CN104420916B - 气门正时控制装置 - Google Patents

Abstract

一种气门正时控制装置包括：后板(20)；固定至所述后板的壳体(30)；以及能够相对于所述壳体旋转的叶片转子(50)。所述叶片转子包括转子(51)和叶片(52)，所述叶片沿径向方向从所述转子延伸而将所述壳体的所述油压室分为提前室(41)和延迟室(42)。所述叶片具有径向外表面(522)和邻近后板的轴向端面(521)。第一倒角部(71)限定于叶片的所述径向外表面和所述轴向端面之间的连接部，以便减小从后板施加至叶片的表面压力。

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。

背景技术

日本专利JP 2003-113702A描述了其中曲轴(驱动轴)的驱动力通过传动带传递的气门正时控制装置，因此该气门正时控制装置被构造成限制被限定于壳体内的油压室中的油使得油不会泄露到内燃发动机的外部。所述壳体具有中心孔，中心螺栓通过该中心孔紧固至凸轮轴(从动轴)，盖被安装至中心孔，用以防止油从油压室中泄露。此外，O形环被放置在壳体和后板之间，用以防止油从油压室中泄漏。该中心螺栓用于将叶片转子、装配至限定于叶片转子中的凹部的衬套以及凸轮轴彼此固定。

发明内容

本公开的目的在于提供一种气门正时控制装置，能提高所述气门正时控制装置在操作中的可靠性。

一种气门正时控制装置，具有在后板和壳体之间的油压室中的叶片转子。在叶片的轴向端面和叶片的径向外表面之间的连接部处限定第一倒角部。

由此，当负载从后板施加至叶片转子时，施加至叶片的轴向端面的径向外侧的接触压力减小。因此，叶片转子的邻近后板的轴向端面防止被损坏。从而，能够提高气门正时控制装置在操作中的可靠性。

在转子的轴向端面和转子的径向外表面之间的连接部处限定第二倒角部。

由此，当负载从后板加至叶片转子时，施加至转子的轴向端面的径向外表面的接触压力能够减小，防止轴向端面被损坏。

附图说明

通过参考附图的以下详细描述，本公开的上述及其他目的、特征和优点将变得更明显。在附图中：

图1为示出根据第一实施例的气门正时控制装置的剖面图；

图2为沿图1中II-II线截取的横截面图；

图3为示出具有气门正时控制装置的动力传动机构的示意图；

图4为示出第一实施例的气门正时控制装置的叶片转子的剖面图；

图5为沿图4中V方向看的侧视图；

图6为图4中VI部分的放大图；

图7为示出气门正时控制装置处在低温时刻的示意性说明图；

图8为示出气门正时控制装置处在高温时刻的示意性说明图；

图9为示出第一实施例的气门正时控制装置的叶片转子和后板的示意性说明图；

图10为示出比较例的叶片转子和后板的示意性说明图；

图11为示出根据第二实施例的气门正时控制装置的叶片转子的剖面图；

图12为沿图11中XII方向看去的侧视图。

具体实施方式

下面将参照附图描述本公开的实施例。在各实施例中，对应于前面实施例所描述事物的部分可被指定相同的附图标记，而且可以省略对该部分的多余解释。当在一个实施例中仅描述构造的一部分时，另一在前实施例可以应用于该构造的其他部分。即使没有明确说明各部分能够组合，所述各部分也可以组合。即使没有明确说明各实施例可以组合，只要组合没有坏处，各实施例也可以部分地组合。

(第一实施例)

参照附图1-9对第一实施例进行说明。气门正时控制装置1用在用于内燃发动机2的动力传动机构(图3所示)中。带10卷绕带轮4、带轮8和带轮9，所述带轮4固定至发动机2的曲轴3(驱动轴)，所述带轮8固定至发动机2的凸轮轴6(从动轴)，所述带轮9固定至发动机2的凸轮轴7(从动轴)。力矩从所述曲轴3传递至所述凸轮轴6,7。凸轮轴6驱动排气门11，凸轮轴7驱动进气门12。带轮9连接至带10，叶片转子50连接至凸轮轴7。进气门12的开关正时由气门正时控制装置1通过以预定相位差旋转曲轴3和凸轮轴7来调节。气门正时控制装置1在图3中顺时针旋转。

