专利名称：用于内燃机的阀定时控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于控制内燃机的进气阀和排气阀的打开/关闭定时的阀定时控制系统。
背景技术：
所述阀定时控制系统包括通过曲轴转动的驱动转动体和与凸轮轴整体形成并安装于驱动转动体以便于产生所期望的相对转动的从动转动体。驱动转动体和从动转动体之间的安装角是由包括液压致动器的安装角改变装置适当地控制的。
通常，所述阀定时控制系统控制在最滞后角侧或最超前角侧处发动机起动时的发动机阀的提升时间。近年来，在使用更超出发动机起动时的提升时间的定时即，根据交通工具巡航状况的最滞后角侧或最超前角侧上的定时方面进行了研究。在这种情况下，发动机起动时的提升时间即，能够使发动机起动的提升时间是最滞后角和最超前角之间的必要定时。因此，在发动机起动时，安装角改变装置需要将安装角返回到中间位置即，最滞后角位置和最超前角位置之间的位置。
为了应付这样的技术挑战，JP-A 2002-155714提出了这样一种阀定时控制系统，所述阀定时控制系统包括以可伸出并可缩回的方式设于驱动转动体和从动转动体之一上的锁定爪和形成于驱动转动体和从动转动体的另一个中并且在中间位置处可与锁定爪相接合的凹槽。锁定爪沿锁定方向即，与凹槽相接合的方向受弹簧装置的偏压。在锁定解除期间，锁定爪受到克服弹簧装置的液压压力作用。
对于该阀定时控制系统，在正常的发动机操作中，释放压力施加于锁定爪上以使安装角自由改变。在发动机停止时，弹簧装置在液压压力减小的情况下向前压迫锁定爪。并且当直到发动机完全停止而安装角变得处于中间位置处时，那么锁定爪被接合在凹槽中。当在发动机停止时锁定爪没有接合于凹槽中时，那么当凸轮轴的交变扭矩使得从动转动体颤振时锁定爪接合于其中，所述交变扭矩即，在发动机重新起动时的摇动过程中，由于阀弹簧的偏压力和驱动凸轮的形状所导致的变化扭矩。
发明内容
然而，对于JP-A 2002-155714中所披露的阀定时控制系统来说，具有交变扭矩的凸轮轴的颤振速度是非常高的，因此在发动机起动时，颤振通常使得锁定爪越过所述凹槽，导致难于在发动机停止时可靠地将锁定爪接合于所述凹槽中。因此，当在发动机停止时未将锁定爪接合于所述凹槽中时，就不能快速地实现随后的发动机起动。
因此，本发明的一个目的是提供一种用于内燃机的阀定时控制系统，所述系统能够使驱动转动体和从动转动体之间的安装角可靠锁定在最滞后角位置和最超前角位置之间的角位置处，因此可实现快速的发动机起动。
本发明提供一种用于控制内燃机中阀定时的系统，所述系统包括通过发动机的曲轴转动的驱动转动体；设于发动机的凸轮轴上的从动转动体，所述从动转动体使得所述驱动转动体被安装以可产生相对转动；通过驱动转动体和从动转动体的相对转动改变它们之间的安装角的第一装置，所述第一装置包括以串联的方式相互连接的第一和第二转动机构，每个转动机构都具有被限制在预定角度下的转动范围；以及第二装置，所述第二装置将第一装置锁定在适合于发动机起动的安装角位置处，该安装角位置被设在最滞后角位置和最超前角位置之间，所述第二装置包括将第一转动机构锁定在最滞后角位置和最超前角位置之一处的第一锁定机构和将第二转动机构锁定在最滞后角位置和最超前角位置的另一个处的第二锁定机构，所述第一和第二转动机构被所述第一和第二锁定机构锁定在相对的位置处，以便于将安装角保持在适合于发动机起动的安装角位置处。
附图的简要说明从以下参照附图的描述中，将明显看出本发明的其他目的和特征，在附图中
图1是纵向截面图，其中示出了本发明所涉及的用于内燃机的阀定时控制系统的第一实施例；图2是沿图1的线II-II所截的横截面图；图3是沿图2的线III-III所截的横截面图；图4是与图2相似的视图，示出了第一转动机构；图5是沿图4中的线V-V所截的与图3相似的视图；图6是沿图1中的线VI-VI所截的与图2相似的视图；图7是示出了液压回路的视图；图8是与图1相似的视图，示出了阀定时控制系统；图9是沿图8中的线IX-IX所截的与图6相似的视图；图10是曲线图，示出了阀提升对凸轮轴转动角的特性曲线；图11是与图10相似的曲线图，示出了改变扭矩对凸轮轴转动角的特性曲线；图12是与图5相似的视图，示出了本发明的第二实施例；图13是分解截面图，示出了第二实施例；图14是局部截面图，示出了本发明的第三实施例；图15是沿图14中的线XV-XV所截的与图12相似的视图；图16是局部纵向截面图，示出了本发明的第四实施例；以及图17是与图8相似的视图，示出了本发明的第五实施例。
具体实施例方式
将参照附图对本发明所涉及的用于内燃机的阀定时控制系统进行描述，在所有的附图中相同的附图标记表示相同的元件。
