專利名稱：發(fā)動(dòng)機(jī)可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及被裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上以改變進(jìn)口閥或出口閥閥定時(shí)的可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)。本發(fā)明尤其適合于用流體壓力驅(qū)動(dòng)的可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)。
一可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)(此后稱為VVT)被安裝在一發(fā)動(dòng)機(jī)上，以移動(dòng)凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位，并調(diào)節(jié)一進(jìn)口閥或一出口閥的閥定時(shí)。VVT的操作根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)(發(fā)動(dòng)機(jī))負(fù)載，發(fā)動(dòng)機(jī)速度，和其他因素)選擇最佳的閥定時(shí)。與發(fā)動(dòng)機(jī)不同的工作狀態(tài)無關(guān)，這節(jié)約了燃料，增大了發(fā)動(dòng)機(jī)功率，以及抑制了不希望的發(fā)動(dòng)機(jī)輸出。
這里將美國專利號(hào)5,483,930合并進(jìn)來作為參考，其公開了一種用于內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)(此后稱之為VVT)。此VVT是螺旋齒輪型。在此VVT中，通過移動(dòng)包括一螺旋花鍵軸的圓齒輪，改變相對于皮帶輪的凸輪軸旋轉(zhuǎn)相位，以便調(diào)節(jié)被凸輪軸驅(qū)動(dòng)的閥的閥門定時(shí)。
同時(shí)，日本未審查專利公開號(hào)No.5-113112公開了一葉片型VVT的例子，在這個(gè)葉片型VVT中，轉(zhuǎn)子相對于皮帶輪旋轉(zhuǎn)。利用油壓來改變凸輪軸相對于皮帶輪的旋轉(zhuǎn)相位，因此調(diào)節(jié)了被凸輪軸驅(qū)動(dòng)的閥的閥門定時(shí)。同使用螺旋齒輪型VVT相比，這種葉片型VVT允許凸輪軸有減小的軸向長度。
一般地，葉片型VVT具有如

圖12和13所示的結(jié)構(gòu)，如圖12所示，VVT80被固定在凸輪軸84的末端。凸輪軸84在其末端有一螺栓孔84，一轉(zhuǎn)子82通過螺栓85固定在這端。鏈輪81圍繞轉(zhuǎn)子82，其能相對于轉(zhuǎn)子82和凸輪軸84轉(zhuǎn)動(dòng)，鏈輪81通過鏈條(未示出)連接到曲軸(未示出)上。
如圖13所示，鏈輪81有多個(gè)向內(nèi)的突起部811，每相鄰的兩個(gè)突起部811確定一凹入處812。轉(zhuǎn)子82有多個(gè)葉片821，每個(gè)葉片821位于凹入處812之一中。在相應(yīng)的凹入處812，每個(gè)葉片821在每一側(cè)限定了一第一液壓腔831和一第二液壓腔832。
當(dāng)油壓通過凸輪軸84中的油通道842供應(yīng)到第一液壓腔831時(shí)，轉(zhuǎn)子82相對于鏈輪81順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。當(dāng)油壓通過凸輪軸84中的油通道843被供應(yīng)到第二液壓控832時(shí)，轉(zhuǎn)子82相對于鏈輪81逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。由于轉(zhuǎn)子82的相對轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪軸84相對于鏈輪81(曲軸)的旋轉(zhuǎn)相位被改變，因此，被凸輪軸84驅(qū)動(dòng)的閥(未示出)的閥定時(shí)被調(diào)節(jié)。
在VVT80操作期間，凸輪軸84在其末端從VVT80接受扭矩，然而，由于凸輪軸84包含包括油通道842，843和螺栓孔841在內(nèi)的許多中空區(qū)，凸輪軸84傾向于沒有足夠的剛度來反抗扭矩。特別地，由于凸輪軸84在軸頸844處比其它部位有著更小的直徑，軸頸844的剛度低于其它部位的剛度。
油通道842，843并在同一平面上，即凸輪軸84的端面86上，這些油通道842，843的開口彼此較近。相應(yīng)地，在油通道842和油通道843之間很難密封，被供至油通道842的油可漏入油通道843或者被供至油通道843的油可漏入油通道842。如果泄漏發(fā)生，在液壓腔831，832中就不會(huì)達(dá)到所希望的油壓值，從而降低VVT80的反應(yīng)。
鑒于上述這些情況，將完成了本發(fā)明，本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一被液壓流體壓力驅(qū)動(dòng)的可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)，特別是用于發(fā)動(dòng)機(jī)的可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)，其中使用了有著改善剛度和能降低供至相應(yīng)壓力腔的液壓流體泄漏的凸輪軸。