CN101952560A - 具有在中间位置的液压锁定的可变凸轮轴正时装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的可变凸轮正时相位器包括在转子组件中的一个被导向的阀门，该被导向的阀门从一个第一位置可移动到一个第二位置，并且当该转子组件是处于或接近一个中间相位角的位置时，与提前室或延迟室相连通的定位管线被限流和/或被堵塞。当被导向的阀门是处于第一位置时，流体被阻止流经该被导向的阀门。当被导向的阀门是处于第二位置时，允许流体在来自提前室的定位管线与来自延迟室的定位管线之间流动通过被导向的阀门和一条共用管线，这样该转子组件被移动到并保持在相对于壳体组件的中间相位角的位置。

Description

具有在中间位置的液压锁定的可变凸轮轴正时装置
技术领域
本发明涉及可变凸轮正时系统的领域。更具体地讲，本发明涉及一种具有在中间位置的液压锁定的可变凸轮轴正时装置。
背景技术
美国专利号6,814,038和6,941,913披露了一种可变凸轮正时系统，该系统利用控制VCT系统的同一个滑阀芯来主动地控制锁定销。滑阀芯的台面位置直接影响是否将油源提供给锁定销和相位器的延迟室或提前室之一。
美国专利号6,666,181(将其通过引用结合在此)披露了一种可变凸轮正时装置，该装置能够被设置为默认处于一个中间相位角的位置，该位置定位在提前机械停止件与延迟机械停止件之间。更确切地说，通过一个控制阀门使一个液压定位回路致动以便将可变凸轮正时(VCT)装置控制在相位角度的总权限范围中间的某一位置处。
这两个特征(一个控制锁定销的滑阀芯以及通过控制阀门来致动以便将VCT控制在相位角度的总权限范围中间某一位置处的液压定位回路)可以被结合在一个有待由该滑阀控制的VCT组件上，但是这么做是不实际的。使用这种方法的问题在于在一个滑阀上将存在三个液压回路，一个控制VCT、一个控制将VCT控制在一个已知的中间位置上的液压定位回路、并且一个控制该锁定销。这使滑阀和套管非常长，从而使它们非常难于制造。此外，将全部三个液压回路放置在控制阀门上增加了VCT的总体封装长度，这在汽车的动力传动系的紧凑封装要求中不会很好地被接受。最后，将全部三个控制回路放置在一个滑阀上导致复杂的并且限制性的流动回路，因此限制了每一个回路的性能。
GB 2437305传授了多个不同的实施方案，其中一个或两个锁定销与一个双向弹簧或者一个液压回路一起使用，以便在凸轮扭矩逆转的作用下将相位器返回到一个锁定位置。
在一个实施方案中，相位器内部的两个单向阀允许油响应于在一个方向上或另一个方向上的扭矩而溢出这些腔室。这些锁定销的孔各自通过一个油钻孔被连接到单向阀上，该油钻孔还进入了形成在壳体与转子之间的相邻的空腔，在该空腔中存在叶片。当相位器被解锁并且油压下降时，一个锁定销相对于壳体将转子锁定并且另一个抵靠端板的表面移动。当锁定销被锁定时，油能够流经钻孔并且从中经过到达一个单向阀而到达该相邻的空腔，以便将相位器移动到一个位置上，在这里第二锁定销能够接合并锁定。如果一个锁定销被解锁，该锁定销的直径防止流体流到这个单向阀处。这个系统是在被动控制下。换言之，另一个阀门不直接影响作用在这些锁定销上的流体。
在另一个实施方案中，两个单向阀存在于相位器中并且被连接在一个单一的锁定销上。一个第三钻孔通入锁定销孔并且这个洞通过一个薄的歧管板通入到相位器的前板中的一个槽缝中。该槽缝的作用是将第一洞连接在歧管板中的另外两个洞上，这两个洞被叶片中的一个选择性地覆盖和打开。在锁定位置处，叶片遮掩了两个洞。相位离开锁定位置的任何移动都允许油在凸轮扭矩逆转作用下流出相关的空腔并且经过单向阀进入相反的一组空腔。当一个单向阀被连接到该空腔上时，另一个单向阀被连接在单一的锁定销的孔上。当锁定销被锁定时，送入两个单向阀的油对于两个单向阀都被遮掩。当锁定销被解锁时，送入的油被连接在锁定销的减小的直径上。这个系统也是一个被动控制系统。换言之，相位器内部的或者远处的阀门不直接影响作用在锁定销上的压力以将它移动到一个锁定或一个解锁位置。
因此，对于使用一个主动控制的定位的被导向阀门将相位器定位在一个中间相位角位置而同时保持总的封装长度相同或更小并且增加VCT相位器的性能的简单方式存在一种需要。
发明内容
一种用于内燃机的可变凸轮正时相位器包括在转子组件中的一个被导向的阀门，该被导向的阀门从一个第一位置可移动到一个第二位置，并且当转子组件是处于或接近一个中间相位角的位置时，与提前室或延迟室相连通的定位管线被限流和/或被堵塞。当该被导向的阀门是处于第一位置时，流体被阻止流经该被导向的阀门。当该被导向的阀门是处于第二位置时，允许流体通过被导向的阀门和一条共用管线在来自提前室的定位管线与来自延迟室的定位管线之间流动，这样该转子组件被移动到并保持在相对于壳体组件的中间相位角的位置。
该被导向的阀门被液体压力移动到该第一位置。该液体压力可以受一个远程开/关阀门或该相位器的控制阀门的控制。该被导向的阀门向该第一位置的移动受该远程开/关阀门或该相位器的控制阀门的主动控制。该被导向的阀门被弹簧偏置到该第二位置上。
一个锁定销可以存在于该相位器之中。通过液体压力将该锁定销从一个锁定位置移动到一个解锁位置。该液体压力可以受一个远程开/关阀门或该相位器的控制阀门的控制。
在另一个实施方案中，当该控制阀门被移动到该提前、延迟、或保持位置时，该锁定销移动到解锁位置并且该被导向的阀门被移动到该第一位置，从而阻止在该提前室与该延迟室之间的流体流动经过该被导向的阀门。当该控制阀门被移动到该定位位置时，该被导向的阀门被移动到该第二位置，该提前定位管线或该延迟定位管线通过该被导向的阀门与该共用管线处于流体连通，该转子组件被移动到并且保持在相对于该壳体组件的一个中间相位角位置，并且该锁定销被移动到一个锁定位置。
当该相位器是处于该中间相位位置时，该转子中的一个提前定位管线以及一个延迟定位管线完全被堵塞或基本上被堵塞，以允许在该壳体组件与该转子组件之间的腔室内部的叶片的轻微摆动。
该锁定销可以被容纳在该转子组件中并且接合该壳体组件或被容纳在该壳体组件中并且接合该转子组件。
可替代地，该锁定销可以被形成为该被导向的阀门的一部分。
附图说明
图1示出了本发明的第一实施方案朝向提前位置移动的示意图。
图2示出了本发明的第一实施方案朝向延迟位置移动的示意图。
图3示出了本发明的第一实施方案在保持位置的示意图。
图4a示出了本发明的第一实施方案在定位位置的示意图。图4b示出了本发明的第一实施方案的相位器在定位位置中。
图5示出了本发明的第一实施方案的相位器朝向该中间相位角位置移动，其中该延迟定位管线与该延迟室处于流体连通并且该液压定位回路打开。
图6示出了本发明的第一实施方案的相位器朝向该中间相位角位置移动，其中该提前定位管线与该提前室处于流体连通并且该液压定位回路打开。
图7a示出了第一实施方案的相位器的截面，其中锁定销被解锁。图7b示出了第一实施方案的相位器的截面，其中被导向的阀门所处的位置使得液压定位回路关闭。
图8a示出了第一实施方案的相位器的截面，其中锁定销被锁定。图8b示出了第一实施方案的相位器的截面，其中被导向的阀门所处的一个位置使得液压定位回路是打开的或开放的。
图9示出了第一实施方案的相位器的一个替代截面，其中锁定销被锁定并且被导向的阀门所处的一个位置使得液压定位回路是打开的或开放的。
图10示出了当相位器是处于提前位置、延迟位置、或处于保持位置中使锁定销处于一个释放的位置中的任何一个位置时该被导向的阀门的截面视图。
图11示出了本发明的第二实施方案的示意图，其中被导向的阀门处于第一位置，相位器处于保持位置，并且被导向的阀门通过控制阀门的供应而受控制。
图12示出了本发明的第二实施方案的示意图，其中被导向的阀门处于第二位置，相位器处于中间相位角位置，并且被导向的阀门通过控制阀门的供应而受控制。
图13示出了本发明的第三实施方案的示意图，其中被导向的阀门处于第一位置，相位器处于保持位置，并且被导向的阀门受其他液压装置的控制。
图14示出了本发明的第三实施方案的示意图，其中被导向的阀门处于第二位置，相位器处于中间相位角位置，并且被导向的阀门受其他液压装置的控制。
图15示出了本发明的第四实施方案的示意图，其中被导向的阀门处于第一位置，相位器处于保持位置，并且锁定销与被导向的阀门受其他液压装置的控制。
图16示出了本发明的第四实施方案的示意图，其中被导向的阀门处于第二位置，相位器处于中间相位角位置，并且锁定销与被导向的阀门受其他液压装置的控制。
图17a示出了本发明的第五实施方案的示意图，其中锁定销被整合进被导向的阀门之中并且液压定位锁定回路是打开的，锁定销末端部分不与凹陷接合，并且相位器通过该定位回路在延迟方向上朝向一个锁定位置移动。图17b示出了本发明的第五实施方案的示意图，其中锁定销被整合进被导向的阀门之中并且液压定位锁定回路是开放的，锁定销末端部分不与凹陷接合，并且相位器通过该定位回路在提前方向上朝向一个锁定位置移动。图17c示出了本发明的第五实施方案的示意图，其中锁定销末端部分正要与该凹陷对齐并且接合该凹陷。