参照图1-11，其中示出了本发明的第一实施例。参照图1，凸轮轴1以可转动的方式被支撑于内燃机的汽缸盖2上。阀定时控制系统被布置于凸轮轴1的前端处。凸轮轴1被布置在进口侧上并且包括一个基本部分，其中用于打开和关闭进气阀(未示出)的驱动凸轮(未示出)与所述基本部分整体形成。在第一实施例中，凸轮轴1本身构成了一个从动转动体。
阀定时控制系统包括由发动机的曲轴(未示出)通过定时链条等转动的链轮或驱动转动体3，凸轮轴1使得链轮3安装于前端上以便于产生所期望的相对转动；布置于链轮3与凸轮轴1之间用于操作它们间的安装角的安装角改变装置4；以及用于能够使安装角改变装置4锁定在适合于发动机起动的安装角位置处的锁定装置，并且所述锁定装置包括第一和第二锁定机构33、47。在第一实施例中，适合于发动机起动的安装角位置被大略地设定在中间位置处即，最滞后角位置和最超前角位置之间的位置。
安装角改变装置4包括由液压压力驱动的第一转动机构5和由凸轮轴1的交变扭矩驱动的第二转动机构6。参照图2和图6，在正常发动机操作期间，第一转动机构5被控制在设定角“a”的范围内转动，而第二转动机构6只在发动机起动时通过设定角“b”被暂时返回到超前角侧。第一转动机构5和第二转动机构6的最大转动范围“a”、“b”之间的关系被大略地给定为a＝2b。
第一转动机构5包括通过凸轮螺栓7整体连接于凸轮轴1前端的叶片转子8和以围绕叶片转子8的方式被可转动地安装于凸轮轴1前端的外壳9。外壳9是通过从其轴向上的前后方向将前盖11和后座12连接于大致为圆柱形的主体10而获得的。参照图2和图4，四个梯形断面的分隔壁以90°的间隔以突出的方式被布置在外壳主体10的内圆周表面上。
参照图2和图4，叶片转子8包括以90°的间隔以突出的方式被布置在大致为圆柱体的外圆周表面上的四个叶片14，四个叶片14被设置于外壳9的相邻分隔壁13、13之间。外壳9和叶片转子8的相对转动受到抵靠在分隔壁13上的叶片14限制，其受限制的范围或转动容许范围相当于设定角“a”。超前角腔室15被限定在叶片转子8的叶片14的一侧表面与面对的分隔壁13之间，而滞后角腔室16被限定在叶片14的另一侧与面对的分隔壁13之间。因此，该设备包括四对超前角腔室15和滞后角腔室16。弹簧偏压密封元件17分别被安装于叶片14和分隔壁13的前端上，以便于在相邻腔室之间提供密封。
第一和第二供应/排放通路18、19形成于凸轮轴1中以便于通过轴承与汽缸盖2相通，而第一径向孔20和第二径向孔(未示出)形成于叶片转子8的主体中以提供超前角腔室15及滞后角腔室16与第一和第二供应/排放通路18、19之间的流通。如图7中所示的，第一和第二供应/排放通路18、19与液压回路相连接。在该液压回路中，与油泵P相连接的供应通路21和与油盘22相通的排出通路23通过螺线管选择器阀24与第一和第二供应/排放通路18、19相连接。根据发动机操作状况，选择器阀24由电子控制装置(ECU)(未示出)适当地控制以便于控制向/从超前角腔室15和滞后角腔室16中的液压流体的供应/排放。油泵P由发动机功率驱动以便于提供与发动机操作同步的泵操作。
参照图3和图5，销孔25形成于叶片转子8的一个叶片14中，并且锁销26、用于朝向后座12偏压锁销26的弹簧27以及用于支撑弹簧27一端的保持器28被容纳于销孔25中。锁定开口29形成于外壳主体10侧部上的后座12的侧面中，当使得叶片转子8相对于外壳主体10转动到最滞后角位置即，当叶片14抵靠在分隔壁13的一个侧面上以限制转动时，锁销26的尖端被接合在锁定开口29中。
销孔25形成有从前盖11到后座12逐步减小的直径。凸缘26a被设在锁销26的基端以便于可滑动地接合于销孔25的大直径部分中。销孔25的阶式表面与锁销26的凸缘26a之间的空间用作压力腔室30，滞后角腔室16的液压流体通过穿通叶片转子8的叶片14所形成的流通孔31被引入到所述压力腔室30中。导槽32形成于叶片14中，其中一个侧面上的销孔25与后座12相对以提供超前角腔室15与销孔25一个边缘之间的相通。超前角腔室15的液压流体通过导槽32被引导到锁销26的尖端。
因此，锁销26受到克服弹簧27的偏压力的超前角腔室15和滞后角腔室16两者的压力作用。因此，当超前角腔室15和滞后角腔室中的压力中的一个超过了锁销26接合于锁定开口29中的设定值时，锁销26就与锁定开口29相脱离，从而实现锁定解除。在第一实施例中，用于锁定第一转动机构5转动的第一锁定机构33包括锁销26、锁定开口29、弹簧27以及上述锁定解除结构。
