本發(fā)明基于2015年7月23日提交的題為“Mechanical Cam Phasing System and Methods(機(jī)械式凸輪移相系統(tǒng)和方法)”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)第62/196115號(hào)，在此要求其優(yōu)先權(quán)并通過(guò)提及將其全部?jī)?nèi)容納入本文。

背景技術(shù)：

凸輪移相系統(tǒng)包括可以被配置成相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)的曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪軸的旋轉(zhuǎn)致動(dòng)器，或移相器(phaser)。目前，移相器能被液壓致動(dòng)、電力致動(dòng)、或機(jī)械致動(dòng)。典型地，機(jī)械致動(dòng)移相器獲取凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖，從而實(shí)現(xiàn)移相器的轉(zhuǎn)動(dòng)。這種操作只允許移相器沿凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，除了其它因素以外，移相器的轉(zhuǎn)速和移相器在凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖終止后的停止位置還是凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖的幅度/方向以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度的函數(shù)。因此，移相器轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和停止位置不能通過(guò)這種機(jī)械凸輪移相系統(tǒng)被控制。因?yàn)橥馆嗈D(zhuǎn)矩脈沖相對(duì)于機(jī)械凸輪移相系統(tǒng)的阻尼來(lái)說(shuō)較大，所以移相器容易超出或達(dá)不到所期望的轉(zhuǎn)動(dòng)量，這導(dǎo)致機(jī)械凸輪移相系統(tǒng)不停地被啟動(dòng)和關(guān)停，或者要求非?？斓目刂啤?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

由于現(xiàn)有機(jī)械凸輪移相系統(tǒng)的不足，所以需要使凸輪移相系統(tǒng)能獨(dú)立于凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖的幅度和方向以及發(fā)動(dòng)機(jī)速度來(lái)改變凸輪軸和內(nèi)燃機(jī)曲軸之間的關(guān)系。

在一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種用于通過(guò)凸輪移相系統(tǒng)機(jī)械地改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的方法。凸輪移相系統(tǒng)包括第一部件、被配置成連接到凸輪軸和曲軸中的一個(gè)的第二部件、以及被配置成連接到凸輪軸和曲軸中的未被連接到第二部件的一個(gè)的第三部件。所述方法包括給凸輪移相系統(tǒng)提供一個(gè)輸入力，然后，響應(yīng)于所提供的輸入力將第一部件相對(duì)于第三部件轉(zhuǎn)動(dòng)到已知的旋轉(zhuǎn)位置。該方法還包括在第一部件轉(zhuǎn)動(dòng)到已知旋轉(zhuǎn)位置后，解鎖被配置成使得第二部件旋轉(zhuǎn)跟隨第一部件到達(dá)已知旋轉(zhuǎn)位置的第一鎖定特征。第二鎖定特征保持在鎖定狀態(tài)，從而約束第二部件只沿與第一部件相同的方向旋轉(zhuǎn)。該方法還包括在解鎖第一鎖定特征后，第二部件相對(duì)于第三部件旋轉(zhuǎn)地跟隨第一部件到達(dá)已知旋轉(zhuǎn)位置，由此改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

在一些方面，該方法還包括在第二部件到達(dá)已知旋轉(zhuǎn)位置后，將第一鎖定特征鎖定。

在一些方面，給凸輪移相系統(tǒng)提供輸入力包括將致動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到第一部件，然后通過(guò)致動(dòng)機(jī)構(gòu)給第一部件施加軸向力，從而將第一部件軸向地移位到已知軸向位置。

在一些方面，給凸輪移相系統(tǒng)提供軸向輸入力包括將致動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到被連接到第一部件的第四部件，然后通過(guò)致動(dòng)機(jī)構(gòu)給第四部件施加軸向力，從而將第一部件軸向地移位到已知軸向位置。

在一些方面，解鎖第一鎖定特征包括將被楔入在第二部件和第三部件之間的一個(gè)或多個(gè)第一滾子軸承與第一部件相接合，并且在第一部件接合一個(gè)或多個(gè)第一滾子軸承后，旋轉(zhuǎn)地移位一個(gè)或多個(gè)第一滾子軸承，從而將一個(gè)或多個(gè)第一滾子軸承從第二部件和第三部件之間取出。

在一些方面，解鎖第一鎖定特征包括將被楔入在第二部件和第三部件之間的一個(gè)或多個(gè)第一楔入結(jié)構(gòu)與第一部件相接合，在第一部件接合一個(gè)或多個(gè)第一楔入結(jié)構(gòu)后，旋轉(zhuǎn)地移位一個(gè)或多個(gè)第一楔入結(jié)構(gòu)，從而將一個(gè)或多個(gè)第一楔入結(jié)構(gòu)從第二部件和第三部件之間取出。

在一些方面，第二部件旋轉(zhuǎn)地跟隨第一部件到達(dá)已知旋轉(zhuǎn)位置包括從凸輪軸獲取施加給第二部件的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖。

在另一方面，本發(fā)明提供一種用于通過(guò)凸輪移相系統(tǒng)機(jī)械地改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的方法。所述凸輪移相系統(tǒng)包括第一部件、被配置成連接到凸輪軸和曲軸中的一個(gè)的第二部件、以及被配置成連接到凸輪軸和曲軸中的未被連接到第二部件的一個(gè)的第三部件。所述方法包括給凸輪移相系統(tǒng)提供一個(gè)輸入力，然后，響應(yīng)于所提供的輸入力將第一部件相對(duì)于第三部件移動(dòng)到已知的旋轉(zhuǎn)位置。該方法還包括在第一部件移位到已知旋轉(zhuǎn)位置后，解鎖被配置成使得第二部件沿所期望的方向相對(duì)于第三部件旋轉(zhuǎn)地移位的第一鎖定特征。第二鎖定特征保持在鎖定狀態(tài)，從而約束第二部件只沿所需方向相對(duì)于第三部件旋轉(zhuǎn)。該方法還包括在解鎖第一鎖定特征后，第二部件相對(duì)于第三部件旋轉(zhuǎn)到已知旋轉(zhuǎn)位置，由此改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

在一些方面，所述方法還包括在第二部件到達(dá)已知旋轉(zhuǎn)位置后，鎖定第一鎖定特征。

在一些方面，給凸輪移相系統(tǒng)提供輸入力包括將致動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到第一部件，然后通過(guò)致動(dòng)機(jī)構(gòu)給第一部件施加軸向力，從而將第一部件軸向地移位到已知軸向位置。

在一些方面，解鎖第一鎖定特征包括將被楔入在第二部件和第三部件之間的一個(gè)或多個(gè)第一楔入結(jié)構(gòu)與第一部件相接合，并且在第一部件接合一個(gè)或多個(gè)第一楔入結(jié)構(gòu)后，軸向地移動(dòng)一個(gè)或多個(gè)第一楔入結(jié)構(gòu)，從而將一個(gè)或多個(gè)第一楔入結(jié)構(gòu)從第二部件和第三部件之間取出。

在一些方面，第二部件旋轉(zhuǎn)地跟隨第一部件到達(dá)已知旋轉(zhuǎn)位置包括從凸輪軸獲取施加給第二部件的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖。

在又一方面，本發(fā)明提供一種被配置成改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的凸輪移相系統(tǒng)。凸輪移相系統(tǒng)被連接到致動(dòng)機(jī)構(gòu)。凸輪移相系統(tǒng)包括被配置成響應(yīng)于致動(dòng)機(jī)構(gòu)所施加的輸入位移而沿期望的方向旋轉(zhuǎn)到已知旋轉(zhuǎn)位置的第一部件。凸輪移相系統(tǒng)還包括被配置成被連接到凸輪軸和曲軸中的一個(gè)的第二部件、被配置成被連接到凸輪軸和曲軸中未連接到第二部件的一個(gè)的第三部件、以及多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)，鎖定機(jī)構(gòu)分別具有第一鎖定特征和第二鎖定特征。第一鎖定特征和第二鎖定特征分別可在鎖定位置和解鎖位置之間移動(dòng)。響應(yīng)于第一部件到已知旋轉(zhuǎn)位置的轉(zhuǎn)動(dòng)，第一鎖定特征被配置成移動(dòng)到解鎖位置，而第二鎖定特征被配置成保持在鎖定位置。當(dāng)?shù)谝绘i定特征移動(dòng)到解鎖位置，第二部件被配置成相對(duì)于第三部件轉(zhuǎn)動(dòng)，并旋轉(zhuǎn)地跟隨第一部件到達(dá)已知旋轉(zhuǎn)位置。

在一些方面，當(dāng)?shù)诙考D(zhuǎn)地跟隨第一部件到達(dá)已知旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，第二鎖定特征保持在鎖定位置并抑制第二部件沿與所期望的方向相反的方向的轉(zhuǎn)動(dòng)。

在一些方面，致動(dòng)機(jī)構(gòu)被連接到第一部件，并被配置成直接給第一部件施加輸入位移。

在一些方面，第一部件包括多個(gè)突起，這些突起被容納在被布置在第三部件上的多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)之一內(nèi)。

在一些方面，當(dāng)輸入位移被施加給第一部件時(shí)，多個(gè)突起沿著多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)移動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)第一部件沿所期望的方向旋轉(zhuǎn)到已知旋轉(zhuǎn)位置。

在一些方面，第一部件包括圍繞第一部件沿周向布置的多個(gè)臂，多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)中的對(duì)應(yīng)一個(gè)被布置在多個(gè)臂的相鄰各對(duì)之間。

在一些方面，當(dāng)?shù)谝徊考晦D(zhuǎn)動(dòng)到已知旋轉(zhuǎn)位置時(shí)，多個(gè)臂接合第一鎖定特征，從而將第一鎖定特征旋轉(zhuǎn)地移位到解鎖位置。

在一些方面，多個(gè)鎖定機(jī)構(gòu)分別包括偏壓構(gòu)件，以迫使第一鎖定特征和第二鎖定特征彼此分開(kāi)。

在一些方面，第一鎖定特征和第二鎖定特征包括滾子軸承。

在一些方面，第一鎖定特征和第二鎖定特征包括楔入結(jié)構(gòu)。

在一些方面，凸輪移相系統(tǒng)還包括被連接到第一部件的螺旋桿。

在一些方面，致動(dòng)機(jī)構(gòu)被連接到螺旋桿，并被配置成給螺旋桿直接施加輸入位移。

在一些方面，螺旋桿包括限定螺旋部分的多個(gè)鍵，螺旋部分被配置成被容納在第一部件上的多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)內(nèi)并與其相互作用，多個(gè)鍵的螺旋部分與多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)之間的相互作用使得第一部件響應(yīng)于輸入位移而沿所期望的方向旋轉(zhuǎn)。

在一些方面，凸輪移相系統(tǒng)還包括被固定到第三部件并被連接到螺旋桿的端板，螺旋桿與端板之間的連接鎖定了螺旋桿相對(duì)于端板的旋轉(zhuǎn)位置。

在一些方面，凸輪移相系統(tǒng)還包括圍繞第二部件的中心輪轂被接納的第二部件套筒。

在一些方面，凸輪移相系統(tǒng)還包括被接納在第三部件內(nèi)并與第三部件的內(nèi)表面接合的第三部件套筒。

在一些方面，凸輪移相系統(tǒng)還包括復(fù)位彈簧，該復(fù)位彈簧被配置成在輸入位移被移除時(shí)將第二部件返回初始旋轉(zhuǎn)位置。

附圖說(shuō)明

圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)的底部、正面、左側(cè)等視圖。

圖2是圖1的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)分解等視圖。

圖3是帶有透明的凸輪移相系統(tǒng)的蓋的圖1的凸輪移相系統(tǒng)的正視圖。

圖4是圖2的凸輪移相系統(tǒng)的鏈輪輪轂沿剖面線4-4的剖視圖。

圖5是圖1的凸輪移相系統(tǒng)的搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子的頂部、正面、左側(cè)等視圖。

