CN1982659B - 用于汽车发动机的凸轮轴及油控凸轮轴移相器 - Google Patents

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Abstract

一种用于汽车发动机的可调凸轮轴系统包括具有与油动凸轮轴移相器组合而加工制造的轴向控制通道的凸轮轴。所制造的油控通道在凸轮轴的一部分内形成，该部分的外径基本上等于安装在发动机汽缸头内的配有轴承的凸轮轴的其他部分的外径。可调凸轮轴系统的一个优点是，所制造的凸轮轴前端部分具有足够小的直径，从而不仅对凸轮轴，还对安装在凸轮轴上的移相器来说，可以减小其包装尺寸、重量及惯性。

Description

用于汽车发动机的凸轮轴及油控凸轮轴移相器
技术领域
本发明涉及一种特别制造以适于与能够改变往复式内燃机的曲轴和凸轮轴之间的正时关系的油控凸轮轴移相器一起使用的凸轮轴。
背景技术
油控凸轮轴移相器在现有技术中是已知的。这种装置允许通过闭环控制系统连续地调整凸轮轴正时。通常，通过以控制压力引入移相器的发动机机油来控制驱动。凸轮轴相对于曲轴的实际相位角通过实时监视曲轴和凸轮轴两者位置的传感器来确定。通过控制阀门将机油导向移相器的延迟孔或提前孔来实现必要的凸轮轴位置调整。使机油流过凸轮轴自身来实现调整是已知的。美国专利5,138,985和6,026,772中公开了这样的系统，其中机油围绕凸轮轴自身流动。‘985和’772专利所述系统中的每一个的特征都在于在向凸轮轴移相器供应机油的区域中凸轮轴直径都相当大。同样，这些设计依赖于在凸轮轴内部加工的通道，而这会产生问题，因为轴向钻孔对加工和加工过程之后的清洁两者来说都很困难。不幸的是，异物的出现会使凸轮轴移相器失效。
本发明的系统使用套管和经由凸轮轴表面并深入到凸轮轴的子直径部分加工的轴向槽。槽和套管一起构成轴向油控通道。
发明内容
一种用于汽车发动机的可调凸轮轴系统包括安装在汽缸头内多个凸轮轴轴承上的凸轮轴，多个凸轮轴轴承包括前端轴承。凸轮轴具有从前端轴承延伸出来的从动端。油动凸轮轴移相器连接到凸轮轴的从动端。移相器具有至少一个正时提前孔和至少一个正时延迟孔。多个工作关联于凸轮轴从动端的轴向控制通道从前端凸轮轴轴承延伸到凸轮轴移相器。这些控制通道中的每个都包括在凸轮轴从动端的圆柱形表面中形成的轴向槽。这些槽由应用于从动端的圆柱形套管遮盖。在圆柱形套管中形成的多个控制孔与上述轴向槽对准(in registry with)。控制孔自身与径向地延伸穿过前端凸轮轴轴承的多个油控通道轴向对准(in registry with)。至少一个外部信号孔在圆柱形套管中形成并从控制通道中的一个延伸出来。该外部信号孔与移相器的正时提前孔和正时延迟孔中的一个轴向对准(in registry with)。至少一个内部信号孔在凸轮轴的环形内壁中形成并从轴向控制通道中的一个延伸出来。该内部信号孔与延伸到正时提前孔和正时延迟孔中的一个的环形通道轴向对准(in registry with)。
根据另一方面，用于汽车发动机的可调凸轮轴包括具有从动端和多个气门操作凸台的轴；在所述轴上形成的多个圆柱形轴承面，所述轴承面具有相同的轴承直径；应用于所述凸轮轴的所述从动端的子直径部分的有孔同心套管，所述套管具有近似等于所述相同轴承直径的外径；多个轴向控制通道，所述控制通道中的每个都具有由所述套管的不同部分定义的外壁，且所述控制通道中的每个都从套管的轴承面延伸到油动凸轮轴移相器的安装位置。
本装置的紧凑性基于下述事实：形成凸轮轴内的控制通道的一部分的圆柱形套管的外径近似等于在凸轮轴上形成的其他凸轮轴轴承面的外径。
凸轮轴从动端中形成的轴向槽中的每个都基本是包含直线的横截面。这意味着槽具有至少基本平行的侧面。通过用于形成凸轮轴中的槽的研磨或磨削方法可以得到这样的构造。
