ПРИВОДНОЕ СОЕДИНЕНИЕ Российский патент 1996 года по МПК F01L1/34 F02D13/02 

Это изобретение относится к приводным соединениям между двумя вращающимися телами, имеющими параллельные, но смещаемые в боковом направлении оси вращения, причем первое тело полое, а второе тело помещено внутри него. Изобретение, в частности, относится к соединениям, в которых оба тела являются валами, причем первое тело полый вал, а второе тело которое, вероятно, является сплошным и ведущим элементом комбинации находится внутри него.

Изобретение, таким образом, относится к механизмам типа, описанного в патенте Великобритании GB-B-2066361, кл. F 02 D 13/02, 1981 г. и GB-A-2206179, кл. F 16 L 55/18, 1988 г. которые приводят в действие клапаны двигателей внутреннего сгорания, которые могут менять время срабатывания клапанов при работе для учета изменения условий работы и в которых полые кулачковые валы приводятся сплошными приводными валами, расположенными внутри них.

Соединения между ведущими валами и кулачковыми валами, описанными в качестве примера исполнения в патенте GB-B-2066361, пригодны для двигателя с рядным расположением цилиндров, но со всасывающими клапанами цилиндров, смещенными от выхлопных клапанов относительно этой линии.

Изобретение патента GD-A-2206179 возникло из нужды в механизме, который можно применять в компактном двигателе с рядным расположением цилиндров, в котором и всасывающие и выхлопные клапаны также расположены в один ряд по одной линии с центрами цилиндров. Еще один фактор в основе изобретения это увеличивающееся преимущественное воздействие кулачков непосредственно на толкатель клапана, а не на коромысла или рычаги, как это было по патенту GB-B-2066361.

В конструкции примера выполнения патента GB-A-2206179 приводное соединение между центральным ведущим валом и полым кулачковым валом, который его окружает, осуществляется рычагом, простирающимся радиально от ведущего вала. Внешний конец рычага имеет форму части цилиндра, ось которого параллельна оси вала.

Внешний конец, таким образом, имеет профиль части окружности и поворотно соединен с соответствующей выемкой, выполненной в брусе, который установлен на ползуне в радиальном шлице, выполненном во фланце, установленном на полом кулачковом валу. Достоинством такого соединения является компактность в осевом направлении, так как все перечисленные детали находятся в одной поперечной относительно оси вращения ведущего и кулачкового валов плоскости, в отличие от соединений по патентам GB-A-2066361 и также ЕР-A-0179581, кл. F 01 L 1/34, 1986 г. в которых имеется осевой зазор, перекрытый штифтом или подобным элементом в приводном соединении между двумя вращающимися телами.

Предлагаемое изобретение возникло в результате попытки дополнить преимущества осевой компактности конструкции по патенту GB-A-2206179, потенциалом большей радиальной компактности и, в частности, уменьшения радиуса Y между осью ведущего вала и центром вращения вращающегося соединения. С таким приводным соединением получаемый диапазон изменений регулирования моментов зажигания клапанов пропорционален отношению X/Y, где X расстояние, на которое могут раздвигаться оси ведущего и ведомого валов, а Y определен выше.

В любой реальной конструкции максимальная величина Х ограничивается внутренним диаметром полого ведомого кулачкового вала, так как любое увеличение этого размера ведет к увеличению как потерь на трение в подшипниках полого кулачкового вала, так и окружной скорости и потерь на трение на поверхностях ведомых кулачков, так как диаметр базовой окружности кулачка пропорционально увеличивается. Поэтому необходимо добиваться максимума величины отношения X/Y за счет уменьшения величины Y.

Изобретение определено пунктами патентных притязаний, раскрытие которых следует рассматривать как составную часть описания, и также примерами приводных соединений и механизмов изменения моментов зажигания клапанов, со ссылкой на сопровождающие чертежи, в которых:
фиг. 1 поперечный разрез ведущего и ведомого валов и приводного соединения между ними.

фиг.2 вид в плане в направлении стрелки II на фиг.1.

фиг.3 деталь альтернативной конструкции в поперечном разрезе.

фиг.4 ведущий вал по фиг.3.

