專利名稱：雙軸傳動相角可調(diào)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機械裝置，更具體的說，本發(fā)明涉及一種用于機械系統(tǒng)或內(nèi)燃機
的雙軸傳動相角可調(diào)裝置。
背景技術(shù)：
機械系統(tǒng)包括內(nèi)燃機，常常需要通過改變兩轉(zhuǎn)動軸間的相角來達到提高性能之目 的。比如傳統(tǒng)的內(nèi)燃機，由于結(jié)構(gòu)限制，曲軸與進排氣凸輪軸間相角恒定，在運轉(zhuǎn)過程中兩 者的軸向相對位置不可調(diào)節(jié)，限制了其性能的提高。其結(jié)果是發(fā)動機的動力性、經(jīng)濟性和 排放指標(biāo)均得不到優(yōu)化，從而造成動力性能差，燃油消耗大，排放指標(biāo)惡化的不良結(jié)果。
隨著科學(xué)技術(shù)的進步，雖然相關(guān)領(lǐng)域已經(jīng)研究出由電液控制的可變相角機構(gòu)，且 在一定程度上對前述系統(tǒng)進行了改進，然而，盡管對技術(shù)性能有所提高，但卻存在結(jié)構(gòu)復(fù) 雜、制造成本高等缺點。 基于上述原因，開發(fā)一種高性能、低成本的雙軸相角可調(diào)裝置勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題，就是克服前述現(xiàn)有技術(shù)內(nèi)燃機結(jié)構(gòu)和可變相角機構(gòu)所存
在的缺陷，并為此提供一種具備高性能、低成本特點，能達到減少內(nèi)燃機的換氣損失、提高 充氣效率、降低排氣污染、增強動力性能、并使發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性得到相應(yīng)改善的雙軸傳
動相角可調(diào)裝置。 本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種雙軸傳動相角可調(diào)裝置，包括一個帶有排氣凸輪的支承軸，所述的支承軸上
通過軸承安裝有其一端帶有進氣凸輪且與所述的支承軸圍繞同一軸線旋轉(zhuǎn)的套裝軸，所述
套裝軸的外緣通過軸承連接機體，沿所述支承軸的軸線方向，由左到右順序設(shè)置可繞所述
支承軸旋轉(zhuǎn)的第一控制盤和第二控制盤，所述的第一控制盤上通過第一銷軸和第一止推軸
承設(shè)置第一錐形齒輪，所述的第二控制盤上通過第二銷軸和第二止推軸承設(shè)置第二錐形齒
輪，所述第一銷軸和第二銷軸的軸線分別垂直于所述支承軸的軸線，在所述第一控制盤的
兩側(cè)分別設(shè)置與所述的第一錐形齒輪構(gòu)成嚙合副的第三錐形齒輪和第四錐形齒輪，在所述
第二控制盤的兩側(cè)分別設(shè)置與所述的第二錐形齒輪構(gòu)成嚙合副的第五錐形齒輪和第六錐
形齒輪，所述的第四錐齒輪和第五錐齒輪以及設(shè)置在兩者中間的正時輪三者一體制造或分
體制造后固接，所述第一控制盤和第二控制盤的外緣分別固接第一控制件和第二控制件，
所述第六錐形齒輪的外側(cè)以安裝在所述支承軸上的彈性墊和緊固螺母加以固定。 所述的第一、第二控制盤以及第一、第二控制件為圓形或扇形。 所述第一控制盤上的第一錐形齒輪和所述第二控制盤上的第二錐形齒輪為一個
或多個，所述的第一、第二錐形齒輪設(shè)置為多個時為圓周均布或扇形角均布。 所述的第一、第二控制件為電控渦輪蝸桿機構(gòu)或齒輪系。 所述第三錐形齒輪通過第一連接鍵固定在所述的套裝軸上，所述的第六錐形齒輪
3通過第二連接鍵固定在所述的支承軸上。 所述的軸承為滾動軸承或滑動軸承。所述的正時輪為受曲軸驅(qū)動的齒輪或鏈輪。
所述的支承軸上開有主油道，并且在所述第一、第二控制盤的安裝位置以及所述 的第一、第二控制盤中分別開有多個與所述主油道相連通的縱向油孔和橫向油孔。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下有益效果 (1)可實現(xiàn)運行過程中兩個同軸線旋轉(zhuǎn)的軸相對于另一基準(zhǔn)軸的相角可調(diào)，從而 提高機械系統(tǒng)的技術(shù)性能。
