CN103061840B - 气门正时变更装置 - Google Patents

Abstract

一种气门正时变更装置，在启动时防止将叶片转子保持在中间位置的锁定机构中的离心力的影响。其具有：外壳转子（30）；叶片转子（20）；超前通路（13），其与超前室连通，供工作油通过；延迟通路（14），其与延迟室连通，供工作油通过；锁定机构（40），其将叶片转子相对于外壳转子定位在中间位置，并且通过工作油的油压解除其锁定，锁定机构包含：在与旋转轴线（S1）垂直的垂直面内绕预定摆动中心（S2、S3）摆动的超前锁定杆（42）和延迟锁定杆（44）；超前限制弹簧（43）；以及延迟限制弹簧（45），超前锁定杆和延迟锁定杆的重心（G1、G2）被定位成，在整个摆动范围中在维持锁定状态的方向上产生离心力。由此，能够防止离心力的影响。

Description

气门正时变更装置

技术领域

本发明涉及根据运转状况对内燃机的进气门或排气门的开闭时期（气门正时）进行变更的气门正时变更装置。

背景技术

作为以往的气门正时变更装置，公知有如下这样的气门正时变更装置，该气门正时变更装置具有：与曲轴同步旋转的外壳转子（外壳）；叶片转子，其与凸轮轴同步旋转，并收纳在外壳转子内，将该收纳室分为延迟室和超前室两部分，能够相对于外壳转子进行预定工作角（最大超前位置与最大延迟位置之间的角度范围）的相对旋转；锁定机构（锁定销和弹簧等），其在发动机的停止时和启动时，将叶片转子相对于外壳转子锁定在最大延迟位置与最大超前位置之间的中间位置，并且通过油压解除其锁定；以及控制对超前室和延迟室的工作油的供给和排出的油压控制阀或控制对锁定机构的工作油的供给和排出的油压控制阀等，适当地对油压控制阀进行驱动控制，当发动机启动时锁定于中间位置处，确保启动性（例如，参照专利文献1）。

在该装置中，锁定机构的锁定销在与凸轮轴的旋转轴平行的方向上往复运动，因此，影响锁定动作或锁定解除动作的离心力对锁定销不起作用，但是，为了将锁定机构（锁定销）收纳在叶片转子的叶片部中，必须较大地形成叶片部，因此存在只能在有限的范围内设定工作角的问题。

此外，作为其他的气门正时变更装置，公知有如下这样的气门正时变更装置，该气门正时变更装置与上述情况同样具有外壳转子（外壳部件）、叶片转子（转子部件）、将叶片转子锁定于外壳转子的锁定机构、以及向锁定机构供给/排出工作油的油压回路等，作为锁定机构采用了锁定部件和弹簧，该锁定部件配置在外壳转子内，在与凸轮轴的旋转轴垂直的平面内沿着径向进出，能够与叶片转子的容纳部嵌合，该弹簧朝向锁定方向对锁定部件施力，此外，为了在与锁定机构的锁定部件产生的离心力相对的方向上产生反向力以消除离心力，采用了以下部件：反向部件，其收纳在外壳转子内，能够在径向上移动；以及轴部件，其收纳在外壳转子内，摆动自如地得到支撑，并且一端与锁定部件抵接，另一端与反向部件抵接（例如，参照专利文献2）。

在该装置中，虽然能够消除锁定部件所产生的离心力，但是需要专用的消除机构，所以构造复杂，并且，需要配置消除机构的空间，所以存在装置大型化的问题。

专利文献1：日本特开2009-257261号公报

专利文献2：日本特许第4062224号公报

发明内容

本发明正是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种气门正时变更装置，该气门正时变更装置能够实现构造的简化、装置的小型化、低成本化等，并且，能够将最大延迟位置与最大超前位置之间的工作角设定得比以往更大，能够防止锁定机构中的离心力的影响，保证锁定机构的锁定和锁定解除的动作，能够防止叶片转子的抖动、锁定机构中的打音和磨损等，能够确保发动机的稳定的启动性。

本发明的气门正时变更装置具有：外壳转子，其与曲轴的旋转联动地在凸轮轴的旋转轴线上旋转；叶片转子，其以能够在预定角度范围内进行相对旋转的方式收纳在外壳转子的收纳室中，将收纳室分为超前室和延迟室两部分，并且与凸轮轴一体地旋转；超前通路，其与超前室连通，供工作油通过；延迟通路，其与延迟室连通，供工作油通过；以及锁定机构，其将所述叶片转子相对于外壳转子锁定在预定角度范围内的预定位置处，并且，通过工作油的油压解除锁定，该气门正时变更装置变更由凸轮轴进行开闭驱动的进气门或排气门的开闭正时，该气门正时变更装置构成为，所述锁定机构包含：锁定杆，其支撑在外壳转子上，在与旋转轴线垂直的垂直面内绕预定的摆动中心摆动；以及施力弹簧，其朝向叶片转子的锁定位置对锁定杆施力，锁定杆的重心被定位成，在整个摆动范围中在维持锁定状态的方向上产生离心力。

根据该结构，锁定机构将叶片转子（凸轮轴）相对于外壳转子锁定在预定角度范围内的预定位置处，该锁定机构包含在与凸轮轴的旋转轴线垂直的垂直面内摆动的锁定杆及其施力弹簧，因此，虽然以往在启动时将收纳了锁定销的厚度厚的叶片保持在收纳室内中的中间位置时，不能确保用于从该启动时的位置向超前方向进行相位调整的控制角度，但是在本发明中，由于叶片不需要多余的厚度，所以能够较大地设定最大超前位置～最大延迟位置之间的相位调整角度，因此，能够根据需要进行大范围的相位控制。