图18示出了本发明的第五实施方案的示意图，其中锁定销被整合进被导向的阀门之中并且液压定位锁定回路是开放的，并且锁定销末端部分与该凹陷接合。
图19示出了本发明的第五实施方案的示意图，其中锁定销被整合进被导向的阀门之中并且液压定位锁定回路被关闭，锁定销末端部分从凹陷中被释放，并且相位器朝向一个提前位置移动。
图20示出了本发明的第五实施方案的示意图，其中锁定销被整合进被导向的阀门之中并且液压定位锁定回路被关闭，锁定销末端部分从凹陷中被释放，并且相位器朝向延迟位置移动。
具体实施方式
在本发明中，一个偏置的或远程的被导向的阀门被加入到该液压回路中以管理液压定位切换功能。
该被导向的阀门可以用接合或释放该锁定销的相同的液压回路来被控制开/关。对比在背景部分中讨论的三个液压回路，这将VCT控制阀门缩回到两个液压回路，一个VCT控制回路以及一个组合的锁定销/液压定位控制回路。该被导向的阀门向该第一位置的移动受远程开/关阀门或相位器的控制阀门的主动控制。
可替代地，不存在一个锁定销并且该被导向的阀门受一个液压阀门装置或受通过该相位器的控制阀门的供给压力的控制。
使用远程的被导向的阀门的优点之一是它可以具有比该控制阀门更长的行程，因为它不受螺线管的限制。因此，该被导向的阀门可以为液压定位模式打开一个更大的流动通道并且改进在定位模式中的致动速率。此外，该远程的被导向的阀门的定位缩短并且简化了该液压定位回路，并且由此增加了VCT定位模式或相位器的中间相位角位置的性能。
图1至图20示出了VCT相位器取决于滑阀位置的这些运行模式。图中所示的这些位置限定了该VCT相位器正在移向的方向。应理解，该相位控制阀门具有无限数目的中间位置，这样该控制阀门不但控制该VCT相位器移动的方向而且取决于该不连续的滑阀芯位置控制该VCT相位器改变位置的速率。因此，应该理解，该相位控制阀门还可以在无数的中间位置中运行而不限于图中所示的这些位置。
为了改进发动机性能或者减少排放物，内燃机已经采用不同的机构来改变凸轮轴与曲轴之间的角度。这些可变凸轮轴正时(VCT)机构的大多数使用在发动机凸轮轴上(或者在多凸轮轴的发动机中的多个凸轮轴上)的一个或者多个“叶片相位器”。在大多数情况下，这些相位器具有一个转子105，该转子带有一个或多个叶片104，该转子被安装到凸轮轴126的端部上，该转子被一个带有多个叶片室的壳体组件100环绕，这些叶片安装在这些叶片室内。有可能将这些叶片104安装到壳体组件100上，并且同样安装在转子组件105的这些腔室中。壳体的外周101形成了通过一个链条、皮带或者多个齿轮接受驱动力的链轮、皮带轮或齿轮，该驱动力通常来自曲轴，或者有可能来自一个多凸轮发动机的另一个凸轮轴。
参见第一实施方案的图1至图10，在该凸轮轴中由打开和关闭多个发动机阀门的力所引起的扭矩逆转使叶片104移动。提前室和延迟室102、103被安排为对抗凸轮轴126中的正的和负的扭矩脉冲并且可替代地被凸轮扭矩施加压力。取决于所希望的移动方向，控制阀门109允许该相位器中的叶片104通过允许流体从提前室102流向延迟室103或反过来而移动。
该相位器的壳体组件100具有用于接收驱动力的一个外周101。转子组件105被连接到凸轮轴126上并且同轴地定位于壳体组件100之中。转子组件105具有一个叶片104，该叶片将形成在壳体组件100与转子组件105之间的一个腔室分隔成一个提前室102和一个延迟室103。叶片104能够转动以便改变壳体组件100和转子组件105的相对角位置。另外，还存在一个液压定位回路133和一个锁定销回路123。液压定位回路133和锁定销回路123基本上是如以上讨论的一个回路，但是为了简单将被分开讨论。液压定位回路133包括一个弹簧131加载的被导向的阀门130以及一个提前定位管线128和一个延迟定位管线134，该提前定位管线将提前室102连接到被导向的阀门130以及共用管线114上，而该延迟定位管线将延迟室103连接到被导向的阀门130以及共用管线114上。提前定位管线128和延迟定位管线134与叶片104分开一个预定的距离或长度。被导向的阀门130是在转子组件105中并且通过管线132被流体地连接在锁定销回路123和管线119a上。锁定销回路123包括锁定销125、管线132、被导向的阀门130、供应管线119a、以及排气管线122。
锁定销125被可滑动地容纳在转子组件105中的一个孔中并且具有一个末端部分，该末端部分被一个弹簧124偏置朝向壳体组件100中的一个凹陷127并且安装在其中。可替代地，锁定销125可以被容纳在壳体组件100中并且被弹簧124偏置朝向转子组件105中的一个凹陷127。液压定位回路133的打开和关闭以及锁定销回路123的增压都是受相位控制阀门109的切换/移动的控制。
一个控制阀门109(优选地一个滑阀)包括一个滑阀芯111，该滑阀芯带有可滑动地接收在一个套管116中的多个圆柱形的台面111a、111b、以及111c，该套管是在转子105中的一个孔之中，并且该控制阀门在凸轮轴126中导向。该滑阀芯的一端接触弹簧115而该滑阀芯的相反端接触一个脉冲宽度调制的可变力螺线管(VFS)107。还可以通过改变电流或电压或可适用的其他方法对螺线管107进行线性控制。另外，滑阀芯111的相反端可以接触一个电动机、或其他致动器并且受其影响。
滑阀芯111的位置受弹簧115的影响并且螺线管107受ECU 106的控制。关于该相位器的控制的进一步的细节将在以下更详细地讨论。滑阀芯111的位置控制该相位器的运动(例如，移向该提前位置、保持位置、或该延迟位置)连同控制锁定销回路123和液压定位回路133是否是打开的(开)或关闭的(关)。换言之，滑阀芯111的位置主动地控制该被导向的阀门。控制阀门109具有一种提前模式、一种延迟模式、一种零位模式、以及一种定位模式。在该提前模式中，滑阀芯111被移动到一个位置上，这样流体可以通过滑阀芯111从延迟室103流到提前室102，流体被阻止流出提前室102，并且定位阀门回路133是关的或被关闭的。在该延迟模式中，滑阀芯111被移动到一个位置上，这样流体可以通过滑阀芯111从提前室102流到延迟室103，流体被阻止流出延迟室103，并且定位阀门回路133是关的。在零位模式中，滑阀芯111被移动到一个位置上，该位置阻止流体从提前室和延迟室102、103中流出，并且定位阀门回路133是关的。在该定位模式中，三种功能同时发生。该定位模式中的第一功能是滑阀芯111移动到一个位置上，其中滑阀芯台面111b阻止在滑阀芯台面111a与111b之间来自管线112的流体流动进入其他管线和管线113中的任一个，从而有效地去除了来自控制阀门109的对相位器的控制。定位模式中的第二功能是打开或开启定位阀门回路133。定位阀门回路133具有对该相位器移动到提前或延迟的完全控制，直到叶片104到达该中间相位角位置。该定位模式中的第三功能是使锁定销回路123排空，从而允许锁定销125接合凹陷127。该中间相位角位置或中间位置是当叶片104是在提前壁102a与延迟壁103a之间的某处从而在壳体组件100与转子组件105之间限定该腔室时的位置。该中间相位角位置可以是在提前壁102a与延迟壁103a之间的任何地方并且被定位通道128和134相对于叶片104是在何处所确定。
基于脉冲宽度调制可变力螺线管107的占空比，滑阀芯111沿着其行程移动到一个对应位置上。当可变力螺线管107的占空比是大致30％、50％或100％时，滑阀芯111将被移动到分别与该延迟模式、该零位模式、以及该提前模式相对应的位置上，并且被导向的阀门130将被施加压力并且移动到该第二位置，液压定位回路133将被关闭，并且锁定销125将被施加压力并且被释放。当可变力螺线管107的占空比是0％时，滑阀芯111被移动到该定位模式，这样被导向的阀门130排空并且移动到该第二位置，液压定位回路133将被打开，并且锁定销125被排空并且接合凹陷127。一个0％的占空比被选择为沿着该滑阀芯行程的极限位置以打开液压定位回路133，使被导向的阀门130排空，并且使锁定销125排空并接合凹陷127，因为如果失去动力或控制，该相位器将默认到达一个锁定位置。应该注意，以上列出的占空比百分比是一个实例并且它们可以被改变。此外，如果希望的话，在100％占空比处，液压定位回路133可以是打开的，该被导向的阀门130被排空，并且锁定销125被排空并接合凹陷127。
图1示出了移向该提前位置的相位器。为了移向该提前位置，该占空比被增加为大于50％并且高达100％，滑阀芯111上的VFS 107的力被增加并且滑阀芯111在一种提前模式中被VFS 107移动到右侧，直到弹簧115的力平衡了VFS 107的力。在所示的提前模式中，滑阀芯台面111a堵塞管线112并且管线113和114是打开的。凸轮轴扭矩对延迟室103施加压力，从而致使流体从延迟室103移动并且进入提前室102，并且致使叶片104在由箭头所示的方向上移动。流体通过管线113从延迟室103流出到滑阀芯台面111a与111b之间的控制阀门109，并且再循环回到中央管线114和通向提前室102的管线112。
