。进一步地，当其从预定相位向最超前角相位侧或最延迟角相位侧偏离时，偏置构件的恢复力增加。结果，需要高油压来抵抗偏置构件的偏置力以使相对相位移位，这将会增大能量损耗。
然而，比如，与安装有一个扭簧(偏置构件)的上述结构相比，对于由两个偏置构件构成的结构，在两个偏置构件中其偏置方向彼此相反，而且在两个偏置构件的作用力的配合下将相对相位偏置至预定相位，那么相对相位能够可靠地保持于预定相位。
在该结构中，当通过油压等的操作来使相对相位从预定相位被操作至延迟角相位侧或超前角相位侧时，比如，当朝向延迟角相位侧操作相对相位时，在通过第二限制部而将第二偏置构件的偏置力限定在预定相位与最超前角相位之间的状态下，仅仅一个偏置构件的偏置力发挥作用。因此，能够通过相对较小的油压来使相对相位移位。
另外，在该结构中，根据相应限制部，第一偏置构件的偏置力限定在预定相位与最延迟角相位之间，而第二偏置构件的偏置力限定在预定相位与最超前角相位之间。因此，在没有用于执行相对相位的移位操作的油压等的状态下，预定相位是在这样的状态下实现的，即第一偏置构件的朝向超前角相位而非预定相位的偏置力受到第一限制部的限制，而第二偏置构件的朝向延迟角相位而非预定相位的偏置力受到第二限制部的限制。结果，在两个偏置力因偏置构件的制造精度存在误差等而彼此不相等的情况下，相对相位能够轻易地控制于初始期望相位，而不会因误差而向延迟相位侧或超前角相位侧偏离。
根据本公开的第三个方面，所述偏置构件具有抵抗基于所述凸轮轴的扭矩波动而作用在所述从动侧旋转构件上的移位力的偏置力。
利用该结构，由于偏置构件的偏置力试图抵消基于凸轮轴的扭矩波动而作用在从动侧旋转构件上的移位力，所以可以增加预定相位处的、通过偏置构件来实现的、相对相位的保持精度，并且提高了通过油压来实现的相对相位的控制精度。
根据本公开的第四个方面，所述偏置构件是安置在所述驱动侧旋转构件与所述从动侧旋转构件之间的弹簧。
利用该结构，由于本公开的这一方面能够通过结构简单的偏置构件来实施，其中诸如扭簧或螺旋弹簧等弹簧布置在彼此邻近安置的驱动侧旋转构件与从动侧旋转构件之间，所以能够轻易地执行气门开/关正时控制装置的组装操作，而且能够轻易地实现小型化。
根据本公开的第五个方面，提供一种气门开/关正时控制装置，包括：驱动侧旋转构件，所述驱动侧旋转构件能够与内燃发动机的曲轴同步旋转；从动侧旋转构件，所述从动侧旋转构件布置成与所述驱动侧旋转构件同轴并能够与凸轮轴同步旋转，所述凸轮轴打开和关闭所述内燃发动机的进气门和排气门中的任一者；由所述驱动侧旋转构件和所述从动侧旋转构件形成的延迟角室和超前角室，在所述延迟角室和所述超前角室中，所述延迟角室在其容积增大时使所述从动侧旋转构件相对于所述驱动侧旋转构件的相对相位沿延迟角方向移动，而所述超前角室在其容积增大时使所述相对相位沿超前角方向移动；以及偏置构件，所述偏置构件使所述相对相位朝向除最超前角相位和最延迟角相位以外的预定相位偏置。
也就是说，根据本公开的第五个方面的气门开/关正时控制装置无需由形成在一个旋转构件上的锁定槽和由另一旋转构件支承的锁定销构成的锁定机构，而是包括使所述相对相位朝向除最超前角相位和最延迟角相位以外的预定相位偏置的所述偏置构件。因此，在没有操作油的作用力的状态下，通过偏置构件的运动使相对相位偏移至预定相位。因此，由于不存在因油中含有杂质而使锁定销的运动受到干扰的问题，所以通过偏置构件可靠地执行将相对相位保持在预定相位(比如，起动最佳相位)。
根据本公开的第六个方面，所述偏置构件包括第一偏置构件和第二偏置构件，所述第一偏置构件用以将所述相对相位偏置到第一预定相位，所述第一预定相位沿超前角相位而非所述最延迟角相位的方向定位，而所述第二偏置构件用以将所述相对相位偏置到第二预定相位，所述第二预定相位沿延迟角相位而非所述最超前角相位的方向定位。所述第一偏置构件使所述相对相位从所述最延迟角相位向所述第一预定相位偏置，并且不会使所述相对相位从所述第一预定相位向所述最超前角相位偏置。所述第二偏置构件使所述相对相位从所述最超前角相位向所述第二预定相位偏置，并且不会使所述相对相位从所述第二预定相位向所述最延迟角相位偏置。
使相对相位朝向最超前角相位侧至最延迟角相位侧的范围中的预定相位偏置的偏置构件由比如一个扭簧构成。然而，由于偏置构件的偏置力在接近预定相位处最小，所以难以将相对相位可靠地保持于预定相位。进一步地，当其从预定相位向最超前角相位侧或最延迟角相位侧偏离时，偏置构件的恢复力增加。结果，需要高油压来抵抗偏置构件的偏置力以使相对相位移位，这将会增大能量损耗。
