专利名称：集成式动力传动装置和方法
技术领域：
本发明通常涉及一种与内燃机凸轮轴和附件配套的柔性链动力传动装置及其安装方法。本发明特别涉及有助于提高空间效率并改进发动机组装的柔性链传动装置的集成。本发明特别涉及将与汽车内燃机配套的柔性链动力传动装置以及附件组装成为一个可从配套发动机上分开的整体单元以及其所用的方法。
背景技术：
内燃机通常要求将可在它们的曲轴处获得的一部分机械能传递至与发动机主要目的无关的装置。所述主要目的包括对车辆提供动力或在静态场合提供被转换为电能或液能的能量。其中的一些装置被称为发动机附件或辅助装置。在这些附件中具有能够实现发动机持续操作所需功能的装置。这些装置包括用于对发动机提供油压的油泵，对供给至化油器或喷油系统的燃油加压的燃油泵，增大歧管压力的增压器，永磁发电机，提供点火火花的发电机或交流发电机以及使冷却剂循环通过发动机冷却系统的水泵。
还存在能够实现与发动机主要目的或发动机持续工作无关的功能的附件。这些附件的例子包括用以对助力转向装置加压的动力转向泵，对车辆的电子系统(不包括点火系统)提供电能的发电机或交流发电机，用于将动力分配至某些车辆系统的真空泵以及空调压缩机。
还必须频繁地发掘曲轴的机械能以操纵用于控制发动机气体流动的阀。通常，其包括动力从曲轴向一根或多根凸轮轴的同步输送，其能够使阀以时控方式工作。
对于所有但是最简单的发动机而言，已使用了齿轮驱动或柔性链驱动的动力传动系统来带动发电机附件以及气门组系。柔性链动力传动系统包括那些装有异步动力传动带，同步动力传动带以及链条的系统。
齿轮驱动系统或齿轮系在驱动装置的布置以及在附件、凸轮轴以及曲轴相互的几何关系中具有有限的灵活性。必须根据轴向定位和分离以及平面定位，使齿轮相互间保持精密的关系。同样，存在可以改变动力输出点相对于曲轴的布置的有限整体几何结构。齿轮系往往也会产生过大的不需要的噪音。另外，这种齿轮系通常要求对发动机的润滑进行检修。但是，齿轮系能够以各种转动速度输送相当大的动力。因此，对用于大型重载工作条件使用的发动机的应用，特别是压缩点燃型，如重型卡车而言，齿轮系已达到了它们的最大允许能力。
这种车轮系通常要求使用多个空转齿轮，这些齿轮也必须被安装在发动机上，从而导致对气门组系以及发动机附件提供正确支承以及驱动的问题更加复杂。由于必须驱动发动机气门组系和附件的转动速度且这些气门组系和附件存在非常高的转矩要求，因此构成传动系的各个齿轮必须具有很高的精度。如果不非常仔细地对构成驱动系的每一个齿轮进行定位来确保啮合齿之间的正确齿隙，则不能完全实现这种高质量齿轮系的性能水平。获得理想齿隙的失败会导致齿轮齿的严重损害，从而要求对齿轮系进行高成本且耗时的维修。
已采用了大量安装方案来努力适应上面强调的局限性和要求。例如，在某些发动机中，直接将辅助驱动齿轮安装在发动机的气缸体上，但是，直接将齿轮安装在发动机的缸体上要求在气缸体上加工出孔腔以接收附件和空转齿轮的轴。另外，这些孔腔相对于曲轴，凸轮轴以及彼此之间必须具有精确的距离。即使出现一个孔腔的加工误差也会产生不能使用的缸体，这些不能使用的缸体必须被废弃而造成很大的浪费。即使在对孔腔进行正确地定位时，也需要单独的定位设备来获得正确的齿隙。
另一种方案在于制造一种主机框架，其上安装了齿轮系的所有齿轮，这些齿轮包括曲轴齿轮，辅助齿轮以及凸轮轴齿轮，以便将所有这些齿轮组装成一个单元。随后将该单元安装在气缸体上，这样便允许以所要求的精度关系组装和维修齿轮，并且消除了直接在气缸体上精确加工齿轮的需要。但仍必须精确地使齿轮轴接收孔腔在主机框架上定位。但是，如果出现了加工误差，那么该主机框架无法使用。对于废弃未正确开孔的主机机架的制造者而言，该成本远低于废弃未正确对发动机气缸体进行开孔的成本。
另外，由于上述齿轮系的要求，因此，在附件和它们的配套齿轮的逐次去除以及更换是非常不切实际的。这种方式已应用于将某些附件安装在主机机架上。Chorlton的美国专利1,647,434就披露了这种结构。
驱动附件和气门系的柔性链动力传动系统并不面临这些局限和要求。因此，大大降低了对空转齿轮、驱动齿轮或附件精确定位的需求。在整个非常广的位置范围内可以设置附件和凸轮轴。缺乏对齿轮系精确性的要求会造成附件的逐次拆除以及更换。同样，柔性链传送，特别是那些利用了动力传送带的传送往往较安静。
在汽车发动机的应用中，这些特性已使柔性链动力传送在驱动附件和气门组件中具有优势。近来，最常见的结构是将每一个附件安装在独立的安装点或托架上，安装在发动机的气缸体或气缸盖上。随后，一条或多条异步动力传送带从曲轴驱动轮架设至与每一附件配套的每一驱动轮。与异步动力传送带配套的驱动轮为皮带轮或滑轮。同样常见的是将张紧装置分别安装在气缸体上以提供传送带上的张紧力，以有助于动力传动装置的正确定位。
通常，将凸轮轴设置在发动机的气缸盖中。将驱动轮固定至凸轮轴上。随后，一根辅助柔性链从曲轴驱动轮架设至凸轮轴驱动轮。由于需要使凸轮轴与曲轴同步工作，因此，柔性链可以采用一条同步动力传送带或一根链条。无论怎样，用于曲轴和凸轮轴的驱动轮均为链轮。正如附件驱动装置一样，凸轮轴驱动装置也利用了直接安装在气缸体或气缸盖上的张紧装置来张紧柔性链，以有助于所述驱动装置的正确工作。通常，通过发动机的前表面与前发动机盖的配合来隐藏柔性链凸轮轴驱动装置。这样能够保护所述驱动装置免受某些外部因素(如灰尘、沙石和水)的影响。
