本发明涉及内燃机用可变阀驱动(VVA)装置，其用于根据发动机的工况来控制进排气阀的开启/关闭。

日本文献P2001-329811A公开了一种内燃机用的典型可变阀驱动(VVA)装置。该VVA装置包括分别设置在进排气凸轮轴前端的各相位变换装置，曲轴的扭矩通过一传动链传递给各相位变换装置。该进气侧相位变换装置包括一个处于一壳体内并通过传动链直接将曲轴的扭矩传递给它的输入驱动链轮或转子，和一个进气侧传动链轮或转子，该进气侧传动链轮或转子是一个与该输入驱动链轮或转子分离并隔开的元件。在另一方面，该排气侧相位变换装置包括一个处于一壳体内并与该进气侧传动链轮的外径相同的传动链轮或转子。该传动链在这两个传动链轮之间形成循环。
由于四冲程发动机的凸轮轴相对于曲轴的转速比为1∶2，因此该相位变换装置的输入驱动链轮的外径(齿数)由曲轴侧链轮的外径(齿数)确定。因此，尽管这两个传动链轮的尺寸能借助于简单地将其外径(齿数)设置为相同的值来降低到某一数值，但该输入驱动链轮的外径(齿数)不能自由地降低。因此，当采用上述VVA装置时，即使在具有设置得彼此靠近的进排气凸轮轴的发动机布置中，曲轴的扭矩也能传递给该进气侧排气侧相位变换装置。
一个与排气凸轮轴一体构成的叶片转子可相对旋转地装纳在该排气侧相位变换装置的壳体中，其中，传动链轮沿外周边设置。该叶片转子包括凸起地设置在该外周边从而将该壳体的内部空间分成前室和后室的各叶片。有选择地从该前室和后室提供/排出工作流体，可以使该叶片转子和壳体之间产生合适的相对转动。然而，在这种所谓的叶片型相位变换装置中，叶片转子常常由于发动机停机或启动时因工作流体压力低而需要调节凸轮轴扭矩，因此被迫向后移至迟后位置。所以在排气侧使用相位变换装置会损害发动机的平稳启动。因此，在这种VVA装置中，在该排气侧相位变换装置的前端设置一个用作回位弹簧的螺旋弹簧，用于将该叶片转子偏压至提前位置，这样在发动机停机或启动时就可以利用该螺旋弹簧的偏压力将该叶片转子偏压至提前位置。

在日本文献P2001-329811A中公开的VVA装置中，由于螺旋弹簧设置在该排气相位变换装置的前端，并且该排气侧相位变换装置的前端部分向前凸出的长度为该螺旋弹簧的安装空间，从而从整体上增加了发动机机体的长度，这将导致降低其在车辆上的安装性。
因此，本发明的目的是提供一种用于内燃机的VVA装置，该装置可以使内燃机平稳启动而不增加排气侧相位变换装置的轴向长度，并改善带有这种相位变换装置的发动机在车辆中的安装性能。
本发明总体上是提供一个用于内燃机的可变阀驱动装置，该装置包括：一根驱动进气阀的进气凸轮轴；一根驱动排气阀的排气凸轮轴；一个设置在该进气凸轮轴一端的进气侧相位变换装置，该进气侧相位变换装置用于改变曲轴和进气凸轮轴之间的相对旋转相位；一个设置在排气凸轮轴一端的排气相位变换装置，该排气相位变换装置用于改变曲轴和排气凸轮轴之间的相对相位；一个连接到该进气侧相位变换装置上的输入驱动转子，该输入驱动转子用于接收该曲轴的扭矩；一个设置在该进气侧相位变换装置上的进气侧传动转子，该进气侧传动转子布置得比该输入驱动转子更靠近进气凸轮轴，该进气侧传动转子的外径小于该输入驱动转子的外径，该进气侧传动转子与该输入驱动转子一起旋转；一个用于接收该进气侧传动转子的扭矩的排气侧传动转子，该排气侧传动转子的外径与该进气侧传动转子的外径相同；一个直径减小的部分设置在该排气侧相位变换装置和排气侧传动转子之间；及当排气侧相位变换装置的相位从发动机启动状态开始改变时，一个将排气凸轮轴相对曲轴偏压至提前方向的偏压件，该偏压件具有一减小的直径，该偏压件布置在该直径减小部分的外周边上。