特别是锁定杆的重心被定位成，在整个摆动范围中在维持锁定状态的方向上产生离心力，因此，因旋转而产生的离心力以维持锁定状态的方式发挥作用，另一方面，通过作用工作油的油压来解除锁定杆的锁定状态，能够使锁定机构可靠地执行期望的功能。

在上述结构中可以采用以下结构，锁定杆形成为，该锁定杆的重心在通过旋转轴线的径向上比摆动中心更靠内侧，并且位于从连结旋转轴线与摆动中心的直线上向进行锁定的旋转方向偏移了预定量的区域的范围内。

根据该结构，通过将锁定杆的重心定位在上述那样的范围内，由此，不会对锁定杆作用离心力所产生的转矩，或者，即便作用了离心力所产生的转矩，也是作用了在锁定方向上旋转的扭矩，因此能够可靠地将锁定杆维持在其锁定位置。

在上述结构中可以采用以下结构，外壳转子包含：外壳部件，其具有隔离壁，该隔离壁划定了与收纳室隔开而配置锁定机构的隔离室；以及盖部件，其形成为相对于外壳部件装卸自如，以便与隔离壁协同地划定隔离室，锁定机构包含锁定凸轮，该锁定凸轮穿过设置于隔离壁的贯通孔，以与叶片转子一体旋转的方式与该叶片转子连结，锁定杆形成为：该锁定杆通过与锁定凸轮卡合而锁定叶片转子，通过从锁定凸轮脱离而解除叶片转子的锁定。

根据该结构，通过外壳部件的隔离壁和相对于外壳部件装卸自如的盖部件划定配置锁定机构的隔离室，因此，在外壳部件的收纳室内安装了叶片转子的状态下，能够容易地进行锁定机构的安装作业或拆卸作业，并且，当发动机启动时（曲柄转动（cranking）时），锁定杆将锁定凸轮锁定，从而将叶片转子相对于外壳转子锁定在预定位置（中间位置）处，在发动机启动后，能够通过工作油压解除锁定杆的锁定。

即，通过锁定机构将叶片转子可靠地维持在预定位置（中间位置）处，由此，能够更可靠地启动发动机，并且，由于锁定机构不直接锁定叶片转子，因此，能够减薄叶片转子的叶片部，增加设计的自由度和布局的自由度。

在上述结构中可以采用以下结构，锁定杆形成为大致呈L字的平板状，并且具有：被支撑部，其在该锁定杆的弯曲区域中，供设置在外壳转子上的支撑轴通过；卡合侧臂部，其从被支撑部向一个方向延伸，能够与锁定凸轮卡合；以及受压侧臂部，其从被支撑部向另一个方向延伸，承受工作油的压力，锁定杆的重心被定位在被支撑部的附近。

根据该结构，锁定杆的被支撑部由支撑轴摆动自如地进行支撑，通过使其卡合侧臂部与锁定凸轮卡合来锁定叶片转子，另一方面，通过使工作油的油压作用于受压侧臂部而使卡合侧臂部从锁定凸轮脱离，由此解除叶片转子的锁定。

此处，由于锁定杆的重心被定位在被支撑部的附近即支撑轴的附近，因此，能够较小地设定从摆动中心（支撑轴的中心）到重心的距离，能够减小离心力的转矩，因此，能够极大限度地减小离心力对锁定杆的动作的影响。

在上述结构中可以采用以下结构，锁定杆包含：限制叶片转子向超前侧旋转的超前锁定杆；以及限制叶片转子向延迟侧旋转的延迟锁定杆，施力弹簧包含：以将超前锁定杆卡合于锁定凸轮而进行锁定的方式进行施力的超前限制弹簧；以及以将延迟锁定杆卡合于锁定凸轮而进行锁定的方式进行施力的延迟限制弹簧。

根据该结构，在工作油的油压不起作用的状态下，超前锁定杆被超前限制弹簧施加力，限制锁定凸轮（即叶片转子）从预定位置（中间位置）向超前侧偏移，延迟锁定杆被延迟限制弹簧施加力，限制锁定凸轮（即叶片转子）从预定位置（中间位置）向延迟侧偏移，因此，能够将叶片转子可靠地定位在预定位置（中间位置），并且，即便在发动机停止时从预定位置（中间位置）偏移，也能够利用启动时的变动转矩和超前限制弹簧及延迟限制弹簧的施力，使叶片转子恢复到预定位置（中间位置）。

在上述结构中可以采用以下结构，超前通路形成为，将工作油的油压引导成，解除超前锁定杆和延迟锁定杆的锁定，延迟通路形成为，将工作油的油压引导成，在利用经由超前通路引导的工作油的油压解除了锁定之后，仅维持延迟锁定杆的锁定解除。

根据该结构，即便经由延迟通路引导工作油的油压，只要不经由超前通路引导工作油的油压，延迟锁定杆的锁定就不会被解除，因此，当发动机的启动时，能够将叶片转子相对于外壳转子的相位保持在预定位置（中间位置），直至该装置成为可以控制的状态，因此，能够确保发动机的稳定的启动性。

在上述结构中可以采用以下结构，延迟通路划定了在旋转轴线的方向上开口的开口部，延迟锁定杆的受压侧臂部形成为，利用在旋转轴线的方向上相对的主面，对延迟通路的开口部进行开闭。

根据该结构，仅通过锁定杆的摆动动作，就能够进行延迟通路的开闭，能够减少部件个数，实现构造的简化等。

根据具有上述结构的气门正时变更装置，能够实现构造的简化、装置的小型化、低成本化等，并且，能够将最大延迟位置与最大超前位置之间的工作角设定得比以往更大，能够防止锁定机构中的离心力的影响，保证锁定机构的锁定和锁定解除的动作，能够防止叶片转子的抖动、锁定机构中的打音和磨损等，能够确保发动机的稳定的启动性。