用于将每一个附件安装在独立的托架上的代替方案包括将用于附件的安装点作为前盖的一部分。Hausmann等人的美国专利5,692,466就披露了这种方案。该方案表明具有以下优点，即1)省略通常所用的附件支承架能够降低成本和重量；2)确保了安装强度，从而能形成良好的向附件的反作用力传送；3)提高了凸轮轴驱动盖的共振频率，其能够大大减小附件的振动并在发动机工作期间降低发动机的噪音，4)简化了发动机气缸体前表面的铸造结构。但是，Hausmann并未提到或建议首先将附件安装在气缸盖上，随后将气缸盖和附件的组合体安装在气缸体上。
另一种方案提供了一种用于发动机附件的整体式安装托架。应选择与任意给定发动机相关的所有附件中的一部分并将它们安装在托架上。随后，将托架和这些组件作为一个整体单元安装在发动机气缸体上。通过独立操作将曲轴的皮带轮安装在曲轴上。一旦完成这些工作，随后便绕皮带轮安装动力传送带。该方案显然试图获得一种改进型组装方法的优点，从而减少主装配线工作所需的步骤数量并减小存货量。
但是，还没有一种方案能够单独或结合起来实现本发明中高集成柔性链动力传动系统所能获得的全部优点。这些优点包括减少主装配线步骤的数量并另外减少存货部件。重要的是，本发明能够提供用于改善对驱动轮控制的可能性，改善噪音以及柔性链的磨损特性。这种改进的控制还能提供严格控制尺寸公差的可能性，从而提供更紧凑的驱动装置。同步装置要求洁净，并且就链条驱动而言，还要求良好的润滑环境以产生满意的结果。本发明提供的另一优点是允许改善与凸轮轴配套的驱动装置的同步部分的密封，从而减少外界异物的侵入和润滑剂的泄漏。
所有这些优点对于汽车制造商来说均是非常理想的。它们能够削减组装成本。它们还能允许动力设备更小，其本身又能允许使用更小的发动机舱，从而对于规定尺寸的汽车能够以更大的内部空间作为销售卖点。所产生的噪音和磨损的降低可改善消费者对质量和维修性的感觉，并降低了返修率。
因此，一直存在对装有发动机驱动架的高集成柔性链动力传动系统的需求，在所述发动机驱动架上预先装有全部或大致全部附件，其中包括配套的驱动轮；为了准备最终安装在发动机上，安装有所有其它的驱动轮；辅助驱动装置的构成包括在驱动轮上设置柔性链；与辅助驱动装置分离或形成部分辅助驱动装置的凸轮轴驱动装置的构成包括绕链轮设置柔性链；并且还对凸轮轴驱动装置提供了改善的环境保护。
本发明的概述本发明的目的在于提供一种柔性链动力传动系统，其能够减少主装配线的步骤数量并减少存货部件。
本发明的另一个目的在于提供了改善控制驱动轮定位的可能性，并且改善柔性链的噪音和磨损特性并提供了更紧凑的装置。
本发明的另一个目的在于允许改善与凸轮轴相关的驱动装置的同步部分的密封。
根据本发明，为了实现上述和其它目的，如在本申请中具体描述和概括描述的那样，披露了一种集成式动力传动装置和方法。本发明为一种用于内燃机的改进型动力传动装置。所述驱动装置具有一种柔性链机构，其用于在内燃机的曲轴和与内燃机的主要目的无关的驱动部件之间传递动力。驱动装置的改进之处在于包括一个驱动架、一个可拆卸地安装在驱动架上的凸轮轴链轮，一个曲轴链轮可拆卸地安装在驱动架上，一个安装在驱动架上的发动机附件，一个安装在发动机附件的轴上的辅助驱动轮，且凸轮轴链轮、曲轴驱动轮以及辅助驱动轮均由柔性链机构传动。
附图的简要说明引入说明书并作为说明书一部分的
了本发明的最佳实施例且与说明书一起起到了解释本发明原理的作用，附图中的相同标号表示了相同的部件。在附图中图1描述了现有技术的辅助驱动装置的结构。
图2描述了现有技术的双上凸轮驱动系统。
图3为发动机驱动组件机架的正视图。
图4为在图7中线4-4上的剖面图。
图5为发动机驱动组件的正视图，其显示了凸轮轴驱动装置。
图6为描述了所标出的凸轮轴链轮的详细结构。
图7为安装有凸轮轴驱动盖的发动机驱动组件的正视图。
图8为安装有凸轮轴驱动装置盖和附件的发动机驱动组件的正视图。
图9为辅助托架安装的后视图。
图10为辅助托架安装的侧视图。
图11为辅助托架的侧视图。
图12为辅助托架安装的侧视图。
图13为曲轴驱动轮的详细结构，其中，所述曲轴驱动轮包括装配在驱动架上的扭振阻尼器以及曲轴。
图14描述了具有由同步传送带驱动的交流发电机启动器的另一实施例。
图15描述了包括燃油喷射泵部件的另一实施例。
图16为交流发电机启动器的侧面剖视图。
图17为燃油喷射泵的侧面剖视图。
图18为显示助力转向泵的流体存储器的前视图。
图19为提升架的透视图。
图20为用于发动机组装的定位架的侧面剖视图。
图21为具有驱动扭矩控制链的发动机的前视图。
图22为包括油沟的另一实施例的侧面剖视图。
图23为包括油沟的另一实施例的前视图。
