CN107201924B - 三级滑动可变凸轮 - Google Patents

Abstract

用于操作第一发动机阀和第二发动机阀的凸轮系统包括可平移的第一和第二滑动凸角总成。第一滑动凸角总成以高升程凸角、低升程凸角和零升程凸角中的一种来操作第一发动机阀。第二滑动凸角以高升程凸角或两个低升程凸角中的一个中的一种来操作第二发动机阀。移位桶具有配置成在第一方向上平移第一和第二滑动凸角总成的第一凹槽，和配置成在与第一方向相反的第二方向上平移第一和第二滑动凸角总成的第二凹槽。移位致动器具有第一销、第二销和第三销，其各自可选择性地致动成接合第一凹槽或第二凹槽。

Description

三级滑动可变凸轮

技术领域

本发明大体上涉及可变凸轮系统。

背景技术

凸轮轴是用于将旋转运动变换为线性运动的旋转机械连杆。某些内燃机利用凸轮轴来操作阀，该阀控制来自于汽缸的进气和排气。

发明内容

提供了一种用于操作第一发动机阀和第二发动机阀的凸轮系统。该凸轮系统包括第一滑动凸角总成和第二滑动凸角总成。

第一滑动凸角总成相对于第一发动机阀可平移，并且配置成以高升程凸角、低升程凸角和零升程凸角中的一种来操作第一发动机阀。第二滑动凸角总成相对于第二发动机阀可平移，并且配置成以高升程凸角或低升程凸角中的一种来操作第二发动机阀。

移位桶附接至第一滑动凸角总成和第二滑动凸角总成。该移位桶具有配置成在第一方向上平移第一滑动凸角总成和第二滑动凸角总成的第一凹槽，和配置成在与第一方向相反的第二方向上平移第一滑动凸角总成和第二滑动凸角总成的第二凹槽。

移位致动器具有第一销、第二销和第三销。第一销、第二销和第三销各自可选择性地致动成接合移位桶的第一凹槽和第二凹槽中的一个。

上述特征和优点以及本主题的其它特征和优点从某些最佳模式和用于实行所公开结构、方法或这二者的其它实施例的以下详述中能够容易显而易见。

附图说明

图1是用于车辆的凸轮系统的示意图，其说明以高升程状态可变地致动两个汽缸组的阀的两个滑动凸角总成。

图2是图1中所示的凸轮系统的移位桶中的第一移位凹槽和第二移位凹槽的示意圆周或解绕视图。

图3A是图1的凸轮系统的示意图，其说明将第二销激发至第一移位凹槽中的移位致动器。

图3B是说明源于图3A的低升程状态的示意图。

图4A是图1的凸轮系统的示意图，其说明将第一销激发至第一移位凹槽中的移位致动器。

图4B是说明源于图4A的汽缸停用状态的示意图。

图5A是图1的凸轮系统的示意图，其说明将第二销激发至第二移位凹槽中的移位致动器。

图5B是说明源于图5A的低升程状态的示意图。

图6A是图1的凸轮系统的示意图，其说明将第三销激发至第二移位凹槽中的移位致动器。

图6B是说明源于图6A的高升程状态的示意图。

具体实施方式

在附图中，所有几个图中相同参考标记尽可能对应于相同或类似部件。图1中示出了用于操作车辆(未示出)的至少一个第一发动机阀12和至少一个第二发动机阀14的凸轮系统10。第一发动机阀12和第二发动机阀14是在内燃机(未示出)的相应的第一和第二汽缸(未示出)或汽缸组内。所示的凸轮系统10也可以在单个汽缸上使用。

凸轮轴组件16由多个轴承18支撑，使得凸轮轴组件16可相对于汽缸组旋转。如本文所述，凸轮轴组件16的旋转可变地致动第一发动机阀12和第二发动机阀14以促进汽缸组内的燃烧和发动机对机械能的产生。附加轴承18可以结合至凸轮轴组件16中。

