CN1500973A - 减少中心设置有滑阀的叶片式活塞同步器旋转振动的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一用于具有至少一个凸轮轴的内燃机的活塞同步器。该活塞同步器具有一壳体和一转子。壳体具有一接受驱动力的外圆周面。在壳体中并与其同轴设置的转子与一凸轮轴连接，壳体和转子限定至少一个叶片分隔的前或后腔室。叶片改变壳体和转子的相对角度位置。活塞同步器还包含一滑阀，该阀包含在转子孔中滑动设置的阀芯。阀芯引导工作流体从装有液压流体的供应室流向腔室。至少有一个通道从供应室通向腔室提供补充流体，此通道包含一止回阀和一限流器。

Description

减少中心设置有滑阀的叶片式活塞同步器旋转振动的方法

相关申请参考

本申请是与一临时申请号为60/388985、申请日为2002年6月14日、名称为“减小中心设置有滑阀的叶片式活塞同步器旋转振动的方法”的专利申请相关。在此要求美国临时申请35USC§119(e)下的利益，并将在先申请内容引入本申请作为参考。

技术领域

本发明涉及可变凸轮定时系统的领域。更确切的说，本发明涉及一种减小中心设置有滑阀的叶片式活塞同步器(phaser)旋转振动的方法。

背景技术

内燃机已使用多种机构来改变凸轮轴和曲轴之间的角度以获得改善的发动机性能或减少需散发的热量。这些可变凸轮轴定时(VCT)机构大多是在发动机的凸轮轴上(或在多凸轮轴发动机的多凸轮轴上)使用一个或多个“叶片活塞同步器”。大多数情况下，活塞同步器包含具有一个或多个叶片的转子，转子设置在凸轮轴终端，并被装有叶片的叶片腔室的壳体包围。将叶片设置在壳体中以及将腔室设置在转子中都是有可能的。壳体的外圆周面制成链轮、皮带轮或齿轮来接受驱动力，驱动力通常由凸轮轴或者从一个多凸轮发动机的其它凸轮轴通过链条、皮带或齿轮传送过来。

由于活塞同步器不能很好的密封造成油泄漏损失，尤其是在使用设置在阀体中的传统的四通阀来控制活塞同步器叶片的活塞同步器中。四通阀有一个供应口和一个回流口并且至少两个开口连接负载，或根据活塞同步器的情况连接于前或后腔室。阀芯上台肩的数量根据需要而定。典型地，被安装定位的四通阀有许多使活塞同步器根据凸轮轴的扭矩向前或向后运动的泄漏通道。由于活塞同步器不能100％的密封且趋向于泄漏，四通阀必须有一个全开零位用来补充从前腔室或后腔室中漏掉的油。全开零位允许油泄漏到将其引入前腔室和后腔室的输入管线。然而同时，由于现在在前腔室和后腔室之间存在的额外泄漏，四通阀的这种全开零位也加强了凸轮轴的振动。

目前，根据使用传统的四通阀引起过多地泄漏这一情况，将四通阀已经移到活塞同步器的中心，活塞同步器通常处于转子中，当然也可在别的地方。采取将四通阀(滑阀)设置在转子中心这一措施，排出了许多原来存在的诸如凸轮轴承、鼻部油供给轴承、和阀芯壳体与发动机气缸体的泄漏途径。但是，特别是在全开零位时，从腔室到腔室、腔室到外界空间、横跨阀芯这些主要的泄漏途经仍然存在。将滑阀改进成全封闭的零位设计能显著减少泄漏。但是，如果在零位油的流动被完全封闭，使油不能从转子中流出来将会引起装置的振动。因此，技术上需要减少泄漏途径，较好的是采取一些其它手段通过使用关闭零位滑阀设计，为活塞同步器的腔室提供补充油液来减少泄漏，从而减少间歇振动。

