一种发动机正时轮系的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种发动机正时轮系，包括椭圆形的曲轴正时带轮、机油泵带轮、排气正时带轮和进气可变气门正时装置的进气正时带轮，曲轴正时带轮通过正时皮带带动其他轮系转动；曲轴正时带轮与机油泵带轮之间设置有滚轮，滚轮的设置位置使得滚轮在曲轴正时带轮转动至使曲轴正时带轮的长边与曲轴正时带轮和机油泵带轮之间的中心连线垂直的位置时，与正时皮带之间产生相互作用力。本发明的滚轮可在正时皮带处于最大松弛状态时，为其提供拉紧力，以至少减小正时带轮从拉紧到松弛的变化幅度，进而可以延长正时皮带的使用寿命及提高整个发动机正时系统的NVH性能。
【专利说明】一种发动机正时轮系
【技术领域】
[0001]本发明涉及发动机正时系统，尤其涉及一种发动机正时系统的正时轮系。
【背景技术】
[0002]发动机正时轮系是发动机正时系统的重要组成部分，起着将高速转动的曲轴运动按照严格的相位关系传递给进气凸轮轴和排气凸轮轴的作用，以准确地实现定时开启和关闭相应的进、排气门，保证发动机具有正常、良好的动力输出表现；同时，发动机正时轮系也可以用来驱动机油泵、水泵等附属装置。目前发动机正时轮系主要有皮带传动、链条传动和齿轮传动，而其中的皮带传动以其低噪音、低传动阻力和低传动惯性的优势被广泛运用在发动机正时轮系中。
[0003]图1示出了现有的一种采用皮带传动的发动机正时轮系结构，该发动机正时轮系包括安装于进气凸轮轴一端上的进气正时带轮1、安装于排气凸轮轴一端上的排气正时带轮2、安装于曲轴一端上的曲轴正时带轮5和安装于机油泵输入轴上的机油泵带轮4，在此，由于进气正时带轮I与曲轴正时带轮5之间，以及排气正时带轮2与机油泵带轮4之间的中心距较大，因此，为了解决因正时皮带7在上述两段处的跨距过大而导致的正时皮带抖动和共振的问题，通常在进气正时带轮I与曲轴正时带轮5之间设置机械张紧轮6，及在排气正时带轮2与机油泵带轮4之间设置惰轮3，该发动机正时轮系的工作方式为由曲轴正时带轮5通过正时皮带7带动相关轮系按如图2所示的顺时针方向转动。
[0004]为了提高发动机的燃烧效率，目前采用了可变气门正时(Variable Valve Timing,VVT)技术，而且该可变气门正时技术主要应用在进气凸轮轴的控制上，也就是图1中的进气正时带轮I对应进气可变气门正时装置的进气正时带轮。
[0005]在设置进气可变气门正时装置的发动机正时系统中，由于进气正时带轮I的存在造成了潜在的高激振和高动态性能，进而导致正时皮带7的跳动量较大以及机械张紧轮6的摆幅过大，造成机械张紧轮6失效，这通常会因出现跳齿现象而引发正时错误，最终导致发动机无法正常工作。为了解决上述问题，在设置进气可变气门正时装置的发动机正时系统中，通常采用椭圆形的曲轴正时带轮5，如图2和图3所示，曲轴正时带轮5的长边a的直径和短边b的直径之差通常为2mm?5mm,利用椭圆形的曲轴正时带轮5,可以使正时皮带7在进气正时带轮I和曲轴正时带轮5之间的跳动量大幅减小，同时还可以使机械张紧轮6的摆幅大大降低。但采用该种结构的曲轴正时带轮5存在的技术问题是:在曲轴正时带轮5和机油泵带轮4之间的正时皮带节数(或者称皮带齿数)不变的情况下，当曲轴正时带轮5每转动I圈时，如图2和图3所示，会造成位于曲轴正时带轮5和机油泵带轮4之间的该部分正时皮带71 (具体为正时皮带7的位于与曲轴正时带轮5相结合的结合点Pl和与机油泵带轮4相分离的分离点P2之间的部分)的长度按照拉紧一松弛一拉紧一松弛不断地循环变化，这一方面会直接影响正时皮带的使用寿命，另一方面会造成正时皮带7在该处的抖动较大，而且由于该部分正时皮带71在曲轴正时带轮5和机油泵带轮4之间的跨距较小，将会增加该部分正时皮带71的抖动频率，该部分正时皮带71高频抖动会产生较大的噪声，影响整个发动机正时系统的噪声、振动与声振粗糙度(Noise、Vibration、Harshness,NVH)性能，进而影响了发动机及整车的驾驶舒适性，上述问题同样存在于采用链条传动的发动机正时轮系中及采用类椭圆形的曲轴正时带轮中。
【发明内容】
[0006]本发明实施例的目的是为了解决因采用椭圆形曲轴正时带轮所带来的上述问题，提供一种可以减少正时皮带高频抖动的发动机正时轮系。