附图说明
本发明的其他目的可以因下述参考各附图的说明变得更清楚明了，其中：图1是一个沿图2中剖分线1-1剖取的剖视图并示出了一个用于本发明的内燃机的VVA装置；图2是一个表示该VVA装置去除一阀正时控制盖的前视图；图3是一个沿图1中剖分线3-3剖取的端视图；及图4是一个沿图1中剖分线4-4剖取并类似于图3的视图。

参见各附图，将对一种具体实施本发明的内燃机用的VVA装置进行说明。
参见图1，发动机包括支承在机体3上的进排气凸轮轴1，2。各凸轮(未示出)一体地安装在各凸轮轴1，2上，以便根据各凸轮轴1，2的旋转驱动各气缸的各气阀或进排气阀。
进气侧和排气侧相位变换装置4，5安装在各凸轮轴1，2的前端，以便根据发动机的工况控制曲轴(未示出)和各凸轮轴1，2之间的相对旋转相位。进气侧相位变换装置4包括一壳体6和输入驱动链轮或与之一起形成的转子7。曲轴的扭矩通过在输入驱动链轮7之间形成循环回路的传动链8(参见图2)传递给壳体6。由于输入驱动链轮7相对曲轴侧链轮以1∶2的比例旋转，因此输入驱动链轮7的外径设置得其齿数是该曲轴侧链轮的齿数的两倍。
在图示实施例中，进排气凸轮轴1，2平行设置且相互靠近。扭矩从曲轴传递到凸轮轴，并由一传动链10(参见图2)从进气侧相位变换装置4的壳体6(以下称之为“进气侧壳体6”)传递到排气侧相位变换装置5的壳体9(以下称之为“排气侧壳体9”)。具体地，进气侧传动链轮或转子11的外直径小于输入驱动链轮7的外直径，在该进气侧传动链轮或转子11比该输入驱动链轮7更靠近进气凸轮轴1的位置形成一进气侧壳体6。排气侧传动链轮或转子12的外直径(齿数)与该进气侧传动链轮11的相等，该排气侧传动链轮或转子12在对应于链轮11的轴向位置形成有一排气侧壳体9。传动链10在该进气侧和排气侧传动链轮11，12之间形成循环回路。
进气侧和排气侧相位变换装置4，5具有基本上相同的结构，并由液压压力控制旋转。因此，首先说明进气侧相位变换装置4的结构，接着说明排气侧相位变换装置5的结构，主要是说明这两者之间结构上的不同点。
参见图1和3，进气侧相位变换装置4包括：具有输入驱动链轮7和形成在外周边上的进气侧传动链轮11的进气侧壳体6，一个由凸轮螺栓14整体连接到进气凸轮轴1上的叶片转子15，该转子15具有组装在一起的进气侧壳体6，从而可以按要求旋转，及一个用于提供/排出工作流体以保证叶片转子15和进气侧壳体6之间根据发动机工况进行相对旋转的液压提供/排出措施或装置16。
参见图3，进气侧壳体6包括四个隔壁17，各隔壁由从圆周壁的内周面沿径向向内延伸形成的等间隔截头锥形部分构成。输入驱动链轮7和进气侧传动链轮11轴向隔开地布置在进气侧壳体6的圆周壁的后侧外周面上。
叶片转子15包括一个布置在进气侧壳体6的中心，并具有一个外周面(各隔壁17的前端与该外周面滑动接触)的转子主体21，四个叶片22从该转子主体21沿径向向外凸伸，一个根部23从转子主体21的一侧朝该进气凸轮轴1延伸。每个叶片22都布置在进气侧壳体6的相邻隔壁17之间，从而将各隔壁17之间的空间分成提前和迟后腔室24，25。根部23被设置得通过进气侧壳体6连接到进气凸轮轴1上，并用于将壳体6可旋转地支承在该贯通部处。