圖6是圖1的凸輪移相系統(tǒng)的輻架式轉(zhuǎn)子和多個(gè)鎖定組件的頂部、正面、左側(cè)分解等視圖。

圖7是帶有多個(gè)已被組裝的鎖定組件的圖1的凸輪移相系統(tǒng)的輻架式轉(zhuǎn)子和多個(gè)鎖定組件的正視圖。

圖8是帶有楔入特征的第一和第二鎖定特征的圖1的凸輪移相系統(tǒng)的正視圖。

圖9是圖1的凸輪移相系統(tǒng)沿線9-9的剖視圖。

圖10A是帶有透明的凸輪移相系統(tǒng)蓋且凸輪移相系統(tǒng)處于鎖定狀態(tài)的圖1的凸輪移相系統(tǒng)的正視圖。

圖10B是帶有透明的凸輪移相系統(tǒng)蓋的圖1的凸輪移相系統(tǒng)的正視圖，并展示了搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子響應(yīng)于輻架式轉(zhuǎn)子的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的初始順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

圖10C是帶有透明的凸輪移相系統(tǒng)蓋的圖1的凸輪移相系統(tǒng)的正視圖，并展示了搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子響應(yīng)于輻架式轉(zhuǎn)子的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的進(jìn)一步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。

圖10D是帶有透明的凸輪移相系統(tǒng)蓋的圖1的凸輪移相系統(tǒng)的正視圖，且凸輪移相系統(tǒng)在搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子響應(yīng)于輻架式轉(zhuǎn)子的順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的順時(shí)針旋轉(zhuǎn)之后處于鎖定狀態(tài)。

圖11是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)的底部、背面、左側(cè)等視圖。

圖12是圖11的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、背面、左側(cè)分解等視圖。

圖13是圖11的凸輪移相系統(tǒng)沿線13-13的剖視圖。

圖14是圖11的凸輪移相系統(tǒng)的搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子的頂部、背面、左側(cè)等視圖。

圖15是圖11的凸輪移相系統(tǒng)的搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子的背視圖。

圖16是圖11的凸輪移相系統(tǒng)的輻架式轉(zhuǎn)子和多個(gè)鎖定組件的頂部、背面、左側(cè)分解視圖。

圖17是帶有被組裝的多個(gè)鎖定組件的圖11的凸輪移相系統(tǒng)的輻架式轉(zhuǎn)子和多個(gè)鎖定組件的背視圖。

圖18是圖11的凸輪移相系統(tǒng)的輻架式轉(zhuǎn)子、螺旋桿和端板的頂部、正面、右側(cè)分解等視圖。

圖19是帶有凸輪移相系統(tǒng)的透明端板的圖11的凸輪移相系統(tǒng)的背視圖。

圖20是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)的底部、正面、左側(cè)等視圖。

圖21是圖20的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)分解等視圖。

圖22是圖20的凸輪移相系統(tǒng)的正視圖。

圖23是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)的底部、正面、左側(cè)等視圖。

圖24是圖23的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)分解等視圖。

圖25是圖23的凸輪移相系統(tǒng)的正視圖。

圖26是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)等視圖。

圖27是圖26的凸輪移相系統(tǒng)的局部剖視圖，以截面圖形式被示出的鏈輪輪轂以示出布置在其中的各部件。

圖28是圖26的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)分解等視圖。

圖29是圖26的凸輪移相系統(tǒng)沿線29-29的剖視圖。

圖30是圖29的剖視圖的放大局部，示出了處于解鎖位置的鎖定特征。

圖31是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的帶有透明鏈輪輪轂的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)等視圖。

圖32是圖31的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)分解等視圖。

圖33是圖31的凸輪移相系統(tǒng)沿線33-33的剖視圖。

圖34是根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)等視圖。

圖35是圖34的凸輪移相系統(tǒng)的頂部、正面、左側(cè)分解等視圖。

圖36是圖34的凸輪移相系統(tǒng)沿線36-36的剖視圖。

圖37是帶有鏈輪輪轂的透明后壁的圖34的凸輪移相系統(tǒng)的背視圖。

圖38是展示了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案用于改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的步驟的流程圖。

圖39是展示了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方案用于改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的步驟的流程圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的任意實(shí)施例被詳細(xì)描述之前，應(yīng)當(dāng)明白本發(fā)明的應(yīng)用不限于在下面的描述中所給出的或者在附圖中被展示的結(jié)構(gòu)和布置的細(xì)節(jié)。本發(fā)明能是其它實(shí)施例并以多種方式被實(shí)施或執(zhí)行。還應(yīng)當(dāng)明白，在本文中被使用的詞組和術(shù)語(yǔ)是為了描述且不應(yīng)當(dāng)被視為限制?！鞍薄ⅰ鞍ā被颉熬哂小币约八鼈兊淖冃驮诒疚闹械氖褂靡馕吨w在后面所列出的事項(xiàng)及其等同物，以及其它事項(xiàng)。除非另有說(shuō)明或限制，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“連接”、“支撐”、以及“聯(lián)接”及它們的變型被廣泛地使用且涵蓋直接和間接的安裝、連接、支撐、以及聯(lián)接。此外，“連接”和“聯(lián)接”不限于物理的或機(jī)械的連接和聯(lián)接。

以下討論被給出，從而使本領(lǐng)域技術(shù)人員能制造和使用本發(fā)明的實(shí)施例。對(duì)圖示實(shí)施例的多種改動(dòng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的，在不脫離本發(fā)明實(shí)施例的前提下本文中的基本原理能被應(yīng)用于其它實(shí)施例和應(yīng)用。因此，本發(fā)明的實(shí)施例不限于圖示的實(shí)施例，而是由與本文中所公開(kāi)的原理和特征相容的最寬范圍所限定。下面的詳細(xì)描述參考附圖被閱讀，其中不同附圖中的相同元素具有相同的附圖標(biāo)記。這些不必須是按比例的附圖描繪了被給定的實(shí)施例且不意味著限制本發(fā)明的實(shí)施例的范圍。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白本文中所提供的示例具有很多有用的替換并落入本發(fā)明的實(shí)施例的范圍內(nèi)。

本文中所描述的系統(tǒng)和方法能獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖的幅度改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系(即，凸輪移相)。如將被描述那樣，所述系統(tǒng)和方法提供一種利用使被連接到凸輪軸或曲軸的第二部件跟隨第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的機(jī)構(gòu)而使第一部件的旋轉(zhuǎn)位置被精確控制的解決方案。

圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例被配置成被連接到內(nèi)燃機(jī)(未示出)的凸輪軸(未示出)的凸輪移相系統(tǒng)10。如圖1-3所示，凸輪移相系統(tǒng)10包括鏈輪輪轂12、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14、加載彈簧16、輻架式轉(zhuǎn)子18、多個(gè)鎖定組件20、以及蓋22。鏈輪輪轂12、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14、輻架式轉(zhuǎn)子18、和蓋22在被組裝時(shí)可共享同一根中心軸線25。鏈輪輪轂12包括被布置在其外徑上的齒輪23，能被連接到發(fā)動(dòng)機(jī)(未示出)的曲軸(未示出)，例如通過(guò)皮帶、鏈條、或齒輪傳動(dòng)裝置。這能驅(qū)動(dòng)鏈輪輪轂12以一個(gè)與曲軸的速度成比例的速度旋轉(zhuǎn)。

鏈輪輪轂12包括內(nèi)表面24和前表面30。內(nèi)表面24限定了多個(gè)切口26，每個(gè)切口被配置成接納對(duì)應(yīng)的輪轂插件28。圖示的鏈輪輪轂12的內(nèi)表面24包括圍繞內(nèi)表面24以大約120度的間隔沿周向地布置的三個(gè)切口26。在其它實(shí)施例中，鏈輪輪轂12的內(nèi)表面24可以包括多于或少于三個(gè)切口26，和/或切口26可以圍繞內(nèi)表面24按照需求以任意間隔沿周向地布置。鏈輪輪轂12的前表面30包括被配置成接納用于將蓋22附接到鏈輪輪轂12的緊固元件的多個(gè)孔33。

蓋22包括多個(gè)蓋孔60和中心孔62。多個(gè)蓋孔60的每一個(gè)被布置以與鏈輪輪轂12的前表面30上對(duì)應(yīng)的孔33對(duì)準(zhǔn)。中心孔62被配置成使得能觸及輻架式轉(zhuǎn)子18，如下面所述那樣。

如將被描述那樣，凸輪移相系統(tǒng)10的方案被配置成使得輻架式轉(zhuǎn)子18相對(duì)于鏈輪輪轂12旋轉(zhuǎn)。在另一個(gè)實(shí)施例中，凸輪移相系統(tǒng)10可以被配置成使得輻架式轉(zhuǎn)子18相對(duì)于搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14旋轉(zhuǎn)。例如，多個(gè)切口26中的分別被配置成接納對(duì)應(yīng)的輪轂插件28，這些切口可以被布置在搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14上，從而實(shí)現(xiàn)輻架式轉(zhuǎn)子18關(guān)于搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)。

輪轂插件28可都包括螺旋結(jié)構(gòu)32。在圖示的非限制性示例中，螺旋結(jié)構(gòu)32是被傾斜地形成在輪轂插件28上的凹槽的形式。即，如圖4中所示，螺旋結(jié)構(gòu)32可分別限定形成在對(duì)應(yīng)的螺旋結(jié)構(gòu)32的中心線和由前表面30所定義的平面之間的角度A。在一些實(shí)施例中，角度A在大約0度到大約90度之間。應(yīng)當(dāng)理解，角度A的大小能控制輻架式轉(zhuǎn)子18響應(yīng)于軸向位移的旋轉(zhuǎn)幅度。即，角度A能控制輻架式轉(zhuǎn)子18針對(duì)給定的軸向輸入位移而相對(duì)于鏈輪輪轂12轉(zhuǎn)動(dòng)多少度。因此，角度A可以依據(jù)用途和輻架式轉(zhuǎn)子18相對(duì)于搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子12的所需旋轉(zhuǎn)幅度來(lái)進(jìn)行改變。

參見(jiàn)圖5，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14被配置成通過(guò)一個(gè)或多個(gè)凸輪連接孔34被緊固到內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸(未示出)。凸輪連接孔34被布置在搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的前表面36上。圖示的搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14包括三個(gè)連接孔34，但是在其它實(shí)施例中，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14可以包括多于或少于三個(gè)連接孔34。在另一個(gè)實(shí)施例中，凸輪連接孔34可以被布置在鏈輪輪轂12上。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的是，鏈輪輪轂12、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14、凸輪軸、以及曲軸的相對(duì)連接的替代方案是可能的。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，齒輪23可以被連接到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14，而凸輪軸可以被連接到鏈輪輪轂12。搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14包括被居中地布置在前表面36上中心凹坑37。中心凹坑39被配置成在組裝凸輪移相系統(tǒng)10時(shí)接納加載彈簧16。

