專利名稱：內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種機(jī)械領(lǐng)域的內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)，尤其是一種二沖程工作模式與四沖程工作模式可切換內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)。
背景技術(shù)：
目前四沖程內(nèi)燃機(jī)與二沖程內(nèi)燃機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)和相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域，二沖程內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，升功率高，低轉(zhuǎn)速扭矩輸出大，但油耗高，排放性差，潤滑不良；四沖程內(nèi)燃機(jī)油耗低，排放性好，潤滑好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，升功率低，低速扭矩性能不佳。隨著科技的進(jìn)步和內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，二沖程內(nèi)燃機(jī)已開始采用電控缸內(nèi)直噴技術(shù)，較好地解決了高油耗的問題，若再采用四沖程內(nèi)燃機(jī)的潤滑方式，二沖程內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)勢會更加明顯。若將二沖程與四沖程內(nèi)燃機(jī)的優(yōu)點(diǎn)融合在一起，單臺內(nèi)燃機(jī)的綜合性能將會得到很大提高，有效外延單臺內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用范圍。已有研發(fā)機(jī)構(gòu)開始從事單臺內(nèi)燃機(jī)具備多種工作模式的研究工作，可以實(shí)現(xiàn)二沖程和四沖程兩種工作模式的內(nèi)燃機(jī)已經(jīng)出現(xiàn)，其中需要解決的一個關(guān)鍵技術(shù)問題，就是如何實(shí)現(xiàn)曲軸與凸輪軸傳動比的動態(tài)切換。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)問題，提出一種二沖程與四沖程可切換內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)，它可實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)二沖程與四沖程兩種工作模式之間曲軸與凸輪軸不同傳動比的相互切換，而且經(jīng)過不同鏈輪傳動比的組合，可以實(shí)現(xiàn)曲軸與凸輪軸任意兩級傳動比的動態(tài)切換。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下
本發(fā)明包括凸輪軸、中間軸、曲軸，在凸輪軸上通過移動花鍵連接有切換器，切換器可以相對于凸輪軸作軸向移動，在凸輪軸上切換器的兩側(cè)分別通過軸承安裝有一個小鏈輪和一個大鏈輪，切換器的兩側(cè)分別與小鏈輪或大鏈輪嚙合，在中間軸上平行地固接有三個鏈輪，在曲軸上固接有一個鏈輪，凸輪軸小鏈輪與中間軸的三個鏈輪以及曲軸鏈輪規(guī)格完全相同，中間軸上一端的鏈輪與凸輪軸小鏈輪之間用傳動鏈連接，中間軸上中間鏈輪與凸輪軸大鏈輪之間用傳動鏈連接，中間軸上另一端的鏈輪與曲軸鏈輪之間用傳動鏈連接。由于凸輪軸小鏈輪與中間軸的三個鏈輪以及曲軸鏈輪規(guī)格完全相同，所以凸輪軸小鏈輪與中間軸上的鏈輪之間，以及中間軸上的鏈輪與曲軸鏈輪之間組成的傳動比均為1
