CN102652208A - 用于凸轮轴移相器的带有台阶的转子 - Google Patents

Abstract

一种用于内燃机凸轮轴移相器（1）组件的转子（7）。所述转子（7）包括基部（38），从基部（38）伸出多个叶片（14），所述叶片（14）在转子（7）的基部（38）的圆周上间隔开来。所述转子（7）的基部（38）的直径增加的台阶部（32）设置在至少两个所述伸出叶片（14）之间的至少一段上。所述直径增加的台阶部（32）允许将至少一个锁定销组件（4、5）插入所述转子（7）的基部内，从而减少其余的转子基部的直径，以至少减小所述凸轮轴移相器组件的重量和大小。

Description

用于凸轮轴移相器的带有台阶的转子

技术领域

本发明涉及用于调整和固定凸轮轴相对于内燃机的曲轴的相位的凸轮轴调整器或移相器。

背景技术

凸轮轴用在内燃机中，用以致动气体交换阀。内燃机中的凸轮轴包括与凸轮从动件（即杯形挺杆、指状杆或摇臂）接合的多个凸轮。当凸轮轴旋转时，凸轮提升或压下凸轮从动件，而凸轮从动件则致动气体交换阀（进气、排气）。凸轮的位置和形状决定了打开周期和幅度以及气体交换阀的打开和关闭时间。

已知的是分开的进气和排气凸轮轴组件，其中，每个凸轮轴及其相关的凸轮凸角部分别分开地操作进气阀和排气阀。

还已知的是同心凸轮轴组件，其中，通过设置中空外凸轮轴来同心地布置分开的进气凸轮轴和排气凸轮轴，其中内凸轮轴位于中空外凸轮轴中，且内凸轮轴的凸轮凸角部能够在外凸轮轴上旋转，并通过中空外凸轮轴中的槽口，进气凸轮轴和排气凸轮轴被连接到内凸轮轴。这使得能够在与单个凸轮轴所要求的大致相同的空间内使用用于进气阀致动和排气阀致动的分开的凸轮轴。

凸轮轴移相器用于提前或延迟打开或关闭周期，从而调整凸轮轴相对于曲轴旋转的相位。凸轮轴移相器通常包括正时齿轮，该正时齿轮能够是分别通过链条、皮带或齿轮驱动而以固定旋转方式连接到曲轴的链条、皮带或齿轮，同时用作到移相器的输入。移相器包括连接到同心凸轮轴布置中的内凸轮轴或外凸轮轴的输出连接，或可替代地，包括连接到排气凸轮轴或进气凸轮轴的输出连接。还以液压、气动或电驱动形式设置相位调整输入，以便移相或调整凸轮轴的相对于曲轴的输入旋转的输出旋转。

已知的是凸轮轴移相器大致有两种形式，即：具有可轴向移位的活塞的活塞型移相器和具有能够在周向方向上作用和枢转的叶片的叶片型移相器。对于任一类型，凸轮轴移相器都固定地安装在凸轮轴的端部上。可以如在2002年4月2日授权公告的Wolfgang Speier的题为“Camshaft Adjuster for Internal Combustion Engines”的美国专利No.6,363,896所公开的执行示例性的安装，即：使用夹持螺钉，从而形成凸轮轴移相器的实现相对于凸轮轴定心的元件。专利No.6,363,896全文以参考的方式并入本文，如同在这里完全阐述。

本领域中已知的是用在单个凸轮轴上的根据叶片单元原理运行的凸轮轴移相器。2004年10月1日授权公告的Eduard Golov atai-Schmidt等人的题为“Device for changing the control times of gas exchange valvesof internal combustion engines,particularly rotary piston adjustmentdevice for rotation angle adjustment of a camshaft relative to a crankshaft”的美国专利No.6,805,080大致示出了用在内燃机中的叶片单元类型的凸轮轴移相器的结构。美国专利No.6,805,080整体以参考方式并入本文，如同在本文中完整阐述。这些单个凸轮轴移相器通常用在双顶置式凸轮轴（DOHC）发动机上，其中，进气和排气凸轮的凸角部位于分开的进气凸轮轴和排气凸轮轴上。

还已知的是凸轮轴移相器与同心凸轮轴组件结合使用，用于控制内凸轮轴、外凸轮轴、或两者相对于彼此的相位。

为了操作这些类型移相器中的任一种，选择性地供应输入介质是有用的。一种方法是将液压流体供应到端口以启动运动。具体来说，叶片单元类型移相器采用将液压流体（通常是机油）供应到移相器中的相对的腔室内，以便周向地移动移相器内的叶片并由此选择性地调整凸轮正时的相位。