多個(gè)傾斜的楔形構(gòu)件38從搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的前表面36的周界基本垂直地伸出。傾斜的楔形構(gòu)件38分別包括被配置成接合鎖定組件20中的對(duì)應(yīng)之一的基本平坦的表面40，以及可限定弧形的且被配置成接合輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44的內(nèi)表面42。圖示的搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14包括圍繞前表面36的周界以大約120度的間距沿周向布置的三個(gè)傾斜的楔形構(gòu)件38。在其它實(shí)施例中，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14可以包括多于或少于三個(gè)傾斜的楔形構(gòu)件38，和/或有角的楔形構(gòu)件38可以圍繞前表面36的周界按照需求以任意間隔沿周向布置。當(dāng)組裝凸輪移相系統(tǒng)10時(shí)，如圖3中所示，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14被配置成響應(yīng)于施加給輻架式轉(zhuǎn)子18的軸向位移而相對(duì)于鏈輪輪轂12轉(zhuǎn)動(dòng)，如將在下面所詳細(xì)描述那樣。

如圖6和7所示，輻架式轉(zhuǎn)子18包括中心輪轂44和圍繞中心輪轂44沿周向布置的多個(gè)鎖定接合構(gòu)件46。每個(gè)鎖定接合構(gòu)件46通過(guò)延伸構(gòu)件48從中心輪轂44伸出。如圖2和3所示，鎖定接合構(gòu)件46可圍繞中心輪轂44周向地隔開(kāi)，從而在相鄰的各鎖定接合結(jié)構(gòu)46之間能存在間隙。每個(gè)間隙被定尺寸，從而使鎖定組件20中的對(duì)應(yīng)之一能被布置在間隙中，如圖3和7所示。

每個(gè)鎖定接合構(gòu)件46可限定一種大致弧形，從而大致地符合由鏈輪輪轂12的內(nèi)表面24所限定的形狀。每個(gè)鎖定接合構(gòu)件46包括從支承接合構(gòu)件46的外表面56伸出的突起54。當(dāng)組裝凸輪移相系統(tǒng)10時(shí)，每個(gè)突起54可接納在輪轂插件28中的對(duì)應(yīng)之一的對(duì)應(yīng)螺旋結(jié)構(gòu)32內(nèi)。螺旋結(jié)構(gòu)32和突起54能協(xié)作，從而響應(yīng)于軸向位移實(shí)現(xiàn)輻架式轉(zhuǎn)子18相對(duì)于鏈輪輪轂12的旋轉(zhuǎn)。應(yīng)當(dāng)知道，其它方案也可能實(shí)現(xiàn)輻架式轉(zhuǎn)子18相對(duì)于鏈輪輪轂12的旋轉(zhuǎn)。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，球軸承可以被接納在螺旋結(jié)構(gòu)32內(nèi)。

輻架式轉(zhuǎn)子18包括從中心輪轂44伸出的三個(gè)鎖定接合構(gòu)件46，這些鎖定接合構(gòu)件以大約120度的間隔圍繞輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44沿周向布置。在其它實(shí)施例中，輻架式轉(zhuǎn)子18可以包括多于或少于三個(gè)鎖定接合構(gòu)件46，和/或鎖定接合構(gòu)件46可以按照需求以任意間隔沿周向布置。

每個(gè)鎖定組件20包括第一鎖定特征50、第二鎖定特征52、以及與第一和第二鎖定特征50和52中的對(duì)應(yīng)之一相接合的對(duì)應(yīng)鎖定特征支承件53。第一鎖定特征50和第二鎖定特征52能通過(guò)一個(gè)或多個(gè)偏壓構(gòu)件58被強(qiáng)制分開(kāi)。偏壓構(gòu)件58能被布置在對(duì)應(yīng)各對(duì)鎖定特征支承件53之間并與之相接合，由此迫使第一和第二鎖定特征50和52彼此分開(kāi)。每個(gè)圖示的鎖定組件20包括兩個(gè)彈簧形式的偏壓構(gòu)件58。在其它實(shí)施例中，鎖定組件20可以包括多于或少于兩個(gè)偏壓構(gòu)件58，和/或偏壓構(gòu)件58可以按照需求是能迫使第一鎖定特征50和第二鎖定特征52彼此分開(kāi)的任何可行的機(jī)械連接件的形式。

鎖定特征支承件53分別包括與偏壓構(gòu)件58相接合的大致平坦的表面55以及基本貼合的表面57。圖示的第一和第二鎖定特征50和52是圓滾子軸承的形式。因此，鎖定特征支承件53的基本貼合表面57大致限定了圓形或半圓形。應(yīng)當(dāng)明白，第一和第二鎖定特征50和52可以限定能將搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14鎖住的任意形狀。還應(yīng)當(dāng)明白，除軸承之外，第一和第二鎖定特征50和52的替代機(jī)構(gòu)是可能的。例如，如圖8中所示，第一和第二鎖定特征50和52可以是楔形結(jié)構(gòu)的形式。

如圖9中所示，致動(dòng)機(jī)構(gòu)64被配置成通過(guò)蓋22的中心孔62接合輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44。致動(dòng)機(jī)構(gòu)64可被配置成沿基本垂直于由鏈輪輪轂12的前表面30所限定的平面的方向給輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44施加力。即，致動(dòng)機(jī)構(gòu)64可被配置成沿著平行于中心軸線25的方向或沿中心軸線25給輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44施加軸向力。致動(dòng)機(jī)構(gòu)64可以是線性致動(dòng)器、機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置、液壓致動(dòng)的致動(dòng)元件、或任何可行的能給輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44提供軸向力和/或位移的機(jī)構(gòu)。在操作中，如下面所述，致動(dòng)機(jī)構(gòu)64可被配置成給輻架式轉(zhuǎn)子18施加軸向力，從而實(shí)現(xiàn)輻架式轉(zhuǎn)子18的已知軸向位移，這對(duì)應(yīng)于輻架式轉(zhuǎn)子18的已知的所需旋轉(zhuǎn)位移。在其它實(shí)施例中，致動(dòng)機(jī)構(gòu)64可以被配置成利用螺線管、液壓、或旋轉(zhuǎn)式螺線管給輻架式轉(zhuǎn)子18提供旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩。致動(dòng)機(jī)構(gòu)64能被內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)控制和驅(qū)動(dòng)。

加載彈簧16被布置在搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14和輻架式轉(zhuǎn)子18之間，在搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的中心凹坑37和輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44內(nèi)的中心腔65之間。加載彈簧16被配置成一旦致動(dòng)機(jī)構(gòu)64所施加的作用力或位移被撤除之后將輻架式轉(zhuǎn)子18返回到起始位置。在一些實(shí)施例中，加載彈簧16是線性彈簧的形式。在其它實(shí)施例中，加載彈簧16是旋轉(zhuǎn)彈簧的形式。應(yīng)當(dāng)明白，在一些實(shí)施例中，加載彈簧16可能不被包含在凸輪移相系統(tǒng)10中，如果致動(dòng)機(jī)構(gòu)64被配置成沿著中心軸線25軸向地推動(dòng)和拉動(dòng)輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44的話。

凸輪移相系統(tǒng)10的操作將參考圖1-10D被描述。應(yīng)當(dāng)理解，為了便于展示，鎖定特征支承件53和偏壓構(gòu)件58在圖10A-10D中是透明的。如之前所述，鏈輪輪轂12被連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸。內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸被緊固到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14。因此，凸輪軸和曲軸能被連接從而通過(guò)凸輪移相系統(tǒng)10一起轉(zhuǎn)動(dòng)。凸輪軸被配置成在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間致動(dòng)一個(gè)或多個(gè)進(jìn)氣閥和/或一個(gè)或多個(gè)排氣閥。在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行期間，凸輪移相系統(tǒng)10被用于改變凸輪軸相對(duì)于曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，進(jìn)而改變進(jìn)氣和/或排氣閥何時(shí)進(jìn)行開(kāi)閉。改變凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系能被用于在給定操作條件下減少發(fā)動(dòng)機(jī)排放和/或提高發(fā)動(dòng)機(jī)效率。

當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)正在運(yùn)行且不需要調(diào)整凸輪軸的旋轉(zhuǎn)時(shí)，凸輪移相系統(tǒng)10可鎖定鏈輪輪轂12和搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，由此鎖定凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。在該鎖定狀態(tài)下，如圖10A所示，第一鎖定特征50和第二鎖定特征52通過(guò)偏壓構(gòu)件58被彼此遠(yuǎn)離地完全伸開(kāi)，，所以每一對(duì)第一和第二鎖定特征50和52被楔入到多個(gè)傾斜的楔形構(gòu)件38中的對(duì)應(yīng)之一和鏈輪輪轂12的內(nèi)表面24之間。這種楔入能相對(duì)于鏈輪輪轂12鎖定搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的傾斜楔形構(gòu)件38，或者限制搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的傾斜楔形構(gòu)件38相對(duì)于鏈輪輪轂12的位移(即，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的旋轉(zhuǎn)位置關(guān)于鏈輪輪轂12被鎖定)。所以，當(dāng)凸輪移相系統(tǒng)10處于鎖定狀態(tài)時(shí)，凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系沒(méi)有被改變。

如果凸輪軸被要求相對(duì)于曲軸提前或推遲進(jìn)氣和/或排氣閥的正時(shí)，致動(dòng)機(jī)構(gòu)64受ECM的命令在輻架式轉(zhuǎn)子18的中心輪轂44上沿所需方向提供軸向位移。由致動(dòng)機(jī)構(gòu)64提供的軸向位移能致使鎖定接合構(gòu)件46的突起54沿輪轂插件28的螺旋結(jié)構(gòu)32移位。因?yàn)槁菪Y(jié)構(gòu)32關(guān)于鏈輪輪轂12的前表面30傾斜，所以突起54沿螺旋結(jié)構(gòu)32的位移引起輻架式轉(zhuǎn)子18順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)已知的量(根據(jù)它是否被要求提前或推遲由凸輪軸控制的閥門(mén)(氣門(mén))事件)。

一旦致動(dòng)機(jī)構(gòu)64施加軸向位移，輻架式轉(zhuǎn)子18能基于閥門(mén)(氣門(mén))事件被要求提前或推遲的程度而被轉(zhuǎn)動(dòng)期望的量。當(dāng)輻架式轉(zhuǎn)子18轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輻架式轉(zhuǎn)子18的鎖定接合構(gòu)件46推動(dòng)第一鎖定特征50或第二鎖定特征52中的一個(gè)脫離鎖定位置或受約束位置，而第一鎖定特征50或第二鎖定特征52的另一個(gè)保持在鎖定位置。例如，如圖10B所示，輻架式轉(zhuǎn)子18從鎖定狀態(tài)(圖10A)被順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)所需的旋轉(zhuǎn)量。輻架式轉(zhuǎn)子18的這種旋轉(zhuǎn)能與第一鎖定特征50配合并順時(shí)針將它們旋轉(zhuǎn)移位到解鎖位置。同時(shí)，第二鎖定特征52可以不被旋轉(zhuǎn)移位并保持在鎖定位置。

第一鎖定特征50的解鎖使搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14沿輻架式轉(zhuǎn)子18轉(zhuǎn)動(dòng)的相同旋轉(zhuǎn)方向旋轉(zhuǎn)。同時(shí)，第二鎖定特征52的鎖定位置可防止搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14沿輻架式轉(zhuǎn)子18曾被轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反的方向旋轉(zhuǎn)。因此，在圖10A-10D的非限制實(shí)施例中，第一鎖定特征50的解鎖位置使搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，而第二鎖定特征52的鎖定位置可防止搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。這能使凸輪移相系統(tǒng)10在發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)從凸輪軸所發(fā)出的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖獲取能量，從而轉(zhuǎn)動(dòng)搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14以使得它獨(dú)立于凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖的幅度而跟隨輻架式轉(zhuǎn)子18。即，在圖10A-10D的非限制實(shí)施例中，由于第二鎖定特征52的鎖定位置，沿逆時(shí)針?lè)较蚴┘咏o搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖將不會(huì)使搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14旋轉(zhuǎn)移位。反之，由于第一鎖定特征50的解鎖位置，施加給搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14的順時(shí)針凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖將相對(duì)于鏈輪輪轂12轉(zhuǎn)動(dòng)搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14，從而跟隨輻架式轉(zhuǎn)子18。