Io所述中間軸上鏈輪與凸輪軸大鏈輪的傳動比為2 1。本發(fā)明的有益效果是可以使單臺內(nèi)燃機(jī)同時具備二沖程和四沖程兩種曲軸與凸輪軸的傳動比，從而使單臺內(nèi)燃機(jī)具備兩種工作模式，并且可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工況在兩種曲軸與凸輪軸傳動比和內(nèi)燃機(jī)工作模式之間切換，提高單臺內(nèi)燃機(jī)的工作性能，拓寬單臺內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用范圍。


圖1是ニ沖程與四沖程可切換內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸切換機(jī)構(gòu)主視圖； 圖2是ニ沖程與四沖程可切換內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸切換機(jī)構(gòu)左視圖3是切換器右視圖4是切換器主視圖5是切換器左視圖6是凸輪軸大鏈輪右視圖7是凸輪軸大鏈輪主視圖8是凸輪軸大鏈輪左視圖9是凸輪軸小鏈輪右視圖10是凸輪軸小鏈輪主視圖11是凸輪軸小鏈輪左視圖12是切換器與凸輪軸大鏈輪嚙合工作示意圖13是切換器與凸輪軸小鏈輪嚙合工作示意圖。附圖中1.凸輪軸大鏈輪，2.切換器，3.凸輪軸小鏈輪，4.第一傳動鏈，5.中間軸左端鏈輪，6.中間軸左端支撐軸承，7.中間軸，8.第三傳動鏈，9.曲軸，10.曲軸鏈輪，11.曲軸鏈輪端的支撐軸承，12.中間軸右端支撐軸承，13.中間軸右端鏈輪，14.中間軸上中間鏈輪，15.第二傳動鏈，16.凸輪軸，17.凸輪軸鏈輪端的支撐軸承，18.凸輪軸小鏈輪裝配軸承，19.凸輪軸移動花鍵，20.切換器大鏈輪端的小嚙合柱，21.切換器移動花鍵，22.切換器大鏈輪端的大嚙合柱，23.切換器小鏈輪端的小嚙合柱，24.切換器小鏈輪端的大嚙合柱，25.凸輪軸大鏈輪的大嚙合柱槽；26.凸輪軸大鏈輪軸承孔，27.凸輪軸大鏈輪的小嚙合柱槽；28.凸輪軸小鏈輪的大嚙合柱槽；29.凸輪軸小鏈輪軸承孔，30. 凸輪軸小鏈輪的小嚙合柱槽。
具體實(shí)施例方式如圖1、2所示，本發(fā)明包括凸輪軸16、中間軸7、曲軸9，凸輪軸上的軸承17為凸輪軸鏈輪端的支撐軸承，在凸輪軸16上通過凸輪軸移動花鍵19和切換器移動花鍵21的配合連接有切換器2，切換器可以相對于凸輪軸作軸向移動，在凸輪軸上切換器的兩側(cè)分別通過安裝在小鏈輪軸承孔四的軸承18安裝有ー個小鏈輪3和通過安裝在大鏈輪軸承孔沈的軸承安裝有ー個大鏈輪1，切換器2在驅(qū)動裝置軸向力作用下通過可分別與大鏈輪1或小鏈輪3相結(jié)合為一體旋轉(zhuǎn)。軸承6和12為中間軸的左右端支撐軸承，在中間軸7上平行地固接有三個鏈輪5、14、13，軸承11為曲軸鏈輪端的支撐軸承，在曲軸9上固接有一個鏈輪10， 凸輪軸小鏈輪3與中間軸的三個鏈輪5、14、13以及曲軸鏈輪10規(guī)格完全相同，中間軸左端鏈輪5與凸輪軸小鏈輪3之間用第一傳動鏈4連接，中間軸上中間鏈輪14與凸輪軸大鏈輪 1之間用第二傳動鏈15連接，中間軸右端鏈輪13與曲軸鏈輪10之間用第三傳動鏈8連接。 中間軸上中間鏈輪14與凸輪軸大鏈輪1的傳動比為2 :1。當(dāng)切換器2與小鏈輪3結(jié)合吋， 曲軸9與凸輪軸16傳動比為1:1，當(dāng)切換器2與大鏈輪3結(jié)合吋，曲軸9與凸輪軸16傳動比為2 :1。當(dāng)曲軸、中間軸和凸輪軸上的鏈輪傳動比組合不同吋，可以實(shí)現(xiàn)凸輪軸與曲軸之間任意傳動比的ニ級切換功能。
