無氣門彈簧的發動機配氣機構的製作方法
2023-06-03 00:01:56 2
專利名稱：無氣門彈簧的發動機配氣機構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種內燃發動機的配氣機構。
背景技術：
傳統的內燃發動機配氣機構，如圖5所示，均採用偏心凸輪機構30和氣門回位彈簧31相結合的方式，來開啟或關閉氣門，這種結構存在以下缺點1.氣門開啟時需要發動機的動力來克服氣門回位彈簧的彈力，特別對於高轉速、大功率發動機的配氣機構，為加強氣門與氣門座圈的密封性能，保證氣門及時回位及發動機配氣相位準確，消除氣門與氣門回位彈簧在機械運動中的共振現象，氣門回位彈簧必須有足夠的倔強係數和長度，這不僅增加了發動機的內部阻力，降低了發動機的有效輸出功率，又增加了油耗；2.由於氣門回位彈簧的存在，使氣門在開啟或關閉發動機傳遞給配氣機構的力量不一致，發動機運轉不穩定，引起噪聲，這在發動機怠速工作時很明顯；3.由於氣門回位彈簧的存在，產生一系列不規則的運動，加速了配氣機構零件的磨損，同時，在發動機高速運轉工作中，氣門回位彈簧受到高頻率的交變負荷，容易造成疲勞變形幾折斷，增加了故障隱患，降低了發動機的安全性能；日本FOCKE公司經過多年研究設計的「氣門強制座落機構」，如圖6所示，雖然取消了氣門回位彈簧，但由於採用擺動式共軛凸輪作為運動轉換裝置，由於擺杆32、33所特有的橫向位移及橫向推力，不可避免地增加配氣機構所佔用的空間和造成氣門與導管側向磨損嚴重；其次，此設計中為保證氣門機構的密封，在副擺杆上仍採用彈簧34為氣門提供密封所需的預壓力，由此可見，此方案具有嚴重缺陷與不足，至今不能推廣應用。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種發動機的有效輸出功率高、油耗小、發動機運轉穩定、噪聲小、磨損小、安全性能高的發動機配氣機構。
為達到上述目的，本實用新型的無氣門彈簧的發動機配氣機構，包括氣門、氣門套管、氣門座圈，該發動機配氣機構還包括傳動臂、導管和組裝在傳動軸上的直動共軛凸輪，傳動臂與氣門固定連接，傳動臂由上端的回程臂、下端的升程臂以及帶有一段直臂的、並連接升、回程臂的導向臂組成，導管套裝於導向臂的直臂上，升程臂和回程臂的末端分別通過間隙調整裝置與直動共軛凸輪的升程凸輪和回程凸輪相接觸。
所述的直動共軛凸輪包括升程凸輪和回程凸輪，其輪廓具有以下特點兩凸輪的輪廓分別包括半徑不等的一段圓弧，兩圓弧相對設置，它們有共同的旋轉中心，即圓心，兩凸輪輪廓的另一半互為共軛曲線，按旋轉方向一共軛曲線上的點與圓心的距離先增大後減小，此為升程凸輪，按旋轉方向另一共軛曲線上的點與圓心的距離先減小後增大，此為回程凸輪，一凸輪共軛曲線上任一點過圓心與另一凸輪相對一側共軛曲線相交所得的線段均為一定值；直動共軛凸輪旋轉時，升程臂和回程臂的末端始終保持分別沿升程凸輪和回程凸輪的表面運動，加上導管的限位作用，帶動傳動臂、從而帶動氣門作直線往復運動；直動共軛凸輪旋轉一周，氣門的運動分為下降、上升和停留三個階段；升程臂和回程臂末端的間隙調整裝置是保證因零件的加工偏差和產生機械變形後仍能與升程凸輪和回程凸輪同時相接觸。
上述升程臂和回程臂末端的間隙調整裝置可以為在導管和傳動臂的直臂上均設有進油口，傳動臂還設有貫穿其內的油道，在導管進油口的兩端分別設有「O」形密封圈，在升程臂和回程臂末端的油道內分別依次設有與油道內徑相匹配的活塞、與活塞相接觸的鋼球，且回程活塞的工作面直徑大於升程活塞的工作面直徑，兩鋼球的另一端與各自配套的凸輪相接觸，組成磨擦副，由於兩鋼球始終承受系統壓力，可自動保持與各自配套的凸輪相接觸，同時由於回程活塞的工作面直徑大於升程活塞的工作面直徑，回程臂末端鋼球所受系統壓力大於升程臂末端鋼球所受系統壓力，在氣門上升時，需克服液壓系統的阻力，在氣門關閉時提供預壓力，保證密封性能。
