汽油機集成式氣門定時連續調節裝置的制作方法

專利名稱：汽油機集成式氣門定時連續調節裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于內燃機配氣系統領域，它根據發動機工作狀況改變曲軸與 凸輪軸之間的角度關系。
背景技術：
可變氣門定時(VVT-Variable Valve Timing)是針對傳統的固定式 氣門定時來說的。在傳統固定氣門定時發動機中，設計者不得不在發動機 的燃油消耗，最大功率，怠速穩定性和排放性能等眾多因素之間進行折衷， 以使所選擇的配氣正時能同時滿足在不同工況下發動機要求。汽油機效率 比柴油機效率低的一個很重要的原因是汽油機在部分負荷時存在著很高的 泵氣損失，通過調節進氣門的相位定時，可以使汽油機在各種工況下都有 一個比較小的泵氣損失，使發動機在各種工況下都有良好的動力輸出，達 到節能、降低排放的效果。
為了實現汽油機氣門定時可變，需要使用 一個能夠在不同工況下調節 凸輪軸相位的裝置。目前用來調節氣門相位的機構主要有機械式調節、液 壓式調節、電液式調節等機構，由于電控技術的日益成熟，閥控液壓式調 節也成為VVT裝置的主要形式。閥控液壓式是利用電磁閥來驅動VVT機構，
以達到調節相位的目的，而且它的價格相對較低。

發明內容
本發明的目的在于提供一種汽油機集成式氣門定時連續調節裝置，它 適用于小型緊湊性汽油機，僅對現有的排氣凸輪軸設計作局部的改進，即 可實現根據發動機工作狀況改變曲軸與凸輪軸之間的角度關系，因此降低 了該系統的制造成本。
本發明主要提供一種汽油機集成式氣門定時連續調節裝置，該調節裝 置包括
一圓形外殼，包括一周壁和一側壁，側壁與周壁為一體，周壁的另一 端為開口端；周壁上有從該周壁向內突出的隔壁，該外殼借助從曲軸傳送
的扭矩進行轉動； 一布置在該外殼中的內置定子，包括與所述圓形外殼隔
壁的前端滑動接觸的基本為圓柱形的主體和該主體徑向向外突出的葉片，
該內置定子與凸輪軸形成一體以便能夠一起轉動；形成在外殼的隔壁與內 置定子葉片之間的前進腔室，向該前進腔室提供工作流體以使凸輪軸沿著 前進方向相對于曲軸進行相對轉動；形成在外殼的隔壁與內置定子葉片之 間的阻滯腔室，向該阻滯腔室提供工作流體以使凸輪軸沿著阻滯方向相對 于曲軸進行相對轉動；位于內置定子圓柱形主體上連通前進腔室與第二環 形凹槽的前進腔室通道；位于內置定子圓柱形主體上連通阻滯腔室與第一 環形凹槽的阻滯腔室通道；相互平行的第一環形凹槽和第二環形凹槽，形 成在凸輪軸外周表面與內置定子連接處；以及位于第一環形凹槽底部，軸 線與凸輪軸軸線垂直相交的第一徑向孔，深度延伸至凸輪軸軸線；位于第 二環形凹槽底部，軸線與凸輪軸垂直相交的第二徑向孔；位于凸輪軸端面， 與凸輪軸具有同一軸線的第一軸向孔，其深度從凸輪軸安裝氣門定時調解 裝置的端部至第一徑向孔；位于凸輪軸端面，軸線與第一軸向孔軸線平行 的第二軸向孔，其深度從凸輪軸安裝氣門定時調解裝置的端部至第二徑向 