CN103154448A - 装入气门室盖或支承桥中的额外的弹簧和随动件机构 - Google Patents

Abstract

提供了一种用于往复活塞式内燃发动机转矩脉动的可变凸轮正时凸轮轴安排。这种安排包括一个链轮。一个转矩脉动的相位器单元与该链轮操作性地相关联。一个凸轮轴与该链轮操作性地相关联并且该凸轮轴扭转地驱动该相位器单元。该凸轮轴具有一个与第一凸轮随动件相接合的凸轮凸出部，以用于对一个弹簧偏置气门的位置进行控制。一个弹簧偏置的第二凸轮随动件与该凸轮凸出部相接合从而对该凸轮轴提供扭转输入。

Description

装入气门室盖或支承桥中的额外的弹簧和随动件机构

相关申请的交叉引用

本申请要求于2010年10月21日提交的美国临时申请号61/455,514的权益。

发明领域

本发明的领域是凸轮轴安排的领域，这类凸轮轴安排提供了可变凸轮轴正时并且该可变凸轮轴正时由一个凸轮轴来驱动，该凸轮轴由转矩致动的相位器来驱动。

发明背景

用于往复活塞式内燃发动机可变凸轮轴正时已经被提出用于改发变动机的排放特性。在共同转让的巴特菲尔德（Butterfield）等人的美国专利5,002,023中示出了一种类型的可变凸轮轴正时（VCT）凸轮轴安排。巴特菲尔德等人提供了一种凸轮轴正时安排，其中在对进气凸轮轴的相位调整进行驱动所使用的加压流体由发动机排气凸轮轴所经历的扭力之差来驱动。共同转让的巴特菲尔德（Butterfield）等人的美国专利5,107,805和辛普森（Simpson）美国专利6,978,749描述了为了增加凸轮轴中的转矩脉动幅值而提供一种凸轮轴安排的方法，该凸轮轴安排对于采用先前在美国专利5,002,023中所描述的转矩脉动相位器VCT系统优点而言是更有利的。在一些应用中希望提供一种带有增大转矩脉动幅值的凸轮轴安排，而在凸轮轴上不需要增加由此可能增加凸轮轴最终长度的额外凸轮。这在试图使用带有转矩脉动相位器的可变凸轮轴正时时是特别相关的，其中该凸轮轴被使用于横置的前轮驱动车辆的直列6缸型内燃发动机中。

发明概述

在此给出本发明的披露以便清楚地表示以上提到的希望。在一个优选实施例中本发明给出了一种用于往复活塞式内燃发动机转矩脉动的可变凸轮正时凸轮轴安排。这种安排包括一个链轮。一个转矩脉动的相位器单元与链轮操作性地相关联。一个凸轮轴与链轮操作性地相关联并且该凸轮轴扭转地驱动一个相位器单元。该凸轮轴具有一个与第一凸轮随动件相接合的凸轮凸出部以用于控制一个弹簧偏置的气门的位置。一个与凸轮凸出部相接合的弹簧偏置的第二凸轮随动件从而对凸轮轴提供了一个扭转输入。

本发明的另外的可应用性领域将从以下提供的详细说明中变得清楚。应该理解，详细的说明和特定的实例在表明本发明的优选实施方案的同时，旨在仅用于说明的目的而并非旨在限制本发明的范围。

附图的简要说明

从详细的说明和这些附图中本发明将得到更完全地理解，在附图中：

图1是本发明的一个优选实施例的示意性截面视图；

图2是类似图1的本发明的一个替代优选实施例的视图；

图3是类似图1的本发明的又另一个替代优选实施例的视图；

图4是本发明的一个凸轮轴的一个实施例的透视图，该凸轮轴可使用在先前图1至图3所示的本发明的实施例中；

图5是图4所示的凸轮轴的轴向截面视图；

图6是根据本发明的一个同心凸轮轴安排的截面视图，该凸轮轴安排既控制进气门又控制排气门；

图7是图6所示的凸轮轴安排的横向截面视图；

图8是根据本发明的一个同心凸轮轴安排的侧面正视图，该凸轮轴安排具有用于打开和关闭同一个气门的多个分离的凸出部；

图9是图8所示的凸轮轴安排的轴向截面视图；并且

图10是图8所示的凸轮轴的横向截面视图。

优选实施方式的详细说明

以下的优选实施方式的说明在本质上仅是示例性的而绝非旨在限制本发明、其应用、或其用途。

参见图1、图4和图5，根据本发明的一个往复活塞式内燃发动机转矩脉动的可变凸轮正时凸轮轴安排7具有一个凸轮轴10。一个链轮12与凸轮轴10相连接并且与其操作性地相关联。链轮12可以由一个挠性张紧的力传输构件，如皮带或链条（未示出）来驱动，该力传输构件与一个链轮（未示出）相接合并与内燃发动机14的曲轴相连接。链轮12与一个转矩脉动的相位器单元15操作性地相关联，该相位器单元包括一个滑阀16。滑阀16由一个电子控制单元（未示出）控制从而允许凸轮轴12所经历转矩的振幅尖峰驱动该相位器单元15并由此允许凸轮轴10相对于链轮12成角度地可调节。回顾共同转让的美国专利5,002,023；美国专利7,699,031；美国专利7,318,401；美国专利7,231,896；美国专利7,214,153以及美国公开专利申请2010/0170458可以获得更多的了解是不同的相位器单元以及这些相位器单元的属性被用来实现凸轮轴相对链轮的可变角位移。