补充油通过泵121从供给S提供给相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119分成两个管线119a和119b。管线119b通向一个输入单向阀118和控制阀门109。流体从控制阀门109通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对腔室102、103是打开的)进入管线114。管线119a通向锁定销125并且分支进入通向被导向的阀门130的管线132。管线119a中的流体压力通过台面111b与111c之间的滑阀芯111移动以将锁定销125对抗弹簧124偏置到一个释放的位置上，从而用流体装满锁定销回路123。管线119a中的流体还流经管线132并且对被导向的阀门130施加压力对抗弹簧131，从而将被导向的阀门130移动到一个位置上，在该位置延迟定位管线134、提前定位管线128以及管线129是如图1和图10中所示被堵塞的并且该定位回路是关的。排气管线122被滑阀芯台面111b堵塞，从而防止锁定销125排空。
图2示出了移向该延迟位置的相位器。为了移向该延迟位置，将占空比调整到大于30％但是小于50％的一个范围，滑阀芯111上的VFS 107的力被改变并且滑阀芯111在该图中的一种延迟模式中被弹簧115移动到左侧，直到弹簧115的力平衡了VFS 107的力。在所示的延迟模式中，滑阀芯台面111b堵塞管线113并且管线112和114是打开的。凸轮轴扭矩对提前室102施加压力，从而致使在提前室102中的流体移动进入延迟室103，并且致使叶片104在由箭头所示的方向上移动。流体通过管线112从提前室102流出到滑阀芯台面111a与111b之间的控制阀门109，并且再循环回到中央管线114和通向延迟室103的管线113。
将补充油通过泵121从供给S提供给该相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119分成两个管线119a和119b。管线119b通向一个输入单向阀118和控制阀门109。流体从控制阀门109通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对着腔室102、103打开的)进入管线114。管线119a通向锁定销125并且分支进入通向被导向的阀门130的管线132。管线119a中的流体压力通过台面111b与111c之间的滑阀芯111移动以将锁定销125对抗弹簧124偏置到一个释放的位置上，从而用流体装满锁定销回路123。管线119a中的流体还流经管线132并且对被导向的阀门130施加压力对抗弹簧131，从而将被导向的阀门130移动到一个位置上，在该位置延迟定位管线134以及提前定位管线128如图2和图10中所示与管线129以及彼此被阻断，并且该定位回路是关的。排气管线122被滑阀芯台面111b堵塞，从而防止锁定销125和被导向的阀门130排空。
图3示出了处于保持位置的相位器。在这个位置中，可变力螺线管107的占空比是50％并且滑阀芯111的一端上的VFS 107的力等于处于保持模式中的滑阀芯111的相反端上的弹簧115的力。台面111a和111b对应地堵塞了到管线112和113的流体流动。由泵121将补充油从供给S提供给相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119分成两个管线119a和119b。管线119b通向输入单向阀118和控制阀门109。流体从控制阀门109通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对着腔室102、103打开的)进入管线114。管线119a通向锁定销125并且分支进入通向被导向的阀门130的管线132。管线119a中的流体压力通过台面111b与111c之间的滑阀芯111移动以将锁定销125对抗弹簧124偏置到一个释放的位置上，从而装满锁定销回路123。管线119a中的流体还流经管线132并且对被导向的阀门130施加压力对抗弹簧131，从而将被导向的阀门130移动到一个位置上，在该位置延迟定位管线134以及提前定位管线128如图3和图10中所示与管线129以及彼此被阻断，并且定位回路133是关的。排气管线122被滑阀芯台面111b堵塞，从而防止锁定销125和被导向的阀门130排空。
图5、6、7a、7b、10示出了移向该中间相位角位置的相位器。图4a、4b、8a、8b、9示出了处于中间位置或中间相位角位置的相位器。当可变力螺线管107的占空比是0％时，该滑阀芯处于定位模式，使被导向的阀门130排空，液压定位回路133是被打开的或开的，并且锁定销回路123是关的或被关闭的，使锁定销125排空并且接合一个凹陷127，并且转子105被相对于壳体组件100锁定在一个中间位置或一个中间相位角位置中。取决于在可变力螺线管107的占空比被变为0％之前叶片104所在的地方，提前定位管线128或者延迟定位管线134将被对应地暴露于提前室或延迟室102、103。另外，如果发动机具有一个反常的停机(例如，该发动机熄火)，当该发动机正在起动时，可变力螺线管107的占空比将是0％，转子组件105将通过定位回路133移动到一个中间锁定位置或一个中间相位角位置上，并且不管在发动机的反常停机之前叶片104是处于相对于壳体组件100的什么位置，锁定销125将接合在中间位置或中间相位角位置中。本发明的相位器不使用电子控制而默认到达一个中间位置或中间相位角位置的能力允许甚至在发动机起动过程中将该相位器移动到该中间位置或中间相位角位置，此时电子控制典型地不被用于控制凸轮相位器的位置。另外，因为该相位器默认达到该中间位置或中间相位角位置，它提供了一个故障安全位置，尤其是如果控制信号或功率被丢失，它保证发动机将能够甚至没有对于VCT相位器的主动控制而起动并且运行。因为该相位器在发动机起动时具有该中间位置或中间相位角位置，所以该相位器的相位的更长行程是有可能的，从而提供校准机会。在现有技术中，更长行程的相位器或一个更大的相位角是不可能的，因为在发动机起动和开启时不存在该中间位置或中间相位角位置并且该发动机在过度提前或者延迟停止时难以启动。
当可变力螺线管107的占空比正好被设置为0％时，滑阀芯111上的VFS上的力减小，并且弹簧115将滑阀芯111移动到该滑阀芯的行程的最左端到如这些图中所示的一个定位位置。在该定位位置中，滑阀芯台面111b阻止滑阀芯台面111a与111b之间的管线112的流体流动进入其他管线和管线113中的任一个，从而有效地去除来自控制阀门109的对相位器的控制。同时，来自供应的流体可以流经管线119到管线119b以及输入单向阀118到达共用管线114。这就通过滑阀芯台面111c防止了流体流经管线119a到锁定销125。因为流体不能流到管线119a，所以锁定销125不再被施加压力并且通过滑阀芯111排空到排气管线122。类似地，被导向的阀门130也对管线122排空，从而打开提前定位管线128与延迟定位管线134之间的通道通过被导向的阀门130到管线129以及共用管线114，换言之，即打开了液压定位回路133。
如果叶片104被定位在壳体组件100之中接近或在该提前位置中并且提前定位管线128被暴露于提前室102，那么流体将从提前室102流动进入提前定位管线128并且通过打开的被导向的阀门130流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀110并且进入延迟室103，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭或堵塞通向提前室102的提前定位管线128。当转子组件105封闭了来自提前室102的提前定位管线128时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室之中的一个中间相位角位置或一个中间位置，并且锁定销125与凹陷127对齐，从而将转子组件105相对于壳体组件100锁定在一个中间位置或一个中间相位角位置中。
如果叶片104被定位在壳体组件100之中接近或在该延迟位置中并且延迟定位管线134被暴露于延迟室103，那么流体将从延迟室103流动进入延迟定位管线134并且通过打开的被导向的阀门130流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀108并且进入提前室102，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭通向延迟室103的延迟定位管线134。当转子105封闭了来自延迟室103的延迟定位管线134时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室之中的一个中间相位角位置或一个中间位置，并且锁定销125与凹陷127对齐，从而将转子105相对于壳体组件100锁定在一个中间位置或一个中间相位角位置中。
