CN106351742B - 发动机触发轮 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发动机触发轮。公开了具有中心环形部分和限定若干触发齿的圆柱边缘部分24的发动机触发轮。中心环形部分和圆柱边缘部分由单个金属块压制而成。在中心环形部分内形成若干平衡孔口以使触发轮的质心移动离开旋转轴线。当发动机触发轮被紧固到发动机曲轴的一端时，其提供曲轴的角位置指示和配重功能二者。

Description

发动机触发轮
相关申请
本申请要求于2015年7月15日提交的英国专利申请号1512333.4的优先权，该专利申请的全部内容以引用的方式据此并入以用于所有目的。
技术领域
本发明涉及具有曲轴的往复式活塞发动机，并且尤其涉及用于此类发动机以提供发动机曲轴的旋转位置的指示的触发轮(trigger wheel)。
背景技术
将具有若干周边齿的圆盘形触发轮附装到发动机的曲轴是众所周知的。此类触发轮需要足够宽以产生可靠的信号。
常规惯例是将传感器靠近触发轮安装以感测每个齿的通过以供相关联的发动机管理系统使用，以便提供曲轴的旋转位置的指示。
正常地，此类触发轮在发动机汽缸体外的位置处附装到曲轴。此类布置具有在许多现有车辆中成问题的发动机的总封装长度被增加的缺点。
尤其是对于封装发动机的可用空间有限的城市汽车和混合动力车辆，对生产较小的发动机的需求日益增加。
另外，就正面碰撞被关注而言，前置发动机表示硬点，并且因此，期望保持发动机尽可能小。因此，能够使发动机的大小并且尤其是长度减到最小的任何布置都是有利的。
发明内容
本发明的目的在于提供用于发动机的经改善的触发轮。
根据本发明的第一方面，提供了包括中心环形部分和围绕中心环形部分的外周边布置的圆柱边缘部分的由单个钢块冲压而成的发动机触发轮，圆柱边缘部分具有多个周向间隔开的触发齿并且中心环形部分具有形成在其中以使触发轮的质心移动离开触发轮的旋转轴线的至少一个孔口，其中在圆柱边缘部分中有若干周向隔开的孔口并且触发齿中的每个都由两个邻近孔口之间的平台(land)形成。
每个触发齿都可大体上平行于触发轮在使用中旋转所围绕的轴线。
中心环形部分可限定用于将触发轮紧固到发动机的曲轴的周向隔开的若干固定孔。
根据本发明的第二方面，提供了具有位于发动机汽缸体内的曲轴的发动机，曲轴具有在使用中提供曲轴的动态平衡的若干配重，配重包括位于靠近汽缸体的一个端壁的端配重，端配重具有形成在其中的凹进部分，根据本发明所述的第一方面构造的发动机触发轮安装在凹进部分中，其中触发轮有角度地定位并且具有足以补偿由于凹进部分的来自端配重的材料损失的不平衡效应的不平衡质量，并且触发轮的圆柱边缘部分背离汽缸体的所述一个端壁延伸。
触发轮可具有若干周向隔开的平衡孔口，并且在触发轮中平衡孔口的大小、间隔和定位可被布置成用于补偿由于凹进部分的来自端配重的材料损失。
在端配重中凹进部分的深度可大体上等于触发轮的中心环形部分的厚度。
附图说明
附图是按比例绘制的，但如果需要的话可使用其它相对尺寸。
图1为根据本发明构造的三缸发动机的示意性侧视图；
图2a为示出了曲轴配重相对于发动机汽缸体端壁的布置的穿过发动机端部的局部横截面；
图2b为图2a所示的发动机部分的局部视图，其示出了将常规圆盘形触发轮安装到配重上怎样产生与汽缸体的端壁的冲突状况；
图3a为根据本发明的第一方面的触发轮的端视图；
图3b为图3a所示的触发轮的侧视图；
图4为图3a和图3b所示的触发轮的图示表示；
图5为图4所示的触发轮的倒转图示视图，其示出了安装在发动机曲轴的一端上的触发轮和相关联的传感器的位置；
图6为示出了将触发轮定位在曲轴上的穿过曲轴的所述一端和发动机的端壁的局部截面；
