用于带提升气门的多缸内燃发动机的带定相装置的凸轮轴的制作方法

用于带提升气门的多缸内燃发动机的带定相装置的凸轮轴
发明领域
1.本发明属于制造带提升气门的多缸内燃发动机的领域，特别是用于具有可骑乘的鞍座的交通工具，这种表达通常意指主要用于运送人的具有两个、三个或四个轮子的摩托车或机动交通工具。特别地，本发明涉及制造上述类型的发动机的领域，该发动机设置有用于控制多个所述气门(吸入或排放)的凸轮轴和用于改变所述凸轮轴(即，所述气门)相对于驱动轴的相位的装置。


背景技术：

2.已知的是，例如用于具有可骑乘的鞍座的交通工具的内燃发动机包括驱动轴，驱动轴的旋转是由相应气缸的燃烧室内的活塞的运动引起的。发动机也包括用于将空气-燃料混合物引入到燃烧室中的一个或更多个吸入气门和用于排放燃烧气体的一个或更多个排放气门。吸入气门和排放气门由各自的凸轮轴控制，这些凸轮轴通过分配系统机械地连接至驱动轴，分配系统典型地包括齿轮、带或链条。通过分配系统，凸轮轴的旋转运动因此由驱动轴的旋转产生，凸轮轴与驱动轴同步。
3.术语“正时(timing)”通常指相对于活塞的预定位置打开和关闭吸入气门和排放气门的时刻。特别地，为了限定正时，相对于bdc(下止点)考虑提前(或延迟)打开角，并且相对于udc(上止点)考虑提前(或延迟)关闭角。提前角由气门到达完全打开/关闭位置的时刻限定，从而结束其行程。因此，提前角值引起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)的瞬时。
4.同样已知的是，在一定的时间间隔内，即对于驱动轴的某一旋转角度，吸入气门和排放气门是同时打开的。这个范围被称为“交叉角(crossing angle)”并且是废气迅速离开燃烧室的步骤，从而引起吸力，这使得对新鲜气体的吸力增加。因此，吸入气门和排放气门的正时会引起交叉角值。
5.同样已知的是，交叉角值根据驱动轴的转速引起各种益处。高的交叉角值提高了高速时的性能，但在低速时除了燃烧效率低之外，还会导致发动机效率差，从而增加排放。相反，在高转速下，如果交叉角完全受限，则发动机就会失去效率。
6.关于上述内容，已经提出了各种技术解决方案，以根据转速改变吸入气门和/或排放气门的正时，即，改变气门的交叉角值。
7.专利us 9719381描述了这些技术解决方案之一。具体地，us 9719381描述了一种发动机，其中分配系统是dohc(双顶置凸轮轴)型，其包括两个凸轮轴，一个用于控制吸入气门，而另一个用于控制排放气门，这些凸轮轴布置在发动机缸盖上方。分配系统包括与驱动轴一体的驱动齿轮。三个(驱动和从动)轮由驱动带连接。每个从动轮被安装至对应的凸轮轴、靠近其端部，因此以便允许凸轮轴相对于轮本身的相对旋转。
8.通过上述分配系统，驱动轴的旋转被传递至安装于对应的凸轮轴的对应的从动轮，其中，由于作用在可移动机械部件上的离心力，因此这引起所述机械部件的运动，并且因此引起凸轮轴相对于从动轮的旋转，并且因此引起对应气门的正时改变。
9.在jp20100317855、jp2009185656和jp 5724669中也描述了与上述内容类似的技术解决方案。
10.尽管实现了预设的功能，但上述技术解决方案和其他概念上类似的技术解决方案具有许多缺点。主要缺点涉及表征部件的复杂性，这些部件相互作用以实现相位改变。
11.具体地，这些已知的解决方案使用置于从动轮与凸轮轴之间的大量球形(球面形)部件，这导致由分配系统致动的从动轮和键接至从动凸轮轴的导向元件两者的冗长且繁琐的加工。
12.此外，必须考虑到，球本身表面的轮廓也影响时间，并且因此影响形成相位改变器装置(phase changer device)的两个部件的加工成本，其中球具有旨在确保导向元件相对于从动轮的轴向运动的弯曲轮廓。