附图说明

图1是示出本发明的气门正时变更装置的分解立体图。

图2是示出本发明的气门正时变更装置的剖面图。

图3是示出本发明的气门正时变更装置的剖面图。

图4是示出在作为气门正时变更装置的一部分的叶片转子处于预定位置（中间位置）的状态下，与超前室连通的超前通路（超前室通路）的剖面图。

图5是示出在作为气门正时变更装置的一部分的叶片转子处于预定位置（中间位置）的状态下，与延迟室连通的延迟通路（延迟室通路）的剖面图。

图6是示出作为气门正时变更装置的一部分的锁定机构（锁定凸轮、锁定杆）将叶片转子锁定在预定位置（中间位置）的状态的剖面图。

图7是示出作为气门正时变更装置的一部分的锁定机构（锁定凸轮，锁定杆）被解除，从而叶片转子向超前侧移动的状态的剖面图。

图8是示出作为气门正时变更装置的一部分的锁定机构（锁定凸轮，锁定杆）被解除，从而叶片转子向延迟侧移动的状态的剖面图。

图9是示出锁定机构的一部分（超前锁定杆和超前限制弹簧）的图，（a）是示出锁定状态的局部图，（b）是示出锁定解除状态的局部图。

图10是示出锁定机构的一部分（延迟锁定杆和延迟限制弹簧）的图，（a）是示出锁定状态的局部图，（b）是示出锁定解除状态的局部图。

图11是示出锁定机构的一部分（超前锁定杆和超前限制弹簧）的图，（a）是示出锁定位置处的工作油的状态的局部图，（b）是示出锁定解除位置处的工作油的状态的局部图。

图12是示出锁定机构的一部分（延迟锁定杆和延迟限制弹簧）的图，（a）是示出锁定位置处的工作油的状态的局部图，（b）是示出锁定解除位置处的工作油的状态的局部图。

图13是示出作为气门正时变更装置的一部分的叶片转子处于预定位置（中间位置）的状态的剖面图。

图14是示出作为气门正时变更装置的一部分的叶片转子处于最大超前位置的状态的剖面图。

图15是示出作为气门正时变更装置的一部分的叶片转子处于最大延迟位置的状态的剖面图。

标号说明

S1：旋转轴线

10：凸轮轴

11：轴颈（journal）部

12：圆筒部

13：超前通路

14：延迟通路

15：内螺纹部

20：叶片转子

21：叶片部

22：轮毂部

23：贯通孔

24：超前室通路（超前通路）

25：延迟室通路（延迟通路）

26：密封部件

30：外壳转子

30a：超前室

30b：延迟室

31：外壳部件（外壳转子）

31a：圆筒壁

31b：隔离壁

31c：贯通孔

31d：轴承部

31e、31f、31q：凹部

31g：两锁定杆用通路（超前通路）

31h：延迟锁定杆用通路（延迟通路）

31h′：开口部

31i、31j：支撑轴

31k、31k′：支撑部

31o、31p：止动壁

32：链轮部件（外壳转子）

32a：链轮

32b：内周面

32c：前表面

32d：两锁定杆用通路（超前通路）

32e：延迟锁定杆用通路（延迟通路）

33：盖部件（外壳转子）

40：锁定机构

41：锁定凸轮

42：超前锁定杆

S2：摆动轴线（摆动中心）

L1：直线

G1：重心

42a：被支撑部

42b：卡合侧臂部

42c：受压侧臂部

42c′：侧面

43：超前限制弹簧

44：延迟锁定杆

S3：摆动轴线（摆动中心）

L2：直线

G2：重心

44a：被支撑部

44b：卡合侧臂部

44c：受压侧臂部

44c′、44c″：侧面

45：延迟限制弹簧

50：中心螺栓

51：外螺纹部

60：辅助机构

61：助推部件

62：施力弹簧

70：泵

71：供给通路

72：排放通路

73：超前通路

74：延迟通路

100：油压控制阀

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。

如图1至图3所示，该气门正时变更装置具有：叶片转子20，其能够装卸自如地固定在凸轮轴10上；外壳转子30，其在凸轮轴10的旋转轴线S1上旋转，并且，以能够进行相对旋转的方式收纳叶片转子20，并且与叶片转子20协同地划定超前室30a和延迟室30b；锁定机构40（锁定凸轮41、超前锁定杆42、超前限制弹簧43、延迟锁定杆44、延迟限制弹簧45），其配置在外壳转子30的隔离室中，以便将叶片转子20相对于外壳转子30锁定在预定位置（中间位置）处；中心螺栓50，其将叶片转子20紧固在凸轮轴10上；辅助机构60，其辅助锁定机构40中包含的锁定凸轮41返回到预定位置（中间位置）；以及控制工作油（润滑油）的流动的油压控制系统OCS等。

另外，凸轮轴10通过凸轮作用对发动机的进气门或排气门进行开闭驱动，外壳转子30经由链条等与曲轴的旋转联动，将曲轴的旋转驱动力经由叶片转子20传递到凸轮轴10。

如图1至图3所示，凸轮轴10由形成于发动机的气缸盖（未图示）上的轴承B（参照图2）以能够绕旋转轴线S1旋转（图1中向箭头CR方向旋转）的方式支撑，凸轮轴10具有：由轴承B支撑的轴颈部11；转动自如地支撑外壳转子30的圆筒部12；超前通路13，其对超前室30a和超前锁定杆42进行工作油的供给和排出；延迟通路14，其对延迟室30b和延迟锁定杆44进行工作油的供给和排出；以及紧固中心螺栓50的内螺纹部15等。