比如，与安装有一个扭簧的上述结构相比，在该结构中，如果它由其偏置方向彼此相反的两个偏置构件构成，而且在两个偏置构件的作用力的配合下将相对相位偏置至预定相位，那么相对相位能够可靠地保持于预定相位。
在该结构中，当通过油压等的操作来使相对相位从预定相位被操作至延迟角相位侧或超前角相位侧时，比如，当朝向延迟角相位侧操作相对相位时，在通过第二限制部而将第二偏置构件的偏置力限定在预定相位与最超前角相位之间的状态下，仅仅一个偏置构件的偏置力发挥作用。因此，能够通过相对较小的油压来使相对相位移位。
另外，在该结构中，在没有用于执行相对相位的移位操作的油压等的状态下，第一偏置部不会使预定相位从第一预定相位向最超前角相位偏置，而第二偏置部不会使预定相位从第二预定相位向最延迟角相位偏置。结果，在两个偏置力因偏置构件的制造精度存在误差等而彼此不相等的情况下，相对相位能够轻易地控制于初始期望相位，而不会因误差而向延迟相位侧或超前角相位侧偏离。
附图说明
从以下结合附图的详细描述中，本公开的前述和附加特征和特性将变得更加明显，在所述附图中：
图1是示出根据第一实施方式的气门开/关正时控制装置的整体结构的剖视图；
图2是沿图1的线II-II剖开的、处于预定相位的气门开/关正时控制装置的剖视图；
图3A和3B是处于图2的状态的、沿线IIIa-IIIa和IIIb-IIIb剖开的剖视图；
图4是沿图1的线II-II剖开的、处于最延迟角相位的气门开/关正时控制装置的剖视图；
图5A和5B是处于图4的状态的、沿线IIIa-IIIa和IIIb-IIIb剖开的剖视图；
图6是沿图1的线II-II剖开的、处于最超前角相位的气门开/关正时控制装置的剖视图；
图7A和7B是处于图6的状态的、沿线IIIa-IIIa和IIIb-IIIb剖开的剖视图；
图8是根据第一实施方式的气门开/关正时控制装置的主要零件的分解立体图；
图9A和9B是示出根据第二实施方式的气门开/关正时控制装置的、与图3A和3B对应的视图；
图10A和10B是示出根据第二实施方式的气门开/关正时控制装置的、与图5A和5B对应的视图；
图11A和11B是示出根据第二实施方式的气门开/关正时控制装置的、与图7A和7B对应的视图；
图12是根据第二实施方式的气门开/关正时控制装置的主要零件的分解立体图；
图13是示出根据第三实施方式的气门开/关正时控制装置的整体结构的剖视图；
图14A和14B是沿图13的线XIVa-XIVa和XIVb-XIVb剖开的、处于预定相位状态的剖视图；
图15是示出根据第四实施方式的气门开/关正时控制装置的主要零件的分解立体图；以及
图16A和16B是根据第五实施方式的气门开/关正时控制装置的主要零件的操作图示。
具体实施方式
下面将参照附图描述这里公开的实施方式。
(第一实施方式)
(基本结构)
如图1所示，气门开/关正时控制装置包括用作驱动侧旋转构件并能够与发动机(内燃发动机)的曲轴(未图示)同步旋转的外转子1，用作从动侧旋转构件并能够与凸轮轴3同轴且同步旋转的内转子2，所述凸轮轴3打开及关闭发动机的燃烧室中的进气门或排气门，和流体控制阀机构V。
气门开/关正时控制装置包括这样的结构，在所述结构中，内转子2(从动侧旋转构件)插在外转子1(驱动侧旋转构件)中。因此，外转子1和内转子2能够绕着旋转轴心X在期望的相对旋转相位的范围内相对旋转。流体压力室形成在外转子1与内转子2之间，并且如图2所示，通过用作支承在内转子2的外周上的分隔部的翼片5将流体压力室分隔成延迟角室11和超前角室12。
翼片5插入形成于内转子2的外周中的翼片槽中，而且通过板簧等沿突出方向偏置。因此，不管外转子1和内转子2的相对相位如何，在流体压力室中翼片5的外端部总是滑动地保持在外转子的内表面上。
凸轮轴3与旋转轴心X同轴布置。凸轮轴3借助于连接螺栓4连接至内转子2。前板6安置在外转子1的一个表面上，而后板7安置在外转子1的另一个表面上。前板6和后板7借助于多个固定螺栓8固定至外转子1。内转子2置于前板6与后板7之间。
正时链轮7S一体安装在后板7的外周边上。在正时链轮7S与附接至发动机曲轴的齿轮之间，设置有诸如正时链或正时带等动力传输构件(未图示)。
在该结构中，发动机起动时，曲轴的旋转驱动力通过动力传输构件传输至正时链轮7S，并且外转子1沿图2等所示的旋转方向T旋转。当内转子2随着该旋转而沿与旋转方向T相同的方向旋转时，凸轮轴3旋转，并且发动机的进气门或排气门通过设置在凸轮轴3上的凸轮(未图示)的驱动旋转而打开或关闭。