因?yàn)橥馆嗈D(zhuǎn)矩脈沖沿順時(shí)針?lè)较虮皇┘咏o搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14和第二鎖定特征52能沿順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)地移位，如圖10B到10C所示。一旦順時(shí)針凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖消失，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14處于新的旋轉(zhuǎn)位置(圖10C)，此時(shí)第二鎖定特征52再次鎖定搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14，直到下一個(gè)順時(shí)針?lè)较虻耐馆嗈D(zhuǎn)矩脈沖被施加給搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14。這個(gè)過(guò)程能一直持續(xù)到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子最終充分地旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，從而使第一鎖定特征50返回到鎖定位置，如圖10D所示。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，第一和第二鎖定特征50和52都處于鎖定位置，且凸輪移相系統(tǒng)10可返回到鎖定狀態(tài)。然后，輻架式轉(zhuǎn)子18保持它的旋轉(zhuǎn)位置(直到它被再次命令改變凸輪軸相對(duì)于曲軸的旋轉(zhuǎn)關(guān)系)，從而保證第一鎖定特征50和第二鎖定特征52保持被鎖定，由此鎖定搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14相對(duì)于鏈輪輪轂12的角位置。應(yīng)當(dāng)理解，對(duì)于輻架式轉(zhuǎn)子18的逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)而言，以上被描述的過(guò)程將反過(guò)來(lái)進(jìn)行。

在所述移相過(guò)程期間所發(fā)生的搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14關(guān)于鏈輪輪轂12的旋轉(zhuǎn)，如圖10A-10D所示，能改變凸輪軸和鏈輪輪轂12之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系，這同時(shí)改變了凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。如之前所述，輻架式轉(zhuǎn)子18針對(duì)致動(dòng)機(jī)構(gòu)64所提供的給定軸向位移所實(shí)現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)量基于螺旋結(jié)構(gòu)32的幾何形狀是已知的。另外，輻架式轉(zhuǎn)子18在給定位移下的轉(zhuǎn)動(dòng)速度、或角速度也是已知的。另外，凸輪移相系統(tǒng)10的設(shè)計(jì)能可使搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14僅被允許沿與輻架式轉(zhuǎn)子18的相同方向旋轉(zhuǎn)。因此，在發(fā)動(dòng)機(jī)操作期間，凸輪移相系統(tǒng)10能獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖的方向和幅度來(lái)改變凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。同樣地，凸輪移相系統(tǒng)10不需要不斷地循環(huán)以達(dá)到所需的旋轉(zhuǎn)位置(即，凸輪軸和曲軸之間期望的旋轉(zhuǎn)差)，因?yàn)閾u臺(tái)式轉(zhuǎn)子14被約束以跟隨輻架式轉(zhuǎn)子18到達(dá)所需位置。因此，獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖幅度，本發(fā)明提供利用使被連接到凸輪軸或曲軸的第二部件(例如，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14)跟隨第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的機(jī)構(gòu)精確地控制第一部件(例如，輻架式轉(zhuǎn)子18)的旋轉(zhuǎn)位置的系統(tǒng)和方法，從而改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白，利用使被連接到凸輪軸或曲軸的第二部件跟隨第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的機(jī)構(gòu)提供對(duì)第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的精確控制的替代設(shè)計(jì)和配置是可能的。例如，圖11-15示出了根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例被配置成被連接到內(nèi)燃機(jī)(未示出)的凸輪軸(未示出)的凸輪移相系統(tǒng)100。如圖11-13所示，凸輪移相系統(tǒng)100包括鏈輪輪轂102、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104、輻架式轉(zhuǎn)子106、螺旋桿108、以及端板110。鏈輪輪轂102、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104、輻架式轉(zhuǎn)子106、螺旋桿108以及端板110在進(jìn)行組裝時(shí)共享相同的中心軸線111。鏈輪輪轂102包括齒輪112和鏈輪套筒114。齒輪112被連接到鏈輪輪轂102的外徑，齒輪112能被連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸(未示出)。這能驅(qū)動(dòng)鏈輪輪轂102以與曲軸相同的速度旋轉(zhuǎn)。鏈輪套筒114限定了大致環(huán)形形狀，并被配置成被容納在鏈輪輪轂102內(nèi)。在進(jìn)行組裝時(shí)，如圖13所示，鏈輪套筒114被定尺寸以被鏈輪輪轂102的內(nèi)表面116容納且接合。給鏈輪輪轂102添加鏈輪套筒114可以提高鏈輪輪轂102的耐久性和可制造性。具體地，鏈輪套筒114能具有更簡(jiǎn)單的幾何形狀，所以能被制造成具有更大的容差，而材料特性也更穩(wěn)固。

參見(jiàn)圖11-13，凸輪移相系統(tǒng)10包括第一軸承環(huán)118和第二軸承環(huán)120，它們分別都被配置成減少輻架式轉(zhuǎn)子106和端板110之間以及輻架式轉(zhuǎn)子106和搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104之間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)期間的摩擦。第一和第二環(huán)軸承118和120分別限定大致環(huán)形的形狀。在進(jìn)行組裝時(shí)，第一軸承環(huán)118被定尺寸以被容納在端板110和輻架式轉(zhuǎn)子106之間，第二軸承環(huán)120被定尺寸以被容納在輻架式轉(zhuǎn)子106和搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104之間，如圖13所示。

平衡彈簧122被連接在鏈輪輪轂102和搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104之間。圖示的平衡彈簧122是旋轉(zhuǎn)彈簧的形式，但是在其它實(shí)施例中，平衡彈簧122可以是其它彈簧裝置的形式。如之前參考凸輪移相系統(tǒng)10所描述的，凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖能被獲取以實(shí)現(xiàn)凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系被改變。在一些應(yīng)用中，這些凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖可以在幅度方面不關(guān)于零值對(duì)稱(chēng)。例如，如果凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖被模擬為正弦信號(hào)，在一些應(yīng)用中，正弦波在幅度上可以不關(guān)于零值對(duì)稱(chēng)。平衡彈簧122被配置成給被獲取的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖提供補(bǔ)償，使脈沖的幅度以零值為中點(diǎn)。在凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖的幅度關(guān)于零值對(duì)稱(chēng)的其它應(yīng)用中，平衡彈簧122可以不被需要。

致動(dòng)機(jī)構(gòu)124被配置成接合螺旋桿108。致動(dòng)機(jī)構(gòu)124被配置成沿著平行于中心軸線111的方向或者沿著中心軸線給螺旋桿108施加軸向力。致動(dòng)機(jī)構(gòu)124可以是線性致動(dòng)器、機(jī)械聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液力致動(dòng)的致動(dòng)元件、或者任何能給螺旋桿108提供軸向力和/或位移的可行機(jī)構(gòu)。即，致動(dòng)機(jī)構(gòu)124被配置成軸向地移動(dòng)螺旋桿108到已知位置，該位置對(duì)應(yīng)于輻架式轉(zhuǎn)子106的所需旋轉(zhuǎn)位移。致動(dòng)機(jī)構(gòu)124由內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)控制模塊(ECM)控制和供電。

搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104包括中心輪轂126和被配置成圍繞中心輪轂126被接納的搖臺(tái)套筒128。搖臺(tái)套筒128包括被布置在內(nèi)表面132上的多個(gè)槽130。圖示的搖臺(tái)套筒128包括圍繞內(nèi)表面132以大約60度的間隔沿周向布置的六個(gè)槽130。在其它實(shí)施例中，搖臺(tái)套筒128包括圍繞內(nèi)表面132按照需求以任意間隔沿周向布置的多于或少于六個(gè)槽130。多個(gè)槽130中的每個(gè)可分別限定沿著內(nèi)表面132軸向延伸的徑向凹坑。多個(gè)槽130中的每個(gè)可分別限定被定尺寸為接納中心輪轂126上的多個(gè)凸舌134中的對(duì)應(yīng)之一的基本矩形的形狀。在進(jìn)行組裝時(shí)，如圖13所示，搖臺(tái)套筒128被配置成圍繞中心輪轂118的外表面136被接納，而多個(gè)凸舌134中的每一個(gè)被布置在多個(gè)槽130的對(duì)應(yīng)之一內(nèi)。多個(gè)凸舌134在多個(gè)槽130內(nèi)的布置能將搖臺(tái)套筒128和搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104旋轉(zhuǎn)地互鎖。給搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104增加搖臺(tái)套筒128可以提高搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104的耐久性和可制造性。具體地，搖臺(tái)套筒128具有更簡(jiǎn)單的幾何形狀，所以能被制造成具有更強(qiáng)健的材料特性的更大的容差。

如圖14和15所示，中心輪轂126能限定大致環(huán)形的形狀，并從搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104的前表面138軸向地突出。被布置在外表面136上的多個(gè)凸舌134從外表面136徑向地突出，并圍繞外表面136沿周向布置。圖示的中心輪轂126包括以大約60度的間隔圍繞外表面136沿周向布置的六個(gè)凸舌134。在其它實(shí)施例中，中心輪轂126包括多于或少于六個(gè)按照需要以任意間隔圍繞外表面136沿周向布置的凸舌134。但是，應(yīng)當(dāng)注意，多個(gè)凸舌134的數(shù)量和布置應(yīng)當(dāng)與搖臺(tái)套筒128上的多個(gè)槽130的數(shù)量和布置相對(duì)應(yīng)。

多個(gè)凸舌134中的每個(gè)可分別能沿著外表面124從前表面138軸向地延伸到位于前表面138和中心輪轂126的末端140之間的位置。多個(gè)凸舌134中的每一個(gè)可限定基本矩形的形狀。在其它實(shí)施例中，多個(gè)凸舌134能按照需要定義另一種形狀。安裝板142被布置在由中心輪轂126所限定的內(nèi)孔144內(nèi)。安裝板142包括被配置成實(shí)現(xiàn)凸輪軸被緊固到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104的多個(gè)安裝孔146。

中心輪轂126包括彈簧槽148，該彈簧槽在中心輪轂126上限定了大致矩形的切口。彈簧槽148沿著中心輪轂126從中心輪轂126的末端140軸向地延伸到位于末端140和前表面138之間的位置。彈簧槽148為平衡彈簧122提供接合點(diǎn)，如圖11所示。

參見(jiàn)圖16-18，輻架式轉(zhuǎn)子106包括從輻架式轉(zhuǎn)子106的前表面152軸向向外伸出的中心輪轂150。中心輪轂150包括軸向地延伸穿過(guò)輻架式轉(zhuǎn)子106的內(nèi)孔154。內(nèi)孔154包括圍繞內(nèi)孔154沿周向布置的多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)156。在所示的非限制實(shí)施例中，多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)156分別都在內(nèi)孔154中限定了徑向凹槽，當(dāng)這些凹槽沿著內(nèi)孔154軸向延伸時(shí)限定了螺旋輪廓。所示的螺旋結(jié)構(gòu)156分別都在截面上限定了大致矩形的形狀。

