CN117396667A - 可变相位机构 - Google Patents

Abstract

公开了一种轭型相位器，其具有驱动构件和从动构件，所述驱动构件和所述从动构件围绕公共轴线是可旋转的并通过轭相互联接，所述轭在垂直于公共轴线的平面内是可移动的，以通过至少两个接触元件和波浪状表面之间的相互作用改变所述驱动构件和所述从动构件的相对相位，其中(i)所述至少两个接触元件和(ii)波浪状表面中的一个连接成与所述驱动构件旋转，而另一个被安装在所述轭上，每个接触元件包括与承载件中的部分圆柱形的凹部表面接触的辊，其中所述至少两个接触元件中的至少一个的承载件被适当地尺寸制作或可调节地安装，以设定所述辊和所述波浪状表面之间的间隙。

Description

可变相位机构

技术领域

本发明涉及一种可变相位机构，也称为相位器，用于内燃发动机的气门机构中以允许改变曲柄角，发动机的气门以所述曲柄角打开和关闭。

背景技术

众所周知，气门正时对发动机性能具有显著影响，并且最佳设置随着发动机操作条件而变化。为了在不同的操作条件下优化性能，必须能够改变气门正时。

已知可变相位机构，其包括轴、轴颈安装在轴上并与凸轮一起固定旋转的套筒、通过第一枢轴销连接到轴上并通过第二枢轴销连接到套筒上的联接轭以及用于使轭绕第一枢轴销枢转以实现轴和套筒之间的相位变化的装置。这种机构在此被称为轭型相位器，并且在EP0733154和EP1030035中找到示例。

EP2044297描述了一种结构上与下面描述的本发明实施例相似的双相位器。双相位器是具有驱动可以在分离的凸轮轴上或者安装在共同组装的凸轮轴上的两组不同凸轮凸角的两个输出构件的相位器，并且允许两组凸轮凸角的相位相对于曲轴的相位进行调节。在后一专利中，如下所述，叶片型相位器驱动两组凸轮凸角中的一组，而轭型相位器驱动另一组。

本发明涉及一种轭型相位器的改进，并且尽管下面将参考双相位器进行描述，但是它同样适用于单相位器。

附图中的图1源自EP2044297，并且在下面描述以解释本发明解决的问题。

图1的双相位器110具有待被联接以便通过链条接合链轮齿114而与曲轴一起转动的驱动构件112。驱动构件112具有由凸轮轴的前轴承118支撑的中心孔116。双相位器110包括叶片型相位器，其具有多个叶片120，这些叶片穿过并且密封在驱动构件112中的多个弧形腔122上并且在它们的相反的轴向末端处被紧固到前和后封闭板124和126上。叶片型相位器的设计大致类似于GB 2421557中所示的设计，在GB 2421557中将对其进行更详细的描述。

轭128位于驱动构件112内部在前板124后面，并且通过销130连接到驱动构件112，所述销固定到径向孔132中并且接合在支点销134中，所述支点销可旋转地装配到轭128中的轴向延伸孔136中。这个联动装置允许轭128围绕将其与前凸轮轴轴承118连接的销142旋转，并且占据偏心位置。轭128通过两个销140定位，这两个销被固定到相位器的前板124中并且与轭128的波浪状外轮廓相接合。当相位器的前板124中的两个销140与叶片120一起旋转时，轭128的径向外表面上的轮廓使其围绕支点销134旋转。

双相位器110旨在驱动组装的凸轮轴(图1中未示出)，所述凸轮轴具有内轴和同心外管，它们各自与对应的一组凸轮凸角一起固定旋转。凸轮轴的外管经由前轴承轴颈118被驱动，前轴承轴颈又经由连接销142由轭128驱动。凸轮轴的内轴经由螺纹轴144被驱动，螺纹轴穿过相位器110的中心并且经由螺母146固定到前板124。

相位器的前板由两个部件124a、124b形成，以便简化相位器内的油分配，尽管可替代地使用具有复杂的油钻孔的单个部件。内部部件124a接触叶片120的端部，并且用来密封驱动构件112中的腔122的前部，而外部部件124b用来密封形成在内部部件124a中的油分配槽148。外部部件124b还具有定时特征以使传感器能够在操作期间检测相位器的位置。四个叶片固定件和中心驱动轴螺母146都用于将两个部件夹在一起。

