發動機觸發輪的制作方法

本申請要求于2015年7月15日提交的英國專利申請號1512333.4的優先權，該專利申請的全部內容以引用的方式據此并入以用于所有目的。

技術領域

本發明涉及具有曲軸的往復式活塞發動機，并且尤其涉及用于此類發動機以提供發動機曲軸的旋轉位置的指示的觸發輪(trigger wheel)。

背景技術：

將具有若干周邊齒的圓盤形觸發輪附裝到發動機的曲軸是眾所周知的。此類觸發輪需要足夠寬以產生可靠的信號。

常規慣例是將傳感器靠近觸發輪安裝以感測每個齒的通過以供相關聯的發動機管理系統使用，以便提供曲軸的旋轉位置的指示。

正常地，此類觸發輪在發動機汽缸體外的位置處附裝到曲軸。此類布置具有在許多現有車輛中成問題的發動機的總封裝長度被增加的缺點。

尤其是對于封裝發動機的可用空間有限的城市汽車和混合動力車輛，對生產較小的發動機的需求日益增加。

另外，就正面碰撞被關注而言，前置發動機表示硬點，并且因此，期望保持發動機盡可能小。因此，能夠使發動機的大小并且尤其是長度減到最小的任何布置都是有利的。

技術實現要素：

本發明的目的在于提供用于發動機的經改善的觸發輪。

根據本發明的第一方面，提供了包括中心環形部分和圍繞中心環形部分的外周邊布置的圓柱邊緣部分的由單個鋼塊沖壓而成的發動機觸發輪，圓柱邊緣部分具有多個周向間隔開的觸發齒并且中心環形部分具有形成在其中以使觸發輪的質心移動離開觸發輪的旋轉軸線的至少一個孔口，其中在圓柱邊緣部分中有若干周向隔開的孔口并且觸發齒中的每個都由兩個鄰近孔口之間的平臺(land)形成。

每個觸發齒都可大體上平行于觸發輪在使用中旋轉所圍繞的軸線。

中心環形部分可限定用于將觸發輪緊固到發動機的曲軸的周向隔開的若干固定孔。

根據本發明的第二方面，提供了具有位于發動機汽缸體內的曲軸的發動機，曲軸具有在使用中提供曲軸的動態平衡的若干配重，配重包括位于靠近汽缸體的一個端壁的端配重，端配重具有形成在其中的凹進部分，根據本發明所述的第一方面構造的發動機觸發輪安裝在凹進部分中，其中觸發輪有角度地定位并且具有足以補償由于凹進部分的來自端配重的材料損失的不平衡效應的不平衡質量，并且觸發輪的圓柱邊緣部分背離汽缸體的所述一個端壁延伸。

觸發輪可具有若干周向隔開的平衡孔口，并且在觸發輪中平衡孔口的大小、間隔和定位可被布置成用于補償由于凹進部分的來自端配重的材料損失。

在端配重中凹進部分的深度可大體上等于觸發輪的中心環形部分的厚度。

附圖說明

附圖是按比例繪制的，但如果需要的話可使用其它相對尺寸。

圖1為根據本發明構造的三缸發動機的示意性側視圖；

圖2a為示出了曲軸配重相對于發動機汽缸體端壁的布置的穿過發動機端部的局部橫截面；

圖2b為圖2a所示的發動機部分的局部視圖，其示出了將常規圓盤形觸發輪安裝到配重上怎樣產生與汽缸體的端壁的沖突狀況；

圖3a為根據本發明的第一方面的觸發輪的端視圖；

圖3b為圖3a所示的觸發輪的側視圖；

圖4為圖3a和圖3b所示的觸發輪的圖示表示；

圖5為圖4所示的觸發輪的倒轉圖示視圖，其示出了安裝在發動機曲軸的一端上的觸發輪和相關聯的傳感器的位置；

圖6為示出了將觸發輪定位在曲軸上的穿過曲軸的所述一端和發動機的端壁的局部截面；

圖7為示出了在曲軸上就位的觸發輪的在圖6上箭頭“F”方向上的視圖；

圖8為示出了在曲軸上的觸發輪的在圖6上箭頭“R”方向上的部分橫截面視圖；以及

圖9為示出了觸發輪的位置和相關聯的傳感器的發動機汽缸體的一端的透視圖示視圖。

具體實施方式

參考圖1，其示出了具有汽缸蓋2、汽缸體3和油盤4的三缸發動機1。汽缸體3旋轉地支撐曲軸10，曲軸10在一端處具有飛輪凸緣12，飛輪凸緣12被用于將飛輪(未在圖1上示出)附裝到曲軸10。保持汽缸體的總長度“L”盡可能短以便改善機動車輛中發動機1的封裝。

