机械式凸轮移相系统和方法技术方案

本发明专利技术提供了一种用于改变内燃机上的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系(即，凸轮移相)的系统和方法。具体地，提供了利用使可被连接到凸轮轴或曲轴的第二部件跟随第一部件的旋转位置的机构来使得第一部件的旋转位置被精确地控制的系统和方法。

【技术实现步骤摘要】
相关申请本专利技术基于2015年7月23日提交的题为“MechanicalCamPhasingSystemandMethods(机械式凸轮移相系统和方法)”的美国临时专利申请第62/196115号，在此要求其优先权并通过提及将其全部内容纳入本文。
技术介绍
凸轮移相系统包括可以被配置成相对于内燃机的曲轴转动凸轮轴的旋转致动器，或移相器(phaser)。目前，移相器能被液压致动、电力致动、或机械致动。典型地，机械致动移相器获取凸轮转矩脉冲，从而实现移相器的转动。这种操作只允许移相器沿凸轮转矩脉冲的方向转动。另外，除了其它因素以外，移相器的转速和移相器在凸轮转矩脉冲终止后的停止位置还是凸轮转矩脉冲的幅度/方向以及发动机速度的函数。因此，移相器转动的速度和停止位置不能通过这种机械凸轮移相系统被控制。因为凸轮转矩脉冲相对于机械凸轮移相系统的阻尼来说较大，所以移相器容易超出或达不到所期望的转动量，这导致机械凸轮移相系统不停地被启动和关停，或者要求非常快的控制。
技术实现思路
由于现有机械凸轮移相系统的不足，所以需要使凸轮移相系统能独立于凸轮转矩脉冲的幅度和方向以及发动机速度来改变凸轮轴和内燃机曲轴之间的关系。在一个方面，本专利技术提供一种用于通过凸轮移相系统机械地改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系的方法。凸轮移相系统包括第一部件、被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的一个的第二部件、以及被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的未被连接到第二部件的一个的第三部件。所述方法包括给凸轮移相系统提供一个输入力，然后，响应于所提供的输入力将第一部件相对于第三部件转动到已知的旋转位置。该方法还包括在第一部件转动到已知旋转位置后，解锁被配置成使得第二部件旋转跟随第一部件到达已知旋转位置的第一锁定特征。第二锁定特征保持在锁定状态，从而约束第二部件只沿与第一部件相同的方向旋转。该方法还包括在解锁第一锁定特征后，第二部件相对于第三部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置，由此改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系。在一些方面，该方法还包括在第二部件到达已知旋转位置后，将第一锁定特征锁定。在一些方面，给凸轮移相系统提供输入力包括将致动机构连接到第一部件，然后通过致动机构给第一部件施加轴向力，从而将第一部件轴向地移位到已知轴向位置。在一些方面，给凸轮移相系统提供轴向输入力包括将致动机构连接到被连接到第一部件的第四部件，然后通过致动机构给第四部件施加轴向力，从而将第一部件轴向地移位到已知轴向位置。在一些方面，解锁第一锁定特征包括将被楔入在第二部件和第三部件之间的一个或多个第一滚子轴承与第一部件相接合，并且在第一部件接合一个或多个第一滚子轴承后，旋转地移位一个或多个第一滚子轴承，从而将一个或多个第一滚子轴承从第二部件和第三部件之间取出。在一些方面，解锁第一锁定特征包括将被楔入在第二部件和第三部件之间的一个或多个第一楔入结构与第一部件相接合，在第一部件接合一个或多个第一楔入结构后，旋转地移位一个或多个第一楔入结构，从而将一个或多个第一楔入结构从第二部件和第三部件之间取出。在一些方面，第二部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置包括从凸轮轴获取施加给第二部件的凸轮转矩脉冲。在另一方面，本专利技术提供一种用于通过凸轮移相系统机械地改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系的方法。所述凸轮移相系统包括第一部件、被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的一个的第二部件、以及被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的未被连接到第二部件的一个的第三部件。所述方法包括给凸轮移相系统提供一个输入力，然后，响应于所提供的输入力将第一部件相对于第三部件移动到已知的旋转位置。