如圖3、4、5所示，切換器2由同心的大、小兩個圓盤疊合組成，小圓盤端與凸輪軸小鏈輪對應(yīng)，大圓盤端與凸輪軸大鏈輪對應(yīng)，在大圓盤端的同一圓周上的兩個對稱位置上分別設(shè)有切換器大鏈輪端的小嚙合柱20和切換器大鏈輪端的大嚙合柱22，大鏈輪端的小嚙合柱20和大嚙合柱22高度相同，但小嚙合柱20的直徑小于大嚙合柱22的直徑；在小圓盤端的同一圓周上的兩個對稱位置上分別設(shè)有切換器小鏈輪端的小嚙合柱23和切換器小鏈輪端的大嚙合柱24，小鏈輪端的小嚙合柱23和大嚙合柱M高度相同，但小嚙合柱23的直徑小于大嚙合柱M的直徑。如圖6、7、8、9、10、11所示，在凸輪軸大鏈輪1的與切換器2對應(yīng)端的兩個對稱的半圓上分別開有圓弧形凸輪軸大鏈輪的大嚙合柱槽25和圓弧形凸輪軸大鏈輪的小嚙合柱槽27 ；同樣地，在凸輪軸小鏈輪3的與切換器2對應(yīng)端的兩個對稱的半圓上分別開有圓弧形凸輪軸小鏈輪的大嚙合柱槽觀和圓弧形凸輪軸小鏈輪的小嚙合柱槽30。凸輪軸大鏈輪的大嚙合柱槽25和凸輪軸大鏈輪的小嚙合柱槽27深度相同，其槽寬分別與相應(yīng)的嚙合柱匹配，嚙合柱槽的深度大于與其匹配的嚙合柱高度；凸輪軸小鏈輪的小嚙合柱槽30和大嚙合柱槽觀深度相同，其槽寬分別與相應(yīng)的嚙合柱匹配，嚙合柱槽的深度大于與其匹配的嚙合柱高度，這就保證了當(dāng)切換器2與大鏈輪1或小鏈輪3結(jié)合吋，由于嚙合柱高度小于嚙合柱槽深度，當(dāng)嚙合柱插入相應(yīng)的嚙合柱槽后，由于嚙合柱需要在槽內(nèi)移動到嚙合柱槽一端才能卡死定位同步旋轉(zhuǎn)，在移動過程中，切換器與鏈輪端面貼合接觸摩擦，使得鏈輪和切換器相対速度不斷減小，減小了嚙合柱與嚙合柱槽端部的同步?jīng)_擊力。如圖12、13所示，當(dāng)切換器2與凸輪軸大鏈輪1結(jié)合時，僅能在相同的相對位置結(jié)合卡死同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)曲軸9與凸輪軸16傳動比切換為2 :1后，四沖程工作模式配氣相位的一致性；當(dāng)切換器2與凸輪軸小鏈輪3結(jié)合時，僅能在相同的相對位置結(jié)合卡死同步旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了內(nèi)燃機(jī)曲軸9與凸輪軸16傳動比切換為1 :1后，ニ沖程工作模式配氣相位的一致性。本發(fā)明的內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)在工作吋，凸輪軸16通過凸輪軸鏈輪端的支撐軸承17裝配到相應(yīng)的機(jī)架上，中間軸7通過中間軸左端支撐軸承6和中間軸右端支撐軸承12裝配到相應(yīng)的機(jī)架上，曲軸9通過曲軸上的曲軸鏈輪端的支撐軸承11 裝配到相應(yīng)的機(jī)架上。其工作原理如下
1.四沖程工作模式曲軸鏈輪10與中間軸鏈輪13通過第三傳動鏈8連接，其傳動比為1 :1，中間軸鏈輪14與凸輪軸大鏈輪1通過第二傳動鏈15連接，其傳動比為2 :1，中間軸鏈輪5與凸輪軸小鏈輪3通過第一傳動鏈4連接，其傳動比為1 :1，凸輪軸大鏈輪1和小鏈輪3與凸輪軸16之間為軸承連接不直接驅(qū)動凸輪軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動裝置將切換器2通過移動花鍵19和21的相對軸向移動使之與大鏈輪1相結(jié)合同步旋轉(zhuǎn)，切換器2與凸輪軸16之間通過花鍵連接同步旋轉(zhuǎn)，因此凸輪軸16此時與大鏈輪1保持同步旋轉(zhuǎn)，曲軸9與凸輪軸16 的傳動比為2 :1，配合同步切換的四沖程凸輪型線工作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)四沖程工作模式；
2.ニ沖程工作模式曲軸鏈輪10與中間軸鏈輪13通過第三傳動鏈8連接，其傳動比為1 :1，中間軸鏈輪14與凸輪軸大鏈輪1通過第二傳動鏈15連接，其傳動比為2 :1，中間軸鏈輪5與凸輪軸小鏈輪3通過第一傳動鏈4連接，其傳動比為1 :1，凸輪軸大鏈輪1和小鏈輪3與凸輪軸16之間為軸承連接不直接驅(qū)動凸輪軸旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動裝置將切換器2通過移動花鍵19和21的相對軸向移動使之與小鏈輪3相結(jié)合同步旋轉(zhuǎn)，切換器2與凸輪軸16之間通過花鍵連接同步旋轉(zhuǎn)，因此凸輪軸16此時與小鏈輪3保持同步旋轉(zhuǎn)，曲軸9與凸輪軸16 的傳動比為1 :1，配合同步切換的ニ沖程凸輪型線工作，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)ニ沖程工作模式。
