CN104153838A - 气门正时控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气门正时控制装置(100)。平头螺栓(51，52，53)的支座表面(561，562，563)以及前板(3)的支座表面(361，364)彼此相接触以使得紧固轴向张力(Fa)在轴向横截面中施加于轴向张力作用点(Pa)处。法向矢量(Vn)垂直于前板的支座表面并且在轴向横截面中穿过轴向张力作用点(Pa)。轴向张力到达点(Px)是轴向横截面中法向矢量和靴前表面(Sf)之间的交叉点。法向矢量(Vn)在轴向横截面中轴向张力到达点(Px)处与靴前表面(Sf)相交，并且轴向张力到达点(Px)包括于靴部(11，12，13，14)的范围内。

Description

气门正时控制装置

技术领域

本公开涉及一种气门正时控制装置，其控制内燃机的进气门或排气门的打开和闭合正时。

背景技术

叶片型气门正时控制装置是已知的，其通过改变内燃机的驱动轴和从动轴之间的旋转相位来控制进气门或排气门的打开和闭合正时。该叶片型气门正时控制装置装备有与驱动轴一体地旋转的壳体以及一体地固定至壳体内的从动轴的叶片转子，并且通过将工作油供应至在壳体中限定的压力腔而相对地旋转叶片转子，以使得打开和闭合正时得到控制。

通常，在这种气门正时控制装置中，容纳叶片转子的圆柱形靴壳在轴向上支撑于前板和后板之间。紧固螺栓从前板侧穿过限定于靴壳的靴部中的通孔，并且紧固至限定于后板中的内螺纹孔。JP2009-215881A(WO2008/004362A1)描述了一种作为紧固螺栓的平头(沉头)螺栓。

与盘头螺栓或盖螺栓相比，平头螺栓能降低螺栓(包括螺栓头)的轴向长度。在盘头螺栓或盖螺栓的情况下，紧固轴向张力平行地施加。平头螺栓的支座表面和前板的支座表面具有圆锥角为大约90度的锥形。因此，在平头螺栓的情况下，紧固轴向张力在与支座表面垂直的径向上向外扩展。因此，根据靴壳的靴部的大小和位置，紧固轴向张力所施加的范围的一部分或全部可以出现在靴部外面。在此情况下，紧固轴向张力没有有效地传递至靴部，那么就存在着以下可能性：靴壳具有由于伴随着叶片马达操作的冲击力和振动而产生的松脱和旋转方向上的位置偏差。

如果紧固扭矩简单地过度增大为大于适当扭矩，平头螺栓可能会断裂。

发明内容

本公开的目标是提供一种气门正时控制装置，其中前板使用平头螺栓通过将紧固轴向张力有效地传递至靴壳从而紧固至靴壳。

根据本公开，在内燃机中，气门正时控制装置装备有靴壳、叶片转子、前板、后板以及平头螺栓，其中所述气门正时控制装置通过改变驱动轴相对于从动轴的旋转相位来控制由从动轴驱动的进气门或排气门的打开和闭合正时。

靴壳具有管部和多个从管部的内壁在径向上向内突出的靴部，并且靴壳与驱动轴或从动轴中的一个一起旋转。

叶片转子具有与靴壳的管部同轴地设置的凸台部分，以及多个从凸台部分径向地突出的叶片部分。叶片部分在靴壳中容纳于靴部之间以便相对于靴部相对地旋转，并且与驱动轴和从动轴中的另一个一体地旋转。

在前板与靴壳的靴前表面(轴向端面)相接触的状态下，前板固定至靴壳。前板在对应于靴部的位置处具有凹锥形的支座表面。凹锥形的直径随着在轴向上从外侧朝着内侧行进而减小。

在后板与靴壳的靴后表面(另一轴向端面)相接触的状态下，后板固定至靴壳。

平头螺栓在头部处具有凸锥形的支座表面，并且平头螺栓的支座表面就座于前板的支座表面上。平头螺栓穿过限定于靴壳的靴部中的通孔，以将前板和后板彼此紧固。替代地，平头螺栓与限定于靴部中的内螺纹孔啮合，以便将前板直接紧固至靴壳。

在轴向横截面中，平头螺栓的支座表面和前板的支座表面在轴向张力作用点处彼此相接触，紧固轴向张力作用于该轴向张力作用点。穿过轴向张力作用点并且垂直于支座表面的法向矢量在作为相交点的轴向张力到达点处与靴前表面相交。轴向张力到达点包括于靴部的范围内。

这里，词语“前板”和“后板”基于使用平头螺栓的紧固工作中的视角来定义。前板和后板之间的空间关系并不是基于在内燃机中的位置、从动轴等确定。

根据本公开，由于穿过轴向张力作用点的法向矢量包含于靴部中，一部分或全部的紧固轴向张力被限制成不能扩展和偏离到靴部的外面。因此，紧固轴向张力能有效地传递至靴壳，而不会增大紧固扭矩。

