CN102840004A - 设定凸轮相位器中空隙的方法 - Google Patents

Abstract

一种设定凸轮相位器中空隙的方法，包括沿第一方向旋转具有瓣的定子，使得瓣接触布置在转子内的第一孔中的运动限位器销，并由此使得运动限位器弹簧压缩，直至运动限位器锁定销进入位于运动限位器锁定销上的沟槽中，并在沟槽的端部处接触壁。然后沿第一方向将转子和定子一起旋转，直至布置在转子的第二孔中的转子锁定销在座部的一个端部处在覆盖件上接合锁定销座部。转子继而被保持在位，而将定子沿第二方向旋转，使得在沟槽的一个端部处的壁和运动限位器锁定销之间存在间隙。

Description

设定凸轮相位器中空隙的方法

技术领域

本发明涉及选择性锁定凸轮相位器的系统。

背景技术

发动机组件可包括凸轮相位器，其联接至发动机凸轮轴以调节进气和/或排气阀打开事件的正时。基于发动机运行状况调节阀门正时可提供增加的发动机性能，例如增加的功率输出、降低燃料消耗、和/或降低发动机排放。增加凸轮轴可提前或滞后的程度可提供增加的性能增益。

典型的叶片凸轮移相装置（“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具有在默认或原本位置的正止动位置（positive stopposition），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进入其座部，以将转子关于定子锁定。凸轮相位器在锁定位置中准备好用于发动机起动。中置（mid-park）凸轮相位器必须锁定在不存在该自然的正止动（即，转子不停止倚靠在定子上)的中间位置，且因此锁定销可能难于和其座部接合。

发明内容

提供了一种设定凸轮相位器的空隙的方法。根据本公开的一个方面，本方法包括沿第一方向让具有第一瓣和第二瓣的定子旋转，使得第二瓣接触布置在转子内的第一孔中的运动限位器销，并由此使得运动限位器弹簧压缩，直至运动限位器锁定销进入位于运动限位器锁定销上的沟槽中，并在沟槽的一个端部处接触壁。该方法还包括沿第一方向将转子和定子一起旋转，直至布置在转子的第二孔中的转子锁定销在座部的一个端部处接合在覆盖件上的锁定销座部，从而凸轮相位器处在零空隙位置。

该方法还包括将转子保持就位，同时将定子沿第二方向转过预定空隙所需要的量，从而在沟槽的一个端部处的壁和运动限位器锁定销之间存在间隙，且将覆盖件和定子螺栓连接在一起，以维持预定量的空隙。

当结合附图时，本发明的上述特征和优势以及其他特征和优势从下文中用于实施本发明的最佳模式的详尽描述中是轻易地明显的。

附图说明

图1是凸轮相位器的示意性俯视图。

图2是图1中的凸轮相位器的示意性横截面侧视图；

图3是图1中的凸轮相位器的示意性部分切去侧视图；

图4是图1中的凸轮相位器预制件和工件的示意性横截面图；和

图5是描述在图1-4中的凸轮相位器中设定空隙的方法的流程图。

具体实施方式

参见图1，示意地示出了凸轮相位器10。凸轮相位器10包括带轮或链齿轮14，以接合操作地连接至发动机曲轴（未示出）的传动带带或传动链（未示出）。因此，链齿轮14由发动机曲轴经由传动链驱动，以绕轴线18旋转。凸轮相位器10还包括定子22，其针对链齿轮14安装，以和其一起绕轴线18一致地旋转。定子22包括内表面26，该内表面限定了腔室30。内表面26大致为圆柱形，但包括多个径向向内延伸（朝向轴线18）的瓣（lobe）34、35、36、37。

凸轮相位器10还包括布置在腔室30内的转子38。该转子38包括具有大致圆柱形外表面44的轮毂部分42。多个叶片46、47、48、49从轮毂部分42向外延伸。每一个叶片46、47、48、49都和定子22的内表面26的相应的圆柱部分接触。每一个叶片46、47、48、49都布置在两个瓣34、35、36、37之间。每一个瓣34、35、36、37都和转子38的外表面44的圆柱部分接触。瓣34、35、36、37和叶片46、47、48、49在它们之间限定了腔室50、54。腔室50、54由液压流体选择性地施压，以相对于定子22绕轴线18旋转，并由此改变发动机内的阀门正时。

