专利名称：凸轮相位器锁定系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于选择性地锁定凸轮相位器的系统。
背景技术：
发动机组件可以包括凸轮相位器，其联接到发动机凸轮轴以调整进气口和/或排气阀打开事件的正时。基于发动机运行条件调整阀的正时可以增加发动机性能，例如增加动力输出、减小燃料消耗、和/或减小发动机排放。增加凸轮轴可以提前或推迟的范围可以提供增加的性能收益。典型的叶片凸轮相位装置(“凸轮相位器”)包括转子和定子，且通过使用定子和转子之间的干涉而具有在默认或原本位置的正停止位置，以在发动机关闭时停止转子的旋转运动。这允许锁定销装置在发动机关闭时自由地接合其座部，以相对于定子锁定转子。凸 轮相位器在该锁定位置待命用于发动机启动。中间停靠凸轮相位器必须锁在中间位置，在该处不存在该自然的正停止，即转子不抵靠定子，且由此锁定销会难以接合其座部。
发明内容
根据本发明的第一方面，凸轮轴相位器包括定子和转子。定子具有第一瓣(lobe)和第二瓣。转子具有设置在第一瓣和第二瓣之间的叶片，从而转子和定子限定出在第一瓣和叶片之间的第一腔室和在第二瓣和叶片之间的第二腔室。转子限定出在叶片中的孔。运动限制销选择性地第一运动限制销位置和第二运动限制销位置之间可动。当运动限制销处在第一运动限制销位置中时，运动限制销较当运动限制销处在第二运动限制销位置中时进一步延伸进入第一腔室。运动限制销可因此在处在第一运动限制销位置中时接触第一瓣，且由此将转子保持在中间停靠位置以有助于通过座部调整锁定销。根据本发明的第二方面，凸轮轴相位器包括定子，该定子具有多个瓣。转子具有多个叶片，每一个叶片在两个瓣之间。一个叶片限定出孔，该孔延伸通过叶片。第一和第二锁定销至少部分地设置在孔中。弹簧在销之间将销从孔向外促动。每一个销可以从孔伸出以接合相应的座部以将转子锁定在中间停靠位置。座部可以是细长的以有助于将销接合在座部中。如果座部略微彼此偏开，则通过座部的延长而造成的游隙可被减小或消除。在下文结合附图进行的对实施本发明的较佳模式做出的详尽描述中能容易地理解上述的本发明的特征和优点以及其他的特征和优点。
图I是凸轮轴相位器的示意性俯视图；图2是图I的凸轮轴相位器的示意性截面侧视图；图3是图I的凸轮轴相位器的示意性部分剖开侧视图4是图I的凸轮轴相位器的示意性部分剖开透视图；图5是另一凸轮轴相位器的示意性透视图；图6是图5的凸轮轴相位器的示意性截面透视图；和图7是图5的凸轮轴相位器的一部分的示意性截面视图。
具体实施例方式参见图1，示意性地示出了凸轮轴相位器10。凸轮轴相位器10包括带轮或链轮14，用于接合操作性地连接到发动机曲轴(未示出)的传动带或链(未示出)。因而，链轮14可经由链而被发动机曲轴驱动做绕轴线18的旋转。凸轮轴相位器10还包括定子22，其相对于链轮14安装用于绕轴线18与之一起整体旋转。定子22具有限定出腔室30的内表面26。内表面26为通常的圆柱形，但是包括多个径向地向内延伸(朝向轴线18)的瓣34、35、36,37ο 凸轮轴相位器10还包括设置在腔室30中的转子38。转子38包括毂部分42，其具有大致圆柱形的外表面44。多个叶片46、47、48、49从毂部分42向外延伸。每一个叶片46、47、48、49接触定子22的内表面26的相应圆柱形部分。每一个叶片46、47、48、49设置在两个瓣34、35、36、37之间。每一个瓣34、35、36、37接触转子38的外表面44的圆柱形部分。瓣34、35、36、37和叶片46、47、48、49在它们之间限定出腔室50、54。腔室50、54选择性地通过液压流体增压以使得转子38绕轴线18相对于定子22旋转且由此改变发动机中阀的正时。更具体地，转子38相对于凸轮轴(未示出)安装。因而，转子38相对于定子22沿一个方向的旋转将使得阀正时提前；转子38相对于定子22沿另一方向的旋转将使得正时推迟。转子38相对于定子22的运动通过瓣34、35、36、37和叶片46、47、48、49之间的干涉限定。例如，最大的阀正时提前可以发生在叶片49接触瓣34时，且最大的阀正时推迟可以发生在叶片49接触瓣37时。