发明内容

活塞同步器使用于至少有一根凸轮轴的内燃机。此活塞同步器有一个壳体和一个转子。壳体具有一外圆周面接受驱动力，壳体中的转子与凸轮轴相连，二者同轴。壳体和转子限定了至少一个前或后的叶片式分隔腔室。叶片转换壳体和转子的相对角度位置。活塞同步器包括一个滑阀，此滑阀具有一个可滑动的安装于位于转子上的一个孔内的阀芯。阀芯将流体从受压流体供应室输送到腔室。至少有一个通道从供应室将补充流体输送到腔室，此通道包括一个止回阀和一个限流器。

附图说明

图1为本发明的剖面视图；

图2为活塞同步器处于零位时的示意图；

图3为活塞同步器处于前全开位置时的示意图；

图4为活塞同步器处于后全开位置时的示意图；

图5为另一类型活塞同步器处于零位时的示意图；

图6为另一类型活塞同步器处于前全开位置时的示意图；

图7为另一类型活塞同步器处于后全开位置时的示意图；

具体实施方式

在可变凸轮轴定时(VCT)系统中，被称为“活塞同步器”的可变角度连接器代替凸轮上的定时齿轮或链轮，其转子连接凸轮轴，壳体连接(或制成)定时齿轮，其允许凸轮轴不依赖于定时齿轮而在角度限定范围内独立旋转从而改变凸轮轴和曲轴的相对时间。此处所用术语“活塞同步器”包含壳体和转子，以及所有元件用于控制壳体和转子的相对角度位置，从而允许凸轮轴定时偏离曲轴。在多凸轮轴发动机中，作为已知的技术可以理解，在每一个凸轮轴上都装有一个活塞同步器。

油压启动(OPA)或扭矩辅助或扭矩启动(TA)的活塞同步器中，发动机的油压用于后或前腔室中的叶片的一边或另一边从而去推动叶片。在扭矩启动活塞同步器中，在通向腔室的供给通道或通向滑阀的发动机油供给通道中，加入了一个止回阀。止回阀阻止由于扭矩逆转引起的油压脉冲传送返回进入机油系统，并且制止了由于扭矩逆转引起的叶片的向后运动。向前扭矩引起的叶片运动是准许的。

本发明如图中所示，滑阀109的阀芯104设置在转子中。通道111和113将油从滑阀109输送到腔室17a和17b中。滑阀109由于装在转子中而不是凸轮轴上，使得凸轮轴制造更容易。由于流体仅通过活塞同步器流入在转子内部的滑阀109中，外部安置的阀和精心制造的通道不需要在凸轮轴内部加工。因此将滑阀设置在转子中减少了泄漏，提高了活塞同步器的响应能力。另外，滑阀也可以设置在壳体中。注意，滑阀在图1、2、5中的描述是不同的。

处于零位时的扭矩辅助(TA)活塞同步器如图1、2所示。活塞同步器的工作流体或水压流体122(用作说明的发动机润滑油)进入腔室17a(用“A”表示“前”)和17b(用“R”表示“后”)。油经入口止回阀130后通过共有的入口通道110流入活塞同步器。滑阀109由一阀芯104和一圆柱形阀体115组成。阀芯104可前后滑动且具有台肩104a、104b(如图1所示)和104c、104d(如图2所示)，阀芯紧贴圆柱形阀体115内表面安装。如图所示，供应油流过阀芯台肩104a和104b之间的圆柱形阀体115内部空腔，并通过圆柱形阀体115内部不可转接的区域(如图2所示)或者通过台肩104a的区域(如图1所示)流向通道112和114。

如图1、2所示，为得到一个相角，阀芯104处于零位。当阀芯104处于零位时，阀芯台肩104a、104b覆盖并挡住入口通道111和113。但不可避免的是存在来自腔室17a和17b的泄漏，补充流体就由分别经与入口通道111和113相通的中间通道112和114供应。中间通道112和114中内有止回阀118和120以及限流器117和126。中间通道112和114内的限流器117和126允许补充流体经过入口止回阀118、120持续流入活塞同步器，并限制当滑阀离开零位、通道112或通道114与排出口相通时流体的损失。止回阀118和120阻止水压流体流出腔室17a和17b经入口通道111和113进入供应通道110。止回阀118和120允许液压流体补充油的流入，从而保证腔室充满油，防止反向驱动(back drive motion)和位置振动(positional oscillation)。

