CN1508400A - 带有油径的簧片阀型可变凸轮轴定时相位器 - Google Patents

带有油径的簧片阀型可变凸轮轴定时相位器 Download PDF

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J·H·路易斯
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Abstract

本发明的相位器包括一个簧片板。簧片板上有一些簧片阀，它们控制着液压流体的流动。所有簧片阀都位于簧片板上。从两侧夹住簧片板的元件其表面上的油径引导着液压流体流向和流出簧片阀。

Description

带有油径的簧片阀型可变凸轮轴定时相位器
【技术领域】
                        相关的申请
本申请要求在2002年4月22日公开的、标题为“油径簧片型可变凸轮定时”的临时专利申请60/374,599中的发明的权利。由此要求根据美国临时申请的35 USC §119(e)的利益，并且上述申请因此被包含在本申请中以供参考。
本发明涉及可变的凸轮轴定时(VCT)系统领域。更具体地说，本发明涉及一种将油径簧片阀应用于液压流体的流动的翼片型可变凸轮定时装置。
【背景技术】
具有一个或几个凸轮轴的发动机，其发动机性能，尤其是空转特性、燃油经济性、减少排放、或增加扭矩等诸方面，都可以通过可变的凸轮定时(VCT)系统而加以改善。例如，可以使凸轮轴“滞后”以延缓进气阀的关闭，以便在空转时实现平稳，以及在发动机高速时增大输出。
类似地，可以使凸轮轴“超前”，以便在运行的中间阶段提前关闭进气阀，以在相应的较高扭矩值下实现较高的容积效率。在双凸轮轴的发动机中，凸轮轴的滞后或超前是通过改变其中一个凸轮轴的位置关系而实现的，通常是改变控制着发动机进气阀的那个凸轮轴相对于另一个凸轮轴或者曲轴的位置关系。因此，凸轮轴的滞后或超前，在进气阀相对于排气阀的工作方面，或者是在阀的工作相对于曲轴位置等方面，改变了发动机的定时。
许多以液压方式工作的可变凸轮轴定时(VCT)系统都包括一个固定在位于封闭壳体中的凸轮轴上的摆动转子，在转子和壳体之间确定了腔室。转子包括从转子向外安装的叶片，以便把腔室划分为第一腔室和第二腔室。这种可变凸轮轴定时(VCT)系统通常都包括流体供应结构，以便将壳体中的流体从叶片的一侧输送到另一侧，或者反向输送，因而使转子相对于壳体沿一个方向或另一个方向转动。这种转动能够使得凸轮轴的位置超前或滞后于曲轴的位置。这些可变凸轮轴定时(VCT)系统即可以是“自备动力”的，具有响应凸轮轴上的扭矩脉冲而起作用的液压系统；也可以由来自油泵的油压直接地施以动力。另外，它还包括机械连接装置，以便将转子和壳体锁定于彼此完全超前或完全滞后的相互位置关系。
使用单向阀来控制液压油流入叶片的腔室。图5表示现有技术中已知的单向阀(30)。底座(31)构成了单向阀(30)的基本结构。在图中表示为O形圈的密封件(37)密封住该单向阀以防止其泄漏。盘(36)位于底座(31)的顶部。流入底座(31)中的油(34)将盘(36)向上推。弹簧(38)位于底座上方。盖(35)盖在底座(31)、盘(36)和弹簧(38)的顶部。油只能沿一个方向流动，即通过底座(31)底部的孔(33)向上流动。
现有技术的阀由多个元件构成，这使得制造昂贵。每个元件都可能单独被磨损，因而对耐久性产生影响。此外，由于需要作用力来开启和提升盘(36)，因而阀的打开很缓慢。
因此，在该领域中需要提供一种能够克服现有技术诸多缺陷的阀装置。
【发明内容】
本发明的相位器包括一个簧片板。簧片板上具有一些簧片阀，它们控制着液压流体的流动。所有簧片阀都位于簧片板上。从两侧夹住簧片板的元件其表面上的油径引导着液压流体流向和流出簧片阀。
【附图说明】
图1A表示了本发明一个实施例中的转子；
图1B表示了本发明一个实施例中的簧片板；
图1C表示了表示了本发明一个实施例中的隔板；
图2表示了本发明一个实施例中的转子、簧片板和隔板的组装图；
图3表示液压油流过图2的装置；
图4表示液压油流过图2装置时的流程图；
图5表示了现有技术中已知的单向阀。
【具体实施方式】
“相位器”是指能够使凸轮轴独立于曲轴而转动的所有发动机元件。
本发明克服了现有技术单向阀的各项缺陷。本发明的优点之一在于，由于簧片阀的整个区域都向上开启，从而允许较大的过流体积，因而为了获得充分的油流，簧片阀不必开启得很大。此外，现有技术的单向阀座落在一个平面上，需要有作用力使阀开启。与之相反，本发明的簧片阀象拉链那样起作用，它的开启更加容易和迅速。而且还增加了能够组装该簧片阀的应用领域。用单一簧片阀取代多元件的现有技术单向阀使得单向阀的成本更低。
图1A～1C表示了转子(1)，簧片板(11)和隔板(15)。这三个元件组合到一起形成了图2。如图2所示，在该装置使用时，隔板(15)最好与簧片板(11)叠置并与之同心，而簧片板(11)则与转子(1)叠置并与之同心。在一个优选实施例中，簧片板(11)大约0.3mm厚。隔板(15)的厚度则取决于槽或者油径的深度。在一个优选实施例中，槽大约4mm深，隔板大约10～15mm厚。
油穿过凸轮轴进入转子(1)，一个补充油孔(2)也接受来自凸轮的油。相位孔(4)向通往第一腔室的通道(6)中供油；第二相位孔(5)向通往第二腔室的通道(7)中供油。销子(10)最好位于转子(1)上，以便为凸轮轴定向。腔室簧片阀(13，14)与凹部(8，9)对齐。簧片板(11)上的腔室簧片阀(13，14)最好是薄片阀或瓣阀，它们起着单向阀的作用。当系统受到向前的正压时，它向下推压腔室簧片阀(13，14)；当系统欠压时，腔室簧片阀(13，14)关闭。腔室簧片阀(13，14)起系统的单向阀作用。一些紧固件，例如螺栓(3)，最好是将转子(1)，簧片板(11)和隔板(15)紧固到一起。
隔板(15)包括空腔(16)，在那里油通过凸轮轴供入，以及补充的油通过孔(2)供入。通过主油径(17)将油提供给两个相位孔(4，5)。第一副油径(18)通往相位孔(4)，第二副油径(19)通往相位孔(5)。
隔板(15)中的油径(17，18，19)，或凹槽(17，18，19)，为腔室簧片阀(13，14)供油。当油沿着一个方向流动时，其中一个阀关闭，另一个阀开启，反之亦然。当腔室由于惯性而变成压时，单向阀防止油泄漏。当正常运动时，系统被排空，使之能够朝着一个方向或另一方向运动。
再参见图3和图4，在本发明的方法中，油从凸轮轴进入转子(1)，在步骤(100)中，供油簧片阀(12)朝着隔板(15)的空腔(16)开启。在步骤(105)中，来自滑阀的补充油最好也进入空腔(16)。
步骤(100)和(105)之后，在步骤(110)中，液压油流过隔板(15)中的油径(17)。步骤(100)至(110)中的油的流动轨迹在图3中以虚线示出。在这点处，来自油径(17)的油可流入任一个油径(18，19)。流入油径(18)的油迹在图3中以点虚线(102)表示；流入油径(19)的油迹在图3中以点划线(103)表示。
在步骤(130)中，油径(18，19)中的油分别进入相位孔(4，5)。然后在步骤(140)中，油流出并进入第一腔室和第二腔室。
本发明避免了相位器的转动，而且可在很大的发动机油压范围内工作，优选的是6～7磅/英寸2至80～90磅/英寸2。现有技术的阀主要是依据发动机的油压而工作，这使得相位器反应迟钝。另一种现有技术的相位器使用摆动惯量所产生的压力，这使得相位器反应很快，但保持这一压力的单向阀相对于簧片阀而言则相当迟钝。与之相反，本发明的簧片阀比现有技术的单向阀反应更加迅速。
本发明簧片阀的其它一些优点包括：迅速释放，制造成本低，零件少，以及比现有技术中已知的单向阀耐磨损。
因而应当理解，这里所述的本发明的实施例只是为了说明本发明原理的应用。所示实施例的详细描述并非意味着对权利要求书范围的限制。权利要求书自身所陈述的诸项特征方被认为是本发明的实质。

