中鎖定向供應(yīng)和凸輪扭轉(zhuǎn)再循環(huán)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及內(nèi)燃機(jī)的閥定時控制設(shè)備或凸輪相位器，其中，凸輪相位器被構(gòu)造為不必依賴電子控制就能自動定位到其中鎖位置。
[0002]本發(fā)明的至少一個實(shí)施例還涉及凸輪相位器，其被構(gòu)造為使用凸輪扭矩使油再循環(huán)以協(xié)助油壓將轉(zhuǎn)子定位到其中鎖位置。
【背景技術(shù)】
[0003]典型的內(nèi)燃機(jī)使用鏈或驅(qū)動帶來由曲軸驅(qū)動主動輪。定子以扭轉(zhuǎn)剛性的方式連接到主動輪。這樣，定子借助這個驅(qū)動元件和主動輪而驅(qū)動連接到曲軸。
[0004]對應(yīng)的轉(zhuǎn)子與定子接合，并以扭轉(zhuǎn)剛性的方式連接到凸輪軸。凸輪軸上具有凸輪凸角(cam lobe)，這些凸輪凸角推擠換氣閥以打開換氣閥。通過旋轉(zhuǎn)凸輪軸來變換換氣閥打開和關(guān)閉的時間點(diǎn)，能夠使內(nèi)燃機(jī)在所涉及的速度上提供最佳性能。
[0005]為了優(yōu)化內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間的性能，使凸輪軸的角位置根據(jù)轉(zhuǎn)子相對于定子的相對位置而相對于主動輪連續(xù)變化。特別地，發(fā)動機(jī)的RPM以及發(fā)動機(jī)需要產(chǎn)生的扭矩量和馬力是定時調(diào)整的基礎(chǔ)。在發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時進(jìn)行這些調(diào)整。這使得閥定時可變，因?yàn)樵赗PM的整個范圍上在不斷地調(diào)整進(jìn)排氣閥定。性能的獲益包括提高發(fā)動機(jī)效率以及改善怠速平滑性。發(fā)動機(jī)還能傳遞比具有傳統(tǒng)閥定時的類似位移式引擎更多的馬力和扭矩。這還使發(fā)動機(jī)具有改善的燃料經(jīng)濟(jì)性并致使發(fā)動機(jī)排放更少的烴。
[0006]定子包括向定子的中心軸線徑向突出的腹板(web)。在相鄰的腹板之間形成多個中間空間，液壓介質(zhì)經(jīng)由液壓閥引入這些空間。轉(zhuǎn)子包括背離轉(zhuǎn)子的中心軸線徑向突出、并突出到定子的相鄰腹板之間的葉片。轉(zhuǎn)子的這些葉片把定子的腹板之間的中間空間劃分為兩個壓力室(常常分別被稱為“A”和“B”)。為了改變凸輪軸與主動輪之間的角位置，轉(zhuǎn)子相對于定子旋轉(zhuǎn)。為此目的，根據(jù)每次旋轉(zhuǎn)的期望的方向，對一個壓力室(“A”或“B”)中的液壓介質(zhì)施壓，而同時對另一壓力室(“B”或“A”)向罐泄壓。
[0007]在內(nèi)燃機(jī)的一些運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)期間，不可避免地需要使轉(zhuǎn)子相對于定子的位置鎖定。為此目的，可將鎖銷形式的閥定時控制裝置用在轉(zhuǎn)子上，用于鎖定到對應(yīng)的孔中。
[0008]—些系統(tǒng)被配置為將這個孔設(shè)置在轉(zhuǎn)子相對于定子的運(yùn)動范圍(最鄰近一個腹板或另一個)的一端或另一端。典型地，鎖銷被構(gòu)造為鎖定在完全滯后的位置。無論如何，將轉(zhuǎn)子鎖定在其運(yùn)動范圍的一端或另一端更容易，因?yàn)樵诎l(fā)動機(jī)停止的情況下，可以利用凸輪摩擦來使轉(zhuǎn)子移動到鎖定位置，或甚至使用彈簧來克服反作用的摩擦來使轉(zhuǎn)子移動到鎖定位置。
[0009]盡管提供使轉(zhuǎn)子相對定子鎖定的系統(tǒng)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是困難在于將轉(zhuǎn)子引導(dǎo)到“中鎖(mid-lock) ”位置，S卩，既不位于轉(zhuǎn)子相對于定子的運(yùn)動范圍的一端也不位于另一端的鎖定位置。特別是，當(dāng)鎖定位置設(shè)置在完全滯后位置與完全超前位置之間的鎖定位置(即中鎖位置)時，如果發(fā)動機(jī)在將轉(zhuǎn)子控制到中鎖位置之前熄火或停止，那么傳統(tǒng)的端鎖系統(tǒng)不能將轉(zhuǎn)子移動到正確的位置并鎖定相位器。
