CN102032010A - 气门正时控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种气门正时控制装置(1)，包括：驱动侧转动件(3)，其具有壳件(3B)和板件(3A、3C)；从动侧转动件(5)，其相对于驱动侧转动件(3)以同轴方式布置；延迟角室(6)和提前角室(7)，由驱动侧转动件(3)和从动侧转动件(5)限定，并用来响应于供至延迟角室(6)和提前角室(7)的操作机油，使从动侧转动件(5)相对于驱动侧转动件(3)的相对转动相位分别在延迟角方向(S2)和提前角方向(S1)改变；以及，通孔(3E)，形成在壳件(3B)和板件(3A、3C)中的一个处，其中：第一滑动接触部(5B)，其作为驱动侧转动件(3)与从动侧转动件(5)之间的支承部，具有低于其他滑动接触部的滑动阻力。

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，用于控制内燃机进气门和排气门的开闭正时。
背景技术
通常，气门正时控制装置用于内燃机，如车辆等的发动机。此外，为了达到内燃机的适当驱动状态，气门正时控制装置以下述方式调节气门的开闭正时，气门正时控制装置改变驱动侧转动件与从动侧转动件之间所形成的相对转动相位，其中驱动侧转动件与曲轴同步转动，从动侧转动件与凸轮轴同步转动。
为了提高内燃机的燃油效率，从而减少废气排放等，要求气门正时控制装置改善从动侧转动件相对驱动侧转动件的相对转动相位的变换速度。此外，为了减少油泵(其向气门正时控制装置、设置在内燃机内部的各滑动件等供给机油)的工作负荷，要求减小从动侧转动件相对于驱动侧转动件的相对转动相位变换所必需的操作液压。
JP4351065B(对应于美国专利No.US6941912)中披露了一种气门正时控制装置(也就是，用于调节内燃机相对于驱动轮的相对转动角度的装置)，包括：驱动侧转动件(其与JP4351065B中的室轮(cellwheel)相对应)，其与内燃机的曲轴作为整体一起转动；从动侧转动件(其与JP4351065B中的转子相对应)，其相对于驱动侧转动件同轴方式布置，并与用于开闭内燃机气门的凸轮轴作为整体一起转动；延迟角室(其与JP4351065B中的压力空间相对应)，用于使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变换；以及，提前角室(其与JP4351065B中的压力空间相对应)，用于使相对转动相位在提前角方向变换。
此外，为了改善相对转动相位的变换速度，JP4351065B中所披露的气门正时控制装置包括多个控制阀，并且构造成，通过控制多个控制阀，使从延迟角室和提前角室之一排出的操作油返回至延迟角室和提前角室中的另一个，从而减少从油泵供至气门控制装置的操作油必须供给量。
通常，因为凸轮的扭矩波动，使相对转动相位在提前角方向与延迟角方向少量反复变换(抖动)。据此，因为相对转动相位在提前角方向和延迟角方向的反复些微变换(抖动)，提前角室与延迟角室内的操作液压也少量变化，从而产生液压脉动。根据JP4351065B中所披露的气门正时控制装置，需要使控制气门高速开闭，以与液压脉动同步。特别地，在操作机油温度较低的情况下，操作机油的粘度较高。所以，控制气门不能高速稳定开闭。此外，JP4351065B中所披露的气门正时控制装置需要包括多个控制阀，这会导致气门正时控制装置所用零部件数量增加。所以，JP4351065B中所披露的气门正时控制装置会不适合应用于尺寸受到车辆可安装尺寸限制的车辆发动机，也会无法装进车辆中有限的安装空间。此外，因为多个控制阀而导致JP4351065B中所披露的气门正时控制装置所使用的零部件数量相对较多，气门控制装置的重量增加，这不利于改进内燃机的燃油消耗。