当相位器是处于该中间位置或中间相位角位置时，提前定位管线128和延迟定位管线134被转子组件105从提前室和延迟室102、103完全封闭或堵塞，从而要求锁定销125在精确的时间接合凹陷127，其中提前定位管线128或延迟定位管线134被从它们的对应的腔室封闭。可替代地，提前定位管线128和延迟定位管线134可以被稍微打开或部分地限流到提前室和延迟室102、103，在该中间位置或中间相位角位置以允许转子组件105轻微地摆动，从而增加锁定销125将经过凹陷127的位置的可能性，所以锁定销125可以接合凹陷127。
图11至图12示出了本发明的一个第二实施方案，其中通过相位器的控制阀门109对被导向的阀门130和液压定位回路133进行控制并且提供流体。该被导向的阀门的移动受相位器的控制阀门109的主动控制。图11示出了处于保持位置的相位器以及处于零位模式的控制阀门109。图12示出了处于该定位模式的控制阀门109并且液压定位回路133是开的。提前模式和延迟模式未被示出，但是与该第一实施方案的图1和图2相似，其中液压定位回路133是关的。液压定位回路133包括一个弹簧131加载的被导向的阀门130以及一个提前定位管线128和一个延迟定位管线134，该提前定位管线将提前室102连接到被导向的阀门130以及共用管线114上，该延迟定位管线将延迟室103连接到被导向的阀门130以及共用管线114上。
参见图11，可变力螺线管107的占空比是50％并且滑阀芯111的一端上的VFS107的力等于处于零位模式中的滑阀芯111的相反端上的弹簧115的力。台面111a和111b对应地堵塞到管线112和113的流体流动。由泵121将补充油从供给S提供给相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119分成两个管线119a和119b。管线119b通向输入单向阀118和控制阀门109。流体从控制阀门109通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对着腔室102、103打开的)进入管线114。管线119a通向被导向的阀门130。管线119a中的流体的压力通过台面111b与111c之间的滑阀芯111移动以对被导向的阀门130施加压力对抗弹簧131，从而将被导向的阀门130移动到一个位置上，在该位置延迟定位管线134、提前定位管线128如图11中所示是被堵塞的并且该定位回路是关的。排气管线122被滑阀芯台面111b堵塞，从而防止定位回路133排空或打开。
图12示出了处于该中间位置或中间相位角位置的相位器，其中可变力螺线管的占空比是0％，滑阀芯109是处于定位模式，被导向的阀门130通过滑阀芯对通向贮槽或排气的通道122排空，并且液压定位回路133是打开的或开的。
取决于在可变力螺线管107的占空比被变为0％之前叶片104所在的地方，提前定位管线128或者延迟定位管线134将被对应地暴露于提前室或延迟室102、103。另外，如果发动机具有一个反常的停机(例如，该发动机熄火)，当该发动机正在起动时，可变力螺线管107的占空比将是0％，转子组件105将通过该定位回路移动到该中间位置或中间相位角位置上，并且不管在发动机的反常停机之前叶片104是处于相对于壳体组件100的什么位置，锁定销125将接合在中间位置或中间相位角位置中。本发明的相位器不使用电子控制而默认为一个中间位置或中间相位角位置的能力允许甚至在发动机起动过程中将该相位器移动到该中间位置或中间相位角位置，此时电子控制没有典型地用于控制凸轮相位器位置。另外，因为相位器默认为该中间位置或中间相位角位置，它提供了一个故障安全位置，特别是如果控制信号或功率被丢失，它保证发动机将能够甚至没有对于VCT相位器的主动控制而起动并且运行。因为该相位器在发动机起动时具有该中间位置或中间相位角位置，所以该相位器的相位的更长行程是有可能的，从而提供校准机会。在现有技术中，更长行程的相位器或一个更大的相位角是不可能的，因为在发动机开动和启动时不存在该中间位置或中间相位角位置并且该发动机在或者过度提前或者延迟停止时难以启动。
当可变力螺线管107的占空比正好被设置为0％时，滑阀芯111上的VFS上的力被减小，并且弹簧115将滑阀芯111移动到该滑阀芯的行程的最左端到如图12中所示的一个定位模式。在该定位模式中，滑阀芯台面111b阻止滑阀芯台面111a与111b之间的管线112的流体流动进入其他管线和管线113中的任一个，从而有效地去除了来自控制阀门109的对相位器的控制。同时，来自供应的流体可以流经管线119到管线119b以及输入单向阀118到共用管线114。流体通过滑阀芯台面111c被阻止流经管线119a到被导向的阀门130。因为流体不可以流动到管线119a，所以被导向的阀门130排空到排气管线122，从而打开提前定位管线128与延迟定位管线134之间的通道通过被导向的阀门130到管线129以及共用管线114，换言之即打开或旋开液压定位回路133。
如果叶片104被定位在壳体组件100中接近或在该提前位置中并且提前定位管线128被暴露于提前室102，那么流体将从提前室102流动进入提前定位管线128并且通过打开的被导向的阀门130流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀110并且进入延迟室103，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭或堵塞通向提前室102的提前定位管线128。当转子组件105封闭来自提前室102的提前定位管线128时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室之中的一个中间位置或中间相位角位置上。
如果叶片104被定位在壳体组件100之中接近或在该延迟位置中并且延迟定位管线134被暴露于延迟室103，那么流体将从延迟室103流动进入延迟定位管线134并且通过打开的被导向的阀门130流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀108并且进入提前室102，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭通向延迟室103的延迟定位管线134。当转子组件105封闭了来自延迟室103的延迟定位管线134时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室中的一个中间位置或中间相位角位置上。
图13至图14示出了本发明的一个第三实施方案，其中通过远程装置142对被导向的阀门130和液压定位回路133a进行控制并且提供流体。远程装置142可以是任何开/关液压阀门，例如一个电磁阀。该被导向的阀门的移动受远程开/关阀门的主动控制。图13示出了处于保持位置的相位器以及处于保持模式的控制阀门。图14示出了处于该定位模式的控制阀门并且该液压定位回路是开的。提前模式和延迟模式未被示出，但是与第一实施方案的图1和图2相似，其中液压定位回路133是关的。液压定位回路133a包括一个弹簧131加载的被导向的阀门130以及一个提前定位管线128和一个延迟定位管线134，该提前定位管线将提前室102连接到被导向的阀门130以及共用管线114上，该延迟定位管线将延迟室103连接到被导向的阀门130、共用管线114以及连接在远程装置142上的管线144上。
参见图13，可变力螺线管107的占空比是50％并且滑阀芯111的一端上的VFS 107的力等于处于零位模式中的滑阀芯111的相反端上的弹簧115的力。台面111a和111b堵塞流体对应地流到管线112和113。由泵121将补充油从供给S提供给该相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119通向输入单向阀118和控制阀门109。流体通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对着腔室102、103打开的)从控制阀门109进入管线114。将流体从液压装置142提供给被导向的阀门130，并且对被导向的阀门130施加压力对抗弹簧131，从而将被导向的阀门130移动到一个位置上，在该位置延迟定位管线134以及提前定位管线128与管线129以及彼此被阻断，并且定位回路133是关的。被导向的阀门130和定位回路133a被防止通过液压装置142排空。换言之，液压装置142被开启并且仅通过管线144将流体提供到被导向的阀门130。