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，裝置包括一驅(qū)動(dòng)凸輪的凸輪軸，該凸輪軸有一圓周表面和一第一端，其中該第一端有一端面，被固定在凸輪軸端面上的一第一轉(zhuǎn)子，該第一轉(zhuǎn)子有著徑向延伸葉片，圍繞第一轉(zhuǎn)子安裝并相對于第一轉(zhuǎn)子可轉(zhuǎn)動(dòng)的一第二轉(zhuǎn)子，在該第二轉(zhuǎn)子上成形有一凹入處，該凹入處被葉片分成一第一壓力腔和一第二壓力腔，在凸輪軸內(nèi)限定有一第一通道，其用于向第一壓力腔供應(yīng)液壓流體，以改變第二轉(zhuǎn)子相對于凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位，在充滿第一液壓腔期間，第一通道有相對于流體流動(dòng)方向的一上游端和一下游端，第一通道有一位于端面上的下游開口，在凸輪軸內(nèi)限定有一第二通道，其用于向第二壓力腔供應(yīng)液壓流體，以改變第二轉(zhuǎn)子相對于凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位，在充滿第二液壓腔期間，第二通道有相對于流體流動(dòng)方向的一上游端和一下游端，第二通道有一位于凸輪軸表面而不是端面上的下游開口。
從下面的描述，連同舉例圖解本發(fā)明主要點(diǎn)的附圖中將可明顯看到本發(fā)明的其它方面和優(yōu)點(diǎn)。
下面參照目前的最佳實(shí)施例連同附圖的描述，本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明包括可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)(VVT)的閥組的示意性平面圖；圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的VVT的橫剖圖；圖3顯示了沿圖2中3-3線的橫剖圖；圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的VVT的橫剖圖；圖5顯示了沿圖4中5-5線的橫剖圖；圖6顯示了根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例包含VVT的發(fā)動(dòng)機(jī)的示意性前視圖；圖7顯示了圖6中VVT沿圖8中7-7線的橫剖圖；圖8顯示了沿圖7中8-8線的橫剖圖；圖9顯示了根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的VVT沿圖10中9-9線的橫剖圖；圖10顯示了沿圖9中10-10線的橫剖圖；圖11顯示了根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的VVT的橫剖圖；圖12顯示了現(xiàn)有技術(shù)VVT的橫剖圖；圖13顯示了沿圖12中的13-13線的橫剖圖。
根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)(以后稱之為VVT)將參考附圖1～3在下面被描述。
如圖1所示，一進(jìn)口側(cè)凸輪軸14和一出口側(cè)凸輪可旋轉(zhuǎn)地被支承在油缸蓋79上，在此所用的術(shù)語“左”和“右”指圖1的左向和右向。類似地，術(shù)語“順時(shí)針”和“逆時(shí)針”指從圖2來看。
每個(gè)凸輪軸14，70上配有許多凸輪75。一進(jìn)口閥77位于凸輪軸14的每個(gè)凸輪下，而一出口閥78位于凸輪軸70的每個(gè)凸輪下。一VVT10被固定在進(jìn)口側(cè)凸輪軸14的端部。一被固定在出口凸輪軸70左端的驅(qū)動(dòng)齒輪74同被固定在進(jìn)口側(cè)凸輪軸末端部分的被驅(qū)動(dòng)齒輪13嚙合。一皮帶輪71被固定在出口凸輪軸70的右端，并通過定時(shí)皮帶72與曲軸73的皮帶輪76相連。
當(dāng)曲軸73旋轉(zhuǎn)時(shí)，出口凸輪軸70通過皮帶輪76，71和皮帶72的傳動(dòng)而旋轉(zhuǎn)，出口凸輪軸70的扭矩通過齒輪74，13被傳送到進(jìn)口凸輪軸14，以使凸輪軸14旋轉(zhuǎn)。因而，由于這些凸輪軸14和70的旋轉(zhuǎn)，進(jìn)口閥77和出口閥78在預(yù)定的閥定時(shí)下開啟和關(guān)閉。
如圖3所示，VVT10包括凸輪軸14，被固定在凸輪軸14左端的轉(zhuǎn)子11，圍繞轉(zhuǎn)子11的機(jī)體12，被固定在機(jī)體12上的從動(dòng)齒輪13，以及覆蓋機(jī)體12的外罩15。
凸輪軸14有一軸頸141，凸輪軸14在軸頸141處被油缸蓋79和軸承蓋67所支承。在凸輪軸14的左端有一螺栓孔143。通過螺栓30轉(zhuǎn)子11和外罩15被固定在凸輪軸14的左端，并和凸輪軸14組成一體旋轉(zhuǎn)。機(jī)體12圍繞轉(zhuǎn)子11，且能相對于凸輪軸14和轉(zhuǎn)子11旋轉(zhuǎn)。外罩15有一包住機(jī)體12的法蘭151。
用螺栓31將從動(dòng)齒輪固定在機(jī)體12的一側(cè)，以使其能相對于凸輪軸14和轉(zhuǎn)子11轉(zhuǎn)動(dòng)。從動(dòng)齒輪呈厚環(huán)形，其周向有許多齒132。從動(dòng)齒輪13被可旋轉(zhuǎn)地支承在凸輪軸14的外表面149上。
如圖2示，機(jī)體12和轉(zhuǎn)子11順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。圖2所示的機(jī)體12和轉(zhuǎn)子11處在它們的初始位置，此處進(jìn)口閥77(圖1所示)的閥定時(shí)處于最滯后狀態(tài)。機(jī)體12有四個(gè)向內(nèi)的突起部121，每相鄰的兩個(gè)突起部121限定一凹入處122。通過螺栓31將從動(dòng)齒輪13固定到機(jī)體12的突起部121上。