作為本實用新型的進一步改進，在靠近升程臂活塞的油道內設置有油液止回閥，其目的是防止高速運轉時，氣門下降過程中升程臂末端油道內的油液倒流，導致配氣相位失準。
作為本實用新型的進一步改進，在靠近回程臂活塞的油道內設置有油液止回閥，其目的是防止高速運轉時，氣門上升過程中回程臂末端油道內的油液倒流，導致配氣相位失準。
上述升程臂末端的間隙調整裝置也可以是穿過升程臂末端通孔的圓頭螺杆和配套螺母，上述回程臂末端的間隙調整裝置也可以是置於回程臂末端盲孔內的彈簧和活塞，當升程臂末產生磨損後可以通過螺母調節圓頭螺杆的位置保證與升程凸輪相接觸，回程臂末端的鋼球可通過彈簧自動調整保證與回程凸輪相接觸，同時，在氣門上升時，需克服彈簧的阻力，在氣門關閉時提供預壓力。
綜上所述，本實用新型的配氣機構由於取消了氣門彈簧，減小了發動機的內部阻力，提高了發動機的有效輸出功率，降低了油耗；同時發動機承受的衝擊交變負荷阻力減小，發動機運轉更穩定、噪聲小、磨損小，可靠性得到提高。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。
圖1為本實用新型實施例一的結構示意圖。
圖2為本實用新型實施例一的工作狀態圖。
圖3為本實用新型實施例一的另一工作狀態圖。
圖4為本實用新型實施例二的結構示意圖。
圖5為傳統的內燃發動機配氣機構的結構示意圖。
圖6為日本FOCKE公司的氣門強制座落機構的結構示意圖。
具體實施方式
由
圖1所示，本實用新型實施例一的無氣門彈簧的發動機配氣機構，包括氣門1、氣門套管18、氣門座圈2、傳動臂3、導管4和組裝在傳動軸上的直動共軛凸輪，直動共軛凸輪包括升程凸輪10和回程凸輪11，它們的輪廓具有以下特點兩凸輪的輪廓分別包括半徑不等的一段圓弧AC和DE，兩圓弧相對設置，它們有共同的旋轉中心，即圓心，兩凸輪輪廓的另一半CBA和DBE互為共軛曲線，按旋轉方向升程凸輪10的共軛曲線CBA上的點與圓心的距離先增大後減小，回程凸輪11共軛曲線DBE上的點與圓心的距離先減小後增大，一凸輪共軛曲線上任一點過圓心與另一凸輪相對一側共軛曲線相交所得的線段(如FG)均為一定值(即兩半徑之和)，傳動臂3與氣門1通過連接座連接，傳動臂3由上端的回程臂7、下端的升程臂15以及帶有一段直臂的、並連接升、回程臂的導向臂19組成，導管4套裝於導向臂19的直臂上，在導管4和傳動臂3的直臂上均設有進油口5、6，傳動臂3還設有貫穿其內的油道20，在導管4內、進油口5的兩端分別設有「O」形密封圈21，防止漏油，導管4的長度、進油口5和「O」形密封圈21的位置應滿足傳動臂上下的最大行程不受影響，在升程臂15和回程臂7末端的油道內分別依次設有與油道內徑相匹配的活塞13、8、與活塞相接觸的鋼球12、9，且回程活塞8的工作面直徑大於升程活塞13的工作面直徑，兩鋼球12、9的另一端與各自配套的凸輪相接觸，組成磨擦副，在靠近升、回程臂活塞的油道內分別設置有油液止回閥14、16。
當直動共軛凸輪旋轉時，升程臂15和回程臂7的末端的鋼球12、9始終保持分別沿升程凸輪10和回程凸輪11的輪廓表面運動，加上導管4的限位作用，帶動傳動臂3、從而帶動氣門1作直線往復運動；氣門1的行程即為兩半圓的半徑之差；升程臂15和回程臂7末端的鋼球12、9和活塞13、8是保證因零件的加工偏差和產生機械變形後仍能與升程凸輪10和回程凸輪11同時相接觸。