该方法还包括在第一部件移位到已知旋转位置后，解锁被配置成使得第二部件沿所期望的方向相对于第三部件旋转地移位的第一锁定特征。第二锁定特征保持在锁定状态，从而约束第二部件只沿所需方向相对于第三部件旋转。该方法还包括在解锁第一锁定特征后，第二部件相对于第三部件旋转到已知旋转位置，由此改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系。在一些方面，所述方法还包括在第二部件到达已知旋转位置后，锁定第一锁定特征。在一些方面，给凸轮移相系统提供输入力包括将致动机构连接到第一部件，然后通过致动机构给第一部件施加轴向力，从而将第一部件轴向地移位到已知轴向位置。在一些方面，解锁第一锁定特征包括将被楔入在第二部件和第三部件之间的一个或多个第一楔入结构与第一部件相接合，并且在第一部件接合一个或多个第一楔入结构后，轴向地移动一个或多个第一楔入结构，从而将一个或多个第一楔入结构从第二部件和第三部件之间取出。在一些方面，第二部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置包括从凸轮轴获取施加给第二部件的凸轮转矩脉冲。在又一方面，本专利技术提供一种被配置成改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系的凸轮移相系统。凸轮移相系统被连接到致动机构。凸轮移相系统包括被配置成响应于致动机构所施加的输入位移而沿期望的方向旋转到已知旋转位置的第一部件。凸轮移相系统还包括被配置成被连接到凸轮轴和曲轴中的一个的第二部件、被配置成被连接到凸轮轴和曲轴中未连接到第二部件的一个的第三部件、以及多个锁定机构，锁定机构分别具有第一锁定特征和第二锁定特征。第一锁定特征和第二锁定特征分别可在锁定位置和解锁位置之间移动。响应于第一部件到已知旋转位置的转动，第一锁定特征被配置成移动到解锁位置，而第二锁定特征被配置成保持在锁定位置。当第一锁定特征移动到解锁位置，第二部件被配置成相对于第三部件转动，并旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置。在一些方面，当第二部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置时，第二锁定特征保持在锁定位置并抑制第二部件沿与所期望的方向相反的方向的转动。在一些方面，致动机构被连接到第一部件，并被配置成直接给第一部件施加输入位移。在一些方面，第一部件包括多个突起，这些突起被容纳在被布置在第三部件上的多个螺旋结构的对应之一内。在一些方面，当输入位移被施加给第一部件时，多个突起沿着多个螺旋结构移动，从而实现第一部件沿所期望的方向旋转到已知旋转位置。在一些方面，第一部件包括围绕第一部件沿周向布置的多个臂，多个锁定机构中的对应一个被布置在多个臂的相邻各对之间。在一些方面，当第一部件被转动到已知旋转位置时，多个臂接合第一锁定特征，从而将第一锁定特征旋转地移位到解锁位置。在一些方面，多个锁定机构分别包括偏压构件，以迫使第一锁定特征和第二锁定特征彼此分开。在一些方面，第一锁定特征和第二锁定特征包括滚子轴承。在一些方面，第一锁定特征和第二锁定特征包括楔入结构。在一些方面，凸轮移相系统还包括被连接到第一部件的螺旋杆。在一些方面，致动机构被连接到螺旋杆，并被配置成给螺旋杆直接施加输入位移。在一些方面，螺旋杆包括限定螺旋部分的多个键，螺旋部分被配置成被容纳在第一部件上的多个螺旋结构内并与其相互作用，多个键的螺旋部分与多个螺旋结构之间的相互作用使得第一部件响应于输入位移而沿所期望的方向旋转。在一些方面，凸轮移相系统还包括被固定到第三部件并被连接到螺旋杆的端板，螺旋杆与端板之间的连接锁定了螺旋杆相对于端板的旋转位置。在一些方面，凸轮移相系统还包括围绕第二部件的中心轮毂被接纳的第二部件套筒。在一些方面，凸轮移相系统还包括被接纳在第三部件内并与第三部件的内表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于通过凸轮移相系统机械地改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系的方法，所述凸轮移相系统包括第一部件、被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的一个的第二部件、以及被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的未被连接到第二部件的一个的第三部件，所述方法包括：给所述凸轮移相系统提供输入力；响应于所提供的输入力，将第一部件相对于第三部件转动到已知的旋转位置；在第一部件转动到已知旋转位置后，解锁被配置成使得第二部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置的第一锁定特征，其中第二锁定特征保持在锁定状态，从而约束第二部件只沿与第一部件相同的方向旋转；然后在解锁第一锁定特征后，第二部件相对于第三部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置，由此改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系。

