CN1580505A - 内燃机的气门正时控制系统 - Google Patents

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Abstract

一气门正时控制系统，它包括：用于从前进和阻滞腔室中选择性地供应和排放工作流体的液压供应/排放装置；一环形凹槽，它形成在外壳的侧壁部件中，面对着外壳主体并且与液压供应/排放装置的一个供应/排放通道连通；以及一径向沟槽，它从环形凹槽中径向延伸出并且与前进腔室或后退腔室连通。

Description

内燃机的气门正时控制系统
技术领域
本发明涉及一种内燃机的气门正时控制系统，它根据发动机工作状况控制进气门和/或排气门的打开/关闭定时。
背景技术
在日本文献JP11-159311中披露了一种典型的气门正时控制系统。该气门正时控制系统包括通过一链条等与曲柄轴连接的外壳和与凸轮轴连接成一体的叶轮转子。外壳和叶轮转子装配成能够相对于彼此转动，并且它们之间的装配角度、即相对旋转位置根据发动机工作状况而改变。该外壳包括多个向内径向伸出的隔壁，而叶片式转子包括布置在外壳中央并且与隔壁的前端滑动接触的圆柱形主体，以及布置成从叶片式转子主体径向伸出以在相邻隔壁之间形成前进腔室和阻滞腔室的叶片。前进和阻滞腔室与液压供应/排放装置连接，以便根据发动机工作状况在工作流体的供应和排放之间有选择地进行切换。
该外壳包括：具有一周壁和一隔壁的主体，和用于关闭位于凸轮轴侧上的外壳主体的侧部的侧壁部件。该侧壁部件形成有一支承孔，用于支撑位于前端侧上的凸轮轴的轴部。通过从凸轮轴穿过支承孔延伸至侧壁部件的供应/排放通道，向前进和阻滞腔室中的一个供应/排放工作流体。
具体地说，凸轮轴具有一个从其中穿过、以从沿着凸轮轴的中心形成的轴通道向外径向延伸的连通通道，和形成在外周表面中并且连通通道向其开口的环形沟槽。侧壁部件形成有一连接通道，用于使凸轮轴的环形沟槽与前进和阻滞腔室中的一个连接。凸轮轴的连通通道和侧壁部件的连接通道始终通过环形沟槽流体连通。
发明内容
但是，在日本文献JP-A 11-159311中所披露的气门正时控制系统中，由于环形沟槽形成在凸轮轴的外周表面中，以确保在位于凸轮轴侧上的通道和位于侧壁部件侧上的通道之间保持恒定流体连通，所以需要对凸轮轴的外周表面进行复杂的开槽加工，从而导致该系统的制造成本增加。
因此，本发明的一个目的在于提供一种内燃机的气门正时控制系统，它使得很容易形成用于使通过侧壁构件与凸轮轴一起转动的轴部与前进和阻滞腔室中的一个连接起来的通道，因此降低了该系统的制造成本。
本发明主要提供一种内燃机的气门正时控制系统，该系统包括：一外壳，它包括一主体，该主体具有一周壁和一侧壁部件，该侧壁部件具有用来支撑位于凸轮轴的侧面上的部件的轴部的支承孔并且封闭了主体的侧面；布置在该外壳中的前进腔室，向该前进腔室提供工作流体以使凸轮轴沿着前进方向相对于曲柄轴进行相对转动；布置在该外壳中的阻滞腔室，向该阻滞腔室提供工作流体以使凸轮轴沿着阻滞方向相对于曲柄轴进行相对转动；一液压供应/排放装置，它相对于前进腔室和阻滞腔室选择性地供应和排出工作流体，该液压供应/排放装置包括两个供应/排出通道；一环形凹槽，它形成在外壳的侧壁部件中，面对着外壳主体，该环形凹槽与液压供应/排放装置的供应/排放通道中的一个连通；以及一径向沟槽，从环形凹槽径向延伸，该径向沟槽与前进腔室和阻滞腔室中的一个连通。
附图的简要说明
结合附图从下面的说明书中将理解本发明的其它目的和特征，其中：
图1是沿着图2中的1-1线剖开的纵向剖视图，显示出根据本发明的内燃机气门正时控制系统的第一实施方案；
图2为沿着在图1中的2-2线剖开的剖视图；
图3为后板的透视图；
图4为类似于图1的视图，显示出该后板；
图5为一放大局部剖视图，显示出本发明的第二实施方案；
图6为与图4类似的视图，显示出在第二实施方案中的后板。
