专利名称：用于内燃机发动机的可变的阀定时装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种可变的阀定时装置，其用来改变供给发动机汽缸的进气阀或者排气阀中的一个阀定时。本发明特别涉及一种由流体压力驱动的可变的阀定时装置。
为了加强发动机的功率，进气阀或者排气阀中的一个阀的打开和关闭的定时是按照发动机的运转状态来改变的。日本未审的公开号为No.1-92504的专利中描述了一种用来改变阀定时的典型的装置。
如
图15所示，可变的阀定时装置包括一个与一凸轮轴501相连接的转子502，和一个相对于凸轮轴501转动的定时轮503。一个发动机曲柄轴(未示)的转动力传送到轮503。若干个叶片504从转子502的周面部分沿径向延伸。若于个突起520从轮503的内部向内突起。一个凹槽506限定在每对相邻的突起520之间。叶片504容纳在凹槽506中。
在各凹槽506中，一个第一压力腔505限定在叶片504的一侧，而一个第二压力腔507限定在叶片504的另一侧。压力腔505，507由压力通道508，509连接到转换阀(未示)。从油泵或类似物排出的油由转换阀有选择的供给到压力通道508，509。在各压力腔505，507中的液体压力作用在相关的叶片504上，使转子502相对于轮503旋转。这改变了凸轮轴501相对于曲柄轴的转动相位，并且因此改变了阀的定时。
凸轮轴501的凸轮(未示)使进气阀或者排气阀中的一个阀打开或者关闭。每个阀上提供有一个阀弹簧(未示)。当相关的阀受到作用时，阀弹簧产生一个反作用力。凸轮接受阀弹簧的反作用力。反作用力的大小相对于凸轮轴501的转动相位而改变。因此，凸轮轴501的力矩的波动与反作用力的大小的变化同步。力矩的波动可以使转子502摆动，从而导致阀定时的改变。
为了防止阀定时的改变，两个插入孔510，511在轮503中沿径向延伸。锁销512，513和弹簧514，515分别保持在孔510，511中。弹簧514，515迫使相应的锁销512，513向着凸轮轴501的轴线方向。连接孔516，517设在转子502的周部。一部分锁销512进入到连接孔516，而一部分锁销513进入到连接孔517。连接孔516，517通过油孔518，519与压力通道508，509相通。传送到压力腔506，507的一部分油供给到连接孔16，517。供给到连接孔516，517的油的液体压力使相应的销512，513从连接孔离开。这使得销512，513从相应的孔516，517离开。
当延迟阀定时时，转换阀将油送入压力腔505。在此状态下，油从油孔518供给到连接孔516。这使得锁销512从连接孔516中离开。结果是，转子502以与轮503转动方向相反的方向(即延迟方向)转动。然后，弹簧515的力将锁销513插入到连接孔517中。这限制了转子502相对于轮503的转动，并且保持阀的定时的延迟状态。
欲将阀的定时提前，则转换阀将油送入另一个压力腔507。在此状态下，油从油孔519供给到连接孔517。这使得锁销513从连接孔517中离开。结果是，转子502以轮503转动的方向(箭头所指的方向)转动。这是提前的方向。当连接孔516与锁销512对正时，弹簧514的力将锁销512插入到连接孔516中。这限制了转子502相对于轮503的转动，并且保持阀定时的提前状态。
锁销512，513与相应的连接孔516，517的啮合防止了可能由力矩波动引起的转子502的不需要的位移。此结构允许两个预定的定时保持在固定的状态。这样的装置在日本专利申请No.8-118884中也作了描述，其受让人与本申请相同。
然而在上述结构中，锁销512，513的数目和连接孔516，517的数目必须与所需的阀的定时的数目相同。而且，锁销512，513和连接孔516，517必须布置在转子502与轮503的有限的空间里。另外，需要一个通道如油孔518，519用于连接孔516，517，用来传送液体压力，使相应的锁销出去。相应地本装置的结构变得复杂。
而且，为了符合发动机不同的运转状态，有必要进一步增加不同的阀的定时数目。这种增加使发动机在满意的状态下运转。然而，这使得本装置的结构变得更加复杂。
为了使凸轮轴501转动，加到转子502上的力矩必须足够大从而抵消加在凸轮轴501上的阀弹簧的反作用力，在支承凸轮轴501的部分的滑动阻力及其它因素。这些力作用在转子502的延迟方向，并且使阀定时延迟。因此，用于在延迟方向转动转子502使阀定时延迟的液体压力小。另一方面，由于作用在延迟方向上的力，用于在提前方向转动转子502使阀定时提前的液体压力大。