[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种发动机正时轮系，包括曲轴正时带轮、机油泵带轮、排气正时带轮和进气可变气门正时装置的进气正时带轮，所述曲轴正时带轮通过正时皮带带动所述进气正时带轮、排气正时带轮和机油泵带轮转动，所述曲轴正时带轮为椭圆形带轮；所述曲轴正时带轮的正时标记设置于曲轴正时带轮的短边上，所述曲轴正时带轮与所述机油泵带轮之间设置有滚轮，所述滚轮的设置位置使得所述滚轮在所述曲轴正时带轮转动至使曲轴正时带轮的长边与发动机缸体的正时标记对齐的位置时，与所述正时皮带之间产生相互作用力。
[0008]优选的是，所述相互作用力使得所述正时皮带的位于与曲轴正时带轮相结合的结合点和与机油泵带轮相分离的分离点之间的部分处于拉紧状态。
[0009]优选的是，所述滚轮的设置位置使得所述滚轮在所述曲轴正时带轮转动至使曲轴正时带轮的正时标记与发动机缸体的正时标记对齐的位置时，与所述正时皮带的背面相切。
[0010]优选的是，所述滚轮中心与所述曲轴正时带轮中心之间的设计距离小于等于所述曲轴正时带轮与所述机油泵带轮之间的中心连线长度的三分之二，其中，所述设计距离为所述滚轮中心在所述中心连线上的投影点与所述曲轴正时带轮之间的直线距离。
[0011]优选的是，所述滚轮中心与所述曲轴正时带轮中心之间的设计距离小于等于所述曲轴正时带轮与所述机油泵带轮之间的中心连线长度的一半。
[0012]优选的是，所述发动机正时轮系还包括设置在所述进气正时带轮与所述曲轴正时带轮之间的机械张紧轮。
[0013]优选的是，所述发动机正时轮系还包括设置在所述排气正时带轮与所述机油泵带轮之间的惰轮。
[0014]本发明的有益效果为:本发明的发动机正时轮系由于在曲轴正时带轮与机油泵带轮之间设置有滚轮，并且该滚轮在曲轴正时带轮转动至使曲轴正时带轮的长边与曲轴正时带轮和机油泵带轮间的中心连线垂直的位置时，会与正时皮带之间产生相互作用力，因此，本发明的滚轮可在正时皮带的位于与曲轴正时带轮相结合的结合点和与机油泵带轮相分离的分离点之间的部分(以下称为该部分正时皮带)处于最大松弛状态时，为该部分正时带轮提供一定的拉紧力，这至少可以减小该部分正时带轮从拉紧到松弛，再从松弛到拉紧的变化幅度，甚至可以使该部分正时皮带始终保持拉紧状态，进而一方面可以延长正时皮带的使用寿命，另一方面可以降低该部分正时皮带的抖动频率及降低发动机正时系统的噪声，提高整个发动机正时系统的NVH性能。
【专利附图】
【附图说明】[0015]图1为现有发动机正时轮系的结构示意图；
[0016]图2示出了图1所示正时皮带在曲轴正时带轮转动至短边与曲轴正时带轮和机油泵带轮间的中心连线垂直时所处的最大拉紧状态；
[0017]图3中的实线示出了图1所示正时皮带在曲轴正时带轮转动至长边与中心连线垂直时所处的最大松弛状态，图3中的虚线示出了图2中正时皮带所处的最大拉紧状态；
[0018]图4示出了根据本发明所述发动机正时轮系的一种实施方式的结构示意图；
[0019]图5示出了图4所示滚轮的设置位置，其中，图中实线对应正时皮带在曲轴正时带轮转动至短边与中心连线垂直时所处的状态，图中虚线对应正时皮带在曲轴正时带轮转动至长边与中心连线垂直时所处的状态；
[0020]图6示出了图4所示正时皮带在曲轴正时带轮转动至短边与中心连线垂直时所处的状态；
[0021]图7中的实线示出了图4所示正时皮带在曲轴正时带轮转动至长边与中心连线垂直时所处的状态，图7中的虚线示出了图3所示正时皮带所处的最大松弛状态。
[0022]附图标记说明:
[0023]1-进气正时带轮；2-排气正时带轮；
[0024]3-惰轮；4-机油泵带轮；
[0025]5-曲轴正时带轮；6-机械张紧轮；
[0026]7-正时皮带； a_长边；
[0027]b~短边；Tl、T2-正时标记；
[0028]8-滚轮；71-该部分正时皮带；
[0029]Pl-结合点；P2-分离点。
【具体实施方式】
[0030]下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。