孔；第三環形凹槽，形成在排氣凸輪軸軸蓋與凸輪軸連接處凸輪軸外表面， 其深度正好使得其與第二軸向孔連通；第三徑向孔，位于凸輪軸外周表面 與排氣凸輪軸軸蓋連接處，軸線與第一軸向孔軸垂直相交，其深度使其與 第一軸向孔剛好連通；第四徑向孔，位于排氣凸輪軸軸蓋與凸輪軸連接處 的軸蓋內表面，正好與第三環形凹槽連通；第四環形凹槽，形成在排氣凸 輪軸軸蓋與凸輪軸連接處的軸蓋內表面，正好與第三徑向孔連通；凸輪軸 第一環形凹槽、凸輪軸第一徑向孔、凸輪軸第一軸向孔、凸輪軸第三徑向 孔、第四環形凹槽構成一個通路；凸輪軸第二環形凹槽、凸輪軸第二徑向 孔、凸輪軸第二軸向孔、凸輪軸第三環形凹槽、第四徑向孔構成另外一個 通路；位于圓形外殼周壁另一端的密封擋板，有用來支撐位于凸輪軸的側 面上的不見的軸部的支撐孔并且封閉了圓形外殼的開口端；
上述圓形外殼，內置定子和密封擋板之間的密封為間隙密封，使得調
節過程中提供良好的端面潤滑條件。
上述內置定子內存在一定位鍵槽，和排氣凸輪軸上的鍵配合起到定位 和傳動扭矩的作用，同時受鎖緊螺母檸緊的作用固定在排氣凸輪軸上。
作為本發明的進一步改進，還包括一用來在發動機啟動時限制外殼與 定子之間相對轉動的鎖緊機構，該機構包括軸向形成在定子的一個葉片
中的銷孔；可滑動地容納在該銷孔中的鎖緊銷； 一偏壓部件，它與鎖緊銷 一起容納在銷孔中，用來朝著外殼側壁部件壓緊鎖緊銷；形成在側壁部件 中地鎖緊孔，用于與鎖緊銷的前端結合；以及一松開機構，包括用來將鎖 緊松開液壓施加在鎖緊銷上的松開通道。定位銷上存在自潤滑油環，通過 鎖緊銷潤滑孔給油環供油，保證鎖緊銷在運動過程中始終保持有油的潤滑， 以減小運動阻力。鎖緊銷鎖定位置在進氣門定時最延遲位置，也就是發動 機起動位置，調節進氣門相位只能向提前位置方向移動。
作為本發明的更進一步改進，還包括兩條位于排氣凸輪軸軸蓋中供工 作流體流入/流出第四環形凹槽或第四徑向孔的通道，該通道一端與凸輪軸 相連，另一端與與電磁閥及進油孔相連；所述電磁閥位于排氣凸輪軸軸蓋 頂端進油孔正下方。


圖i集成式氣門定時連續調節裝置整體結構圖2集成式氣門定時連續調節裝置底部視圖3集成式氣門定時連續調節裝置沿排氣凸輪軸軸線垂直剖面圖4圓形外殼與內置定子最大調節位置時的剖面圖5圓形外殼與內置定子初始鎖緊位置時的剖面圖6內置定子外形圖7密封擋板；
圖8鎖緊銷外形圖9變氣門執行機構調節原理圖； 圖10工作液體在軸部的連通圖中l排氣凸輪軸，2鎖緊螺母，3進氣凸輪軸，4排氣凸輪軸蓋，5 排氣傳動齒輪，7進氣傳動齒輪，8凸輪軸蓋進油孔，9電磁閥安裝孔，10 密封擋板，ll排氣凸輪軸第二環形凹槽，12排氣凸輪軸第一環形凹槽，13 圓形外殼，14密封條壓簧，15密封條，16鎖緊銷偏壓彈簧，17鎖緊銷 套筒，18鎖緊銷，19內置定子，20、阻滯腔室通孔，21前進腔室通孔， 22鎖緊銷松開通道，23鎖緊孔，24調節定位面，25前進腔室，26鎖緊 銷潤滑孔，27定位銷孔，28阻滯腔室，29鍵，30油路控制閥，31油環， 41第一徑向孔，42第二徑向孔，43第三徑向孔，44第四徑向孔，45鎖緊 銷銷孔，51第一軸向孔，52第二軸向孔，53螺栓，63第三環形凹槽，64 第四環形凹槽，71內置定子通氣孔，72密封擋板通氣孔，81密封槽，82 定位鍵槽，91電磁閥，