当发动机操作时，如果超前角室12供应以操作油，那么超前角室12的容积因作用在翼片5上的压力而增大，所以内转子2沿由箭头T1表示的方向相对于外转子1移动。因此，外转子1和内转子2的相对旋转相位沿超前角方向偏移。与此相反，如果延迟角室11供应以操作油，那么延迟角室11的容积因沿相反方向作用在翼片5上的压力而增大，所以内转子2沿由箭头T2表示的方向相对于外转子1移动。因此，外转子1和内转子2的相对旋转相位沿延迟角方向偏移。通过改变凸轮轴3的相对于曲轴的旋转相位的旋转相位来控制进气门或排气门打开和关闭正时。
发动机油用作操作油，并且气门开/关正时控制装置包括保持机构M以将外转子1与内转子2之间的相对旋转相位保持于适合于发动机的起动的起动最佳相位(称为中间相位，预定相位的一个示例)。在紧接着发动机起动以后操作油的压力非常低的情形中，保持机构M将外转子1和内转子2保持于所设定的相对旋转相位。因此，凸轮轴3的相对于曲轴的旋转相位的旋转相位保持于起动最佳相位，从而提供稳定的发动机起动。
现有技术的气门开/关正时控制装置中的常用保持机构由形成在内转子中的锁定槽和支承在外转子上以能够相对于各个锁定槽延伸和收回的锁定销构成。
然而，这里公开的保持机构M包括两个螺旋弹簧S1和S2，这两个螺旋弹簧S1和S2在外转子1(驱动侧旋转构件)与内转子2(从动侧旋转构件)之间沿互相相反的方向施加偏置力。第一螺旋弹簧S1使相对相位朝向超前角侧偏置，而第二螺旋弹簧S2使相对相位朝向延迟角侧偏置。两个螺旋弹簧S1和S2保持在前板6中形成的凹入部6a中，而圆盘间隔件15置于螺旋弹簧S1与S2之间。凹入部6a由圆盘盖9覆盖。将详细描述螺旋弹簧S1和S2的操作。
如图1和2所示，内转子2以贯穿方式设置有延迟角室侧通道11a和超前角室侧通道12a，操作油通过所述延迟角室侧通道11a供应至或排出自多个延迟角室11，而操作油通过所述超前角室侧通道12a供应至或排出自多个超前角室12。由于没有将锁定销设置为保持机构，所以没有设有用于将锁定销推出锁定槽的锁定解除通道等。
如图1和2所示，气门开/关正时控制装置包括套筒18，所述套筒18装配至凸轮轴3的外周，从而相对于凸轮轴3相对旋转。设有油通道系统，以将操作油从套筒18的供油通道18a顺序地供应至凸轮轴3的内部油通道3a和内转子2的内部油通道2a。通过油通道系统将从液压泵P供应至供油通道18a的操作油供应至内转子2的圆筒形空间2S。
进一步地，供应至圆筒形空间2S的操作油通过相对于外转子1和内转子2相对可旋转地被支承的流体控制阀机构V而被供应至上述的延迟角室侧通道11a和超前角室侧通道12a，而且从延迟角室侧通道11a和超前角室侧通道12a排出。
(流体控制阀机构)
如图1所示，流体控制阀机构V包括外壳28，所述外壳28由操作油控制部Va和圆筒形状的操作油供应/排出部Vb一体构成，所述操作油控制部Va具有短管阀22，而所述操作油供应/排出部Vb执行操作油的分配。在图的上部和下部，通过电磁螺线管21使短管阀22滑动，所述电磁螺线管21布置在操作油控制部Va的上端部。操作油供应/排出部Vb可旋转地插在内转子2的圆筒形空间2S中。
主油通道23贯穿于操作油供应/排出部Vb的中心部以接纳来自上述内部油通道2a的操作油，并且止回阀C设置在主油通道23中以阻止流体朝向圆筒形空间2S流动。短管阀22具有底部圆筒形状。
外壳28固定至发动机的前盖等，并且内转子2由操作油供应/排出部Vb可旋转地支承。
在操作油供应/排出部Vb的外周，两个端口24和25形成为凹槽，以此操作油的分配由短管阀22控制。油封27形成在操作油供应/排出部Vb的外周上以抑制操作油从第一端口24和第二端口25泄漏。第一端口24总是与延迟角室侧通道11a连通，而第二端口25总是与超前角室侧通道12a连通。
压缩弹簧29安装在短管阀22与外壳28底表面之间以使短管阀22沿图中向上的方向偏置。如果螺线管21在图1的状态下通电，从螺线管21向下突出的操作杆30使短管阀22移动至向下位置。如果停止通电，操作杆30朝向螺线管21侧收回，并且短管阀22在跟随杆22的运动的同时在压缩弹簧29的偏置力的作用下返回至图1所示的向上位置。
在短管阀22的外周表面形成有环形排出槽22a和22b以及环形供应槽22c。排出槽22a和22b分别设置有贯穿内部中空部的通孔23a和23b。
