專利名稱：減少中心設(shè)置有滑閥的葉片式活塞同步器旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可變凸輪定時(shí)系統(tǒng)的領(lǐng)域。更確切的說(shuō)，本發(fā)明涉及一種減小中心設(shè)置有滑閥的葉片式活塞同步器(phaser)旋轉(zhuǎn)振動(dòng)的方法。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃機(jī)已使用多種機(jī)構(gòu)來(lái)改變凸輪軸和曲軸之間的角度以獲得改善的發(fā)動(dòng)機(jī)性能或減少需散發(fā)的熱量。這些可變凸輪軸定時(shí)(VCT)機(jī)構(gòu)大多是在發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪軸上(或在多凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)的多凸輪軸上)使用一個(gè)或多個(gè)“葉片活塞同步器”。大多數(shù)情況下，活塞同步器包含具有一個(gè)或多個(gè)葉片的轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)子設(shè)置在凸輪軸終端，并被裝有葉片的葉片腔室的殼體包圍。將葉片設(shè)置在殼體中以及將腔室設(shè)置在轉(zhuǎn)子中都是有可能的。殼體的外圓周面制成鏈輪、皮帶輪或齒輪來(lái)接受驅(qū)動(dòng)力，驅(qū)動(dòng)力通常由凸輪軸或者從一個(gè)多凸輪發(fā)動(dòng)機(jī)的其它凸輪軸通過(guò)鏈條、皮帶或齒輪傳送過(guò)來(lái)。
由于活塞同步器不能很好的密封造成油泄漏損失，尤其是在使用設(shè)置在閥體中的傳統(tǒng)的四通閥來(lái)控制活塞同步器葉片的活塞同步器中。四通閥有一個(gè)供應(yīng)口和一個(gè)回流口并且至少兩個(gè)開(kāi)口連接負(fù)載，或根據(jù)活塞同步器的情況連接于前或后腔室。閥芯上臺(tái)肩的數(shù)量根據(jù)需要而定。典型地，被安裝定位的四通閥有許多使活塞同步器根據(jù)凸輪軸的扭矩向前或向后運(yùn)動(dòng)的泄漏通道。由于活塞同步器不能100％的密封且趨向于泄漏，四通閥必須有一個(gè)全開(kāi)零位用來(lái)補(bǔ)充從前腔室或后腔室中漏掉的油。全開(kāi)零位允許油泄漏到將其引入前腔室和后腔室的輸入管線。然而同時(shí)，由于現(xiàn)在在前腔室和后腔室之間存在的額外泄漏，四通閥的這種全開(kāi)零位也加強(qiáng)了凸輪軸的振動(dòng)。
目前，根據(jù)使用傳統(tǒng)的四通閥引起過(guò)多地泄漏這一情況，將四通閥已經(jīng)移到活塞同步器的中心，活塞同步器通常處于轉(zhuǎn)子中，當(dāng)然也可在別的地方。采取將四通閥(滑閥)設(shè)置在轉(zhuǎn)子中心這一措施，排出了許多原來(lái)存在的諸如凸輪軸承、鼻部油供給軸承、和閥芯殼體與發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸體的泄漏途徑。但是，特別是在全開(kāi)零位時(shí)，從腔室到腔室、腔室到外界空間、橫跨閥芯這些主要的泄漏途經(jīng)仍然存在。將滑閥改進(jìn)成全封閉的零位設(shè)計(jì)能顯著減少泄漏。但是，如果在零位油的流動(dòng)被完全封閉，使油不能從轉(zhuǎn)子中流出來(lái)將會(huì)引起裝置的振動(dòng)。因此，技術(shù)上需要減少泄漏途徑，較好的是采取一些其它手段通過(guò)使用關(guān)閉零位滑閥設(shè)計(jì)，為活塞同步器的腔室提供補(bǔ)充油液來(lái)減少泄漏，從而減少間歇振動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
活塞同步器使用于至少有一根凸輪軸的內(nèi)燃機(jī)。此活塞同步器有一個(gè)殼體和一個(gè)轉(zhuǎn)子。殼體具有一外圓周面接受驅(qū)動(dòng)力，殼體中的轉(zhuǎn)子與凸輪軸相連，二者同軸。殼體和轉(zhuǎn)子限定了至少一個(gè)前或后的葉片式分隔腔室。葉片轉(zhuǎn)換殼體和轉(zhuǎn)子的相對(duì)角度位置?；钊狡靼ㄒ粋€(gè)滑閥，此滑閥具有一個(gè)可滑動(dòng)的安裝于位于轉(zhuǎn)子上的一個(gè)孔內(nèi)的閥芯。閥芯將流體從受壓流體供應(yīng)室輸送到腔室。至少有一個(gè)通道從供應(yīng)室將補(bǔ)充流體輸送到腔室，此通道包括一個(gè)止回閥和一個(gè)限流器。