多個(gè)臂158能沿與中心輪轂150相同的方向從前表面152的周界軸向地延伸。多個(gè)臂158圍繞前表面152的周界沿周向布置。圖示的輻架式轉(zhuǎn)子106包括以大約60度的間隔圍繞前表面152的周界被布置的六個(gè)臂158。在其它實(shí)施例中，輻架式轉(zhuǎn)子106可以按照需要包括多于或少于六個(gè)以任意間隔圍繞前表面152的周界沿周向布置的臂158。多個(gè)臂158圍繞前表面152的周界周向地隔開(kāi)，從而使相鄰的臂158之間存在間隙。每個(gè)間隙被定尺寸從而使多個(gè)鎖定組件160的對(duì)應(yīng)之一被布置在其中，如圖17所示。

多個(gè)鎖定組件160中的每個(gè)可包括第一鎖定特征162、第二鎖定特征164、以及與第一和第二鎖定特征162和164中的對(duì)應(yīng)之一相接合的相應(yīng)的鎖定特征支承件166。第一鎖定特征162和第二鎖定特征164被一個(gè)或多個(gè)偏壓構(gòu)件168強(qiáng)制彼此分開(kāi)。圖示的鎖定組件160分別都包括彈簧形式的一個(gè)偏壓構(gòu)件168。在其它實(shí)施例中，多個(gè)鎖定組件160分別都包括多于一個(gè)偏壓構(gòu)件168，和/或偏壓構(gòu)件168是能迫使第一鎖定特征162和第二鎖定特征164彼此分開(kāi)的任何可行的機(jī)械連桿的形式。偏壓構(gòu)件168被布置在對(duì)應(yīng)各對(duì)鎖定特征支承件166之間并與其相接合，由此迫使第一和第二鎖定特征162和164彼此分開(kāi)。

鎖定特征支承件166每個(gè)都包括與偏壓構(gòu)件168接合的大致平坦的表面170以及基本貼合表面172。圖示的第一和第二鎖定特征162和164是圓形滾子軸承的形式。因此，鎖定特征支承件166的基本貼合表面172可限定大致圓形的或半圓形的形狀。應(yīng)當(dāng)理解，第一和第二鎖定特征162和164可以定義能將搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104鎖定的任意形狀。還應(yīng)當(dāng)理解，第一和第二鎖定特征162和164的除軸承之外的替代機(jī)構(gòu)是可能的。例如，第一和第二鎖定特征50和52可以是楔形結(jié)構(gòu)的形式。

具體參見(jiàn)圖18，螺旋桿108可包括從其外表面徑向向外突出的多個(gè)鍵174。多個(gè)鍵174能?chē)@螺旋桿108沿周向連續(xù)布置，從而使螺旋桿108的整個(gè)周緣均勻地分布有多個(gè)鍵174。多個(gè)鍵174能沿著螺旋桿108從第一螺旋端176軸向地延伸到第二螺旋端178。多個(gè)鍵174中的每一個(gè)可限定直線部分180和螺旋部分182。直線部分180可沿著基本上平行于中心軸線111的方向從第一螺旋端176延伸到位于第一螺旋端176和第二螺旋端178之間的位置。螺旋部分182可沿著大致橫向于中心軸線111的方向延伸，從而貼合(順應(yīng)于)輻架式轉(zhuǎn)子106的螺旋結(jié)構(gòu)156所限定的螺旋圖案。螺旋部分182可從直線部分180終止的位置延伸到第二螺旋端178。螺旋部分182可限定由多個(gè)鍵174所限定的徑向厚度方面的階梯變化。圖示的螺旋部分182可限定相比直線部分180所定義的徑向厚度來(lái)說(shuō)增大的徑向厚度。在其它實(shí)施例中，直線部分180和螺旋部分182可限定基本一致的徑向厚度。

端板110可限定大致環(huán)形的形狀，并可包括中心孔184。中心孔184可限定與螺旋桿108的直線部分180相一致的大致鍵形圖案。即，中心孔184可包括多個(gè)徑向向內(nèi)延伸并圍繞中心孔184沿周向布置的鍵形突起186。中心孔184可配置成接納螺旋桿108的直線部分180。在進(jìn)行組裝時(shí)，螺旋桿108的直線部分180延伸穿過(guò)中心孔184，螺旋桿108上的多個(gè)鍵174與中心孔184上的多個(gè)鍵形突起186之間的相互作用能保持螺旋桿108相對(duì)于端板110的一致定向。端板110被配置成被剛性地附接到鏈輪輪轂102，從而使端板110不能相對(duì)于鏈輪輪轂102轉(zhuǎn)動(dòng)。

螺旋桿108的螺旋部分182被配置成被容納在輻架式轉(zhuǎn)子106的螺旋結(jié)構(gòu)156內(nèi)。螺旋桿108的螺旋部分182與輻架式轉(zhuǎn)子106的螺旋結(jié)構(gòu)156之間的相互作用能響應(yīng)于由致動(dòng)機(jī)構(gòu)124施加在螺旋桿108上的軸向位移而使輻架式轉(zhuǎn)子106相對(duì)于鏈輪輪轂102轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)如圖13中所示進(jìn)行組裝時(shí)，輻架式轉(zhuǎn)子106可被約束成它不能軸向地移位。因此，由于螺旋桿108的螺旋部分182與輻架式轉(zhuǎn)子106的螺旋結(jié)構(gòu)156之間的相互作用，響應(yīng)于由致動(dòng)機(jī)構(gòu)124施加在螺旋桿108上的軸向位移，輻架式轉(zhuǎn)子被迫相對(duì)于鏈輪輪轂102轉(zhuǎn)動(dòng)。

凸輪移相系統(tǒng)100的操作類(lèi)似于之前所描述的凸輪移相系統(tǒng)10的操作。凸輪移相系統(tǒng)100的設(shè)計(jì)和配置可以不同于凸輪移相系統(tǒng)10；但是，操作原理仍然相似。即，當(dāng)期望被緊固到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104的凸輪軸和連接到鏈輪輪轂102的曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系被改變時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的ECM能命令致動(dòng)機(jī)構(gòu)124沿期望的方向給螺旋桿108提供軸向位移。當(dāng)信號(hào)被發(fā)送以軸向地移動(dòng)螺旋桿108時(shí)，凸輪移相系統(tǒng)100能從搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104和鏈輪輪轂102之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系被鎖定的鎖定狀態(tài)(圖19)轉(zhuǎn)變到致動(dòng)狀態(tài)。由于螺旋桿108的螺旋部分182與輻架式轉(zhuǎn)子106的螺旋結(jié)構(gòu)156之間的相互作用，響應(yīng)于施加給螺旋桿108的軸向位移，輻架式轉(zhuǎn)子106能根據(jù)軸向位移的方向順時(shí)針或逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。輻架式轉(zhuǎn)子106的轉(zhuǎn)動(dòng)能使輻架式轉(zhuǎn)子106的多個(gè)臂158接合并旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)第一鎖定特征162或第二鎖定特征164之一，由此將第一鎖定特征162或第二鎖定特征164之一解鎖。第一鎖定特征162和第二鎖定特征164中沒(méi)有被多個(gè)臂158所接合的另外一個(gè)仍處于鎖定狀態(tài)。隨著第一鎖定特征162或第二鎖定特征164之一處于解鎖位置，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104能通過(guò)獲取沿與輻架式轉(zhuǎn)子106被轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相同的方向而施加給搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖可旋轉(zhuǎn)地跟隨輻架式轉(zhuǎn)子106。因?yàn)榈谝绘i定特征162或第二鎖定特征164中的另外一個(gè)保持在鎖定位置，沿與輻架式轉(zhuǎn)子106被轉(zhuǎn)動(dòng)的方向相反的方向而施加給搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖將不會(huì)旋轉(zhuǎn)地移動(dòng)搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104。搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104能持續(xù)地獲取凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖，直到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104最終被充分地旋轉(zhuǎn)移位，從而使第一鎖定特征162或第二鎖定特征164中處于解鎖位置的一個(gè)返回到鎖定位置，如圖19所示。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，第一和第二鎖定特征162和164都處于鎖定位置，且凸輪移相系統(tǒng)100可返回到鎖定位置。因此，凸輪移相系統(tǒng)100實(shí)現(xiàn)了將凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系改變了期望的旋轉(zhuǎn)量。

因此，獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖幅度，本發(fā)明提供利用使被連接到凸輪軸或曲軸的第二部件(例如搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子104)跟隨第一部件(例如，輻架式轉(zhuǎn)子106)的旋轉(zhuǎn)位置的機(jī)構(gòu)而精確地控制第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的系統(tǒng)和方法，從而改變內(nèi)燃機(jī)上凸輪軸和曲軸之間的的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解的是，利用使被連接到凸輪軸或曲軸的第二部件跟隨第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的機(jī)構(gòu)提供第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的精確控制的替代設(shè)計(jì)和配置是可行的。例如，在一些實(shí)施例中，凸輪移相系統(tǒng)可不包括端板，因此，螺旋桿可以被允許相對(duì)于鏈輪輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)(當(dāng)它被軸向地移動(dòng)時(shí))。圖20-22示出了根據(jù)本發(fā)明的又一種實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)200的一個(gè)實(shí)施例。凸輪移相系統(tǒng)200包括鏈輪輪轂202、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子204、輻架式轉(zhuǎn)子206、以及螺旋桿208。鏈輪輪轂202被附接到齒輪210，該齒輪被配置成被連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸。鏈輪輪轂202、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子204、輻架式轉(zhuǎn)子206、以及螺旋桿208在進(jìn)行組裝時(shí)能共享共同的中心軸線211。

鏈輪輪轂202可包括圍繞鏈輪輪轂202沿周向布置的多個(gè)斜槽212。多個(gè)斜槽212中的每一個(gè)以相對(duì)于鏈輪輪轂202的前表面214的角度軸向地伸入鏈輪輪轂202內(nèi)。即，角度B被定義在對(duì)應(yīng)斜槽212的中心線和前表面214之間。多個(gè)斜槽212中的每一個(gè)從前表面214以角度B軸向地伸入鏈輪輪轂202，到達(dá)位于前表面214和鏈輪輪轂202的后表面216之間的位置。圖示的鏈輪輪轂202可包括圍繞鏈輪輪轂202以大約120度的間隔沿周向布置的三個(gè)斜槽212。在其它實(shí)施例中，鏈輪輪轂202包括多于或少于三個(gè)、圍繞鏈輪輪轂202以任意間隔沿周向布置的斜槽212。

搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子204可包括從搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子204的前表面220軸向延伸的多個(gè)傾斜的楔形構(gòu)件218。多個(gè)傾斜的楔形構(gòu)件218類(lèi)似于之前關(guān)于凸輪移相系統(tǒng)10所描述的傾斜的楔形構(gòu)件38。

輻架式轉(zhuǎn)子206可包括大致環(huán)形的形狀，并可包括從輻架式轉(zhuǎn)子206的前表面224軸向地延伸的多個(gè)臂222。多個(gè)臂222圍繞前表面224沿周向布置。圖示的輻架式轉(zhuǎn)子206包括以大約120度的間隔圍繞前表面224被布置的三個(gè)臂222。在其它實(shí)施例中，輻架式轉(zhuǎn)子206可以包括多于或少于三個(gè)以任意間隔圍繞前表面224的周界沿周向布置的臂222。多個(gè)臂222可圍繞前表面224周向地隔開(kāi)，從而使相鄰的臂222之間存在間隙。每個(gè)間隙被定尺寸從而使對(duì)應(yīng)的鎖定組件225能被布置在其中。能被布置在輻架式轉(zhuǎn)子208的相鄰的各臂222之間的間隙內(nèi)的鎖定組件可以類(lèi)似于之前所描述的鎖定組件20和160。替代地，鎖定組件可以包括類(lèi)似于圖8中所示的楔形結(jié)構(gòu)。