如图1所示，排出槽22a和22b与供应槽22c之间的位置关系设定成使得当螺线管21断电时供应槽22c与主油通道23和超前角室连通孔12a连通，而且排出槽22b与延迟角室侧通道11a连通。进一步地，上述位置关系设定成使得当螺线管21通电时供应槽22c与主油通道23和延迟角室侧通道11a连通，而且排出槽22a与超前角室侧通道12a连通。
在气门开/关正时控制装置中，在内转子2与前板6之间以及在内转子2与后板7之间形成有间隙，操作油通过该间隙略微泄漏。操作油通过其它可动部略微泄漏。泄漏的操作油由油盘36收集。
(气门开/关正时控制装置的操作)
如图1所示，在相对旋转相位沿超前角方向T1移位的情况下，在油压泵P操作期间，螺线管21处于断电状态。此时，短管阀22在压缩弹簧29的偏置力的作用下和螺线管21的杆30一起置于螺线管21的向上位置。如图1所示，从液压泵P供应至凸轮轴8的主油通道23的操作油通过圆筒形空间2S、主油通道23、供应槽22c、超前角室侧通道12a和第二端口25供给至各个超前角室12。翼片5因该供给而沿超前角方向T1移动，而且各个延迟角室11的操作油排出。从延迟角室11排出的操作油通过第一端口24、延迟角室侧通道11a、排出槽22b和排放通道35排出至油盘36。
另一方面，在相对旋转相位沿延迟角方向T2移位的情况下，在油压泵P操作期间，螺线管21通电。短管阀22被螺线管21的杆22推压然后定位于向下位置。从流体泵P供应至凸轮轴8的主油通道23的操作油通过圆筒形空间2S、主油通道23、供应槽22c、延迟角室侧通道11a和第一端口24供给至各个延迟角室11。翼片5因该供给而沿延迟角方向T2移动，从而使各个超前角室12的操作油排出。从超前角室12排出的操作油通过第二端口25、超前角室侧通道12a、排出槽22a和排放通道35排出至油盘36。
(控制系统的示意性描述)
尽管图中未示出，但是气门开/关正时控制装置的控制系统包括检测发动机曲轴的旋转角的曲柄角传感器，检测凸轮轴3旋转角的凸轮轴角传感器，和控制流体控制阀机构V的ECU(未图示)。
ECU设置有信号系统，所述信号系统获取点火开关的开/关信息、来自检测发动机油温的油温传感器的信息等，并且根据发动机的驱动状态的最佳相对旋转相位的控制信息保存在非易失性存储器中。
ECU从上述曲柄角传感器和凸轮轴角传感器的检测结果来检测外转子1和内转子2的相对相位。操作油分配至延迟角室11和超前角室12中每一者是通过基于相对相位的信息和驱动状态的信息(比如发动机转动，冷却水的温度等)工作流体控制阀机构V来执行的，从而控制外转子1和内转子2的相对旋转相位。因此，在最延迟角相位(使延迟角室11的容积最大化的相对旋转相位)与最超前角相位(使超前角室12的容积最大化的相对旋转相位)之间实现相位控制。
如果执行操作以使发动机停机，那么ECU通过流体控制阀机构V使操作油停止向延迟角室11和超前角室12分配，使得翼片5不被施加以任何方向的操作油。因此，发动机在外转子1和内转子2的相对相位通过螺旋弹簧S1和S2的上述偏置操作而移位于起动最佳相位的状态下停机，所述起动最佳相位适合于下一次起动。当发动机在停机后起动时，发动机能可靠地起动。
在该实例中，当内转子2相对于外转子1定位在相较于起动最佳相位的延迟角侧的区域中时，上述螺旋弹簧S1和S2具有彼此配合地抵抗接收自进气门或排气门的阀弹簧的反作用力而沿起动最佳相位的方向将偏置力施加至内转子2的功能。更具体而言，螺旋弹簧S1的使相对相位偏向超前角侧的偏置力设定为高于螺旋弹簧S2的使相对相位偏向延迟角侧的偏置力。因此，抑制了与凸轮轴3一体旋转的内转子2的相对相位因接收自进气门或排气门的阀弹簧的反作用力而相对于外转子1的旋转倾向于延迟的问题，或者抑制了当操作油从延迟角室11和超前角室12排出时相对相位保持于延迟角侧而非起动最佳相位的倾向。
在发动机起动以后，ECU通过流体控制阀机构V执行操作油至延迟角室11和超前角室12中每一者的分配，以改变外转子1和内转子2的相对相位，从而由ECU执行进气门和排气门的打开和关闭正时控制。
在发动机处于停机状态的情况下，由于过量负荷施加至发动机，所以内转子2会到达相对于外转子1的最延迟角相位。当发动机在该情形下起动时，为了执行稳定的发动机起动，ECU控制内转子2相对于外转子1的相位，以提早移动于起动最佳相位。
作为详细的控制模式，流体控制阀机构V通过ECU的控制而从延迟角室11排出操作油并将操作油供应至超前角室12，内转子2相对于外转子1沿起动最佳相位的方向移动。在该实例中，内转子2布置于最延迟角侧的最延迟角相位的旋转相位称为最延迟角相位。
