CN201568093U - 一种双轴传动相角可调装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种双轴传动相角可调装置，其构成包括带有排气凸轮的支承轴和设置在支承轴上且带有进气凸轮的套装轴，还包括第一、第二控制盘以及通过第一、第二销轴和第一、第二接触止推轴承设置在第一、第二控制盘上的第一、第二锥形齿轮，在第一、第二控制盘的两侧分别设置与第一、第二锥形齿轮构成啮合副的第三、第四锥形齿轮和第五、第六锥形齿轮，第五锥形齿轮以及位于第五、第四锥形齿轮之间的正时轮均固接在第四锥形齿轮上，第一、第二控制盘的外缘分别固接第一、第二控制件，第六锥形齿轮的外侧以弹性垫和紧固螺母固定。本实用新型的优点是：高性能、低成本，减少内燃机的换气损失、提高充气效率、降低排气污染、增强动力性能。

Description

一种双轴传动相角可调装置

技术领域

本实用新型涉及一种机械装置，尤其是涉及一种用于机械系统或内燃机的双轴传动相角可调装置。

背景技术

机械系统包括内燃机，常常需要通过改变两转动轴间的相角来达到提高性能之目的。比如传统的内燃机，由于结构限制，曲轴与进排气凸轮轴间相角恒定，在运转过程中两者的轴向相对位置不可调节，限制了其性能的提高。其结果是：发动机的动力性、经济性和排放指标均得不到优化，从而造成动力性能差，燃油消耗大，排放指标恶化的不良结果。

随着科学技术的进步，虽然相关领域已经研究出由电液控制的可变相角机构，且在一定程度上对前述系统进行了改进，然而，尽管对技术性能有所提高，但却存在结构复杂、制造成本高等缺点。

基于上述原因，开发一种高性能、低成本的双轴相角可调装置势在必行。

实用新型内容

本实用新型所要解决的问题，就是克服前述传统的内燃机结构和现有的可变相角机构所存在的缺陷，并为此提供一种具备高性能、低成本特点，能达到减少内燃机的换气损失、提高充气效率、降低排气污染、增强动力性能、并使发动机的燃油经济性得到相应改善的双轴传动相角可调装置。

本实用新型的技术方案是：

一种双轴传动相角可调装置，包括一个带有排气凸轮的支承轴，所述的支承轴上通过轴承安装有其一端带有进气凸轮且与所述的支承轴围绕同一轴线旋转的套装轴，所述套装轴的外缘通过轴承连接机体，沿所述支承轴的轴线方向，由左到右顺序设置可绕所述支承轴旋转的第一控制盘和第二控制盘，所述的第一控制盘上通过第一销轴和第一止推轴承设置第一锥形齿轮，所述的第二控制盘上通过第二销轴和第二止推轴承设置第二锥形齿轮，所述第一销轴和第二销轴的轴线分别垂直于所述支承轴的轴线，在所述第一控制盘的两侧分别设置与所述的第一锥形齿轮构成啮合副的第三锥形齿轮和第四锥形齿轮，在所述第二控制盘的两侧分别设置与所述的第二锥形齿轮构成啮合副的第五锥形齿轮和第六锥形齿轮，所述的第四锥齿轮和第五锥齿轮以及设置在两者中间的正时轮三者一体制造或分体制造后固接，所述第一控制盘和第二控制盘的外缘分别固接第一控制件和第二控制件，所述第六锥形齿轮的外侧以安装在所述支承轴上的弹性垫和紧固螺母加以固定。

所述的第一、第二控制盘以及第一、第二控制件为圆形或扇形。

所述第一控制盘上的第一锥形齿轮和所述第二控制盘上的第二锥形齿轮为一个或多个，所述的第一、第二锥形齿轮设置为多个时为圆周均布或扇形角均布。

所述的第一、第二控制件为电控蜗轮蜗杆机构或齿轮系。

所述第三锥形齿轮通过第一连接键固定在所述的套装轴上，所述的第六锥形齿轮通过第二连接键固定在所述的支承轴上。

所述的轴承为滚动轴承或滑动轴承。所述的正时轮为受曲轴驱动的齿轮或链轮。

所述的支承轴上开有主油道，并且在所述第一、第二控制盘的安装位置以及所述的第一、第二控制盘中分别开有多个与所述主油道相连通的纵向油孔和横向油孔。

本实用新型与现有技术相比，具有如下有益效果：

(1)可实现运行过程中两个同轴线旋转的轴相对于另一基准轴的相角可调，从而提高机械系统的技术性能。

(2)如将其用于内燃机，则可在发动机运行期间对其进排气凸轮轴与曲轴之间的相角进行调节，以期达到减少内燃机的换气损失、提高充气效率、降低排气污染、增强动力性能等效果，并使发动机的燃油经济性得到相应改善。