通常，平头螺栓的支座表面设置为具有在从90度增加的一侧上的公差，并且接收平头螺栓的前板的支座表面设置为具有在从90度减小的一侧上的公差。因此，在轴向横截面中，平头螺栓的头部端面和支座表面之间的相交点对应于轴向张力作用点。

在靴壳的靴部的尺寸或位置不变的前提下，根据本公开，轴向张力作用点相对于一般结构而言在径向上向内移动。而且，在前板的厚度和平头螺栓的头部端面的位置不变的前提下，轴向张力作用点如下所述在径向上向内移动。

例如，平头螺栓的支座表面具有邻近螺纹部分的第一外壁、以及邻近头部端面的第二外壁。轴向张力作用点定位于第一外壁和第二外壁之间作为边界。平头螺栓的第一外壁的凸锥角大于前板的支座表面的凹锥角。平头螺栓的第二外壁的凸锥角小于前板的支座表面的凹锥角。

替代地，前板的支座表面具有邻近螺纹部分的第一内壁、以及邻近头部端面的第二内壁。轴向张力作用点定位于第一内壁和第二内壁之间作为边界。前板的第一内壁的凹锥角小于平头螺栓的支座表面的凸锥角。前板的第二内壁的凹锥角大于平头螺栓的支座表面的凸锥角。

附图说明

本公开的以上及其他目标、特征和优点将从以下参照附图做出的详细描述中变得更加明显。图中：

图1是示出根据第一实施例的气门正时控制装置的示意性截面图；

图2是示出图1的气门正时控制装置应用于此的内燃机的示意图；

图3是沿着图1的线III-III截取的截面图；

图4是沿着图3的线IV-IV截取的截面图；

图5是示出图3的圆形区域V中的靴部的放大图；

图6A是在第一实施例的气门正时控制装置中沿着图5的线VIA-VIA截取的示意性横截图，并且图6B是示出从图6A的方向VIB看到的第一实施例的气门正时控制装置的正视图；

图7是示出比较示例的气门正时控制装置的示意性横截图；

图8是示出根据第一实施例的变型的气门正时控制装置的示意性横截图；

图9是示出根据第二实施例的气门正时控制装置的示意性横截图；

图10是示出根据第二实施例的变型的气门正时控制装置的示意性横截图；

图11是示出根据第三实施例的气门正时控制装置的示意性横截图；

图12是示出根据第四实施例的气门正时控制装置的示意性横截图；

图13是示出根据第五实施例的气门正时控制装置的示意性横截图；

图14是示出根据第六实施例的气门正时控制装置的示意性横截图；并且

图15是示出根据其他实施例的气门正时控制装置的靴部的放大图。

具体实施方式

本公开的实施例将在下文参照附图描述。在实施例中，相应于先前实施例中所描述内容的部分可赋予相同的附图标记，并且对于该部分的冗余说明可以省略。当在一个实施例中仅描述构造的一部分时，另外的先前实施例可应用至该构造的其他部分。各部分可组合，即使没有明确地描述这些部分能组合。只要组合没有害处，各实施例可部分地组合，即使没有明确地描述这些实施例能组合。

(第一实施例)

根据第一实施例的气门正时控制装置100控制图2中所示的内燃机90的进气门91的打开和闭合正时。如图2所示，内燃机90的曲轴97的驱动轴齿轮98的旋转通过绕着气门正时控制装置100的进气门齿轮19、排气门齿轮95以及驱动轴齿轮98缠绕的链条96传递至凸轮轴93、94。凸轮轴93旋转进气门91，并且凸轮轴94旋转排气门92。曲轴97可对应于驱动轴，并且凸轮轴93、94可对应于从动轴。

气门正时控制装置100通过相对于与曲轴97一起旋转的齿轮19在旋转方向上在提前侧上相对地旋转凸轮轴93来提前进气门91的打开和闭合正时。因而，为了使得进气门91的打开和闭合正时较早，凸轮轴93被相对地旋转，并且这被称为“提前”。

气门正时控制装置100通过相对于与曲轴97一起旋转的齿轮19在旋转方向上在延迟侧上相对地旋转凸轮轴93来延迟进气门91的打开和闭合正时。因而，为了使得进气门91的打开和闭合正时较迟，凸轮轴93被相对地旋转，并且这被称为“延迟”。

气门正时控制装置100参照图1、图3和图4说明。气门正时控制装置100主要包括与曲轴97一起旋转的靴壳10、前板3、后板4、以及与凸轮轴93一起旋转的叶片转子2。气门正时控制装置100使用从外部油泵82经由油通道换向阀85供应的工作油的油压来调节叶片转子2相对于靴壳10的旋转相位。因而，凸轮轴93相对于曲轴97的旋转相位被调节。

如图1所示，气门正时控制装置100通过外部油泵82、油通道换向阀85以及电控制单元88驱动。在这个实施例中，油通道换向阀85放置于具有空心管形状的凸轮轴93内部。在图1中，油通道在箭头方向上示意性地示出，所述油通道将油通道换向阀85的出口端口连通至气门正时控制装置100的提前油通道70和延迟油通道75。

