CN114364863A - 具有凸轮轴气门相位变化设备的内燃发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃发动机(1，1B)，用于具有可乘坐座椅的机动交通工具，其中所述发动机(1，1B)包括用于相对于所述驱动轴(300)改变吸入气门或卸压气门(110，220)的正时的设备(2)。这种设备包括空转地安装到所述凸轮轴(10)上的第一盘(11)，并且第一盘包括限定第一狭槽轨道(31)的第一侧(11A)。该设备还包括：第二盘(12)，其与同一凸轮轴(10)成一体并且包括面向所述第一盘(11)的所述第一侧(11A)的第二狭槽轨道(32)，其中所述第二轨道(32)中的每个轨道部分地面向所述第一盘(11)的相应的第一凹槽(31)；多个驱动元件(40)，其用于在所述第一盘(11)和所述第二盘(12)之间传递运动，其中所述驱动元件(40)被置于所述盘(11，12)之间，并且每个驱动元件被容纳在所述部分地面对的轨道(31，32)中的相应的两个轨道之间，并且其中，当由所述凸轮轴(10)的旋转速度引起的离心力改变时，所述驱动元件(40)中的每个驱动元件在第一参考位置和第二参考位置之间移动，第一参考位置和第二参考位置分别靠近和远离所述凸轮轴(10)的旋转轴线。根据本发明，相位改变器设备包括用于保持所述驱动元件(40)的装置(6)，其中所述保持装置(6)可操作地置于所述第一盘(11)和所述第二盘(12)之间，并且施加的力趋向于抵抗所述驱动元件(40)朝向所述第二参考位置的移动。

Description

具有凸轮轴气门相位变化设备的内燃发动机

发明领域

本发明涉及制造具有可乘坐座椅的交通工具(该术语通常指具有两个、三个或四个车轮的摩托车或机动交通工具，主要用于载人)的领域。本发明尤其涉及一种用于具有可乘坐座椅的交通工具的内燃发动机，该内燃发动机设置有用于控制多个气门(吸入气门或卸压气门)的凸轮轴和用于改变所述凸轮轴的(即所述气门的)相对于驱动轴的相位的设备。

背景技术

众所周知，用于具有可乘坐座椅的交通工具的内燃发动机包括驱动轴，驱动轴的旋转由活塞在气缸燃烧室中的移动引起。该发动机还包括用于将空气-燃料混合物引入燃烧室的一个或更多个吸入气门，以及用于排放燃烧气体的一个或更多个卸压气门。吸入气门和卸压气门通过分配系统由机械连接到驱动轴的相应凸轮轴控制，该分配系统典型地包括齿轮、带或链条。因此，凸轮轴通过分配系统的旋转运动与驱动轴的旋转运动同步。

术语“正时(timing)”通常是指吸入气门和卸压气门相对于活塞的预定位置发生打开和关闭的时刻。特别地，打开提前角(或延迟角)与BDC(下止点)有关，关闭提前角(或延迟角)与UDC(上止点)有关，以便限定正时。提前角被限定为气门到达完全打开/关闭位置，结束其冲程的时刻。因此，提前角的值导致气门开始其打开运动(从完全关闭开始)或关闭运动(从完全打开开始)的瞬间。

众所周知，对于一段时间间隔，即对于驱动轴的给定旋转角度，吸入气门和卸压气门同时打开。该间隔被称为“交叉角”，并且是废气快速离开燃烧室的步骤，导致吸入，这允许增加新鲜气体的吸入。因此，吸入气门和卸压气门的正时导致交叉角的值。

众所周知，交叉角的值根据驱动轴的旋转速度导致各种益处。增加的交叉角的值改善了高速时的性能，但是在低速时，除了燃烧效率低之外，还会导致发动机效率低，并从而增加排放。相反，如果交叉角受到很大限制，发动机在高旋转速度时会失去效率。

关于上述内容，已经提出了各种技术解决方案来改变吸入气门和/或卸压气门的正时，即，根据旋转速度来改变气门的交叉角的值。

专利US 9719381描述了这些技术解决方案中的一个解决方案。具体地，US9719381描述了一种发动机，其中分配系统是DOHC(双顶置凸轮轴)类型，该类型包括两个凸轮轴，一个用于控制吸气气门，而另一个用于控制减压气门，这些凸轮轴布置在发动机头部上方。分配系统包括与驱动轴成一体的驱动齿轮(gearwheel)。三个(主动和从动)轮由驱动带连接。从动轮中的每个轮靠近凸轮轴端部安装到相应的凸轮轴，从而允许凸轮轴相对于轮本身相对旋转。

为每个凸轮轴提供了用于改变相应的气门的正时的设备。用于每个凸轮轴的分配系统的从动轮是所述设备的一部分，该从动轮与引导元件一起通过带凹槽的轮廓联接件键接在凸轮轴的所述端部上，以便占据与从动轮相邻的位置，由此从动轮的一侧面向引导元件的一侧。该运动的处于球形式的驱动元件置于从动轮和引导元件之间。每个驱动元件部分地容纳在限定在从动轮的所述侧上的轨道中，并且部分地在限定在引导元件的所述侧上的相应轨道上。从动轮的轨道具有在正交于凸轮轴的旋转轴线的平面上评估的倾斜度，该倾斜度不同于轨道的限定在引导元件上的倾斜度。因此，每个驱动元件容纳在两个仅部分面对的轨道之间。此外，两个部件(从动轮和引导元件)的相关轨道具有在径向剖切平面上评估的弯曲轮廓。

