专利名称:凸轮机构的制作方法
本发明是关于凸轮机构，特别是用于把旋转运动转换成直线运动的机构，内燃机的凸轮轴是该机构的特殊应用场合。
按照惯例，凸轮轴具有实心凸轮，该实心凸轮随凸轮轴旋转并具有外凸轮轮廓型线。该凸轮的旋转运动利用诸如与该凸轮轮廓保持接触的按枢轴方式安装的摇臂而转换成往复式气门装置的直线运动。
实心凸轮具有各种缺点，诸如不能提供高升程短持续时间的动作，并且具有一个不可改变的工作轮廓型线。
本发明的一个目的是提供一种通用凸轮机构，它消除了或至少减少了已知的实心凸轮机构的至少某些缺点。
按照本发明的一个方面，提供了一种用于把旋转运动转换成直线运动的机构，该机构包括一个旋转轴，一个具有以该旋转轴的轴线为中心的一种凸轮轮廓型线的凸轮，一个不可旋转地安放在旋转轴上然而却能够以一个横切于该旋转轴的轴线方向在该旋转轴上做有限地滑动的滑动件，用于在旋转轴和凸轮之间产生相对转动的装置，以及在此相对转动期间与凸轮轮廓型线保持接触并且按照凸轮轮廓型线的一个偏心区段把直线运动传给滑动件的接触装置，在这个机构中的接触装置包括一个按枢轴方式安装在旋转轴上的摇臂，该摇臂具有一个与凸轮轮廓型线保持接触的随动臂和一个与滑动件的一个邻接面保持接触的致动臂。
另一方面，本发明提供了一种凸轮机构，它包括一个具有以旋转轴为中心的凸轮轮廓型线的凸轮和一个在凸轮和随动部件围绕旋转轴做相对转动期间与凸轮轮廓型线保持接触的随动部件，在此机构中凸轮轮廓型线的偏心区段是由一个由凸轮携带的提升凸轮部件的一个凸轮表面限定的，以便与凸轮和随动部件的相对转动同步运动。
再一方面，本发明提供了一种用于把旋转运动转换成直线运动的机构，它包括一个旋转轴，一个具有以旋转轴的轴线为中心的凸轮轮廓型线的凸轮，一个不可旋转地安放在旋转轴上但却能以一个横切于旋转轴的轴线的方向在旋转轴上做有限地滑动的滑动件，用于在旋转轴和凸轮之间产生相对转动的装置，以及在该相对转动期间与凸轮轮廓型线保持接触并且按凸轮轮廓型线的一个偏心区段把直线运动传给滑动件的接触装置，在此机构中凸轮轮廓型线的偏心区段是由凸轮携带的一个提升凸轮部件的一个凸轮表面限定的，以便围绕一个平行于旋转轴轴线的一个轴旋转，并且提供了用于与旋转轴和凸轮之间的相对转动相协调地旋转该提升凸轮部件的装置。
为便于理解本发明，参照以下附图描述本发明的实施例图1是按照本发明的凸轮轴机构的第一个实施例的简略截面图;
图2到图4是按照本发明的凸轮轴机构的第二个实施例的简略截面图，它表示该机构在凸轮轴旋转期间的三个连续状态;
图5是按照本发明的凸轮机构的第三个实施例的简略图;
图6表示第三个实施例的一种改进，它提供了一种不同的提升值;
图7到图9表示第三个实施例的进一步改进，它们提供了各自不同的提升值;
图10到图14示出了按照本发明的凸轮轴机构的第四个实施例;
图15到图17示出了按照本发明的凸轮轴机构的第五个实施例;
图18到图19示出了按照本发明的凸轮轴机构的第六个实施例;
图20示出了按照本发明的凸轮轴机构的第七个实施例;
图21是按照本发明的另外一种凸轮轴机构的简图;
图22和图23是体现本发明凸轮轴机构优点的简图。
在各附图的各个实施例中的对应的部件用相同的参考数字表示。
