专利名称:一种可变传动装置的制作方法
本发明涉及能使一轴或一构件相对于另一轴或另一构件或者成组轴和构件组导前和/或滞后传动的装置。
具有所述特性的传动装置是极其有用的，它特别适用于内燃机的凸轮轴装置，即由安装在凸轮轴前端的固定链轮提供常见的直接传动并通过链或皮带由曲轴来驱动。要使曲轴和凸轮轴之间的传动比为2∶1，就得有一个较大的顶部链轮。
本发明的描述是限于内燃机的技术范围内，但它是能应用于具有导前/滞后传动状态的装置中。
为了使凸轮轴具有导前/滞后传动的特性，人们已经提出了若干种装置。阿尔法·罗密姆(Alfa RoMeo)的“旋回式”技术解决方案是在全旋回或全不旋回的条件下具有能导前/滞后32度的传动装置，它能使进气凸轮轴和排气凸轮轴之间的相位重叠度发生交替变化。
由此可见，可变性能的凸轮轴为显著提高发动机作功能力和排放控制方面的特性提供了一种方法。然而，阿尔法·罗密欧和密查姆(Meacham)提出的装置，要实现相位改变是依赖于一条螺旋形链槽，而本发明提供的改变相位的装置是利用常用的螺旋齿轮固有的螺旋特性，它不象阿尔法·罗密欧的解决方案那样得在全旋回或全不旋回的条件下才具有相位可变的功能。
图1为侧视和局部剖视图，它给出了一个利用二个螺旋齿轮(1和2)的简单实例，其中齿轮(1)由输入轴(9)上的矩形件(4)驱动。因此，齿轮(1)在任何时候总是由矩形件(4)为主动件与轴(9)呈恒定的从动联接。但是，齿轮(1)能在保持传动接触的所以，齿轮(1和2)之间的螺旋机构足以产生所需要的导前/落后的传动特性，并且为使齿轮(1)具有齿轮(2)螺旋相适应的相反螺旋而可选择左旋或右旋。
齿轮(1)沿轴(9)且与该轴中间基面相平行的滑动过程所出现的问题是，在重新改换位置时能使齿轮(1)保持转动，位置一旦改换，就得保持在该新的位置。这一技术问题是通过配置一个滑动的支架(3)而解决。如图1及其A-A剖视及B-B剖视所示，支架(3)是装在轴(9)和轴(7)上的滑动座架，有二个端板(3b和3c)，每个端板有二个环形孔(见剖面B-B)。这二个孔具有和二个轴(9和7)相类似的直径，从而能使其沿二个平行轴自由滑动。
但是，图1表明了在端板(3b和3c)沿轴(7和9)滑动的同时，这些端板的凸缘相对于齿轮(1)是没有间隙的。因此，支架(3)的任一运动会导致齿轮(1)与其成整体运动。而且，由于轴(9)是不受约束地穿过端板(3b和3c)，所以，轴(9)和齿轮(1)的转动特性是不会受影响的。
支架(3)还配置一个齿条传动件(5)，该齿条传动件位于联接板(3a)下侧，并将二个端板(3b和3c)装成一起成为一个单一体。另件3a、3b、3c和5可以做成单件或多件，构成一个组件或单一构件。
齿条传动件(5)和蜗轮形齿轮(6)啮合，该蜗轮形齿轮与轴(7)固定连接，或为轴(7)的组成部分。
值得注意的是，可以采用一个标准齿轮，其轴(7)与齿条传动件(5)成直角。这在图1中没有示出。
蜗轮形齿轮(6)的导角是‘闭锁’型的，例如10°左右。因此，齿条传动件(5)可由蜗轮形齿轮带动，而齿条传动件(5)不会使蜗轮形齿轮转动。所以，轴(7)的任一转动都会使齿条传动件(5)根据轴的转动方向在二个方向传动。而且上述的运动就蜗轮形齿轮而言，仅限制在二个端板(3b和3c)之间的距离。(应指出的是，这只是针对图1所示的结构而言的，至于别的结构可以有所希望的多种运动)。
齿轮(1)沿轴(9)的滑动结果是取决于螺旋是左螺旋还是右螺旋，它将使齿轮(2)具有确定的导前或滞后的转动特性。当齿轮(2)如图所示那样与轴(8)固定连接或为轴(8)的组成部分并且轴(8)为凸轮轴时，齿轮(2)的导前/滞后都将导致凸轮轴的导前/滞后。
这种类型的传动装置可以配置于组合凸轮轴(排气或进气)或单一凸轮或者凸轮组。