根据本发明的另一方面，一种用于制造与油动凸轮轴移相器一起使用的内燃机凸轮轴的方法包括下述步骤：以相同直径加工多个凸轮轴轴承面，以小于相同直径的直径加工凸轮轴的前端轴承部分，在凸轮轴的前端轴承部分中切割出多个具有基本平行的侧面的轴向控制通道槽，及将具有其直径近似等于所述相同直径的外部凸轮轴轴承面的有孔套管应用于凸轮轴的前端轴承部分，从而遮盖槽并在凸轮轴内形成多个轴向控制通道。
本发明的凸轮轴和油控移相器的一个优点是，所制造的凸轮轴前端部分具有足够小的直径，从而不仅对凸轮轴，还对安装在凸轮轴上的移相器来说，可以减小其包装尺寸、重量及惯性。
本发明的凸轮轴和移相器系统的另一个优点是，凸轮轴中所制造的通道在制造凸轮轴期间允许对通道进行极佳的检查和清洁，从而增进了凸轮轴系统安装在发动机内后的可靠性。
本发明的又一个优点是，因为机油通道紧接在凸轮轴的表面之下，因此只需较少的泵送功就能使控制机油穿过凸轮轴。
本发明的其他优点以及特征和目标对本说明书的读者将变得明显。
附图说明
图1是本发明的凸轮轴和移相器系统的透视图。
图2是本发明的移相器和凸轮轴的截面图。
图3是沿图1中的线3-3截取得到的本发明的移相器的俯视剖面图。
图4是沿图2中的线4-4截取得到的本发明的凸轮轴从动端的端视图。
具体实施方式
如图1所示，凸轮轴10具有多个凸轮轴轴承面12，其通过凸轮轴轴承20使得凸轮轴10被安装到汽缸头16上。凸轮轴10操作多个控制流入和流出发动机汽缸的气体的提升气门17。凸轮轴轴承20通过多个轴承盖20f(示出了一个)安装在凸轮轴座20g上(图2)。凸轮轴位置识别轮48锁定到凸轮轴10上。
图1还示出了油动凸轮轴移相器40，它具有用于通过正时链条(未示出)与发动机的曲轴连接的驱动链轮42。
现转至图2，凸轮轴10如所示具有至少两个控制通道22，它们处于轴向并在凸轮轴10的前端或从动端14中形成。从动端14具有称为子直径的直径D2，因为直径D2是在加工凸轮轴期间缩小从动端14所得的直径，其具有较小的尺寸，实际上是小于直径D1。后一直径D1，其特征在于既是穿过余下的发动机凸轮轴承的母凸轮轴的直径，又是圆柱形套管26的外径，这将在下文中更详细地说明。
图2示出了套管26与多个轴向槽24协作形成油控通道22的方式。控制通道22从凸轮轴承盖20f和凸轮轴座20g延伸到凸轮轴移相器40中。如图2所示，套管26中形成的控制孔28a是延迟控制孔。孔28a获得来自油控通道18a的机油压力信号并允许机油流过所连接的控制通道22a进入内部信号孔32。控制孔28b是套管26中形成的提前控制孔，它获得来自凸轮轴轴承座20g中形成的油控通道18b的机油压力信号并通过控制通道22b传输该信号。
现参考图2和图3，流过提前控制孔28b的机油，向前流过关联的通道22，并通过外部信号孔30离开这通道22。在离开外部孔30后，机油通过正时提前孔44进入油动移相器40。然后控制机油从正时提前孔44流入多个正时提前室46。正时提前室46使转子41在趋向于相对于发动机曲轴提前凸轮轴10的正时的方向上运动。然而，如果机油流过凸轮轴10的环形内壁36中形成的内部信号孔32，则机油将流过环形通道34并流入凸轮轴移相器40的正时延迟孔50。移相器40中的正时延迟室52与正时延迟孔50连接，且正时延迟孔52内施加的机油压力将导致转子41在趋向于相对于发动机的曲轴延迟凸轮轴10的方向上运动。
图4清晰地示出，轴向槽24具有加工槽自身时形成的平行侧面。所属领域的技术人员由于本公开应意识到，槽24可以通过可单独使用或与其他处理组合使用的多种加工方法中的任何一种形成。例如，槽24可以通过研磨、磨削或其他方法制成。基本平行的侧面允许在制造过程中对槽24进行极佳的检查和清洁处理。
通过上文可以看到，套管26不仅充当控制通道22整体的部分，还充当凸轮轴10的轴承面。这允许希望使用本发明的人免除对凸轮轴进行轴向钻孔的必要性，如上文所述，对凸轮轴进行轴向钻孔伴随有费用和制造问题。
虽然示出和描述的是本发明的特定实施例，但所属领域的技术人员可以想到大量的变体和可选实施例。因此，希望本发明仅受限于所附权利要求。