如图1和图2所示，气门正时控制装置1包括后板20、带轮9、壳体30、叶片转子50、第一密封部件60、第二密封部件61、第一倒角部71、第二倒角部72、衬套80、中心螺栓81和盖83。

后板20具有管部22和盘部23。管部22具有孔21，凸轮轴7能够穿过该孔21。盘部23从管部22的轴向端沿径向方向向外延伸。凸轮轴7与管部22的孔21的内壁滑动地接触。管部22的外壁通过环形油封13附接至发动机罩14。

带轮9和壳体30由螺栓24固定至盘部23的径向外侧。带10卷绕带轮9。因此，曲轴3的驱动力通过带10传送而使带轮9、后板20和壳体30旋转。

壳体30固定至后板20的盘部23。壳体30在后板20的厚度方向上与穿过后板20的凸轮轴7相反地定位。

壳体30包括具有圆筒形状的外周壁32、多个鞋形件33以及前板34。鞋形件33沿径向方向从外周壁32向内延伸。前板34与穿过外周壁32的后板20相反地定位。多个鞋形件33沿旋转方向以预定间隔布置。沿旋转方向在彼此相邻的鞋形件33之间限定油压室40。

在壳体30和后板20之间设置O形环35以防止油从油压室40泄露。藉此，油被限制而不会从油压室40泄露到壳体30的外面。

叶片转子50包括具有圆筒形状的转子51，以及多个叶片52。转子51与凸轮轴7同轴布置。叶片52沿径向方向从转子51向外延伸。叶片转子50容纳于后板20和壳体30之间。叶片转子50相对于后板20和壳体30可旋转。叶片转子50由例如铝制成。

转子51具有与后板20相邻的轴向端面511，叶片52具有与后板20相邻的轴向端面521。转子51的轴向端面511与叶片52的轴向端面521一样沿轴向方向朝凸轮轴7突出。

转子51具有在径向方向上向外突出的突出部53，且转子51的突出部53的径向外表面512与鞋形件33滑动接触。叶片52具有与外周壁32滑动接触的径向外表面522。藉此，叶片转子50将壳体30的油压室40分为提前室(advance chamber)41和延迟室(retard chamber)42。

叶片52的径向外表面522具有沿轴向方向延伸的凹部54。转子51的突出部53的径向外表面512具有沿轴向方向延伸的凹部55。第一密封部件60设置在叶片52的凹部54中。第二密封部件61设置在转子51的凹部55中。

在叶片52的凹部54中的第一密封部件60由弹簧(未示出)沿径向方向向外加压，且与壳体30的外周壁32液封地接触。在转子51的凹部55中的第二密封部件61由弹簧62沿径向方向向外加压，且与壳体30的鞋形件33液封地接触。藉此，密封部件60,61限制油使得油不能在提前室41和延迟室42之间移动。

图4和图5仅示出叶片转子50。在图5中，阴影部分表示倒角部71,72的形成区域，例如，叶片转子50上的第一倒角部71和第二倒角部72。

第一倒角部71沿径向方向形成于叶片52的轴向端面521的外侧。第一倒角部71将叶片52的轴向端面521和叶片52的径向外表面522彼此连接，并且沿圆周方向延伸。第一倒角部71具有锥形或曲面的形状，或者可以由锥形和曲面的组合来构造。

第二倒角部72沿径向方向形成于转子51的轴向端面511的外侧。换言之，第二倒角部72形成于转子51的突出部53上。第二倒角部72将转子51的轴向端面511和转子51的径向外表面512彼此连接，并且沿圆周方向延伸。

此外，第二倒角部72在转子51的径向外边缘的全部圆周上形成，转子51与叶片52的轴向端面521一样在轴向方向上朝凸轮轴突出。第二倒角部72设置在叶片52和转子51之间的连接部处。具体地，第二倒角部72将转子51的轴向端面511连接至叶片52的轴向端面521，并且沿圆周方向延伸。第二倒角部72具有锥形或曲面的形状，或者可以由锥形和曲面的组合来构造。

倒角部71,72沿径向方向形成于密封部件60,61的外侧。具体地，第一倒角部71形成为使得第一倒角部71的径向内端位置A位于设置于叶片52的径向外表面的密封部件60的径向内端位置B的外侧。