首先参照图1，按照本发明的凸轮轴机构的第一个实施例包括一个可围绕一个轴线2旋转的凸轮轴1，该凸轮轴具有一个表示一对平行导面3和4的截面的部分。该凸轮轴可在一个环形空心凸轮5内偏心地旋转，凸轮5具有内凸轮轮廓型线6，型线6具有第一偏心区段7和第二偏心区段8，区段8是由安装在凸轮5上的开口10中的并可随主动轴11旋转的提升凸轮件9限定的，主动轴11可围绕一个平行于凸轮轴1的旋转轴线2的一个轴线旋转。
一个滑动件12包括一个U形的箱式部件13，它可滑动地装在凸轮轴1上并由支架14和15连到一个输出环16上。部件13不可旋转地安放在凸轮轴1上，以使滑动器随凸轮轴旋转。然而，箱形部件13可在凸轮轴的导向面3和4上滑动，从而使滑动件12可横切于轴线2滑动。箱形部件13由一个随动部件17构成，随动部件17由受输出环16作用的气门弹簧或单独提供的弹簧(未示出)加偏压，使其与凸轮轮廓型线6啮合。
环形凸轮5可在360°范围内绕轴线2在角度上调整，并且可锁在已调定的位置上。这样的调整，例如可利用一个围绕凸轮5的外围形成的、并且与一个能围绕平行于轴线2的轴旋转的蜗杆啮合的蜗轮来进行，该机构具有一个锁定导角(例如10°)，因此通过旋转蜗杆即可使蜗轮旋转，但蜗轮却不能使蜗杆旋转。在图1所示的位置上，凸轮轮廓型线6的偏心区段7是在一个有效的位置上，在凸轮轴1旋转期间当随动部件17碰到型线的区段7时，这个位置使滑动件向下移位从而操作气门，而凸轮轮廓型线6的偏心区段8则是在一个非有效的位置上，在凸轮轴旋转期间当随动部件17碰到区段8时，这个位置使滑动件12向上移位。型线的区段7和8各有3.80毫米的向心偏心率。
凸轮轮廓型线的偏心区段7提供了气门的正常开启动作，该气门动作的延续范围例如为凸轮轴旋转120°，最大位移或升程L为9毫米。
环形凸轮5从图1所示的位置旋转180°即可使型线的区段7移到非有效的位置，而型线的区段8则移到有效位置，在这个位置上区段8使气门开启。在提升凸轮9上，轮廓型线区段8提供了具有高升程L、短持续时间的气门开启动作。在本例中，该开启动作的延续范围仅为凸轮轴旋转40°，然而却获得了9毫米的最大升程。为了得到这个结果，主动轴11的旋转与凸轮轴2的旋转(在R方向)要相互配合好，因此驱动主动轴11的比率应该是凸轮轴1顺时针每转一周，主动轴要逆时针转3周。这可通过诸如1∶3比率的两个轴的直接齿轮耦合这样的任何一种合适的装置来完成。当随动部件17从它现在的位置按顺时针方向旋转了160°而轴11按逆时针方向旋转了480°时，图1中的随动部件17和提升凸轮9的相对位置即达到了能产生所要求的排成一直线的程度。这样，在凸轮轴旋转20°而提升凸轮9旋转60°时，随动部件17首先在位置17a碰到面8的导引沿，然后移到最大升程17b的位置。凸轮轴又进一步旋转20°而提升凸轮9相应地旋转60°，这使得随动部件返回到与型线6的该偏心区段相接触的位置17c。
这样，所述机构就能提供两个或多个可选择的具有不同持续时间和/或最大升程的气门开启动作，这些动作中的一个可能性就是短持续时间高升程动作，这种状况是用实心凸轮的已知凸轮轴机构不能满意地达到的。图1所示的机构能够提供短持续时间高升程的气门开启动作，其中要达到9毫米的升程只需凸轮轴旋转20°，还可以以与此升程类似的距离来结束这个动作，因此整个气门动作只要求凸轮轴旋转40°。此外，提升凸轮件9的同步旋转使随动部件17能够轻易地越过凸轮区段8的所要求的陡峭开启斜面。
凸轮轴1可以由提升气门的主动轴11驱动，或者主动轴11由凸轮轴1驱动，或者两个轴可被分别驱动。