具体实施方式
下面将参照这些附图对实现本申请的发明的内燃机气门正时控制系统进行说明，在这些附图中类似的附图标记在所有附图中表示类似的部件。
参照图1-4，这些图显示出本发明的第一实施方案。参照图1，发动机包括可转动地支撑在气缸盖上的排气凸轮轴1。一曲柄凸轮(未示出)设置在凸轮轴1上的轴向中央部分中，用来打开和关闭排气门。气门正时控制系统在图1中的前端或左边处设有凸轮轴1上。在该第一实施方案中，根据本发明的气门正时控制系统被应用于排气门驱动系统。或者，该气门正时控制系统也可以被应用于进气门驱动系统。
该气门正时控制系统包括：一外壳2，它由发动机的曲柄轴通过链条(未示出)驱动；一叶片转子4，它通过凸轮螺栓3在前端处与凸轮轴1连接成一体，并且必要时可以相对转动地与外壳2组装起来；以及一液压供应/排放装置5，用于根据发动机工作状况供应和排放工作流体，以便在外壳2和叶片转子4之间产生相对转动。
同样参照图2，外壳2包括：一大致为圆柱形的主体7，它具有四个大致等间隔地布置在周壁的内周边上、径向向内凸出的具有梯形横截面的隔壁6；一后板或侧壁部件8，用于封闭在凸轮轴1侧上的外壳主体7的侧部；以及一封盖部件9，用于封闭外壳主体7的相对侧部。
叶片转子4包括：一主体11，它布置在外壳2的中央部分中，并且具有通过密封件10与隔壁6的前端滑动接触的外周表面；四个叶片12，它们从叶片转子主体11径向向外凸出；以及一轴部13，它从叶片转子主体11的一侧向凸轮轴1延伸。每个叶片12沿着外壳2的圆周方向设置在相邻隔壁6之间，从而在它们之间形成前进和阻滞腔室14、15。轴部13穿过形成在后盖8中的支承孔16并被其支撑，而且从支承孔16凸出，以便使一个端部抵靠在凸轮轴1的前端上。轴部13外径小于叶片转子主体11。密封件10安装在叶片12的前端上，从而与外壳主体7的周壁的内表面滑动接触。
一连接孔18形成在叶片转子4前面的中央部分中，以便如后面所述那样与供应/排放杆17接合。穿过连接孔18的内周表面形成第一和第二径向孔19a、19b，从而分别与前进和阻滞腔室14、15连通。穿过叶片转子主体11设置连接孔18，从而大致到达轴部13的中间位置。
供应/排放杆17与安装在气缸盖的前端上的VTC盖20的内部一起形成并轴向伸出，并且具有一对贯穿其中的内部通道21a、21b，以便与叶片转子4的第一和第二径向孔19a、19b连通。通过供应/排放杆17从前进和阻滞腔室14、15进行供应/排放工作流体。
参照图5，液压供应/排放装置5包括两个液压通道，即用于通过供应/排放杆17的内部通道21a和叶片转子4的第一径向孔19a从前进腔室14供应和排放工作流体的第一液压通道22a，以及用于通过供应/排放杆17的内部通道21b和叶片转子4的第二径向孔19b从阻滞腔室15供应和排放工作流体的第二液压通道22b。供应通道23和排放通道24通过用于进行通道切换的电磁转换阀25与第一和第二液压通道21a、21b连接。油盘26布置在发动机的底部上，并且设置油泵27以便供应在油盘26中的工作流体。电子控制单元(ECU)28用来控制电磁转换阀25。
第一径向孔19a穿过轴部13径向形成，以便通过轴部13和支承孔16在后板8和前进腔室14之间形成流体连通。第二径向孔19b穿过叶片转子主体11径向形成，以便与后退腔室15直接连通。下面将对用于连接第一径向孔19a与前进腔室14的通道的具体结构进行详细说明。
第一径向孔19a打开叶片转子14的轴部13与叶片转子主体11的连接。参照图3和4，后板8具有一个阶梯式形成于支承孔16的面对叶片转子主体11的侧面的一个边缘上的环形凹槽30。环形凹槽30的直径小于叶片转子主体11的外径，以便在叶片转子4的外周表面和叶片转子主体11的侧表面之间限定出一个环形通道。进而，后板8具有四个在外壳主体7旁边形成在侧表面中的径向沟槽31，用于在环形凹槽30和横贯叶片转子主体11侧壁的相应前进腔室14之间形成流体连通。每个径向沟槽31通向外壳主体7面对前进腔室14的隔壁6的侧面。