由于直键槽或直槽、或能提供轴(9)和齿轮(1)之间转动传动的任一种截面改用了矩形件(4)，所以本发明和阿尔法·罗密欧解决方案之间的不同之处在于导前/滞后传动是在齿轮传动之间产生的，而不是按任一种方法形成的链槽获得的。而且，这种导前/滞后的程度完全可以控制并且有任意的传动特性，所以，就能与发动机的各种速度或规定的速度相匹配。
可以作出进一步改型的设想是，齿轮(2)也可以具有滑动的特性，其控制采用齿轮(1)相类似的方式。所以，齿轮(1和/或2)可以根据其各自的轴重新定位。
用来控制轴(例如7)的装置可以采用任一适当的机构，例如电动机、液压装置等，这些部件的控制信号来自发动机的控制系统、或某些其他电的或机械的系统。(若有要求，也可采用手动装置)。
正如图1所示的那样，如果所述的导前/滞后的基本传动特性是通过齿轮(1)提供的，并且齿轮(2)还具有通过矩形件使轴(8)传动的话，则可以设想的第二个可供选择的方案是，如在齿轮(2)和轴颈(11)之间配置一个压力弹簧并与弹簧接触的相反一侧的端面凸轮固定到齿轮(2)，再配置一个定滚轮或其他从动件顶着端面凸轮，这样一来，齿轮(2)可以在轴(8)上作轴向的往复运动，进而为轴(8)提供一种摆动。摆动脉冲的数量由端面凸轮凸台数量或者由滚轮数量来决定。
这种摆动运动也是可变的。因为从动件或滚轮可以安装在一个支架上，能同心式(或其它方式)导前/滞后，使脉冲顺序导前和/或滞后。
这就和起始传动的整个导前/滞后结合，能完全控制发动机阀的打开和关闭。
如果要包括这种摆动的特性，则可通过齿轮(1)和/或齿轮(2)产生，每个齿轮且具有滑动的基本特性。何况，具有摆动的特性无须有导前/滞后的基本特性，即例如齿轮(1)能与轴(9)固定连接。
图2是轴向截面图，它示出了一种能提供导前/滞后传动特性但没有象图1所叙的传动比为2∶1(或任何别的传动比)的装置;而且该装置提供了一种凸轮轴控制的很简单的机构。
在这个结构布置中，齿轮(1)与输入轴(9)固定连接或为输入轴(9)的组成部分，齿轮(2)与输出轴(6)固定连接或为输出轴(6)的组成部分。在这种情况下，轴(6)被表示为凸轮轴，轴(9)被表示为与链轮固定连接的轴。
轴(15)是一个能使链轮(14)定心的定位轴。
在图2中所示的装置的基本结构是由活塞/气缸组合体派生结构，即气缸为活塞(12)设置了支承和轴颈的位置。活塞(12)能在气缸(11)内滑动，但不能在内转动。
活塞(12)的定位和运动是通过轴(7)的螺杆件(8)，该螺杆件(8)装在螺纹孔(15)内以确保轴(7)的任何运动都会导致活塞(12)沿气缸(11)内壁移动。这种沿气缸(在两个方向)的移动是与图1所叙述的相对于支架(3)的移动相类似的，而且应注意的是，在此所述的螺杆和螺纹结构能在图(1)中采用，以取代前述的齿条传动件和蜗轮形齿轮，反之亦然。在本说明书中所述的所有支架传动机构都是可互换的。
将会看到的是，在活塞(12)中有一个自由转动的支承定位的支架(4)。在本结构中，支架(4)被表示成环形的截面，其中心有一个圆孔。
但是，外表面不是平直的，中心部位有一个凸起(3)，在类似凸起的支承部位配置有径向链槽，借以使支架(4)转动，但在活塞(12)不出现类似运动的情况下在两个方向没有横向的运动。因此，在两个方向因活塞(12)沿气缸(11)的任何横向运动将会引起支架(4)以类似的方式运动。然而，这样的运动决不会影响支架(4)的转动。
支架(4)还示出了通过四个啮合爪(5a;5b;5c和5d)与齿轮(1和2)相啮合的情况，爪(5a和5b)是与齿轮(1)啮合，而爪(5c和5d)与齿轮(2)相啮合。
爪的数量将由二个螺旋齿轮(1和2)的齿的数量决定。
齿轮(1和2)是认为具有相反的螺旋。(即相反的旋向)。
由于二个齿轮的螺旋是具有相反的旋向，所以侧向载荷是平衡的，支架(4)处于不受偏压的状态。
零件(10和13)代表外部壳体或者轴颈壳体。
这种活塞/气缸结构可以用任何适当的滑动支架结构所取代。例如，活塞可以是一种鞍式装置在一个或多个平直表面滑动或在滚轮座上滑动。
图3是轴向截面，它示出了其原理与图2中所示装置类似的但活塞(12)运动的方法不同于图2的一种传动装置。
