專利名稱：使具有中心安裝滑閥的凸輪相位器排氣的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變凸輪軸定時(shí)系統(tǒng)領(lǐng)域。尤其是，本發(fā)明涉及一種使可變凸輪軸定時(shí)系統(tǒng)的空氣流出的排氣機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)利用不同的機(jī)構(gòu)來(lái)改變凸輪軸和曲軸之間的角度，以改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能或降低排放。這些可變凸輪軸定時(shí)(VCT)系統(tǒng)中的大部分在發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)凸輪軸(或在多凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中的多個(gè)凸輪軸)上使用了一個(gè)或多個(gè)“葉片相位器”。在大多數(shù)情況下，上述相位器具有一個(gè)帶有一個(gè)或多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子，上述轉(zhuǎn)子安裝在凸輪軸的端部，由一個(gè)具有葉片腔室的殼體圍繞，葉片配合在上述腔室中。葉片也可以安裝在轉(zhuǎn)子上，或者殼體中的上述腔室內(nèi)。上述殼體外周形成鏈輪齒、皮帶輪或齒輪，以接受通常來(lái)自凸輪軸(通常是鏈、皮帶或齒輪)的驅(qū)動(dòng)。上述相位器使用發(fā)動(dòng)機(jī)油作為工作流體，上述流體被引入到葉片兩側(cè)的油室中，從而使凸輪軸相對(duì)于曲軸的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。
因?yàn)橄辔黄鞑荒鼙涣己玫孛芊?，所以它們受到引入系統(tǒng)中空氣的影響。當(dāng)空氣存在于相位器中，它可能會(huì)導(dǎo)致葉片的發(fā)出卡嗒卡嗒聲、難于保持相位角和完整滯后響應(yīng)。在現(xiàn)有技術(shù)中，存在于系統(tǒng)中的空氣通過(guò)反向轉(zhuǎn)矩而壓縮在葉片中或被允許通過(guò)密封件逸出。現(xiàn)有技術(shù)沒(méi)有提供一種有效的實(shí)用方式來(lái)去除存在于相位器中的空氣。
在一個(gè)可變凸輪定時(shí)(VCT)系統(tǒng)中，凸輪軸上的定時(shí)齒輪由一個(gè)作為“相位器”被公知的變角耦合機(jī)構(gòu)取代，該變角耦合機(jī)構(gòu)具有一個(gè)與凸輪軸相連的轉(zhuǎn)子和一個(gè)與定時(shí)齒輪相連(或與之一起形成)的殼體，這允許凸輪軸在角度范圍限制內(nèi)旋轉(zhuǎn)，和定時(shí)齒輪無(wú)關(guān)，從而改變凸輪軸和曲軸的相對(duì)定時(shí)。如本文所使用的術(shù)語(yǔ)“相位器”包括殼體和轉(zhuǎn)子，以及所有控制殼體與轉(zhuǎn)子的相對(duì)角位置以允許凸輪軸定時(shí)與曲軸錯(cuò)開(kāi)的部件。應(yīng)該理解，在任何一種多凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中，同現(xiàn)有技術(shù)那樣，在每一個(gè)凸輪軸上都會(huì)有一個(gè)相位器。
