CN104454058B - 气门正时控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种气门正时控制装置。阀芯(40)具有连接通道(72)，所述连接通道(72)根据阀芯在轴向方向上的位置来将供应端口(46)和排出端口(48、49)相互连接到一起。阀座(78)设置在所述连接通道中。所述连接通道具有沿径向方向穿过所述阀芯的供应孔(69)和沿径向方向穿过所述阀芯的排出孔(71)。所述阀芯具有引导阀件(77)沿轴向方向移动而同时限制所述阀件在径向方向上的位置的导引面(81)。所述排出孔开设在所述导引面上。

Description

气门正时控制装置

技术领域

本发明涉及一种气门正时控制装置。

背景技术

气门正时控制装置通过改变内燃机的曲柄轴与凸轮轴之间的转动相位来控制进气门/排气门的气门正时。液压式气门正时控制装置设有与曲柄轴一起转动的外壳和与凸轮轴一起转动的叶片转子。叶片转子在外壳中限定出提前室和延迟室。通过向提前室或者延迟室供应操作油来使叶片转子相对于外壳提前或者延迟。通过换向阀来供应操作油。提前室和延迟室可以被称为油压室。

US7533695 B2描述了一种用于气门正时控制装置的换向阀，并且所述换向阀是设置在叶片转子的中心部分处的一阀芯式阀门。换向阀的阀芯具有根据阀芯的轴向位置来连接油泵和油压室的一连接通道。一单向阀被设置在所述连接通道中并且在轴向方向上与排出孔间隔开。排出孔是连接通道的油出口。

单向阀包括固定至连接通道的内壁的圆筒形阀体、固定至阀体的阀座和座置在阀座上或与其分开的球形阀件。单向阀限制操作油从油压室流向油泵。因此，当从油泵向油压室供应操作油时，如果交替转矩作用于叶片转子，例如，由于进气/排气门的弹簧反作用力，则可以限制操作油从油压室返回到油泵中。

在单向阀的阀体与阀件之间限定出间隙，并且当阀件与阀座分开时操作油流过所述间隙。间隙扩大了单向阀在径向方向上的尺寸，并且从而扩大了换向阀的尺寸。

此外，单向阀的阀门关闭部件，即，阀座和阀件，在轴向方向上与排出孔间隔开地设置在连接通道中。因此，当操作油从油压室倒流回油泵时关闭单向阀需要花时间。

发明内容

本发明的目的是提供一种其中减小了换向阀的尺寸并且改善了单向阀在换向阀的阀芯中的响应的气门正时控制装置。

根据本发明的一方面，一种气门正时控制装置包括外壳、叶片转子、套筒、阀芯、阀座和阀件。所述外壳可以与内燃机的驱动轴和从动轴中的一个一起转动。叶片转子可以与驱动轴和从动轴中的另一个一起转动。叶片转子在外壳内限定出油压室并且由供应至油压室的操作油相对于外壳转动。

套筒在叶片转子的中心部分处具有沿轴向方向延伸的圆筒形形状。套筒具有与外部供油源连通的供应端口和与油压室连通的排出端口。阀芯可在套筒内沿轴向方向移动，并且具有根据阀芯的轴向位置来连接供应端口和排出端口的连接通道。阀座设置在连接通道中。阀件座置在阀座上或者与其分开。当阀件座置在阀座上时，限制操作油从排出端口流至供应端口。

连接通道具有第一轴向孔、供应孔、第二轴向孔和排出孔。第一轴向孔被相对于阀座延伸至轴向一侧。供应孔从第一轴向孔沿径向方向穿过阀芯以便与供应端口连通。第二轴向孔被相对于阀座延伸至轴向另一侧。排出孔从第二轴向孔沿径向方向穿过阀芯。排出孔根据阀芯在轴向方向上的位置而与排出端口连通。第二轴向孔具有引导阀件沿轴向方向移动而同时限制阀件在径向方向上的位置的一导引面。排出孔开设在导引面上。

因此，当阀件与阀座分开时，操作油可以通过排出孔的一部分流入油压室中，所述排出孔的一部分在靠近阀座的位置处相对于在阀件与导引面之间限定出的滑动部件是敞开的。因此，可以在导引面与阀件之间未设置间隙的情况下来构造出单向阀。因此，可以减小单向阀在径向方向上的尺寸，并且可以减小换向阀的尺寸。