构成凸轮轮廓型线6的偏心区段的诸如凸轮9的提升凸轮的使用为具有任何所要求周期的气门动作提供了相当大的范围。简单地通过选择随动部件和提升凸轮之间的正确的相交半径并且计算由两个都旋转的部件所产生的转动重迭的度数，可确定必须达到同步相交的两个轴的转动比率。
图2到图4说明了本发明的第二个实施例，它给出了不依靠如图1所示的提升凸轮而获得短持续时间高升程气门开启动作的另一种方法。
在图2到图4的实施例中，凸轮轴1在具有以轴线2为中心的凸轮轮廓型线6的按角度可调的环形凸轮5内、在R方向围绕轴线2旋转。型线6具有第一偏心区段7和第二偏心区段8。
一个滑动件12可滑动地安放在凸轮轴1上，滑动件12包括U形箱式部件13，部件13安放在凸轮轴1上并由支架14和15连接到输出环16上。摇臂18由一个平行于轴线2延伸的枢轴2a按枢轴方式安装在凸轮轴1上，从而使臂18随凸轮轴1旋转。摇臂18包括由随动部件22构成的随动臂21，随动部件22与凸轮轮廓型线保持接触。摇臂18还包括一个带有致动器20的致动臂19，致动器20与由箱式部件13的底部内表面构成的一个邻接面13a保持滑动接触。
图2表示在一个旋转位置中的凸轮轴，其中随动臂21的随动部件22是在第二个短凸轮区段的开始端。凸轮轴从图2的位置旋转54°到图3所示的位置，使得随动部件22跨越由凸轮区段8的开启斜面23占据的14.5°角。凸轮轴旋转54°使摇臂18从图2的位置按枢轴方式向下转到图3的位置，从而使U形部件13在凸轮轴1上向下滑动(如图所示)。这将使输出环16有相应的移位从而开启一个与其相连的气门(未示出)。假定输出环16与气门弹簧装置接触，那么就要发生图3和图4所示的状况。这样，如果凸轮区段8的峰点是向心偏心率的最高点并且没有任何停留因素，则在这一瞬间达到峰顶，不存在使随动部件22维持在峰顶的保持因素，所以即使凸轮轴不进一步旋转，该随动部件在气门回返弹簧的影响下也能回到它的原始位置。事实上，凸轮区段8的闭合斜面24要求一种能使回返负载可发生足够减速的轮廓型线，该动作的总角度大小会因此略微增加，大于54°。
假定臂19和臂21的比率是如图所示，且凸轮区段8在其峰点的向心偏心率为3.80毫米，则输出环将移位13.5毫米，从而使摇臂18具有3.5526316∶1的放大比率。
摇臂18的枢轴旋转动作使凸轮区段8的陡峭开启斜面能被轻易越过，因此能获得高升程短持续时间的气门动作。
就气门操作来说，在图2到图4中，凸轮区段8被表示在有效位置，而凸轮区段7被表示为非有效位置。然而，凸轮区段7将仍然要引起滑动件12的往复运动，但是滑动件12这种往复运动远离该气门。
图5到图9说明了使用偏心的由枢轴偏转的摇臂18的本发明的凸轮机构的第三个实施例。
图5包括一个按枢轴方式安装在枢轴2a上的摇臂18，枢轴2a实际上可能是凸轮轴1的一个曲柄部分。该凸轮轴1有一个偏心安置的矩形区域1a，并且可滑动地安放滑动件12。在随动臂21末端的随动部件22与按角度可调的环形凸轮5的凸轮轮廓型线6接触，致动器20与由支架14连接到输出环16的U形部件13的邻接面13a滑动接触，U形部件13通过支架14连到输出环16上。该环形凸轮存在一个延续范围为凸轮轴旋转29.75°角的短持续时间的凸轮区段8和一个延续范围为凸轮轴旋转120°角的长持续时间的凸轮区段7。