第二转动机构6包括第一转动机构5的后座12和以可转动的方式安装于其上的链轮3，并且在凸轮轴1转动期间，所述第二转动机构6由设于后座12的凸轮轴1的交变扭矩驱动。由于后座12用作第二转动机构6的输出侧元件和第一转动机构5的输入侧元件，因此两个转动机构5、6通过后座12以串联的方式连接在一起。
参照图1和图6，后座12作为一个整体来看大致是圆柱形的，并且具有一对形成于外壳主体10相对侧上的端面的外圆周中的扇面状的腔34。另一方面，链轮3形成有扇面状的止动器突出部分35，所述止动器突出部分35将被插入到后座12的腔34中。通过止动器突出部分35抵靠在相应腔34的壁上，第二转动机构6的转动范围被限制于设定角“b”。腔34和止动器突出部分35的径向相对壁表面包括同心环形面，所述同心环形面以可滑动的方式相互接触，以便于以可转动的方式将链轮3支撑在后座12上。
在链轮3的止动器突出部分35中形成有销孔36以便于通向腔34的底面。带有底部的圆柱形锁销37a、37b以可滑动的方式被容纳于销孔36中，并且用于沿突出方向偏压锁销37a、37b的弹簧38也被容纳于销孔36中。锁销37a、37b的尖端大略地形成有球形曲面。
一方面，锁定开口39a、39b形成于后座12中以便于通向腔34的底面，并且以可伸出并可缩回的方式将操作销40a、40b设于锁定开口39a、39b的底部。在第一实施例中，锁定开口39a、39b不是直接形成于后座12中，而是通过圆柱形块41的前端开口压配合在后座12中。圆柱形块41包括形成锁定开口39a、39b底表面的分隔壁和横过分隔壁布置得与锁定开口39a、39b相对并在圆柱形块41与后座12之间限定了汽缸内腔的凹槽42。操作销40a、40b具有形成有用于将凹槽42分成为前后腔室的凸缘43的基端和通过分隔壁布置以突出到锁定开口39a、39b中的前端。
锁定开口39a、39b被布置得可分别与锁销37a、37b相接合，其中如图6中所示的，当后座12相对于链轮3最大限度地转动到超前角侧时，锁定开口39a在位置上与锁销37a相符，并且如图9中所示的，当后座12相对于链轮3最大限度地转动到滞后角侧时，锁定开口39b在位置上与锁销37b相符。
与锁定开口39a相对应的操作销40a沿向后的方向被弹簧44a偏压，并且具有布置于凸缘43后侧上的用于接收液压流体的压力室45a。另一方面，与锁定开口39b相对应的操作销40b沿向前的方向被弹簧44b偏压，并且具有布置于凸缘43前侧上的用于接收液压流体的压力室45b。因此，参照图1，虽然压力室45a、45b中的压力低于设定值，但是操作销40a还是在弹簧44a的偏压力下向后移动以基本打开锁定开口39a，而操作销40b在弹簧44b的偏压力下向前移动以基本关闭锁定开口39b。因此，如图6中所示的，当后座12位移到超前角侧上的最大限制位置时，如图1中所示的，锁销37a被接合于锁定开口39a中，然后使得保持锁定。
如图7中所示的，压力室45a、45b通过从后座12延伸到凸轮轴1的第三供应/排放通路46与液压回路中的供应通路21相连接。因此，参照图8，当油泵P的排放压力超过了发动机起动的设定值时，操作销40a克服弹簧44a的偏压力向前移动以基本关闭锁定开口39a，而操作销40b克服弹簧44b的偏压力向后移动以基本打开锁定开口39b。因此，如图9中所示的，当后座12位移到滞后角侧上的最大限制位置时，如图8中所示的，锁销37b被接合于锁定开口39b中，然后使得保持锁定。在下文中将后座12最大限度地移动到滞后角侧的位置称为第二转动机构6的参考位置。操作销40a、40b被限制在最大突出量中以使其一个端面大略地处于与锁定开口39a、39b相同的水平。
在第一实施例中，第二锁定机构47包括锁销37a、锁定开口39a、弹簧38以及锁定解除液压回路，而第三锁定机构48包括锁销37b、锁定开口39b、弹簧38以及锁定解除液压回路。
对于阀定时控制系统，在正常发动机操作期间，通过第三锁定机构48将第二转动机构6锁定在参考位置，其中第一转动机构33被液压控制在转动角“a”的范围内。在发动机停止期间，凸轮轴1的交变扭矩使得第一转动机构33返回到最大滞后角侧。具体地，参照图11，凸轮轴1的交变扭矩具有一个(上部)部分大于另一个(下部)部分的绝对值，因此当控制压力在发动机停止时被降低时，交变扭矩的一个部分将第一转动机构5推回到最大滞后角侧。
在上述结构中，当在发动机操作期间改变进气阀的打开/关闭相时，第一和第二供应/排放通路18、19通过图7中所示的选择器阀24的切换控制被分别连接于供应通路21和排出通路23，实现高压液压流体向滞后角腔室16中的供应和液压流体从超前角腔室15中的排放。这样，如图2中所示的，使得叶片转子8相对于外壳9转动到最滞后角位置，从而如图10中的曲线(A)所示的改变进气阀的打开/关闭定时的相位。