Claims (12)

1.一种用于汽车发动机的可调凸轮轴系统，包括：
安装在汽缸头内多个凸轮轴轴承上的凸轮轴，所述多个凸轮轴轴承包括前端轴承，且所述凸轮轴具有从所述前端轴承延伸出来的从动端；
连接到所述凸轮轴的从动端的油动凸轮轴移相器，所述移相器具有至少一个正时提前孔和至少一个正时延迟孔；
多个轴向控制通道工作关联于所述凸轮轴的所述从动端并从所述前端轴承延伸到所述凸轮轴移相器，所述控制通道中的每个都包括在所述凸轮轴的从动端的圆柱形表面中形成的轴向槽，且所述槽由应用于所述从动端的圆柱形套管遮盖；
在所述圆柱形套管中形成并与所述轴向槽对准的多个控制孔，所述控制孔与径向地延伸穿过所述前端轴承的多个油控通道轴向对准；
至少一个在所述圆柱形套管中形成并从所述控制通道中的一个延伸出来的外部信号孔；所述外部信号孔与所述正时提前孔和所述正时延迟孔中的一个轴向对准；及
至少一个在所述凸轮轴的环形内壁中形成并从所述控制通道中的一个延伸出来的内部信号孔，所述内部信号孔与延伸到所述正时提前孔和所述正时延迟孔中的一个的环形通道轴向对准。
2.如权利要求1所述的可调凸轮轴系统，其特征在于，所述控制通道的所述轴向槽在所述凸轮轴的子直径部分中形成。
3.如权利要求1所述的可调凸轮轴，其特征在于，所述圆柱形套管具有近似等于所述凸轮轴轴承内径的外径。
4.如权利要求1所述的可调凸轮轴系统，其特征在于，所述外部信号孔与移相器提前孔流体连通。
5.如权利要求1所述的可调凸轮轴系统，其特征在于，所述内部信号孔与移相器延迟孔流体连通。
6.如权利要求1所述的可调凸轮轴系统，其特征在于，所述移相器包括多个位于控制室内的安装在转子上的叶片，所述控制室在操作上与所述正时提前孔和所述正时延迟孔连接。
7.如权利要求1所述的可调凸轮轴系统，其特征在于，在所述凸轮轴的从动端
7.如权利要求1所述的可调凸轮轴系统，其特征在于，在所述凸轮轴的从动中形成的所述轴向槽中的每个都具有包含直线的横截面。
8.如权利要求1所述的可调凸轮轴系统，其特征在于，在所述凸轮轴的从动端中形成的所述轴向槽中的每个都具有至少基本平行的侧面。
9.一种用于汽车发动机的凸轮轴，包括：
具有从动端和多个气门操作凸台的轴；
在所述轴上形成的多个圆柱形轴承面，所述轴承面具有相同的轴承直径；
应用于所述凸轮轴的所述从动端的子直径部分的有孔同心套管，所述套管具有近似等于所述相同轴承直径的外径；及
多个轴向控制通道，所述控制通道中的每个都具有由所述套管的不同部分定义的外壁，且所述控制通道中的每个都从套管的轴承面延伸到油动凸轮轴移相器的安装位置。
10.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，所述控制通道包括第一组用于提前凸轮轴的正时的多个通道及第二组用于延迟凸轮轴的正时的多个通道。
11.如权利要求9所述的凸轮轴，其特征在于，所述控制通道包括第一组用于与凸轮轴移相器的正时提前孔连通的多个通道，及第二组用于与凸轮轴移相器的正时延迟孔连通的多个通道。
12.一种用于制造与油动凸轮轴移相器一起使用的内燃机凸轮轴的方法，包括下述步骤：
以相同直径加工多个凸轮轴轴承面；
以小于所述相同直径的直径加工凸轮轴的前端轴承部分；
在所述凸轮轴的前端轴承部分中切割出多个具有基本平行的侧面的轴向控制通道槽；及
将具有其直径近似等于所述相同直径的具有外部凸轮轴轴承面的有孔套管应用于所述凸轮轴的前端轴承部分，从而遮盖所述槽并在所述凸轮轴内形成多个轴向控制通道。
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