圖1為本發(fā)明的剖面視圖；圖2為活塞同步器處于零位時(shí)的示意圖；圖3為活塞同步器處于前全開(kāi)位置時(shí)的示意圖；圖4為活塞同步器處于后全開(kāi)位置時(shí)的示意圖；圖5為另一類型活塞同步器處于零位時(shí)的示意圖；圖6為另一類型活塞同步器處于前全開(kāi)位置時(shí)的示意圖；圖7為另一類型活塞同步器處于后全開(kāi)位置時(shí)的示意圖；
具體實(shí)施例方式
在可變凸輪軸定時(shí)(VCT)系統(tǒng)中，被稱為“活塞同步器”的可變角度連接器代替凸輪上的定時(shí)齒輪或鏈輪，其轉(zhuǎn)子連接凸輪軸，殼體連接(或制成)定時(shí)齒輪，其允許凸輪軸不依賴于定時(shí)齒輪而在角度限定范圍內(nèi)獨(dú)立旋轉(zhuǎn)從而改變凸輪軸和曲軸的相對(duì)時(shí)間。此處所用術(shù)語(yǔ)“活塞同步器”包含殼體和轉(zhuǎn)子，以及所有元件用于控制殼體和轉(zhuǎn)子的相對(duì)角度位置，從而允許凸輪軸定時(shí)偏離曲軸。在多凸輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)中，作為已知的技術(shù)可以理解，在每一個(gè)凸輪軸上都裝有一個(gè)活塞同步器。
油壓?jiǎn)?dòng)(OPA)或扭矩輔助或扭矩啟動(dòng)(TA)的活塞同步器中，發(fā)動(dòng)機(jī)的油壓用于后或前腔室中的葉片的一邊或另一邊從而去推動(dòng)葉片。在扭矩啟動(dòng)活塞同步器中，在通向腔室的供給通道或通向滑閥的發(fā)動(dòng)機(jī)油供給通道中，加入了一個(gè)止回閥。止回閥阻止由于扭矩逆轉(zhuǎn)引起的油壓脈沖傳送返回進(jìn)入機(jī)油系統(tǒng)，并且制止了由于扭矩逆轉(zhuǎn)引起的葉片的向后運(yùn)動(dòng)。向前扭矩引起的葉片運(yùn)動(dòng)是準(zhǔn)許的。
本發(fā)明如圖中所示，滑閥109的閥芯104設(shè)置在轉(zhuǎn)子中。通道111和113將油從滑閥109輸送到腔室17a和17b中?；y109由于裝在轉(zhuǎn)子中而不是凸輪軸上，使得凸輪軸制造更容易。由于流體僅通過(guò)活塞同步器流入在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的滑閥109中，外部安置的閥和精心制造的通道不需要在凸輪軸內(nèi)部加工。因此將滑閥設(shè)置在轉(zhuǎn)子中減少了泄漏，提高了活塞同步器的響應(yīng)能力。另外，滑閥也可以設(shè)置在殼體中。注意，滑閥在圖1、2、5中的描述是不同的。
處于零位時(shí)的扭矩輔助(TA)活塞同步器如圖1、2所示。活塞同步器的工作流體或水壓流體122(用作說(shuō)明的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油)進(jìn)入腔室17a(用“A”表示“前”)和17b(用“R”表示“后”)。油經(jīng)入口止回閥130后通過(guò)共有的入口通道110流入活塞同步器?；y109由一閥芯104和一圓柱形閥體115組成。閥芯104可前后滑動(dòng)且具有臺(tái)肩104a、104b(如圖1所示)和104c、104d(如圖2所示)，閥芯緊貼圓柱形閥體115內(nèi)表面安裝。如圖所示，供應(yīng)油流過(guò)閥芯臺(tái)肩104a和104b之間的圓柱形閥體115內(nèi)部空腔，并通過(guò)圓柱形閥體115內(nèi)部不可轉(zhuǎn)接的區(qū)域(如圖2所示)或者通過(guò)臺(tái)肩104a的區(qū)域(如圖1所示)流向通道112和114。