当进气阀的打开/关闭定时因此改变到最超前角侧时，液压流体向/从第一和第二供应/排放通路18、19中的供应/排放是以与上述方式相反的方式执行的，从而将第一转动机构5的叶片转子8相对于外壳9转动到最超前角位置。这样，进气阀的打开/关闭相位可如图10中曲线(B)所示的那样改变。通过选择器阀24的切换控制不仅可将进气阀的打开/关闭相位改变为最滞后角相位和最超前角相位，而且可将其改变为任何相位。由于上述动作是在发动机操作期间执行的，因此第二转动机构6被锁定在图8和图9中所示的参考位置处。
在发动机操作期间，当通过切断点火键等使得发动机停止时，液压压力随着油泵P的转动的降低而降低，因此凸轮轴1的交变扭矩使得第一转动机构5返回到最滞后角位置。然后，当作用在第一锁定机构33的锁销26上的液压压力小于设定值时，锁销26被接合于后座12的锁定开口29中，从而将第一锁定机构33锁定在最滞后角侧上。
然后，当液压压力具有预定高值时，第三锁定机构48将第二转动机构6控制锁定在参考位置处。当液压压力小于设定值时，解除了第三锁定机构48的锁销37b的锁定。在解除了第三锁定机构48的锁定之后，当第二转动机构6摆动到超前角侧时，由于如图6中所示的止动器突出部分37a抵靠在腔34的一个壁上，因此第二锁定机构47的锁销37a被接合于锁定开口39a中，从而将第二转动机构6锁定在超前角侧上。在解除了第三锁定机构48的锁定之后，当未出现第二转动机构6的摆动时，如图9中所示的，第二转动机构6位于滞后角侧的转动位置处。
当在该状态下起动发动机时执行以下的操作。
在发动机停止期间当第二转动机构6被锁定在超前角侧上时由于第一和第二转动机构5、6已被分别锁定在最超前角位置和最滞后角位置处，在发动机停止时，转动机构5、6之间的安装角大略处于从最滞后角位置前进转动角“b”的中间位置处。因此，当之后执行发动机起动时，在其中油泵P中的液压压力与发动机停止期间相同的方式未升高的摇动期间，第一和第二转动机构5、6被控制锁定，因此发动机在适合于发动机起动的中间安装角位置被起动。之后，进气阀的打开/关闭相位由图10中的曲线(C)给出。
在发动机停止期间当第二转动机构6未被锁定在超前角侧上时在发动机停止期间，第一转动机构5被锁定在最滞后角位置处，而第二转动机构6在没有被锁定在任一位置处的情况下在滞后角侧上位移。当之后执行摇动时，凸轮轴1的交变扭矩使得第二转动机构6摆动。并且当使得后座12相对于链轮3转动到最超前角位置，即，在转动方面受到限制时，第二转动机构6的锁销26被接合于锁定开口29中，从而将第二转动机构6锁定在最超前角位置处。因此，以与上面所述相同的方式，转动机构5、6之间的安装角之后处于中间位置处，因此发动机在适合于发动机起动的中间安装角位置被起动。
因此，阀定时控制系统可在任一种情况下安全地起动发动机。
在发动机起动的情况下，当油泵P的排出压力随着增加发动机速度以使得第二和第三锁定机构47、48的压力室45a、45b中的压力超过设定压力而增加时，第二锁定机构47的操作销40a突出以解除锁定机构47，而第三锁定机构48的操作销40b缩回以能够使锁定机构48被锁定。因此，之后交变扭矩等使得第二锁定机构47转动到最滞后角位置，然后第三锁定机构48的锁销37b被接合于锁定开口39b中，从而将第二转动机构6锁定在参考位置处。
对于阀定时控制系统，第一锁定机构33将第一转动机构5锁定在滞后角侧上的转动限制端处，而第二锁定机构47将第二转动机构6锁定在超前角侧上的转动限制端处。因此，转动机构5、6两者都具有锁销26、37a，所述锁销26、37a被防止由于具有交变扭矩的摆动等等而导致越过锁定开口29、39a，从而导致快速转动锁定的合理实现。因此，该系统不仅能够使快速安全的发动机起动，而且由于可立即停止转动机构5、6的摇动，因此还在静音方面有所增强。
而且，对于阀定时控制系统，在发动机停止时将返回到最滞后角位置的第一转动机构5被液压地驱动，而以串联的方式与之相连的第二转动机构6只是由交变扭矩驱动，因此在天气寒冷时可不受外部气温的影响，总是能够使得转动机构5、6安全地返回到能够使发动机起动的安装角位置。
特别地，由于被液压驱动的第一转动机构5在发动机停止时(发动机刚刚完全停止之前的点)在位置处具有转动锁定，因此被引入到超前角腔室15和滞后角腔室16中的液压流体被发动机充分地加热，具有足够低的粘性阻力。因此，即使当外部气温较低时，液压流体粘性阻力方面的增加也不会造成第一转动机构5不会返回到锁定位置的麻烦。另一方面，在发动机停止很长时间之后经常发生的发动机重新起动时，外部气温可在所述时间期间将液压流体冷却下来以具有增加的粘性阻力。然而，在发动机起动时，随着第一转动机构5被锁定在最滞后角位置处，第二转动机构6仅通过交变扭矩被转动到最超前角位置，具有对液压流体的粘性阻力的抗扰性。