油通道换向阀85例如是电磁型，并且具有两个入口端口和两个出口端口。油通道换向阀85的位置在三个位置之间切换。入口端口的一个连接至供油通道83，所述供油通道供应从油盘81通过油泵82泵送的工作油。入口端口的另一个连接至排油通道84，工作油通过排油通道从气门正时控制装置100返回至油盘81。出口端口分别连接至气门正时控制装置100的提前油通道70和延迟油通道75。

电控制单元88控制油通道换向阀85中的位置以基于叶片转子2相对于靴壳10的实际相位与目标旋转相位之间的偏差将叶片转子2相对地旋转至期望的位置。油通道换向阀85根据从电控制单元88输出的指令在三个位置(即，正向连通位置、负向连通位置以及截断位置)之间切换。在正向连通位置，供油通道83与提前油通道70彼此相通，并且排油通道84与延迟油通道75彼此相通。在负向连通位置，供油通道83与延迟油通道75彼此相通，并且排油通道84与提前油通道70彼此相通。在截断位置处，油通道的任何一个都被截断连通。

下面说明气门正时控制装置100的细节。

靴壳10一体地具有管部16、靴部11、12、13、14、以及齿轮19。管部16与凸轮轴93同轴地布置。靴部11、12、13、14在径向上从管部16的内壁向内突出，并且在圆周方向上间隔开地布置。

齿轮19形成于管部16的外壁周围，并且在这个实施例中对应于进气门齿轮，因此曲轴97的动力通过链条96传递。

叶片转子2一体地具有与靴壳10的管部16同轴地制备的凸台部分20、以及从凸台部分20在径向上径向向外地突出的叶片部分21、22、23、24。叶片转子2容纳于靴壳10中以使得凸台部分20在径向上定位于靴部11、12、13、14的内侧上并且叶片部分21、22、23、24在圆周方向上定位于彼此相邻的靴部11、12、13、14之间。

凸台部分20例如通过压配合同轴地固定至凸轮轴83的径向外壁。因此，叶片转子2与凸轮轴93一体地旋转。

在凸台部分20容纳于靴壳10中的状态下，凸台部分20由靴部11、12、13、14的径向内端171可旋转地支撑。叶片部分21、22、23、24能在圆周方向上在预定的角度范围内在靴部11、12、13、14之间相对地旋转。

靴部11、12、13、14的数量以及叶片部分21、22、23、24的数量在这个实施例中是四个，但是在其他实施例中不局限于四个。

提前室71、72、73、74和延迟室76、77、78、79由凸台部分20、叶片部分21、22、23、24、管部16以及靴壳10的靴部11、12、13、14限定。提前室71、72、73、74和延迟室76、77、78、79在轴向上由前板3和后板4隔出。

在图3中，提前室71、72、73、74在逆时针旋转方向上从叶片部分21、22、23、24至靴部11、12、13、14形成。延迟室76、77、78、79在顺时针旋转方向上从叶片部分21、22、23、24至靴部12、13、14、11形成。

而且，提前油通道70和延迟油通道75形成于叶片转子2中，其中提前油通道70与提前室71、72、73、74连通并且将工作油供应至提前室71、72、73、74，延迟油通道75与延迟室76、77、78、79连通并且将工作油供应至延迟室76、77、78、79。

当提前室71、72、73、74中的工作油的压力高于延迟室76、77、78、79中的工作油的压力时，叶片转子2在提前方向上相对地旋转。当延迟室76、77、78、79中的工作油的压力高于提前室71、72、73、74中的工作油的压力时，叶片转子2在延迟方向上相对地旋转。在这个实施例中，在发动机启动时，叶片转子2定位于图3中所示的最大延迟位置处。

如图4所示，叶片部分21具有在轴向上穿过叶片部分21的容纳孔26，并且一锁闭销27在轴向上可往复运动地容纳于容纳孔26中。锁闭销27由弹簧28从前板3朝着后板4偏压。

在叶片转子2的最大延迟位置处锁闭销27的梢部分相对的位置处，后板4具有装配凹陷部分46，锁闭销27的梢部分能够装配于装配凹陷部分46。油压室47进一步限定于装配凹陷部分46的底部，并且工作油导入油压室47。

在这个实施例中，锁闭销27在最大延迟位置(启动发动机时的位置)处装配至装配凹陷部分46，以使得叶片转子2的相对旋转被调节。

如图1所示，前板3的端面34与靴前表面Sf(靴壳10的一个轴向端面)相接触，并且闭合靴壳10的一个开口。后板4的端面44与靴后表面Sr(靴壳10的另一个轴向端面)相接触，并且闭合靴壳10的另一个开口。