參考圖2a，其以較大比例示出了在飛輪凸緣12的區域中的汽缸體3的端部，其以點劃線示出安裝在飛輪凸緣12上的飛輪8。

汽缸體3具有若干內壁3w并且在每個端處都以端壁3e界定。汽缸體3的壁3w、3e被布置成支撐若干軸承15，軸承15被用于經由主軸承軸頸13、13e支撐發動機1的曲軸10用于繞曲軸10的縱軸線旋轉。

曲軸10也可具有三個大端軸承軸頸14，在圖2a中僅示出了其中一個。

在本領域中眾所周知的是，曲軸10包括若干配重，在圖2a中僅示出了其中的端配重11。

將意識到的是，端壁3e盡可能靠近配重11定位以便使汽缸體3的總長度“L”保持最小。

在此類布置情況下，通常將觸發輪安裝在曲軸10的不位于汽缸體3內的部分上，由于觸發輪和其相關聯的傳感器隨后位于汽缸體3外，因此這可具有使發動機1的長度增加的效果。

圖2b為圖2a的等同視圖，所不同的是，其示出了將常規圓盤形觸發輪“T”安裝在配重11的外側上。在圖2b上清楚可見的是，這將導致關于汽缸體3的端壁3e的沖突狀況，該沖突狀況只能夠在沿圖2b上箭頭“H”的方向移開端壁3e的情況下被克服。端壁3e以這種方式移動可導致汽缸體3的總長度增加。

現參考圖3至圖9，其示出了具有中心圓盤部分21和周邊圓柱邊緣部分24的發動機觸發輪20。

在該示例的情況下，圓盤部分21具有在其內沖壓而成的九個平衡孔口23，以使觸發輪20的質心移動離開觸發輪20的旋轉軸線。也在圓盤部分21中提供若干固定孔29以便用于將觸發輪20固定到曲軸10。固定孔29中的每個都具有倒角導入部分。

圓盤部分21具有中心孔口22，該中心孔口22具有足夠大的直徑以允許觸發輪20被裝配經過飛輪凸緣12。因此中心部分21為具有由中心孔口22限定的內邊緣和與圓柱邊緣部分24的外表面對準的外周邊緣的環形。

圓柱邊緣部分24具有若干隔開的沖壓孔口25。觸發齒26由相鄰孔口25之間的平臺形成。在該實例的情況下，有六十個觸發齒26和由于使用參考孔口28而形成的兩個缺齒，其中參考孔口28在周向上比任何其它孔口25都大得多。

圓柱邊緣部分24具有足夠大以當觸發輪20配合到曲軸10時允許圓柱邊緣部分24配合在配重11上方的內半徑。

觸發輪20由單個鋼塊形成，使單個鋼塊變形從而產生圓盤部分21和邊緣部分24。在這種情況下，觸發輪20通過沖壓工藝形成并且因此是沖壓的鋼觸發輪。

觸發輪20的一個優點為，每個觸發齒26的長度均不受制于用于制造觸發輪20的材料的厚度。每個觸發齒26都遠遠長于圓盤部分21的厚度，這是因為其形成在觸發輪20的翻轉的(turned over)圓柱邊緣部分24中。因此，觸發輪20能夠由相對薄的材料(諸如例如能夠容易地形成為期望形狀的0.0025m厚的鋼)制成，并且每個觸發齒26的長度都能夠為0.01m。

因此，由于在可靠的信號產生方面觸發輪20的厚度不影響其性能，因此觸發輪20能夠被制得相對薄。

使用圓柱的翻轉的邊緣部分24的進一步的優點為，其產生籠形結構從而保護觸發齒26免受損傷。同樣，由于觸發齒26被形成為圓柱邊緣部分24的一部分，因此觸發齒26比同樣尺寸的單個齒更抗彎曲。

由于觸發輪20的質心相對于其旋轉軸線存在位移，所以觸發輪20的旋轉將在穿過質心和旋轉軸兩者的矢量“V”上(見圖3a)沿徑向向外方向產生不平衡力。在該示例的情況下，矢量“V”以從固定孔29中的頂部固定孔29測量的3.414弧度(195.6度)的角θ定位。

該不平衡力的大小和方向將取決于用于制造觸發輪20的材料的厚度、孔口23的定位、尺寸和數目以及觸發輪20的旋轉速度。

為了允許觸發輪20的設備在汽缸體3的范圍之內，配重11配備有凹進部分11r(圖6)，觸發輪20配合在該凹進部分11r中。觸發輪20的環形圓盤部分21的中心孔口22的尺寸被制成提供在凹進部分11r的周向延伸的內壁11w上的輕推入配合，從而提供觸發輪20在曲軸10上的徑向位置。凹進部分11r的深度大體上等于觸發輪20的圓盤部分21中的材料的厚度。由于凹進部分11r的來自配重11的材料損失以及其平衡效果由觸發輪20的不平衡效果補償，以便當觸發輪便安裝在曲軸10上時提供與在沒有凹進部分且沒有觸發輪20的情況下將出現的情況相同的平衡效果。