当使阀定时提前时，第二压力腔507中的高压油通过转子502的周面与轮503的突起520的内表面之间的形成的小间隙漏出。油还从各叶片504和凹槽505的壁之间形成的小间隙漏入第一压力腔505。这可能引起第二压力腔507中的压力降低。结果是，使转子相对于轮503以预定的速度转动很困难。这降低了本装置的可靠性。
因此，本发明的一个目的是提供一种具有简单结构的可变的阀定时机构。
本发明的另一个目的是提供一种可靠性高的可变的阀定时装置。
为了实现上述目的，本发明提供一种用于内燃机的可变的阀定时装置。发动机包括一个进气阀和一个排气阀，一个凸轮轴，和一个曲柄轴。凸轮轴可操作地与曲柄轴相连。凸轮轴在相对于曲柄轴的两个极端相反的角度之间选择地提前和延迟，从而基于发动机的运转状态，由可变的定时选择地打开和关闭阀。此装置包括一个第一转动体，其可操作地与曲柄轴相连。一个第二转动体，其可操作地与凸轮轴相连。一个叶片与转动体中的一个形成整体。转动体中的一个设有凹槽用来容纳叶片。凹槽具有一个边与叶片相对。一个件上具有叶片突出靠在其第二边。一个偏置装置将突出件偏置在第二边。第一腔由叶片限定在凹槽中，在第一腔中容纳流体。流体产生压力来执行第一转动体和第二转动体的相对转动。突出件在边上滑动，来调整凸轮轴相对于曲柄轴的提前量或延迟量。
本发明的另一方面，提供一种在内燃机中用来可变地控制阀定时的装置。发动机包括一个进气阀和一个排气阀，一个凸轮轴，和一个曲柄轴。凸轮轴可操作地与曲柄轴相连。凸轮轴在相对于曲柄轴的两个极端相反的角度之间选择地提前和延迟，从而基于发动机的运转状态，由可变的阀定时选择地打开和关闭阀。此装置包括一个第一转动体，其可操作地与曲柄轴相连。一个第二转动体，其可操作地与凸轮轴相连。一个叶片与转动体中的一个形成整体。转动体中的一个设有凹槽用来容纳叶片。凹槽具有一个边与叶片相对。一个件上具有叶片突出靠在其第二边。一个偏置装置将突出件偏置在第二边。第一腔由叶片限定在凹槽中，在第一腔中容纳流体。一个第二腔限定在凹槽中相对于叶片靠近第一腔。该第二腔容纳流体。基于第一腔与第二腔的不同的压力，凸轮轴相对于曲柄轴提前和延迟。突出件密封第一腔和第二腔，来防止流体从腔中漏出。
对本发明新颖的特征进行说明，特别是在附上的权利要求中进行说明。本发明及其目的和优越性通过下面对其较佳实施例及附图的描述将理解的更好。
图1是本发明的可变的阀定时装置的第一实施例的横剖图；图1(a)是表示部分曲柄轴的横剖图；图2是表示凸轮轴的横剖图；图3是图1沿线3-3的链轮的横剖图；图4是图1的油控制阀的示意图；图5是图3的局部放大的视图；图6是图5沿线6-6的放大的横剖图；图7是表示相位改变量和液体压力之间的关系的坐标图；图8是表示叶轮转动速度和液体压力之间的关系的坐标图；图9是本发明的可变的阀定时装置的第二实施例的横剖图；图10是表示一个比较例子的局部放大的横剖图；图11是表示另一个实施例的局部放大的横剖图；图12是表示另一个实施例的局部放大的横剖图；图13是表示另一个实施例的局部放大的横剖图；图14是表示另一个实施例的平面图；图15是表示已有技术的阀的可变定时装置的横剖图。
本发明的可变的阀定时装置的第一实施例将在下面参照附图进行描述。
在此实施例中，可变的阀定时装置用在一个用于汽油发动机的进气阀的凸轮轴上。
图1是设在用于进气阀102的凸轮轴11的末端侧(如图示左侧)的阀系12的横剖图。图中还示出了一个油泵13，其向阀系12供油，和一个油控制阀(OCV)40，其调整与阀系12相连的液体压力。
凸轮轴11具有一个轴颈11a，其可旋转的支承在汽缸盖14与轴承盖15之间。一个大直径部分11b限定在凸轮轴11的末端。一个链轮17连接在大直径部分11b的周部。链轮17相对于大直径部分11b转动。外齿17a从大直径部分11b的周面突出。如图1(a)所示，一个定时链Ch与外齿17a啮合来传送曲柄轴Cr给链轮17的转动力。
如图2所示，若干个凸轮100设置在用于进气阀102的凸轮轴11的底部侧。以同样的方式，若干个凸轮101设置在用于排气阀103的凸轮轴10的底部侧。各凸轮100，101与相应的阀102，103的上端接触。各阀102，103分别设置有一个阀弹簧104，105。阀弹簧104，105迫使阀102，103在一个方向上关闭吸气孔106，107。凸轮轴11，10的转动使得凸轮100，101选择地打开和关闭相应的阀102，103。
一个螺栓21将一侧板18，一个罩16和一个盖20固定在链轮17的末端侧。它使侧板18，罩16和盖20整体地与链轮一起转动。一个叶轮19由螺栓22连接在凸轮轴11的未端。叶轮19固定在凸轮轴11上从而与凸轮轴11一起整体地旋转。
图3是图1沿3-3线的横剖图，而图1是图3沿1-1线的横剖图。如图所示，叶轮19包括位于叶轮19的中心的圆柱形的轮毂23，四个互相间隔90度的叶片24，和第二凹槽79，其限定在相邻的叶片24之间。