(3)保证发动机的高速性能，提高标定功率和转矩。

(4)保证发动机低速大转矩的获得，提高其低速性能。

(5)保证发动机具有良好的经济性指标和排放指标。

附图说明

图1是传统内燃机中曲轴和凸轮轴上齿轮的传动示意图；

图2是传统内燃机中曲轴和凸轮轴上链轮的传动示意图；

图3是本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型结构作以详细描述。

图1、图2分别示出了传统内燃机中曲轴和凸轮轴上齿轮或链轮的传动情况，图3示出了本实用新型的双轴传动相角可调装置的结构情况。

由图3可见，本实用新型的双轴传动相角可调装置，包括一个带有排气凸轮1的支承轴2，所述的支承轴2上通过轴承安装有其一端带有进气凸轮3且与所述的支承轴2围绕同一轴线旋转的套装轴4，所述套装轴4的外缘通过轴承5连接机体6；沿所述支承轴2的轴线方向由左到右顺序设置可绕所述支承轴2旋转的第一控制盘32和第二控制盘27，所述的第一控制盘32上通过第一销轴33和第一止推轴承11装有一个或多个第一锥形齿轮8，所述的第二控制盘27上通过第二销轴28和第二止推轴承19装有一个或多个第二锥形齿轮16，所述第一销轴33和第二销轴28的轴线分别垂直于所述支承轴2的轴线；在所述的第一控制盘32的两侧分别设置有与所述的第一锥形齿轮8构成啮合副的第三锥形齿轮7和第四锥形齿轮13，在所述的第二控制盘27的两侧分别设置有与所述的第二锥形齿轮16构成啮合副的第五锥形齿轮15和第六锥形齿轮21；在所述第一控制盘32和第二控制盘27的外缘分别通过螺钉或其他常规方法固接或过盈安装第一控制件12和第二控制件18；所述的第四锥齿轮13和第五锥齿轮15以及设置在两者中间的正时轮14三者一体制造或分体制造后固接，譬如作为实施例之一，所述的第五锥形齿轮15以及受曲轴驱动而传动凸轮轴的正时轮14均通过螺钉或其他常规方法固接或过盈安装在所述的第四锥形齿轮13上，所述的正时轮14设置在所述第四锥形齿轮13和第五锥形齿轮15中间；所述第六锥形齿轮21的外侧以设置在所述支承轴2上的弹性垫22和紧固螺母23加以固定。

所述第一控制盘32和第二控制盘27以及所述的第一控制件12和第二控制件18均可以根据需要设置为圆形或扇形。

所述第一控制盘32上的第一锥形齿轮8和所述第二控制盘27上的第二锥形齿轮16设置为多个时可以是圆周均布，也可以是扇形角均布。

所述的第一控制件12和第二控制件18可以是电控蜗轮蜗杆机构或齿轮系。所述的轴承为滚动轴承或滑动轴承。所述的正时轮14为齿轮或链轮。

所述第三锥形齿轮7通过第一连接键34固定在所述的套装轴4上，所述的第六锥形齿轮21通过第二连接键24分别固定在所述的支承轴2上。

所述的支承轴2上开有主油道35，并且在所述第一控制盘32和第二控制盘27的安装位置以及所述的第一控制盘32和第二控制盘27中分别开有多个与所述主油道35相连通的纵向油孔30、横向油孔26、以及第一销轴33中的油孔9和第二销轴28中的油孔17。

参照图1、图2、图3，正是由于本实用新型的双轴传动相角可调装置中设置了双锥形齿轮固接正时轮、两轴的套装结构、双控制盘、行星轮等传动机构，所以，当将其用于传统的内燃机时，可由曲轴38带动凸轮轴传动正时轮14(也就是图1中的41或图2中的43)旋转，并通过优化指令驱动与所述的第一控制盘32和第二控制盘27固接的第一控制件12和第二控制件18分别使所述的第一控制盘32和第二控制盘27转动，从而使所述的套装轴4和支承轴2相对于受曲轴驱动的正时轮14之间的相角发生改变，从而使发动机的进排气凸轮轴相对于曲轴的相位发生改变。