形成在该叶片转子15前表面中心的是一个连接孔27，其中如后面要说明的那样，一供给/排出杆26可相对旋转地相互啮合，并且通过该供给/排出杆26，工作流体从提前和迟后室24，25供给/排出。
该供给/排出杆26形成得使一阀正时控制盖28的内部连接到一个轴向凸伸的气缸盖前端上，并具有分别与提前和迟后腔室24，25流体连通的内通道28a，28b。
参见图1，液压供给/排出装置16包括：用于从进气侧相位变换装置4的提前和迟后腔室24，25中供给/排出工作流体的第一和第二液压通道29，30；用于从排气侧相位变换装置5的提前和迟后腔室124，125中供给/排出工作流体的第三和第四液压通道129，130；一个用于将第一和第二液压通道29，30切换到与供给通道31，排出通道32和一保持位置之一相连的进气侧电磁换向阀33；和一个用于将第三和第四液压通道129，130切换到与供给通道131，排出通道132和一保持位置之一相连的排气侧电磁换向阀133。一油底壳34设置在该发动机的底部，并且一油泵35设置用于提供该油底壳34中的工作流体。一电控单元(ECU)36用于控制电磁转向阀33，133。
排气侧相位变换装置5包括排气侧壳体9，一叶片转子115，与进气侧相位变换装置4共用的液压供给/排出装置16，和一个用作回位弹簧并对该叶片转子115和排气侧壳体9施加偏压使之处于提前位置的扭转螺旋弹簧38。
参见图1和4，叶片转子115包括一个设置在排气侧壳体9中心的转子主体121，四个从该转子主体121沿径向朝外凸伸的叶片122，和一个从该转子主体121朝排气凸轮轴2延伸的根部123。根部123的端表面由凸轮螺栓114连接到排气凸轮轴2的一端部。形成在叶片转子115前表面中心的是一个连接孔127，在该连接孔中，一个供给/排出杆126凸伸地形成有阀正时控制盖28的内侧，相对彼此可旋转地啮合。
参见图1，排气侧壳体9包括：一个用于装纳叶片转子115的各叶片122的主壳体39，一个具有一外周边的传动体40，该外周边构成带有排气侧传动链轮12，和一个从该主壳体39开始沿轴向延伸并将该主壳体39连接到传动体40上的直径减小部41。参见图4，该主壳体39包括四个等间距的截头锥形隔壁117，各隔壁构成带有从内周面沿径向向内凸伸的圆周壁，从而在该叶片转子115的每个叶片122的两侧限定构成提前和迟后腔室124，125。各提前和迟后腔室124，125通过供给/排出杆126分别与形成的内通道128a，128b连通，并从此处连接到该液压供给/排出装置16的第三和第四液压通道129，130上。
叶片转子115的根部123布置得穿过该直径减小部41和排气侧壳体9的传动体40，以便连接到排气凸轮轴2上，并用于将壳体9可旋转地支承在该贯通部分处。扭转螺旋弹簧38设置在排气侧壳体9的直径减小部分41的外周边上。该扭转螺旋弹簧38在主壳体39一侧具有一个与该直径减小部分41结合的第一端部38a，在传动体40一侧具有一个第二端部38b，该第二端部38b布置得穿过一个形成在该直径减小部分41中的圆周槽42中并与叶片转子115的根部123结合。
扭转螺旋弹簧38按如此的方式组装在一起，以致于当排气侧相位变换装置5处于发动机启动状态时，即最大的相位提前状态时，其直径增加最多；当发动机启动后相位改变到提前方向时，借助于排气侧壳体9和叶片转子115之间的相对旋转，其直径减小。扭转螺旋弹簧38的第一端38a的侧面与该主壳体39的侧面可滑动地接触，因此可以防止扭转螺旋弹簧38翻倒。这就保证扭转螺旋弹簧38在任何时候都可以获得稳定的弹簧特性。