罩16包括四个等间距的突起25，其向着罩16的中心径向突起。第一凹槽26限定在相邻的突起25之间，各容纳叶片24中的一个。每个叶片24的圆柱形外表面24a与相关的凹槽26的圆柱形内表面相接触。每个突起25的圆柱形圆柱形内表面25a与轮毂23的圆柱形外表面相接触。
图5是一个叶片24的放大的视图，而图6是图5沿6-6线的横剖图。如图所示，每个叶片24的外表面24a设有一个槽27。每个槽27中设有一个密封板28。每个密封板28与相关的第一凹槽26的内表面26a相接触。一个板簧29设在密封板28与各槽27的壁之间。各板簧29迫使密封板28向着相关的第一凹槽26的内表面26a。
盖20盖着罩16和叶轮19的末端侧。各叶片24容纳在盖20，相关的第一凹槽26，轮毂23，和侧板18之间限定的空间中。各空间由叶片24分割成第一压力腔30和第二压力腔31。第一腔30限定在相对于链轮17的转动方向的叶片24的后侧。换句话说，第一腔30位于叶片24的延迟方向。油供给到第一腔30使阀的定时提前。第二腔31限定在相对于链轮17的转动方向的叶片24的前侧。换句话说，第二腔31位于叶片24的提前方向。油供给到第二腔31使阀的定时延迟。
如图5所示，在每个叶片24中的槽27离第一腔30远而离第二腔31近。因此第一腔30和密封板28之间各叶片24的外表面24a上与相关的第一凹槽26的内表面26a相接触(接触部分C1)的长度比第二腔31与密封板28之间接触凹槽26的内表面26a的长度(接触部分c2)要长。
如图1和3所示，一个通孔32通过叶片24中的一个相对于凸轮轴11轴向延伸。一个锁销33可移动地保持在通孔32中。锁销33具有一个容纳孔33a。一个连接孔34设在侧板18中，其位置与锁销33相对应。一个弹簧35设在容纳孔33a中，迫使锁销33进入到连接孔34中。锁销33与连接孔34的啮合使叶轮19固定在一个位置，第一腔侧的各叶片24的表面稍稍离开相关的突起25，如图3所示。这限制了叶轮19与侧板18之间的相对转动，并且使链轮17与凸轮轴11一起整体地转动。
一个油槽36设在叶轮19的末端表面。油槽36连接一个长孔37到通孔32。油槽36和长孔37的作用是向外排出通孔32中的锁销33末端侧的空气或油。
油通过一个液压通道P向各第一腔和第二腔30，31供给及从该两腔排出。
提前油通道38和延迟油通道39通过汽缸盖14延伸。油通道38，39连接到OCV40的第一孔55和第二孔56。OCV40通过一个油过滤器41，泵13和一个油滤网42连接到油盘43。
一个油槽44沿着轴颈11a的周面延伸，而一个油孔45延伸进入到凸轮轴11中。一个油通道46延伸通过凸轮轴11。提前油通道38通过油槽44和油孔45连接到油通道46。油通道46引导到一个环形空间47，其限定在螺栓21，侧板18，和轮毂23的底部内表面之间。如图3所示，四个油孔48径向延伸通过轮毂23，叶片24，和部分相关的突起25。油孔48将环形空间47连接到各第一压力腔30，将油从环形空间47供给到压力腔30。一个液压腔49限定在锁销33的外表面与通孔32的内表面之间延伸的环形空间。液压腔49由一个油孔48连接到环形空间47。
延迟油通道39连接到一个沿着汽缸盖14的顶部和轴承盖15延伸的油槽50。一个油孔53延伸通过大直径部分11b。一个环形油空间51限定在侧板18的底部平面与大直径部分11b的末端表面之间。油槽53将油槽50连接到油空间51。四个油孔52延伸通过侧板18并且引入到各凹槽26靠近相关的突起25，如图3所示。各油孔52将油空间51连接到各第二压力腔31，将油空间51中的油供给到各腔31。油空间51连接到连接孔34。这样，油空间51中的油也供给到连接孔34。
将油供给到各第一压力腔30的第一油通道P1是这样构成的，有提前油通道38，油槽44，油孔45，油通道46，环形空间47，和油孔48。将油供给到各第二压力腔31的第二油通道P2是这样构成的，有延迟油通道39，油槽50，油孔53，油空间51，和油孔52。第一油通道P1和第二油通道P2构成液体压力通道P。
如图1所示，OCV40包括一个壳体54。壳体54具有第一孔55，第二孔56，第三孔57，第四孔58，和第五孔59。第一孔55与提前油通道38相通。第二孔56与延迟油通道39相通。第三孔57和第四孔58与油盘43相通，而第五孔59经过油过滤器41与泵13的排出侧相通。
一个滑阀60在壳体54中往复移动。滑阀60包括四个圆柱形阀体61。一个电磁线圈62使滑阀60在图1所示的延迟位置与图4所示的提前位置之间移动。壳体54中设有一个弹簧64，迫使滑阀64向着延迟位置。