当本实用新型被用在内燃机上时，则可以根据发动机工况变化发出的优化指令，分别通过涡轮蜗杆机构36，37或齿轮系驱动第一控制件12或第二控制件18使第一控制盘32或第二控制盘27转动，使设置为行星轮形式的第一锥形齿轮8或第二锥形齿轮16产生附加转动，进而使与正时轮14固接的所述第四锥形齿轮13和第五锥形齿轮15同步相对于固接在所述套装轴4上的第三锥形齿轮7或相对于固接在所述支承轴2上的第六锥形齿轮21之间发生差速，从而分别控制所述套装轴4上进气凸轮3的相位或支承轴2上排气凸轮1的相位相对于所述的正时轮14(即相对图1中的曲轴38)发生变化，以获得发动机低速输出转矩大、最大功率高、燃料消耗量少，排放污染低、常用工况下经济性和动力性好的效果。该效果与点火或喷油提前角调节、EGR、HCCI、增压以及其他可变技术的合，既可降低排放，又可保持良好的经济性和动力性指标。

本实用新型与传统内燃机的传动装置具有以下明显区别：

在传统的内燃机中，曲轴38与凸轮轴39是靠分别与两轴销键固接且具有一定速比的正时齿轮40、41的啮合传动或正时链轮42、43的链条传动使发动机工作的。结构一定时，两轴间的相角不变。

在本实用新型的双轴传动相角可调装置中，是直接通过双锥形齿轮固接正时轮、两轴的套装结构、以及行星齿轮的差速作用，实现所述的排气凸轮1和进气凸轮3相对于曲轴38的相角调节。

当相角不需改变时，所述的第一控制件12和第二控制件18位置不变，则所述的第一控制盘32或第二控制盘27位置也不变，所述的曲轴38带动正时轮14(即图1中的41或图2中的43)及与之一体制造或固接的第四锥形齿轮13和第五锥形齿轮15同步旋转的同时，一边通过由所述的第四锥形齿轮13，第一锥形齿轮8和第三锥形齿轮7构成的锥齿轮传动副带动装有所述进气凸轮3的套装轴4反向旋转，而另一边则通过由所述的第五锥形齿轮15、第二锥形齿轮16以及第六锥形齿轮21构成的锥齿轮传动副带动装有排气凸轮1的支承轴2反向旋转，使得所述的进气凸轮3和排气凸轮1随曲轴38按照一定的相位正常运转。

当需要调整进气相角时，根据优化指令可以控制蜗杆转动，从而驱动所述的第一控制件12和与其固接的第一控制盘32转动，再通过由所述的第四锥形齿轮13，第一锥形齿轮8，第三锥形齿轮7构成的锥齿轮传动副带动装有进气凸轮3的套装轴4转动，其相对于所述曲轴38的相位通过行星齿轮的差速作用而发生改变。

当需要调整排气相角时，则根据优化指令可以控制蜗杆转动，从而驱动所述的第二控制件18和与其固接的第二控制盘27转动，再通过由所述的第五锥形齿轮15、第二锥形齿轮16以及第六锥形齿轮21构成的锥齿轮传动副带动装有排气凸轮1的支承轴2转动，其相对于所述曲轴38的相位通过行星齿轮的差速作用而发生改变。

此外，本实用新型还可以根据发动机工况的需要，向驱动所述第一控制件12或第二控制件18的蜗杆发出向某一方向旋转某一角度的指令，使所述的第一控制盘32或第二控制盘27向某一方向旋转某一角度，或使两者同时向某一方向或相反方向旋转某一角度，从而改变曲轴38与进气凸轮3或排气凸轮1之间的相角，以优化发动机性能。

比如，在发动机转速较高时，可调节第一控制盘32的旋向，使进气凸轮3的配气相位滞后某一相角，充分利用其气流惯性，增加进气充量，提高进气效率，改善发动机的高速动力性能；在发动机转速低时，可反向调节第一控制盘32的旋向，使进气凸轮3的配气相位提前某一相角，防止充量外流，提高低速进气效率，改善发动机的低速动力性能和经济性。

