[发明专利]具有可变凸轮移相器的阀装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及内燃发动机领域，且更具体地涉及阀装置，所述阀装置具有可变凸轮移相器，用于调节发动机凸轮轴的相位。

背景技术

如公知的那样，可变凸轮移相器用于在发动机运行时基于发动机的参数相对于曲轴定时改变凸轮凸角（阀提升事件）定时。从而，可以在发动机操作特性的不同区域获得燃料消耗和排气排放物的最佳值。改变阀定时的精致方式是通过相对于其驱动构件（通常是分别经由链、带齿皮带连接到曲轴的链轮或皮带轮）旋转凸轮轴而实现。

存在能够实现此的各种凸轮移相器。常规凸轮移相器采用液压致动器，其使用高压油来允许驱动构件和从动构件之间的相对角向位移。不幸的是，由于油的温度相关粘度变化，液压系统在极端温度下难以操作，尤其是在发动机启动期间在油冷时。

为了避免这种问题，凸轮移相器的更近设计采用电动致动器，以允许它们安装在凸轮轴一端的配置。凸轮移相器通常具有同轴输入构件和输出构件，输入构件联接到发动机链轮以用作驱动构件，而输出构件联接到凸轮轴。实践中，链轮通常包括具有带齿部分的延伸部分，所述带齿部分与形成凸轮移相器输入构件的小齿轮啮合，输出构件直接螺纹连接到凸轮轴端部。电动致动的调节机构将输入构件和输出构件驱动地连接，从而允许输出轴的选择性角向调节，同时保持输入构件和输出构件之间的驱动接合。调节机构通常可包括行星齿轮系统或谐波传动（harmonic drive）形式的齿轮箱设置。

因而，电驱动凸轮移相器包括相对复杂的齿轮箱/减速器设置，其必须非常小心和精确地制造以避免齿轮的锁定和断裂。此外，由链轮直接加载的凸轮移相器经受重大的机械应力，且这是许多凸轮移相器快速磨损和/或断裂的原因。

例如，US 6,328,006描述了具有谐波传动的凸轮移相器。另一方面，US 6,981,478描述了具有行星齿轮系统的凸轮移相器。

发明内容

因此，需要一种对来自于链轮的机械负载较不敏感的可变凸轮移相器的可选设计。

这通过根据权利要求1所述的具有可变凸轮移相器的阀装置实现。

根据本发明，提供一种用于内燃发动机的阀装置，所述阀装置包括凸轮轴和可变凸轮移相器，所述可变凸轮移相器安装到凸轮轴，用于驱动凸轮轴，其中，发动机包括曲轴，所述曲轴通过与凸轮轴同轴的驱动构件将驱动扭矩提供给可变凸轮移相器。所述可变凸轮移相器包括可旋转地联接到驱动构件的输入轴和可旋转地联接到凸轮轴且与输入轴同轴的输出轴。调节机构将输入轴和输出轴驱动地连接，且配置成允许输入轴和输出轴选择性地角向调节，同时保持输入轴和输出轴之间的驱动接合，所述调节机构包括电动致动器，用于选择性地操作输入轴和输出轴之间的角向调节。

根据本发明的重要方面，所述输入轴和输出轴经由相应的不易旋转的（rotationally stiff）柔性联接机构联接到曲轴和凸轮轴。

因而，本发明提供这样一种凸轮移相器设计，其中，避免分别在凸轮移相器和链轮以及凸轮轴之间的接口处的常规刚性连接，这减少或避免从曲轴到凸轮移相器的机械振动、张力和负载的传输。这将因而确保凸轮移相器的更可靠和更长操作。

阀装置因而有利地设计，使得所有凸轮移相器部件位于不易旋转的柔性联接机构的同一侧上，即，凸轮移相器那一侧。因而，在凸轮移相器调节机构和链轮或凸轮轴之间没有直接刚性连接，从而避免强的机械张力。

措辞“柔性联接机构”在本文常规地使用，以表示能够传输扭矩同时允许一定径向和轴向以及角向不对齐的联接装置。然而，重要的是，定时可不以未受控方式变化，从而柔性联接装置必须是不易旋转的（即，联接装置不能扭转（torsionally rigid），因而在扭矩传输方向不是柔性的）。

不易旋转的柔性联接装置的许多设计可以用于驱动构件到输入轴以及输出轴到凸轮轴的联接装置，如果需要可以进行一些调整。联接机构的设计和选择可根据要传输的扭矩实际强度和许可尺寸来进行。

在优选实施例中，即由于紧凑性原型，不易旋转的柔性联接机构实施为曲线齿联接装置。因而，输入轴或驱动轴中的一个可以在其内部或外部周边处设置有具有弯曲端部的轴向延伸齿，其与在输入轴或驱动轴中的另一个的外部或内部周边上的介于中间的花键齿接合。类似地，所述输出轴或凸轮轴中的一个在其内部或外部周边处包括具有弯曲端部的轴向延伸齿，其与在输出轴或凸轮轴中的另一个的外部或内部周边上的介于中间的花键齿接合。本领域技术人员将理解，这种联接装置允许不能扭转的扭矩传输联接装置，其允许一定程度的不对齐或端部移动（即，一些径向/角向和轴向移位）。