此外，阀座和阀件在连接通道中被设置在与排出孔在轴向方向上大约相同的位置处。因此，当操作油从油压室倒流向油泵时，油压的变化在较短时间内被传递至单向阀。因此，可以改善单向阀的响应。

附图说明

本发明的上述及其他目的、特征和优点从以下参照附图的详细说明中将变得更加显而易见。在附图中：

图1是图解根据一实施例的气门正时控制装置的示意性截面图；

图2是图解具有所述气门正时控制装置的内燃机的示意图；

图3是沿图1中的线III-III截取的横截面图，其中省略了换向阀的图解；

图4是图解图1的换向阀的放大图，其中换向阀处于提前工作状态并且单向阀关闭了通道；

图5是图解图1的换向阀的放大图，其中换向阀处于保持工作状态并且单向阀关闭了通道；

图6是图解图1的换向阀的放大图，其中换向阀处于延迟工作状态并且单向阀关闭了通道；

图7是图解图1的换向阀的放大图，其中换向阀处于提前工作状态并且单向阀打开了通道；

图8是图解图4的部位VIII的放大图；

图9是图解图7的部位IX的放大图；

图10是沿图4中的线X-X截取的横截面图；以及

图11是沿图10中的线XI-XI截取的横截面图。

具体实施方式

参照图1-11描述了一实施例。

图1中示出了所述实施例的气门正时控制装置10。气门正时控制装置10控制图2中所示的内燃机90的排气门91的打开和关闭正时。如图2中所示，发动机90的曲柄轴92(驱动轴)的转动通过与链轮26、94和95接合的链条96被传递至凸轮轴97和98。凸轮轴97是驱动排气门91打开和关闭的从动抽，并且凸轮轴98是驱动进气门99打开和关闭的从动轴。

气门正时控制装置10通过沿图2中所示的转动方向相对于与曲柄轴92一起转动的链轮95转动凸轮轴97来提前排气门91的打开和关闭正时。通过相对地转动凸轮轴97来执行所述提前操作以便及早地进行排气门91的打开和关闭正时。

气门正时控制装置10通过沿与所述转动方向相反的方向相对于链轮95转动凸轮轴97来延迟排气门91的打开和关闭正时。通过相对地转动凸轮轴97来执行所述延迟操作以便稍迟地进行排气门91的打开和关闭正时。

参照图1和图3来阐明气门正时控制装置10。气门正时控制装置10包括外壳20、叶片转子30、套筒螺栓35和阀芯40。

外壳20除链轮26之外具有一带底圆筒形状的壳体21。具体地说，壳体21具有管状部分22和底部部分24。多个间隔部分23从管状部分22内向伸出并且底部部分24在中心处具有通孔25。链轮26被结合至壳体21的开口端并且具有凸轮轴97穿过其的通孔27。壳体21和链轮26与凸轮轴97同轴地设置并且被以螺栓28相互固定到一起。

叶片转子30具有圆筒形形状的轴套31和多个叶片32。轴套31被可旋转地设置在壳体21的间隔部分23的内侧上。轴套31被利用套筒螺栓35固定到凸轮轴97上。叶片从轴套31沿径向方向向外伸出并且将由壳体21的间隔部分23分隔出的空间分成一提前室33和一延迟室34。提前室33设置在叶片32在旋转方向上的相反侧，并且延迟室34在旋转方向上靠近叶片32设置。叶片转子30根据提前室33和延迟室34中的油压而在提前侧或者延迟侧具有相对于外壳20的相对转动。

套筒螺栓35是在头部部分36与螺纹部分37之间具有一套筒部分38的一半螺纹式螺栓。套筒部分38具有沿轴向方向从叶片转子30的中心部分延伸到在凸轮轴97的端面上开口的盲孔87中的一圆筒形形状。套筒部分38可以相当于一套筒。螺纹部分37被拧到在盲孔87的底部部分中限定出的螺纹孔88中。套筒部分38具有沿径向方向穿过套筒部分的多个径向端口。