对最佳实施例的详细描述在图1中显示了一种目前常见的辅助装置的结构。从带有附件的前部显示了一种直列式四缸内燃机10。所述附件包括交流发电机12，空调压缩机14以及动力转向泵16。也可以代替交流发电机12使用交流发电机启动器或发动机启动器。交流发电机的皮带轮18，空调皮带轮20以及动力转向泵的皮带轮22分别与附件中的每一个相结合。曲轴24(图2)在其上安装有皮带轮26，该皮带轮带有第一皮带轮部分28和第二皮带轮部分30。第一张紧装置34偏压第一张紧皮带轮42使其靠在第一动力传送带32上。第一动力传送带32绕动力转向泵的皮带轮22，第一皮带轮部分28以及第一张紧皮带轮42运转。第一传送带32由第一张紧皮带轮42偏转，从而通过皮带轮22和26张紧。第二张紧装置38偏压第二张紧皮带轮40，以使第二动力传送带36偏转。所述第二动力传送带36绕皮带轮18，20和40以及第二皮带轮部分30转动。第一和第二传送带32和36是异步的，并且通常为v-肋型。同样对发动机的前盖44进行了说明。
在图2中描述了一种普通的双上凸轮驱动系统。内燃机10如图所示，具有两根凸轮轴46。在曲轴上装有链轮50。曲轴24具有安装在其上的曲轴链轮54。除了驱动凸轮轴以外，所述系统还经配套的水泵链轮58驱动水泵56。通过将同步张紧皮带轮62偏压在同步动力传送带48上的同步张紧装置60使该系统张紧。
目前常规的组装操作规程为当发动机10到达主装配线上的指定站时，将凸轮轴链轮50、同步张紧装置60(包括皮带轮60)，水泵56(包括链轮58)以及曲轴链轮54安装在发动机10上。之后，在主装配线上，使同步动力传送带48绕链轮50、54和58以及皮带轮62转动。以密封方式将前发动机盖44设置在发动机10上。仍然在主装配线上，将曲轴皮带轮26，交流发电机12，空调压缩机14，动力转向泵16，第一张紧装置34以及第二张紧装置38安装在发动机10上。交流发电机12，空调压缩机14，动力转向泵16，第一张紧装置34和第二张紧装置38通常分别预先安装有配套的皮带轮18，20，22，42和40。在上述所有的操作之后，使动力传送带32和36绕皮带轮18，20，22，26，40和42转动或环绕这些皮带轮设置。
本发明能够从主装配线省去大多数或所有的组装步骤，并且还具有的优点是通过将这些步骤或多或少地设置在不太关键的组装路径中，而在汽车制造中提高最关键组装路径的可靠性并降低整个组装成本。其是通过在形成一部分驱动系统组件的整体制品的制造中设置适于实现许多功能的发动机驱动架或增强型前发动机盖来实现的，如前所述该组件已包括了各种其它部件和零件。另外，其能够实现以前不可得到的使组装工艺更经济的功能，其包括驱动轮(如皮带轮，滑轮，同步传送带或链条的轮，或者甚至是具有这些特征组合的驱动轮)可拆卸和/或可转动地安装在机架上。
图3和4对一个最佳实施例中的机架64进行了说明。在通常的形式中，其包括一块由多根加强杆68加强的底板66。加强杆68的实际结构将根据特定的用途改变。周壁74从大部分底板66的周边延伸且基本上与发动机10的前部形状，特别是气缸盖70和气缸座72的结合体的形状相一致。底板66的形状与发动机10的前部形状相适应以形成底板66和发动机10前部之间的匹配关系。机架64包括用于安装或分别接收附件、张紧装置、驱动轮和发动机轴的接收区。并且设有凸轮轴和链轮接收区76。当将机架64安装在发动机10上时，凸轮轴46的固定端84经这些区域伸出。凸轮轴和链轮接收区76的外周边为链轮保持器78。如从图4和6能更清楚地看到的那样，保持器78为空心截头锥体，其外表面80紧密对应于凸轮轴链轮50的内表面82。这种对应形成了可拆卸的装配，从而能够轻轻地将凸轮轴链轮50压靠在保持器78上并使其固定在等待将完成的组件组装在发动机10上的位置处。在已经以可拆卸的方式将链轮50装配在保持器78上之后，将机架64固定在发动机10上的动作会对固定端84加压以形成与链轮50配合的关系并迫使链轮50从保持器78上松脱。紧固件86的紧固能够完成凸轮轴链轮50在凸轮轴46上的安装。
如所提到的那样，在该最佳实施例中的保持器78采用了空心截头锥体的形式。虽然未说明，但也可以预想采用其它的形状和技术。它们包括适于整体或部分与内表面82配合的分段式空心截头锥体，柱或销。所提到的每一保持器的外表面80可以包括凹槽，脊或其它结构，它们适于与内表面82配合以改善需要从保持器78释放链轮50的力。同样，出于相同的目的，可以使内表面82具有某种结构。可以在表面80和82之间加设粘结剂。另外，可以将粘结剂设置在链轮50和底板66之间的接触点处以形成保持器78。
图5和6显示了凸轮轴链轮50上的定位孔88。如图所示，这种最佳实施例包括具有手柄92和定位销94的定位夹90。销接收器96与链轮保持器50形成整体。当以可拆卸的方式将凸轮轴链轮50安装在链轮保持器78上且利用定位销94使定位夹90穿过定位孔88并插入销接收器96内时，能够固定凸轮轴链轮50的旋转方位。对于发动机10的正确操作而言，曲轴24和凸轮轴46的旋转关系是十分重要的。凸轮轴链轮50在机架64上的固定与凸轮轴链轮50和凸轮轴46的键一起建立了一个参考点，通过该点能够使曲轴24和曲轴链轮54可转动地匹配以便形成凸轮轴46和曲轴24之间的决定性关系。
既能可松脱地保持凸轮轴链轮50又能固定它们的旋转方位的一种辅助方案(未说明)是使辅助销接收器96与在所述最佳实施例中未使用的定位孔88对准。随后，将所有四个销杆接收器96车出螺纹，最后的步骤为旋拧紧固件穿过定位孔88并将它们拧入销杆接收器96内，从而使紧固件充分放松以允许凸轮轴链轮50在固定在凸轮轴46上时能够找到正确的轴向定位。在将机架64固定在发动机10上时，可以拆除紧固件以使凸轮轴链轮50松脱。