【技术特征摘要】
2015.07.23 US 62/196,1151.一种用于通过凸轮移相系统机械地改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系的方法，所述凸轮移相系统包括第一部件、被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的一个的第二部件、以及被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的未被连接到第二部件的一个的第三部件，所述方法包括：给所述凸轮移相系统提供输入力；响应于所提供的输入力，将第一部件相对于第三部件转动到已知的旋转位置；在第一部件转动到已知旋转位置后，解锁被配置成使得第二部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置的第一锁定特征，其中第二锁定特征保持在锁定状态，从而约束第二部件只沿与第一部件相同的方向旋转；然后在解锁第一锁定特征后，第二部件相对于第三部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置，由此改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系。2.权利要求1的方法，其特征在于，还包括：在第二部件到达已知旋转位置后，将第一锁定特征锁定。3.权利要求1的方法，其中给凸轮移相系统提供输入力包括：将致动机构连接到第一部件；然后通过致动机构给第一部件施加轴向力，从而将第一部件轴向地移动到已知轴向位置。4.权利要求1的方法，其中给凸轮移相系统提供输入力包括：将致动机构连接到被连接到第一部件的第四部件；然后通过致动机构给第四部件施加轴向力，从而将第一部件轴向地移动到已知轴向位置。5.权利要求1的方法，其中解锁第一锁定特征包括：将被楔入在第二部件和第三部件之间的一个或多个第一滚子轴承与第一部件相接合；在第一部件接合一个或多个第一滚子轴承后，旋转地移位一个或多个第一滚子轴承，从而将一个或多个第一滚子轴承从第二部件和第三部件之间取出。6.权利要求1的方法，其中解锁第一锁定特征包括：将被楔入在第二部件和第三部件之间的一个或多个第一楔入结构与第一部件相接合；在第一部件接合一个或多个第一楔入结构后，旋转地移位一个或多个第一楔入结构，从而将一个或多个第一楔入结构从第二部件和第三部件之间取出。7.权利要求1的方法，其中第二部件旋转地跟随第一部件到达已知旋转位置包括：从凸轮轴获取施加给第二部件的凸轮转矩脉冲。8.一种用于通过凸轮移相系统机械地改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系的方法，所述凸轮移相系统包括第一部件、被配置成连接到凸轮轴和曲轴中的一个的第二部件、以及被配置成连接到凸轮轴和曲轴的未被连接到第二部件的一个的第三部件，所述方法包括：给凸轮移相系统提供输入力；响应于所提供的输入力，将第一部件相对于第三部件移动到已知的轴向位置；在第一部件移动到已知旋转位置后，解锁被配置成使得第二部件沿期望方向相对于第三部件旋转地移位的第一锁定特征，其中第二锁定特征保持在锁定状态，从而约束第二部件只沿期望方向相对于第三部件旋转；以及在解锁第一锁定特征后，第二部件相对于第三部件旋转到已知旋转位置，由此改变内燃机的凸轮轴和曲轴之间的旋转关系。9.权利要求8的方法，其特征在于，还包括：在第二部件到达已知旋转位置后，锁定第一锁定特征。10.权利要求8的方法，其中给凸轮移相系统提供输入力包括：将致动机构连接到第一部件；然后通过致动机构给第一部件施加轴向力，从而将第一部件轴向地移动到已知轴向位置。11.权利要求8的方法，其中解锁第一锁定特征包括：将被楔入在第二部件和第三部件之间的一个或多个第一楔入结构与第一部件相接合；在第一部件接合一个或多个第一楔入结构后...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·施米特，B·黑德曼，D·瓦德勒，A·特维斯，M·库杰克，
申请(专利权)人：胡斯可汽车控股有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US