在第一实施方案中，用作传动部件的链轮32与后端后板8的外周形成一体，通过它将曲柄轴的动力传递给外壳2。
参照图1，设置锁紧机构35，以便在发动机启动等时限制外壳2和叶片转子4之间的相对转动。锁紧机构35包括：穿过叶片转子4的一个叶片12轴向形成的销孔36，可滑动地容纳在销孔36中的锁紧销37，与锁紧销37一起容纳在销孔36中、用以沿着后板8的方向偏压锁紧销37的弹簧或偏压部件38，形成于后板8的内表面中、并且当叶片转子4处于最大前进位置时与锁紧销37的前端接合的锁紧孔39，以及用于锁紧释放向锁紧销37施加的液压的释放通道(未示出)。扭转弹簧40与外壳2和叶片转子4连接，以使这两个部件在发动机停止时回到最大前进位置等。
下面将对第一实施方案的操作进行说明。
在发动机启动时，随着叶片转子4相对于外壳2转动到最大前进位置，锁紧机构35将这两个部件机械锁定，从而将曲柄轴的扭矩全部传递给凸轮轴1。因此，凸轮轴1以前进的时刻打开和关闭排气门。
然后，当在发动机启动之后、电磁转换阀25的操作在供应通道23和前进腔室之间、以及在排放通道24和阻滞腔室15之间形成流体连通时，高压工作流体被导入阻滞腔室15，并且利用所得到的液压将锁紧机构35的锁紧松开。这样，叶片转子4在阻滞腔室15内的液压作用下相对于外壳2沿着阻滞方向转动。因此，凸轮轴1在阻滞的时刻打开和关闭排气门。
然后，当电磁转换阀25的操作在供应通道23和前进腔室14之间、并且在排出通道24和阻滞腔室15之间形成流体连通时，叶片转子4在前进腔室14内的液压作用下相对于外壳2沿着前进方向转动。因此，凸轮轴1在前进的时刻打开和关闭排气门。
在第一实施方案中，经由成阶梯状形成于后板8的支承孔16的边缘中的环形凹槽30和形成位于外壳主体7旁边的后板8的侧表面中的径向沟槽31，叶片转子4的轴部13的第一径向孔19a始终与前进腔室14连通。由于向后板8的一个侧表面开放，所以可以通过模锻等方法容易且精确地形成环形凹槽30和径向沟槽31。具体地说，当通过模锻来获得后板8时，例如，将环形凹槽30和径向沟槽31的开放方向设定为模具方向，从而近乎可以只是通过模锻就实现环形凹槽30和径向沟槽31。因此，与通过机加工等方法在凸轮轴的外周表面中形成环形凹槽的现有技术相比，该第一实施方案有利于大幅度提高生产效率。
进而，在第一实施方案中，用于使环形凹槽30与相应前进腔室14连接的径向沟槽31，向着面对前进腔室14的隔壁6的侧表面开放。因此，即使当叶片转子4的叶片12处于任意旋转位置时，径向沟槽31也总是可靠地与相应的前进腔室14连通，从而导致实现可靠的气门正时控制。
在该第一实施方案中，用作传动部件的链轮32与后板8的外周形成一整体。或者，传动部件例如链路32可以为与后板8分开并且独立的部件。应该注意，当如在第一实施方案中那样传动部件与后板8形成一体时，由于零部件数量减少，所以可以实现系统制造成本的进一步降低。
参照图5和6，表示出了本发明的第二实施方案，除了后板108的支承孔16的端部形状之外，其在基本结构上与第一实施方案大致相同。
在该第二实施方案中，按照与第一实施方案相同的方式，后板108具有：形成在面对着叶片转子主体11的侧面上、且直径小于叶片转子主体11的外径的环形凹槽30，以及形成在位于外壳主体7旁边的侧表面中、用以在环形凹槽30和相应前进腔室14之间形成流体连通的径向沟槽31。与第一实施方案不同，在环形沟槽30的底部上沿着轴向方向形成锥体45，该锥体45以锥形方式朝着支承孔16的主表面倾斜。
在该第二实施方案中，虽然在后板108的环形凹槽30的底部上形成有锥体45，但是环形凹槽30和径向沟槽31形成为向着后板108的一个侧表面开放，从而使之易于按照与第一实施方案相同的方式通过模锻等方法来形成。而且，后板108具有形成在底部上的锥体45，从而当轴部13被设置成穿过后板108的支承孔16并且被其支撑时，可以很容易采用锥体45作为导向件将轴部13插入到支承孔16中。
