CN1357079A - 用于发动机的凸轮和凸轮从动件 - Google Patents

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Abstract

一种凸轮轴组件(50),它与多个可使内燃机的各阀(52)工作的凸轮从动件(51)相配合。所述凸轮轴组件(50)具有一可旋转驱动的中心轴(56),该轴与一第一凸轮凸部(57)相连。一管状外轴(58)具有一与之相连的另一凸部(59)。轴(56和58)可以作角位移以使凸部(57和59)角位移以改变阀正时和停止角。

Description

用于发动机的凸轮和凸轮从动件
                         技术领域
本发明涉及用于发动机的凸轮轴和凸轮从动件。
                        本发明的背景
通常，凸轮从动件都设有一由凸轮外廓配合的、大体呈平面状的表面。
凸轮将阀保持在完全打开位置的角度受到凸轮外廓和上述凸轮从动件表面之间相互作用的限制。
除了以上描述的之外，传统的凸轮和凸轮从动件构造通常都不允许改变凸轮轴相对于发动机曲轴的正时来满足发动机所遇到的各种工作状况，也不允许改变阀处在打开位置的时间长短。
美国专利4794893揭示了一种发动机阀传动装置，其中，凸轮轴设有许多可驱动单个凸轮从动件的凸部。凸轮从动件根据发动机工作状况所作的轴向移动可以改变各阀的工作速度和正时。这种设置方案具有只能采用预选凸轮构造这样一个缺点。
美国专利5505168揭示了一种其凸轮凸部高度可变的凸轮。所述凸轮凸部的末端包括一根据工作状况来运动的可动凸轮部分。
美国专利5129407描述了一种相互作用的凸轮轴和凸轮从动件。所述轴设有一对用于每一从动件的凸部。同样，这种设置方案也只能供不连续的工作状况使用。
美国专利5253622描述了一种用来控制内燃机的各阀的机构。所述凸轮轴具有若干对可作角位移的凸部。
美国专利4388897揭示了一种具有相协作的成对凸轮凸部的凸轮轴，所述凸轮凸部可以角位移以改变阀的正时。
美国专利5161429揭示了一种凸轮轴，其中凸轮凸部可围绕所述轴角位移以改变阀正时。
美国专利1757046也示出了一种由一些可作角位移的凸轮凸部构件组成以改变阀正时的凸轮轴。
美国专利4522085与上文所描述的一些凸轮轴的相同之处在于：也设有一具有若干对彼此相协作的凸轮凸部的凸轮轴。这些凸轮凸部可作相对的角位移以改变阀正时。
美国专利4794893示出了一种凸轮轴和相协作的凸轮从动件。
美国专利4498352揭示了一种凸轮轴，它具有由一些可作角位移以改变阀正时的凸起部分构成的凸轮凸部。
美国专利4869215揭示了一种凸轮轴和凸轮从动件的设置方案。凸轮从动件具有一旋转以改变阀正时的、具有一定形状的上表面。所述凸轮从动件的上表面可以是凸起的或凹入的。
美国专利3608862、5577420、5165303、4895045和3687010中揭示了一些不太相关的阀、凸轮轴和凸轮从动件。
                       本发明的目的
本发明的目的在于克服或基本改进上述缺点。
                       本发明的概述
本发明首先揭示了一种组合装置，其中，一发动机凸轮轴具有至少一个凸轮凸部和一相关的凸轮凸部啮合件，其中：
所述凸部具有：一延伸穿过一开弧的阀打开部分、一延伸穿过一闭弧的阀关闭部分，以及一延伸穿过一延伸的停止弧的、延伸的停止(或同心)部分；
所述啮合件具有一些倾斜得延伸至一顶点的凸轮凸部啮合面。
较佳的是，各表面相对于一垂直于所述啮合件的移动方向的平面倾斜成锐角，并且所述停止角至少是所述各锐角之和。
本文还揭示了一种凸轮轴组件，它具有：
一中心轴；
一将所述中心轴定位在其内部的管状外轴，所述外轴具有至少一个孔、一安装在所述外轴上以便相对于其作角运动并且位于所述孔附近的第一凸部；
一将所述第一凸部与所述内轴相联接的传动件；
