CN102365429B - 发动机的相位可变装置 - Google Patents

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Abstract

提供一种使曲轴和凸轮轴的相对相位角的可变更范围比以往宽且使大小紧凑的发动机的相位可变装置。由曲轴旋转的驱动旋转体和由转动操作力赋予机构相对于上述驱动旋转体进行相对转动的第一控制旋转体，由凸轮轴可相对转动地支承，通过与转动操作力赋予机构联动的组装角变更机构变更上述凸轮轴和上述曲轴的组装角，其中，上述组装角变更机构具有：与第一控制旋转体进行了一体化的第一偏心圆凸轮；与凸轮轴进行了一体化的第二偏心圆凸轮；将上述第一和第二偏心圆凸轮相互连结并把第一偏心圆凸轮的偏心转动变换为上述第二偏心圆凸轮的偏心转动的凸轮导向部件。

Description

发动机的相位可变装置
技术领域
本发明涉及在把曲轴和凸轮轴的相对相位角向超前角方向或延迟角方向中的任一个方向变更而使气门的开闭时机改变的机构中采用了偏心圆凸轮的汽车用发动机的相位可变装置。
背景技术
作为这种的现有技术，有在以下专利文献1所示的气门时机控制装置(参照专利文献1的图1～图4)。以下专利文献1的装置，相互相对自由转动地配置了由曲轴(未图示)旋转的驱动旋转体2和相对于驱动旋转体2进行相对转动的导向板27(本申请的第一控制旋转体)。在凸轮轴1上，将杆部件18一体化，将一对连杆臂(16a、16b)的一端由销25自由转动地安装在杆部件18上。在连杆臂(16a、16b)的另一端由销24自由转动地安装工作操作部件(14a、14b)，在工作操作部件(14a、14b)的前部设置与导向板27后部的螺旋状导向件32啮合的前部的突条26，工作操作部件(14a、14b)的后部与大致径向导向槽(11a、11b)卡合。
如果由电磁铁29吸附的导向板27相对于驱动旋转体2产生旋转延迟，则工作操作部件(14a、14b)前部的突条26沿螺旋状导向件32位移，而后部沿大致径向导向槽(11a、11b)向驱动旋转体2的半径方向内侧位移。此时，连杆臂(16a、16b)相对于杆部件18绕销25向顺时针(从导向板27看的方向。以下同样)转动。其结果，凸轮轴1相对于驱动旋转体2的组装角(曲轴和凸轮轴的相对相位角)向超前角方向(图4的R方向)变更，气门的开闭时机改变。
在先技术文献
专利文献1：日本特开平2001-041013号
发明内容
发明要解决的课题
在对气门的开闭时机变更为多种的情况下，希望凸轮轴1相对于驱动旋转体2的组装角能够尽可能宽范围地变更。专利文献1的装置通过使连杆臂(16a、16b)更长，使驱动旋转体2和导向板27的外径更大，能够扩大上述组装角的可变更范围。但是，在该情况下，相位可变装置大型化。另一方面，在发动机内，相位可变装置的收纳空间有限。因此，因为专利文献1的装置在使装置大型化的情况中存在限度，所以在扩大上述组装角的可变更范围的情况中存在界限。
另外，专利文献1的装置，在连杆臂(16a、16b)和销(24、25)的连结精度低、且工作操作部件(14a、14b)与螺旋状导向件32的卡合精度低的情况下，连杆臂(16a、16b)不能相对于杆部件18顺畅地转动，工作操作部件(14a、14b)有可能不能相对于螺旋状导向件32顺畅地位移。高精度地形成这些部件在使制造成本增加的方面存在问题。
本发明基于上述的问题，提供在使装置的大小紧凑的同时能够使驱动旋转体(曲轴)和凸轮轴的组装角(相对相位角)的可变更范围比以往的宽、且容易制造的发动机的相位可变装置。
为了解决课题的手段
本发明的技术方案1是一种发动机的相位可变装置，由曲轴旋转的驱动旋转体和由转动操作力赋予机构相对于上述驱动旋转体进行相对转动的第一控制旋转体，分别相对于凸轮轴可相对转动地被支承，通过与上述第一控制旋转体的相对转动联动的组装角变更机构变更凸轮轴相对于上述驱动旋转体的组装角，来变更上述凸轮轴与曲轴的相对相位角，其特征在于，上述组装角变更机构具有：在从上述凸轮轴的转动中心轴偏心的状态下与上述第一控制旋转体进行了一体化的第一偏心圆凸轮；在从上述凸轮轴的转动中心轴偏心的状态下与该凸轮轴进行了一体化的第二偏心圆凸轮；可进行相对偏心转动地连结上述第一偏心圆凸轮和上述第二偏心圆凸轮，把上述第一偏心圆凸轮的偏心转动变换为上述第二偏心圆凸轮的偏心转动的凸轮导向部件，由此，与第二偏心圆凸轮相对于上述第一偏心圆凸轮的相对偏心转动相应地变更凸轮轴相对于上述驱动旋转体的组装角。