如圖1、2所示，為得到一個(gè)相角，閥芯104處于零位。當(dāng)閥芯104處于零位時(shí)，閥芯臺(tái)肩104a、104b覆蓋并擋住入口通道111和113。但不可避免的是存在來(lái)自腔室17a和17b的泄漏，補(bǔ)充流體就由分別經(jīng)與入口通道111和113相通的中間通道112和114供應(yīng)。中間通道112和114中內(nèi)有止回閥118和120以及限流器117和126。中間通道112和114內(nèi)的限流器117和126允許補(bǔ)充流體經(jīng)過(guò)入口止回閥118、120持續(xù)流入活塞同步器，并限制當(dāng)滑閥離開(kāi)零位、通道112或通道114與排出口相通時(shí)流體的損失。止回閥118和120阻止水壓流體流出腔室17a和17b經(jīng)入口通道111和113進(jìn)入供應(yīng)通道110。止回閥118和120允許液壓流體補(bǔ)充油的流入，從而保證腔室充滿油，防止反向驅(qū)動(dòng)(back drive motion)和位置振動(dòng)(positional oscillation)。
處于前全開(kāi)位置時(shí)的扭矩輔助活塞同步器如圖3所示。油通過(guò)共有的入口通道110和止回閥130流入活塞同步器。當(dāng)滑閥104移動(dòng)到左面時(shí)如圖所示，兩臺(tái)肩104a和104b沒(méi)有擋住入口通道111和113。油無(wú)阻礙的從滑閥由入口通道111流入腔室17a(用“A”表示“前”)。在凸輪扭矩逆轉(zhuǎn)期間，止回閥130阻止油流出通道111流入供應(yīng)通道110。入口通道111的油使葉片16按箭頭所示方向移動(dòng)，使進(jìn)入后腔室17b(用“R”表示“后”)的油從入口通道113流出，進(jìn)而經(jīng)排出口107排出活塞同步器。當(dāng)閥芯臺(tái)肩104b使入口通道113與排出口107相通時(shí)，也同時(shí)使通道114與排出口107相通，從而允許油從供應(yīng)通道110經(jīng)通道114而從排出口107排出。入口通道114中的限流器126限制直接經(jīng)通道114從排出口107排出的油量。在一定條件下，入口通道113和通道114中的壓力將足夠大到能將止回閥118關(guān)閉從而阻止油從通道114流向排出口107，在所有其它條件下，限流器126將限制從通道114流向排出口107的油量。
處于后全開(kāi)位置時(shí)的扭矩輔助活塞同步器如圖4所示。油通過(guò)共有的入口通道110和止回閥130被引入活塞同步器。當(dāng)滑閥104移動(dòng)到右面時(shí)(如圖所示)，使兩臺(tái)肩104a和104b打開(kāi)入口通道111和113。油無(wú)阻礙的從滑閥由入口通道113流入腔室17b(用“R”表示“后”)。在凸輪扭矩逆轉(zhuǎn)期間，止回閥130阻止油流出入口通道113流入供應(yīng)通道110。入口通道113的油使葉片16按箭頭所示方向移動(dòng)，使進(jìn)入前腔室17a(用“A”表示“前”)的油從入口通道111流出腔室，進(jìn)而經(jīng)閥芯的前部109排出活塞同步器。當(dāng)閥芯臺(tái)肩104a使入口通道111與閥芯前部109相通時(shí)，也同時(shí)使通道112與閥芯前部109相通，從而允許油從供應(yīng)通道110經(jīng)通道112而從閥芯前部109排出。通道112中的限流器117限制經(jīng)通道112排出的油量。
處于零位時(shí)的扭矩輔助(TA)活塞同步器的另一實(shí)施方式如圖5所示?；钊狡鞴ぷ髁黧w或水壓流體122(用作說(shuō)明的發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油)進(jìn)入腔室17a(用“A”表示“前”)和17b(用“R”表示“后”)。油經(jīng)供應(yīng)共有的入口通道110和止回閥130后被引入活塞同步器。滑閥109由一閥芯104和一圓柱形閥體115構(gòu)成。閥芯104能前后滑動(dòng)并具有臺(tái)肩104a、104b、104c和104d(如圖5所示)，它們緊貼于圓柱形閥體115內(nèi)表面。如圖所示，供應(yīng)油流過(guò)閥芯臺(tái)肩104a和104b之間的圓柱形閥體115內(nèi)部空腔，并通過(guò)隨滑閥109的閥芯104變化的圓柱形閥體115內(nèi)部空腔流向通道112和114。