如图1至图5所示，叶片转子20具有：4个叶片部21；等间隔地一体保持4个叶片部21的轮毂部22；形成在轮毂部22上的供中心螺栓50穿过的贯通孔23；为了对超前室30a进行工作油的供给和排出而从超前通路13分支形成的超前室通路24；为了对延迟室30b进行工作油的供给和排出而从延迟通路14分支形成的延迟室通路25；以及嵌入到叶片部21的前端形成的槽部内的密封部件26等，叶片转子20与锁定凸轮41一起使用中心螺栓50紧固于凸轮轴10，与凸轮轴10一体地旋转。

外壳转子30与曲轴的旋转联动，以能够在凸轮轴10的旋转轴线S1上旋转的方式得到支撑，如图1至图3所示，外壳转子30由外壳部件31、与外壳部件31的背面侧结合的链轮部件32、与外壳部件31的前面侧结合的盖部件33构成，外壳转子30形成为，以能够使叶片转子20在预定角度范围（最大超前位置与最大延迟位置之间的角度范围）内相对地旋转的方式收纳叶片转子20（划定收纳室），并且收纳锁定机构40（划定隔离室），该外壳转子30被收纳的叶片转子20（的叶片部21）分为超前室30a和延迟室30b两部分。

如图1至图5、图13所示，外壳部件31具有：圆筒壁31a；隔离壁31b；设置于隔离壁31b的中央的贯通孔31c；在隔离壁31b的背面侧朝向中心突出的4个轴承部31d；由各个轴承部31d之间和中央部划定的收纳叶片转子20的凹部31e；形成于隔离壁31b的前面侧的收纳锁定机构的凹部31f；为了对超前锁定杆42和延迟锁定杆44进行工作油的供给和排出而从超前通路13分支形成的两锁定杆用通路31g；为了对延迟锁定杆44进行工作油的供给的排出而从延迟通路14分支形成的延迟锁定杆用通路31h；开口部31h′；支撑轴31i、31j；支撑部31k、31k′；止动壁31o、31p；以及收纳辅助机构60的凹部31q等。

如图6至图8所示，两锁定杆用通路31g形成为，在凹部31f中开口，并且将油压引导至超前锁定杆42和延迟锁定杆44（的受压侧臂部）的侧面，在解除各自的锁定状态的方向上作用油压。

如图6至图8所示，延迟锁定杆用通路31h形成为，在凹部31f中开口，并且将油压引导至延迟锁定杆44的主面（朝向旋转轴线S1方向的平面），当由于从两锁定杆用通路31g引导来的油压，使得延迟锁定杆44在解除锁定状态的方向上旋转（移动）了预定角度时，从由延迟锁定杆44的主面实现的封闭状态变为开放，将油压引导至延迟锁定杆44（的受压侧臂部）的侧面，并且在解除其锁定状态的方向上作用油压（即，与切削凹部31f的表面而形成的凹状的长槽状的开口部31h′相连）。

如图1至图3所示，链轮部件32具有：用于卷绕对曲轴的旋转驱动力进行传递的链条的链轮32a；以转动自如的方式与凸轮轴10的圆筒部12嵌合的内周面32b；与叶片转子20的背面滑动自如地接触的前表面32c；为了对超前锁定杆42和延迟锁定杆44进行工作油的供给和排出而从超前通路13分支形成的两锁定杆用通路32d；以及为了对延迟锁定杆44进行工作油的供给和排出而从延迟通路14分支形成的延迟锁定杆用通路32e等。

如图13至图15所示，两锁定杆用通路32d是由沿着周向延伸的圆弧状的通路和沿着径向延伸的通路划定的，并且形成为，在叶片转子20在最大超前位置与最大延迟位置之间相对地旋转的过程中，将超前通路13与两锁定杆用通路31g连通。

如图13至图15所示，延迟锁定杆用通路32e是由沿着周向延伸的圆弧状的通路和沿着径向延伸的通路划定的，并且形成为，在叶片转子20在最大超前位置与最大延迟位置之间相对地旋转的过程中，将延迟通路14与延迟锁定杆用通路31h连通。

如上所述，超前通路13分支形成为两锁定杆用通路31g、32d和超前室通路24，并且，延迟通路14分支形成为延迟锁定杆用通路31h、32e和延迟室通路25，因此，锁定解除时的响应性好，不会受到超前室30a和延迟室30b内的工作油的影响，能够使锁定机构40顺畅地工作。此外，两锁定杆用通路31g、32d和延迟锁定杆用通路31h、32e是由外壳部件31和链轮部件32划定的，因此，通过分别对凸轮轴10、链轮部件32以及外壳部件31进行简单的开孔加工或槽加工等，能够容易地形成两锁定杆用通路31g、32e和延迟锁定杆用通路31h、32e。

如图1至图3所示，盖部件33具有供中心螺栓50穿过的圆孔33a等，并且形成为，相对于外壳部件31装卸自如。

而且，外壳部件31、链轮部件32以及盖部件33用螺栓等紧固在一起。

此外，通过使盖部件33与外壳部件31相结合，来划定配置锁定机构40的隔离室。

如图1、图6至图8所示，锁定机构40由锁定凸轮41、超前锁定杆42、超前限制弹簧43、延迟锁定杆44、延迟限制弹簧45构成，该锁定机构40形成为，将叶片转子20锁定在能够相对于外壳转子30进行相对转动的预定角度范围内（最大超前位置与最大延迟位置之间）的预定位置（中间位置）。

锁定凸轮41形成为，该锁定凸轮41通过中心螺栓50与叶片转子20一起紧固于凸轮轴10，在上述预定角度范围内转动，并且能够以可脱离的方式与超前锁定杆42和延迟锁定杆44卡合。