另外，对于阀定时系统，为第二转动机构6提供在最超前角位置处产生锁定操作的第二锁定机构47和在最滞后角位置处产生锁定操作的第三锁定机构48。并且锁定机构47、48根据液压压力被选择性地切换到锁定解脱状态。这样，第二转动机构6仅在用于发动机起动的摇动过程中被临时锁定在最超前角位置处，接着在随后的发动机正常操作过程中被锁定在最滞后角位置处，仅通过转动机构5使安装角控制稳定。
参见图12和13，其中示出了本发明的第二实施例，第二实施例与第一实施例基本相同，不同之处在于，第二和第三锁定机构47、48包括形状不同于第一实施例中的锁销137a、137b以及锁定开口139a、139b。
在第一实施例中，锁销37a、37b以及锁定开口39a、39b是笔直形成的，而在第二实施例中，锁销137a、137b以及锁定开口139a、139b形成有可相互接合的锥面50、51。特别是，锥面50形成在锁销137a、137b的顶端，而锥面51形成在锁定开口139a、139b的内圆周上以朝向底部减小直径。当沿着突出方向在与锁定开口139a、139b基本相对的位置处经受偏压力时，锁销137a、137b具有由锁定开口139a、139b引导的顶端以可靠接合在其中。
因此，在第二实施例中，第二和第三锁定机构47、48可提供为第二转动机构6更快和更可靠的锁定。
参见图14和15，其中示出了本发明的第三实施例，第三实施例与第一实施例基本相同，不同之处在于，第二和第三锁定机构47、48的锁销237a、237b以及锁定开口239a、239b。
在第三实施例中，锁销237a、237b以及锁定开口239a、239b也形成由锥面50、51。当第二转动机构6转动到一个转动限制端部时，锁定开口239a、239b的锥心O′在腔34的限制壁34a的方向上相对于锁销237a、237b的锥心O′是略微偏置的。
在第三实施例中，锁定开口239a、239b的锥面50在与限制壁34a相对的一侧上的一个区域在锁定操作过程中产生用于将止动器突出部分35压靠在限制壁34a上的楔作用。特别是，当锁销237a、237b在弹簧38的偏压力作用下被压靠在锁定开口239a、239b中与限制壁34a相对的一侧上的区域上时，锁销237a、237b沿着使锥心O、O′相互重合的方向经受来自于锁定开口239a、239b的锥面51的作用力，这样获得牢固地压靠在限制壁34a上的止动器突出部分35。
因此，在第三实施例中，锥面51的楔作用使得第二转动机构6总准确地锁定在转动限制端部处。
在上述实施例中，阀定时系统被施加在进气侧的凸轮轴上。该系统也可被施加在排气侧的凸轮轴上。
参见图16，其中示出了适于在排气侧应用于阀定时控制系统的本发明的第四实施例。第四实施例在结构上与第一实施例基本相同，不同之处在于，动力弹簧60被插入构成第一转动机构5的叶片转子8和外壳9之间以沿着超前角方向偏压叶片转子8。
当该阀定时控制系统在排气侧应用于凸轮轴上时，第一和第二转动机构5、6应该被分别锁定在最超前角位置和最滞后角位置处。凸轮轴1的交变扭矩具有大于超前角分量的滞后角分量，从而如果在发动机停止过程中试图仅利用交变扭矩使第一转动机构5转动，那么第一转动机构5将根据需要返回最滞后角位置并且不返回最超前角位置。这样，在第四实施例中，动力弹簧60被插入在叶片转子8和外壳9之间以便在发动机停止时使第一转动机构5可靠地返回超前角侧。第四实施例产生基本上与第一实施例相同的效果。
在上述实施例中，一个被液压驱动的转动机构(第一转动机构5)直接接合在凸轮轴1的前端，并且另一个仅由交变扭矩驱动的转动机构(第二转动机构6)被布置在一个转动机构和链轮3之间。参见图17，也可以相反的方式设置转动机构5、6。
参见图17，其中示出了本发明的第五实施例，其中在前端具有止动器突出部分35的从动轴元件70与凸轮轴1接合，并且前座71以可转动的方式安装在其上，从动轴元件70和前座71构成了第二转动机构6。止动器突出部分35被插入到前座71的腔中。允许从动轴元件70和前座71在止动器突出部分35抵靠在腔侧壁上的范围内相对转动。在第五实施例中的前座71对应于第一实施例中的后座12。与第一实施例中类似的第二和第三锁定机构47、48分别被设置在止动器突出部分35和前座71之间。
叶片转子8整体地设置在从动轴元件70的基端的外周边上，并且与链轮3一体的外壳9以可转动的方式设置在叶片转子8的周边处。叶片转子8和转子9构成了第一转动机构5，第一转动机构5被限制在设定角度范围内转动。与第一实施例中类似的第一锁定机构(未示出)被设置在叶片转子8和转子9之间。