图7为示出了在曲轴上就位的触发轮的在图6上箭头“F”方向上的视图；
图8为示出了在曲轴上的触发轮的在图6上箭头“R”方向上的部分横截面视图；以及
图9为示出了触发轮的位置和相关联的传感器的发动机汽缸体的一端的透视图示视图。
具体实施方式
参考图1，其示出了具有汽缸盖2、汽缸体3和油盘4的三缸发动机1。汽缸体3旋转地支撑曲轴10，曲轴10在一端处具有飞轮凸缘12，飞轮凸缘12被用于将飞轮(未在图1上示出)附装到曲轴10。保持汽缸体的总长度“L”尽可能短以便改善机动车辆中发动机1的封装。
参考图2a，其以较大比例示出了在飞轮凸缘12的区域中的汽缸体3的端部，其以点划线示出安装在飞轮凸缘12上的飞轮8。
汽缸体3具有若干内壁3w并且在每个端处都以端壁3e界定。汽缸体3的壁3w、3e被布置成支撑若干轴承15，轴承15被用于经由主轴承轴颈13、13e支撑发动机1的曲轴10用于绕曲轴10的纵轴线旋转。
曲轴10也可具有三个大端轴承轴颈14，在图2a中仅示出了其中一个。
在本领域中众所周知的是，曲轴10包括若干配重，在图2a中仅示出了其中的端配重11。
将意识到的是，端壁3e尽可能靠近配重11定位以便使汽缸体3的总长度“L”保持最小。
在此类布置情况下，通常将触发轮安装在曲轴10的不位于汽缸体3内的部分上，由于触发轮和其相关联的传感器随后位于汽缸体3外，因此这可具有使发动机1的长度增加的效果。
图2b为图2a的等同视图，所不同的是，其示出了将常规圆盘形触发轮“T”安装在配重11的外侧上。在图2b上清楚可见的是，这将导致关于汽缸体3的端壁3e的冲突状况，该冲突状况只能够在沿图2b上箭头“H”的方向移开端壁3e的情况下被克服。端壁3e以这种方式移动可导致汽缸体3的总长度增加。
现参考图3a、图3b以及图4至图9，其示出了具有中心圆盘部分21和周边圆柱边缘部分24的发动机触发轮20。
在该示例的情况下，圆盘部分21具有在其内冲压而成的九个平衡孔口23，以使触发轮20的质心移动离开触发轮20的旋转轴线。也在圆盘部分21中提供若干固定孔29以便用于将触发轮20固定到曲轴10。固定孔29中的每个都具有倒角导入部分。
圆盘部分21具有中心孔口22，该中心孔口22具有足够大的直径以允许触发轮20被装配经过飞轮凸缘12。因此中心部分21为具有由中心孔口22限定的内边缘和与圆柱边缘部分24的外表面对准的外周边缘的环形。
圆柱边缘部分24具有若干隔开的冲压孔口25。触发齿26由相邻孔口25之间的平台形成。在该实例的情况下，有六十个触发齿26和由于使用参考孔口28而形成的两个缺齿，其中参考孔口28在周向上比任何其它孔口25都大得多。
圆柱边缘部分24具有足够大以当触发轮20配合到曲轴10时允许圆柱边缘部分24配合在配重11上方的内半径。
触发轮20由单个钢块形成，使单个钢块变形从而产生圆盘部分21和边缘部分24。在这种情况下，触发轮20通过冲压工艺形成并且因此是冲压的钢触发轮。
触发轮20的一个优点为，每个触发齿26的长度均不受制于用于制造触发轮20的材料的厚度。每个触发齿26都远远长于圆盘部分21的厚度，这是因为其形成在触发轮20的翻转的(turned over)圆柱边缘部分24中。因此，触发轮20能够由相对薄的材料(诸如例如能够容易地形成为期望形状的0.0025m厚的钢)制成，并且每个触发齿26的长度都能够为0.01m。
因此，由于在可靠的信号产生方面触发轮20的厚度不影响其性能，因此触发轮20能够被制得相对薄。
使用圆柱的翻转的边缘部分24的进一步的优点为，其产生笼形结构从而保护触发齿26免受损伤。同样，由于触发齿26被形成为圆柱边缘部分24的一部分，因此触发齿26比同样尺寸的单个齿更抗弯曲。
