CN103244226A - 配气正时变更装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配气正时变更装置，其消除了用于将凸轮轴相对于壳体转子保持在预定的角度范围内的中间位置的锁定机构的锁定时以外的不必要的动作。配气正时变更装置具备壳体转子（30）和锁定机构（40），锁定机构（40）将固定于凸轮轴的叶片转子相对于壳体转子锁定在中间位置，锁定机构包括：锁定凸轮（41），其与凸轮轴一体地旋转；锁杆（42），其被壳体转子支承，并与锁定凸轮卡合，以限制锁定凸轮从中间位置向提前角侧和滞后角侧旋转，并且锁杆借助发动机起动后的预定的解除力而从锁定凸轮脱离以解除锁定；以及施力部件（43），其产生在未作用解除力的状态下使锁杆卡合于锁定凸轮而锁定的作用力。由此，能够消除锁杆的多余的动作。

Description

配气正时变更装置

技术领域

本发明涉及根据运转状况改变内燃机的进气门或排气门的开闭时机（配气正时）的配气正时变更装置。

背景技术

已知以往的配气正时变更装置具备下述部件等：壳体转子（外部转子、后板、前板），其与曲轴同步旋转；叶片转子（内部转子），其与凸轮轴同步旋转并且收纳在壳体转子内，所述叶片转子的收纳室被分为滞后角室和提前角室这两部分，并且所述叶片转子能够相对于壳体转子相对旋转预定的动作角（最提前角位置和最滞后角位置之间的角度范围）；锁定机构（两个锁定销和两个弹簧），其在发动机停止时和起动时将叶片转子相对于壳体转子锁定在最滞后角位置和最提前角位置之间的中间位置，并利用液压解除所述锁定机构的锁定；以及控制阀，其用于控制工作油相对于提前角室和滞后角室的供给和排出，并控制工作油相对于锁定机构的供给和排出，恰当驱动控制控制阀，来在发动机起动时将叶片转子锁定在中间位置以确保起动性能（例如参照专利文献1）。

在该装置中，由于锁定机构的锁定销在与凸轮轴的旋转轴线平行的方向往复运动，因此需要设置空间部（限制槽和退避孔），其用于对锁定机构（锁定销）以相对于叶片转子或壳体转子进出自如的方式进行收纳，因此，在凸轮轴的轴线方向，壳体转子和叶片转子的尺寸增大，并且，由于利用施加于提前角室或滞后角室的液压来进行借助锁定销实现的锁定的解除动作，因此每当利用控制阀选择提前角模式或滞后角模式时，锁定销会进行锁定或锁定的解除动作，即，频繁地重复往复运动，有可能产生锁定销的磨损、敲击声和动作不良（黏住、粘连等）等，在可靠性上存在问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4389383号公报

发明内容

本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种配气正时变更装置，其实现了结构的简化、装置的小型化、低成本化等，并保证了借助锁定机构进行的锁定和锁定解除的动作，能够在具备叶片转子的结构中防止叶片转子的晃动，能够消除锁定机构的不必要的动作，防止其敲击声和磨损等，并能够确保发动机的稳定的起动性能。

本发明的配气正时变更装置具备：壳体转子，其与发动机的曲轴的旋转联动地在凸轮轴的旋转轴线上旋转；以及锁定机构，其允许凸轮轴相对于壳体转子在预定角度范围内相对旋转，并且在发动机起动时，锁定机构将凸轮轴相对于壳体转子锁定在预定角度范围内的中间位置，配气正时变更装置用于改变被凸轮轴驱动而开闭的进气门或排气门的开闭正时，其构成为，所述锁定机构包括：锁定凸轮，其与凸轮轴一体地旋转；锁杆，其被壳体转子支承，以在与旋转轴线垂直的面内进行往复运动，并且锁杆与锁定凸轮卡合，以限制锁定凸轮从中间位置向提前角侧和滞后角侧旋转，并且锁杆借助发动机起动后的预定的解除力而从锁定凸轮脱离以解除锁定；以及施力部件，其产生在未作用有解除力的状态下使锁杆卡合于锁定凸轮而锁定的作用力。

根据此结构，由于将凸轮轴相对于壳体转子锁定在预定角度范围内的中间位置的锁定机构包括锁杆，锁杆在与凸轮轴的旋转轴线垂直的面内进行往复运动，并能够同时限制锁定凸轮从中间位置向滞后角侧和提前角侧的旋转，因此与以往那样的包括在与旋转轴线平行的方向上往复运动的锁定销的锁定机构相比，能够实现装置的小型化和薄型化等，并且在发动机起动后，锁杆借助预定的解除力保持解除了锁定凸轮的锁定的状态，因此消除了像以往那样的在发动机的运转中的锁定机构的不必要的往复运动，能够防止其敲击声和磨损等，因此，能够提高借助锁定机构进行的锁定及锁定解除动作的可靠性，能够确保发动机的稳定的起动性能。

在上述结构中，可以采用下述结构：锁定凸轮包括：滞后角侧凸轮部，其能够与锁杆卡合，以限制锁定凸轮从中间位置向滞后角侧的旋转；以及提前角侧凸轮部，其能够与锁杆卡合，以限制锁定凸轮从中间位置向提前角侧的旋转，锁杆包括：滞后角限制锁定部，其相对于滞后角侧凸轮部以能够脱离的方式卡合；以及提前角限制锁定部，其相对于提前角侧凸轮部以能够脱离的方式卡合。

根据此结构，当锁杆处于将锁定凸轮锁定在中间位置的状态时，锁杆的滞后角限制锁定部与锁定凸轮的滞后角侧凸轮部卡合（接触），以限制凸轮轴从中间位置向滞后角侧旋转，锁杆的提前角限制锁定部与锁定凸轮的提前角侧凸轮部卡合（接触），以限制凸轮轴从中间位置向提前角侧旋转。这样，能够利用一个锁杆限制凸轮轴从中间位置向滞后角侧和提前角侧的旋转。