第二倒角部72形成为使得第二倒角部72的径向内端位置C位于设置于转子51的径向外表面的密封部件61的径向内端位置D的外侧。

密封部件60,61能够防止油通过由第一倒角部71或第二倒角部72在壳体30、后板20和叶片转子50之间限定出的间隙在提前室41和延迟室42之间移动。

图6为例示出图4中VI部分的放大图。如图6所示，叶片转子50的叶片52的第一倒角部71为锥形部，在该锥形部中，径向方向上的径向距离(尺寸)D1大于轴向方向上的轴向距离(尺寸)D2。此外，叶片转子50的转子51的第二倒角部72为锥形部，在该锥形部中，径向方向上的径向距离D3大于轴向方向上的轴向距离D4。

藉此，在气门正时控制装置1中，能够减小施加至叶片转子50的表面压力，而且也能够减小施加至后板20的表面压力。能够确保壳体30、后板20和叶片转子50之间的密封性。另外，在第一倒角部71和第二倒角部72中，距离D1-D4在尺寸上应该仅不小于几十微米，以便减小施加至后板20和叶片转子50的表面(接触)压力。

如图1所示，转子51的邻近凸轮轴的轴向端面与凸轮轴7的邻近转子的轴向端面相接触。另一方面，转子51的与凸轮轴相反的另一轴向端面具有以圆筒形状凹陷的凹部57。具有带底的圆筒形状的衬套80装配至凹部57。衬套80由例如铁制成，并且在制造气门正时控制装置1时被压配到凹部57的内壁。衬套80从凹部57突出，且衬套80的突出部的径向外壁与限定在壳体30中的中心孔36的内壁滑动地接触。

中心螺栓81穿过衬套80的孔、转子51的孔，以及凸轮轴7的孔。中心螺栓81与在凸轮轴7的孔中相对深的位置处形成的内螺纹82相啮合。藉此，衬套80、叶片转子50和凸轮轴7彼此固定。

盖83关闭壳体30的中心孔36，并且覆盖中心螺栓81的头部，使得油受限而无法从壳体30的中心孔36泄露。藉此，气门正时控制装置1构成一种没有油能从油压室40泄露到外面的密闭型装置。另外，管84固定至凸轮轴7的孔的内壁。提前油通道43和延迟油通道44分别形成于管84的外侧和内侧上。

如图1和图2所示，叶片转子50具有通向提前室41的多个提前油通道45，以及通向延迟室42的多个延迟油通道46。提前油通道45和延迟油通道46分别连接至限定在凸轮轴7中的提前油通道43和延迟油通道44。由油泵(未示出)从车辆的油盘(未示出)泵出的油从油压控制阀(未示出)沿着凸轮轴7的提前油通道43或延迟油通道44和叶片转子50的提前油通道45或延迟油通道46流动，供给至提前室41或延迟室42。

当油从提前油通道43,45供给至提前室41时，延迟室42中的油通过延迟油通道44,46排出。藉此，叶片转子50沿提前方向相对于壳体30移动。

另一方面，当油从延迟油通道44,46供给至延迟室42时，提前室41中的油通过提前油通道43,45排出。藉此，叶片转子50沿延迟方向相对于壳体30移动。

另外，图2和图3中的箭头方向表示的是叶片转子50相对于壳体30的提前方向和延迟方向。

止动销90容纳于限定在叶片转子50中的容纳孔91中，并且能够在轴向方向上进行双向运动。装配孔92限定于前板34中，环95设置在装配孔92中。止动销90能够与环95适配。当叶片转子50处在相对于壳体30的最大延迟位置时，由于弹簧94的偏置力，止动销90能够适配至装配孔92中的环95。当止动销90适配至环95时，叶片转子50和壳体30之间的相对转动被调节。

前板34的装配孔92通过油通道连通至提前室41和延迟室42中的一个。沿径向方向限定于止动销90外侧上的压力室96通过所述油通道连通至提前室41和延迟室42中的另一个。

装配孔92中的油压和压力室96中的油压以止动销90与环95分离的方式作用。因此，当由装配孔92的油压施加至止动销90的力和由压力室96的油压施加至止动销90的力的总和比弹簧94的偏置力大时，止动销90从环95中移出。

