CN105745404B - 阀正时控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种在确保从动侧旋转体的强度的同时容易实现轻量化和装置整体的小型化的阀正时控制装置，其具有驱动侧旋转体、从动侧旋转体、使从动侧旋转体与驱动侧旋转体同轴心地对其进行支承的固定轴部、驱动侧旋转体与从动侧旋转体之间的流体压室、将流体压室分隔为提前角室和滞后角室的分隔部、和通过固定轴部的内部对提前角室及滞后角室进行加压流体的供给及排出从而控制从动侧旋转体相对驱动侧旋转体的旋转相位的相位控制部；从动侧旋转体具有一体地具有筒状部和凸轮轴的连结板部的内周部件和设有分隔部的外周部件；外周部件与内周部件在同一旋转轴心上一体地设置，内周部件由铁基材料形成，外周部件由比铁基材料更轻质的材料形成。

Description

阀正时控制装置

技术领域

本发明涉及一种阀正时控制装置，上述阀正时控制装置具有与内燃机的曲柄轴同步旋转的驱动侧旋转体和与上述内燃机的阀开闭用的凸轮轴同步旋转的从动侧旋转体。

背景技术

在专利文献1中，公开了一种阀正时控制装置，上述阀正时控制装置具有由筒状的外周部件和筒状的内周部件在同一旋转轴心上一体形成的从动侧旋转体，为了在确保从动侧旋转体的强度的同时使其轻量化，上述外周部件由轻质的铝基材料构成，而上述内周部件由比铝基材料强度更高的铁基材料构成。

该阀正时控制装置为如下结构：使加压流体从凸轮轴侧经过提前角流路及滞后角流路而相对提前角室及滞后角室供给或排出，从而控制从动侧旋转体相对驱动侧旋转体的旋转相位。

专利文献

专利文献1：日本专利特开2000-161028号公报

发明内容

在上述以往的阀正时控制装置中，由于外周部件使用铝基材料，因此作为从动侧旋转体的强度与以前仅由铁基材料构成的从动侧旋转体的强度相比要弱。然而，在上述现有技术的情况下，形成内周部件的仅为用于使加压流体的供给流路和内周部件与凸轮轴相连接的螺栓插通孔，因此，内周部件的体积减少量是限定的。因此，上述现有技术所涉及的从动侧旋转体尽管整体强度降低，但保持有必要的强度。

与此相对，作为从动侧旋转体的型式，存在从凸轮轴的相反侧相对从动侧旋转体进行加压流体的给排的所谓前馈类型(front feed type)。在这种情况下，将供给加压流体的固定轴部插入形成于内周部件的中央的凹部来配置。然而，在该固定轴部中，除了设置有对加压流体进行给排的流路外，还设有在固定轴部和内周部件的边界配置的密封部件等，因此，固定轴部的尺寸常常变大。而且，在内周部件的凹部中，有必要确保空间来收纳连接凸轮轴的螺栓的一部分。因此，在内周部件的中央部有必要形成较大的凹部，因此，内周部件的强度与上述现有技术的强度相比颇为降低。

如此，在前馈类型的阀正时控制装置中，存在如下仍应改善的点：在从动侧旋转体的一部分中使用铝基材料的情况下，难以确保强度等。

本发明是鉴于以上情况而完成的，其目的在于提供一种无论是否具有通过固定轴部支承从动侧旋转体的内周侧的前馈类型的构造，都能够在确保从动侧旋转体强度的同时容易地谋求其轻量化的阀正时控制装置。

