CN112384681B - 用于凸轮轴相位器的储油器 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种凸轮轴相位器，所述凸轮轴相位器包括在后侧上、面向凸轮的储存器盖，以及在前侧上的正时轮。将流体经由限定在后盖与推力接口之间的径向通道从油控制阀引导至所述储存器。也可将流体经由这些通道从径向轴承引导至所述储存器。所述油控制阀组件中的滑柱具有内部通路，以将流体从前腔体引导至所述径向通道。

Description

用于凸轮轴相位器的储油器
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年9月20日提交的美国临时申请62/733,777的优先权，该美国临时申请的公开内容全文通过引用合并于本文。
技术领域
本发明大体上涉及内燃(IC)机的凸轮轴相位器。
背景技术
图1示意性地示出活塞发动机气门系统的一部分。曲轴10响应于气缸中燃料的燃烧而旋转。第一链轮12固定至曲轴10。第二链轮14由第一链轮12经由链条16驱动。链轮12和14的相对尺寸使得链轮12每旋转两圈链轮14即旋转一次。凸轮轴18由链轮14驱动，使得曲轴10每旋转两圈该凸轮轴即旋转一次。凸轮轴18上的凸轮对阀进行致动，该阀在动力循环期间的适当时间允许空气/燃料混合物流入气缸中以及允许燃烧产物流出气缸。
在一些发动机中，凸轮轴18固定地联接至链轮18。在此类系统中，无论操作条件如何，阀都在相同的曲轴位置处打开和闭合。发动机设计者必须选择在所有操作条件下都能提供可接受性能的阀打开和闭合位置。这通常需要在对于发动机启动最优与对于高速操作最优的位置之间做出折衷。
为了提高在可变操作条件下的性能，一些发动机利用可变凸轮正时机构20，该可变凸轮正时机构允许控制器改变链轮14与凸轮轴18之间的旋转偏移。
发明内容
一种凸轮轴相位器包括定子、转子、前盖和后盖、储存器盖以及正时轮。前盖和后盖固定至定子。定子、转子以及前盖和后盖限定A腔室和B腔室，使得A腔室与B腔室之间的体积比随转子相对于定子的旋转位置而变化。储存器盖与后盖一起形成流体储存器。流体储存器由单向阀连接至A腔室和B腔室。正时轮邻近前盖固定至转子。后盖可限定径向通道，该径向通道构造成将润滑流体从径向轴承接口引导至流体储存器。油控制阀组件可构造成根据第一模式、第二模式和第三模式来引导流体。在第一模式下，将加压流体同时引导至A腔室和B腔室两者。在第二模式下，将加压流体引导至A腔室，同时将来自B腔室的流体引导至流体储存器。在第三模式下，将加压流体引导至B腔室，同时将来自A腔室的流体引导至流体储存器。后盖可限定径向通道，该径向通道构造成在第一模式下将润滑流体从径向轴承接口引导至流体储存器。油控制阀组件可包括液压单元和具有三个平台(land)的滑阀(spoolvalve)。液压单元和滑阀可限定第一腔体和第二腔体。液压单元可限定通向径向通道的第一通路、通向A腔室的第二通路和通向B腔室的第三通路。第二腔体可流体地连接至第一通路。
一种凸轮轴相位器包括定子、转子、凸轮轴、前盖和后盖以及储存器盖。凸轮轴在一个端部处固定至转子并且具有一组阀致动凸轮。前盖在与凸轮相对的一侧上固定至定子。后盖在朝向凸轮的一侧上固定至定子。定子、转子以及前盖和后盖限定A腔室和B腔室，其中A腔室与B腔室之间的体积比随转子相对于定子的旋转位置而变化。储存器盖与后盖一起形成流体储存器。流体储存器由单向阀连接至A腔室和B腔室。正时轮可在与凸轮相对的该侧上固定至转子。
一种凸轮轴相位器包括定子、转子、后盖、前盖以及储存器盖。后盖固定至定子并且具有推力表面，该推力表面适于将轴向力传递至固定壳体并且适于与该壳体配合以限定流体通道。前盖固定至定子。定子、转子以及前盖和后盖限定A腔室和B腔室，其中A腔室与B腔室之间的体积比随转子相对于定子的旋转位置而变化。储存器盖与后盖一起形成流体储存器。流体储存器构造成经由流体通道接纳流体并且构造成经由单向阀将流体提供至A腔室和B腔室。正时轮可邻近前盖固定至转子。流体通道可构造成将润滑流体从径向轴承接口引导至流体储存器。
附图说明
图1为凸轮轴驱动器的示意图。
图2为凸轮相位器和凸轮轴的示意图。
图3为凸轮相位器和相关联的致动机构的分解图。