处于前全开位置时的扭矩辅助活塞同步器如图3所示。油通过共有的入口通道110和止回阀130流入活塞同步器。当滑阀104移动到左面时如图所示，两台肩104a和104b没有挡住入口通道111和113。油无阻碍的从滑阀由入口通道111流入腔室17a(用“A”表示“前”)。在凸轮扭矩逆转期间，止回阀130阻止油流出通道111流入供应通道110。入口通道111的油使叶片16按箭头所示方向移动，使进入后腔室17b(用“R”表示“后”)的油从入口通道113流出，进而经排出口107排出活塞同步器。当阀芯台肩104b使入口通道113与排出口107相通时，也同时使通道114与排出口107相通，从而允许油从供应通道110经通道114而从排出口107排出。入口通道114中的限流器126限制直接经通道114从排出口107排出的油量。在一定条件下，入口通道113和通道114中的压力将足够大到能将止回阀118关闭从而阻止油从通道114流向排出口107，在所有其它条件下，限流器126将限制从通道114流向排出口107的油量。

处于后全开位置时的扭矩辅助活塞同步器如图4所示。油通过共有的入口通道110和止回阀130被引入活塞同步器。当滑阀104移动到右面时(如图所示)，使两台肩104a和104b打开入口通道111和113。油无阻碍的从滑阀由入口通道113流入腔室17b(用“R”表示“后”)。在凸轮扭矩逆转期间，止回阀130阻止油流出入口通道113流入供应通道110。入口通道113的油使叶片16按箭头所示方向移动，使进入前腔室17a(用“A”表示“前”)的油从入口通道111流出腔室，进而经阀芯的前部109排出活塞同步器。当阀芯台肩104a使入口通道111与阀芯前部109相通时，也同时使通道112与阀芯前部109相通，从而允许油从供应通道110经通道112而从阀芯前部109排出。通道112中的限流器117限制经通道112排出的油量。

处于零位时的扭矩辅助(TA)活塞同步器的另一实施方式如图5所示。活塞同步器工作流体或水压流体122(用作说明的发动机润滑油)进入腔室17a(用“A”表示“前”)和17b(用“R”表示“后”)。油经供应共有的入口通道110和止回阀130后被引入活塞同步器。滑阀109由一阀芯104和一圆柱形阀体115构成。阀芯104能前后滑动并具有台肩104a、104b、104c和104d(如图5所示)，它们紧贴于圆柱形阀体115内表面。如图所示，供应油流过阀芯台肩104a和104b之间的圆柱形阀体115内部空腔，并通过随滑阀109的阀芯104变化的圆柱形阀体115内部空腔流向通道112和114。

如图5所示，为得到一个相角，阀芯104处于零位。当阀芯104处于零位时，阀芯台肩104a和104b挡住入口通道111和113。但不可避免的是存在来自腔室17a和17b的泄漏，补充流体就由分别与入口通道111和113相通的通道112和114供应。中间通道112和114内有和限流器117和126一起的止回阀118和120。中间通道112和114内的限流器117和126允许补充流体持续经过入口止回阀118和120流入活塞同步器，并限制当滑阀离开零位时流体的损失。止回阀118和120阻止液压流体122流出腔室17a和17b而通过入口通道111和113进入供应通道110。止回阀118和120允许液压流体补充，从而保证腔室充满油，防止反向驱动和间歇振动。

处于前全开位置时的变换的扭矩辅助活塞同步器如图6所示。油通过共有的入口通道110和止回阀130引入活塞同步器。当滑阀104移动到左面时(如图所示)，两台肩104a和104b没有挡住入口通道111和113。油无阻碍的从滑阀由通道111流入腔室17a(用“A”表示“前”)。在凸轮扭矩逆转期间，止回阀130阻止油通过通道111流入供应通道110。流入通道111的油使叶片16按箭头所示方向移动，使进入后腔室17b(用“R”表示“后”)的油经入口通道113流出，进而经排出口107排出活塞同步器。跟前面的实施例不同，当中间通道112和114被阀芯台肩104d挡住时没有多余的流体补充进入口通道113。因此原来的油122没有从供应通道110经由通道114从排出口107排出。若阀芯台肩104d的限制足够的话，限流器126没有必要设置，可以从通道114中拿走。