图14示出了处于该中间位置或中间相位角位置的相位器，其中该可变力螺线管的占空比是0％，滑阀芯109是处于定位模式，被导向的阀门130通过通向排气的液压装置142排空，并且液压定位回路133a是打开的。
取决于在可变力螺线管107的占空比被变为0％之前叶片104所在的地方，提前定位管线128或者延迟定位管线134将被对应地暴露于提前室或延迟室102、103。另外，如果发动机具有一个反常的停机(例如，该发动机熄火)，当该发动机正在起动时，可变力螺线管107的占空比将是0％，并且转子组件105将通过该定位回路移动到该中间位置或中间相位角位置上，并且不管在发动机的反常停机之前叶片104是处于相对于壳体组件100的什么位置，锁定销125将接合在中间位置或中间相位角位置中。本发明的相位器不使用电子控制而默认为一个中间位置或中间相位角位置的能力允许甚至在发动机起动过程中将该相位器移动到该中间位置或中间相位角位置，此时电子控制典型地未被用于控制凸轮相位器位置。另外，因为该相位器默认为该中间位置或中间相位角位置，它提供了一个故障安全位置，特别是如果控制信号或功率被丢失，它保证发动机将能够甚至没有在VCT相位器上的主动控制而起动并且运行。因为相位器在发动机起动时具有该中间位置或中间相位角位置，所以相位器的相位的更长行程是有可能的，从而提供校准机会。在现有技术中，更长行程的相位器或一个更大的相位角是不可能的，因为在发动机开动和启动时不存在该中间位置或中间相位角位置并且该发动机在或者过度提前或者延迟停止时难以启动。
当可变力螺线管107的占空比正好被设置为0％时，滑阀芯111上的VFS上的力减小，并且弹簧115将滑阀芯111移动到该滑阀芯的行程的最左端到如图14中所示的一个定位模式。在这种定位模式中，滑阀芯台面111b阻止滑阀芯台面111a与111b之间的管线112的流体流动进入其他管线和管线113中的任一个，从而有效地去除了来自控制阀门109的对相位器的控制。同时，来自供应的流体可以经过输入单向阀118流经管线119到共用管线114。通过液压装置142防止了流体从液压装置142流经管线144到被导向的阀门130。换言之，液压装置142将被关闭，并且仅允许管线144中的流体排空。因此，被导向的阀门130通过管线144对液压装置142排空，从而打开提前定位管线128与延迟定位管线134之间的通道通过被导向的阀门130到管线129以及共用管线114，换言之即打开液压定位回路133a。
如果叶片104被定位在壳体组件100之中接近或在该提前位置中并且提前定位管线128被暴露于提前室102，那么流体将从提前室102流动进入提前定位管线128并且通过打开的被导向的阀门130流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀110并且进入延迟室103，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭或堵塞通向提前室102的提前定位管线128。当转子组件105封闭了来自提前室102的提前定位管线128时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室中的一个中间位置或中间相位角位置。
如果叶片104被定位在壳体组件100中接近或在该延迟位置中并且延迟定位管线134被暴露于延迟室103，那么流体将从延迟室103流动进入延迟定位管线134并且通过打开的被导向的阀门130流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀108并且进入提前室102，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭通向延迟室103的延迟定位管线134。当转子组件105封闭来自延迟室103的延迟定位管线134时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室中的一个中间位置或中间相位角位置上。
图15至图16示出了本发明的一个第四实施方案，其中被导向的阀门130、液压定位回路133以及锁定销回路123受一个远程装置142的控制。远程装置142可以是任何开/关液压阀门，例如一个电磁阀。该被导向的阀门的移动受该远程装置的主动控制。图15示出了处于保持位置的相位器以及处于保持模式的控制阀门109。图16示出了处于该定位模式的控制阀门109并且液压定位回路133a是开的。提前模式和延迟模式未被示出，但是与第一实施方案的图1和图2相似，其中液压定位回路是关的。液压定位回路133a包括一个弹簧131加载的被导向的阀门130以及一个提前定位管线128以及一个延迟定位管线134，该提前定位管线将提前室102连接到被导向的阀门130以及共用管线114上，该延迟定位管线将延迟室103连接到被导向的阀门130、共用管线114以及通向液压装置142的管线144上。在这个实施方案中，锁定销回路123a包括锁定销125、将该锁定销连接到该被导向的阀门上的管线132以及通向液压装置142的管线144。
参见图15，可变力螺线管107的占空比是50％并且滑阀芯111的一端上的VFS 107的力等于处于保持模式的滑阀芯111的相反端上的弹簧115的力。台面111a和111b堵塞流体对应地流到管线112和113。由泵121将补充油从供给S提供给相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119通向输入单向阀118和控制阀门109。流体通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对着腔室102、103打开的)从控制阀门109进入管线114。将流体从液压装置142提供给被导向的阀门130，并且对被导向的阀门130施加压力对抗弹簧131，从而将被导向的阀门130移动到一个位置上，在该位置延迟定位管线134、提前定位管线128以及管线129被堵塞，并且该定位回路是关的。同时，管线144中的流体压力将锁定销125对抗该弹簧偏置到一个释放的位置上，从而装满锁定销回路123a。由液压装置142防止被导向的阀门130、锁定销回路123a以及定位回路133a的排空。换言之，液压装置142被开启并且仅提供流体通过管线144到被导向的阀门130和锁定销125。
图16示出了处于该中间位置或中间相位角位置的相位器，其中该可变力螺线管的占空比是0％，滑阀芯109是处于定位模式，被导向的阀门130和锁定销125通过通向排气的液压装置142排空，并且液压定位回路133a是打开的。
取决于在可变力螺线管107的占空比被变为0％之前叶片104所在的地方，提前定位管线128或者延迟定位管线134将对应地被暴露于提前室或延迟室102、103。另外，如果发动机具有一个反常的停机(例如，该发动机熄火)，当发动机正在起动时，可变力螺线管107的占空比将是0％，转子组件105将通过该定位回路移动到该中间位置或中间相位角位置上，并且不管在发动机的反常停机之前叶片104是处于相对于壳体组件100的什么位置，锁定销125将接合在中间位置或中间相位角位置中。本发明的相位器不使用电子控制而默认为一个中间位置或中间相位角位置的能力允许甚至在发动机起动过程中将该相位器移动到该中间位置或中间相位角位置，此时电子控制典型地未被用于控制凸轮相位器位置。另外，因为该相位器默认为该中间位置或中间相位角位置，它提供了一个故障安全位置，特别是如果控制信号或功率被丢失，它保证发动机将能够甚至没有在VCT相位器上的主动控制而起动并且运行。因为相位器在发动机起动时具有该中间位置或中间相位角位置，所以相位器的相位的更长行程是有可能的，从而提供校准机会。在现有技术中，更长行程的相位器或一个更大的相位角是不可能的，因为在发动机开动和启动时不存在这种中间位置或中间相位角位置并且发动机在过度提前或者延迟停止时难以启动。
当可变力螺线管107的占空比正好被设置为0％时，滑阀芯111上的VFS上的力被减小，并且弹簧115将滑阀芯111移动到该滑阀芯的行程的最左端到如图16中所示的一个定位模式。在该定位模式中，滑阀芯台面111b阻止滑阀芯台面111a与111b之间的管线112的流体流动进入其他管线和管线113中的任一个，从而有效地去除了来自控制阀门109的对相位器的控制。同时，来自供应的流体可以流经管线119到输入单向阀118到共用管线114。通过液压装置142防止流体从液压装置142流经管线144和132到被导向的阀门130和锁定销125。换言之，液压装置142将被关闭，并且仅允许排空。因此，被导向的阀门130和锁定销125通过管线144和132对该液压装置排空，从而打开提前定位管线128与延迟定位管线134之间的通道通过被导向的阀门130到管线129以及共用管线114，换言之即打开液压定位回路133a。