对气门正时控制装置1的操作进行说明。

(发动机启动时)

在发动机启动的时候，叶片转子50的相位被控制在最大延迟位置(如图2所示)。即，由油泵从车辆的油盘泵出的油通过延迟油通道46从油压控制阀供给至延迟室42。在油完全被供给至延迟室42之前，止动销90一直保持与环95适配。

在发动机启动之后，当油从延迟室42完全供给至装配孔92或压力室96时，止动销90与环95分离。藉此，叶片转子50相对于壳体30的转动成为可能。

(提前操作)

在气门正时控制装置1进行提前操作时，由油泵泵送的油从油压控制阀沿着提前油通道45行进，并被供给至提前室41。另一方面，延迟室42的油通过延迟油通道46排出至油盘。藉此，提前室41的油压作用在叶片52上，进而叶片转子50沿提前方向相对于壳体30移动。

(延迟操作)

在气门正时控制装置1进行延迟操作时，由油泵泵送的油从油压控制阀沿着延迟油通道46行进，并被供给至延迟室42。另一方面，提前室41的油通过提前油通道45排出至油盘。藉此，延迟室42的油压作用在叶片52上，进而叶片转子50沿延迟方向相对于壳体30移动。

对比较例进行说明。一般而言，当气门正时控制装置为密闭型装置时，盖和衬套之间的空间也充满了油。藉此，盖和衬套接收留在盖和衬套之间的油的压力。因此，“衬套的压力接收区域”与“叶片转子的不与凸轮轴相对的轴向端面的压力接收区域”之和比“叶片转子的与凸轮轴相对的压力接收区域”大凸轮轴的横截面面积。从而，壳体和后板相对于叶片转子和凸轮轴稍稍移离凸轮轴。结果是，负载从后板施加至叶片转子的邻近凸轮轴的轴向端面。

此外，在低温时刻(见图7)，在衬套压配至限定于叶片转子中的凹部时叶片转子的径向外侧朝凸轮轴变形。在该情况下，叶片转子的径向外侧与后板相接触。

相反地，在高温时刻(见图8)，叶片转子的径向外侧由于中心螺栓的轴向张力和凸轮轴的反作用力而远离凸轮轴变形。在该情况下，叶片转子的径向内侧与后板相接触。

结果是，在低温时刻，当叶片转子的径向外侧朝凸轮轴变形时，从后板施加至叶片转子的轴向端面的径向外侧的接触压力变大。

在高温时刻，当叶片转子的径向外侧远离凸轮轴变形时，从后板施加至叶片转子的轴向端面的径向外侧的接触压力变大。

在这些情况下，如果叶片转子的轴向端面的径向外侧或径向内侧损坏或破裂，气门正时控制装置可能发生异常操作。

相反地，根据第一实施例，气门正时控制装置1具有第一倒角部71。参照图7对叶片转子50在低温下的状态进行说明，参照图8对叶片转子50在高温下的状态进行说明。

如图7和图8，在气门正时控制装置1中，当油压供应至油压室40时，盖83和衬套80之间的空间也充满了油。因此，盖83和衬套80接收来自盖83和衬套80之间的油的油压。此外，叶片转子50的不面对凸轮轴的轴向端面501和壳体30的面对轴向端面501的内壁接收来自轴向端面501和壳体30之间的油的油压。

另一方面，叶片转子50的面对后板的轴向端面511,521以及后板20的面对轴向端面511,521的内壁接收来自轴向端面511,521和后板20之间的油的油压。此时，叶片转子50的轴向端面501的压力接收区域与衬套80的压力接收区域之和比叶片转子50的轴向端面511,521的压力接收区域大凸轮轴7的横截面面积。

因此，壳体30和后板20相对于叶片转子50和凸轮轴7离开凸轮轴移动。从而，作为气门正时控制装置1的特性，在油压供给至油压室40的操作期间，负载从后板20施加至叶片转子50的轴向端面511,521。