排气侧壳体9的传动体40在直径减小部41的前端范围内结合，并由一螺栓或固紧装置43沿轴向固定。由于排气侧传动链轮12的直径比扭转螺旋弹簧38的大，因此借助于将该扭转螺旋弹簧38连接到直径减小部分41上，然后利用螺栓43固紧该传动体40，可以方便地将该装置组装起来。
设置一种润滑流体供给通道(未示出)，用来一直将润滑流体供给该输入驱动链轮7、和与传动链8，10相关的进气侧及排气侧传动链轮11，12。
参见图1，一锁定机构50用于在发动机停机或类似情况时将进气侧壳体6和叶片转子15锁定在最大迟后状态，而一锁定机构51用于在发动机停机或类似情况时将排气侧壳体9和叶片转子115锁定在最大提前状态。
下面描述图示实施例的工作情况。当工作的发动机停机时，液压供给/排出装置16的液压压力逐渐降低。然后，进气侧和排气侧相位变换装置4，5借助于调节凸轮轴1，2的扭矩，例如因凸轮形线和气阀弹簧的弹性力产生的扭矩脉动，迫使叶片转子15，115改变到迟后位置。
然后，借助于调节扭矩，利用进气侧相位变换装置4，使叶片转子15相位后移至迟后位置，并由锁定机构50锁定在最大迟后位置。
在另一方面，利用排气相位变换装置5，扭转螺旋弹簧38的弹性力抵抗该调节扭矩使叶片转子115移回至提前位置。并且当叶片转子115移回至最大提前位置时，排气侧相位变换装置5由锁定机构51锁定在与进气侧相位变换装置4相同的位置。
因此，在发动机再启动时，进气侧和排气侧相位变换装置4，5都处于适合于发动机再启动的状态。
当发动机再启动时，曲轴的扭矩通过传动链8传递给输入驱动链轮7，然后传递给进气侧壳体6，它通过传动链10从进气侧传动链轮11继续传递给排气侧传动链轮12。这样，进气侧和排气侧壳体6，9在曲轴的扭矩作用下同步旋转。在发动机启动的初始阶段，由于进气侧相位变换装置4和排气侧相位变换装置5分别保持在最大迟后位置和最大提前位置，因此进气凸轮轴1和排气凸轮轴2分别以迟后和提前正时开启并关闭发动机各气阀。
发动机启动后，当电磁转换阀33的工作使进气侧供给通道31和排出通道32与提前和迟后腔室24，25保持流体连通，排气侧供给通道131与排出通道132与迟后和提前室125，124保持流体连通，进气侧和排气侧相位变换装置4，5的叶片15，115分别旋转到最大提前位置和最大迟后位置。
在图示实施例中，进气侧和排气侧相位变换装置4，5布置在凸轮轴1，2的前端相互靠近。具体地，进气侧壳体6的输入驱动链轮7包括一个朝排气侧壳体9大凸伸体。然而，位于主壳体39和排气侧传动链轮12(传动体40)之间的直径减小部分41，在对应于进气侧壳体6的输入驱动链轮7的凸伸体的位置处，设置到排气壳体9上，因此确保具有一个在直径减小部分41的外周边范围内某些轴向宽度的环行间隙。
在图示实施例中，使用直径减小部分41的外周边范围内的环行间隙，用于偏压叶片转子115到提前方向的扭转螺旋弹簧38设置在该间隙中，从而可以避免排气相位变换装置5因安装回位弹簧而沿轴向大大朝外凸伸带来的不方便。扭转螺旋弹簧38能被布置在直径减小部分41中的理由，不但是因为该扭转螺旋弹簧38轴向长度大，径向变形量相对较小，而且是因为当相位从发动机启动状态开始改变时，扭转螺旋弹簧38布置得使直径减小。具体地，由于扭转螺旋弹簧38在发动机启动时外径最大，扭转螺旋弹簧38最初用于防止它在初始状态时与输入驱动链轮7产生干扰而进行的简单设定，可以确保防止因该扭转螺旋弹簧38在排气侧相位变换装置5工作期间与输入驱动链轮7产生的干扰而形成的不便。