13.所描述的解决方案的另一个限制涉及相位改变特征严格依赖于轨道的形状和尺寸以及驱动元件的数量这一事实。因此，如果要改变这样的特征，实际上需要将相位改变器的部件(由分配系统致动的从动轮和键接到从动轴上的导向元件)替换为方便地配置并且能够实现不同的相位改变的其他部件。事实上，用已知的解决方案修改相位改变特征需要对相位改变器部件进行不同的设计，因此是非常繁琐的操作。
14.在文献us 5497738中描述了根据已知技术的凸轮轴的另一示例。
15.发明目的
16.因此，本发明的主要任务是提供一种凸轮轴，特别是用于带提升气门的多缸内燃发动机的凸轮轴，该多缸内燃发动机特别是用于具有可骑乘的鞍座的交通工具，该凸轮轴允许克服或至少减少具有相位改变器装置的已知类型的凸轮轴中的上述缺点。在本任务的范围内，本发明的第一目的是提供一种设置有相位改变器装置的凸轮轴，该相位改变器装置需要相对受限数量的驱动元件。本发明的另一目的是提供一种具有液压型相位改变器装置的上述类型的凸轮轴，即基于利用由加压流体(例如液压油)提供的能量。
17.本发明的重要目的还在于提供一种上述类型的凸轮轴，其正时改变器装置是可靠的且易于以具有竞争力的成本制造。
18.发明描述
19.本发明产生于如下的总体考虑，根据该总体考虑，通过提供一种凸轮轴可以有效地实现前面概述的目的，该凸轮轴包括主体，该主体可相对于第一旋转轴线旋转并且被成形为限定用于加压流体的回路，所述凸轮轴包括第一从动盘(例如，键接在所述凸轮轴上)和用于使所述从动盘相对于所述主体旋转以改变所述从动盘和所述主体之间的相对角(正时)的装置，其中，所述相对角的变化是由推力装置获得的，推力装置适于通过所述加压流体的作用而平移，以便在推力下抵靠所述从动盘的对应的配对部(counterpart)动作。
20.基于上述考虑，并且为了克服根据现有技术的相位改变器装置中识别到的缺点和/或实现前面概述的进一步的目的，本发明涉及根据权利要求1所述的用于带提升气门的多缸内燃发动机的凸轮轴，本发明的实施例由从属权利要求限定。
21.根据所描述的实施例，凸轮轴包括：主体，其可相对于第一旋转轴线旋转；第一盘；以及用于改变所述盘相对于所述主体的正时的装置；其中，所述主体被成形为限定用于加压流体的回路；其中，所述用于改变所述第一盘相对于所述主体的正时的装置包括第一推力装置和第二推力装置，所述第一推力装置和所述第二推力装置适于由所述加压流体操作
并且沿各自的平移方向平移，所述第一推力装置和所述第二推力装置适于在推力下分别接合所述第一盘的第一配对部和第二配对部；其中，在推力下分别通过所述第一推力装置接合所述第一配对部和通过所述第二推力装置接合所述第二配对部引起所述第一盘相对于第一旋转轴线分别在第一旋转方向和在与所述第一旋转方向相反的第二旋转方向上旋转，并且因此引起所述第一盘与所述主体之间的相对角的变化。
22.根据所描述的实施例，所述主体包括：内腔，其用于收集加压流体；管道，其使所述内腔与外部连通；以及另一管道，其用于将离开所述内腔的加压流体朝向所述第一推力装置和所述第二推力装置输送，其中，开关被容纳在所述另一管道内，该开关可在第一位置和第二位置之间运动，并且其中，当所述开关处于所述第一位置时，所述第二推力装置由加压流体操作并且在推力下接合所述第二配对部，而当所述开关处于所述第一推力装置的所述第二位置时，它们由加压流体操作并且在推力下接合所述第一配对部。
23.根据所描述的实施例，根据主体的角速度，所述开关可通过离心力沿径向方向向所述第一旋转轴线平移。