然而，根据上述控制，在发动机在内转子2处于最延迟角相位的状态下起动的情况下，需要时间来使相对旋转相位到达起动最佳相位，从而顺利地执行发动机起动。特别地，在冷天发动机停机之时，操作油是冷的，操作油的粘度高，所以无法顺利地执行操作油至延迟角室11和超前角室12中每一者的分配。由此，无法顺利地执行发动机起动。为了解决上述问题，目标是通过借助于上述螺旋弹簧S1和S2的强度差来辅助外转子1和内转子2沿起动最佳相位的方向的相对运动，由此缩短到达起动最佳相位所需的时间。
(螺旋弹簧)
如图3A和3B至图8所示，第一螺旋弹簧S1操作以使内转子2相对于外转子1的旋转相位沿起动最佳相位的方向在延迟角区域A中从最延迟角相位向起动最佳相位偏置。与此相反，第二螺旋弹簧S2操作以使内转子2相对于外转子1的旋转相位沿起动最佳相位的方向在超前角区域B中从最超前角相位向起动最佳相位偏置。
如图8所示，由于螺旋弹簧S1和S2由弹簧材料带形成为螺旋形状，所以与包括诸如扭簧等线圈部的螺旋弹簧相比，厚度(沿旋转轴心X方向的尺寸)能够变薄。如图1所示，在安装有两个螺旋弹簧S1和S2的情况下，由于沿旋转轴心X方向不需要大的空间，所以可以使气门开/关正时控制装置小型化。
如图3A和3B所示，螺旋弹簧S1和S2中每一者都具有呈螺旋形状的螺旋弹簧体30。其内径侧的端部设置有内接合部31，所述内接合部31通过使端部沿径向向内的方向弯曲而形成且接合至内转子2。其外径侧的端部设置有外接合部32，所述外接合部32通过使端部沿径向向外的方向弯曲而形成且固定至外转子1。
内转子2的轴部10的外周在其一部分上设置有接合凹入部10G，所述接合凹入部10G可以接合至内接合部31，从而对应于螺旋弹簧S1和S2的形状。连接至外转子1的前板6的内表面在其一部分上设置有接合凹入部6T，所述接合凹入部6T可以接合至外接合部32。
当设定螺旋弹簧S1和S2时，首先，在外转子1的接合凹入部6T接合并固定至外接合部32以后，内接合部31，抵抗螺旋弹簧S1和S2的倾向于返回成笔直方向的偏置力，换句话说在弹簧体30绕着轴线X沿内径方向卷曲的方向上，转动预定圈，内接合部31接合并固定至接合凹入部10G。在执行该设定之时，内接合部31的旋转操作方向在图2中对应于第一弹簧S1的逆时针方向并对应于第二螺旋弹簧S2的顺时针方向。
通过以上述方式设定弹簧，螺旋弹簧S1和S2的两端可靠地固定至外转子1和内转子2中每一者，从而防止其间发生相对运动，由此实现了第一螺旋弹簧S1的内接合部31使内转子2朝向超前角侧(图2中顺时针方向)偏置以及第二螺旋弹簧S2的内接合部31使内转子2朝向延迟角侧(图2中逆时针方向)偏置的结构。
在该实例中，两个螺旋弹簧S1和S2中的仅一者可以布置在前板6中形成的凹入部6a中，而另一者可以布置在后板7中形成的凹入部中。在该实例中，无需圆盘间隔件15。
(操作控制)
如上所述，由于在通常的发动机起动时停止向延迟角室11和超前角室12中每一者分配操作油，如图2和图3A及3B所示，所以通过螺旋弹簧S1和S2的偏置操作使外转子1和内转子2的相对相位保持于最延迟角相位与最超前角相位之间的起动最佳相位。因此，发动机能够可靠地起动。如果发动机的起动由点火开关的开启操作指示，那么由电池马达执行开动，而后发动机起动。液压泵P旋转，使得操作油能够被供应至延迟角室11和超前角室12。
在发动机起动以后，由于根据ECU的控制通过流体控制阀机构V使操作油通常被供应至延迟角室11，所以相对旋转相位移位至比起动最佳相位更靠近延迟角相位侧的中间控制相位。中间控制相位是适合于改善排放或提升扭矩的相位，并且在热气驱动期间通常保持该相位。在该实例中，图4和图5A及5B示出了超过中间控制相位的最延迟角相位的状态。
由于通过向延迟角室11供应操作油来从起动最佳相位向诸如中间控制相位等延迟角相位侧的移位操作跟随着内转子2沿图4和图5A及5B中的逆时针方向的相对旋转操作，所以其抵抗第一螺旋弹簧S1的偏置力而执行，也就是说，在进一步拉开第一螺旋弹簧S1的情况下执行。同时，由于第二螺旋弹簧S2设定成处于充分拉开的状态，所以与起动最佳相位的状态相比，第二螺旋弹簧S2在从起动最佳相位向延迟角相位侧的移位中只是松弛。因此，其不会施加偏置力以使相对旋转相位沿超前角方向移动。如果热气驱动的阶段已过去，那么ECU将转变至通常驱动控制。