US 9719381中描述的设备还包括推力装置，该推力装置作用在引导元件上，使引导元件轴向推靠从动轮。驱动轴的旋转通过上述分配系统传递到安装在相应凸轮轴上的相应从动轮。驱动元件的旋转运动由驱动元件传递给凸轮轴。随着旋转速度增加，离心力沿着轨道朝向外侧推动驱动元件，即远离凸轮轴的旋转轴线。由于轨道的形状，引导元件轴向移动，同时相对于从动轮经历相对旋转。这种旋转导致凸轮轴相对于从动轮的相对旋转，并因此导致相应的气门的正时的改变。

在JP20100317855、JP2009185656和JP5724669中也描述了类似于上述的技术方案。尽管它们实现了预设的功能，但是这些技术解决方案以及概念上类似的其他技术解决方案具有某些缺点。主要的一个是检测到在表征相互作用以实现相位改变的部件的复杂性。

特别地，在这些已知的解决方案中使用了更多数量的球，这导致了对两个部件(由分配系统致动的从动轮和键接到从动轴上的引导元件)的冗长且繁重的处理，以限定支撑这些球的相应轨道，并为了改变正时限定对球的引导。采用更多数量的球需要确保部件旋转的正确驱动，而这受到存在于球和轨道之间的间隙的影响。这种间隙也影响球沿轨道的移动，并因此影响支撑这些球本身的两个部件之间的相对旋转。

除了轨道数量的增加之外，还发现相同球的表面轮廓如何影响形成相位改变器设备的两个部件的时间，并因此影响加工成本。如上所述，为了确保引导元件相对于从动轮的轴向移动，球对于每个部件都具有弯曲的轮廓。

所描述的解决方案的另一个局限性在于，相位改变的特征严格依赖于轨道的大小和形状以及驱动元件的数量。因此，如果要改变这种特征，实际上需要用其它方便配置并能够实现不同相位改变的部件来替换相位改变器的部件(由分配系统驱动的从动轮和键接到从动轴上的引导元件)。事实上，利用已知解决方案对相位改变特征的修改需要不同设计的相位改变器部件，因此是显著繁重的操作。

发明概述

因此，本发明的主要任务是提供用于具有可乘坐座椅的交通工具的内燃发动机，该内燃发动机能够克服上述缺点。在该任务的范围内，本发明的第一个目的是提供一种内燃发动机，该内燃发动机设置有用于改变凸轮轴的正时的设备，其中这种设备需要相对有限数量的驱动元件。本发明的另一个目的是提供一种发动机，其中正时改变器设备的部件具有简化的形状并且易于制造。本发明的另一个目的是提供一种发动机，其中相位改变特征的可能修改可以快速地致动并且具有极有竞争力的成本。

本发明的重要目的是提供一种发动机，其正时改变器设备是可靠的，并且容易以有竞争力的成本制造。

申请人已经确定，上述任务和目的可以通过在意图改变凸轮轴的正时的设备中引入保持装置(retaining mean)来实现，该保持装置抵抗由离心力引起的驱动元件的移动，从而消除同一驱动元件和限定在设备的部件上的轨道之间的现有间隙。更准确地说，上述任务和目的是通过一种用于具有可乘坐座椅的机动交通工具的内燃发动机来实现的，其中所述发动机包括驱动轴和控制多个打开气门或卸压气门的凸轮轴，其中所述发动机包括用于改变气门相对于所述驱动轴的正时的设备。根据本发明，该设备包括：

-第一盘，该第一盘空转地(idly)安装到所述凸轮轴，以便围绕与所述凸轮轴相同的旋转轴线同轴旋转，其中所述第一盘包括限定第一轨道的第一侧，第一轨道中的每个轨道沿着第一参考方向延伸；

-第二盘，该第二盘与凸轮轴成一体并包括面向第一盘的第一侧的第二轨道，其中所述第二轨道中的每个轨道部分地面向第一盘的相应的第一轨道，并且其中，所述第二轨道中的每个沿着第二参考方向延伸，第二参考方向相对于第一方向倾斜；

-多个驱动元件，该多个驱动元件用于在第一盘和第二盘之间传递运动，其中驱动元件被置于盘之间，并且其中，每个驱动元件被容纳在所述部分面对的轨道中的相应的两个之间，并且其中，当由凸轮轴的旋转速度引起的离心力改变时，每个驱动元件沿着相应的部分面对的轨道在第一参考位置和第二参考位置之间移动，第一参考位置和第二参考位置分别靠近和远离凸轮轴的旋转轴线；

-轴向预加载装置，该轴向预加载装置作用在第一盘上，从而防止第一盘相对于第二盘沿着平行于凸轮轴的旋转轴线的方向平移。

根据本发明的发动机的特征在于，正时改变器设备包括用于保持驱动元件的装置，其中所述保持装置可操作地置于两个盘之间，并且施加的力趋向于抵抗驱动元件朝向第二参考位置的移动。

根据可能的实施例，发动机包括用于旋转第一盘的分配系统；这种分配系统包括键接到驱动轴上的第一分配轮、与第一盘成一体的第二分配轮、以及柔性驱动元件，该柔性驱动元件连接两个分配轮，使得驱动轴的旋转传递到第一盘。

根据一个实施例，发动机包括与第一盘制成为单个件的套筒体，其中第一盘限定在套筒体的第一端部处，套筒体包括限定在第二端部处的凸缘部分，所述第二分配轮连接到套筒体的凸缘部分。

在可能的实施例中，所述预加载装置包括作用在所述凸缘部分上以朝向第二盘推动套筒体的碟形弹簧(cup spring)，其中碟形弹簧置于凸缘部分和调节螺钉之间，该调节螺钉同轴地拧到凸轮轴的端部，使得螺钉的旋转导致碟形弹簧的压缩。