除上述等等调整方式之外，还可以根据发动机转速、负荷等多参量信息的综合分析，发出进排气正时的最佳化控制信息，驱动所述的第一控制件12或第二控制件18和所述的第一控制盘32或第二控制盘27向某一方向旋转一定的相角，以期优化发动机的动力性、经济性和排放指标。

在本实用新型应用于内燃机时，若如发动机正常运转，来自油泵的高压润滑油将充满该装置的主油道35，并如图3中所示的那样分纵向油孔30、横向油孔26、第一销轴33中的油孔9和第二销轴28中的油孔17等多路对整个装置进行润滑。譬如，由主油道35通过纵向孔30进入横向孔26润滑所述第一控制盘32的第一轴承31和第二控制盘27的第二轴承25，并通过所述第一销轴33中的油孔9和第二销轴28中的油孔17润滑所述第一锥形齿轮8的轴承10和所述第二锥形齿轮16的轴承20，还可以对所述支承轴2与所述套装轴4之间的轴承进行润滑。

综上述，本实用新型的双轴传动相角可调装置有如下主要优点：

(1)该装置可在机械系统运行过程中，对两个同轴线旋转的轴相对于另一基准轴的相位角实施调节，从而提高机械系统的性能；

(2)该装置用于内燃机，可在发动机运行期间根据工况需要调节进气凸轮或排气凸轮或两者同时与曲轴间的相角，以减少内燃机的换气损失，提高充气效率，提高动力性能，改善发动机燃油经济性，降低排气污染，与点火或喷油提前角调节、EGR、HCCI，增压以及其他可变技术等相结合，既可降低排放又可保持良好的燃油经济性、动力性指标。在本实用新型基础上可应用现有的任何内燃机先进技术。

以上参照附图对本实用新型技术方案的描述是示意性的，该描述没有限制性。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的启示下，完全可以对本实用新型的结构以及其中个各部件的设置形式进行各种不同形式的改变或等同替换。特别需要指出的是，只要不脱离本实用新型的设计宗旨，所有显而易见的改变以及具有等同替换的相似设计，均包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种双轴传动相角可调装置，包括一个带有排气凸轮的支承轴，其特征是，所述的支承轴上通过轴承安装有其一端带有进气凸轮且与所述的支承轴围绕同一轴线旋转的套装轴，所述套装轴的外缘通过轴承连接机体；沿所述支承轴的轴线方向由左到右顺序设置可绕所述支承轴旋转的第一控制盘和第二控制盘，所述的第一控制盘上通过第一销轴和第一止推轴承设置第一锥形齿轮，所述的第二控制盘上通过第二销轴和第二止推轴承设置第二锥形齿轮，所述第一销轴和第二销轴的轴线分别垂直于所述支承轴的轴线；在所述第一控制盘的两侧分别设置与所述的第一锥形齿轮构成啮合副的第三锥形齿轮和第四锥形齿轮，在所述第二控制盘的两侧分别设置与所述的第二锥形齿轮构成啮合副的第五锥形齿轮和第六锥形齿轮，所述的第四锥齿轮和第五锥齿轮以及设置在两者中间的正时轮三者一体制造或分体制造后固接，所述第一控制盘和第二控制盘的外缘分别固接第一控制件和第二控制件，所述第六锥形齿轮的外侧通过弹性垫和紧固螺母加以固定。

2.根据权利要求1所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述的第一、第二控制盘为圆形或扇形。

3.根据权利要求1所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述的第一、第二控制件为圆形或扇形。

4.根据权利要求1所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述第一控制盘上的第一锥形齿轮和所述第二控制盘上的第二锥形齿轮为一个或多个。

5.根据权利要求4所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述第一、第二锥形齿轮设置为多个时为圆周均布或扇形角均布。

6.根据权利要求1所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述的第一、第二控制件为电控蜗轮蜗杆机构或齿轮系。

7.根据权利要求1所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述第三锥形齿轮通过第一连接键固定在所述的套装轴上，所述的第六锥形齿轮通过第二连接键固定在所述的支承轴上。

8.根据权利要求1所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述的轴承为滚动轴承或滑动轴承。

9.根据权利要求1所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述的正时轮为受曲轴驱动的齿轮或链轮。

10.根据权利要求1所述的双轴传动相角可调装置，其特征是，所述的支承轴上开有主油道，并且在所述第一、第二控制盘的安装位置以及所述的第一、第二控制盘中分别开有多个与所述主油道相连通的纵向油孔和横向油孔。

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