24.根据一个实施例，第一弹性对比装置(first elastic contrast means)被容纳在所述另一管道中，并且被布置成使得所述开关从所述第一位置到所述第二位置的平移切换抵抗由所述第一弹性对比装置施加的弹性阻力进行，其中，所述开关从所述第二位置到所述第一位置的平移切换由所述第一弹性对比装置施加的弹性推力促进。
25.根据所描述的实施例，所述开关包括滑阀，其中，所述第一推力装置和所述第二推力装置分别被容纳在第三管道和第四管道中，该第三管道和该第四管道中的每一者都与所述另一管道流体连通，其中所述滑阀被成形成使得当被定位在所述第一位置时，所述另一管道和所述第三管道连通以限定闭合回路，该闭合回路允许所述液压流体从所述另一管道流到所述第三管道以及从所述第三管道流到所述另一管道，同时所述另一管道和所述第四管道连通以限定单向回路(blind circuit)，该单向回路仅允许所述液压流体从所述另一管道流到所述第四管道，并且其中，所述滑阀被成形成使得当被定位在所述第二位置时，所述另一管道和所述第三管道连通以限定单向回路，该单向回路仅允许所述液压流体从所述另一管道流到所述第三管道，同时所述另一管道和所述第四管道连通以限定闭合回路，该闭合回路允许所述液压流体从所述另一管道流到所述第四管道以及从所述第四管道流到所述另一管道。
26.根据所描述的实施例，所述滑阀包括大体上圆柱形的中空体，该中空体具有第一通孔和第二通孔，该第一通孔和该第二通孔存在于所述中空体的外壁中，以用于将所述中空体的内部连接至所述中空体的外部。
27.根据一个实施例，所述第三管道和所述第四管道分别包括第一副管道与第二副管道和第三副管道与第四副管道，其中，在所述滑阀处于所述第一位置时，所述第一副管道和所述第二副管道分别与所述第一通孔和所述第一管道连通，所述第二通孔与所述第三副管道连通，而所述第四副管道和所述第一管道之间的连通被所述中空体的侧壁阻断，并且其中，在所述滑阀处于所述第二位置时，所述第三副管道和所述第四副管道分别与所述第二通孔和所述第一管道连通，所述第一通孔与所述第一副管道连通，而所述第二副管道和所述第一管道之间的连通被所述中空体的侧壁阻断。
28.根据所描述的实施例，所述第一推力装置和所述第二推力装置分别包括第一活塞
和第二活塞，该第一活塞和该第二活塞分别被容纳在所述第三管道和所述第四管道中。
29.根据所描述的实施例，第二弹性对比装置和第三弹性对比装置分别被容纳在所述第三管道和所述第四管道中，其中，在推力下所述第一活塞和所述第二活塞分别与所述第一配对部和所述第二配对部形成的接合通过分别由所述第二弹性对比装置和所述第三弹性对比装置施加的弹性阻力而形成对比。
30.根据一个实施例，大体上圆柱形的中空插入件被容纳在所述主体内，其中，所述中空插入件的内腔与所述主体的内腔连通，并且其中，所述中空插入件包括通孔，该通孔存在于该中空插入件的大体上圆柱形的外壁中，并且被定位成使所述第二管道与所述中空插入件的内腔连通。
31.根据所描述的实施例，第一单向阀被容纳在所述第二管道内。
32.根据一个实施例，第二单向阀和第三单向阀分别被容纳在所述第一副管道和所述第三副管道内。
33.本发明还涉及一种内燃发动机，特别是用于具有可骑乘的鞍座的机动交通工具，该内燃发动机包括驱动轴、至少一个根据本发明的一个或更多个实施例的凸轮轴，其中所述主体相对于所述第一旋转轴线的旋转引起一个或更多个吸入气门或排放气门的致动，其中所述发动机包括置于所述驱动轴和所述凸轮轴的所述第一盘之间的驱动装置，使得所述驱动轴的旋转产生所述至少一个第一凸轮轴的所述主体的旋转。
34.根据一个实施例，所述至少一个凸轮轴的所述第一盘通过驱动链或驱动带以运动学方式(kinematically)连接至所述驱动轴。
35.本发明的另外可能的实施例由权利要求限定。
36.附图简述