根据优选实施例，第一盘包括齿圈(ring gear)，用于将旋转运动传递到另一凸轮轴或用于接收来自另一凸轮轴的旋转运动，其中所述另一凸轮轴不同于安装所述第一盘的凸轮轴。

根据可能的实施例，保持装置包括：

-盘状元件，该盘状元件置于第一盘和第二盘之间，以便相对于每个盘自由旋转，其中盘状元件限定被驱动元件穿过的至少一个开口，并且其中所述至少一个开口限定多个引导表面，在介于所述参考位置之间的移动期间，引导表面中的每个引导表面与驱动元件中的相应一个驱动元件接触；

-弹性装置，该弹性装置置于所述盘中的一个和所述盘状元件之间，以便在所述盘状元件上施加力，该力保持引导表面中的每个引导表面与所述驱动元件中的相应一个驱动元件接触。

盘状元件优选地包括用于每个驱动元件的开口，其中每个开口限定引导表面，该引导表面按照第三参考方向至少部分地延伸，第三参考方向相对于所述第一方向和第二方向倾斜。

弹性装置优选地包括用于每个开口的弹性弹簧，其中每个弹性弹簧以其第一端部搁置在由盘状元件限定的第一邻接表面上，并且以其与第一端部相对的第二端部搁置在由第二盘限定的第二邻接表面上。

根据可能的实施例，对于每个弹簧，相应的第一邻接表面由从盘状元件的面对第二盘的第一侧轴向露出的部分限定，其中，对于每个弹簧，第二邻接表面转而由座的第一侧限定，座限定在第二盘的面对盘状元件的一侧上，并且其中，对于每个弹簧，所述轴向部分放置在座中靠近所述座的第二侧的位置。

根据优选实施例，所述驱动元件是由金属材料制成的球。

根据另一实施例，第一盘的第一轨道具有的锥形形状相比于第二盘在相反方向上，并且第二盘的第二轨道具有的锥形形状相比于第一盘在相反方向上。

附图列表

本发明的另外的特征和优势将从借助于附图，通过非限制性示例示出的，根据本发明的发动机的一些优选但非排他的实施例的以下详细描述而变得更明显，在附图中：

-图1和图2分别是根据本发明的发动机的一组部件的示意性透视图和示意性前视图；

-图3和图4分别是根据图2中的剖面线和图4中的剖面线的剖视图；

-图5和图6分别是来自第一观察点的，根据本发明的发动机的一组部件的透视图和分解图；

-图7和图8分别是来自与所述第一观察点基本相对的第二观察点的，图5和图6所示的一组部件的另一透视图和分解图；

-图9和图10是根据本发明的发动机的可能实施例的，来自不同观察点的两个示意图；

-图11和图12分别是根据本发明的发动机的凸轮轴的侧视图和剖视图，其中图12中的所述剖视图是根据图11中的剖面线XII-XII限定的；

-图13、图14和图15分别是沿图12中剖面线XIII-XIII、沿图12中剖面线XIV-XIV、和沿图12中剖面线XV-XV的剖视图；

-图16和图17是图11和图12的凸轮轴处于第一操作配置的，来自不同观察点的，另外两个视图；

-图18是根据图17中的剖面线XVIII-XVIII的剖视图；

-图19和图20分别是图16和图17中凸轮轴的侧视图和剖视图，其中图20中的所述剖视图是根据图19中的剖面线XX-XX限定的；

-图21和图22是图16和图17中的凸轮轴处于第二操作配置的，来自不同观察点的，另外两个视图；

-图23是根据图22中的剖面线XIII-XIII的剖视图；

-图24和图25分别是图21和图22中凸轮轴的侧视图和剖视图，其中图25中的所述剖视图是根据图24中的剖面线XXV-XXV限定的；

-图26和图27分别是图21和图22中凸轮轴的另外的侧视图和剖视图，其中图27中的剖视图是根据图26中的剖面线XXVII-XXVII限定的。

附图中的相同标记和相同参考字母识别相同元件或部件。

详细描述

参考所提到的附图，本发明涉及的内燃发动机用于具有可乘坐座椅的机动交通工具，该术语通常指具有两个、三个或四个轮的摩托车或机动交通工具，主要用于载人。图1示意性地示出了根据本发明的内燃发动机1的某些部分，而对于理解本发明来说不重要的其他部分为了增加说明的清晰性而没有示出。

根据本发明的发动机1包括围绕第一旋转轴线101旋转的第一凸轮轴10和围绕第二旋转轴线102旋转的第二凸轮轴20，用于分别控制多个吸入气门110和多个吸入气门210。发动机1还包括用于相对于驱动轴改变两个凸轮轴10、20中的一个的气门110、210的正时的设备2。驱动轴未在附图中示出，而是由具有附图标记300的轴线示意性地指示。在说明书的后继部分中，设备2也由术语“相位改变器2”或“相位改变器设备2”来指示。

在图1所示的实施例中，设备2应用于第一凸轮轴10，以改变吸入气门210相对于驱动轴300的相位。然而，设备2可以可操作地与第二凸轮轴20相关联，以改变卸压气门220的相位。此外，根据本发明的另外可能的实施例，发动机1可以包括用于改变吸入气门相位的第一设备和用于改变卸压气门相位的第二设备，这些相位改变器设备分别与第一凸轮轴和第二凸轮轴可操作地相关联。

