CN86106074A

CN86106074A - 回转驱动装置

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Publication number: CN86106074A
Application number: CN198686106074A
Authority: CN
Inventors: 弗雷德里克·迈克尔·斯蒂沃西
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1985-08-31
Filing date: 1986-08-30
Publication date: 1987-06-03
Also published as: GB8620899D0; GB8521718D0; GB2183770A; EP0235229A1; WO1987001423A1; AU6333586A

Abstract

一种用于转动凸轮轴的回转驱动装置，使凸轮轴的转速是在转动时产生振荡。装置包括一个主动链轮，一个安装在矩形截面轴上的随动件。轴由链轮带动。随动件可在轴上横向滑动并保持与一静止的空心凸轮构件的凸轮表面接触。销偏离回转轴固定到随动件并作为主动件与驱动臂上的孔相配合。驱动臂被固定在凸轮轴上，结果使凸轮轴在转动时，它的转动可按照随动件的滑动进行振荡。随动件的滑动是由它与凸轮表面接触产生的。

Description

本发明是关于一回转驱动装置的，它用于转动一个被动件，使这被动件在旋转中，它的速度可增加可减，或来回变化。

这种驱动装置在凸轮轴转动的振荡脉冲控制中可找到它的具体应用，但这种基本原理可应用到任何要求获得这种回转特性的轴，部件或轴类装置。

按照本发明，可提供一种回转驱动装置，利用这种装置，可使被动件在回转中改变它的转速。这种回转驱动装置包括一个可转动的驱（主）动构件，一个随动的构件，一个凸轮构件和一个耦合装置。其中随动构件可随主动构件转动和可相对于主动构件的回转轴上的主动件横向滑动。凸轮构件具有一个工作表面，在随动构件回转时，凸轮的工作面保持与随动件相接触。耦合装置是将偏离驱动件回转轴线的随动构件上的一点耦合到被动件上，使被件在转动时，能够按照随动构件的滑动运动，来回改变它的回转运动，其中随动件的滑动是它与凸轮（工作）表面接触产生的。

为易于理解本发明，现用举例和参考附图的方法来说明它的方案。其中：

图1是本发明的回转驱动装置的一个实施方案中的一个部分的局部剖视侧视图;

图2是回转驱动装置图1实施方案的局部剖视侧视图;

图3是图2的回转驱动装置的局部剖视的平面图;

图4是类似于图1的侧视图，但它的回转驱动装置的随动件经过修改。

图5是本发明的回转驱动装置另一方案、带有局部剖视的侧视图。

图6刘体现本发明原理的回转驱动装置的侧视图，并说明其驱动件和被动件之间的耦合装置经过修改。

图7是图6装置的侧视图，带有局部剖视。

虽然对本发明的叙述特别涉及到机动车辆，但应用当理解，它的有关原理可应用到任何要求摆动运动的情况。但是，因为内燃机阀门定时控制是极其重要的努力方面，所以本具体叙述是以与凸轮轴的定时和回转特性有关而且与不仅能限定冲程也能限定包络形状有关的回转驱动装置的例子为基础的。

本发明为解决内燃机阀门的可变定时和性能问题提供了一种简单的办法，因为它们所需要的零件都是阳一些极其基本的机械零件，因而其成本效果好。

现参考图1-3，回转驱动装置包括一个可往复运动的随动件1。而随动件1装于方型驱动轴4并位于环形凸轮9内。随动件1经自由转动的滚子2与环形凸轮9接触，但这滚子可用一实心随动滚针代替。随动件1设有中心槽3。槽3的侧面与方型驱动轴4的侧面平行，图中所示槽3的侧面与驱动轴4的侧面处于支承接触状态。

随动件1相对于轴4的允许行程，在本例中是由槽3的长度限定的。横向轴线，即图1随动件1的滑动轴线与基准线-“X”-“X”成90°角。

如果随动件1允许在轴4上往复运动，则可看出，固定到或与随动件1-体的杆臂5也会产生往复运动。

当杆5的中心基准“X”-“X”和随动件1的主往复中心基准线在轴4的回转中心相交时，这两基准线便互成90°。可看出，随动件1的任何往复运动都对杆5的有效长度的增加或减少产生影响。

杆5配有销6。销6位于偏离轴4回转轴线的地方，并设有凸缘20。因此，在滚子2保持与环形凸轮9有力接触的情况下，如果使销子6与一个阻力荷载接触，轴4的任何转动都会导致随动件1的转动。