图2a、2b和2c示出了穿过在三个不同位置下图1的相位器的驱动构件112和轭128的截面。在图2a中，对应于中档，轭128处于同心位置，而在图2b和2c中，叶片120分别完全延迟和完全提前。能够看出，轭128中的将其连接到前轴承并因此连接到凸轮轴的外管的销142在与叶片120相反的方向上围绕凸轮轴中心移动，并且还移动通过与叶片120不同的角度。

尽管所示的相位器110示出了轭128，其使得凸轮轴外管沿与其内轴相反的方向旋转，但是轭128的径向外表面的轮廓改变使得两个凸轮轴部件沿相同方向旋转但不同的量是可能的。两个相位器输出的运动可以具有线性或非线性关系，但是对于任何给定的叶片位置仅能够有一个轭位置。

叶片型相位器的输出使接触元件沿波浪状表面滑动。在图1的实施例的情况下，接触元件是销140，并且波浪状表面是轭128的周边表面，但是替代地，轭承载在周围的面向内的表面上滑动的元件是可能的。

轭型相位器提供与叶片型相位器成比例的相位输出，但可以具有不同的速度、大小和方向，具有在其范围内相对于其输入也反转方向的能力。

迄今为止，轭型相位器在提前和延迟方向上平衡相位响应方面遇到了问题。这些问题是由以下引起的：(i)接触元件和波浪状表面之间的摩擦，以及(ii)凸轮轴的阻力矩，特别是当轭输出能够相对于其输入反向时。

发明内容

根据本发明的第一方面，提供了一种轭型相位器，其具有驱动构件和从动构件，所述驱动构件和所述从动构件围绕公共轴线是可旋转的并通过轭相互联接，所述轭在垂直于所述公共轴线的平面中是可移动的，以通过至少两个接触元件和波浪状表面之间的相互作用来改变所述从动构件相对于所述驱动构件的相对相位，其中(i)所述多个接触元件和(ii)所述波浪状表面中的一个连接成与所述驱动构件旋转，而另一个被安装在所述轭上，每个接触元件包括与承载件中的部分圆柱形的凹部表面接触的辊，其特征在于所述至少两个接触元件中的至少一个的承载件被适当地尺寸制作或被可调节地安装，以设定所述辊与所述波浪状表面之间的间隙。

代替在轭128的波浪状外表面上滑动的销140，本发明提出使用辊。然而，例如，提供搁置在V形凹槽中的辊是不够的，因为这将仅提供线接触。这将导致高压力，并因此导致高摩擦力。相反，本发明第一方面中的辊搁置在承载件中，并且进行表面接触以允许它们自由旋转。通过使这些辊的位置能够被调节，本发明允许在相位器中的间隙被设定。

根据本发明的第二方面，提供了一种用于将驱动构件连接到第一和第二从动构件的双相位器，所有三个构件围绕公共轴线是可旋转的，其中所述驱动构件通过第一相位器连接到所述第一驱动构件，并通过轭型相位器连接到所述第二从动构件，所述轭型相位器包括轭，所述轭在垂直于所述公共轴线的平面中是可移动的，以通过至少两个接触元件和波浪状表面之间的相互作用来改变所述第二从动构件相对于所述驱动构件的相位，(i)所述至少两个接触元件和(ii)所述波浪状表面中的一个由所述第一从动构件限定或安装在所述第一从动构件上，而另一个由所述轭限定或安装在所述轭上，每个接触元件包括与承载件中的部分圆柱形的凹部表面接触的辊，其特征在于，所述至少两个接触元件中的至少一个的承载件被适当地尺寸制作或被可调节地安装，以设定所述辊和所述波浪状表面之间的间隙。

在本公开中，描述了用于使辊的位置能够被调节的不同方式。在一些实施例中，承载件被适当地尺寸制作。在这种情况下，提供了不同尺寸的可互换承载件，并且选择至少一个承载件的尺寸以提供期望的间隙。在其它实施例中，使用统一尺寸的承载件，但它们可调节地安装以实现期望的间隙。