图4为凸轮相位器的分解立体图。
图5为凸轮相位器和相关联的致动机构的第一横截面图。
图6为在稳态操作期间凸轮相位器和相关联的致动机构的第二横截面图。
图7为在第一方向上进行调节期间凸轮相位器和相关联的致动机构的第二横截面图。
图8为在第二方向上进行调节期间凸轮相位器和相关联的致动机构的第二横截面图。
具体实施方式
本文描述了本公开的实施例。应当理解，不同附图中出现的相似附图标记标识相同的或功能相似的结构元件。另外，应当理解，所公开的实施例仅为实例并且其他实施例可采用各种替代形式。附图不一定按比例绘制；一些特征可放大或最小化以示出特定部件的细节。因此，本文公开的特定的结构性和功能性细节不应解释为限制性的，而是仅作为用于教导本领域的技术人员以各种方式采用这些实施例的代表性基础。本领域的普通技术人员将会理解，参考附图中的任何一张所示出并描述的各种特征可与在一张或多张其他附图中示出的特征相结合以产生未明确示出或描述的实施例。所示出的特征的组合提供了用于典型应用的代表性实施例。这些特征的各种组合和修改与本公开的教导一致，然而，可期望其用于特定的应用或实施方式。
本文所使用的术语仅出于描述特定方面的目的，并且无意于限制本公开的范围。除非另有定义，否则本文中使用的所有技术和科学用语具有如本公开所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。尽管与本文所描述的那些方法、装置或材料相似或等效的任何方法、装置或材料都可以用于本公开的实践或测试中，但现在仍描述以下实例性方法、装置和材料。
图2示出了称为凸轮相位器的可变气门正时机构20。链轮14由曲轴经由链条驱动。凸轮轴18由链轮14驱动，其中相位偏移由凸轮相位器20确定。正时轮22固定至凸轮相位器转子，从而使传感器能够准确地测量当前相位偏移。
图3以分解图示出了凸轮相位器和相关联的致动机构。油控制阀壳体24穿过凸轮相位器20延伸至凸轮轴18中。液压单元26插入至油控制阀壳体24中。滑柱(Spool)28响应于由螺线管30施加的力在液压单元26内滑动。弹簧32在螺线管30的相反方向上推动滑柱28，使得滑柱28相对于液压单元26的位置随供应至螺线管的电流而变化。
图4示出了凸轮相位器20的内部部件。定子34固定至链轮14。转子36支撑在定子34内。转子36的叶片与定子34的内部径向突起部以圆周方式散置，以限定多个腔室。叶片一侧上的腔室称为A腔室，而叶片相对侧上的腔室称为B腔室。随着转子36相对于定子34顺时针旋转，A腔室的体积增加而B腔室的体积减小。相反，当转子36相对于定子34逆时针旋转时，A腔室的体积减小而B腔室的体积增大。如稍后将讨论的，此关系用于通过将处于不同压力的流体供应至A腔室和B腔室来调节转子相对于定子的旋转位置。高压流体被迫进入一组腔室，从而使得其体积增大，同时允许处于较低压力下的流体随着相对腔室体积的减小而流出该相对腔室。
腔室的轴向端部由通过螺栓固定至定子34的前盖38和后盖40来限定。在此上下文中，无论组件位于发动机的哪一端或发动机在车辆内的位置如何，背向凸轮轴的一侧称为前部，而朝向凸轮轴的一侧称为背部。在没有液压的情况下，附加特征和部件将转子固定至前盖。储存器盖42连接至定子的后部，并且与后盖40一起形成流体储存器。止回阀板44夹在后盖40与定子34之间。后盖中的孔和止回阀板的特征形成了从储存器至A腔室和B腔室的单向流动路径。如果腔室中的一者中的压力降至储存器中的压力以下，则流体会从储存器流至低压腔室。例如，当由气门机构施加在凸轮轴上的扭矩瞬间使凸轮轴加速，从而使得凸轮相位器转子加速并在A腔室或B腔室中产生压降时，这种情况会发生。当压力降至储存器中的压力以下时，油会从储存器中流出以填充腔室，从而防止进一步的压降。防止在腔室中形成真空会使调节更快、更可控，并且防止出现噪音。
当组件旋转时，流体通过离心力被捕集至储存器中。传统上，储存器由从腔室排出的流体填充。在具有此种储存器的现有技术凸轮相位器中，储存器位于前侧上，使得从油控制阀的前部流出的流体流至储存器。然而，将储存器定位在组件的前部与将触发轮定位在组件的前部不相容。因此，储存器已经被移动至后部，并且已经开发了如下所述的系统以用流体填充储存器。