本发明的阀正时控制装置的特征结构在于如下点：其具有：驱动侧旋转体、从动侧旋转体、固定轴部、流体压室、提前角室以及滞后角室、提前角流路以及滞后角流路、和相位控制部；上述驱动侧旋转体与内燃机的曲柄轴同步旋转；上述从动侧旋转体以可相对旋转的方式配置于上述驱动侧旋转体的内周侧，并与上述内燃机的阀开闭用的凸轮轴同步旋转；上述固定轴部以使上述从动侧旋转体的内周部分在与上述驱动侧旋转体的旋转轴心相同的旋转轴心上自由旋转的方式对其进行支承；上述流体压室形成于上述驱动侧旋转体与上述从动侧旋转体之间；上述提前角室以及滞后角室通过利用设于上述从动侧旋转体的外周侧的分隔部来分隔上述流体压室而形成；上述提前角流路以及上述滞后角流路形成于上述从动侧旋转体，并且上述提前角流路与上述提前角室连通，上述滞后角流路与上述滞后角室连通；上述相位控制部以通过上述固定轴部的内部和上述提前角流路或滞后角流路，对上述提前角室和滞后角室选择性地进行加压流体的供给或排出的方式，控制上述从动侧旋转体相对于上述驱动侧旋转体的旋转相位。上述从动侧旋转体具有内周部件和筒状的外周部件，上述内周部件一体具有用于插入上述固定轴部的筒状部以及用于使上述凸轮轴连结于该筒状部的一端部的连结板部；上述外周部件配置于上述内周部件的外周侧，并设有上述分隔部；上述外周部件与上述内周部件在上述相同的旋转轴心上一体设置；上述内周部件由铁基材料形成，上述外周部件由比铁基材料更轻质的材料形成。

本结构的阀正时控制装置具有固定轴部和相位控制部，上述固定轴部以使从动侧旋转体的内周部分在与驱动侧旋转体的旋转轴心相同的旋转轴心上自由旋转的方式对其进行支承；上述相位控制部以通过固定轴部的内部和提前角流路或滞后角流路对提前角室或滞后角室选择性地进行加压流体的供给或排出，从而控制从动侧旋转体相对于驱动侧旋转体的旋转相位。即，通过固定轴部对从动侧旋转体的内周部分进行支承，其中，上述固定轴部由于通过固定轴部的内部和提前角流路或滞后角流路对提前角室和滞后角室选择性地进行加压流体的供给或排出而容易大径化。

为此，当设置外周部件和内周部件在同一旋转轴心上一体构成的从动侧旋转体时，如果为了能够确保从动侧旋转体的强度而增加由铁基材料构成的内周部件的厚度，则外周部件的厚度会变薄，从而难以实现从动侧旋转体的轻量化。

因此，在本结构中，从动侧旋转体具有内周部件和筒状的外周部件，上述内周部件一体具有用于插入固定轴部的筒状部以及用于使凸轮轴连结于该筒状部的一端部的连结板部，而上述外周部件配置于内周部件的外周侧，并设有分隔部。该外周部件与内周部件在同一旋转轴心上一体设置；内周部件由铁基材料形成，外周部件由比铁基材料更轻质的材料形成。

即，当设置使外周部件和内周部件一体地形成为同心状的从动侧旋转体时，为了能够确保内周部件的强度，通过铁基材料形成内周部件，上述内周部件除了具有用于插入固定轴部的筒状部以外，还一体地具有用于使凸轮轴连结于该筒状部的一端部的连结板部，并且形状刚性较大；而外周部件由比铁基材料更轻质的材料形成。

因此，能够不增加由铁基材料形成的内周部件的厚度而提高刚性，也能够确保由轻质材料形成的外周部件的厚度较厚，从而使从动侧旋转体轻量化。因此，如果为本结构的阀正时控制装置，则无论是否具有通过固定轴部对从动侧旋转体的内周侧进行支承的构造，都能够在确保从动侧旋转体的强度的同时容易地使其轻量化。