37.下面通过对附图中所示实施例的以下详细描述进一步阐明本发明。此外，本发明不限于下面描述的以及在附图中描绘的实施例；相反，对于本领域技术人员明显的以下描述的和在附图中描绘的实施例的所有那些变型都落在本发明的范围之内。
38.在附图中：
[0039]-图1a至图1d分别示出了根据本发明的一个实施例的设置有凸轮轴的发动机的一组部件的透视图、侧视图、局部纵向截面侧视图和从上方的局部截面图；
[0040]-图2a至图2c示出了根据本发明的实施例的凸轮轴的分解透视图；
[0041]-图3a至图3c分别示出了根据本发明的一个实施例的凸轮轴的纵向侧视图、横向侧视图和横截面；
[0042]-图4示出了根据本发明的一个实施例的凸轮轴的部件零件的透视图；
[0043]-图5示出了根据本发明的一个实施例的凸轮轴的侧截面；
[0044]-图6a和图6b分别示出了根据本发明的实施例的凸轮轴的横截面。
[0045]
发明详述
[0046]
当在带提升气门的多缸内燃发动机、特别是用于具有可骑乘的鞍座的交通工具的多缸内燃发动机中实施时，本发明发现了特别有利的应用，这就是为什么下面将可能具体参考上述类型的发动机来描述本发明的原因。
[0047]
然而，本发明的可能应用并不限于上述类型的发动机，相反，本发明适用于所有需要在元件(例如，从动盘和/或驱动器)与通过所述从动元件和/或驱动器旋转的主体之间进
行相位改变的情况。
[0048]
图1a至图1d示出了内燃发动机的部件零件，并且特别是：第一凸轮轴c1、第二凸轮轴c2、分别由所述第一凸轮轴c1和所述第二凸轮轴c2操作的第一提升气门vf1和第二提升气门vf2。凸轮轴c1通过分配带cd旋转，分配带cd在小齿轮(pinion)p1和驱动轴(未示出)之间延伸，而凸轮轴c2通过轴c1旋转，其中，为此目的，带齿的盘11接合与轴c2一体的第二小齿轮p2。如下文详细描述的，轴c1包括用于改变盘11相对于轴c1的主体10的正时并且因此也相对于第一小齿轮p1和第二小齿轮p2的正时的装置，其中改变上述部件之间的正时引起驱动轴与提升气门vf1和vf2之间的正时的变化。
[0049]
因此，下面将给出根据本发明的实施例的凸轮轴和用于改变正时的相关装置的描述。
[0050]
如图中所示，凸轮轴c1包括主体10，主体10限定适于允许加压流体(例如，液压油)通过的大体上圆柱形的内腔101，为此目的，主元件10被成形为允许腔101根据一些方法与液压系统(例如，摩托车的液压系统)连通，这些方法对于本发明的目的而言不是必需的并且因此为了简明起见将不详细描述。
[0051]
适于根据上文参照图1阐明的方法相对于轴线r-r(其大体上与内腔101的对称轴线一致)旋转的主体或主元件10也被成形为限定盘状部分10d，盘11以非刚性方式键接在盘状部分10d的外边缘上，相反，盘11可相对于盘状元件10d关于轴线r-r旋转，其中根据下面详细说明的方法，盘11相对于盘状件10d的旋转引起盘11与盘状件10d之间(并且因此盘11与主体10之间)的相对角的变化，所述相对角被理解为分别在盘11和盘状件10d的两个参考部分(例如，两个凹槽)之间与轴线r-r上的顶点的角。
[0052]
具体地，盘状件10d被成形为限定第二管道102、第一管道103、第三管道104和第四管道105，其中，第二管道102通过中空连通元件102c(在其与腔101相对的端部上定位了单向阀102d)与内腔101连通，并且其中，第一管道103也与腔101连通，以用于收集液压流体并且将液压流体从腔101朝向下面详细描述的推力装置输送。
[0053]