如图7中的箭头方向F1所示，在气门正时控制装置1处于低温情况时，在组装气门正时控制装置1时当衬套80被压配到叶片转子50的凹部57时，叶片转子50的凹部57沿径向方向向外加压。结果是，叶片转子50的径向外侧朝凸轮轴变形。在该情况下，叶片转子50的径向外侧与后板相接触。因此，当气门正时控制装置1处在低温情况下时，叶片转子50的轴向端面521的径向外侧暴露在高压环境中。

在这里，图10表示的是相对于气门正时控制装置1的比较例。在该比较例中，叶片转子邻近后板的轴向端面的径向外侧没有倒角(见图10的区域P中的直角拐角)。因此，施加至叶片转子50的直角拐角的接触压力变大。如果在直角拐角处发生中断，油会在提前室41和延迟室42之间流动，且气门正时控制装置1可能发生异常操作。

相反地，如图9所示，该实施例的气门正时控制装置1具有的第一倒角部71在叶片转子50的叶片52的轴向端面521的径向外侧上。第一倒角部71由锥形角α和曲面R的组合来构造。此外，第一倒角部71形成为使得在锥形部处径向方向上的径向距离D1大于轴向方向上的轴向距离D2。

藉此，在图9的区域Q中施加至叶片52的轴向端面的径向外侧的接触压力减小。因此，能防止叶片转子50的轴向端面521受到损害。此外，还能确保壳体30、后板20和叶片转子50之间的密封性能。从而，能够提高气门正时控制装置1在操作方面的可靠性。

在气门正时控制装置1处于高温状态时，如图8所示，形成叶片转子50的铝的线性膨胀系数比形成衬套80的铁的线性膨胀系数大。因此，当衬套80压配至叶片转子50的凹部57时，压配衬套80的力不作用在叶片转子50的凹部57上。在该情况下，如图8中的箭头方向F2所示，叶片转子50接收由将中心螺栓81紧固至凸轮轴7的内螺纹82所产生的轴向张力，以及凸轮轴的端面的反作用力。藉此，叶片转子50的径向外侧远离凸轮轴变形。因此，叶片转子50的径向内部S与后板20相接触。从而，当气门正时控制装置1处于高温状态时，叶片转子50的轴向端面511暴露在高温环境下。

此外，如图4-6所示，该实施例的气门正时控制装置1在叶片转子50的转子51的轴向端面511的径向外侧上具有第二倒角部72。第二倒角部72也成形为锥形角和曲面的组合。此外，如图6所示，在第二倒角部72处，径向方向上的径向距离D3大于轴向方向上的轴向距离D4。

因此，施加至转子51的轴向端面511的径向外侧的接触压力减小。防止转子51的轴向端面511被损坏。此外，能够确保壳体30、后板20和叶片转子50之间的密封性能。从而，能够提高气门正时控制装置1在操作方面的可靠性。

根据第一实施例，气门正时控制装置1在叶片52的轴向端面521的径向外侧上具有第一倒角部71。在负载从后板20加至叶片转子50的情况下，减小了施加在叶片52中径向外部Q上的接触压力。因此，能防止邻近后板的轴向端面521被损坏。

根据第一实施例，气门正时控制装置1在转子51的轴向端面511上的径向外侧上具有第二倒角部72。在负载从后板20加至叶片转子50的情况下，减小了施加在转子51的径向外部S上的接触压力。因此，能防止邻近后板的轴向端面511被损坏。

根据第一实施例，第一倒角部71和密封部件60的径向内边缘B一样定位于径向外侧上。油保留在壳体30和后板20以及第一倒角部71之间。密封部件60防止油在提前室41和延迟室42之间移动。因此，能够提高气门正时控制装置1在操作方面的可靠性。

根据第一实施例，第二倒角部72和密封部件61的径向内边缘D一样定位于径向外侧上。油保留在壳体30和后板20以及第二倒角部72之间。密封部件61防止油在提前室41和延迟室42之间移动。

根据第一实施例，转子51的轴向端面511具有第二倒角部72，且形成为和叶片52的轴向端面521一样沿轴向方向突出。通过以车削加工的方式在旋转叶片转子50的同时进行切削，容易形成第二倒角部72。

根据第一实施例，第一倒角部71和第二倒角部72中的每个具有锥形和曲面中的至少一个形状。藉此，能够减小从后板20施加于第一倒角部71和第二倒角部72上的场压力(field pressure)。