处于后全开位置时的变换的扭矩辅助活塞同步器如图7所示。油通过共有的入口通道110和止回阀130被引入活塞同步器。当滑阀104移动到右面时(如图所示)，使两台肩104a和104b没有挡住入口通道111或113。油无阻碍的从滑阀由入口通道113流入腔室17b(用“R”表示后)。在凸轮扭矩逆转期间，止回阀130阻止油通过入口通道113流入供应通道110。油使叶片16按箭头所示方向移动，使进入前腔室17a(用“A”表示“前”)的油从入口通道111流出，进而经阀芯前面109排出活塞同步器。跟前面的实施例不同，当中间通道112、114被阀芯台肩104c挡住时没有多余的流体从中间通道112补充进入口通道111。因此原来的油122没有从供应通道110经由通道112从阀芯前面排出。若阀芯台肩104d的限制足够的话，限流器117没有必要设置，可以从通道112中拿走。

本发明同样适用于油压控制(OPA)式活塞同步器、扭矩辅助(TA)式活塞同步器，油压控制式活塞同步器的示意图通过简单移动图1-7中的止回阀130就可以得到。

相应地，可以理解的是，本说明书中描述的实施例仅仅体现了本发明的原理应用。其中所述的内容并没有限制权利要求书的保护范围，那些特征只是作为本发明的基础。

Claims (11)

1、一种用于具有至少一个凸轮轴的内燃机的限制多个腔室泄漏的活塞同步器，包括：

一具有接受驱动力的外圆周面的壳体；

一与壳体中的凸轮轴相连并与凸轮轴同轴设置的转子；

壳体与转子限定的至少一个分隔多个腔室的叶片，叶片能够旋转从而改变壳体和转子的相对角度位置；

一滑阀，该滑阀有一个包含多个台肩、滑动地设置在转子的孔中的阀芯，阀芯滑动并将工作流体从液压流体的供应室送进腔室；

至少一个用于从供应室到腔室提供补充流体的通道，其中该通道内包含一止回阀和一限流器。

2、根据权利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于每个腔室有各自的提供补充油的通道。

3、根据权利要求2所述的活塞同步器，其特征在于每一个到各自腔室的通道中都具有一止回阀和一限流器。

4、根据权利要求3所述的活塞同步器，其特征在于止回阀和限流器仅允许工作流体进入多个腔室。

5、根据权利要求3所述的活塞同步器，其特征在于限流器限制当相位角不再保持时从活塞同步器中工作流体的损失。

6、根据权利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于补充流体通过孔的一个不可转接的部位引导。

7、根据权利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于补充流体通过孔的一个可转接的部位引导。

8、根据权利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于活塞同步器是油压控制的。

9、根据权利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于活塞同步器是扭矩辅助的。

10、根据权利要求1或11所述的活塞同步器，其特征在于当阀芯处于零位时，阀芯限制腔室之间流体的泄漏，从而限制活塞同步器的振动。

11、一种用于限制具有至少一个凸轮轴的内燃机的多个腔室泄漏的活塞同步器，包括：

一具有接受驱动力的外圆周面的壳体；

一与壳体中的凸轮轴相连并与凸轮轴同轴设置的转子；

壳体与转子限定的至少一个分隔多个腔室的叶片，叶片能够旋转从而改变壳体和转子的相对角度位置，其中当壳体和转子在装配时，二者之间保持一个相位角；

一滑阀，该滑阀有一个包含多个台肩、滑动地设置在转子的孔中的阀芯，阀芯滑动并将工作流体从液压流体的供应室送进腔室；其中当壳体和转子互相相对固定时，多个台肩中的至少两个防止工作流体从供应时流向腔室；

至少一个从供应室到腔室提供补充流体的通道，其中该通道内包含一止回阀和一限流器。

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