当在通常驱动控制中将移位操作执行至超前角侧而非起动最佳相位时，其跟随着内转子2沿图6和图7A及7B中的顺时针方向的相对旋转操作，其抵抗第二螺旋弹簧S2的偏置力而执行，也就是说，在进一步拉紧第二螺旋弹簧S2的情况下执行。同时，由于第一螺旋弹簧S1设定成处于其被充分拉开的状态，所以与起动最佳相位的状态相比，第一螺旋弹簧在从起动最佳相位向超前角相位侧的移位中只是松弛。因此，其不会施加偏置力以使相对旋转相位沿延迟角方向移动。在该实例中，图6和图7A及7B示出了最超前角相位的状态。
(第二实施方式)
下面将参照附图描述这里公开的第二实施方式。
与第一实施方式相似，第二实施方式包括两个螺旋弹簧S1和S2作为用于将外转子1和内转子2的相对旋转相位保持于起动最佳相位的保持机构M，所述两个螺旋弹簧S1和S2沿互相相反的方向施加偏置力，而所述起动最佳相位适合于发动机起动。
如图9A至12所示，根据第二实施方式的结构的第一个特征在于，内转子2的接合凹入部10G沿圆周方向的宽度充分大于螺旋弹簧S1和S2的内接合部31的厚度。利用上述结构，接合至接合凹入部10G的相应内接合部31在接合凹入部10G中能够沿着圆周方向移动。
根据第二实施方式的结构的第二个特征在于，前板6以直立方式设置有第一限制件33A，所述第一限制件33A能够抵靠着第一螺旋弹簧S1的内接合部31，并且前板6以直立方式设置有第二限制件33B，所述第二限制件33B能够抵靠着第二螺旋弹簧S2的内接合部31。第一限制件33A限制第一螺旋弹簧S1的内接合部31沿超前角区域B的方向的移位，而第二限制件33B限制第二螺旋弹簧S2的内接合部31沿延迟角区域A的方向的移位。
结果，如图10A所示，在从最延迟角相位至由第一限制件33A限定的第一预定相位(对应于起动最佳相位)的延迟角区域A中，第一螺旋弹簧S1操作而使内转子2相对于外转子1的旋转相位沿起动最佳相位的方向偏置。与此相反，如图11B所示，在从最超前角相位至由第二限制件33B限定的第二预定相位(对应于起动最佳相位)的超前角区域B中，第二螺旋弹簧S2操作而使内转子2相对于外转子1的旋转相位沿起动最佳相位的方向偏置。
如图10B所示，在从最延迟角相位至起动最佳相位的延迟角区域A中，由于第二螺旋弹簧S2的内接合部31被第二限制件33B接合，所以其不会在具有宽的宽度的接合凹入部10G中沿超前角方向相对移动而最早作用在内转子2上。由此，仅仅第一螺旋弹簧S1的偏置力作用在旋转相位上，而从第二螺旋弹簧S2，偏置力不会作用在旋转相位上。
与此相反，如图11A所示，在从最超前角相位至起动最佳相位的超前角区域B中，由于第一螺旋弹簧S1的内接合部31被第一限制件33A接合，所以其不会在具有宽的宽度的接合凹入部10G中沿延迟角方向相对移动而最早作用在内转子2上。由此，仅仅第二螺旋弹簧S2的偏置力作用在旋转相位上，而从第一螺旋弹簧S1，偏置力不会作用在旋转相位上。
结果，由于受相应螺旋弹簧S1和S2的内接合部31的影响的、对于内转子2的偏置操作位置受限于第一及第二限制件33A及33B的各个位置，所以如果操作油至延迟角室11和超前角室12中每一者的分配停止，如图9A及9B所示，在相应螺旋弹簧S1和S2的偏置力的平衡因长期使用而从初始状态丧失的情况下，旋转相位不会因平衡的破坏而偏离，而且能够以高精度保持于起动最佳相位。
(第三实施方式)
第三实施方式采用的不是螺旋弹簧，而是采用两个扭簧S1和S2作为用于将相对相位保持于起动最佳相位的偏置构件，如图13和图14A及14B所示。使相对相位朝向超前角侧偏置的第一扭簧S1容纳在前板6的凹入部6a中，而使相对相位朝向延迟角侧偏置的第二扭簧S2容纳在后板7的凹入部7a中。
图14A和14B示出了处于起动最佳相位的相应扭簧S1和S2的状态。
扭簧S1和S2的外接合部32以在前板6的内表面中不可相对移动的方式接合至接合凹入部6T，所述前板6连接至外转子1。然而，扭簧S1和S2的内接合部31以可相对移动的方式接合至具有宽的宽度的接合凹入部10G，接合凹入部的宽度被切割成充分大于内接合部31的外径。
接合至扭簧S1和S2的内接合部31的限制件33A及33B从前板6的底部突出。
通过使具有宽的宽度的接合凹入部10G和限制件33A及33B能够实现相同于第二实施方式的工作效果。
从图14A将可理解，在从最超前角相位至起动最佳相位的超前角区域B中，由于第一扭簧S1的内接合部31被第一限制件33A接合，所以其不会作用在内转子2上。由此，仅仅第二扭簧S2的偏置力作用在旋转相位上，而从第一扭簧S1，偏置力不会作用在旋转相位上。
与此相反，从图14B将可理解，在从最延迟角相位至起动最佳相位的延迟角区域A中，由于第二扭簧S2的内接合部31被第二限制件33B接合，所以其不会作用在内转子2上。由此，仅仅第一扭簧S1的偏置力作用在旋转相位上，而从第二扭簧S2，偏置力不会作用在旋转相位上。