一个电子控制装置(ECU)65通过工作信号控制电磁线圈62。通过以百分之百的实现信号激励电磁线圈62，滑阀60保持在提前位置。如图4所示，这由第一孔55和第五孔59将提前油通道38连接到泵13的排出侧。延迟油通道39由第二孔56和第四孔58连接到油盘43。然后通过第一油通道P1将油供给到第一腔30，而第二腔31中的油通过第二油通道P2返回到油盘43。
ECU65使电磁线圈62再激励，将滑阀60保持在延迟位置。如图1所示，这由第二孔56和第五孔59将延迟油通道39连接到泵13的排出侧。提前油通道38由第一孔55和第三孔57连接到油盘43。然后通过第二油通道P2将油供给到第二腔31，而第一腔30中的油通过第一油通道P1返回到油盘43。
ECU65还以50％的实现信号激励电磁线圈62，使滑阀60保持在平衡位置。这使得滑阀60的阀体61关闭第一孔55和第二孔56。结果是，油既不向第一腔30和第二腔31供油也不从第一腔30和第二腔31排出。在目前状态下，第一腔30和第二腔31的液体压力平衡。
ECU65上连接有一个用来检测发动机速度的速度传感器66和一个用来检测进气压力的压力传感器67。ECU65上连接有一个用来检测曲柄轴Cr的转动相位的曲柄角度传感器68和一个用来检测凸轮轴11的转动相位的凸轮角度传感器69。检测信号从传感器66～69送到ECU65。以这些信号为基础，ECU65将凸轮轴11的实际转动相位与目标转动相位进行比较。目标转动相位是发动机在目前状态下的最佳相位。ECU65将实际转动相位与目标转动相位之间的偏差进行计算。ECU65对OCV40进行控制，使得偏差值小于预定值。
当发动机起动时，油盘43中的油吸入到泵13中，并且压入到第一油通道P1。这增加了液压腔49中的液体压力。液体压力将锁销33从连接孔34中推出。这允许叶轮19与链轮17之间的相对转动。凸轮轴11的转动由预定的定时打开和关闭进气阀102。
为了提前进气阀102的阀定时，ECU65以100％的实现信号控制电磁线圈62。这使第一腔30的液体压力提高，使第二腔31的液体压力降低。因此一个倾向于提前方向的旋转力作用在各叶片24上。该旋转力使叶轮19相对于链轮17在提前方向上转动。这使凸轮轴11的转动相位相对于链轮17提前。其结果是，进气阀102的阀定时提前。当叶轮19在提前方向相对于链轮17转动，各叶片24贴靠在相关的突起25上时，阀定时最提前。
为了延迟进气阀102的阀定时，ECU65停止激励电磁线圈62。这使第二腔31的液体压力高于第一腔30的液体压力。因此一个倾向于延迟方向的旋转力作用在各叶片24上。该旋转力使叶轮19相对于链轮17在延迟方向上转动。这使凸轮轴11的转动相位相对于链轮17延迟。其结果是，进气阀102的阀定时延迟。当叶轮19在延迟方向相对于链轮17转动，各叶片24贴靠在相关的突起25上时，阀定时最延迟。
为了保持进气阀102目前的阀定时，ECU65以50％的实现信号控制电磁线圈62。这使油停止流入和流出第一腔30，第二腔31。因此叶轮19相对于链轮17的转动停止。这样保持目前状态下进气阀102的阀定时。
如上所述，ECU65控制电磁线圈62，使得进气阀102的阀定时可以以连续的方式在最延迟和最提前之间进行改变。而且，变化的阀定时可以以稳定的状态保持下来。
当发动机停止时，连接孔34和液压腔49中的液体压力降低。压力的降低使锁销33穿过通孔32，使锁销33与连接孔34相连。因此叶轮19相对于侧板18的转动被限制，直到发动机重新起动并且液压腔49中的压力提高到一预定值。这样，叶轮19在转动方向上的振动受到抑制，即使发动机长时间停止以后，或者甚至当油从第一腔30和第二腔31泄漏时。这防止了叶片24撞击相关的突起25的振动产生的噪音。
如果凸轮轴11没有任何阀定时移位地与链轮17一起转动，即阀定时在保持状态，力以延迟方向作用在凸轮轴11上。这种力包括阀弹簧104的反作用力和滑动阻力，该滑动阻力产生在如轴颈11a与气缸盖14之间或者轴承盖15与凸轮轴11之间等部分上。因此有必要通过在提前方向上转动叶轮19，用第一腔30中的液体压力抵抗作用在延迟方向上的力，使阀定时提前。因此用于使阀定时提前的第一腔30的压力必须高于用于使阀定时延迟的第二腔31的压力。腔30和31之间的压力差必须足以补偿在延迟方向上作用在叶轮19上的力。
由于第一压力腔30中的压力较高，油从叶片24的外表面24a和相关的第一凹槽26的内表面26a之间的缝隙进入第二腔31。但是，在此较佳实施例中，各密封板28位于离第二腔31较近离第一腔30较远。这种结构抑制油从第一腔30到第二腔31的泄漏。
当油从第一腔30泄漏到第二腔31时，油首先通过在各叶片24的外表面24a和相关的第一凹槽26的内表面26a之间形成的微小的间隙向着密封板28。