Claims (7)

1.一种用于相位器的单向阀系统，包括：
a)簧片板，该簧片板包括：
1)供油簧片阀，它包括基部、第一延伸部和第二延伸部；其中第一延伸部和第二延伸部相互分开并且从基部延伸，其中供油簧片阀向上开启进入空腔以接受来自转子的油；
2)第一腔室簧片阀；和
3)第二腔室簧片阀；
其中第一腔室簧片阀和第二腔室簧片阀各自包括基部、第一延伸部和第二延伸部，所述基部覆盖通往至少一个叶片腔室的至少一个通道的入口，所述第一延伸部和第二延伸部相互分开并且从基部延伸；以及
b)油径网络，它具有一个第一端和两个第二端，
其中该油径网络的第一端连接到空腔；
第一腔室簧片阀和第二腔室簧片阀各自连接到油径网络的其中一个第二端；并且
第一腔室簧片阀和第二腔室簧片阀接受来自油径网络的油。
2.如权利要求1所述的单向阀，其特征在于，簧片板大约0.3mm厚。
3.如权利要求1所述的单向阀，其特征在于，油径大约4mm深。
4.一种用于内燃机的相位器，包括：
a)转子，该转子包括：
1)接受来自凸轮轴的油的装置；
2)通至多个流体腔室的若干通道；以及
3)两个凹部，其中每个凹部与至少一个通道重叠；
b)与转子叠置并且与之同心的簧片板，该簧片板包括：
1)供油簧片阀，它包括基部、第一延伸部和第二延伸部，第一延伸部和第二延伸部相互分开并且从基部延伸，其中供油簧片阀向上开启进入空腔以接受来自转子的油；
2)第一腔室簧片阀；和
3)第二腔室簧片阀；
其中的第一腔室簧片阀和第二腔室簧片阀各自包括基部、第一延伸部和第二延伸部，所述基部覆盖通往至少一个叶片腔室的至少一个通道的入口，所述第一延伸部和第二延伸部相互分开并且从基部延伸；以及
c)与簧片板叠置并且与之同心的隔板，该隔板包括一个油径网络，油径网络具有一个第一端和两个第二端，其中油径网络的第一端连接到空腔；
其中第一腔室簧片阀和第二腔室簧片阀各自连接到油径网络的其中一个第二端，并且
第一腔室簧片阀和第二腔室簧片阀接受来自油径网络的油。
5.如权利要求4所述的相位器，其特征在于，其特征在于，簧片板大约0.3mm厚。
6.如权利要求4所述的相位器，其特征在于，油径大约4mm深。
7.如权利要求4所述的相位器，其特征在于，隔板大约10～15mm厚。
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