设想通过利用一种简单的模制装置就能够省略定位孔88，所述模制装置能够简单地滑入两个凸轮链轮50之间的间隙并与凸轮链轮50接合。这种方案不适用于单向凸轮发动机。
还可设想通过在轴颈支承件98和凸轮轴链轮毂100的界面轴颈支承凸轮轴链轮50，从而可转动地保持凸轮轴链轮50。这种结构仍使用了定位夹90来固定凸轮轴链轮50的转动方位。对于这一实施例而言，不存在链轮保持器78且轴颈支承必须是松弛的，以便使凸轮链轮50可拆卸地安装在凸轮轴46上时，能够适应凸轮链轮50的某些横向运动。
参见图3，机架64还包括同步张紧装置安装点102，水泵安装点104，动力转向泵安装点106，交流发电机安装点108，惰轮安装点110，蛇形传送带张紧装置安装点112，空调压缩机安装点114以及曲轴接收区116。沿周壁74设置多个安装孔118，以便将图7和8所述的凸轮驱动装置盖130紧固在机架64上。这一最佳实施例包括用于从前部支承发动机10的马达安装托架120。因此，应设置带有通孔124的加强柱122，以强化发动机10和马达安装托架120之间的连接。但是，许多应用将不包括安装托架120。
图13对曲轴皮带轮126的可拆卸的安装结构进行了描述。皮带轮毂132具有保持槽134，该保持槽在毂132和曲轴链轮54之间的接触点附近环绕毂132。槽134与形成在凸轮驱动装置盖130下部的第一凸起136和形成在贴近槽134的一部分周壁74上的第二凸起138配合，以便松弛地将皮带轮126固定在应有的位置处。对于某种应用而言，第一凸起136将会充分地保持曲轴皮带轮126，从而消除对第二凸起138的需求。在所说明的最佳实施例中，皮带轮126为一种扭振阻尼器。因此，皮带轮126包括惯性环140和橡胶插入件142。
在所描述的实施例中，将发动机油泵144固定在底板66上。泵144包括泵体146和泵转子148。转子148由曲轴24直接驱动，且与同步曲轴驱动装置机械相连，所述同步凸轮轴驱动装置包括同步动力传送带48，凸轮轴链轮50，曲轴链轮54，同步张紧装置60，同步张紧皮带轮62，水泵56以及水泵链轮58。水泵链轮58可以是由皮带48的另一侧驱动的皮带轮。另外，水泵56可以由异步动力传送带98交替驱动，或以与所述油泵144相同的方式被直接驱动。同样，油泵144可由同步动力传送带49或异步动力传送带98驱动。曲轴的鼻状油封件150密封了泵体146和链轮54的界面。
在实际中，设有机架64。如以前所描述的那样，凸轮轴链轮50可拆卸地或可转动地安装在凸轮链轮接收区76。将水泵56和配套的链轮58安装在水泵安装点104处。将同步张紧装置60和配套的皮带轮62安装在同步张紧装置安装点102处。将油泵144安装在曲轴接收区116。对于要求同步燃油泵操作的用途而言，例如对于压燃式发动机而言，可以在适当的位置处将燃油泵安装在底板66上，以便由同步动力传送带48驱动。提供皮带轮126和曲轴链轮54的组合。这些部件可以是独立提供的部件或是一体装置。
另外，可以设想根据用途，异步驱动装置可包括不止一条异步动力传送带。该最佳实施例中，同步动力传送带48和异步动力传送带98形成了部分柔性链动力传送机构。对于要求不止一条同步或异步动力传送带的应用而言，所有这些带均能够形成柔性链动力传送机构。在由链条代替任意前述的带的情况下，链条或链条和带的组合能够形成柔性链动力传送机构。
设置同步动力传送带48并使其绕链轮50，54和58以及链轮62转动。经定位孔88和销接收器96插入定位夹90。当如上所述，通过插入夹90可转动地固定凸轮轴链轮50时，同步动力传送带48的运行能够可转动地固定曲轴链轮54。使保持槽134与第二凸起138相匹配。随后，在周壁74处，将凸轮驱动装置盖130装配在机架64上。起初，使第一凸起136与保持槽134相匹配。这样便使凸轮驱动装置盖130朝保持槽134倾斜。该动作能够分别在第一和第二凸起136和138之间抓住皮带轮126和链轮54。随后，使驱动装置盖130与周壁74匹配并通过插入且紧固在机架安装孔118内的紧固件(未示出)将驱动装置盖130紧固至周壁74上，这一组装阶段在图7中示出。
交流发电机12，空调压缩机14，动力转向泵16设有分别固定在其上的配套的皮带轮18，20和22。还设有蛇形皮带张紧装置152和皮带轮154以及惰轮156。随后，利用为允许布置传送带48而竖起的蛇形皮带张紧装置152，使异步动力传送带48绕皮带轮18，20，126，22和154运行。
在如图8中显示了装配成的驱动组件。此时，能够将其作为一个单元安装在发动机10上。通过使固定螺栓158穿过孔122并紧固在气缸体72中的匹配螺纹孔(未示出)内，从而能够将其固定在发动机10上。插入并紧固凸轮链轮紧固件86以及曲轴固定螺栓128。在紧固件86上方的凸轮驱动装置盖130中设置凸轮轴紧固件的检修孔塞160。除去定位夹90。
除将驱动组件52安装在发动机10上以外的其它所有操作通常会出现在主汽车装配线以外的一条装配线上。通常仅在发动机装配线上或在主自动装配线上完成将驱动组件52固定在发动机10的工作。