多個(gè)臂222中的每一個(gè)包括螺旋結(jié)構(gòu)226。圖示的螺旋結(jié)構(gòu)225是軸向伸入臂222內(nèi)的螺旋槽的形式。螺旋結(jié)構(gòu)226可形成在輻架式轉(zhuǎn)子206上，從而在進(jìn)行組裝時(shí)使螺旋結(jié)構(gòu)226橫向于鏈輪輪轂202的斜槽212被布置。

螺旋桿208可包括中心輪轂228和從中心輪轂228的外周徑向向外伸出的多個(gè)柱230。圖示的螺旋桿208包括以大約120度的間隔圍繞中心輪轂228的外周被布置的三個(gè)柱230。在其它實(shí)施例中，螺旋桿208可以包括多于或少于三個(gè)以任意間隔圍繞中心輪轂228的外周被周向布置的柱230。在進(jìn)行組裝時(shí)，多個(gè)柱230中的每一個(gè)穿過(guò)輻架式轉(zhuǎn)子208的多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)226中的對(duì)應(yīng)一個(gè)以及鏈輪輪轂202的多個(gè)斜槽212中的對(duì)應(yīng)一個(gè)。這能連接螺旋桿208、輻架式轉(zhuǎn)子206和鏈輪輪轂202，從而在軸向力被施加給螺旋桿208時(shí)(例如，通過(guò)被連接的致動(dòng)機(jī)構(gòu))使輻架式轉(zhuǎn)子206能相對(duì)于鏈輪輪轂202轉(zhuǎn)動(dòng)。

凸輪移相系統(tǒng)200的操作類(lèi)似于之前所描述的凸輪移相系統(tǒng)10和100，和凸輪移相系統(tǒng)100不同的是：當(dāng)螺旋桿208被軸向移動(dòng)時(shí)(例如通過(guò)相連的致動(dòng)機(jī)構(gòu))它能相對(duì)于鏈輪輪轂202轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖幅度，本發(fā)明提供利用使被連接到凸輪軸或曲軸的第二部件(例如，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子204)跟隨第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的機(jī)構(gòu)來(lái)精確地控制第一部件(例如，輻架式轉(zhuǎn)子206)的旋轉(zhuǎn)位置的系統(tǒng)和方法，從而改變內(nèi)燃機(jī)上凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

圖23-25示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)300。凸輪移相系統(tǒng)300在設(shè)計(jì)和操作時(shí)類(lèi)似于之前所描述的凸輪移相系統(tǒng)200，除了圖23-25中所示或者在下面所描述的內(nèi)容。凸輪移相系統(tǒng)200和凸輪移相系統(tǒng)300之間的相似組件用相同的附圖標(biāo)記表示。

如圖23-25所示，輻架式轉(zhuǎn)子206可包括與多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)226相對(duì)的多個(gè)軸向槽302。多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)226可圍繞鏈輪輪轂202沿周向布置代替多個(gè)斜槽212。每個(gè)軸向槽302沿基本上平行于中心軸線211的方向軸向地伸入輻架式轉(zhuǎn)子206。每個(gè)斜槽可從前表面224朝著輻架式轉(zhuǎn)子206的后表面304延伸到位于前表面224和后表面304之間的位置。后表面304可包括圍繞后表面304沿周向布置的多個(gè)切口306。每個(gè)切口306被定尺寸以接納對(duì)應(yīng)的鎖定組件308。所述多個(gè)鎖定組件在功能上類(lèi)似于之前所描述的鎖定組件20和160。

這里所描述的鎖定組件(例如鎖定組件20和/或160)能通過(guò)旋轉(zhuǎn)地或周向地運(yùn)動(dòng)而在鎖定位置和解鎖位置之間切換。但是，應(yīng)當(dāng)明白通過(guò)軸向移動(dòng)在鎖定位置和解鎖位置之間移動(dòng)的鎖定組件落入本發(fā)明的范圍內(nèi)。例如，圖26-30示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)400。如圖26-29所示，凸輪移相系統(tǒng)400包括可鏈輪輪轂402、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404、輻架式轉(zhuǎn)子406和多個(gè)第一與第二鎖定楔408和410。鏈輪輪轂402、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404、以及輻架式轉(zhuǎn)子406在進(jìn)行組裝時(shí)共享共同的中心軸線407。鏈輪輪轂402可配置成例如通過(guò)皮帶、鏈條、或齒輪傳動(dòng)裝置而連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸。

鏈輪輪轂402可限定大致環(huán)形的形狀，并可包括具有平直部分409和錐形部分411的內(nèi)孔(bore，鉆孔/鏜孔)405。內(nèi)孔405的平直部分409可大致平行于中心軸線407被布置。隨著錐形部分411朝著鏈輪輪轂402的第一端412軸向地延伸，內(nèi)孔405的錐形部分411朝著中心軸線407徑向向內(nèi)漸縮。在進(jìn)行組裝時(shí)，多個(gè)第一和第二鎖定楔408和410中的每一個(gè)以接合鏈輪輪轂402的錐形部分411的方式被布置，且可配置成沿著錐形部分411軸向平移，如下面將描述那樣。

搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404可配置成被緊固到內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸。搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404可限定大致環(huán)形的形狀，并可包括圍繞其外周被布置的多個(gè)切口414。多個(gè)切口414中的每一個(gè)被定尺寸成可滑動(dòng)地接納多個(gè)第一鎖定楔408中的對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)第二鎖定楔410中的對(duì)應(yīng)一個(gè)。在操作期間，多個(gè)第一和第二鎖定楔408和411中的每一個(gè)被配置成分別在容納它們的對(duì)應(yīng)一個(gè)切口414內(nèi)軸向地平移。

輻架式轉(zhuǎn)子406可限定大致環(huán)形的形狀，并可包括軸向延伸穿過(guò)輻架式轉(zhuǎn)子406的內(nèi)孔416。內(nèi)孔416可包括圍繞內(nèi)孔416沿周向布置的多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)418。在圖示的非限制例子中，多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)418分別能在內(nèi)孔416上定義徑向凹槽，其在它們沿著內(nèi)孔416軸向延伸時(shí)限定了螺旋輪廓。

輻架式轉(zhuǎn)子406的底表面420可包括圍繞底表面420被周向布置的多個(gè)錐形段422。每個(gè)錐形段422可包括第一錐形表面424、第二錐形表面426、以及被布置在它們之間的平坦表面428。第一錐形表面424和第二錐形表面426中的每個(gè)可朝著輻架式轉(zhuǎn)子406的頂表面430軸向地漸縮。在進(jìn)行組裝時(shí)，每個(gè)第一錐形表面424與多個(gè)第一鎖定楔408中的對(duì)應(yīng)之一接合，每個(gè)第二錐形表面426與多個(gè)第二鎖定楔410中的對(duì)應(yīng)之一接合。第一錐形表面424與多個(gè)第一鎖定楔408中的對(duì)應(yīng)一個(gè)之間的接合以及第二錐形表面426與多個(gè)第二鎖定楔411中的對(duì)應(yīng)一個(gè)之間的接合使得輻架式轉(zhuǎn)子406在輻架式轉(zhuǎn)子406被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)選擇性地使第一和第二鎖定楔408和411之一移位，然后又控制所述多個(gè)第一和第二鎖定楔408和411的鎖定和解鎖。

凸輪移相系統(tǒng)400的操作將參考圖26-30被描述。在操作中，凸輪移相系統(tǒng)400可包括螺旋桿(未示出)，該螺旋桿具有被配置成被容納在輻架式轉(zhuǎn)子406的內(nèi)孔416內(nèi)的螺旋結(jié)構(gòu)。螺旋桿(未示出)能被容納在端板(未示出)內(nèi)，該端板包含被配置成保持螺旋桿(未示出)處于恒定的轉(zhuǎn)動(dòng)方向的鍵結(jié)構(gòu)。螺旋桿(未示出)、端板(未示出)以及輻架式轉(zhuǎn)子406的這個(gè)功能類(lèi)似于之前在圖18中所描述的輻架式轉(zhuǎn)子406、螺旋桿108和端板110。

當(dāng)被緊固到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404的凸輪和被連接到鏈輪輪轂402的曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系被要求改變時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的ECM命令致動(dòng)機(jī)構(gòu)沿期望的方向軸向地移動(dòng)螺旋桿(未示出)。當(dāng)信號(hào)被發(fā)動(dòng)以軸向移動(dòng)螺旋桿(未示出)時(shí)，凸輪移相系統(tǒng)400從搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404與鏈輪輪轂402之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系被鎖定的鎖定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到致動(dòng)狀態(tài)。由于輻架式轉(zhuǎn)子406的螺旋結(jié)構(gòu)418和螺旋桿(未示出)上的螺旋結(jié)構(gòu)之間的相互作用，響應(yīng)于螺旋桿(未示出)的移位，輻架式轉(zhuǎn)子406依據(jù)軸向位移的方向被順時(shí)針或逆時(shí)針地強(qiáng)迫轉(zhuǎn)動(dòng)。輻架式轉(zhuǎn)子406的轉(zhuǎn)動(dòng)能使得：當(dāng)輻架式轉(zhuǎn)子406轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一錐形表面424或第二錐形表面426(根據(jù)旋轉(zhuǎn)的方向)中的一個(gè)接合多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中的對(duì)應(yīng)一個(gè)。第一錐形表面424和第二錐形表面426的幾何形狀能致使：響應(yīng)于輻架式轉(zhuǎn)子406的轉(zhuǎn)動(dòng)，多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中的對(duì)應(yīng)一個(gè)軸向移動(dòng)，如圖30所示。

多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中的對(duì)應(yīng)一個(gè)的軸向移動(dòng)能驅(qū)動(dòng)多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中的對(duì)應(yīng)一個(gè)從鎖定位置到解鎖位置。在解鎖位置，多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中的被解鎖的一個(gè)與第一錐形表面424或第二錐形表面426中的對(duì)應(yīng)一個(gè)之間存在軸向間隙，如圖30所示。同時(shí)，多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中的另一個(gè)可仍保持鎖定狀態(tài)。然后，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404能獲取沿與輻架式轉(zhuǎn)子402的旋轉(zhuǎn)相同的方向被施加的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖，從而相對(duì)于鏈輪輪轂402轉(zhuǎn)動(dòng)。另外，如之前所描述的凸輪移相系統(tǒng)10和100，多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中的另一個(gè)的鎖定位置能使沿與輻架式轉(zhuǎn)子406的旋轉(zhuǎn)相反的方向被施加給搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖不會(huì)使搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404旋轉(zhuǎn)地移位。類(lèi)似于凸輪移相系統(tǒng)10和100，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404可持續(xù)地獲取凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖，直到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404最終被充分地旋轉(zhuǎn)移動(dòng)，從而使多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中處于解鎖位置的一個(gè)返回到鎖定位置。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，多個(gè)第一和多個(gè)第二鎖定楔408和410可都處于鎖定位置，且凸輪移相系統(tǒng)400能返回到鎖定位置，凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系被改變了期望的旋轉(zhuǎn)量。