如果环形凸轮9是完全圆的，则随动件的状态不会变化，即它会呈现一种完全的圆运动。但是，环形凸轮9是具有起伏的内工作面的。在本例中，它有四个凸起8。因此，如果滚子2和环形凸轮9之间保持接触，就会使随动件1相对于轴4产生一种往复运动。

在图1的侧视图中，轴4的转动方向是重要的。如果图1所示的轴4以顺时针方向转动，销6加有一个反时针的阻力，则随动件1就会因滚子2与环形凸轮9脱离接触，被直线地沿轴4的横向驱动。滚子2通过凸轮表面的第一个凸起8的顶峰后，只要轴4按照上述情况转动通过的随动件仍然处于“静态”不与凸轮表面接触。

然而，如果轴4以反时针方向转动、销6加给一个顺时针阻力荷载，就会保持所述的原始状态，即，滚子2会被压向与环形凸轮9接触，随动件会产生一种往复运动，导致杆5有效的杠杆长度发生变化。

现在参考图2和图3，会看出，轴4是固定到输入轴18的或是与输入轴成为一体的，而输入轴18是固定到安装法兰16上的或是与安装法兰16一体的，而安装法兰16被固定到一驱动链轮19上。因此，链轮19的任何转动都会导致轴4的相似转动。输入轴18被支承在轴承部件中。

随动件1被表示为一个自由滑动件，装在轴4上，并用两边安装的导板10和11来保持正确定位，这样就防止了脱离随动件1所要求的往复运动方式的任何横向运动。这两个导向板被固定到轴部件18，4上或与轴部件18、4成为一体。图3说明，偏心销6置于一稍为加长的孔内，这孔位于曲臂12内，曲臂固定到凸轮轴13或为凸轮轴的一部分。因此，当轴4转动时，销6就会遵循一个基本上为圆形的轨迹运动，并引起凸轮轴13转动。因此装有偏心销6的杠杆5的有效长度的任何变化会对凸轮轴的瞬时转速产生很大的影响，因此有效参数的反复增加或减小，都会把主动部件18，4的恒速转动变成被动部件12，13的一种振荡的（来回变化）回转运动。

这样，对于经轴18输入的任何回转运动，都会引起轴13的加速和减速，环形凸轮的起伏或凸起的大小和频率决定着轴13的振动脉冲数。如果环形凸轮9是一个固定部件，脉冲数（如图1所示为4）会切始终不变，并在45°，315°，225°和135°产生（峰值）。但是，可看出，环形凸轮9是臷环形载体7内的，载体7能够与轴4的回转轴线同心回转。因此，振动脉冲序列可以通过调整载体7的角位置，相对于基本回转输入定时提前推后。载体7设有一个转动它并将其锁定在调整后位置的装置（未示出）。具有必要的 “锁定”升角蜗轮一蜗杆装置是其中适用的调整装置之一，但也可包括任何适当的重新定位装置，也可增加必要的控制（平动的或其它的）机构（未示出），以保持所要求的功能包络。

因此，很明显，由这具有装置提出的，有两种选择方案，即，固定的环形凸轮装置，和能够重新定位的环形凸轮装置。

如图1所示，环形凸轮9有四个起伏或凸起，每个大小、形状和轮廓均相等，具有相同的升降。在其它方案中，可提供任所要求的凸轮凸起数，每个凸起具有所要求的尺寸和形状。因此，所有凸起可以完全相同，或可以完全不同。定位，轮廓和总目的都可以设计得使其适合任何要求的脉冲“形状”。在这方面，由各个阀规定的最后冲程都可以按照一次重新定位性质的振荡加速和减速来进行设计。这就使内燃机工程师能够在无须设备或综合考虑的情况下，确定阀规的工作包络，调节阀的开、闭、停止和顺序等。以速合任何转速、功率排出物条件。如果用在航空内燃机上，按照高度等方面来进行调整的充分优点，会对安全、航程和经济性等所有方面都产生重大的影响。

轴承14用于支承凸轮轴13。

图4说明图1到图3装置的一个变种，其中主往复轴线与过偏心销6和滚子2中心的连线平行。其它所有零件与图1相类似。但是，看出，图4中表示的只有三个凸起8。图4说明，其往复运动轴线是可变化的，以根据要求，从机械效益或欠机械效益方面得到好处。假定环形凸轮载体7是固定的或是可调的。三个凸起8彼此隔开120°。轴4的回转方向假定是反时针。