如上所述，根据本申请的发明，形成于侧壁部件中的环形凹槽用作轴部和叶片转子主体的侧表面之间的环形通道，该环形通道通过侧壁部件的径向沟槽与前进和阻滞腔室中的一个连通。因此，可以很容易获得在与前进和阻滞腔室中的一个连接的通道，而不用在与凸轮轴一起旋转的轴部中形成环形沟槽。具体地说，当在侧壁部件中形成环形凹槽和径向沟槽时，这两者都向着位于外壳主体旁边的侧壁部件的侧表面开放，从而使之易于通过模锻等方法来形成。这使得该系统的制造成本降低。
进而，在将轴部插入到支承孔中时，沿着轴向方向形成于环形凹槽底部上的锥体被用作一个导向件，从而提高了该系统的装配效率。
还有，径向沟槽与外壳和叶片转子的相对旋转位置无关地始终通向前进和阻滞腔室中的一个，从而实现该系统的可靠操作。
另外，不必在外壳上安装分开且独立的传动部件，从而进一步降低了该系统的制造成本。
尽管已经结合这些例举的实施方案方面对本发明进行了说明，但是应当注意的是，本发明并不限于此，在不脱离本发明的范围的情况下可以作出各种改变和变化。例如，在所述实施方案中，供应/排放杆17形成有VTC盖20，并且轴部13设置在叶片转子4上，供应/排放杆17布置穿过该叶片转子。或者，可以形成贯穿凸轮轴1的供应/排放通道，并且使用凸轮轴1的前端作为穿过支承孔16设置的轴部。
于2003年8月8日提交的日本专利申请P2003-289672的全部内容在这里被引用作为参考。

Claims (20)

1.一种内燃机气门正时控制系统，包括：
一外壳，它包括一主体，该主体具有一周壁和一侧壁部件，该侧壁部件具有用来支撑位于凸轮轴的侧面上的部件的轴部的支承孔并且封闭了主体的侧面；
布置在该外壳中的前进腔室，向该前进腔室提供工作流体以使凸轮轴沿着前进方向相对于曲柄轴进行相对转动；
布置在该外壳中的阻滞腔室，向该阻滞腔室提供工作流体以使凸轮轴沿着阻滞方向相对于曲柄轴进行相对转动；
一液压供应/排放装置，它相对于前进腔室和阻滞腔室选择性地供应和排出工作流体，该液压供应/排放装置包括两个供应/排出通道；
一环形凹槽，它形成在外壳的侧壁部件中，面对着外壳主体，该环形凹槽与液压供应/排放装置的供应/排放通道中的一个连通；以及
一径向沟槽，从环形凹槽径向延伸，该径向沟槽与前进腔室和阻滞腔室中的一个连通。
2.一种内燃机气门正时控制系统，包括：
一外壳，它包括一周壁和从该周壁径向向内凸出的隔壁，该外壳借助从曲柄轴传送的扭矩进行转动；
布置在该外壳内的叶片转子，该叶片转子包括与隔壁的前端滑动接触的基本上为圆柱形的主体和从该主体径向向外凸出的叶片，该叶片转子与凸轮轴形成一体以便能够一起转动，该叶片转子安装在外壳上，以便在需要时可以相对于其进行转动；
形成在外壳的隔壁和叶片转子的叶片之间的前进和阻滞腔室；
一液压供应/排放装置，它相对于前进腔室和阻滞腔室选择性地供应和排出工作流体，以使外壳和叶片转子之间产生相对转动，该液压供应/排放装置包括两个供应/排放通道，
该外壳包括一个带有周壁的主体和一个安装在主体上用来在凸轮轴侧上封闭主体的一侧的侧壁部件，所述侧壁部件形成有一支承孔，其直径小于叶片转子主体的直径，并且支撑着设在叶片转子和凸轮轴中的一个上的轴部，
液压供应/排放装置的其中一个供应/排放通道通过该轴部和支承孔将侧壁部件与前进和阻滞腔室中的一个连接起来；
一环形凹槽，它在面对着叶片转子主体侧面的支承孔的边缘处形成于侧壁部件中，该环形凹槽直径小于叶片转子主体的外径；以及
一径向沟槽，它形成在位于叶片转子主体旁边的侧壁构件的侧表面中，该径向沟槽在环形凹槽以及前进和阻滞腔室中的一个之间提供流体连通。
3.如权利要求2所述的气门正时控制系统，还包括沿着轴向方向形成在环形凹槽的底部上的锥体，该锥体以锥形方式朝着支承孔的一个主表面倾斜。
