CN104564208A - 正时链条传动系统及发动机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种正时链条传动系统及一种包括这种系统的发动机。所述正时链条传动系统采用包括一级链条传动和二级链条传动的两级传动，所述一级链条传动和所述二级链条传动之间通过具有两个链轮的惰轮传递动力。根据本发明的正时链条传动系统和发动机降低了装配成本、延长了使用周期，能够满足发动机对排放、稳定性和噪声等各方面的严苛要求。

Description

正时链条传动系统及发动机

技术领域

本发明涉及发动机传动系统技术领域；更具体地说，本发明涉及一种发动机正时链条传动系统。 

进一步地，本发明还涉及一种包括前述正时链条传动系统的发动机。 

背景技术

传统的发动机正时传动有链条传动、齿型带传动和齿轮传动三种方式，其中链条传动因为占用空间小、可靠性好、免维护及综合成本较低等优点，近年来广泛被使用在发动机产品中。 

一般发动机的正时链条传动系统，通常在曲轴与凸轮轴之间，采用一根链条直接驱动。在某些发动机（尤其是柴油发动机）中，往往需要高压燃油泵（机油泵）进行燃油供给，燃油泵的驱动也需要由链系统完成；在需要平衡轴系统的柴油发动机中，平衡轴的驱动也需要由正时链条传动系统实现，这就使得有平衡轴系统的柴油机中，正时链条传动系统结构较传统结构更复杂。另外，这些发动机（尤其是柴油发动机）的爆发压力高，导致曲轴回转机构的扭振较大，加之需要实现驱动的部件更多，传统的链条系统在这样的工况下难以保证与发动机同寿命。 

另外，考虑到现在对于发动机（尤其是用于乘用车的柴油发动机）的排放、稳定性和噪声等各方面的严苛要求，使得其中的正时链条传动系统必须具备传动精确、噪声小、摩擦损耗小的特点。 

发明内容

本发明要解决的技术问题在于提供一种能够在很大程度上克服排方、振动、噪声等方面的缺陷的正时链条传动系统。 

进一步地，本发明要解决的技术问题还在于提供了一种包括前述正时链条传动系统的发动机。 

为了解决前述技术问题，本发明的第一方面提供了一种用于发动机的正时链条传动系统，其中，所述正时链条传动系统采用包括一级链条传动和二级链条传动的两级传动，所述一级链条传动和所述二级链条传动之间通过具有两个链轮的惰轮传递动力。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述惰轮安装在惰轮轴上，并且在所述惰轮的轴孔中与所述惰轮轴配合处设置有分别对应于所述惰轮上的所述两个链轮的两片衬套。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述一级传动链条和所述二级传动链条以及由其所驱动的链轮上均设置有互相匹配的正时标记。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述正时链条传动系统还设置有分别用于所述第一传动链条和所述第二传动链条的链条导轨，所述链条导轨的工作面采用大半径弧形设计。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述工作面呈适于置入所述第一传动链条和/或所述第二传动链条的导槽的形式，并且所述链条导轨以浮动的方式安装在导轨螺栓上。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述一级链条传动为曲轴链轮至机油泵链轮、平衡轴链轮、所述惰轮的第一惰轮链轮的传动，所述二级链条传动为所述惰轮的第二惰轮链轮至进气凸轮轴链轮、排气凸轮轴链轮的传动。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述进气凸轮轴链轮和/或所述排气凸轮轴链轮上的轴孔为扁丝孔。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述曲轴链轮和所述平衡轴链轮结构相同。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述曲轴链轮至所述机油泵链轮的传动比为23：18，所述曲轴链轮至所述平衡轴链轮的传动比为1：（-1），所述曲轴链轮至所述惰轮的传动比为2：1；所述惰轮至所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴的传动比为1：1。 

可选地，在如前所述的正时链条传动系统中，所述正时链条传动系统中链轮齿数分配情况为：曲轴链轮-机油泵链轮-平衡轴链轮-第一惰轮链轮为18齿-23齿-18齿-36齿；第二惰轮链轮-进气凸轮轴链轮-排气齿轮轴链轮为21齿-21齿-21齿。 

