CN109312639B - 利用液压逻辑元件的可变凸轮正时移相器 - Google Patents

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Abstract

公开了一种可变凸轮正时移相器装置(201)，包括：具有至少一个叶片的转子(3)；共轴地围绕转子的定子(7)，具有用于接收转子的至少一个叶片的至少一个凹槽(9)，其中，至少一个叶片将至少一个凹槽分成第一室(11)和第二室(13)；和控制组件，用于调节从第一室(11)到第二室(13)的液压流体流动，反之亦然。控制组件包括：凸轮扭矩致动控制阀(17)，其包括：阀体(22)和液压梭元件(HSE)(25)。HSE相应于在第一或第二室中的过压在两个位置之间穿梭。这些两个位置中的每一个放置在各室之间的流动。布署阻挡装置(37)阻挡HSE(25)达到两个位置中的一个，从而允许在两个室(13、15)之间的单向流动。通过择时布署阻挡装置(37)，可以控制流动的方向。也公开了控制凸轮轴正时的方法，以及包括所公开的可变凸轮正时移相器装置的内燃机和车辆。

Description

利用液压逻辑元件的可变凸轮正时移相器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的可变凸轮正时移相器装置，以及一种使用这种可变凸轮正时移相器控制内燃机中凸轮轴的正时的方法。本发明还涉及包括这种可变凸轮正时移相器装置的内燃机和车辆。
背景技术
内燃机中的阀用于调节向发动机缸的吸进和排放气体的流动。内燃机中的吸进和排放阀的打开和关闭经常由一个或多个凸轮轴驱动。由于所述阀控制空气进入到发动机缸中以及从废气发动机缸排放的流动，因此在缸活塞的每个冲程期间它们在适当的时间处打开和关闭是至关重要的。出于这个原因，每个凸轮轴经常经由同步带或正时链由曲轴驱动。然而，最佳阀正时的变化取决于许多因素，诸如发动机负荷。在传统的凸轮轴装置中，阀正时由凸轮轴和曲轴的关系固定地确定，也因此正时在整个发动机操作范围内不是优化的，导致性能受损、燃料经济性降低和/或更多排放。因此，已经开发了根据发动机条件改变阀正时的方法。
一种这样的方法是液压可变凸轮移相(hVCP)。hVCP是通过允许对发动机阀重叠和正时进行连续和广泛设定来提高整体发动机性能的最有效策略之一。因此，它已成为现代压缩点火和火花点火发动机中常用的技术。
油压致动和凸轮扭矩致动的液压可变凸轮移相器在本领域中是已知的。
油压致动的hVCP设计包括转子和定子，分别安装到凸轮轴和凸轮链轮。液压油经由油控制阀供给到转子。当开始移相时，油控制阀定位成将油流引导到形成在转子和定子之间的提前室，或者形成在转子和定子之间的延迟室。提前室和延迟室之间的产生的油压差使转子相对于定子旋转。取决于所选择的油控制阀的位置，这可以提前或延迟凸轮轴的正时。
油控制阀是三位置滑阀，其可以居中定位，即与凸轮轴共轴，或远程地定位，即作为hVCP装置的非旋转部件。该油控制阀由可变力螺线管(VFS)调节，该可变力螺线管相对于旋转凸轮移相器静止(当油控制阀居中安装时)。可变力螺线管和滑阀具有三个操作位置：一个用于向提前室提供油、一个用于向延迟室提供油、一个用于向两个室再填充油(即保持位置)。
已建立的油压驱动的hVCP技术在改变阀正时中是有效的，但具有相对慢的移相速度和高油耗。因此，hVCP技术的最新迭代利用称为凸轮扭矩致动(CTA)的技术。随着凸轮轴旋转，凸轮轴上的扭矩以正弦方式在正扭矩和负扭矩之间定期性地变化。凸轮扭矩变化的确切周期、幅度和形状取决于许多因素，包括由凸轮轴调节的阀的数量和发动机旋转频率。正扭矩抵抗凸轮旋转，而负凸轮扭矩有助于凸轮旋转。凸轮扭矩致动的移相器利用这些定期性扭矩变化使转子沿所选方向旋转，从而提前或延迟凸轮轴正时。原则上它们作为“液压棘轮”操作，允许流体在单个方向中从一个室流动到另一个室，这是由于作用在室中的油上的扭矩以及引起定期性的压力波动。由止回阀阻止流体的反向流动。因此，在扭矩在相关方向中作用的每个周期，转子将相对于定子旋转地移位，但是当扭矩定期性地在相反方向中作用时，转子将保持静止。以这种方式，转子可以相对于定子旋转，并且凸轮轴的正时可以提前或延迟。
因此，凸轮扭矩致动系统需要将止回阀定位在转子内侧，以实现“液压棘轮”效应。经常使用三位置滑阀实现将油流引导至提前室、延迟室或两者都有/两者都不(在保持位置中)。该滑阀可以居中定位，即与凸轮轴共轴，或者远程地定位，即作为凸轮移相装置的非旋转部件。经常使用可变力螺线管将三位置滑阀移动到三个操作位置中的每一个。
专利申请US2008/0135004描述了一种移相器，其包括壳体、转子、移相器控制阀(阀芯)和调节压力控制系统(RCPS)。移相器可以是凸轮扭矩致动的移相器或油压致动的移相器。RPCS具有控制器，该控制器基于发动机参数向直接控制压力调节器阀提供设定点、期望角度和信号。直接控制压力调节器阀将供应压力调节到控制压力。所述控制压力将移相器控制阀芯移动到三个位置中的一个，提前、延迟和零，与供应的压力成比例。
仍然需要改进的凸轮正时移相器装置。特别地，仍然需要一种凸轮正时移相器装置以适用于商用车辆，与乘用车相比，其经常承受较重的发动机负荷和较长的服务寿命。
发明内容
本发明的发明人已经识别了现有技术中的一系列缺点，特别是涉及在商用车辆中使用现有凸轮移相器装置。已经发现，现有系统中的油控制阀(OCV)的三位置滑阀必须被精确调节，也因此对可能将阀芯堵塞在单个位置的杂质敏感。由于需要三位调节，必须能够精确调节与油控制阀一起使用的螺线管或压力调节器以提供变化的力，以便获得三个位置。这给系统增加了相当大的机械复杂性，使其更加昂贵、对杂质更敏感并且不那么鲁棒(robust)。它还使控制凸轮移相器的路线更加复杂。
已经观察到，当油控制阀是螺线管驱动的并且居中安装时，螺线管销和油控制阀之间的接触是非静止的，因为油控制阀旋转而螺线管销静止。这种滑动接触磨损接触表面，并且长期来看影响油控制阀的位置准确度，这会影响凸轮移相器性能。可变力螺线管本身的准确度也必须保持高，以确保对OCV的精确控制。
此外，现有凸轮移相器装置的漏油也是一个问题。油控制阀内侧的交叉端口泄漏导致油从液压回路中逸出，并且由于系统刚度降低而增加凸轮轴振荡。这种泄漏还影响凸轮移相器装置的油耗。已经观察到，用于调节油流动的三位置滑阀提供了许多不同的泄漏路径，以使油从凸轮移相器室逸出。最值得注意的是最靠近可变力螺线管的滑动接触表面，其中，阀是螺线管驱动的，以及连接到通气口的端口。随着凸轮移相器室内侧的压力增加，这种泄漏增加，这是因为系统中的所有压力尖峰必须被油控制阀吸收。这些压力尖峰又取决于凸轮轴扭矩，且对于商用车辆可能超过50巴。重型车辆中的凸轮轴扭矩更高，导致更高的压力尖峰和甚至更多的泄漏。
已经观察到，利用远程安装的油控制阀的现有凸轮移相系统遭受甚至更大的系统泄漏，因为来自凸轮移相器的压力尖峰在到达油控制阀之前必须传递通过凸轮轴轴颈轴承，因此增加了轴承泄漏。
此外，已经发现现有凸轮扭矩致动的移相系统的转子非常紧凑和复杂。必须将特殊设计的止回阀安装在转子中，以便与油控制阀配合使用。这种止回阀不如传统的止回阀耐用，并增加了额外的费用。而且，转子需要复杂的内部液压管道系统。由于这些要求，凸轮扭矩致动的凸轮移相器的制造需要特殊工具和组装。