權(quán)利要求
1.一種內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)，包括凸輪軸、中間軸、曲軸，其特征是 在凸輪軸上通過移動花鍵連接有切換器，在凸輪軸上切換器的兩側(cè)分別通過軸承安裝有一個小鏈輪和一個大鏈輪，切換器的兩側(cè)分別與小鏈輪或大鏈輪嚙合，在中間軸上平行地固接有三個鏈輪，在曲軸上固接有一個鏈輪，凸輪軸小鏈輪與中間軸的三個鏈輪以及曲軸鏈輪規(guī)格完全相同，中間軸上一端的鏈輪與凸輪軸小鏈輪之間用傳動鏈連接，中間軸上中間鏈輪與凸輪軸大鏈輪之間用傳動鏈連接，中間軸上另一端的鏈輪與曲軸鏈輪之間用傳動鏈連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)，其特征是中間軸上鏈輪與凸輪軸大鏈輪的傳動比為2 :1。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)，其特征是切換器由同心的大、小兩個圓盤疊合組成，小圓盤端與凸輪軸小鏈輪對應(yīng)，大圓盤端與凸輪軸大鏈輪對應(yīng)，在大圓盤端的同一圓周上的兩個對稱位置上分別設(shè)有切換器大鏈輪端的小嚙合柱和切換器大鏈輪端的大嚙合柱，大鏈輪端的小嚙合柱和大嚙合柱高度相同，小嚙合柱的直徑小于大嚙合柱的直徑；在小圓盤端的同一圓周上的兩個對稱位置上分別設(shè)有切換器小鏈輪端的小嚙合柱和切換器小鏈輪端的大嚙合柱，小鏈輪端的小嚙合柱和大嚙合柱高度相同，小嚙合柱的直徑小于大嚙合柱的直徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)，其特征是在凸輪軸大鏈輪的與切換器對應(yīng)端的兩個對稱的半圓上分別開有圓弧形凸輪軸大鏈輪的大嚙合柱槽和圓弧形凸輪軸大鏈輪的小嚙合柱槽；在凸輪軸小鏈輪的與切換器對應(yīng)端的兩個對稱的半圓上分別開有圓弧形凸輪軸小鏈輪的大嚙合柱槽和圓弧形凸輪軸小鏈輪的小嚙合柱槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)，其特征是凸輪軸大鏈輪的大嚙合柱槽和凸輪軸大鏈輪的小嚙合柱槽深度相同，其槽寬分別與相應(yīng)的嚙合柱匹配，嚙合柱槽的深度大于與其匹配的嚙合柱高度；凸輪軸小鏈輪的小嚙合柱槽和大嚙合柱槽深度相同，其槽寬分別與相應(yīng)的嚙合柱匹配，嚙合柱槽的深度大于與其匹配的嚙合柱尚度。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種機(jī)械領(lǐng)域的內(nèi)燃機(jī)的曲軸與凸輪軸傳動比切換機(jī)構(gòu)，包括凸輪軸、中間軸、曲軸，其特征是在凸輪軸上通過移動花鍵連接有切換器，在凸輪軸上切換器的兩側(cè)分別通過軸承安裝有一個小鏈輪和一個大鏈輪，切換器的兩側(cè)分別與小鏈輪或大鏈輪嚙合，在中間軸上平行地固接有三個鏈輪，在曲軸上固接有一個鏈輪，中間軸上的鏈輪分別與凸輪軸小鏈輪、大鏈輪、曲軸鏈輪用傳動鏈連接。其優(yōu)點(diǎn)是可以使單臺內(nèi)燃機(jī)同時具備二沖程和四沖程兩種曲軸與凸輪軸的傳動比，從而使單臺內(nèi)燃機(jī)具備兩種工作模式，并且可以根據(jù)內(nèi)燃機(jī)工況在兩種曲軸與凸輪軸傳動比和內(nèi)燃機(jī)工作模式之間切換，提高單臺內(nèi)燃機(jī)的工作性能，拓寬單臺內(nèi)燃機(jī)的應(yīng)用范圍。
文檔編號F01L1/344GK102562209SQ20121000302
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月6日
發(fā)明者夏懷成, 楊春婧, 趙永生, 邸立明 申請人:燕山大學(xué)