具體實施例方式
下面將結合這些附圖對實現本申請發明的一種汽油機集成式氣門定時 連續調節裝置進行說明，在這些附圖中相同的附圖標記在所有附圖中表示 相同的部件。
汽油機集成式氣門定時連續調節裝置釆用閥控旋轉式液壓缸結構，其 總體結構如圖l、 2所示；圓形外殼和內置定子如圖4、 5所示。
參照圖l，發動機包括可轉動的排氣凸輪軸1,凸輪(未示出)設置在 凸輪軸1上的軸向中央部分中，用來打開和關閉排氣門，氣門正時連續調 節裝置在圖l中的右端。
氣門定時連續調節裝置包括圓形外殼13,它由發動機的曲軸通過鏈 條(未示出)驅動； 一內置定子19，它通過內置一定位鍵槽82,和排氣凸 輪軸上的鍵29配合起到定位和傳動扭矩的作用，同時受鎖緊螺母2檸緊的 作用固定在排氣凸輪軸1上；以及一系列供液或排液通道，以使工作液體 能夠按照控制的要求從凸輪軸軸蓋4外進入和流出前進腔室25或阻滯腔室 28,以便在圓形外殼13和內置定子19之間產生相對轉動。
參照圖4和圖5，圓形外殼包括 一大致為圓柱形的主體，它具有四個 大致等間隔地分布在周壁內周邊上，徑向向內突出地具有梯形橫截面的隔 壁，側壁用于封閉在凸輪軸側上的外殼主體的側部。
內置定子包括布置在圓形外殼中央部分的主體，其外周表面開有四 個密封槽81,密封條15與隔壁的前端的間隙密封通過放置在密封槽81內 的密封條壓簧14的壓緊來實現。
四個葉片，它們從內置定子主體徑向向外突出；每個葉片沿著外殼的 圓周方向設置在相鄰隔壁之間，從而在它們之間形成前進腔室25和阻滯腔 室28;葉片頂端開有四個密封槽81,密封條15與圓形外殼4周壁的間隙 密封通過放置在密封槽81內的密封條壓簧14的壓緊來實現。
四個前進腔室通孔21，它們位于內置定子19的中央主體上，并使得內 置定子19與圓形外殼13裝配后在任何一個相對旋轉位置，這些通孔21的 一端始終與前進腔室25連通，另一端始終與第二環形凹槽ll連通。
四個阻滯腔室通孔20,它們位于內置定子19的中央主體上，并使得內 置定子19與圓形外殼13裝配后在任何一個相對旋轉位置，這些通孔20的 一端始終與阻滯腔室28連通，另一端始終與第一環形凹槽U連通。
內置定子19內存在一定位鍵槽82，和排氣凸輪軸上的鍵29配合起到 定位和傳動扭矩的作用，同時受鎖緊螺母2擰緊的作用固定在排氣凸輪軸1上。
相互平行的第一環形凹槽12和第二環形凹槽ll,形成在凸輪軸1外周 表面與內置定子19連接處。
位于第一環形凹槽12底部，軸線與凸輪軸1軸線垂直相交的第一徑向 孔41，深度延伸至凸輪軸l軸線。
位于第二環形凹槽11底部，軸線與凸輪軸1垂直相交的第二徑向孔42。