如本领域技术人员理解的，需要的是将转子38相对于定子22锁定在“中间停靠”位置，如图I所示，即在叶片46、47、48、49不接触任何瓣34、35、36、37时。参见图3，其中相同的附图标记指示来自图I和2的相同的部件，锁定系统56包括转子锁定销58，其至少部分地设置在形成在叶片46中的圆柱形孔62中。孔62和销58的取向和尺寸设定为使得销58相对于转子38的运动基本上被限制为平行于轴线18直线平移。销58可相对于转子38在伸出位置(如图2所示)和退回位置之间运动。在伸出位置，销58从孔62突出，且在退回位置，销58基本上不从孔62突出。覆盖件66相对于定子22安装以密封腔室30的一个端部。覆盖件66限定出大致圆柱形的凹部，其用作用于锁定销的座部70。座部70设置在覆盖件66上从而在转子38相对于定子22位于中间停靠位置时座部70对准锁定销58。在转子38在中间停靠位置且销58在伸出位置时，销58的一部分在座部70中，且销58的另一部分在孔62中。因而，销58将转子38相对于覆盖件66和定子22锁定。弹簧74设置在孔62中且将销58朝向伸出位置偏压。销58可通过施加液压压力而缩回。除非座部70正确地与销58对准，否则销58不能进入座部70，且由此转子38将不锁定。为了有助于对齐和插入销58到座部70中，凸轮轴相位器10包括运动限制系统78。参见图2-4，运动限制系统78包括运动限制销82，其设置在叶片48中的圆柱形孔86中，从而运动限制销82相对于转子38的运动基本上被限制为直线平移。销82在第一运动限制销位置(即伸出位置，如图3和4所示)和第二运动限制销位置(即退回位置)之间选择性地可动。在伸出位置，销82从孔86向外突出并进入腔室50，所述腔室形成在叶片48和瓣36之间；在退回位置，销82基本上不伸到孔86外部。弹簧90设置在孔86中和并朝向其伸出位置促动销82。运动限制锁定销94设置在叶片48中的另一圆柱形孔98中。锁定销94基本上被限制为垂直于运动限制销82的运动直线平移。锁定销94在伸出位置(如图2-4所示)和退回位置之间可动。运动限制销82限定环形沟槽102;在销94处在伸出位置中时，其至少部分地设置在沟槽102中，这将运动限制销82相对于转子38 锁定。更具体地，在所示实施例中，锁定销94与沟槽102的壁相互作用以防止运动限制销82在锁定销94处在其伸出位置中时平移。在锁定销94处在其退回位置中时，它在沟槽102的外部，且由此运动限制销82在孔86中自由平移。弹簧106将销94向其伸出位置促动。在发动机启动时，通过通道110施加的发动机油压力将限制锁定销94从运动限制销82的沟槽102退回，随后发动机油压力将锁定销58退回，由此允许转子38在通过定子22提供的相范围中完整运动。在转子38在任何控制位置时，运动限制弹簧90允许运动限制销82退回或伸展，这取决于转子38的位置。在发动机关闭时通过供给通道110施加的油压力丧失，且运动限制锁定销弹簧106迫使限制锁定销94运动到运动限制销沟槽102中的锁定位置。运动限制弹簧90迫使运动限制销82进入使得限制锁定销94接合进入运动限制销沟槽102并将运动限制销82锁定在伸出位置的位置。运动限制销82用作转子38运动的正停止，且将相位器锁定销58在锁定销座部70上方对齐，用于在关闭时正确接合。更具体地，销82在其伸出位置从叶片48突出并接触瓣36。销82和瓣36的相互作用将转子38保持在中间停靠位置，以有助于锁定销58插入到座部70中。该设计通过使用中间停靠位置作为启动时的默认锁定位置而允许在凸轮定相事件期间使用额外的推迟管理机构。该额外的推迟管理机构使得怠速稳定并最多增加燃料经济性1%。在没有在100%时间内都会起作用的安全的锁定机构的情况下，使用中间停靠位置凸轮相位器是不可能的且不能通过该方法实现额外的燃料经济性。运动限制销82用作在转子处在中间停靠或中间位置时的正停止。锁定销58将随后被允许接合进入其座部70，用于正确的发动机启动条件。另外，运动限制锁定销82可被油压力激活，所述油压力存在于处在正常的条件下而没有额外的油供给口和控制硬件(油控制阀)的典型的叶片凸轮相位器中且，虽然该设计具有使用各种油供给方法的灵活性。由此，凸轮轴相位器10包括具有第一瓣36和第二瓣37的定子22。转子38具有设置在第一瓣36和第二瓣37之间的叶片48，从而转子38和定子22限定出在第一瓣36和叶片48之间的第一腔室54及在第二瓣37和叶片48之间的第二腔室50。转子38在叶片48中限定出孔(即孔86)，且运动限制销82选择性地可在第一运动限制销位置到第二运动限制销位置之间运动。在运动限制销82处在第一运动限制销位置时，运动限制销82延伸得比运动限制销在第二运动限制销位置时更远以从孔86进入第一腔室54。运动限制销82限定出凹状部(即沟槽102)，且凸轮轴相位器10包括运动限制锁定销94，其配置为接合凹状部且由此将运动限制销82锁定在第一运动限制销位置。弹簧90将运动限制销82朝向第一运动限制销位置促动。转子38限定出第二孔(即孔62)，且转子锁定销58在第二孔中选择性地相对于转子38可动。覆盖件66相对于定子22安装且限定出座部70。座部70定位为使得在运动限制销82处在第一运动限制销位置且接触第一瓣36时转子锁定销58对准座部70。参见图5和6，凸轮轴相位器200被示意性地示出。凸轮轴相位器200包括带轮或链轮214，用于接合操作性地连接到发动机曲轴(未示出)的传动带或链(未示出)。因而，链轮214可经由链而被发动机曲轴驱动做绕轴线218的旋转。凸轮轴相位器200还包括定子222，其相对于链轮214安装用于绕轴线218与之整体旋转。定子222具有限定出腔室230的内表面226。内表面226通常是圆柱形的，但是包括多个瓣234、235、236、237，它们径向地向内延伸(朝向轴线18)。凸轮轴相位器200还包括设置在腔室230中的转子238。转子238包括毂部分 242，毂部分具有大致圆柱形的外表面244。多个叶片246、247、248、249从毂部分242向外延伸。每一个叶片246、247、248、249接触定子222的内表面226的相应圆柱形部分。每一个叶片 246、247、248、249 设置在两个瓣 234、235、236、237 之间。每一个瓣 234、235、236、237接触转子238的外表面244的圆柱形部分。瓣234、235、236、237和叶片246、247、248、249在它们之间限定出腔室250、254。腔室250、254选择性地通过液压流体增压以使得转子238绕轴线218相对于定子222旋转且由此关闭发动机中阀的正时。更具体地，转子238相对于凸轮轴(未示出)安装。因而，转子238相对于定子222沿一个方向的旋转将使得阀正时提前；转子238相对于定子222沿另一方向的旋转将使得正时推迟。转子238相对于定子222的运动通过瓣234、235、236、237和叶片246、247、248、249之间的干涉限定。例如，最大的阀正时提前可以发生在叶片249接触瓣234时，且最大的阀正时推迟可以发生在叶片249接触瓣237时。如本领域技术人员理解的，需要的是将转子238相对于定子222锁定在“中间停靠”位置，如图5所示，即在叶片246、247、248、249不接触任何瓣234、235、236、237时。在发动机启动时，相位器200处在中间停靠位置。参见图5-7，油260 (其通过发动机油泵(未示出)增压)进入通道264 (其形成在叶片249中)且同样地对腔室268、272加压。叶片249限定出圆柱形孔276，且两个锁定销280、284选择性地在孔276中平行于轴线218可平移。锁定销280与孔276的表面协作以限定腔室268。锁定销284与孔276的表面协作以限定腔室272。弹簧288在孔276中设置在销280、284之间并偏压销280、284使其彼此分开且朝向相应的伸出位置。在油压力施加到腔室268、272时，压力克服弹簧288的偏压，且锁定销280、284朝向彼此退回，由此从锁定销座部292、296脱开且允许转子238运动到由定子222通过加压腔室254、250给出的极限位置。锁定销座部292、296分别形成在覆盖件300、304中。覆盖件300、304安装到定子222。在图6中销308延伸进入孔276且确保锁定销280、284中任一个不使用全部轴向运动且防止其他锁定销脱开。