(作用)第一控制旋转体由转动操作力赋予机构相对于驱动旋转体向超前角方向(与由曲轴旋转的驱动旋转体的旋转方向相同的方向。以下相同)或延迟角方向(与驱动旋转体的旋转方向相反的方向。以下相同)中的任一个方向进行相对转动。第一偏心圆凸轮与第一控制旋转体一体化而绕凸轮轴的转动中心轴进行偏心转动。第一偏心圆凸轮的偏心转动由凸轮导向部件变换成第二偏心圆凸轮的偏心转动。凸轮轴因为与第二偏心圆凸轮一起相对于驱动旋转体进行相对转动，所以凸轮轴相对于驱动旋转体(曲轴)的组装角(相对相位角)被变更。
凸轮轴相对于驱动旋转体的组装角，与组装角变更时的第二偏心圆凸轮的中心轴的移动距离成比例地变更得大。因此，凸轮轴相对于驱动旋转体(曲轴)的组装角(相对相位角)，即使不使第一及第二偏心圆凸轮的外径变大，通过增大第二偏心圆凸轮的偏心度(使从凸轮轴的转动中心轴到偏心圆凸轮的中心轴的距离变长)，使第二偏心圆凸轮的中心轴的移动距离更长，也可以将可变更的范围进一步扩大。
另外，凸轮轴相对于驱动旋转体的组装角，即使不高精度地形成，通过借助于凸轮导向部件的第一及第二偏心圆凸轮的偏心转动，也可顺畅地变换。
另外，本发明的技术方案2是在技术方案1的发动机的相位可变装置中，在上述驱动旋转体上，设置在与上述凸轮轴的转动中心轴正交的方向延伸的大致径向导向槽，
在上述凸轮导向部件上设置一对把持部和长圆孔，
该一对把持部贯通上述大致径向导向槽地从两侧把持上述第一偏心圆凸轮的外周，由上述第一偏心圆凸轮的偏心转动沿上述大致径向导向槽位移，
该长圆孔在与上述大致径向导向槽延伸的方向正交的方向延伸，使上述第二偏心圆凸轮在与内侧滑动接触的同时，向与上述大致径向导向槽延伸的方向正交的方向位移。
(作用)凸轮导向部件，通过与驱动旋转体的大致径向导向槽卡合的把持部由内侧的第一偏心圆凸轮的偏心转动沿上述导向槽位移，在与凸轮轴的转动中心轴正交的方向摆动。摆动的凸轮导向部件，因为向长圆孔与大致径向导向槽正交的方向延伸，所以使在其内侧可滑动接触地卡合的第二偏心圆凸轮进行偏心转动。
第一偏心圆凸轮、凸轮导向部件及第二偏心圆凸轮，因为是一对偏心圆凸轮在把持部和长圆孔的内侧滑动的结构，即使不以高精度形成也相互顺畅地进行相对动作，所以可顺畅地变换凸轮轴相对于驱动旋转体的组装角。
另外，凸轮轴相对于驱动旋转体的组装角，通过把相位角变更前的初期位置中的第一及第二偏心圆凸轮的各中心轴相对于驱动旋转体的大致径向导向槽延伸方向向相同方向倾斜地配置，或夹着该导向槽地向相互相反的方向倾斜地配置，能够选择从相位角变更前的初期位置向超前角方向或延迟角方向中的任一个方向变更。即，在把第一及第二偏心圆凸轮的各中心轴相对于驱动旋转体的大致径向导向槽延伸的方向向相同方向倾斜地配置的情况下，第二偏心圆凸轮，与第一偏心圆凸轮向相同的方向进行偏心转动，在夹着该导向槽地向相互相反的方向倾斜地配置的情况下，向与第一偏心圆凸轮相反的方向进行偏心转动。因此，从相位角变更前的初期位置变更上述组装角的方向，通过改变相位角变更前的初期位置中的第二偏心圆凸轮的中心轴的配置，能够容易地从超前角方向向延迟角方向或从延迟角方向向超前角方向变更。
另外，本发明的技术方案3是在技术方案1或技术方案2所述的发动机的相位可变装置中，上述转动操作力赋予机构由第一制动机构和逆旋转机构构成，该第一制动机构使上述第一控制旋转体相对于上述驱动旋转体向延迟角方向(与驱动旋转体由曲轴旋转的方向相反的方向。以下相同)进行相对转动，该逆旋转机构使上述第一控制旋转体相对于上述驱动旋转体向超前角方向(与驱动旋转体由曲轴旋转的方向相同的方向。以下相同)进行相对转动。
(作用)第一制动机构，使凸轮轴相对于驱动旋转体(曲轴)的组装角向超前角方向或延迟角方向的任一个方向变换，逆旋转机构使上述组装角向与第一制动机构相反的方向变换。
另外，本发明的技术方案4在技术方案3所述的发动机的相位可变装置中，上述逆旋转机构由第二控制旋转体、第二制动机构和环机构构成，该第二控制旋转体在相对于凸轮轴可相对转动的状态下配置，该第二制动机构对上述第二控制旋转体进行制动，使之相对于上述第一控制旋转体向延迟角方向进行相对转动，该环机构在上述第二制动机构动作时使上述第一控制旋转体相对于上述驱动旋转体向超前角方向进行相对转动，上述环机构具有：与形成在上述第一控制旋转体上的第一偏心圆孔滑动接触的第一环部件；与形成在上述第二控制旋转体上的第二偏心圆孔滑动接触的第二环部件；具备大致径向导向槽，与凸轮轴成为一体地转动的中间旋转体；两端从上述中间旋转体的大致径向导向槽突出设置，在该突出设置的两端分别可进行相对偏心转动地安装上述第一环部件和第二环部件，同时，沿大致径向导向槽位移的连结部件。