图5为凸轮相位调节机构的概念性截面图。零件不一定按比例绘制，而是为了方便功能说明而绘制。图5的横截面在圆周位置处截取，示出了如何将加压流体供应至油控制阀。一些特征是轴对称的，而另一些则不是。
凸轮相位器和凸轮轴的一端由底座46支撑，该底座为发动机外壳的一部分或固定至发动机外壳。在凸轮轴18与底座46之间设立径向轴承接口48。在凸轮轴18与底座46之间形成第一推力接口50。在后盖40与底座46之间形成第二推力接口52。后盖的推力表面包括多个径向通道，最佳如图3中54所示。油通路56设置在底座46中，通过该油通路将加压流体馈送至径向轴承接口48。
转子36直接地或经由中间部件固定至凸轮轴18。定子34固定至前盖38和后盖40。例如，螺栓可延伸穿过后盖40和定子34并且接合前盖38中的螺纹。储存器盖42直接地或经由中间部件固定至定子34，使得储存器58形成在后盖40与储存器盖42之间。油控制阀壳体24固定至凸轮轴18并且延伸穿过中空的转子36。正时轮22直接或经由中间部件(诸如油控制阀壳体24)固定至转子36。凸轮轴18、油控制阀24、转子36和正时轮22都作为单元旋转，具有基本上相同的旋转速度和旋转位置，但由于扭力柔度而进行略微的轴扭转。类似地，定子34、后盖40、储存器盖42和前盖38都作为单元旋转。
液压单元26装配在中空的油控制阀壳体24内并且随该油控制阀壳体旋转。滑柱28装配在液压单元26内。腔体60形成在液压单元26与滑柱28之间，位于滑柱28的平台62与64之间。弹簧32将滑柱28相对于液压单元26朝前偏压。在图5所示的圆周位置处，在液压单元26与油控制阀壳体24之间形成流体通路66。通路66将加压流体从凸轮轴18的中空芯部导引至腔体60中。
图6至图8为在与图5的横截面不同的圆周位置处截取的凸轮相位调节机构的概念性横截面。例如，图6至图8的横截面可位于与图5的横截面偏移90度的平面中。在图6至图8的圆周位置处形成数个流体通路。流体通路68延伸穿过液压单元26、油控制阀壳体24和转子36，进入A腔室中的每一个中。类似地，流体通路70延伸穿过液压单元26、油控制阀壳体24和转子36，进入B腔室中的每一个中。最后，流体通路72延伸穿过液压单元26、油控制阀壳体24和凸轮轴18。
图6示出了在稳态操作期间滑柱28的位置，其中转子36相对于定子34保持在恒定的旋转位置。加压流体经由通路68流至A腔室并且经由通路70流至B腔室。供应至轴承接口48的润滑流体中的一些流过推力接口50(尽管在部件之间形成通道)和推力接口52(通过通道54)到达储存器58。因此，即使经过长时间的稳态操作，储存器也保持充满。
图7示出了当转子36相对于定子34逆时针主动旋转时滑柱28的位置。通过放松由螺线管30施加的磁力将滑柱28移动至此位置，使得弹簧32延伸，以向右推动滑柱28。在这种情况下，加压流体经由腔体60和通路70供给至B腔室。A腔室中的流体释放至通路68中，并从该通路流经通路72和通道54，到达储存器58。
图8示出了当转子36相对于定子34顺时针主动旋转时滑柱28的位置。通过增加通向螺线管30的电流而将滑柱28移动至此位置，使得螺线管30向左推动滑柱28，从而压缩弹簧32。腔体74形成在液压单元26与滑柱28之间，位于滑柱28的平台64与76之间。通路78将腔体74连接至滑柱28的中空芯部。在这种情况下，加压流体经由腔体60和通路68供应至A腔室。A腔室中的流体释放至通路70中，并从该通路流经腔体74、通路78、滑柱28的中空芯部、通路72和通道54，到达储存器58。
尽管上文描述了示例性实施例，其并非旨在使这些实施例描述由权利要求书所包含的所有可能的形式。本说明书所用的字词是为了说明而非限制，并且应当理解，可在不脱离本公开的精神和范围的情况下做出各种改变。如先前所述，可结合各个实施例的特征以形成可能未明确描述或示出的更多实施例。尽管各个实施例可能已描述为相对于一个或多个所需特性而提供优点或者优先于其他实施例或现有技术实施方式，但是本领域的普通技术人员认识到可削减一个或多个特征或特性以实现期望的总体系统属性，其取决于特定的应用和实施方式。如此，就一个或多个特性而言，在任何实施例被描述为期望值低于其他实施例或现有技术实现方式的程度上，这些实施例没有脱离本公开的范围并且可期望其用于特定的应用。