現(xiàn)在有三種普通類型的相位器，即凸輪轉(zhuǎn)矩致動(dòng)(CTA)的相位器、油壓致動(dòng)(OPA)的相位器和扭矩或轉(zhuǎn)矩協(xié)助(TA)的相位器。在一個(gè)CTA相位器中，可變凸輪定時(shí)系統(tǒng)使用在凸輪軸中由于打開(kāi)和關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)閥的力所導(dǎo)致的反向轉(zhuǎn)矩來(lái)移動(dòng)葉片?？刂崎y設(shè)置用于允許流體在腔室之間流動(dòng)以使葉片運(yùn)動(dòng)，或止動(dòng)油的流動(dòng)以將葉片鎖定就位。該CTA相位器具有油輸入，以補(bǔ)償由于泄漏造成的損失，但是不使用發(fā)動(dòng)機(jī)油壓來(lái)運(yùn)動(dòng)相位器。
在OPA或TA相位器中，發(fā)動(dòng)機(jī)油壓在提前或延遲腔室中從葉片的一側(cè)施加到另一側(cè)，以運(yùn)動(dòng)葉片。TA相位器或者在通入每一腔室的每一條供給管路中加入一個(gè)止回閥，或者在通向滑閥的發(fā)動(dòng)機(jī)油管路中加入一個(gè)止回閥。這些止回閥阻止了由于轉(zhuǎn)矩造成的油壓脈沖向油系統(tǒng)中的回流，并防止葉片由于反向轉(zhuǎn)矩而向回運(yùn)動(dòng)。允許葉片由于前向轉(zhuǎn)矩效果而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)。
在所有這三種相位器中，即OPA、CTA或TA中，滑閥控制油，從而該油被允許進(jìn)入葉片腔室和從中流出。閥芯通過(guò)其臺(tái)肩的位置控制油的進(jìn)入和流出。閥芯的位置由一個(gè)應(yīng)力螺線管或一個(gè)壓差控制系統(tǒng)(DPCS)控制，該螺線管可以是機(jī)械的、電的或可變的。滑閥受到彈簧的影響而向該應(yīng)力螺線管運(yùn)動(dòng)。滑閥通常位于轉(zhuǎn)子中的一個(gè)孔內(nèi)。

發(fā)明內(nèi)容
一種用于具有至少一個(gè)凸輪軸的內(nèi)燃機(jī)的可變凸輪軸相位調(diào)節(jié)裝置(相位器)。該相位器具有一個(gè)具有用于接受驅(qū)動(dòng)力的外周的殼體和一個(gè)與同軸地位于上述殼體內(nèi)的凸輪軸相連接的轉(zhuǎn)子。該殼體和轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)，以轉(zhuǎn)換凸輪軸和曲軸的相對(duì)角位置。該滑閥包括一個(gè)可滑動(dòng)地安裝在該轉(zhuǎn)子中一個(gè)孔內(nèi)的閥芯。在該閥芯中設(shè)置有一個(gè)腔室，該腔室具有一個(gè)與其中安裝有閥芯的孔連通的輸入通道、一個(gè)與外部連通的輸出通道和一種氣流限制結(jié)構(gòu)。通過(guò)該氣流限制結(jié)構(gòu)可以防止液壓流體從上述與該孔連通的輸入通道與外部連通。該氣流限制結(jié)構(gòu)在上述與該孔連通的輸入通道中，或者在上述與外部連通的輸出通道中。


圖1簡(jiǎn)要示出了一個(gè)使中心安裝滑閥排氣的排氣機(jī)構(gòu)。
圖2簡(jiǎn)要示出了一個(gè)使中心安裝滑閥排氣的另一種替代排氣機(jī)構(gòu)。
圖3簡(jiǎn)要示出了另一種排氣機(jī)構(gòu)。
圖4簡(jiǎn)要示出了一個(gè)使中心安裝滑閥排氣的又一種替代排氣機(jī)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