第五实施例在功能方面与第一实施例相同，尽管它具有关于第一和第二转动机构5、6的不同布置形式。
根据本发明的第一方面，当将在主动转动体和从动转动体之间的安装角变为适于发动机起动的角位置时，第一和第二转动机构之一被设置在最超前角位置处，另一个被设置在最滞后角位置处，接着通过锁定机构锁定所述转动机构。转动机构在转动限制端部被锁定，从而不能转动越过锁定位置。因此，安装角可牢固地锁定在最滞后角位置和最超前角位置之间的角位置处，从而能够使发动机快速起动。
根据本发明的第二方面，在发动机正常操作过程中，第一和第二转动机构之一被液压操作以改变安装角。在发动机停止(发动机刚停止之前的点)时，随着液压压力减小，其中一个转动机构利用凸轮轴的交变扭矩移动到锁定位置，接着被锁定机构锁定。然后，当为了起动发动机而实施摇动操作时，另一个转动机构利用凸轮轴的交变扭矩在可转动的范围内摆动。并且当到达与一个使转动机构瞬间停止的锁定位置相对的锁定位置时，另一个转动机构被锁定机构锁定。从而，两个转动机构被锁定在相对的转动限制端部处，使安装角保持在最滞后角位置和最超前角位置之间的角位置处。
在发动机刚停止之前的点处，在液压流体温度很高的情况下，利用凸轮轴的交变扭矩使一个转动机构可靠地返回锁定位置并且不会受到液压流体的粘性阻力严重影响。在摇动过程中，利用交变扭矩改变另一个转动机构。这样，即使在低温下进行摇动，没有被液压驱动的另一个转动机构的操作不会受到液压流体的粘性阻力的阻碍。因此，在摇动过程中使另一个转动机构可靠地返回锁定位置并且不会受到外部空气温度的影响。
对于使用单个液压操作的转动机构作为安装角改变装置或者部件的阀定时控制系统，即使在摇动过程中试图通过利用交变扭矩使转动机构摆动使安装角移动到中间位置，转动机构的操作也会受到保留在液压通路中的液压流体的粘性阻力的阻碍。特别是，由于当液压流体是冷的时候其粘性阻力很高时，在摇动过程中难以获得安装角的较大改变，从而不能使安装角可靠地返回中间位置。但是，根据如权利要求2所述的本发明，即使液压流体是冷的，也能够使安装角可靠地返回中间位置，确保可靠的发动机起动。
根据本发明的第三方面，具有两个锁定机构的转动机构在发动机起动时的锁定位置和在发动机正常操作过程中的锁定位置之间切换，在发动机正常操作过程中仅通过另一个转动机构即可稳定地调节安装角。
根据本发明的第四方面，可利用一种简单的结构实现第一和第二锁定机构在发动机起动时的锁定和在发动机起动后使它们解除锁定。
根据本发明的第五方面，可利用一种简单的结构实现第三锁定机构在发动机起动时的锁定和在发动机起动后使它们解除锁定。
根据本发明的第六方面，第一和第二转动机构，特别是另一个转动机构的结构可被简化。
根据本发明的第七方面，由于始终利用弹簧的偏压力使锁销接合在锁定开口中，锁销提供不大于锁定开口及其周围元件所需的载荷的载荷。另外，在锁定解除过程中，利用打开和关闭装置关闭锁定开口，不会阻碍两个转动机构的相对转动。
根据本发明的第八方面，利用该简单的结构，在发动机速度低的摇动过程中，锁销被接合在锁定开口中以可靠地锁定转动机构。并且当在发动机起动后增大液压压力时，锁销被液压回缩，解除转动机构的锁定。
根据本发明的第九方面，可利用一种简单的结构获得第二和第三锁定机构。另外，通过沿着相反的方向驱动两个锁定机构的操作销，可容易地实现锁定机构的选择解除操作。
根据本发明的第十方面，利用锥形的引导作用可使锁销和锁定开口比较容易地接合。
根据本发明的第十一方面，由于在锁销和锁定开口的接触部分处产生的楔作用，两个转动元件可被准确地锁定在转动限制端部处。
根据本发明的第十二方面，可容易地实现两个锁定机构的选择解除操作。
根据本发明的第十三方面，当操作销突出最大时，端面基本上与锁定开口的边缘处于同一水平。这样，即使当两个转动元件随着锁定解除相对转动时，也不会带来使操作销的顶端与一个转动元件干涉的不便。因此，可获得转动元件随着锁定解除而平滑操作。
根据本发明的第十四方面，即使当通过克服弹簧的偏压力拔操作销而使锁销回缩以接着产生两个转动元件的相对转动，也不会带来由于锁销的顶端的曲面而使锁销的顶端被俘获在锁销开口的边缘处的不便。因此，可获得转动机构的平滑操作并且防止部件长期损坏和毁坏。
根据本发明的第十五方面，当作用在两个操作销上的液压压力低时，一个锁定机构的操作销突出，而另一个锁定机构的操作销回缩。接着，当作用在操作销上的液压压力增大时，一个锁定机构的操作销回缩，而另一个锁定机构的操作销突出。因此，仅当具有低液压压力时，诸如在摇动过程中仅根据发动机速度在操作销上施加液压压力时，可使一个锁定机构被锁定。