阀芯40可以在具有带底圆筒形形状的套筒部分38的阀芯容纳孔39中沿轴向移动。止动板41被装配至阀芯容纳孔39的开口端，并且阀芯40被弹簧42偏压向止动板41。线性螺线管89经由止动板41与阀芯40相反地设置。阀芯40的轴向位置由线性螺线管89的推力与弹簧42的偏置力之间的平衡来确定。

套筒螺栓35的套筒部分38和阀芯40构成换向阀45。换向阀45根据阀芯40的轴向位置来切换套筒部分38的端口之间的连通/截流状态。当向提前室33和延迟室34中的一个供应操作油时，可以从提前室33和延迟室34中的另一个排出操作油。备选地，可以将操作油保持在提前室33和延迟室34中。

当凸轮轴97的转动相位偏移一期待值在延迟侧时，气门正时控制装置10从延迟室34排出操作油并且将操作油供应至提前室33。因此，叶片转子30在提前侧相对于外壳20转动。

当凸轮轴97的转动相位偏移一期待值在提前侧时，气门正时控制装置10从提前室33排出操作油并且将操作油供应至延迟室34。因此，叶片转子30在延迟侧相对于外壳20转动。

当凸轮轴97的转动相位与期待值一致时，气门正时控制装置10将操作油保持在提前室33和延迟室34中。因此，保持叶片转子30与外壳20的转动相位。

参照图1和图4-8来阐述换向阀45的细节。如图4中所示，套筒螺栓35的套筒部分38按自螺纹部分37那侧起的次序具有供应端口46、排放端口47、提前端口48和延迟端口49。供应端口46通过例如在汽缸盖中限定出的供应通道51与油泵52的排出部分相连。排放端口47通过排放通道53与外部排放空间相连。延迟端口49通过在叶片转子30中限定出的延迟通道54与延迟室34相连。提前端口48通过在叶片转子30中限定出的提前通道55与提前室33相连。延迟端口49和提前端口48可以相当于排出端口。

阀芯40具有带底圆筒形部件56和塞状部件73。带底圆筒形部件56具有与套筒部分38同轴地设置的管状部分57和定位在套筒螺栓35的螺纹部分37与管状部分57之间的底部部分58。阀芯40能够沿轴向方向从图4中所示的其中带底圆筒形部件56的管状部分57的开口端59与止动板41接触的位置通过图5中所示的中间位置移动到图6中所示的其中带底圆筒形部件56的底部部分58与套筒螺栓35的螺纹部分37接触的位置。

带底圆筒形部分56还按自底部部分侧起的该次序具有第一间隔部分61、第二间隔部分62、第三间隔部分63和第四间隔部分64。每一个间隔部分是从管状部分57或者底部部分58处沿径向方向向外凸起的圆形凸起。套筒螺栓35的螺纹部分37具有沿轴向方向延伸的孔65。

第一间隔部分61定位在由套筒螺栓35的套筒部分38和带底圆筒形部件56的底部部分58限定出的空间中以将孔65与供应端口46相互隔开。第二间隔部分62定位在由套筒螺栓35的套筒部分38和带底圆筒形部件56的管状部分57限定出的空间中以将供应端口46与排放端口47相互隔开。

第三间隔部分63定位在由套筒螺栓35的套筒部分38和带底圆筒形部件56的管状部分57限定出的空间中以将排放端口47与延迟端口49相互隔开并将延迟端口49与提前端口48相互隔开。

第四间隔部分64定位在由套筒螺栓35的套筒部分38和带底圆筒形部件56的管状部分57限定出的空间中以将延迟端口49与提前端口48相互隔开并将提前端口48与阀芯容纳孔39的开口66相互隔开。

管状部分57具有沿轴向方向在阀座78与底部部分58之间延伸的第一轴向孔67和沿轴向方向在阀座78与开口端部分59之间延伸的第二轴向孔68。第二轴向孔68的内径制造得比第一轴向孔67的内径大。换句话说，内径在第一轴向孔67与第二轴向孔68之间的点处发生变化以具有台阶形状。