本发明的其它特征结构在于如下点：上述筒状部的开口部分比一体设有上述外周部件的部位进一步相对上述旋转轴心的方向延伸。

如果为本结构，则能够提高筒状部的开口部分的刚性，并且防止例如因外周部件与内周部件的热膨胀率不同而导致的筒状部的变形。

本发明的其它特征结构在于以下点：上述筒状部一体地具有小直径部和大直径部；上述小直径部具有上述连结板部，上述大直径部具有设置于在上述分隔部的内部划分而成的空间的上述突出部分，其与上述小直径部连续，并且由大于上述小直径部的外径尺寸的外径尺寸构成；上述外周部件一体地设置于上述大直径部的外周侧。

如果为本结构，则能够在进一步提高内周部件的刚性的同时，通过适当设置大直径部的外径尺寸，使覆盖大直径部的部分中的外周部件的厚度接近覆盖突出部分的部分中的外周部件的厚度。因此，能够防止由外周部件与内周部件的例如热膨胀率的不同而引起的外周部件相对于内周部件的相对变形区域集中于在圆周方向上相邻的分隔部之间，并使其向覆盖突出部分的部分分散。因此，能够防止因外周部件相对于内周部件的相对变形而导致的外周部件与内周部件的界面的剥离等。

本发明的其它特征结构在于如下点：上述旋转轴心方向上的上述大直径部的两端面具有相对上述驱动侧旋转体抵接的部分，上述旋转轴心方向上的上述外周部件的长度短于上述旋转轴心方向上的上述大直径部的两端面间的长度。

如果为本结构，则能够由铁基材料形成从动侧旋转体的相对于驱动侧旋转体抵接的部分，因此能够抑制该抵接部分的磨损，并长期防止驱动侧旋转体和从动侧旋转体的在旋转轴心方向上的“松动”的发生。

附图说明

图1为表示第一实施方式的阀正时控制装置的纵截面图。

图2为沿图1的II-II线箭头观察的截面图。

图3为内部转子(从动侧旋转体)的纵截面图。

图4为内周部件的立体图。

图5为内部转子的立体图。

图6为表示第二实施方式的阀正时控制装置的纵截面图。

图7为内周部件的立体图。

图8为内部转子的立体图。

具体实施方式

以下基于附图对本发明的实施方式进行说明。

[第一实施方式]

图1～5表示汽车用汽油机(内燃机)E上所装备的本发明的阀正时控制装置A。阀正时控制装置A。如图1、图2所示，上述阀正时控制装置A具有：外壳1、内部转子3、固定轴部4、流体压室5、提前角室5a及滞后角室5b、提前角流路11a及滞后角流路11b、和相位控制部7；上述外壳1作为与发动机E的曲柄轴同步旋转的“驱动侧旋转体”；上述内部转子3以可相对旋转的方式配置于外壳1的内周侧，并作为与发动机E的阀开闭用的凸轮轴2同步旋转的“从动侧旋转体”；上述固定轴部4以使内部转子3的内周部分在与外壳1的旋转轴心X相同的旋转轴心上自由旋转的方式对其进行支承；上述流体压室5形成于外壳1与内部转子3之间；上述提前角室5a及滞后角室5b通过利用分隔部6将流体压室5分隔而形成，上述分隔部6一体地设置于内部转子3的外周侧；上述提前角流路11a及滞后角流路11b形成于内部转子3，并且上述提前角流路11a与提前角室5a连通，上述滞后角流路11b与滞后角室5b连通；上述相位控制部7通过固定轴部4的内部和提前角流路11a或滞后角流路11b，对提前角室5a或滞后角室5b选择性地进行作为“加压流体”的工作油的供给或排出，从而控制内部转子3相对于外壳1的旋转相位。凸轮轴2以可自由旋转的方式被组装于发动机E的缸盖(图中未示出)。固定轴部4固定于发动机E的前盖等静止部件。

外壳1具有外周形状为圆筒形的外部转子1a、配置于外部转子1a的前方侧的前板1b和配置于外部转子1a的后方侧的后板1c，并由连接螺栓1d互相固定为一体。外部转子1a及前板1b由比铁基材料更轻质的铝合金等铝基材料形成。后板1c在外周侧一体地具有链轮1e，上述后板1c由钢等铁基材料形成。