当凸轮轴1在R方向旋转时，随动部件22驶到凸轮区段8的开启斜坡上以导致致动器对滑动件12的移动，从而使输出环16移到由虚线所示的在最大位移点处的位置16a，由此使气门开启。气门的回返弹簧将气门关闭并使滑动件回到它的原始位置。举例来说，该凸轮区段在它的峰点可以有2毫米的向心偏心率，并且要确定杠杆臂的尺寸使由该杠杆臂提供的放大率增大到4.5，从而使有关的气门的最大开启或升程L为9毫米，这出现在凸轮轴从图5所示的位置旋转了9.5°角之后。
令人注意的是，正是随动臂21的长度确定了这一开启序列的旋转范围，所以杠杆臂越短，开启到最大升程就越迅速。为了补偿极短的臂21，可延长致动器臂19，从而不必增加凸轮区段8的尺寸就可维持最大升程。
较长持续时间的凸轮区段7可以提供所要求的任何升程，但是如图所示它具有相同的9.0毫米最大升程能力。
图6、图7和图8省略了滑动件12、凸轮轴区域1a和输出环16。在每一种情况下沿轴线x-x达到的升程被指为最大升程L。
图6说明了两个各具有5毫米向心偏心率的凸轮区段7和8。摇臂18的杠杆机构在有关的气门上沿轴线x-x把它增大到12.5毫米的最大升程L。获得的最大开启点是在凸轮轴从图6所示的位置旋转了52°角的地方。
图7表示的是一种类似于图6的机构，但是凸轮7和8只有2毫米的向心偏心率，沿轴线x-x的最大升程为10毫米。
图8表示具有向心偏心率为2毫米的凸轮区段的一种机构，凸轮8在凸轮轴旋转33.75°角时提供峰点，而凸轮7在凸轮轴旋转83.75°角时提供峰点。应该记住的是，摇臂的特征将被反映在凸轮8和7两者之上。
图9表示在凸轮区段7和8上都具有2毫米向心偏心率的一种机构，还表示出在其移动位置16a上的输出环16。被提供的总升程为12毫米。就凸轮区段8来说，在凸轮轴旋转21°角内达到峰点。
虽然在图6到图9中未示出致动器，但是致动器的作用当然和U形部件13的内邻接面13a不同。在所有的实施例中值得注意的是，邻接面本身也可以有其轮廓型线以便按某种所要求的方式改变摇臂18的杠杆作用的性质。
图10到图14说明具有特别紧凑性质的本发明的第四个实施例。
在图10到图14所示的机构中，摇臂18包括一个可旋转地安装在凸轮轴1的区域1a上且带有相互成90°角配置的随动部件21和致动臂19的圆形断面的圆柱体。随动臂21与按角度可调的环形凸轮的轮廓型线6啮接，箱式部件13和输出环16形成了一个整体式结构，按此形式将致动臂19和滑动件12的一个邻接面啮接。
环形凸轮5包括一个占有28°角的凸轮轴旋转范围，并在14°时具有一个峰点的高升程短持续时间的凸轮区段8，以及一个占有120°角凸轮轴旋转范围的较长持续时间的凸轮区段7。两个凸轮都提供8.0毫米的峰值升程L。图14表示输出环16没有位移，图13表示沿轴线X-X方向上输出环的最大位移。两个凸轮在峰点的向心偏心率为2.05毫米。一般来说，致动臂19靠推压输出环16的气门弹簧(未示出)的作用顶着如图14所示的滑动件的邻接面13a来固定。当凸轮轴1旋转到与凸轮轮廓型线啮接的偏心区段8时，导致摇臂18围绕它自己的轴旋转，使致动臂19离开图14所示的位置而移动到图13所示的位置，即通过了90°角。这导致滑动件12及其输出环16逆着气门弹簧的作用移位，从而提供了所要求的8.0毫米气门升程L。摇臂18借助气门回返弹簧的反作用力达到峰点以后则回到如图11和图14所示的它的原始位置。图10到图14中的短摇臂18使得只需凸轮轴旋转14°角的极为迅速的气门开启动作能够实现。