如果叶片104被定位在壳体组件100之中接近或在该提前位置中并且提前定位管线128被暴露于提前室102，那么流体将从提前室102流动进入提前定位管线128并且通过打开的被导向的阀门130流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀110并且进入延迟室103，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭或堵塞通向提前室102的提前定位管线128。当转子105封闭来自提前室102的提前定位管线128时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子105之间的腔室之中的一个中间位置上，并且锁定销125与凹陷127对齐，从而将转子组件105相对于壳体组件100锁定在一个中间位置或一个中间相位角位置中。
如果叶片104被定位在壳体组件100之中接近或在该延迟位置中并且延迟定位管线134被暴露于延迟室103，那么流体将从延迟室103流动进入延迟定位管线134并且通过打开的被导向的阀门130流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀108并且进入提前室102，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭通向延迟室103的延迟定位管线134。当转子105封闭来自延迟室103的延迟定位管线134时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室之中的一个中间相位角位置或一个中间位置，并且锁定销125与凹陷127对齐，从而将转子105相对于壳体组件100锁定在一个中间位置或一个中间相位角位置中。
在以上这些图中所示的相位器还可以包括一个限流器，该限流器在供应泵121与进入凸轮轴126的供应管线119之间。
图17a至图20示出了本发明的一个第五实施方案，其中该锁定销被整合在该被导向的阀门之中以形成一个被导向的锁定阀门。该被导向的锁定阀门的移动受该相位器的控制阀门的主动控制。图17a示出了该相位器通过打开液压定位锁定回路从一个提前位置移向一个中间位置或中间相位角位置。图17b示出了该相位器通过打开液压定位锁定回路从一个延迟位置移向一个中间位置或中间相位角。图17c示出了恰好在该被导向的锁定阀门的锁定销末端接合该凹陷之前的该相位器。图18示出了处于该中间位置或中间相位角位置的该相位器，其中该被导向的锁定阀门的锁定销末端接合该凹陷。图19示出了移向该提前位置的相位器。图20示出了移向该延迟位置的相位器。
在该凸轮轴中由多个打开和关闭的发动机阀门的力所引起的扭矩逆转使叶片104移动。该提前室和延迟室102、103被安排为反抗凸轮轴126中的正的和负的扭矩脉冲并且可替代地被凸轮扭矩施加压力。取决于希望的移动的方向，控制阀门109允许该相位器中的叶片104通过允许流体从提前室102流向延迟室103或反过来而移动。
该相位器的壳体组件100具有用于接收驱动力的一个外周101。转子组件105被连接到凸轮轴126上并且同轴地定位于壳体组件100之中。转子组件105具有一个叶片104，该叶片将形成在壳体组件100与转子组件105之间的一个腔室分隔成一个提前室102和一个延迟室103。叶片104能够旋转从而改变壳体组件100和转子组件105的相对角位置。另外，还存在一个液压定位回路162。液压定位锁定回路162包括一个弹簧161加载的被导向的锁定阀门160以及一个提前定位管线128(该提前定位管线将提前室102连接到被导向的锁定阀门160以及共用管线114上)，一个延迟定位管线134(该延迟定位管线将延迟室103连接到被导向的锁定阀门160以及共用管线114上)、以及管线129(它将被导向的锁定阀门160连接到共用管线114上)。提前定位管线128和延迟定位管线134与叶片104分开一个预定的距离或长度。被导向的锁定阀门160是在转子组件105中并且被流体地连接在管线119a以及排气管线122上。该被导向的锁定阀门160还具有一个末端，它的作用是一个锁定销。阀门160的一个末端部分是锁定销末端部分160a并且被弹簧161朝向壳体组件100中的一个凹陷147偏置并且安装在其中。可替代地，被导向的锁定阀门160可以被容纳在壳体组件100中并且被弹簧161朝向转子组件105中的一个凹陷147偏置。液压定位锁定回路162的打开和关闭受相位控制阀门109的切换/移动的控制。
一个相位控制阀门109(优选一个滑阀)包括一个滑阀芯111，该滑阀芯带有可滑动地接收在一个套管116中的多个圆柱形的台面111a、111b、以及111c，该套管在转子105中的一个孔之中，并且该控制阀门在凸轮轴126中导向。该滑阀芯的一端接触弹簧115而该滑阀芯的相反端接触一个脉冲宽度调制的可变力螺线管(VFS)107。螺线管107还可以受变化电流或电压或如适用的其他方法的线性控制。另外，滑阀芯111的相反端可以接触一个电动机、或其他致动器并且受其影响。
滑阀芯111的位置受弹簧115的影响并且螺线管107受ECU 106的控制。关于该相位器的控制的其他细节将在以下更详细地讨论。滑阀芯111的位置控制该相位器的运动(例如，移向该提前位置、保持位置、或该延迟位置)连同控制液压定位锁定回路162是否是打开的(开)或关闭的(关)以及被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a是否被凹陷147接受(锁定)或不被凹陷147接受(解锁)。控制阀门109具有一种提前模式、一种延迟模式、一种零位模式、以及一种定位模式。在该提前模式中，滑阀芯111被移动到一个位置上，这样流体可以通过滑阀芯111从延迟室103流到提前室102，阻止流体流出提前室102，并且液压定位锁定回路162是关的或被关闭的。换言之，被导向的锁定阀门160阻止流体在管线134与128之间流动并且阀门160的锁定销末端部分160a不接合凹陷147。在该延迟模式中，滑阀芯111被移动到一个位置上，这样流体可以通过滑阀芯111从提前室102流到延迟室103，流体被阻止流出延迟室103，并且液压定位锁定回路162是关的。换言之，被导向的锁定阀门160阻止流体在管线134与128之间流动并且该阀门的锁定销末端部分160a不接合凹陷147。在该控制阀门的零位模式中，被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a接合凹陷147，从而将被导向的锁定阀门160移动到一个位置上，其中管线128与134通过被导向的锁定阀门160被彼此连接，并且液压定位锁定回路162是开的。在该定位模式中或当液压定位锁定回路162是开的时，同时发生三种功能。该定位模式中的第一功能是滑阀芯111移动到一个位置上，其中所有滑阀芯台面111b阻止来自滑阀芯台面111a与111b之间的管线112的流体流动进入其他管线和管线113中的任一个，从而有效地去除了来自控制阀门109的对相位器的控制。通过环绕该滑阀芯的套管的外径上的一个圆环给该相位器提供连续的补充油的供给。定位模式中的第二功能是开放或打开液压定位锁定回路162。液压定位锁定回路162具有对该相位器移动到提前或延迟的完全控制，直到当被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a与凹陷147配合时叶片104到达该如图18中所示的中间相位角位置。该定位模式中的第三功能是使通向被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a的管线119a中的流体排出，从而允许锁定销末端部分160a接合凹陷147。该中间相位角位置或中间位置是当叶片104是在提前壁102a与延迟壁103a之间的某处时限定壳体组件100与转子组件105之间的腔室的位置。该中间相位角位置可以是在提前壁102a与延迟壁103a之间的任何地方并且被定位通道128和134是相对于叶片104的地方所确定。
基于脉冲宽度调制可变力螺线管107的占空比，滑阀芯111沿着其行程移动到一个对应位置上。当可变力螺线管107的占空比是大致30％、50％或100％时，滑阀芯111将被移动到分别与该延迟模式、该保持模式、以及该提前模式相对应的位置上，并且被导向的锁定阀门160将被施加压力并且移动到该第二位置，液压定位锁定回路162将被关闭，并且锁定销末端部分160a将被施加压力并且被从凹陷147释放。当可变力螺线管107的占空比是0％时，滑阀芯111被移动到定位模式，这样被导向的锁定阀门160排空并且移动到一个位置，其中液压定位锁定回路162将被打开，并且通向锁定销末端部分160a的管线119a被排空并且锁定销末端部分160a与凹陷147配合。一个0％的占空比被选择为沿着该滑阀芯行程的极限位置以打开液压定位锁定回路160，排空被导向的锁定阀门160，并且使锁定销末端部分160a排空并接合凹陷147，因为如果功率或控制被失去，该相位器将默认为一个锁定位置。应该注意，以上列出的占空比的百分比是一个实例并且它们可以被改变。此外，如果希望的话，在100％占空比处，液压定位锁定回路162可以是打开的，被导向的锁定阀门160被排空，并且锁定销末端部分160a被排空并接合凹陷147。