在该最佳实施例中，紧固件86的紧固和夹90的去除能够提升凸轮轴链轮50离开链轮保持器78并允许凸轮轴链轮50与凸轮轴46同步转动。曲轴固定螺栓128的紧固使保持槽134提升而与第一和第二凸起136和138分离，从而允许曲轴皮带轮126和曲轴链轮54与曲轴24同步转动。随后，将张紧装置152释放至其工作位置。仅在独立地将驱动组件52安装在发动机10上后，才能释放张紧装置152，否则将会对曲轴皮带轮126加载并将其拉入阻止组装的卡住位置。
此时，应独立地将驱动组件52固定在发动机10上。即，通过除去紧固件86以及螺栓128和158，可以使驱动组件52以及其所有的构成部件均与发动机10分离。实际上链轮50或54或皮带轮126是可拆卸或可转动地固定的。
设想对于某种用途而言，可要求附件的辅助支承。图9-12显示了辅助托架162。将托架162设置在附件12和14以及发动机10之间并用螺栓将其固定在它们中的每一个上。
至此，已描述了驱动组件52至发动机10前部的安装。设想根据发动机10的结构和相关的动力输出点以及附件，可以调节发动机10上的不同安装位置。除了汽车以外，驱动组件52还适合不同的内燃机应用。这些应用包括用于卡车、越野设备、飞行器以及固定式动力源应用。
代替同步动力传送带48，可以使用链条。在这种情况下，链轮50和54可采用适用于链条的形状，且同步张紧装置60通常包括代替皮带轮62的滑动件。链条也可取代异步动力传送带98。在这种情况下，链轮也将代替皮带轮18，20，22，126，154以及156。
图14显示了一种可选择的实施例，其具有由一个同步传送带480驱动的交流发电机启动器201。在该实施例中，在安装点200处，利用紧固件210将交流发电机启动器201安装至机架640上。机架640大致与本申请中其它地方所述的机架64相似，不同之处在于辅助交流发电机启动器安装点。除了交流发电机启动器201以外，该实施例还可包括交流发电机启动器201与本说明书中以前所述的其它附件的任意组合。
通过同步动力传送带480驱动交流发电机启动器201。传送带480与交流发电机启动器链轮202接合。链轮202具有齿状轮廓。但是，由于交流发电机启动器的操作不依赖于发动机的定时，因此链轮202也可包括任意其它的带轮廓，这些轮廓包括多肋状以及v型带，只要其能与带480相适应即可。惰轮203位于凸轮轴链轮50和链轮202之间。传送带480大致与传送带48相似，但不同之处在于具有适于加设链轮202以及惰轮203的长度。包括同步动力传送带480的柔性链还可包括链条。
在另一个实施例中，在安装点200处，使交流发电机启动器201的壳体结合至机架640。在安装点200处，将交流发电机启动器201的壳体铸造或机加工成机架640的整体部分。随后，以相同的方式将包括转子(未示出)的交流发电机启动器201的部分装配在所述壳体内，仿佛交流发电机启动器201是一个独立部件。该实施例通过消除机械连接以及另外用于将交流发电机启动器紧固至安装点200上的附带紧固件，还能提高整个组件的结构完整性。这种将部件壳体制造成驱动组件机架的整体部分的方法还适用于固定在机架上的任意其它辅助部件，这些部件包括助力转向泵16，燃油喷射泵301以及空调压缩机14。
在任意以前的实施例中，交流发电机启动器201是以两种方式使用的。在第一种方式中，交流发电机启动器仅起到在发动机10工作时向不同发动机的电子元件提供电力的交流发电机的作用。
在第二种方式中，交流发电机启动器201起到启动器的作用。在该第二方式中，发动机10以正常的方式启动。但是，在其它情况下，例如在红灯时，当发动机空转工作同时消耗燃油并放出废气时，也可使发动机停止工作。随后，在必须启动车辆时，如12V或42V电池这样的电源向交流发电机启动器201提供电能，以便起到启动器马达的作用。例如，响应节流输入量，激励交流发电机启动器201，使传送带480由交流发电机启动器201驱动，从而驱动所涉及的部件并使发动机10转动，使发动机10启动。一旦发动机10转动，便恢复交流发电机的功能。与现有技术不同，将交流发电机启动器201合并为一个整体部件允许在发动机上的单功能位置处利用这些其它独立部件。这样便消除了对通常位于发动机10中与挠性板或飞轮相邻的另一部分处的独立启动器的需要。
通过去除独立启动器以及与安装启动器相关的装配步骤，省去启动器并将交流发电机启动器装配在机架640上还能显著地降低成本。由于随后与如本申请所述的驱动组件的装配相结合，因此也可从发动机的关键组装路径除去启动器的安装。
图15给出了另一种可选择的实施例，其包括一燃油喷射泵部件，在该实施例中，在位置300处，将燃油喷射泵301安装至机架6400上。除了辅助燃油喷射泵的安装部分以外，机架6400与机架64基本相同。通过同步动力传送带4800驱动燃油喷射泵301。传送带4800与燃油喷射泵链轮302啮合。
就利用了传统的旋转式或直列式喷射泵的压燃式发动机而言，正确的燃油喷射泵操作取决于要求使用同步传送带的发动机的时间控制。就装配有一种共轨式燃油喷射系统的火花点火式发动机或压燃式发动机而言，正确的燃油喷射泵操作可以取决于或无需取决于发动机的时间控制。在正确的功能不依赖于与曲轴转动的同步关系的情况下，链轮302可以在传送带4800的后部(未示出)上转动，所述传送带4800可以是包括v型肋或多肋-V型带的任意其它带的轮廓。
