專利名稱：具可變氣門正時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有相位改變機(jī)構(gòu)的內(nèi)燃機(jī)，上述相位改變機(jī)構(gòu)用于在發(fā)動(dòng)機(jī)工作循環(huán)期間改變發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的打開和關(guān)閉時(shí)間，也就是說，用于相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的相位而改變作用在氣門上的凸輪的相位。
背景技術(shù)：
不管人們是否希望操縱發(fā)動(dòng)機(jī)用于最大輸出功率、最佳燃料經(jīng)濟(jì)性或最小排放量，氣門正時(shí)的最佳設(shè)定將取決于工況如速度和負(fù)荷。因此長期以來都公認(rèn)理想的情況是能改變發(fā)動(dòng)機(jī)的凸輪相對(duì)于曲軸的相位，以便適合當(dāng)前的工況。
為此，以前已經(jīng)提出了許多種相位改變機(jī)構(gòu)，所述相位改變機(jī)構(gòu)在本文中叫做相位器，以當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，相對(duì)于曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪。
某些內(nèi)燃機(jī)配置利用凸輪軸的后端亦即非從動(dòng)端來驅(qū)動(dòng)輔助裝置。這些裝置中的某一些，如在柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中所見的高壓共軌泵，需要高的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩。當(dāng)實(shí)施可變氣門正時(shí)策略時(shí)，這就產(chǎn)生了問題，因?yàn)樗笙辔黄鳟a(chǎn)生足夠的輸出轉(zhuǎn)矩，所述輸出轉(zhuǎn)矩不僅改變凸輪的相位，而且還驅(qū)動(dòng)輔助裝置。
作為例子，某些輔助裝置需要高達(dá)40Nm的驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但如果相位器在發(fā)動(dòng)機(jī)的油壓下運(yùn)轉(zhuǎn)，則它也許只能供應(yīng)5Nm。因此，相位器將不能控制凸輪軸相角，并且大反作用轉(zhuǎn)矩將簡單地把相位器推到它調(diào)節(jié)范圍的終端。

發(fā)明內(nèi)容
為了減輕上述問題，本發(fā)明提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有曲軸、凸輪軸、傳動(dòng)系和相位器，上述凸輪軸由兩個(gè)同心的旋轉(zhuǎn)件形成，其中至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)件承載一組凸輪，上述傳動(dòng)系連接成驅(qū)動(dòng)與曲軸成固定的相位關(guān)系的上述旋轉(zhuǎn)件中的第一旋轉(zhuǎn)件，而上述相位器用于使上述旋轉(zhuǎn)件中的第二旋轉(zhuǎn)件的相位能相對(duì)于曲軸和第一旋轉(zhuǎn)件的相位而動(dòng)態(tài)改變，其特征在于，輔助裝置連接成由從曲軸通過凸輪軸的第一旋轉(zhuǎn)件傳遞來的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)。
在現(xiàn)有技術(shù)中已知凸輪軸，所述凸輪軸供在多缸發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，并具有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件，所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件取內(nèi)軸的形式，該內(nèi)軸被外管包圍，上述外管承載至少若干個(gè)凸輪，一個(gè)例子可在EP-A-1234954中找到。本發(fā)明利用這種兩部分凸輪軸，通過未被相位器驅(qū)動(dòng)的凸輪軸的旋轉(zhuǎn)件將轉(zhuǎn)矩傳遞到輔助裝置上，來克服現(xiàn)有技術(shù)中所遇到的問題。
在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，外管緊固成與凸輪軸的所有凸輪一起旋轉(zhuǎn)。