图15到图17表示本发明的第五个实施例，它不同于先前所述的实施例，它不依赖于在提升阀中所使用的一般的回返弹簧机构，然而它却具有装入体现本发明的机构内部的必要的气门回返弹簧。这使得输出环既能开启又能闭合所用的特殊气门。图15到图17表示气门在其关闭位置上。
在图15到图17的实施例中所使用的摇臂18类似于图10到图14所示的摇臂，它可旋转地安装在凸轮轴1的矩形部分区域1a上，箱式部件13和输出环16构成整体式的滑动件12。气门回返弹簧30的一端安放在凸轮轴区域1a上的一个凹座31内，而其另一端则紧靠在滑动件12的一个内阻挡面32上。气门33包括在一个气门提升装置34里，装置34具有一对卡钳35和36，在卡钳35和36内当输出环16与卡钳保持恒定接触时，输出环16是可以旋转的。
当凸轮轴旋转时，随动部件21滚过按角度可调的环形凸轮5的凸轮轮廓型线，当它碰到凸轮轮廓型线的一个有效凸轮区段时，导致致动器19推压滑动件12的邻接面13a，从而使输出环16沿弹簧30的轴线移位，由此压挤该弹簧，输出环的这个运动使提升装置34-36在向下的方向上移动(假如该环形凸轮是在一种类似于图11所示的状况)并使该气门开启。接着，弹簧30使摇臂18回到它的初始位置而气门则回到它的闭合位置。
还包括一个空转稳固部件37，它是一个能保证提升装置的线性往复运动的简单装置。
现在参照图18和图19，一种构成本发明的第六个实施例的组合式凸轮机构包括两个按角度可调的环形凸轮5和5a以及两个摇臂18和18a。两个环形凸轮5和5a是彼此不同的，其中第一个凸轮5控制有关气门的开启周期，而第二个凸轮则为该气门提供闭合周期。两个环形凸轮在单个部件38内耦合在一起，部件38可旋转360°角并可锁在任何期望的位置上。
如果开启凸轮5被认为是类似于图10和图11所示的凸轮，并且闭合凸轮5a和它完全相反，则通过提供分别与这两个凸轮5和5a啮接的随动部件21和21a，使凸轮轴1的旋转导致摇臂18旋转90°角，从而借助致动器19，从位置16a移动输出环16以开启气门，当到达该特殊凸轮的闭合斜面时，随动部件21a即与该闭合凸轮开始接触。把开启凸轮5的闭合斜面安排成与闭合凸轮5a的开启斜面相重迭。这将导致两个摇臂18和18a按完全相反的相位旋转90°角，从而使输出环16往复运动。输出环16被夹持在如图15到图17所示的装置中的两个卡钳35和36之间，由此将导致气门33按所要求的那样开启和闭合(33a)。
为保持可达到的限度内的精度要求，致动器21，21a和滑动件12以及和凸轮轴1之间的接触面可备有轻型弹簧(未示出)，以便在两杠杆系统之间产生一个有限的弹性，从而能减小磨损并且在制造期间能降低公差要求。在图10到图19的实施例中，摇臂18和18a的杠杆臂被描述为包括90°的角度。然而，可使用任何合适的角度，值得注意的是使用大于90°的角度会在获得峰值升程以后提供出较好的回返特性。
图20说明了本发明的原理在使用具有外表面凸轮的机构上的应用。
如图20所示，凸轮轴1具有一个在其上按枢轴方式安装的摇臂40，摇臂40围绕一个垂直于凸轮轴的旋转轴线2的轴2b旋转。摇臂40有一个随动臂41，臂41带有一个锥形滚柱42，滚柱42可围绕一个轴42a旋转并且随一个倾斜外凸轮表面43而动，表面43以凸轮轴的轴线为中心且由一个斜凸轮44所提供，斜凸轮44的位置可利用蜗杆45和蜗轮46的组合来围绕凸轮轴的旋转轴线调整，蜗轮46可随一个穿过围绕凸轮轴1的轴颈53并携带凸轮44随其旋转的一个套轴52而移动。
