CN101149001A - 内燃发动机的凸轮轴传动系统 - Google Patents

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Abstract

一种内燃发动机的凸轮轴传动系统包括固定在发动机曲轴上的主动链轮及固定在发动机凸轮轴上的从动链轮。挠性动力传动元件在主动链轮和从动链轮之间延伸。用于该挠性动力传动元件的张紧装置包括线性致动器及多个活动接触器，这些活动接触器用于接合及张紧该动力传动元件的松边和紧边两者，以使凸轮轴相对于曲轴保持正确的定相。

Description

内燃发动机的凸轮轴传动系统
技术领域
本发明涉及通过由发动机曲轴驱动的挠性动力传动构件向操作汽缸提升阀的内燃发动机凸轮轴提供动力的机构。
背景技术
内燃发动机凸轮轴通常由齿轮系或如链条或皮带这样的挠性传动构件驱动，齿轮系通常用在重型发动机，如某些柴油发动机中，而链条或皮带通常用在汽油发动机和中型柴油发动机中。齿轮传动机构可以在发动机的整个有效寿命期间提供对凸轮轴位置的最精确控制。然而，齿轮传动机构造价昂贵并且与链条或皮带传动机构相比会产生更多噪声。另一方面，虽然链条和皮带传动机构比齿轮传动机构造价低，但链条和皮带不可避免的磨损会在高里程数时给某些发动机造成问题，因为凸轮轴定位不准会造成凸轮轴相对于发动机曲轴的定相随着链条或皮带的磨损而改变，而这在仅将链条或皮带的张紧器应用于链条或皮带的一边，通常是松边时会发生。由于性能、排放、燃料经济性，及某些时候在某些发动机的情况下最终会影响到发动机寿命的原因，这样的情况是不期望的，其中缺少自由轮结构(free-wheeling construction)意味着凸轮轴相位控制上的额外损失会对发动机造成不可恢复的破坏，因为发动机的活塞可能在上止点处碰到气门。
本发明的凸轮轴传动系统使用以合理成本提供的硬件，通过成本较低的皮带或链条机构提供对凸轮轴定相的精确控制。
发明内容
一种内燃发动机的凸轮轴传动系统包括固定在发动机曲轴上的主动链轮及固定在发动机凸轮轴上的从动链轮。挠性动力传动元件在主动链轮和从动链轮之间延伸。该挠性动力传动元件具有松边及紧边。张紧装置包括线性致动器，该线性致动器的工作轴平行于从主动链轮的中心到从动链轮的中心延伸的直线。用于接合从而张紧该挠性动力传动元件的松边和紧边的多个活动接触器在操作上连接至线性致动器并可在线性致动器作用下活动，以使线性致动器沿着其工作轴在选择的方向上的运动使挠性动力传动元件的松边和紧边等量地位移从而等量地张紧。
适用于结合在本发明的系统中的线性致动器优选地包括安装在油缸内的弹簧柱塞，在来自发动机润滑系统的压力下向该油缸供给机油，以使弹簧和机油对柱塞施加的力组合起来，在趋向于在紧边及松边两者上等量地张紧挠性动力传动元件的方向上推动接触器，接触器可以是滚子或导块。
根据本发明的另一方面，本发明的凸轮轴传动系统还包括相邻于挠性动力传动元件刚性安装的多个固定接触器，该挠性动力传动元件可以是链条也可以是皮带，且至少一个固定接触器加压于动力传动元件的松边，而另一个固定接触器加压于动力传动元件的紧边，以使活动接触器消除动力传动元件的松弛所需的行程减小。
根据本发明的另一方面，结合在本发明的凸轮轴传动系统中的活动接触器可以在与线性致动器的运动方向相同的方向上以滑动方式运动，或者，接触器可以响应于线性致动器的运动向内横向运动。作为另一种选择，活动接触器可以响应于线性致动器的运动旋转。
本发明的凸轮轴传动系统的一个优点是可以在发动机的整个有效寿命期间保持对凸轮轴定相的精确控制。
本发明的凸轮轴传动系统的另一个优点是本发明的系统比现有的齿轮传动系统安静。
本发明的凸轮轴传动系统的又一个优点是本发明的系统可以用比现有的凸轮轴传动系统更低的成本实现对凸轮轴定相的精确控制。
本发明的其他优点及特征和目标将对本说明书的读者变得显而易见。
附图说明
图1是具有本发明的凸轮轴传动系统的发动机的透视图。
图2是具有用于张紧动力传动元件的可滑动导块的本发明的实施例。
图3类似于图2，但示出具有带枢轴的导块的系统。