横跨链轮1e与安装于曲柄轴E1的链轮而缠绕定时链或同步皮带等动力传递部件E2，并通过发动机E的驱动，使外壳1沿图2中的箭头S所示方向旋转。

内部转子3固定于凸轮轴2的前端部，上述凸轮轴2具有控制发动机E的吸气阀或排气阀的开闭的凸轮(图中未示出)。内部转子3伴随着外壳1的旋转，沿箭头S所示方向从动旋转。

内部转子3设有凹部8和用于连结凸轮轴2的连结板部8b，上述凹部8具有与旋转轴心X同心的圆筒状的内周面8a。通过将穿过连结板部8b的螺栓10与凸轮轴2同心状地拧入其中，内部转子3和凸轮轴2互相固定为一体。横跨内部转子3和后板1c而安装扭力盘簧18，上述扭力盘簧18对内部转子3相对于外壳1的旋转相位施力以使其趋于提前角侧。

在外部转子1a的内周侧，向直径方向内方突出的多个(本实施方式中为4个)突出部9一体形成于在旋转方向上互相分离的位置。各突出部9以其突出端部通过密封部件9a而相对内部转子3的外周面滑动接触并移动的方式设置。

在旋转方向上相邻的各个突出部9之间，并且在外部转子1a和内部转子3之间形成4个流体压室5。连接螺栓1d穿过各个突出部9并将外部转子1a、前板1b与后板1c固定为一体。

在与内部转子3的外周侧的各个流体压室5相对的各处，向直径方向外方突出的多个(本实施方式中为4个)分隔部6一体地形成于在旋转方向上互相分离的位置。各个分隔部6以其突出端部通过密封部件6a而相对外部转子1a的内周面滑动接触并移动的方式设置。各流体压室5被这些分隔部6分隔为在旋转方向上相邻的提前角室5a和滞后角室5b。

在内部转子3中，使与提前角室5a连通的具有圆形截面的提前角流路11a和与滞后角室5b连通的具有圆形截面的滞后角流路11b以与内部转子3的内周侧，即与凹部8连通的方式沿旋转直径方向贯穿形成。工作油通过提前角流路11a从而相对提前角室5a供给或排出，并通过滞后角流路11b从而相对滞后角室5b供给或排出。

提前角流路11a和滞后角流路11b在旋转方向上相邻的分隔部6之间，以如图1所示的方式在旋转轴心X的方向上互相错开位置，而且以如图2所示的方式在旋转轴心X的周围相互错开相位而形成。

如图1所示，提前角流路11a在临近后板1c中固定轴部4和连结板部8之间的空间的位置与凹部8连通；滞后角流路11b在临近比提前角流路11a更靠近前板1b的一侧中的固定轴部4的外周面的位置与凹部8连通。

固定轴部4具有提前角侧供给流路12a与滞后角侧供给流路12b，上述提前角侧供给流路12a作为可与提前角流路11a连通的流体流路，上述滞后角侧供给流路12b作为可与滞后角流路11b连通的流体流路。提前角侧供给流路12a从固定轴部4的轴方向的一端侧与固定轴部4和连结板部8之间的空间连通，滞后角侧供给流路12b与形成于固定轴部4的外周面的环状周向槽13连通。环状周向槽13的两侧和固定轴部4的轴方向一端侧分别安装有密封环14，上述密封环14用于堵塞固定轴部4的外周面与凹部8的内周面8a之间的空隙。

横跨构成内部转子3的一个分隔部6和外壳1而设置锁定机构15，上述锁定机构15可在锁定状态和锁定解除状态之间进行切换，上述锁定状态为将内部转子3相对于外壳1的旋转相位限制于最大滞后角位置(maximum retard position)的状态，而上述锁定解除状态为解除限制的状态。锁定机构15通过在内部转子3的一个分隔部6安装锁定部件15a而构成，上述锁定部件15a具有可沿旋转轴心X的方向自由进出外壳1c上形成的凹部(图中未示出)的前端部。