摇臂40有一个致动臂47，臂47带有一个与在其中穿过凸轮轴的一个滑动件50的一个邻接面49相啮接的滚子48。滑动件50如同先前的实施例一样可随凸轮轴旋转，与此同时可横切于凸轮轴的轴线线性地移动。该滑动件与一个往复式气门(未示出)的一个弹簧活塞或随动件51相啮接。
当凸轮轴1旋转时，随动滚柱42横切斜凸轮44的凸轮面43，并且任何波动都作为滑动件50的往复运动被重复产生出来。邻接面49被图示为具有沿平行于轴线2的轴线方向上的一种斜面轮廓型线。这不但提供出较大的升程能力而且也是一种可选择的特性。
图20说明了一种按相反方向面对第一个面凸轮44的第二个斜面凸轮44a，凸轮44a被定位在轴颈53的另一边以便利用另一个类似于摇臂40的摇臂(未示出)操纵另一个未在图中示出的气门。凸轮44a同样被贴附到套轴52上。
现在参照图21，值得注意的是，例如在图6所示的机构中所使用的摇臂18可以有一个扩大的外形，从而能使单个环形凸轮去操纵多个输出环。这可通过提供各有其自己的曲柄22a的每一个随动部件22来实现，曲柄22a被固定到一个副轴60上或者是到副轴60的一部分上。摇臂18的致动臂20同样被固定到副轴60上或者副轴60的一部分上，但要在沿副轴60的方向上与随动部件22分开一定的距离，这个距离由气门的间隔确定。致动器20被表示为具有它自己的曲柄20a，而且与一个在用于操纵一个有关的气门(未示出)的输出环16内形成的内邻接面16a相接触。每一个副轴都由主凸轮轴携带，并且举例来说，如果在环形凸轮5的任何一边设置有四缸联机引擎的两个汽缸，那么两个副轴60要延伸到凸轮的右边，而另两个副轴60要延伸到凸轮的左边，这样一来，就对任何一边的气门都提供了驱动操作。需要两个长副轴60和两个短副轴60，随动部件22要围绕主凸轮轴按90°角的间隔分布。
虽然上述本发明的实施例使用了可旋转的凸轮轴和不可旋转的凸轮，但要注意的是，还可以使用固定的凸轮轴和可旋转的凸轮。
图22和图23说明了本发明提供的相对于普通凸轮来说的优点。
在所有的一般四冲程内燃汽油发动机设计中，举例来说，在四冲程周期期间要求进气门只开启一次;凸轮轴以半个曲轴速度旋转。然而，为使进气阀在合适的时刻动作，进气凸轮被划分成90°的周期，其中的一个这样的区段从该中心向外地径向延伸出来以便产生一个凸起。这一径向延伸的程度确定了在气门上产生的提升量，而峰点的平直度决定了该气门的停顿时期。
一般的外轮廓型线实心凸轮对于极小的凸轮轴旋转量提供不出高升程，因为切向的限制必然要产生很大的斜坡角度，而磨损、噪声和速度都足以阻止外型凸轮获得比90°低得多的气门动作。外凸轮通常也是有轮廓型线的，这样气门动作就能在其自己的被指定的90°角的每一边都有一个周期。对于闭合/开启/闭合的气门动作来说通常出现的情况的确就是，凸轮轴的旋转要占据120°角，曲轴的旋转占据240°角。在每一个相当于180°的曲轴旋转范围的单冲程中，可以看到这时存在60°角的重迭。
体现本发明的环形凸轮机构有更大的灵活性，这是因为，与外凸轮不同，内凸轮可以提供多于一种的工作轮廓型线，并且通过把环形件旋转到不同的有效位置就可以实现另一个工作轮廓型线的操作。此外，同一个旋转的调整能够改变任何一个被确定的轮廓型线在它们的各个气门动作中的整个作用。