轉(zhuǎn)子11由一輪轂48和四中徑向向外伸出的葉片112組成。輪轂48的外圓周與突起部121的端面相接觸。這四個(gè)葉片112大致呈90°的間隔分布，葉片112分別被安放在機(jī)體12的凹入處112。每個(gè)葉片112在相應(yīng)的凹入處122限定了一第一液壓腔101和一第二液壓腔102。相對于葉片112的旋轉(zhuǎn)方向，第一液壓腔101位于后側(cè)，而第二液壓腔位于前側(cè)。油壓被分別供應(yīng)到液壓腔101，102，以便引起轉(zhuǎn)子11相對于機(jī)體12的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。一密封墊123和迫使密封墊123朝著機(jī)體12內(nèi)圓周的片簧124被固定到每個(gè)葉片112的末端。在第一液壓腔101和第二液壓腔102之間用密封墊123和片簧124密封。
接下來，將描述為第一和第二液壓腔101，102提供油壓的結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，在凸輪軸14的軸向有兩個(gè)油通道145、147。同時(shí)，在油缸蓋79內(nèi)有兩個(gè)油通道36，37。在油缸蓋79的內(nèi)表面和軸承蓋上成形有圓環(huán)狀油槽18，19。凸輪軸14內(nèi)的一個(gè)油孔144連接油通道145和油槽18；而凸輪軸14內(nèi)的另一個(gè)油孔146連接油通道147和油槽19。圍繞凸輪軸14左端部有一環(huán)形腔114。轉(zhuǎn)子11的輪轂48上沿徑向設(shè)有四個(gè)通道115，每個(gè)通道115保證環(huán)形腔114和第一液壓腔101間的聯(lián)系(圖2)。在凸輪軸14的外表面149上成形有環(huán)狀油槽142。也在凸輪軸14上的另一油孔148連接油通道147和油槽142。從動(dòng)齒輪13包括沿其徑向分布的四個(gè)油通道134，這些通道134連接油槽142和第二液壓腔102(圖2)。油通過油通道36，油槽18、油孔144、油通道145、環(huán)形腔114和通道115被供入第一液壓腔。同時(shí)，油通過油通道37、油槽19、油孔146、油通道147、油孔148、油槽142和通道134被供入第二液壓腔。
按上述描述，凸輪軸14有一些中空區(qū)，但僅油通道145和螺栓孔143開向凸輪軸14的左端面，以及油槽開在凸輪軸14的外表面149上。
在凸輪軸14的外表面149和從動(dòng)齒輪的內(nèi)表面133之前限定了一小間隙，以允許凸輪軸14和從動(dòng)齒輪13之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
接下來，將描述為供應(yīng)油壓到第一和第二液壓控101，102的油控制閥(此后稱為OCV)和VVT的動(dòng)作。
如圖3所示，OCV40有許多口45a，45b，45r，45t，以便變換供油和排油的方法，且調(diào)節(jié)從第一口45a和第二口45b供到液壓腔101和102中的油壓，相應(yīng)地，OCV40上裝有一螺線管傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41、外殼45、一被安放在外殼45中的閥柱44、一同閥柱44相連的柱塞43和為壓迫閥柱44的盤簧42。閥柱44在軸向往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41的任務(wù)控制。閥柱44的往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了被供油量的調(diào)節(jié)。
進(jìn)油口45t通過一液壓泵46連到油槽47上；而第一和第二口45a，45b分別與油通道36和37相連。排放口45r被連接到油槽47上。閥柱44是一圓柱形閥主體，其上有臺(tái)階44a，臺(tái)階中斷油的流動(dòng)和允許油流動(dòng)的通道44b，44c。
油在OCV40的控制下通過泵46吸入或排出，油通過進(jìn)油口45t和第一口45a供到油通道36，或通過進(jìn)油口45t和第二口45b供到油通道37。當(dāng)油通過第一口45a被引入時(shí)，油被供到第一液壓腔101，以增加每個(gè)液壓腔101中的油壓。同時(shí)，每個(gè)第二液壓腔102中的油通過油通道37被排放到第二口45b，以降低第二液壓腔102中的油壓。同樣，當(dāng)油通過第二口45b被引入時(shí)，每個(gè)第二液壓腔102中的油壓升高。同時(shí)，每個(gè)第一液壓腔101中的油通過油通道36被排放到第一口45a，以降低第一液壓腔101中的油壓。通過口45a、45b導(dǎo)入或排放油的動(dòng)作通過阻塞它們而被中斷。
按照上述描述，當(dāng)油壓被供應(yīng)到第一液壓腔101時(shí)，扭矩被施加至轉(zhuǎn)子11和凸輪軸14上，引起轉(zhuǎn)子移動(dòng)至初始位置，如圖2所示，即轉(zhuǎn)子11和凸輪軸14相對于從動(dòng)齒輪13順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因而，凸輪軸14相對于從動(dòng)齒輪13和曲軸73(圖1)的旋轉(zhuǎn)相位發(fā)生變化，被凸輪軸14驅(qū)動(dòng)的進(jìn)口閥77(圖1)的閥定時(shí)被前置。轉(zhuǎn)子11的相對轉(zhuǎn)動(dòng)被突起部121所限制。當(dāng)葉片到達(dá)順時(shí)針的極限以及至少一個(gè)葉片112靠近一突起部121時(shí)，進(jìn)閥77的閥定時(shí)達(dá)到最超前的狀態(tài)。
當(dāng)油壓被供至第二液壓腔102時(shí)，扭矩被施加到轉(zhuǎn)子11和凸輪軸14上，以引起它們相對于從動(dòng)齒輪13逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因而，凸輪軸14相對于從動(dòng)齒輪13和曲軸(圖1)的旋轉(zhuǎn)相位發(fā)生變化，被凸輪軸14驅(qū)動(dòng)的進(jìn)口閥77的閥定時(shí)被滯后。當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)至圖2所示的初始位置時(shí)，進(jìn)口閥77的閥定時(shí)處于最滯后的狀態(tài)。