更具体地，转子38针对凸轮轴（未示出）安装。因此，沿一个方向相对于定子22旋转转子38将使阀门正时前移；而沿另一个方向相对于定子22旋转转子38将使正时滞后。转子38相对于定子22的运动受限于瓣34、35、36、37和叶片46、47、48、49之间的干涉。例如，最大阀门正时前移可在叶片49接触瓣34时发生，而最大阀门正时滞后可在叶片49接触瓣37时发生。

如本领域技术人员所理解的，会希望将转子38相对于定子22锁定在“中置（mid park）”位置中，如图1所示，即，当叶片46、47、48、49不和任何瓣34、35、36、37接触时。参见图3，其中相同的附图标记指向图1和2中相同的构件，锁定系统56包括至少部分地布置在形成于叶片46中的圆柱形孔62中的转子锁定销58。孔62和销58的方位和尺寸设置为使得销58相对于转子38的运动基本被限制为平行于轴线18的线性平动。销58可相对于转子38在伸出位置（如图2所示）和缩回位置之间运动。在伸出位置，销58从孔62延伸出，且在缩回位置中，销58基本不从孔62延伸出。

覆盖件66针对定子22安装，以密封腔室30的一个端部。覆盖件66限定了凹陷部，该凹陷部作为用于锁定销的座部70。座部70布置在覆盖件66上，使得当转子38处在相对于定子22的中置位置中时座部70和锁定销58对准。当转子38处在中置位置中且销58处在伸出位置时，销58的一部分在座部70中，而销58的另一部分在孔62中。因此，销58将转子38相对于覆盖件66和定子22锁定。弹簧布置在孔62内，且将销58朝向伸出位置偏压。销58可通过施加液压压力而被缩回。

除非座部70和销58正确对准，否则销58不能够进入座部70中，且因此转子38将不能锁定。为了促进销58进入座部70的对准和插入，凸轮相位器10包括运动限位器系统78。参见图2-4，运动限位器系统78包括运动限位器销82，其布置在叶片48中的圆柱形孔86内，使得运动限位器销82相对于转子38的运动基本限制为线性平动。销82可在第一运动限位器销位置（即伸出位置，如图3和4所示）和第二运动限位器销位置（即回缩位置）之间运动。在伸出位置，销82从孔86向外延伸出并进入形成在叶片48和瓣36之间的腔室50中；在回缩位置中，销82基本不延伸出孔86之外。弹簧90布置在孔86内，且将销82朝向其伸出位置促动。

运动限位器锁定销94布置在叶片48中的另一个圆柱形孔98内。锁定销94基本限制为垂直于运动限位器销82的运动做线性平动。锁定销94可在伸出位置（如图2-4所示）和缩回位置之间运动。运动限位器销82限定了环状沟槽102；当销94在伸出位置时，其部分地布置在沟槽102中，其将运动限位器销82相对于转子38锁定。更具体地，在示出的实施例中，锁定销94和沟槽102的壁相互作用，以当锁定销94处在其伸出位置时阻止运动限位器销82的平动。当锁定销94处在其回缩位置中时，其位于沟槽102之外，且由此运动限位器销82可在孔86内自由地平动。弹簧106将销94朝向其伸出位置促动。

在发动机起动时，穿过通道110的发动机机油压力将限位器锁定销94从运动限位器销82的沟槽102缩回，其后发动机机油压力将锁定销58缩回，从而允许转子38在由定子22提供的相位范围内作完整运动。尽管转子38处在任何受控的位置中，但是取决于转子38的位置，运动限位器弹簧90允许运动限位器销82缩回或伸出。

在发动机关闭时，通过供应通道110而来的机油压力失去，且运动限位器锁定销弹簧106将限位器锁定销94促动到位于运动限位器沟槽102内的锁定位置。运动限位器弹簧90将运动限位器销82偏压进入一位置，使得限位器锁定销94在伸出位置接合到运动限位器销沟槽102中并锁定运动限位器销82。运动限位器销82成为转子38运动的正止动器，且将相位器锁定销58在锁定销座部70上对准，以在关闭时正确接合。更具体地，在其伸出位置的销82从叶片48伸出且接触瓣36。销82和瓣36之间的相互作用将转子38保持在中置位置中，以促进锁定销58插入到座部70中。