Полый кулачковый вал 1, несущий по меньшей мере один кулачок 2 для управления клапаном, вращается вокруг неподвижной оси 3 и приводится посредством соединения 4 от сплошного ведущего вала 5, который сам обычно приводится от коленчатого вала 6 через цепную передачу 7, причем последние две детали на фиг. 2 показаны лишь схематично. Ось 8 вала 5 всегда параллельна оси 3 вала 1, и на фиг.1 обе оси совпадают, но ось 8 может смещаться в поперечном направлении механизмом, который лишь схематично показан и обозначен позицией 9, но широко известен в этой области техники и подробно описан, например, в патенте GB-B-2066361, чтобы изменять закон вращения кулачкового вала 1 в ответ на вращение ведущего вала 5 и таким образом изменять моменты открывания и закрывания клапанов двигателя кулачками 2. Вал 5 и кулачковый вал 1 соответствуют первому и второму телу, описанному в пунктах формулы изобретения.

Кулачковый вал 1 несет фланец 10, выполненный с радиальным шлицом 11, в котором ползун 12 установлен с возможностью скольжения. Ползун 12 выполнен с выемкой 13, имеющей форму части цилиндра, ось которой параллельна осям 3 и 8. Согласующий элемент 15, также имеющий форму части цилиндра и осевую длину, соответствующую длине ползуна 12, имеет выпуклую область 16 поверхности с радиусом (17), равным радиусу выемки 13 ползуна 12, так что детали 12 и 15 работают как две части вращающегося шарнира, имеющего центр и ось вращения 18.

Кривизна вогнутой области 19 поверхности элемента 15 совпадает с поверхностью вала 5, и в примере выполнения, показанном на фиг.1 и 2, вал 5 и элемент 15 удерживаются вместе крепежным винтом 21 с головкой под торцевой ключ, а друг относительно друга фиксируются полой гильзой 22. В альтернативном выполнении элемент 15 может быть зафиксирован на валу 5, например, приклепыванием, или даже выполнен за одно целое с ним.

Из фиг.1, таким образом, видно, что комбинация вала 5 и элемента 15 составляет рычаг, вращаемый относительно оси вала 8. Приводной механизм, частью которого является этот рычаг, явным образом может, по мере того как меняется расстояние между осями 3 и 8, менять передачу, сообщаемую кулачковому валу 1, по существу таким же образом, как и в рычажных передачах, описанных в патенте GB-A-2206179.

Окружность вала 5 выполнена с малыми вырезами 23 в области ползуна 12, что позволяет получить зазор для увеличения поворотного движения, которое выполняет ползун относительно вала 5 при каждом обороте, по мере того как расстояние между осями 3 и 8 увеличивается до максимума. Фиг. 1 лучше всего иллюстрирует признак данного изобретения, заключающийся в том, что площадь поперечного сечения рычага, о котором только что говорили, является практически суммой площадей сечения вала 5 и элемента 15.

Следствием соответственно вогнутой и выпуклой форм областей 19 и 16 поверхности элемента 15 является уменьшение расстояния (показанное цифрой 24 на фиг.1) между осью 8 и центром кривизны 18. Это помогает уменьшить величину отношения X/Y, с уже описанным действием и преимуществами. Как видно из фиг. 1, если элемент 15 имеет такую конструкцию и так установлен, что центр вращения 18 вращающегося сочленения 12/15 находится внутри контура окружности вала 5, если смотреть вдоль оси, и расстояние между центром 18 и осью 8 таким образом меньше радиуса вала, такая малая величина недостижима в любой из конструкций, описанных в примерах выполнения патента GB-A-2206179, в которых совершенно иная форма приводного элемента (2) приводит к тому, что расстояние между осью вала (20) и центром кривизны (33) вращающегося сочленения всегда должно быть больше радиуса вала.

В альтернативном варианте выполнения изобретения, в котором вал 5 и элемент 15 выполнены заодно, воображаемая граница между двумя деталями, соответствующая вогнутой поверхности 19 на фиг.1, конечно, определяется воображаемой проекцией окружности вала. Если вал имеет круглое сечение, как это показано, эта окружность будет действительно окружностью, но изобретение охватывает и механизм, в которых ведущий вал имеет некруглое сечение, и фактической или воображаемой границей между валом и элементом 15 будет проекция такого некруглого сечения.