一第二凸部，它安装并固定在所述外轴上并且位于所述第一凸部附近，从而可以与其共同协作以提供一阀打开部分、阀关闭部分和一停止部分；
一与所述中心轴传动地联接的第一行星轮系，所述轮系包括一环形齿轮；
一与所述第二外轴传动地联接的第二行星轮系，所述第二轮系包括一环形齿轮；
一与两行星轮系传动联接的共用传动齿轮；以及
传动装置，它与每一环形齿轮传动地啮合以使所述中心轴和外轴角位移从而使两凸部之间有角位移以改变停止部分。
本文还揭示了一种凸轮轴组件，它具有：
一中心轴；
一将所述中心轴定位在其内部的管状外轴，所述外轴具有至少一个孔；
一安装在所述外轴上以便围绕所述外轴作角运动并且位于所述孔附近的第一凸部；
一传动件，它延伸穿过所述孔并且将所述中心轴与所述第一凸部相联接，从而可以使所述第一凸部与所述中心轴一起移动；
一安装并固定在所述外轴上的第二凸部；
一包括一环形齿轮的行星轮系，它传动地联接于所述中心轴或外轴，以使其间发生角位移从而还可使所述第一和第二凸部之间发生角位移；
一与所述中心轴和外轴传动地联接以使其旋转的共用传动齿轮；以及
与所述环形齿轮相啮合以使其作角位移从而使所述第一和第二轴之间有角位移的蜗轮。
本文还揭示了一种组合装置，其中，一凸轮轴组件具有至少一对彼此相协作的凸轮凸部和一由所述凸部啮合的凸轮凸部啮合件，所述组件包括：
使所述两凸部之间有角位移并改变由两凸部给出的停止角的装置；并且
所述凸轮从动件具有一对延伸至一顶点的、会聚起来的凸部啮合面。
                        附图简要说明
下面将结合附图以举例说明的方式对本发明的一较佳实施例进行描述，在各附图中：
图1是一种传统凸轮和凸轮从动件的示意图；
图2是一种采用本发明较佳构造的凸轮和凸轮从动件的示意图；
图3是一种凸轮轴和相关的凸轮从动件和阀的侧视示意图；
图4是图3所示的凸轮、凸轮从动件和阀的部分剖视的端视示意图；
图5是图3所示凸轮轴中采用的一对凸轮构件的示意图；
图6是一种凸轮轴组件和相关的凸轮从动件和阀的侧视图；
图7是图6所示凸轮轴组件中采用的传动组件的侧视剖视示意图；
图8是图7所示传动组件中采用的齿轮组件的端视示意图；
图9是图6所示凸轮轴组件的一部分的立体图；
图10是图6所示凸轮轴组件的另一部分的立体图；
图11是图6所示凸轮轴组件的一部分的端视剖视示意图；以及
图12是图6所示凸轮轴组件的一部分的端视示意图。
                  较佳实施例的具体描述
在图1中，示意性地示出了一种传统的凸轮构件10，它与一凸轮从动件11的大体呈平面状的表面12相配合。凸轮构件10具有一能为所述凸轮构件提供一凸轮廓线的周面13。凸轮廓线设有：一延伸穿过一开弧C的前部或开放部分15、一延伸穿过一闭弧B的闭合部分14，以及一延伸穿过一停止弧D的停止部分16。因此，凸轮构件10可提供一工作弧A，凸轮构件10的提升量就是长度L和长度M之间的差值。凸轮凸部包括部分14、15和16。
在图2所示的较佳实施例中，凸轮构件10设有一停止部分16，所述停止部分延伸穿过一相对于图1所示部分16较大的弧线。本实施例的凸轮从动件11具有一对相对于凸轮从动件11的总移动方向倾斜并且会聚于顶点19的倾斜凸轮啮合表面17和18。表面17、18不必是对称的，也不必呈平面状。但是，在本实施例中，表面17、18呈平面状，并且与凸轮部分14、15的角度互补。但是，它们也可以是凸出或凹入的。凸轮从动件11被限制作线性振动并且不能围绕它们的纵轴旋转。
在图2所示的较佳实施例中，部分14和15与表面17、18相协作，以使相关阀在其打开位置和关闭位置之间更迅速地移动。除此之外，停止角的增大可使所述阀在其打开位置保持一段相对于凸轮构件10围绕凸轮轴纵轴的旋转速度而言更长的时间。这是在保持阀正时，即，阀的打开和关闭时发生的。
凸轮从动件11需要与其周围的支承表面共同作用，以防止凸轮从动件11围绕其纵轴旋转但允许凸轮从动件11沿其纵轴方向滑动。