在該示例的情況下使用三個螺紋緊固件30將觸發輪20緊固到曲軸10。螺紋緊固件30中的每個都具有用于與曲軸10中的定位擴孔37配合的圓柱桿部分以及螺紋端部分。每個螺紋緊固件30都延伸通過在觸發輪20的圓盤部分21中的三個固定孔29中的相應固定孔以便與曲軸10中的螺紋孔31接合。觸發輪20被緊固到曲軸10，以便圓柱邊緣部分24背離汽缸體3的鄰近端壁3e延伸并且疊覆于配重11。

因此，圓盤部分21中平衡孔口23的尺寸和定位被布置成補償來自配重11的平衡重量的損失。將意識到的是，平衡孔口23有角度地布置，使得觸發輪20的偏移質心被定位成補充由于凹進部分11r的來自配重11的材料損失。因此在曲軸10的旋轉期間，配重11和觸發輪20的平衡效果大體上與不帶有凹進部分11r的配重11提供的平衡效果相同。

因此使用此類觸發輪20使觸發輪20的設備能夠在汽缸體3的范圍之內而無需增加汽缸體3的長度L。

如圖5和圖9所示，形成發動機控制系統的一部分的傳感器50在使用中位于靠近觸發輪20的圓柱邊緣部分24，以便感測觸發齒26的通過。

因此總起來說，本發明的關鍵特征為彎折/籠(bent over/cage)觸發輪設計與沖壓平衡孔的組合，從而省去了對于部件的100％平衡的需要。

此類觸發輪能夠在最小限度地犧牲可用配重的情況下被組裝在發動機內(輪為薄的，并且維持質量與配重處于同樣的角位置)。

用于齒的彎折輪/籠設計的使用允許相關聯的傳感器在汽缸體中被進一步向前定位，而無需必須具有更厚的觸發輪。彎折輪/籠設計形成了保護齒免受損傷的封閉帶。

由于從配重移走了非常小的材料，因此其允許配重厚得足以在生產線上鉆平衡孔，從而維持生產線速度和便宜的生產工藝。

薄的觸發輪也允許部件被沖壓。

沖壓的觸發輪的制造成本低廉，并且允許精確地控制零件失衡而無需100％平衡檢查。

圖1至圖9示出了帶有各種部件的相對定位的示例構造。如果示出彼此直接接觸或直接耦合，那么此類元件至少在一個示例中可相應地被稱為直接接觸或直接耦合。類似地，示出彼此毗連或鄰近的元件至少在一個示例中可相應地為彼此毗鄰或鄰近。作為一個示例，被放置成彼此共面接觸的部件可被稱為共面接觸。作為另一個示例，兩者之間僅有空間而無其他部件的彼此間隔開定位的元件在至少一個示例中可被稱為彼此間隔開定位。作為又一個示例，示出在彼此上面/下面、在彼此對面或在彼此左邊/右邊的元件可被稱為相對于彼此在彼此上面/下面、在彼此對側或在彼此左邊/右邊。進一步，如圖中所示，最頂部的元件或元件的最頂部尖端可被稱為部件的“頂部”并且最底部的元件或元件的最底部尖端在至少一個示例中可被稱為元件的“底部”。如本文所使用的，頂部/底部、上部/下部、上面/下面可相對于圖的豎直軸線并且被用于描述圖中元件相對于彼此的定位。同樣地，在一個示例中，示出在其它元件上面的元件被豎直地定位在其它元件上面。作為又一個示例，圖中描繪的元件的形狀可被稱為具有那些形狀(例如，諸如為圓形的、直的、平面的、彎曲的、圓角的、有倒角的、有角度的或此類)。進一步，示出彼此交叉的元件在至少一個示例中可別稱為交叉的元件或彼此交叉。更進一步，在一個示例中，示出在另一個元件內的元件或示出在另一個元件外的元件可被稱為在另一個元件內或在另一個元件外。

為了便于描述本文可使用空間相對術語諸如“內部”、“外部”、“在下方”、“在下面”、“下部”、“在上面”、“上部”以及此類來描述如圖中所例示的一個元件或特征與另外的元件(一個或多個)或特征(一個或多個)的關系。空間相對術語可旨在包含在使用或操作中的裝置除圖中所描繪的定向之外的不同定向。例如，如果在圖中裝置被倒置/翻轉(turned over)，那么被描述為在其它元件或特征“下面”或“下方”將隨后被定向在其它元件或特征的“上面”。因此，示例術語“下面”可包含上面和下面兩個定向。裝置可以其它方式定向(旋轉90度或處于其它定向)并且相應地解讀本文所使用的空間相對描述語。

本領域技術人員將清楚的是，雖然已經參考一個或多個實施例以實例的方式描述了本發明，但本發明不限于所公開的實施例并且可構造替代實施例而不背離由隨附權利要求所限定的本發明的范圍。