通过泄露，凸轮轴移相器经受移相器的油损失。在正常的发动机运行期间，由发动机油泵产生的机油压力足够使凸轮移相器保持充满油并由此保持正常起作用。然而，当发动机不运行时，来自凸轮移相器的油泄露可使得凸轮移相器的腔室填充空气。在机油泵产生足够的油压和流动之前，在发动机启动情况中，这种缺乏控制油压以及在腔室中存在空气可能由于缺少油而导致移相器过度振荡。该振荡继而导致噪声或造成对凸轮移相器机构的损坏。此外，在发动机启动期间，使凸轮移相器锁定在特定位置中是期望的。

本领域中一种已知的方案是引入锁定销，在腔室内没有足够油时，该锁定销将凸轮移相器相对于凸轮轴锁定在指定位置中。通常，这些锁定销借助于弹簧而进行接合并且利用机油压而被释放。在凸轮移相器中通常有两个用于锁定销的位置，即：在凸轮移相器的转子的叶片中或在凸轮移相器的转子的本体中。

2008年1月15日授权公告的Thomas L.Lipke等人的题为“LockingPin Mechanism for a Vane-Type Cam Phaser”的美国专利No.7,318,400示出转子的叶片中的锁定销的示例。美国专利No.7,318,400总地示出装配到相对于其余转子叶片扩大的或大尺寸的转子叶片中的锁定销。

2006年11月23日公布的OlafBoese等人的题为“Apparatus for thevariable setting of the control times of gas exchange valves of an internalcombustion engine”的共同待审的公开的美国申请No.2006/0260578总地示出装配到转子的本体或内径中的锁定销。美国申请No.2006/0260578整体以参考方式并入本文，如同在本文中完整阐述。

发明内容

下面的说明书中使用了某些技术术语，这些术语仅为了便利性和描述性目的，而非意图限制权利要求书的范围。术语凸轮轴“移相器”和“调节器”可替换地使用。技术术语包括具体指出的词语、其派生词及类似引入的词语。

由于现代内燃机和汽车中有很多部件，因此减小各部件的重量和大小是有用的。此外，增加凸轮轴移相器中的转子叶片的表面面积是有用的。

对于内燃机来说，为了获得可能的最大效率和燃油节省的运行，在发动机工作的同时，将凸轮凸角部（升程）正时变化到曲轴正时是有用的。凸轮轴移相器替换了凸轮轴上的链轮或滑轮。凸轮凸角部的角度位置、或相位关系由凸轮移相器的内部叶片机构控制。通过使用被供应到叶片的任一侧的油，围绕凸轮移相器周向地移动这些叶片，从而提前或延迟凸轮轴位置。当关闭发动机时，从凸轮轴移相器系统泄漏出的油返回到发动机的储油器。本领域已知，在发动机启动时，设置锁定销，防止了未填充的凸轮轴移相器的振动。

本发明的示例性方面包括转子的基部，该基部具有从基部向外延伸到外壳的多个伸出的叶片。转子基部的相对于转子基部的其余较小直径部分的直径增加的台阶形成在伸出的叶片之间的至少一个圆周段上。在该直径增加的部分内有足够的材料，锁定销组件可插入通过该直径增加的部分。基部的其余部分可以减小直径，从而减少材料的使用以及整个凸轮轴移相器组件的重量和大小。

附图说明

通过参考结合附图的至少一个示例性实施例的下列描述，上面所提到的和本文所述的实施例的其他特征和优点、以及获得这些特征和优点的方式将变得明显和更容易理解。这些附图的简要说明如下。

图1是根据本发明的一个实施例的凸轮轴移相器和锁定销的分解图。

图2是图1的凸轮移相器和锁定销的放大的主视图。

图3是图1的凸轮移相器和锁定销的另一放大的等轴视图。

图4是现有技术中已知的凸轮移相器的分解图。

具体实施方式

不同附图中出现的相同标记构件表示相同构件，但可能不在所有附图的说明中提及。本文描述的范例以至少一种形式示出了至少一个实施例，且这样的范例不以任何方式解释为限制权利要求书的范围。