第一发动机阀12和第二发动机阀14是用于控制进入发动机的燃料和空气流的正时和量的提升阀。汽缸的结构，诸如阀座、汽缸壁等，在图中未加以示出。

虽然可关于具体应用或行业描述本发明，但是本领域技术人员将认识到本发明的更广泛实用性。本领域一般技术人员将认识到，诸如“上面”、“下面”、“向上”、“向下”等术语是描述性地用于图式，并且并不表示对如由所附权利要求书限定的本发明的范围的限制。诸如“第一”或“第二”的任何数字标记仅是说明性的，且决不旨在限制本发明的范围。

一个图中所示的特征可以与任何图中所示的特征组合、为该特征取代或由该特征修饰。除非另有说明，否则没有特征、元件或限制与任何其它特征、元件或限制互斥。另外，没有特征、元件或限制是操作所绝对需要的。图中所示的任何具体配置仅是说明性的且所示的具体配置并不限制权利要求书或说明书。

虽然已经参考包括火花点火和压缩点火发动机的内燃机的技术描述并说明了凸轮系统10，但是凸轮系统10的结构和功能也可在其它技术领域中使用。凸轮系统10可适用于任何凸轮驱动阀技术，包括用于控制其它流体或固体的流动的阀。例如，塑料模制设备可以利用固体或液体塑料至模具中的迭代注入。另外，凸轮系统10可以用于控制其它迭代结构、技术或组件，诸如致动制造装置。一般来说，凸轮从旋转移动提供迭代和可控物理致动，且凸轮系统10可以结合任何此类系统利用。

如图1中所示，凸轮系统10包括固定轴20，其可相对于第一发动机阀12和第二发动机阀14旋转，但是不能另外水平平移或垂直移动(如图中所见)。第一滑动凸角总成22相对于第一发动机阀12和固定轴20可平移，且第二滑动凸角总成24相对于第二发动机阀14和固定轴20可平移。第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24可以用花键连接或者键合以与固定轴20共同旋转。

第一滑动凸角总成22配置成以高升程凸角26、低升程凸角27和零升程凸角28中的一种来操作第一发动机阀12。第二滑动凸角总成24配置成以高升程凸角26或两个低升程凸角27中的任一个中的一种来操作第二发动机阀14，该两个低升程凸角施加基本上相同位移，并且在某些配置中可以组合为单个低升程凸角27。本文所述且图中所示的任何个别凸角可以在数值上称作第一、第二、第三等。

如本文所述，第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24的平移选择性地将高升程凸角26、低升程凸角27和零升程凸角28与第一发动机阀12和第二发动机阀14对准。具体凸角的对准选择性地改变第一发动机阀12和第二发动机阀14的移位。

凸角仅在图中示意地说明，使得所示的凸角仅表示第一发动机阀12和第二发动机阀14的相对最大位移。因此，高升程凸角26施加大于低升程凸角27的运动至第一发动机阀12和第二发动机阀14。零升程凸角28基本上没有施加升程至第一发动机阀12，使得可以选择性地停用第一发动机阀12。

第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24相对于第一发动机阀12和第二发动机阀14单独地可平移。然而，在所示配置中，第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24由移位桶30连接成共同平移，该移位桶附接至第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24。

基于高升程凸角26、低升程凸角27和零升程凸角28相对于第一发动机阀12和第二发动机阀14的对准，凸轮系统10以多种可变凸轮级或状态操作，包括：高升程状态、低升程状态和汽缸停用或主动燃料管理状态。每种操作状态改变进入第一汽缸组和第二汽缸组的空气和燃料的量，从而改变发动机的操作。

又参考图2，示出了移位桶30的圆周或解绕视图。图2的视图说明移位桶30，表现为其外部已经滚动至扁平平面上。如图2中所示且图1中部分可见，移位桶30具有结合至公共凹槽36中的第一凹槽32和第二凹槽34。