(作用)第二控制机构经以下那样地动作的环机构使第一控制旋转体相对于驱动旋转体向超前角方向进行相对转动。若第二制动机构对第二控制旋转体进行制动，则第二控制旋转体的第二偏心圆孔绕凸轮轴的中心轴进行偏心转动。第二环部件由第二偏心圆孔的偏心转动在第二偏心圆孔内进行滑动旋转，使连结部件沿中间旋转体的大致径向导向槽位移。第一环部件，若连结部件位移，则在第一控制旋转体的第一偏心圆孔内进行滑动旋转。第一控制旋转体由第一环部件的滑动旋转受到相对转动力矩，相对于驱动旋转体向超前角方向进行相对转动。
发明的效果
根据本申请中各技术方案的发动机的相位可变装置，能够把相位可变装置的大小抑制得紧凑，同时，能够使凸轮轴相对于驱动旋转体(曲轴)的组装角(相对相位角)的可变更范围比以往的宽。
另外，将在凸轮轴和驱动旋转体的组装角变更机构中采用的多个偏心圆凸轮进行了组合的机构，因为部件数量少，形状简单容易得到精度，所以与利用连杆臂机构、螺旋状导向件的机构相比顺畅地动作。因此，能够容易且低价地制造本申请的发动机的相位可变装置。
另外，将在凸轮轴和驱动旋转体的组装角变更机构中采用的多个偏心圆凸轮进行了组合的机构，因为构造简单，部件数量少，所以与利用连杆臂机构、螺旋状导向件的机构相比即使精度不高也顺畅地动作。因此，能够容易且低价制造本申请的发动机的相位可变装置。
附图说明
图1是表示汽车用发动机中的相位可变装置的第一实施例的立体图。
图2是图1的分解立体图。
图3是图1的轴向剖视图。
图4是初期状态中的第一实施例的相位可变装置(延迟角规格)的半径方向剖视图，(a)图是表示第一偏心圆凸轮的配置的图3的A-A剖视图，(b)图是表示延迟角规格中的第二偏心圆凸轮的配置的图3的B-B剖视图。
图5是组装角变更后的第一实施例的相位可变装置(延迟角规格)的半径方向剖视图，(a)图是图3的A-A剖视图，(b)图是图3的B-B剖视图。
图6是超前角规格中的第二偏心圆凸轮的配置的剖视图，(a)图是初期状态中的图3的B-B剖视图，(b)图是组装角变更后的图3的B-B剖视图。
图7是初期状态中的逆旋转机构的半径方向剖视图，(a)图是图3的C-C剖视图，(b)图是图3的D-D剖视图，(c)图是图3的E-E剖视图。
图8是组装角变更后的逆旋转机构的半径方向剖视图，(a)图是图3的C-C剖视图，(b)图是图3的D-D剖视图，(c)图是图3的E-E剖视图。
图9是表示具备不同的逆旋转机构的汽车用发动机中的相位可变装置的第二实施例的轴向剖视图。
图10是表示具备不同的逆旋转机构的汽车用发动机中的相位可变装置的第三实施例的轴向剖视图。
符号说明
30：发动机的相位可变装置，31：驱动旋转体，33：凸轮导向部件，34：第一控制旋转体，34f：第一偏心圆孔，35：第一电磁离合器(第一制动机构)，36、37：链轮，40：驱动圆筒，41：第一偏心圆凸轮，45：凸轮轴，46：第二偏心圆凸轮，47、47：驱动圆筒的径向导向槽，48、48：凸轮导向部件的把持部，49：凸轮导向部件的长圆孔，50：第一环部件，51：中间旋转体，52：连结部件，53：第二环部件，54：第二控制旋转体，54c：第二偏心圆孔，56：第二制动机构，57、62：逆旋转机构，59：受扭螺旋弹簧(逆旋转机构)，60：控制旋转体，61：驱动圆板，65：组装角变更机构，66：转动操作力赋予机构，67：环机构，L0：凸轮轴的转动中心轴，L3：驱动圆筒的径向导向槽延伸方向，L4：凸轮导向部件的长圆孔延伸的方向。
具体实施方式
为了实施发明的优选的方式
接着，由第一实施例～第三实施例说明本发明的实施方式。
各实施例所示的发动机的相位可变装置是组装在发动机上，用于以与曲轴的旋转同步地吸排气气门开闭的方式把曲轴的旋转传递给凸轮轴，同时根据发动机的负荷、转速等运行状态使发动机的吸排气气门的开闭时机改变的装置。