[0031]如图4所示，本发明的发动机正时轮系包括如图1所示的现有发动机正时轮系的曲轴正时带轮5、机油泵带轮4、排气正时带轮2和进气可变气门正时装置的进气正时带轮1，该曲轴正时带轮5通过正时皮带7带动进气正时带轮1、排气正时带轮2和机油泵带轮4转动，为了解决发动机正时轮系因发动机正时系统采用进气可变气门正时装置所带来的问题，该曲轴正时带轮5采用椭圆形带轮。为了解决发动机正时轮系因采用椭圆形的曲轴正时带轮5所存在的正时皮带7在位于与曲轴正时带轮5相结合的结合点和与机油泵带轮4相分离的分离点之间的部分(以下称该部分为该部分正时皮带71)呈现由拉紧到松弛，再由松弛到拉紧的周期性变化的问题，本发明的发动机正时轮系在曲轴正时带轮5与机油泵带轮4之间设置滚轮8，该滚轮8的设置位置使得滚轮8在曲轴正时带轮5转动至如图6所示的使曲轴正时带轮5的长边与曲轴正时带轮5和机油泵带轮4之间的中心连线垂直的位置时，按照图5虚线及图7实线所示的方式与正时皮带7之间(具体为与该部分正时皮带71之间)产生相互作用力，以通过该相互作用力减小该部分正时皮带71的松弛程度，特别是滚轮8的设置使得该部分正时皮带71在曲轴正时带轮5转动至如图7所示的使曲轴正时带轮5的长边与上述中心连线垂直的位置时，仍然呈现拉紧状态。在此，如图4所示，由于该部分正时皮带71在曲轴正时带轮5由其短边b与中心连线垂直的位置(即图5中实线所示的位置)转动至其长边a与中心连线垂直的位置(即图5中虚线所示的位置)的过程中，该部分正时皮带71是以与机油泵带轮4分离处的切点为瞬时旋转中心不断向接近滚轮8的方向偏转，因此，该部分正时皮带71与滚轮8之间的相互作用力在曲轴正时带轮5转动至图5所示虚线位置达到最大，这与该部分正时皮带71的松弛量在曲轴正时带轮5转动至图5所示虚线位置时达到最大是相一致的，因此，本领域技术人员可以通过对滚轮8设置位置及尺寸的选择使该部分正时皮带71在曲轴正时带轮5转动的过程中始终处于拉紧状态。
[0032]该滚轮8的设置位置还可以使得滚轮8在曲轴正时带轮5转动至使该部分正时皮带71出现松弛的位置时，刚好与该部分正时皮带71之间产生相互作用力，这样可以使发动机正时轮系在设置滚轮8的情况下具有最高的运转效率。上述该部分正时皮带71出现松弛的位置可以通过试验手段获得。
[0033]为了便于设计滚轮8的设置位置，而无需进行反复的试验，该滚轮8的设置位置可以使得滚轮8在曲轴正时带轮5转动至如图6所示的使曲轴正时带轮5的短边b与中心连接垂直的位置时(该位置对应该部分正时皮带71在未设置滚轮8时所处的最大拉紧状态)，与正时皮带7的背面(具体为该部分正时皮带71的背面)相切，此时，滚轮8与该部分正时皮带71之间无相互作用力产生，而当曲轴正时带轮5从图6所示的位置进一步转动时，该部分正时皮带71即将与滚轮8相抵触，进而即会在二者之间产生相互作用力，且该相互作用力在曲轴正时带轮5转动至如图7所示的长边a与中心连线垂直的位置时达到最大，在该种实施例中，滚轮8仅在曲轴正时带轮5转动至如图6所示的位置时未向该部分正时皮带71提供拉紧力。
[0034]由于该部分正时皮带71在曲轴正时带轮5从图6所示的位置向图7所示的位置转动的过程中，是以与机油泵带轮4分离处的切点为瞬时旋转中心不断向接近滚轮8的方向偏转，因此，如图5所示，该部分正时皮带71在越接近曲轴正时带轮5的位置，偏移量越大，这样，为了在采用相同滚轮8的情况下获得更好的拉紧效果，该滚轮8中心在中心连线上的投影点与曲轴正时带轮5中心之间的距离优选是小于等于中心连线长度的一半，特别是小于等于中心连线长度的三分之一。
[0035]由于本发明的发动机正时轮系采用椭圆形的曲轴正时带轮5，因此，为了便于进行装配时的定位，如图5和图6所示，可将发动机正时轮系在曲轴正时带轮5上的正时标记T2设置在曲轴正时带轮5的短边b上，其中设置在短边b上包含正时标记T2沿短边b的方向设置的限定。
[0036]由于曲轴正时带轮5在装配时，要求使得正时标记T2与发动机缸体上的正时标记Tl相对准，以使发动机缸体的活塞在初始状态下处于压缩行程上止点的位置，且该部分正时皮带在装配时要保证处于拉紧状态。由于该部分正时皮带71在曲轴正时带轮5转动至使其短边b与中心连线垂直的位置时处于最大拉紧状态，因此，为了使发动机正时轮系具有最佳的动态性能，优选使得发动机正时轮系的在发动机缸体上的正时标记Tl位于中心连线的经过曲轴正时带轮5中心的垂线上，即使该部分正时皮带71在初始装配后处于最大拉紧状态。[0037]与现有发动机正时轮系相同，如图4所示，本发明的发动机正时轮系也可包括设置在进气正时带轮I与曲轴正时带轮5之间的机械张紧轮6，及设置在排气正时带轮2与机油泵带轮4之间的惰轮3。