为此目的，大体上圆柱形的中空插入件600被定位在腔101内、在第二管道102处(与第二管道102对应)，其中所述中空插入件600包括存在于其大体上圆柱形的外壁中的通孔602，如预期的那样，连通元件102c延伸通过通孔602，以使中空体600的内部601以及因此内腔101与第二管道102连通。插入件600的外表面被成形为限定具有相等直径且大体上等于腔101的直径的两个端部肩部604，并且限定中间部分603，中间部分603的直径小于两个肩部604的直径，通孔602形成在部分603处。最后，两个肩部604中的每一者都具有槽，在槽内容纳密封元件，例如垫圈、o形圈或类似和/或等效的密封元件。
[0054]
同样，如所示的，例如参见图5，具有较小直径的部分603与第一管道103连通，因此，其中通过元件102c将加压流从插入件600的内部601输送到第二管道102，并且从第二管道102输送到插入件600的部分603，并且因此被部分603收集并且输送到第一管道103。
[0055]
开关200也被容纳在所述第一管道103中，在图中所示的本发明的非限制性实施例中，开关200被制成小的中空圆柱体的形式并且包括第一通孔201和第二通孔202，第一通孔201和第二通孔202两者都存在于所述开关200的外壁中，以使所述开关的内部与外部连通，特别是分别与第三管道104或第四管道105连通，这取决于所述开关200所处的位置(参见下面的描述)。实际上，开关200可在第一管道103内沿大体上径向的方向平移，特别是远离腔
101和朝向腔101运动，其中开关200远离腔101的平移是对抗被容纳在开关200中的弹簧300的弹性阻力进行的，而朝向腔101的平移是通过弹簧300的弹性响应促进的。
[0056]
如图6a和图6b详细描绘的，第三管道104通过第一副管道1041和第二副管道1042与第一管道103连通，其中大体上以相同的方式，第四管道105通过第三副管道1051和第四副管道1052与第一管道103连通。
[0057]
此外，如图6a和图6b详细描绘的，第一推力装置20和第二推力装置30分别被容纳在第三管道104和第四管道105中，其中，由于所述第一推力装置和所述第二推力装置大体上相似，为了简明起见，下面将给出所述第一推力装置20的描述。
[0058]
仍然如图所示，推力装置20制成中空活塞的形式，其内部空间通过贯通开口20a与外部连通，在贯通开口20a处放置了单向阀20nr，螺旋弹簧400被定位在中空活塞20内。
[0059]
活塞20还可在第四管道104内沿大体上径向的方向平移，特别是远离第一管道103和朝向第一管道103，其中单向阀20nr的打开和活塞20随后远离第一管道103的平移是抵抗弹簧400的弹性阻力进行的，而阀20nr的关闭和活塞20朝向第一管道103的平移是由弹簧400的弹性响应促进的。
[0060]
最后，应该指出，盘11包括第一配对部和第二配对部112，这两者都朝向所述盘11的中心延伸，并且适于在推力下分别被第一活塞20和第二活塞30接合。
[0061]
图中所示的根据本发明实施例的凸轮轴c1的操作模式可以概括如下。
[0062]
进入主体10的腔101中的加压流体通过元件102c流入到第二管道102中，从这里进入到插入件600的部分603中，然后从这里进入到第一管道103中(参见前面的描述)。
[0063]
由驱动轴的旋转产生的主体10的旋转引起作用在开关200上的离心力。然而，在低速下，离心力不足以克服弹簧300的阻力，其中开关200保持定位在图6a中的位置，即，最接近腔101的端止位置。
[0064]
在该位置，所述第一管道103和所述第三管道104连通以限定闭合回路，该闭合回路允许所述液压流体从所述第一管道103流到所述第三管道104以及从所述第三管道104流到所述第一管道103，同时所述第一管道103和所述第四管道105连通以限定单向回路，该单向回路允许所述液压流体仅从所述第一管道103流到所述第四管道105。
[0065]