在下面的描述中，主要参考第一凸轮轴10来描述相位改变器设备2，第一凸轮轴10也由更通用的术语“凸轮轴10”来指示。关于相位改变器2的部件，术语“轴向的(axial)”和“轴向地(axially)”指的是沿着第一凸轮轴10的旋转轴线101评估的距离、厚度和/或位置。

根据本发明，相位改变器2包括空转安装并与凸轮轴10同轴的第一盘11，使得第一盘11和凸轮轴10围绕相同的旋转轴线101旋转。在“空转”时，第一盘11保持相对于凸轮轴10的旋转自由度，并且反之亦然。因此，凸轮轴10可以相对于第一盘11围绕第一旋转轴线101旋转，以便改变气门的正时，如下面更好地描述的。

第一盘11包括第一侧11A，在该第一侧上限定了第一轨道31，特别是狭槽形凹槽(例如参见图8)，在下文中指示为第一凹槽31。它们中的每一个都沿着第一直线参考方向(在图13和图25中由R1表示)延伸。优选地，但不排他地，有三个第一凹槽31，并且它们分布成使得各自的直线参考线R1通过其相互相交识别出等边三角形。在图中所示的可能但非排他的实施例中，第一凹槽31是不贯穿的，即它们包括限定其轴向方向延伸的底部表面。在替代实施例中(图中未示出)，第一凹槽31可以穿过第一盘11的轴向厚度。

相位改变器设备2还包括连接到凸轮轴10的第二盘12，以便围绕第一旋转轴线101与凸轮轴10一体地旋转。为此，根据图中所示的优选实施例，第二盘12与凸轮轴10被制成为单个件。可替代地，第二盘12可以独立于凸轮轴10制造，然后刚性地键接到凸轮轴10上(例如，通过键连接)。

在任何情况下，第二盘12还包括多个第二轨道，特别是狭槽形凹槽，在下文中指示为第二凹槽32，其沿着第二参考方向(在图中由R2表示)延伸。第二凹槽32可以单独限定在第二盘12的一侧12A上，限定方式即根据与上述第一盘11类似的解决方案，或者可替代地，轴向穿过第二盘12的厚度，如附图中所示的解决方案(例如，参见图6和图8)。

在任何情况下，两个盘11、12轴向放置在凸轮轴10上，并且围绕旋转轴线101成角度地布置，使得第二凹槽32中的每个至少部分地面对所述第一凹槽31中的相应一个。因此，第二凹槽32的数量优选地对应于第一凹槽31的数量。

此外，第二凹槽32被限定为使得它们中的每一个的第二方向R2相对于其部分面对的、相应第一凹槽31的第一方向R1倾斜。参考方向R1和R2的不同倾斜度清楚地显示在图13中。

为了本发明的目的，术语“狭槽”是指(第一和第二)凹槽的形状，在这种形状中识别了直的相对拉伸部和两个弯曲部分，该两个弯曲部分是相对的且具有相同的曲率半径。

相位改变器2包括多个驱动元件40，驱动元件40中的每一个被置于上述两个盘11、12之间。更准确地说，每个驱动元件40容纳在所述第一凹槽31中的一个、和所述第二凹槽32中的部分面对该第一凹槽的相应一个之间。驱动元件40用于将旋转运动从第一盘11传递到第二盘12，即传递到与第二盘12成一体的凸轮轴10。

根据本发明，相位改变器2包括预加载装置70，预加载装置70被配置为阻止第一盘11相对于第二盘12的轴向移动，并且因此将驱动元件40保持在两个盘11、12之间，每个驱动元件40位于其被容纳的两个凹槽(第一凹槽31和相应的凹槽32)中。预加载装置70的可能实施例将在后面描述。

总的来说，两个盘11、12和驱动元件40配置了离心式相位改变器2。因此，随着由旋转速度的增加引起的离心力的增加，每个驱动元件40沿着两个凹槽31、32向外移动(即，远离旋转轴线101移动)，这两个凹槽31、32总体上限定了容纳该同一元件的座。特别地，这种移动发生在靠近旋转轴线101的第一参考位置和远离旋转轴线101的第二参考位置之间。

指示为每一个驱动元件40的每一个位置(第一位置和第二位置)优选地由容纳该驱动元件40的凹槽31、32的相应端部限定。如稍后更好地描述的，在第二方向R2(指第二凹槽32)相对于第一方向R1(指第一凹槽31)具有不同倾斜度时，驱动元件40从第一参考位置到第二参考位置的移动导致第二盘12(以及因此凸轮轴10)相对于第一盘11的相对旋转。这种相对旋转转化为凸轮轴10的气门110相对于驱动轴300的正时改变。

本发明的特征在于，所述相位改变器2包括用于保持置于第一盘11和第二盘12之间的驱动元件40的保持装置6。这种保持装置6作用在驱动元件40上，在每个驱动元件40上施加力，该力趋于朝向上述第一位置(即，朝向旋转轴线101)推动驱动元件40。已经表明，保持装置6的采用如何允许恢复驱动元件40和凹槽31、32之间的间隙，从而使得传递更有效。相对于已知类型的离心改变器，保持装置6的采用允许减少驱动元件40的数量，并因此减少凹槽31、32的数量。总的来说，这导致了盘的结构的简化，并因此降低了与制造和装配发动机相关联的成本。

根据图1至图4所示的可能实施例，第一盘11的旋转由分配系统5引起，该分配系统5由驱动轴300直接致动。这种分配系统5包括键接到驱动轴300上的第一分配轮51(由图2中的虚线表示)、与第一盘11成一体的第二分配轮52、以及连接两个分配轮51、52的柔性驱动元件53(以链条或带的形式)，使得驱动轴300的旋转被转移到相位改变器2的第一盘11。

