使用凸轮转矩和发动机油压的凸轮轴相位器制造技术

一种具有控制阀的可变凸轮正时相位器，该控制阀可以选择性地使用CTA模式、TA模式或同时使用CTA和TA模式来致动相位器。

Camshaft Phaser Using Cam Torque and Engine Oil Pressure

A variable cam timing phase controller with control valve can selectively use CTA mode, TA mode or simultaneously use CTA and TA mode to actuate the phase controller.

【技术实现步骤摘要】
使用凸轮转矩和发动机油压的凸轮轴相位器
本专利技术涉及可变凸轮正时的领域。更具体地，本专利技术涉及使用凸轮转矩和发动机油压的可变凸轮正时相位器。
技术介绍
近年来，扭转辅助(TA)型相位器在可变凸轮轴正时(VCT)市场中占主导地位。TA相位器性能与发动机供油的关系的限制是众所周知的。TA相位器性能与可用的源油直接相关。低发动机每分钟转数(RPM)通常产生低油压，因此必须限制TA相位器的致动速率以便不超过可用的供油量。TA型相位器的缺点的一个解决方案是使用凸轮轴转矩致动(CTA)。该技术使用凸轮轴转矩能量以使可变凸轮轴正时(VCT)相位器经由凸轮轴转矩致动而移动，该凸轮轴转矩能量在凸轮轴打开和关闭发动机提升阀时产生。CTA相位器技术使油在相位器内部再循环。这消耗更少的油，因此比TA相位器更低程度地取决于用于致动的供油。CTA相位器的一个限制是诸如直列四缸(I-4)汽缸发动机等某些发动机在高发动机转速下减小了凸轮轴转矩能量。因此，CTA相位器在所有操作条件下都不是最适合所有I-4发动机的。将CTA和TA技术混合或组合到一个VCT相位器中提供了解决TA和CTAVCT限制的解决方案，同时形成了在致动时最大限度地减少油的使用的VCT相位器设计。在低RPM下，CTA技术可以用于致动VCT，因为凸轮轴转矩能量很容易用于激励相位器，而在高RPM下，可以使用TA技术，因为有足够的发动机油压可用于激励相位器。如图1中所示的常规的“切换式”VCT相位器控制阀采用在致动时使油在相位器内部再循环的CTA模式和使用发动机油压来致动相位器的TA模式。参考图1，控制阀9具有接纳在中心螺栓8的钻孔8a内的套筒16。套筒16具有第一套筒端口17、第二套筒端口18、第三套筒端口19、第四套筒端口20、第五套筒端口21以及第六套筒端口22。第五套筒端口21和第六套筒端口22通过凹槽7连接。中心螺栓8具有第一中心螺栓端口23、第二中心螺栓端口24、第三中心螺栓端口25、排放口26以及第四中心螺栓端口27。第一套筒端口17与第一中心螺栓端口23对齐。第二套筒端口18与第二中心螺栓端口24对齐。第三套筒端口19与第三中心螺栓端口25对齐。第四套筒端口20与第四中心螺栓端口27对齐。经弹簧15偏置的阀芯28可滑动地接纳在套筒16内。阀芯28具有一系列凸台28a、28b、28c、28d、28e。第一中心通道29、第二中心通道30、CTA再循环止回阀2以及入口止回阀1在阀芯28的主体内。第一阀芯端口31存在于阀芯凸台28a和28b之间并且与第一中心通道29流体连通。第二阀芯端口32和第三阀芯端口33存在于阀芯凸台28b和28c之间并且由附加的凸台28f分开。第二阀芯端口32接收CTA再循环止回阀2的输出。第三阀芯端口33接收入口止回阀1的输出。第四阀芯端口34存在于阀芯凸台28d和28e之间并且与第二中心通道30流体连通。第四阀芯端口34从第三中心螺栓端口25接收流体。第一再循环路径3a从第二中心螺栓端口24和第二套筒端口18在阀芯凸台28c和28d之间流动到第五套筒端口21，通过套筒16的外径上的再循环凹槽7到达第一阀芯端口31和第一中心通道29。第二再循环路径3b(虚线)较短并且从第一中心螺栓端口23和第一套筒端口17在阀芯凸台28a和28b之间流动到第一中心通道29。存在切换式排放口4以允许流体通过控制阀9从相位器中排放。源油5通过控制阀9通过第三中心螺栓端口25以及阀芯凸台28d和28e之间的第三套筒端口19提供给相位器、通过第四阀芯端口25到达第二中心通道30。排放口26使控制阀的后部通过中心螺栓向大气进行排放。在图1的液压布局中，通过控制阀9，相位器以CTA模式或同时以CTA和TA模式操作。操作模式的选择取决于阀芯位置。TA排放口4用在控制阀的极限位置处，该极限位置位于控制阀全伸入或全伸出位置处或附近。图2是另选的可切换配置，其中在阀芯28的鼻部处引入连续的TA排放口35，其不取决于阀芯位置。