管状部分57还具有供应孔69和排出孔71。供应孔69从第一轴向孔67朝外侧穿过管状部分57并且位于第一间隔部分61与第二间隔部分62之间。排出孔71从第二轴向孔68朝外侧穿过管状部分57并且位于第三间隔部分63与第四间隔部分64之间。供应孔69连通至供应端口46，与阀芯40的轴向位置无关。排出孔71能够根据阀芯40的轴向位置与提前端口48和延迟端口49中的一个连通。

供应孔69、第一轴向孔67、第二轴向孔68和排出孔71相互连通以便限定出一连接通道72，所述连接通道72根据阀芯40的轴向位置将供应端口46连接至提前端口48或者延迟端口49。

如图1和图4中所示，塞状部件73具有压配合部分74、压力部分75和止动部分76。压配合部分74被压配合到阀芯40的管状部分57的开口端部分59中。压力部分75从压配合部分74朝线性螺线管89伸出。止动部分76从压配合部分74伸入到第二轴向孔68中。线性螺线管89通过接触相当于接触部分的压力部分75来推压阀芯40。塞状部件73和带底圆筒形部件56被整体成形成一件式部件，并且通过被线性螺线管89加压而能够在轴向方向上移动。

在带底圆筒形部件56的管状部分57的第二轴向孔68中设置一球形阀件77。阀件77能够座置于在第二轴向孔68与第一轴向孔67之间其中内径发生变化的位置处限定出的阀座78上或者与阀座78分开。当阀件77被如图4中所示地设置至阀座78时，阻止操作油在连接通道72中从排出孔71流向供应孔69。当阀件77如图7中所示地与阀座78分开时，允许操作油从供应孔69流向排出孔71。单向阀80是由阀件77、阀芯40和朝阀座78偏压阀件77的弹簧79构成的并且调节连接通道72中操作油的流动以仅沿一个方向流动。

当阀芯40如图4中所示地与止动板41接触时，阀芯40被定义成位于轴向方向上的起始位置处。当阀芯40处于轴向方向上的起始位置时，供应端口46能够通过连接通道72与提前端口48连通，并且延迟端口49与排放端口47连通。此时，当操作油被从供应端口46供应时，利用操作油的流动压力打开单向阀80，并且供应端口46与提前端口48相互连通。然后，当向提前室33供应操作油时从延迟室34排出操作油，以使叶片转子30以提前工作状态在提前侧相对于外壳20转动。

如图5中所示，当阀芯40从起始位置移动预定距离时，阻断了供应端口46、延迟端口49和提前端口48之间的相互连通。此时，将操作油保持在提前室33和延迟室34中。因此，阻止了叶片转子30与外壳20之间的相对转动，并且转动相位被保持在保持工作状态中。

如图6中所示，当阀芯40从保持工作状态朝螺纹部分37再移动预定距离时并且当阀芯40接触阀芯容纳孔39的底面时，供应端口46通过连接通道72与延迟端口49连通，并且提前端口48与阀芯容纳孔39的开口66连通。然后，当向延迟室34供应操作油时从提前室33排出操作油，以使叶片转子30以延迟工作状态在延迟侧相对于外壳20转动。

参照图8-10来阐明单向阀80的细节。

如图8中所示，带底圆筒形部件56的限定出第二轴向孔68的内壁表面具有引导阀件77沿轴向方向移动而同时限制阀件77沿径向方向移动的导引面81。也就是说，导引面81的内径被设置成与阀件77的外径大致相同。

图9中的双点划线表示阀件77座置到阀座上的作为一完全关闭位置的位置，并且图9中的实线表示阀件77与阀座分开并与塞状部件73的止动部分76接触的作为完全打开位置的位置。

阀件77的行程范围S1被定义为从其中导引面81与位于完全关闭位置的阀件77相互接触的滑动接触位置P1至其中导引面81与位于完全打开位置的阀件77相互接触的滑动接触位置P2。带底圆筒形部件56的排出孔71在导引面81中以大于行程范围S1的开设范围S2被开设。换句话说，开设范围S2从行程范围S1朝阀座78并朝止动部分76展开，如图9中所示。