图19示出了移向该提前位置的相位器。为了移向该提前位置，该占空比被增加为大于50％并且高达100％，滑阀芯111上的VFS 107的力被增加并且滑阀芯111在一种提前模式中被VFS 107移动到右侧，直到弹簧115的力平衡VFS 107的力。在所示的提前模式中，滑阀芯台面111a堵塞管线112并且管线113和114是打开的。凸轮轴扭矩对延迟室103施加压力，从而致使流体从延迟室103移动并且进入提前室102，并且致使叶片104移动。流体通过管线113从延迟室103流出到滑阀芯台面111a与111b之间的控制阀门109，并且再循环回到中央管线114和通向提前室102的管线112。
由泵121将补充油从供给S提供给该相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119分成两个管线119a和119b。管线119b通向一个输入单向阀118和控制阀门109。流体通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对着腔室102、103是打开的)从控制阀门109进入管线114。
管线119a通向被导向的锁定阀门160。管线119a中的流体的压力通过台面111b与111c之间的滑阀芯111移动以对抗弹簧161将被导向的锁定阀门160偏置到一个位置，其中锁定销末端部分160a被释放，并且同时，对被导向的锁定阀门160施加压力对抗弹簧161，从而将被导向的锁定阀门160移动到一个位置上，在该位置延迟定位管线134以及提前定位管线128如所示地被堵塞并且该液压定位锁定回路是关的。排气管线122被滑阀芯台面111b堵塞，从而防止被导向的锁定阀门160排空。
图20示出了移向该延迟位置的相位器。为了移向该延迟位置，该占空比被改变到大于30％但是小于50％，滑阀芯111上的VFS 107的力被减小并且滑阀芯111在该图中的一种延迟模式中被弹簧115移动到左侧，直到弹簧115的力平衡了VFS 107的力。在所示的延迟模式中，滑阀芯台面111b堵塞管线113并且管线112和114是打开的。凸轮轴扭矩对提前室102施加压力，从而致使提前室102中的流体移动进入延迟室103，并且致使叶片104移动。流体通过管线112从提前室102流出到滑阀芯台面111a与111b之间的控制阀门109，并且再循环回到中央管线114和通向延迟室103的管线113。
由泵121将补充油从供给S提供给该相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119分成两个管线119a和119b。管线119b通向一个输入单向阀118和控制阀门109。流体通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对着腔室102、103打开的)从控制阀门109进入管线114。
管线119a通向被导向的锁定阀门160。管线119a中的流体的压力通过台面111b与111c之间的滑阀芯111移动以对抗弹簧161将被导向的锁定阀门160偏置到一个位置，其中该被导向的锁定阀门的锁定销末端部分160a不与凹陷147接合，并且同时，对被导向的锁定阀门160施加压力对抗弹簧161，从而将被导向的锁定阀门160移动到一个位置上，在该位置延迟定位管线134以及提前定位管线128如所示地被堵塞并且该定位回路是关的。排气管线122被滑阀芯台面111b堵塞，从而防止被导向的锁定阀门160排空。
图17a示出了液压定位锁定回路162打开，该相位器在该液压定位锁定回路的控制下在一个延迟方向上移向一个位置，在该位置处被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a将与凹陷147对齐。图17b示出了该液压定位锁定回路随着该相位器在液压定位锁定回路162的控制下在一个提前方向上移向一个位置而开放，在该位置处被导向的阀门160的锁定销末端部分160a将与凹陷147对齐。图17c示出了该液压定位锁定回路开放，而锁定销末端部分160a正要与凹陷147对齐。
当可变力螺线管107的占空比正好被设置为0％时，滑阀芯111上的VFS上的力被减小，并且弹簧115将滑阀芯111移动到该滑阀芯的行程的最左端到如图17a至图17c中所示的一个定位模式上。在该定位模式中，滑阀芯台面111a与111b阻止滑阀芯台面111a与111b之间的管线112的流体流动进入其他管线和管线113中的任一个，从而有效地去除了来自控制阀门109的对相位器的控制。同时，来自供应的流体可以流经管线119经过输入单向阀118到共用管线114经过控制阀门109的套管的外径上的一个圆环。通向被导向的锁定阀门160的管线119a中的流体被排空，并且弹簧161将被导向的锁定阀门160移向凹陷147，从而打开液压定位锁定回路162。被导向的锁定阀门160的移动受到凹陷147是否与导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a对齐的限制。如果凹陷147不与被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a对齐，那么相位器仅受液压定位锁定回路162控制，特别是管线128与134中的流体。一旦凹陷147与被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a对齐，则弹簧161移动被导向的锁定阀门160以接合凹陷147，从而将该相位器锁定在如图18所示的位置中。
如果叶片104被定位在壳体组件100中接近或在该提前位置中并且提前定位管线128被暴露于提前室102，如图17a中所示，那么流体将从提前室102流动进入提前定位管线128并且通过打开的被导向的阀门160流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀110并且进入延迟室103，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭或堵塞通向提前室102的提前定位管线128。当转子组件105封闭来自提前室102的提前定位管线128时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室之中的一个中间位置或中间相位角位置上，如图17c中所示。
如果叶片104被定位在壳体组件100之中接近或在该延迟位置中并且延迟定位管线134被暴露于延迟室103，如图17b中所示，则流体将从延迟室103流动进入延迟定位管线134并且通过打开的被导向的阀门160流到通向共用管线114的管线129。从共用管线114，流体流经单向阀108并且进入提前室102，从而将叶片104相对于壳体组件100移动以封闭通向延迟室103的延迟定位管线134。当转子组件105封闭了来自延迟室103的延迟定位管线134时，叶片104被移动到在形成在壳体组件100与转子组件105之间的腔室之中的一个中间位置或中间相位角位置，如图17c中所示。
图17c示出了刚好在凹陷147与被导向的锁定阀门160的锁定销末端160a对齐之前的相位器。在该位置中，滑阀芯台面111a与111b阻止滑阀芯台面111a与111b之间的管线112的流体流动进入其他管线和管线113中的任一个，从而有效地去除了来自控制阀门109的对相位器的控制。同时，来自供应的流体可以流经管线119经过输入单向阀118到共用管线114经过控制阀门109的套管的外径上的一个圆环。通向被导向的锁定阀门160的管线119a中的流体被排空，并且弹簧161将被导向的锁定阀门160移向凹陷147，从而打开液压定位锁定回路162。