连续TA排放口35消除了仅CTA模式，并且通过采用CTA和TA操作模式的连续混合而不管阀芯位置为何在所有操作条件下改进了相位器的闭环控制响应。通过增加TA排放，可以在控制阀9的冲程结束时使用相位器的附加TA模式，但是连续排放不允许相位器进入仅CTA模式。图2的控制阀的设计采用与图1中所见特征类似的特征，如附图标记所指示。虽然图1和2中的可切换CTA/TA技术相对于典型的仅TA相位器提供了可衡量的液压效率提高，但是它们仍具有一些限制。第一再循环路径3a在一个方向上比第二再循环流动路径3b在相反方向上更长并且更具限制性。在套筒16的外径与中心螺栓8的钻孔8a之间的再循环凹槽7是该限制的来源。这些设计的妥协之一是在提前方向上相对于滞后方向上的非对称致动速率。凹槽7接收流体以用于在提前腔室与滞后腔室之间再循环，以及从提前腔室和滞后腔室中排出流体。因此，凹槽7接收使相位器在各位置之间移位所需的所有流体，并且必须足够大到容纳所有这种流体而不是限制性的。此外，控制阀9的阀芯28的鼻部中的恒定TA排放口35对于相位器的提前和滞后方向都是固定的和相同的，这消除了在彼此独立的提前和滞后方向上调节致动速率的某种能力。更希望能够独立地确定针对提前和滞后致动的TA排放。
技术实现思路
一种具有控制阀的可变凸轮正时相位器，该控制阀可以选择性地使用CTA模式、TA模式或同时使用CTA和TA模式来致动相位器。附图说明图1示出了常规的切换式控制阀的示意图，该控制阀具有可变凸轮正时相位器的两个止回阀。图2示出了常规的切换式控制阀的示意图，该控制阀具有可变凸轮正时相位器的两个止回阀和恒定扭转辅助排放口。图3a示出了本专利技术的切换式控制阀的横截面，该控制阀具有三个止回阀，其中两个是可变凸轮正时相位器的再循环止回阀和阀芯相关可变排放口。图3b示出了本专利技术的切换式控制阀的另一个横截面，该控制阀具有三个止回阀，其中两个是可变凸轮正时相位器的再循环止回阀和阀芯相关可变排放口。图4示出了第一实施例的可变凸轮正时相位器的示意图，其中控制阀包括再循环止回阀并且在提前位置中排放。图5示出了第一实施例的可变凸轮正时相位器的示意图，其中控制阀包括再循环止回阀并且在滞后位置中排放。图6示出了第一实施例的可变凸轮正时相位器的示意图，其中控制阀包括再循环止回阀并且在保持或零点位置中排放。图7示出了第二实施例的可变凸轮正时相位器的示意图，其中控制阀包括再循环止回阀并且在提前位置中排放。图8示出了第二实施例的可变凸轮正时相位器的示意图，其中控制阀包括再循环止回阀并且在滞后位置中排放。图9示出了第二实施例的可变凸轮正时相位器的示意图，其中控制阀包括再循环止回阀并且在保持或零点位置中排放。图10示出了进行附加排放的可变凸轮正时相位器第三实施例的示意图。图11a示出了本专利技术的另选切换式控制阀的横截面，该控制阀具有三个止回阀，其中两个是可变凸轮正时相位器的再循环止回阀、恒定排放口以及阀芯相关可变排放口。图11b示出了本专利技术的另选切换式控制阀的另一个横截面，该控制阀具有三个止回阀，其中两个是可变凸轮正时相位器的再循环止回阀、恒定排放口以及阀芯相关可变排放口。图12a示出了本专利技术的另一个切换式控制阀的横截面，该控制阀具有三个止回阀，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可变凸轮正时相位器，其包括：壳体组件，其具有用于接受驱动力的外圆周；由所述壳体组件接纳的转子组件，其限定至少一个腔室，所述腔室通过叶片分成提前腔室和第二腔室；控制阀，其包括；固定在所述转子组件的钻孔内的套筒，其包括：与所述提前腔室流体连通的第一端口、与滞后腔室流体连通的第二端口、与源流体连通的第三端口；以及与贮槽流体连通的第一排放口；阀芯，其具有能够滑动地接纳在所述套筒内的多个凸台；第一内部通道；以及第二内部通道；第一再循环止回阀，其与所述第一内部通道和所述滞后腔室或所述提前腔室之一流体连通；第二再循环止回阀，其与所述第二内部通道和所述提前腔室或所述滞后腔室中的另一个流体连通；第一再循环路径，其在通过所述第二再循环止回阀与另一个提前腔室或所述滞后腔室、所述第二内部通道流体连通的所述第二端口和与所述提前腔室或所述滞后腔室流体连通的所述第一端口之间，使流体在所述提前腔室与所述滞后腔室之间再循环；第二再循环路径，其在通过所述第一再循环止回阀与所述滞后腔室或所述提前腔室、所述第一内部通道流体连通的所述第一端口和与所述提前腔室或所述滞后腔室中的另一个流体连通的所述第二端口之间，使流体在所述滞后腔室与所述提前腔室之间再循环；其中来自所述第二内部通道中的所述第一再循环路径的流体暴露于与所述贮槽流体连通的所述第一排放口。...