在上述结构中，可以采用下述结构：锁定凸轮包括：滞后角侧抵接部，其与滞后角侧凸轮部相邻地形成；以及提前角侧抵接部，其与提前角侧凸轮部相邻地形成，锁杆包括：滞后角侧止动部，其与滞后角侧抵接部抵接，以限制锁定凸轮从中间位置向滞后角侧的旋转；以及提前角侧止动部，其与提前角侧抵接部抵接，以限制锁定凸轮从中间位置向提前角侧的旋转。

根据此结构，在中间位置，锁杆的滞后角限制锁定部与锁定凸轮的滞后角侧凸轮部卡合，同时锁杆的滞后角侧止动部与锁定凸轮的滞后角侧抵接部抵接，并且锁杆的提前角限制锁定部与锁定凸轮的提前角侧凸轮部卡合，同时锁杆的提前角侧止动部与锁定凸轮的提前角侧抵接部抵接，因此，能够将凸轮轴更为可靠地保持在中间位置。

在上述结构中，可以采用下述结构：解除力是为了克服施力部件的作用力而随着发动机的旋转被恰当控制的工作油的液压或随着发动机的旋转而作用于锁杆的离心力。

根据此结构，在应用发动机的工作油的液压来作为解除锁杆的锁定并保持其解除状态的解除力的情况下，在具备叶片转子的结构中，能够将引导到提前角室和滞后角室的工作油的一部分引导到锁杆，或将发动机内的工作油的一部分直接引导到锁杆来使其液压进行作用，并且，在应用锁杆的离心力来作为所述解除力的情况下，通过发动机起动后的发动机旋转而在锁杆产生的离心力能够克服施力部件的作用力而使锁杆自己移动到锁定解除位置并进行保持。

在上述结构中，可以采用下述结构：锁杆的一端侧被支承为相对于壳体转子转动自如，以使锁杆在垂直于旋转轴线的面内摆动，并且锁杆具有形成为大致コ字状的区域，以便同时收纳锁定凸轮的滞后角侧凸轮部和提前角侧凸轮部并与它们卡合。

根据此结构，能够容易地形成利用一个锁杆同时限制锁定凸轮（凸轮轴）从中间位置向滞后角侧和提前角侧的旋转的形状，在实现了结构的简化等的同时，能够确保锁定动作及其解除动作的可靠性。

在上述结构中，可以采用以下结构：在锁定凸轮与锁杆接触的位置，当设垂直于与锁定凸轮的旋转中心线正交的正交线的垂直线和锁定凸轮上的切线所成的楔角为θ，并设锁定凸轮的摩擦系数为α时，

锁定凸轮的滞后角侧凸轮部和提前角侧凸轮部形成为满足下式：

α<tanθ。

根据此结构，即使在发动机停止时锁定凸轮从中间位置偏离，通过转动时（发动机起动时）的变动扭矩，锁杆不会被锁定凸轮所产生的按压力压回到解除侧，而能够使锁杆以陷入到锁定凸轮的方式移动，能够使凸轮轴可靠地回归到中间位置。

在上述结构中，可以采用下述结构：其包括叶片转子，叶片转子以能够在预定角度范围内相对旋转的方式收纳在壳体转子的收纳室中，从而将收纳室分为提前角室和滞后角室这两部分，并且叶片转子与凸轮轴一体地旋转，壳体转子包括：壳体部件，其具有用于划定隔离室的隔离壁，隔离室与收纳室隔开，并且隔离室用于配置锁定机构；以及罩部件，其形成为相对于壳体部件装卸自如，以便与隔离壁协作而划定出隔离室，锁定凸轮通过设置于隔离壁的贯通孔而与叶片转子以一体地旋转的方式连结。

根据此结构，由壳体部件的隔离壁和相对于壳体部件装卸自如的罩部件划定出用于配置锁定机构的隔离室，因此在将叶片转子组装于壳体部件的收纳室内的状态下，能够容易地进行锁定机构的组装作业或拆卸作业。特别地，由于锁定机构不直接锁定叶片转子，因此能够使叶片转子的叶片部变薄，设计的自由度和布局的自由度提高。

根据构成为上述结构的配气正时变更装置，实现了结构的简化、装置的小型化、低成本化等，并保证了借助锁定机构进行的锁定和锁定解除的动作，能够在具备叶片转子的结构中防止叶片转子的晃动，能够消除锁定机构的不必要的动作，防止其敲击声和磨损等，并能够确保发动机的稳定的起动性能。

附图说明

图1是示出本发明的具备叶片转子的液压式的配气正时变更装置的分解立体图。

图2是示出本发明的具备叶片转子的液压式的配气正时变更装置的示意剖视图。

图3是示出本发明的具备叶片转子的液压式的配气正时变更装置的示意剖视图。

图4是示出在作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于中间位置的状态下与提前角室连通的提前角室通路的剖视图。

图5是示出在作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于中间位置的状态下与滞后角室连通的滞后角室通路的剖视图。