图4类似于图2和图3，但示出具有可横向位移的导块的系统。
图5类似于图4，但示出具有作为接合及张紧挠性动力传动元件的接触器使用的可旋转滚子的本发明的系统。
具体实施方式
如图1所示，发动机10具有曲轴18，主动链轮14与其连接。具有与其连接的凸轮轴链轮22的凸轮轴26由具有紧边31和松边34的挠性动力传动元件30驱动。在某些实施例中，凸轮轴链轮22的工作直径为主动链轮14的工作直径的两倍。本领域技术人员阅读本说明书后应理解，挠性动力传动元件30可以包括金属链条或金属或非金属皮带。对用于本发明的特定类型的挠性动力传动元件的选择取决于希望实施本发明的人。
图1还示出两个接触器32，这两个接触器作为滚子示出。本领域技术人员还应理解，接触器32可以是光滑的或带齿的，且这与挠性动力传动元件30是链条还是皮带无关。
接触器32连接到活动桥接器44，该活动桥接器具有配合板56中形成的通道52的滑块48，而板56连接到发动机10的端部。通过线性致动器60来定位活动桥接器44以及接触器32，而线性致动器60包括安装在油缸64内进行往复运动的柱塞68。弹簧72位于油缸64内以便在离开曲轴18朝向凸轮轴26的方向上偏置线性致动器60以及活动桥接器44及接触器32。由此可见，线性致动器60的工作轴平行于从主动链轮14的中心到凸轮轴链轮22的中心延伸的直线。此外，在图1的实施例中，线性致动器60的工作轴与在曲轴18的中心线和凸轮轴26的中心线之间画出的直线重合。
油缸64的内部充满在来自发动机润滑系统(未示出)的压力下通过阀82和管道78提供的发动机机油。机油强迫柱塞68向上，以便张紧动力传动元件30。换句话说，通过在凸轮轴26和凸轮轴链轮22的方向上推动活动桥接器44，线性致动器60在趋向于张紧挠性动力传动元件30的方向上施加作用力。因为桥接器44通过滑块48和通道52安装到板56上，所以接触器32使动力传动元件30的紧边31和松边34等量地位移，防止发生任何凸轮轴相位改变。
由线性致动器60施加的力等于弹簧72提供的弹簧力与润滑油在柱塞68上施加的液压力之和。因为止回阀82位于管道78中，所以线性致动器60不会响应于动力传动元件30在接触器32上施加的力而收缩。本领域技术人员阅读本说明书后应理解，其他类型的线性致动器也可以结合在本发明的凸轮轴传动系统中。
图1还示出固定桥接器40，两个附加的固定接触器36应用于其上。桥接器40和接触器36用于等量地加压于紧边31和松边34，以使活动接触器32消除动力传动元件30两边的松弛所需的行程减小。
图2示出第二实施例，其中桥接器90具有两个与其连接的导块86，这两个导块同样以滑动方式与动力传动元件30接合，以便张紧动力传动元件30的两边而不改变凸轮轴26和曲轴18之间的定相。本质上，导块86是引导动力传动元件30而不需要如图1所示那样在接触器32中出现旋转的滑块。与前一实施例相同的是，线性致动器60提供张紧动力传动元件30所需的力。导块86可以由本领域技术人员已知及本说明书间接表明的金属、非金属，或合成材料制成。
图3示出另一个实施例，其中导块94在枢轴98上安装到前板56。在图3所示的实施例中，通过由线性致动器60驱动的桥接器106和导销102的动作来向内偏置导块94。
在图4中，导块108具有通过接触垫120接合的切口(cutout)110，接触垫120连接到连杆(finger)112的端部，连杆112安装在枢轴116上，以使线性致动器60使导块108一起等量地横向运动，从而响应于线性致动器的运动正确地张紧动力传动元件30。
图5示出使用滚子122的实施例，滚子122连接到安装在枢轴130上的连杆126，连杆126通过线性致动器60以上文中所述方式旋转。提供偏心锁134来加压于一个连杆126的延伸部分，以便防止连杆126b响应于作用于动力传动元件30的紧边31上的力而反向驱动(back-driving)。
虽然已示出和描述了本发明的具体实施例，但本领域技术人员可以想得到大量变体和可选实施例。因此，应理解，本发明仅由后附的权利要求限定。