圖1示出了一個(gè)可變凸輪定時(shí)相位器的滑閥?；y109居中地位于轉(zhuǎn)子(未示出)中?；y109由一個(gè)圓柱形件112和一個(gè)可往復(fù)滑動(dòng)的閥芯104構(gòu)成。閥芯104在其相對(duì)兩端具有圓柱形臺(tái)肩104a和104b。臺(tái)肩104a和104b密合裝配在圓柱形件112內(nèi)并如此就位，從而當(dāng)相位器處于零位時(shí)，臺(tái)肩104a、104b分別阻止液壓流體向進(jìn)入管路111、113的進(jìn)入/流出，如圖1、2和4所示。閥芯相對(duì)于進(jìn)入管路111、113的位置受到彈簧116和致動(dòng)器103的影響。在管路中的液壓流體優(yōu)選為發(fā)動(dòng)機(jī)油。
在閥芯104中設(shè)置有一個(gè)中空的中心腔室206。該中空的中心腔室與一個(gè)排氣通道208相連。該排氣通道從該中空的中心腔室徑向向外垂直走向。由于閥芯104的轉(zhuǎn)動(dòng)，比空氣重的液壓流體運(yùn)動(dòng)到滑閥109的外周，例如運(yùn)動(dòng)到空腔114。存在于滑閥109中的、比液壓流體輕的空氣就被推入中心腔室206。液壓流體通過(guò)供給管路210被引入滑閥109中。
在中心腔室206中設(shè)置有一個(gè)止回閥200和一個(gè)插塞110。插塞110位于中心腔室的離彈簧116最近的端部。插塞110緊密裝配在中心腔室206中。與插塞110相對(duì)的止回閥200具有一個(gè)環(huán)形座，以允許空氣從中心腔室206向排氣通道208流動(dòng)，該排氣通道通向可變凸輪軸定時(shí)系統(tǒng)的外部。由球200c阻止進(jìn)入該系統(tǒng)的空氣從排氣通道208流入中心腔室206，該球可彈性復(fù)位地推動(dòng)座200a。止回閥200也防止液壓流體從中心腔室206(如果存在的話)向排氣通道208流動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)斷時(shí)，止回閥200關(guān)閉并防止其從排氣通道208流出。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，止回閥200打開(kāi)并明顯阻止流動(dòng)，以使油泄漏最小。因此，止回閥200允許空氣沿一個(gè)方向流出或逸出，即收集在中心腔室206中的空氣通過(guò)排氣通道208釋放，消除了保持相位角的滯后、擺動(dòng)和任何難于保持相位角的情況。
止回閥200優(yōu)選具有一個(gè)2到3psi的打開(kāi)壓力，該壓力小于相位器鎖銷工作所需的最小壓力。例如，如果可變凸輪軸定時(shí)系統(tǒng)的鎖銷在6psi時(shí)釋放，止回閥200的打開(kāi)壓力便優(yōu)選為3psi。止回閥200的打開(kāi)壓力確保止回閥200在鎖銷釋放時(shí)打開(kāi)并排氣。因此，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始起動(dòng)時(shí)，收集在油箱中的空氣從止回閥200逸出，直到液壓流體填充相位器并產(chǎn)生足以釋放鎖銷的壓力。
圖2示出了一個(gè)替代實(shí)施例。在滑芯104的中心腔室206中設(shè)置有一個(gè)燒結(jié)金屬插塞300和插塞100。滑芯104的中心腔室206與排氣通道208相連，該排氣通道通向可變凸輪軸定時(shí)系統(tǒng)的外部。插塞110位于中心腔室206中離彈簧116最近的端部。插塞110緊密裝配在中心腔室206中。該實(shí)施例的燒結(jié)金屬插塞用于替換前一個(gè)實(shí)施例中的止回閥200。燒結(jié)金屬插塞300是多孔的，以允許空氣通過(guò)排氣通道208逸出。燒結(jié)金屬插塞300的孔優(yōu)選小得足以可以明顯阻止液壓流體通過(guò)燒結(jié)金屬插塞300流到排氣通道208中。由于閥芯104的轉(zhuǎn)動(dòng)，比空氣重的液壓流體運(yùn)動(dòng)到滑閥109的外周，例如運(yùn)動(dòng)到空腔114。存在于滑閥109中的、比液壓流體輕的空氣被推入中心腔室206。空氣從中心腔室206通過(guò)燒結(jié)金屬插塞300的孔運(yùn)動(dòng)到排氣通道208中，空氣在該排氣通道中從可變凸輪軸定時(shí)系統(tǒng)中排出。