成一排的大缸内燃机就其端部安装的装置而言，存在着某些困难，即在凸轮轴端部安装的装置中，六个冲程（吸气和排气）有一定重叠度。所以，需要把凸轮轴13分成两个分开的轴，例如在第一个“半”凸轮轴内面下，提供一个同心的洗套轴。

然后，活套轴驱动位于两个“半”凸轴之间的方形轴。为使这两个“半”凸轮轴接收正确定时的脉冲序列，应有两个偶合的方型截面轴，其中第二个革与第一个轴不同相，以此允许冲程差。这就要求不同用一个共同的环形凸轮，就是用两个分开的环形凸轮和两个独立的随动件。以此方法，便可用这种振荡装置未满足六缸要求。

图5表示本发明的另一方案，它包括两个环形凸轮。但是，不像成排六缸所要求的方式，这两个环形凸轮7和7a是用来服务于单要把凸轮轴13的。可看出，输入轴18带有方形截面2和随动件导板4。随动件1以通常的方式安装在方型截面2上，即，它是自由往复运动的。随动件1有一偏心销6，它置于曲臂12内的一个加长的槽内，件12被固定到小的同心副凸轮轴21或成为其一部分。包括曲柄偶合壁12，第二方截面2a，随动件导板4a和内面同心轴21的部件是一种自由运动、支承定位的部件。轴21安装在主凸轮轴13内。

第二随动件1a被安装在方截面2a上，并有它自己的环形凸轮7a，环形凸轮7用于随动件1。输出偏心销6a置于曲壁6a置于曲臂12a的一个加长的槽内，并可在槽内自由运动但始终保持接触，曲臂12a被固定到凸轮轴13或成为其一部分。轴18的任何转动会导致两随动件1和1a的往复运动，并使轴13受到影响。

因们它们是由两个独立的环形凸轮7和7a控制的，所以这两个随动件可受到独立的脉冲序列定时变化，一个环形凸轮上的凸起可相对于另一环形凸起交叉地运动。两个随动件可以有一个可调的或两个都是可调的。

这意味着，在必要时，一组凸起可用来抵销或扩大另一环形凸轮的一组凸起，或在要求时，起补充或降低影响的作用。而且，一个环形凸轮可用来产生整个凸轮轴部件基本的、提前/推后，而第二个环形凸轮用来产生为改变冲程轮廓所要求的振荡脉冲序列变化。冲程轮廓是凸轮上呈现的主凸轮轮廓冲程，用于操作阀门。因此，图5的实施方案操作提供了极大的灵活性，而且复杂性最小。

参考图1-5介绍的例子是依靠杠杆机构和滑动表面以产生从驱动轴传到凸轮轴13的往复/振荡的输出。这种产生所需结果的简单方法是施加往复作用的一个方法，图6和图7显示了进一步的可能性。

在图6和图7的方案中，在输入轴和凸轮轴之间包含有一齿条的小齿轮。齿条22与随动件1是一整体。小齿轮24与齿条22啮合。齿轮24安装在长轴23上，而长轴23如上所述，将驱动传给凸轮轴13。

图6和图7的齿条和齿轮偶合，可使输入轴（链轮轴）和凸轮轴13之间获得极其可靠的偶合，因为齿条22和齿轮24之间的啮合保证了最大的机械效率。由随动件1和环形凸轮9产生的往复作用被直接传给齿轮。

可看出，小齿轮24被固定到副轴23上或成为副轴23的一部分，而副轴23被支承在加长的导向件10和11内。副轴23也提供有一个复合小齿轮25，用作行呈齿轮与恒星齿轮26啮合，恒星齿轮26被固定到齿轮轴13或成为凸轴13的一部分。其传动比是这样：齿轮25比齿轮大26大，这就表示，齿轮24产生的振荡运动将被放大。但是，齿条和小齿轮之间的传动比，或者复合齿轮和凸轮轴恒星齿轮的传动此都可以按照设计要求进行考虑。

如果把方型截面轴视作反时针方向转动，则可理解，凸轮轴13的阻力会引起复合齿轮25企图围绕恒星齿轮“运动”。但是，这样会引起齿轮25以反时针方向转动，以同样的反时针方向转动副轴23，并使齿条22向外径向运动，因此迫使随动件1经滚子2将压力加到环表凸轮9的内表面。这就说明，保证滚子2和起伏的内凸轮9之间的压力接触，需要接触载荷。凸起8位于315°情况下，所示凸轮9的四处凸起系处于45°;135°;225°和315°的位置，但是，这只是假想的设计，可将位置定在任何一点，凸起部的轮廓可设计到适合任何一组角度要求，以此使脉冲形状适合于任何阀的运作特性。