[0010]美國專利第8，973，542號公開了一種系統(tǒng)，其提供了一種中間鎖定(mid-locking)系統(tǒng)，其被構(gòu)造為從轉(zhuǎn)子的葉片的一側(cè)或另一側(cè)排放壓力介質(zhì)，以將轉(zhuǎn)子移動到其中鎖位置。本發(fā)明相較于8，973，542專利公開的系統(tǒng)具有有效的改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]本發(fā)明的實(shí)施例的目的是提供一種閥定時控制設(shè)備或凸輪相位器，其耗油較少，當(dāng)油壓和流量受限時縮短了達(dá)到中鎖位置花費(fèi)的時間，并且不依賴電子控制來達(dá)到中鎖位置。
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例的另一目的是提供一種閥定時控制設(shè)備或凸輪相位器，其使用凸輪扭矩來使油從其轉(zhuǎn)子的葉片的一側(cè)重新循環(huán)到另一側(cè)，以幫助使凸輪相位器定位到其中鎖位置，盡管來自油栗的壓力很小甚至沒有壓力。
[0013]在本發(fā)明的一個示例實(shí)施例中，設(shè)置具有轉(zhuǎn)子定位機(jī)構(gòu)的中鎖相位器(mid-locking phaser)。轉(zhuǎn)子定位機(jī)構(gòu)包括定向供應(yīng)部和起使轉(zhuǎn)子自動運(yùn)動到中鎖位置的作用的定向排放端口，由此使轉(zhuǎn)子能夠相對于定子鎖定，而不必依賴電子控制。具體地，當(dāng)發(fā)動機(jī)停止時，控制器關(guān)閉電流。因此，在停止期間，確定相位角的傳感器無法正確讀取位置。轉(zhuǎn)子定位機(jī)構(gòu)被構(gòu)造為不用電子控制而能使轉(zhuǎn)子自動移動到中鎖位置。此外，根據(jù)轉(zhuǎn)子相對于定子的位置，油被選擇性地供給到一個室或另一個室。換言之，油不是供給到兩個室，而是僅供應(yīng)到要求的室。這樣，降低了油耗，當(dāng)油壓和流量受限時達(dá)到中鎖位置所花費(fèi)的時間縮短。
[0014]另外，在本文公開的一些實(shí)施例中，盡管來自栗的油壓小甚至沒有，但凸輪扭轉(zhuǎn)使油從一側(cè)再循環(huán)到另一側(cè)，達(dá)到中鎖位置并鎖定。
【附圖說明】
[0015]以下將結(jié)合附圖描述本發(fā)明，在附圖中相似的附圖標(biāo)記表示相似的元件，以及
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的閥定時控制設(shè)備或凸輪相位器的轉(zhuǎn)子部件的立體圖；
[0017]圖2是閥定時控制設(shè)備的定子部件的前視圖；
[0018]圖3示出(為了簡單，省略了蓋)彼此接合的轉(zhuǎn)子與定子，且轉(zhuǎn)子相對定子鎖定；
[0019]圖4類似圖3，但其中轉(zhuǎn)子未相對于定子鎖定，并且轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)到其相對于定子的最前的位置；
[0020]圖5是沿圖3中的線5-5截取的剖視圖，示出了閥定時控制設(shè)備的油控制閥和壓力介質(zhì)控制閥；
[0021]圖6是示出油控制閥的各種狀態(tài)的狀態(tài)圖；
[0022]圖7-10示出了在發(fā)動機(jī)各種運(yùn)轉(zhuǎn)階段期間壓力介質(zhì)控制閥的各種狀態(tài)；
[0023]圖11是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的閥定時控制設(shè)備的供應(yīng)閥、油控制閥和壓力介質(zhì)控制閥的剖視圖；
[0024]圖12-16類似圖11，但示出了油控制閥的不同狀態(tài)；
[0025]圖17是示出關(guān)于圖11-16的各種狀態(tài)的狀態(tài)圖；