因此，需要提供一种气门正时控制装置，其不易受上述缺点影响，同时实现以适当速度变换相对转动相位，并减小变换相对转动相位所必须的操作液压，此外，同时减小气门正时控制装置的尺寸。
发明内容
根据本发明的一方面，一种气门正时控制装置，包括：驱动侧转动件，可与内燃机的曲轴同步方式转动，驱动侧转动件包括壳件和板件，壳件形成为筒状，使得壳件在其位于凸轮轴轴向的端部之一具有开口部，板件构造成封闭壳件的开口部；从动侧转动件，其相对于驱动侧转动件以同轴方式布置，并与凸轮轴同步方式转动，凸轮轴控制内燃机气门的开闭操作；延迟角室，其由驱动侧转动件和从动侧转动件限定，以及，延迟角室的作用是，响应于供至延迟角室的操作机油，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改变；提前角室，其由驱动侧转动件和从动侧转动件限定，以及，提前角室的作用是，响应于供至提前角室的操作机油，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改变；以及，通孔，其形成于壳件和板件之一，以在凸轮轴的轴向延伸，使得从动侧转动件经由通孔与凸轮轴相连接，其中，由从动侧转动件外周面和凸轮轴外周面中的一个，连同通孔的内周面，构成驱动侧转动件与从动侧转动件之间的支承部，以及，驱动侧转动件与从动侧转动件之间的多个滑动接触部中，作为支承部的第一滑动接触部构造成比其他滑动接触部具有更低的滑动阻力。
据此，与其他滑动接触部(在现有气门正时控制装置中也包括这些滑动接触部)相比，具有支承部的第一滑动接触部构造成具有更低的滑动阻力。所以，其他滑动接触部(亦即除第一滑动接触部之外的滑动接触部)不需要在现有气门正时控制装置基础上进行特别改变或变更，以及，可以使用现有驱动侧转动件和现有从动侧转动件的材料，用于本发明气门正时控制装置的驱动侧转动件和从动侧转动件。因此，为了获得气门正时控制装置的适当响应速度，只需要考虑第一滑动接触部的滑动阻力。据此，可以使材料成本和加工成本的增加最小化。此外，可以提高从动侧转动件相对于驱动侧转动件的相对转动相位的变换速度，并且可以降低变换相对转动相位所必须的操作液压。此外，根据本发明，为了获得气门正时控制装置的适当响应速度，只需要考虑第一滑动接触部。所以，本发明的气门正时控制装置可以构造成具有与现有气门正时控制装置大致相同的重量。
根据本发明的另一方面，从动侧转动件包括突出部，突出部形成为穿透通孔以朝凸轮轴凸出，以及，通孔的内周面与突出部的外周面之间的滑动接触部作为第一滑动接触部。
根据本发明的又一方面，第一滑动接触部由树脂件形成。
据此，只有需要具有较低滑动阻力的第一滑动接触部由树脂件构成。所以，可以避免增加气门正时控制装置的生产成本。此外，通过对气门正时控制装置进行简单的加工，就可以减小第一滑动接触部的滑动阻力。
根据本发明的又一方面，第一滑动接触部包括支承件，支承件设置在从动侧转动件外周面和凸轮轴外周面之一与驱动侧转动件的内周面与之间。
据此，支承件设置在需要具有低滑动阻力的第一滑动接触部处。所以，可以避免增加气门正时控制装置的生产成本。此外，仅仅通过在此处添加简单的零部件，就可以减小第一滑动接触部的滑动阻力。
