專利名稱：用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種角位移控制裝置。特別是涉及一種機(jī)械系統(tǒng)中高速運轉(zhuǎn)時可實現(xiàn)
大角位移控制的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置。
背景技術(shù)：
機(jī)械系統(tǒng)經(jīng)常需要改變控制軸的相角，來達(dá)到提高整體性能之目的。傳統(tǒng)機(jī)械中 高速大角位移的控制，受調(diào)節(jié)時間、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電機(jī)參數(shù)的限制難以實現(xiàn)高速大角位移的 控制，因此限制了其性能的提高。如在內(nèi)燃機(jī)上，如果能夠?qū)崿F(xiàn)高速大角位移的控制，就可 以改變壓縮比，從而使發(fā)動機(jī)性能提高。發(fā)動機(jī)運行在低負(fù)荷時需要控制軸旋轉(zhuǎn)到能使壓 縮比提高的角位移一般70-180度，在發(fā)動機(jī)在中等偏高負(fù)荷下又必須將壓縮比減小到傳 統(tǒng)發(fā)動機(jī)的壓縮比數(shù)值，即將上述轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)回。隨著技術(shù)進(jìn)步出現(xiàn)了由電液控制的一些機(jī)構(gòu)， 但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、成本高。因此提出一種高性能、低成本的高轉(zhuǎn)速大角位移的控制方法和實 用的控制裝置勢在必行。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種高性能、低成本，可實現(xiàn)在機(jī)械系統(tǒng)中高 速運轉(zhuǎn)時大角位移控制的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，有控制 電機(jī)，還設(shè)置有輸入端與控制電機(jī)的控制軸相連，輸出端與原動機(jī)的控制軸相連的變速機(jī)， 所述的變速機(jī)為二級或多級齒輪變速機(jī)，包括有與控制電機(jī)的控制軸相連的第一輸入軸， 固定在第一輸入軸上的第一傳動齒輪，第二輸入軸，固定在第二輸入軸上的第二傳動齒輪 和第三傳動齒輪，所述的第二傳動齒輪與所述的第一傳動齒輪相嚙合，還設(shè)置有位于第一 傳動齒輪一側(cè)并與第三傳動齒輪相嚙合的第四傳動齒輪，所述的第四傳動齒輪上固定連接 有與原動機(jī)的控制軸相連的變速機(jī)輸出軸，所述的第二輸入軸的一端被支撐在變速機(jī)殼體 上，另一端被支撐在變速機(jī)殼體的另一側(cè)并通過形成在該端端頭上的鎖定槽連接相角鎖定 裝置。 所述的鎖定槽的結(jié)構(gòu)是內(nèi)四方孔或六方孔或凹入的十字形或凹入的一字形結(jié)構(gòu)。
所述的相角鎖定裝置包括有殼體，以及中部形狀具有與殼體中的形狀相配合只做 直線運動的活塞，在活塞的前端設(shè)有可嵌入到鎖定槽內(nèi)的鎖定銷，后端同軸線固定有驅(qū)動 結(jié)構(gòu)驅(qū)動的伸縮桿。 所述的驅(qū)動結(jié)構(gòu)是由電磁閥和套在伸縮桿上且一端設(shè)置在電磁閥的驅(qū)動端，另一
端與鎖定銷相連的回位彈簧構(gòu)成。 所述的驅(qū)動結(jié)構(gòu)是由電液驅(qū)動的活塞構(gòu)成。 所述的鎖定銷上用于嵌入到鎖定槽內(nèi)的結(jié)構(gòu)是與鎖定槽內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的凸
起的外四方體或凸起的外六方體或凸起的十字形或凸起的一字形結(jié)構(gòu)。 所述的控制電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。
本發(fā)明的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)。采用本發(fā)明 的控制裝置，可在機(jī)械系統(tǒng)運行過程中實現(xiàn)高速大角位移的控制，可提高機(jī)械系統(tǒng)的性能， 如用于內(nèi)燃機(jī)上可通過該控制裝置，實現(xiàn)高速大角位移的壓縮比或其他可變參數(shù)的控制， 不僅調(diào)節(jié)方便，省電，電機(jī)尺寸小，還可以提高發(fā)動機(jī)整機(jī)的動力性能，改善發(fā)動機(jī)燃油經(jīng) 濟(jì)性，提高燃燒效率，減少排氣污染。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