值得注意的是，分配系统5也可以被配置成将旋转传递到第二凸轮轴20。如上所述，在可能的实施例中，用于改变卸压气门相位的另一个设备(类似于上述用于第一轴的装置)可以与第二凸轮轴20相关联。因此，该另一个设备的第一盘也可以由发动机的分配系统致动。

根据该实施例(例如图4所示)，第二分配轮52连接到套筒体62的凸缘部分61上，套筒体62与第一盘11被制成为单个件。特别地，第一盘11限定在套筒体62的第一端部处，第一端部与限定凸缘部分61的第二端部相对。第二分配轮52优选地通过螺钉连接装置66连接到凸缘部分61。参考图3和图4，套筒体62优选地安装在凸轮轴10的端部部分10A上，使得出于上述目的第一盘11面向第二盘12。

在其可能的实施例中，上述预加载装置70包括碟形弹簧71，碟形弹簧71作用在套筒体62的凸缘部分61上，以便朝向第二盘12推动凸缘部分61。碟形弹簧71置于凸缘部分61和调节螺钉72之间，调节螺钉72同轴地拧到凸轮轴10的端部，凸缘部分61围绕凸轮轴10的端部布置。关闭螺钉72导致碟形弹簧71的压缩，并因此导致抵抗第一盘11远离第二盘12移动的轴向力。

结构上不同但功能上等同于上述预加载装置的其它实施例在任何情况下都被认为落在本发明的范围内。

根据图中所示的优选实施例，第一盘11包括齿圈111，用于将旋转运动传递到另一凸轮轴，该另一凸轮轴是不同于安装同一第一盘11的凸轮轴。齿圈111优选地与第一盘11制成为单个件，使得该第一盘11采取可归于齿轮的配置。

在图1至图4所示的情况，即相位改变器设备2可操作地与第一凸轮轴10相关联的情况，齿圈111与齿轮222啮合，齿轮222与第二凸轮轴20一起围绕其旋转轴线102一体地旋转。在替代实施例中，除了吸入气门之外，还可以替代地提供的是改变卸压气门的正时，齿轮222可以与关联于第二凸轮轴20的另一改变器的第一盘成一体。

图9和图10示出了根据本发明的发动机(由附图标记1B指示)的另一实施例，其中第二凸轮轴20包括具有上述技术特征的相位改变器设备(由附图标记2B指示)。同样在这种情况下，与齿轮223(其与凸轮轴10成一体)啮合的齿圈(由111B表示)与设备2B的第一盘(由11B表示)成一体。因此，第一盘11B的旋转由第一凸轮轴10的旋转引起。实质上，齿圈111B和齿轮223限定了从第一凸轮轴10到齿圈111B的运动的返回驱动。因此，总体上，第一盘11、11B的齿圈111-111B也可以被限定为接收来自另一凸轮轴的旋转运动，该另一凸轮轴是不同于安装同一第一盘11的凸轮轴。

为了本发明的目的，值得注意的是第一盘11执行第二盘12的“驱动盘”的功能。在任何情况下，第一盘11的旋转都是由凸轮轴(10或20，同一驱动盘安装于该凸轮轴)外部的部件引起的。在图1至图4所示的实施例中，第一盘11实际上由分配系统5致动，而在图9和图10所示的实施例中，第一盘11通过由轮111B和223限定的返回驱动致动。

还值得注意的是，图1和图4中的实施例是如何特别有利的，因为除了作为相位改变器设备2的一部分之外，第一盘11有利地用作将运动传递到第二凸轮轴20的装置。相对于现有技术，特别是相对于US9719381中的描述，该技术方案允许简化分配系统，并因此减少用于气门的正时的发动机部件。

根据图6和图8所示的优选实施例，相位改变器设备2的保持装置6包括盘状元件15，该盘状元件15安装在凸轮轴10上，并置于第一盘11和第二盘12之间，以便相对于两个盘11、12中的每一个自由旋转。盘状元件15限定了穿过其整个轴向厚度的一个或更多个开口41，这些开口被一个或更多个所述驱动元件40穿过。所述一个或更多个开口41以其轮廓的一部分限定了多个引导表面45，在离心力引起的、驱动元件40在介于上述两个参考位置之间的移动期间，每个引导表面45与相应的驱动元件40接触。

在该实施例中，保持装置6还包括弹性装置(弹簧16)，该弹性装置置于两个盘11、12中的一个和盘状元件15之间，以便在盘状元件15上施加力，该力保持每个引导表面45与相应的驱动元件40恒定接触。由于其形状和弹性装置16的作用，每个引导表面45在相应的驱动元件40上对元件本身的移动施加相反的作用。该作用允许恢复驱动元件40和凹槽31、32之间的现有间隙，同时稳定同一元件的移动，从而确保设备2的稳定操作。

详细地说，每个引导表面45的形状也限定了气门的正时改变器规律(timingchanger law)。特别地，开口中的引导表面的形状本身，即开口的内部形状本身，可以根据其所应用的发动机的类型进行调整，从而产生气门的不同正时。实际上，放置具有开口的盘创造了正时的特定机械调节，因为适当成形的开口造成球的移动规律，例如根据旋转速度的规律。例如，开口可以被成形为使得如果没有超过第一旋转速度，球通过引导表面的形状保持静止。一旦超过这样的旋转速度，球改为移动，使得确定的速度总是根据引导表面的形状来保持，以此类推。可以在单个开口，多个引导拉伸部中获得多个引导表面，每个引导拉伸部限定各自的规律以使球跟随，从而导致专门改变正时。