到达密封板28以后，油通过密封板28与相关的第一凹槽26的内表面26a之间形成的微小的间隙，其来源于尺寸安装余量。油进一步通过板28的另一侧各叶片24的外表面24a和相关的第一凹槽26的内表面26a之间形成的微小的间隙。最后，油进入相关的第二腔31。
漏过密封板28及相关的第一凹槽26的内表面26a的油量基本上与从第一压力腔30到密封板28处连通的液体的压力成正比。因此为了降低漏进第二压力腔31的油量，有必要降低与板28处连通的液体压力。
如图5所示，接触部分C1比接触部分C2长。
当油从各第一腔30向相关的密封板28移动时，此结构导致在各叶片24的外表面24a和相关的第一凹槽26的内表面26a之间的接触部分C1产生摩擦损耗。摩擦损耗足够地使液体压力降低。当使阀定时提前时，这降低了漏过密封板28和第一凹槽26的内表面26a从第一腔30漏过第二腔31的油量。因此，此结构比接触部分C1和C2长度相等的结构或者接触部分C2比接触部分C1长的结构漏油量少。
因此，由于不必降低第一腔30中的液压，所以叶轮19可以以预定的力矩沿提前方向转动。这改善了阀定时提前时，可变的阀定时装置的灵敏度。
为了进一步降低从第一压力腔30进入第二压力腔31的漏油量，板簧29的压迫密封板28靠在相关的第一凹槽26的内表面26a的弹性力可以增加。这增加了板28和内表面26a之间的平面压力，提高了板28的密封能力。但是这样一种结构增大了叶轮19相对于罩16转动时产生的滑动阻力。即使当使阀定时提前时，阀定时的灵敏度改善了，降低了漏油量，但是当延迟阀定时时，灵敏度降低。本发明改善了密封板28的密封能力而没影响阀定时延迟时的灵敏度。
而且各板簧29将相关的密封板28压在第一凹槽26的内表面26a上。因此作用在密封板28和内表面26a之间的平面压力基本上没有降低，甚至当板28磨损时。因此密封板28的密封能力能够保持很长时间。这使从第一压力腔30漏出的油量得到抑制。
另外，通过一个将油供给到第一压力腔30的油孔52，将油供给到限定在锁销33周围的液压腔49。换句话说，用于将液体压力连通到液压腔49的通道与用于将液体压力连通到第一压力腔30的通道(油孔52)相同。这简化了阀的可变定时装置中油通道的结构，并因此降低了生产费用。
当叶轮19转动时，叶轮19受到的滑动阻力是根据各叶片24与相关的第一凹槽26的内表面26a之间的压力而改变的。换句话说，滑动阻力是根据板弹簧29的弹力F的值而改变的。这样的滑动阻力当叶轮19转动时可能引起叶轮19的振动。为了确实避免叶轮19的这样的振动，有必要将弹力F调整到最佳值。图7的坐标图示出了实验的结果。该坐标图示出了叶轮11在振动期间的凸轮轴11的相位改变量Δθ和第一，二压力腔30，31的液体压力P之间的关系。
在图7中，实线表示当弹力设定在20牛顿(N)时液体压力P与相位改变量Δθ之间的关系。双点线表示当弹力设定在1牛顿(N)时液体压力P与相位改变量Δθ之间的关系。在实验中，液体压力P在最小值Pmin与最大值Pmax之间变化。最小值Pmin与最大值Pmax对应于当发动机的速度在其速度范围内变化时与第一腔30，第二腔31连通的最小压力和最大压力。油泵13由曲柄轴Cr的转动力驱动。因此，当发动机速度降低时，油泵13的排出压力减小。因此，当发动机不工作时，即发动机速度最低时，压力腔30，31的液体压力等于最小值。
凸轮轴11容许的最大的相位改变量Δθ由单点线示出。此预定值为Δθ1。当改变量Δθ小于预定值Δθ1时，其对阀定时的影响不大。因此在此范围内改变量Δθ可以忽略。
当液体压力P增加时，作用在各叶片24上的压力增加，并且抑制叶轮19的振动。因此如实线和双点线所示，当液体压力P增加时，改变量Δθ降低。而且，当弹力F增加时，滑动阻力增加。因此，通过弹力F的增大，叶轮37的振动受到抑制。在图7中当相同的液体压力P进行比较时，这一点很明显。当弹力F增大时，改变量Δθ减小。
从实验结果看出，很明显当弹力F设定在20牛顿时，改变量Δθ总是小于预定值Δθ1。因此，在较佳实施例中弹力F设定在20牛顿。其结果是，凸轮轴11的改变量Δθ保持在允许的范围以下。这样确实将进气阀102的阀定时保持在预定的定时。
如上所述，可以通过增大在封板28与相关的凹槽26的内表面26a之间产生的滑动阻力来降低改变量Δθ从而保持阀定时。但是，当改变阀定时时，滑动阻力可以降低阀的可变定时装置的灵敏度。
换句话说，当改变阀定时时，滑动阻力可以降低叶轮19的转动速度。