根据本发明的又一方面，本发明气门正时控制装置进一步包括传动件，传动件传递由曲轴所产生的转动力。驱动侧转动件与从动侧转动件之间的第一滑动接触部，承受传动件在驱动侧转动件径向所产生的收紧力，以及，与驱动侧转动件和从动侧转动件之间的其他滑动接触部相比，第一滑动接触部构造成具有更低滑动阻力。
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是图示根据第一实施方式的气门正时控制装置的剖视图；
图2是图示在图1中箭头II-II所示方向观察时气门正时控制装置的图；
图3是示意性图示气门正时控制装置的安装位置的图；
图4是图表，示出现有气门正时控制装置的响应速度与根据第一实施方式气门正时控制装置的响应速度之间的比较；以及
图5是在图1中箭头V-V方向观察的图，图示根据第二实施方式的气门正时控制装置。
具体实施方式
下面，参照附图对实施方式进行描述，其中气门正时控制装置适合于车辆发动机，作为在车辆发动机进气门处的气门正时控制装置，或者作为在车辆发动机排气门处的气门正时控制装置。
[第一实施方式]
根据第一实施方式的气门正时控制装置1包括：驱动侧转动件3、从动侧转动件5、延迟角室6(在本实施方式中，形成多个延迟角室6)、以及提前角室7(在本实施方式中，形成多个提前角室7)。驱动侧转动件3构造成与发动机100(内燃机的示例)的曲轴2同步方式转动。从动侧转动件5构造成相对于驱动侧转动件3以同轴方式布置，并与用于开闭发动机100气门的凸轮轴4同步方式转动。各延迟角室6由驱动侧转动件3与从动侧转动件5限定。类似地，各提前角室7由驱动侧转动件3与从动侧转动件5限定。更具体地，延迟角室6的作用是，通过向延迟角室6供给机油(操作机油)，使从动侧转动件5相对于驱动侧转动件3的相对转动相位在延迟角方向变换。另一方面，提前角室7的作用是，通过向提前角室7供给操作机油，使相对转动相位在提前角方向变换。从动侧转动件5包括突出部5A，突出部5A朝凸轮轴4凸出。
驱动侧转动件3包括壳体3B(壳件)、前板3A(板件)、以及后板3C(板件)。壳体3B径向布置在驱动侧转动件3的外周部。前板3A布置在驱动侧转动件3中，相对于壳体3B位于凸轮轴4的相对侧位置。后板3C布置在驱动侧转动件3中，相对于壳体3B位于更靠近于凸轮轴4的位置处。
正时链轮3D形成于后板3C的外周面处。传动件8，诸如正时链、正时带等，设置在正时链轮3D与齿轮101之间，齿轮101安装于发动机100的曲轴2。
后板3C包括通孔3E，通孔3E在凸轮轴4的轴向延伸，以及，从动侧转动件5的突出部5A通过通孔3E与凸轮轴4相连接。据此，当驱动侧转动件3和从动侧转动件5装配时，突出部5A穿过后板3C以朝凸轮轴4凸出，凸出的程度超出后板3C。
多个突部3F形成在壳体3B的内周部，以在壳体3B的径向向里凸出，同时，在壳体3B的转动方向上，相邻的突部3F之间保持一定距离。此外，撤回槽9B和收容穴9D形成于壳体3B的内周部。撤回槽9B构造成在其中容纳锁定件9A。收容穴9D构造成与撤回槽9B相连通，并且在其中容纳弹簧9C，弹簧9C用于在径向向里偏置锁定件9A。
从动侧转动件5整体方式装配于凸轮轴4的缘部，凸轮轴4构成凸轮的转动轴，凸轮轴控制发动机100的进气门或排气门的开闭正时。此外，从动侧转动件5设置在驱动侧转动件3内，同时，从动侧转动件5能够在预定相对转动范围内相对于驱动侧转动件3转动。锁定槽9E形成于从动侧转动件5。更具体地，锁定槽9E构造成，当锁定件9A在径向向里移置时，锁定件9A容纳于锁定槽9E中。另外，从动侧转动件5包括朝凸轮轴4凸出的突出部5A。在本实施方式中，突出部5A构造成朝凸轮轴4凸出，凸出的程度超出后板3C。
锁定机构9包括锁定件9A、撤回槽9B、弹簧9C、收容穴9D和锁定槽9E。