由图1～8对第一实施例装置的结构进行说明。第一实施例中的发动机的相位可变装置30由分别配置在转动中心轴L0上的驱动旋转体31、中心轴32、组装角变更机构65及转动操作力赋予机构66构成。组装角变更机构65由第一偏心圆凸轮41、凸轮导向部件33及第二偏心圆凸轮46构成。转动操作力赋予机构66由第一电磁离合器35和逆旋转机构57构成。在以后的说明中，把图2中的第二电磁离合器56侧作为装置前方，把链轮36侧作为装置后方，把从装置正面看的驱动旋转体31的旋转方向作为顺时针D1方向(超前角方向)，把与D1相反的方向作为逆时针D2方向(延迟角方向)。
组装角变更前的初期状态(以后简单地作为初期状态)中的中心轴32、凸轮导向部件33和第一控制旋转体34从曲轴(未图示)受到驱动力，与绕转动中心轴L0旋转的驱动旋转体31一起向D1方向旋转。
驱动旋转体31由两个链轮(36、37)和驱动圆筒40构成。在链轮(36、37)的中心设置圆孔(36a、37a)。在圆孔37a的内侧，在后端开口部旁边设置内凸缘部37b。符号37c表示内凸缘部37b的内侧的圆孔。在圆孔37c中插入在中心轴L0方向层叠的碟形弹簧42。碟形弹簧42在中央具有圆孔42a。在中央具有圆孔43a的保持架43从前方卡合在圆孔37a中。
另外，驱动圆筒40的圆筒部40a和底部40b成为一体地构成。在底部40b，设置圆孔40c和一对大致径向导向槽(47、47)。圆孔40c，设置在底部40b的中央，被穿插后述的中心轴32的中圆筒部32b。大致径向导向槽(47、47)设置在中间隔着圆孔40c地成为对称的位置。另外，在以后的说明中，将通过驱动圆筒40的转动中心轴L0、且将沿大致径向导向槽(47、47)延伸的延伸线作为L3(参照图4)。
链轮36由插入多个销孔36b的结合销38与链轮37一体化，链轮37由插入分别设置于链轮37和驱动圆筒40上的多个销孔(37d、40d)的结合销39与驱动圆筒40一体化。
中心轴32具有小圆筒部32a、中圆筒部32b、第二偏心圆凸轮46和大圆筒部32c从前方在转动轴L0方向连续的形状。大圆筒部32c的外径形成与圆孔(36a、42a、43a)的内径大致相同。第二偏心圆凸轮46，其中心轴L2从中心轴32的转动中心轴L0偏心距离d2，与中心轴32成为一体绕转动中心轴L0进行偏心转动。
驱动旋转体31，通过把中心轴32的大圆筒部32c插入圆孔(36a、42a、43a)中，可转动地由中心轴32支承。另外，中心轴32在中心具备螺栓插入孔32d，在后端部具备连结孔32e。凸轮轴45在前端具备圆筒部45a，并具备与该圆筒部连续的凸缘部45b。中心轴32，通过在使驱动旋转体31支承在大圆筒部32c上的同时把凸轮轴45的前端圆筒部45a插入连结孔32e中，与凸轮轴45连结，并通过把从装置前方(图3的左方)插入螺栓孔32d中的螺栓44的前端外螺纹部(未图示)与凸轮轴45的前端内螺纹部(未图示)螺纹结合，固定在凸轮轴45上。驱动旋转体31配置在第二偏心圆凸轮46和凸轮轴45的凸缘部45b之间，相对于凸轮轴45绕中心轴L0进行相对转动。
另一方面，凸轮导向部件33具有一对把持部(48、48)和长圆孔49。一对把持部(48、48)从凸轮导向部件33的外周端部分别突出设置在装置前方，连结把持部(48、48)的线与中心轴L0正交。另外，上述把持部具有与驱动圆筒40的大致径向导向槽(47、47)大致相同的宽度，且与大致径向导向槽(47、47)以相同的间隔设置。长圆孔49以在与连结把持部(48、48)彼此的线正交的方向L4延伸的方式形成(参照图4(b))。第二偏心圆凸轮46的外周面的上下端部与长圆孔49的内周面滑动接触。
凸轮导向部件33，配置在链轮37和驱动圆筒40之间，经插入长圆孔49的第二偏心圆凸轮46支承于中心轴32上。把持部(48、48)与大致径向导向槽(47、47)卡合，其前端从大致径向导向槽(47、47)向前方突出。把持部(48、48)，如果第二偏心圆凸轮46进行偏心转动，则沿大致径向导向槽(47、47)在驱动圆筒40的半径方向位移。
第一控制旋转体34形成为圆形，将其外径形成为与驱动圆筒40中的圆筒部内周面40e的内径大致相同，插入在圆筒部40a的内侧。第一控制旋转体34，其外周面34a由圆筒部内周面40e支承，相对于驱动圆筒40绕转动中心轴L0进行相对转动。另外，在第一控制旋转体34上，设置第一偏心圆凸轮41和穿插中心轴32的中圆筒部32b的圆孔34b。