实际上，利用开关200(也被称为滑阀)，在所述第一端止位置，所述第一副管道1041和所述第二副管道1042分别与所述通孔201和所述第一管道103连通，其中因此加压流体在第一管道103和第三管道104之间的循环不会引起活塞20上的推力，活塞20因此不会在推力下抵靠配对部111进行动作，而是相反地，活塞20自由地朝向第一管道103平移。相反，当开关或滑阀200处于所述第一端止位置(图6a)时，所述第二通孔202与所述第三副管道1051连通，而所述第四副管道1052和所述第一管道103之间的连通被开关200的侧壁阻断。在这种情况下，进入第三副管道1051的流体的压力引起单向阀30nr打开并且引起活塞30远离第一管道103平移，其中因此活塞30在推力下抵靠配对部112动作，并且其中活塞30在配对部112上的推力引起盘11相对于盘状件10d在第一旋转方向上(关于附图的顺时针方向)旋转，并且因此引起盘11与盘状件10d之间的正时和/或相对角的改变。
[0066]
然而，随着驱动轴以及因此主体10的转速增加，作用在开关200上的离心力增加，直到它克服弹簧300的阻力，其中，在预定转速(取决于弹簧300的阻力)下，开关200远离腔101平移，直到它到达图6b中的第二端止位置。
[0067]
在开关200处于所述第二端止位置的情况下，所述第一管道103和所述第三管道104连通以限定单向回路，该单向回路仅允许所述液压流体从所述第一管道103流到所述第三管道104，同时所述第一管道103和所述第四管道105连通以限定闭合回路，该闭合回路允许所述液压流体从所述第一管道103流到所述第四管道105以及从所述第四管道105流到所述第一管道103。实际上，在这种情况下，所述第三副管道1051和所述第四副管道1052分别与所述第二通孔202和所述第一管道103连通，所述第一通孔201与所述第一副管道1041连通，相反，其中，所述第二副管道1042和所述第一管道103之间的连通被所述开关200的侧壁阻断。
[0068]
液压流体在第一管道103和第四管道105之间的循环不会引起活塞30远离第二管道103的平移，其中活塞30不会在推力下抵靠配对部112进行动作，而是相反，它自由地朝向第二管道103平移。
[0069]
相反，进入第一副管道1041的流体的压力引起单向阀20nr打开并且引起活塞20远离第一管道103平移，其中因此活塞20在推力下抵靠配对部111动作，并且其中活塞20在配对部111上的推力引起盘11相对于盘状件10d在第二旋转方向(在这种情况下是关于附图的逆时针方向)上旋转，并且因此引起盘11与盘状件10d之间的正时和/或相对角的新改变。
[0070]
因此，通过如图中所示的本发明的实施例的详细描述已经证明，本发明允许实现预设目的，克服了根据现有技术的解决方案中遇到的缺陷和/或缺点。
[0071]
例如，本发明提供了一种凸轮轴，特别是用于带提升气门的多缸内燃发动机的凸轮轴，该多缸内燃发动机特别是用于具有可骑乘的鞍座的交通工具，该凸轮轴能够克服或至少减少在根据现有技术的具有相位改变器装置的凸轮轴中识别到的缺点。特别地，通过本发明提供了一种凸轮轴，该凸轮轴配备有相位改变器装置，该相位改变器装置需要相对受限数量的驱动元件，该相位改变器装置是液压型的，并且因此基于利用由加压流体(例如，液压油)提供的能量，根据本发明的用于改变正时的装置是可靠的，并且易于以具有竞争力的成本制造。
[0072]
尽管已经通过附图中描绘的实施例的描述对本发明进行了阐明，但本发明不限于上文描述的和图中描绘的实施例；相反地，对于本领域技术人员将变得明显的上文描述的和在附图中描绘的实施例的所有变型都落入本发明的范围内。
[0073]
本发明的范围实际上由所附权利要求限定。