如图1中所示，移位致动器40固定地设置在移位桶30附近。移位致动器40具有第一销42、第二销44和第三销46。移位致动器40选择性地部署、激发或致动第一销42、第二销44和第三销46，从而接着可以接合移位致动器30的第一凹槽32和第二凹槽34中的一个。

第一凹槽32和第二凹槽34配置成以相反方向作用。因此，将一个销激发至第一凹槽32中使第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24在第一方向上平移(如图中所说明，向左)；且将一个销激发至第二凹槽34中使第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24在相反方向上平移(如图中所说明，向右)。在所示配置中，移位致动器40是用于所有第一发动机阀12和第二发动机阀14的单个致动器，而非具有与第一汽缸组有关的一个致动器和与第二汽缸组有关的另一个致动器。

现在参考图3A至6B且继续参考图1至2，示出了凸轮系统10的附加视图，其说明移位致动器40与移位桶30之间的相互作用以将凸轮系统10置于三种状态中的一种状态中。基于第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24的位置，凸轮系统10以高升程状态、低升程状态或汽缸停用状态操作。

在高升程状态中，第一滑动凸角总成22以高升程凸角26致动第一发动机阀12，且第二滑动凸角总成24以高升程凸角26致动第二发动机阀14。在低升程状态中，第一滑动凸角总成22以低升程凸角27致动第一发动机阀12，且第二滑动凸角总成24以低升程凸角27致动第二发动机阀14。在汽缸停用状态中，第一滑动凸角总成22以零升程凸角28致动第一发动机阀12，且第二滑动凸角总成24以低升程凸角27致动第二发动机阀14。

图3A示出处于高升程状态中但移位致动器40将第二销44激发至第一移位凹槽32中的凸轮系统10。因此，第二销44和第一移位凹槽32将使得第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24平移至左侧(如图中所见)。图3B示出图3A中所示的致动结果。在图3B中，凸轮系统10已经通过致动移位致动器40的第二销44而置于低升程状态中。

在第二销44通过第一移位凹槽32移动至公共移位凹槽36(发生在凸轮组件16的大约一次旋转期间)之后，第二销44从移位桶30缩回或弹出。公共凹槽36可以包括配置成释放或推开与其接合的任何销的缩回特征，诸如斜面或其它结构。例如且无限制，公共凹槽36的端部(在底部处，如图2中所见)可以使公共凹槽36渐缩或倾斜至零深度，使得销接着将靠在移位桶30的表面上。

替代地或结合公共凹槽36中的缩回特征，移位致动器40可以配置成缩回已经部署至移位桶30中的任何销。例如且无限制，复位弹簧可以将第一销42、第二销44和第三销46持续地偏置返回至移位致动器40中，使得销的致动或部署仅在施用有与弹力相反的致动力时才能继续进行。

图4A示出处于低升程状态中但移位致动器40将第一销42激发至第一移位凹槽32中的凸轮系统10。因此，第一销42和第一移位凹槽32将使得第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24平移至左侧(如图中所见)。图4B示出图4A中所示的致动结果。

在图4B中，凸轮系统10已经通过致动移位致动器40的第一销42而置于汽缸停用状态中。注意在汽缸停用状态中，第一发动机阀12处于零升程或位移处，使得第一汽缸组不产生任何机械能。然而，第二发动机阀14处于低升程或位移处，使得第二汽缸组产生机械能。

图5A示出处于汽缸停用状态中但移位致动器40将第二销44激发至第二移位凹槽34中的凸轮系统10。因此，第二销44和第二移位凹槽34将使得第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24平移至右侧(如图中所见)。图5B示出图5A中所示的致动结果。

在图5B中，凸轮系统10已经通过致动移位致动器40的第二销44而置于低升程状态中。注意，将第二销44激发至第一移位凹槽32或第二移位凹槽34中造成凸轮系统10以低升程状态操作。