该设计允许通过将中置位置用作起动时的默认锁定位置，而在凸轮移相期间使用额外的延迟机构。额外的延迟机构使空转稳定，且将燃料经济性增加高达1%。没有在100%的时间上都存在的安全锁定机构的情况下，中置位置凸轮相位器的使用是不可能的，且将不能由该方法实现额外的燃料经济性。当转子处在中置或中间位置中时，运动限位器销82用作正止动器。对于正确发动机起动状况，锁定销58将随后被允许接合进入其座部70。此外，运动限位器锁定销94可使用在常态下存在于通常叶片凸轮相位器中的机油压力促动，而不需要额外的机油供应输送和控制硬件（机油控制阀），尽管该设计具有使用各种机油供应方法的灵活性。

因此，凸轮相位器10包括具有第一瓣36和第二瓣37的定子22。转子38具有布置在第一瓣36和第二瓣37之间的叶片48，使得转子38和定子22在第一瓣36和叶片48之间限定第一腔室54，且在第二瓣37和叶片48之间限定第二腔室50。转子38在叶片48中限定出孔（即，孔86），且运动限位器销82可在第一运动限位器销位置至第二运动限位器销位置之间选择性地移动。与运动限位器销处在第二运动限位器销位置中时相比，在运动限位器销82处在第一运动限位器销位置中时运动限位器销82从孔86延伸进入第一腔室54得更远。

运动限位器销82限定了凹陷部（即，沟槽102），且凸轮相位器10包括配置为接合凹陷部并由此将运动限位器82锁定在第一运动限位器销位置中的运动限位器锁定销94。弹簧90将运动限位器销82朝向第一运动限位器销位置促动。

转子38限定第二孔（即孔62），且转子锁定销58可相对于转子38在第二孔内选择性地移动。覆盖件66针对定子22安装，且限定出座部70。座部70定位为使得当运动限位器销82处在第一运动限位器销位置中并接触第一瓣36时转子锁定销58和座部70对准。

转子锁定销和座部之间的空隙（lash）促进了发动机关闭时销58和座部70的接合，且设定了凸轮的默认或发动机起动正时位置。但是，过量的空隙会导致不希望的起动噪声。对于发动机起动状况，锁定销58必须收纳在锁定销座部70中，且应存在将在起动时产生噪声的最小的空隙。具体参见图4，空隙通过锁定销58和锁定销座部70（在座部70的一个端部114处）的接触点和运动限位器锁定销94与位于运动限位器销82中的沟槽102（在形成沟槽102的一个端部的壁118处）的接触点一起设定。座部70为细长的，从而座部70的一个端部114和座部70的另一个端部116之间的距离允许转子锁定销58在座部70内的运动，并由此在锁定销58位于座部70中时允许转子38作一些旋转。

在任何给定的时刻处，仅在其中一个点（即，壁118或端部114)处发生最大接触，使得转子38仅旋转由过程规定或设定的空隙量。在发动机起动时，机油压力作用在转子锁定销58的面和/或肩部上，这允许转子锁定销58脱开与锁定销座部70的接触，并允许转子38运动至由转子面122和定子面126给定的期望前移凸轮正时角度。同时，油压力作用在运动限位器锁定销94的面和/或肩部上，这允许运动限位器锁定销94脱开与沟槽102的接触，并允许转子38运动至由转子面130和定子面134给定的期望滞后凸轮正时角度。

在发动机关闭时，锁定销58和运动限位器锁定销94形成用于彼此的空隙，以允许正确的重新接合。如果在转子38处在由转子面130和定子面134给定的滞后凸轮正时位置时发生发动机关闭，则锁定销58将落入锁定销座部70中，但不处在默认或起动位置。偏压弹簧138和运动限位器销弹簧90将抵抗发动机载荷，以将转子38移动回运动限位器锁定销94将继而重新接合进入沟槽102中的默认位置中。

如果在转子38处在由转子面122和定子面126给定的前移凸轮正时位置中时发生发动机关闭，则运动限位器锁定销94将接合进入沟槽102，这将启动由运动限位器锁定销94和运动限位器销82给定的正止动，其中运动限位器销82和定子面142接触，并继而提供用于在默认或发动机起动位置处锁定销58进入销座部70中以重新接合的空隙。如果运动限位器锁定销94不在转子38朝向定子面126的旋转过程中重新接合进入沟槽102，则锁定销58将重新接合进入锁定销座部70中，其继而和上述用于通过适当的规定空隙获得默认位置的第一状况相同。限定锁定销座部70的覆盖件66被锁定就位。