因此，本发明的一个目的是提供一种利用凸轮扭矩致动的可变凸轮正时移相器装置，其比已知的凸轮扭矩致动的凸轮移相器机械上更简单、更鲁棒并且更不易于漏油。
该目的由根据所附权利要求的可变凸轮正时移相器装置来实现。
可变凸轮正时移相器装置包括：
具有至少一个叶片的转子，所述转子布置成连接到凸轮轴；
共轴围绕转子的定子，其具有至少一个凹槽，所述凹槽用于接收转子的至少一个叶片并允许转子相对于定子的旋转运动，所述定子具有布置成用于接受驱动力的外周缘；
其中，至少一个叶片将所述至少一个凹槽分成第一室和第二室，所述第一室和所述第二室布置成接收承受压力的液压流体，其中，将液压流体引入到第一室中引起转子相对于定子在第一旋转方向中移动，并且将液压流体引入到第二室中引起转子相对于定子在第二旋转方向中移动，第二旋转方向与第一旋转方向相反；和
控制组件，用于调节液压流体从第一室到第二室的流动，反之亦然；
其特征在于，所述控制组件包括：
居中位于转子和/或凸轮轴内的凸轮扭矩致动件(CTA)控制阀，所述CTA控制阀包括阀体，所述阀体具有与第一室流体连通的第一端口、与第二室流体连通的第二端口、以及布置在阀体中的液压梭元件；和
与阀体一起布置的阻挡装置；
其中，液压梭元件配置成：由第一室中的过压在第一方向中被移动到第一关闭位置，以及由第二室中的过压在第二方向中被移动到第二关闭位置；
由此，在第一关闭位置中，液压梭元件与阀体的内壁或位于阀体中的阀座一起形成密封，从而阻止流体从第一室流动到第二室；以及
由此，在第二关闭位置中，液压梭元件与阀体的内壁或位于阀体中的阀座一起形成密封，从而阻止流体从第二室流动到第一室；并且
其中，所述阻挡装置包括至少一个阻挡元件，所述阻挡元件可在脱离接合位置和接合位置之间布署，其中，所述至少一个阻挡元件在接合位置中，配置成阻止所述液压梭移动到所述第一关闭位置或第二关闭位置，这取决于当布署阻挡装置时液压梭元件的位置，由此，液压梭元件配置为在第一关闭位置和第二打开位置之间移动或者在第二关闭位置和第一打开位置之间移动，所述第一关闭位置响应于第一室中的过压，所述第二打开位置响应于第二室中的过压，所述第二关闭位置响应于第二室中的过压，所述第一打开位置响应于第一室中的过压；
由此，在第二打开位置中，液压梭元件允许流体从第二室流动到第一室；和
由此，在第一打开位置中，液压梭元件允许流体从第一室流动到第二室。
所描述的可变凸轮正时移相器装置可用于通过阻挡装置的布署进行正时来提供凸轮移相，以允许方向性流体在期望的方向中从一个室流动到另一个室，同时阻止在相反的不期望方向中的流动。
以这种方式构造的可变凸轮正时移相器装置具有许多优点。它结构简单，只需一个简单的开/关阀或螺线管阀即可控制凸轮移相器。与其他凸轮扭矩致动的凸轮移相器相比，由于较不复杂和/或灵敏度较低的液压部件，凸轮移相器更鲁棒。仅使用结构上鲁棒的开/关致动件和避免通过凸轮轴轴承传递压力尖峰意味着油逃逸路径更少并且油耗更低。阀或螺线管阻塞的风险降低，因为所使用的任何致动阀或螺线管仅需要两个位置，即开/关，这意味着可以使用更大的致动力和/或更强的返回机构。由于不需要中间位置准确度，因此可以使用更鲁棒的螺线管。类似地，不需要精细的多压调节来致动阻挡装置。止回阀可以安装在凸轮移相器的外部(即不安装在转子叶片中)，因此允许使用更加成熟和鲁棒的止回阀。另一个优点是转子部件与油驱动的凸轮移相器具有更大的相似性，其比已知的凸轮扭矩致动凸轮移相器制造成本更低。
液压梭元件布置成响应于第一室和第二室之间的压力差而沿着阀体的纵向轴线以平移运动方式而移动。这允许CTA控制阀由传统的阀元件构成，诸如盘形或球阀构件和相应的阀座。因此，可以使用成熟的、鲁棒的部件。
CTA控制阀可包括阀体，所述阀体具有布置在阀体的第一端处的第一端口和布置在阀体的第二端处的第二端口，其中，第一阀座在阀体中布置在第一端和本体的中间部分之间，以及第二阀座在阀体中布置在本体的中间部分和第二端之间。这种CTA控制阀可包括液压梭元件，该液压梭元件包括：布置在第一端和第一阀座之间并且布置成能够与第一阀座形成密封的第一阀构件、布置在第二阀座和第二端之间并且布置成能够与第二阀座形成密封的第二阀构件、以及穿过第一阀座和第二阀座并且布置成将第一阀构件附接到第二阀构件的阀杆，其中，阀杆的长度使得当第一阀构件与第一阀座形成密封时，第二阀构件不能坐落在第二阀座上，并且反之亦然，当第二阀构件与第二阀座形成密封时，第一阀构件不能坐落在第一阀座上。
以这种方式形成的CTA控制阀类似于串联连接并面向相反方向的两个止回阀，其中，一个止回阀的阀构件附接到另一个，使得一个阀构件的作用影响另一个阀构件。由于止回阀是成熟的可靠技术，因此基于这种止回阀的CTA控制阀也应该鲁棒且可靠的。
阻挡装置可以是如下的一种阻挡装置，包括：
缸，具有与第一室流体连通的第一端和与第二室流体连通的第二端；
缸构件，布置在缸中并且布置成在沿着缸的纵向轴线的方向中在第一缸位置和第二缸位置之间可移动，每当液压梭元件在第一关闭位置中时，由流体压力将缸构件移动到所述第一缸位置，每当液压梭元件在第二关闭位置中时，由流体压力将缸构件移动到所述第二缸位置，其中，缸构件布置成：在第一缸位置或第二缸位置中时，每当布署阻挡装置时，可在相对于缸的纵向轴线的径向方向中移动；
第一阻挡元件，布置成：每当布署阻挡装置且缸构件在第二位置中时，由缸构件的径向运动将第一阻挡元件可移动到接合位置，其中，接合位置阻挡液压梭元件获得第一关闭位置；
第二阻挡元件，布置成：每当布署阻挡装置且缸构件在第一位置中时，由缸构件的径向运动将第二阻挡元件可移动到接合位置，其中，接合位置阻挡所述液压梭元件获得第二关闭位置。
通过使用流体压力沿着缸的长度移动缸构件(诸如活塞或球)来操作这种阻挡装置。这提供了一种有效的模式，即选择性地阻挡液压梭元件的单个关闭位置，而允许另一关闭位置，从而获得沿所需方向的单向流动。
液压梭元件可以布置成响应于第一室和第二室之间的压力差通过围绕阀体的中央旋转轴线的旋转运动而移动。因此，CTA控制阀可以类似于微型凸轮移相器转子-定子装置，允许应用许多相同的原理和制造技术。
液压梭元件可包括两个或更多个空腔，所述空腔布置成在接合时接收所述至少一个阻挡元件。因此，通过以这种方式形成梭元件，仅需要单个阻挡元件，也因此不需要用于选择性地布署两个阻挡元件中的一个的装置。因此，简化了CTA控制阀的整体设计并且使用了更少的移动部件。
所述至少一个阻挡元件可以由增加的外部液压、由增加的外部气动压力或由螺线管的激励来布署。因此，包括远程致动的各种技术可用于致动CTA控制阀。
所述至少一个阻挡元件可以通过增加的外部液压来布署，并且所述外部液压可以由远离凸轮正时移相器装置的任何旋转部件定位的螺线管控制的致动器来调节。因此，通过将致动器重新定位到可用空间的位置，可以避免使用庞大的中央螺线管并且在内燃机内的适当位置处节省空间。螺线管控制的致动器可以是3/2路开/关螺线管阀，其具有与增加的流体压力源流体连通的进入端口、与阻挡装置流体连通的排出端口、以及通气端口，其中，螺线管阀的初级状态是非激励状态，阻止从增加的流体压力源到阻挡装置的流体连通，并允许从阻挡装置到通气端口的流体连通，并且其中，螺线管阀的次级状态是激励状态，允许从增加的流体压力源到阻挡装置的流体连通并且布署所述至少一个阻挡元件。这种螺线管阀易于获得、成熟且足够鲁棒，以在商用和重型车辆应用中提供可靠的服务。螺线管阀可以是提升阀型，这实际上消除了阀堵塞的风险。