在本發(fā)明的可替換的實(shí)施例中，凸輪軸形成具有兩組凸輪，其中一組凸輪緊固成與外管一起旋轉(zhuǎn)，而另一組凸輪通過銷釘連接到內(nèi)軸上，銷釘通過外管中圓周上的細(xì)長槽伸入內(nèi)軸中。
本發(fā)明還可以在具有兩個(gè)凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)中使用，在這種情況下有幾種可能性。尤其是，第二凸輪軸可以是實(shí)心(整體)凸輪軸，所述實(shí)心(整體)凸輪軸由第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)件的其中一個(gè)或是直接驅(qū)動(dòng)、或是通過相位器驅(qū)動(dòng)。作為另外的可能性，第二凸輪軸可以自身包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件，其中至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)件承載一組凸輪，其中第二凸輪軸的旋轉(zhuǎn)件中的一個(gè)與第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)件中的一個(gè)被同步驅(qū)動(dòng)，而第二凸輪軸的第二旋轉(zhuǎn)件由相位器驅(qū)動(dòng)，所述相位器使第二凸輪軸的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件的相對(duì)角位置能動(dòng)態(tài)改變，以便可相對(duì)于曲軸改變第二凸輪軸上至少某些凸輪凸角的相位能。


現(xiàn)在將參照附圖以示例的方式進(jìn)一步說明本發(fā)明，在附圖中圖1是把轉(zhuǎn)矩從曲軸通過凸輪軸傳遞到輔助裝置如柴油燃料泵的流動(dòng)路徑的示意圖；圖2是在本發(fā)明的實(shí)施例中轉(zhuǎn)矩流動(dòng)路徑的類似圖；圖3和4是可以在實(shí)施本發(fā)明時(shí)使用的穿過不同的兩部分凸輪軸的剖視圖；以及圖5和6是本發(fā)明的兩個(gè)另外的實(shí)施例的轉(zhuǎn)矩流動(dòng)路徑的示意圖。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，凸輪軸驅(qū)動(dòng)裝置10通過相位器12將轉(zhuǎn)矩傳遞到整體凸輪軸14上。凸輪軸驅(qū)動(dòng)裝置10包括發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸和傳動(dòng)系，所述傳動(dòng)系由若干齒輪、皮帶或鏈條組成，上述皮帶或鏈條把曲軸上的皮帶輪連接到相位器12上。在現(xiàn)有技術(shù)中已知有不同類型的相位器12，并且相位器的選擇對(duì)本發(fā)明來說不是最重要的。實(shí)質(zhì)上，相位器12是在動(dòng)態(tài)地起作用，以相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸移動(dòng)凸輪軸的相位。相位器可從外部來源如加壓液壓液供應(yīng)得到它的動(dòng)力，或者它可以依靠配氣機(jī)構(gòu)的反作用轉(zhuǎn)矩的反向。在以后的說明中，假定相位器是液壓提供動(dòng)力的所謂的葉片式相位器。
如果凸輪軸14是在其后端處耦合到存在高反作用轉(zhuǎn)矩的輔助裝置16如柴油機(jī)燃料泵上，則相位器12會(huì)沒有克服輔助裝置16的反作用轉(zhuǎn)矩的動(dòng)力，并且會(huì)變得無效。由于這個(gè)原因，在常規(guī)的可變相位氣門正時(shí)系統(tǒng)中，人們不用凸輪軸來給輔助裝置提供動(dòng)力，而必須尋找另外的方法來把轉(zhuǎn)矩從曲軸傳遞到輔助裝置上。
在本發(fā)明中，如圖2中所示，凸輪軸14分成兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件，亦即第一旋轉(zhuǎn)件14a和第二旋轉(zhuǎn)件14b，上述第一旋轉(zhuǎn)件14a由曲軸驅(qū)動(dòng)并驅(qū)動(dòng)任何非相位可變的凸輪，而上述第二旋轉(zhuǎn)件14b驅(qū)動(dòng)所有相位可變的凸輪，也就是說，相位可變的凸輪相位是相對(duì)于曲軸而變化的。因?yàn)橹挥械诙D(zhuǎn)件14b位于相位器12的轉(zhuǎn)矩輸出路線中，所以相位器12僅必須克服配氣機(jī)構(gòu)的反作用轉(zhuǎn)矩，且不需要克服輔助裝置16的反作用轉(zhuǎn)矩。
圖3和4示出可在本發(fā)明中應(yīng)用的兩種不同的兩部分凸輪軸。它們相互不同之處在于，在圖3的情況下，所有的凸輪都是相位可變的，而在圖4中僅有某些凸輪是相位可變的。