结果，由于受相应扭簧S1和S2的内接合部31的影响的、对于内转子2的偏置操作位置受限于第一及第二限制件33A及33B的各个位置，所以如果操作油至延迟角室11和超前角室12中每一者的分配停止，在相应扭簧S1和S2的偏置力的平衡因长期使用而从初始状态丧失的情况下，旋转相位不会因平衡的破坏而偏离，而且能够以高精度保持于起动最佳相位。第一限制件33A的位置对应于第一预定相位，而第二限制件33B的位置对应于第二预定相位。
(第四实施方式)
第四实施方式采用单个扭簧S作为用于将相对相位保持于起动最佳相位的偏置构件，所述单个扭簧S具有接合至内转子2的接合凹入部10G的内接合部31和接合至外转子1的接合凹入部6T的外接合部32，如图15所示。
在该实施方式中，如果操作油至延迟角室11和超前角室12中每一者的分配停止，那么扭簧S的偏置力使相对相位移位于起动最佳相位，而且保持于该相位。执行借助于操作油的、从起动最佳相位至延迟角侧的移位操作，其中伴随有变形，在该变形中，扭簧S的内接合部31相对于外接合部32沿在图15的平面图中看时是逆时针的方向相对旋转，也就是说，扭簧S的直径减小。与此相反，执行从起动最佳相位至超前角侧的移位操作，其中伴随有变形，在该变形中，扭簧S的内接合部31相对于外接合部32沿在图15的平面图中看时是顺时针的方向相对旋转，也就是说，扭簧S的直径增大。
(第五实施方式)
第五实施方式采用内转子2的沿圆周方向伸长地延伸的接合凹入部10和装配至圆筒形的操作油供应/排出部Vb的单个扭簧S作为用于将相对相位保持于起动最佳相位的偏置构件。扭簧S的两端31a和31b沿径向方向向外延伸，而且扭簧S在两端31a和31b抵抗扭簧S的偏置力而彼此靠近的状态下装配到接合凹入部10中。
前板6以直立方式设置有一对限制件34A和34B，该对限制件34A和34B在两端31a和31b附近抵靠着或邻近扭簧S的外侧。在操作油至延迟角室11和超前角室12中每一者的分配停止的状态下，如图16A所示，扭簧S的两端31a和31b同时被接合凹入部10的两端10a及10b和该对限制件34A及34B推压，从而使相对相位偏置于起动最佳相位。
如果通过操作油的操作而使相对相位朝向延迟角侧移位，如图16B所示，那么通过以内转子2的接合凹入部10G的一个端面10a沿逆时针方向推压扭簧S的另一端部31a，同时由限制件34B推压扭簧S的一个端部31b，来执行移位操作。
这里公开的实施方式能够用在全部气门开/关正时控制装置中，所述气门开/关正时控制装置能够设定发动机的进气门和排气门中的任一者的打开和关闭正时。
在前述说明书中已对本发明的原理、优选实施方式和操作模式进行了描述。然而，请求保护的本发明不应理解为受限于所公开的特定实施方式。进一步地，文中所描述的实施方式应当认为是示例性的而不是限制性的。在不背离本发明精神的情况下，其他人可以进行改型和变型以及采用等同方案。因此，落入由权利要求限定的本发明的精神和范围内的所有这些改型、变型和等同方案显然都被本发明所涵盖。

Claims (10)

1.一种气门开/关正时控制装置，其特正在于包括：
驱动侧旋转构件(1)，所述驱动侧旋转构件能够与内燃发动机的曲轴同步旋转；
从动侧旋转构件(2)，所述从动侧旋转构件布置成与所述驱动侧旋转构件同轴并能够与凸轮轴(3)同步旋转，所述凸轮轴打开和关闭所述内燃发动机的进气门和排气门中的任一者；
相位变换机构，所述相位变换机构通过将工作流体分配至两种压力室(11，12)中的每一种而使所述驱动侧旋转构件与所述从动侧旋转构件之间的相对相位移位至超前角相位侧或延迟角相位侧，所述两种压力室中的每一种的容积通过可动分隔件(15)互补地改变；以及
偏置构件(S1，S2)，所述偏置构件使所述相对相位朝向除最超前角相位和最延迟角相位以外的预定相位偏置，所述预定相位适合于所述内燃发动机的起动。
2.根据权利要求1所述的气门开/关正时控制装置，其中，所述偏置构件(S1，S2)包括第一偏置构件(S1)和第二偏置构件(S2)，所述第一偏置构件用以使所述相对相位沿超前角相位的方向偏置，而所述第二偏置构件用以使所述相对相位沿延迟角相位的方向偏置，并且
所述气门开/关正时控制装置进一步包括第一限制部(33A)和第二限制部(33B)，所述第一限制部用以将所述第一偏置构件的偏置力限定在所述预定相位与所述最延迟角相位之间，而所述第二限制部用以将所述第二偏置构件的偏置力限定在所述预定相位与所述最超前角相位之间。