螺线管控制的致动器可包括布置在筒中的螺线管驱动的柱塞，所述筒布置成与阻挡装置流体连通，其中，螺线管驱动的柱塞的初级状态是缩回的非激励状态，并且螺线管驱动的柱塞的次级状态是是延伸的激励状态，延伸的状态增加了阻挡装置处的流体压力并且布署所述至少一个阻挡元件。因此，先导阀的致动压力不需要取决于车辆的系统油压。利用缸致动器，如果需要，可以将致动压力设计为高于油系统压力或更低。这允许更大的系统鲁棒性。
增加的流体压力源可以布置成经由再填充通道与第一室和/或第二室流体连通。因此，凸轮移相器装置中的流体压力可以保持在适当的水平，实现适当的刚度，并且可以使凸轮轴振动最小化。
液压流体可以是液压油。在凸轮轴移相器装置中使用液压油是成熟的且可靠的。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于内燃机中的控制凸轮轴的正时的方法，所述内燃机包括如上所述的可变凸轮正时移相器装置。该方法包括以下步骤：
i.提供可变凸轮正时移相器装置，其具有在脱离接合位置中的阻挡装置，从而阻止第一室和第二室之间的流体连通；
ii.在某一时刻布署阻挡装置以与液压梭元件在第一位置中一致，从而液压梭元件接合至少一个阻挡元件以阻挡第二位置；或者在某一时刻布署阻挡装置以与液压梭元件在第二位置中一致，从而液压梭元件接合至少一个阻挡元件以阻挡第一位置；
iii.保持阻挡装置的布署，从而允许流体由于凸轮轴扭矩而在第一室和第二室之间沿单一方向定期性地流动，并且阻止流体在相反方向中流动，从而使转子相对于定子在选择的方向中旋转；
iv.一旦获得转子相对于定子的期望旋转，就使阻挡装置脱离接合，从而阻止第一室和第二室之间的进一步流体连通。
该方法提供了一种控制凸轮轴移相的简单、可靠的方法，仅需要控制单个开/关致动器，并且当在所需方向中开始移相时仅需要单个简单的正时致动。
根据另一方面，提供了一种内燃机，其包括如上所述的可变凸轮正时移相器装置。
根据又一方面，提供了一种车辆，其包括如上所述的可变凸轮正时移相器装置。
在下面参考附图的详细描述中限定了其他方面、目的和优点。
附图说明
为了理解本发明及其进一步的目的和优点，下面给出的详细描述可以与附图一起阅读，其中，相同的附图标记表示各个图中的类似项，并且其中：
图1示意性地示出了根据本公开的可变凸轮正时移相器装置的一个实施方式。
图2a示意性地示出了在第一关闭状态中的可变凸轮正时移相器装置的一个实施方式。
图2b示意性地示出了在第二关闭状态中的可变凸轮正时移相器装置的一个实施方式。
图2c示意性地示出了当在第二关闭状态期间致动阻挡装置时可变凸轮正时移相器装置的一个实施方式。
图2d示意性地示出了在第一打开状态中的可变凸轮正时移相器装置的一个实施方式。
图3示出了根据本公开用于控制内燃机中凸轮轴的正时的方法的过程流程图。
图4示意性地示出了包括内燃机的车辆，该内燃机包括根据本公开的可变凸轮正时移相器装置。
具体实施方式
本发明基于以下认识：包括被动地移动响应于凸轮移相器的第一和第二室上的压力差的阀构件(“液压梭元件”)的阀可以用于在两个方向中控制凸轮扭矩致动的凸轮移相。
凸轮轴经受的扭矩定期性地在正扭矩和负扭矩之间交替，所述正扭矩延迟凸轮轴旋转，所述负扭矩促进凸轮轴旋转。该定期性交替的扭矩又导致第一室和第二室之间的定期性交替的压力差，使得最初在第一室中存在过压，然后在第二室中存在过压，然后在第一室中存在过压，然后在第二室中存在过压，等等以此类推。如果两个室流体连通，则流体将从较高压力室流动到较低压力室，即流动方向将定期性地交替。传统的凸轮扭矩致动(CTA)的凸轮移相器通过提供在第一室和第二室之间的两个分开的单向流动路径来利用该交替压力：仅允许从第一室流动到第二室的第一路径，以及仅允许沿相反方向，即从第二室流动到第一室，的流动的第二路径。通过打开这些流动路径中的一个而关闭另一个，交替的压力差通过“液压棘轮”效应导致从一个室到另一个室在单向中的流动。
本发明的凸轮正时移相器装置包括：转子、共轴地围绕转子的定子、以及控制组件。
凸轮移相器转子布置成连接到内燃机的凸轮轴。这可以是进气门凸轮轴、排气门凸轮轴或发动机中的任何其他凸轮轴，诸如组合的进气/排气凸轮轴。转子具有至少一个叶片，但是优选地可以具有多个叶片，例如三个、四个、五个或六个叶片。用于将油通进出控制组件的导向阀的分开的油通道设置在至少一个叶片的每一侧处，但是优选地在每个叶片的每一侧处。
定子布置成用于接收驱动力。这可以例如通过将定子连接到凸轮链轮，该凸轮链轮经由同步带从曲轴吸收驱动力。定子也可以在结构上与凸轮链轮集成。定子共轴地围绕转子并且具有至少一个凹槽，所述凹槽用于接收转子的至少一个叶片。实际上，定子具有与转子叶片的数量相同数量的凹槽。定子中的凹槽多少比转子叶片大，这意味着当转子定位在定子中且叶片居中定位在凹槽中时，在每个转子的每侧处形成室。这些室的特征在于第一室，当填充有液压油时相对于定子沿第一方向旋转转子，以及第二室，当填充液压油时相对于定子沿第二方向旋转转子。
本公开的控制组件包括凸轮扭矩致动(CTA)控制阀和与阀体结合布置的阻挡装置。
在阀被称为“开/关”的情况下，这指的是阀仅具有两种状态：打开状态和关闭状态。然而，这种阀可具有两个以上的端口。例如，3/2路开/关阀有三个端口和两个状态。这种阀经常在打开时连接两个流动端口，并且在关闭时将流动端口中的一个连接到通气/排放端口。
在阀被称为“常态关闭/打开/开/关”的情况下，这指的是未致动时阀的状态。例如，常态打开的螺线管阀在未被致动/激励时保持在打开位置中，经常使用诸如弹簧复位件的返回件。当常态打开的螺线管阀被致动/激励时，螺线管以足以克服保持阀打开的返回件的力的力作用，也因此关闭阀。在取消致动/取消激励时，返回件使阀返回打开状态。
在说明各部件在“流体连通”中或者在各部件“之间”允许或阻止流动的情况下，该流动应被解释为不一定是方向性的，即流动可以在任一方向中进行。单个方向中的方向性流动表示为“从”部件“到”另一部件的流动。
在所述室被称为具有过压，这意味这在所述室中的流体压力高于在另一室中的流体压力。例如，如果第一室被称为具有过压，这意味着在第一室中的压力高于在第二室中的压力。
CTA控制阀居中位于凸轮移相器装置的转子和/或凸轮轴内，并且包括阀体，所述阀体具有布置为与第一室流体连通的第一端口、布置为与第二室流体连通的第二端口、和布置在阀体中的液压梭元件。
CTA控制阀的操作原理是，液压梭元件在阀体中无阻碍地移动时，通过定期性交替的压力差在两个关闭位置之间来回按压。同时，液压梭元件当在每个关闭位置中时用作止回阀构件，阻止在压力差作用的方向中流动。因此，当不受阻碍时，液压梭元件感测压力波动并且被由它们在两个关闭位置之间来回移动，但不允许两个室之间的流体连通，因为它在两个流动方向中都用作止回阀。