Claims (10)

1.一种凸轮轴相位器，包括：
定子；
转子；
前盖和后盖，所述前盖和后盖固定至所述定子，所述定子、所述转子以及所述前盖和后盖限定A腔室和B腔室，其中所述A腔室与所述B腔室之间的体积比随所述转子相对于所述定子的旋转位置而变化；
形成在所述凸轮轴相位器的端部处的流体储存器，所述流体储存器由单向阀流体连接至所述A腔室和所述B腔室；以及
布置在所述转子中的油控制阀组件；并且
所述流体储存器构造成：i)接纳来自所述油控制阀组件的流体，并且ii)接纳直接来自构造成支撑凸轮轴的底座的流体。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴相位器，其中，所述油控制阀组件构造成：
在第一模式下，将加压流体同时引导至所述A腔室和所述B腔室两者；
在第二模式下，将加压流体引导至所述A腔室，同时将流体从所述B腔室引导至所述流体储存器；以及
在第三模式下，将加压流体引导至所述B腔室，同时将流体从所述A腔室引导至所述流体储存器。
3.根据权利要求2所述的凸轮轴相位器，其中，所述后盖限定径向通道，所述径向通道构造成在处于所述第二模式和所述第三模式时分别将流体从所述B腔室引导至所述流体储存器和将流体从所述A腔室引导至所述流体储存器。
4.根据权利要求3所述的凸轮轴相位器，其中，所述径向通道构造成在处于所述第一模式时将流体从所述底座引导至所述流体储存器。
5.根据权利要求3所述的凸轮轴相位器，其中所述油控制阀组件包括液压单元和具有三个平台的滑阀，所述液压单元和滑阀限定第一腔体和第二腔体，所述液压单元限定通向所述径向通道的第一通路、通向所述A腔室的第二通路以及通向所述B腔室的第三通路，其中所述第二腔体流体连接至所述第一通路。
6.一种凸轮轴相位器，包括：
定子；
转子；
固定至所述定子的前盖和后盖，所述定子、所述转子以及所述前盖和后盖限定A腔室和B腔室，其中所述A腔室与所述B腔室之间的体积比随所述转子相对于所述定子的旋转位置而变化；
形成在所述凸轮轴相位器的端部处的流体储存器，所述流体储存器由单向阀流体连接至所述A腔室和所述B腔室；以及
具有滑阀的油控制阀组件；并且
在所述滑阀的第一定位中，所述滑阀构造成在轴向向后的方向上在所述油控制阀组件之中将流体从所述A腔室引导至所述流体储存器；并且
在所述滑阀的第二定位中，所述滑阀构造成在轴向向后的方向上在所述油控制阀组件之中将流体从所述B腔室引导至所述流体储存器。
7.根据权利要求6所述的凸轮轴相位器，其中，在所述滑阀的第一定位和第二定位中的至少一个定位中，所述滑阀构造成在轴向向后的方向上在所述滑阀的中空芯部之中，i)将流体从所述A腔室引导至所述流体储存器，或ii)将流体从所述B腔室引导至所述流体储存器。
8.根据权利要求6所述的凸轮轴相位器，其中，在所述滑阀的第一定位和第二定位中，所述滑阀分别构造成：在轴向向后的方向上在构造成用于容纳所述油控制阀组件之内的偏置弹簧的弹簧腔体之中，i)将流体从所述A腔室引导至所述流体储存器，和ii)将流体从所述B腔室引导至所述流体储存器。
9.一种凸轮轴相位器，包括：
定子；
转子；
固定至所述定子的前盖和后盖，所述定子、所述转子以及所述前盖和后盖限定A腔室和B腔室，其中所述A腔室与所述B腔室之间的体积比随所述转子相对于所述定子的旋转位置而变化；
流体储存器，所述流体储存器借由单向阀将所述A腔室和所述B腔室流体连接；以及
布置在所述转子中的油控制阀组件，所述油控制阀组件具有滑阀；并且
所述滑阀至少部分地限定弹簧腔体，所述弹簧腔体构造成用于容纳所述油控制阀组件之内的偏置弹簧，所述弹簧腔体形成：i)从所述A腔室至所述流体储存器的第一流体路径的至少一部分，和ii)从所述B腔室至所述流体储存器的第二流体路径的至少一部分。
10.根据权利要求9所述的凸轮轴相位器，其中，所述滑阀至少部分地限定第一腔体和第二腔体，所述第一腔体构造成将加压流体送至所述A腔室和所述B腔室中的至少一个，并且所述第二腔体构造成将加压流体从所述B腔室送出。
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