二个螺旋齿轮(1和2)认为是左旋和右旋，或如图2所示的那样，其中的一个齿轮为螺旋构件，而另一齿轮为直齿轮。内部的键槽(5a/5b/5c/5d)可以是任一适当的数量，即一个或多个，其长度短到无须有螺旋的程度，仅是定位销而已。
在图3中，导致支架(12)前后滑动的原因是有螺纹的圆柱体(11)，支架(12)也带有螺纹，做成一个带有螺纹的插入件。将会看到的是，支架(12)被加长部分(18a)是为了齿轮端面(18)伸到加长部分(18a)，与安装在传动轴(7)上的传动齿轮(17)相啮合。
通过对轴(7)施加的传动力，导致传动齿轮(17)转动，从而使组件(12/18a/18)转动。组件的转动使(12)被拧入圆柱体(11)或从圆柱体(11)拧出。足以防止任何的横向运动是导螺杆螺纹角度而不是通过齿轮(17和18)。因此，这完全是一种‘闭锁’的支架组件，能重新定位，并且由此导致轴(6)相对于轴(9)导前和/或滞后。
轴(7)的控制机构是通过任一适当装置(例如电动机、手动的杠杆联轴器等)来驱动，仍由发动机控制系统或者其它必要的正时功能来决定。
因此，图3中所示的装置无须要求蜗杆/蜗轮组件对其调节和闭锁。直齿的长度在整个横向范围保持与齿轮(17)接触。
图4是轴向截面，它示出了一种与导前/滞后部件相结合的摆动脉冲发生器。这二个部件可彼此独立地或彼此连同地导前和/或滞后。
支架(34)是对中心主轴“X”-“X”起支承定位和定心并通过一个新颖的径向齿条机构作横向传动(在二个方向)。如空冷发动机上的冷却部件的辐射状散热片那样的齿与普通的直齿轮(27)啮合，该直齿轮安装在轴(6)上并通过一个图上未示出的蜗杆/蜗轮机构控制和带动。
散热片状的齿穿过齿轮(27)的齿并在齿轮(27)转动时，该径向齿条能在二个方向传动。
支架(34)还设置有内销(5a/5b/5c/5d)，内销与两个齿轮啮合，其中的一个齿轮必须是螺旋形齿轮。(1和2)。
齿轮(2)不装在轴(6)上，而且是直键槽连接，以致使齿轮(2)沿轴(6)滑动且保持转动传动接触。
弹簧(22)配置在齿轮(1和2)和其相对应的端板(23和24)之间，支架(34)的任何横向的重新定位都会导致轴(6)相对于轴(9)的导前和/或滞后传动。然而，齿轮(2)还配置有二个径向支臂(28和29)，这二个支臂有从动销，其中一个以件(30)示出。
弹簧(22)强使接触点与端面凸轮(32)稳固接触，因此，由于凸轮(32)在其作动表面有一个或多个凸起，当从动件(30)或从动组件通过齿轮(2)的表面转动时就会使齿轮(2)作往复运动。
波动脉冲的数量决定于结构的要求，而凸起的形状决定着脉冲的波形。
所以，摆动运动能传递给齿轮(2)，不考虑通过支架(34)和齿轮(1)已确定的导前/滞后的传动特性。
为了能给出脉冲顺序导前/滞后，端面凸轮是安装在套筒轴(31)上，并且依次安装到蜗轮(21)上，借助于闭锁角与蜗轮(20)相啮合，蜗轮(20)安装在自身的传动轴(7)上。这就使凸轮(32)相对于从动件(30)转动，从而使摆动运动导前和/或滞后。
本说明书所指出的任一装置均可与任何别的装置结合使用。
采用这些装置为的是提供逐渐导前/滞后的传动特性，又不会带来因传动造成的噪音，采用螺旋齿轮无论是组合或单一应用均不象阿尔法·罗密欧的解决方案那样，它在每个实施例中都能实现导前/滞后传动。
我们可以对各种装置的相反情况予以预料的是，支架(12和34)可以配置二个螺旋齿轮(或者一个为螺旋齿轮，另一个为直齿轮)，二个轴(9和6)可以配置连接销。这种总合功能和性能仍然会与所述过的装置相同。
在图4中，偶然出现的横向运动是通过齿条组件予以控制的，而在图2和图3中，无须主支架(12)，径向凸起(3)就可防止销形支架(4)运动。
所有附图中的支承表面均以粗线示出。
权利要求