如图9（a）、（b）所示，超前锁定杆42形成为大致呈L字的平板状，该超前锁定杆42具有：被支撑部42a，其在该超前锁定杆42的弯曲区域中，供设置在外壳部件31上的划定作为摆动中心的摆动轴线S2的支撑轴31i通过；卡合侧臂部42b，其从被支撑部42a向一个方向延伸，能够与锁定凸轮41卡合；以及受压侧臂部42c，其从被支撑部42a向另一方向延伸，承受工作油的压力。

而且，超前锁定杆42由支撑轴31i以在与旋转轴线S1垂直的垂直面内摆动自如的方式进行支撑，并且，超前限制弹簧43的一个端部与卡合侧臂部42b抵接，使得超前锁定杆42受到逆时针旋转的力而与止动壁31o抵接，在与止动壁31o抵接而限制了逆时针旋转的状态下，超前锁定杆42与锁定凸轮41抵接，限制锁定凸轮41（即叶片转子20）从停止位置向超前侧旋转，另一方面，如图11（a）、（b）所示，通过使经由两锁定杆用通路31g（32d）供给的工作油的油压作用于受压侧臂部42c的侧面42c′，由此实现顺时针旋转而解除锁定。

此处，如图9（a）、（b）所示，超前锁定杆42形成为：其重心G1被定位在被支撑部42a的附近，即，其重心G1在通过旋转轴线S1的径向上比摆动轴线S2更靠内侧，并且位于从连结旋转轴线S1与摆动轴线S2的直线L1上向进行锁定的旋转方向（在图9（a）、（b）中为逆时针旋转）偏移了预定量的区域的范围内。

即，其重心G1被定位成，在整个摆动范围中在维持锁定状态的方向上产生离心力。

此处，如果设工作油的油压所产生的顺时针旋转的转矩设为T1、超前限制弹簧43的施力所产生的逆时针旋转的转矩为T2、离心力所产生的逆时针旋转的转矩为T3，则设定为T1＞T2＋T3。

特别是，由于超前锁定杆42的重心G1被定位在被支撑部42a的附近即支撑轴31i（摆动轴线S2）的附近，因此，能够较小地设定从摆动轴线S2（支撑轴31i的中心）到重心G1的距离，能够减小离心力所产生的转矩T3，因此，能够极大限度地减小离心力对超前锁定杆42的动作的影响。

因此，因外壳转子30的旋转而产生的离心力以维持超前锁定杆42的锁定状态的方式发挥作用，从而能够防止锁定状态的随意解除，另一方面，通过作用经由两锁定杆用通路31g（32d）供给的工作油的油压，能够解除超前锁定杆42的锁定状态，能够使锁定机构可靠地执行期望的功能。

如图6至图8所示，超前限制弹簧43的一端与外壳部件31的支撑部31k抵接，其另一端与超前锁定杆42的卡合侧臂部42b的一部分抵接，保持压缩的状态，施加逆时针旋转的力，以便将超前锁定杆42卡合于锁定凸轮41而进行锁定。

此处，超前限制弹簧43的施力被设定为，当作用了工作油的油压而解除超前锁定杆42的锁定状态时，能够进行顺畅的解除动作。

如图10（a）、（b）所示，延迟锁定杆44形成为大致呈L字的平板状，该延迟锁定杆44具有：被支撑部44a，其在该延迟锁定杆44的弯曲区域中，供设置在外壳部件31上的划定作为摆动中心的摆动轴线S3的支撑轴31j通过；卡合侧臂部44b，其从被支撑部44a向一个方向延伸，能够与锁定凸轮41卡合；以及受压侧臂部44c，其从被支撑部44a向另一方向延伸，承受工作油的压力。

而且，延迟锁定杆44由支撑轴31j以在与旋转轴线S1垂直的垂直面内摆动自如的方式进行支撑，并且，延迟限制弹簧45的一个端部与卡合侧臂部44b抵接，使得延迟锁定杆44受到顺时针旋转的力而与止动壁31p抵接，在与止动壁31p抵接而限制了顺时针旋转的状态下，该延迟锁定杆44与锁定凸轮41抵接，限制锁定凸轮41（即叶片转子20）从停止位置向延迟侧旋转，另一方面，如图12（a）所示，通过使经由两锁定杆用通路31g（32d）供给的工作油的油压作用于受压侧臂部44c的侧面44c′，由此实现逆时针旋转而解除锁定，如图10（b）所示，当旋转了预定角度时，延迟锁定杆用通路31h（开口部31h′）开放，由此，即便不再作用从两锁定杆用通路31g（32d）供给的工作油的油压，如图8、图12（b）所示，只需使经由延迟锁定杆用通路31h（开口部31h′）、32e供给的工作油的油压作用于受压侧臂部44c的侧面44c″，也能够维持解除锁定后的状态。

此处，如图10（a）、（b）所示，延迟锁定杆44形成为，其重心G2被定位在被支撑部44a的附近，即，其重心G2在通过旋转轴线S1的径向上比摆动轴线S3更靠内侧，并且位于从连结旋转轴线S1与摆动轴线S3的直线L2上向进行锁定的旋转方向（在图10（a）、（b）中为顺时针旋转）偏移了预定量的区域的范围内。

即，其重心G2被定位成，在整个摆动范围中在维持锁定状态的方向上产生离心力。

此处，如果设工作油的油压所产生的逆时针旋转的转矩为T1′、延迟限制弹簧45的施力所产生的顺时针旋转的转矩设为T2′、离心力所产生的顺时针旋转的转矩为T3′，则设定为T1′＞T2′＋T3′。