液压梭元件可以与阀壳体共轴定位并围绕公用轴线旋转。以这种方式操作的液压梭元件可以例如是旋转盘，由此，梭元件和阀体一起形成转子-定子状装置。液压梭可以沿着阀壳的纵向轴线或者横向于纵向轴线的轴线以线性方式移动。以这种方式操作的梭元件可以例如包括两个阀构件，通过阀杆以“哑铃”装置连接。这种阀构件可以例如是盘阀构件或球阀构件。
可以以任何数量的方式获得CTA阀的止回阀功能。如果液压梭元件以线性方式移动，则可由在具有过压的室的一侧上的流体压力通过梭元件的阀构件按压在密封接合中抵靠阀座或阀壁，来阻止流动。如果液压梭元件利用旋转运动，则可以通过梭元件旋转以关闭阀体中的流动通道来阻止流动。
为了允许凸轮移相，液压梭元件的无阻碍运动被阻挡，以阻止液压梭元件达到各关闭位置中的一个；即，在一个移动方向中，液压梭元件被限制到中间位置，而在另一个方向中，它仍然可以达到关闭位置。液压梭元件仍然响应于第一和第二室之间的压力差，但现在在关闭位置和打开位置之间移动。在打开位置中，液压梭元件不能用作止回阀构件，也因此允许第一室和第二室之间的流体连通。因此，当压力差作用在一个方向中时，由液压梭元件允许流体流动，而在另一个方向中，由液压梭元件阻止流体流动。因此，具有被阻挡的液压梭元件的CTA阀在单个方向中用作“液压棘轮”。
CTA阀允许流动的方向以及因此凸轮移相的方向由液压梭元件在其最初被阻挡时的位置确定。如果它在被阻挡时在第一关闭位置中，它将在第一关闭位置和第二打开位置之间交替；即第二关闭位置被阻挡。或者，如果它在被阻挡时在第二关闭位置中，它将在第二关闭位置和第一打开位置之间交替；即第一关闭位置被阻挡。因此，可以通过正时液压梭元件的阻挡以与液压梭元件在第一关闭位置或第二关闭位置中一致来选择凸轮移相的方向。注意，是与液压梭元件的当前位置相反的关闭位置被阻挡。这意味着阻挡的开始应该被正时以与在与所需凸轮移相方向相反的方向中起作用的压力差一致。由凸轮轴扭矩生成的压力是大的，并且液压梭可以容易地移动，也因此在各位置之间的穿梭是瞬时的。由于凸轮轴扭矩随着曲柄角度定期性地变化并且穿梭是快速的，因此梭位置也随着曲柄角度而变化，也因此液压梭元件的阻挡的所需的正时是容易的。一旦开始阻挡，液压梭元件被连续地阻挡直到阻挡结束，也因此对于每个移相操作仅必须执行一次布署阻挡装置的正时。
取决于CTA控制阀的设计，液压梭元件的第一打开位置和第二打开位置可以是不同的位置，或者它们可以是由液压梭元件沿第一方向或第二方向的移动而到达的相同位置。
通过布署包括至少一个阻挡元件的阻挡装置来执行液压梭元件的阻挡。阻挡装置与CTA控制阀体结合布置。因此，这意味着至少阻挡装置的阻挡元件在接合时必须存在于阀体内，以便限制液压梭元件的移动。阻挡装置的其他部件可以在阀体外部或阀体内部。阻挡装置可以制造为与CTA控制阀分开的装置，或者可以与CTA控制阀部分地或完全地集成。例如，阻挡元件和紧密相关的部件可以与CTA控制阀集成，而用于致动阻挡元件所需的部件可以远程定位。
在布署时，阻挡元件从其不阻挡液压梭元件的移动范围的位置移动到其在运动路径中的某点处与梭元件接合也因此阻挡液压梭元件的移动范围的位置。阻挡元件可以压力致动或直接由螺线管致动，也因此阻挡装置可以是液压装置、气动装置或螺线管装置。
例如，如果阻挡元件由升高的流体压力(例如空气压力或油压力)布署，则控制流体压力的阻挡装置的部件可以远离凸轮移相器装置的旋转部件远程定位，并且可以替代地放置在内燃机的静止部件上，诸如凸轮轴承保持件。通向阻挡元件的流体压力可以例如通过开/关螺线管阀来调节，所述开/关螺线管阀通过连接到流体压力源(诸如主油廊，如果使用油作为致动流体)来增加流体压力。这种螺线管阀可以例如是3端口、2位开/关螺线管阀，其连接到进入端口处的主油廊，在排出端口处连接到导向阻挡元件的油通道，并且具有通气端口，用于当在在“关”位置中时释放来自导向阻挡元件的通道的油压。当螺线管未被致动时，螺线管阀可常态在“关”位置中，并且在致动螺线管时切换到“开”位置。螺线管阀可以是本领域已知的任何合适的阀类型，包括但不限于提升阀、滑动滑阀和旋转滑阀。提升阀的使用几乎消除了阀堵塞的风险。
与阻挡元件流体连接的油填充筒可用作流体压力源。在筒中提供有开/关螺线管致动的柱塞。螺线管致动的柱塞可以在致动时向下推动缸中的油量，从而导致阻挡元件处的压力增加。
取决于当布署阻挡装置时液压梭元件的位置，阻挡装置必须能够允许液压梭元件在被阻挡时具有两个不同的移动范围。因此，阻挡装置必须能够与液压梭元件的至少两个不同位置接合。这可以以多种方式布置。
阻挡装置可以具有两个分开的阻挡元件，其中，所述阻挡装置配置成根据在布署期间液压梭元件的位置选择性地布署一个或另一个阻挡元件。例如，阻挡装置可包括两个分开的锁销以及差压解释器一起，该压差解释器根据液压梭元件的位置辅助选择性地启动一个或另一个锁销。图1-2中示出了这种实施方式的示例。
阻挡装置可以具有单个阻挡元件，该阻挡元件可以取决于在布署期间液压梭元件的位置而采取两个分开的阻挡位置中的一个。例如，可以使用可枢转的阻挡元件，其取决于枢转方向在不同的位置处进入阀壳体。
阻挡装置可包括采用单个阻挡位置的单个阻挡元件，由此，液压梭元件应包括两个分开的接合位置以接收阻挡元件。例如，阻挡元件可包括锁销，由此，液压梭元件包括两个配置成接收锁销的空腔：第一空腔，允许在第一关闭位置和第二打开位置之间的穿梭；以及第二空腔，允许在第二关闭位置和第一打开位置之间的穿梭。空腔意味着适合用于接收阻挡元件的孔、凹槽、或裂缝。
通过连接到油压源(诸如主油廊)，可以在凸轮移相器系统中保持油压。CTA阀可以配置成连接到油压源。连接到油压源的CTA阀可以配置成通过液压梭元件的穿梭移动在两个室之间分配油。连接到油压源的一个或多个通道可提供有一个或多个止回阀，以阻止油从凸轮移相器组件回流动到油压源。
凸轮移相器组件还可以提供有许多故障保护特征。例如，压力致动的锁销可以布置在转子的各叶片中的至少一个中，与定子中用于接收锁销的相应凹槽一起。用于接收锁销的凹槽位于基座位置处，即完全提前或完全延迟。可以提供扭转弹簧，以便在系统故障的情况下将转子偏置朝向基座位置。锁销常态在布署(锁定)位置中，并且当凸轮移相器装置的部件中的压力超过阈值压力时，锁销被致动到缩回(解锁)位置。例如，锁销可以与从室到CTA控制阀的一个或多个通道流体连接。可替代地，锁销可以与油再填充通道流体连接。
当压力下降到阈值以下时，布署的锁销也可以布置在CTA阀中，以便锁定液压梭元件相对于阀壳体的位置。例如，当导向阻挡元件的流体通道中的压力下降到阈值水平以下时，或者当油供应源的压力下降到阈值水平以下时，可以布署该锁销。当布署该锁定销时，CTA控制阀通过“液压棘轮”效应可被锁定在一位置中，所述位置提供在单一方向中的凸轮-扭矩致动移相，从而通过凸轮扭矩致动使转子返回基座位置。以这种方式，可以避免将转子偏置到基座位置的扭转弹簧的使用，并且可以使用产生的更大比例的凸轮轴扭矩来使转子相对于定子旋转。
