專利名稱：使具有中心安裝滑閥的凸輪相位器排氣的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及可變凸輪軸定時系統(tǒng)領域。尤其是，本發(fā)明涉及一種使可變凸輪軸定時系統(tǒng)的空氣流出的排氣機構。
背景技術：
內燃機利用不同的機構來改變凸輪軸和曲軸之間的角度，以改善發(fā)動機性能或降低排放。這些可變凸輪軸定時(VCT)系統(tǒng)中的大部分在發(fā)動機的一個凸輪軸(或在多凸輪軸發(fā)動機中的多個凸輪軸)上使用了一個或多個“葉片相位器”。在大多數(shù)情況下，上述相位器具有一個帶有一個或多個葉片的轉子，上述轉子安裝在凸輪軸的端部，由一個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子上，或者殼體中的上述腔室內。上述殼體外周形成鏈輪齒、皮帶輪或齒輪，以接受通常來自凸輪軸(通常是鏈、皮帶或齒輪)的驅動。上述相位器使用發(fā)動機油作為工作流體，上述流體被引入到葉片兩側的油室中，從而使凸輪軸相對于曲軸的驅動轉動一定角度。
因為相位器不能被良好地密封，所以它們受到引入系統(tǒng)中空氣的影響。當空氣存在于相位器中，它可能會導致葉片的發(fā)出卡嗒卡嗒聲、難于保持相位角和完整滯后響應。在現(xiàn)有技術中，存在于系統(tǒng)中的空氣通過反向轉矩而壓縮在葉片中或被允許通過密封件逸出?，F(xiàn)有技術沒有提供一種有效的實用方式來去除存在于相位器中的空氣。
在一個可變凸輪定時(VCT)系統(tǒng)中，凸輪軸上的定時齒輪由一個作為“相位器”被公知的變角耦合機構取代，該變角耦合機構具有一個與凸輪軸相連的轉子和一個與定時齒輪相連(或與之一起形成)的殼體，這允許凸輪軸在角度范圍限制內旋轉，和定時齒輪無關，從而改變凸輪軸和曲軸的相對定時。如本文所使用的術語“相位器”包括殼體和轉子，以及所有控制殼體與轉子的相對角位置以允許凸輪軸定時與曲軸錯開的部件。應該理解，在任何一種多凸輪軸發(fā)動機中，同現(xiàn)有技術那樣，在每一個凸輪軸上都會有一個相位器。
現(xiàn)在有三種普通類型的相位器，即凸輪轉矩致動(CTA)的相位器、油壓致動(OPA)的相位器和扭矩或轉矩協(xié)助(TA)的相位器。在一個CTA相位器中，可變凸輪定時系統(tǒng)使用在凸輪軸中由于打開和關閉發(fā)動機閥的力所導致的反向轉矩來移動葉片?？刂崎y設置用于允許流體在腔室之間流動以使葉片運動，或止動油的流動以將葉片鎖定就位。該CTA相位器具有油輸入，以補償由于泄漏造成的損失，但是不使用發(fā)動機油壓來運動相位器。
在OPA或TA相位器中，發(fā)動機油壓在提前或延遲腔室中從葉片的一側施加到另一側，以運動葉片。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止回閥，或者在通向滑閥的發(fā)動機油管路中加入一個止回閥。這些止回閥阻止了由于轉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矩而向回運動。允許葉片由于前向轉矩效果而產(chǎn)生的運動。
在所有這三種相位器中，即OPA、CTA或TA中，滑閥控制油，從而該油被允許進入葉片腔室和從中流出。閥芯通過其臺肩的位置控制油的進入和流出。閥芯的位置由一個應力螺線管或一個壓差控制系統(tǒng)(DPCS)控制，該螺線管可以是機械的、電的或可變的?；y受到彈簧的影響而向該應力螺線管運動。滑閥通常位于轉子中的一個孔內。

發(fā)明內容
一種用于具有至少一個凸輪軸的內燃機的可變凸輪軸相位調節(jié)裝置(相位器)。該相位器具有一個具有用于接受驅動力的外周的殼體和一個與同軸地位于上述殼體內的凸輪軸相連接的轉子。該殼體和轉子能夠旋轉，以轉換凸輪軸和曲軸的相對角位置。該滑閥包括一個可滑動地安裝在該轉子中一個孔內的閥芯。在該閥芯中設置有一個腔室，該腔室具有一個與其中安裝有閥芯的孔連通的輸入通道、一個與外部連通的輸出通道和一種氣流限制結構。通過該氣流限制結構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。該氣流限制結構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簡要示出了一個使中心安裝滑閥排氣的排氣機構。
