CN102239313A

CN102239313A - 凸轮轴速度传感器对象

Info

Publication number: CN102239313A
Application number: CN2009801488611A
Authority: CN
Inventors: J·D·沃瑟斯彭; M·P·埃勒罗
Original assignee: Perkins Engines Co Ltd
Current assignee: Perkins Engines Co Ltd
Priority date: 2008-12-05
Filing date: 2009-12-04
Publication date: 2011-11-09
Also published as: WO2010063473A1; US20120024244A1; EP2194240A1

Abstract

本发明公开了一种在燃烧发动机的凸轮轴上构建速度对象的方法。在实施该方法时，将多个环区段绕凸轮轴的一部分定位。所述多个环区段形成闭合的环，所述闭合的环具有变化的磁性外表面以便速度传感器读取。此外，所述多个环区段相对于所述凸轮轴在径向方向和周向方向上被固定。

Description

凸轮轴速度传感器对象

技术领域

本发明涉及用于燃烧发动机的凸轮轴系统，更具体地涉及具有速度对象的凸轮轴系统。

背景技术

燃烧发动机的凸轮轴系统包括用于驱动气缸的阀的凸轮轴。通常，凸轮轴系统还包括速度对象，速度对象从凸轮轴径向延伸并且与凸轮轴一体地形成，以使得凸轮旋转传感器能够感测凸轮轴的旋转角度。

将速度对象机加工在凸轮轴中是成本相对较高的过程。此外，如果在机加工过程中出现错误，在实践中的维修成本较高。此外，如果在燃烧发动机的运行过程中一体形成的速度对象损坏，则使得凸轮轴系统恢复到初始状态的成本相当高。需要维修或者替换整个凸轮轴。

欧洲专利公开EP 1471213公开了一种具有速度对象的环形凸缘，该凸缘与凸轮轴分开制造。在组装过程中，凸缘附接至凸轮轴的轴向端部。由于模块化的方法，制造过程的成本较低。此外，在损坏的情况下，可以在保持凸轮轴的同时替换速度对象凸缘。

但是，因为凸轮轴的轴向位置上存在凸部(也称为凸轮)，所以凸轮轴上适于组装如EP‘213中公开的单独的速度对象凸缘的位置的数量受到限制。凸部的外径大于凸轮轴的外径。因为速度对象必须被组装在凸轮轴上，所以速度对象的内径小于凸部的外径。所以速度对象凸缘不能滑动越过凸部。因此，不将凸轮轴分割为多个部件，EP‘213的速度对象凸缘就不能被放置在凸部之间。这对于整体的、一件式结构的凸轮轴是不可能的。因此速度对象凸缘的唯一实际的轴向位置是位于凸轮轴的轴向端部。

本发明的凸轮轴系统解决上述一个或多个问题。

发明内容

本发明的一个方面涉及一种在燃烧发动机的凸轮轴上构建速度对象的方法。该方法可以包括将多个环区段绕凸轮轴的一部分定位，所述多个环区段形成闭合的环，所述闭合的环具有变化的磁性外表面以便速度传感器读取。此外，该方法可以包括将所述多个环区段相对于所述凸轮轴在径向方向和周向方向上固定。

本发明的另一个方面涉及一种用于燃烧发动机的凸轮轴系统。所述凸轮轴系统可以包括凸轮轴。此外，所述凸轮轴可以包括速度对象，其包括绕所述凸轮轴的一部分定位的多个环区段，所述多个环区段形成闭合的环，所述闭合的环具有变化的磁性外表面以便速度传感器读取，其中，所述多个环区段相对于所述凸轮轴在径向方向和周向方向固定。

本发明的又一个方面涉及一种用于组装在燃烧发动机的凸轮轴上的速度对象。所述速度对象可以包括绕所述凸轮轴的一部分定位的多个环区段，所述多个环区段形成闭合的环，所述闭合的环具有变化的磁性外表面以便速度传感器读取，其中，所述多个环区段相对于所述凸轮轴在径向方向和周向方向上固定。