由于触发轮20的质心相对于其旋转轴线存在位移，所以触发轮20的旋转将在穿过质心和旋转轴两者的矢量“V”上(见图3a)沿径向向外方向产生不平衡力。在该示例的情况下，矢量“V”以从固定孔29中的顶部固定孔29测量的3.414弧度(195.6度)的角θ定位。
该不平衡力的大小和方向将取决于用于制造触发轮20的材料的厚度、孔口23的定位、尺寸和数目以及触发轮20的旋转速度。
为了允许触发轮20的设备在汽缸体3的范围之内，配重11配备有凹进部分11r(图6)，触发轮20配合在该凹进部分11r中。触发轮20的环形圆盘部分21的中心孔口22的尺寸被制成提供在凹进部分11r的周向延伸的内壁11w上的轻推入配合，从而提供触发轮20在曲轴10上的径向位置。凹进部分11r的深度大体上等于触发轮20的圆盘部分21中的材料的厚度。由于凹进部分11r的来自配重11的材料损失以及其平衡效果由触发轮20的不平衡效果补偿，以便当触发轮便安装在曲轴10上时提供与在没有凹进部分且没有触发轮20的情况下将出现的情况相同的平衡效果。
在该示例的情况下使用三个螺纹紧固件30将触发轮20紧固到曲轴10。螺纹紧固件30中的每个都具有用于与曲轴10中的定位扩孔37配合的圆柱杆部分以及螺纹端部分。每个螺纹紧固件30都延伸通过在触发轮20的圆盘部分21中的三个固定孔29中的相应固定孔以便与曲轴10中的螺纹孔31接合。触发轮20被紧固到曲轴10，以便圆柱边缘部分24背离汽缸体3的邻近端壁3e延伸并且叠覆于配重11。
因此，圆盘部分21中平衡孔口23的尺寸和定位被布置成补偿来自配重11的平衡重量的损失。将意识到的是，平衡孔口23有角度地布置，使得触发轮20的偏移质心被定位成补充由于凹进部分11r的来自配重11的材料损失。因此在曲轴10的旋转期间，配重11和触发轮20的平衡效果大体上与不带有凹进部分11r的配重11提供的平衡效果相同。
因此使用此类触发轮20使触发轮20的设备能够在汽缸体3的范围之内而无需增加汽缸体3的长度L。
如图5和图9所示，形成发动机控制系统的一部分的传感器50在使用中位于靠近触发轮20的圆柱边缘部分24，以便感测触发齿26的通过。
因此总起来说，本发明的关键特征为弯折/笼(bent over/cage)触发轮设计与冲压平衡孔的组合，从而省去了对于部件的100％平衡的需要。
此类触发轮能够在最小限度地牺牲可用配重的情况下被组装在发动机内(轮为薄的，并且维持质量与配重处于同样的角位置)。
用于齿的弯折轮/笼设计的使用允许相关联的传感器在汽缸体中被进一步向前定位，而无需必须具有更厚的触发轮。弯折轮/笼设计形成了保护齿免受损伤的封闭带。
由于从配重移走了非常小的材料，因此其允许配重厚得足以在生产线上钻平衡孔，从而维持生产线速度和便宜的生产工艺。
薄的触发轮也允许部件被冲压。
冲压的触发轮的制造成本低廉，并且允许精确地控制零件失衡而无需100％平衡检查。
图1至图9示出了带有各种部件的相对定位的示例构造。如果示出彼此直接接触或直接耦合，那么此类元件至少在一个示例中可相应地被称为直接接触或直接耦合。类似地，示出彼此毗连或邻近的元件至少在一个示例中可相应地为彼此毗邻或邻近。作为一个示例，被放置成彼此共面接触的部件可被称为共面接触。作为另一个示例，两者之间仅有空间而无其他部件的彼此间隔开定位的元件在至少一个示例中可被称为彼此间隔开定位。作为又一个示例，示出在彼此上面/下面、在彼此对面或在彼此左边/右边的元件可被称为相对于彼此在彼此上面/下面、在彼此对侧或在彼此左边/右边。进一步，如图中所示，最顶部的元件或元件的最顶部尖端可被称为部件的“顶部”并且最底部的元件或元件的最底部尖端在至少一个示例中可被称为元件的“底部”。