(2)如將其用于內(nèi)燃機，則可在發(fā)動機運行期間對其進排氣凸輪軸與曲軸之間的
相角進行調(diào)節(jié)，以期達到減少內(nèi)燃機的換氣損失、提高充氣效率、降低排氣污染、增強動力
性能等效果，并使發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性得到相應(yīng)改善。
(3)保證發(fā)動機的高速性能，提高標(biāo)定功率和轉(zhuǎn)矩。
(4)保證發(fā)動機低速大轉(zhuǎn)矩的獲得，提高其低速性能。
(5)保證發(fā)動機具有良好的經(jīng)濟性指標(biāo)和排放指標(biāo)。


圖1是傳統(tǒng)內(nèi)燃機中曲軸和凸輪軸上齒輪的傳動示意圖；
圖2是傳統(tǒng)內(nèi)燃機中曲軸和凸輪軸上鏈輪的傳動示意圖；
圖3是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明結(jié)構(gòu)作以詳細描述。 圖1、圖2分別示出了傳統(tǒng)內(nèi)燃機中曲軸和凸輪軸上齒輪或鏈輪的傳動情況，圖3 示出了本發(fā)明的雙軸傳動相角可調(diào)裝置的結(jié)構(gòu)情況。 由圖3可見，本發(fā)明的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，包括一個帶有排氣凸輪1的支承軸 2，所述的支承軸2上通過軸承安裝有其一端帶有進氣凸輪3且與所述的支承軸2圍繞同一 軸線旋轉(zhuǎn)的套裝軸4，所述套裝軸4的外緣通過軸承5連接機體6 ;沿所述支承軸2的軸線 方向由左到右順序設(shè)置可繞所述支承軸2旋轉(zhuǎn)的第一控制盤32和第二控制盤27，所述的第 一控制盤32上通過第一銷軸33和第一止推軸承11裝有一個或多個第一錐形齒輪8，所述 的第二控制盤27上通過第二銷軸28和第二止推軸承19裝有一個或多個第二錐形齒輪16， 所述第一銷軸33和第二銷軸28的軸線分別垂直于所述支承軸2的軸線；在所述的第一控 制盤32的兩側(cè)分別設(shè)置有與所述的第一錐形齒輪8構(gòu)成嚙合副的第三錐形齒輪7和第四 錐形齒輪13，在所述的第二控制盤27的兩側(cè)分別設(shè)置有與所述的第二錐形齒輪16構(gòu)成嚙 合副的第五錐形齒輪15和第六錐形齒輪21 ;在所述第一控制盤32和第二控制盤27的外 緣分別通過螺釘或其他常規(guī)方法固接或過盈安裝第一控制件12和第二控制件18 ;所述的 第四錐齒輪13和第五錐齒輪15以及設(shè)置在兩者中間的正時輪14三者一體制造或分體制 造后固接，譬如作為實施例之一，所述的第五錐形齒輪15以及受曲軸驅(qū)動而傳動凸輪軸的 正時輪14均通過螺釘或其他常規(guī)方法固接或過盈安裝在所述的第四錐形齒輪13上，所述 的正時輪14設(shè)置在所述第四錐形齒輪13和第五錐形齒輪15中間；所述第六錐形齒輪21 的外側(cè)以設(shè)置在所述支承軸2上的彈性墊22和緊固螺母23加以固定。
所述第一控制盤32和第二控制盤27以及所述的第一控制件12和第二控制件18 均可以根據(jù)需要設(shè)置為圓形或扇形。 所述第一控制盤32上的第一錐形齒輪8和所述第二控制盤27上的第二錐形齒輪 16設(shè)置為多個時可以是圓周均布，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可以是電控渦輪蝸桿機構(gòu)或齒輪系。所述 的軸承為滾動軸承或滑動軸承。所述的正時輪14為齒輪或鏈輪。 所述第三錐形齒輪7通過第一連接鍵34固定在所述的套裝軸4上，所述的第六錐 形齒輪21通過第二連接鍵24分別固定在所述的支承軸2上。 所述的支承軸2上開有主油道35，并且在所述第一控制盤32和第二控制盤27的 安裝位置以及所述的第一控制盤32和第二控制盤27中分別開有多個與所述主油道35相 連通的縱向油孔30、橫向油孔26、以及第一銷軸33中的油孔9和第二銷軸28中的油孔17。