4.如权利要求2所述的气门正时控制系统，其中，所述径向沟槽设置成通向位于前进腔室侧上的隔壁的侧表面和位于阻滞腔室侧上的隔壁的侧表面中的一个。
5.如权利要求2所述的气门正时控制系统，还包括与外壳的侧壁部件形成一体的传动部件，该传动部件用来传递曲柄轴的扭矩。
6.如权利要求2所述的气门正时控制系统，其中，所述外壳主体包括一圆柱形部件和一封盖部件。
7.如权利要求2所述的气门正时控制系统，还包括穿过轴部径向形成的一个径向孔，其中，通过该径向孔将工作流体供应给环形凹槽以及从中排放出。
8.如权利要求7所述的气门正时控制系统，还包括形成在叶片转子前面的中央部分中的连接孔、和穿过连接孔设置以使液压供应/排放装置进行工作流体供应和排放的供应/排放杆。
9.如权利要求8所述的气门正时控制系统，其中，所述连接孔延伸至轴部，其中，径向孔与该连接孔连接。
10.如权利要求9所述的气门正时控制系统，还包括布置在连接孔的底部上以使该凸轮轴与叶片转子连接成一体的凸轮销。
11.如权利要求10所述的气门正时控制系统，其中，所述凸轮销带有横断面为圆形的头部。
12.如权利要求10所述的气门正时控制系统，其中，所述连接孔延伸至轴部的大致中间位置。
13.如权利要求8所述的气门正时控制系统，其中，所述供应/排放杆形成有安装在气缸盖的前端上、轴向向内凸出的VTC盖。
14.如权利要求7所述的气门正时控制系统，其中，所述轴部与叶片转子形成一体。
15.如权利要求5所述的气门正时控制系统，其中，所述传动部件包括一链轮。
16.如权利要求2所述的气门正时控制系统，还包括一用来在发动机启动时限制外壳和叶片转子之间的相对转动的锁紧机构，
该锁紧机构包括：
轴向形成在叶片转子的其中一个叶片中的销孔；
可滑动地容纳在该销孔中的锁紧销；
一偏压部件，它与锁紧销一起容纳在销孔中，用来朝着侧壁部件偏压锁紧销；
形成在侧壁部件中的一锁紧孔，用于与锁紧销的前端接合；以及
一松开机构，用来松开锁紧销的锁紧。
17.如权利要求16所述的气门正时控制系统，其中，所述松开机构包括用来将锁紧松开液压施加在锁紧销上的松开通道。
18.如权利要求2所述的气门正时控制系统，其中，所述环形凹槽和径向沟槽包括模锻成形的环形凹槽和径向沟槽。
19.如权利要求18所述的气门正时控制系统，其中，所述环形凹槽和径向沟槽具有沿着与模具方向相对应的方向的开口。
20.一种内燃机气门正时控制系统，它包括：
一外壳，它包括一周壁和从该周壁径向向内凸出的隔壁，该外壳在从曲柄轴传送的扭矩作用下转动；
设置在该外壳内的叶片转子，该叶片转子包括与隔壁的前端滑动接触的基本上为圆柱形的主体和从该主体径向向外凸出的叶片，该叶片转子与凸轮轴形成一体以便能够一起转动，该叶片转子安装在外壳上，以便在需要时可以相对于其转动；
形成在外壳的隔壁和叶片转子的叶片之间的前进和阻滞腔室；
一液压供应/排放装置，它相对于前进腔室和阻滞腔室选择性地供应和排出工作流体，以使外壳和叶片转子之间产生相对转动，该液压供应/排放装置包括两个供应/排放通道，
该外壳包括一主体，该主体具有一周壁和一侧壁部件，该侧壁部件安装在主体上用来封闭凸轮轴侧的主体的一个侧面，所述侧壁部件形成有一支承孔，其直径小于叶片转子主体的直径并且支撑着设在叶片转子和凸轮轴中的一个上的轴部，
液压供应/排放装置的其中一个供应/排放通道，经由该轴部和支承孔将侧壁部件与前进和阻滞腔室中的一个连接起来；
一环形凹槽，它在面对着叶片转子主体的侧面的支承孔的边缘处形成在侧壁部件中，该环形凹槽直径小于叶片转子主体的外径；以及
在叶片转子主体旁边形成于侧壁部件的侧表面中的连通沟槽，该连通沟槽在环形凹槽与前进及阻滞腔室中的一个之间形成流体连通。
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