第一相位器可以方便地是叶片型相位器。

为了使双相位器的响应在提前和延迟不同的从动构件时基本上相同，两个相位器中的每个可以设置有相应的偏置弹簧以抵消相应的从动构件的阻力矩。

附图说明

现在将参考附图通过示例进一步描述本发明，其中：

图1，如前所述，示出了EP2044297中已知的双相位器的分解图，

图2a、2b和2c是前面描述的穿过图1的双相位器的截面图，

图3是通过共用的双相位器驱动的两个分离的凸轮轴的示意图，

图4和5是类似于图1的示出本发明的两个实施例的分解图，图6和7示出了本发明的另外两个实施例的详细视图，以及

图8是穿过图7的实施例的细节的截面图。

具体实施方式

下面将参照驱动两组不同凸轮凸角的双相位器来描述本发明。双相位器将被描述为连接到组装的凸轮轴，其中一个输出构件驱动内轴，另一个输出构件驱动组装的凸轮轴的外管。然而，应当清楚的是，所有的双相器都可以用于驱动两个分离的凸轮轴，如图3中示意性地示出的。

在图3中，叶片型相位器300具有连接到第一凸轮轴310的输出端。叶片型相位器300具有连接到轭型相位器320的第二输出端，轭型相位器进而驱动与驱动第二凸轮轴350的第二齿轮340啮合的齿轮330。因此，在图1的现有技术双相位器中，代替驱动连接到组装的凸轮轴的外管的轴承环118，它可以用于驱动通向单独的凸轮轴的齿轮系的齿轮。

图4是与图1的现有技术双相位器具有类似构造的一种双相位器的分解图，并且为了简化说明并且有助于避免重复，在以下说明的所有实施例中起相同功能作用的部件已经分配了具有相同的后两位有效数字的参考标记。

图4中的凸轮轴是组装的凸轮轴，其包括由外管围绕的内轴，并且具有两组同心凸轮凸角，一组与外管一起固定旋转，另一组相对于外管是可旋转的，并且通过穿过外管中的周向细长狭槽的销而连接成与内轴一起旋转。与图1的双相位器一样，图4的双相位器具有驱动一组凸轮凸角的叶片型相位器和驱动第二组凸轮凸角的轭型相位器。图4的双相位器与图1所示的相位器的不同之处在于，叶片型相位器用于驱动组装的凸轮轴的外管，而轭型相位器驱动其内轴。

图4中的双相位器的输入构件412连接到由发动机曲轴驱动的齿轮414而不是链轮。输入构件具有四个弧形腔422，每个接收将腔分成两个单独的工作室的相应的叶片420。通过滑阀450供应到这些工作室的油能够使这些叶片420切向地从腔的一端移动到另一端。

叶片420连接到两个端板424(在图中仅看到其中一个)。两个端板424密封弧形腔422的工作室，并且用作第一叶片型相位器的输出构件。叶片型相位器的输出构件用于驱动组装的凸轮轴的外管以改变第一组凸轮凸角相对于曲轴的相位。

组装的凸轮轴的内轴栓接到其上键合有曲柄臂460的管状构件444。曲柄臂460围绕凸轮轴的轴线的旋转用于改变凸轮轴的内轴相对于发动机曲轴的相位。

曲柄臂460通过支点销435和可旋转地容纳在孔436中的偏心套筒434连接到轭428。轭428的直径相对侧通过枢轴销442连接至双相位器的输入构件412。轭428绕销442的枢转使得孔436绕销442的轴线枢转，从而使得曲柄臂460旋转，以便改变凸轮轴的内轴相对于输入构件412的相位，输入构件由发动机曲轴直接驱动。需要偏心套筒434，因为销435与轭的旋转轴线的距离随着轭绕销442枢转而改变。

轭428相对于输入构件412的角位置由用作叶片型定相的输出构件的端板424的角位置决定。为此，端板424包括总体上标记为440的两个接触元件，其与轭428的波浪状外表面428a接触。在图4中，两个接触元件440中的一个以组装状态示出，而另一个以分解图示出。每个接触元件440包括辊447，其轴颈支承在承载件441中的部分圆柱形的凹部451中，并与其形成表面接触。承载件441通过穿过垫圈板445和承载件441中的细长狭槽的螺钉443固定到端板424。接合在端板424中和承载件441中的细长狭槽455中的销453确保承载件441的正确定向，同时允许调节辊447与波浪状表面428a的距离。