前板3具有紧固部分35，其在与限定于靴壳10的靴部11、12、13、14中的通孔18对应的位置处接收平头螺栓51的头部54。如图6A和图6B所示，紧固部分35具有凹锥形的支座表面361。支座表面361的直径随着从外侧朝着内侧延伸而减小。后板4在对应于通孔18的位置处具有与平头螺栓51的螺纹部分59相啮合的内螺纹孔49。

前板3和后板4通过由平头螺栓51紧固而一体地固定至靴壳10，以使得靴壳10支撑于前板3与后板4之间。而且，如图1所示，前板3具有供凸轮轴93在中心处穿过的通孔33，并且后板4具有供凸轮轴93在中心处穿过的通孔43。

接着，说明气门正时控制装置100的操作。

当叶片转子2从延迟侧在提前方向上相对于靴壳10旋转时，油通道换向阀85切换成使得供油通道83和提前油通道70彼此相通，并且排油通道84和延迟油通道75彼此相通。油泵82将工作油经由供油通道83和提前油通道70供应至提前室71、72、73、74。另一方面，延迟室76、77、78、79的工作油经由延迟油通道75和排油通道84排出至油盘81。由此，叶片转子2相对于靴壳10在提前方向上旋转。

当叶片转子2从最大延迟位置(例如，在启动发动机时)旋转时，工作油也经由油通道(未示出)从提前油通道70供应至与锁闭销27直接地相邻的油压室47。供应至油压室47的工作油对锁闭销27的梢部分施压，并且锁闭销27从装配凹陷部分46解锁，以使得叶片转子2变成可旋转状态。

当叶片转子2从提前侧在延迟方向上相对于靴壳10旋转时，油通道换向阀85切换成使得供油通道83与延迟油通道75彼此连通，并且排油通道84与提前油通道70彼此连通。油泵82将工作油经由供油通道83和延迟油通道75供应至延迟室76、77、78、79。另一方面，提前室71、72、73、74的工作油经由提前油通道70和排油通道84排出至油盘81。由此，叶片转子2相对于靴壳10在延迟方向上旋转。

接着，在四个靴部11、12、13、14之中，使用图3的下部所示的靴部14参照图5、图6A和图6B来说明涉及平头螺栓51的结构。

首先，靴部14的范围在图5中限定。靴部14的径向内端171与叶片转子2的凸台部分20的外壁相对。靴部14在圆周方向上的两侧上具有圆周端部172，并且圆周端部172在最大延迟位置和最大提前位置处与叶片部分21、22、23、24相对。靴部14具有从圆周端部172向内凹陷的切口173。切口173在径向上定位于管部16与圆周端部172之间。靴部14具有等同于管部16的周边部分的径向外端174。

平头螺栓51具有螺栓轴线Z，并且距螺栓轴线Z的距离在切口173处变成最短。距螺栓轴线Z的最短距离用Rs₀表示。而且，虚拟圆限定为居中于螺栓轴线Z处，并且虚拟圆在内部包含切口173和径向外端174。虚拟圆的弧形区段限定为靴部14的范围As。也就是，在靴部14和管部16在实质(substantial)部分彼此连接时，该实质部分包括于靴部14的范围As中。

图6A是沿着图5的线VIA-VIA截取的截面图，并且图6A中高于螺栓轴线Z的部分表示切口173中最短距离Rs₀处的横截面。

前板3的紧固部分35、靴壳10的通孔18以及后板4的内螺纹孔49沿着螺栓轴线Z同轴地形成。前板3的紧固部分35具有凹锥形的支座表面361，并且凹锥形的(圆锥)角是大约90°。

平头螺栓51具有头部54和螺纹部分59，并且穿过靴壳10的通孔18。头部54邻近前板3并且螺纹部分59邻近靴壳10和后板4。平头螺栓51从前板3朝着后板4插入。螺纹部分59与后板4的内螺纹孔49相啮合。换言之，平头螺栓51通过插入前板3而紧固，然而，从后板4紧固平头螺栓51是可能的。

平头螺栓51的头部54的端面540具有供紧固工具插入的钻头插入部分55。在这个实施例中，钻头插入部分55形成为相应于六角形钻头的六角形插座。然而，在其他实施例中钻头插入部分55能形成为十字凹陷或对应于特殊工具的形状。

头部54邻近螺纹部分59的部分具有凸锥形的支座表面561。在这个实施例中，支座表面561具有邻近螺纹部分59的第一外壁57以及远离螺纹部分59且邻近端面540的第二外壁58。第一外壁57与第二外壁58之间的角度形成为两级形状。邻近螺纹部分59的第一外壁57具有锥形(圆锥)角度为大约90°的凸锥形。邻近端面540的第二外壁58具有与螺栓轴线Z平行地展开的直的形状，并且连接至端面540。

词语“支座表面561”在这里以就座于支座表面361上的表面的意义使用。不是整个支座表面561必须与支座表面361相接触或接近。具体地，在图6A中具有直的形状的第二外壁58远离支座表面361并且不适合“就座于”支座表面361上的表达。然而，基于上述定义，认为第二外壁58直到相对于端面540的边界是“支座表面561”(“就座于支座表面361的表面”)的一部分。