圖2簡要示出了一個使中心安裝滑閥排氣的另一種替代排氣機構。
圖3簡要示出了另一種排氣機構。
圖4簡要示出了一個使中心安裝滑閥排氣的又一種替代排氣機構。
具體實施例方式
圖1示出了一個可變凸輪定時相位器的滑閥?；y109居中地位于轉子(未示出)中?；y109由一個圓柱形件112和一個可往復滑動的閥芯104構成。閥芯104在其相對兩端具有圓柱形臺肩104a和104b。臺肩104a和104b密合裝配在圓柱形件112內并如此就位，從而當相位器處于零位時，臺肩104a、104b分別阻止液壓流體向進入管路111、113的進入/流出，如圖1、2和4所示。閥芯相對于進入管路111、113的位置受到彈簧116和致動器103的影響。在管路中的液壓流體優(yōu)選為發(fā)動機油。
在閥芯104中設置有一個中空的中心腔室206。該中空的中心腔室與一個排氣通道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的轉動，比空氣重的液壓流體運動到滑閥109的外周，例如運動到空腔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。液壓流體通過供給管路210被引入滑閥109中。
在中心腔室206中設置有一個止回閥200和一個插塞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相對的止回閥200具有一個環(huán)形座，以允許空氣從中心腔室206向排氣通道208流動，該排氣通道通向可變凸輪軸定時系統(tǒng)的外部。由球200c阻止進入該系統(tǒng)的空氣從排氣通道208流入中心腔室206，該球可彈性復位地推動座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。當發(fā)動機關斷時，止回閥200關閉并防止其從排氣通道208流出。當發(fā)動機運行時，止回閥200打開并明顯阻止流動，以使油泄漏最小。因此，止回閥200允許空氣沿一個方向流出或逸出，即收集在中心腔室206中的空氣通過排氣通道208釋放，消除了保持相位角的滯后、擺動和任何難于保持相位角的情況。
止回閥200優(yōu)選具有一個2到3psi的打開壓力，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系統(tǒng)的鎖銷在6psi時釋放，止回閥200的打開壓力便優(yōu)選為3psi。止回閥200的打開壓力確保止回閥200在鎖銷釋放時打開并排氣。因此，當發(fā)動機開始起動時，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示出了一個替代實施例。在滑芯104的中心腔室206中設置有一個燒結金屬插塞300和插塞100?；?04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。該實施例的燒結金屬插塞用于替換前一個實施例中的止回閥200。燒結金屬插塞300是多孔的，以允許空氣通過排氣通道208逸出。燒結金屬插塞300的孔優(yōu)選小得足以可以明顯阻止液壓流體通過燒結金屬插塞300流到排氣通道208中。由于閥芯104的轉動，比空氣重的液壓流體運動到滑閥109的外周，例如運動到空腔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?？諝鈴闹行那皇?06通過燒結金屬插塞300的孔運動到排氣通道208中，空氣在該排氣通道中從可變凸輪軸定時系統(tǒng)中排出。
圖3示出了另一種用于中心安裝滑閥的排氣機構。該中心安裝的滑閥包含有一個曲折路徑排氣插塞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。曲折路徑排氣插塞400允許空氣經(jīng)過曲折路徑排氣插塞400進入排氣通道208，并明顯阻止液壓流體經(jīng)過該插塞的流動。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中簡要示出了中心腔室206的內容。