參照圖1、圖2、圖3，正是由于本發(fā)明的雙軸傳動相角可調(diào)裝置中設(shè)置了雙錐形齒 輪固接正時輪、兩軸的套裝結(jié)構(gòu)、雙控制盤、行星輪等傳動機構(gòu)，所以，當(dāng)將其用于傳統(tǒng)的內(nèi) 燃機時，可由曲軸38帶動凸輪軸傳動正時輪14(也就是圖1中的41或圖2中的43)旋轉(zhuǎn)， 并通過優(yōu)化指令驅(qū)動與所述的第一控制盤32和第二控制盤27固接的第一控制件12和第 二控制件18分別使所述的第一控制盤32和第二控制盤27轉(zhuǎn)動，從而使所述的套裝軸4和 支承軸2相對于受曲軸驅(qū)動的正時輪14之間的相角發(fā)生改變，從而使發(fā)動機的進排氣凸輪 軸相對于曲軸的相位發(fā)生改變。 當(dāng)本發(fā)明被用在內(nèi)燃機上時，則可以根據(jù)發(fā)動機工況變化發(fā)出的優(yōu)化指令，分別 通過渦輪蝸桿機構(gòu)36， 37或齒輪系驅(qū)動第一控制件12或第二控制件18使第一控制盤32 或第二控制盤27轉(zhuǎn)動，使設(shè)置為行星輪形式的第一錐形齒輪8或第二錐形齒輪16產(chǎn)生附 加轉(zhuǎn)動，進而使與正時輪14固接的所述第四錐形齒輪13和第五錐形齒輪15同步相對于固 接在所述套裝軸4上的第三錐形齒輪7或相對于固接在所述支承軸2上的第六錐形齒輪21 之間發(fā)生差速，從而分別控制所述套裝軸4上進氣凸輪3的相位或支承軸2上排氣凸輪1 的相位相對于所述的正時輪14(即相對圖1中的曲軸38)發(fā)生變化，以獲得發(fā)動機低速輸 出轉(zhuǎn)矩大、最大功率高、燃料消耗量少，排放污染低、常用工況下經(jīng)濟性和動力性好的效果。 該效果與點火或噴油提前角調(diào)節(jié)、EGR、 HCCI、增壓以及其他可變技術(shù)的合，既可降低排放， 又可保持良好的經(jīng)濟性和動力性指標(biāo)。 本發(fā)明的雙軸傳動相角可調(diào)裝置與傳統(tǒng)內(nèi)燃機的傳動裝置具有以下明顯區(qū)別
在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機中，曲軸38與凸輪軸39是靠分別與兩軸銷鍵固接且具有一定速 比的正時齒輪40、41的嚙合傳動或正時鏈輪42、43的鏈條傳動使發(fā)動機工作的。結(jié)構(gòu)一定 時，兩軸間的相角不變。 在本發(fā)明的雙軸傳動相角可調(diào)裝置中，是直接通過雙錐形齒輪固接正時輪、兩軸 的套裝結(jié)構(gòu)、以及行星齒輪的差速作用，實現(xiàn)所述的排氣凸輪1和進氣凸輪3相對于曲軸38 的相角調(diào)節(jié)。 當(dāng)相角不需改變時，所述的第一控制件12和第二控制件18位置不變，則所述的第 一控制盤32或第二控制盤27位置也不變，所述的曲軸38帶動正時輪14 (即圖1中的41 或圖2中的43)及與之一體制造或固接的第四錐形齒輪13和第五錐形齒輪15同步旋轉(zhuǎn)的 同時， 一邊通過由所述的第四錐形齒輪13，第一錐形齒輪8和第三錐形齒輪7構(gòu)成的錐齒輪傳動副帶動裝有所述進氣凸輪3的套裝軸4反向旋轉(zhuǎn)，而另一邊則通過由所述的第五錐 形齒輪15、第二錐形齒輪16以及第六錐形齒輪21構(gòu)成的錐齒輪傳動副帶動裝有排氣凸輪 1的支承軸2反向旋轉(zhuǎn)，使得所述的進氣凸輪3和排氣凸輪1隨曲軸38按照一定的相位正 常運轉(zhuǎn)。 當(dāng)需要調(diào)整進氣相角時，根據(jù)優(yōu)化指令可以控制蝸桿轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動所述的第一 控制件12和與其固接的第一控制盤32轉(zhuǎn)動，再通過由所述的第四錐形齒輪13，第一錐形齒 輪8，第三錐形齒輪7構(gòu)成的錐齒輪傳動副帶動裝有進氣凸輪3的套裝軸4轉(zhuǎn)動，其相對于 所述曲軸38的相位通過行星齒輪的差速作用而發(fā)生改變。 