链轮302具有齿状轮廓。使惰轮303位于凸轮轴链轮50和链轮302之间。除了在适于加设链轮302和惰轮303的长度上有所不同以外，传送带4800基本上与传送带48相同。
同样，这种结构省略了对在发动机10的另一个位置处独立设置燃油喷射泵301的需求。并且还省略独立于所述组件来安装燃油喷射泵的独立步骤。这样便通过在使机架6400与发动机10连接之前，将燃油喷射泵301预装配至机架6400上，从而大大简化了整个发动机的组装。
参见图16，将链轮202安装至轴205上。轴封306能够防止灰尘沿轴205进入机架640内。在如本说明书中其它地方所述那样，使机架640连接至发动机10上之前，利用紧固件310，311将交流发电机启动器201固定在机架640上。在交流发电机启动器201和发动机10之间无需其它的结构连接。机架640能够完全支承交流发电机启动器201。但是，如果需要，除了从机架64以外，可以加设从交流发电机启动器201至发动机10的紧固件，以进一步强化组装。
参见图17，利用紧固件306，在机架轮毂6401处，使燃油喷射泵301与机架6400相连。在使机架6400与发动机10相连之前，使泵301与机架6400相连。利用紧固件304将链轮302固定在轴305上。在燃油喷射泵301和发动机10之间无需其它结构的连接。机架6400能够完全支承燃油喷射泵301。如可以按用户要求的那样，燃料管(未示出)从燃料箱延伸至泵并从泵延伸至每一个缸(未示出)。但是，如果需要，除了从机架64以外，可以加设从交流发电机启动器201至发动机10的紧固件，以进一步强化组装。
图18显示了安装至机架64一侧的蓄油器400。可以利用螺纹紧固件以及紧固板或夹子(未示出)将蓄油器400固定在机架64上。管401包括一条位于蓄油器400和动力转向泵16之间的供给返回流体路径。
在另一种可选择的实施例中，蓄油器400可作为机架64的整体部分。在机架64的制造期间，在机架64内形成一个内腔(未示出)，以便容纳动力转向液体。
图19给出了一种提升架的透视图。在发动机的组装期间，利用提升架来提升并另外控制所述驱动组件。提升架600包括机体601。将板602固定在机体601上。板602包括孔604和605，这些孔用于接合机架64上的杆606，607。夹具603包括一种用于接合驱动轮的环形形式。
在使用中，提升架600首先与曲轴驱动轮接合。接着，稍微提升板602使其位于机体601上，以允许孔604和605以接合马达安装架120上的杆606和607，参见图7。此时，应正确地接合提升架600以便为组装工艺提升机架64。一旦完成组装，提升架600便可以拆除。
参见图20，定位架700包括安装托架701，通过该安装托架701可拆卸地将定位架700固定在发动机上。定位架700还包括导引件702和703，通过这些导引件可滑动地结合杆704和705。杆704和705可沿主纵向轴线轴向运动通过导引件702和703。杆704和705的端部706和707分别嵌入机架64中的对应孔708和709中。
所述组装过程通常包括将一个驱动组件固定在作为发动机组件的一部分的气缸体上。在工作期间，具有转动元件的发动机气缸体能够产生可利用的动力。此处所述的驱动组件为独立式自包含形式，且被固定在发动机气缸体上。在工作期间，所述组件通常与曲轴连接，此处将更全面描述，所述组件接收由气缸体产生的一部分可利用的动力。利用从气缸体(或特别是曲轴)接收的一部分可利用的动力，组件能够向发动机提供发动机工作所需要的几种形式的动力。其包括如用于电子系统的此处将更全面描述的由组件上的一个部件产生的电能。其也可包括由组件上的一个部件产生的、用于如动力转向装置这样的流体驱动系统的流体能，并且本申请中将作更全面的描述。液压流体可以包括不可压缩的液体，如水、液压液或动力转向液。其还可包括可压缩的流体，如空气或其它可压缩的气体。所述组件也可用于对驱动、配合发动机及使部件转动(如以机械方式将曲轴连接至凸轮轴上或如此处将更全面描述的那样，利用柔性链这类其它附件)提供机械能。
组件的安装过程包括将机架700固定在一台发动机上。为了接收机架700，可利用紧固件或通过连接至发动机上的任意形式的安装点或夹具可实现固定。随后，使杆704和705延伸以接收机架64。如图19所示，利用固定至马达安装托架120上的提升架600来控制机架64。随后，利用孔708，709分别使机架64接合至杆的端部706，707。随后，通过分别使杆704和705滑动穿过导引件703，702，推动机架64与发动机的前部接合。将杆704和705和孔703，702设定在预定的位置处，以确保机架64与发动机以及其部件的正确定位，所述部件包括本说明书其它地方所述的凸轮轴和曲轴。由发动机的基准面A-A进一步确定机架64的安装位置，以确保部件的正确关系。