特别是，由于延迟锁定杆44的重心G2被设置在被支撑部44a的附近即支撑轴31j（摆动轴线S3）的附近，因此，能够较小地设定从摆动轴线S3（支撑轴31j的中心）到重心G2的距离，能够减小离心力所产生的转矩T3′，因此，能够极大限度地减小离心力对延迟锁定杆44的动作的影响。

因此，因外壳转子30的旋转而产生的离心力以维持延迟锁定杆44的锁定状态的方式发挥作用，从而能够防止锁定状态的随意解除，另一方面，通过作用经由两锁定杆用通路31g（32d）供给的工作油的油压和经由延迟锁定杆用通路31h（开口部31h′）供给的工作油的油压，能够解除延迟锁定杆44的锁定状态，能够使锁定机构可靠地执行期望的功能。

此外，延迟锁定杆44的受压侧臂部44b形成为，利用在旋转轴线S1的方向上相对的主面，对延迟锁定杆用通路31h的开口部31h′进行开闭，因此，仅通过延迟锁定杆44的摆动动作，就能够进行延迟锁定杆用通路31h（延迟通路）的开闭，因此，能够减少部件个数，实现构造的简化等。

如图6至图8所示，延迟限制弹簧45的一端与外壳部件31的支撑部31k′抵接，其另一端与延迟锁定杆44的卡合侧臂部44b的一部分抵接，保持压缩的状态，该延迟限制弹簧45施加顺时针旋转的力，以便将延迟锁定杆44卡合于锁定凸轮41而进行锁定。

此处，延迟限制弹簧45的施力被设定为，当作用了工作油的油压而解除延迟锁定杆44的锁定状态时，能够进行顺畅的解除动作。

根据上述结构的锁定机构40，锁定凸轮41和叶片转子20在图6和图13所示的状态下，被超前锁定杆42和延迟锁定杆44锁定而定位在预定位置（中间位置），在图7和图14所示的状态下，超前锁定杆42和延迟锁定杆44的锁定均被解除，并且进行顺时针旋转，一个叶片部21与一个轴承部31d抵接，由此定位在最大超前位置，在图8和图15所示的状态下，仅延迟锁定杆44的锁定被解除，并且进行逆时针旋转，一个叶片部21与一个轴承部31d抵接，由此定位在最大延迟位置。

如图1至图3所示，中心螺栓50为实心的圆柱状，其前端侧具有外螺纹部51。

而且，中心螺栓50以划定了预定的环状间隙的方式穿过叶片转子20的贯通孔23，并且，其外螺纹部51与凸轮轴10的内螺纹部15螺合，由此，将锁定凸轮41和叶片转子20一体地紧固于凸轮轴10。

如图6至图8所示，辅助机构60具有配置在外壳部件31的凹部31q中的助推部件61和施力弹簧62等，并且形成为，以使锁定凸轮41（叶片转子20和凸轮轴10）从最大延迟位置侧向中间位置移动的方式产生辅助力。

如图2和图3所示，油压控制系统OCS由以下部分等构成：嵌合地固定在气缸盖CH等上的油压控制阀100；向油压控制阀100供给工作油的泵70；从泵排出的工作油所经过的供给通路71；从油压控制阀100排出的工作油所经过的排放通路72；连接油压控制阀100和超前通路13而使工作油通过的超前通路73；连接油压控制阀100和延迟通路14而使工作油通过的延迟通路74；以及控制油压控制阀100的驱动的控制单元（未图示）。

接着，参照图2和图3、图6至图8、图13至图15，对上述气门正时变更装置的动作进行说明。

在根据驾驶员的意图停止发动机的情况下，在关闭了点火开关后的预定时间内，油压控制阀100选择所要进行驱动控制的排放模式，以便一同排出超前室30a和延迟室30b的工作油，超前室30a的工作油经由超前通路73→排放通路72被排出，延迟室30b的工作油经由延迟通路74→排放通路72被排出。

而且，如图6所示，由于工作油从两锁定杆用通路31g、32d和延迟锁定杆用通路31h、32e被排出，油压不再发挥作用，因此，通过辅助机构60（的施力弹簧62）的施力以及超前限制弹簧43和延迟限制弹簧45的施力，将锁定凸轮41定位在作为预定位置的中间位置，锁定凸轮41被超前锁定杆42和延迟锁定杆44锁定，并且，如图13所示，叶片转子20被定位在最大超前位置与最大延迟位置之间的中间位置。将该中间位置设定为如下这样的气门正时：当发动机的启动开始（曲柄转动）时，能够进行顺利的启动。另外，在与驾驶员的意图相反而由于发动机熄火等而致使发动机停止的情况下，控制单元对该情况进行判断，与关闭点火开关的情况同样，在预定时间内，选择与上述同样的排放模式。

而且，当整个预定时间的通电结束时，油压控制阀100维持在转移到延迟模式的状态，延迟模式是能够排出超前室30a的工作油并且向延迟室30b供给工作油的模式。

这样，在为了停止发动机而关闭了点火开关后或者由于发动机熄火而使发动机停止后的整个预定时间内，驱动油压控制阀100成为排放模式，由此能够可靠地将叶片转子20相对于外壳转子30的位置定位到预先设定的最适合发动机启动的预定的中间位置，能够顺利地进行下一次的发动机启动。

当发动机启动时，叶片转子20（锁定凸轮41）已经处于被锁定至中间位置的状态，并且，油压控制阀100选择了延迟模式。另外，在叶片转子20（锁定凸轮41）从中间位置偏离而未被锁定的情况下，延迟锁定杆44和超前锁定杆42始终被延迟限制弹簧45和超前限制弹簧43分别施加朝向锁定侧旋转的力，并且，通过曲柄转动所产生的变动转矩，自动地移动到中间位置并被锁定。