为了解决前述技术问题，本发明的第二方面提供了一种车发动机，所述车发动机中设置有如前述第一方面中任一项所述的正时链条传动系统。 

通过如上设置的正时链条传动系统及发动机，降低了装配成本、延长了使用周期，并且其工作噪声在较低范围内，能够满足发动机对排放、稳定性和噪声等各方面的严苛要求。链条导轨的浮动式设计也能保证导轨在最佳的工作位置，降低了发动机的摩擦损耗。 

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更加显然。应当了解，这些附图仅仅用于说明的目的，而并非意在限制本发明的保护范围。图中： 

图1示出了根据本发明的一种实施方式的正时链条传动系统的示意图；

图2 示出了根据本发明的前述实施方式的正时链条传动系统的曲轴链轮的示意性结构图；

图3示出了根据本发明的前述实施方式的正时链条传动系统的惰轮的示意性结构图；

图4示出了根据本发明的前述实施方式的正时链条传动系统的凸轮轴链轮的示意性结构图；以及

图5示出了根据本发明的前述实施方式的正时链条传动系统的浮动式导轨的固定方式的示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。 

图1示出了根据本发明的一种实施方式的正时链条传动系统的示意图。在图1中，附图标记1表示一级传动链条，2表示二级传动链条，3表示一级链条张紧器，4表示二级链条张紧器，5表示曲轴链轮，6表示平衡轴链轮，7表示机油泵链轮，8表示进气凸轮轴链轮，9表示排气凸轮轴链轮，10表示惰轮，11表示凸轮轴间导轨，12表示二级链条张紧器臂，13表示二级链条导轨，14表示一级链条导轨，15表示导轨螺栓。 

从图中可以看出，该具体实施方式的正时链条传动系统共包括两级传动链条，其中一级传动链条1利用曲轴链轮5通过平衡轴链轮6、机油泵链轮7和惰轮10分别实现对平衡轴、机油泵以及二级传动链条2的驱动，二级传动链条2则利用惰轮10通过进气凸轮轴链轮8和排气凸轮轴链轮9分别实现对进气凸轮轴和排气凸轮轴的驱动。所属领域的技术人员可以了解，在可选的实施方式中，在各传动轴中可以根据具体需要而选用不同的传动比。例如但不必需地，在图示的具体实施方式中，一级传动链条1的传动为曲轴-机油泵-平衡轴-惰轮，其传动比可以为曲轴至机油泵23：18、曲轴至平衡轴1：（-1）、曲轴至惰轮2：1；二级传动链条2的传动比为惰轮至进、排气凸轮轴传动比为1：1。可以看出，一级传动链条1反向驱动平衡轴链轮6，使平衡轴与曲轴的反向运动成为可能。 

在优选的实施方式中，本发明的正时链条传动系统的用于一级传动的一级传动链条1和用于二级传动的二级传动链条2根据具体应用可以选用不同的实现形式。例如，在可选的实施方式中，一级传动链条1可以使用9.525毫米节距的高强度套筒链；而二级传动链条2则可以使用8毫米节距的高强度滚子链。一级、二级传动链条1、2上，可以有不同颜色的链条作为装配记号，用于与链轮上的点标记号匹配，以确认发动机正时的装配位置关系。二级传动链条2采用8毫米节距设计，达到了减重降本的目的。链条的链节销可以使用特殊的表面处理（例如镀铬处理等），使其本身在运行中的摩擦减小，增加了其的寿命和降低了其的摩擦损耗。 

从图中还可以看出，图示实施方式的正时链条传动系统中还包括其它辅助部件，例如链条张紧器、张紧器臂、轴间导轨、导轨螺栓等，下面对它们进行详细说明。 

用于一级传动链条1的一级链条张紧器3可以为任何类型的张紧器，例如可以是组合式液压张紧器，其可以通过螺栓直接紧固在发动机机体上（安装面可以不需要密封）并且通过张紧器臂使得一级传动链条1张紧从而其传动可靠而不会失效。例如，组合式的一级链条张紧器3的壳体结构可以为两个铝压铸部件组合而成，并用螺栓紧固，其结构避免了长油道的加工和封堵，降低了零件的成本并增加了可靠性。一级链条导轨14提供了曲轴链轮5和惰轮10之间的链条传动路径，保证了一级传动链条1可靠、有效地接合在曲轴链轮5和惰轮10上。由于平衡轴链轮6以与其它链轮（尤其是惰轮10和机油泵链轮7）相反的方向旋转，所以在平衡轮链轮6和其它链轮之间可以不设置链条张紧器和链条导轨。 