该系统相对于现有技术的系统有很大的改进，在现有技术的系统中，正时是弹簧类型和所采用的与弹簧接触的质量的重量直接且非排他的作用结果。

在实施例中，盘状元件15包括用于每个驱动元件40的开口41。每个开口41限定的引导表面45基本上配置成类似“半狭槽”，该术语表示相对于“狭槽”形状缺少一个直线拉伸部的形状。狭槽形状的特征在于第三直线参考方向(由R3指示)(平行于该形状的直线拉伸部)，该第三直线参考方向相对于第一方向R1和第二方向R2倾斜，这可以从剖视图13与图15之间的比较中推断出。

弹性装置优选地包括弹性弹簧16，弹性弹簧16用于每个开口41，因此也用于每个驱动元件40。每个弹性弹簧16以其第一端部16A搁置在由盘状元件15限定的第一邻接表面48上，并且以其与所述第一端部相对的第二端部16B搁置在由第二盘12限定的第二邻接表面49上。因此，每个弹簧16可操作地放置在盘状元件15和第二盘12之间。每个弹簧16优选地保持至少部分地容纳在相应开口41的一部分中。

再次根据优选实施例，对于每个弹簧，相应的第一邻接表面48、16由部分18限定，该部分18从盘状元件15的面对第二盘12的第一侧15A轴向露出。对于每个弹簧，第二邻接表面49、16由座35的第一侧35A限定，座35限定在第二盘12的面向盘状元件15的侧12A上(参见图6)。对于每个弹簧，盘状元件15、16的轴向部分18被放置在座35中靠近与所述第一侧35A相对的第二侧35B的位置。因此，每个弹簧16保持至少部分地容纳在限定于第二盘12中的相应座35中。

已经示出，除了允许每个弹簧16的定位之外，该解决方案还有利地促进了相位改变器设备45的装配操作。实际上，座35的相对侧(35A和35B)和轴向部分18作为一个整体为各个部件的相互定位限定了一个有利的物理参考系统。

在附图所示的可能但非排他的实施例中，座35可以轴向穿过第二盘12的整个厚度。可替代地，座35可以是不贯穿的。限定座35的所有侧的表面优选地轴向延伸。

根据本发明的优选实施例，驱动元件40是由金属材料制成的球。因此，术语“球40”也将用于表示持续的驱动元件。然而，使用辊子形式而不是球的形式的驱动元件的可能情况落在本发明的范围内。

根据一个实施例，第一盘11的第一凹槽31具有的锥形形状相比于第二盘12在相反方向上，而第二盘12的第二凹槽32具有的锥形形状相比于第一盘11在相反方向上。实质上，两个盘11、12的相关凹槽31、32具有倾斜的侧面31B、32B(即，它们不平行于轴向延伸)，相应的球40稳定地搁置在该侧面上。

在这点上，图27是根据断开的剖面线限定的剖视图。该图允许看到，与所考虑的剖面线的定向无关，第一凹槽31的侧面31B和第二凹槽32的侧面32B在任何情况下都是锥形的。作为对此的确认，图18和图23是根据径向剖切平面的剖视图，即包含凸轮轴10的旋转轴线101。同样在这种情况下，值得注意的是，凹槽31、32的侧面31B、32B在任何情况下都是倾斜的，使得每个侧面搁置在相应的球40上。从图18和图23之间的比较可以进一步看出，与球40所处的位置无关，侧面31B、32B与球40如何保持恒定接触。

图13至图15的剖视图允许理解根据本发明的相位改变器设备2的结构的某些方面。具体地说，这些剖面是相对于正交于凸轮轴10的旋转轴线101的，如图12中清楚指示的剖切平面/线来限定的。限定图13的剖切平面穿过第一盘11，而限定图14的剖切平面轴向定位在盘状元件15处。最后，限定图15的剖切平面穿过第二盘12。

在图13的剖面中，在前景中看到第一盘11，并因此看到第一凹槽31的相互位置。盘状元件15的一部分和第二盘12的一部分示出在每个第一凹槽31的底部。在这点上，图13指示了上面限定的三个直线参考方向R1、R2、R3。

图14中的剖视图允许详细看到穿过盘状元件15的开口41的优选实施例。特别地，每个开口表征了彼此连通的第一区域41A和第二区域41B。第一区域41A由引导表面45限定的半狭槽形状界定，并且实际上是相应的球40在其中移动的空间(仅参考盘状元件15考虑)。第二区域41B具有环形扇形形状，并且相应的弹性弹簧16部分地容纳在其中。

图15中的剖视图允许看到第二盘12的座35的形状，在每个座35中放置有相应的弹簧16。座35也具有环形扇形形状，其在几何形状上与第二区域41B的上面限定的用于容纳相应弹簧16的一部分的几何形状一致。在这点上，弹簧16方便地成形为在盘状元件15相对于第二盘12相对旋转时压缩。

再次参考图15，在座35中的每个中示出了，相应弹簧16的抵靠由座本身的第一侧35A限定的第一邻接表面49搁置的第二端部16B。该同一图还示出了弹簧的第二端部16B，第二端部16B抵靠由轴向部分18限定的第二邻接表面49搁置。在弹簧未加载的情况下，轴向部分18放置于座35中，从而抵靠座本身的第二侧搁置，与第一弹簧16A搁置抵靠的一侧是相反的。