В альтернативной конструкции фиг.3 и 4 элемент 15а вместо формы полумесяца, соответствующего элемента 15 фиг.1 и 2, имеет сечение в форме неполного круга, ограниченного окружностью 30 и поверхностью 31, которое взаимодействует с основанием 3 поперечного шлица 33, выполненного в валу 5.

Как и на предыдущих чертежах, вал и элемент 15а фиксируются и удерживаются вместе гильзой 22 и винтом 21. Очевидно, что окружность 30 элемента 15а обязательно представляет собой вогнутую поверхность (16) для вращающегося соединения, как и раньше, и что расстояние 24 между центром 18 и осью 8 опять меньше радиуса вала 5. Следует отметить, что хотя форма элементов 5, 15а, как показано на фиг.3, отличается от формы соответствующих элементов (5, 15), как показано в соответствующем сечении на фиг.1, площадь сечения "рычага", образованного комбинацией двух элементов та же, что и раньше, и равна сумме двух частей.

Первая из этих частей это поперечное сечение вала 5, охватываемое окружностью этого вала, причем позицией 34 обозначено продолжение контура, перекрытого элементом 15а. Вторая часть площади имеет форму полумесяца, как на фиг. 1, и ограничена с одной стороны окружностью 30 (16), а с другой линией 34.

Наконец, следует отметить, что, хотя на практике удобнее, чтобы элементы 15, 15а были равны по радиусу валу 5, как показано на фиг.1 и 3, изобретение охватывает также приводные соединения, в которых круглый ведущий вал либо больше, либо меньше по радиусу, чем вращающееся соединение, которое образует рычаг с ползуном. ЫЫЫ2

Использование: машиностроение. Сущность изобретения: предлагается приводное соединение между полым кулачковым валом и его приводным валом, размещенным внутри него, причем оси этих двух элементов параллельны, но могут смещаться в боковом направлении для изменения характеристик вращения кулачкового вала в ответ на вращение с постоянной скоростью приводного вала. Кулачковый вал несет направляющую для ползуна, скользящего в ней, которая образует вращающееся соединение с концом рычага, несомого приводным валом. Геометрия рычага такова, что центр вращения вращающегося соединения расположен внутри контура окружности приводного вала, если смотреть вдоль его оси, способствуя таким образом радиальной компактности. Существенно важной деталью рычага может быть деталь с формой сечения в виде полумесяца, причем вогнутая поверхность полумесяца совпадает с поверхностью приводного вала. 6 з.п.ф-лы, 4 ил.

1. Приводное соединение между вращающимися первым и вторым телами, имеющими параллельные и смещаемые в боковом направлении оси вращения, причем второе тело полое, а первое тело размещено внутри него, в котором первое тело представляет собой вращающийся рычаг, а второе несет направляющую, на которой установлен ползун, и имеется вращающееся соединение между криволинейной поверхностью на ползуне и согласованной с ней криволинейной поверхностью на рычаге, отличающееся тем, что центр вращения вращающегося соединения расположен внутри контура окружности первого тела, если смотреть вдоль его оси. 2. Соединение по п.1, отличающееся тем, что первое тело является валом. 3. Соединение по п.2, отличающееся тем, что площадь поперечного сечения рычага состоит из двух частей, причем первая часть имеет площадь, ограниченную окружностью вала, а вторая часть имеет границу, включающую две области, а именно первую выпуклую область, соответствующую согласованной криволинейной поверхностью, и вторую вогнутую область, соответствующую окружности вала. 4. Соединение по п.1, отличающееся тем, что рычаг и первое тело выполнены за одно целое. 5. Соединение по п.1, отличающееся тем, что рычаг и первое тело выполнены раздельными, но скрепленными друг с другом с помощью винта. 6. Соединение по п.5, отличающееся тем, что в первом теле выполнен шлиц и поверхность рычага входит внутрь шлица. 7. Соединение по п.3, отличающееся тем, что вторая часть площади сечения рычага имеет форму полумесяца.