图6是示出作为配气正时变更装置的一部分的锁定机构（锁定凸轮、锁杆）将叶片转子锁定在中间位置的状态的剖视图。

图7是示出作为配气正时变更装置的一部分的锁定机构（锁定凸轮、锁杆）在叶片转子位于中间位置的状态下解除了锁定的状态的剖视图。

图8是示出在作为配气正时变更装置的一部分的锁定机构（锁定凸轮、锁杆）的锁定被解除的状态下，叶片转子移动到最提前角位置的状态的剖视图。

图9是示出在作为配气正时变更装置的一部分的锁定机构（锁定凸轮、锁杆）的锁定被解除的状态下，叶片转子移动到最滞后角位置的状态的剖视图。

图10是用于说明在发动机停止时叶片转子位于从中间位置偏离的位置时的锁定机构（锁定凸轮、锁杆和施力部件）的动作的剖视图。

图11是用于说明在发动机停止时叶片转子位于从中间位置偏离的位置时的锁定机构（锁定凸轮、锁杆和施力部件）的动作的说明图。

图12是示出作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于中间位置的状态的剖视图。

图13是示出作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于最提前角位置的状态的剖视图。

图14是示出作为配气正时变更装置的一部分的叶片转子位于最滞后角位置的状态的剖视图。

图15是示出本发明的配气正时变更装置的其它实施方式的示意剖视图。

图16是示出本发明的配气正时变更装置的另一个其它实施方式的剖视图。

标号说明

S1：旋转轴线；

10：凸轮轴；

11：轴颈部；

12：圆筒部；

13：提前角通路；

14：滞后角通路；

15：内螺纹部；

20：叶片转子；

21：叶片部；

22：毂部；

23：贯通孔；

24：提前角室通路；

25：滞后角室通路；

26：密封部件；

30：壳体转子；

30a：提前角室；

30b：滞后角室；

31、31`：壳体部件（壳体转子）；

31a：圆筒壁；

31b：隔离壁；

31c：贯通孔；

31d：轴支承部；

31e、31f：凹部；

31g：锁杆用提前角侧通路；

31h：锁杆用滞后角侧通路；

31h`：开口部；

31i：支轴；

31j：承托部；

31k、31m、31p、31q：止动壁；

31r：锁杆用通路；

32：链轮部件（壳体转子）；

32a：链轮；

32b：内周面；

32c：前表面；

32d：锁杆用提前角侧通路；

32e：锁杆用滞后角侧通路；

33：罩部件（壳体转子）；

40：锁定机构；

41：锁定凸轮；

41a：贯通孔；

41b：抵接部；

41c：滞后角侧凸轮部；

41d：提前角侧凸轮部；

41e：滞后角侧抵接部；

41f：提前角侧抵接部；

42、42`：锁杆；

S2：摆动轴线；

42a：被支承部；

42c：滞后角限制锁定部；

42d：提前角限制锁定部；

42e：滞后角侧止动部；

42f：提前角侧止动部；

42g、42h：受压臂部；

42j：承托部；

43、43`：施力部件；

50：中心螺栓；

51：外螺纹部；

OCS：液压控制系统；

70：泵；

71：供给通路；

72：排泄通路；

73：提前角通路；

74：滞后角通路；

75：油通路；

76：开闭阀；

100：液压控制阀。

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。

该配气正时变更装置是利用发动机内的工作油的液压来改变配气正时的液压式配气正时变更装置，如图1至图3所示，其具备下述部件等：叶片转子20，其以能够装卸自如的方式固定于凸轮轴10；壳体转子30，其在凸轮轴10的旋转轴线S1上旋转并且将叶片转子20收纳为能够相对旋转，且所述壳体转子30与叶片转子20协作而划定出提前角室30a和滞后角室30b；锁定机构40（锁定凸轮41、锁杆42、施力部件43），其配置于壳体转子30的隔离室，以将叶片转子20相对于壳体转子30锁定在中间位置；中心螺栓50，其将叶片转子20紧固于凸轮轴10；以及液压控制系统OCS，其用于控制工作油（润滑油）的流动。

另外，凸轮轴10是利用凸轮作用驱动发动机的进气门或排气门开闭的部件，壳体转子30是经由链条等与曲轴的旋转联动并将曲轴的旋转驱动力经由叶片转子20传递至凸轮轴10的部件。

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）的轴承B（参照图2）支承成能够绕旋转轴线S1旋转（在图1中向箭头CR方向旋转），凸轮轴10具备下述部件等：轴颈部11，其由轴承B支承；圆筒部12，其将壳体转子30支承成能够转动自如；提前角通路13，其用于对提前角室30a和锁杆42供给和排出工作油；滞后角通路14，其用于对滞后角室30b和锁杆42供给和排出工作油；以及内螺纹部15，其用于紧固中心螺栓50。

如图1至图5所示，叶片转子20具备下述部件等：四个叶片部21；毂部22，其将四个叶片部21以等间隔一体地进行保持；贯通孔23，其形成于毂部22且供中心螺栓50穿过；提前角室通路24，其通过从提前角通路13分支而形成，以对提前角室30a供给和排出工作油；滞后角室通路25，其通过从滞后角通路14分支而形成，以对滞后角室30b供给和排出工作油；以及密封部件26，其嵌入于在叶片部21的末端形成的槽部，所述叶片转子20和锁定凸轮41一起利用中心螺栓50被紧固于凸轮轴10，并且所述叶片转子20与凸轮轴10一体地旋转。

壳体转子30被支承成能够与发动机的曲轴的旋转联动地在凸轮轴10的旋转轴线S1上旋转，如图1至图3所示，壳体转子30由下述部件构成：壳体部件31；链轮部件32，其与壳体部件31的背面侧结合；和罩部件33，其与壳体部件31的前表面侧结合，该壳体转子30将叶片转子20收纳成使得叶片转子20能够在预定角度范围（最提前角位置与最滞后角位置之间的角度范围）中相对地旋转（划定出收纳室），并且该壳体转子30收纳锁定机构40（划定出隔离室），该壳体转子30形成为，由所收纳的叶片转子20（的叶片部21）划分为提前角室30a和滞后角室30b这两部分。

如图1至图5、图12所示，壳体部件31具备下述部件等：圆筒壁31a；隔离壁31b；贯通孔31c，其设于隔离壁31b的中央；四个轴支承部31d，它们在隔离壁31b的背面侧朝向中心突出；凹部31e，其被划定在各个轴支承部31d之间和中央部以收纳叶片转子20；凹部31f，其形成于隔离壁31b的前表面侧以收纳锁定机构40；锁杆用提前角侧通路31g，它们通过从提前角通路13分支而形成，以对锁杆42供给和排出工作油；锁杆用滞后角侧通路31h，其通过从滞后角通路14分支而形成，以对锁杆42供给和排出工作油；支轴31i，其以摆动自如的方式支承锁杆42并划定出摆动轴线S2；承托部31j，其用于支承施力部件43的一端；止动壁31k，其用于限制锁定凸轮41（叶片转子20）的最提前角位置；止动壁31m，其用于限制锁定凸轮41（叶片转子20）的最滞后角位置；以及止动壁31p、31q，它们用于将锁杆42的旋转限制在预定范围内。