图16至图25允许理解根据本发明的发动机的相位改变器2。特别地，图16至图20(以及所提到的图13至图15)指示处于第一操作配置的设备2，在该配置中，球40占据更靠近凸轮轴10的旋转轴线101的第一参考位置(特别参见剖视图18和图20)。球40的位置由第一盘11带动凸轮轴10旋转的旋转速度建立。因此，只要旋转速度(即作用在球40上的离心力)低于预设阈值，就保持第一参考位置。当超过该阈值时，球40开始沿着两个盘11、12的凹槽31、32移动，每个保持与盘状元件15的相关引导表面45接触。

图17中的角度α指示第一盘11相对于套筒62的凸缘61的相对位置。角度α保持不变，因为第一盘11在围绕第一轴线101旋转时与凸缘61是一体的。相反，图17中的角度β表示在所述第一操作配置中第一盘11相对于第二盘12的角度位置。再次在图17中，这种角度位置的另一个参考是在限定第一盘11的外轮廓的齿圈111上指示的点P1。

图14和图20的剖视图允许看到当球40占据第一参考位置时保持装置6的状态。每个球40被放置成在其最靠近旋转轴线101的端部部分与引导表面45接触。由于其形状，引导表面45趋于持续抵抗球40沿着第一凹槽31和沿着第二凹槽32的移动。如图13和图20所示，第三方向R3(引导表面45的特征)相对于限定两个盘11、12的凹槽31、32的参考方向R1和R2倾斜。

参考图20，假设第一盘11顺时针旋转(箭头W₁)。扭矩通过球40转移到第二盘12，并因此转移到凸轮轴10，凸轮轴10也顺时针旋转。假设盘状元件被置于两个盘11、12之间，则该盘状元件也被球40带动围绕旋转轴线101旋转。随着旋转速度增加，球40开始朝向第二参考位置移动，导致第二盘12(以及凸轮轴10)相对于第一盘11的相对旋转。在图22中，这种相对旋转通过角度γ和点P2相对于参考β和P1示出，β和P1是第一操作配置的典型情况(图17)。

值得注意的是，图21、图22和图23中的凸轮轴10被描绘在图16、图17和图18中所示的相同位置，使得盘11、12之间的相对旋转从第一盘11所采取的不同角度位置可见。如上所提及的，第一盘11的旋转在任何情况下都是由外部元件(分配系统或机械返回系统)引起的，并因此，实际上是第二盘12相对于第一盘旋转以获得气门的不同正时。

在两个盘11、12之间相对旋转的同时，随着旋转速度增加，盘状元件15相对于两个盘11、12(盘状元件15置于该两个盘11、12之间)产生相对旋转。特别地，盘状元件15相对于第二盘12的相对移动导致弹簧16的压缩，这可以从图20和图25之间的比较中看出。图25示出了当球40占据第二参考位置时保持装置6的状态。再次比较图20和图25，盘状元件15相对于第二盘12的相对移动可以从轴向部分18在座35中所采取的不同位置看出。有利的是，弹簧16的压缩保持引导表面45与球40接触，以便抵抗并因此稳定球40在第一参考位置和第二参考位置之间的移动。同时，随着旋转速度减少，弹簧16促使球40朝向第一参考位置返回。

值得注意的是，一方面在两个盘11、12之间发生相对旋转的方向以及另一方面在盘状元件15和相同的两个盘11、12之间发生相对旋转的方向取决于分派给参考方向R1、R2和R3的上述不同倾斜度。在图中所示的情况下，两个盘11、12和盘状元件15形成围绕相同旋转轴线101旋转的单个系统。假设第一盘11顺时针旋转(由箭头W1指示)，第二盘12相对于第一盘11的相对旋转也发生在顺时针方向，而盘状元件15相对于第一盘11的相对旋转发生在逆时针方向。盘11、12之间的相对旋转的实体(entity)取决于参考方向R1和R2之间的角度(由θ₁指示)，而盘状元件15和两个盘11、12之间的相对旋转的实体取决于方向R3和方向R1之间的角度(由θ₂指示)。

上述技术方案允许完成任务和预设目标。特别地，使用抵抗驱动元件移动的保持装置有利地减少了元件本身的数量，并且显著简化了相位改变器设备的部件结构。除此之外，由于相位改变器设备的配置，相位改变的特征有利地由分派给保持装置6的配置来限定。参考图中所示的情况，这种特征由弹性装置的负载和盘状元件的径向包含球的引导表面的形状限定，限定了球的位置。以不同于已知解决方案的方式，如果需要不同的正时特征，修改保持装置的结构就足够了，而无需作用于两个盘的结构，在成本方面具有明显的优势。最后，相位改变器设备的配置允许预加载装置的显著简化，该预加载装置不具有复杂的弹性特征，这与已知解决方案中所要求的相反。

Claims (10)

1.一种用于具有可乘坐座椅的机动交通工具的内燃发动机(1，1B)，其中，所述发动机(1，1B)包括驱动轴(300)和控制多个打开气门或卸压气门(110，220)的凸轮轴(10，20)，其中，所述发动机(1，1B)包括用于改变所述气门(110，220)相对于所述驱动轴(300)的正时的设备(2)，其中，所述设备(2)包括：

第一盘(11)，所述第一盘(11空转地安装到所述凸轮轴(10)上，以便围绕与所述凸轮轴(10)相同的旋转轴线(101)旋转，其中，所述第一盘(11)包括限定第一轨道(31)的第一侧(11A)，所述第一轨道(31)中的每个沿着第一参考方向(R1)延伸；

第二盘(12)，所述第二盘(12)与所述凸轮轴(10)是成一体的，其中，所述第二盘(12)包括面向所述第一盘(11)的所述第一侧(11A)的第二轨道(32)，其中，所述第二轨道(32)中的每个部分地面向所述第一盘(11)中的相应的第一凹槽(31)，并且其中，所述第二轨道(32)中的每个沿着不同于所述第一方向(R1)的第二参考方向(R2)延伸；

