內燃機的可變氣門裝置的製作方法

2023-07-24 12:44:21

專利名稱：內燃機的可變氣門裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及使用利用電動馬達的可變機構而對內燃機的進氣門或排氣門的例如開閉定時或工作角等進行可變控制的內燃機的可變氣門裝置。
背景技術：
近來，對於內燃機的可變氣門裝置之一的配氣相位正時控制裝置，提供有通過驅動電動馬達來提高控制的穩定化和控制響應性的技術。例如，以下專利文獻1所記載的配氣相位正時控制裝置，將電動馬達的驅動旋轉通過由行星齒輪機構構成的減速機構進行減速，使從曲軸傳遞旋轉力的正時鏈輪與凸輪軸的相對旋轉相位發生變化，根據內燃機運轉狀態來可變控制內燃機氣門的開閉定時。專利文獻1 (日本)特開2009-185785號公報然而，所述專利文獻1記載的配氣相位正時控制裝置，由於作為所述減速機構是使用由相互嚙合的恆星齒輪和齒圈等構成的行星齒輪機構，因此，各齒輪嚙合部之間的間隙大小容易產生偏差，當所述間隙較大時，有可能因受到凸輪軸產生的正負交變扭矩而使各齒側面彼此發生幹涉而產生較大的碰撞擊打聲。

發明內容
本發明就是鑑於所述現有技術的技術課題而提出的，其目的在於提供一種內燃機的可變氣門裝置，能夠充分抑制減速機構工作過程中產生擊打聲。本發明提供一種可變氣門裝置，其特徵在於，根據偏心旋轉體的外周面與內周嚙合部之間的間隙的大小，來選擇組裝外徑不同的滾動體。根據本發明，能夠抑制減速機構工作過程中產生碰撞擊打聲，而得到充分的安靜性能。


圖1是本發明的配氣相位正時控制裝置的一實施方式的縱剖面圖。圖2是圖1的A-A線剖面圖。圖3是圖1的B-B線剖面圖。圖4是本實施方式的蓋部件和第一油封的分解立體圖。圖5是圖1的C-C線剖面圖。圖6是本實施方式的要部放大圖。圖7是表示本實施方式的用於調節間隙的步驟的流程圖。圖8(A)是表示為了調節所述間隙而組裝有基準滾柱狀態的要部放大圖，圖8(B) 是表示測定所述間隙狀態的要部放大圖。圖9是表示通過實驗得到的所述間隙與VTC噪音的關係的曲線圖。圖10是表示通過實驗得到的所述間隙與VTC振動的關係的曲線圖。
圖11是表示通過實驗得到的VTC的任意相位角控制保持狀態的所述間隙與VTC 振擺量的關係的曲線圖。圖12是表示通過實驗得到的所述間隙與VTC控制響應性的平均偏差值的關係的曲線圖。圖13是表示第二實施方式的用於調節間隙的步驟的流程圖。圖14(A)是表示為了調節所述間隙而組裝基準滾柱狀態的要部放大圖，圖14(B) 是表示測定外圈與滾柱之間的間隙的狀態的要部放大圖，圖14(C)是調節所述間隙後的要
部放大圖。
標記說明
1-正時鏈輪(第一部件)
2-凸輪軸(第二部件)
3-蓋部件
3a-蓋本體
4-相位變更機構
5-殼體
6-擋板
7-螺栓
8-減速機構
9-從動部件
10-凸輪螺栓
12-電動馬達
13-馬達輸出軸
17-鐵心轉子
18-電磁線圈
19-環狀部件
19a-內齒
23a、23b-第一電刷
Ma、Mb-第二電刷
28-滾針軸承
30-偏心軸部(偏心旋轉體)
32-第二油封
33-第一滾珠軸承(偏心旋轉體)
33a-內圈
33b-外圈
34-滾柱
35-第三滾珠軸承
41-保持器(保持部件)
41a-突起部
41b-開口部
43-第二滾珠軸承
48a、48b-集電環
Cl-間隙
C2-間隙
Q-容許量
具體實施例方式以下，根據

本發明的內燃機的配氣相位正時控制裝置(VTC)的實施方式。雖然本實施方式是用於內燃機的進氣側的氣門裝置，但對於排氣側的氣門裝置也能夠同樣適用。[第一實施方式]如圖1 圖5所示，該配氣相位正時控制裝置具備由內燃機的曲軸旋轉驅動的驅動旋轉體即正時鏈輪ι ；凸輪軸2，所述凸輪軸2經由軸承44而被自由旋轉地支承在圖示以外的氣缸蓋上，且利用從所述正時鏈輪1傳遞來的旋轉力進行旋轉；作為固定部件的蓋部件3，所述蓋部件3配置在該正時鏈輪1的前方位置，被螺栓安裝固定在鏈條罩40上；以及相位變更機構4，所述相位變更機構4配置在所述正時鏈輪1和凸輪軸2之間，根據內燃機運轉狀態來變更這兩者正時鏈輪1和凸輪軸2的相對旋轉相位。所述鏈條罩40被螺栓安裝固定在氣缸蓋上。所述正時鏈輪1，其整體由鐵系金屬一體形成，構成為包括圓環狀鏈輪本體la， 其內周面形成位臺階徑狀；以及齒輪部lb，其一體設置在該鏈輪本體Ia的外周，經由被卷繞的正時鏈條42而接受來自曲軸的旋轉力。正時鏈輪1通過第三軸承即第二滾珠軸承43 而自由旋轉地被凸輪軸2所支承，所述第三軸承即第二滾珠軸承43被夾裝在形成於所述鏈輪本體Ia的內周側的圓形槽Ic與一體設置於所述凸輪軸2前端部的厚壁的凸緣部加外周之間。所述鏈輪本體la，在前端部外周緣一體設置有環狀突起Ie。在鏈輪本體Ia的前端部配置有與所述環狀突起Ie的內周側定位在同軸上的環狀部件19，且在該環狀部件19 的前端面利用螺栓7從軸向一起擰緊固定有大徑圓環狀的擋板6。如圖3所示，在鏈輪本體 Ia的內周面的一部分，沿周向在規定長度範圍形成有圓弧狀的卡合部即阻擋突部Id。所述環狀部件19在內周形成有波紋狀的嚙合部即內齒19a。在所述擋板6的前端側外周利用螺栓11固定有構成所述相位變更機構4的後述電動馬達12的一部分的圓筒狀的殼體5。