如图6至图9所示，锁杆用提前角侧通路31g开口于凹部31f，并且形成为：向锁杆42（的受压臂部42g）的侧面导入液压，并且液压作用于解除锁杆42的锁定状态的方向。

如图6至图9所示，锁杆用滞后角侧通路31h开口于凹部31f，并且形成为：向锁杆42的主面（朝向旋转轴线S1方向的平面）引导液压，在锁杆42受到从锁杆用提前角侧通路31g导入的液压而向解除锁定状态的方向旋转（移动）了预定角度时，锁杆用滞后角侧通路31h从被锁杆42的主面闭塞的闭塞状态（参照图6）打开，将液压引导至锁杆42（的受压臂部42h）的侧面，并且，液压作用于解除锁杆42的锁定状态的方向（即，锁杆用滞后角侧通路31h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具备下述部件等：链轮32a，其上卷绕有用于传递发动机的曲轴的旋转驱动力的链条；内周面32b，其以能够转动自如的方式嵌合于凸轮轴10的圆筒部12；前表面32c，其与叶片转子20的背面以能够滑动自如的方式接触；锁杆用提前角侧通路32d，其通过从提前角通路13分支而形成，用于对锁杆42供给和排出工作油；以及锁杆用滞后角侧通路32e，其通过从滞后角通路14分支而形成，用于对锁杆42供给和排出工作油。

如图12至图14所示，锁杆用提前角侧通路32d由沿周向延伸的圆弧状的通路和沿径向延伸的通路划定，锁杆用提前角侧通路32d形成为：在叶片转子20在最提前角位置与最滞后角位置之间相对地旋转的过程中，使提前角通路13与锁杆用提前角侧通路31g连通。

如图12至图14所示，锁杆用滞后角侧通路32e由沿周向延伸的圆弧状的通路和沿径向延伸的通路划定，锁杆用滞后角侧通路32e形成为：在叶片转子20在最提前角位置与最滞后角位置之间相对地旋转的过程中，使滞后角通路14与锁杆用滞后角侧通路31h连通。

如上所述，提前角通路13形成为分支成锁杆用提前角侧通路31g、32d和提前角室通路24，且滞后角通路14形成为分支成锁杆用滞后角侧通路31h、32e和滞后角室通路25，因此，解除锁定时的响应性良好，能够使锁定机构40顺畅地动作而不受提前角室30a和滞后角室30b内的工作油的影响。而且，由于锁杆用提前角侧通路31g、32d和锁杆用滞后角侧通路31h、32e由壳体部件31和链轮部件32划定，因此，通过对凸轮轴10、链轮部件32和壳体部件31分别实施简单的开孔加工或槽加工等，就能够容易地形成锁杆用提前角侧通路31g、32e和锁杆用滞后角侧通路31h、32e。

如图1至图3所示，罩部件33具有供中心螺栓50贯穿的圆孔33a等，并且罩部件33形成为能够相对于壳体部件31装卸自如。

并且，壳体部件31、链轮部件32和罩部件33采用螺栓等紧固在一起。

而且，通过将罩部件33与壳体部件31结合起来，从而划定出用于配置锁定机构40的隔离室。

如图1、图6至图9所示，锁定机构40具备下述部件等：锁定凸轮41，其与叶片转子20一体地旋转；锁杆42，其被壳体转子30支承，以在与旋转轴线S1垂直的面内进行往复运动（摆动），并且锁杆42与锁定凸轮41卡合，以限制锁定凸轮41从中间位置向提前角侧和滞后角侧旋转，并且锁杆42借助发动机起动后的预定的解除力（在这里为从锁杆用提前角侧通路31g或锁杆用滞后角侧通路31h导入的工作油的液压）而从锁定凸轮41脱离以解除锁定；以及施力部件43，其产生在未作用有解除力（工作油的液压）的状态下使锁杆42与锁定凸轮41卡合而锁定的作用力。

并且，锁定机构40形成为，将叶片转子20锁定在能够相对于壳体转子30相对转动的预定角度范围内（最提前角位置和最滞后角位置之间）的中间位置（例如从最滞后角位置向提前角侧旋转10度的位置）。

锁定凸轮41形成为，与叶片转子20一起被中心螺栓50紧固在凸轮轴10并在所述预定角度范围内转动，并能够以能够脱离的方式与锁杆42卡合。

即，如图1、图6至图9所示，锁定凸轮41具备下述部件等：贯通孔41a，其供中心螺栓50穿过；抵接部41b，其与壳体部件31的止动壁31k、31m抵接；滞后角侧凸轮部41c，其能够与锁杆42（的滞后角限制锁定部42c）卡合，以限制锁定凸轮41从中间位置向滞后角侧的旋转；提前角侧凸轮部41d，其能够与锁杆42（的提前角限制锁定部42d）卡合，以限制锁定凸轮41从中间位置向提前角侧的旋转；滞后角侧抵接部41e，其与滞后角侧凸轮部41c相邻地形成，并与锁杆42（的滞后角侧止动部42e）抵接；以及提前角侧抵接部41f，其与提前角侧凸轮部41d相邻地形成，并与锁杆42（的提前角侧止动部42f）抵接。

如图6至图9所示，锁杆42具备下述部件等：被支承部42a，其形成为平板状，并供壳体部件31的支轴31i通过；滞后角限制锁定部42c，其相对于滞后角侧凸轮部41c以能够脱离的方式卡合；提前角限制锁定部42d，其相对于提前角侧凸轮部41d以能够脱离的方式卡合；滞后角侧止动部42e，其与滞后角限制锁定部42c相邻地形成，并相对于滞后角侧抵接部41e以能够脱离的方式抵接；提前角侧止动部42f，其与提前角限制锁定部42d相邻地形成，并相对于提前角侧抵接部41f以能够脱离的方式抵接；受压臂部42g，其受到从锁杆用提前角侧通路31g导入的工作油的液压；受压臂部42h，其受到从锁杆用滞后角侧通路31h导入的工作油的液压；以及承托部42j，其用于支承施力部件43的一端。