被供至凸輪軸14的油槽142的油被送至凸輪軸14的外表面149和從動(dòng)齒輪13的內(nèi)表面133之間的小間隙，以便于凸輪軸14相對于從動(dòng)齒輪13相對平滑地旋轉(zhuǎn)。
在OCV40的控制下，通過分別進(jìn)行液壓腔101，102中油壓值的雙態(tài)調(diào)節(jié)，進(jìn)口閥77的閥定時(shí)能被變換至最滯后的角相位或最超前的角相位。另外，通過連續(xù)調(diào)節(jié)液壓腔101，102中油壓值，進(jìn)口閥77的閥定時(shí)可在最滯后的角相位和最超前的角相位之間連續(xù)變化。
按以上所述，根據(jù)圖解，僅油通道145和螺栓孔143開至凸輪軸14的左端面，油槽142開在凸輪軸14的表面149。不象現(xiàn)有技術(shù)的凸輪軸，所有與第一和第二液壓腔聯(lián)系的油通道和螺栓孔都開在凸輪軸的左端面上。第一實(shí)施例的凸輪軸14在其左端有較少的中空區(qū)，這樣凸輪軸14的剛度提高了。
通向每個(gè)第一液壓腔101的通道115和通向每個(gè)第二液壓腔102的通道134之間的距離與現(xiàn)有技術(shù)的VVT相比增大了。相應(yīng)地，從通道134漏至第一液壓腔101的油或從通道115漏至第二液壓腔102的油減少了，這減小了液壓腔101和102之間的油壓干涉。因而，就能向液壓腔101和102提供所期望的油壓，VVT的反應(yīng)度提高了。
下面將參照圖4和5描述根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的VVT。對應(yīng)于第一實(shí)施例的部件，這個(gè)實(shí)施例中的部件被給出相同或相似的附圖標(biāo)記，僅描述與第一實(shí)施例的不同之處。在這個(gè)實(shí)施例中，凸輪軸14左端部的外徑和轉(zhuǎn)子11的輪轂48的外徑與第一實(shí)施例中不同。
如圖5所示，凸輪軸14末端部的外徑B被設(shè)計(jì)成比轉(zhuǎn)子11的輪轂48的外徑要小。因而在凸輪軸14的末端面處，凸輪軸14的外圓周149和從動(dòng)齒輪13的內(nèi)圓周133之間的邊界被輪轂48的一側(cè)所密封。相應(yīng)地，邊界不會(huì)被暴露在第一和第二液壓腔101，102中(圖4)。
在第二實(shí)施例中，在凸輪軸14的外表面149和從動(dòng)齒輪13的內(nèi)表面133之間限定有一小間隙，以允許凸輪軸14和從動(dòng)齒輪13之間的相對旋轉(zhuǎn)。通過將油供至這個(gè)間隙，實(shí)現(xiàn)相對于從動(dòng)齒輪13的凸輪軸平滑轉(zhuǎn)動(dòng)。
在第二實(shí)施例中，由于間隙在凸輪軸14的左端面處被密封，從而避免了從間隙泄漏油。相應(yīng)地，就能分別向腔101，和102提供所希望的油壓，改善了VVT16的反應(yīng)度和可操作度。
下面將參照圖6至8描述根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的VVT。
如圖6所示，通過一鏈條29將一進(jìn)口側(cè)凸輪軸25，出口凸輪軸70和曲軸73連在一起，用惰輪58，59對鏈條29施加一預(yù)定張力。根據(jù)第三實(shí)施例的VVT被固定在進(jìn)口側(cè)凸輪軸25的左端。當(dāng)曲軸73旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪軸25，70通過鏈條29和鏈輪49，21，57隨曲軸73同步地旋轉(zhuǎn)，進(jìn)口閥77和出口閥78分別在預(yù)定閥定時(shí)下運(yùn)轉(zhuǎn)。
如圖7所示，WT20包括轉(zhuǎn)子22，圍繞轉(zhuǎn)子22的機(jī)體24，通過板23被固定到機(jī)體24上的鏈輪21，以及覆蓋機(jī)體24的外罩26。
被支承在油缸蓋79上的凸輪軸25在其左端有一螺栓孔253。用螺栓32將轉(zhuǎn)子22固定到凸輪軸25的端部，以便它同凸軸25組成一體地旋轉(zhuǎn)。圍繞轉(zhuǎn)子22的機(jī)體24相對于凸輪軸25和轉(zhuǎn)子22是可轉(zhuǎn)動(dòng)的。外罩26，板板23和鏈輪21用螺栓33固定在機(jī)體24上，以便它們成為整體地轉(zhuǎn)動(dòng)。
如圖8所示，轉(zhuǎn)子22有一輪轂27和四個(gè)葉片222，在機(jī)體24的相應(yīng)凹入處242中，每個(gè)葉片確定一第一液壓腔101和一第二液壓腔102。在凸輪軸25的左端部和轉(zhuǎn)子22之間限定有一環(huán)形腔221。轉(zhuǎn)子22的輪轂27上沿徑向限定有四個(gè)通道225，這些通道將環(huán)形腔221和第一液壓腔101連通。
如圖7所示，轉(zhuǎn)子22的輪轂直徑A被設(shè)計(jì)成比凸輪軸25的左端部直徑B要大。因而，在凸輪軸25的左端面處，凸輪軸25的外圓周231和板23的內(nèi)圓周211之間的邊界被輪轂27所密封。
凸輪軸25包括沿軸向確定的油通道255，油通道255在左端通向環(huán)形腔221，在右端通向油孔254。
在構(gòu)成第一和第二液壓腔101，102的壁面的板23一面上有四個(gè)油孔232，它們分別同第二液壓腔102相連。在鏈輪21和板23之間限定有一環(huán)形腔213，以連接凸輪軸25外圓周上的油槽252和油孔232。凸輪軸25包括斜向延伸的油通道258，以連通油槽252和螺栓孔253。凸輪軸35在其軸頸251處限定有一徑向油通道256，以便連通螺栓孔253。