第一偏心圆凸轮41从第一控制旋转体34的后面向装置后方突出设置。第一偏心圆凸轮41，其中心轴L1(偏心点)从第一控制旋转体34的转动中心轴L0偏心距离d1，与第一控制旋转体34成为一体绕转动中心轴L0进行偏心转动。第一偏心圆凸轮41由从大致径向导向槽(47、47)突出的把持部(48、48)把持外周，与把持部(48、48)的内侧滑动接触。
另外，在组装角变更前的初期状态中，如图4所示，第一偏心圆凸轮41的偏心点(凸轮的中心轴L1)配置在相对于驱动圆筒40从延伸线L3的上方向逆时针D2方向倾斜的位置，凸轮导向部件33的把持部(48、48)以一方与形成于大致径向导向槽(47、47)的上端部的阻挡部47a接触的状态配置。
另一方面，初期状态中的第二偏心圆凸轮46的偏心点(中心轴L2)或与第一偏心圆凸轮41的中心轴L1同样从延伸线L3的上方向逆时针D2方向倾斜地配置(参照图4(b))，或与中心轴L1相反地向顺时针D1方向地倾斜配置(参照图6(a))。
凸轮轴45相对于驱动旋转体31的组装角，如图4(b)所示，如果把第二偏心圆凸轮46的中心轴L2与中心轴L1同样从延伸线L3的上方向D2方向倾斜地配置，则成为从初期状态向延迟角侧D2方向变更，如图6(a)所示，如果把中心轴L2与中心轴L1相反地从延伸线L3的上方向D1方向倾斜地配置，则从初期状态向超前角侧D1方向变更(以后，把初期状态中的中心轴L2向与中心轴L1同方向倾斜称为延迟角规格，向与中心轴L1相反方向倾斜称为超前角规格)。即，在本实施例中，通过只改变初期位置中的第一偏心圆凸轮41和第二偏心圆凸轮46的配置和中心轴L2相对于延伸线L3的倾斜的方向，就可以简单更换上述延迟角规格和超前角规格。
第一电磁离合器35和逆旋转机构57设置于第一控制旋转体34的前方。第一电磁离合器35(第一制动机构)与第一控制旋转体的前面(吸附面34c)相向地配置，固定于未图示的发动机壳体上。第一电磁离合器35，如果对线圈35a通电，则吸附与驱动旋转体31一起旋转的第一控制旋转体34的前面(吸附面34c)而与摩擦件35b滑动接触。
第一控制旋转体34，如果吸附面34c与摩擦件35b滑动接触，则相对于驱动旋转体31产生旋转延迟，相对于驱动旋转体31向超前角方向D2(参照图2、图4)进行相对转动。另外，第一控制旋转体34，如果后述的逆旋转机构57动作，则与第一电磁离合器35相反，相对于驱动旋转体31向超前角方向D1进行相对转动。
逆旋转机构57由第二控制旋转体54和第二电磁离合器56和环机构67构成，环机构67由配置于第一控制旋转体34的前方的阶梯圆孔34d内的第一环部件50、中间旋转体51、可动部件52和配置于第二控制旋转体54的后方的阶梯圆孔54c内的第二环部件53及第二控制旋转体54构成。
第一控制旋转体34在前面具备阶梯圆孔34d。在阶梯圆孔34d的底部34e，设置阶梯状的第一偏心圆孔34f。第一偏心圆孔34f，其中心O1从中心轴32的转动中心轴L0偏心距离d3。第一环部件50具备与偏心圆孔34f的内径大致相同的外径，与偏心圆孔34f的内周滑动接触。在第一环部件50中形成在前面开口的第一卡合孔50a。
中间旋转体51在中央具备方孔51a，在其外侧具备在中间旋转体51的半径方向延伸的大致径向导向槽51b。另外，把通过中间旋转体51的转动中心轴L0、沿大致径向导向槽51b延伸的延伸线作为L5。中间旋转体51，通过方孔51a分别与中心轴32的平坦卡合面(32f、32g)卡合，以不能转动的状态固定在中心轴32上。
第二控制旋转体54在中央具备圆孔54a，在后面具备阶梯状的第二偏心圆孔54c。第二控制旋转体54由插入圆孔54a的小圆筒部32a以可转动的状态支承在中心轴32上。第二偏心圆孔54c，其中心O2与第二偏心圆孔同样地从转动中心轴L0偏心距离d4。第二环部件53具备与第二偏心圆孔54c的内径大致相同的外径，与第二偏心圆孔54c的内周滑动接触。第二环部件53具备在后面开口的第二卡合孔53a。另外，第一及第二环部件(50、53)隔着延伸线L5地把中心(O1、O2)配置在两侧。
可动部件52，将细圆轴52a插入在空心粗圆轴52b的中央而构成。细圆轴52a的两端以可滑动的状态与第一及第二卡合孔(50a、53a)卡合，同时，连结第一及第二环部件(50、53)。空心粗圆轴52b沿卡合的大致径向导向槽51b位移。