在没有凸轮移相的常态操作期间，由于CTA控制阀用作双止回阀，未布署阻挡装置并且没有流体在第一室和第二室之间流动。当需要凸轮轴移相时，阻挡元件的布署被正时以与在与所需移相方向相反的方向中作用的凸轮轴扭矩一致。例如，如果第一室具有过压，则液压梭在第一关闭位置中。如果现在通过布署阻挡元件来开始阻挡，则液压梭元件将在第一关闭位置(在第一室具有过压的时段期间)和第二打开位置(在第二室具有过压的时段期间)之间穿梭。由于液压梭用作止回阀构件，第一关闭位置不准许从第一室流动到第二室。然而，液压梭在第二打开位置中被阻止用作止回阀构件，也因此流体可以从第二室流动到第一室。以这种方式，转子相对于定子旋转并且获得凸轮移相。
现在将参考附图进一步说明本发明。
图1示出了所公开的可变凸轮正时移相器装置的一个实施方式。转子3包括至少一个叶片5。转子固定到凸轮轴(未示出)。具有至少一个凹槽9的定子7共轴地围绕转子3。定子固定到凸轮链轮(未示出)。叶片5将凹槽9分成第一室13和第二室15。CTA控制阀17居中布置在转子3中。第一油通道19布置在叶片5的侧面并从第一室13导向CTA控制阀17的第一端口。第二油通道21布置在叶片5的侧面并且从第二室15导向CTA控制阀17的第二端口。
CTA控制阀包括阀体22，所述阀体具有布置在阀体22的第一端处的第一端口23和布置在阀体22的第二端处的第二端口24。液压梭元件25配置在阀体22内。第一阀座27在阀体22中布置在第一端口23和本体的中间部分之间，并且第二阀座29在阀体22中布置在本体的中间部分和第二端口24之间。
液压梭元件25包括布置在第一端口23和第一阀座27之间的第一盘阀构件31。第一阀构件31布置成能够与第一阀座27形成密封。第二盘阀构件33布置在第二阀座29和第二端口24之间。第二阀构件33布置成能够与第二阀座29形成密封。阀杆34将第一盘阀构件31附接到第二阀盘构件33。阀杆34穿过第一阀座27和第二阀座29，其长度允许第一阀构件31和第二阀构件33独立地而不是同时坐落在它们各自的阀座上；即，杆34足够短以允许阀构件31、33坐落，并且足够长以确保两个阀构件31、33不能同时坐落。液压梭元件25可通过油压在第一关闭位置(由此第一阀构件31坐落在第一阀座27上)和第二关闭位置(第二阀构件33坐落在第二阀座29上)之间移动。
设置两个孔35、36通过阀体22的壁，所述孔用于接收阻挡装置37的阻挡元件。孔35、36设置在阀体22的靠近阻挡装置37的一侧上。第一孔35被布置通过阀体的壁在紧邻第一阀座27面向阀体22的第一端的面的位置中。第二孔36布置通过阀体的壁在紧邻第二阀座29面向阀体22的第二端的面的位置中。
阻挡装置37设置为非常近地靠近CTA控制阀17的侧壁。阻挡装置包括缸39，所述缸具有第一端，其通过第三油通道47与阀体22的第一端流体连接，和第二端，其通过第四油通道49与阀体22的第二端流体连接。缸39和阀体22对齐，使得缸的第一端定位在第一孔35外侧并与之成一条线，并且缸的第二端定位在第二孔36外侧并与之成一条线。
缸39具有第一孔40，所述第一孔位于缸39的面向阀体22的一侧的第一端处，并且对应于阀体22的第一孔35定位。第一阻挡销43在缸39的第一孔40和阀体22的第一孔35之间延伸。第一阻挡销43的尺寸适合于能够滑动通过阀体22的第一孔35。阻挡销43的一端与缸39的第一孔40形成密封接合，并且第二端与阀体22的第一孔35形成密封接合。
缸39具有第二孔41，所述第二孔位于缸39的面向阀体22的一侧上的第二端处，并且对应于阀体22的第二孔36定位。第二阻挡销45在缸39的第二孔41和阀体22的第二孔36之间延伸。第二阻挡销45的尺寸适合于能够滑动通过阀体22的第二孔36。第二阻挡销45的一端与缸39的第二孔41形成密封接合，并且第二端与阀体22的第二孔36形成密封接合。因此，第一和第二阻挡销阻止通过孔35、35、40和41的漏油和流体压力的损失。
所述缸具有第三孔53，其位于缸39的第一端处，与第一孔40径向相反。第一致动销48的第一端与第三孔53形成密封接合。第一致动销48的尺寸适合于能够滑动通过第三孔53。当阻挡装置37未被致动时，第一致动销48的本体位于缸39外侧上。
所述缸具有第四孔55，其位于缸39的第二端处，与第二孔41径向相反。第二致动销50的第一端与第四孔55形成密封接合。第二致动销50的尺寸适合于能够滑动通过第四孔55。当阻挡装置37未被致动时，第二致动销50的本体位于缸39外侧上。
活塞51布置在缸39中并且可响应于流体压力通过流体压力在第一位置和第二位置之间移动。第一位置位于缸39的第二端处，位于第二阻挡销45和第二致动销50之间中。第二位置位于缸39的第一端处，位于第一阻挡销43和第一致动销48之间中。活塞51的尺寸设计成能够适合通过孔40和41，以便每当阻挡装置37被致动时将阻挡销43和45移置到阀体22中。
凸轮正时移相器装置的功能如下。每当第一室13中的油压高于第二室15中的油压时，由流体压力将液压梭元件25移动到第一关闭位置，由此第一阀构件31坐落在第一阀座27上并且阻止从第一室13到第二室15的流动。同时，由流体压力将活塞51移动到第一位置(在缸39的第二端处)。凸轮移相器装置的第一关闭状态在图2a中所示。每当第二室15中的油压高于第一室13中的油压时，液压梭元件25移动到第二关闭位置，由此第二阀构件33坐落在第二阀座29上并阻止从第二室15到第一室13的流动。同时，由流体压力将活塞51移动到第二位置(在缸39的第一端处)。凸轮移相器装置的该第二关闭状态在图2b中所示。因此，当未致动时，控制组件阻止两个方向中的流动，即在凸轮移相保持模式中。然而，注意，液压梭元件25和活塞51各自采取两个分开的位置，这取决于两个室13、15工作中压力差的方向。该特征用于提供在所需的方向中的移相。
如果需要在第一方向中移相，即期望流体从第一室流动到第二室，则当第二室具有过压的时段期间布署阻挡装置37。因此，液压梭元件25在第二位置中，并且活塞51在第二位置中。当布署阻挡装置时，由致动力将致动销48、50移动入到缸39中。该致动力可以是流体压力或由螺线管的移动提供的力。在第二位置中的活塞被第一致动销48按压通过第一缸孔40。活塞又将第一阻挡销43推动通过第一阀体孔35入到阀体的内部体积中。在缸的相反端处，第二致动销50移动入到缸体积中。然而，由于活塞51不在销50、45之间的相关位置中，因此该移动不会进一步传递到阻挡销45。因此，第一阻挡销43移动到阀体22的内部体积内的接合位置，并且第二阻挡销45不接合。这在图2c中示出。当凸轮轴扭矩现在波动，使得压力沿相反方向作用并且第一室13具有过压时，由接合的第一阻挡元件43阻挡液压梭元件25移动到第一关闭位置以及与第一阀构件27形成密封。这在图2d中示出。相反，液压梭元件限于移动到第一打开位置，允许流体经由CTA控制阀17从第一室13流动到第二室15。液压梭元件将在第一打开位置和第二关闭位置之间交替，直到致动力从致动销48、50移除，由此阻挡销43、45和致动销48、50将返回到其非致动状态，活塞51将返回到缸39，并且凸轮移相器将返回其未致动的凸轮移相保持状态。
通过当液压梭元件25在第一关闭位置中时布署阻挡装置，以类似方式获得在相反方向中移相。