當(dāng)油從OCV40通過油孔254，油通道255，環(huán)形腔221，和通道225被供至第一液壓腔101時(shí)，轉(zhuǎn)子22和凸輪軸25相對于機(jī)體24順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因而，進(jìn)口閥77(圖6)的閥定時(shí)被超前。當(dāng)油從OCV40通過油通道256，螺栓孔253，油通道258、油槽252，環(huán)形腔213和油孔232被供至第二液壓腔102時(shí)，轉(zhuǎn)子22和凸輪軸25相對于機(jī)體24逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因而，進(jìn)口閥77的閥定時(shí)被滯后。
在第三實(shí)施例中，凸輪軸25的外表面231和板23內(nèi)表面之間的間隙在凸輪軸25的左端面處被輪轂27所密封，以便大體上避免從間隙泄漏油。相應(yīng)地，就能分別給腔101和102提供所希望的油壓，VVT20的反應(yīng)度和可操作度就被提高了。
在第三實(shí)施例中，通向第一液壓腔101的通道225和通向第二液壓腔的油孔232之間的距離與現(xiàn)有技術(shù)的VVT相比加大了。相應(yīng)地，基本上減少了通道225和油孔232之間的油泄漏，結(jié)果使VVT20有更準(zhǔn)確的操作。
在這個(gè)實(shí)施例中，由于板23構(gòu)成了每個(gè)壓力腔101，102的側(cè)壁，通過增大板23的直徑而不增大鏈輪21的直徑，就能增大機(jī)體24的直徑。如以上所述，通過增大機(jī)體24的直徑和每個(gè)葉片222的徑向長度，就能增大施加到每個(gè)葉片222上的力。相應(yīng)地，VVT20的驅(qū)動(dòng)力被增大了，而由凸輪軸25扭矩波動(dòng)所造成的轉(zhuǎn)子22的振動(dòng)被減小了。因而，提高了VVT20的反應(yīng)度。
下面參照圖9和10，描述根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的VVT。這里將主要描述它與第三實(shí)施例的不同之處。第四實(shí)施例的VVT中使用與圖6所示相同的閥組。
如圖9所示，根據(jù)第四實(shí)施例的VVT50，在其四個(gè)葉片522中的一個(gè)上裝設(shè)有一鎖銷60。鎖銷60相對于鏈輪51鎖住轉(zhuǎn)子52，以便將轉(zhuǎn)子52保持在圖10的初始位置。
在轉(zhuǎn)子52上限定有四個(gè)斜向通道525，以連通環(huán)形腔221和每個(gè)液壓腔101。一通道525既通向第一液壓腔101，也通向釋放腔67(隨后將被描述)。
如圖9所示，鎖銷60位于鎖銷孔523中。鎖銷60呈圓柱形。其有一大直徑部分61和一小直徑部分62。鎖銷60被一彈簧64所推動(dòng)，其將鎖銷60推向板53。鎖銷60有一位于大直徑部分61和小直徑部分62之間的第一壓力承受面65，和一位于小直徑部分62端部的第二壓力承受面66。第一壓力承受面65接受被供至第一液壓腔101的油壓，而第二壓力承受面接受被供至第二液壓腔102的油壓。
在鎖銷孔523中，鎖銷60限定了一環(huán)形釋放腔67，第一壓力承受面65與釋放腔67相對。通過通道525向釋放腔67供應(yīng)油壓。
板53包括一環(huán)形接合孔533，鎖銷能接合在其中。鎖銷60的第二壓力承受面66與接合孔533相對。
在板53的右側(cè)和凸輪軸55的左端之間確定了一環(huán)形腔534。環(huán)形腔534通過油孔532連通每個(gè)第二液壓腔，其也與接合孔533連通。在凸輪軸55中有一連通環(huán)形腔543的油通道543，通過凸輪軸55中的另一個(gè)油通道，這個(gè)油通道558被連到OCV40上。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)28(圖6)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于油被排放到油槽47中，液壓腔101，102中無油壓。在這個(gè)狀態(tài)下，由于彈簧64的作用力，鎖銷60被推向板53，并保持在接合孔533的接合位置。相應(yīng)地，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，轉(zhuǎn)子52相對于鏈輪51的轉(zhuǎn)動(dòng)被制止。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)被開動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)子52與鏈輪51成為整體地旋轉(zhuǎn)。油被逐近供至液壓腔101，102，直到油被充滿，液壓腔101，102中的油壓才穩(wěn)定。同時(shí)，轉(zhuǎn)子52受到凸輪軸55扭矩的波動(dòng)。然而，在第四實(shí)施例中，由于轉(zhuǎn)子52的運(yùn)動(dòng)被鎖銷60所制止，就不會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)子52的后沖。
當(dāng)轉(zhuǎn)子52的相對轉(zhuǎn)動(dòng)如上述那樣被制止時(shí)，一個(gè)大載荷被施加在板53的內(nèi)表面，其上成形有一接合孔533。在這個(gè)VVT50中，板53的內(nèi)表面是一硬化表面。作為板53的材料，可選用經(jīng)高頻率火的硼鋼、經(jīng)淬火、回火和滲碳處理的Cr鋼或Cr-Mn鋼。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)剛啟動(dòng)時(shí)，雖然壓力低，但油仍被供到釋放腔67或接合孔533。相應(yīng)地，鎖銷60在第一壓力承受面65或第二壓力承受面66承受著油壓。當(dāng)油壓足夠高時(shí)，鎖銷60就反抗彈簧64的推力從接合孔中脫出。因而，在油壓到達(dá)某值后，鎖銷60與接合孔533的接合被分離，以允許轉(zhuǎn)子52相對于鏈輪51轉(zhuǎn)動(dòng)。一旦到達(dá)足夠高油壓，直到發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)為止，鎖銷60被保持在脫出狀態(tài)。