當(dāng)需要調(diào)整排氣相角時，則根據(jù)優(yōu)化指令可以控制蝸桿轉(zhuǎn)動，從而驅(qū)動所述的第 二控制件18和與其固接的第二控制盤27轉(zhuǎn)動，再通過由所述的第五錐形齒輪15、第二錐形 齒輪16以及第六錐形齒輪21構(gòu)成的錐齒輪傳動副帶動裝有排氣凸輪1的支承軸2轉(zhuǎn)動， 其相對于所述曲軸38的相位通過行星齒輪的差速作用而發(fā)生改變。 此外，本發(fā)明還可以根據(jù)發(fā)動機工況的需要，向驅(qū)動所述第一控制件12或第二控 制件18的蝸桿發(fā)出向某一方向旋轉(zhuǎn)某一角度的指令，使所述的第一控制盤32或第二控制 盤27向某一方向旋轉(zhuǎn)某一角度，或使兩者同時向某一方向或相反方向旋轉(zhuǎn)某一角度，從而 改變曲軸38與進氣凸輪3或排氣凸輪1之間的相角，以優(yōu)化發(fā)動機性能。
比如，在發(fā)動機轉(zhuǎn)速較高時，可調(diào)節(jié)第一控制盤32的旋向，使進氣凸輪3的配氣相 位滯后某一相角，充分利用其氣流慣性，增加進氣充量，提高進氣效率，改善發(fā)動機的高速 動力性能；在發(fā)動機轉(zhuǎn)速低時，可反向調(diào)節(jié)第一控制盤32的旋向，使進氣凸輪3的配氣相位 提前某一相角，防止充量外流，提高低速進氣效率，改善發(fā)動機的低速動力性能和經(jīng)濟性。
除上述等等調(diào)整方式之外，還可以根據(jù)發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷等多參量信息的綜合分 析，發(fā)出進排氣正時的最佳化控制信息，驅(qū)動所述的第一控制件12或第二控制件18和所述 的第一控制盤32或第二控制盤27向某一方向旋轉(zhuǎn)一定的相角，以期優(yōu)化發(fā)動機的動力性、 經(jīng)濟性和排放指標(biāo)。 在本發(fā)明應(yīng)用于內(nèi)燃機時，若如發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)，來自油泵的高壓潤滑油將充滿 該裝置的主油道35，并如圖3中所示的那樣分縱向油孔30、橫向油孔26、第一銷軸33中的 油孔9和第二銷軸28中的油孔17等多路對整個裝置進行潤滑。譬如，由主油道35通過縱 向孔30進入橫向孔26潤滑所述第一控制盤32的第一軸承31和第二控制盤27的第二軸 承25，并通過所述第一銷軸33中的油孔9和第二銷軸28中的油孔17潤滑所述第一錐形齒 輪8的軸承10和所述第二錐形齒輪16的軸承20，還可以對所述支承軸2與所述套裝軸4 之間的軸承進行潤滑。 綜上述，本發(fā)明的雙軸傳動相角可調(diào)裝置有如下主要優(yōu)點 (1)該裝置可在機械系統(tǒng)運行過程中，對兩個同軸線旋轉(zhuǎn)的軸相對于另一基準(zhǔn)軸 的相位角實施調(diào)節(jié)，從而提高機械系統(tǒng)的性能； (2)該裝置用于內(nèi)燃機，可在發(fā)動機運行期間根據(jù)工況需要調(diào)節(jié)進氣凸輪或排氣 凸輪或兩者同時與曲軸間的相角，以減少內(nèi)燃機的換氣損失，提高充氣效率，提高動力性 能，改善發(fā)動機燃油經(jīng)濟性，降低排氣污染，與點火或噴油提前角調(diào)節(jié)、EGR、 HCCI，增壓以及 其他可變技術(shù)等相結(jié)合，既可降低排放又可保持良好的燃油經(jīng)濟性、動力性指標(biāo)。在本發(fā)明 基礎(chǔ)上可應(yīng)用現(xiàn)有的任何內(nèi)燃機先進技術(shù)。
以上參照附圖對本發(fā)明技術(shù)方案的描述是示意性的，該描述沒有限制性。對于所 屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的啟示下，完全可以對本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以及其中個 各部件的設(shè)置形式進行各種不同形式的改變或等同替換。