多个驱动元件(40)，所述多个驱动元件(40)用于在所述第一盘(11)和所述第二盘(12)之间传递运动，其中，所述驱动元件(40)置于所述盘(11，12)之间，并且其中，每个驱动元件(40)容纳在所述部分面对的轨道(31，32)中的相应的两个之间，并且其中，当由所述凸轮轴(10)的旋转速度引起的离心力改变时，所述驱动元件(40)中的每个沿着所述相应的部分面对的轨道(31，32)在第一参考位置和第二参考位置之间移动，所述第一参考位置和所述第二参考位置分别靠近和远离所述凸轮轴(10)的旋转轴线；

轴向预加载装置(70)，所述轴向预加载装置(70)作用在所述第一盘(11)上，从而防止所述第一盘(11)相对于所述第二盘(12)沿着平行于所述凸轮轴(10)的旋转轴线(101)的方向平移，

其中，所述设备包括用于保持所述驱动元件(40)的保持装置(6)，其中，所述保持装置(15，16)能够操作地置于所述第一盘(11)和所述第二盘(12)之间，并且施加的力趋于抵抗所述驱动元件(40)朝向所述第二参考位置的移动，

其中，所述保持装置(6)包括：

盘状元件(15)，所述盘状元件(15)置于所述第一盘(11)和所述第二盘(12)之间以便相对于所述盘(11，12)中的每个自由旋转，其中，所述盘状元件(15)限定被所述驱动元件(40)穿过的至少一个开口(41)，其中，所述至少一个开口(41)限定多个引导表面(45)，在所述驱动元件在所述参考位置之间移动期间，所述多个引导表面(45)中的每个与所述驱动元件(40)中的相应一个接触；

弹性装置(16)，所述弹性装置(16)置于所述盘(11，12)中的一个和所述盘状元件(15)之间，以便在所述盘状元件(15)上施加力，施加在所述盘状元件(15)上的所述力保持所述引导表面(45)中的每个与所述驱动元件(40)中的所述相应一个接触。

2.根据权利要求1所述的发动机(1，1B)，其中，所述发动机包括用于旋转所述第一盘(11)的分配系统(5)，所述分配系统(5)包括键接到所述驱动轴(300)上的第一分配轮(51)，与所述第一盘(11)成一体的第二分配轮(52)，以及柔性驱动元件(53)，所述柔性驱动元件(53)连接两个分配轮(51，52)以便将所述驱动轴(300)的旋转传递到所述第一盘(11)。

3.根据权利要求2所述的发动机(1，1B)，其中，所述发动机(1，1B)包括与所述第一盘(11)制成为单个件的套筒体(62)，其中，所述第一盘(11)限定在所述套筒体(62)的第一端部处，所述套筒体(62)包括限定在第二端部处的凸缘部分(61)，所述第二分配轮(52)连接到所述套筒体(62)的所述凸缘部分(61)。

4.根据权利要求3所述的发动机(1，1B)，其中，所述预加载装置(70)包括作用在所述凸缘部分(61)上的碟形弹簧(71)，从而朝向所述第二盘(12)推动所述套筒体(62)，其中，所述碟形弹簧(71)置于所述凸缘部分(61)和调节螺钉(72)之间，所述调节螺钉(72)同轴地拧到所述凸轮轴(10)的端部，使得所述螺钉(72)的旋转导致所述碟形弹簧(71)的压缩。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的发动机(1，1B)，其中，所述第一盘(11)包括齿圈(111)，所述齿圈(111)用于将旋转运动传递到另一凸轮轴或用于从另一凸轮轴接收旋转运动，其中，所述另一凸轮轴不同于安装所述第一盘(11)的凸轮轴。

6.根据前述权利要求中任一项所述的发动机(1，1B)，其中，所述盘状元件(15)包括用于所述驱动元件(40)中的每个的开口(41)，其中，每个开口(41)限定了按照第三直线参考方向(R3)至少部分地延伸的引导表面(45)，所述第三直线参考方向(R3)相对于所述第一方向(R1)和所述第二方向(R2)是倾斜的。

7.根据前述权利要求中任一项所述的发动机(1，1B)，其中，所述弹性装置包括用于每个开口(41)的弹性弹簧(16)，其中，每个弹性弹簧(16)以其第一端部(16A)搁置在由所述盘状元件(15)限定的第一邻接表面(48)上，并且以其与所述第一端部相对的第二端部(16B)搁置在由所述第二盘(12)限定的第二邻接表面(49)上。

8.根据权利要求7所述的发动机(1，1B)，其中，对于每个弹簧(16)，所述相应的第一邻接表面(48)由从所述盘状元件(15)的面向所述第二盘(12)的第一侧(15A)轴向露出的部分(18)限定，其中，对于每个弹簧(16)，所述第二邻接表面(49)转而由座(35)的第一侧(35A)限定，所述座(35)限定在所述第二盘(12)的面向所述盘状元件(15)的一侧(12A)上，并且其中，对于每个弹簧(16)，所述轴向部分(18)放置在所述座(35)中靠近第二侧(35B)的位置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的发动机(1，1B)，其中，所述驱动元件(40)是由金属材料制成的球。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的发动机(1，1B)，其中，所述第一盘(11)的所述第一轨道(31)具有的锥形形状相比于所述第二盘(12)在相反方向上，并且所述第二盘(12)的所述第二轨道(32)具有的锥形形状相比于所述第一盘(11)在相反方向上。

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