图18示出了处于定位模式中的相位器，其中被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a与凹陷147接合。在这个位置中，可变力螺线管107的占空比是0％并且滑阀芯111的一端上的VFS 107的力等于处于定位模式中的滑阀芯111的相反端上的弹簧115的力。台面111b堵塞流向和流出管线113和114的流体。由泵121将补充油从供给S提供给该相位器以补充泄露并且通过一个轴承120进入管线119。管线119分成两个管线119a和119b。管线119b通向输入单向阀118和控制阀门109。从管线119b，流体进入控制阀门的套管外径中的一个圆环并且进入管线114通过单向阀108、110中的一个(取决于哪个是对着腔室102、103打开的)。管线119a通向被导向的锁定阀门160的锁定销末端部分160a。管线112中的流体被滑阀芯111以及台面111a和111b阻止流出控制阀门109和提前室102。管线119a中的流体经过管线119a从被导向的锁定阀门160和台面111b与111c之间排空到通向贮槽的管线122。通过使管线119a中的流体排空，被导向的锁定阀门160上的弹簧161的力移动该阀门，这样锁定销末端部分160a接合凹陷147。
还存在一个保持位置并且类似于图3中所示的相位器位置。
在所有的以上实施方案中，该被导向的阀门或被导向的锁定阀门受一个远程装置(如一个开/关阀门或该相位器的控制阀门)的主动控制。
因此，应理解，在此说明的本发明的这些实施方案仅仅是对本发明的这些原理的应用的解说。在此提及的这些展示的实施方案的细节并非旨在限制权利要求的范围，这些权利要求本身列举了对于本发明被认为是必要的那些特征。

Claims (27)

1.一种用于内燃机的可变凸轮正时相位器，该相位器包括：一个壳体组件，该壳体组件具有用于接受驱动力的一个外周；以及一个转子组件，该转子组件用于连接到同轴地位于该壳体之中的一个凸轮轴上，该转子组件具有多个叶片；其中该壳体组件与该转子组件限定了至少一个腔室，该腔室被一个叶片分隔成一个提前室和一个延迟室，在该腔室之中的叶片的作用是改变该壳体组件与该转子组件的相对角位置，包括：
在该转子组件中的一个被导向的阀门，该被导向的阀门从一个第一位置可移动到一个第二位置，并且当该转子组件是处于或接近一个中间相位角位置时，与该提前室或该延迟室相连通的多个定位管线被限流和/或堵塞；
其中当该被导向的阀门是处于该第一位置时，流体被阻止流经该被导向的阀门，并且其中当该被导向的阀门是在一个第二位置时，流体被允许在来自该提前室的定位管线与来自该延迟室的定位管线之间流动通过该被导向的阀门和一个共用管线，这样该转子被移动到并保持在相对于该壳体的中间相位角位置。
2.如权利要求1所述的相位器，其中该被导向的阀门被液体压力移动到该第一位置。
3.如权利要求2所述的相位器，其中该液体压力受一个远程开/关阀门的控制。
4.如权利要求2所述的相位器，其中该液体压力受一个用于该相位器的控制阀门的控制。
5.如权利要求1所述的相位器，其中该被导向的阀门被弹簧偏置到该第二位置上。
6.如权利要求1所述的相位器，进一步包括可滑动地位于该转子组件中或该壳体组件中的一个锁定销，该锁定销在该转子组件或壳体组件中从一个锁定位置到一个解锁位置是可移动的，在该锁定位置中一个末端部分接合一个凹陷，从而锁定该壳体组件与该转子组件的相对角位置，而在该解锁位置中该末端部分不接合该凹陷。
7.如权利要求6所述的相位器，其中该锁定销被形成为该被导向的阀门的一部分。
8.如权利要求6所述的相位器，其中该锁定销通过一个液体压力从一个锁定位置到一个解锁位置是可移动的。
9.如权利要求8所述的相位器，其中该液体压力受一个开/关阀门的控制。
10.如权利要求8所述的相位器，其中该液体压力受一个用于该相位器的控制阀门的控制。
11.如权利要求1所述的相位器，进一步包括一个控制阀门，该控制阀门通过一个提前管线、一个延迟管线、一个共用管线、一个提前定位管线以及一个延迟定位管线用于控制在该腔室中该叶片的位置，该控制阀门可移动进入一种提前模式、一个保持位置、一种延迟模式、以及一种定位模式，其中该控制阀门致使该被导向的阀门移动到该第二位置上。
12.一种用于内燃机的可变凸轮正时相位器，包括：
一个壳体组件，该壳体组件具有用于接受驱动力的一个外周；
一个转子组件，该转子组件用于连接到同轴地位于该壳体组件之中的一个凸轮轴上，该转子组件具有多个叶片，其中该壳体组件与该转子组件限定至少一个腔室，该腔室被一个叶片分隔成一个提前室和一个延迟室，在该腔室中的叶片的作用是改变该壳体组件与该转子组件的相对角位置；以及
一个控制阀门，该控制阀门用于通过一个提前管线、一个延迟管线、一个共用管线、一个提前定位管线以及一个延迟定位管线将流体引导到这些腔室和从这些腔室引导出，该控制阀门在一个第一孔中朝向一种提前模式、一个保持位置、一种延迟模式、以及一种定位模式是可移动的；
可滑动地位于该转子组件或该壳体组件中的一个锁定销，该锁定销在一个第二孔中从一个锁定位置到一个解锁位置是可移动的，在该锁定位置中一个末端部分接合了该凹陷，从而锁定该壳体组件与该转子组件的相对角位置，而在该解锁位置中该末端部分不接合该凹陷；
在该转子组件中的一个被导向的阀门，该被导向的阀门从一个第一位置到一个第二位置是可移动的，并且当该转子组件是处于或接近一个中间相位角位置时，与该提前室或该延迟室相连通的提前定位管线和延迟定位管线被限流和/或堵塞，其中当该被导向的阀门是在该第一位置时，流体被阻止流经该被导向的阀门，并且其中当该被导向的阀门是在一个第二位置时，流体被允许在该提前室的提前定位管线与该延迟室的延迟定位管线之间流经该被导向的阀门和一个共用管线，这样该转子被移动到并保持在相对于该壳体的中间相位角位置；
其中当该控制阀门被移向该提前模式或该延迟模式、或处于该保持位置中时，该锁定销移动到该解锁位置并且该被导向的阀门被移动到该第一位置，从而阻止在该提前室与该延迟室之间的流体流动通过该被导向的阀门；
其中当该控制阀门被移动到该定位模式时，该被导向的阀门被移动到该第二位置，该提前定位管线或该延迟定位管线通过该被导向的阀门与该共用管线处于流体连通，该转子组件被移动到并且保持在相对于该壳体组件的一个中间相位角位置，并且该锁定销被移动到一个锁定位置。
13.如权利要求12所述的相位器，其中该锁定销被朝向该锁定位置弹簧偏置。
14.如权利要求12所述的相位器，其中该锁定销被形成为该被导向的阀门的一部分。
15.如权利要求12所述的相位器，其中该控制阀门通过一个可变力螺线管朝向该提前模式、该延迟模式、该定位模式，并且到该保持位置是可移动的。
16.如权利要求12所述的相位器，其中当该被导向的阀门是处于该第二位置时，该控制阀门是在行程的最末端处。
17.如权利要求12所述的相位器，其中该共用管线进一步包括多个单向阀。
18.如权利要求12所述的相位器，其中该锁定销是在该壳体组件中而该凹陷是在该转子组件中。
19.如权利要求12所述的相位器，其中该锁定销是在该转子组件中而该凹陷是在该壳体组件中。
20.如权利要求12所述的相位器，其中当该相位器是处于该中间相位角位置时，该提前定位管线以及该延迟定位管线被该壳体组件堵塞。
21.如权利要求12所述的相位器，其中当该相位器是处于该中间相位角位置时，该提前定位管线以及该延迟定位管线至少部分地被该壳体组件限流。
22.如权利要求12所述的相位器，其中当该控制阀门被移动到该定位模式时，该控制阀门致使该被导向的阀门移动到该第二位置。
23.一种用于内燃机的可变凸轮正时相位器，包括一个壳体组件，该壳体组件具有用于接受驱动力的一个外部圆周，以及一个转子组件，该转子组件用于连接到同轴地位于该壳体之中的一个凸轮轴上，该转子组件具有多个叶片，其中该壳体组件与该转子组件限定至少一个腔室，该腔室被一个叶片分隔成一个提前室和一个延迟室，该腔室之中的叶片的作用是改变该壳体组件与该转子组件的相对角位置，包括：
在该转子组件中的一个被导向的锁定阀门，该被导向的锁定阀门从一个第一位置到一个第二位置是可移动的，并且当该转子组件是处于或接近一个中间相位角位置时，与该提前室或该延迟室相连通的多个定位管线被限流和/或堵塞，该被导向的锁定阀门包括一个锁定销末端部分；
其中当该被导向的阀门是处于该第一位置时，流体被阻止流经该被导向的阀门，并且其中当该被导向的阀门是处于一个第二位置时，流体被允许在来自该提前室的定位管线与来自该延迟室的定位管线之间流经该被导向的阀门和一个共用管线，这样该转子被移动到和保持在相对于该壳体的中间相位角位置，并且该被导向的锁定阀门的锁定销末端部分接合了该壳体中的一个凹陷，从而锁定该壳体组件与该转子组件的相对角位置。
24.如权利要求23所述的相位器，其中该被导向的锁定阀门被液体压力移动到该第一位置上。
25.如权利要求24所述的相位器，其中该液体压力受一个用于该相位器的控制阀门的控制。
26.如权利要求23所述的相位器，其中该被导向的阀门被弹簧偏置到该第二位置上。
27.如权利要求23所述的相位器，进一步包括一个控制阀门，该控制阀门通过一个提前管线、一个延迟管线、一个共用管线、一个提前定位管线以及一个延迟定位管线用于控制在该腔室中该叶片的位置，该控制阀门可移动进入一种提前模式、一种延迟模式、一种定位模式、以及一种保持模式，其中该控制阀门致使该导向阀门移动到该第二位置。
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