正如从图2中可以注意到的是，开弧C和闭弧B相对于图1所示的凸轮构件10而言有所减小。停止角的增量等于角G和H之和，这可以从图2中看到。因此，凸轮轴具有一停止角D(图2)，它是停止角D(图1)和由图2所示凸轮构件所提供的停止角的增量之和。
角度G和H较佳的是2°至45°，更佳的是10°至25°，最佳的角度是约为20°。因此，所述停止角大约10°，但小于90°。
在图3中，示意性地示出了一凸轮组件20。所述凸轮组件20与多个凸轮从动件21相啮合，这些凸轮从动件与可滑动地安装在阀导向件23内的阀22相啮合，所述阀导向件固定在发动机头部24或汽缸体内部。阀簧25将阀22推至关闭位置，并可使所述凸轮从动件21与凸轮轴组件20保持相接触。
凸轮轴组件20安装成可围绕其纵轴26可旋转地驱动。
凸轮轴组件20包括一中心轴27，多个成对41设置的凸轮构件28和29安装在所述中心轴上。每一对凸轮构件41均与各凸轮从动件21的其中某一特定凸轮从动件相连。
每一相邻的凸轮构件对28由一桥接部31相连从而可使它们同步旋转，而每一对相邻的凸轮部分29则由一桥接部32相连从而也可使它们同步旋转。
每一桥接部31和32均用作一承载件并啮合在一支承件33内部，而端件29则固定于那些啮合在轴向约束支承件34内的承载部分30。
还安装有用来沿轴线26纵向移动的轴27，所述轴可以与一将产生这种运动的装置相连。凸轮构件28、29以及承载部分24可滑动地安装在轴27上，但与其有效相连从而可以随轴27旋转，同时还可在其间纵向相对移动。应予理解的是，每一凸轮构件对41的凸轮构件28、29均具有对抵的滑动面，从而允许相邻的凸轮构件28、29之间有相对的角运动。
中心轴27设有多个倾斜狭槽35和多个反向倾斜狭槽36。每一桥接部31均设有一可容纳一连接件38的凹座37，所述连接件38在凹座37和相关狭槽36之间延伸。狭槽36构造成当轴27沿其纵轴26纵向移动时允许连接件38沿着狭槽36移动。在本实施例中，构件38呈球形，并且狭槽36和凹座38具有互补的廓线。构件38可使凸轮构件28随着轴27旋转。
每一桥接部32和承载部30均设有一可容纳一连接件40的凹座39，所述连接件在凹座39和一相关狭槽35之间延伸。狭槽35构造成当轴27沿其纵轴26纵向移动时可使连接件40沿着狭槽35移动。在本实施例中，连接件40呈球形构造，并且狭槽35和凹座39具有互补的廓线。同样，构件40可使凸轮构件29随着轴27旋转。
在图3所示的上述较佳实施例中，凸轮从动件21具有一种诸如结合图2所描述的构造，即，它们具有会聚成一顶点的倾斜凸轮啮合表面。
在上述凸轮轴组件20的工作过程中，轴27的纵向移动可使凸轮构件29相对于凸轮构件28作角位移。构件29是由于狭槽35相对于纵轴26倾斜而移动的。当狭槽36相对于纵轴26反向倾斜时，构件28围绕轴27作反向的角位移。但是，应予认识到的是，狭槽35或36也可以平行于轴线26，如果这样要求，部分28或29没有任何角位移才是有利的。
正如从图5中可以最佳地看到，当构件28和29对齐时，可提供一停止角D1。当部分28、29作角位移时，可提供一停止角D2。正如从图5中可以最佳地看到，停止角D2远远大于停止角D1。
还应予进一步认识到的是，凸轮构件29的正时其变化在于：打开部分15沿着轴27的总旋转方向提前，而闭合部分14沿着轴27的总旋转方向延迟。
在上述组件20的工作过程中，轴27沿着其纵向轴线26的位置将由发动机的工作状况来确定。
藉助增大所述停止角，在凸轮轴组件20的旋转过程中，可以使所述阀在一更大的角度范围内保持打开。
在图6至图12中，示意性地示出了一与多个凸轮从动件51相啮合的凸轮轴组件50。每一凸轮从动件51均与一内燃机的阀52相连。凸轮轴组件50安装成可围绕其纵轴53可旋转地驱动，以驱动各阀52。凸轮轴组件50包括一可驱动凸轮轴55的传动组件54。凸轮轴55包括一可驱动凸部57的可旋转从动中心轴56。轴56可滑动地安装在外轴58内部，所述外轴可驱动凸部59。外轴58呈管状，并且设有普通的孔60。从每一孔60中突伸出来的是一啮合在轴56内的协作凹槽62内部的传动键61，从而可以驱动相关的凸轮凸部57。每一凸轮凸部57均包括一可容纳一部分传动键61的凹槽62，从而可以将每一凸部与其相关的传动键61传动地连接。每一孔60均可有角度地拉伸以允许轴56和58之间围绕纵轴53作角位移。与外轴58相连的是凸部59。间隔件63位于各相邻对的凸部57和59之间。