图4中与波浪状表面428a接合的轴颈辊447提供了比图1的双相位器的销140更小的摩擦阻力，并且此外，它们在端板424上的位置可调节性确保了辊447和波浪状表面428a之间的间隙能够被精确设定。

图5所示的双相位器展示了这些接触元件和波浪状表面所连接的构件是可互换的。因此，在图5中，接触元件540由轭528承载，并且波浪状表面是盘570的面向内的凸轮表面570a，其被固定到该叶片型相位器的端板524上。叶片型相位器的结构在图5中未示出，但与图4中的相同。

在这种情况下，辊547轴颈连接到在轭528内的通道555内滑动的承载件541的部分圆柱形的凹槽551a内，并与其形成表面接触。在这个实施例中的间隙通过承载件541的适当尺寸制作来设定。

图5还示出了双相位器可以包括两个偏置弹簧582和584以抵消对应的从动构件的阻力矩。弹簧582通过板586作用在曲柄臂560上，并因此作用在轭型相位器的输出构件上。相反，弹簧584作用在带有正时特征的板590上并且固定到叶片型相位器的输出构件上。

图6示出了垫片661如何可以设置在承载件641中的一个或两个与通道655的底部之间以设定间隙。

图5、6和7还示出了轭628和曲柄臂660之间的替代连接，其中代替偏心套筒，支点销635在曲柄臂660的径向突出部上是可滑动的。

图7和8示出了本发明的另一实施例，其中使用液压间隙调节器893代替垫片，该实施例在其它方面与图6的实施例相同。液压间隙调节器当然是公知的，并且依赖于油压来设定最小间隙。图8示出了为此目的可以在轭828中设置油钻孔，但是间隙调节器更适合于波浪状表面在轭的周边上的实施例。

Claims (7)

1.一种轭型相位器，具有驱动构件和从动构件，所述驱动构件和所述从动构件围绕公共轴线是可旋转的并通过轭相互联接，所述轭在垂直于所述公共轴线的平面内是可移动的，以通过至少两个接触元件和波浪状表面之间的相互作用改变所述从动构件相对于所述驱动构件的相对相位，其中(i)所述至少两个接触元件和(ii)所述波浪状表面中的一个连接成与所述驱动构件旋转，而另一个被安装在所述轭上，每个接触元件包括与承载件中的部分圆柱形的凹部表面接触的辊，其特征在于，所述至少两个接触元件中的至少一个的承载件被适当地尺寸制作或可调节地安装，以设定所述辊与所述波浪状表面之间的间隙。

2.一种用于将驱动构件连接到第一和第二从动构件的双相位器，所有三个构件围绕公共轴线是可旋转的，其中所述驱动构件通过第一相位器连接到所述第一驱动构件，并通过轭型相位器连接到所述第二从动构件，所述轭型相位器包括轭，所述轭在垂直于所述公共轴线的平面内是可移动的，以通过至少两个接触元件和波浪状表面之间的相互作用来改变所述第二从动构件相对于所述驱动构件的相位，(i)所述至少两个接触元件和(ii)所述波浪状表面中的一个由所述第一从动构件限定或安装在所述第一从动构件上，另一个由所述轭限定或安装在所述轭上，每个接触元件包括与承载件中的部分圆柱形的凹部表面接触的辊，其特征在于，所述至少两个接触元件中的至少一个的承载件被适当地尺寸制作或可调节地安装，以设定所述辊与所述波浪状表面之间的间隙。

3.如权利要求2所述的双相位器，其中所述至少两个接触元件中的至少一个的承载件的位置通过垫片是可调节的。

4.如权利要求2所述的双相位器，其中所述至少两个接触元件中的至少一个的承载件通过穿过所述承载件中的细长狭槽的螺钉保持在适当位置。

5.如权利要求2所述的双相位器，其中所述至少两个接触元件中的至少一个的承载件的位置通过液压间隙调节器是可调节的。

6.如权利要求2至5中任一项所述的双相位器，其中所述两个相位器中的每个相位器设置有相应的偏压弹簧，以抵消相应的从动构件的阻力矩。

7.如权利要求2至6中任一项所述的双相位器，其中所述第一相位器是叶片型相位器。