1.一种可变传动的装置，其中的第一和第二转动件联接一起能以一定的相位彼此相对转动，该装置包括一个随第一转动件转动的第一螺旋齿轮、一个随第二转动件转动并与第一螺旋齿轮联接将第一转动件的转动传递给第二转动件的第二螺旋齿轮和调节装置，该调节装置用来改变联接一起的螺旋齿轮的轴向位置使第一和第二转动件的相对转动相位的改变。
2.根据权利要求
1所述的装置，其中第一和第二传动件围绕装有彼此啮合的第一和第二螺旋齿轮的平行轴转动，其中的一个螺旋齿轮可与相对应的转动件轴向移动，所述的调节装置具有能按某一选择的量使与相对应的传动件轴向移动的螺旋齿轮移动的机构。
3.根据权利要求
2所述的装置，其中使轴向移动的螺旋齿轮移动的机构包括一个支架和驱动该支架的机构，支架随沿相对应转动件轴向移动的螺旋齿轮一起运动。
4.根据权利要求
3所述的装置，其中所述的支架有一对端板和一个使端板连接并配有一个与调节装置的主动件啮合的驱动件的联接板，所述的轴向移动的螺旋齿轮配置在二个端板之间。
5.根据权利要求
4所述的装置，其中所述的驱动件有一个齿条，主动件有一个随调节轴转动使齿条移动的并进而又恢复支架和轴向移动的螺旋齿轮转动的齿轮。
6.根据权利要求
1所述的装置，其中的第一和第二转动件围绕一个共同轴转动，第一和第二螺旋齿轮是具有相反旋向的螺旋齿轮，第一和第二螺旋齿轮通过一个联接齿轮联接，该联接齿轮围绕所述的共同轴转动和沿该共同轴移动，联接齿轮具有各自轴向隔开的与第一和第二螺旋齿轮啮合的部位，所述的调节装置具有能使联接齿轮沿共同轴移动的机构。
7.根据权利要求
6所述的装置，其中能使联接齿轮移动的机构有一个活塞和使活塞能在气缸内移动的机构，该活塞与联接齿轮联接并配置在一个气缸内沿轴向可以移动但无转动。
8.根据权利要求
7所述的装置，其中能使活塞在气缸内移动的机构有一可转动的在活塞的一个螺孔中配合的导螺杆，螺孔与共同转动轴呈平行配置。
9.根据权利要求
7所述的装置，其中能使活塞在气缸内移动的机构有一个围绕与共同转动轴平行的调节轴转动的并与活塞上的带齿表面啮合的大齿轮。
10.根据权利要求
7所述的装置，其中能使活塞在气缸内移动的机构有一个齿条和一个围绕与共同转动轴相垂直的轴转动的小齿轮，所述齿条配置在活塞上。
11.根据上述任一权利要求
所述的装置，包括能在第二转动件转动时施加一个摆动角运动的摆动机构。
12.根据权利要求
11所述的装置，其中摆动机构具有能使一个随动表面对其中一个顶着凸轮表面的螺旋齿轮产生偏压的弹性机构，使所述凸轮表面适于改善螺旋齿轮转动时所希望的摆动运动。
13.根据权利要求
12所述的装置，其中摆动机构具有能调整凸轮的角度位置以改变由凸轮表面改变摆动相位的机构。
14.根据权利要求
13所述的装置，其中所述的调整机构具有一个凸轮随其转动的轴、一个随轴转动的蜗轮和一个与蜗轮啮合的能使蜗轮转动来调整凸轮角度位置的蜗杆。
15.根据上述权利要求
所述的凸轮轴传动装置，其中凸轮轴构成所述的第二转动件，第一转动件是一个装有使凸动轴传动的驱动件的中间轴。
专利摘要
一种可变驱动机构包括一个输入轴(9)，其上有一个矩形截面部件(4)，上面装有配置在支座(3)的二个端板(3b和3c)之间的第一个螺旋齿轮(1)。支座上有一个横档(3a)，其上的齿条(5)与调节轴(7)上的小齿轮(6)啮合在一起。轴(8)上的第二个螺旋齿轮(2)和第一个螺旋齿轮(1)啮合，齿轮(1)的宽度比齿轮(2)大，因而可以把轴(9)的转动传给轴(8)。转动调节轴(7)使支座(3)移动，从而使第一个螺旋齿轮(1)移动，以改变其与齿轮(2)相啮合的轴向区域，从而调节了轴(8)相对于轴(9)的旋转相位。
文档编号F01L1/352GK86107594SQ86107594
公开日1987年9月30日 申请日期1986年11月7日
发明者弗雷德里克·迈克尔·斯蒂沃西 申请人:弗雷德里克·迈克尔·斯蒂沃西导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan