具有簧片止回的VCT阀的制作方法

具有簧片止回的vct阀
技术领域
1.本技术涉及可变凸轮轴正时(vct)，并且更具体地，涉及与vct装置一起使用的止回阀。


背景技术：

2.内燃机使用一个或多个凸轮轴来打开和关闭进气阀和排气阀，以响应凸轮凸角在凸轮轴旋转时选择性地制动阀杆，并克服保持阀固定就位的阀弹簧的力。凸轮凸角的形状和角度位置可以影响内燃机的操作。过去，凸轮轴相对于曲轴的角位置是固定的。但是内燃机现在可以包括可变凸轮轴正时(vct)装置——有时被称为凸轮轴相位器——它相对于曲轴的角度位置改变凸轮轴的角度位置。凸轮轴相位器通常是液压致动的，并且包括转子，该转子具有径向向外延伸的叶片，该叶片存在于形成在定子内的流体室中。凸轮轴相位器可以依靠控制阀组件，该控制阀组件选择性地将流体流入由叶片分开的流体室的各部分，以在转子上施加旋转力，从而在转子和定子之间产生相对运动。可以使用一个或多个止回阀来控制流体的流动。然而，止回阀的加入可以增加组件的整体尺寸。在组件中包括一个或多个止回阀，同时最小化控制阀组件的整体尺寸，将是有帮助的。


技术实现要素：

3.在一个实施方式中，一种可变凸轮轴正时(vct)控制阀组件包括：控制阀，其具有一个或多个阀面和阀腔；配置所述控制阀中的一个或多个腔排气口以在所述控制阀的外表面和所述阀腔之间连通流体；阀套，其具有接收所述控制阀的套腔和多个孔，所述孔中的至少一个孔配置成与vct装置的前进流体室流体连通，并且所述孔中的另一个孔配置成与延迟流体室流体连通；所述控制阀相对于所述阀套轴向地滑动；和一个或多个簧片阀，其在所述阀套的外表面上，其配置成控制所述前进流体室或所述延迟流体室之一和所述前进流体室或所述延迟流体室中的另一个之间的流体流动。
4.在另一实施方式中，一种vct控制阀组件包括：控制阀，其具有一个或多个阀面和阀腔；一个或多个腔排气口配置成在所述控制阀的外表面和所述阀腔之间连通流体；阀套，其具有接收所述控制阀的套腔和多个孔，所述孔中的至少一个孔配置成与vct装置的前进流体室流体连通，并且所述孔中的另一个孔配置成与延迟流体室流体连通；所述控制阀相对于所述阀套轴向地滑动；和第一簧片阀，其在所述阀套的外表面上，其配置成控制所述前进流体室和所述延迟流体室之间的流体流动，和第二簧片阀，其在所述阀套的外表面上，其配置为控制所述延迟流体腔室和所述前进流体腔室之间的流体流动。
5.在又一实施方式中，一种vct控制阀组件包括：控制阀，其具有一个或多个阀面和阀腔；一个或多个腔排气口配置成在所述控制阀的外表面和所述阀腔之间连通流体；阀套，所述阀套具有接收所述控制阀的套腔、在所述阀套的外表面上的环形凹槽、配置成在所述套腔和所述阀套的所述外表面之间连通流体的多个孔、以及在所述阀套的所述外表面上的平坦阀座表面；和簧片阀，其由环形凹槽接收，所述簧片阀包括平坦区段，所述平坦区段被
偏置成与所述平坦阀座表面接合，以可释放地密封所述孔，并允许流体从前进流体室或延迟流体室之一流向上述前进流体室或延迟流体室中的另一个。
附图说明
6.图1是描绘vct装置的实施方式的示意图；
7.图2是描绘vct装置的实施方式的另一示意图；
8.图3是描绘vct装置的实施方式的另一示意图；
9.图4是描绘vct控制阀组件的实施方式的透视图；
10.图5是描绘vct控制阀组件的实施方式的分解图；
11.图6是描绘vct控制阀组件的实施方式的横截面视图；
12.图7是描绘vct控制阀组件的实施方式的另一横截面视图；
13.图8是描述vct控制阀组件的另一实施方式的透视图；
14.图9是描述vct控制阀组件的另一实施方式的横截面视图；并且
15.图10是描述vct控制阀组件的另一实施方式的横截面视图。
具体实施方式
16.与可变凸轮轴正时(vct)装置一起使用的控制阀组件包括一个或多个位于阀套的外表面上的簧片阀，其用作用于液压vct装置的止回阀。在过去的控制阀实施方式中，球阀或圆盘阀形式的止回阀已经定位在控制阀腔内，从而增加了轴向长度以及控制阀组件的复杂性。位于控制阀腔内的阀包括更多零件，通常压配合在腔内，并且可能需要进行流量测试以验证其阀座几何形状。相反，将簧片止回阀定位成远离控制阀腔并位于阀套的外表面上，可以作为已经在阀套上进行的外表面加工的一部分来实现，并且可以减小控制阀组件的总长度。
17.可变凸轮轴正时(vct)装置或相位器10和vct控制阀组件12的实施例在附图中示出，并在本说明书中详细描述。vct相位器10和vct控制阀组件12通常装备在汽车内燃机应用中。vct控制阀12可以安装在vct壳体和转子的中心螺栓位置处的伴随内燃机中的位置。vct控制阀组件12能够执行扭转辅助(ta)和凸轮轴扭矩致动(cta)定相功能，这些功能与本文公开的vct控制阀组件截然不同且同时进行。此外，如本文所使用的，术语轴向、径向和周向以及它们相关的语法形式用于谈到所示控制阀及其部件中的一些部件的大致圆形和圆柱形。在这个意义上，轴向指的是大致沿着或平行于圆形和圆柱形的中心轴线的方向，径向指的是大致沿着或平行于圆形和圆柱形的半径的方向，周向指的是大致沿着或类似于圆形和圆柱形的圆周的方向。
18.参考图1-图3，vct相位器10是液压致动的vct相位器组件，并且通常包括vct控制阀组件12、转子14和壳体16。转子14具有轮毂18和从轮毂18径向向外延伸的一个或多个叶片20。转子14连接到凸轮轴22，使得转子14的旋转引起凸轮轴22的旋转。壳体16可以具有凸轮轴链轮24或皮带轮，并且与转子14部分地建立前进流体室26和延迟流体室28。诸如链条或皮带的环形圈接合凸轮轴链轮24或皮带轮，并进一步接合曲轴链轮或伴随内燃机的其它部件。通过接合，旋转从内燃机传递到壳体16，导致壳体16也旋转。叶片20占据前进流体室26和延迟流体室28，并且在使用vct相位器组件10期间，流体室26、28经由各自的前进线路
30和延迟线路32接收加压流体。在vct相位器组件10的其它可能的部件中，vct相位器组件10可以进一步包括锁销组件34、诸如可变力螺线管(vfs)致动器的致动器36和诸如发动机控制单元(ecu)的控制器38。锁销组件34用于保持转子14相对于壳体16的角度位置。一般而言，致动器36作用在vct控制阀组件12的控制阀40上，并抵抗弹簧42的偏压且按照控制器38的指令轴向和线性地移动控制阀40。同样如图1-3中示意性描绘的，液压流体例如油经由伴随内燃机的源44被选择性地引入vct控制阀组件12。源44可以由泵加压。并且，在某些时候，油可以离开vct控制阀组件12，到达伴随内燃机的集油槽或箱46。虽然现在已经描述了vct控制阀组件12的示例性应用，但是vct控制阀组件12可以用于其它应用，这些应用包括在具有不同于图1-图3所示并参考其描述的部件和工作方式的其它vct相位器组件中的应用。
19.为了实现vct相位器组件10的前进和延迟功能，vct控制阀组件12帮助管理进出前进流体室26和延迟流体室28的油的流动。根据采用vct控制阀组件12所用于的特定内燃机应用，vct控制阀组件12可以具有各种设计、构造和部件。在附图的实施例中，vct控制阀组件12被设计和构造用于执行扭转辅助(ta)和凸轮轴扭矩致动(cta)定相功能。vct控制阀12通常包括阀壳体48、控制阀40、入口止回阀41、第一再循环止回阀50、第二再循环止回阀52、第一再循环路径54和第二再循环路径56；然而，在其它实施例中，更多或更少和/或不同的部件是可能的。
20.图4-图7更详细地显示了vct控制阀组件12的实施方式。组件12包括控制阀58、可以滑动地接收控制阀58的阀套60以及位于组件12一端的供应止回阀62。中心螺栓壳体64可以接收vct控制组件12，并穿过液压致动的vct相位器10的旋转轴线，以将相位器10固定到内燃机的凸轮轴22上。控制阀58可以是细长的活塞，其具有大致环形的形状和远离阀58径向向外延伸的一个或多个阀面66，阀面66有助于控制通过阀58和套60的流体流动。控制阀58可以包括阀腔68，使得与凸轮轴旋转轴线重合的阀58的径向内部是中空的。两对腔排气口70可以允许流体从控制阀58的外表面72流入阀腔68。应当理解，腔排气口的数量可以变化，并且所示出和描述的是一种实施方式。这里，当流体流入延迟流体室28时，一个多个腔排气口70接收来自前进流体室26的流体，而当流体流入前进流体室26时，第二多个腔排气口70接收来自延迟流体室28的流体。然而，每个多个腔排气口可以由接收来自前进流体室26的流体的单个腔排气口和接收来自延迟流体室28的流体的单个腔排气口代替。控制阀58的端部74可以配置成与致动器36(例如螺线管)耦合，该致动器36相对于套60移动阀58。阀面66的外径76可以紧密地符合套58的内表面78，以防止相邻阀面66之间的流体轴向流动。
21.阀套60可以是具有套腔69的细长管，套腔69在开口端90处接收控制阀58。多个孔61可以形成在阀套60中，其在套腔69和套60的外表面之间延伸。孔61可以形成第一再循环路径54、第二再循环路径56、第一再循环止回阀50或第二再循环止回阀52的至少一部分。腔排气口70可以将来自前进流体室26或延迟流体室28的返回流体连通到罐46。控制阀58可以通过位于阀58和套腔69内的套60之间的弹簧42偏置到默认位置，以在一个轴向方向上偏置阀58。卡环43可释放地与中心螺栓壳体64接合，并有助于将控制阀58保持在默认位置。控制阀58可以通过致动器36相对于阀套60轴向移动，从而克服弹簧42的力，以选择性地引导流体通过孔61，并控制流体流入前进流体室26或延迟流体室28。例如，阀套60可以由多种金属或金属合金形成。阀套60的外表面可以例如通过机械加工成型，以形成阀座表面80。在该实施方式中，阀套60的外表面可以被加工成两个基本平坦表面80。平坦表面80可以面向相反
的方向180
°
分开。也可以使阀套60的外表面成形，以形成至少一个环形槽82，该环形槽82的形状适于接收簧片式止回阀或簧片阀84。术语簧片阀也可以被描述为挡板阀、半带阀、半带阀或其它类似的术语。簧片阀可以包括平坦区段，该平坦区段被相对偏置成与流体可以流过的孔口接合。在一些实施例中，簧片阀可以完全环绕阀套，使得平坦区段自身重叠，但是在其它实施方式中，簧片阀可以与阀套接触小于360度。簧片阀通常可以实现为其弹簧力与阀构件集成在一起的阀。
22.簧片阀84可以包括两个基本平坦区段86，这两个基本平坦区段86被偏置成与由平坦表面80形成的阀座接合，从而形成流体密闭性密封。平坦区段86可以具有与连接两个部分86的阀84的簧片阀材料相同的宽度。离开由平坦区段86覆盖的孔61的流体可以克服保持平坦区段86抵靠平坦表面80的偏置力，并且当平坦区段86压靠平坦表面80时，防止流体沿相反方向穿过孔61的运动，进一步增强流体密闭性密封。簧片阀84可以以多种方式实现，例如通过使用带状止回阀或在一个边缘铰接的基本平坦材料区段。在该实施方式中，簧片阀84可以由细长长度的平坦金属形成，该平坦金属可以使用金属加工技术弯曲和/或弯折，使得簧片阀84紧密地符合阀套60的外表面。簧片阀84的弯曲可以施加固有的偏置力，该偏置力将簧片阀84夹紧到环形槽82中的阀套60上。
23.供应止回阀62可以在与开口端90相对的位置处附接到阀套60上。供应止回阀62可以调节从源44(例如发动机油泵)到vct控制阀组件12的流体供应。供应止回阀62可以包括套筒接合部分92和中心螺栓接合区段94，该中心螺栓接合区段94将阀62机械连接到套筒60和中心螺栓壳体64。特征件92、94可以防止供应止回阀62相对于套筒60和中心螺栓壳体64的角度旋转，并且便于这些元件相对于彼此的精确角度定位。供应止回阀62可以选择性地允许流体从源44流动到阀套60的外表面，在该外表面处，流体可以基于控制阀58相对于阀套60的轴向位置流过选定的孔61。
24.中心螺栓壳体64可以包括接收vct控制阀组件12的壳体腔96。前进流体孔98和延迟流体孔100可以将流体从控制阀58的外表面通过孔61并最终分别连通到前进流体室26和延迟流体室28。在中心螺栓壳体64的轴向端处的一个或多个开口102可以接收中心螺栓接合区段94。中心螺栓壳体64连同vct控制阀组件12可以通过转子14的中心插入液压致动的vct相位器10中。
25.在操作过程中，如图6所示，当控制阀58相对于阀套定位时，vct控制阀组件12可以将流体引导至前进流体室26。流体可以沿着阀套60的外表面移动通过供应止回阀62，从阀套60的外表面通过孔61流向控制阀58的外表面72。第一再循环止回阀50可以关闭，帮助引导流体从控制阀58的外表面72通过阀套60中的孔61和前进流体孔98流向前进流体室26。离开延迟流体室28的流体可以通过延迟流体孔100流向阀套60，并通过孔61流向控制阀58的外表面72，并通过第一对腔排气口70流向阀腔68，在那里流体可以流出控制阀58并到达箱46。当离开延迟室28的流体压力超过来自源44的流体压力时，来自第一多个排气口70的流体可以打开将簧片阀84与阀座分离的第一再循环止回阀50，并最终流入前进流体室26。
26.当控制阀58相对于阀套定位时，如图7所示，流体可以沿着阀套60的外表面移动通过供应止回阀62，从阀套60的外表面流向控制阀58的外表面72。第二再循环止回阀52可以保持关闭，帮助引导流体从控制阀58的外表面72通过阀套60中的孔61和延迟流体孔100流向延迟流体室28。离开推进流体室26的流体可以通过前进流体孔98流向阀套60并通过孔61
流向控制阀58的外表面72。离开前进流体室26的流体可以通过第二对腔出口70流过阀腔68，在阀腔68处，流体可以流出第二再循环止回阀52和/或第二对腔出口70，并到达罐46。当离开前进室26的流体压力超过来自源44的流体压力时，来自第二多个排气口70的流体可以打开将簧片阀84与阀座分开的第二再循环止回阀52，并最终流入延迟流体室28。
27.转到图8-图10，示出了vct控制阀组件12’的另一种实施方式。组件12’包括控制阀58’、可滑动地接收控制阀58’的阀套60’和位于组件12’一端处的供应止回阀62。控制阀58’包括一对腔排气口70，用于当流体流入前进流体室26和流出延迟流体室28时再循环流体，反之亦然。阀套60’包括单个再循环簧片止回阀84’。中心螺栓壳体64可以接收vct控制组件12’，并穿过液压致动的vct相位器10的旋转轴线，以将相位器10固定到内燃机的凸轮轴22上。控制阀58’可以是细长的活塞，其具有大致环形的形状和远离阀58径向向外延伸的一个或多个阀面66，阀面66有助于控制通过阀58’和套60’的流体流动。控制阀58’可以包括阀腔68，使得与凸轮轴旋转轴线(x)重合的阀58的径向内部是中空的。当流体流入前进流体腔室26并流出延迟流体腔室28时，或者当流体流入延迟流体腔室28并流出前进流体腔室26时，单对腔排气口70可以允许流体从控制阀58的外表面72流入阀腔66。也就是说，控制阀58中的所有腔排气口70可以在流体进入或流出室26、28的定相或移动过程中同时使用。此外，虽然该实施方式描绘了两个腔排气口70，但是不同数量的腔排气口也是可能的。控制阀58的端部74可以配置成与线性致动器(例如螺线管)连接，该线性致动器相对于套60’移动阀58’。
28.阀套60’可以是细长管，其具有在开口端90处接收控制阀58’的套腔69。一个或多个孔61可以形成在阀套60’中，它们在套腔69和套60’的外表面之间延伸。孔61可以形成第一再循环路径54、第二再循环路径56、第一再循环止回阀50或第二再循环止回阀52的至少一部分。腔排气口70可以将来自前进流体室26或延迟流体室28的返回流体连通到罐46。控制阀58可以通过位于阀58和套腔69内的套60之间的弹簧42偏置到默认位置，以在一个轴向方向上偏置阀58’。卡环43可释放地与中心螺栓壳体64接合，并有助于将控制阀58’保持在默认位置。控制阀58’可以通过致动器36相对于阀套60’轴向移动，从而克服弹簧42的力，以选择性地引导流体通过孔61，并控制进入前进流体室26或延迟流体室28的流量。阀套60’的外表面可以例如通过机械加工成型，以形成阀座表面80。在该实施方式中，阀套60’的外表面可以被加工成两个基本平坦表面80。平坦表面80可以面向相反的方向180