图6A示出处于低升程状态中但移位致动器40将第三销46激发至第二移位凹槽34中的凸轮系统10。因此，第三销46和第二移位凹槽34将使得第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24平移至右侧(如图中所见)。图6B示出图6A中所示的致动结果。在图6B中，凸轮系统10已经通过致动移位致动器40的第三销46而置于高升程状态中。

如由图5A至6B所说明，将移位致动器40的第二销44和第三销46连续致动至第二移位凹槽34中使凸轮系统10经由低升程状态从汽缸停用状态移动至高升程状态。类似地，如由图3A至4B所说明，将移位致动器40的第二销44和第一销42连续致动至第一移位凹槽32中使凸轮系统10经由低升程状态从高升程状态移动至汽缸停用状态。

图1示意地说明具有与移位致动器40(如图1中所说明)通信的控制系统10或控制器50的凸轮系统10。控制器50配置成指令移位致动器40致动第一销42、第二销44和第三销46中的一个。控制器50还可以监测凸轮系统10的当前状态，且确定哪个状态目前对于车辆的操作而言是优选的涉及到该控制器。

控制器50可以表示车辆10的整个控制和计算架构，或可以专用于凸轮系统10。控制器50包括足够多存储器和处理能力来从所有系统接收信号输入以及将命令、数据或指令输出至所有系统，控制器50通过所有系统来发出命令或监测。

控制器50是配置(即，构造和编程)为调节车辆的系统和部件的电子装置。控制器50可以配置为中央处理单元(CPU)，其也配置成调节发动机或其它原动机的操作。替代地，控制器50可以是仅用于本文所讨论的系统的专用控制器。控制器50包括存储器，其中的至少某些是有形且非暂时性的。存储器可以是参与提供计算机可读数据或程序指令的任何可记录介质。此介质可以呈许多形式，包括但不限于非易失性介质和易失性介质。

用于控制器50的非易失性介质可以包括(例如)光盘或磁盘和其它持久存储器。易失性存储器可以包括(例如)可以构成主存储器的动态随机访问存储器(DRAM)。此类指令可以由一种或多种传输介质(包括同轴电缆、铜线和光纤(包括具有耦合至计算机的处理器的系统总线的导线))传输。控制器50的存储器还可以包括软盘、软磁盘、硬盘、磁带、任何其它磁性介质、CD-ROM、DVD、任何其它光学介质等。控制器50可被配置或配备有其它所需计算机硬件，诸如高速时钟；必需品模数(A/D)和数模(D/A)电路；输入输出电路和装置(I/O)；以及合适的信号调节和缓存电路。控制器50需要或从而可存取的任何算法可以存储在存储器中并且自动地执行以提供所需功能。

凸轮系统10还可以包括与移位致动器40和控制器50(如图1中所说明)通信的传感器52。传感器52配置成确定第一销42、第二销44和第三销46中的一个是否已经致动，并且可以是(例如且无限制)霍尔效应传感器。单个致动器40可以允许凸轮系统仅使用单个传感器52，而不使用与第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24中的每一个相关联的多个传感器。

在许多配置中，可能难以确定第一滑动凸角总成22和第二滑动凸角总成24的确切位置或第一发动机阀12和第二发动机阀14的位移量。这可能导致不确定性，尤其在一个销激发但未能接合第一移位凹槽32或第二移位凹槽34或一个销被命令激发但并未激发的时候。

凸轮系统10的具体操作状态可以是已知的或基于迭代而确定，使得控制器50记录来自于基准点的每个状态转变。替代地，凸轮系统10可以通过绝对方法确定操作状态，使得控制器50通过例如操作发动机的状态来确定或了解操作状态。

第二销44的成功激发和接合总是将凸轮系统10置于低升程状态中，这与先前操作状态无关。因此，第二销44可以连续地激发以确保凸轮系统10处于已知状态中(在某种程度上如同起始位置)。注意，第二销44在凸轮系统10已经在低升程状态中时激发可造成第二销44仅仅撞击移位桶30或公共凹槽36，这不能将凸轮系统10移动远离低升程状态。