如本文所使用的，顶部/底部、上部/下部、上面/下面可相对于图的竖直轴线并且被用于描述图中元件相对于彼此的定位。同样地，在一个示例中，示出在其它元件上面的元件被竖直地定位在其它元件上面。作为又一个示例，图中描绘的元件的形状可被称为具有那些形状(例如，诸如为圆形的、直的、平面的、弯曲的、圆角的、有倒角的、有角度的或此类)。进一步，示出彼此交叉的元件在至少一个示例中可别称为交叉的元件或彼此交叉。更进一步，在一个示例中，示出在另一个元件内的元件或示出在另一个元件外的元件可被称为在另一个元件内或在另一个元件外。
为了便于描述本文可使用空间相对术语诸如“内部”、“外部”、“在下方”、“在下面”、“下部”、“在上面”、“上部”以及此类来描述如图中所例示的一个元件或特征与另外的元件(一个或多个)或特征(一个或多个)的关系。空间相对术语可旨在包含在使用或操作中的装置除图中所描绘的定向之外的不同定向。例如，如果在图中装置被倒置/翻转(turnedover)，那么被描述为在其它元件或特征“下面”或“下方”将随后被定向在其它元件或特征的“上面”。因此，示例术语“下面”可包含上面和下面两个定向。装置可以其它方式定向(旋转90度或处于其它定向)并且相应地解读本文所使用的空间相对描述语。
本领域技术人员将清楚的是，虽然已经参考一个或多个实施例以实例的方式描述了本发明，但本发明不限于所公开的实施例并且可构造替代实施例而不背离由随附权利要求所限定的本发明的范围。

Claims (7)

1.一种发动机，其包括：
汽缸体；以及
由所述汽缸体旋转地支撑的曲轴，所述曲轴包括：
在所述曲轴的一端处的飞轮凸缘，所述飞轮凸缘被布置在所述汽缸体的端壁的外侧；
端配重，其被布置成靠近所述飞轮凸缘且在所述端壁的内部，所述端配重包括在径向方向上相对于所述曲轴的纵轴线比所述端配重的第二部分向外延伸更远的第一部分；以及
由单个钢块冲压而成的发动机触发轮，所述触发轮包括：
中心环形部分，其是具有由中心孔口限定的内边缘的环，所述中心孔口安装在所述端配重的凹进部分的周向延伸内壁上；和
围绕所述中心环形部分的外周边布置的圆柱边缘部分，所述圆柱边缘部分在所述触发轮的旋转轴线的方向上从所述中心环形部分翻转并向外延伸并且叠覆所述端配重的外周边，其中所述圆柱边缘部分与所述端配重的所述外周边在与所述触发轮的所述旋转轴线垂直的方向上间隔开一个间隙，围绕所述触发轮的圆周维持该间隙，所述圆柱边缘部分具有多个周向间隔开的触发齿并且所述中心环形部分具有形成在其中的多个孔口以使所述触发轮的质心移动离开所述触发轮的所述旋转轴线，所述多个孔口彼此间隔开并且在所述中心环形部分的对应于所述端配重的所述第二部分的侧面上绕所述中心环形部分的圆周不对称定位，其中在所述圆柱边缘部分中有若干周向隔开的冲压孔口并且所述触发齿中的每个都由两个相邻冲压孔口之间的平台形成。
2.根据权利要求1所述的发动机，其中每个触发齿大体上平行于所述触发轮的所述旋转轴线延伸，其中在所述触发轮的所述旋转轴线的所述方向上的每个触发齿的长度长于所述中心环形部分的厚度，并且其中所述中心环形部分的所述厚度等于所述圆柱边缘部分的厚度。
3.根据权利要求1所述的发动机，其中所述中心环形部分限定用于将所述触发轮紧固到所述发动机的所述曲轴的若干周向隔开的固定孔。