图3示出了用于控制内燃机中凸轮轴正时的方法的过程流程图，该内燃机包括如所公开的可变凸轮正时移相器装置。
在第一步骤中，提供凸轮正时移相器装置，其使阻挡装置在脱离接合位置中，从而阻止第一室和第二室之间的流体连通；即，凸轮移相器装置最初在凸轮移相保持状态中。
在第二步骤中，布署阻挡装置以在与所需的移相方向相反的方向中作用的流体压力一致。这意味着阻挡元件将被移动到接合位置以限制CTA阀的液压梭元件的进一步移动。
在第三步骤中，保持阻挡装置的布署。在此期间，波动的凸轮轴扭矩将导致第一和第二室中的交替压力尖峰，并且CTA控制阀将允许流体在单个方向中流动，从而实现从一个室到另一个室的方向性流动。
在第四步骤中，一旦获得所需程度的凸轮轴移相，就将阻挡装置脱离接合。通过脱离接合阻挡装置，凸轮正时移相器装置返回到保持状态。
本发明还涉及一种内燃机和一种包括如上所述的可变凸轮正时移相器装置的车辆。图4示意性地示出了具有内燃机203的重型货车200。内燃机具有曲轴205、曲轴链轮207、凸轮轴(未示出)、凸轮轴链轮209和正时链211。可变凸轮正时移相器装置201位于凸轮链轮/凸轮轴的旋转轴线处。具有这种可变凸轮正时移相器装置的发动机与缺少凸轮移相的车辆相比具有许多优点，诸如更好的燃料经济性、更低的排放和更好的性能。

Claims (15)

1.一种用于内燃机的可变凸轮正时移相器装置(201)，包括：
具有至少一个叶片(5)的转子(3)，所述转子布置成连接到凸轮轴；
共轴地围绕转子(3)的定子(7)，所述定子具有至少一个凹槽(9)，所述凹槽用于接收转子的至少一个叶片(5)并允许转子(3)相对于定子(7)的旋转运动，所述定子具有布置成用于接受驱动力的外周缘；
其中，所述至少一个叶片(5)将所述至少一个凹槽(9)分成第一室(13)和第二室(15)，所述第一室(13)和所述第二室(15)布置成接收承受压力的液压流体，其中，将液压流体引入到第一室(13)中引起转子(3)相对于定子(7)在第一旋转方向中移动，并且将液压流体引入到第二室(15)中引起转子(3)相对于定子(7)在第二旋转方向中移动，第二旋转方向与第一旋转方向相反；和
控制组件，用于调节从第一室(13)到第二室(15)的液压流体流动，并且用于调节从第二室(15)到第一室(13)的液压流体流动；
其特征在于，所述控制组件包括：
凸轮扭矩致动(CTA)控制阀(17)，居中位于转子(3)和/或凸轮轴内，所述凸轮扭矩致动控制阀(17)包括阀体(22)，所述阀体具有布置成与第一室(13)流体连通的第一端口(23)、布置成与第二室(15)流体连通的第二端口(24)、和布置在阀体(22)中的液压梭元件(25)；和
与阀体结合布置的阻挡装置(37)；
其中，液压梭元件(25)配置成：通过第一室(13)中的过压在第一方向中移动到第一关闭位置，并且通过第二室(15)中的过压在第二方向中移动到第二关闭位置；
由此，在第一关闭位置中，液压梭元件(25)与阀体(22)的内壁或位于阀体(22)中的第一阀座(27)一起形成密封，从而阻止流体从第一室(13)流动到第二室(15)；和
由此，在第二关闭位置中，液压梭元件与阀体(22)的内壁或位于阀体(22)中的第二阀座(29)一起形成密封，从而阻止流体从第二室(15)流动到第一室(13)；和
其中，阻挡装置(37)包括至少一个阻挡元件(43、45)，该阻挡元件可在脱离接合位置和接合位置之间布署，其中，至少一个阻挡元件(43、45)配置成在接合位置中，取决于当布署阻挡装置(37)时液压梭元件的位置，阻止液压梭元件(25)移动到第一关闭位置或者阻止液压梭元件(25)移动到第二关闭位置，由此，液压梭元件(25)被配置为在响应于第一室(13)中的过压的第一关闭位置和响应于第二室(15)中的过压的第二打开位置之间移动，或者在响应于第二室(15)中的过压的第二关闭位置和响应于第一室(13)中的过压的第一打开位置之间移动；
由此，在第二打开位置中，液压梭元件(25)允许流体从第二室(15)流动到第一室(13)；和
由此，在第一打开位置中，液压梭元件(25)允许流体从第一室(13)流动到第二室(15)。
2.根据权利要求1所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，所述液压梭元件(25)布置成响应于所述第一室(13)和第二室(15)之间的压力差，通过沿着所述阀体(22)的纵向轴线的平移运动而移动。
3.根据权利要求1所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，凸轮扭矩致动控制阀包括：
阀体(22)，具有布置在阀体(22)的第一端处的第一端口(23)和布置在阀体的第二端处的第二端口(24)，其中，第一阀座(27)在阀体中布置在第一端和阀体的中间部分之间，并且第二阀座(29)在阀体中布置在阀体的中间部分和第二端之间；和
液压梭元件(25)，包括：布置在第一端和第一阀座(27)之间并且布置成能够与第一阀座(27)形成密封的第一阀构件(31)、布置在第二阀座(29)和第二端之间并且布置成能够与第二阀座(29)形成密封的第二阀构件(33)、以及穿过第一阀座(27)和第二阀座(29)并且布置成将第一阀构件(31)附接到第二阀构件(33)的阀杆(34)，其中，阀杆(34)的长度使得当第一阀构件与第一阀座形成密封时，第二阀构件不能坐落在第二阀座上，并且使得当第二阀构件与第二阀座形成密封时，第一阀构件不能坐落在第一阀座上。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，所述阻挡装置包括：
缸(39)，具有与第一室(13)流体连通的第一端和与第二室(15)流体连通的第二端；
缸构件(51)，布置在缸(39)中并且布置成在沿着缸的纵向轴线的方向中在第一缸位置和第二缸位置之间可移动，每当液压梭元件(25)在第一关闭位置中时通过流体压力移动到所述第一缸位置，每当液压梭元件(25)在第二关闭位置中时通过流体压力移动到所述第二缸位置，其中，当在第一缸位置或第二缸位置中时，缸构件(51)布置成每当布署阻挡装置(37)时在相对于缸的纵向轴线的径向方向中可移动；
第一阻挡元件(43)，布置成每当布署阻挡装置且缸构件(51)在第二位置中时，通过缸构件(51)的径向运动可移动到阻挡液压梭元件(25)获得第一关闭位置的接合位置；和
第二阻挡元件(45)，布置成每当布署阻挡装置且缸构件(51)在第一位置中时，通过缸构件(51)的径向运动可移动到阻挡液压梭元件(25)获得第二关闭位置的接合位置。
5.根据权利要求1所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，所述液压梭元件(25)布置成响应于所述第一室和所述第二室之间的压力差通过围绕所述阀体的中央旋转轴线的旋转运动而移动。
6.根据权利要求1-3中任一项所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，所述液压梭元件包括两个或更多个空腔，所述空腔布置成在接合时接收所述至少一个阻挡元件。