在从圆孔54a突出的中心轴32的小圆筒部32a前端配置保持架55。除了中心轴32以外，从保持架55到链轮36的图2的各部件，通过从前方将螺栓44插入在形成于各自的中央的孔中，并与凸轮轴45(参照图3)的前端部进行螺纹结合，被保持在凸轮轴45上。
第二电磁离合器56以与第二控制旋转体54的前面相向的方式配置，固定在未图示的发动机壳体上。对线圈56a进行了通电的第二电磁离合器56吸附第二控制旋转体54的前面的吸附面54b，使之与摩擦件56b滑动接触，对第二控制旋转体54的转动进行制动。
另外，可动部件52既可以做成具有轴承的形态，也可以置换成滚珠。在该情况下，因为可动部件52在槽51b内滚动，摩擦阻力降低，所以可减少电磁离合器(35、56)的消费电力。另外，第二中间旋转体51由非磁性体形成是理想的。在由非磁性体形成第二中间旋转体51的情况下，因为吸附控制旋转体(34、54)的一方的磁力不传递给另一方的控制旋转体，所以能够由一方的电磁离合器削除第一及第二控制旋转体(34、54)一起被吸引的不良状况。
接着基于图2～7说明本实施例中的相位可变装置30的动作。图2的第一控制旋转体34，如果由第一电磁离合器35制动，则相对于驱动旋转体31、中心轴32及凸轮导向部件33产生旋转延迟，向逆时针D2方向进行相对转动。
图4(a)的第一偏心圆凸轮41与第一控制旋转体34成为一体地以转动中心轴L0为中心向逆时针D2方向进行偏心转动。凸轮导向部件33的把持部(48、48)由与内侧滑动接触的第一偏心圆凸轮41沿大致径向导向槽(47、47)向下方D3方向位移。凸轮导向部件33与把持部(48、48)成为一体地向D3方向下降。到此为止的动作在图4(b)的延迟角规格和图6(a)的超前角规格的双方中是共同的。
延迟角规格中的第二偏心圆凸轮46，如图4(b)所示，如果凸轮导向板33下降，则从同时下降的长圆孔49受到力而向逆时针D2方向进行偏心转动。因为中心轴32(凸轮轴45)与第二偏心圆凸轮46成为一体，所以相对于驱动旋转体31向D2方向进行相对转动。其结果，凸轮轴45的相对于驱动旋转体31(未图示的曲轴)的组装角从初期位置向逆时针D2方向(延迟角方向)变更。
另一方面，超前角规格中的第二偏心圆凸轮46，如图6(a)所示，如果凸轮导向板33下降，则与延迟角规格相反地向顺时针D1方向进行偏心转动，中心轴32(凸轮轴45)相对于驱动旋转体31向D1方向进行相对转动。其结果，凸轮轴45的相对于驱动旋转体31(未图示的曲轴)的组装角从初期位置向顺时针D1方向(超前角方向)变更。
另一方面，在把进行了一次变更的组装角向初期位置的方向返回的情况下，使逆旋转机构57动作，使第一控制旋转体34相对于驱动旋转体31向超前角方向(D1方向)进行相对转动。
具体的是，使第二电磁离合器56动作。如果使图2所示的第二电磁离合器56动作，则由第二电磁离合器56制动的图7(a)的第二控制旋转体54相对于中间旋转体51和第一控制旋转体34产生旋转延迟，向延迟角方向D2方向进行相对转动。第二环部件53在第二偏心圆孔54c的内部向D1方向滑动，使可动部件52沿大致径向导向槽51b向下(图7(b)的D3方向)位移。图7(c)的第一环部件50，如果可动部件52向D3方向位移，则在第一偏心圆孔34f的内侧向D2方向滑动，对第一控制旋转体34赋予D1方向的相对转动力矩。其结果，第一控制旋转体34与第一电磁离合器35动作时相反地相对于中间旋转体51和第二控制旋转体54向超前角方向(D1方向)进行相对转动。
如果第一控制旋转体34相对于驱动旋转体31向超前角方向D1方向进行相对转动，则如图5(a)所示，第一偏心圆凸轮41以转动中心轴L0为中心向顺时针D1方向进行偏心转动，使把持部(48、48)和凸轮导向部件33沿大致径向导向槽(47、47)向D4方向上升。延迟角规格中的图5(b)的第二偏心圆凸轮46(中心轴32)，如果凸轮导向部件33上升，则相对于驱动旋转体31向超前角方向(D1方向)进行相对转动。其结果，曲轴的相对于驱动旋转体31的组装角向初期位置的方向返回。另外，延迟角规格中的图6(b)的第二偏心圆凸轮46(中心轴32)，如果凸轮导向部件33上升，则相对于驱动旋转体31向延迟角方向(D2方向)进行相对转动。其结果，曲轴的相对于驱动旋转体31的组装角向初期位置的方向返回。
接着由图9说明汽车用发动机中的相位可变装置的第二实施例。第二实施例的相位可变装置，除了把第一实施例的由偏心环形成的逆旋转机构57置换成受扭螺旋弹簧59作为逆旋转机构之外，具有与第一实施例共同的结构。