圖3示出了另一種用于中心安裝滑閥的排氣機(jī)構(gòu)。該中心安裝的滑閥包含有一個(gè)曲折路徑排氣插塞400和插塞110。插塞110位于中心腔室206中離彈簧116最近的端部。插塞110緊密裝配在中心腔室206中。曲折路徑排氣插塞400的位置與插塞110相對(duì)。曲折路徑排氣插塞400允許空氣經(jīng)過(guò)曲折路徑排氣插塞400進(jìn)入排氣通道208，并明顯阻止液壓流體經(jīng)過(guò)該插塞的流動(dòng)。曲折路徑排氣插塞400可以是一種桶形螺桿類型的插塞、一種在表面上帶有螺旋路徑的塑料盤或者是其它帶有小路徑的類似材料。在圖3中簡(jiǎn)要示出了中心腔室206的內(nèi)容。
由于閥芯104的轉(zhuǎn)動(dòng)，比空氣重的液壓流體運(yùn)動(dòng)到滑閥109的外周，例如運(yùn)動(dòng)到空腔114。存在于滑閥109中的、比液壓流體輕的空氣被推入中心腔室206。空氣從中心腔室206通過(guò)燒結(jié)金屬插塞300的孔運(yùn)動(dòng)到排氣通道208中，空氣在該排氣通道中從可變凸輪軸定時(shí)系統(tǒng)中排出。
圖4示出了又一種用于中心安裝滑閥的排氣機(jī)構(gòu)?；y109中心位于轉(zhuǎn)子(未示出)?；y109由一個(gè)圓柱形件112和一個(gè)可往復(fù)滑動(dòng)的閥芯104構(gòu)成。閥芯104在其相對(duì)兩端具有圓柱形臺(tái)肩104a和104b。臺(tái)肩104a和104b密合裝配在圓柱形件112內(nèi)并如此就位，從而當(dāng)相位器處于零位時(shí)，臺(tái)肩104a、104b分別阻止液壓流體向進(jìn)入管路111、113的進(jìn)入/流出，如圖4所示。閥芯相對(duì)于進(jìn)入管路111、113的位置受到彈簧116和應(yīng)力螺線管103的影響。
在閥芯104的中心是細(xì)通道510，該通道在閥芯104的整個(gè)中心寬度上延伸。垂直延伸通過(guò)該滑閥的是一個(gè)排氣通道520。排氣通道520與在閥芯104中心寬度上延伸的通道510相交?？梢苑乐挂簤毫黧w進(jìn)入圍繞著彈簧116區(qū)域中的插塞110還可以防止防止排氣通道520在閥芯104的整個(gè)水平長(zhǎng)度上延伸。細(xì)通道510包含有一個(gè)金屬絲，該金屬絲比細(xì)通道510的直徑只是小一英寸的千分之幾，以便允許存在于系統(tǒng)中的空氣具有一個(gè)通道進(jìn)入閥芯的中心。由于閥芯104的轉(zhuǎn)動(dòng)，比空氣重的液壓流體運(yùn)動(dòng)到滑閥109的外周，例如運(yùn)動(dòng)到空腔114。存在于滑閥109中的、比液壓流體輕的空氣被推動(dòng)經(jīng)過(guò)包含有金屬絲的細(xì)通道510進(jìn)入排氣通道520?？諝庥稍撆艢馔ǖ?20從該系統(tǒng)中排出。
上述附圖簡(jiǎn)要示出了處于零位置的0PA或TA相位器。上述實(shí)施例還可以容易地被本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)用到CTA相位器中。