通過供油至第一液壓腔101或第二液壓腔102，轉(zhuǎn)子52和凸輪軸55相對于鏈輪51旋轉(zhuǎn)(銷60縮回)。因此，就能改變被凸輪軸55驅(qū)動(dòng)的閥77的閥定時(shí)。
當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，從液壓泵46的供油也被停止。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，OCV40的閥柱44被停在使油供至第二液壓腔102的位置，每個(gè)第一液壓腔中的油被排放到油槽47中。因而轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)到圖10所示的初始位置。在這個(gè)過程中，釋放腔67和接合孔533中的油壓減小，以便鎖銷60再與接合孔533接合，以限制轉(zhuǎn)子52的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
依上所述，由于VVT50裝設(shè)有表面硬化板53，即使鎖銷60頻繁地與板53的內(nèi)表面接觸，也不會(huì)損傷板23。
在第四實(shí)施例中，一旦鎖銷60被放松，油壓不斷地被供至釋放腔67或接合孔533，鎖銷60就整個(gè)地縮進(jìn)鎖銷孔523中。因而，當(dāng)油壓處于正常操作值時(shí)，鎖銷60就不接觸板53。
根據(jù)第四實(shí)施例，鏈輪51，機(jī)體54和板53都用螺34固定在一起。然而，用燒結(jié)材料構(gòu)成板53以及當(dāng)板被燒結(jié)時(shí)用釬焊填料合金來結(jié)合鏈輪51、板53和機(jī)體54是可能的，因而改善了機(jī)體54和板53之間的密封。
盡管在此只描述了幾個(gè)實(shí)施例，但不脫離本發(fā)明的精神或范圍的許多其它特定形式都可包括在本發(fā)明中，這對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說應(yīng)該是明顯的。特別地，應(yīng)該懂得下列形式均可包括在本發(fā)明中。
如圖11所示，第三實(shí)施例和第四實(shí)施例中的板23和53可省略。在這種情況下，如果鏈輪21的厚度增加，環(huán)形腔69就能如圖示那樣被形成。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)進(jìn)口閥77的閥定時(shí)被改變時(shí)，也可通過將VVT連接到出口側(cè)凸輪軸上而改變出口閥的閥定時(shí)。
在上述實(shí)施例中，當(dāng)裝有VVT的進(jìn)口側(cè)凸輪軸的旋轉(zhuǎn)相位相對于曲軸被改變時(shí)，改變沒連接到VVT上的凸輪軸旋轉(zhuǎn)相位也是可能的。例如，在圖1中，皮帶輪71可被連到進(jìn)口凸輪軸14的右端，且皮帶輪71可通過皮帶72被連到曲軸73的皮帶輪76上。借助于這種結(jié)構(gòu)，進(jìn)口凸輪軸14隨曲軸73同步地轉(zhuǎn)動(dòng)。在VVT10的控制下，出口側(cè)凸輪軸70的旋轉(zhuǎn)相位能相對于曲軸73被改變。
因而，這些例子和實(shí)施例只被當(dāng)作解釋，而不是限制，本發(fā)明不限于這里所給出的細(xì)節(jié)，它可在所附權(quán)利要求書的等同物和范圍內(nèi)作修改。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)閥的閥定時(shí)的裝置，閥(77)被一凸輪致動(dòng)，該裝置包括一驅(qū)動(dòng)凸輪的凸輪軸(14；25；39；55)，該凸輪軸(14；25；39；55)有一圓周表面和一第一端，其中該第一端有一端面，一個(gè)被固定在凸輪軸(14；25；39；55)之端面上的第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)，該第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)有著徑向延伸葉片(112；222；522)，一個(gè)圍繞第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)安裝并相對于第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)可轉(zhuǎn)動(dòng)的第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)，在該第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)上成形有一凹入處(122；242；542)，該凹入處(122；242；542)被葉片(112；222；522)分成一第一壓力腔(101)和一第二壓力腔(102)，一個(gè)在凸輪軸(14；25；39；55)內(nèi)限定的第一通道(145；255；555)，其用于向第一壓力腔(101)供應(yīng)液壓流體，以改變第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)相對于凸輪軸(14；25；39；55)的旋轉(zhuǎn)相位，在充滿第一液壓腔(101)期間，第一通道(145；255；555)有相對于流體流動(dòng)方向的一上游端和一下游端，一個(gè)在凸輪軸(14；25；39；55)內(nèi)限定的第二通道(148；258；558)，其用于向第二壓力腔(102)供應(yīng)液壓流體，以改變第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)相對于凸輪軸(14；25；39；55)的旋轉(zhuǎn)相位，在充滿第二液壓腔(102)期間，第二通道(148；258；558)有相對于流體流動(dòng)方向的一上游端和一下游端，其特征在于第一通道(145；255；555)有一位于端面上的下游開口，第二通道(148；258；558)有一位于凸輪(軸)表面而不是端面上的下游開口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于第一通道(145；255；555)的下游端主要在凸輪軸(14；25；39；55)的軸向延伸，第二通道(148；258；558)的下游端主要在凸輪軸(14；25；39；55)的徑向延伸。