为了设定凸轮相位器10中空隙的量，定子22被旋转，使得定子相位板142接触运动限位器销82。运动限位器销弹簧90压缩，直至运动限位器锁定销94在位置118处接触沟槽102。转子38现在和定子22一起旋转，直至锁定销58在位置114处和锁定销座部70接触。凸轮相位器现在设定在零空隙状态。

转子38被保持就位，而定子22沿相反的方向转过标称间隙所需要的量。空隙表现为在位置118处位于运动限位器锁定销94和运动限位器销82之间的间隙（未示出）。在保持定子22的位置的同时，后部覆盖件146和四个螺栓150被加载至组件。四个螺栓150被拧紧至合适的扭矩，以在凸轮相位器10的服役期间保持空隙。

图5中示出了设定空隙的方法。参见图4-5，该方法包括沿第一方向（图1和图4中为顺时针方向）相对于转子38和覆盖件66绕轴线18旋转定子22，使得运动限位器销82接触第一瓣36（步骤200）。该方法还包括，在步骤204处，继续沿第一方向旋转定子22，使得运动限位器销82在孔86内相对于转子38移动，并压缩第一弹簧（即，运动限位器弹簧90）。该方法还包括，在步骤208处，进一步沿第一方向旋转定子22，使得运动限位器锁定销94进入凹陷部（即，沟槽102），并接触形成沟槽102的一个端部的壁118。

在步骤212处，定子22被进一步沿第一方向旋转，直至转子锁定销58接触座部70的第一端部114。应注意，一旦运动限位器锁定销94和壁118接触，则定子22沿第一方向的旋转将导致转子38沿第一方向的旋转。即，力将从定子22的瓣36传输至运动限位器销82；运动限位器82的壁118将力传输至运动限位器锁定销94，其将继而传输力值转子38。因此，在步骤212处，沿第一方向旋转定子22还自动包括沿第一方向旋转转子38和转子锁定销58。

在步骤212后，凸轮相位器10处在零空隙状态下。即，如果覆盖件66牢固地安装至定子22，则转子锁定销58和座部70的端部114之间的相互作用将阻止转子38沿第一方向的转动，且运动限位器锁定销94和壁118之间的相互作用将阻止转子38沿和第一方向相反的第二方向（即，在图1和4中为逆时针方向）的旋转。更具体地，沿第二方向施加至转子38的扭矩将从运动限位器94传输至壁118，这将通过运动限位器销82将力传输至定子38。因此，通过在运动限位器锁定销94接触壁118的同时让转子锁定销58接触座部的端部114，空隙被设定为零。

空隙在步骤216处通过沿第二方向旋转定子38（而同时将转子38相对于定子22保持静止）而设定，从而具有预定尺寸的间隙位于运动限位器锁定销94和壁118之间。覆盖件66随后在步骤220处被栓接至定子22。

因此，瓣34、35、36、37和叶片46、47、48、49被定位为提供转子38相对于定子22作旋转运动的第一范围，即，接触瓣34的叶片46限制转子38沿一个方向的旋转，而接触瓣35的叶片46限制转子38沿另一个方向的旋转。

当转子锁定销58和座部70接合时，座部70提供转子38相对于定子22作旋转运动的第二范围。座部70是弧形的槽或沟槽，且当销58布置在其中时，一旦销58接触端部114，则转子38不可沿第一方向旋转。类似地，在销58接触座部70的另一端部116时，转子38不可沿第二方向旋转。运动的第二范围比运动的第一范围更窄。

运动限位器系统78被构造为选择性地限制转子38相对于定子22沿第二方向的旋转；即，当运动限位器锁定销94在沟槽102内接合时，运动限位器销82接触瓣36，并阻止转子38沿第二方向的旋转。图5中的方法调节运动限位器系统78，使得当转子锁定销58和座部70接合时，座部70和运动限位器系统78协作以提供转子38相对于定子22作旋转运动的第三范围，该第三范围比运动的第二范围更窄。