根据第一实施例，气门正时控制装置1包括衬套80、中心螺栓81和盖83，以便紧密关闭该结构。第一倒角部71和第二倒角部72形成在整个叶片转子50上与盖83相反的位置处。

因此，在由于衬套80和盖83之间的油的压力而使从后板20施加于叶片转子50上的负载过大的情况下，第一倒角部71和第二倒角部72能够减小施加在叶片转子50上的压力。

(第二实施例)

参照图11和图12对第二实施例进行说明。

在第二实施例中，如图11所示，转子51的轴向端面511和叶片52的轴向端面521处于同一平面。因此，如图12所示，第二倒角部72仅形成于转子51的突出部53上。在第二实施例中，能够获得和第一实施例相同的作用和效果。

(其他实施例)

代替进气门，本公开可应用于排气门。

叶片转子可只具有第一倒角部和第二倒角部中的一个，而非第一倒角部和第二倒角部两者。

第一倒角部和第二倒角部的优点并不仅限于环境温度是高或是低的上述情形。例如，在施加至叶片转子的径向外侧的压力通过叶片转子和壳体之间的轴向间隙增大时，所述优点也是有效的。

这种变更和修改应当理解为在由所附权利要求限定的本公开的范围之内。

Claims (6)

1.一种气门正时控制装置，其控制内燃发动机(2)的驱动轴(3)和从动轴(6,7)之间的旋转相位，以便控制由所述从动轴驱动来打开或关闭的进气门(12)或排气门(11)的开关正时，所述气门正时控制装置包括：

后板(20)，其由从所述驱动轴传送来的驱动力所旋转；

壳体(30)，其固定至所述后板以在所述后板的厚度方向上通过所述后板与所述从动轴相反，在所述壳体的内部限定油压室(40)；

叶片转子(50)，其能够相对于所述壳体旋转，所述叶片转子具有：

转子(51)，所述转子具有圆筒形状，且同轴地固定至所述从动轴；以及

叶片(52)，所述叶片从所述转子沿径向方向向外延伸以将所述壳体的所述油压室分为提前室(41)和延迟室(42)，所述叶片具有径向外表面(522)和邻近所述后板的轴向端面(521)；

以及

第一倒角部(71)，其限定于所述叶片的所述轴向端面和所述径向外表面之间的连接部处，以便减小从所述后板施加至所述叶片的接触压力；

第二倒角部(72)，其限定于所述转子的轴向端面(511)和所述转子的径向外表面(512)之间的连接部处，以便减小从所述后板施加至所述转子的接触压力；

带底的圆筒形状的衬套(80)，所述衬套适配至限定于所述叶片转子中心处的凹部(57)；

中心螺栓(81)，其将所述衬套、所述叶片转子和所述从动轴彼此固定；以及

盖(83)，其关闭所述壳体的中心孔(36)，其中

所述第一倒角部和所述第二倒角部通过所述叶片转子与所述盖相反地定位，

其中，所述第一倒角部(71)为其中径向方向上的径向距离(D1)大于轴向方向上的轴向距离(D2)的锥形部。

2.如权利要求1所述的气门正时控制装置，还包括：

第一密封部件(60)，其布置于所述叶片的所述径向外表面(522)处，以便限制油在所述提前室和所述延迟室之间移动，其中

所述第一倒角部位于所述第一密封部件沿径向方向的径向内端(B)的外侧上。

3.如权利要求1或2所述的气门正时控制装置，还包括：

第二密封部件(61)，其布置于所述转子的所述径向外表面处，以便限制油在所述提前室和所述延迟室之间移动，其中

所述第二倒角部位于所述第二密封部件沿径向方向的径向内端(D)的外侧上。

4.如权利要求1或2所述的气门正时控制装置，其中

所述转子的所述轴向端面和所述叶片的所述轴向端面一样沿轴向方向突出。

5.如权利要求1或2所述的气门正时控制装置，其中

所述第一倒角部具有锥形和曲面中的至少一个形状，以及

所述第二倒角部具有锥形和曲面中的至少一个形状。

6.如权利要求1所述的气门正时控制装置，其中

所述第二倒角部(72)为其中径向方向上的径向距离(D3)大于轴向方向上的轴向距离(D4)的锥形部。