位于凸輪軸l端面，與凸輪軸1具有同一軸線的第一軸向孔51，其深 度從凸輪軸安裝氣門定時調解裝置的端部至第一徑向孔41，第一軸向孔51 通過螺栓53封口。
位于凸輪軸1端面，軸線與第一軸向孔51軸線平行的第二軸向孔52， 其深度從凸輪軸安裝氣門定時調解裝置的端部至第二徑向孔42，第二軸向 孔52通過鋼球過盈配合封口。
第三環形凹槽63,形成在排氣凸輪軸軸蓋4與凸輪軸l連接處凸輪軸 l外表面，其深度正好使得其與第二軸向孔52連通。
第三徑向孔43，位于凸輪軸1外周表面與排氣凸輪軸軸蓋4連接處， 軸線與第一軸向孔51軸垂直相交，其深度使其與第一軸向孔51剛好連通。
第四徑向孔44，位于排氣凸輪軸軸蓋4與凸輪軸1連接處的軸蓋4內 表面，正好與第三環形凹槽63連通。
第四環形凹槽64,形成在排氣凸輪軸軸蓋4與凸輪軸1連接處的軸蓋 4內表面，正好與第三徑向孔43連通。
參照圖1和圖10，凸輪軸第一環形凹槽l2、凸輪軸第一徑向孔41、凸 輪軸第一軸向孔51、凸輪軸第三徑向孔43、第四環形凹槽64構成一個通 路；凸輪軸第二環形凹槽11、凸輪軸第二徑向孔42、凸輪軸第二軸向孔52、
凸輪軸第三環形凹槽63、第四徑向孔44構成另外一個通路。 密封擋板10位于圓形外殼13周壁另一端的；
通氣孔71、 72分別位于內置定子的葉片和密封擋板上，在鎖緊銷鎖緊 位置時，兩通氣孔71、 72相通，保證鎖緊銷末端始終為大氣壓力，調節相 位時，鎖緊銷可以順利開啟。
參照圖3、圖4、圖5和圖8，設置鎖緊機構，該機構包括軸向形成 在內置19定子的一個葉片中的鎖緊銷銷孔45;
可滑動地容納在該銷孔中的鎖緊銷18;
防止鎖緊銷18從鎖緊銷銷孔中滑出的鎖緊銷套簡17;
偏壓彈簧16,它與鎖緊銷一起容納在鎖緊銷銷孔45中，用來朝著圓形 外殼13側壁部件壓緊鎖緊銷；
形成在圓形外殼13側壁部件中的鎖緊孔23，用于與鎖緊銷18的前端 結合；以及
用來將鎖緊松開液壓施加在鎖緊銷18上的鎖緊銷松開通道22; 連通阻滯腔室28與鎖緊銷銷孔45的鎖緊銷潤滑孔26; 鎖緊銷18上存在自潤滑油環31，通過鎖緊銷潤滑孔26給油環31供油， 保持鎖緊銷在運動過程中始終保持有油的潤滑，以減小運動阻力。
下面將結合圖7對本實施方式的操作進行說明
發動機啟動時，隨著內置定子19相對于圓形外殼13轉動到最大前進 位置，鎖緊機構將這兩個部件機械鎖緊，從而將曲軸的扭矩全部傳遞給排 氣凸輪軸1。
然后，當發動機啟動之后，電磁閩91通過內置在排氣凸輪軸軸蓋內的 通道依次向第四環形凹槽64、凸輪軸第三徑向孔43、凸輪軸第一軸向孔、 凸輪軸第一環形凹槽12、阻滯腔室通孔20,最后流入阻滯腔室28;前進腔 室25內的工作流體依次通過前進腔室通孔、凸輪軸第二環形凹槽11、凸輪
軸第二軸向孔52、凸輪軸第三環形凹槽63、第四徑孔44，構成一個通路和 電磁閥92的放油口相連，因此由鎖緊銷18在定位銷孔27內鎖緊并且結合 制動油壓室提供的液壓力始終將內置定子19固定在初始位置上。因此，發 動機起動時進氣門始終有固定的開啟和關閉相位。