尽管已经对用于实施本发明的最佳模式进行了详尽的描述，对本发明所涉及的领域熟悉的技术人员将辨识出在所附的权利要求内用于实施本发明的各种可替换设计和实施例。

交叉引用

该申请是2011年6月20日申请的美国专利申请No.61/498,898的CIP申请，其被通过引用的方式全文合并于此。

Claims (10)

1.一种设定凸轮相位器的空隙的方法：

提供一种凸轮相位器，其包括定子、转子、覆盖件、转子锁定销、和运动限位器系统；所述定子包括第一瓣和第二瓣；所述转子具有布置在第一瓣和第二瓣之间的叶片；所述转子限定出在叶片中的第一孔；所述运动限位器系统包括：运动限位器销，该运动限位器销包括至少部分地限定了凹陷部且可在第一孔中选择性地移动的壁；沿第二瓣的方向将运动限位器销进行偏压的第一弹簧；可选择性地移动到凹陷部中的运动限位器锁定销；将运动限位器锁定销朝向运动限位器销偏压的第二弹簧；所述覆盖件限定了用于转子锁定销的座部；和

将定子沿第一方向相对于转子和覆盖件旋转，使得运动限位器销接触第一瓣。

2.如权利要求1所述的方法，其还包括继续沿第一方向旋转定子，使得运动限位器销相对于转子运动并压缩第一弹簧。

3.如权利要求2所述的方法，其还包括继续沿第一方向旋转定子，使得运动限位器锁定销进入空腔中并接触壁。

4.如权利要求3所述的方法，其中所述覆盖件座部的特征在于第一端部和第二端部；且

其中该方法还包括继续沿第一方向旋转定子，直至转子锁定销接触座部的第一端部。

5.如权利要求4所述的方法，其还包括沿和第一方向相反的第二方向旋转定子，使得具有预定尺寸的间隙存在于运动限位器锁定销和壁之间。

6.如权利要求5所述的方法，其还包括将转子锁定销朝向覆盖件偏压的第三弹簧。

7.如权利要求5所述的方法，其中所述转子限定出第二孔；且其中所述转子锁定销至少部分地布置在第二孔中。

8.一种设定凸轮相位器的空隙的方法，包括：

沿第一方向旋转具有第一瓣和第二瓣的定子，使得第一瓣接触布置在转子内的第一孔中的运动限位器销，并由此使得运动限位器弹簧压缩，直至运动限位器锁定销进入位于运动限位器销上的沟槽中，并在沟槽的一个端部处接触壁；

沿第一方向将转子和定子一起旋转，直至布置在转子的第二孔中的转子锁定销在座部的一个端部处接合位于覆盖件上的锁定销座部，从而凸轮相位器处在零空隙位置；

将转子保持就位，同时将定子沿第二方向旋转预定空隙所需要的量，从而在沟槽的一个端部处的壁和运动限位器锁定销之间存在间隙，和

将覆盖件和定子螺栓连接在一起，以保持预定量的空隙。

9.一种方法，其包括：

提供一种凸轮相位器，其具有定子、转子、覆盖件、转子锁定销、和运动限位器系统；

所述定子具有多个瓣且限定了腔室；所述转子布置在所述腔室中，具有多个叶片，且可相对于定子沿第一方向和第二方向绕轴线选择性地旋转；所述瓣和所述叶片定位为提供转子相对于定子作旋转运动的第一范围；

所述转子锁定销操作地连接至转子，以绕所述轴线和其一起旋转；所述覆盖件限定了用于转子锁定销的座部；

所述座部当转子锁定销和座部接合时提供转子相对于定子作旋转运动的第二范围，该运动的第二范围比运动的第一范围更窄；

所述运动限位器系统配置为限制所述转子关于定子沿第二方向的转动；和

调节运动限位器系统和覆盖件，使得当转子锁定销和座部接合时，该座部和运动限位器系统协作以提供转子相对于定子作旋转运动的第三范围；

其中所述第三范围比所述第二范围更窄。

10.如权利要求9所述的方法，其中所述座部包括第一端部和第二端部；其中旋转运动的第二范围受限于第一端部和限制转子沿第一方向旋转的转子锁定销之间的相互作用；和

其中对所述运动限位器系统和覆盖件的所述调节导致了旋转运动的第三范围受限于运动限位器系统和限制转子沿第二方向旋转的定子之间的相互作用，以及受限于转子锁定销和限制转子沿第一方向旋转的座部的第一端部的相互作用。

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