因此，獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖幅度，本發(fā)明提供利用使可被連接到凸輪軸或曲軸的第二部件(例如，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404)跟隨第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的機(jī)構(gòu)來(lái)精確地控制第一部件(例如，輻架式轉(zhuǎn)子406)的旋轉(zhuǎn)位置的系統(tǒng)和方法，從而改變內(nèi)燃機(jī)上凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，實(shí)現(xiàn)由凸輪移相系統(tǒng)400所提供的軸向鎖定與解鎖的替代設(shè)計(jì)和配置是可行的。例如，圖31-33示出了根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)500。如圖31-33所示，凸輪移相系統(tǒng)500可包括鏈輪輪轂502、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504、輻架式轉(zhuǎn)子506、以及多個(gè)第一和第二鎖定楔508和510。鏈輪輪轂502、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504、和輻架式轉(zhuǎn)子506在進(jìn)行組裝時(shí)可共享公共的中心軸線512。鏈輪輪轂502可被配置成被連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸，例如，通過(guò)皮帶、鏈條、或齒輪傳動(dòng)裝置。

鏈輪輪轂502可定義大致環(huán)形的形狀，并可包括具有錐形部分516的內(nèi)孔514。內(nèi)孔514的錐形部分411可包括第一錐形表面518和第二錐形表面520。當(dāng)?shù)谝诲F形表面518朝著鏈輪輪轂502的第一端522軸向地延伸時(shí)，第一錐形表面518可從中心軸線512徑向向外地漸縮。當(dāng)?shù)诙F形表面520從第一錐形表面518的末端朝著鏈輪輪轂502的第一端522延伸時(shí)，第二錐形表面520可徑向向內(nèi)地漸縮。在進(jìn)行組裝時(shí)，多個(gè)第一鎖定楔508中的每一個(gè)可與第一錐形表面518接合，第二鎖定楔510中的每一個(gè)可與第二錐形表面520接合。鏈輪輪轂502的第一端522可包括軸向延伸穿過(guò)鏈輪輪轂502的第一端522的多個(gè)切口524。多個(gè)切口524中的每一個(gè)可配置成接納輻架式轉(zhuǎn)子506的對(duì)應(yīng)螺旋結(jié)構(gòu)526，如下面所描述那樣。

搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504可配置成被緊固到內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸。搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504可限定大致環(huán)形的形狀，并可包括圍繞其周界沿周向交替布置的多個(gè)第一槽528和多個(gè)第二槽530。多個(gè)第一槽528中的每一個(gè)可被定尺寸以可滑動(dòng)地接納多個(gè)第一鎖定楔508中的對(duì)應(yīng)一個(gè)，從而使多個(gè)第一鎖定楔508能分別在各自的第一槽528內(nèi)軸向平移。多個(gè)第二槽530中的每一個(gè)可被定尺寸以可滑動(dòng)地接納多個(gè)第二鎖定楔510中的對(duì)應(yīng)一個(gè)，從而使多個(gè)第二鎖定楔510能分別在各自的第二槽530內(nèi)軸向平移。卡環(huán)531可被配置成在進(jìn)行組裝時(shí)使搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504軸向地約束在鏈輪輪轂502的內(nèi)孔514內(nèi)。

輻架式轉(zhuǎn)子506可包括多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)526。多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)526可分別包括軸向部分532和螺旋部分534。每個(gè)軸向部分532沿基本平行于中心軸線512的方向從輻架式轉(zhuǎn)子506的第一端536朝著輻架式轉(zhuǎn)子506的第二端538軸向地延伸。在第一端536和第二端538之間的位置處，螺旋結(jié)構(gòu)526能從軸向部分532過(guò)渡到螺旋部分534。每個(gè)螺旋部分534可從軸向部分532的一端螺旋地延伸到第二端538。

螺旋結(jié)構(gòu)526的軸向部分532可分別被配置成分別被容納在形成于鏈輪輪轂502的第一端522上的切口524中的對(duì)應(yīng)一個(gè)切口內(nèi)。在進(jìn)行組裝時(shí)，切口524和軸向部分532之間的相互作用可防止輻架式轉(zhuǎn)子506響應(yīng)于施加給輻架式轉(zhuǎn)子506的軸向力(例如，通過(guò)與其連接的致動(dòng)機(jī)構(gòu))而相對(duì)于鏈輪輪轂502的轉(zhuǎn)動(dòng)。

圖示的輻架式轉(zhuǎn)子506在相鄰的各螺旋結(jié)構(gòu)526之間限定了徑向延伸穿過(guò)輻架式轉(zhuǎn)子506的切口540。切口540的形狀能貼合相鄰的各螺旋結(jié)構(gòu)526之間的形狀所定義的輪廓(即，每個(gè)切口540可限定軸向部分和螺旋部分)。在進(jìn)行組裝時(shí)，每個(gè)切口540能接納第一和第二鎖定楔508和510中的一者的對(duì)應(yīng)一對(duì)，從而使第一鎖定楔508接合限定切口540的螺旋部分534中的一個(gè)，第二鎖定楔510接合限定切口540的螺旋結(jié)構(gòu)534中的另一個(gè)。多個(gè)第一和第二鎖定楔508和510與它們各自的螺旋結(jié)構(gòu)526的螺旋部分534之一之間的接合使得：當(dāng)輻架式轉(zhuǎn)子506被轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，輻架式轉(zhuǎn)子506選擇性地軸向移動(dòng)多個(gè)第一和第二鎖定楔508和510之一，這又控制多個(gè)第一和第二鎖定楔508和510的鎖定與解鎖。

凸輪移相系統(tǒng)500的操作將參考圖31-33被描述。在操作中，當(dāng)被緊固到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504的凸輪和被連接到鏈輪輪轂502的曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系被要求改變時(shí)，內(nèi)燃機(jī)的ECM可命令致動(dòng)機(jī)構(gòu)沿期望的方向軸向地移動(dòng)輻架式轉(zhuǎn)子506。當(dāng)信號(hào)被發(fā)動(dòng)以軸向移動(dòng)輻架式轉(zhuǎn)子506時(shí)，凸輪移相系統(tǒng)500從搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504與鏈輪輪轂502之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系能被鎖定的鎖定狀態(tài)轉(zhuǎn)變到致動(dòng)狀態(tài)。響應(yīng)于施加給輻架式轉(zhuǎn)子506的位移，輻架式轉(zhuǎn)子506可受迫相對(duì)于鏈輪輪轂502軸向移動(dòng)，并能被限制不相對(duì)于鏈輪輪轂502轉(zhuǎn)動(dòng)。由于螺旋結(jié)構(gòu)526、第一錐形表面518、以及第二錐形表面520的幾何形狀，輻架式轉(zhuǎn)子506的軸向位移能使得多個(gè)第一鎖定楔508或多個(gè)第二鎖定楔510中的一個(gè)(根據(jù)軸向位移的方向)在它們各自的第一槽528或第二槽530內(nèi)軸向移動(dòng)，由此從鎖定位置移動(dòng)到解鎖位置。在解鎖位置，在多個(gè)第一鎖定楔508或多個(gè)第二鎖定楔510中的已解鎖的一個(gè)與各自的與多個(gè)第一鎖定楔508或多個(gè)第二鎖定楔510中的所述已解鎖的一個(gè)相接合的螺旋部分534之間存在軸向間隙。同時(shí)，多個(gè)第一鎖定楔508或多個(gè)第二鎖定楔510中的另一個(gè)可仍保持在鎖定位置。

然后搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504能獲取沿期望方向(即，沿著從多個(gè)第一鎖定楔508或多個(gè)第二鎖定楔510中解鎖的一個(gè)到多個(gè)第一鎖定楔508或多個(gè)第二鎖定楔510中已解鎖的一個(gè)的旋轉(zhuǎn)方向)被施加的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖，以相對(duì)于鏈輪輪轂502轉(zhuǎn)動(dòng)。多個(gè)第一鎖定楔408或多個(gè)第二鎖定楔410中的另一個(gè)的鎖定位置能使得沿相反于期望方向被施加給搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504的凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖不會(huì)旋轉(zhuǎn)地移位搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504。搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504能持續(xù)地獲取凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖，直到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504最終被充分地旋轉(zhuǎn)移位，從而使多個(gè)第一鎖定楔508或多個(gè)第二鎖定楔510中處于解鎖位置的一個(gè)返回鎖定位置。當(dāng)這發(fā)生時(shí)，第一和第二多個(gè)鎖定楔508和510都處于鎖定位置，且凸輪移相系統(tǒng)500能返回到鎖定狀態(tài)，凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系被改變了期望的旋轉(zhuǎn)量。

應(yīng)當(dāng)明白，由螺旋結(jié)構(gòu)526、第一錐形表面518、以及第二錐形表面520所定義的幾何形狀能控制搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504被允許響應(yīng)于施加給輻架式轉(zhuǎn)子504的給定軸向位移輸入而相對(duì)于鏈輪輪轂502移位的旋轉(zhuǎn)量。因此，獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖幅度，本發(fā)明提供利用使可連接到凸輪軸或曲軸的第二部件(例如搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子404)響應(yīng)于第一部件的軸向位移可旋轉(zhuǎn)地移位預(yù)定量的機(jī)構(gòu)來(lái)精確地控制第一部件(例如，輻架式轉(zhuǎn)子406)的軸向位置的系統(tǒng)和方法，從而改變內(nèi)燃機(jī)上凸輪軸和曲軸之間的的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

如之前所述，用于本文所描述的凸輪移相系統(tǒng)的各部件的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的替代方案是可行的。即，在一些實(shí)施例中，本文中所描述的凸輪移相系統(tǒng)(例如，凸輪移相系統(tǒng)10，100，200，300，和400)能實(shí)現(xiàn)輻架式轉(zhuǎn)子相對(duì)于鏈輪輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)上的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。在其它實(shí)施例中，本文中所描述的凸輪移相系統(tǒng)(例如，凸輪移相系統(tǒng)600)能實(shí)現(xiàn)輻架式轉(zhuǎn)子相對(duì)于鏈輪輪轂軸向移位，從而改變發(fā)動(dòng)機(jī)上的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。應(yīng)當(dāng)明白，在一些實(shí)施例中，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子和鏈輪輪轂的操作可以反過(guò)來(lái)。即，在本發(fā)明范圍內(nèi)的部分凸輪移相系統(tǒng)中，輻架式轉(zhuǎn)子能被配置成相對(duì)于搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)或軸向移動(dòng)(與鏈輪輪轂相對(duì))。圖34-37示出了一個(gè)這樣的根據(jù)本發(fā)明另一種實(shí)施例的凸輪移相系統(tǒng)600。

如圖34-37所示，凸輪移相系統(tǒng)600包括鏈輪輪轂602、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604、輻架式轉(zhuǎn)子606、螺旋桿608、端板610、以及多個(gè)鎖定組件611。鏈輪輪轂602、搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604、輻架式轉(zhuǎn)子606、螺旋桿608和端板610在進(jìn)行組裝時(shí)能共享公共的中心軸線。鏈輪輪轂602可配置成被連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸，例如通過(guò)皮帶、鏈條、或齒輪傳動(dòng)組件。鏈輪輪轂602可限定大致環(huán)形的形狀，并可包括從它的前表面616軸向伸出的中心輪轂614。中心輪轂614可包括安裝面618，該安裝面具有圍繞安裝面618沿周向布置的多個(gè)安裝孔620。中心輪轂614可限定內(nèi)孔(bore，鉆孔/鏜孔)622，內(nèi)孔622包含圍繞內(nèi)孔622被周向布置的多個(gè)鎖定表面624。在進(jìn)行組裝時(shí)，圖示的多個(gè)鎖定表面624可分別限定能?chē)@搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的中心輪轂626被布置的大致平坦表面。

搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的中心輪轂626可限定大致環(huán)形的形狀，并可從搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的前表面628軸向地突出。中心輪轂626可包括鎖定表面629，該鎖定表面限定了大致圓形或圈形的截面形狀，且被配置成接合多個(gè)鎖定組件611。鏈輪輪轂602的多個(gè)鎖定表面624中的每一個(gè)能被布置以基本上相切于搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的鎖定表面629，如圖37所示。多個(gè)鎖定組件611中的對(duì)應(yīng)之一被配置成被布置在搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的鎖定表面629和鏈輪輪轂602的多個(gè)鎖定表面624中的對(duì)應(yīng)之一之間。

安裝板630被布置在由中心輪轂626限定的內(nèi)孔632內(nèi)。安裝板630可包括被配置成使得凸輪軸緊固到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的多個(gè)安裝孔634。內(nèi)孔632軸向延伸穿過(guò)搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604，且可包括圍繞內(nèi)孔632沿周向布置的多個(gè)槽636。多個(gè)槽636中的每一個(gè)能在內(nèi)孔632上限定沿基本上平行于中心軸線612的方向軸向延伸的徑向凹坑。多個(gè)槽636的每一個(gè)從搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的第一端638軸向延伸到搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子的第一端638和第二端640之間的一個(gè)位置。

輻架式轉(zhuǎn)子606可包括從它的前表面644軸向向外延伸的中心輪轂642。中心輪轂642可包括圍繞中心輪轂642沿周向布置的多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)646。在圖示的非限制性例子中，多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)646可分別在中心輪轂646上限定徑向凹入的切口，當(dāng)它們沿中心輪轂642軸向延伸時(shí)限定了螺旋輪廓。

多個(gè)臂648沿與中心輪轂642相同的方向從前表面644的周界軸向延伸。多個(gè)臂648可圍繞前表面644的周界沿周向布置。圖示的輻架式轉(zhuǎn)子606包括以大約60度的間隔圍繞前表面644的周界被布置的六個(gè)臂648。在其它實(shí)施例中，輻架式轉(zhuǎn)子606可以按照需要包括多于或少于六個(gè)以任意間隔圍繞前表面644的外周沿周向布置的臂648。多個(gè)臂648可圍繞前表面644的周界周向地隔開(kāi)，從而使相鄰的各臂648之間存在間隙。每個(gè)間隙被定尺寸，從而使多個(gè)鎖定組件611中對(duì)應(yīng)的一個(gè)被布置在該間隙中，如圖37所示。

圖示的鎖定組件611在設(shè)計(jì)和功能上類(lèi)似于之前所描述的鎖定組件160，相似的組件用相同的附圖標(biāo)記表示。在其它實(shí)施例中，鎖定組件611可以類(lèi)似于鎖定組件20，如之前所述。在另外的實(shí)施例中，鎖定組件611可以是楔形結(jié)構(gòu)的形式，例如之前參考圖18所描述的。

螺旋桿608可限定大致環(huán)形的形狀，并可包括從其徑向向外延伸的多個(gè)螺旋鍵650。在進(jìn)行組裝時(shí)，多個(gè)螺旋鍵650的每一個(gè)被配置成被容納在輻架式轉(zhuǎn)子606的中心輪轂642上的多個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)646的對(duì)應(yīng)之一內(nèi)。多個(gè)螺旋鍵650的每一個(gè)可包括從其徑向向外延伸的柱(post，短柱)652。多個(gè)柱652中的每一個(gè)被配置成被容納在搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的內(nèi)孔632上的多個(gè)槽636的對(duì)應(yīng)之一內(nèi)。因此，圖示的螺旋桿608被配置成與搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604和輻架式轉(zhuǎn)子606相互作用(響應(yīng)于被施加給其的軸向力(例如，通過(guò)與其相連的致動(dòng)機(jī)構(gòu)))。

端板610可限定大致環(huán)形的形狀，并可包括中心孔654和圍繞其周界被周向布置的多個(gè)安裝孔656。中心孔654被定尺寸以使得致動(dòng)機(jī)構(gòu)延伸穿過(guò)并連接到螺旋桿608。多個(gè)安裝孔656中的每個(gè)被布置成與鏈輪輪轂602的安裝面618上的多個(gè)安裝孔620的對(duì)應(yīng)之一對(duì)準(zhǔn)。在進(jìn)行組裝時(shí)，這能使得端板610能緊固到鏈輪輪轂602，并軸向地將搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604和輻架式轉(zhuǎn)子606限制在由鏈輪輪轂602所限定的內(nèi)孔622內(nèi)，如圖36所示。

凸輪移相系統(tǒng)600在改變凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系時(shí)的操作類(lèi)似于之前所描述的凸輪移相系統(tǒng)100的操作，除了所述旋轉(zhuǎn)關(guān)系可以是相反的之外。即，當(dāng)軸向力沿期望方向被施加給螺旋桿608時(shí)，螺旋桿608沿期望的方向軸向移位，并引起輻架式轉(zhuǎn)子608相對(duì)于搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)使螺旋桿608軸向移位時(shí)，這能通過(guò)螺旋桿608的螺旋鍵650和輻架式轉(zhuǎn)子606的螺旋結(jié)構(gòu)646之間的相互作用以及螺旋桿608的柱652和搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604的槽636之間的相互作用被實(shí)現(xiàn)。輻架式轉(zhuǎn)子608的旋轉(zhuǎn)能使得臂648將鎖定組件611的第一和第二鎖定特征162和164中的之一解鎖，類(lèi)似于之前所描述的凸輪移相系統(tǒng)100的操作。但是，對(duì)于凸輪移相系統(tǒng)600而言，鎖定組件611的解鎖使得鏈輪輪轂602(與搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604相對(duì))跟隨輻架式轉(zhuǎn)子608的旋轉(zhuǎn)位置。這可通過(guò)被布置在鏈輪輪轂602上的鎖定表面624和限定基本圓形橫截面的鎖定表面629被實(shí)現(xiàn)，如圖37所示。

因此，獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度以及凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖幅度，本發(fā)明提供利用使被連接到凸輪軸或曲軸的第二部件(例如，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604)跟隨第一部件的旋轉(zhuǎn)位置的機(jī)構(gòu)來(lái)精確地控制第一部件(例如，輻架式轉(zhuǎn)子606)的旋轉(zhuǎn)位置的系統(tǒng)和方法，從而改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

之前所描述的大量非限制性例子展示了內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系能獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)速度和凸輪轉(zhuǎn)矩脈沖幅度被改變的凸輪移相系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和配置。本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白能實(shí)現(xiàn)本文中所描述的凸輪移相系統(tǒng)所提供的總體方案的其它設(shè)計(jì)和配置是可能的。圖38和39進(jìn)一步示出了本文中所描述的系統(tǒng)和方法所提供的總體方案。

圖38示出了用于改變內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的一個(gè)非限制性方案。首先，在步驟700，輸入位移被提供給凸輪移相系統(tǒng)。輸入位移可經(jīng)由致動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如，線性致動(dòng)器或螺線管)提供。在步驟702，響應(yīng)于在步驟700所提供的輸入位移，第一部件(例如，本文中所描述的輻架式轉(zhuǎn)子18，106，206，406或606之一)相對(duì)于第三部件(例如，本文中所描述的鏈輪輪轂12，102，202，或402之一，或者搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子604)能被迫使轉(zhuǎn)動(dòng)到已知的旋轉(zhuǎn)位置。在一些實(shí)施例中，第三部件可被連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸。在其它實(shí)施例中，第三部件被連接到內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸。

一旦第一部件在步驟702開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，在步驟704，鎖定機(jī)構(gòu)(例如，本文中所描述的鎖定機(jī)構(gòu)20或160之一)能解鎖第一鎖定特征，同時(shí)第二鎖定特征保持被鎖定。同時(shí)，因?yàn)榈诙i定特征保持鎖定，第二部件(例如，本文中所描述的搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子14，104，204，404，504，或者鏈輪輪轂602)能被限制成僅跟隨第一部件(即，只沿第一部件轉(zhuǎn)動(dòng)的相同方向旋轉(zhuǎn))。在步驟706，第一鎖定特征的解鎖能使第二部件旋轉(zhuǎn)地跟隨第一部件到達(dá)已知的旋轉(zhuǎn)位置。在一些實(shí)施例中，第二部件可被連接到內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸。在其它實(shí)施例中，第二部件可被連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸。當(dāng)?shù)诙考D(zhuǎn)地跟隨第一部件時(shí)，第二部件可相對(duì)于第三部件轉(zhuǎn)動(dòng)，這又改變內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

第二部件可被允許持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)直到它到達(dá)由第一部件的旋轉(zhuǎn)所定義的已知旋轉(zhuǎn)位置(即，關(guān)于第三部件的已知旋轉(zhuǎn)偏移)。在步驟708，一旦第二部件到達(dá)期望的已知旋轉(zhuǎn)位置，鎖定機(jī)構(gòu)能再次鎖定第一鎖定特征，從而相對(duì)于第三部件旋轉(zhuǎn)地鎖定第二部件。以上所描述的過(guò)程能按照需求被重復(fù)，用于凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的后續(xù)改變。

圖39示出了用于改變內(nèi)燃機(jī)上的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的另一個(gè)非限制性方案。首先，在步驟800，輸入位移能被提供給凸輪移相系統(tǒng)。輸入位移通過(guò)致動(dòng)機(jī)構(gòu)(例如，線性致動(dòng)器，或者螺線管)被提供。在步驟802，響應(yīng)于在步驟800所提供的輸入位移，第一部件(例如，輻架式轉(zhuǎn)子506)能相對(duì)于第三部件(例如，鏈輪輪轂502)被迫使軸向移動(dòng)到已知的軸向位置。在一些實(shí)施例中，第三部件可被連接到內(nèi)燃機(jī)的曲軸。

一旦第一部件在步驟802開(kāi)始移位，在步驟804，鎖定機(jī)構(gòu)(例如，鎖定楔508和510)能解鎖第一鎖定特征，同時(shí)第二鎖定特征保持被鎖定。同時(shí)，因?yàn)榈诙i定特征保持鎖定，第二部件(例如，搖臺(tái)式轉(zhuǎn)子504)能被限制成僅沿期望方向旋轉(zhuǎn)。在步驟806，第一鎖定特征的解鎖可使第二部件沿期望的方向旋轉(zhuǎn)地移位到已知的旋轉(zhuǎn)位置。在一些實(shí)施例中，第二部件可被連接到內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸。當(dāng)?shù)诙考D(zhuǎn)地跟隨第一部件時(shí)，第二部件可相對(duì)于第三部件轉(zhuǎn)動(dòng)，這又改變了內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系。

第二部件可被允許持續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)直到它到達(dá)由第一部件的軸向位移所定義的已知旋轉(zhuǎn)位置。在步驟808，一旦第二部件到達(dá)期望的已知旋轉(zhuǎn)位置，鎖定機(jī)構(gòu)能再次鎖定第一鎖定特征，從而相對(duì)于第三部件旋轉(zhuǎn)地鎖定第二部件。以上所描述的過(guò)程能按照需求被重復(fù)，用于凸輪軸和曲軸之間的旋轉(zhuǎn)關(guān)系的后續(xù)改變。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將明白，雖然本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例和示例在之前被描述，但是本發(fā)明不必然被如此限制，大量其它的實(shí)施例、示例、用途、以及源自所述實(shí)施例、示例和用途的改動(dòng)和偏離將被后附權(quán)利要求所涵蓋。本文中所引用的每一件專(zhuān)利和公開(kāi)的全部?jī)?nèi)容通過(guò)提及的方式被納入本文，如同每一件專(zhuān)利或公開(kāi)通過(guò)提及被個(gè)別地并入本文一樣。

本發(fā)明的多種特征和優(yōu)點(diǎn)將在后面的權(quán)利要求中給出。