图22表示一个有两个偏心凸轮区段7和8的环形凸轮。当这种凸轮和一个往复式随动部件17、22一起使用时，可获得10毫米的位移，这一位移量或者作为短脉冲出现或者作为长脉冲出现。此外，每一个脉冲的形状都可由特定的轮廓型线7，8的形状确定。
如果假定从往复式随动部件到气门的输出是向下的，那么在图中所示的位置处，45°的凸轮区段8是有效区段，而120°的凸轮区段则产生向上的非有效的位移。但是，通过把凸轮5旋转180°并把它锁定在这个位置上，就该气门来说有效轮廓型线就变成了120°的气门动作，而45°的气门动作现在则变成了无效的了。非有效的轮廓型线还要使往复运动部件产生往复运动这一情况是不重要的。
如果在两个区段7和8之间选定了一个位置，则仍然会使往复式随动部件产生两种往复运动，但绝不会对气门有任何影响，这样，如果需要的话，就可以让发动机的一个有关的气缸处于不工作的状态。
为了使用和图22中所使用的相类似的并可相互比较的述语来说明用一个已知的外轮廓型线的实心凸轮实现一个类似的45°角的闭合/开启/闭合的气门动作的极端困难情况，现在将注意力转向图23。
可以看到，为了得到从气门闭合至气门闭合的45°角的持续范围，外凸轮70的轮廓型线71变成了极端的形状，因此从旋转到线性运动的转换必然具有很大的缺点。
当在本发明和外凸轮之间进行比较时，要进一步考虑离心力效应。在外凸轮情况下，离心力趋向于使往复式随动部件维持在峰点，因而使外凸轮似乎在随动部件的下方“消失”，其结果是在如图23所示的极端外凸轮情况下的随动部件可能会还没有接触到闭合斜面就已返回。然而，在环形凸轮情况下，在旋转的往复式随动部件上的离心力趋向于帮助随动部件与凸轮之间期望发生的接触。同样清楚的是，如果没有正的效应作用于随动部件上外凸轮就不可能包含多于一个的轮廓型线，但环形凸轮却可能包含多于一个的轮廓型线。这样，就可以旋转环形凸轮来得到一个有效的轮廓型线，同时使其它的所有轮廓型线全都无效，或者，如果需要的话还可得到一个全部无效的状态。这样的选择性对于一般的外凸轮来说是完全不可能的，并且凸轮轴的每一个完整的单次转动都将导致一种或多种轮廓型线去影响气门。
在机动车发动机制造者要求有多于一种的气门操作状态的情况下，例如，一种为120°或其它数值的一般气门动作而另一种为具有最大升程和例如28°/30°角的短持续时间的气门动作，体现本发明的机构给出的回答是该机构不仅能给出两种(或多种)的完全可调的轮廓型线，而且还能够在一个部件上将它们给出。此外，如果需要的话这里所述的机构可大量地制造而不需要任何特殊的制造工序。
权利要求
1.一种用于把旋转运动转换成直线运动的机构，包括一个旋转轴，一个具有以该旋转轴的轴线为中心的一种凸轮轮廓型线的凸轮，一个不可旋转地安放在旋转轴上然而却能够以一个横切于旋转轴的轴线的方向在旋转轴上有限地滑动的滑动件，用于在旋转轴和凸轮之间产生相对转动的装置，以及在这种相对转动期间与该凸轮轮廓型线保持接触并且按照凸轮轮廓型线的一个偏心区段把直线运动传给滑动件的接触装置，在此机构中接触装置包括一个按枢轴方式安装在旋转轴上的摇臂，该摇臂有一个与凸轮轮廓型线保持接触的随动臂以及一个与滑动件的一个邻接面保持接触的致动臂。
2.如权利要求
1的一种机构，其中的摇臂是以枢轴的方式安装的以便围绕一个横切于旋转轴的轴线的轴旋转。
3.如权利要求