凸部57和59之间围绕纵轴53的角位移可改变阀的正时和停止角。
轴56和58藉助包括一行星齿轮组件80的传动组件54的运转而作角位移。组件80包括两个行星轮系82和83。轮系82和83包括以下特征：
轴56由一其上安装有一系列行星齿轮65的凸缘64而驱动。行星齿轮65可旋转地安装在轴66上以围绕各轴线67作旋转运动。齿轮65与一连接于套筒69的“恒星”齿轮75相啮合。齿轮74也与一环形齿轮76的内齿相啮合，所述环形齿轮具有与蜗轮77相啮合的曲面形结构的径向外齿。套筒69与一由牙轮皮带79驱动的传动齿轮78相连。
如果凸部57和59的相对位置没有变化，蜗轮72和77是固定的并且大体上是静止不动的。但是，一旦蜗轮72和77其中之一或两者旋转，藉助一传动装置(未示)，环形齿轮70和76其中之一或该两者就会旋转而改变凸轮凸部57和/或凸轮凸部59的位置。当蜗轮72和73静止不动时，就可藉助牙轮皮带79和齿轮78来驱动轴56和58以相同的角速度旋转。由于环形齿轮70和76基本上是静止不动的，因此，齿轮78只能使两凸缘64、73以及相关的行星齿轮65、74旋转。
蜗轮72和77其中之一或两者的旋转运动可以使相关的凸部57和/或59围绕纵轴53移动以改变各阀52的正时(即，各阀52的打开和关闭)以及停止角。
蜗轮72和77可以由独立的轮系来驱动，或者可以利用液压方法或电学原理来驱动。通常，这样就可以对齿轮72和77的传动机构加以计算机控制从而使凸轮轴组件50在构造上发生变化以满足发动机的各项要求。
每一凸部57藉助包括一定位在轴58周围的环形件81而可滑动地安装在轴58上。
当蜗轮72和77静止不动时，由凸轮凸部57和59所提供的阀构造是不变化的。为此，应予认识到的是，蜗轮72和77工作可以保持环形齿轮70和76的理想位置。
除了上文之外，还应予认识的是，蜗轮72和77可以工作以使凸部57和59同步移动以延迟或提前阀正时。
在另一较佳实施例中，用于行星轮系82、83的主传动装置是蜗轮72和77。然后使齿轮78工作以同步地提前或推后凸部57和59。
又一实施例中具有与环形齿轮70和76相连的轴56和58，并且主要传动装置是凸缘64和73。然后恒星齿轮68和75将分开从而不具有一共用的传动装置。另一种改进是驱动恒星齿轮68和75，并藉助凸缘64和73的工作来推后和提前所述凸部57和59。
上述各实施例包括一个、两个或两个以上的行星轮系，其个数由相对可移动的凸轮凸部的个数来确定。

Claims (19)

1.在一种组合装置中，一发动机凸轮轴具有至少一个凸轮凸部和一相关的、并限制作直线运动的凸轮凸部配合件，其中：
所述凸部具有：一延伸穿过一开弧的阀打开部分、一延伸穿过一闭弧的阀关闭部分，以及一延伸穿过一延伸的停止弧的停止部分；
所述配合件具有一些倾斜得延伸至一顶点的凸轮凸部配合面。
2.如权利要求1所述的组合装置，其特征在于，各表面相对于一垂直于所述配合件的移动方向的平面倾斜成锐角，并且所述停止角至少是所述各锐角之和。
3.如权利要求2所述的组合装置，其特征在于，每一所述锐角均为2°至45°。
4.如权利要求3所述的组合装置，其特征在于，每一所述锐角均为10°至25°。
5.如权利要求4所述的组合装置，其特征在于，每一所述锐角约为20°。
6.如权利要求1至5中任一权利要求所述的组合装置，其特征在于，所述倾斜表面大体上呈平面状。
7.一种凸轮轴组件，它具有：
一中心轴；
一将所述中心轴定位在其内部的管状外轴，所述外轴具有至少一个孔、一安装在所述外轴上以便相对于其作角运动并且位于所述孔附近的第一凸部；
一将所述第一凸部与所述内轴相联接的传动件；