更具体地，销308安装到叶片249且延伸进入孔276，从而销308的至少一部分在锁定销280、284之间延伸，由此防止销280、284中任一个运动经过孔276的中心部分。锁定销弹簧288被设计为使得销280、284两者都不在最小操作压力之前脱开，但是允许两销在最高操作压力下脱开。使用3位置滑阀高压力腔室250、254被供应有凸轮相位器常见的油压力。用于锁定销脱开的高压力腔室268、272使用额外的油供给(使用开/关控制阀)。在发动机关闭时锁定销280、284必须接合进入座部292、296，以将转子238锁定在其中间停靠位置。经由腔室268、272到锁定销280、284的压力使用开/关控制阀在发动机熄火时去除。这允许锁定销弹簧288迫使锁定销280、284进入其相应座部292、296的方向。液压锁定不由于锁定销280、284端部中的孔310、312发生。在转子238运动到命令关闭位置时，锁定销座部292、296的细长特点允许销280、284有时间掉落到孔中。在最后的搁置位置(默认)，锁定销284所示为接触锁定销座部296的壁316，而间隙320存在于销284和座部296的壁324之间。类似地，锁定销280所示为接触锁定销座部
292的壁328，而间隙332存在于销280和座部292的壁336之间。系统中的这种游隙，其通过间隙320、332提供，对于将启动时的噪声或晃动控制在最小范围来说是很重要的。在这种设计中，两个锁定销280、284维持彼此的游隙以用于再接合。在壁328上的销280和壁316上的销284之间保持游隙。任一销280、284可在另一个之前接合其相应的座部292、296。如果销280在沿逆时针方向且在接触表面328之前运动了销游隙的量而首先接合，则销284沿覆盖件304的表面340滑动直到游隙存在。销284随后经过表面316并接合进入其座部296。如果沿顺时针方向行进，则操作过程反过来，销284首先接合。由此，相位器200包括具有多个瓣234、235、236、237的定子222。转子238具有多个叶片246、247、248、249，每一个叶片在两个瓣之间，且叶片249中的一个限定出穿过其的孔(即孔276)。第一和第二锁定销280、284至少部分地设置在孔276中。弹簧288在销280、284之间，将销280、284从孔276向外促动。第一覆盖件300相对于定子222安装且限定出第一销座部292。第二覆盖件304相对于定子222安装且限定出第二销座部296。第一和第二销座部292、296定位为使得在第一和第二锁定销280、284对准第一和第二销座部292、296时转子222处在中间停靠位置。第一锁定销280和转子238合作以限定出第一腔室268。第二锁定销284和转子238合作以限定第二腔室272。叶片249限定出与第一和第二腔室268、272流体连通的通道264。第一和第二锁定销280、284和转子238配置为使得通道264及第一和第二腔室268、272中的流体压力将第一和第二锁定销280、284朝向彼此促动且促动离开与座部292、296的接合。第一覆盖件300包括第一壁(即表面336)，其至少部分地限定出第一销座部292。第二覆盖件304包括第二壁(即表面324)，其至少部分地限定出第二销座部296。第一和第二座部292、296是细长的，从而在第一锁定销280处在第一销座部292中且第二销284处在第二销座部296中时，第一销280和第一壁336限定出在它们之间的第一间隙332，且第二销284和第二壁324限定出在它们之间的第二间隙320。第一覆盖件300包括第一表面344，该表面面对转子238且包围第一销座部292。第二覆盖件304包括第二表面340，该表面面对转子238和第一表面344，且包围第二销座部296。转子238选择性地相对于定子222绕轴线218可旋转。第一和第二销座部292、296定位和配置为使得，在转子238绕轴线218沿第一方向旋转时，第二销284保持接触第二表面340而第一销280进入第一销座部292。类似地，第一和第二销座部292、296定位和配置为使得，在转子238绕轴线218沿第二方向(与第一方向相反)旋转时，第一销280保持接触第一表面344而第二销284进入第二销座部296。尽管已经对执行本发明的较佳模式进行了详尽的描述，但是本领域技术人员可得知在所附的权利要求的范围内的用来实施本发明的许多替换设计和实施例。