用于二级传动链条2的二级链条张紧器4可以为任何类型的张紧器，例如可以是法兰式液压张紧器，其可以通过螺栓直接紧固在发动机机体上（安装面可以不需要密封）并且通过二级链条张紧器臂12使得二级传动链条2张紧从而其传动可靠而不会失效。例如，法兰式的二级链条张紧器4的壳体上可以有迷宫设计，与机体安装后形成的油腔在其作用下，即使发动机停机很长时间再次启动，仍能保证机油在短时间内充入张紧器中，避免了发动机启动时张紧器处可能的异响，并保障了系统运行的可靠性。二级链条导轨13提供了排气凸轮轴链轮5和惰轮10之间的链条传动路径，凸轮轴间导轨11提供了进气凸轮轴链轮8和排气凸轮轴链轮9之间的链条传动路径，保证了二级传动链条2可靠、有效地接合在相应的链轮上。可以了解，通过二级链条张紧器臂12、凸轮轴间导轨11和二级链条导轨13共同作用，二级传动链条2不会从传动链轮上脱落。 

各链条张紧器臂和链条导轨上有利地设置了导槽，可以防止各级传动链条从链轮上前后偏离而脱落。另外，从图1中可以看出，链条的各张紧臂和各导轨均有利地采用了大半径的弧形设计，能够有效地减小链条运行过程中与其之间的摩擦力。 

根据本发明的图示实施方式的正时链条传动系统包括有多个链轮，如曲轴链轮5、平衡轴链轮6、机油泵链轮7、惰轮10、进气凸轮轴链轮8和排气凸轮轴链轮9等。曲轴链轮5、平衡轴链轮6可以为相同设计，采用精密冲压工艺制造。机油泵链轮7和进、排气凸轮轴链轮8、9可以采用粉末冶金工艺制造，并在链齿处进行高频淬火，加强其齿部强度和硬度。惰轮可以采用机加工工艺制造。 

图2 示出了根据本发明的前述实施方式的正时链条传动系统的曲轴链轮的示意性结构图，其中图2（a）示出了曲轮链轮的安装面，图2（b）示出了与安装面相反的一面。在图2中，附图标记5a表示凸台结构，5b表示冲压凹部，5c和5d表示正时点标。如图中所示，曲轴链轮5的背面即安装面上，有一凸台结构5a，用于与曲轴（未图示）上的链轮安装面的凹槽结构匹配，以确定曲轴链轮5与曲轴间的装配位置关系。在本具体实施方式中，这种相同的链轮同样可以作为平衡轴链轮6而用于平衡轴上，反向装配，其凸台在平衡轴（未图示）处用于与平衡重安装面的凹槽结构匹配，以确定平衡轴及平衡重的装配位置关系。从图中还可以看出，该链轮上的凸台结构5a是利用冲压工艺得到的，所以在其相反的一面上形成有冲压凹部。可以理解，在利用其它适当的工艺制得该链轮上的凸台时，并不一定在该面上形成有该凹部。为了使得制得的该链轮同时能够适用于曲轮轴和平衡轴，所以在其正面和背面上都设置了正时点标，在安装时只需将正时点标5c、5d对齐链轮上的正时记号的链片即可，方便了安装时方便、快捷。所属领域的技术人员可以了解，虽然在本实施方式中的正时点标采用了凹点的形式，但是，在实际的应用中完全可以采用其它类型的标记，例如其它形状的凹点，或采用刻线、划痕、彩色标记等；正时链条传动系统的其它链轮上的正时点标也可以采用类似的设计。 