附图说明

图1是一种示例性地公开的燃烧发动机的示意性的局部透视图；

图2是一种示例性的凸轮轴系统的示意性的局部透视图；

图3是图2的凸轮轴系统的更具体的示意性的局部透视图；

图4是另一种凸轮轴系统的示意性的局部正视截面图；

图5是又一种示例性的凸轮轴系统的示意性的局部正视截面图；

图6是另一种示例性的凸轮轴系统的示意性的截面图；

图7是示出在燃烧发动机机的凸轮轴上构建速度对象的示例性方法的流程图。

具体实施方式

图1是一种示例性地公开的燃烧发动机2的示意性的局部透视图。燃烧发动机通常用于驱动诸如汽车和建筑机械的车辆。燃烧发动机可以实施为任何类型的内燃机，例如汽油机或气体燃料发动机。

如图所示，燃烧发动机2可以包括用于燃烧发动机的凸轮轴系统，该凸轮轴系统具有第一凸轮轴4和第二凸轮轴6。第二凸轮轴6在第一端可以包括第一阀特性变化装置8。此外，燃烧发动机2可以包括链条/链轮机构10和曲轴12，曲轴12通过链条/链轮机构10分别与第一和第二凸轮轴4、6互相连接，使得凸轮轴转速是曲轴转速的一半。曲轴12可以通过连杆14连接至多个活塞16，图1中示出一个活塞。燃烧发动机2还包括分别由第二凸轮轴6和第一凸轮轴4驱动的每个活塞16的两个进气阀18和两个排气阀20。发动机2还可以包括第二阀特性变化装置22和第三阀特性变化装置24，用于改变各个阀18、20的阀升程和打开角度。

凸轮轴系统还包括分别位于第一凸轮轴4和第二凸轮轴6上的速度对象26，速度对象用于被速度传感器读取从而能够分别测量第一和第二凸轮轴4、6的角度位置。速度对象26可以定位在凸轮轴4、6的远离链条/链轮机构10的端部处，从而防止由于处理不当或辅助传动带冲击而造成的对速度对象26的任何损坏。如图1所示的速度对象26将参照图2至图5更具体地说明。

图2是一种示例性的凸轮轴系统的示意性的局部透视图。凸轮轴系统可以包括凸轮轴4，其中多个环区段28、30可以绕着凸轮轴4的一部分定位，从而形成围绕凸轮轴4的环形速度对象32。多个环区段可以包括两个半环区段28、30。半环区段28、30可以具有由速度传感器读取的变化的磁性外表面34。如图所示，变化的磁性外表面34可以包括沿着径向方向远离凸轮轴延伸的突起部分。变化的磁性外表面34可以由诸如锻造或铸造的制造操作形成。此外，两个半环区段28、30可以相对于凸轮轴4在径向方向和周向方向固定。

两个半环区段28、30可以位于凸轮轴的径向延伸部分之间的轴向位置，例如可以位于凸轮轴4上的第一凸部4’和第二凸部4”之间。凸部4’和4”的外径可以大于由两个半环区段28、30形成的闭合环的内径。

图3是图2所示的凸轮轴系统的更加具体的示意性的局部透视图。如图所示，第一半环区段28的部分36可以与第二半环区段30的部分38重叠。在所述部分36、38中，半环区段28、30可以包括已经对准的一对孔40。销42经过该对孔40进入可以包括在凸轮轴4上的孔44中，使得区段28、30被固定在凸轮轴4上。在凸轮轴的直径相对位置处，半环区段可以以类似的方法固定至凸轮轴。因为销可以穿过重叠部分并且每个半环区段28、30在两个直径相对位置处与销接合，所以可以使用单个销42来固定半环区段28、30。区段28、30可以通过在重叠部分被销穿过从而固定至凸轮轴4。