锁定机构15通过压缩弹簧等施力部件(图中未示出)的施力，使锁定部件15a的前端部进入后板1c的凹部，从而切换至锁定状态，并利用通过与环状周向槽13连通的油路11c而供给的工作油的压力，抵抗施力部件的施力，将上述前端部从后板1c的凹部向内部转子3侧拔出，从而切换至锁定解除状态。

相位控制部7具有油泵P、流体控制阀OCV和电子控制单元ECU；上述油泵P吸入或喷出油盘17中的工作油；上述流体控制阀OCV对提前角侧供给流路12a与滞后角侧供给流路12b进行工作油的给排或阻断该给排；上述电子控制单元ECU控制流体控制阀OCV的工作。

通过利用相位控制部7进行的工作油的给排动作，使内部转子3相对于外壳1的旋转相位向箭头S1所示的提前角方向(提前角室5a的容积增大的方向)或箭头S2所示的滞后角方向(滞后角室5b的容积增大的方向)发生位移，并通过对工作油的给排的阻断动作使其保持于任意相位。锁定机构15通过向提前角室5a供给工作油的动作而经由锁定油路11c供给工作油，从而从锁定状态切换为锁定解除状态。

如图3～5所示，内部转子3具有圆筒状的内周部件3b和圆筒状的外周部件3a，上述外周部件3a配置于内周部件3b的外周侧，并且其外周侧一体地设置有各分隔部6。该外周部件3a与内周部件3b在同一旋转轴心上一体地设置。

内周部件3b一体地具有用于插入固定轴部4的筒状部19、配置于筒状部19的一端部的连结板部8b、以及设于各分隔部6内部被划分的空间(埋设于各分隔部6内部)的4个突出部分20，并由通过铁基材料形成的例如高强度的烧结物或锻造物构成。其中一个突出部分20安装有锁定部件15a。

外周部件3a由比形成内周部件3b的铁基材料更轻质的材料，例如铝合金等铝基材料形成。通过镶嵌铸造使内周部件3b的外周部与突出部分20一起被形成外周部件3a的铝基材料包覆，从而在旋转停止的状态下使外周部件3a一体地设于筒状部19的外周侧。

筒状部19中的用于插入固定轴部4的开口部分21向比一体地设有外周部件3a的部位更靠近前板1b侧并沿旋转轴心X的方向延伸。所以，在通过镶嵌铸造使内周部件3b被外周部件3a包覆时，熔融的铝基材料难以从开口部21流入内周部件3b的内周侧。为了作为固定轴部4的插入向导而发挥作用，开口部21的内周面22形成为越靠近外周部件3a侧(内侧)直径越小的锥度面。

筒状部19一体地具有小直径部23和大直径部24，上述小直径部23在其一端部具有连结板部8b，上述大直径部24与该小直径部23连续，而且以大于小直径部23的外形尺寸的外径尺寸构成。换言之，大直径部24设为于小直径部23的周围扩大直径后的状态。大直径部24位于小直径部23的纵向上的中间部，并且其外周侧一体地具有各突出部分20。

在通过镶嵌铸造使大直径部24和突出部20的包括在临近旋转轴心X的方向的两端面的整体被包覆的状态下，外周部件3a一体地设置于大直径部24的外周侧。所以，能够在进一步提高内周部件3b的刚性的同时，使大直径部24的外径尺寸大于小直径部23的外径尺寸，并使覆盖大直径部24的部分中的外周部件3a的厚度接近覆盖突出部分20的外周部件3a的厚度。

[第二实施方式]