利用叶片10，将相邻突部3F之间由驱动侧转动件3与从动侧转动件5所限定的空间分成两个室(也就是，延迟角室6和提前角室7)。在本实施方式中，气门正时控制装置1包括四个延迟角室6和四个提前角室7。
从动侧转动件5可相对于驱动侧转动件3相对转动的范围，与叶片10接触突部3F之前叶片10在提前角方向S 1或在延迟角方向S2的移动范围相对应，换而言之，与最大提前角相位和最大延迟角相位之间的范围(包括最大提前角相位和最大延迟角相位)相对应。
根据第一实施方式，驱动侧转动件3与从动侧转动件5之间的滑动接触部包括：驱动侧转动件3的突部3F与从动侧转动件5的外周面之间的滑动接触部，前板3A与从动侧转动件5中面向前板3A的表面之间的滑动接触部，以及，后板3C与从动侧转动件5中面向后板3C的表面之间的滑动接触部。后板3C与从动侧转动件5中面向后板3C的表面之间的滑动接触部包括第一滑动接触部5B和第二滑动接触部5C。更具体地，第一滑动接触部5B包括从动侧转动件5突出部5A的外周面、以及形成于后板3C的圆形通孔3E的内周面。从动侧转动件5突出部5A的外周面与通孔3E的内周面彼此滑动接触。第二滑动接触部5C包括后板3C的侧面、以及从动侧转动件5中除突出部5A之外的侧面，后板3C的侧面和从动侧转动件5中除突出部5A之外的侧面彼此滑动接触。
滑动接触部5B作为在凸轮轴4和从动侧转动件5至少之一与驱动侧转动件3之间的支承部。在凸轮轴4的预定径向，相对较大的力可能作用于第一滑动接触部5B，换而言之，在凸轮轴4的径向所产生的力不会均匀地作用于整个第一滑动接触部5B。更具体地，如图3所示，由曲轴2所产生的转动力经由传动件8传递至气门正时控制装置1。在图3中，传动件8连接两个气门正时控制装置1和曲轴2的齿轮101。更具体地，将传动件8设置在气门正时控制装置1和曲轴2的齿轮101周围，以使气门正时控制装置1和齿轮101朝传动件8的转动中心收紧，从而避免传动件8意外脱离气门正时控制装置1。所以，收紧力F作用在各气门正时控制装置1的径向。因此，在预定径向，力F作用在第一滑动接触部5B上。据此，因为作用在第一滑动接触部5B上的力F，气门正时控制装置1处的滑动阻力变大。
所以，可以用预期减小滑动阻力的树脂件11形成第一滑动接触部5B。特别地，可以用具有耐油性和耐热性的聚四氟乙烯树脂(polytetrafluoroethylene)来形成第一滑动接触部5B。
据此，通过用树脂件11形成第一滑动接触部5B，可以减小后板3C的内周面与突出部5A的外周面之间所产生的滑动阻力。结果，可以提高从动侧转动件5相对于驱动侧转动件3的相对转动相位的变换速度。此外，可以减小驱动侧转动件3与从动侧转动件5之间所形成相对转动相位变换所必需的操作液压。
以下述方式将预期能减小滑动阻力的树脂件11适用于气门正时控制装置从而形成第一滑动接触部5B：对突出部5A的外周面和后板3C所形成圆形通孔3E的内周面施加表面处理，或者，将圆筒形衬套压配合至突出部5A的外周面上或压配合进后板3C所形成圆形通孔3E的内周面。