因此，第二轴向孔68靠近阀座78相对于阀件77的空间A1和第二轴向孔68靠近止动部分76相对于阀件77的空间A2与阀件77的位置无关地总是与排出孔71连通。

如图10和图11中所示，在导引面81上限定出的排出孔71具有作为通道横截面形状的矩形形状。

图10中示出了排出孔71与供应孔69之间的位置关系。排出孔71在阀芯40的内壁表面处的打开位置与供应孔69在圆周方向上的打开位置是相同的。也就是说，当沿轴向方向观察阀芯40时，带底圆筒形部件56的排出孔71和供应孔69是在相同方向上打开的。换句话说，排出孔71和供应孔69沿相同方向延伸。

带底圆筒形部件56的第一轴向孔67和阀件77被定位成具有相同轴线。

阀座78是带底圆筒形部件56的内壁的一部分。也就是说，阀座78与带底圆筒形部件56整体地成形成一件式部件。

根据本实施例，带底圆筒形部件56的限定出第二轴向孔68的内壁表面具有其中开设排出孔71的导引面81，并且导引面81引导阀件77沿轴向方向移动而同时限制阀件77沿径向方向移动。

因此，当阀件77与阀座78分开时，操作油通过排出孔71的相对于阀件77与导引面81之间的滑动接触部分在靠近阀座78的位置处打开的那部分流入油压室中。因此，单向阀80可以被构造成在导引面81与阀件77之间没有配备间隙。因此，单向阀80的径向尺寸可以制造得更小，并且换向阀45的尺寸可以制造得更小。

此外，阀座78和阀件77被设置在与连接通道72的排出孔71在轴向方向上大致相同的位置处。因此，当操作油从提前室33或者延迟室34倒流向油泵52时，油压的变化在较短时间内被传递至单向阀80。因此，可以改善单向阀80的响应。

此外，带底圆筒形部件56的排出孔71在导引面81上被以大于阀件77的行程范围S1的开设范围S2朝向阀座78和朝向止动部分76开设。因此，第二轴向孔68靠近阀座78相对于阀件77的空间A1与阀件77的位置无关地总是与排出孔71连通。因此，供应孔69和排出孔71可以在单向阀80打开通道之后立即相互连通。

此外，第二轴向孔68靠近止动部分76相对于阀件77的空间A2与阀件77的位置无关地总是与排出孔71连通。因此，空间A2被填充有操作油，并且可以使用由空间A2的操作油施加于阀件77的力来关闭单向阀80，以便可以改善单向阀80的响应。

此外，在引导侧81限定出的排出孔71具有矩形形状。因此，与其中排出孔具有圆形形状的情况相比，紧接单向阀80下游处的通道横截面积变大，如此可以达到较大流量。

此外，当沿轴向方向观察阀芯40时，带底圆筒形部件56的排出孔71和供应孔69是在相同方向上打开的。此外，带底圆筒形部件56的第一轴向孔67和阀件77被定位成具有相同轴线。因此，可以稳定连接通道72中的流动配置，并且可以使连接通道72中的压力损失较低。

在其中单向阀的阀座是由不同于阀芯的另一部件构成的情况中，当单向阀被关闭时阀座如此接收来自阀件的作用力，以至于阀座可能根据作用力而相对于阀芯移动。

相反，根据本实施例，阀座78与带底圆筒形部件56整体地成形成一件式部件。因此，可以限制阀座相对于阀芯移动。

此外，由于阀座78与由具有高硬度的材料制成的带底圆筒形部件56整体成形，可以获得高耐磨性。

(其他实施例)

可以通过不限于螺纹拧紧的例如压配合的其他方法将叶片转子固定到凸轮轴上。在该情况中，换向阀的套筒可以不与螺栓整体地成型。

套筒的端口可能按其他次序沿轴向方向设置。

单向阀的阀件可以不是球形的，并且例如可能具有如圆柱形形状的其他形状。

阀芯的排出孔在导引面中开设以与单向阀的阀件的行程范围的至少一部分重叠。

排出孔在阀芯的导引面中的开口形状可以是不同于矩形的，例如圆形的其他形状。在其中排出孔的开口形状是矩形的情况中，转角可以被倒圆。

当沿轴向方向观察阀芯时，阀芯的排出孔和供应孔可以在相互不同的方向上打开。

单向阀的阀件可以定位成具有与阀芯的第一轴向孔的轴线不同的一轴线。

单向阀的阀座可以由不同于阀芯的其他部件制成。

气门正时控制装置可以调节发动机的进气门的打开和关闭正时。

所述改变和改进将被理解为在如由所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (6)