7.根据权利要求1-3中任一项所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，由增加的外部液压、由增加的外部气动压力或由螺线管的激励布署所述至少一个阻挡元件。
8.根据权利要求7所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，由增加的外部液压布署所述至少一个阻挡元件，并且由远离所述凸轮正时移相装置的任何旋转部件定位的螺线管控制的致动器来调节所述外部液压。
9.根据权利要求8所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，所述螺线管控制的致动器是3/2路开/关螺线管阀，其具有与增加的流体压力源流体连通的进入端口、与所述阻挡装置流体连通的排出端口、和通气端口，其中，螺线管阀的初级状态是非激励状态，阻止从增加的流体压力源到阻挡装置的流体连通，并允许从阻挡装置到通气端口的流体连通，并且其中，螺线管阀的次级状态是激励状态，允许从增加的流体压力源到阻挡装置的流体连通并且布署至少一个阻挡元件。
10.根据权利要求8所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，所述螺线管控制的致动器包括布置在筒中的螺线管驱动的柱塞，所述筒布置成与所述阻挡装置流体连通，其中，所述螺线管驱动的柱塞的初级状态是缩回的非激励状态，并且所述螺线管驱动的柱塞的次级状态是延伸的激励状态，所述延伸的激励状态增加阻挡装置处的流体压力并且布署所述至少一个阻挡元件。
11.根据权利要求1-3中任一项所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，增加的流体压力源布置成经由再填充通道与所述第一室(13)和/或所述第二室(15)流体连通。
12.根据权利要求1-3中任一项所述的可变凸轮正时移相器装置，其中，所述液压流体是液压油。
13.一种用于控制内燃机中凸轮轴的正时的方法，所述内燃机包括根据权利要求1-12中任一项所述的可变凸轮正时移相器装置，所述方法包括以下步骤：
i.提供可变凸轮正时移相器装置，其使阻挡装置(37)在脱离接合位置中，从而阻止第一室(13)和第二室(15)之间的流体连通；
ii.在某一时刻布署阻挡装置以与液压梭元件(25)在第一关闭位置或第一打开位置中一致，从而液压梭元件接合至少一个阻挡元件(43、45)以阻挡第二关闭位置；或者在某一时刻布署阻挡装置(37)以与液压梭元件(25)在第二关闭位置或第二打开位置中一致，从而液压梭元件接合至少一个阻挡元件(43、45)以阻挡第一关闭位置；
iii.保持阻挡装置(37)的布署，从而允许流体由于凸轮轴扭矩而在第一室(13)和第二室(15)之间在单个方向中定期性地流动，并且阻止流体在相反方向中流动，因此使转子(3)相对于定子(7)在所选的方向中旋转；
iv.一旦获得转子(3)相对于定子(7)的所需旋转，就使阻挡装置(37)脱离接合，从而阻止第一室(13)和第二室(15)之间的进一步流体连通。
14.一种内燃机(203)，包括：根据权利要求1-12中任一项所述的可变凸轮正时移相器装置(201)。
15.一种车辆(200)，包括：根据权利要求1-12中任一项所述的可变凸轮正时移相器装置(201)。
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Family Cites Families (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2641832B1 (fr) 1989-01-13 1991-04-12 Melchior Jean Accouplement pour la transmission de couples alternes
DE3930157A1 (de) * 1989-09-09 1991-03-21 Bosch Gmbh Robert Einrichtung zur verstellung der drehwinkelzuordnung einer nockenwelle zu ihrem antriebselement
DE19819995A1 (de) * 1998-05-05 1999-11-11 Porsche Ag Vorrichtung zur hydraulischen Drehwinkelverstellung einer Welle zu einem Antriebsrad
US6460496B2 (en) * 2000-12-25 2002-10-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Valve timing control device
US6453859B1 (en) 2001-01-08 2002-09-24 Borgwarner Inc. Multi-mode control system for variable camshaft timing devices
GB2382858A (en) 2001-12-07 2003-06-11 Mechadyne Plc Camshaft phase shifting mechanism
US6866013B2 (en) * 2002-04-19 2005-03-15 Borgwarner Inc. Hydraulic cushioning of a variable valve timing mechanism
US7137371B2 (en) 2003-02-07 2006-11-21 Borgwarner Inc. Phaser with a single recirculation check valve and inlet valve
US7311069B2 (en) 2003-06-25 2007-12-25 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Variable valve timing control device
US6935290B2 (en) * 2003-08-04 2005-08-30 Borgwarner Inc. Avoid drawing air into VCT chamber by exhausting oil into an oil ring
JP4175987B2 (ja) * 2003-09-30 2008-11-05 株式会社日本自動車部品総合研究所 バルブタイミング調整装置
US7231896B2 (en) 2003-10-10 2007-06-19 Borgwarner Inc. Control mechanism for cam phaser
US20050076868A1 (en) 2003-10-10 2005-04-14 Borgwarner Inc. Control mechanism for cam phaser