根据本发明的第十六方面，在摇动期间，进气阀可在最滞后角相位和最超前角相位之间的打开/关闭相位中操作。
根据本发明的第十七方面，在摇动期间，排气阀可在最滞后角相位和最超前角相位之间的打开/关闭相位中操作。
本发明不局限于上述示出的实施例，并且在不脱离本发明保护范围的情况下可作出各种改变和修正。通过示例，在所示出的实施例中，受液压驱动的转动机构包括所谓的叶片类型驱动器。任选地，该转动机构可包括这样一个驱动器，其中沿线形被液压操作的活塞的作用通过斜齿轮被转换为转动。
而且，在所示出的实施例中，驱动转动体包括通过定时链等被驱动的链轮3。或者，驱动转动体可包括通过皮带或彼此啮合的剪形齿轮被驱动的滑轮。
而且，在所示出的实施例中，凸轮轴1用作从动转动体。或者，独立并不同的以及可连接于凸轮轴1以用作从动转动体。
而且，在所示出的实施例中，第二转动机构5由交变扭矩驱动。任选地，第一和第二转动机构5、6两者都可被液压地驱动。在该变化中，第二转动机构6需要偏压装置，诸如动力弹簧，以便于沿被第二锁定机构47锁定的方向偏压第二转动机构6。
而且，在所示出的实施例中，第一、第二和第三锁定机构33、47、48都包括锁销、锁定开口、弹簧装置等，并且都被液压地解除锁定或锁定。任选地，每个锁定机构都可包括接合于接合槽中的杆元件等以实现锁定操作。而且，可通过使用电磁力进行锁定解除和锁定操作。
而且，在所示出的实施例中，第一、第二和第三锁定机构33、47、48被设置得可沿轴向即，沿转动轴的方向移动。任选地，每个锁定机构都可被竖直地可沿径向移动。特别地，如果第二和第三锁定机构47、48被设置得可沿径向移动的话，就可减小该系统的轴向尺寸。
而且，在所示出的实施例中，第二和第三锁定机构47、48的操作销40a、40b在向/从第三供应/排放通路46中供应/排放的液压压力下被操作。或者，操作销40a、40b可通过在操作销40a、40b上布置压力作用面而被操作，其中第一转动机构5的超前角腔室15和滞后角腔室16中的液压压力被施加于所述压力作用面上。在该变化中，无需布置第三供应/排放通路46，从而不仅可容易制造，而且还增强了凸轮轴1的刚度。
在这里合并参考2003年1月17日所申请的日本专利申请P2003-8951的全部内容。
权利要求
1.一种用于控制内燃机中的阀定时的系统，所述系统包括通过发动机的曲轴转动的驱动转动体；设于发动机的凸轮轴上的从动转动体，所述从动转动体使得所述驱动转动体被安装以产生相对转动；通过驱动转动体和从动转动体的相对转动改变它们之间的安装角的第一装置，所述第一装置包括以串联的方式相互连接的第一和第二转动机构，每个转动机构都具有被限制在预定角度下的转动范围；以及第二装置，所述第二装置将第一装置锁定在适合于发动机起动的安装角位置处，该安装角位置被设在最滞后角位置和最超前角位置之间，所述第二装置包括将第一转动机构锁定在最滞后角位置和最超前角位置之一处的第一锁定机构和将第二转动机构锁定在最滞后角位置和最超前角位置的另一个处的第二锁定机构，所述第一和第二转动机构被所述第一和第二锁定机构锁定在相对的位置处，以便于将安装角保持在适合于发动机起动的安装角位置处。
2.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，第一和第二转动机构中的一个被液压压力驱动，而另一个被凸轮轴的交变扭矩驱动，在发动机停止之前，交变扭矩使得该一个转动机构返回到锁定位置。
3.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，第一和第二转动机构中的一个包括第三锁定机构，所述第三锁定机构将该一个转动机构锁定在该一个转动机构的锁定机构的锁定位置相对侧上的转动限制端部处，该一个转动机构的两个锁定机构的解除操作被选择性地切换。
4.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，第一和第二转动机构由与发动机速度一致的液压压力控制，当液压压力大于设定值时，这两个转动机构的锁定被解除。
5.如权利要求3中所述的系统，其特征在于，第三锁定机构由与发动机速度一致的液压压力控制，当液压压力小于设定值时，第三转动机构的锁定被解除。
6.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，第一和第二转动机构中的一个在转动角方面被连续地可变地控制，而另一个在转动角方面被控制得在最滞后角位置和最超前角位置之间切换。