[0026]圖18是示出根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的閥定時控制設(shè)備的供應(yīng)閥、油控制閥和壓力介質(zhì)控制閥的剖視圖；
[0027]圖19是示出圖18所示的油控制閥的各種狀態(tài)的狀態(tài)圖；以及
[0028]圖20-23類似圖18，但示出油控制閥的不同狀態(tài)。
【具體實(shí)施方式】
[0029]盡管本發(fā)明可允許不同形式的實(shí)施例，在附圖中示出并將在本文詳細(xì)描述具體實(shí)施例，應(yīng)理解，公開的內(nèi)容應(yīng)被認(rèn)為本發(fā)明的原理的范例，并非旨在將本發(fā)明限制在所示出的內(nèi)容中。
[0030]本發(fā)明涉及與內(nèi)燃機(jī)一起使用的閥定時控制設(shè)備，實(shí)際上為凸輪相位器。本文公開了本發(fā)明的多個實(shí)施例。本文公開的實(shí)施例相較于美國專利第8，973，542號公開的系統(tǒng)具有有效的改進(jìn)，該專利文獻(xiàn)由此通過援引全文并入本文。
[0031]將描述第一實(shí)施例，然后將重點(diǎn)描述其他實(shí)施例的差異。首先，將描述每個實(shí)施例中的轉(zhuǎn)子和定子，然后將描述每個實(shí)施例的液壓或油控制閥。最后，將描述不同的狀態(tài)。
[0032]如圖1中所示，轉(zhuǎn)子10包括轂12以及從轂12徑向向外伸出的葉片14。轉(zhuǎn)子10還包括環(huán)形通道16，該環(huán)形通道16與通向轉(zhuǎn)子10的外表面22的附加通道18、20(見圖3)相連通。如示出的，通道18、20相似地位于每個轉(zhuǎn)子葉片14之間。如將描述的，這些通道16、18和20為壓力介質(zhì)(即油)提供流路。
[0033]轉(zhuǎn)子10的葉片14中的一個葉片24還包括壓力介質(zhì)控制閥室26。如圖3_5所示，例如鎖定銷52的壓力介質(zhì)控制閥布置在該壓力介質(zhì)控制閥室26中，轉(zhuǎn)子10提供通向這個室26并與至少一個設(shè)置在轉(zhuǎn)子10的轂12中的環(huán)形通道16連通的內(nèi)部流動通道30。這樣，壓力介質(zhì)能夠在壓力介質(zhì)控制閥室26與液壓或油控制閥32之間流動。
[0034]如圖1所示，形成在轉(zhuǎn)子10的葉片24的外表面36上的對中槽34鄰近壓力介質(zhì)控制閥室26并與其流體連通。如本文稍后將更完整描述的，這個對中槽34作用為在發(fā)動機(jī)某些運(yùn)轉(zhuǎn)階段期間，當(dāng)轉(zhuǎn)子10在相對于定子40的某些位置時，使壓力介質(zhì)能夠沿該對中槽34運(yùn)動到鎖定銷52。
[0035]優(yōu)選地，轉(zhuǎn)子10的外側(cè)未密封，而是優(yōu)選通過葉片14的長度(密封長度)來進(jìn)行密封。優(yōu)選地，不密封是因?yàn)槿绻谌~片14的徑向外側(cè)為了密封而不得不設(shè)置槽，則將減小壓力介質(zhì)控制閥室26的可用空間。也就是說，能夠設(shè)置密封，這將仍然在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
[0036]除對中槽34外，轉(zhuǎn)子10包括至少一個附加槽，例如其葉片14中的一個葉片25上的附加槽11，用于根據(jù)轉(zhuǎn)子10相對于定子40的位置，將壓力介質(zhì)供應(yīng)到任一室60、62。這將在下文更詳細(xì)描述。如圖1所示，槽11可包括設(shè)置在轉(zhuǎn)子10的外表面36上的凹部17和布置在葉片25的凹部17中的流體通道19，其中，該流體通道19與如圖5所示的油控制閥32流體連通。
[0037]如圖2所示，閥定時控制設(shè)備的另一部件包括定子40。定子40借助與主動輪51接合的驅(qū)動元件(未示出)驅(qū)動連接到曲軸(也未示出)。定子40包括圓柱形定子基部44和從基部44徑向向內(nèi)突出的腹板46。腹板46彼此間分隔開，在兩個腹板46之間的那些空間48之一中有鎖定銷孔50，鎖定銷孔50構(gòu)造為用于接納鎖定銷52，由此使轉(zhuǎn)子10相對于定子40的位置鎖定(見圖3和5)。<