1.一种气门正时控制装置，其设置在从内燃机(90)的驱动轴(92)至打开和关闭进气门(99)和排气门(91)中的至少一个的从动轴(97)的传动系中以通过改变所述驱动轴与从动轴之间的转动相位来控制所述进气门或者排气门的打开和关闭正时，所述气门正时控制装置包括：

外壳(20)，其与所述驱动轴和从动轴中的一个一体转动；

叶片转子(30)，其与所述驱动轴和从动轴中的另一个一体转动，所述叶片转子在所述外壳中限定出油压室(33、34)，所述叶片转子通过供应至所述油压室的操作油相对于所述外壳转动；

套筒(38)，其具有在所述叶片转子的中心部分处沿轴向方向延伸的圆筒形形状，所述套筒具有

与外部供油源(52)连通的供应端口(46)，以及

与所述油压室连通的排出端口(48、49)，

阀芯(40)，其在所述套筒中沿轴向方向移动，所述阀芯具有连接通道(72)，所述连接通道根据所述阀芯在轴向方向上的位置来将所述供应端口和排出端口相互连接；

设置在所述连接通道中的阀座(78)；

座置在所述阀座上或与所述阀座分开的阀件(77)，所述阀件座置在所述阀座上以限制所述操作油从所述排出端口流向所述供应端口，以及

弹簧(79)，其将所述阀件朝向所述阀座偏压，其中

所述连接通道具有

第一轴向孔(67)，其相对于所述阀座沿所述轴向方向延伸至一侧，

供应孔(69)，其从所述第一轴向孔沿径向方向穿过所述阀芯以便与所述供应端口连通，

第二轴向孔(68)，其相对于所述阀座沿所述轴向方向延伸至另一侧，以及

排出孔(71)，其从第二轴向孔沿所述径向方向穿过所述阀芯，所述排出孔根据所述阀芯在所述轴向方向上的位置来与所述排出端口连通，

所述阀芯具有限定出第二轴向孔的内表面，并且所述阀芯的内表面具有引导所述阀件沿轴向方向移动而同时限制所述阀件在所述径向方向上的位置的导引面(81)，以及

所述排出孔开设在所述导引面上，

所述阀芯具有止动部分(76)，所述止动部分控制所述阀件在经由所述阀件与所述阀座相反的位置处沿阀门打开方向移动，

当所述阀件座置于所述阀座上时，所述阀件处于完全关闭位置，

当所述阀件与所述阀座分开时，所述阀件处于其中所述阀件与所述阀芯的止动部分接触的完全打开位置，

所述阀件具有在其中所述导引面和位于所述完全关闭位置的所述阀件相互接触的滑动接触位置(P1)与其中所述导引面和位于所述完全打开位置的所述阀件相互接触的滑动接触位置(P2)之间限定出的行程范围(S1)，

所述排出孔被定位成使得所述排出孔的一部分与所述行程范围重叠，以及

当所述阀件在所述完全关闭位置和所述完全打开位置之间移动时，所述排出孔与所述第二轴向孔邻近所述止动部分的空间(A2)连通。

2.根据权利要求1所述的气门正时控制装置，其中：

所述排出孔具有开设在所述导引面上的开设范围(S2)，

所述排出孔的开设范围大于所述行程范围，以及

所述排出孔的开设范围从所述行程范围朝向所述阀座并朝向所述止动部分展开。

3.根据权利要求1或2所述的气门正时控制装置，其中

所述排出孔具有开设在所述导引面上的矩形形状。

4.根据权利要求1或2所述的气门正时控制装置，其中

当沿所述轴向方向观察所述阀芯时，所述排出孔和所述供应孔在相同方向上打开。

5.根据权利要求1或2所述的气门正时控制装置，其中

所述第一轴向孔和所述阀件被定位成具有相同轴线。

6.根据权利要求1或2所述的气门正时控制装置，其中

所述阀座与所述阀芯一体形成。