7.如权利要求3中所述的系统，其特征在于，第二和第三锁定机构中的每个都包括锁销，所述锁销以可伸出并可缩回的方式设于转动机构的转动元件之一上；锁定开口，所述锁定开口形成于另一个转动元件中，并且当转动元件相对一个转动限制端部产生相对转动时锁销被接合于所述锁定开口中；用于沿突出方向偏压锁销的弹簧；以及用于打开和关闭锁定开口的装置。
8.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，第一锁定机构包括锁销，所述锁销以可伸出并可缩回的方式设于转动机构的转动元件之一上；以及锁定开口，所述锁定开口形成于另一个转动元件中，并且当转动元件相对于一个转动限制端部产生相对转动时锁销被接合于所述锁定开口中，其特征在于，锁销被弹簧沿突出方向偏压，并且锁销在与发动机速度一致的液压压力下沿缩回方向移动。
9.如权利要求7中所述的系统，其特征在于，所述打开和关闭装置包括以可伸出并可缩回的方式布置于锁定开口中的操作销。
10.如权利要求7中所述的系统，其特征在于，所述锁销和锁定开口形成有锥形，所述锥形通过锁销的突出部分相互接合。
11.如权利要求7中所述的系统，其特征在于，所述锁定开口形成有锥形面，当锁销的尖端被压在锥形面上时，所述锥形面产生用于将该尖端引导到转动限制端部的挤入作用。
12.如权利要求9中所述的系统，其特征在于，所述操作销由液压压力致动。
13.如权利要求9中所述的系统，其特征在于，所述操作销被限制在最大突出部分中以便于具有基本与锁定开口的边缘相同水平的端面。
14.如权利要求9中所述的系统，其特征在于，所述操作销具有形成有弯曲表面的一个端部。
15.如权利要求12中所述的系统，其特征在于，第二和第三锁定机构中的一个包括用于沿缩回方向偏压操作销的弹簧，而另一个包括用于沿伸出方向偏压操作销的弹簧，其中每个操作销经受克服弹簧的液压压力。
16.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，凸轮轴设于发动机的进气侧，在摇动期间，第一和第二转动机构中的一个被锁定在最滞后角位置处，而另一个被锁定于在比该一个转动机构的最大转动范围窄的转动范围内位移到最超前角位置侧部的位置处。
17.如权利要求16中所述的系统，其特征在于，第一和第二转动机构中的一个被液压压力驱动，而另一个被凸轮轴的交变扭矩驱动，在发动机停止之前，交变扭矩使得该一个转动机构返回到锁定位置。
18.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，凸轮轴设于发动机的排气侧，第一和第二转动机构中的一个被锁定在最超前角位置处，而另一个被锁定于在比该一个转动机构的最大转动范围窄的转动范围内位移到最滞后角位置侧部的位置处。
19.如权利要求18中所述的系统，其特征在于，第一和第二转动机构中的一个被液压压力驱动，而另一个被凸轮轴的交变扭矩驱动，在发动机停止之前，交变扭矩使得该一个转动机构返回到锁定位置。
20.一种用于控制内燃机中的阀定时的系统，所述系统包括通过发动机的曲轴转动的驱动转动体；设于发动机的凸轮轴上的从动转动体，所述从动转动体使得所述驱动转动体被安装以产生相对转动；第一装置，所述第一装置用于通过驱动转动体和从动转动体的相对转动改变它们之间的安装角，所述第一装置包括以串联的方式相互连接的第一和第二转动机构，每个转动机构都具有被限制在预定角度下的转动范围；以及第二装置，所述第二装置用于将第一装置锁定在适合于发动机起动的安装角位置处，该安装角位置被设在最滞后角位置和最超前角位置之间，所述第二装置包括将第一转动机构锁定在最滞后角位置和最超前角位置之一处的第一锁定机构和将第二转动机构锁定在最滞后角位置和最超前角位置的另一个处的第二锁定机构，所述第一和第二转动机构被所述第一和第二锁定机构锁定在相对的位置处，以便于将安装角保持在适合于发动机起动的安装角位置处。
全文摘要
本发明涉及一种阀定时控制系统，所述系统包括第一装置，所述第一装置用于通过驱动转动体和从动转动体的相对转动改变它们之间的安装角，所述第一装置包括以串联的方式相互连接的第一和第二转动机构；以及第二装置，所述第二装置用于将第一装置锁定在适合于发动机起动的安装角位置处，该安装角位置被设在最滞后角位置和最超前角位置之间。所述第二装置包括用于将第一转动机构锁定在最滞后角位置和最超前角位置之一处的第一锁定机构和用于将第二转动机构锁定在另一个位置处的第二锁定机构。所述第一和第二转动机构被所述第一和第二锁定机构锁定在相对的位置处，以便于将安装角保持在适合于发动机起动的安装角位置处。
文档编号F01L1/34GK1517534SQ20041000226
公开日2004年8月4日 申请日期2004年1月16日 优先权日2003年1月17日
发明者市野泽严典 申请人:日立优喜雅汽车配件有限公司