即，锁杆42形成为，其一端侧被支承为相对于壳体转子30转动自如，以使锁杆42在垂直于旋转轴线S1的面内（围绕摆动轴线S2）摆动，并且锁杆42具有大致コ字状的区域，以便同时收纳锁定凸轮41的滞后角侧凸轮部41c和提前角侧凸轮部41d并与它们卡合。

由此，能够容易地形成一个锁杆42，该锁杆42同时限制锁定凸轮41（叶片转子20）从中间位置向滞后角侧和提前角侧的旋转，在实现了结构的简化等的同时，能够确保锁定动作及其解除动作的可靠性。

如图6至图9所示，施力部件43为压缩型的螺旋弹簧，其一端与壳体部件31的承托部31j抵接，其另一端与锁杆42的承托部42j抵接并保持压缩的状态，该施力部件43对锁杆42向逆时针方向旋转施力以使锁杆42与锁定凸轮41卡合而锁定。

在这里，施力部件43的作用力设定为，当作用工作油的液压来解除锁杆42的锁定状态时，能够进行顺畅的解除动作。

在构成为上述结构的锁定机构40中，锁杆42被支轴31i支承为在与旋转轴线S1垂直的垂直面内绕摆动轴线S2摆动自如，并且借助施力部件弹簧43的作用力而被向将锁定凸轮41锁定的位置旋转施力，在未作用有作为解除锁定的解除力的液压的状态下，如图6所示，锁杆42的滞后角限制锁定部42c与锁定凸轮41的滞后角侧凸轮部41c卡合，同时锁杆42的滞后角侧止动部42e与锁定凸轮41的滞后角侧抵接部41e抵接，并且锁杆42的提前角限制锁定部42d与锁定凸轮41的提前角侧凸轮部41d卡合，同时锁杆42的提前角侧止动部42f与锁定凸轮41的提前角侧抵接部41f抵接，由此，锁杆42将锁定凸轮41（叶片转子20）可靠地定位并保持在中间位置。

另一方面，在发动机起动后，如图7（从锁杆用提前角侧通路31g和锁杆用滞后角侧通路31h导入工作油来作用液压，以将锁定凸轮41（叶片转子20）保持在中间位置的状态）、图8（从锁杆用滞后角侧通路31h排出工作油，且从锁杆用提前角侧通路31g导入工作油来作用液压，并且锁定凸轮41（叶片转子20）位于最提前角位置的状态）、以及图9（从锁杆用提前角侧通路31g排出工作油，且从锁杆用滞后角侧通路31h导入工作油来作用液压，并且锁定凸轮41（叶片转子20）位于最滞后角位置的状态）所示，从锁杆用提前角侧通路31g和锁杆用滞后角侧通路31h中的至少一个通路导入工作油以作用液压，由此，使得锁杆42保持在解除锁定凸轮41的锁定的状态。

这样，在发动机起动后，由于锁杆42借助预定的解除力（工作油的液压）保持在解除锁定凸轮41的锁定的状态，因此消除了以往那样的在发动机运转中的锁定机构的不必要的往复动作，能够防止其敲击声（打音）和磨损等，因此，能够提高借助锁定机构40进行的锁定及锁定解除动作的可靠性，能够防止叶片转子20的晃动，能够确保发动机的稳定的起动性能。

并且，在发动机停止时，不再作用解除力（工作油的液压），因此锁杆42被施力部件43的作用力压回到锁定位置，以图6所示的方式对锁定凸轮41进行锁定。

在这里，在发动机停止时，当锁定凸轮41（叶片转子20）例如在最提前角位置停止时，通过发动机起动时（转动）的变动扭矩，如图10所示，锁定凸轮41发生变动，并且锁杆42借助施力部件43的作用力而与锁定凸轮41卡合。

此时，如图11所示，在锁定凸轮41（的提前角侧凸轮部41d）与锁杆42（的提前角限制锁定部42d）接触的位置（P点），当设垂直于与锁定凸轮41的旋转中心线S1正交的正交线L1的垂直线L2和锁定凸轮41上的切线L3所成的楔角为θ，并设锁定凸轮41的摩擦系数为α时，则产生有由于扭矩变动引起的锁定凸轮41的按压力F1、作为按压力F1的垂直分量的按压力F2、以及锁定凸轮41按压锁杆42（的提前角限制锁定部42d）的按压力F3。

此时，锁杆42的滑动力F4为F4=F3×tanθ，作用于接触点P的摩擦力F5为F5=F3×α，若F5>F4，则锁杆42（的提前角限制锁定部42d）不在锁定凸轮41（的提前角侧凸轮部41d的凸轮面）上滑动。

因此，锁定凸轮41的提前角侧凸轮部41d形成为满足下式的等速凸轮面：F3×α>F3×tanθ，即α<tanθ，由此，锁杆42不因锁定凸轮41的扭矩变动而向解除方向旋转，伴随着锁定凸轮41的扭矩变动（旋转变动），锁杆42（的提前角限制锁定部42d）陷入到锁定凸轮41（的提前角侧凸轮部41d）中，成为图6所示的锁定状态。

此外，在发动机停止时，在锁定凸轮41（叶片转子20）停止在最滞后角位置的情况下，锁杆42的滞后角侧锁定部42c和锁定凸轮41的滞后角侧凸轮部41c之间的关系也与上述相同，锁定凸轮41的滞后角侧凸轮部41c形成为满足α<tanθ的等速凸轮面，由此，锁杆42不因锁定凸轮41的扭矩变动而向解除方向旋转，伴随着锁定凸轮41的扭矩变动（旋转变动），锁杆42（的滞后角限制锁定部42c）陷入到锁定凸轮41（的滞后角侧凸轮部41c）中，成为图6所示的锁定状态。

这样，锁定凸轮41的滞后角侧凸轮部41c和提前角侧凸轮部41d形成为满足α<tanθ的等速凸轮面，由此，即使在发动机停止时锁定凸轮41（叶片转子20）从中间位置偏离，通过转动时（发动机起动时）的变动扭矩，锁杆42不会被锁定凸轮41所产生的按压力压回到解除侧，而能够使锁杆42以陷入到锁定凸轮41的方式移动，能够使叶片转子20可靠地回归到中间位置。