所述殼體5由鐵系金屬形成為橫截面大致二字形狀(杯子狀)，其作為軛鐵發揮作用，其被配置成如下形態，在前端側(底部側)一體具有圓環板狀的保持部fe，且包含該保持部fe的外周側整體被所述蓋部件3以具有規定間隙的方式覆蓋。所述凸輪軸2，在外周具有使圖示以外的每一氣缸的兩個進氣門進行打開動作的每一氣缸的兩個驅動凸輪，並且，在前端部由凸輪螺栓10從軸向結合有從動旋轉體即從動部件9。所述各進氣門分別被圖示以外的氣門彈簧向關閉方向施力。因此，會由於該氣門彈簧的彈力等而在所述凸輪軸2產生正負的交變扭矩。如圖3所示，在凸輪軸2的所述凸緣部加沿圓周方向形成有所述鏈輪本體Ia的阻擋突部Id卡入的阻擋凹槽2b。該阻擋凹槽2b沿圓周方向形成規定長度的圓弧狀，通過凸輪軸2在該長度範圍進行轉動而使周向的相對緣2c、2d分別與阻擋突部Id的兩端緣If、 Ig抵接，而限制凸輪軸2相對正時鏈輪1的最大提前角側或最大滯后角側的相對旋轉位置。S卩，如圖3所示，設定成，凸輪軸2進行旋轉，而在凸輪軸2側的一相對緣2d被正時鏈輪1側的一端緣Ig抵接限制的狀態下，成為最大滯后角側的相對旋轉相位，相反，在另一相對緣2c被另一端緣Ig抵接限制的狀態下，成為最大提前角側的相對旋轉相位。由該兩阻擋突部Id和阻擋凹槽2b構成阻擋機構。所述凸輪螺栓10包括頭部IOa和在該頭部IOa —體具有的軸部10b，在所述頭部IOa的軸部IOb側的端緣一體形成有凸緣狀的座面部10c。在所述軸部IOb的外周形成有外螺紋部10d，所述外螺紋部IOd與從所述凸輪軸2的前端緣向內部軸向形成的內螺紋部 2e螺合。如圖1所示，所述從動部件9由鐵系金屬材料形成一體，構成為包括在後端側形成的圓板部9a、以及與該圓板部9a的前端面形成一體的圓筒狀的圓筒部％。所述圓板部9a，在後端面的徑向大致中央位置一體設置有與所述凸輪軸2的凸緣部加大致相同外徑的環狀臺階突起9c，在該臺階突起9c的外周面與所述凸緣部加的外周面相對的同時穿進配置在所述第二滾珠軸承43的內圈43a的內周。由此，在組裝時，使凸輪軸2與從動部件9的軸心對準作業容易。所述第二滾珠軸承43的外圈4 被壓入固定在所述鏈輪本體Ia的圓形槽Ic的內周面。如圖1、圖2所示，在所述圓板部9a的外周部一體設置有保持後述的滾動體即滾柱 34的保持部件即保持器41。該保持器41具有多個突起部41a，所述多個突起部41a從與所述圓板部9a的外周部形成一體的圓環狀基部向與所述圓筒部9b相同方向、即向圓筒部9b 的軸向突出形成。該各突起部41a大致形成為梳齒狀，橫截面各自被形成大致矩形，且形成在圓環狀基部的圓周方向的大致等間隔位置並具有規定間隙。如圖1所示，所述圓筒部9b在中央貫通形成有被所述凸輪螺栓10的軸部IOb穿進的穿進孔9d，且在外周側設置後述的滾針軸承觀。如圖1和圖5所示，所述蓋部件3由比較壁厚的合成樹脂材料(非磁性材料)一體形成，構成為包括成杯子狀鼓出的蓋本體3a和與該蓋本體3a的後端部外周是一體的託架3b。所述蓋本體3a被配置成將所述相位變更機構4的前端側覆蓋，即，從所述殼體5 前端側的保持部fe而將後端部側的大致整體隔開規定間隙地覆蓋，且在大致平坦狀的前端壁的大致中央位置貫通形成有作業用孔3c。該作業用孔3c用於將油封50和相位變更機構4同軸對準，在組裝完成後，則嵌入固定有橫截面是大致二字形的第一栓體四而將內部堵塞。另一方面，在所述託架北上，在形成為大致圓環狀的六個凸臺部分別貫通形成有螺栓穿進孔3f。如圖1所示，所述蓋部件3利用穿進所述託架北的螺栓穿進孔3f的多個螺栓47 而被固定在所述鏈條罩40。在所述蓋本體3a的前端部內周面，內外雙重的集電環48a、48b 以使各內端面露出的狀態被一體埋設固定。所述各集電環48a、48b被形成大致薄板圓環狀，且具有規定間隙地被配置在內外，而且各自軸向的外端部以埋設狀態被固定在所述前端壁的內面側。
在所述蓋部件3的上端部設置有連接部49。該連接部49具有基端部被埋設固定在蓋部件3內部的長板狀連接端子49a，並且，具有曲柄狀導電部件49a，所述曲柄狀導電部件49a被埋設固定在蓋部件3的內部，一端部與所述連接端子49a的基端部連接，另一端部與所述各集電環48a、48b連接。所述連接端子49a經由控制單元21而從圖示以外的蓄電池電源對該連接端子49a進行通電或將通電切斷。如圖1和圖4所示，在所述蓋本體3a的後端部側內周面與所述殼體5的外周面之間夾裝有密封部件即大徑的第一油封50。該第一油封50被形成橫截面大致二字形，在合成橡膠的基體材料內部埋設有芯骨，且將外周側的圓環狀基部50a嵌裝固定在所述蓋部件3a 後端部的內周面形成的圓形槽3d內。在圓環狀基部50a的內周側一體形成有與所述殼體 5的外周面抵接的密封面50b。所述相位變更機構4構成為包括在所述凸輪軸2的大致同軸上前端側配置的促動器即電動馬達12、以及將該電動馬達12的旋轉速度減速並向凸輪軸2傳遞的所述減速機構8。如圖1所示，所述電動馬達12是帶電刷的DC電機，具備與所述正時鏈輪1 一體旋轉的軛鐵即所述殼體5、自由旋轉地設置在該殼體5內部的馬達輸出軸13、固定在殼體5 內周面的半圓弧狀的一對永久磁鐵14和15、以及設置在殼體保持部fe內底面側的固定件即定子16。