进行一个实验来证实阀的可变定时装置的灵敏度。在实验中，通过将油供给到第一压力腔30，并且从第二压力腔31将油排出，使叶轮19以提前方向转动。图8示出了一个坐标图，表示当叶轮19转动时，液体压力P与叶轮19的转动速度V之间的关系。在这个坐标图中，阀的可变定时装置的灵敏度可以通过参见转动速度V的值来进行评价。换句话说，一个高的转动速度V说明了较好的灵敏度。图8的坐标图示出了弹力F设定在三个不同的值时的实验结果。实线代表弹力F设定在20牛顿。单点线代表弹力F设定在10牛顿。双点线代表弹力F设定在1牛顿。
实验证实，当弹力F增大时，转动速度V降低。但是坐标图上表示的很明显，不同的弹力F之间的降低量非常小。例如，叶轮19可以以预定的速度V转动，甚至当弹力F设定在20牛顿。当密封板28靠在相关的凹槽26的内表面26a上的压力增大时，密封板28的密封能力增强。这增强了压力腔30，31的压力密闭状态。换句话说，压力腔30，31的压力密闭状态降低了漏油量。这导致了转动速度V的增加。由于降低漏油量引起的转动速度V的增加补偿了由于增大滑动阻力引起的转动速度降低。其结果是，抑制了转动速度的降低。
压力腔30，31的压力密闭状态的增强降低了漏油量。这保持进气阀102的阀定时的补偿量(相位改变量Δθ)低于允许的范围，而且防止了阀的可变的定时装置的灵敏度的降低。黄铜是一种软金属，用作密封板28的材料。这改善了板28的附着特性，并且进一步改善了压力腔30，31的压力密闭状态。
图9示出了本发明的阀的可变的定时装置的第二实施例。
在第二实施例中，叶轮19和侧板18与第一实施例不同。特别是，通孔32延伸通过叶片24中的一个，侧板18的连接孔34，和穿过通孔32的锁销33以及连接孔34在此实施例中都不存在。侧板18由推出销N固定在叶轮19上。因此叶轮19与凸轮轴11一起整体地转动。密封板28由板簧29压靠在凹槽26的内表面26a上。密封板28产生一个用来控制阀定时的滑动阻力。
在第一实施例中，由OCV40产生的液体压力使锁销33从连接孔34分离从而允许叶轮19与则板18之间的相对转动。但是，在此实施例中，叶轮19的转动相位不是机械锁定的。在发动机操作期间，叶轮19的相位由压力腔30，31中的压力和密封板28的滑动阻力控制。密封板28防止叶轮19的振动。
特别是，在第一实施例中，锁销33在连接孔34中保持阀定时。但是，第二实施例中的结构不需要多个锁销33和连接孔34。这使该装置的结构简化了。特别是，在第一实施例中，为了将进气阀102的阀定时维持在不同的定时，锁销和连接孔的数目必须与不同的定时的数目相同。但是，在第二实施例中，阀定时是通过滑动阻力来维持。因此，阀定时可以保持在任意的定时，而不用根据不同的定时数目改变密封板28和板弹簧29的数目。
现在将第一和第二实施例的结构与图10所示的结构进行比较，来强调第二实施例的优越性。
在比较的例子中，叶轮203包括四个盘状叶片200和一个轮毂204。图中只示出一个叶片200。每个叶片200在轮毂204中设有一个槽201。槽201容纳叶片200，并且支持它在径向移动。一个弹簧202设在各槽201中迫使叶片200在轮毂204的径向。这使得各叶片200压靠在相关的凹槽207的内表面上。叶片200与相关的凹槽207的内表面之间的相互作用的压力等于弹簧202的弹力。
此结构利用叶片200与相关的凹槽207的内表面之间产生的滑动阻力来抑制由凸轮轴11的力矩波动而引起的叶片203振动。
但是，相位改变量Δθ必须低于一个允许的范围从而防止振动。当液压腔206，208中的压力P变小时，相位改变量Δθ变大(参见图7)。因此弹簧202的弹力必须设置成使对应于液体压力P的最小值的改变量Δθ小于预定值Δθ1。这抑制了改变量Δθ使之低于允许的范围，甚至当发动机不工作，液体压力低时。
当发动机速度增加时，作用在各叶片200上的离心力增大。在此比较例中，叶片200可在轮毂204的径向移动。这使得离心力加在弹簧202的压力上。其结果是，叶片200与相关的凹槽207的内表面之间产生的滑动阻力变得不必要的高。如上所述，压力的增大使压力腔206，208之间的漏油量降低。这使转速V增大，抑制了阀的可变的定时装置的灵敏度的降低。但是，当压力腔206，208之间的漏油量已经很小的状态下，进一步增加叶片200与相关的凹槽207的内表面之间压力时，希望增强可变的阀定时装置的灵敏度是很困难的。
因此，当发动机速度提高时，比较例的结构可以引起叶片200与相关的凹槽207的内表面之间的滑动阻力过大。针对由于离心力引起的滑动阻力增加，弹簧202的弹力可以设定在一个较小的值。但是，在这种情况下，当发动机速度降低时，液体压力P变小，由于滑动阻力不足，叶轮203的振动得不到抑制。因此，阀定时的波动不能得到抑制。
代替弹簧202，油可以从油泵103供给到槽201。油的液体压力可以用来迫使叶片200在轮毂204的径向。但是，当发动机速度低时，滑动阻力不足，当发动机速度高时，滑动阻力过大。