而且，“具有凸锥形的支座表面56”意思是由第一外壁57和第二外壁58构成的支座表面561作为整体具有凸锥形，并不需要第一外壁57和第二外壁58每个都具有凸锥形。因此，第一外壁57具有锥形并且第二外壁58具有直形状的情况对应于“具有凸锥形的支座表面561”。

下面将说明支座表面561的第一外壁57的凸锥角与支座表面361的凹锥形角度之间的关系。第一外壁57的凸锥角设置为大于支座表面361的凹锥角。因此，如图6A所示，在固定平头螺栓51时，在第一外壁57与第二外壁58之间的边界处支座表面561与支座表面361相接触，并且在邻近螺纹部分59的区域中在支座表面561与支座表面361之间产生间隙。在图6A所示的轴向横截面中，支座表面561和支座表面361在轴向张力作用点Pa处相互接触。轴向张力作用点Pa是轴向张力施加于此的点，并且可称为轴向张力杠杆点。

图6A夸大地示出各锥角之间的差异。通常，各锥角设置为彼此间具有轻微和极小的差异。具体地，例如，支座表面561的凸锥角设置为具有从90°增加的一侧上的公差，并且支座表面361的凹锥角设置为具有从90°减少的一侧上的公差。

平头螺栓51的支座表面561和前板3的支座表面361之间的位置关系与图7中所示的使用一般平头螺栓的比较示例相比较来说明。

如图7所示，比较示例的平头螺栓53具有支座表面563，所述支座表面具有横截面以直线表示的简单凸锥形。支座表面563的凸锥角设置为大于支座表面361的凹锥角。因此，在轴向横截面中，比较示例的平头螺栓53具有轴向张力作用点Pa，这通过头部端面540与支座表面563之间的交叉点表示。

此时，在轴向上从靴前表面Sf至轴向张力作用点Pa的高度h₀、从螺栓轴线Z至轴向张力作用点Pa的半径Ra₀、以及扩散长度X₀在图7中示出。在轴向张力到达点Px由靴前表面Sf与垂直于支座表面361并且穿过轴向张力作用点Pa的法向矢量Vn之间的交叉点限定时，扩散长度X₀表示在径向上轴向张力作用点Pa与轴向张力到达点Px之间的距离。也就是，用于紧固平头螺栓51并且从轴向张力作用点Pa开始的轴向张力Fa在径向上向外扩散这个扩散长度X₀直到到达靴前表面Sf的轴向张力到达点Px。

词语“扩散”不是以物理含义使用，而是以机械含义使用，意思是力的矢量在径向上从开始点向外扩展。

在邻近图7中的螺栓轴线Z上方的切口173的横截面中，因为轴向张力到达点Px在径向上定位于切口173的外侧上，轴向张力到达点Px在靴部14的范围外。当从螺栓轴线Z至切口173的最短距离在图7中限定为Rs₀时，满足以下公式1.1：

Rs₀<Ra₀+X₀  (1.1)

当支座表面361相对于螺栓轴线Z的单侧角度限定为支座斜度θ(0°＜θ＜90°)时，扩散长度X₀使用高度h₀和支座斜度θ由公式1.2表示。另外，支座表面361的凹锥角等于2θ。

X₀＝h₀/tanθ  (1.2)

支座斜度θ通常设置为大约45°。当支座斜度θ是45°时，满足h₀＝X₀的关系。而且，支座斜度θ也是法向矢量Vn相对于靴前表面Sf的角度。

在比较示例中，由公式1.1和公式1.2来满足公式1.3。

(Rs₀-Ra₀)<(h₀/tanθ)  (1.3)

在这个比较示例中，在圆周方向上包括切口173的部分中，紧固轴向张力Fa没有有效地传递至靴部14。因此，靴壳10可能在旋转方向上具有例如由伴随叶片转子2操作的冲击力和振动而产生的松散和位置间隙。而且，如果过度的扭矩施加至平头螺栓53以补偿紧固轴向张力Fa中的损失，平头螺栓53的头部54可能会损坏并且支座表面361可能具有压缩翘曲。

比较示例中使用的标记Ra₀、X₀、h₀、Rs₀中的数字下标“0”可相应于与以下实施例相比较的标准。在以下实施例中，如果数值与比较示例相同，将使用相同的标记。如果数值与比较示例不同，改变标记的下标。

接着，将参照图6A和图6B说明第一实施例。与比较示例相比，根据第一实施例，平头螺栓51的头部54不同，而前板3的支座表面361和靴壳10相同。

平头螺栓51的支座表面561具有邻近螺纹部分59的第一外壁57(其具有大约90°的凸锥角)，以及邻近头部端面540的第二外壁58(其具有直的形状，即大约0°的凸锥角)。第一外壁57与第二外壁58之间的边界对应于支座表面561在此与支座表面361相接触的轴向张力作用点Pa，并且满足关于锥角的以下关系。