图3示出了根据本发明的前述实施方式的正时链条传动系统的惰轮的示意性结构图，其中图3（a）示出了惰轮的立体图，图3（b）示出了惰轮的剖视图。在图3中，附图标记10a表示惰轮10上用于一级传动链条的链轮，10b表示惰轮10上用于二级传动链条的链轮，10c表示对应于链轮10a的衬套，10d表示对应于链轮10b的衬套，10e表示链轮10a上的正时点标，10f表示惰轮10b上的正时点标，16表示惰轮轴，16a表示惰轮轴上的润滑油孔。如图中所示，惰轮10上共设计有两个链轮，并且在其与惰轮轴16配合的孔中、在链轮孔与惰轮轴16之间设置有两片铝制衬套10c、10d，以确保惰轮10运行过程中与惰轮轴16的磨损降到最小。考虑到惰轮10的结构及受力，两片铝衬套10c、10d的宽度可以不同，例如在本示例中，衬套10c的设置位置基本上对应于链轮10a，衬套10d的设置位置基本上对应于链轮10b，衬套10c的宽度略大于衬套10d以承受较大的力。惰轮10在惰轮轴16上运行时，机油可以通过惰轮轴16内部的两个油孔16a注入摩擦副中。优选地，在图示的实施方式中，一个油孔位于两片衬套之间，另一个油孔对应在较宽衬套的中心，保证该衬套的润滑。各个正时点标10e、10f的设置及作用类似于前述曲轴链轮上的正时点标，所以在此不再赘述。 

图4示出了根据本发明的前述实施方式的正时链条传动系统的凸轮轴链轮的示意性结构图。可以了解，进气凸轮轴链轮8和排气凸轮轴链轮9可以具有相同的结构，所以在此仅以凸轮轴链轮8为例来进行说明。如图中所示，进气凸轮轴链轮8的轴孔8a为扁丝孔的形式，即，呈在圆形上切去一刀或两刀或更多刀的形状。具体地，在图4中的扁丝孔为在圆形上平形地切去两个弧形的形式。与凸轮轴的装配为扁丝配合，相对位置固定，使装配正时的确定进一步简化。在可选的其它实施方式中也可以采用其它的轴孔配合形式。在进气凸轮轴链轮8上也设置有正时点标8b。正时点标8b的设置及作用类似于前述曲轴链轮上的正时点标，所以在此不再赘述。关于排气凸轮轴链轮9的结构请参照关于进气凸轮轴8的结构的描述。 

可选地但非必要地，在图中的正时链条传动系统中的链轮齿数分配情况为：曲轴链轮-机油泵链轮-平衡轴链轮-惰轮，18齿-23齿-18齿-36齿；惰轮-凸轮轴链轮，21齿-21齿；其齿数分配保证了发动机运行时，单个链轮产生的啮合噪声不会出现同阶次的叠加，保障了其噪声在较低范围内。 

图5示出了根据本发明的前述实施方式的正时链条传动系统的浮动式导轨的固定方式的示意图。如图中所示，该正时链条传动系统可以包括有导轨螺栓15，采用统一的无法兰螺栓设计，利于减少系统摩擦。导轨螺栓15可以固定在机架（例如发动机壳体）上，而链条导轨13则直接搁置在导轨螺栓15上。从图中可以看出，在导轨螺栓15的前后方向上没有对链条导轨13的移动提供任何限制，这种限制由卡在链条导轨13的导槽内的链条实现。这样，链条导轨13安装在导轨螺栓15上后仍可以前后浮动，在发动机运行过程中，其随链条的运转，能够从安装时的理论工作位置浮动调整到实际工作位置，纠正了尺寸链、装配、零件误差等随机因素造成的导轨位置误差，降低了运行过程中与链条的摩擦。凸轮轴间链条导轨11可以采用钢板支架+尼龙导板的设计结构。其余链条导轨13、14均可以采用全尼龙、尼龙组合件的设计结构。导轨工作面采用大半径弧形设计，链条运行过程中与导板的摩擦随之减小。 

通过以上描述可以了解，该具体实施方式中的正时链条传动系统可以用于有平衡轴系统的乘用车柴油发动机，其可精确驱动平衡轴、机油泵及进、排气凸轮轴，且其在运行中的噪音和摩擦损耗水平优于传统链条传动系统。所述的传动系统可以布置在发动机前端，且系统部件的正时位置通过零件本身的结构即可确认。 