根据构成为上述结构的锁定机构40，如图6和图12所示，锁定凸轮41被锁杆42锁定，由此叶片转子20被定位在中间位置，如图8和图13所示，锁杆42的锁定被解除，锁定凸轮41向顺时针方向旋转，其抵接部41b与壳体部件31的止动壁31k抵接，由此叶片转子20被定位在最提前角位置，如图9和图14所示，在保持解除了锁杆42的锁定的状态下，锁定凸轮41向逆时针方向旋转，其抵接部41b抵接于壳体部件31的止动壁31m，由此叶片转子20被定位在最滞后角位置。

如图1至图3所示，中心螺栓50形成为实心的圆柱状，并且在其末端侧具备外螺纹部51。

并且，中心螺栓50相对于叶片转子20的贯通孔23以划定出预定的环状间隙的方式贯穿，并且中心螺栓50的外螺纹部51与凸轮轴10的内螺纹部15螺合，从而将锁定凸轮41和叶片转子20与凸轮轴10紧固为一体。

此外，在上述结构中，壳体转子30包括：壳体部件31，其具有用于划定隔离室的隔离壁31b，该隔离室与收纳室隔开，并且该隔离室用于配置锁定机构40；以及罩部件33，其形成为相对于壳体部件31装卸自如，以便与隔离壁31b协作而划定出隔离室，锁定凸轮41通过设置于隔离壁31b的贯通孔31c而与叶片转子20以一体地旋转的方式连结，即，由壳体部件31的隔离壁31b和相对于壳体部件31装卸自如的罩部件33划定出用于配置锁定机构40的隔离室，因此在将叶片转子20组装于壳体部件31的收纳室内的状态下，能够容易地进行锁定机构40的组装作业或拆卸作业，特别地，由于锁定机构40不直接锁定叶片转子20，因此能够使叶片转子20的叶片部21变薄，设计的自由度和布局的自由度提高。

如图2和图3所示，液压控制系统OCS由下述部件等构成：液压控制阀100，其嵌合并固定于气缸盖CH；泵70，其向液压控制阀100供给工作油；供给通路71，其供从泵喷出的工作油通过；排泄通路72，其供从液压控制阀100排出的工作油通过；提前角通路73，其连接液压控制阀100和提前角通路13以供工作油通过；滞后角通路74，其连接液压控制阀100和滞后角通路14以供工作油通过；以及控制构件（未图示），其控制对液压控制阀100的驱动。

接下来，参照图2和图3、图6至图9、图12至图14来说明上述配气正时变更装置的动作。

在按照驾驶者的意愿使发动机停止的情况下，在点火开关切断后的预定时间内，液压控制阀100选择被驱动控制的排泄模式以将提前角室30a和滞后角室30b的工作油都排出，提前角室30a的工作油经由提前角通路73→排泄通路72而被排出，滞后角室30b的工作油经由滞后角通路74→排泄通路72而被排出。

接着，如图6所示，由于工作油从锁杆用提前角侧通路31g、32d和锁杆用滞后角侧通路31h（31h`）、32e排出而不再作用液压，因此通过施力部件43的作用力，锁杆42被压回到锁定位置，并且锁定凸轮41定位于中间位置并被锁杆42锁定，而且如图12所示，叶片转子20被定位于最提前角位置和最滞后角位置之间的中间位置。该中间位置被设定为在开始起动（转动）发动机时能够进行顺畅的起动的配气正时。

另外，在违背驾驶者的意愿而因发动机停转等导致发动机停止的情况下，控制构件判断出该情况，与点火开关被切断时的情况同样地在预定时间内选择与上述相同的排泄模式。

接着，在持续预定时间的通电结束时，液压控制阀100维持在转移到排出提前角室30a的工作油且能够向滞后角室30b供给工作油的滞后角模式的状态。

这样，在为了使发动机停止而切断点火开关后或者因发动机停转而导致发动机停止后的预定时间内，通过驱动液压控制阀100而形成排泄模式，从而可靠地将叶片转子20相对于壳体转子30的位置定位于预先设定好的最适于发动机起动的预定的中间位置，从而能够顺畅地进行接下来的发动机起动。

在发动机起动时，叶片转子20（锁定凸轮41）已经处于被锁定在中间位置的状态，而且，液压控制阀100选择了滞后角模式。另外，在叶片转子20（锁定凸轮41）相对于中间位置偏移而未被锁定的情况下，锁杆42被施力部件43向锁定侧一直旋转施力，并且如上述那样，借助于因发动机转动而产生的变动转矩，锁定凸轮41自动地移动到中间位置并被锁定。

因此，当发动机因被起动而进行转动时，保持提前角室30a的工作油经由提前角通路73→排泄通路72而被排出的状态不变，经由泵70→供给通路71→滞后角通路74而向滞后角室30b供给工作油。

另外，锁杆用提前角侧通路31g的工作油处于经由提前角通路73→排泄通路72而被排出的状态，锁杆用滞后角侧通路31h（开口部31h`）如图6所示被锁杆42的主面封闭，因此工作油的液压不向解除锁杆42的锁定的方向进行作用，锁杆42处于将锁定凸轮41（叶片转子20）锁定于中间位置的状态。

即，在维持锁定机构40的锁定的状态下，液压控制阀100选择的是滞后角模式，因此，即使在其驱动源因断线等而不工作的情况下，也能够通过发动机起动而供给工作油，由此能够防止包括壳体转子30、叶片转子20等的机构中的滑动部、锁定机构40、其他机构等的异常磨损和部件的破损等，而且由于叶片转子20在中间位置处被工作油的液压朝向滞后角侧旋转施力，因此能够防止叶片转子20的晃动等。而且，由于叶片转子20（凸轮轴10）被定位在中间位置，因此能够使发动机顺畅地起动。