邻近螺纹部分59的第一外壁57的凸锥角(＝2α)大于支座表面361的凹锥角(＝2θ)。邻近头部端面540的第二外壁58的凸锥角(＝0°)小于支座表面361的凹锥角(＝2θ)。

因此，在头部端面540的位置等同于比较示例的平头螺栓53的头部端面的位置的情况下，从靴前表面Sf至轴向张力作用点Pa的作用点高度h₁以及从螺栓轴线Z至轴向张力作用点Pa的作用点半径Ra₁分别小于比较示例的作用点高度h₀和作用点半径Ra₀。由于支座斜度θ与比较示例相同，扩散长度X₁(＝h₁/tanθ)也变得小于比较示例的扩散长度X₀。

因此，在图6A中高于螺栓轴线Z并且邻近切口173的轴向横截面中，轴向张力到达点Px包括于靴部14的范围中。

也就是，根据第一实施例，与比较示例的公式1.1和1.3相比，满足公式1.4和公式1.5。

Rs₀≥Ra₁+X₁  (1.4)

(Rs₀-Ra₁)≥(h₁/tanθ)  (1.5)

这里，如图6A清楚地示出，由于轴向张力到达点Px的位置在径向上定位于切口173的内侧上，公式1.4和1.5的“≥”能用“＞”替代。然而，第一实施例包括轴向张力到达点Px的位置与切口173的位置完全地一致的情况。

能认为，与比较示例相比，在第一实施例中轴向张力作用点Pa在径向上向内移动。

根据第一实施例，紧固轴向张力Fa有效地传递至靴部14。因此，靴壳10能受到限制以免由于伴随叶片转子2操作的冲击力或振动而出现的在旋转方向上具有松散和位置间隙。而且，由于无需将过度的扭矩施加至平头螺栓51，可避免平头螺栓51的头部54中的断裂和支座表面361的压缩翘曲。

根据第一实施例，由于平头螺栓51的头部端面540的位置等同于比较示例的平头螺栓53的头部端面540的位置，能适当地确保钻头插入部分55的深度。由于支座表面561的第二外壁58形成为直的形状，因此容易加工。

第一实施例的变型参照图8描述。

如上面提到的，第一实施例的平头螺栓51的支座表面561具有第二外壁58，其具有平行于螺栓轴线Z的直的形状，这等同于0°的凸锥角。

在变型中，如图8所示，平头螺栓51v的支座表面561v具有邻近头部端面540的第二外壁58v，并且第二外壁58v具有锐角的凸锥角而不是直的形状，这个锐角小于支座表面361的凹锥角。在此情况下，邻近螺纹部分59的第一外壁57的凸锥角大于支座表面361的凹锥角，并且邻近头部端面540的第二外壁58v的凸锥角小于支座表面361的凹锥角。

而且，邻近头部端面540的第二外壁的凸锥角可以是“负凸锥角”，其中直径小于轴向张力作用点Pa处的直径。

(第二实施例)

在图9所示的第二实施例中，与比较示例的平头螺栓53(图7)相比，使用了其中仅头部54的尺寸变小而头部54的形状不改变的平头螺栓52。在轴向横截面中，平头螺栓52在头部端面540与支座表面562之间的交叉处具有轴向张力作用点Pa。

因此，第二实施例的作用点半径Ra₂、作用点高度h₂、以及扩散长度X₂分别小于比较示例的作用点半径Ra₀、作用点高度h₀、以及扩散长度X₀。支座表面361的法向矢量Vn在包括于靴部14的范围中的轴向张力到达点Px处与靴前表面Sf相交。

第二实施例的特征由根据上述公式1.4和1.5的公式2.1和2.2表示。

Rs₀≥Ra₂+X₂  (2.1)

(Rs₀-Ra₂)≥(h₂/tanθ)  (2.2)

因此，第二实施例获得与第一实施例相同的效果。

如果第一实施例的平头螺栓51(图6A)的头部54的直部分被切割，能获得第二实施例中的结构。换言之，第二实施例的平头螺栓52是如果第一实施例的平头螺栓51(图6A)的头部54的直部分被切割的话在轴向张力作用点Pa与邻近螺纹部分59的端部之间的头部54的剩余部分。也就是，头部54的形状与第一实施例的平头螺栓51相比变得简单。

然而，在此情况下，当第二实施例的平头螺栓52设置为与比较示例的平头螺栓53(图7)具有相同的钻头插入部分55的深度时，支座表面562与钻头插入部分55的底部的拐角之间的最薄部分的厚度t变小。如果厚度t变得小于预定极限，头部54会在平头螺栓52由工具紧固时断裂。