详述和附图或图支持并且描述本文所讨论的主题。虽然已经详细地描述了某些最佳模式和其它实施例，但是也存在各种替代性设计、配置和实施例。

Claims (9)

1.一种用于操作用于进气的第一发动机阀和第二发动机阀的凸轮系统，其包括：

第一滑动凸角总成，其相对于所述第一发动机阀可平移，其中所述第一滑动凸角总成配置成以第一高升程凸角、第一低升程凸角和零升程凸角中的一种来操作所述第一发动机阀；

第二滑动凸角总成，其相对于所述第二发动机阀可平移，其中所述第二滑动凸角总成配置成以第二高升程凸角、第二低升程凸角和第三低升程凸角中的一种来操作所述第二发动机阀；

移位桶，其附接至所述第一滑动凸角总成和所述第二滑动凸角总成，其中所述移位桶具有配置成在第一方向上平移所述第一滑动凸角总成和所述第二滑动凸角总成的第一凹槽，和配置成在与所述第一方向相反的第二方向上平移所述第一滑动凸角总成和所述第二滑动凸角总成的第二凹槽；以及

具有第一销、第二销和第三销的移位致动器，所述销中的每一个可选择性地致动成接合所述移位桶的所述第一凹槽和所述第二凹槽中的一个，

其中所述第一滑动凸角总成和所述第二滑动凸角总成配置成以按照以下一种状态来选择性地操作所述凸轮系统：

高升程状态，其中所述第一滑动凸角总成以所述第一高升程凸角致动所述第一发动机阀，且所述第二滑动凸角总成以所述第二高升程凸角致动所述第二发动机阀；

低升程状态，其中所述第一滑动凸角总成以所述第一低升程凸角致动所述第一发动机阀，且所述第二滑动凸角总成以所述第二低升程凸角致动所述第二发动机阀；以及

汽缸停用状态，其中所述第一滑动凸角总成以所述零升程凸角致动所述第一发动机阀，且所述第二滑动凸角总成以所述第三低升程凸角致动所述第二发动机阀，

其中通过所述第一滑动凸角总成和第二滑动凸角总成连续向左平移实现经由低升程状态从高升程状态至汽缸停用状态的切换；并且

其中通过所述第一滑动凸角总成和第二滑动凸角总成连续向右平移实现经由低升程状态从汽缸停用状态至高升程状态的切换。

2.根据权利要求1所述的凸轮系统，其中致动所述移位致动器的所述第二销将所述凸轮系统置于所述低升程状态中。

3.根据权利要求2所述的凸轮系统，其中致动所述移位致动器的所述第一销将所述凸轮系统从所述低升程状态移动至所述汽缸停用状态。

4.根据权利要求3所述的凸轮系统，其中致动所述移位致动器的所述第三销将所述凸轮系统从所述低升程状态移动至所述高升程状态。

5.根据权利要求4所述的凸轮系统，其中连续地致动所述移位致动器的所述第二销和所述第一销将所述凸轮系统从所述高升程状态移动至所述汽缸停用状态。

6.根据权利要求5所述的凸轮系统，其中连续地致动所述移位致动器的所述第二销和所述第三销将所述凸轮系统从所述汽缸停用状态移动至所述高升程状态。

7.根据权利要求6所述的凸轮系统，其进一步包括：

控制器，其与所述移位致动器通信并且配置成指令所述移位致动器致动所述第一销、所述第二销和所述第三销中的一个。

8.根据权利要求7所述的凸轮系统，其进一步包括：

霍尔效应传感器，其与所述移位致动器通信并且配置成确定所述第一销、所述第二销和所述第三销中的一个是否已致动。

9.根据权利要求1所述的凸轮系统，其进一步包括：

控制器，其与所述移位致动器通信并且配置成指令所述移位致动器致动所述第一销、所述第二销和所述第三销中的一个；以及

霍尔效应传感器，其与所述移位致动器通信并且配置成确定所述第一销、所述第二销和所述第三销中的一个是否已致动。

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