图4中所示图表是测量数据，通过将现有正时控制装置的响应速度(图表中标注为“类型1”)与根据本实施方式的气门正时控制装置1的响应速度(图表中标注为“类型2”)进行比较，获得测量数据。在进气门的气门升程量较小(图表中标注为“低升程”)和气门升程量较大(图表中标注为“高升程”)的情况下，测量响应速度。此外，在发动机转数(亦即发动机转速)为每分钟600转的条件下(图表中标注为600rpm)、在发动机转数为每分钟800转(图表中标注为800rpm)的条件下、以及在发动机转数为每分钟1000转的条件下(图表中标注为1000rpm)，测量响应速度。纵轴表示响应速度的平均值(图表中称为“响应速度”)，响应速度指：在使从动侧转动件5相对于驱动侧转动件3的相对转动相位在提前角方向S1变换的情况下的响应速度，以及，在使相对转动相位在延迟角方向S2变换的情况下的响应速度。另外，对于现有气门正时控制装置和根据本实施方式的气门正时控制装置1，在相同条件下(例如，使用相同种类的操作机油、维持相同的机油温度、气门正时控制装置形状相同、设定相同的提前角室容积、设定相同的延迟角室容积，等等)测量响应速度。
从图4所示图表看出，与现有气门正时控制装置相比较，在任何发动机转数(亦即发动机转速)下，根据本实施方式的气门正时控制装置1的响应速度都得到改善。特别地，发动机转数越低，气门正时控制装置1的响应速度改善或提高越明显。测量结果示出：根据第一实施方式气门正时控制装置的第一滑动接触部5B、与现有气门正时控制装置的对应滑动接触部之间在滑动阻力方面的差异主要反映为：根据第一实施方式的气门正时控制装置1与现有气门正时控制装置之间在响应速度方面的差异。更具体地，在发动机转数较低的情况下，油泵(响应于曲轴2的转动力而动作)的转数(亦即转速)亦较低，所以，作用在提前角室7和延迟角室6的液压变低。因此，在作用于提前角室7和延迟角室6的液压较低的情况下，与现有气门正时控制装置相比，根据本实施方式气门正时控制装置1的驱动侧转动件3与从动侧转动件5之间所建立的相对转动相位快速变换，这是因为第一滑动接触部5B的滑动阻力较低，所以，变换相对转动相位所必须的液压也较低。此外，当气门升程量较大情况下的响应速度和气门升程量较小情况下的响应速度进行比较时，在升程量较小的情况与现有气门正时控制装置相比，本实施例进一步改善了根据本实施方式气门正时控制装置1的响应速度。测量结果示出，根据第一实施方式气门正时控制装置1的第一滑动接触部5B与现有气门正时控制装置的对应滑动表面之间滑动阻力方面的差异主要反映为：根据第一实施方式气门正时控制装置1与现有气门正时控制装置之间的响应速度差异。更具体地，当气门升程量变低，因为第一滑动接触部5B相对较低的滑动阻力，使扭矩波动变低，这种情况下，根据本实施方式气门正时控制装置1的响应速度得到了改善。据此，如图4中所示测量结果所证实的那样，根据第一实施方式的气门正时控制装置1提高了响应速度。
[第二实施方式]
下面说明气门正时控制装置1的第二实施方式。根据第二实施方式的气门正时控制装置1与根据第一实施方式的气门正时控制装置1的差异在于：代替具有第一滑动接触部5B的树脂件11，根据第二实施方式的气门正时控制装置1包括具有第一滑动接触部5B的滚珠轴承12(支承件)。在气门正时控制装置1设置有滚珠轴承12的情况下，可以在从动侧转动件5中面向后板3C的表面处形成供油槽13，从而在突出部5A的外周面与滚珠轴承12的内周面之间提供机油。根据第二实施方式，与在第一实施方式中的情况一样，可以提高从动侧转动件5相对于驱动侧转动件3的相对转动相位的变换速度。此外，也可以减小变换相对转动相位所必须的操作液压。
[其他实施方式]
在第一实施方式和第二实施方式中，从动侧转动件5包括向凸轮轴4凸出的突出部5A。然而，从动侧转动件5也可以更改为不包括突出部5A。取而代之的是，在这种情况下，凸轮轴4可以更改为，为了使凸轮轴4与从动侧转动件5相连接，使凸轮轴4延伸穿透后板3C的通孔3E。在这种情况下，作为支承部的第一滑动接触部5B，与后板3C的通孔3E以及凸轮轴4中对向后板3C的外周面一起构成支承部(支承件)。