在图10所示的第二实施例的变型中，使用其中钻头插入部分55'的深度d'较浅的平头螺栓52'，从而增大最薄部分的厚度t'，以使得头部54的强度能得到确保。在此情况下，期望将尺寸设置为使得工具与钻头插入部分55'之间的啮合长度能得到确保并且最薄部分的厚度t'能得到确保。

(第三实施例)

在图11所示的第三实施例中，与比较示例(图7)相比，仅靴壳10b的靴部14b的尺寸不同。也就是，从螺栓轴线Z至切口173的距离Rs₃设置为长于比较示例或第一实施例中从螺栓轴线Z至切口173的距离Rs₀。因此，在轴向张力作用点Pa与法向矢量Vn的位置等同于比较示例时，轴向张力到达点Px能包括于靴部14b的范围中。

第三实施例的特征由公式3.1和3.2表示。

Rs₃≥Ra₀+X₀  (3.1)

(Rs₃-Ra₀)≥(h₀/tanθ)  (3.2)

因此，第三实施例获得与第一实施例相同的效果。

当从螺栓轴线Z至切口173的距离Rs₃增大时，叶片转子2的可移动角度范围变窄，或靴壳10的外径增大。然而，当这种改变没有引起问题时，通过采用使用普通平头螺栓53的第三实施例，能获得与第一实施例相同的效果。

(第四实施例)

在图12所示的第四实施例中，与比较示例(图7)相比，前板3的支座表面364由邻近螺纹部分59的第一内壁37和邻近头部端面540的第二内壁38构成。第一内壁37与第二内壁38之间的边界用作轴向张力作用点Pa，在该张力作用点支座表面364与支座表面563相接触。第一内壁37的凹锥角(＝2β)小于支座表面563的凸锥角(＝2θ)。第二内壁38的凹锥角(＝2γ)大于支座表面563的凸锥角(＝2θ)。

因此，在使用比较示例的平头螺栓53时，类似于第一实施例，第四实施例的作用点高度h₄、作用点半径Ra₄以及扩散长度X₄变得分别小于比较示例的作用点高度h₀、作用点半径Ra₀以及扩散长度X₀。因此，轴向张力到达点Px包括于靴部14的范围中。

与比较示例相比，在第四实施例中轴向张力作用点Pa也在径向上向内移动。

第四实施例的特征由公式4.1和4.2表示。

Rs₀≥Ra₄+X₄  (4.1)

(Rs₀-Ra₄)≥(h₄/tanθ)  (4.2)

因此，第四实施例获得与第一实施例相同的效果。

(第五实施例)

在图13所示的第五实施例中，与第一实施例相比，靴壳15与后板一体地形成。换言之，靴壳15在主要制作阶段中与后板一体地模塑为单个部件，或靴壳15作为一个部件在该部件接合至前板3的组装过程的在先阶段处一体地接合至后板。

与第一实施例的平头螺栓51相比，平头螺栓51s具有与头部54等同的形状并且整体长度较短。靴壳15具有平头螺栓51a可能啮合于此的内螺纹孔185。在第五实施例中，平头螺栓51s与靴壳15的内螺纹孔185相啮合，以使得前板3和靴壳15直接相互紧固。

第五实施例也产生与第一实施例相同的效果。

(第六实施例)

在图14所示的第六实施例中，仅凸轮轴与第一实施例的不同。在第六实施例的气门正时控制装置100C中，凸轮轴93C是实心轴，内螺纹孔99在中心处形成于其中。中心垫圈62和叶片转子2C支撑于中心螺栓61与凸轮轴93C之间，并且中心螺栓与凸轮轴93C的内螺纹孔99相啮合。靴壳10和平头螺栓51与第一实施例的那些相同。在这个实施例中，油通道换向阀85(图1)安装于气门正时控制装置100C的外侧，并且通过管道连接。

第六实施例也产生与第一实施例相同的效果。

(其他实施例)

在上述实施例中，期望轴向张力到达点Px在居中于螺栓轴线Z处的靴部的所有方向上都包括于靴部的范围中。

然而，在实际产品设计中，当在考虑功能方面、强度方面、空间方面等之下确定尺寸和布置时，可能难以满足轴向张力到达点Px在所有方向上都包括于靴部的范围中。那么，实际上，即使无需在所有方向上满足要求，可相对于预定标准而满足要求。

在图15所示的变型中，轴向张力到达域Ax限定为由虚拟圆包围，该虚拟圆具有由轴向张力到达点Px限定的双点划线。无效域Au存在于切口173附近，轴向张力到达域Ax在此定位于靴部14的范围外。例如，无效域Au的面积Su设置为小于或等于轴向张力到达域Ax的面积Sx的10％。换言之，除了无效域Au以外的有效域面积设置为大于或等于轴向张力到达域Ax的面积Sx的90％。

在此情况下，即使不是完全地旨在与产品设计上的其他限制共存，大部地获得本公开的效果变得容易。例如，与轴向张力到达点Px在所有方向上包括于靴部的范围中的情况相比，作用点半径Ra₇和扩散长度X₇能在此情况下设置为较大。因此，施加至平头螺栓51w的应力通过使用具有较大直径的平头螺栓51w来减小。