一旦机架64处于发动机上的正确位置，便除去提升架600。在该过程中的这一步骤，通过定位机架杆704，705支承机架64。随后，穿过机架64，将螺纹紧固件拧入发动机内。一旦将机架64紧固在发动机上，杆704，705便从孔708，709缩回，并从发动机除去机架700。可利用如旋转式螺栓驱动器这样的紧固装置将紧固件固定在发动机内。旋转式螺栓驱动器还可接合每根杆706，707的一端以确保在组装期间与紧固件的正确、快速定位。随后，如本说明书中另作描述的那样，将驱动轮紧固至其相应的轴上。
图21为一种具有驱动扭矩控制连杆的发动机的正视图。将安装托架801固定在机架64上。将安装托架802固定在车架805上。利用紧固件804使扭矩连杆803连接在安装托架801和802之间。紧固件804还可包括橡胶衬套(未示出)，以减小可另外通过扭矩连杆803传递至车架805上的发动机的振动。安装托架801最好位于机架64上，从而使安装托架801和发动机架800之间的距离达到最大，以便在与发动机安装架800尽可能远处使发动机扭矩起作用。但是，可以改变安装托架801和802的位置，以适应规定车辆结构的设计要求。
图22为一种包括一个油沟的可选择实施例的侧面剖面图。组件机架64如图所示，安装在发动机10的前部，其包括安装在缸体904上的缸盖900。机架64的一部分包括一条油沟902。油沟902提供了例如通向固定在缸体(未示出)上的油底盘的、位于气缸盖和发动机气缸体之间的流体连通和通道。通过油泵(未示出)泵送至气缸盖的油经气缸盖900流至气缸盖排放口901。气缸盖排放口901与油沟902相连。油经油沟902流至气缸体进入孔903。随后，油流至可与气缸体进入孔903相连的发动机的部分。使油沟902与气缸盖和气缸体隔离密封以防止泄漏。
图23为一种油沟的正视图。油沟902如图所示，具有进入区域906和排放区域907。但是，对于液体而言，根据用户的需求，也可以在区域907处进入油沟902并从区域906排出。密封垫905密封油沟902，以防止液体从油沟902泄漏。由于能够将油沟902设计成具有必须容纳不同发动机部件之间的液流的形状，因此，图23所示的油沟的形式是通过例子给出的，并且不应具有局限性。
油沟902也可用作增强发动机和组件冷却效果的风道的作用。在该实施例中，风道允许空气在组件机架和发动机之间循环。所述油沟允许空气从组件底座、由室温条件进入。空气通过对流进行循环且从位于组件顶部的出口(未示出)排出。
也可使用强制空气流动系统提供穿过组件油沟902的冷却气流。在该实施例中，通过空气泵或压缩机、足以使机架冷却的速度强迫气流通过油沟。油沟的结构应允许穿过组件机架的气流有效区域能足以冷却机架。油沟也可以包括用于使最大的面积区域暴露于冷却气流的散热片。
在另一实施例中，加大油沟902的尺寸以在机架64和安装了机架的发动机之间建立空气间隙。该空气填充区域起到隔离受发动机热量影响的机架和传送带的作用。利用空气的隔离层降低组件温度具有增大传送带工作寿命的效果。
根据附图显示了本发明以上说明书以及说明性实施例，并且以不同的改进型式以及可选择的实施例对其作了详细描述。但是，应理解本发明以前的描述仅用于说明，本发明的保护范围仅局限于考虑了现有技术所解释的权利要求。另外，也可在无需本申请未作特别说明的任意元件的情况下，适当地实施此处以说明性方式披露的本发明。
权利要求
1.一种具有内燃机的改进型动力设备，其包括一个气缸体，一个气缸盖，一根曲轴以及一根凸轮轴，并且所述动力设备还具有发动机附件，其改进包括一个驱动组件，其单独安装在所述气缸体、所述曲轴以及所述凸轮轴上，所述组件包括一个柔性链动力传送驱动装置且适于传送所述曲轴、所述凸轮轴以及所述发动机附件之间的机械动力。
2.根据权利要求1所述的改进型动力设备，其还包括所述驱动组件包括一个带有所述发动机附件的支承件的机架。
3.根据权利要求2所述的改进型动力设备，其还包括所述机架形成有一个凹处，该凹处适于接收一部分所述凸轮轴。
4.根据权利要求2所述的改进型动力设备，其还包括所述机架形成有一个配合面，该配合面具有大致对应于所述气缸体表面的部分。
5.根据权利要求1所述的改进型动力设备，其还包括所述柔性链动力传送驱动装置包括一条与一凸轮轴链轮机械相连的动力传送带，所述凸轮轴链轮形成了部分所述驱动组件且单独与所述凸轮轴相连，所述动力传送带与一曲轴链轮机械相连，所述曲轴链轮形成了部分所述驱动组件且独立与所述曲轴相连。
6.根据权利要求5所述的改进型动力设备，其还包括所述动力传送带与一固定在所述附件的轴上的发动机辅助驱动轮机械相连。
7.根据权利要求6所述的改进型动力设备，其还包括所述发动机辅助驱动轮为皮带轮。
8.根据权利要求6所述的改进型动力设备，其还包括所述发动机辅助驱动轮为链轮。
9.根据权利要求1所述的改进型动力设备，其还包括所述柔性链动力传送驱动装置包括一条与凸轮轴链轮机械相连的链条，所述凸轮轴链轮形成了部分所述驱动组件且单独与所述凸轮轴相连，所述链条与一曲轴驱动轮机械相连，所述曲轴驱动轮形成了部分所述驱动组件且单独与所述曲轴相连。
10.根据权利要求9所述的改进型动力设备，其还包括所述链条与一固定在所述附件的轴上的发动机辅助链轮机械相连。
11.根据权利要求2所述的改进型动力设备，其还包括所述发动机附件安装在所述机架上，所述附件和所述机架组合成为一个单元可以从内燃机的连接上拆除。