图4是另一种示例性的凸轮轴系统2的示意性的局部正视截面图。这里，变化的磁性外表面34可以使用压制刚部件来形成。但是，表面34也可以通过其他技术形成，例如烧结，也称为冶金。在图4中，在经过半环区段28、30的一对孔40进入凸轮轴4上的孔的销42的位置处示出截面图。如图所示，销可以实施为铆钉42，以将半环区段28、30固定至凸轮轴4。如图中进一步示出，凸轮轴4上的孔44可以实施为从凸轮轴4的第一侧经过凸轮轴的核心46延伸至凸轮轴的与第一侧相对的第二侧的通孔。由此，在凸轮轴4上可以使用单个孔44来在凸轮轴4的相对侧固定半环区段28、30。在与半环区段28、30的部分36、38的重叠区域相对的一侧，可以使用类似的固定结构。同样，在该相对侧，半环区段28、30分别在另一部分48、50处重叠。类似地，第二销56可以经过一对彼此对准的孔52进入凸轮轴4的通孔44中。因此可以使用两个单独的销42、56来固定半环区段28、30。注意，作为单个通孔44的替代，也可以在凸轮轴4的相对侧使用两个盲孔来固定半环区段28、30。此外，可以使用多于两个孔，例如四个孔，以在四个孔处将半环区段固定至凸轮轴。使用多个孔可以有助于确保目标区段相对于凸轮轴的角度位置正确。例如，通过在不对称的位置使用两个孔，可以避免区段在例如180°的角度上不对准。总的来说，多个销孔连接可以用于在周向、纵向和/或轴向上将半环区段28、30固定至凸轮轴4。但是，半环区段28、30也可以通过单个销孔连接来连接至凸轮轴。此外，也可以使用其他紧固件，例如螺钉连接、螺栓螺帽连接、或胶粘连接。

图5是又一种示例性的凸轮轴系统的示意性的局部正视截面视图。与图2和图3所示的示例性的凸轮轴系统类似，变化的磁性外表面34可以通过诸如锻造操作、铸造或烧结的制造操作形成。如图所示，经过半环区段部分36、38中的一对孔40进入通孔44中并经过凸轮轴4的相对侧的半环区段部分48、50中的一对孔52的销可以被实施为单个柱形插销(roll pin)或弹簧榫钉(spring dowel)，从而简化凸轮轴系统的组装过程。

图6是另一种示例性的凸轮轴系统的示意性的截面图。这里，两个半环区段28、30可以绕凸轮轴4的核心46的一部分布置在相对位置。第一区段28的第一端部58可以邻接第二区段30的第一端部60。类似地，第二端部62可以邻接第二区段30的第二端部64，从而形成闭合的环。这里，各个半环区段可以仅延伸180°。整体来说，各个环区段的角度延伸量的和为360°。第一和第二区段28、30的端部58、60、62、64可以设有孔66、68，孔66、68在所述区段28、30的对应端部58、60、62、64处成对地对准。在两对孔66、68处可以设置销70、72，以将区段的对应端部相互连接从而在径向方向上固定环区段。销70、72可以实施为螺钉。此外，至少一个环区段的内表面可以与凸轮轴4的机加工的外表面相对应。特别地，至少一个环区段28、30的内表面可以包括与凸轮轴4的机加工的平的外表面部分相对应的平的部分74、76，从而在周向上固定环区段。

应当注意，原则上，不管区段是否重叠，都可以使用多种固定方法来固定多个环区段。作为例子，可以使用经过环区段的重叠部分的销连接。替代地，区段可以单独地销接至凸轮轴。此外，邻近部分可以不接触凸轮轴外表面地相互连接。还应当注意，速度对象可以包括多于两个环区段，例如绕凸轮轴的一部分定位的三个或更多个环区段。

工业实用性

虽然示出并且描述为与直列气缸发动机一起使用，凸轮轴系统也可以适用于任何燃烧发动机，例如V型气缸发动机。此外，凸轮轴系统可以包括用于驱动进气阀和排气阀的单个凸轮轴。此外，发动机的每个气缸可以具有单个进气阀和单个排气阀。