并且，当滑动阻力作用在各叶片200的末端时，力矩作用在相关的槽201。力矩可以破坏槽201的侧壁。这可能降低叶轮203的寿命，继而降低可变的阀定时装置的寿命和可靠性。
第一和第二实施例与比较例的不同在于轮毂23和叶片24是整体形成的。因此当发动机速度增大时，叶片24不向外移动从而增加滑动阻力。
在第一和第二实施例中，离心力作用在密封板28上，其作用方式与比较例相同。滑动阻力根据离心力而变化。但是，绕叶轮19的轴线作用的惯性力矩与比较例中作用在叶片200上的力矩相比特别小。因此，作用在密封板28上的离心力特别小，发动机速度改变引起的滑动阻力的波动基本上消除。其结果是，在第一和第二实施例中的阀的可变定时装置的灵敏度不会象比较例中的装置那样降低。另外，第一和第二实施例中不包括槽201。因此，不存在由于槽202的损坏而引起的可变的阀定时装置的寿命和可靠性的降低。
因此，第一和第二实施例中的可变的阀定时装置优于比较例的装置。通过第一和第二实施例的结构可以得到下面描述的优越性。
当发动机开始运转时，供给到第一和第二压力腔30，31中的油温增高。油使可变的阀定时装置的零件，如密封板28和板弹簧29发热。热可以引起密封板28和板弹簧29损坏。这可以改变各密封板28与相关的凹槽26的内表面26a之间产生的滑动阻力。
但是，密封板28是由黄铜制成的，而板弹簧29是由不锈钢制成的。因此，与密封板28和板弹簧29都是由橡胶材料制成的相比，由热或者磨损引起的损坏很小。因此第二实施例抑制了可能引起损坏的滑动阻力的改变。因此，所需的阀定时可以确定地保持很长的时间。
虽然这里只描述了本发明的两个实施例，但是，对于本领域的技术人员应当明白，不离开本发明的精神和范围，本发明可以有许多其它的具体的形式。特别是，本发明可以作下述的改进。
在较佳的实施例中，密封板28布置在设在各叶片19的外表面的槽27中。但是如图11所示，槽300可以设在各突起25的表面(图中只示出了一个槽300)。各槽300中设有一个密封板301和一个板弹簧302。板弹簧302将密封板301压靠在轮毂23的外表面23a上。此结构的优越性与较佳实施例的相同。
如图12所示，上述实施例的结构可以结合。换句话说，槽27，300可以分别设在突起25的内表面和叶片19的外表面。密封板28，301和板弹簧29，302分别设在槽27，300中。此结构降低第一压力腔30和第二压力腔31之间的漏油量，并且进一步改善阀的可变定时机构的灵敏度。而且不用改变各密封板28，301作用在叶轮19上的总的滑动阻力，各密封板28，301产生的滑动阻力可以降低。这防止了由密封板28，301的磨损引起的损坏。
密封板28和板弹簧29可以只设在叶片19中的一个上。在这样的结构中，板弹簧29的弹力增大，从而作用在叶轮19上的滑动阻力足以保持阀定时。
压迫密封板28的板弹簧29可以由其它的弹性件替换。例如，如图13所示，一对盘簧S可以设在密封板28与相关的凹槽26的表面之间。弹簧S迫使密封板28向着相关的凹槽26的表面。描述的较佳实施例的优越性通过此结构也可以得到。
可以采且一弹性件如橡胶材料代替板弹簧29。
如图14所示，阀的可变定时装置可以设在凸轮轴10的排气阀侧的一端。一个轮P绕凸轮轴10的另一端将曲柄轴Cr的转动力传送给阀的可变定时装置。该装置的驱动齿轮G由从动齿轮Ga将转动力传送给凸轮轴11的进气阀侧。凸轮轴11的转动使得设在凸轮轴11上的凸轮选择地打开和关闭进气阀102(未示出)。可变的阀定时装置改变叶轮19与驱动齿轮G之间的相对的转动相位。这改变了凸轮轴11的转动相位，也改变了进气阀102的阀定时。描述的较佳实施例的优越性通过此结构也可以得到。
描述的较佳实施例的叶轮19设有四个叶片24。但是，叶片24的数目不是限定的。因此，可以设置或多或少的叶片24。但是，在此情况下，叶片24必须平衡。因此较佳的是将叶片24相对于凸轮轴11的轴线对称布置，并且将叶片24等间距的设置。
上述各实施例提供了用来改变进气阀102的阀定时的结构。但是，可变的阀定时装置可以设在凸轮轴11a的排气阀103侧，用来改变排气阀103的阀定时。作为另一个选用，可变的阀定时装置可以设在凸轮轴11，11a上，用来改变相关的进气阀102和排气阀103的阀定时。
因此，这些例子和实施例是说明性质的，不是限定性的，并且本发明并非限定在给出的细节，在附上的权利要求的范围内可以改进。
权利要求