一系列的凸出部18连接在凸轮轴10上。这些凸出部18一般应用三组凸出部，每组凸出部为两个，这三组凸出部彼此大致120度定位并且如示的凸轮轴10一般将用于V6发动机的双进气门或双排气门。这些凸轮凸出部18与一个第一凸轮随动件22相接合。凸轮随动件22是通过一个弹簧24来偏置的并通过该随动件的杆28来控制进气门或排气门26。气门26打开或关闭到气缸内部的一个开口30，该开口进而与一个进气通道或排气通道32相连接。尽管凸轮轴10所经历的转矩在许多实例中由于这些凸出部之间的角位移的均匀性而具有振幅脉动，但这些凸轮轴扭转振动不可能经历一个驱动该相位器单元16是最佳的振幅。先于本发明，为了提供额外的扭转输入，在凸轮轴上增加了一种具有与凸出部18的构形类似或者不同构形的补充凸轮凸出部。这典型地需要增加凸轮轴的长度，而在一些构形中这是不可取的。这种解决方案在上述的美国专利5,107,805以及美国专利6,978,749（在凸轮轴上增加了额外的凸出部）中示出。为了消除对额外凸轮凸出部的需要，本发明增加了一个次级凸轮随动件36。该次级凸轮随动件36典型地通过一个弹簧40来偏置。次级凸轮随动件36一般与一个支承桥或气门室盖38相连接。如图1中所示，凸轮随动件22和36彼此平移地对齐。在类似零件给定类似编号的图2中所示出的一个凸轮轴安排17中，一个次级凸轮随动件43相对于凸轮随动件22的平移路径成角度地平移。在类似物件给定类似参考号的图3中示出了一种凸轮轴安排47，该凸轮轴安排具有一个初级摇臂式凸轮轴随动件50和一个次级摇臂式凸轮轴随动件52。额外地，在实施例7、17和47的其他应用中可以使用多个次级凸轮随动件。

参见图6和图7，一个凸轮轴安排67具有同心的内部凸轮轴68和外部凸轮轴70。一个轴销72与内部凸轮轴68可固定地相连接。轴销72延伸穿过在外部凸轮轴70中提供的槽缝74。轴销72还与进气门凸轮凸出部76可固定地相连接。进气凸轮凸出部76都是旋转地连接在外部凸轮轴70的外径上。排气凸轮凸出部78可扭转地固定地连接在外部凸轮轴70上。该外部凸轮轴70相对一个链轮82扭转地固定。类似上述美国专利公布2010/01070458所描述的一个相位器单元允许内部轴68具有相对于链轮82的角位移。因此，使用了凸轮轴安排67的气缸的正时可允许进气门相对于排气门正时的可变正时。可以利用的可变气门正时属性的更多详细的说明可在美国专利公开号2010/0170458的回顾中找到。凸轮轴安排67典型地将把次级随动件提供成与进气凸轮凸出部76中的一者接触。凸轮轴安排67典型地使用在四缸发动机或二分之一的V8发动机中。在另一个实施例中，该凸轮轴安排67将仅控制进气门或仅控制排气门。多个实例用于每个气缸带有四个气门的发动机，其中，该凸轮轴安排具有用于一半进气门（或排气门）的内部轴以及控制另外的进气门（或排气门）的外部轴。

图8、图9和图10展示了一个类似之前描述的凸轮轴安排67的凸轮轴安排。凸轮轴安排87具有同心的内部凸轮轴88和外部凸轮轴89。内部凸轮轴88通过多个轴销90而与多个凸轮凸出部91相连接。多个凸轮凸出部91在外部凸轮轴89上是旋转的。凸轮凸出部92都是可固定地连接在外部凸轮轴89上并进而与链轮94可扭转地固定地相连接。再者，功能类似于相位器单元84的一个相位器单元93允许内部凸轮轴88具有相对于链轮94的角度可调节的移动。凸轮轴安排88重要之处在于它具有用来提升一个给定的凸轮随动件以及用来降低同一个凸轮随动件的多个分离的凸轮。因此，在大多数情况下，一个次级随动件将与一个凸轮凸出部91相接合。尽管凸轮凸出部91只通过一个第一随动件在单个角度方向上经历扭转输入，但是通过利用图1、图2或图3所示的次级随动件，在凸轮轴中产生了由内部轴88提供的一个扭转输入，该内部轴能够使相位器单元93由凸轮轴来驱动。

尽管未示出，但本发明可应用在巴特菲尔德等人的美国专利5,002,023中所示的凸轮轴安排，其中该凸轮轴（当相位器单元被扭转地固定到其上时）对这些排气门进行控制并且其中存在一个由该相位器定相的次级链轮。该次级链轮通过一个辅助皮带来驱动该进气凸轮轴。