其中1 :原動機(jī)輸出軸2 :原動機(jī)3 :控制軸4 :連軸器5 :變速機(jī)輸出軸6 :變速機(jī)7 :第三傳動齒輪8 :第二傳動齒輪9:第四傳動齒輪10 :第一傳動齒輪11 :第一輸入軸12 :第二輸入軸13 :鎖定銷14 :相角鎖定裝置15:回位彈簧16 :驅(qū)動結(jié)構(gòu)17 :連軸器18 :控制軸19:控制電機(jī)20 :鎖定槽21 :電磁閥22 :活塞23 :滑動凸舌24 :伸縮桿
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置做出詳 細(xì)說明。 如圖1所示，本發(fā)明的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，有控制電機(jī)19，還設(shè) 置有輸入端與控制電機(jī)19的控制軸18相連，輸出端與原動機(jī)2的控制軸3相連的變速機(jī) 6，其中，所述的原動機(jī)2的原動機(jī)輸出軸1用于連接最終被驅(qū)動的裝置。
所述的變速機(jī)6為二級或多級齒輪變速機(jī)，包括有與控制電機(jī)19的控制軸18通 過連軸器17相連的第一輸入軸ll，固定在第一輸入軸11上的第一傳動齒輪IO，第二輸入 軸12，固定在第二輸入軸12上的第二傳動齒輪8和第三傳動齒輪7，所述的第二傳動齒輪 8與所述的第一傳動齒輪10相嚙合，還設(shè)置有位于第一傳動齒輪10 —側(cè)并與第三傳動齒 輪7相嚙合的第四傳動齒輪9，所述的第四傳動齒輪9上固定連接有與原動機(jī)2的控制軸3 通過連軸器4相連的變速機(jī)輸出軸5，所述的第二輸入軸12的一端被支撐在變速機(jī)6殼體 上，另一端被支撐在變速機(jī)6殼體的另一側(cè)并通過形成在該端端頭上的鎖定槽20連接相角 鎖定裝置14。所述的鎖定槽20的結(jié)構(gòu)是內(nèi)四方孔或六方孔或凹入的十字形或凹入的一字 形結(jié)構(gòu)。控制電機(jī)19可以采用步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。 所述的相角鎖定裝置14包括有殼體，以及中部形狀具有與殼體中的形狀相配合 只做直線運動的活塞22，作為活塞22的實施例，所述的活塞22帶有雙滑動凸舌23，在活塞22的前端設(shè)有可嵌入到鎖定槽20內(nèi)的鎖定銷13，后端同軸線固定有驅(qū)動結(jié)構(gòu)16驅(qū)動的伸
縮桿24。所述的鎖定銷13上用于嵌入到鎖定槽20內(nèi)的結(jié)構(gòu)是與鎖定槽20內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相
對應(yīng)的凸起的外四方體或凸起的外六方體或凸起的十字形或凸起的一字形結(jié)構(gòu)。 所述的驅(qū)動結(jié)構(gòu)16是由電磁閥21和套在伸縮桿24上一端設(shè)置在電磁閥21的驅(qū)
動端，另一端與鎖定銷13的活塞22的后端部相連的回位彈簧15構(gòu)成。 所述的驅(qū)動結(jié)構(gòu)16還可以是由電液驅(qū)動的活塞構(gòu)成。 本發(fā)明的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，由于使用了多級變速機(jī)、雙輸入 軸和相角鎖定裝置，通過首先給相角鎖定裝置14的電磁閥21加電，伸縮桿24在磁力作用 下克服彈簧彈力，將帶有鎖定銷13的活塞22向后移動，鎖定銷13與第二輸入軸后端頭設(shè) 置的鎖定槽20相脫離，變速器解鎖。解鎖后，通過立即給電動機(jī)施加脈沖，可方便由控制電 機(jī)驅(qū)動變速器的輸入軸，從而控制與變速器輸出軸連接的原動機(jī)控制軸在短時間內(nèi)旋轉(zhuǎn)較 大的相角?？捎迷趦?nèi)燃機(jī)的可變機(jī)構(gòu)上，如壓縮比控制軸上，可提高發(fā)動機(jī)動力性能，改善 燃油經(jīng)濟(jì)性，提高燃燒效率，減低排氣污染。 如圖1所示，由于本發(fā)明的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，采用了多級變 速機(jī)構(gòu)和在變速機(jī)上設(shè)置2根輸入軸，其中一個用于鎖定或解鎖系統(tǒng)的角位移，所以用在 內(nèi)燃機(jī)上，可在中等偏下負(fù)荷時，首先給電磁閥16通電，使鎖定銷13克服彈簧15的彈性 向外開啟，使鎖定槽20與鎖定銷13相分離，隨即馬上給電機(jī)加脈沖使電機(jī)旋轉(zhuǎn)從而帶動變 速器輸出軸旋轉(zhuǎn)，這個傳動分別經(jīng)二級變速器先后經(jīng)具有特定齒數(shù)比的第一至第四傳動齒 輪10、8、7、9傳給變速器輸出軸5，再通過聯(lián)軸器4傳給原動機(jī)2的控制軸3，從而能夠在發(fā) 動機(jī)運行中實現(xiàn)低壓縮比向高壓縮比轉(zhuǎn)換所需的特定角位移的控制，使發(fā)動機(jī)性能得到提 高，在上述調(diào)整一結(jié)束，則立即給電磁閥掉電，從而使鎖定銷13在彈簧彈力作用下立即與 鎖定槽20鎖緊，機(jī)構(gòu)相位角鎖定。而在高負(fù)荷時同樣通過上述方法傳動，只是電機(jī)旋轉(zhuǎn)方 向相反而已，這樣可通過該裝置的鎖定機(jī)構(gòu)使控制軸鎖定在發(fā)動機(jī)壓縮比為常規(guī)數(shù)值，以 避免爆震等不正常燃燒發(fā)生。這個裝置的另一個優(yōu)點就是由于使用了鎖定裝置，可以選擇 保持力矩較小的電機(jī)，有利于節(jié)能和縮小電機(jī)尺寸和重量，還可確保發(fā)動機(jī)在任意時刻不 會由于脈沖力矩的瞬時增大或振動而使控制軸發(fā)生意外的旋轉(zhuǎn)。