4.一种发动机，所述发动机具有位于所述发动机的汽缸体内的曲轴，所述曲轴具有若干配重以提供在使用中的所述曲轴的动态平衡，所述若干配重包括位于靠近所述汽缸体的一个端壁的端配重，其中所述曲轴的延伸到所述端壁外部的一端包括飞轮凸缘，所述端配重具有形成在其中的凹进部分，发动机触发轮被安装在所述凹进部分中，其中所述触发轮有角度地定位并且具有足以补偿由于所述凹进部分的来自所述端配重的材料损失的不平衡效果的不平衡质量，并且所述触发轮的圆柱边缘部分在与所述触发轮的旋转轴线平行的方向上延伸背离所述汽缸体的所述一个端壁、背离所述飞轮凸缘；其中所述触发轮由单个钢块冲压而成并且包括中心环形部分和从所述中心环形部分翻转的所述圆柱边缘部分，所述圆柱边缘部分围绕所述中心环形部分的外周边布置并且在与所述触发轮的所述旋转轴线平行的所述方向上从所述中心环形部分向外延伸，所述圆柱边缘部分叠覆所述端配重并且围绕所述触发轮的整个圆周与所述端配重间隔开一个间隙并且具有多个周向间隔开的触发齿，并且所述中心环形部分具有形成在其中的多个孔口以使所述触发轮的质心移动离开所述触发轮的所述旋转轴线，所述多个孔口在所述中心环形部分的与所述端配重的第一部分不对准的一侧上围绕所述中心环形部分彼此周向间隔开，所述第一部分比所述端配重的剩余部分在所述曲轴的旋转轴线的方向上径向向外地延伸更远，所述中心环形部分还具有中心孔口，该中心孔口装配在所述端配重的所述凹进部分的周向延伸内壁上，其中在所述圆柱边缘部分中有若干周向隔开的冲压孔口并且所述触发齿中的每个都由两个相邻冲压孔口之间的平台形成，并且其中所述中心环形部分包括用于将所述触发轮紧固到所述曲轴的若干周向隔开的固定孔。
5.根据权利要求4所述的发动机，其中所述触发轮的所述中心环形部分中的所述多个孔口的尺寸、间隔和定位被布置成补偿由于所述凹进部分的来自所述端配重的所述材料损失，并且其中每个所述触发齿大体上平行于所述触发轮的所述旋转轴线延伸，其中在所述触发轮的所述旋转轴线的方向上的每个所述触发齿的长度长于所述中心环形部分的厚度，并且其中所述中心环形部分的所述厚度等于所述圆柱边缘部分的厚度。
6.根据权利要求4所述的发动机，其中在所述端配重中的所述凹进部分的深度大体上等于所述触发轮的所述中心环形部分的厚度。
7.一种用于发动机的曲轴，其包括：
被布置在所述曲轴的一端处的飞轮凸缘，所述飞轮凸缘被布置在汽缸体的端壁的外侧，所述曲轴被旋转地支撑在该汽缸体内；
靠近所述飞轮凸缘布置且在所述端壁的内部的不对称端配重，所述端配重包括在径向方向上相对于所述曲轴的纵轴线比所述端配重的第二部分向外延伸更远的第一部分；以及
整体式发动机触发轮，其包括：
中心环形部分，其是具有由所述中心环形部分的中心孔口限定的内边缘和外周边缘的环，所述中心孔口居中在所述触发轮的旋转轴线上；和
围绕所述中心环形部分的外周边布置且从所述中心环形部分翻转的圆柱边缘部分，所述圆柱边缘部分具有周向间隔开的触发齿，所述中心环形部分包括多个孔口以使所述触发轮的质心移动离开所述触发轮的所述旋转轴线，所述多个孔口被布置在所述中心环形部分的在所述触发轮的所述旋转轴线的方向上与所述端配重的所述第二部分对准且不叠覆于所述端配重的所述第一部分的一侧上，所述触发齿中的每个都由在所述圆柱边缘部分中间隔开的若干冲压孔口中的两个相邻冲压孔口之间的平台形成，其中所述圆柱边缘部分在所述触发轮的所述旋转轴线的所述方向上从所述中心环形部分向外延伸，并且其中在所述触发轮的所述旋转轴线的所述方向上的每个所述触发齿的长度长于所述中心环形部分的厚度，其中所述中心环形部分的所述厚度等于所述圆柱边缘部分的厚度，并且其中所述中心环形部分的所述外周边缘对准于所述圆柱边缘部分的外表面，所述圆柱边缘部分的所述外表面在与所述触发轮的所述旋转轴线垂直的方向上经由间隙与所述端配重的外周向边缘间隔开，围绕所述端配重和所述触发轮中的每个的整个圆周维持所述间隙，所述间隙被布置在所述端配重的所述外周向边缘和所述圆柱边缘部分的所述外表面之间。
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