由圖2所示，當傳動軸帶動直動共軛凸輪旋轉到此位置時，鋼球12沿AB段運動，到旋轉中心的距離逐漸增大，鋼球9到旋轉中心的距離同步減小，與升程臂15接觸的升程凸輪10起主動輪的作用，回程凸輪11起從動輪的作用，升程凸輪10通過鋼球12推動傳動臂3下降，氣門1打開，同時止回閥14關閉，防止油液倒流，使鋼球12、活塞13和傳動臂3成為一個不可壓縮的整體，保證運動傳遞的準確性，防止配氣相位失準，在發動機不工作時，保持氣門1的工作位置；由圖3所示，當傳動軸帶動直動共軛凸輪旋轉到此位置時，鋼球9沿HE段運動，到旋轉中心的距離逐漸增大，鋼球12到旋轉中心的距離同步減小，回程凸輪11起主動輪的作用，回程凸輪11通過鋼球9推動傳動臂3上升，同時止回閥15關閉，防止油液倒流，氣門1上升直到完全關閉，然後鋼球9和12同時分別沿回程凸輪11和升程凸輪10的圓弧部分運動，氣門1保持靜止，氣門1仍保持關閉狀態，同時回程凸輪11需平衡液壓系統對鋼球9的壓力，提供預壓力，實現力密封；直動共軛凸輪旋轉一周，氣門完成打開、關閉、保持的工作周期。
本實用新型的另一實施方式，由圖4所示，包括氣門1、氣門套管18、氣門座圈2、傳動臂3、導管4和組裝在傳動軸上的直動共軛凸輪，直動共軛凸輪包括升程凸輪10和回程凸輪11，傳動臂3與氣門1焊接固定，傳動臂3由上端的回程臂7、下端的升程臂15以及帶有一段直臂的、並連接升、回程臂的導向臂19組成，導管4套裝於導向臂19的直臂上，升程臂15和回程臂7的末端分別設有間隙調整裝置，升程臂末端的間隙調整裝置為穿過升程臂15末端螺孔的圓頭螺杆25和配套螺母26，回程臂7末端的間隙調整裝置為置於回程臂末端盲孔內的彈簧27和活塞28，圓頭螺杆25和活塞28分別與升程凸輪和回程凸輪相接觸。
權利要求1.一種無氣門彈簧的發動機配氣機構，包括氣門、氣門套管、氣門座圈，其特徵在於該發動機配氣機構還包括傳動臂、導管和組裝在傳動軸上的一對直動共軛凸輪，傳動臂與氣門固定連接，傳動臂由上端的回程臂、下端的升程臂以及帶有一段直臂的、並連接升、回程臂的導向臂組成，導管套裝於導向臂的直臂上，升程臂和回程臂的末端分別通過間隙調整裝置與直動共軛凸輪的升程凸輪和回程凸輪相接觸。
2.根據權利要求1所述的無氣門彈簧的發動機配氣機構，其特徵在於所述升程臂和回程臂末端的間隙調整裝置的結構為在導管和傳動臂的直臂上均設有進油口，傳動臂還設有貫穿其內的油道，在導管進油口的兩端分別設有「O」形密封圈，在升程臂和回程臂末端的油道內分別依次設有與油道內徑相匹配的活塞、與活塞相接觸的鋼球，且回程活塞的工作面直徑大於升程活塞的工作面直徑，兩鋼球的另一端與各自配套的凸輪相接觸，組成磨擦副。
3.根據權利要求2所述的無氣門彈簧的發動機配氣機構，其特徵在於在靠近升程臂活塞的油道內設置有油液止回閥。
4.根據權利要求2或3所述的無氣門彈簧的發動機配氣機構，其特徵在於在靠近回程臂活塞的油道內設置有油液止回閥。
5.根據權利要求1所述的無氣門彈簧的發動機配氣機構，其特徵在於所述升程臂末端的間隙調整裝置為穿過升程臂末端通孔的圓頭螺杆和配套螺母，所述回程臂末端的間隙調整裝置為置於回程臂末端盲孔內的彈簧和活塞。
專利摘要本實用新型公開了一種無氣門彈簧的發動機配氣機構，包括氣門、氣門座圈、傳動臂、導管、組裝在傳動軸上的直動共軛凸輪和設置在傳動臂上的間隙調整裝置，通過直動共軛凸輪帶動傳動臂和氣門做往復直線運動，同時實現形密封和力密封。本實用新型由於取消了氣門彈簧，具有有效輸出功率高、油耗小、發動機運轉穩定、噪聲小、磨損小、可靠性好的優點。
文檔編號F01L1/04GK2835567SQ200520035329
公開日2006年11月8日 申請日期2005年8月30日 優先權日2005年8月30日
發明者鄧祥明 申請人:鄧祥明