第二实施例的逆旋转机构由受扭螺旋弹簧59简单地构成。受扭螺旋弹簧59，其一端59a固定在驱动圆筒40上，另一端59b固定在第一控制旋转体34上，平时向与第一控制旋转体34从第一电磁离合器34受到的制动力矩的方向(图2的延迟角方向D2)相反的方向(超前角方向D1)对第一控制旋转体34加载。
与驱动圆筒40(驱动旋转体31)一起旋转的第一控制旋转体34，如果由从第一电磁离合器35受到超过扭螺旋弹簧59的加载力矩的制动力矩，则相对于驱动圆筒40向延迟角方向D2方向进行相对转动，使中心轴32(凸轮轴45)的相对于第一驱动旋转体31的组装角向规定的方向(超前角侧D1方向或延迟角侧D2方向)变更。第一控制旋转体34的相对于驱动圆筒40的相对转动，如果施加在第一控制旋转体34上的线圈弹簧59的加载力矩与第一电磁离合器35的制动力矩平衡则停止。因为凸轮轴45的相对于第一驱动旋转体31的组装角由第一控制旋转体34的相对于驱动圆筒40的停止位置决定，所以通过变更第一电磁离合器35的通电量进行调节。
另一方面，第一控制旋转体34，如果使第一电磁离合器35停止，则由受扭螺旋弹簧59的加载力矩相对于驱动圆筒40向超前角方向D1方向进行相对转动，向相位角变更前的初期位置返回。
另外，与曲轴(未图示)一起旋转的凸轮轴45周期性地从气门弹簧(未图示)受到反力。该反力产生使凸轮轴45相对于驱动旋转体31向超前角方向D1或延迟角方向D2中的任一个方向进行相对转动的力矩(以后简单称为干扰力矩)。上述干扰力矩有可能使构成在驱动旋转体31和凸轮轴45之间的组装角产生意料之外的偏差。
第一及第二实施例的相位可变装置，如果产生上述干扰力矩，则通过将凸轮轴45相对于驱动旋转体31锁定为不能自动地相对转动，具有防止以干扰力矩为原因的上述组装角的意料之外的偏差的自锁机构。
对自锁机构的动作进行说明。凸轮轴45从气门弹簧受到的干扰力矩作为偏心转动力矩传递给第二偏心圆凸轮46。传递凸轮导向部件33，因为如果第二偏心圆凸轮46在长圆孔49内受到偏心转动力矩，则把持部(48、48)沿驱动圆筒40的大致径向导向槽(47、47)被引导，所以在延伸线L3方向受到力。与第一控制旋转体34进行了一体化的第一偏心圆凸轮41从把持部(48、48)在与转动中心轴L0正交的延伸线L3方向受到力。
其结果，第一控制旋转体34，如果在凸轮轴45产生干扰力矩，则通过受到与转动中心轴L0正交的方向的力，其外周面34a与驱动圆筒40的圆筒部内周面40e局部地接触产生摩擦力，被锁定在相对于驱动圆筒40不能自动地相对转动的状态(以后称为自锁功能)。
在第一控制旋转体34与驱动圆筒40被锁定在不能相对转动地的情况下，因为第一偏心圆凸轮41、凸轮导向部件33及第二偏心圆凸轮46分别被锁定在不能相对动作，所以可以防止凸轮轴45的相对于驱动旋转体31的组装角的偏差。
另外，在第一控制旋转体34及驱动圆筒40的圆孔(34b、40c)的各内周面和中心轴32的中圆筒部32b的外周面之间，设置一定的间隙是理想的。若不设定一定的间隙，则产生自锁时的第一控制旋转体34的圆孔34b的内周面有可能在外周面34a与圆筒部内周面40e接触前与中圆筒部32b的外周面接触，受到中心轴32的转动力矩。因为该转动力矩减弱在第一控制旋转体的外周面34a产生的局部摩擦力，所以在圆孔(34b、40c)的各内周面和中圆筒部32b的外周面之间设置一定的间隙是理想的。
由图10对汽车用发动机中的相位可变装置的第三实施例进行说明。第三实施例的相位可变装置，除了用形状不同的控制旋转体60和驱动圆板61替代图9的第一控制旋转体34和驱动圆筒40，不需要受扭螺旋弹簧59之外，结构与第二实施例相同。第三实施例的相位可变装置具有由可相对转动地支承在插入在圆孔60b中的中心轴32的中圆筒部32b上的控制旋转体60和具备从驱动圆筒40的形状除去了圆筒部40b了形状的驱动圆板61构成的逆旋转机构62。逆旋转机构62利用在凸轮轴45产生的干扰力矩，使控制旋转体60相对于驱动旋转体31向图2的D1方向进行相对转动。以下对逆旋转机构60的动作进行说明。
驱动圆板61具有从图9的驱动圆筒40除去了圆筒部40b的形状。在驱动圆板61中没有设置与在第二实施例中支承控制旋转体34的外周面34a的圆筒部内周面40e相当的部分。因此，控制旋转体60可相对转动地支承在插入在中央的圆孔60b中的中心轴32的中圆筒部32b上。