本发明的说明在本质上仅仅是示例性的，因此，不背离本发明精髓的多种变体是旨在处于本发明的范围之内。这类变体不得被认为是脱离了本发明的精神和范围。

Claims (15)

1.一种往复活塞式内燃发动机转矩脉冲式VCT凸轮轴安排，包括：

一个链轮；

一个转矩脉动的相位器单元，该相位器单元与所述链轮操作性地相关联；

一个凸轮轴，该凸轮轴与所述链轮操作性地相关联并且扭转地驱动所述相位器单元；

一个与所述凸轮轴相连接的凸轮凸出部与一个第一凸轮随动件相接合以用于控制一个弹簧偏置的气门的位置；以及

一个与所述凸轮凸出部弹簧偏置和接合的第二凸轮随动件，该第二凸轮随动件用于对所述凸轮轴施加一个扭转输入。

2.如权利要求1所述的凸轮轴安排，其中所述第一凸轮随动件是一种摇臂式凸轮随动件。

3.如权利要求1所述的凸轮轴安排，其中所述第二凸轮随动件是一种摇臂式凸轮随动件。

4.如权利要求1所述的凸轮轴安排，其中所述第二凸轮随动件连接在一个支承桥上。

5.如权利要求1所述的凸轮轴安排，其中所述第二凸轮随动件连接在一个气门室盖上。

6.如权利要求1所述的凸轮轴安排，其中所述凸轮随动件彼此平移地对齐。

7.如权利要求1所述的凸轮轴安排，其中所述第一凸轮随动件和第二凸轮随动件彼此相对成角度地平移。

8.如权利要求1所述的凸轮轴安排，其中所述凸轮轴是一种同心的凸轮轴安排，该同心的凸轮轴安排具有一个相对于所述链轮成角度地可调节的第一凸轮轴和一个同心的第二凸轮轴。

9.如权利要求8所述的凸轮轴安排，其中所述第一凸轮轴定位在所述第二凸轮轴之内并且所述第二凸轮轴与所述链轮可扭转地固定地相连接。

10.如权利要求8所述的凸轮轴安排，该凸轮轴安排具有一个所述凸轮轴以及所述另一个凸轮轴，该一个所述凸轮轴带有多个用来打开气门的凸出部并且该所述另一个凸轮轴带有多个用来关闭所述相同气门的凸出部。

11.如权利要求8所述的凸轮轴安排，该凸轮轴安排具有一个凸轮轴以及所述另一个凸轮轴，该一个凸轮轴带有多个用于排气门的凸出部并且该所述另一个凸轮轴带有多个用于进气门的凸出部。

12.如权利要求11所述的凸轮轴安排，其中所述第二凸轮随动件与用于进气门的一个凸出部相接合。

13.如权利要求1所述的凸轮轴安排，其中所述链轮被驱动，这是通过与发动机曲轴相连的一个链轮相接合的一个挠性张紧的扭转力传输构件实现的。

14.一种往复活塞式内燃发动机转矩脉冲式VCT凸轮轴安排，包括；

一个链轮；

一个转矩脉动的相位器单元，该相位器单元与所述链轮可操作性地相关联；

一个与所述链轮相连接并且扭转地驱动所述相位器单元的第一凸轮轴，所述第一凸轮轴具有多个用于打开和关闭排气门的凸出部；

一个通过所述相位器单元而相对于所述第一凸轮轴成角度地可调节并且相对于所述第一凸轮轴是同心的第二凸轮轴，所述第二凸轮轴具有多个与进气门操作性地相关联的凸轮凸出部；

一个第一凸轮随动件，该第一凸轮随动件与所述第二凸轮轴凸轮凸出部中的至少一者操作性地相接合以用于控制所述进气门中的一者的位置；以及

一个与所述凸轮凸出部中的至少一者相接合的第二弹簧偏置的凸轮随动件，该第二弹簧偏置的凸轮随动件与所述第一凸轮随动件操作性地相关联以用于对所述第二凸轮轴施加扭转输入。

15.一种转矩脉冲式VCT凸轮轴安排，包括：

一个链轮；

一个转矩脉动的相位器单元，该相位器单元与所述链轮可操作性地相关联；

一个与所述链轮相连接并且扭转地驱动所述相位器单元的第一凸轮轴，所述第一凸轮轴具有多个用于对弹簧偏置的气门的关闭位置进行控制的凸出部；

一个通过所述相位器单元而相对于所述第一凸轮轴成角度地可调节并且相对于所述第一凸轮轴是同心的第二凸轮轴，所述第二凸轮轴具有多个用于对所述气门的打开位置进行控制的凸出部；

一个与所述第一凸轮轴和第二凸轮轴中的所述凸轮凸出部中的一者相接合的凸轮随动件，该凸轮随动件用于对该位置的一个弹簧偏置的气门进行控制；以及

一个与所述第二凸轮轴的至少一个凸轮凸出部弹簧相接合的第二凸轮随动件，该第二凸轮随动件用于对所述第二凸轮轴施加扭转输入。

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