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于凸輪軸(14；25；39；55)有一外支承面(149；231)，而第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)有一與凸輪軸(14；25；39；55)的外支承表面(149；231)接觸的內(nèi)支承表面，第二通道(148；258；558)的下游開口在凸輪軸(14；25；39；55)的外支承表面(149；231)上
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)有一圓柱形輪轂(27；48)，其外徑比端面的外徑小。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的裝置，其特征在于第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)有一為連通第一通道(145；255；555)和第一壓力腔(101)的第三通道(115；225；525)，第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)有一為連通第二通道(148；158；558)和第二壓力腔(102)的第四通道(134；213，232；532，534)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一個(gè)所述的裝置，其特征在于凸輪軸(14；25；39；55)的第一端有一凸緣面，其離端面有軸向間距，第二通道(148；258；558)成形于此凸緣面上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一個(gè)所述的裝置，其特征在于第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)被機(jī)體(12；24；54)所包圍。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于葉片(522)之一上有一鎖住裝置，用于限制第一和第二轉(zhuǎn)子(51-54)之間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于鎖住裝置包括一鎖銷(60)和一凹入處(542)，使鎖銷(60)有選擇地與凹入處接合。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于同第二壓力腔(102)的第四通道(134；213，232；532，534)的開口相比，第一壓力腔(101)的第三通道(115；225；525)的開口離開凸輪軸(14；25；39；55)的軸線更遠(yuǎn)。
11.一種相對于曲軸(73)調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)閥(77)的閥定時(shí)的裝置，閥(77)被一凸輪致動(dòng)，該裝置包括一可旋轉(zhuǎn)的軸(14；25；39；55)，所述可旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)有一圓周表面和一第一端，在那里第一端有一端面，可旋轉(zhuǎn)地被固定在第一端上的一第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)，這樣，該第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)與所述可旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)同軸，同軸地被固定在所述可旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)上的一第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)，這樣所述第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)就可相對于所述第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)轉(zhuǎn)動(dòng)，其中第一和第二轉(zhuǎn)子(11-13；21-24；51-54)中之一被固定在與曲軸(73)鎖定同步的位置，而另一個(gè)被固定在與凸輪處于鎖定同步旋轉(zhuǎn)的位置，這樣兩轉(zhuǎn)子間的相對轉(zhuǎn)動(dòng)相對于曲軸(73)改變了閥(77)的定時(shí)，引起轉(zhuǎn)子間相對運(yùn)動(dòng)的液壓致動(dòng)裝置，其中轉(zhuǎn)子之一上成形有一葉片(112；222；522)，另一轉(zhuǎn)子上成形有一凹入處(122；242；542)，這樣葉片(112；222；522)將凹入處(122；242；542)分成第一和第二液壓腔(101；102)，旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)上有一第