在燃烧发动机2的运行过程中，凸轮轴旋转速度是曲轴旋转速度的一半。可以通过感测环形速度对象32的变化的磁性外表面34的接近传感器来监控第一和第二凸轮轴4、6的旋转和角度位置信息。特别地，接近传感器可以定位成当变化的磁性外表面34的突出部分沿着接近传感器经过时捕捉磁性脉冲信号。通过对所捕捉的磁性脉冲信号进行适当的翻译，可以推导出凸轮轴的角度位置信息和/或旋转速度信息，以例如用于进一步处理和/或控制发动机，例如控制到气缸的燃烧室的燃料流、或者燃料喷射器序列的起始时间。通过将变化的磁性外表面34实施为具有不同高度和/或宽度特征的突起的特定的轮廓，可以检测凸轮轴的特定角度位置，例如气缸的上止点位置。类似地，可以确定凸轮轴是在正转或是在反转。下面将解释在燃烧发动机中的凸轮轴上构建速度对象的方法。

图7是在燃烧发动机中的凸轮轴上构建速度对象的一种示例性方法的流程图。该方法可以包括步骤100，将多个环区段28、30绕凸轮轴4的一部分定位，多个环区段形成闭合的环，该闭合的环具有变化的磁性表面34，以便于速度传感器读取。该方法还包括步骤102，将多个环区段在径向方向和周向方向相对于凸轮轴固定。

该方法还可以包括将多个环区段绕凸轮轴的一部分定位在凸轮轴的轴向延伸部分之间的特定轴向位置。此外，该方法还可以包括将至少两个环区段(例如两个半环区段)绕凸轮轴的一部分布置在第一环区段28的端部36与第二环区段30的端部38重叠的相对位置。

该方法还可以包括步骤102，将至少一个销42穿过区段28、30上的一对对准的孔40地布置，该销也经过孔28、30进入凸轮轴上的孔44。通过经过区段28、30的孔以及经过凸轮轴上的孔44，单个销42将两个区段保持就位在凸轮轴上。在经过孔40布置销42的过程中区段28、30上的孔40可以对准。替代地，区段上的孔40可以在经过其布置销42之前对准。该方法还可以包括使销经过凸轮轴的通孔44并且经过与区段28、30上的一对对准的孔40相对的区段28、30上的另一对对准的孔，从而实现在两个不同的、互相相对的位置处将区段固定至凸轮轴的单个连接。

该方法还可以包括将至少两个环区段(例如两个半环区段)绕凸轮轴的一部分布置在第一环区段28的端部58邻接第二环区段30的端部60的相对位置。然后，该方法还可以包括经过第一和第二环区段28、30的端部58、60中的一对对准的孔66放置至少一个销70，其中至少一个环区段的内表面74对应于凸轮轴的一部分的机加工外表面。

该方法还可以包括施加区段28、30到凸轮轴的进一步的连接，例如通过将另一销插入区段的其他位置的另一对孔中来实现进一步的连接。孔对可以相对于凸轮轴位于不同的周向位置。此外，该方法可以包括将三个或更多个环区段绕凸轮轴的一部分定位，每个区段的一部分与另一个区段重叠，并且包括经过两个区段的一对对准的孔放置销，销也经过所述对准的孔对进入凸轮轴上的孔中。

可以在凸轮轴已经被组装在燃烧发动机中或是接近其在燃烧发动机中的最终轴向位置定位时执行在凸轮轴上构建速度对象的方法。如果速度对象的外径允许，也可以在凸轮轴自身尚未组装进燃烧发动机中时执行该方法。此外，构建方法可以有利地在维护或维修中执行，例如当速度对象损坏并且需要替换时。这样，在将两个半环区段绕凸轮轴的一部分定位之前，该方法可以包括从凸轮轴移除速度对象。被移除的速度对象可能是损坏的。此外，该方法可以有利地在希望具有另外的变化的磁性外表面(例如具有另外数量的突起)的速度对象时实施。由于速度对象可以包括两个半环区段，替换速度对象可以是相对简单的操作，因为可以在不拆卸凸轮轴自身的情况下一个接一个地移除和/或替换半环区段。