一第二凸部，它安装并固定在所述外轴上并且位于所述第一凸部附近，从而可以与其共同协作以提供一阀打开部分、阀关闭部分和一停止部分；
一与所述中心轴传动地联接的第一行星轮系，所述轮系包括一环形齿轮；
一与所述外轴传动地联接的第二行星轮系，所述第二轮系包括一环形齿轮；
一与两行星轮系传动联接的共用传动齿轮；以及
传动装置，它与每一环形齿轮传动地啮合并且可以有选择地工作以使所述两个环形齿轮其中之一或两者作角位移从而使中心轴和/或外轴作角位移以使一个或两个凸部作角位移。
8.如权利要求7所述的凸轮轴，其特征在于，每一行星轮系均包括一恒星齿轮，各恒星齿轮由所述共用传动齿轮所驱动，一凸缘与每一轴相连，每一凸缘可旋转地支承住多个与相关齿轮相啮合的行星齿轮，每组行星齿轮均与其中一个相关的环形齿轮相啮合。
9.一种凸轮轴组件，它包括：
一中心轴；
一将所述中心轴定位在其内部的管状外轴，所述外轴具有至少一个孔；
一安装在所述外轴上以便围绕所述外轴作角运动并且位于所述孔附近的第一凸部；
一传动件，它延伸穿过所述孔并且将所述中心轴与所述第一凸部相联接，从而可以使所述第一凸部与所述中心轴一起移动；
一安装并固定在所述外轴上的第二凸部；
一包括一环形齿轮的行星轮系，它传动地联接于所述中心轴或外轴，以使其间发生角位移从而还可使所述第一和第二凸部之间发生角位移；
一与所述中心轴和外轴传动地联接以使其旋转的共用传动齿轮；
与所述环形齿轮相啮合以使其作角位移从而使所述第一和第二轴之间有角位移的传动装置。
10.在一种组合装置中，一凸轮轴组件具有至少一对彼此相协作的凸轮凸部和一由所述凸部配合并限制作线性移动的凸轮凸部啮合件，所述组件包括：
使所述两凸部一起作角位移或使所述两凸部之间有角位移的装置；并且
所述凸轮从动件具有一对延伸至一顶点的、会聚起来的凸部啮合面。
11.如权利要求10所述的组合装置，其特征在于，各表面相对于一垂直于所述配合件的移动方向的平面倾斜成锐角，并且所述停止角至少是所述各锐角之和。
12.如权利要求11所述的组合装置，其特征在于，每一所述锐角均为2°至45°。
13.如权利要求12所述的组合装置，其特征在于，每一所述锐角均为10°至25°。
14.如权利要求13所述的组合装置，其特征在于，每一所述锐角约为20
15.如权利要求10至14中任一权利要求所述的组合装置，其特征在于，所述倾斜表面大体上是平面状的。
16.一种凸轮轴组件，它具有：
一中心轴；
一将所述中心轴定位在其内部的管状外轴，所述外轴具有至少一个孔；
一安装在所述外轴上以便围绕所述外轴作角运动并且位于所述孔附近的第一凸部；
一传动件，它延伸穿过所述孔并且将所述中心轴与所述第一凸部相联接，从而可以使所述第一凸部与所述中心轴一起移动；
一安装并固定在所述外轴上的第二凸部；
一包括一环形齿轮的行星轮系，它传动地联接于所述中心轴或外轴，以使其间发生角位移从而还可使所述第一和第二凸部之间发生角位移；以及
使所述轮系工作以使各轴旋转并使各凸部作相对角位移的传动装置。
17.一种凸轮轴组件，它具有：
一中心轴；
一将所述中心轴定位在其内部的管状外轴，所述外轴具有至少一个孔、一安装在所述外轴上以便相对于其作角运动并且位于所述孔附近的第一凸部；
一将所述第一凸部与所述内轴相联接的传动件；
一第二凸部，它安装并固定在所述外轴上并且位于所述第一凸部附近，从而可以与其共同协作以提供一阀打开部分、阀关闭部分和一停止部分；
一与所述中心轴传动地联接的第一行星轮系，所述轮系包括一环形齿轮；
一与所述外轴传动地联接的第二行星轮系，所述第二轮系包括一环形齿轮；以及
使所述轮系工作从而使各轴旋转并使各凸部作相对角位移的传动装置。
18.一种在上文中大体上结合图3至图5或图6至图12所描述的凸轮轴组件。
19.在一种组合装置中，一凸轮轴和凸轮从动件大体上如上文中结合附图中的图2所描述的那样。
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