在第一实施方式和第二实施方式中，驱动侧转动件3包括壳体3B、前板3A和后板3C。然而，驱动侧转动件3不是必须包括彼此独立分开的壳体3B、前板3A、以及后板3C。例如，驱动侧转动件3可以更改为，使得前板3A和壳体3B整体方式形成，或者，壳体3B和后板3C整体方式形成。

Claims (5)

1.一种气门正时控制装置(1)，包括：
驱动侧转动件(3)，其与内燃机(100)的曲轴(2)同步方式转动，所述驱动侧转动件(3)包括壳件(3B)和板件(3A、3C)，所述壳件(3B)形成为圆筒状，使得所述壳件(3B)在其位于凸轮轴(4)轴向的端部之一具有开口部，所述板件(3A、3C)构造成封闭所述壳件(3B)的所述开口部；
从动侧转动件(5)，其相对于所述驱动侧转动件(3)以同轴方式布置，并与凸轮轴(4)同步方式转动，所述凸轮轴(4)控制所述内燃机(100)的气门开闭操作；
延迟角室(6)，其由所述驱动侧转动件(3)和所述从动侧转动件(5)限定，以及，所述延迟角室(6)的作用是，响应于供至所述延迟角室(6)的操作机油，所述从动侧转动件(5)相对于所述驱动侧转动件(3)的相对转动相位在延迟角方向(S2)改变；
提前角室(7)，其由所述驱动侧转动件(3)和所述从动侧转动件(5)限定，以及，所述提前角室(7)的作用是，响应于供至所述提前角室(7)的操作机油，所述从动侧转动件(5)相对于所述驱动侧转动件(3)的相对转动相位在提前角方向(S1)改变；以及
通孔(3E)，其形成于所述壳件(3B)和所述板件(3A、3C)之一，以在所述凸轮轴(4)的轴向延伸，使得所述从动侧转动件(5)经由所述通孔(3E)与所述凸轮轴(4)相连接，其中
由所述从动侧转动件(5)的外周面和所述凸轮轴(4)的外周面中的一个，连同所述通孔(3E)的内周面，构成所述驱动侧转动件(3)与所述从动侧转动件(5)之间的支承部，以及
所述驱动侧转动件(3)与所述从动侧转动件(5)之间的多个滑动接触部中，作为所述支承部的第一滑动接触部(5B)构造成比其他滑动接触部具有更低的滑动阻力。
2.根据权利要求1所述的气门正时控制装置，其中，所述从动侧转动件(5)包括突出部(5A)，所述突出部(5A)形成为穿透所述通孔(3E)以朝所述凸轮轴(4)凸出，以及，所述通孔(3E)的内周面与所述突出部(5A)的外周面之间的滑动接触部作为所述第一滑动接触部(5B)。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的气门正时控制装置，其中，所述第一滑动接触部(5B)由树脂件(11)形成。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的气门正时控制装置，其中，所述第一滑动接触部(5B)包括支承件，所述支承件设置在所述从动侧转动件(5)的外周面和所述凸轮轴(4)的外周面二者之一与所述驱动侧转动件(3)的内周面之间。
5.根据权利要求1至权利要求4中任一项权利要求所述的气门正时控制装置，进一步包括传动件(8)，所述传动件(8)传递由所述曲轴(2)所产生的转动力，其中，所述驱动侧转动件(3)与所述从动侧转动件(5)之间的所述第一滑动接触部，承受所述传动件(8)在所述驱动侧转动件(3)的径向所产生的收紧力，以及，与所述驱动侧转动件(3)和所述从动侧转动件(5)之间的其他滑动接触部相比，所述第一滑动接触部构造成具有更低的滑动阻力。
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