当发动机起动后，液压控制阀100被适当切换，从而对叶片转子20（凸轮轴10）进行相位控制以使其从中间位置向提前角侧（提前角模式）或者向滞后角侧（滞后角模式）、进而保持在预定的角度位置（保持模式）。

例如，在使相位向提前角侧变更的情况下，切换液压控制阀100，选择排出滞后角室30b的工作油且向提前角室30a供给工作油的提前角模式。

在该提前角模式下，经由泵70→供给通路71→提前角通路73而向提前角室30a供给工作油，并且如图8所示，通过锁杆用提前角侧通路31g、32d而向锁杆42供给工作油的液压来解除锁定，并将锁杆42维持在锁定解除的状态。另一方面，经由滞后角通路74→排泄通路72而从滞后角室30b排出工作油。由此，如图13所示，能够使叶片转子20向提前角侧移动从而改变相位。

另外，在将叶片转子20保持在预定的最提前角位置与预定的最滞后角位置之间的预定的相位角度的情况下，切换液压控制阀100，选择向提前角室30a和滞后角室30b供给工作油的保持模式（泵模式）。

在该保持模式下，经由泵70→供给通路71→提前角通路73而向提前角室30a供给工作油，并经由泵70→供给通路71→滞后角通路74而向滞后角室30b供给工作油，而且，通过锁杆用提前角侧通路31g、32d和锁杆用滞后角侧通路31h（31h`）、32e而向锁杆42供给工作油的液压来维持锁定接触的状态。即，能够借助作用于提前角室30a和滞后角室30b的液压将叶片转子20保持在预定的中间相位。

另一方面，在向滞后角侧改变相位的情况下，在液压控制阀100从起动时的中间位置暂时切换为提前角模式或保持模式（泵模式）后，选择向滞后角室30b供给工作油且将提前角室30a的工作油排出的滞后角模式。

在该滞后角模式下，借助暂时切换到的提前角模式或保持模式（泵模式）下作用的液压，如图9所示，成为解除锁杆42的锁定并进行维持的状态，在该状态下，提前角室30a的工作油经由提前角通路73→排泄通路72而被排出，经由泵70→供给通路71→滞后角通路74而向滞后角室30b供给工作油。由此，如图14所示，能够使叶片转子20向滞后角侧移动从而改变相位。

如上所述，只要不通过提前角通路13（锁杆用提前角侧通路31g、32d）而导入工作油的液压（解除力），锁杆42的锁定就不会解除，因此，直到发动机起动为止，能够将叶片转子20相对于壳体转子30的相位保持在中间位置，由此能够确保发动机的稳定的起动性能。

而且，在发动机起动时，在维持锁定机构40的锁定的状态下选择滞后角模式，因此，利用发动机起动时的转动来供给工作油，从而能够防止壳体转子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和部件的破损等，并且由于能够对叶片转子20向滞后角侧旋转施力，因此能够防止其晃动和敲击声等的产生。

此外，在发动机起动后，由于锁杆42借助工作油的液压（解除力）而保持解除了锁定凸轮41的锁定的状态，因此消除了以往那样的在发动机运转中的锁定机构的不必要的往复动作，能够防止其敲击声和磨损等，因此，能够提高借助锁定机构40进行的锁定及锁定解除动作的可靠性，能够防止叶片转子20的晃动，能够确保发动机的稳定的起动性能。

图15示出了本发明的配气正时变更装置的其它实施方式，其不像上述实施方式那样将从液压控制阀100经过的工作油的液压作为解除力引导到锁杆42，而是直接对施加在发动机内的凸轮轴10的工作油的液压进行引导。

即，在本实施方式中设置有：锁杆用通路31r，其与发动机内的油通路75直接连通；以及开闭阀76，其在油通路75内为预定的液压以上时闭阀，并在不足预定的液压时开阀来排出工作油，当发动机起动时，使工作油的液压不作用于锁杆42，另一方面，在发动机起动后，将油通路75内的工作油从锁杆用通路31r引导至锁杆42，使其液压始终进行作用而维持锁定解除的状态。

由此，能够使结构更为简化，在发动机起动后，由于锁杆42借助预定的解除力（工作油的液压）而保持解除了锁定凸轮41的锁定的状态，因此消除了以往那样的在发动机运转中的锁定机构的不必要的往复动作，能够防止其敲击声和磨损等，因此，能够提高借助锁定机构进行的锁定及锁定解除动作的可靠性，能够防止叶片转子20的晃动，能够确保发动机的稳定的起动性能。

图16示出了本发明的配气正时变更装置的另一个其它实施方式，其不像上述实施方式那样利用工作油的液压来作为用于解除锁定状态的解除力，而是使用锁杆42`的离心力来作为解除力。

即，在本实施方式中，通过发动机起动时的发动机转速而在锁杆42`产生的离心力无法克服施力部件43`的作用力，而在发动机起动后的更高的发动机转速时，在锁杆42`产生的离心力克服了施力部件43`的作用力，锁杆42`自己移动到解除锁定凸轮41的锁定的位置并维持锁定解除的状态。

由此，壳体部件31`不需要用于引导工作油的通路等，锁杆42`也不需要用于承受工作油的液压那样的结构，能够使整体的结构更为简化，在发动机起动后，由于锁杆42`借助预定的解除力（离心力）保持解除了锁定凸轮41的锁定的状态，因此消除了以往那样的在发动机运转中的锁定机构的不必要的往复动作，能够防止其敲击声和磨损等，因此，能够提高借助锁定机构进行的锁定及锁定解除动作的可靠性，能够防止叶片转子20的晃动，能够确保发动机的稳定的起动性能。

在上述实施方式中示出了下述结构：锁定凸轮41除包括滞后角侧凸轮部41c和提前角侧凸轮部41d之外，还包括滞后角侧抵接部41e和提前角侧抵接部41f，锁杆42除了包括滞后角限制锁定部42c和提前角限制锁定部42d之外，还包括滞后角侧止动部42e和提前角侧止动部42f，但是并不限定于此，也可以采用废除了滞后角侧抵接部41e和提前角侧抵接部41f以及滞后角侧止动部42e和提前角侧止动部42f的结构。