因为对象由多个环区段形成，所以可以在凸轮轴的多个轴向位置处、且即使凸部的外径大于对象的内径也可以在凸轮轴的凸部之间组装和拆卸对象。这是因为可以沿主要轴向的路径将环区段定位在凸轮轴上和从凸轮轴上移除。环区段不需要移过凸部，从而实现不拆卸整个凸轮轴的相对简单的对象维修操作，另一方面在将对象位置确定在凸部之间的轴向位置方面也提供了灵活性。

本领域技术人员将很清楚，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对本发明的在燃烧发动机中的凸轮轴上构建速度对象的方法进行多种修正和变型。考虑在燃烧发动机中的凸轮轴上构建速度对象的方法的说明书和实践，本发明领域技术人员将很清楚其他的实施方式。说明书和示例仅意于作为示例性的，本发明的真正范围由权利要求书及其等同范围表示。

Claims

1.一种在燃烧发动机的凸轮轴上构建速度对象的方法，包括：

将多个环区段绕凸轮轴的一部分定位，所述多个环区段形成闭合的环，所述闭合的环具有变化的磁性外表面以便由速度传感器读取；以及

将所述多个环区段相对于所述凸轮轴在径向方向和周向方向上固定。

2.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述多个环区段绕所述凸轮轴的所述部分定位在所述凸轮轴的轴向延伸部分之间的特定轴向位置处。

3.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述多个环区段的至少两个环区段绕所述凸轮轴的一部分布置成第一环区段的端部与第二环区段的端部重叠。

4.根据权利要求3所述的方法，还包括：

将至少一个销经过所述区段上的一对对准的孔放置，所述销还经过所述孔进入所述凸轮轴上的孔中并且将所述区段保持就位在所述凸轮轴上。

5.根据权利要求1所述的方法，还包括：

将所述多个环区段的至少两个环区段绕所述凸轮轴的一部分布置成第一环区段的端部邻接第二环区段的端部。

6.根据权利要求5所述的方法，还包括：

将至少一个销经过所述第一环区段和第二环区段的端部的一对对准的孔放置，且其中至少一个环区段的内表面与所述凸轮轴的一部分的机加工的外表面相对应。

7.根据权利要求1所述的方法，还包括：

在将所述多个环区段绕所述凸轮轴的一部分定位之前从所述凸轮轴移除速度对象。

8.一种用于燃烧发动机的凸轮轴系统，包括：

凸轮轴；以及

速度对象，其包括绕所述凸轮轴的一部分定位的多个环区段，所述多个环区段形成闭合的环，所述闭合的环具有变化的磁性外表面以便由速度传感器读取，其中，所述多个环区段相对于所述凸轮轴在径向方向和周向方向固定。

9.根据权利要求8所述的凸轮轴系统，其中，所述速度对象定位在所述凸轮轴上的两个凸部之间，所述凸部的最大外径大于所述闭合的环的内径。

10.根据权利要求8所述的凸轮轴系统，其中，至少一个销经过所述多个环区段的两个环区段上的一对对准的孔。

11.根据权利要求10所述的凸轮轴系统，其中，所述至少一个销包括铆钉。

12.根据权利要求10所述的凸轮轴系统，其中，所述至少一个销包括柱形插销。

13.根据权利要求8所述的凸轮轴系统，其中，所述多个环区段经由多个销-孔连接固定至所述凸轮轴。

14.根据权利要求8所述的凸轮轴系统，其中，所述多个环区段包括两个半环区段。

15.一种用于组装在燃烧发动机的凸轮轴上的速度对象，包括：

绕所述凸轮轴的一部分定位的多个环区段，所述多个环区段形成闭合的环，所述闭合的环具有变化的磁性外表面以便由速度传感器读取，其中，所述多个环区段相对于所述凸轮轴在径向方向和周向方向上固定。