假定环形凸轮载体7不是固定的就是可重新定位的。转动和锁定的方法可以是任何适用的一种。采用蜗轮/蜗杆装置便可满足这两者要求。其中蜗轮固定到环形载体7的外圆面，以此如10°的升角与蜗杆啮合。

输入轴18可以直接联接到链轮（未示出），或任何其它回转装置。

提出这样的建议是可能的：即可将两个齿轮与同一个齿条相啮合，两齿轮彼此异相（不同步），以此获得一种能够满足部分轴（Split-Shaft）成排六要求等的装置。

在上述的所有例子中，可以转动环形部件7，9，使产生的振荡脉冲在负周期出现，即在一具体阀门关闲的时间内出现，以此，不对冲程产生直接影响。这就能使振荡影响被完全抵消。

正如图6、图7提出的单形部件型装置一样，也可构造出双齿轮齿条，双环形部件型的装置，以获得一种类似于图5所说明的装置，即，一部分用于总的提前/推后，第二部分用于产生脉冲。两部分彼此可以变化，或者两者在功能的相容一致或差异上可以变化。

这里所叙述的所有装置，都可以做出它们的假设，变化和将它们的各种特性组合起来。而且，它们为发动机设计者提供了一个很简易的方法，其中包括阀门定时的完全控制和变化方法，冲程轮廓/包络等的控制方法。它们要求的机械零件都是一些基本的机械零件，不需要什么“新材料”。

将这些发明应用到任何一种内燃机并不要求重新设计原发动机，销售出去的发动机也可加进这些发明。

润滑要求应是与现在的凸轮轴要求相一致的。

虽然没有示出回动弹簧，但它们可能是必要的。

在给出的所有例子中，方型截面被表示为“驱动”轴但是也可以反过来，把“槽”做成驱动部分，方型截面做成随动等部分。

Claims

1、一种转动被动件的回转驱动装置，这种装置可使被动件在回转中来回改变转速，该装置包括一个旋转主动构件，一个随动构件，一个凸轮构件和一个耦合装置，随动构件随主动构件转动并可相对于主动构件回转轴上的主动件横向滑动，凸轮构件具有一个工作表面，在随动构件回转时，凸轮的工作面保持与随动件相接触，耦合装置是将偏离主动件回转轴的随动件上的一点耦合到被动件上，把旋转运动传给被动件，该旋转运动在被动件按照随动构件的滑动运动转动时产生速度的上下变化，随动件的滑动是它与凸轮表面接触产生的。

2、按照权利要求1的回轴驱动装置，特征在于耦合装置包括一个销子，该销子被固定到随动构件并与回转轴不同心，并作为主动件与一驱动臂啮合，这驱动臂是从驱动构件的回转轴横向伸出来的。

3、按照权利要求1的回转驱动装置，其特征在于耦合装置包括一个固定到随动件并与随动构件的滑动方向平行的齿条，这齿条与一个可随副轴一起转动小齿轮啮合，副轴作为主动件与被动件耦合。

4、按照权利要求3的回转驱动装置，其特征在于副轴载有一个作为主动件与装在被动构件上的恒星齿轮啮合的行星齿轮。

5、按照上述权利要求的回转驱动装置，其特征在于凸轮构件具有一个围绕主动构件回转轴的固定的角方位。

6、按照权利要求1-4中的任何一个要求的回转驱动装置，其特征在于凸轮构件围绕主动构件回转轴的角方位是可调的，以改变被动构件轴速振荡的定时。

7、按照上述任一权利要求的回转驱动装置，其特征在于被动构件载有一个第二随动构件，这个第二随动构件可与主动件一起转动并可相对于被动构件回转轴上的被动件横向滑动，这个第二随构件在转动时，保持与第二凸轮表面接触，偏离被动件回转轴的在第二随动构件上的一个点与第二被动构件相耦合，把旋转运转送到第二被动件，该旋转运动按照两个随动构件的叠加的滑动运动进行转动时，产生速度的来回变化。

8、按照上述任一权利要求的回转驱动装置，其特征在于这随动构件有一个长方形槽，用于容纳矩形截面的主动构件的一部分。

9、按照上述任一权利要求的回转驱动装置，其特征在于主动构件是一个链轮，被动构件是一个凸轮轴。

10、一种基本上为上文参考附图所述的和附图说明的回转驱动装置。

11、这里所述特点的任何新颖东西或组合。