°
分开。也可以使阀套60’的外表面成型，以形成环形槽82，该环形槽82的形状适于接收簧片式止回阀或簧片阀84’。
29.簧片阀84’可以包括两个基本平坦区段86’，其宽度或表面积大于簧片阀84’连接两个区段86的部分。平坦区段86’可以被偏置成与由平坦表面80形成的阀座接合，从而形成流体密闭性密封。离开由平坦区段86’覆盖的孔61的流体可以克服保持平坦区段86’抵靠平坦表面80的偏置力，并且当平坦区段86’压靠平坦表面80时，防止流体沿相反方向穿过孔61的运动，进一步增强流体密闭性密封。簧片阀可以以多种方式实现，例如通过使用带状止回阀或在一个边缘铰接的基本平坦材料区段。在该实施方式中，簧片阀84可以由细长长度的平坦金属形成，该平坦金属可以被冲压且可以使用金属加工技术弯曲和/或弯折，使得簧片阀84紧密地符合阀套60的外表面。簧片阀84’的弯曲可以施加固有的偏置力，该偏置力将簧片阀84’夹紧到环形槽82中的阀套60’上。供应止回阀62可以在与开口端90相对的位置处附
接到阀套60’。如上所述，供应止回阀62可以调节从源44(例如发动机油泵)到vct控制阀组件12’的流体供应。
30.中心螺栓壳体64可以包括接收vct控制阀组件12’的壳体腔96。前进流体孔98和延迟流体孔100可以将流体从控制阀58’的外表面通过孔61并最终分别连通到前进流体室26和延迟流体室28。在中心螺栓壳体64的轴向端处的开口102可以接收中心螺栓接合区段94。中心螺栓壳体64连同vct控制阀组件12’可以通过转子14的中心插入液压致动的vct相位器10中。
31.在操作过程中，当控制阀58’相对于阀套60’定位时，如图9所示，vct控制阀组件12’可以将流体引导至前进流体室26。流体可以沿着阀套60’的外表面流过供应止回阀62，从阀套60’的外表面流向控制阀58’的外表面72，进入孔61。然后，流体可以通过另一个孔61流入前进流体孔98，流向前进流体室26。离开延迟流体室28的流体可以通过延迟流体孔100和孔61流向控制阀58’的外表面72。当来自延迟流体室28的流体压力大于由源44提供的流体压力时，簧片阀84’可以打开，这有助于引导流体从延迟流体腔室28返回到前进流体室26，同时还允许流体从控制阀58的外表面72通过腔排气口70进入阀腔68，在阀腔68中，流体可以流出套60’的开口端并进入箱46。
32.当控制阀58相对于阀套60’定位时，如图10所示，流体可以沿着阀套60’的外表面流过供应止回阀62，从阀套60’的外表面流向控制阀58’的外表面72，进入孔61。然后，流体可以通过另一个孔61流入延迟流体孔100，到达延迟流体室28。离开前进流体室26的流体可以通过前进流体孔98和孔61流向控制阀58’的外表面72。当来自前进流体室26的流体压力大于由源44提供的流体压力时，簧片阀84’可以打开，这有助于引导流体从前进流体腔室26返回到延迟流体室28，同时还允许流体从控制阀58的外表面72通过腔排气口70进入阀腔68，在阀腔68中，流体可以流出套60’的开口端并进入箱46。
33.应当理解，前文是对本发明的一个或多个实施例的描述。本发明不限于本文公开的特定实施例，而是仅由下面的权利要求书限定。此外，包含在前述描述中的陈述涉及特定实施例，并且不应被解释为对本发明的范围或权利要求书中使用的术语的定义的限制，除非术语或短语在上面被明确定义。对本领域技术人员来说，各种其它实施例以及对所公开的实施例的各种改变和修改将变得显而易见。所有这些其它实施例、改变和修改都将落入所附权利要求书的范围内。
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