相應(yīng)可以理解地是，在此描述的本發(fā)明實(shí)施例僅僅是說(shuō)明本發(fā)明的應(yīng)用原理。對(duì)實(shí)施例細(xì)節(jié)的描述并不意味著對(duì)權(quán)利要求書范圍的限制，權(quán)利要求書本身敘述了那些對(duì)于本發(fā)明重要的特征。
權(quán)利要求
1.一種用于具有至少一個(gè)凸輪軸的內(nèi)燃機(jī)的可變凸輪軸定時(shí)相位器，其包括一個(gè)殼體，其具有一個(gè)用于接受驅(qū)動(dòng)力的外周；一個(gè)轉(zhuǎn)子，其與一個(gè)同軸地位于上述殼體內(nèi)的凸輪軸相連接，并能夠轉(zhuǎn)動(dòng)以轉(zhuǎn)換上述殼體和轉(zhuǎn)子的相對(duì)角位置；一個(gè)滑閥，其包括一個(gè)可滑動(dòng)地安裝在該轉(zhuǎn)子內(nèi)的一個(gè)孔中的閥芯；和一個(gè)腔室，其具有一個(gè)與該孔連通的輸入通道、一個(gè)與外部連通的輸出通道和一種氣流限制結(jié)構(gòu)，從而通過(guò)該氣流限制結(jié)構(gòu)防止液壓流體從上述與該孔連通的輸入通道與外部連通。
2.按權(quán)利要求1所述的相位器，其中，上述與該孔連通的輸入通道包含有該氣流限制結(jié)構(gòu)。
3.按權(quán)利要求2所述的相位器，其中，該氣流限制結(jié)構(gòu)是一種止回閥。
4.按權(quán)利要求2所述的相位器，其中，該氣流限制結(jié)構(gòu)是一種多孔插塞。
5.按權(quán)利要求3所述的相位器，其中，該多孔插塞是金屬的。
6.按權(quán)利要求4所述的相位器，其中，該多孔插塞包含有小孔，這些小孔尺寸非常小，從而防止液壓流體進(jìn)入這些小孔。
7.按權(quán)利要求2所述的相位器，其中，該氣流限制結(jié)構(gòu)是一種曲折路徑排氣插塞。
8.按權(quán)利要求7所述的相位器，其中，該曲折路徑排氣插塞是一種桶形螺桿類型的插塞。
9.按權(quán)利要求7所述的相位器，其中，該曲折路徑排氣插塞是一種在表面上帶有曲折路徑的塑料盤。
10.按權(quán)利要求1所述的相位器，其中，該與外部連通的輸出通道包含有上述氣流限制結(jié)構(gòu)。
11.按權(quán)利要求10所述的相位器，其中，該氣流限制結(jié)構(gòu)是一種擺動(dòng)金屬絲。
12.按權(quán)利要求1所述的相位器，其中，該液壓流體是發(fā)動(dòng)機(jī)油。
全文摘要
一種用于具有至少一個(gè)凸輪軸的內(nèi)燃機(jī)的可變凸輪軸相位調(diào)節(jié)裝置(相位器)。該相位器具有一個(gè)具有用于接受驅(qū)動(dòng)力的外周的殼體和一個(gè)與同軸地位于上述殼體內(nèi)的凸輪軸相連接的轉(zhuǎn)子。該殼體和轉(zhuǎn)子能夠旋轉(zhuǎn)，以轉(zhuǎn)換凸輪軸和曲軸的相對(duì)角位置。該滑閥包括一個(gè)可滑動(dòng)地安裝在該轉(zhuǎn)子中的一個(gè)孔內(nèi)的閥芯。在該閥芯中設(shè)置有一個(gè)腔室，該腔室具有一個(gè)與其中安裝有閥芯的孔連通的輸入通道、一個(gè)與外部連通的輸出通道和一種氣流限制結(jié)構(gòu)。通過(guò)該氣流限制結(jié)構(gòu)防止液壓流體從上述與該孔連通的輸入通道與外部連通。該氣流限制結(jié)構(gòu)在上述與該孔連通的輸入通道中，或者在上述與外部連通的輸出通道中。
文檔編號(hào)F01L1/344GK1502791SQ0314108
公開(kāi)日2004年6月9日 申請(qǐng)日期2003年6月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者R·T·辛普森, R T 辛普森, F·R·史密斯, 史密斯 申請(qǐng)人:博格華納公司