Claims (20)

1.一种内燃发动机的凸轮轴传动系统，其特征在于，包括：
固定在所述发动机的曲轴上的主动链轮；
固定在所述发动机的凸轮轴上的从动链轮；
在所述主动链轮和所述从动链轮之间延伸的挠性动力传动元件，所述动力传动元件具有松边和紧边；及
用于所述挠性动力传动元件的张紧装置，所述张紧装置包括：
线性致动器，所述线性致动器的工作轴平行于从所述主动链轮的中心延伸到所述从动链轮的中心的直线；及
多个活动接触器，所述活动接触器用于接合从而张紧所述挠性动力传动元件的所述松边和所述紧边，所述多个接触器中的每个都在操作上连接到所述线性致动器并可在所述线性致动器作用下活动，以使所述线性致动器沿着所述工作轴在选择的方向上的运动使所述挠性动力传动元件的所述松边和所述紧边等量地位移。
2.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述线性致动器包括弹簧柱塞。
3.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述线性致动器包括以可滑动的方式安装在油缸内的弹簧柱塞，在来自发动机润滑系统的压力下向所述油缸供给机油，以使所述弹簧和所述机油对所述柱塞施加的力组合起来，在趋向于张紧所述挠性动力传动元件的方向上推动所述接触器。
4.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述机油通过止回阀进入所述油缸，所述止回阀防止机油流出所述油缸。
5.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述挠性动力传动元件包括金属链条。
6.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述挠性动力传动元件包括非金属皮带。
7.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，还包括相邻于所述挠性动力传动元件刚性安装的多个固定接触器，所述固定接触器中的至少一个加压于所述动力传动元件的所述松边，所述固定接触器中的至少另一个加压于所述动力传动元件的所述紧边，以使所述多个活动接触器消除所述动力传动元件的松弛所需的行程减小。
8.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述多个活动接触器响应于所述线性致动器的运动向内横向运动。
9.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述多个活动接触器在所述线性致动器的运动方向上以滑动方式运动。
10.如权利要求9所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述多个活动接触器中的每个包括滚子。
11.如权利要求9所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述多个活动接触器中的每个包括导块。
12.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述多个活动接触器响应于所述线性致动器的运动旋转。
13.如权利要求12所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，还包括锁定装置，用于防止与所述挠性动力传动元件的所述紧边接触的活动接触器在趋向于减小所述紧边上的张力的方向上旋转。
14.如权利要求12所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述多个活动接触器中的每个包括滚子。
15.如权利要求12所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述多个活动接触器中的每个包括导块。
16.如权利要求1所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述多个活动接触器中的每个响应于所述线性致动器的运动向内横向运动。
17.一种内燃发动机的凸轮轴传动系统，其特征在于，包括：
固定在所述发动机的曲轴上的主动链轮；
固定在所述发动机的凸轮轴上的从动链轮，所述从动链轮的工作直径为所述主动链轮的工作直径的两倍；
在所述主动链轮和所述从动链轮之间延伸的挠性动力传动元件，所述动力传动元件具有松边和紧边；及
用于所述挠性动力传动元件的张紧装置，所述张紧装置包括：
线性致动器，所述线性致动器的工作轴基本上与从所述主动链轮的中心延伸到所述从动链轮的中心的直线重合；及
多个活动接触器，所述活动接触器用于接合从而张紧所述挠性动力传动元件，所述多个接触器中的每个都安装在支架上，所述支架可由所述线性致动器沿着所述工作轴在朝向所述从动链轮的方向上活动，以便使所述挠性动力传动元件的所述松边和所述紧边等量地位移并张紧。
18.如权利要求17所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，还包括相邻于所述挠性动力传动元件刚性安装的多个固定接触器，所述固定接触器中的至少一个加压于所述动力传动元件的所述松边，所述固定接触器中的至少另一个加压于所述动力传动元件的所述紧边，以使所述多个活动接触器消除所述动力传动元件的松弛所需的行程减小。
19.如权利要求17所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述挠性动力传动元件包括金属链条。
20.如权利要求17所述的凸轮轴传动系统，其特征在于，所述挠性动力传动元件包括非金属皮带。
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