所述馬達輸出軸13形成筒狀且作為電樞發揮功能，在軸向的大致中央位置的外周固定有具有多個極的鐵心轉子17，且在該鐵心轉子17的外周卷繞有電磁線圈18。在馬達輸出軸13的前端部外周壓入固定有整流子20，該整流子20的被分割成與所述鐵心轉子 17的極數相同的各整流子片通過電線束與所述電磁線圈18連接。且在所述馬達輸出軸13 的內部壓入固定有在將所述凸輪螺栓10擰緊後將內部堵塞的橫截面是大致二字形的第二栓體31。由此，阻止油的自由排出。如圖5所示，所述定子16構成為主要包括通過四根螺釘22a固定在所述保持部 5a內底壁的圓環板狀的樹脂保持架22 ；周向內外兩個供電用電刷即第一電刷23a、23b，其從軸向貫通該樹脂保持架22和保持部fe而配置，且各前端面與所述一對集電環48a、48b 滑動接觸來進行供電；以及通電切換用電刷即第二電刷Ma、Mb，其能夠向內側自由進退地被保持在樹脂保持架22的內周側，且圓弧狀的前端部與所述整流子20的外周面滑動接觸。所述第一電刷23a、23b和第二電刷Ma、Mb由軟辮線束25a、25b連接，且分別由彈性接觸的扭力彈簧^a、27a的彈力而各自被向所述集電環48a、48b方向及整流子20方向施力。如圖1所示，所述馬達輸出軸13經由設置在所述從動部件9的圓筒部9b外周側的滾針軸承觀、和設置在凸輪螺栓10的座面部IOc側的軸部IOb外周側的第三滾珠軸承 35而被凸輪螺栓10自由旋轉地支承。在所述馬達輸出軸13的凸輪軸2側後端部一體設置有構成減速機構8 —部分的圓筒狀偏心旋轉體即偏心軸部30。如圖2所示，所述滾針軸承觀構成為包括被壓入所述偏心軸部30的內周面的圓筒狀的護圈、和被自由旋轉地保持在該護圈內部的多個滾針^b。該滾針28b在所述從動部件9的圓筒部9b外周面滾動。
所述第三滾珠軸承35以使內圈3 被夾持在所述從動部件9的圓筒部9b前端緣與凸輪螺栓10的座面部IOc之間的狀態被固定。另一方面，以使外圈3 從軸向被夾持在馬達輸出軸13的內周形成的臺階部與防脫環即彈性卡環36之間的狀態被定位支承。在所述馬達輸出軸13(偏心軸部30)的外周面與所述擋板6的內周面之間設置有阻止潤滑油從減速機構8的內部向電動馬達12內洩漏的第二油封32。該第二油封32除了密封功能之外，通過內周部與所述馬達輸出軸13的外周面彈性接觸而對該馬達輸出軸13 的旋轉給予摩擦阻力。所述控制單元21根據來自檢測所述曲軸旋轉位置的圖示以外的曲軸角傳感器、 檢測凸輪軸2旋轉位置的凸輪角傳感器、檢測吸入空氣量的空氣流量計、水溫傳感器及油門開度傳感器等各種傳感器類的信息信號，檢測當前的內燃機運轉狀態，控制點火時刻、燃料噴射量等。控制單元21，利用從所述曲軸角傳感器和凸輪角傳感器輸出的檢測信號來檢測所述曲軸與凸輪軸2的相對旋轉角度相位，根據這些檢測信號來向所述電動馬達12的電磁線圈18通電，進行馬達輸出軸13的正反旋轉控制，經由減速機構8來控制凸輪軸2相對正時鏈輪1的相對旋轉相位。如圖1、圖2所示，所述減速機構8構成為主要包括進行偏心旋轉運動的所述偏心軸部30、設置在該偏心軸部30外周的旋轉部件即第一滾珠軸承33、設置在該第一滾珠軸承33外周的滾動體即多個滾柱34、在將該滾柱34保持在滾動方向的同時容許其徑向移動的所述保持器41、以及與該保持器41 一體的所述從動部件9。所述偏心軸部30形成圓筒狀，在其外周面形成的凸輪面的軸心Y從馬達輸出軸13 的軸心X向徑向稍微偏心。所述第一滾珠軸承33大直徑狀形成，在所述滾針軸承觀的徑向位置整體被配置成大致重疊的狀態，在內圈33a與外圈3 之間自由滾動地支承有多個滾珠33c，所述內圈 33a被壓入固定在所述偏心軸部30的外周面，且所述滾柱34始終與所述外圈3 的外周面抵接。如圖2所示，在所述外圈33b的外周側形成有月牙圓環狀的間隙C，經由該間隙C而第一滾珠軸承33整體能夠隨著所述偏心軸部30的偏心旋轉而向徑向移動，即，能夠進行偏心運動。由所述第一滾珠軸承33和偏心軸部30構成偏心旋轉體。所述各滾柱34被形成由金屬材料構成的實心圓柱狀，從後述預先被形成外徑不同的多個之中選擇特定的滾柱。各滾柱34隨著偏心運動而內周面與所述第一滾珠軸承33 的外圈3 外周面的規定區域抵接，且外周側的一部分嵌入所述環狀部件19的內齒19a。 隨著所述第一滾珠軸承33的偏心運動而一邊向徑向移動，一邊由保持器41的所述各突起部41a被向周向引導並向徑向擺動運動。如上所述，所述保持器41具有在周向具有一定間隔設置的多個突起部41a，該各突起部41a的軸向一端側即從動部件9側被堵塞，其相反側形成開口，在利用螺栓7 —起擰緊時，該開口部41b被所述擋板6堵塞。如圖2所示，由於第一滾珠軸承33的偏心位置而所述各滾柱34的一部分沒有與環狀部件19的各內齒19a嵌合(圖2的下側區域)，成為從各內齒19a脫離而位於各內齒 19a之間的頂部或者說是不完全的嵌合狀態。此外，即使是所述各滾柱34的處於與各內齒 19a完全嵌合狀態的區域(圖2的上側區域)，如圖6所示，在所述內齒19a的內面19b與滾柱34的外周面之間也形成有約10 μ m 40 μ m的微小間隙Cl，由此，確保各滾柱34的滾動性、降低VTC的噪音以及控制響應性等。該間隙Cl，在組裝各構成部件時採用比較嚴格的間隙管理，關於其設定方法後述。利用潤滑油供給機構向所述減速機構8的內部供給潤滑油。