調節相位時，工作流體首先供入到前進腔室25內并同時給鎖緊銷松開 通道22供油，在油壓力的作用下將鎖緊銷18壓回到鎖緊銷套簡17內并釋 放內置定子19。工作流體的供應通路與前進腔室25接通，向該腔供油， 工作流體的回流通路與阻滯腔室28接通。由于內置定子19和曲軸存在固 定的傳動關系，在前進腔室和阻滯腔室壓力差的作用下，圓形外殼13相對 于內置定子19發生旋轉，從而通過排氣傳動齒輪5帶動進氣傳動齒輪7發 生相對轉動，從而改變進氣凸輪軸相位。反向調節時，工作流體的流向與 上述方向相反，進氣門相位角向反方向調節。由油路控制閥30控制供泄油 的方向，可以控制此可變氣門定時裝置的兩定位面24在50度轉角范圍內 連續調節。在發動機起動時，進氣門相位處在最延遲位置，轉速增加時， 進氣門開始往提前方向調節。
權利要求
1、汽油機集成式氣門定時連續調節裝置，通過改變相對于汽油機的曲軸和凸輪軸的旋轉相位，來改變通過凸輪軸被驅動以打開和關閉的進氣門或排氣門定時，該調節裝置包括一圓形外殼，包括一周壁和一側壁，側壁與周壁為一體，周壁的另一端為開口端；周壁上有從該周壁向內突出的隔壁，該外殼借助從曲軸傳送的扭矩進行轉動；一布置在該外殼中的內置定子，包括與所述圓形外殼隔壁的前端滑動接觸的基本為圓柱形的主體和該主體徑向向外突出的葉片，該內置定子與凸輪軸形成一體以便能夠一起轉動；形成在外殼的隔壁與內置定子葉片之間的前進腔室，向該前進腔室提供工作流體以使凸輪軸沿著前進方向相對于曲軸進行相對轉動；形成在外殼的隔壁與內置定子葉片之間的阻滯腔室，向該阻滯腔室提供工作流體以使凸輪軸沿著阻滯方向相對于曲軸進行相對轉動；位于內置定子圓柱形主體上連通前進腔室與第二環形凹槽的前進腔室通道；位于內置定子圓柱形主體上連通阻滯腔室與第一環形凹槽的阻滯腔室通道；相互平行的第一環形凹槽和第二環形凹槽，形成在凸輪軸外周表面與內置定子連接處；以及位于第一環形凹槽底部，軸線與凸輪軸軸線垂直相交的第一徑向孔，深度延伸至凸輪軸軸線；位于第二環形凹槽底部，軸線與凸輪軸垂直相交的第二徑向孔；位于凸輪軸端面，與凸輪軸具有同一軸線的第一軸向孔，其深度從凸輪軸安裝氣門定時調解裝置的端部至第一徑向孔；位于凸輪軸端面，軸線與第一軸向孔軸線平行的第二軸向孔，其深度從凸輪軸安裝氣門定時調解裝置的端部至第二徑向孔；第三環形凹槽，形成在排氣凸輪軸軸蓋與凸輪軸連接處凸輪軸外表面，其深度正好使得其與第二軸向孔連通；第三徑向孔，位于凸輪軸外周表面與排氣凸輪軸軸蓋連接處，軸線與第一軸向孔軸垂直相交，其深度使其與第一軸向孔剛好連通；第四徑向孔，位于排氣凸輪軸軸蓋與凸輪軸連接處的軸蓋內表面，正好與第三環形凹槽連通；第四環形凹槽，形成在排氣凸輪軸軸蓋與凸輪軸連接處的軸蓋內表面，正好與第三徑向孔連通；凸輪軸第一環形凹槽、凸輪軸第一徑向孔、凸輪軸第一軸向孔、凸輪軸第三徑向孔、第四環形凹槽構成一個通路；凸輪軸第二環形凹槽、凸輪軸第二徑向孔、凸輪軸第二軸向孔、凸輪軸第三環形凹槽、第四徑向孔構成另外一個通路；位于圓形外殼周壁另一端的密封擋板，有用來支撐位于凸輪軸的側面上的不見的軸部的支撐孔并且封閉了圓形外殼的開口端。