權(quán)利要求
一種用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，有控制電機(jī)(19)，其特征在于，還設(shè)置有輸入端與控制電機(jī)(19)的控制軸(18)相連，輸出端與原動機(jī)(2)的控制軸(3)相連的變速機(jī)(6)，所述的變速機(jī)(6)為二級或多級齒輪變速機(jī)，包括有與控制電機(jī)(19)的控制軸(18)相連的第一輸入軸(11)，固定在第一輸入軸(11)上的第一傳動齒輪(10)，第二輸入軸(12)，固定在第二輸入軸(12)上的第二傳動齒輪(8)和第三傳動齒輪(7)，所述的第二傳動齒輪(8)與所述的第一傳動齒輪(10)相嚙合，還設(shè)置有位于第一傳動齒輪(10)一側(cè)并與第三傳動齒輪(7)相嚙合的第四傳動齒輪(9)，所述的第四傳動齒輪(9)上固定連接有與原動機(jī)(2)的控制軸(3)相連的變速機(jī)輸出軸(5)，所述的第二輸入軸(12)的一端被支撐在變速機(jī)(6)殼體上，另一端被支撐在變速機(jī)(6)殼體的另一側(cè)并通過形成在該端端頭上的鎖定槽(20)連接相角鎖定裝置(14)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，其特征在于，所述的 鎖定槽(20)的結(jié)構(gòu)是內(nèi)四方孔或六方孔或凹入的十字形或凹入的一字形結(jié)構(gòu)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，其特征在于，所述的 相角鎖定裝置(14)包括有殼體，以及中部形狀具有與殼體中的形狀相配合只做直線運動 的活塞(22)，在活塞(22)的前端設(shè)有可嵌入到鎖定槽(20)內(nèi)的鎖定銷(13)，后端同軸線 固定有驅(qū)動結(jié)構(gòu)(16)驅(qū)動的伸縮桿(24)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，其特征在于，所述的 驅(qū)動結(jié)構(gòu)(16)是由電磁閥(21)和套在伸縮桿(24)上且一端設(shè)置在電磁閥(21)的驅(qū)動端， 另一端與鎖定銷(13)相連的回位彈簧(15)構(gòu)成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，其特征在于，所述的 驅(qū)動結(jié)構(gòu)(16)是由電液驅(qū)動的活塞構(gòu)成。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，其特征在于，所述的 鎖定銷(13)上用于嵌入到鎖定槽(20)內(nèi)的結(jié)構(gòu)是與鎖定槽(20)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的凸 起的外四方體或凸起的外六方體或凸起的十字形或凸起的一字形結(jié)構(gòu)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，其特征在于，所述的 控制電機(jī)(19)是步進(jìn)電機(jī)或伺服電機(jī)。
全文摘要
一種用于機(jī)械系統(tǒng)中的大角位移控制裝置，有輸入端與控制電機(jī)的控制軸相連，輸出端與原動機(jī)的控制軸相連的變速機(jī)，變速機(jī)為二級或多級齒輪變速機(jī)，還有與控制電機(jī)的控制軸相連的第一輸入軸，固定在第一輸入軸上的第一傳動齒輪，第二輸入軸，固定在第二輸入軸上的第二傳動齒輪和第三傳動齒輪，第二傳動齒輪與第一傳動齒輪相嚙合，還有位于第一傳動齒輪一側(cè)并與第三傳動齒輪相嚙合的第四傳動齒輪，第四傳動齒輪上固定連接有與原動機(jī)的控制軸相連的變速機(jī)輸出軸，第二輸入軸的一端被支撐在變速機(jī)殼體上，另一端被支撐在變速機(jī)殼體的另一側(cè)并通過形成在該端端頭上的鎖定槽連接相角鎖定裝置。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，可提高機(jī)械系統(tǒng)的性能提高燃燒效率，減少排氣污染。
文檔編號F02D15/00GK101701551SQ20091022863
公開日2010年5月5日 申請日期2009年11月20日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月20日
發(fā)明者林建生 申請人:天津大學(xué)