如圖1所示，該潤滑油供給機構包括油供給通路45，其形成在被所述氣缸蓋的軸承44所支承的凸輪軸2的軸頸的外周；油供給孔46，其沿所述凸輪軸2的內部軸向形成並與所述油供給通路45連通； 油槽46a，其形成在凸輪軸2的前端面而與所述油供給孔46的下遊端連接；所述小徑的油供給孔46b，其沿所述從動部件9的內部軸向貫通形成，一端向所述油槽46a開口，另一端在所述滾針軸承觀和第一滾珠軸承33的附近開口 ；以及所述大徑的三個圖示以外的油排出孔，其同樣地貫通形成於從動部件9。從油泵經由形成在氣缸蓋內部的圖示以外的主油路始終向所述油供給通路45供給潤滑油。因此，所述滾針軸承觀、第一滾珠軸承33、所述環狀部件19的內齒19a、各滾柱 34、各保持器41的各突起部41a等被始終供給足夠的潤滑油。以下，說明本實施方式的配氣相位正時控制裝置的基本動作，首先，當內燃機的曲軸被驅動旋轉時，則經由正時鏈條42而正時鏈輪1旋轉，其旋轉力經由環狀部件19和擋板 6而向電動馬達12的殼體5傳遞，永久磁鐵14、15 ；及定子16同步旋轉。另一方面，所述環狀部件19的旋轉力從滾柱34經由保持器41和從動部件9而向凸輪軸2傳遞。由此，在凸輪軸2以曲軸的1/2的旋轉速度旋轉的同時，外周側的凸輪使進氣門抵抗氣門彈簧的彈力而進行打開動作。在內燃機啟動後的通常運轉時，根據所述控制單元21的控制信號使從蓄電池電源經由集電環48a、48b等而向電動馬達12的電磁線圈17通電。由此，馬達輸出軸13被正反旋轉控制，其旋轉力經由減速機構8而向凸輪軸2傳遞，控制相對所述正時鏈輪1的相對旋轉相位。S卩，當隨著所述馬達輸出軸13的旋轉而偏心軸部30偏心旋轉時，馬達輸出軸13 每轉一圈，則各滾柱34 —邊被保持器41的突起部41a側面向徑向引導，一邊超越所述環狀部件19的一個內齒19a而在相鄰的其他內齒19a滾動並移動，一邊這樣依次反覆一邊沿圓周方向滾動接觸。利用該各滾柱34的滾動接觸，將所述馬達輸出軸13的旋轉減速並經由所述從動部件9而向凸輪軸2傳遞旋轉力。這時的減速比能夠通過所述滾柱34的數量等而任意設定，滾柱34的數量越多，則減速比越小，數量越少，則減速比越大。由此，凸輪軸2能夠相對正時鏈輪1而正反相對旋轉，變換相對旋轉相位，將進氣門的開閉定時向提前角側或滯后角側變換控制。而且，如上所述，凸輪軸2相對所述正時鏈輪1的正反相對旋轉的最大位置限制 (角度位置限制)，由所述阻擋突部Id的各側緣lf、lg與所述阻擋凹槽2b的各相對緣2c、 2d的其中之一抵接來實現。S卩，所述從動部件9 (凸輪軸2、隨著所述偏心軸部30的偏心旋轉而向正時鏈輪1 旋轉方向(圖3的箭頭方向)的同方向旋轉，由此，使阻擋突部Id的另一側緣If與阻擋凹槽2b的另一側的相對緣2c抵接，從而限制進一步向同方向旋轉。由此，凸輪軸2相對正時鏈輪1的相對旋轉相位向提前角側被變換到最大。另一方面，從動部件9向與正時鏈輪1的旋轉方向的相反的方向旋轉時，阻擋突部Id的一側緣Ig與阻擋凹槽2b的一側的相對緣2d抵接，從而限制進一步向同方向旋轉。由此，凸輪軸2相對正時鏈輪1的相對旋轉相位向滯后角側被變換到最大。其結果，進氣門的開閉定時向提前角側或滯后角側被變換到最大，能夠謀求內燃機的油耗降低及提高輸出。這樣，利用阻擋突部Id和阻擋凹槽2b的阻擋機構而能夠可靠地限制凸輪軸2的相對旋轉位置。下面，根據圖7 圖8A、圖8B來說明用於設定所述滾柱34外周面與環狀部件19 的內齒19a內面之間的微小間隙Cl的步驟。本實施方式，通過更換各滾柱34來設定所述微小間隙Cl，圖7是表示該滾柱更換方式的流程圖，圖8A、圖8B是與所述流程圖對應的步驟說明圖。如圖7和圖8A所示，首先，在步驟1，將預先製造的基準滾柱3 從所述前端側的開口部41b側組裝到沿徑向處於相互最接近位置的所述內齒19a的內面與外圈3 之間的空間內。該基準滾柱34a，其外徑P是按照在所述各內齒19a和外圈3 的成型加工時等沒有尺寸誤差作為基準而設定的。接著，在步驟2，如圖8B所示，測定所述內齒19a的內面與滾柱3 之間的間隙Cl。在步驟3，判斷所述間隙Cl是否在容許值Q以內(10 μ m 40 μ m)。將該容許值Q 設定成10 μ m 40 μ m的理由，如後述那樣，是根據改變間隙Cl的大小而對VTC的振動和噪音進行實驗的結果求出來的。S卩，由於所述第一滾珠軸承33的製造誤差，特別是由於外圈33b的外徑或所述環狀部件19的內齒19a內徑等的尺寸誤差，有時會使所述間隙Cl的大小有變化。在判斷該間隙Cl是預先確定的所述容許值Q以內時，進入步驟4，在將所述基準滾柱3 原樣地嵌合到內齒19a內的狀態下，通過由所述擋板6將所述開口部41b堵塞，且利用螺栓7而與環狀部件19 一起擰緊，從而完成組裝作業。在所述步驟3，當判斷為間隙Cl偏離容許值Q時，進入步驟5，選擇外徑不同的滾柱34。即，在所述間隙Cl比容許值Q大時，則按照其大小來選擇外徑大的滾柱34，在間隙 Cl比容許值Q小時，則選擇外徑小的滾柱34，來替代基準滾柱34a，由此來進行間隙調節作業，從而設定為最合適的間隙Cl。然後，由所述擋板6將所述開口部41b堵塞，且利用螺栓 7而與環狀部件19 一起擰緊，從而完成組裝作業。[實驗例]將所述間隙Cl的容許值設定成10 μ m 40 μ m範圍內的理由，是發明者根據多次實驗結果所確定的。