因此，当为了启动发动机而转动曲柄时，在超前室30a的工作油经由超前通路73→排放通路72排出的状态下，经由泵70→供给通路71→延迟通路74，将工作油供给到延迟室30b。

另外，两锁定杆用通路31g的工作油处于经由超前通路73→排放通路72而排出的状态，如图6所示，延迟锁定杆用通路31h（开口部31h′）被延迟锁定杆44的主面封闭，因此，工作油的油压不在延迟锁定杆44的解除锁定的方向起作用，处于超前锁定杆42和延迟锁定杆44都把锁定凸轮41（叶片转子20）锁定在中间位置的状态。

即，在维持锁定机构40的锁定的状态下，油压控制阀100选择了延迟模式，因此，即便在其驱动源因断线等原因而不工作的情况下，也能够通过启动发动机来供给工作油，由此能够防止包含外壳转子30、叶片转子20等在内的机构中的滑动部、锁定机构40、其他机构等的异常磨损、部件的破坏等，并且，叶片转子20在中间位置处在工作油的油压的作用下受到朝向延迟侧旋转的力，因而能够防止其抖动等。此外，由于叶片转子20（凸轮轴10）被定位在中间位置处，因此能够顺利地启动发动机。

当发动机启动时，适当地切换油压控制阀100，进行相位控制，使得叶片转子20（凸轮轴10）从中间位置向超前侧（超前模式）或向延迟侧（延迟模式）移动，进而保持在预定的角度位置（保持模式）。

例如，在向超前侧变更相位的情况下，切换油压控制阀100，选择排出延迟室30b的工作油并且向超前室30a供给工作油的超前模式。

在该超前模式中，工作油经由泵70→供给通路71→超前通路73，供给到超前室30a，并且，如图7所示，工作油的油压经由两锁定杆用通路31g、32d供给到超前锁定杆42和延迟锁定杆44，解除锁定，此外，在延迟锁定杆44旋转了预定角度的时刻，延迟锁定杆用通路31h开放，其油压将延迟锁定杆44维持在解除锁定的状态。另一方面，工作油经由延迟通路74→排放通路72，从延迟室30b排出。由此，如图14所示，能够使叶片转子20向超前侧移动而变更相位。

此外，在将叶片转子20保持在预定的最大超前位置与最大延迟位置之间的预定相位角度的情况下，切换油压控制阀100，选择将工作油供给到超前室30a和延迟室30b的保持模式（泵模式）。

在该保持模式中，工作油经由泵70→供给通路71→超前通路73供给到超前室30a，工作油经由泵70→供给通路71→延迟通路74供给到延迟室30b，并且，工作油的油压经由两锁定杆用通路31g、32d供给到超前锁定杆42和延迟锁定杆44，解除锁定，进而，在延迟锁定杆44旋转了预定角度的时刻，延迟锁定杆用通路31h开放，其油压将延迟锁定杆44保持在锁定解除的状态。即，通过作用于超前室30a和延迟室30b的油压，能够将叶片转子20保持在预定的中间相位。

另一方面，在向延迟侧变更相位的情况下，在暂时将油压控制阀100从启动时的中间位置切换为超前模式或者保持模式（泵模式）后，选择将工作油供给到延迟室30b并且排出超前室30a的工作油的延迟模式。

在该延迟模式中，如图8所示，通过在暂时切换的超前模式或保持模式（泵模式）中作用的油压，使得延迟锁定杆44的锁定解除并处于维持的状态，在该状态下，超前室30a的工作油经由超前通路73→排放通路72而排出，并且工作油经由泵70→供给通路71→延迟通路74供给到延迟室30b。由此，如图15所示，能够使叶片转子20向延迟侧移动而变更相位。

如上所述，只要不经由超前通路13（两锁定杆用通路31g、32d）导入工作油的油压，延迟锁定杆44的锁定就不会被解除，因此，在发动机启动时，能够在发生爆震之前将叶片转子20相对于外壳转子30的相位保持在中间位置，因此，能够确保发动机的稳定的启动性。

此外，当发动机启动时，在维持锁定机构40的锁定的状态下选择延迟模式，因此，利用发动机的启动时的曲柄转动来提供工作油，由此，能够防止外壳转子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、部件的破坏等，并且，对叶片转子20施加向延迟侧旋转的力，因此能够防止其抖动和打音等的发生。

此外，超前锁定杆42和延迟锁定杆44的重心G1、G2被定位成为，在整个摆动范围中在维持锁定状态的方向上产生离心力，因此，因旋转产生的离心力以维持锁定状态的方式发挥作用，能够利用离心力防止锁定状态的随意解除，另一方面，通过作用工作油的油压，来解除锁定杆的锁定状态，能够使锁定机构可靠地执行期望的功能。

在上述实施方式中，示出了具有传递曲轴的旋转力的链轮32a的外壳转子30，但不限于此，在传递曲轴的旋转驱动力的单元构成其他构造（例如，齿形正时皮带等）的情况下，可以采用具有与该构造配合的部件（齿形带轮等）的外壳转子。

在上述实施方式中，作为锁定机构，示出了锁定凸轮41、超前锁定杆42、超前限制弹簧43、延迟锁定杆44以及延迟限制弹簧45的情况，但不限于此，只要是具有能够在与旋转轴线S1垂直的垂直面内摆动并能够锁定在预定位置（中间位置）的锁定杆的机构即可，也可以采用其他的锁定机构。

