CN102251821A - 包括带有集成泵的凸轮轴的发动机组件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及包括带有集成泵的凸轮轴的发动机组件。具体地，凸轮轴组件可包括轴和机械真空泵。轴可限定第一和第二端且包括分布在第一和第二端之间的第一和第二凸轮以及第一和第二轴承支撑结构。轴可限定第一叶片开口。机械泵可在第一和第二端之间联接到轴上。机械真空泵可包括盖，联接到盖从而在其之间限定腔的壳体，以及叶片。盖可限定盖开口，所述盖开口可旋转地接收轴。壳体可限定壳体开口，所述壳体开口可旋转地接收轴。叶片可布置在腔内且可滑动地接收在第一叶片开口内从而使叶片随轴旋转。

Description

包括带有集成泵的凸轮轴的发动机组件
相关申请的交叉引用
本申请要求享有2010年5月17日提交的美国临时专利申请No.61/345,386的权益。上述申请的全部内容在这里引用作为参考。
技术领域
本公开涉及发动机凸轮轴，尤其涉及包括集成机械真空泵的凸轮轴组件。
背景技术
本部分提供与本发明相关的背景技术，其不一定构成现有技术。
发动机凸轮轴组件可包括多个凸轮(lobes)和轴承区域。发动机运行期间，凸轮轴组件旋转且凸轮动作以打开发动机的进气阀和/或排气阀。轴承区域提供轴承表面用于支撑凸轮轴组件。凸轮轴组件的一端可与机械真空泵相连，机械真空泵用于驱动各种车辆系统，例如车辆制动系统。组装的凸轮轴组件和机械真空泵可增加发动机组件的尺寸和复杂性。
发明内容
本部分提供了本发明的总体概括，不应理解为是其全部范围或其全部特征的全面公开。
凸轮轴组件可包括轴和机械真空泵。轴可限定第一和第二端，且包括分布在第一和第二端之间的第一和第二凸轮以及第一和第二轴承支撑结构。轴可限定第一叶片开口。机械泵可在第一和第二端之间连接到轴上。机械真空泵可包括盖，连接到盖从而在其之间限定腔的壳体，以及叶片。盖可限定盖开口，其可旋转地接收轴。叶片可布置在腔内且可滑动地接收在第一叶片开口内从而使叶片随轴旋转。
发动机组件可包括发动机结构和由发动机结构旋转支撑的凸轮轴组件。凸轮轴组件可包括轴和机械真空泵。轴可限定第一和第二端且包括分布在第一和第二端之间的第一和第二轮以及第一和第二轴承支撑结构。轴可限定第一叶片开口。机械泵可在第一和第二端之间连接到轴上。机械真空泵可包括盖，连接到盖从而在其之间限定腔的壳体，以及叶片。盖可限定盖开口，其可旋转地接收轴。壳体可限定壳体开口，其可旋转地接收轴。叶片可布置在腔内且可滑动地接收在第一叶片开口内从而使叶片随轴旋转。
凸轮轴组件可包括轴和机械真空泵。轴可从第一端延伸到第二端。轴可限定第一和第二端且包括分布在第一和第二端之间的第一和第二凸轮以及第一和第二轴承支撑结构。轴可限定第一叶片开口。机械泵可在多个轴承支撑结构的第一和第二轴承支撑结构之间连接到轴上。机械真空泵可包括盖，连接到盖从而在其之间限定腔的壳体，叶片滑块和叶片。盖可限定盖开口，其可旋转地接收轴。壳体可限定壳体开口，其可旋转地接收轴。叶片滑块可固定在轴上从而使叶片滑块随轴旋转。叶片滑块可限定第二叶片开口且包括第一端导向器(pilot)和第二端导向器，第一端导向器可旋转地接收在盖开口内，第二端导向器可旋转地接收在壳体开口内。叶片可布置在腔内且可滑动接收在第一叶片开口内从而使得叶片随轴旋转。
通过此处提供的描述，进一步的应用领域将变得明显。在此发明内容部分中的描述和具体实例的目的仅仅是用于说明而并非用来限定本公开的范围。
本发明还提供了以下技术方案：
1.一种凸轮轴组件，包括：
轴，其限定第一和第二端且包括分布在所述第一和第二端之间的第一和第二凸轮以及第一和第二轴承支撑结构，所述轴限定第一叶片开口；以及
机械真空泵，其在所述第一和第二端之间的位置处联接到所述轴且包括：
盖，其限定盖开口，所述盖开口可旋转地接收所述轴；
壳体，其联接到所述盖从而在其之间限定腔，所述壳体限定壳体开口，所述壳体开口可旋转地接收所述轴；以及
叶片，其布置在所述腔内且可滑动地接收在所述第一叶片开口内从而使所述叶片随所述轴旋转。
2.根据方案1所述的凸轮轴组件，其中所述机械真空泵布置在所述第一和第二凸轮之间。
3.根据方案1所述的凸轮轴组件，其中所述机械真空泵布置在所述第一和第二轴承支撑结构之间。
4.根据方案1所述的凸轮轴组件，其中所述机械真空泵包括：叶片滑块，其限定第二叶片开口，所述叶片可滑动地接收在所述第二叶片开口内且所述叶片滑块固定到所述轴上从而使得所述叶片滑块随所述轴旋转。
5.根据方案4所述的凸轮轴组件，其中所述叶片滑块包括第一端导向器和第二端导向器，所述第一端导向器可旋转地接收在所述盖开口内，所述第二端导向器可旋转地接收在所述壳体开口内。
6.根据方案5所述的凸轮轴组件，其中所述盖开口密封地与所述第一端导向器接合且所述壳体开口密封地与所述第二端导向器接合。
7.根据方案5所述的凸轮轴组件，其中所述叶片滑块压装在所述轴上。
8.根据方案1所述的凸轮轴组件，其中所述盖开口和所述壳体开口密封地与所述轴接合。
9.根据方案1所述的凸轮轴组件，进一步包括布置在所述轴内的注油结构以控制油流向所述机械真空泵。
10.根据方案9所述的凸轮轴组件，其中所述注油结构具有环形结构，其限定了孔。
11.一种发动机组件，包括：
发动机结构；以及
凸轮轴组件，其由所述发动机结构旋转支撑且包括：
轴，其限定第一和第二端且包括分布在所述第一和第二端之间的第一和第二凸轮以及第一和第二轴承支撑结构，所述轴限定第一叶片开口；以及
机械真空泵，其在所述第一和第二端之间的位置处联接到所述轴上，所述机械真空泵包括盖，所述盖限定盖开口，所述盖开口可旋转地接收所述轴；壳体，其联接到所述盖从而在其之间限定腔，所述壳体限定壳体开口，所述壳体开口可旋转地接收所述轴；以及叶片，其布置在所述腔内且可滑动地接收在所述第一叶片开口内从而使所述叶片随所述轴旋转。
12.根据方案11所述的发动机组件，其中所述机械真空泵布置在所述第一和第二凸轮之间。
13.根据方案11所述的发动机组件，其中所述机械真空泵布置在所述第一和第二轴承支撑结构之间。
14.根据方案11所述的发动机组件，其中所述机械真空泵包括：叶片滑块，其限定第二叶片开口，所述叶片可滑动地接收在所述第二叶片开口内且所述叶片滑块固定到所述轴上从而使所述叶片滑块随所述轴旋转。
15.根据方案14所述的发动机组件，其中所述叶片滑块包括第一端导向器和第二端导向器，所述第一端导向器可旋转地接收在所述盖开口内，所述第二端导向器可旋转地接收在所述壳体开口内。
16.根据方案15所述的发动机组件，其中所述盖开口密封地与所述第一端导向器接合且所述壳体开口密封地与所述第二端导向器接合。
17.根据方案11所述的发动机组件，其中所述盖开口和所述壳体开口密封地与所述轴接合。
18.根据方案11所述的发动机组件，进一步包括固定在所述发动机结构上的凸轮盖，所述壳体包括联接到所述凸轮盖的出口。
19.根据方案18所述的发动机组件，进一步包括布置在所述凸轮盖和所述出口之间的波纹管密封。
20.一种凸轮轴组件，包括：
轴，其限定第一和第二端且包括分布在所述第一和第二端之间的第一和第二凸轮以及第一和第二轴承支撑结构，所述轴限定第一叶片开口；以及
机械真空泵，其在第一和第二轴承支撑结构之间的位置处联接到所述轴，所述机械真空泵包括：
盖，其限定盖开口，所述盖开口可旋转地接收所述轴；
壳体，其联接到所述盖从而在其之间限定腔，所述壳体限定壳体开口，所述壳体开口可旋转地接收所述轴；
叶片滑块，其固定在所述轴上从而使所述叶片滑块随所述轴旋转，且所述叶片滑块限定第二叶片开口，所述叶片滑块包括第一端导向器和第二端导向器，所述第一端导向器可旋转地接收在所述盖开口内，所述第二端导向器可旋转地接收在所述壳体开口内；以及
叶片，其布置在所述腔内且可滑动地接收在所述第一和第二叶片开口内从而使所述叶片随所述轴旋转。
附图说明
此处描述的附图仅仅是示意性的，而不是用来以任何方式限制本公开的范围。
图1是发动机组件的示意性剖视图，发动机组件包括根据本公开的示例性凸轮轴组件；
图2是根据本公开的示例性凸轮轴组件的示意性透视图；
图3是图2的凸轮轴组件的一部分的示意分解透视图；
图4是图1的发动机组件的部分透视图；以及
图5是图1的发动机组件的部分剖视图。
在所有附图的若干视图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施方式
现在通过参考附图对本发明的例子进行更充分地描述。下面的描述本质上仅做为示范性的而并非意在限定本发明及其应用或使用。
提供示例性实施例从而全面、充分地向本领域技术人员传达公开的范围。阐述了许多特定细节以提供对本发明实施例的全面理解，例如特定部件、装置以及方法的例子。本领域技术人员将明显知道的是，不是必须运用这些特定细节，示例性实施例可以以多种不同的方式来体现并且不应被解释为对本发明范围的限定。在一些实施方式中，众所周知的工艺，众所周知的装置结构以及众所周知的技术不再详细地描述。
当提及一个元件或层在另一元件或层“上”、“接合到”、“连接到”或“联接到”另一元件或层时，它可以是直接在该另一元件或层上、接合、连接或联接到另一元件或层，或者可以存在插入元件或层。相反地，当提及一个元件“直接在另一元件或层上”、“直接接合到”、“直接连接到”或“直接联接到”另一元件或层时，可以不存在插入元件或层。用于表达元件间关系的其它词汇应以相似的方式来解释(例如，“在……之间”相对“直接在……之间”，“邻近”相对“直接邻近”等等)。这里所使用的术语“和/或”包括相关的列出项目中的一个或多个的任何和所有组合。
虽然术语第一、第二、第三等在这里可以用来描述不同的元件、部件、区域、层和/或区段，但是这些元件、部件、区域、层和/或区段不应当被这些术语所限定。这些术语可仅用以将一个元件、部件、区域、层或区段与另一元件、部件、区域、层或区段区分开。这里使用的例如“第一”、“第二”以及其它数值项术语并不意味着顺序或次序，除非上下文中有清楚的表示。因此，下文所论述的第一元件、部件、区域、层或区段可以称为第二元件、部件、区域、层或区段，只要不背离示例性实施例的教导。
参考图1，发动机组件20可包括发动机结构30，由发动机结构30旋转支撑的曲轴32，联接到曲轴32的一个或多个活塞34，旋转支撑在发动机结构30上的进气和排气凸轮轴组件36、38，阀升程组件44，至少一个进气阀46，以及至少一个排气阀50。一个或两个凸轮轴组件36、38可具有下面描述的凸轮轴组件100的结构。发动机结构30可包括发动机机体56和气缸盖54。发动机机体56可限定气缸孔58。发动机机体56中的气缸盖54和气缸孔58可协作以限定燃烧室60。在该非限定性例子中，发动机组件20显示为具有发动机结构30的双顶置凸轮轴发动机，发动机结构30具有旋转支撑进气和排气凸轮轴组件36、38的气缸盖54。然而，可以理解，本公开不限制为顶置凸轮轴构造。
图2，3显示了根据本公开的示例性凸轮轴组件100。凸轮轴组件100可包括从第一端103A延伸到第二端103B的轴102。轴102可以是中空管状结构且包括多个轴承支撑结构104和沿第一和第二端103A、103B之间的轴102布置的凸轮106。轴102可限定第一叶片开口108，该开口布置在第一和第二端103A、103B之间。轴承支撑结构104提供了轴承表面用于在发动机结构30内支撑凸轮轴组件100，例如气缸盖54。当凸轮轴组件100旋转时，凸轮106动作以打开进气和/或排气阀46、50。
凸轮轴组件100可进一步包括联接到轴102的机械真空泵110。机械真空泵110可布置在第一和第二端103A、103B之间。在一个非限定性例子中，机械真空泵110可布置在多个轴承支撑结构104的第一和第二轴承支撑结构140A、140B之间。进一步地，机械真空泵110可布置在多个凸轮106的第一和第二凸轮160A、160B之间。机械真空泵110可具有长方形或椭圆形状，且包括盖111，盖111联接到壳体113从而在其中限定腔119。盖111可限定盖开口112，用来可旋转地接收轴102。相似地，壳体113可限定壳体开口114，用来可旋转地接收轴102。在每个盖和壳体开口112、114内可存在密封和/或盖和壳体开口112、114尺寸可设计为密封地与轴102(或下面讨论的端部导向器116A、B)接合。壳体113可包括出口115，用于联接各种车辆系统以与机械真空泵110一起被供能。
叶片滑块116可布置在盖111和壳体113之间且限定第二叶片开口117。叶片滑块116可固定到轴102上从而使叶片滑块116和轴102一起旋转。通过非限定性例子，叶片滑块116可压装在轴102上。另外，叶片滑块116可固定在轴102上以使第一和第二叶片开口108、117对准。在非限定性例子中，叶片滑块116可包括第一和第二端部导向器116A、B。第一和第二端部导向器116A、B尺寸可设计从而使它们各自可旋转接收在盖开口112和壳体开口114内。采用这种方式，端部导向器116A、B可为机械真空泵110提供径向位置。
叶片118可布置在盖111和壳体113限定的腔119内，且可滑动地与第一和第二叶片开口108、117接合。叶片18可被滑动地接收，从而当轴102和叶片滑块116旋转时，叶片18可在第一和第二叶片开口108、117内自由滑动。采用这种方式，叶片118在盖111和壳体113限定的室内滑动和旋转从而在机械真空泵内产生真空。另外，注油结构119可布置在轴102内从而控制油流向机械真空泵110。仅为示例，注油结构119可以是环形结构，其限定孔口用于限制通过中空轴102提供给机械真空泵110的油。
现在参见图4-5，机械真空泵110的出口115可用于附接和密封在凸轮盖120上，凸轮盖附接至发动机结构30。采用这种方式，出口115可为机械真空泵110提供扭矩反作用。为了补偿运动和/或错位，可利用波纹管密封130来密封出口115和凸轮盖120之间的结合部分。波纹管密封130可包括第一环132以及第一环132内布置的第二环134。第一和第二环132、134可由弹性材料(诸如钢或其他金属)制成且用柔性弹性材料(诸如橡胶)包围。波纹管部分136可布置在第一和第二环132、134之间。波纹管部分136维持波纹管密封130和出口115之间的密封连接时可允许第一和第二环132、134之间的相对运动。

Claims (9)

1.一种发动机组件，包括：
发动机结构；以及
凸轮轴组件，其由所述发动机结构旋转支撑且包括：
轴，其限定第一和第二端且包括分布在所述第一和第二端之间的第一和第二凸轮以及第一和第二轴承支撑结构，所述轴限定第一叶片开口；以及
机械真空泵，其在所述第一和第二端之间的位置处联接到所述轴上，所述机械真空泵包括盖，所述盖限定盖开口，所述盖开口可旋转地接收所述轴；壳体，其联接到所述盖从而在其之间限定腔，所述壳体限定壳体开口，所述壳体开口可旋转地接收所述轴；以及叶片，其布置在所述腔内且可滑动地接收在所述第一叶片开口内从而使所述叶片随所述轴旋转。
2.根据方案1所述的发动机组件，其中所述机械真空泵布置在所述第一和第二凸轮之间。
3.根据方案1所述的发动机组件，其中所述机械真空泵布置在所述第一和第二轴承支撑结构之间。
4.根据方案1所述的发动机组件，其中所述机械真空泵包括：叶片滑块，其限定第二叶片开口，所述叶片可滑动地接收在所述第二叶片开口内且所述叶片滑块固定到所述轴上从而使所述叶片滑块随所述轴旋转。
5.根据方案4所述的发动机组件，其中所述叶片滑块包括第一端导向器和第二端导向器，所述第一端导向器可旋转地接收在所述盖开口内，所述第二端导向器可旋转地接收在所述壳体开口内。
6.根据方案5所述的发动机组件，其中所述盖开口密封地与所述第一端导向器接合且所述壳体开口密封地与所述第二端导向器接合。
7.根据方案1所述的发动机组件，其中所述盖开口和所述壳体开口密封地与所述轴接合。
8.根据方案1所述的发动机组件，进一步包括同定在所述发动机结构上的凸轮盖，所述壳体包括联接到所述凸轮盖的出口。
9.根据方案8所述的发动机组件，进一步包括布置在所述凸轮盖和所述出口之间的波纹管密封。
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