1.一种用于内燃机的可变的阀定时装置，该发动机包括一个进气阀和一个排气阀，一个凸轮轴和一个曲柄轴，其中所述凸轮轴可操作地与曲柄轴相连，并且其中所述凸轮轴在相对于曲柄轴的两个极端相反的角度之间选择地提前和延迟，从而基于所述发动机的运转状态，由可变的定时选择地打开和关闭所述的阀，所述装置包括一个第一转动体，其可操作地与曲柄轴相连；一个第二转动体，其可操作地与凸轮轴相连；一个叶片与转动体中的一个形成整体；转动体中的一个设有凹槽用来容纳叶片，所述凹槽具有一个边与叶片相对；一个件上具有叶片突出靠在其第二边；将突出件偏置在第二边的装置；以及第一腔由叶片限定在凹槽中，在第一腔中容纳流体，所述流体产生压力来执行所述第一转动体和所述第二转动体的相对转动，其中所述突出件在边上滑动，来调整凸轮轴相对于曲柄轴的提前量或延迟量。
2.如权利要求1的装置，进一步包括一个第二腔限定在凹槽中相对于叶片靠近第一腔，其中所述第二腔容纳流体，并且基于第一腔与第二腔的不同的压力，所述凸轮轴相对于曲柄轴提前和延迟。
3.如权利要求2的装置，其特征在于所述第一腔的压力使凸轮轴相对于曲柄轴提前，并且所述第二腔的压力使凸轮轴相对于曲柄轴延迟。
4.如权利要求3的装置，进一步包括用于选择地向第一腔和第二腔供给流体的装置；以及用于起动所述供给装置来调整供给所述腔的流体量的装置。
5.如权利要求4的装置，进一步包括所述供给装置包括选择地从第一腔和第二腔排出流体的装置；以及所述起动装置包括用于转换在所述腔中供给和排出流体的装置，其中一个腔的流体的供给和排出与另一个腔执行的相反。
6.如权利要求5的装置，其特征在于所述起动装置控制供给装置，保持两个腔中的流体的排出和供给，从而保持当前的阀定时。
7.如权利要求2的装置，其特征在于所述突出件密封第一腔和第二腔，防止流体从腔中漏出。
8.如权利要求7的装置，其特征在于所述突出件靠近第一腔而远离第二腔。
9.如权利要求6的装置，其特征在于所述起动装置包括一个输出工作信号的电控单元以及其中所述供给装置包括一个连接到第一腔和第二腔，并且根据工作信号起动的电磁阀。
10.如权利要求9的装置，其特征在于其中所述电控单元输出一个具体的工作信号，实现与不实现相等，其中所述电磁阀根据该具体的工作信号允许等量的流体通到腔中。
11.一种用于内燃机的可变的阀定时装置，该发动机包括一个进气阀和一个排气阀，一个凸轮轴和一个曲柄轴，其中所述凸轮轴可操作地与曲柄轴相连，并且其中所述凸轮轴在相对于曲柄轴的两个极端相反的角度之间选择地提前和延迟，从而基于所述发动机的运转状态，由可变的阀定时选择地打开和关闭所述的阀，所述装置包括一个第一转动体，其可操作地与曲柄轴相连；一个第二转动体，其可操作地与凸轮轴相连；一个叶片与转动体中的一个形成整体；转动体中的一个设有凹槽用来容纳叶片，所述凹槽具有一个边与叶片相对；一个件上具有叶片突出靠在其第二边；将突出件偏置在第二边的装置；第一腔由叶片限定在凹槽中，在第一腔中容纳流体；一个第二腔限定在凹槽中相对于叶片靠近第一腔，其中所述第二腔容纳流体，并且基于第一腔与第二腔的不同的压力，所述凸轮轴相对于曲柄轴提前和延迟；以及所述突出件密封所述第一腔和第二腔，防止流体从腔中漏出。
12.如权利要求11的装置，其特征在于所述突出件靠近第一腔而远离第二腔。
13.如权利要求12的装置，进一步包括用于选择地向第一腔和第二腔供给流体的装置；以及用于起动所述供给装置来调整供给所述腔的流体量的装置。
14.如权利要求15的装置，进一步包括所述供给装置包括选择地从第一腔和第二腔排出流体的装置；以及所述起动装置包括用于转换在所述腔中供给和排出流体的装置，其中一个腔的流体的供给和排出与另一个腔执行的相反。
15.如权利要求14的装置，其特征在于所述起动装置控制供给装置，保持两个腔中的流体的排出和供给，从而保持当前的阀定时。
16.如权利要求15的装置，其特征在于所述起动装置包括一个输出工作信号的电控单元以及其中所述供给装置包括一个连接到第一腔和第二腔，并且根据工作信号起动的电磁阀。
17.如权利要求16的装置，其特征在于所述电控单元输出一个具体的工作信号，实现与不实现相等，其中所述电磁阀根据该具体的工作信号允许等量的流体通到腔中。
全文摘要
一种内燃机可变阀定时装置。一个凸轮轴可操作地与曲柄轴相连并相对于曲柄轴两个极端相反的角度之间提前或延迟,以可变定时打开或关闭所述阀。一个第一和一个第二转动体分别可操作地与曲柄轴和凸轮轴相连。一个叶片与转动体之一形成整体。转动体之一有凹槽容纳叶片。一个偏置装置将突出件偏置。第一腔由叶片限定在凹槽中以容纳流体,该流体产生压力执行第一和第二转动体的相对转动。该突出件调整凸轮轴的提前量或延迟量。
文档编号F01L1/34GK1178286SQ9711309
公开日1998年4月8日 申请日期1997年5月14日 优先权日1997年5月14日
发明者三瓶和久, 饭田达雄 申请人:丰田自动车株式会社