在圖3中，凸輪軸具有外管50，所述外管50軸頸安裝在汽缸蓋內(nèi)的軸承(未示出)中。外管50起相位可變的旋轉(zhuǎn)件14b的作用，并承載所有凸輪54，因此所有凸輪都是相位可變的。外管支承內(nèi)軸52，所述內(nèi)軸52相當(dāng)于非相位可變的旋轉(zhuǎn)件14a，用來將轉(zhuǎn)矩傳遞到輔助裝置16上，所述輔助裝置16示出為柴油泵。
圖4的凸輪軸也包括軸頸安裝的外管60，所述外管60支承內(nèi)軸62。然而，在這種情況下，只有某些凸輪64用與圖3中凸輪54相同的方式安裝在外管60上，并與外管60一起旋轉(zhuǎn)。其余的凸輪66可以繞外管60旋轉(zhuǎn)，并通過銷釘68連接與內(nèi)軸62一起旋轉(zhuǎn)，上述銷釘68穿過外管60中切向上細(xì)長的槽。為了避免銷釘穿過凸輪凸角，每個(gè)與內(nèi)軸62一起旋轉(zhuǎn)的凸輪66都形成有環(huán)形延伸部分66a，所述環(huán)形延伸部分66a接收銷釘68。圖4示出輔助裝置16，所述輔助裝置16由內(nèi)軸62驅(qū)動(dòng)，但在這個(gè)實(shí)施例中，也可用任一外管60來將轉(zhuǎn)矩傳遞到輔助裝置。在某些情況下，后一種方法可能是有利的，因?yàn)橥夤?0具有較大的扭轉(zhuǎn)剛度，并且由于外管60直接支承在軸承中。
圖3和4中所示的相位器12是具有一個(gè)從動(dòng)件的葉片式相位器，上述從動(dòng)件取凸輪軸皮帶輪的形式，所述皮帶輪通過曲軸和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)件被轉(zhuǎn)動(dòng)。其中一個(gè)驅(qū)動(dòng)件直接耦合到從動(dòng)件亦即凸輪軸皮帶輪上，從而使其相位不相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸改變。
相位器12的第二驅(qū)動(dòng)件連接到承載葉片的葉片轉(zhuǎn)子上，上述葉片用與液壓千斤頂?shù)幕钊嗤姆绞狡鹱饔?。隨著將液壓流體供應(yīng)給各葉片相對(duì)側(cè)上的工作室，葉片轉(zhuǎn)子的相位相對(duì)于驅(qū)動(dòng)皮帶輪偏移。利用相位器的葉片轉(zhuǎn)子來驅(qū)動(dòng)凸輪軸14的相位可變件14b，所述相位可變件14b在圖3和4的實(shí)施例中是外管50。
在具有單個(gè)凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，圖4的凸輪軸可使進(jìn)氣凸輪相移，而同時(shí)不影響排氣凸輪的相位。
本發(fā)明還可以在具有分開的進(jìn)氣和排氣凸輪軸的發(fā)動(dòng)機(jī)中找到應(yīng)用。在這種情況下，不需要借助于圖4的較復(fù)雜的凸輪軸構(gòu)造，并且任一凸輪軸的所有凸輪都可以由外管14b承載。
圖5與圖2不同之處在于，第一凸輪軸14的非相位可變的旋轉(zhuǎn)件14a連接成驅(qū)動(dòng)常規(guī)的第二整體凸輪軸30。在這種情況下，由凸輪軸30所承載的各凸輪的相位相對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸固定，并且轉(zhuǎn)矩可以從第一凸輪軸14的旋轉(zhuǎn)件14a和/或從第二凸輪軸30傳遞到輔助裝置16。
圖6是圖5所示配氣機(jī)構(gòu)的變體方案，且與圖5的不同之處在于，發(fā)動(dòng)機(jī)具有另外的相位器42，所述相位器42布置在第一凸輪軸14的非相位可變的旋轉(zhuǎn)件14a和第二凸輪軸30之間。在這種情況下，第二凸輪軸30可以是實(shí)心的整體凸輪軸或者是用圖3和4中所示的方式構(gòu)成的凸輪軸。如同圖5所示的實(shí)施例一樣，轉(zhuǎn)矩可以傳遞到兩個(gè)輔助裝置16a和16b，傳遞到第二輔助裝置16b的轉(zhuǎn)矩或是取自第一凸輪軸14的非相位可變的旋轉(zhuǎn)件，如上所述，或者如果第二凸輪軸30用圖3和4所示的方式構(gòu)成，則轉(zhuǎn)矩取自第二凸輪軸30的非相位可變的旋轉(zhuǎn)件。