图4是现有已知的凸轮移相器的分解图。凸轮轴100包括链轮盖101、凸轮移相器组件螺栓102、锁定销103、锁定销弹簧104、锁定销卡头105、转子106、密封唇107、密封唇板簧108、外壳109、前侧盖110、传感器轮111以及驱动螺钉112。在该凸轮轴移相器100的该示例性实施例中，链轮盖11同时用作从连接到发动机曲轴（未示出）的链条（未示出）驱动输入和用于凸轮轴移相器100组件的后侧盖。与链轮盖101接合的锁定销卡头105被压入转子106中的转子锁定销孔114并且与锁定销弹簧104和锁定销103装配在一起，以便被插入通过转子106中的锁定销孔114和前盖110中的前盖锁定销接口115。锁定轮廓还可以位于链轮盖101中。锁定销卡头105仅与链轮盖101上的锁定销接口113保持滑动接触或松散接触，这是因为在运行和转子106的旋转期间，链轮盖101与锁定销卡头105之间有相对运动。锁定销103被插入通过转子106，以便固定转子106相对于外壳109的位置，尤其在发动机启动期间，当凸轮移相器100没有用于使其运行的油压时。

板簧108被插入密封唇107中，然后密封唇被插入转子106的相应叶片118中的相应密封唇凹槽116。当转子106被装配到外壳109中时，密封唇107接触外壳109的外壳内表面壁117，从而防止加压流体诸如机油在由叶片118与相应外壳突起119之间的空间形成的加压腔室之间移动。链轮盖101和前侧盖110然后与装配好的转子106和外壳109的任一侧接触放置，且组件螺栓102固定地装配通过链轮盖101中的链轮盖孔120、外壳109中的外壳孔121、以及前侧盖110中的侧盖孔122。驱动螺钉112继而被插入通过传感器轮111并插入转子106中的驱动螺钉孔128，以便至少在凸轮移相器100的运输过程中，固定传感器轮111相对于转子的位置。螺栓（未示出）被插入通过传感器轮111中的传感器轮孔123、前侧盖110中的侧盖凸轮组件孔124、转子106中的转子凸轮组件孔125、并座落于链轮盖101中的配对孔126中，从而当螺栓（未示出）被固定地装配到凸轮轴（未示出）中时，将链轮盖101轴向地固定到凸轮轴（未示出）。图4中另一值得注意的特征是转子的油端口127，加压流体诸如机油通过转子油端口127加压凸轮轴移相器100的压力腔室，从而在叶片118的一侧上施加导致转子106旋转和相关联的凸轮轴（未示出）移相的作用力。

图1示出根据本发明的实施例构造的凸轮轴移相器1的分解图。凸轮轴1包括链轮盖29、凸轮移相器组件螺栓3、锁定销4、锁定销弹簧5、锁定销卡头6、转子7、密封唇8、密封唇板簧9、前侧盖11、以及二级齿轮驱动盖30。在凸轮轴移相器1的该实施例中，外壳链轮29同时用作从连接到发动机曲轴（未示出）的链条（未示出）的输入和用于凸轮轴移相器1组件的定子或外壳。其他实施例中，链轮和定子/外壳可以是分开的单独部件，如图4的现有技术所示。

锁定销卡头6与锁定销弹簧5和锁定销4装配在一起，并然后被插入通过转子7中的锁定销孔15和二级齿轮驱动盖30中的齿轮驱动锁定销接口31。锁定销部件在结构上还可以反过来，其中替代或除了二级齿轮驱动盖30中的锁定销接口31，锁定销卡头6和其余部件与前侧盖11中的锁定销接口接触。在所示实施例中，锁定销卡头6仅与前侧盖11保持滑动接触或松散接触，这是因为在运行和转子7的旋转期间，在前侧盖101与锁定销卡头6之间有相对运动。锁定销4被插入通过转子7，以便固定转子7相对于外壳链轮29的位置，尤其在发动机启动期间，当凸轮移相器1没有用于使其运行的油压时。

转子7包括基部38和从基部38向外延伸的伸出的叶片19。锁定销孔15位于转子7的位于叶片19之间的直径增加的台阶32内。转子7的其余的圆周段具有大致相对减小的直径，如能够在图2中看到的。当无油压时，诸如在发动机启动之前或启动期间，锁定销弹簧5将锁定销4推入齿轮驱动锁定销接口31。在发动机启动之后，尤其在机油被供应到齿轮驱动锁定销接口31时，随着最小油压引入凸轮轴移相器1，锁定销4变成与齿轮驱动锁定销接口31脱离接合，且在此方式下还能够变成与外壳链轮29脱离接合。当锁定销4与齿轮驱动锁定销接口31和外壳链轮29脱离接合时，允许转子7与外壳链轮29之间的相对运动，使得能够进行凸轮移相器的凸轮移相操作。