一通道(145；255；555)，其用于向第一液壓腔(101)供應(yīng)液壓流體，以使第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)相對于第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)沿一第一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在充滿第一液壓腔(101)期間，第一通道(145；255；555)上有相對于流體流動(dòng)方向的一上游端和一下游端，旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)上有一第二通道(148；258；558)，其用于向第二液壓腔(102)供應(yīng)液壓流體，以使第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)相對于第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)沿一第二方向轉(zhuǎn)動(dòng)，在充滿第二液壓腔(102)期間，第二通道(148；258；558)有相對于流體流動(dòng)方向的一上游端和一下游端，其特征在于第一通道(145；255；555)有一位于端面的下游開口，第二通道(148；258；558)有一位于旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)的表面上而不是端面上的下游開口，第二通道(148；258；558)的下游開口比第一通道(145；255；555)的下游開口徑向上離開旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)軸線更遠(yuǎn)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)還沒運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鎖住裝置(60)為將第一轉(zhuǎn)子(11；22；52)鎖定在第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)上而設(shè)置，其中鎖住裝置包括一與轉(zhuǎn)子之一相連的鎖住元件(60)，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，鎖住元件(60)被彈性地偏壓至鎖住位置，在另一轉(zhuǎn)子上有一鎖住元件接收部(533)，鎖住元件(60)與鎖住元件接收部(533)接合，以將轉(zhuǎn)子鎖在一起，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)到達(dá)一預(yù)定運(yùn)行條件時(shí)，液壓流體推動(dòng)鎖住元件(60)而到達(dá)松開位置。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的裝置，其特征在于第一通道(145；255；555)的下游部分大體上在旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)的軸向延伸，第二通道(148；258；558)的下游部分大體上在旋轉(zhuǎn)軸(14；25；39；55)的徑向延伸。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于軸(55)的第一端有一與端面軸向間隔開的凸緣面(534)，第二通道(558)的下游開口就在此凸緣面(534)上。
15.根據(jù)權(quán)利要求1至5和11至14中任一權(quán)利要求所述的裝置，其特征在于發(fā)動(dòng)機(jī)有一曲軸(73)，該裝置還包括一傳動(dòng)裝置(27)，其用來將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力從曲軸73傳送到第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)其中第二轉(zhuǎn)子以與曲軸(73)處于被固定的同步狀態(tài)轉(zhuǎn)動(dòng)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的裝置，其特征在于傳動(dòng)裝置包括一第二凸輪軸(70)，第二凸輪軸(70)的一端被連到曲軸(73)上，而第二凸輪軸(70)的另一端與第二轉(zhuǎn)子(12，13；21，23，24；51，53，54)相連。
17.根據(jù)權(quán)利要求1至5和11至14中任一權(quán)利要求所述的裝置，它還包括控制供應(yīng)到第一和第二壓力腔(101，102)中流體流動(dòng)的一液壓控制裝置，為連接第一通道(145；255；555)和控制裝置(40)的一第一導(dǎo)管，和為連接第二通道(148；258；558)和控制裝置(40)的第二導(dǎo)管。
全文摘要
一可調(diào)的閥定時(shí)機(jī)構(gòu)被設(shè)置在凸輪軸(14;25;39;55)的末端,其用來改變發(fā)動(dòng)機(jī)閥(77)的閥定時(shí)。凸輪軸上限定有一第一通道(145;255;555),其用于向第一壓力腔(101)供應(yīng)液壓流體壓力。第一通道有一位于凸輪軸末端面上的開口。凸輪軸上限定有一第二通道(148;258;558),其用于向第二壓力腔(102)供應(yīng)液壓流體壓力。第二通道有一位于凸輪軸外圓周(149;231)上的開口。
文檔編號(hào)F01L3/20GK1175658SQ9711124
公開日1998年3月11日 申請日期1997年4月9日 優(yōu)先權(quán)日1996年4月9日
發(fā)明者三瓶和久, 朝倉健, 飯?zhí)镞_(dá)雄 申請人:豐田自動(dòng)車株式會(huì)社