在图示实施例中，排气相位变换装置5的轴向长度能降低，因此缩短了包含相位变换装置5的整个发动机机体的长度，从而导致改善该装置在车辆上的可安装性。
此外，在图示实施例中，扭转螺旋弹簧38布置在直径减小部分41的外周边，具有一个优点，即该扭转螺旋弹簧38在直径减小的方向的过度变形可以由该直径减小部分41限制。
此外，在图示实施例中，由于将润滑流体供给各链轮7，11，12，因此不但各链轮7，11，12和传动链8，10之间的啮合部分肯定能被润滑，而且扭转螺旋弹簧38也能由各链轮7，11，12飞溅起的润滑流体润滑。这样就使得扭转螺旋弹簧38产生顺利的柔性变形，并防止因产生的磨损和磨损粉末改变弹簧性能。
如上所述，按照本发明，由于用作回位弹簧的扭转螺旋弹簧，布置在排气侧相位变换装置的主壳体和排气侧传动转子之间的直径减小部分的外周边周围的环行空间中，因此该回位弹簧的安装空间不会从该排气侧相位变换装置朝外凸伸。扭转螺旋弹簧能布置在直径减小部分的外周边的理由是，当相位从发动机的启动状态开始变化时，扭转螺旋弹簧布置得使直径减小，因此与进气侧相位变换装置的输入驱动转子(它与直径减小部分对着)不会产生干扰。因此，该装置的轴向整体长度能降低，从而导致改善其在车辆上的安装性能。此外，由于扭转螺旋弹簧设置在该直径减小部分的外周边上，因此带来的一个优点是该扭转螺旋弹簧在直径减小方向上的过度变形会受到该直径减小部分限制。
此外，由于供给各链轮的润滑流体因各链轮的旋转而飞溅到该扭转螺旋弹簧上，因此不需要设置多余的润滑机构就可以肯定地对该扭转螺旋弹簧减小润滑。这不但可以使该扭转螺旋弹簧的直径平滑地减小和增加，而且可以防止因产生的磨损和磨损粉末改变该扭转螺旋弹簧的性能。
此外，该扭转螺旋弹簧的端部翻倒也会受到由排气侧相位变换装置的主壳体的侧表面限制，从而使该扭转螺旋弹簧的弹簧特性保持一直稳定。
此外，扭转螺旋弹簧沿提前方向的偏压力肯定施加在排气相位变换装置的壳体和带有设置在直径减小部分的外周边上的扭转螺旋弹簧的叶片转子之间。此外，形成在直径减小部分上的圆周槽的结构非常简单，便于安装该扭转螺旋弹簧，使得该装置的制造成本降低。
此外，扭转螺旋弹簧布置在直径减小部分的外周边上并与该直径减小部分和叶片转子的根部啮合之后，排气侧传动转子能安装到该直径减小部分上，从而提供优良的组装性能。
在已经结合图示实施例说明的发明中，请注意本发明并不限于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以作出各种变形和修改。在图示实施例中，作为示例的方式，进气侧相位变换装置4包括与排气侧相位变换装置5相同的液压驱动的所谓叶片型装置。可选择地，进气侧相位变换装置4可以包括一个其他类型，诸如电磁类型的装置。此外，在图示实施例中，输入驱动装置和进气侧及排气侧传动转子包括与传动链8，10啮合的链轮7，11，12。可选择地，各转子包括与皮带结合的各皮带轮。
2003年8月8日申请的日本专利申请P2003-289671的全部教导作为参考结合在本文中。