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)，具有曲軸、凸輪軸(14)、傳動(dòng)系和相位器(12)，上述凸輪軸(14)由兩個(gè)同心的旋轉(zhuǎn)件(50，52)形成，兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件(50，52)中的至少一個(gè)承載一組凸輪(54)，上述傳動(dòng)系連接成驅(qū)動(dòng)所述旋轉(zhuǎn)件中的與所述曲軸成固定相位關(guān)系的第一旋轉(zhuǎn)件，而上述相位器(12)用于使所述旋轉(zhuǎn)件中的第二旋轉(zhuǎn)件的相位能相對(duì)所述曲軸和所述第一旋轉(zhuǎn)件的相位而動(dòng)態(tài)改變，其特征在于，輔助裝置(16)連接成由從所述曲軸通過所述凸輪軸的第一旋轉(zhuǎn)件傳遞來的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)是多缸發(fā)動(dòng)機(jī)，并且其中所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件由內(nèi)軸和圍繞所述內(nèi)軸的外管構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述外管緊固成與所述凸輪軸的所有凸輪一起旋轉(zhuǎn)。
4.如權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述凸輪軸形成有兩組凸輪，其中一組凸輪緊固成與所述外管一起旋轉(zhuǎn)，而另一組凸輪通過銷釘連接到所述內(nèi)軸上，上述銷釘穿過所述外管中圓周上的細(xì)長槽延伸到所述內(nèi)軸中。
5.如上述權(quán)利要求其中之一所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)凸輪軸，第二凸輪軸是實(shí)心凸輪軸，該實(shí)心凸輪軸與第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)件的其中一個(gè)同步地被驅(qū)動(dòng)。
6.如權(quán)利要求1至4其中之一所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)凸輪軸，第二凸輪軸是通過第二相位器連接到第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)件的其中一個(gè)上的實(shí)心凸輪軸。
7.如權(quán)利要求1至4其中之一所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有兩個(gè)凸輪軸，且第二凸輪軸包括兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件，其中至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)件承載有一組凸輪；其中所述第二凸輪軸的旋轉(zhuǎn)件中的一個(gè)與第一凸輪軸的旋轉(zhuǎn)件中的一個(gè)同步地被驅(qū)動(dòng)，所述第二凸輪軸的第二旋轉(zhuǎn)件由相位器驅(qū)動(dòng)，所述相位器能使所述第二凸輪軸的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)件的相對(duì)角位置動(dòng)態(tài)變化，以便使所述第二凸輪軸上的至少某些凸輪凸角的相位可相對(duì)于所述曲軸而被改變。
8.如權(quán)利要求5-7其中之一所述的發(fā)動(dòng)機(jī)，其中利用所述第二凸輪軸來將非相位可變的驅(qū)動(dòng)裝置提供給輔助裝置，所述輔助裝置通過轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)，上述轉(zhuǎn)矩由所述曲軸通過所述第二凸輪軸傳遞。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種發(fā)動(dòng)機(jī)，所述發(fā)動(dòng)機(jī)具有曲軸和凸輪軸，凸輪軸由兩個(gè)同心的旋轉(zhuǎn)件(50、52)形成，其中至少一個(gè)旋轉(zhuǎn)件承載一組凸輪(54)。傳動(dòng)系以與曲軸成固定相位關(guān)系驅(qū)動(dòng)其中一個(gè)旋轉(zhuǎn)件(52)，而相位器(12)用來使另一個(gè)旋轉(zhuǎn)件(50)的相位能相對(duì)曲軸和第一旋轉(zhuǎn)件(52)的相位動(dòng)態(tài)改變。本發(fā)明利用非相位可變的旋轉(zhuǎn)件(52)來驅(qū)動(dòng)輔助裝置(16)如柴油泵，以便使輔助裝置(16)的反作用轉(zhuǎn)矩不影響相位器(12)的工作。
文檔編號(hào)F01L1/047GK1977091SQ200580021857
公開日2007年6月6日 申請(qǐng)日期2005年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月29日
發(fā)明者T·M·蘭斯菲爾德, N·勞倫斯 申請(qǐng)人:麥加戴恩公共有限公司