图2示出图1的凸轮轴移相器1的放大主视图，其中前侧盖11和组件螺栓3被移走。示出转子7的基部38的直径增加的台阶32，该直径增加的台阶32与外壳链轮29中的直径减小的外壳突起33相互作用。直径增加的台阶32提供足够的材料，由锁定销4、锁定销弹簧5以及锁定销卡头6构成的锁定销组件35可以插入通过该直径增加的台阶32。体积减小的压力腔36形成在由转子的直径增加的台阶32、直径减小的外壳突起33以及叶片19形成的空间中。压力空腔34形成在由转子7、叶片19以及外壳突起20形成的空间中。转子7中的油端口37允许机油从压力空腔36进入和离开。如图所示，压力空腔34可以比转子7的直径在其整个圆周上是均匀的类似的凸轮轴移相器的压力空腔大。转子7的直径增加的台阶32之外的直径减小的部分还允许增加叶片19在那些其余区域的表面面积，继而允许在凸轮轴移相器1的运行期间，通过恒定的机油压力在叶片19的增加的表面面积上施加作用力。还示出密封唇8和板簧9。

图3示出图1的凸轮轴移相器1的等轴装配图，其中前侧盖11和组件螺栓3被移走。能够更清楚地看到转子7中的油端口37，其处于供应压力空腔34和体积减小的压力空腔36的工作位置中。还示出密封唇8和板簧9、外壳突起20、直径减小的外壳突起33、转子的直径增加的台阶32、二级齿轮驱动盖30、外壳链轮29以及锁定销卡头6。

在上述描述中描述了实施例。因此，说明书和附图应当相应地以说明性而非限制性的意义来对待。然而，显而易见的是，在不偏离本发明的更宽泛的精神和范围的情况下可作出各种变型和改变。

此外，应理解，附件中所示的附图强调了示例性实施例的功能和优点，这仅为示例目的而呈现。本文所述的实施例的结构和构造是充分灵活和可配置的，使得可以以不同于附图中所示的其他方式来利用（和操纵）本发明。

虽然这里已经描述了多个实施例，但是对本领域的技术人员来说许多其他变型和修改是明显的。因此，应理解，除了如具体所述的实施本发明，还可以其他方式实施本发明。因此，本发明的实施例在所有方面都应被理解成仅仅是说明性的和非限制性的。

附图标记列表

凸轮轴移相器

3组件螺栓

4锁定销

5锁定销弹簧

6锁定销卡头

7转子

8密封唇

9板簧

11前侧盖

15锁定销孔

17密封唇凹槽

18外壳内表面壁

19叶片

20外壳突起

22外壳孔

29外壳链轮

30二级齿轮驱动盖

31齿轮驱动锁定销接口

32直径增加的台阶

33直径减小的外壳突起

34压力空腔

35锁定销组件

36体积减小的压力空腔

37油端口

38基部

100现有技术的凸轮轴移相器

101链轮盖

102组件螺栓

103锁定销

104锁定销弹簧

105锁定销卡头

106转子

107密封唇

108板簧

109外壳

110前侧盖

111传感器轮

112驱动螺钉

113链轮盖锁定销接口

114锁定销孔

115前盖锁定销接口

116密封唇凹槽

117外壳内表面壁

118叶片

119外壳突起

120链轮盖孔

121外壳孔

122侧盖孔

123传感器轮孔

124侧盖凸轮组件孔

125转子凸轮组件孔

126配对孔

127转子油端口

128驱动螺钉孔

Claims (8)

1.一种用于凸轮轴移相器的转子，包括：

基部，所述基部具有沿所述基部的至少一段圆周段形成的直径增加的台阶，所述直径增加的台阶相对于所述基部的其余圆周段具有较大的直径；以及

从所述基部伸出的多个叶片；以及

在所述直径增加的台阶处穿过所述基部形成的锁定销组件。

2.如权利要求1所述的转子，其中在所述基部中设置多个径向延伸进出端口，从而形成通道，所述多个径向延伸进出端口中的至少一个径向延伸进出端口与外部流体源连通。

3.如权利要求1所述的转子，其中所述至少一个直径增加的台阶被局限在所述转子的两个叶片之间的区域中。

4.如权利要求1所述的转子，其中沿所述基部的分开的各个段形成多个直径增加的台阶。

5.如权利要求1所述的转子，其中至少一个所述叶片与所述基部一体地形成。

6.如权利要求1所述的转子，其中至少一个所述叶片与所述转子单独地形成。

7.一种凸轮轴移相器，包括：

外壳；以及

布置在所述外壳中并包括基部的转子，所述基部具有沿所述至少一个基部的至少一段形成的至少一个直径增加的台阶，以及从所述基部延伸出来的多个叶片。

8.如权利要求7所述的凸轮轴移相器，其中在所述叶片与所述外壳之间设置密封机构。

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