图15中所示的变型作为等同属于本公开的技术范围。

在第一至第五实施例中，前板3布置于空心凸轮轴93的端部(图1的左侧)。在第六实施例中，前板3布置于实心凸轮轴93C的端部(图14的左侧)。

前板是平头螺栓51的头部54就座于此的板，并且与凸轮轴的关系不受限制。因此，前板可布置于凸轮轴的另一端部(图1和图14的右侧)。

叶片转子的叶片部分的数量以及靴壳的靴部的数量不限于上述实施例中的四个。

齿轮可不提供给靴壳，而是提供给前板或后板。而且，传递曲轴和凸轮轴的动力的部件可以是滑轮和正时带等，代替齿轮和链条。

油通道换向阀可以是由电动汽缸等驱动的直接型或导向操作型。

气门正时控制装置可不仅调节进气门的打开和闭合正时，而且还调节排气门的打开和闭合正时。

与叶片转子一起旋转的旋转轴可以不仅是相应于从动轴的凸轮轴，而且还可以是相应于驱动轴的曲轴。

这些变化和变型将理解为处于本公开由所附权利要求所限定的范围内。

Claims (3)

1.一种气门正时控制装置(100)，其通过改变内燃机(90)的从动轴(93，94)相对于驱动轴(97)的旋转相位来控制由所述从动轴驱动的进气门(91)或排气门(92)的打开和闭合正时，所述气门正时控制装置(100)包括：

靴壳(10，15)，其与所述驱动轴和所述从动轴中的一个一起旋转，所述靴壳具有管部(16)和多个从所述管部的内壁在径向上向内突出的靴部(11，12，13，14)，其中所述靴壳具有作为靴壳第一轴向端面的靴前表面(Sf)以及作为靴壳第二轴向端面的靴后表面(Sr)；

叶片转子(2)，其与所述驱动轴和所述从动轴中的另一个一起旋转，所述叶片转子具有与所述靴壳的所述管部同轴的凸台部分(20)以及多个从所述凸台部分径向地突出的叶片部分(21，22，23，24)，其中所述叶片部分容纳于所述靴壳中所述靴部之间以使得所述叶片部分能相对于所述靴部旋转；

前板(3)，其在所述前板与所述靴前表面相接触的状态下固定至所述靴壳，所述前板在对应于所述靴部的位置处具有凹锥形的支座表面(361，364)；

后板(4)，其在所述后板与所述靴后表面相接触的状态下固定至所述靴壳；以及

平头螺栓(51，52，53)，所述平头螺栓具有头部(54)以及就座于所述前板的所述支座表面上的支座表面(561，562，563)，所述平头螺栓的所述支座表面具有凸锥形，其中

所述平头螺栓穿过限定于所述靴壳的所述靴部中的通孔(18)，以使得所述前板和所述后板彼此紧固，或者所述平头螺栓与限定于所述靴部中的内螺纹孔(185)啮合，以使得所述前板和所述靴壳彼此直接紧固，

所述平头螺栓的所述支座表面以及所述前板的所述支座表面在轴向横截面中在轴向张力作用点(Pa)处彼此相接触，紧固轴向张力(Fa)施加于所述轴向张力作用点(Pa)，并且

垂直于所述前板的所述支座表面并且在所述轴向横截面中穿过所述轴向张力作用点(Pa)的法向矢量(Vn)在轴向张力到达点(Px)处与所述靴前表面相交，所述轴向张力到达点(Px)包括于所述靴部的范围内。

2.根据权利要求1的气门正时控制装置，其中

所述平头螺栓(51)的所述支座表面(561)具有：

邻近螺纹部分(59)的第一外壁(57)，以及

邻近头部端面(540)的第二外壁(58)，

所述轴向张力作用点(Pa)定位于所述第一外壁和所述第二外壁之间，其中所述平头螺栓(51)的所述支座表面(561)在所述轴向张力作用点(Pa)与所述前板的所述支座表面(361)相接触，

所述第一外壁的凸锥角(2α)大于所述前板的所述支座表面的凹锥角(2θ)，并且

所述第二外壁的凸锥角小于所述前板的所述支座表面的凹锥角。

3.根据权利要求1的气门正时控制装置，其中

所述前板的所述支座表面(364)具有：

邻近螺纹部分(59)的第一内壁(37)，以及

邻近头部端面(540)的第二内壁(38)，

轴向张力作用点(Pa)定位于所述第一内壁和所述第二内壁之间，其中所述前板的所述支座表面(364)在所述轴向张力作用点(Pa)与所述平头螺栓(53)的所述支座表面(563)相接触，

所述第一内壁的凹锥角(2β)小于所述平头螺栓的所述支座表面(563)的凸锥角(2α)，并且

所述第二内壁的凹锥角(2γ)大于所述平头螺栓的所述支座表面(563)的凸锥角。