2. 如權利要求1所述汽油機集成式氣門定時連續調節裝置，其 特征在于，還包括一用來在發動機啟動時限制外殼與定子之間相對轉 動的鎖緊機構，該機構包括軸向形成在定子的一個葉片中的銷孔； 可滑動地容納在該銷孔中的鎖緊銷；一偏壓部件，它與鎖緊銷一起容納在銷孔中，用來朝著外殼側壁 部件壓緊鎖緊銷；形成在側壁部件中的鎖緊孔，用于與鎖緊銷的前端結合；以及 一松開機構，包括用來將鎖緊松開液壓施加在鎖緊銷上的松開通道；鎖緊銷上存在自潤滑油環，通過鎖緊銷潤滑孔給油環供油，保持 鎖緊銷在運動過程中始終保持有油的潤滑，以減小運動阻力。
3. 如權利要求l所述汽油機集成式氣門定時連續調節裝置，其特征在于，內置定子和密封擋板上都存在通氣孔，并且在鎖緊銷鎖緊 位置時，兩通氣孔相通，保證鎖緊銷末端始終為大氣壓力，調節相位 時，鎖緊銷可以順利開啟。
4. 根據權利要求1所述的汽油機集成式可變氣門定時裝置，其 特征在于圓形外殼，內置定子和密封擋板之間的密封為間隙密封， 使得調節過程中提供良好的端面潤滑條件。
5、 根據權利要求1所述的汽油機集成式可變氣門定時裝置，其 特征在于所述內置定子內存在一定位鍵槽，和排氣凸輪軸上的鍵配 合起到定位和傳動扭矩的作用，同時受鎖緊螺母擰緊的作用固定在排 氣凸輪軸上。
6、 根據權利要求1所述的汽油機集成式可變氣門定時裝置，其 特征在于鎖緊銷鎖定位置在進氣門定時最延遲位置，也就是發動機 起動位置，調節進氣門相位只能向提前位置方向移動。
7、 根據權利要求1至6中任何一項所述的汽油機集成式可變氣 門定時裝置，其特征在于還包括兩條位于排氣凸輪軸軸蓋中供工作 流體流入/流出第四環形凹槽和第四徑向孔的通道，該通道一端與凸 輪軸相連，另一端與與電磁閥及進油孔相連。
8、 根據權利要求7所述的汽油機集成式可變氣門定時裝置，其 特征在于所述電磁閥位于排氣凸輪軸軸蓋頂端進油孔正下方。
全文摘要
本發明涉及一種汽油機集成式氣門定時連續調節裝置，該調節裝置包括圓形外殼、內置定子、前進腔室、阻滯腔室以及可供工作流體進入或排出的一系列徑向孔、軸向孔和凹槽；阻滯腔室、凸輪軸第一環形凹槽、凸輪軸第一徑向孔、凸輪軸第一軸向孔、凸輪軸第三徑向孔、第四環形凹槽構成一個通路；前進腔室、凸輪軸第二環形凹槽、凸輪軸第二徑向孔、凸輪軸第二軸向孔、凸輪軸第三環形凹槽、第四徑向孔構成另外一個通路。本發明適用于小型緊湊性汽油機，僅對現有的排氣凸輪軸設計作局部的改進，即可實現根據發動機工作狀況改變曲軸與凸輪軸之間的角度關系，因此降低了該系統的制造成本。
文檔編號F01L1/344GK101344023SQ200710057879
公開日2009年1月14日 申請日期2007年7月10日 優先權日2007年7月10日
發明者何邦全, 群 張, 輝 謝, 華 趙, 罡 魏 申請人:天津一汽夏利汽車股份有限公司;天津大學