特別需要指出的是，只要不脫離 本發(fā)明的設(shè)計宗旨，所有顯而易見的改變以及具有等同替換的相似設(shè)計，均包含在本發(fā)明 的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種雙軸傳動相角可調(diào)裝置，包括一個帶有排氣凸輪的支承軸，其特征是，所述的支承軸上通過軸承安裝有其一端帶有進氣凸輪且與所述的支承軸圍繞同一軸線旋轉(zhuǎn)的套裝軸，所述套裝軸的外緣通過軸承連接機體；沿所述支承軸的軸線方向由左到右順序設(shè)置可繞所述支承軸旋轉(zhuǎn)的第一控制盤和第二控制盤，所述的第一控制盤上通過第一銷軸和第一止推軸承設(shè)置第一錐形齒輪，所述的第二控制盤上通過第二銷軸和第二止推軸承設(shè)置第二錐形齒輪，所述第一銷軸和第二銷軸的軸線分別垂直于所述支承軸的軸線；在所述第一控制盤的兩側(cè)分別設(shè)置與所述的第一錐形齒輪構(gòu)成嚙合副的第三錐形齒輪和第四錐形齒輪，在所述第二控制盤的兩側(cè)分別設(shè)置與所述的第二錐形齒輪構(gòu)成嚙合副的第五錐形齒輪和第六錐形齒輪，所述的第四錐齒輪和第五錐齒輪以及設(shè)置在兩者中間的正時輪三者一體制造或分體制造后固接，所述第一控制盤和第二控制盤的外緣分別固接第一控制件和第二控制件，所述第六錐形齒輪的外側(cè)通過彈性墊和緊固螺母加以固定。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述的第一、第二控制盤 為圓形或扇形。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述的第一、第二控制件 為圓形或扇形。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述第一控制盤上的第 一錐形齒輪和所述第二控制盤上的第二錐形齒輪為一個或多個。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述第一、第二錐形齒輪 設(shè)置為多個時為圓周均布或扇形角均布。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述的第一、第二控制件 為電控渦輪蝸桿機構(gòu)或齒輪系。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述第三錐形齒輪通過 第一連接鍵固定在所述的套裝軸上，所述的第六錐形齒輪通過第二連接鍵固定在所述的支 承軸上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述的軸承為滾動軸承 或滑動軸承。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述的正時輪為受曲軸 驅(qū)動的齒輪或鏈輪。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其特征是，所述的支承軸上開有主 油道，并且在所述第一、第二控制盤的安裝位置以及所述的第一、第二控制盤中分別開有多 個與所述主油道相連通的縱向油孔和橫向油孔。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種雙軸傳動相角可調(diào)裝置，其構(gòu)成包括帶有排氣凸輪的支承軸和設(shè)置在支承軸上且?guī)в羞M氣凸輪的套裝軸，還包括第一、第二控制盤以及通過第一、第二銷軸和第一、第二接觸止推軸承設(shè)置在第一、第二控制盤上的第一、第二錐形齒輪，在第一、第二控制盤的兩側(cè)分別設(shè)置與第一、第二錐形齒輪構(gòu)成嚙合副的第三、第四錐形齒輪和第五、第六錐形齒輪，第五錐形齒輪以及位于第五、第四錐形齒輪之間的正時輪均固接在第四錐形齒輪上，第一、第二控制盤的外緣分別固接第一、第二控制件，第六錐形齒輪的外側(cè)以彈性墊和緊固螺母固定。本發(fā)明的優(yōu)點是高性能、低成本，減少內(nèi)燃機的換氣損失、提高充氣效率、降低排氣污染、增強動力性能。
文檔編號F01L1/344GK101701539SQ200910223930
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者林建生 申請人:天津大學(xué)