[0038]另外，本发明的通过滚轮8改善该部分正时皮带71呈现拉紧到松弛，再由松弛到拉紧的周期性变化的方案同样也适合采用链条传动的发动机正时轮系，二者应该被认为是等同技术方案，因此，如果仅将上述曲轴正时带轮5、机油泵带轮4、排气正时带轮2、进气可变气门正时装置的进气正时带轮1、正时皮带7和该部分正时皮带71对应替换为曲轴正时链轮、机油泵链轮、排气正时链轮、进气可变气门正时装置的进气正时链轮、正时链条和该部分正时链条，其中该部分正时链条与该部分正时皮带71的定义相同，即为正时链条在位于与曲轴正时链轮相结合的结合点和与机油泵链轮相分离的分离点之间的部分，应该认为是在本发明的保护范围内。
[0039]再者，为了便于说明，本发明将曲轴正时带轮5限定为椭圆形，但是本发明的方案同样适用于曲轴正时带轮5为类椭圆形状的非圆形结构，例如，该曲轴正时带轮5可以是由两个半圆及位于两个半圆之间的两段劣弧组合而成的形状，其中的两段劣弧关于两个半圆中心的连线对称设置，因此，对于曲轴正时带轮5采用类椭圆形状的非圆形结构的技术方案应该认为是采用椭圆形结构的等同技术方案，应该认为是在本发明的保护范围内。
[0040]以上依据图式所示的实施例详细说明了本发明的构造、特征及作用效果，以上所述仅为本发明的较佳实施例，但本发明不以图面所示限定实施范围，凡是依照本发明的构想所作的改变，或修改为等同变化的等效实施例，仍未超出说明书与图示所涵盖的精神时，均应在本发明的保护范围内。
【权利要求】
1.一种发动机正时轮系，包括机油泵带轮、排气正时带轮、进气可变气门正时装置的进气正时带轮和椭圆形的曲轴正时带轮，所述曲轴正时带轮通过正时皮带带动所述进气正时带轮、排气正时带轮和机油泵带轮转动；其特征在于，所述曲轴正时带轮与所述机油泵带轮之间设置有滚轮，所述滚轮的设置位置使得所述滚轮在所述曲轴正时带轮转动至使曲轴正时带轮的长边与所述曲轴正时带轮和所述机油泵带轮之间的中心连线垂直的位置时，与所述正时皮带之间产生相互作用力。
2.根据权利要求1所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述相互作用力使得所述正时皮带的位于与曲轴正时带轮相结合的结合点和与机油泵带轮相分离的分离点之间的部分处于拉紧状态。
3.根据权利要求1或2所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述滚轮的设置位置使得所述滚轮在所述曲轴正时带轮转动至使曲轴正时带轮的短边与所述中心连接垂直的位置时，与所述正时皮带的背面相切。
4.根据权利要求1或2所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述滚轮中心在所述中心连线上的投影点与所述曲轴正时带轮中心之间的距离小于等于所述中心连线长度的一半。
5.根据权利要求4所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述滚轮中心在所述中心连线上的投影点与所述曲轴正时带轮中心之间的距离小于等于所述中心连线长度的三分之
O
6.根据权利要求1或2所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述发动机正时轮系在所述曲轴正时带轮上的正时标记位于所述曲轴正时带轮的短边上。
7.根据权利要求6所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述发动机正时轮系的在发动机缸体上的正时标记位于所述中心连线的经过所述曲轴正时带轮中心的垂线上。
8.根据权利要求1或2所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述发动机正时轮系还包括设置在所述进气正时带轮与所述曲轴正时带轮之间的机械张紧轮。
9.根据权利要求1或2所述的发动机正时轮系，其特征在于，所述发动机正时轮系还包括设置在所述排气正时带轮与所述机油泵带轮之间的惰轮。
【文档编号】F01L1/348GK104005808SQ201410265452
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年6月13日 优先权日:2014年6月13日
【发明者】陈友祥, 邱若友, 欧阳彩云, 何月涛, 邹凯, 刘俊, 朱浩杰, 叶志伟, 张亚洲, 王友成, 穆芳影, 王英杰 申请人:安徽江淮汽车股份有限公司