在上述实施方式中，为了摆动自如地支撑超前锁定杆42和延迟锁定杆44，采用了从外壳部件31突出的支撑轴31i、31j，但不限于此，也可以采用如下结构：在外壳部件上设置轴承孔，针对超前锁定杆和延迟锁定杆设置与轴承孔嵌合的支撑轴。

在上述实施方式中，在保持模式中，示出了采用将工作油供给到超前室30a和延迟室30b的泵模式的情况，但不限于此，也可以采用切断工作油向超前室30a和延迟室30b的流动的关闭模式。

如上所述，本发明的气门正时变更装置能够实现构造的简化、装置的小型化、低成本化等，并且，将最大延迟位置与最大超前位置之间的工作角设定得比以往更大，能够防止锁定机构中的离心力的影响，保证锁定机构的锁定和锁定解除的动作，能够防止叶片转子的抖动、锁定机构的打音和磨损等，能够确保发动机的稳定的启动性，因此，不必说能够应用于汽车等上搭载的内燃式发动机，而且对于摩托车等上搭载的小型发动机等也是有用的。

Claims (10)

1.一种气门正时变更装置，该气门正时变更装置具有：

外壳转子，其与曲轴的旋转联动而在凸轮轴的旋转轴线上旋转；叶片转子，其以能够在预定角度范围内进行相对旋转的方式收纳在所述外壳转子的收纳室中，将所述收纳室分为超前室和延迟室两部分，并且与凸轮轴一体地旋转；超前通路，其与所述超前室连通，供工作油通过；延迟通路，其与所述延迟室连通，供工作油通过；以及锁定机构，其将所述叶片转子相对于所述外壳转子锁定在所述预定角度范围内的预定位置处，并且，通过工作油的油压解除锁定，

该气门正时变更装置变更由凸轮轴进行开闭驱动的进气门或排气门的开闭正时，所述气门正时变更装置的特征在于，

所述锁定机构包含：锁定杆，其支撑在所述外壳转子上，在与所述旋转轴线垂直的垂直面内绕预定的摆动中心摆动；以及施力弹簧，其朝向所述叶片转子的锁定位置对所述锁定杆施力，

所述锁定杆的重心被定位成，在整个摆动范围中在维持锁定状态的方向上产生离心力。

2.根据权利要求1所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述锁定杆形成为，该锁定杆的重心在通过所述旋转轴线的径向上比所述摆动中心更靠内侧，并且位于从连结所述旋转轴线与所述摆动中心的直线上向进行锁定的旋转方向偏移了预定量的区域的范围内。

3.根据权利要求1或2所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述外壳转子包含：外壳部件，其具有隔离壁，该隔离壁划定了与所述收纳室隔开而配置所述锁定机构的隔离室；以及盖部件，其形成为相对于所述外壳部件装卸自如，以便与所述隔离壁协同地划定所述隔离室，

所述锁定机构包含锁定凸轮，该锁定凸轮穿过设置于所述隔离壁的贯通孔，以与所述叶片转子一体旋转的方式与该叶片转子连结，

所述锁定杆形成为：与所述锁定凸轮卡合而锁定所述叶片转子，从所述锁定凸轮脱离而解除所述叶片转子的锁定。

4.根据权利要求3所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述锁定杆形成为大致呈L字的平板状，并且具有：被支撑部，其在该锁定杆的弯曲区域中，供设置在所述外壳转子上的支撑轴通过；卡合侧臂部，其从所述被支撑部向一个方向延伸，能够与所述锁定凸轮卡合；以及受压侧臂部，其从所述被支撑部向另一个方向延伸，承受工作油的压力，

所述锁定杆的重心被定位在所述被支撑部的附近。

5.根据权利要求3所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述锁定杆包含：限制所述叶片转子向超前侧旋转的超前锁定杆；以及限制所述叶片转子向延迟侧旋转的延迟锁定杆，

所述施力弹簧包含：超前限制弹簧，其以将所述超前锁定杆卡合于所述锁定凸轮而进行锁定的方式进行施力；以及延迟限制弹簧，其以将所述延迟锁定杆卡合于所述锁定凸轮而进行锁定的方式进行施力。

6.根据权利要求4所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述锁定杆包含：限制所述叶片转子向超前侧旋转的超前锁定杆；以及限制所述叶片转子向延迟侧旋转的延迟锁定杆，

所述施力弹簧包含：超前限制弹簧，其以将所述超前锁定杆卡合于所述锁定凸轮而进行锁定的方式进行施力；以及延迟限制弹簧，其以将所述延迟锁定杆卡合于所述锁定凸轮而进行锁定的方式进行施力。

7.根据权利要求5所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述超前通路形成为，将工作油的油压引导成，解除所述超前锁定杆和延迟锁定杆的锁定，

所述延迟通路形成为，将工作油的油压引导成，在利用经由所述超前通路引导的工作油的油压解除了锁定之后，仅维持所述延迟锁定杆的锁定解除。

8.根据权利要求6所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述超前通路形成为，将工作油的油压引导成，解除所述超前锁定杆和延迟锁定杆的锁定，

所述延迟通路形成为，将工作油的油压引导成，在利用经由所述超前通路引导的工作油的油压解除了锁定之后，仅维持所述延迟锁定杆的锁定解除。

9.根据权利要求7所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述延迟通路划定了在所述旋转轴线的方向上开口的开口部，

所述延迟锁定杆的受压侧臂部形成为，利用在所述旋转轴线的方向上相对的主面，对所述延迟通路的开口部进行开闭。

10.根据权利要求8所述的气门正时变更装置，其特征在于，

所述延迟通路划定了在所述旋转轴线的方向上开口的开口部，

所述延迟锁定杆的受压侧臂部形成为，利用在所述旋转轴线的方向上相对的主面，对所述延迟通路的开口部进行开闭。