3.根据权利要求1或2所述的气门开/关正时控制装置，其中，所述偏置构件(S1，S2)具有抵抗基于所述凸轮轴(3)的扭矩波动而作用在所述从动侧旋转构件(2)上的移位力的偏置力。
4.根据权利要求1所述的气门开/关正时控制装置，其中，所述偏置构件(S1，S2)是安置在所述驱动侧旋转构件(1)与所述从动侧旋转构件(2)之间的弹簧。
5.根据权利要求1所述的气门开/关正时控制装置，其中，所述驱动侧旋转构件(1)固定有前板(6)和后板(7)，并且
所述第一偏置构件(S1)和所述第二偏置构件(S2)都布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述前板之间或者都布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述后板之间。
6.根据权利要求1所述的气门开/关正时控制装置，其中，所述驱动侧旋转构件(1)固定有前板(6)和后板(7)，
所述第一偏置构件(S1)布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述前板之间或者布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述后板之间，并且
所述第二偏置构件(S2)布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述前板之间或者布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述后板之间。
7.一种气门开/关正时控制装置，其特正在于包括：
驱动侧旋转构件(1)，所述驱动侧旋转构件能够与内燃发动机的曲轴同步旋转；
从动侧旋转构件(2)，所述从动侧旋转构件布置成与所述驱动侧旋转构件同轴并能够与凸轮轴(3)同步旋转，所述凸轮轴打开和关闭所述内燃发动机的进气门和排气门中的任一者；
由所述驱动侧旋转构件和所述从动侧旋转构件形成的延迟角室(11)和超前角室(12)，其中，所述延迟角室在其容积增大时使所述从动侧旋转构件相对于所述驱动侧旋转构件的相对相位沿延迟角方向移动，而所述超前角室在其容积增大时使所述相对相位沿超前角方向移动；以及
偏置构件(S1，S2)，所述偏置构件使所述相对相位朝向除最超前角相位和最延迟角相位以外的预定相位偏置。
8.根据权利要求7所述的气门开/关正时控制装置，其中，所述偏置构件(S1，S2)包括第一偏置构件(S1)和第二偏置构件(S2)，所述第一偏置构件用以将所述相对相位偏置到第一预定相位，所述第一预定相位相对于所述最延迟角相位沿超前角相位的方向定位，而所述第二偏置构件用以将所述相对相位偏置到第二预定相位，所述第二预定相位相对于所述最超前角相位沿延迟角相位的方向定位；
所述第一偏置构件使所述相对相位从所述最延迟角相位向所述第一预定相位偏置，并且不会使所述相对相位从所述第一预定相位向所述最超前角相位偏置；并且
所述第二偏置构件使所述相对相位从所述最超前角相位向所述第二预定相位偏置，并且不会使所述相对相位从所述第二预定相位向所述最延迟角相位偏置。
9.根据权利要求8所述的气门开/关正时控制装置，其中，所述驱动侧旋转构件(1)固定有前板(6)和后板(7)，并且
所述第一偏置构件(S1)和所述第二偏置构件(S2)都布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述前板之间或者都布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述后板之间。
10.根据权利要求8所述的气门开/关正时控制装置，其中，所述驱动侧旋转构件(1)固定有前板(6)和后板(7)，
所述第一偏置构件(S1)布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述前板之间或者布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述后板之间，并且
所述第二偏置构件(S2)布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述前板之间或者布置在所述从动侧旋转构件(2)与所述后板之间。
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