12.根据权利要求1所述的改进型动力设备，其还包括所述柔性链动力传动装置包括一条动力传送带，其机械的连接至所述发动机附件上的发动机辅助驱动轮，所述辅助驱动轮和所述附件形成了部分所述驱动组件，所述动力传送带与一曲轴驱动轮机械相连，所述曲轴驱动轮形成了部分所述驱动组件且单独与所述曲轴相连。
13.根据权利要求1所述的改进型动力设备，其还包括所述柔性链动力传送驱动装置包括一条同步动力传送带和一条异步动力传送带，所述同步动力传送带与凸轮轴链轮机械相连且与第一曲轴驱动轮机械相连，所述异步动力传送带分别与一个发动机辅助驱动轮和一个第二曲轴驱动轮机械相连。
14.根据权利要求13所述的改进型动力设备，其还包括所述第一曲轴驱动轮和所述第二曲轴驱动轮形成为整体驱动轮，其带有适于接收所述同步动力传送带的第一部分以及适于接收所述异步动力传送带的第二部分。
15.根据权利要求1所述的改进型动力设备，其还包括所述柔性链动力传送驱动装置包括一根分别与一凸轮轴链轮和一第一曲轴驱动轮机械相连的链条，以及一条分别与一发动机辅助皮带轮和一第二曲轴驱动轮机械相连的异步动力传送带。
16.根据权利要求15所述的改进型动力设备，其还包括所述第一曲轴驱动轮和所述第二曲轴驱动轮形成为整体驱动轮，其带有适于接收所述链条的第一部分以及适于接收所述异步动力传送带的第二部分。
17.根据权利要求13所述的改进型动力设备，其还包括所述驱动组件包括一个机架以及一个盖，该机架与盖相配合以充分封闭所有的所述同步动力传送带和所述凸轮轴链轮。
18.根据权利要求15所述的改进型动力设备，其还包括所述驱动组件包括一个机架以及一个盖，该机架与盖相配合以充分封闭所有的所述链条和所述凸轮轴链轮。
19.一种用于内燃机的改进型动力传动装置，其具有一个柔性链机构，其用于在所述内燃机的曲轴和与所述内燃机的主要目的无关的驱动部件之间传递动力，其改进之处包括一个驱动架，一个可拆卸地安装在所述驱动架上的凸轮轴链轮，一个可拆卸地安装在所述驱动架上的曲轴驱动轮，一个安装在所述驱动架上的发动机附件，一个安装在所述发动机附件上的辅助驱动轮，以及所述凸轮轴链轮、所述曲轴驱动轮以及所述辅助驱动轮均由所述柔性链机构传动。
20.根据权利要求19所述的改进型动力传动装置，其还包括所述柔性链机构包括一条同步动力传送带。
21.根据权利要求19所述的改进型动力传动装置，其还包括所述柔性链机构包括一条异步动力传送带。
22.根据权利要求19所述的改进型动力传动装置，其还包括所述柔性链机构包括一条同步动力传送带以及一条异步动力传送带。
23.根据权利要求19所述的改进型动力传动装置，其还包括所述柔性链机构包括一根链条。
24.根据权利要求19所述的改进型动力传动装置，其还包括所述柔性链机构包括一根链条和一条异步动力传送带。
25.一种组装动力设备的改进方法，其具有以下步骤提供一个包括气缸体、气缸盖、曲轴以及凸轮轴的内燃机，提供一个具有驱动轮的发动机附件，其中，所述驱动轮安装在所述附件的轴上，提供一柔性链同步凸轮轴驱动装置，以及提供一个柔性链发动机辅助驱动装置，其改进包括以下步骤组装驱动组件，其包括以下步骤提供一个驱动组件机架，将所述附件安装在所述驱动组件架上，可拆卸地将所述同步凸轮轴驱动装置的凸轮轴链轮安装至所述驱动组件架上，可拆卸地将曲轴驱动轮安装在所述驱动组件架上，以及相对于所述曲轴驱动轮以配合关系设置一柔性链动力传送件，以及将所述驱动组件安装在所述发动机上，其包括以下步骤将所述组件架固定至所述气缸体上，将所述凸轮轴链轮固定至所述凸轮轴上，从所述驱动组件架的所述可拆卸安装件拆卸所述凸轮轴链轮，将所述曲轴驱动轮固定至所述曲轴上，以及从所述驱动组件架的所述可拆卸的安装件拆卸所述曲轴驱动轮。
26.根据权利要求25所述的组装动力设备的改进方法，其中所述驱动组件的所述组装还包括以下步骤相对于所述凸轮轴链轮以配合关系设置所述柔性链动力传送件。
27.根据权利要求25所述的组装动力设备的改进方法，其中所述驱动组件的所述组装还包括以下步骤相对于所述发动机辅助驱动轮以配合关系设置所述柔性链动力传送件。
28.根据权利要求25所述的组装动力设备的改进方法，其中所述柔性链件包括一条同步动力传送带。
29.根据权利要求25所述的组装动力设备的改进方法，其还包括所述柔性链件包括一条异步动力传送带。
30.根据权利要求25所述的组装动力设备的改进方法，其还包括所述柔性链件包括一根链条。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的改进型动力传送驱动装置。所述驱动装置具有一在所述内燃机的曲轴和驱动部件之间传递动力的柔性链机构。其改进之处在于一驱动机架，一可拆卸地安装在驱动架上的凸轮轴链轮，一可拆卸地安装在驱动架上的曲轴链轮，一安装在驱动架上的发动机组件，一安装在发动机附件上的轴上的辅助驱动轮，并且所述凸轮轴链轮、曲轴驱动轮以及辅助驱动轮均由所述柔性链机构传动。
文档编号F16H7/00GK1441874SQ01810790
公开日2003年9月10日 申请日期2001年6月8日 优先权日2000年6月8日
发明者罗杰·D·斯通 申请人:盖茨公司