由于閥芯104的轉動，比空氣重的液壓流體運動到滑閥109的外周，例如運動到空腔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通過燒結金屬插塞300的孔運動到排氣通道208中，空氣在該排氣通道中從可變凸輪軸定時系統(tǒng)中排出。
圖4示出了又一種用于中心安裝滑閥的排氣機構?；y109中心位于轉子(未示出)?；y109由一個圓柱形件112和一個可往復滑動的閥芯104構成。閥芯104在其相對兩端具有圓柱形臺肩104a和104b。臺肩104a和104b密合裝配在圓柱形件112內并如此就位，從而當相位器處于零位時，臺肩104a、104b分別阻止液壓流體向進入管路111、113的進入/流出，如圖4所示。閥芯相對于進入管路111、113的位置受到彈簧116和應力螺線管103的影響。
在閥芯104的中心是細通道510，該通道在閥芯104的整個中心寬度上延伸。垂直延伸通過該滑閥的是一個排氣通道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的整個水平長度上延伸。細通道510包含有一個金屬絲，該金屬絲比細通道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)中的空氣具有一個通道進入閥芯的中心。由于閥芯104的轉動，比空氣重的液壓流體運動到滑閥109的外周，例如運動到空腔114。存在于滑閥109中的、比液壓流體輕的空氣被推動經(jīng)過包含有金屬絲的細通道510進入排氣通道520。空氣由該排氣通道520從該系統(tǒng)中排出。
上述附圖簡要示出了處于零位置的0PA或TA相位器。上述實施例還可以容易地被本領域的技術人員應用到CTA相位器中。
相應可以理解地是，在此描述的本發(fā)明實施例僅僅是說明本發(fā)明的應用原理。對實施例細節(jié)的描述并不意味著對權利要求書范圍的限制，權利要求書本身敘述了那些對于本發(fā)明重要的特征。
權利要求
1.一種用于具有至少一個凸輪軸的內燃機的可變凸輪軸定時相位器，其包括一個殼體，其具有一個用于接受驅動力的外周；一個轉子，其與一個同軸地位于上述殼體內的凸輪軸相連接，并能夠轉動以轉換上述殼體和轉子的相對角位置；一個滑閥，其包括一個可滑動地安裝在該轉子內的一個孔中的閥芯；和一個腔室，其具有一個與該孔連通的輸入通道、一個與外部連通的輸出通道和一種氣流限制結構，從而通過該氣流限制結構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構。
3.按權利要求2所述的相位器，其中，該氣流限制結構是一種止回閥。
4.按權利要求2所述的相位器，其中，該氣流限制結構是一種多孔插塞。
5.按權利要求3所述的相位器，其中，該多孔插塞是金屬的。
6.按權利要求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入這些小孔。
7.按權利要求2所述的相位器，其中，該氣流限制結構是一種曲折路徑排氣插塞。
8.按權利要求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構。
11.按權利要求10所述的相位器，其中，該氣流限制結構是一種擺動金屬絲。
12.按權利要求1所述的相位器，其中，該液壓流體是發(fā)動機油。
全文摘要
一種用于具有至少一個凸輪軸的內燃機的可變凸輪軸相位調節(jié)裝置(相位器)。該相位器具有一個具有用于接受驅動力的外周的殼體和一個與同軸地位于上述殼體內的凸輪軸相連接的轉子。該殼體和轉子能夠旋轉，以轉換凸輪軸和曲軸的相對角位置。該滑閥包括一個可滑動地安裝在該轉子中的一個孔內的閥芯。在該閥芯中設置有一個腔室，該腔室具有一個與其中安裝有閥芯的孔連通的輸入通道、一個與外部連通的輸出通道和一種氣流限制結構。通過該氣流限制結構防止液壓流體從上述與該孔連通的輸入通道與外部連通。該氣流限制結構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F01L1/344GK1502791SQ0314108
公開日2004年6月9日 申請日期2003年6月13日 優(yōu)先權日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 申請人:博格華納公司