如圖5所示，為得到一個(gè)相角，閥芯104處于零位。當(dāng)閥芯104處于零位時(shí)，閥芯臺(tái)肩104a和104b擋住入口通道111和113。但不可避免的是存在來(lái)自腔室17a和17b的泄漏，補(bǔ)充流體就由分別與入口通道111和113相通的通道112和114供應(yīng)。中間通道112和114內(nèi)有和限流器117和126一起的止回閥118和120。中間通道112和114內(nèi)的限流器117和126允許補(bǔ)充流體持續(xù)經(jīng)過(guò)入口止回閥118和120流入活塞同步器，并限制當(dāng)滑閥離開(kāi)零位時(shí)流體的損失。止回閥118和120阻止液壓流體122流出腔室17a和17b而通過(guò)入口通道111和113進(jìn)入供應(yīng)通道110。止回閥118和120允許液壓流體補(bǔ)充，從而保證腔室充滿油，防止反向驅(qū)動(dòng)和間歇振動(dòng)。
處于前全開(kāi)位置時(shí)的變換的扭矩輔助活塞同步器如圖6所示。油通過(guò)共有的入口通道110和止回閥130引入活塞同步器。當(dāng)滑閥104移動(dòng)到左面時(shí)(如圖所示)，兩臺(tái)肩104a和104b沒(méi)有擋住入口通道111和113。油無(wú)阻礙的從滑閥由通道111流入腔室17a(用“A”表示“前”)。在凸輪扭矩逆轉(zhuǎn)期間，止回閥130阻止油通過(guò)通道111流入供應(yīng)通道110。流入通道111的油使葉片16按箭頭所示方向移動(dòng)，使進(jìn)入后腔室17b(用“R”表示“后”)的油經(jīng)入口通道113流出，進(jìn)而經(jīng)排出口107排出活塞同步器。跟前面的實(shí)施例不同，當(dāng)中間通道112和114被閥芯臺(tái)肩104d擋住時(shí)沒(méi)有多余的流體補(bǔ)充進(jìn)入口通道113。因此原來(lái)的油122沒(méi)有從供應(yīng)通道110經(jīng)由通道114從排出口107排出。若閥芯臺(tái)肩104d的限制足夠的話，限流器126沒(méi)有必要設(shè)置，可以從通道114中拿走。
處于后全開(kāi)位置時(shí)的變換的扭矩輔助活塞同步器如圖7所示。油通過(guò)共有的入口通道110和止回閥130被引入活塞同步器。當(dāng)滑閥104移動(dòng)到右面時(shí)(如圖所示)，使兩臺(tái)肩104a和104b沒(méi)有擋住入口通道111或113。油無(wú)阻礙的從滑閥由入口通道113流入腔室17b(用“R”表示后)。在凸輪扭矩逆轉(zhuǎn)期間，止回閥130阻止油通過(guò)入口通道113流入供應(yīng)通道110。油使葉片16按箭頭所示方向移動(dòng)，使進(jìn)入前腔室17a(用“A”表示“前”)的油從入口通道111流出，進(jìn)而經(jīng)閥芯前面109排出活塞同步器。跟前面的實(shí)施例不同，當(dāng)中間通道112、114被閥芯臺(tái)肩104c擋住時(shí)沒(méi)有多余的流體從中間通道112補(bǔ)充進(jìn)入口通道111。因此原來(lái)的油122沒(méi)有從供應(yīng)通道110經(jīng)由通道112從閥芯前面排出。若閥芯臺(tái)肩104d的限制足夠的話，限流器117沒(méi)有必要設(shè)置，可以從通道112中拿走。
本發(fā)明同樣適用于油壓控制(OPA)式活塞同步器、扭矩輔助(TA)式活塞同步器，油壓控制式活塞同步器的示意圖通過(guò)簡(jiǎn)單移動(dòng)圖1-7中的止回閥130就可以得到。
相應(yīng)地，可以理解的是，本說(shuō)明書(shū)中描述的實(shí)施例僅僅體現(xiàn)了本發(fā)明的原理應(yīng)用。其中所述的內(nèi)容并沒(méi)有限制權(quán)利要求書(shū)的保護(hù)范圍，那些特征只是作為本發(fā)明的基礎(chǔ)。
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)的限制多個(gè)腔室泄漏的活塞同步器，包括一具有接受驅(qū)動(dòng)力的外圓周面的殼體；一與殼體中的凸輪軸相連并與凸輪軸同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子；殼體與轉(zhuǎn)子限定的至少一個(gè)分隔多個(gè)腔室的葉片，葉片能夠旋轉(zhuǎn)從而改變殼體和轉(zhuǎn)子的相對(duì)角度位置；一滑閥，該滑閥有一個(gè)包含多個(gè)臺(tái)肩、滑動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)子的孔中的閥芯，閥芯滑動(dòng)并將工作流體從液壓流體的供應(yīng)室送進(jìn)腔室；至少一個(gè)用于從供應(yīng)室到腔室提供補(bǔ)充流體的通道，其中該通道內(nèi)包含一止回閥和一限流器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于每個(gè)腔室有各自的提供補(bǔ)充油的通道。