相关申请的交叉引用本申请要求于2011年6月20日递交的美国临时专利申请NO. 61/498，891的权益，该申请通过引用全部合并与此。
权利要求
1.一种凸轮轴相位器，包括 定子，具有第一瓣和第二瓣； 转子，具有设置在第一瓣和第二瓣之间的叶片，从而转子和定子限定出在第一瓣和叶片之间的第一腔室及在第二瓣和叶片之间的第二腔室； 所述转子限定出在叶片中的第一孔；和 运动限制销，选择性地在第一运动限制销位置和第二运动限制销位置之间可动； 其中在运动限制销处在第一运动限制销位置时，运动限制销延伸得比运动限制销在第ニ运动限制销位置时更远以从孔进入第一腔室。
2.如权利要求I所述的凸轮轴相位器，其中运动限制销限定出凹状部；和 其中凸轮轴相位器进ー步包括运动限制锁定销，该运动限制锁定销配置为接合凹状部且由此将运动限制销锁定在第一运动限制销位置。
3.如权利要求2所述的凸轮轴相位器，进ー步包括弹簧，将运动限制销朝向第一运动限制销位置促动。
4.如权利要求2所述的凸轮轴相位器，其中转子限定出第二孔； 其中凸轮轴相位器进ー步包括转子锁定销，该转子锁定销选择性地在第二孔中相对于转子可动；和 覆盖件相对于定子安装且限定出座部； 其中座部定位为使得在运动限制销处在第一运动限制销位置且接触第一瓣时转子锁定销对准座部。
5.一种凸轮轴相位器，包括 定子，具有多个瓣； 转子，具有多个叶片，每个叶片都在两个瓣之间，且叶片中的ー个限定出穿过其的孔； 第一和第二锁定销，至少部分地设置在孔中；和 弹簧，在销之间将销从孔向外促动。
6.如权利要求5所述的凸轮轴相位器，进ー步包括第一覆盖件，该第一覆盖件相对于定子安装且限定出第一销座部； 第二覆盖件相对于定子安装且限定出第二销座部； 其中第一和第二销座部定位为使得在第一和第二锁定销对准第一和第二销座部时转子处在中间停靠位置。
7.如权利要求6所述的凸轮轴相位器，其中第一锁定销和转子合作以限定出第一腔室； 其中第二锁定销和转子合作以限定第二腔室； 其中转子限定出与第一和第二腔室流体连通的通道；和 其中第一和第二锁定销和转子配置为使得通道和第一和第二腔室中的流体压カ将第一和第二锁定销朝彼此促动。
8.如权利要求6所述的凸轮轴相位器，其中第一覆盖件包括第一壁，该第一壁至少部分地限定出第一销座部； 其中第二覆盖件包括第二壁，该第二壁至少部分地限定出第二销座部； 其中第一和第二座部是细长的，从而在第一锁定销处在第一销座部中且第二销处在第ニ销座部中时，第一销和第一壁限定出在它们之间的第一间隙，且第二销和第二壁限定出在它们之间的第二间隙。
9.如权利要求8所述的凸轮轴相位器，其中第一覆盖件包括第一表面，该第一表面面对转子且包围第一销座部； 其中第二覆盖件包括第二表面，该第二表面面对转子且包围第二销座部； 其中转子相对于定子绕轴线选择性地可旋转； 其中第一和第二销座部定位和配置为使得，在转子绕轴线沿第一方向旋转时，当第二销接触第二表面时，第一销进入第一销座部。
10.如权利要求9所述的凸轮轴相位器，其中第一和第二销座部定位和配置为使得，在转子绕轴线沿与第一方向相反的第二方向旋转时，当第一销接触第一表面时第二销进入第ニ销座部。
全文摘要
用于凸轮相位器的运动限制系统包括可缩回的运动限制销，其选择性地从凸轮相位器中的转子可伸出以接触定子上的瓣，以在锁定销的接合之前提供对转子的正停止。替换地，凸轮相位器可以包括两个销，其选择性地从转子中的孔中的相对开口伸出，以接合略微彼此偏开的座部。
文档编号F01L1/34GK102840003SQ20121021134
公开日2012年12月26日 申请日期2012年6月20日 优先权日2011年6月20日
发明者W.P.武科维奇, G.R.斯塔贝尔, B.R.韦布 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司