在上述实施方式中，示出了采用锁定凸轮41、锁杆42和施力部件43作为锁定机构的情况，但并不限定于此，只要具备一个锁杆，其在与旋转轴线S1垂直的垂直面内摆动并能够在中间位置锁定，并且在发动机起动后始终保持解除锁定的状态，则也可以采用其它锁定机构。

在上述实施方式中，作为保持模式，示出了采用向提前角室30a和滞后角室30b供给工作油的泵模式的情况，然而并不限定于此，也可以采用切断工作油向提前角室30a和滞后角室30b的流动的关闭模式。

在上述实施方式中，作为改变配气正时的方法，示出了在具备利用工作油的液压的叶片转子20的液压式配气正时变更装置中采用本发明的锁定机构的情况，但并不限定于此，也可以在废除了叶片转子20（不使用工作油的液压）的电动式的配气正时变更装置中，在将锁定凸轮41直接与凸轮轴连结的结构中采用本发明的锁定机构。

在上述实施方式中，示出了壳体转子30，其具备用于传递曲轴的旋转力的链轮32a，但并不限定于此，若传递曲轴的旋转驱动力的构件为其它结构（例如，带有齿的正时皮带等），则也可以采用具备与其构造吻合的结构（带有齿的滑轮等）的壳体转子。

产业上的可利用性

如上述那样，本发明的配气正时变更装置实现了结构的简化、装置的小型化、低成本化等，并保证了借助锁定机构进行的锁定和锁定解除的动作，能够在具备叶片转子的结构中防止叶片转子的晃动，能够消除锁定机构的不必要的动作，防止其敲击声和磨损等，并能够确保发动机的稳定的起动性能，因此，其当然能应用于安装于汽车等中的内燃式发动机，并在安装于二轮车等的小型发动机中也能发挥作用。

Claims (7)

1.一种配气正时变更装置，其具备：壳体转子，其与发动机的曲轴的旋转联动地在凸轮轴的旋转轴线上旋转；以及锁定机构，其允许凸轮轴相对于所述壳体转子在预定角度范围内相对旋转，并且在发动机起动时，所述锁定机构将凸轮轴相对于所述壳体转子锁定在所述预定角度范围内的中间位置，所述配气正时变更装置用于改变被凸轮轴驱动而开闭的进气门或排气门的开闭正时，其特征在于，

所述锁定机构包括：锁定凸轮，其与凸轮轴一体地旋转；锁杆，其被所述壳体转子支承，以在与所述旋转轴线垂直的面内进行往复运动，并且所述锁杆与所述锁定凸轮卡合，以限制所述锁定凸轮从所述中间位置向提前角侧和滞后角侧旋转，并且所述锁杆借助发动机起动后的预定的解除力而从所述锁定凸轮脱离以解除锁定；以及施力部件，其产生在未作用有所述解除力的状态下使所述锁杆卡合于所述锁定凸轮而锁定的作用力。

2.根据权利要求1所述的配气正时变更装置，其特征在于，

所述锁定凸轮包括：滞后角侧凸轮部，其能够与所述锁杆卡合，以限制所述锁定凸轮从所述中间位置向滞后角侧的旋转；以及提前角侧凸轮部，其能够与所述锁杆卡合，以限制所述锁定凸轮从所述中间位置向提前角侧的旋转，

所述锁杆包括：滞后角限制锁定部，其相对于所述滞后角侧凸轮部以能够脱离的方式卡合；以及提前角限制锁定部，其相对于所述提前角侧凸轮部以能够脱离的方式卡合。

3.根据权利要求2所述的配气正时变更装置，其特征在于，

所述锁定凸轮包括：滞后角侧抵接部，其与所述滞后角侧凸轮部相邻地形成；以及提前角侧抵接部，其与所述提前角侧凸轮部相邻地形成，

所述锁杆包括：滞后角侧止动部，其与所述滞后角侧抵接部抵接，以限制所述锁定凸轮从所述中间位置向滞后角侧的旋转；以及提前角侧止动部，其与所述提前角侧抵接部抵接，以限制所述锁定凸轮从所述中间位置向提前角侧的旋转。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的配气正时变更装置，其特征在于，

所述解除力是为了克服所述施力部件的作用力而随着发动机的旋转被恰当控制的工作油的液压或随着发动机的旋转而作用于所述锁杆的离心力。

5.根据权利要求2～4中的任一项所述的配气正时变更装置，其特征在于，

所述锁杆的一端侧被支承为相对于所述壳体转子转动自如，以使所述锁杆在垂直于所述旋转轴线的面内摆动，并且所述锁杆具有形成为大致コ字状的区域，以便同时收纳所述锁定凸轮的滞后角侧凸轮部和提前角侧凸轮部并与它们卡合。

6.根据权利要求5所述的配气正时变更装置，其特征在于，

在所述锁定凸轮与所述锁杆接触的位置，当设垂直于与所述锁定凸轮的旋转中心线正交的正交线的垂直线和所述锁定凸轮上的切线所成的楔角为θ，并设所述锁定凸轮的摩擦系数为α时，

所述锁定凸轮的滞后角侧凸轮部和提前角侧凸轮部形成为满足下式：

α<tanθ。

7.根据权利要求1～6中的任一项所述的配气正时变更装置，其特征在于，

所述配气正时变更装置包括叶片转子，所述叶片转子以能够在所述预定角度范围内相对旋转的方式收纳在所述壳体转子的收纳室中，从而将所述收纳室分为提前角室和滞后角室这两个部分，并且所述叶片转子与凸轮轴一体地旋转，

所述壳体转子包括：壳体部件，其具有用于划定隔离室的隔离壁，所述隔离室与所述收纳室隔开，并且所述隔离室用于配置所述锁定机构；以及罩部件，其形成为相对于所述壳体部件装卸自如，以便与所述隔离壁协作而划定出所述隔离室，

所述锁定凸轮通过设置于所述隔离壁的贯通孔而与所述叶片转子以一体地旋转的方式连结。

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