DE202004021243U1 (de) 2004-05-14 2007-04-12 Hofer Mechatronik Gmbh Ventil, insbesondere zur Steuerung einer Nockenwellenverstelleinrichtung
JP4291210B2 (ja) 2004-05-20 2009-07-08 株式会社日立製作所 バルブタイミング制御装置
US7000580B1 (en) * 2004-09-28 2006-02-21 Borgwarner Inc. Control valves with integrated check valves
WO2006069156A1 (en) 2004-12-22 2006-06-29 Borgwarner Inc. Variable cam timing (vct) system utilizing a set of variable structure optimal control methods
WO2006119463A1 (en) 2005-05-02 2006-11-09 Borgwarner Inc Timing phaser control system
WO2006127348A1 (en) 2005-05-23 2006-11-30 Borgwarner Inc Check valve to reduce the volume of an oil chamber
WO2006127347A1 (en) 2005-05-23 2006-11-30 Borgwarner Inc Integrated check valve
US20070028874A1 (en) 2005-08-02 2007-02-08 Borgwarner Inc. Mapping temperature compensation limits for PWM control of VCT phasers
ATE414215T1 (de) 2005-08-22 2008-11-15 Delphi Tech Inc Nockenwellenversteller zur einstellung der phase zwischen einer nockenwelle und einem antriebsrad
WO2007107426A1 (de) 2006-03-17 2007-09-27 Hydraulik-Ring Gmbh Hydraulikkreis, insbesondere für nockenwellenversteller, und entsprechendes steuerelement
JP4518149B2 (ja) 2008-01-10 2010-08-04 株式会社デンソー バルブタイミング調整装置
DE102008001801A1 (de) 2008-05-15 2009-11-19 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Verändern der Drehwinkellage einer Nockenwelle
DE102008002461A1 (de) 2008-06-17 2009-12-24 Robert Bosch Gmbh Vorrichtung zum Verändern der Drehwinkellage einer Nockenwelle
EP2615268B1 (en) * 2010-09-06 2016-03-09 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha oil pressure control apparatus
WO2012061233A2 (en) 2010-11-02 2012-05-10 Borgwarner Inc. Cam torque actuated phaser with mid position lock
JP5569599B2 (ja) * 2011-01-20 2014-08-13 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
DE102011079183A1 (de) 2011-07-14 2013-01-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller
US9080470B2 (en) * 2011-10-14 2015-07-14 Borgwarner, Inc. Shared oil passages and/or control valve for one or more cam phasers
DE102011055651B4 (de) 2011-11-23 2017-12-07 Thyssenkrupp Presta Teccenter Ag Nockenwellenbaugruppe
US10156164B2 (en) 2012-02-02 2018-12-18 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Arrangement of a volume accumulator in a camshaft adjuster
JP5541317B2 (ja) * 2012-02-08 2014-07-09 株式会社デンソー バルブタイミング調整装置
US9115610B2 (en) 2013-03-11 2015-08-25 Husco Automotive Holdings Llc System for varying cylinder valve timing in an internal combustion engine
DE102013207616B4 (de) 2013-04-26 2022-03-24 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenverstelleinrichtung mit Mittenverriegelungseinrichtung
JP6337674B2 (ja) * 2014-07-28 2018-06-06 アイシン精機株式会社 弁開閉時期制御装置
DE102014218547A1 (de) 2014-09-16 2016-03-17 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Nockenwellenversteller des Flügelzellentyps mit Bypass-Kartuschenventil
US9777604B2 (en) * 2014-10-21 2017-10-03 Ford Global Technologies, Llc Method and system for variable cam timing device

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