在向发动机上装配根据本发明的正时链条传动系统时，先将曲轴链轮5装配在曲轴上，通过凸台结构锁定其位置，再将一级传动链条1上有正时记号的链片对齐曲轴链轮5上的正时点标装入；然后将平衡轴链轮6上的正时点标对齐一级传动链条1上的另一有正时记号的链片后，装在平衡轴上；再将惰轮10上的正时点标对齐一级传动链条1上的另一有正时记号的链片后装入惰轮轴；再安装机油泵链轮7，一级正时传动系统即安装完毕。此后，将凸轮轴链轮8、9安装在凸轮轴上，二级传动链条2的正时记号对齐链轮上的点标，然后再对应惰轮10上的点标装入，二级正时传动系统即安装完毕。这样的安装简便、快速，大大降低了装配的时间和出现装配失误的可能。 

在发动机的正时系统进行装配时，由于系统部件的正时位置通过零件本身的结构即可确认，装配操作简便、快速，降低了装配成本，并能有效避免错误的发生。在发动机运行过程中，由于链条链节销采用了表面处理技术，降低了链条的磨损，增加了其寿命并降低了发动机摩擦的损耗。在发动机运行过程中，由于链轮的齿数分配合理，避免了单个链轮产生的啮合噪声不会出现同阶次的叠加，保障了其噪声在较低范围内。在发动机运行过程中，由于链条导轨采用了浮动式设计，保证导轨能在最佳的工作位置，降低了发动机的摩擦损耗。 

如前根据附图对本发明的优选实施方式进行的描述仅是示例性和说明性的；所属领域的技术人员在本文的教示下也能够对本发明的优选实施方式进行等同或类似形式的变通或改型，这些变通或改型也将落入由本发明的权利要求书所覆盖的保护范围内。 

Claims (11)

1. 一种用于发动机的正时链条传动系统，其特征在于，所述正时链条传动系统采用包括一级链条传动和二级链条传动的两级传动，所述一级链条传动和所述二级链条传动之间通过具有两个链轮的惰轮传递动力。

2.如权利要求1所述的正时链条传动系统，其中，所述惰轮安装在惰轮轴上，并且在所述惰轮的轴孔中与所述惰轮轴配合处设置有分别对应于所述惰轮上的所述两个链轮的两片衬套。

3.如权利要求1所述的正时链条传动系统，其中，所述一级传动链条和所述二级传动链条以及由其所驱动的链轮上均设置有互相匹配的正时标记。

4.如权利要求1所述的正时链条传动系统，其中，所述正时链条传动系统还设置有分别用于所述第一传动链条和所述第二传动链条的链条导轨，所述链条导轨的工作面采用大半径弧形设计。

5.如权利要求4所述的正时链条传动系统，其中，所述工作面呈适于置入所述第一传动链条和/或所述第二传动链条的导槽的形式，并且所述链条导轨以浮动的方式安装在导轨螺栓上。

6.如权利要求1所述的正时链条传动系统，其中，所述一级链条传动为曲轴链轮至机油泵链轮、平衡轴链轮、所述惰轮的第一惰轮链轮的传动，所述二级链条传动为所述惰轮的第二惰轮链轮至进气凸轮轴链轮、排气凸轮轴链轮的传动。

7.如权利要求6所述的正时链条传动系统，其中，所述进气凸轮轴链轮和/或所述排气凸轮轴链轮上的轴孔为扁丝孔。

8.如权利要求6所述的正时链条传动系统，其中，所述曲轴链轮和所述平衡轴链轮结构相同。

9.如权利要求6所述的正时链条传动系统，其中，所述曲轴链轮至所述机油泵链轮的传动比为23：18，所述曲轴链轮至所述平衡轴链轮的传动比为1：（-1），所述曲轴链轮至所述惰轮的传动比为2：1；所述惰轮至所述进气凸轮轴和所述排气凸轮轴的传动比为1：1。

10.如权利要求6所述的正时链条传动系统，其中，所述正时链条传动系统中链轮齿数分配情况为：曲轴链轮-机油泵链轮-平衡轴链轮-第一惰轮链轮为18齿-23齿-18齿-36齿；第二惰轮链轮-进气凸轮轴链轮-排气齿轮轴链轮为21齿-21齿-21齿。

11.一种车发动机，其特征在于，所述车发动机中设置有如前述权利要求1至10中任一项所述的正时链条传动系统。