另外，在控制旋转体34和驱动圆板61之间，没有设置自锁机构。即，因为在驱动圆板61中没有设置与第一实施例的圆筒部内周面40e相当的控制旋转体60的接触面，所以在控制旋转体60的外周面60a中，即使在凸轮轴45产生干扰力矩也不产生自锁功能。因此，控制旋转体60由在凸轮轴45产生的干扰力矩受到对驱动圆板61的相对转动力矩。
由上述干扰力矩产生的相对转动力矩，因为是从气门弹簧(未图示)传递给凸轮轴45的与发动机旋转联动的脉动力矩，所以在超前角侧D1方向和延迟角侧D2方向交互反复地作用于控制旋转体60。但是，因为上述相对转动力矩的D1方向(凸轮轴45的旋转方向)的力矩比D2方向的力矩大，所以控制旋转体60如果受到凸轮轴45的干扰力矩，则相对于驱动圆板61向超前角侧D1方向进行相对转动。
其结果，控制旋转体60如果由第一电磁离合器35超过由干扰力矩产生的D1方向的相对转动力矩地制动，则相对于驱动圆板61向延迟角侧D2方向进行相对转动，如果使电磁离合器35停止，则由上述干扰力矩向超前角侧D1方向进行相对转动。控制旋转体60相对于驱动圆板61的相对转动，如果干扰力矩的相对转动力矩和电磁离合器35的制动力矩平衡则停止。凸轮轴45相对于驱动旋转体31的组装角由电磁离合器35向超前角侧D1方向或延迟角侧D2方向中的任一个方向变更，且由凸轮轴45受到的干扰力矩向与由电磁离合器35产生的方向相反的方向返回，通过使电磁离合器的制动力矩与干扰力矩的相对转动力矩平衡，固定上述组装角。

Claims (4)

1.一种发动机的相位可变装置，由曲轴旋转的驱动旋转体和通过由转动操作力赋予机构赋予相对转动力矩相对于上述驱动旋转体进行相对转动的第一控制旋转体，分别相对于凸轮轴可相对转动地被支承，通过与上述第一控制旋转体的相对转动联动的组装角变更机构变更凸轮轴相对于上述驱动旋转体的组装角，来变更上述凸轮轴与曲轴的相对相位角，其特征在于，
上述组装角变更机构具有：
在从上述凸轮轴的转动中心轴偏心的状态下与上述第一控制旋转体进行了一体化的第一偏心圆凸轮；
在从上述凸轮轴的转动中心轴偏心的状态下与该凸轮轴进行了一体化的第二偏心圆凸轮；
可进行相对偏心转动地连结上述第一偏心圆凸轮和上述第二偏心圆凸轮，把上述第一偏心圆凸轮的偏心转动变换为上述第二偏心圆凸轮的偏心转动的凸轮导向部件，
由此，与第二偏心圆凸轮相对于上述第一偏心圆凸轮的相对偏心转动相应地变更凸轮轴相对于上述驱动旋转体的组装角。
2.如权利要求1所述的发动机的相位可变装置，其特征在于，
在上述驱动旋转体上，设置在与上述凸轮轴的转动中心轴正交的方向延伸的大致径向导向槽，
在上述凸轮导向部件上设置一对把持部和长圆孔，
该一对把持部贯通上述大致径向导向槽地从两侧把持上述第一偏心圆凸轮的外周，由上述第一偏心圆凸轮的偏心转动沿上述大致径向导向槽位移，
该长圆孔在与上述大致径向导向槽延伸的方向正交的方向延伸，使上述第二偏心圆凸轮在与内侧滑动接触的同时，向与上述大致径向导向槽延伸的方向正交的方向位移。
3.如权利要求1或2所述的发动机的相位可变装置，其特征在于，
上述转动操作力赋予机构由第一制动机构和逆旋转机构构成，
该第一制动机构使上述第一控制旋转体相对于上述驱动旋转体向延迟角方向进行相对转动，
该逆旋转机构使上述第一控制旋转体相对于上述驱动旋转体向超前角方向进行相对转动。
4.如权利要求3所述的发动机的相位可变装置，其特征在于，
上述逆旋转机构由第二控制旋转体、第二制动机构和环机构构成，
该第二控制旋转体在相对于凸轮轴可相对转动的状态下配置，
该第二制动机构对上述第二控制旋转体进行制动，使之相对于上述第一控制旋转体向延迟角方向进行相对转动，
该环机构在上述第二制动机构动作时使上述第一控制旋转体相对于上述驱动旋转体向超前角方向进行相对转动，
上述环机构具有：
与形成在上述第一控制旋转体上的第一偏心圆孔滑动接触的第一环部件；
与形成在上述第二控制旋转体上的第二偏心圆孔滑动接触的第二环部件；
具备大致径向导向槽，与凸轮轴成为一体地转动的中间旋转体；
两端从上述中间旋转体的大致径向导向槽突出设置，在该突出设置的两端分别可进行相对偏心转动地安装上述第一环部件和第二环部件，同时，沿大致径向导向槽位移的连结部件。
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