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的活塞同步器，其特征在于每一個(gè)到各自腔室的通道中都具有一止回閥和一限流器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞同步器，其特征在于止回閥和限流器僅允許工作流體進(jìn)入多個(gè)腔室。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的活塞同步器，其特征在于限流器限制當(dāng)相位角不再保持時(shí)從活塞同步器中工作流體的損失。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于補(bǔ)充流體通過(guò)孔的一個(gè)不可轉(zhuǎn)接的部位引導(dǎo)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于補(bǔ)充流體通過(guò)孔的一個(gè)可轉(zhuǎn)接的部位引導(dǎo)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于活塞同步器是油壓控制的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于活塞同步器是扭矩輔助的。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于當(dāng)閥芯處于零位時(shí)，閥芯限制腔室之間流體的泄漏，從而限制活塞同步器的振動(dòng)。
11.一種用于限制具有至少一個(gè)凸輪軸的內(nèi)燃機(jī)的多個(gè)腔室泄漏的活塞同步器，包括一具有接受驅(qū)動(dòng)力的外圓周面的殼體；一與殼體中的凸輪軸相連并與凸輪軸同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子；殼體與轉(zhuǎn)子限定的至少一個(gè)分隔多個(gè)腔室的葉片，葉片能夠旋轉(zhuǎn)從而改變殼體和轉(zhuǎn)子的相對(duì)角度位置，其中當(dāng)殼體和轉(zhuǎn)子在裝配時(shí)，二者之間保持一個(gè)相位角；一滑閥，該滑閥有一個(gè)包含多個(gè)臺(tái)肩、滑動(dòng)地設(shè)置在轉(zhuǎn)子的孔中的閥芯，閥芯滑動(dòng)并將工作流體從液壓流體的供應(yīng)室送進(jìn)腔室；其中當(dāng)殼體和轉(zhuǎn)子互相相對(duì)固定時(shí)，多個(gè)臺(tái)肩中的至少兩個(gè)防止工作流體從供應(yīng)時(shí)流向腔室；至少一個(gè)從供應(yīng)室到腔室提供補(bǔ)充流體的通道，其中該通道內(nèi)包含一止回閥和一限流器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一用于具有至少一個(gè)凸輪軸的內(nèi)燃機(jī)的活塞同步器。該活塞同步器具有一殼體和一轉(zhuǎn)子。殼體具有一接受驅(qū)動(dòng)力的外圓周面。在殼體中并與其同軸設(shè)置的轉(zhuǎn)子與一凸輪軸連接，殼體和轉(zhuǎn)子限定至少一個(gè)葉片分隔的前或后腔室。葉片改變殼體和轉(zhuǎn)子的相對(duì)角度位置?；钊狡鬟€包含一滑閥，該閥包含在轉(zhuǎn)子孔中滑動(dòng)設(shè)置的閥芯。閥芯引導(dǎo)工作流體從裝有液壓流體的供應(yīng)室流向腔室。至少有一個(gè)通道從供應(yīng)室通向腔室提供補(bǔ)充流體，此通道包含一止回閥和一限流器。
文檔編號(hào)F01L1/34GK1500973SQ03152468
公開(kāi)日2004年6月2日 申請(qǐng)日期2003年6月14日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月14日
發(fā)明者F·R·史密斯, F R 史密斯, R·西姆森, 飛 申請(qǐng)人:博格華納公司