图6～图8表示本发明的其它实施方式。在本实施方式中，旋转轴心X方向上的大直径部24的两端面25遍及全周地形成滑动接触面，上述滑动接触面如图6所示，具有与外壳1的前板1b和后板1c抵接的部分。

因此，在旋转轴心X的方向上，外周部件3a的长度短于大直径部24的两端面25之间的长度。即，外周部件3a以在旋转轴心X的方向上不比上述两端面25突出的方式设置，并且在通过镶嵌铸造使大直径部24被外周部件3a包覆时，熔融的铝基材料难以附着于小直径部23的与后板1c之间的滑动接触面26。其它结构与第一实施方式相同。

[其它实施例)

1.在本发明的阀正时控制装置中，外周部件也可以由比铁更轻质的树脂材料形成。

2.本发明的阀正时控制装置也可以装备于汽车用内燃机以外的各种用途的内燃机。

符号说明

1 驱动侧旋转体

2 凸轮轴

3 从动侧旋转体

3a 外周部件

3b 内周部件

4 固定轴部

5 流体压室

5a 提前角室

5b 滞后角室

6 分隔部

7 相位控制部

8b 连结板部

11a 提前角流路

11b 滞后角流路

19 筒状部

20 突出部

21 开口部

23 小直径部

24 大直径部

25 大直径部的两端面(滑动接触面)

E 内燃机

E1 曲柄轴

X 旋转轴心

Claims (2)

1.一种阀正时控制装置，其具有：

驱动侧旋转体，所述驱动侧旋转体与内燃机的曲柄轴同步旋转；

从动侧旋转体，所述从动侧旋转体以可相对旋转的方式配置于所述驱动侧旋转体的内周侧，并与所述内燃机的阀开闭用的凸轮轴同步旋转；

固定轴部，所述固定轴部以使所述从动侧旋转体的内周部分在与所述驱动侧旋转体的旋转轴心相同的旋转轴心上自由旋转的方式对其进行支承；

流体压室，所述流体压室形成于所述驱动侧旋转体与所述从动侧旋转体之间；

提前角室以及滞后角室，所述提前角室以及滞后角室通过利用设于所述从动侧旋转体的外周侧的分隔部对所述流体压室进行分隔而形成；

提前角流路以及滞后角流路，所述提前角流路以及所述滞后角流路形成于所述从动侧旋转体，并且所述提前角流路与所述提前角室相连通，所述滞后角流路与所述滞后角室相连通；以及，

相位控制部，所述相位控制部以通过所述固定轴部的内部和所述提前角流路或所述滞后角流路，对所述提前角室或所述滞后角室选择性地进行加压流体的供给或排出，从而对所述从动侧旋转体相对于所述驱动侧旋转体的旋转相位进行控制，

所述从动侧旋转体具有内周部件和筒状的外周部件，所述内周部件一体地具有用于插入所述固定轴部的筒状部以及用于使所述凸轮轴连结于所述筒状部的一端部的连结板部，所述外周部件配置于所述内周部件的外周侧，并设有所述分隔部，

所述外周部件与所述内周部件在所述相同的旋转轴心上一体地设置，

所述内周部件由铁基材料形成，

所述外周部件由比铁基材料更轻质的材料形成，

所述筒状部一体地具有小直径部和大直径部，所述小直径部具有所述连结板部，所述大直径部具有设置于在所述分隔部的内部划分而成的空间的突出部分，其与所述小直径部连续，并且由大于所述小直径部的外径尺寸的外径尺寸构成，

所述外周部件一体地设于所述大直径部的外周侧，

在所述旋转轴心方向上的所述大直径部的两端面具有相对所述驱动侧旋转体抵接的部分，

在所述旋转轴心方向上的所述外周部件的长度短于在所述旋转轴心方向上的所述大直径部的两端面间的长度。

2.如权利要求1所述的阀正时控制装置，其中，所述筒状部的开口部分比一体地设有所述外周部件的部位进一步相对所述旋转轴心的方向延伸。