【技术特征摘要】
2017.10.11 US 62/5710361.一种可变凸轮正时相位器，其包括：壳体组件，其具有用于接受驱动力的外圆周；由所述壳体组件接纳的转子组件，其限定至少一个腔室，所述腔室通过叶片分成提前腔室和第二腔室；控制阀，其包括；固定在所述转子组件的钻孔内的套筒，其包括：与所述提前腔室流体连通的第一端口、与滞后腔室流体连通的第二端口、与源流体连通的第三端口；以及与贮槽流体连通的第一排放口；阀芯，其具有能够滑动地接纳在所述套筒内的多个凸台；第一内部通道；以及第二内部通道；第一再循环止回阀，其与所述第一内部通道和所述滞后腔室或所述提前腔室之一流体连通；第二再循环止回阀，其与所述第二内部通道和所述提前腔室或所述滞后腔室中的另一个流体连通；第一再循环路径，其在通过所述第二再循环止回阀与另一个提前腔室或所述滞后腔室、所述第二内部通道流体连通的所述第二端口和与所述提前腔室或所述滞后腔室流体连通的所述第一端口之间，使流体在所述提前腔室与所述滞后腔室之间再循环；第二再循环路径，其在通过所述第一再循环止回阀与所述滞后腔室或所述提前腔室、所述第一内部通道流体连通的所述第一端口和与所述提前腔室或所述滞后腔室中的另一个流体连通的所述第二端口之间，使流体在所述滞后腔室与所述提前腔室之间再循环；其中来自所述第二内部通道中的所述第一再循环路径的流体暴露于与所述贮槽流体连通的所述第一排放口。2.根据权利要求1所述的相位器，其进一步包括在所述转子组件中的壳体，所述壳体具有钻孔和多个端口，所述钻孔接纳所述套筒。3.根据权利要求1所述的相位器，其中所述控制阀进一步包括入口止回阀。4.根据权利要求1所述的相位器，其中所述第一排放口对所述第二内部通道和所述贮槽的暴露是连续的。5.根据权利要求1所述的相位器，其中所述第一排放口对所述第二内部通道的暴露取决于所述阀芯相对于所述套筒的位置。6.根据权利要求1所述的相位器，其进一步包括与所述贮槽和所述第一内部通道流体连通的第二排放口。7.根据权利要求6所述的相位器，其中来自所述第一内部通道中的所述第二再循环路径的流体连续地暴露于与所述贮槽流体连通的所述第二排放口。8.根据权利要求6所述的相位器，其中所述第二排放口对所述贮槽和所述第一内部通道的暴露取决于所述阀芯相对于所述套筒的位置。9.根据权利要求6所述的相位器，其进一步包括与所述贮槽和所述第二内部通道流体连通的第三排放口以及与所述贮槽和所述第一内部通道流体连通的第四排放口，其中所述第一排放口对所述第二内部通道的暴露取决于所述阀芯相对于所述套筒的位置，所述第三排放口的暴露与所述第二内部通道和所述贮槽连续，所述第二排放口的暴露取决于所述阀芯相对于所述套筒的位置，并且所述第四排放口的暴露与所述第一内部通道连续。10.根据权利要求1所述的相位器，其中来自所述第一排放口的流体通过由所述套筒的外径和所述壳体的所述钻孔限定的凹槽流出所述控制阀。11.根据权利要求1所述的相位器，其进一步包括能够滑动地位于所述转子组件中的锁销，所述锁销能够在所述转子组件内从锁定位置移动到解锁位置，在所述锁定位置中，所述锁销的一端接合所述壳体组件的凹部，在所述解锁位置中，所述端部不接合所述壳体组件的所述凹部。12.根据权利要求1所述的相位器，其中所述第一再循环止回阀和所述第二再循环止回阀选自由以下组...

【专利技术属性】
技术研发人员：F·R·史密斯，
申请(专利权)人：博格华纳公司，
类型：发明
国别省市：美国,US