1的一种机构，其中的凸轮是一种具有以旋转轴的轴线为中心的内凸轮轮廓型线的空心凸轮，并且摇臂是以枢轴方式安装的以便围绕一个平行于旋转轴的轴线的轴旋转。
4.如权利要求
1到3中的任何一个的一种机构，其中，摇臂的随动臂和致动臂沿着一个可围绕该枢轴旋转的副轴方向被分隔开。
5.如上述任何一个权利要求
的一种机构，其中的接触装置包括多个围绕旋转轴按角度分隔开的摇臂，每一个摇臂都按枢轴方式安装在旋转轴上以便围绕各自的枢轴旋转。
6.如上述任何一个权利要求
的一种装置，其中旋转轴穿过一个在滑动件上的开口延伸，而且旋转轴和滑动件的截面形状要能使得滑动件相对于旋转轴是不可旋转的但却可横向于旋转轴的轴线线性地移动。
7.如权利要求
6的一种机构，其中提供有弹性装置以便在滑动件和旋转轴之间起作用，从而使随动臂偏向并与凸轮轮廓型线接触。
8.一种凸轮机构，包括一个具有以一个旋转的轴为中心的凸轮轮廓型线的凸轮，以及一个在凸轮和随动部件围绕该旋转的轴做相对转动期间与凸轮轮廓型线保持接触的随动部件，在此机构中凸轮轮廓型线的偏心区段是由一个提升凸轮部件的一个凸轮表面确定的，此提升凸轮部件由凸轮携带，以便和凸轮以及随动部件的相对转动同步地运动。
9.一种用于把旋转运动转换成直线运动的机构，包括一个旋转轴，一个具有以旋转轴的轴线为中心的凸轮轮廓型线的凸轮，一个不可旋转地安放在旋转轴上但却能够以一个横切于旋转轴的轴线方向在旋转轴上做有限的滑动的滑动件，用于在旋转轴和凸轮之间产生相对移动的装置，以及在该相对转动期间与凸轮轮廓型线保持接触并且按照凸轮轮廓型线的一个偏心区段把直线运动传给滑动件的接触装置，在此机构中，凸轮轮廓型线的偏心区段是由一个提升凸轮部件的一个凸轮表面确定的，该提升凸轮部件由凸轮携带以便围绕一个平行于旋转轴的轴线的一个轴旋转，并且提供有用于与在旋转轴和凸轮之间的相对转动相协调地旋转提升凸轮部件的装置。
10.如权利要求
8或9的一种机构，其中的凸轮是一种具有与旋转轴的轴线为中心的一种内凸轮轮廓型线的空心凸轮。
11.如上述任何一个权利要求
的一种机构，其中的凸轮围绕旋转轴轴线的角度位置是可调的。
12.如权利要求
11的一种机构，其中的凸轮的角度位置可利用具有锁定导角的蜗杆和蜗轮的组合来调整。
13.如上述任何一个权利要求
的一种机构，其中的旋转轴是一个凸轮轴，该凸轮轴驱动一个可往复运动的气门件。
14.一种包括一个如权利要求
13的气门操作机构的内燃机。
15.一种实质上如上文参照附图所描述的用于把旋转运动转换成直线运动的机构。
16.在这里所描述的任何新特征或新特征的组合。
专利摘要
一种变气门升程廓线和高升程短持续的凸轮机构采用与轴线(2)同心的环形凸轮(5)。(5)绕轴线角度可调以定位内凸轮廓线(6)不同偏心段。输出环(16)、滑动件(12)的箱形件(13)装在凸轮轴矩形截面区上可往复运动，由装于凸轮轴绕枢轴线(2a)可转的杠杆(18)移位。杠杆有与凸轮廓线啮接的随动件(22)及与箱形件接合面(13a)啮接的操作器。在另一实施例中，高升程短持续凸轮区由被环形凸轮携带且随凸轮轴同步旋转的可转提升凸轮构成。
文档编号F16H53/00GK87101609SQ87101609
公开日1987年10月21日 申请日期1987年2月3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