該實驗例，在將所述間隙Cl設定成約5 50 μ m的狀態下，圖9表示所述VTC整體的噪音(dB)，圖10表示VTC整體的振動(G)。圖11表示利用VTC而在保持成任意相位角的狀態下的VTC的朝向提前角側、滯后角側的振擺量(degCA)(偏離量)，而且，圖12是分析調查VTC的控制響應性的平均偏差值(degCA)的圖。首先，從圖9所示的噪音來看，可以看出存在如下趨勢，即，間隙Cl在約5 35 μ m 時，表示出大致平坦的較低的值，而40 μ m的間隙，儘管稍微上升，但表示是比較低的值，從超過40 μ m到45,50 μ m時，則噪音急劇上升。看圖10所示的振動，可以看出，也表示出與所述噪音大致相同的特性，儘管間隙在約5 40 μ m是逐漸上升，但從超過40 μ m到50 μ m,則成為急劇上升。
再看圖11所示的最提前角保持控制時的振擺量，可以看出存在如下趨勢，S卩，間隙在5 μ m 40 μ m是逐漸上升，但從超過40 μ m到50 μ m,則急劇上升。看圖12所示的控制響應性的平均偏差值，可以看出，從約5μπι開始逐漸下降，超過40 μ m而成為45,50 μ m時，則大幅降低。根據所述實驗例綜合判斷，可以看出，只要將所述間隙Cl設定在5 40 μ m，優選為10 μ m 40 μ m的範圍內，就能夠滿足VTC噪音和控制響應性等所有的要求。因此，本實施方式將所述間隙Cl設定在IOym 40μπι範圍內。如上所述，本實施方式能夠確保由於VTC動作中的從凸輪軸2傳遞的交變扭矩等所引起的噪音的降低及良好的控制響應性等。此外，由於預先準備外徑不同的多個滾柱34，在組裝各構成部件時，只是按照所述的步驟更換各滾柱34，就能夠調節所述間隙Cl的誤差，因此，能夠充分抑制成本增高。[第二實施方式]圖13和圖14表示第二實施方式，配氣相位正時控制裝置的基本結構與第一實施方式相同，不同之處在於，預先準備具備外徑不同的外圈33b的多個第一滾珠軸承33，在組裝各構成部件時，適當選擇外徑不同的外圈33b的第一滾珠軸承33，以調節所述滾柱34與外圈3 之間的間隙C2。如圖13和圖14A所示，在步驟11，首先，將基準滾柱3 從所述前端側的開口部 41b側組裝到沿徑向處於相互最接近位置的所述內齒19a的內面與外圈3 之間的空間內。 該基準滾柱34a，其外徑P是按照在所述各內齒19a、外圈33b的成型加工時等沒有尺寸誤差的滾柱作為基準而預先設定的。接著，在步驟12，如圖14B所示，測定所述外圈3 的外周面與滾柱3 之間的間隙C2。在步驟13，判斷所述間隙C2是否在所述容許值Q以內(IOym 40μπι)。SP，雖然由於所述第一滾珠軸承33的製造誤差，特別是由於外圈33b的外徑、所述環狀部件19的內齒19a內徑等的尺寸誤差，有時使所述間隙C2的大小有變化，但當判斷為該間隙C2在預先確定的所述容許值Q以內時，進入步驟14。在此，在將第一滾珠軸承33原樣地安裝的狀態下，由所述擋板6將開口部41b堵塞，且利用螺栓7而與環狀部件19 一起擰緊，從而完成組裝作業。在所述步驟13，當判斷為間隙C2偏離容許值Q時，進入步驟15，選擇外徑不同的外圈33b的第一滾珠軸承33。S卩，例如在所述間隙C2比容許值Q大時，則按照其大小來選擇外徑大的外圈3 的第一滾珠軸承33，在間隙C2比容許值Q小時，則選擇外徑小的外圈3 的第一滾珠軸承 33來替代，以進行間隙的調節作業，設定成為最合適的間隙Cl。然後，將所述擋板6和環狀部件19利用螺栓7 —起擰緊，從而完成組裝作業。本實施方式是調節外圈33b的外周面與滾柱34之間的間隙C2，但這種情況下，也能夠得到與第一實施方式同樣的作用效果。即，能夠確保由於VTC動作中的從凸輪軸2傳遞的交變扭矩等所引起的噪音的降低和良好的控制響應性等。本實施方式，由於也是只要準備多個單一部件即第一滾珠軸承33的外圈3 的外徑不同的第一滾珠軸承33即可，因此，所述間隙調節作業容易。
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[各實施方式共同的作用效果]作為所述第一、第二實施方式共同的作用效果，通過將所述蓋部件3由合成樹脂材料形成而能夠謀求內燃機整體的重量輕，且由於能夠將所述各集電環48a、48b及連接端子49a等設置成一體，因此，製造作業變容易。由於所述減速機構8的滾針軸承28和第一滾珠軸承33配置在徑向的大致同一位置，特別是將所述環狀部件19和滾柱34配置在與滾針軸承28相同的徑向位置，因此，能夠將裝置的軸向長度充分縮短。其結果，能夠謀求裝置的小型化和重量輕。由於所述減速機構8的結構簡單，因此，製造作業和組裝作業容易，能夠充分降低它們的成本。由於所述滾針軸承觀配置在所述環狀部件19的內齒19a的齒面與滾柱34嚙合位置的徑向內周側，因此，能夠將從環狀部件19側向徑向內側作用的大的負載由所述滾針軸承觀來承受。因此，由所述負載引起的彎曲力矩幾乎不向所述馬達輸出軸13作用。因此，能夠得到馬達輸出軸13的始終順利旋轉。由於從潤滑油供給機構將潤滑油始終強制地向所述減速機構8內供給，因此，提高了減速機構8的各部分的潤滑性。即，將潤滑油供給到內齒19a與滾柱34之間、以及滾針軸承觀、第一滾珠軸承33，提高了各滾柱、28b、34和各滾珠之間的潤滑性，使減速機構8 始終進行順暢的相位變換，而且，由於該潤滑油還發揮各部件之間的緩衝功能，因此，能夠更有效地抑制所述擊打聲的產生。特別是在內燃機的驅動過程中，由於從油泵壓送的潤滑油經由所述潤滑油供給機構被始終供給而成為浸漬狀態，因此，能夠抑制所述各滾動體油膜消失的產生。由此，能夠充分減少電動馬達12的初期驅動負載，能夠謀求提高配氣相位正時的控制響應性和降低耗能。從所述減速機構8內部經由所述各油排出孔而向外部排出的潤滑油由於離心力而附著到所述第二滾珠軸承43，且附著到正時鏈輪1的各齒輪部lb，從而能夠效率良好地潤滑這些部位。進而，由於所述馬達輸出軸13和偏心軸部30經由滾針軸承28和第三滾珠軸承35 而被凸輪螺栓10支承，因此，不需要另外設置支承軸，能夠謀求減少部件數量，且由於從軸向直接與凸輪軸2結合，因此，能夠抑制相對於凸輪軸2的徑向的歪斜，而得到高的同軸性。此外，由於通過殼體5而能夠謀求減速機構8與電動馬達12的一體化，且還能夠謀求經由鏈輪本體Ia與正時鏈輪1的一體化，因此，能夠謀求這些各構成部件整體的組件化。因此，能夠實現裝置的軸向及徑向的小型化，而且產品管理容易。此外，由於所述第二油封32對於所述馬達輸出軸13施加摩擦阻力，因此，能夠利用氣門彈簧的彈力等吸收所述凸輪軸2產生的交變扭矩而抑制電動馬達12的負載。此外，通過將所述馬達輸出軸13與偏心軸部30 —體化，與將它們分割的情況比較，而能夠謀求減少部件數量，組裝、製造作業變得容易，根據這一點也能夠謀求降低成本。本發明並不被所述各實施方式的結構所限定，例如，也可以預先準備所述內齒19a 的內徑不同的多個環狀部件19，根據所述間隙的大小來選擇環狀部件19，也可以調節滾柱 34與內齒19a之間的間隙Cl。此外，雖然作為滾動體而使用了滾柱，但根據各構成部件的構造，也可以由滾珠來構成。進而，作為可變氣門裝置並不被各實施方式的配氣相位正時控制裝置所限定，例如，如本申請人之前申請的(日本)特開2010-84716號公報所記載的發明那樣，也可以適用於根據內燃機運轉狀態而使進氣門的提升量和工作角可變的可變氣門裝置。以下說明根據所述實施方式掌握的所述技術方案以外的技術思想。[技術方案a]如技術方案1記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述滾動體是實心圓柱狀的滾柱。根據本發明，通過將滾動體設定成滾柱，而能夠得到內齒與滾珠軸承之間穩定的滾動性。[技術方案b]如技術方案1記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述保持部件的將所述各滾動體隔開保持的保持部具有使所述各滾動體能夠從軸向的至少一側脫出的開口部，在所述滾動體脫出側的軸向端面側，在所述第一部件或所述第二部件的其中之一上自由裝拆地安裝有限制所述各滾動體脫出的擋板。根據本發明，由於通過適當地拆下擋板，而能夠將所述各滾動體從開口部自由更換，因此，在由於磨損等而需要更換該各滾動體時；以及在安裝初期為了間隙管理而需要更換其他滾動體時，容易進行更換作業。[技術方案C]如技術方案b記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述擋板與所述內周嚙合部一起擰緊固定。由於通過裝拆所述擋板而能夠從開口部自由更換滾柱，因此，維修保養性提高。[技術方案d]如技術方案c記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述偏心旋轉體包括從所述電動馬達直接傳遞旋轉力的偏心軸部、以及設置在該偏心軸部外周的軸承部件，在所述擋板的內周固定有與所述偏心軸部的外周面滑動的密封部件，並且，向比該密封部件更位於軸向一側的所述各滾動體側供給潤滑油。利用所述密封部件而能夠限制潤滑油流入電動馬達，且由於積極地向各滾動體供給潤滑油而提高它們的潤滑性，能夠得到正時鏈輪與凸輪軸的相對旋轉相位的順暢變換作用。[技術方案e]如技術方案d記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，將所述電動馬達配置在比所述密封部件更靠軸向另一側的所述滾動體的相反側位置。利用所述密封部件能夠防止向各滾動體側供給的潤滑油向電動馬達側洩漏。[技術方案f] 如技術方案e記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於， 所述電動馬達，在馬達輸出軸的外周設置有轉子，且將所述偏心軸部一體固定在所述馬達輸出軸。通過將馬達輸出軸與偏心軸部一體化而使製造作業和組裝作業變得非常容易，提高部件管理性。[技術方案g]如技術方案f記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述電動馬達是直流電機，其具備設置在殼體內周的永久磁鐵、在所述殼體內部被自由旋轉地支承的所述馬達輸出軸、以及設置在所述轉子的電磁線圈，其中，經由供電用電刷向所述電磁線圈供電。[技術方案h]如技術方案1記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述第一部件和所述第二部件的其中一個被固定在從曲軸傳遞旋轉力的旋轉部， 所述第一部件和所述第二部件的其中另一個被固定在凸輪軸，通過改變所述第二部件相對所述第一部件的相對旋轉相位來變更內燃機氣門的開閉定時。[技術方案i]如技術方案3記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，經由供電用電刷向所述電動馬達供電。由於是使用電刷的電動馬達，因此，能夠謀求降低成本。[技術方案j]如技術方案1記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述第一部件和所述第二部件的其中一個被固定在內燃機本體，另一個被固定在利用旋轉而至少使內燃機氣門的工作角可變的工作角可變機構的控制軸。[技術方案k]如技術方案2記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，設置在所述偏心旋轉體的外周面與內周嚙合部之間的所述滾動體的外周面、與所述偏心軸部的外周面以及所述內周嚙合部之間的徑向的間隙設定為ΙΟμπι 40μπι。[技術方案1]如技術方案2記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述偏心旋轉體包括從所述電動馬達傳遞旋轉力的偏心軸部、以及設置在該偏心軸部外周且所述滾動體抵接在其外周面的旋轉部件，根據所述旋轉部件的外周面與所述內周嚙合部之間的間隙大小，來選擇外徑不同的多個旋轉部件進行組裝。[技術方案m]如技術方案1記載的內燃機可變氣門裝置，其特徵在於，所述偏心軸部在一部分上具有相對旋轉中心偏心的部分，在該偏心的部分固定有所述旋轉部件即滾珠軸承的內圈，根據該滾珠軸承的外圈的外周面與所述內周嚙合部之間的間隙大小，來選擇所述外圈的外徑不同的多個滾珠軸承進行組裝。[技術方案η]一種內燃機的可變氣門裝置的製造方法，其將第一部件與第二部件的相對旋轉位置經由減速機構進行變更，使被氣門彈簧向關閉方向施力的內燃機氣門的工作特性可變，
所述減速機構具備從電動馬達傳遞旋轉力且相對該旋轉中心進行偏心旋轉的偏心旋轉體；一體設置在所述第一部件或第二部件的其中一個且在內周具有嚙合部的內周嚙合部；多個滾動體，其在所述偏心旋轉體的外周自由旋轉地設置在沿周向的大致等間隔的位置，利用所述偏心旋轉體的偏心旋轉而與所述內周嚙合部的嚙合部位向周向移動；以及保持部件，其與所述第一部件或所述第二部件的其中另一個設置成一體，將所述各滾動體自由滾動地保持並且容許該滾動體整體的徑向移動，所述內燃機的可變氣門裝置的製造方法，包括將具有基準外徑的所述滾動體組裝到配置於所述偏心旋轉體的外周面與所述內周嚙合部之間的所述保持部件上；在該組裝狀態下，測定所述滾動體的外周面與所述偏心旋轉體的外周面以及內周嚙合部的內面之間的徑向最大間隙；以及根據該測定結果來選擇外徑合適的所述滾動體並組裝到所述保持部件上。根據該製造方法，由於只是適當地更換滾動體來調節間隙，因此，其調節作業容
易ο[技術方案O]如技術方案η記載的內燃機可變氣門裝置的製造方法，將所述第一部件和所述第二部件的其中一個固定在從曲軸傳遞旋轉力的旋轉部， 將所述第一部件和所述第二部件的其中另一個固定在凸輪軸，由此，通過變更所述第二部件相對所述第一部件的相對旋轉相位，來變更內燃機氣門的開閉定時。[技術方案ρ]一種內燃機的可變氣門裝置的製造方法，將第一部件與第二部件的相對旋轉位置經由減速機構變更，使被氣門彈簧向關閉方向施力的內燃機氣門的工作特性可變，所述減速機構具備從電動馬達傳遞旋轉力且相對該旋轉中心進行偏心旋轉的偏心旋轉體；一體設置在所述第一部件或第二部件的其中一個且在內周具有嚙合部的內周嚙合部；多個滾動體，其在所述偏心旋轉體的外周自由旋轉地設置在沿周向的大致等間隔的位置，利用所述偏心旋轉體的偏心旋轉而與所述內周嚙合部的嚙合部位向周向移動；以及保持部件，其與所述第一部件或所述第二部件的其中另一個設置成一體，將所述各滾動體自由滾動地保持並且容許該滾動體整體的徑向移動，所述內燃機的可變氣門裝置的製造方法，包括向配置在所述內周嚙合部與外徑成為基準的所述偏心旋轉體之間的所述保持部件組裝所述滾動體；測定設置在所述偏心旋轉體的外周面與所述內周嚙合部之間的所述滾動體的外周面、與所述偏心旋轉體的外周面以及所述內周嚙合部的內面之間的徑向最大間隙；以及
根據該測定結果，來選擇外徑合適的所述偏心旋轉體進行組裝。
權利要求
1.一種內燃機的可變氣門裝置，通過變更第二部件相對第一部件的相對旋轉位置，使被氣門彈簧向關閉方向施力的內燃機氣門的工作特性可變，所述內燃機的可變氣門裝置的特徵在於，具備電動馬達，其被根據控制信號控制旋轉狀態；偏心旋轉體，其被從該電動馬達傳遞旋轉力，相對於旋轉中心進行偏心旋轉； 內周嚙合部，其一體設置於所述第一部件或所述第二部件的其中一個，在內周具有嚙合部；多個滾動體，其在所述偏心旋轉體的外周自由旋轉地設置在沿周向的大致等間隔的位置，由於所述偏心旋轉體的偏心旋轉而與所述內周嚙合部的嚙合部位向周向移動；以及保持部件，其一體設置於所述第一部件或所述第二部件的其中另一個，將所述各滾動體之間隔開並且容許滾動體整體的徑向移動；根據所述偏心旋轉體的外周面與所述內周嚙合部之間的間隙的大小，來選擇組裝外徑不同的所述滾動體。
2.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門裝置，其特徵在於， 所述滾動體是實心圓柱狀的滾柱。
3.如權利要求1所述的內燃機的可變氣門裝置，其特徵在於，所述第一部件和所述第二部件的其中一個被固定於從曲軸傳遞旋轉力的旋轉部，所述第一部件和所述第二部件的其中另一個被固定在凸輪軸，通過變更所述第二部件相對所述第一部件的相對旋轉相位，來變更內燃機氣門的開閉定時。
4.一種內燃機的可變氣門裝置，通過變更第二部件相對第一部件的相對旋轉位置，使被氣門彈簧向關閉方向施力的內燃機氣門的工作特性可變，所述內燃機的可變氣門裝置的特徵在於，具備電動馬達，其被根據控制信號控制旋轉狀態；偏心旋轉體，其被從該電動馬達傳遞旋轉力，相對於旋轉中心進行偏心旋轉； 內周嚙合部，其一體設置於所述第一部件或所述第二部件的其中一個，在內周具有嚙合部；多個滾動體，其在所述偏心旋轉體的外周自由旋轉地設置在沿周向的大致等間隔的位置，由於所述偏心旋轉體的旋轉而與所述內周嚙合部的嚙合部位向周向移動；以及保持部件，其一體設置於所述第一部件或所述第二部件的其中另一個，將所述各滾動體之間隔開並且容許滾動體整體的徑向移動；根據所述偏心旋轉體的外周面與所述內周嚙合部之間的間隙大小，來選擇組裝所述外徑不同的多個偏心旋轉體。
5.如權利要求4所述的內燃機的可變氣門裝置，其特徵在於，將夾裝在所述偏心旋轉體的外周面與內周嚙合部之間的所述滾動體的外周面、與所述偏心旋轉體的外周面以及內周嚙合部的內面之間的徑向的最大間隙設定在ΙΟμπι 40μπι 範圍內。
6.如權利要求5所述的內燃機的可變氣門裝置，其特徵在於， 經由供電用電刷向所述電動馬達供電。
7.一種內燃機的可變氣門裝置的製造方法，所述內燃機的可變氣門裝置，通過經由減速機構變更第一部件與第二部件的相對旋轉位置，使被氣門彈簧向關閉方向施力的內燃機氣門的工作特性可變，所述內燃機的可變氣門裝置的製造方法的特徵在於， 所述減速機構具備偏心旋轉體，其被從電動馬達傳遞旋轉力，相對於其旋轉中心進行偏心旋轉； 內周嚙合部，其一體設置於所述第一部件或所述第二部件的其中一個，在內周具有嚙合部；多個滾動體，其在所述偏心旋轉體的外周自由旋轉地設置在沿周向的大致等間隔的位置，由於所述偏心旋轉體的偏心旋轉而與所述內周嚙合部的嚙合部位向周向移動；以及保持部件，其一體設置於所述第一部件或所述第二部件的其中另一個，將各所述滾動體滾動自由地保持並且容許該滾動體整體的徑向移動； 所述內燃機的可變氣門裝置的製造方法，包括將具有基準外徑的所述滾動體組裝到配置於所述偏心旋轉體的外周面與所述內周嚙合部之間的所述保持部件上；在該組裝狀態下，測定所述滾動體的外周面、與所述偏心旋轉體的外周面以及內周嚙合部的內面之間的徑向最大間隙；根據該測定結果來選擇外徑合適的所述滾動體並組裝到所述保持部件上。
8.如權利要求7所述的內燃機的可變氣門裝置的製造方法，其特徵在於，所述第一部件和所述第二部件的其中一個被固定於從曲軸傳遞旋轉力的旋轉部，所述第一部件和所述第二部件的其中另一個被固定在凸輪軸，通過變更所述第二部件相對所述第一部件的相對旋轉相位，來變更內燃機氣門的開閉定時。
9.一種內燃機的可變氣門裝置的製造方法，所述內燃機的可變氣門裝置，通過經由減速機構變更第一部件與第二部件的相對旋轉位置，使被氣門彈簧向關閉方向施力的內燃機氣門的工作特性可變，所述內燃機的可變氣門裝置的製造方法的特徵在於，所述減速機構具備偏心旋轉體，其被從電動馬達傳遞旋轉力，相對於其旋轉中心進行偏心旋轉； 內周嚙合部，其一體設置於所述第一部件或所述第二部件的其中一個，在內周具有嚙合部；多個滾動體，其在所述偏心旋轉體的外周自由旋轉地設置在沿周向的大致等間隔的位置，由於所述偏心旋轉體的偏心旋轉而與所述內周嚙合部的嚙合部位向周向移動；以及保持部件，其一體設置於所述第一部件或所述第二部件的其中另一個，將各所述滾動體滾動自由地保持並且容許該滾動體整體的徑向移動； 所述內燃機的可變氣門裝置的製造方法，包括將所述滾動體組裝到配置在所述內周嚙合部、與外徑成為基準的所述偏心旋轉體之間的所述保持部件上；測定設置在所述偏心旋轉體的外周面與所述內周嚙合部之間的所述滾動體的外周面、 與所述偏心旋轉體的外周面以及所述內周嚙合部的內面之間的徑向最大間隙； 根據該測定結果，來選擇組裝外徑合適的所述偏心旋轉體。
全文摘要
本發明提供一種內燃機的可變氣門裝置，能夠充分抑制減速機構工作過程中產生擊打聲。將電動馬達的正反旋轉力減速並傳遞給凸輪軸(2)的減速機構(8)具備與馬達輸出軸(13)設置成一體的偏心軸部(33)、與正時鏈輪(1)設置成一體的環狀部件(19)、設置在該環狀部件內周側所具有的內齒(19a)與滾珠軸承(33)的外圈(33b)之間的多個滾柱(34)、設置在凸輪軸側而將各滾柱之間隔開並且容許滾柱整體的徑向移動的保持器(41)，根據所述滾柱與內齒之間的間隙大小來選擇外徑不同的多個滾柱進行組裝，以調節成最合適的間隙。由此，抑制動作中產生擊打聲。
文檔編號F01L1/348GK102235198SQ20111006569
公開日2011年11月9日 申請日期2011年3月18日 優先權日2010年4月28日
發明者山中淳史, 川田真市, 田所亮 申請人:日立汽車系統株式會社