CN101782006A - 内燃机进排气阀控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于控制内燃机进排气阀的装置，包括凸轮(3)和与凸轮(3)相配合的顶杆机构，所述顶杆机构包括一个滚轮(1)，滚轮(1)具有与凸轮(3)共轭运动的共轭曲面。由于根据本发明的用于控制内燃机进排气阀的装置中采用了凸轮工作表面与滚轮工作表面相互为共轭曲面，所以是通过凸轮和滚轮相互接触的工作表面处至两者的回转轴线之间距离的变化之和对内燃机进排气阀的开启度进行调节。与现有技术中仅仅通过凸轮上不同位置处工作表面上一点至其回转轴线的距离的变化实现调节相比，根据本发明的调节范围更大，更灵活。

Description

内燃机进排气阀控制装置

技术领域

本发明涉及一种用于控制内燃机进排气阀的装置，包括凸轮和与凸轮相配合的顶杆机构。

背景技术

日本特开平9-296714中公开了一种升程可变阀门机构。该机构包括一个立体凸轮，由该凸轮驱动两个内燃机进排气阀装置。用于驱动两个独立的进排气阀。这个立体凸轮与一个随动接触部件接触，并在这个随动接触部件上滑动。这种结构的缺点是所需安装空间大，而且与凸轮配合工作的部件是一个平面，这种平面不能参与调节内燃机进排气阀的行程。除此之外，凸轮与随动接触部件之间是滑动摩擦，因此摩擦阻力大。

日本特平开10-18823中公开了一种升程可变阀门机构，其中也采用一个凸轮驱动两个独立的进气阀杆。与凸轮配合工作的表面是一个滚轮。这种结构虽然克服了凸轮处于滑动摩擦工作状态的缺点，但是依然存在体积大、安装空间大和只能由凸轮的轮廓曲线的变化-也就是凸轮曲面的曲率半径的变化来调节进排气阀的升程。

日本特开平11-107713中公开了一种直接驱动式阀门机构，其中的驱动凸轮是直接作用在一个活塞套筒上。内燃机进排气阀的一端由弹簧的弹性力驱动抵靠在活塞套筒的内表面上；而凸轮的工作表面则抵靠在与之对应的活塞套筒的另一个表面上。此时，凸轮依然是在活塞套筒的外表面上滑动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于控制内燃机进排气阀的装置，在更小的安装空间中对内燃机进排气阀的开启度进行更大范围的控制。

为实现上述目的，根据本发明提供一种用于控制内燃机进排气阀的装置，包括凸轮和与凸轮相配合的顶杆机构，所述顶杆机构包括一个滚轮，滚轮具有与凸轮共轭运动的共轭曲面。

顶杆机构还具有一个顶杆，所述滚轮可转动地设置在顶杆的一端。

所述顶杆为圆柱体，其两端分别设有沿圆柱体轴线延伸的凹陷，所述凹陷由分隔壁相互分隔。

所述凹陷的敞开端边缘处设有两个同轴的支承孔，所述支承孔的轴线与顶杆的轴线垂直，所述支承轴的两端分别支承在设置于所述支承孔中。

所述滚轮通过沿其轴向延伸的通孔可转动地支承在支承轴上，所述滚轮的外表面为与凸轮的工作表面共轭的共轭面，并且所述滚轮和所述凸轮直接接触。

所述滚轮的共轭面是三维曲面。所述装置还包括设置定位块，所述定位块用于在圆周方向上固定顶杆。

由于根据本发明的用于控制内燃机进排气阀的装置中采用了凸轮工作表面与滚轮工作表面相互为共轭曲面，所以是通过凸轮和滚轮相互接触的工作表面处凸轮和滚轮的回转轴线之间距离的变化对内燃机进排气阀的开启度进行调节。与现有技术中仅仅通过凸轮上不同位置处工作表面上一点至其回转轴线的距离的变化实现调节相比，根据本发明的调节范围更大，更灵活。

同时，由于采用了可以围绕着支承轴转动的滚轮，所以将现有技术中的滑动摩擦改变为滚动摩擦，从而明显的减小了摩擦力，使机器的运转更顺畅、灵活。

附图说明

图1为根据本发明的一个优选实施例的示意图；

图2为图1的俯视图，其中没有表示设置与滚轮之上的凸轮及其相应的支承零件；

图3为示意性表示凸轮和滚轮工作曲面形状的示意图；

图4为凸轮剖视图。

具体实施方式

图1是根据本发明的一个实施例的示意图。其中示意性地表示了驱动凸轮1。凸轮1和与其固定连接的支承轴2可以沿支承轴2的轴线方向往复移动，从而控制内燃机进排气阀的行程。在本实施例中，一个凸轮1单独地控制一个内燃机进排气阀的动作。而在根据本发明的其他实施例中，一个凸轮可以控制几个内燃机进排气阀的动作。

顶杆机构11设置在凸轮1的下方。顶杆机构11的上部设有滚轮3，滚轮3由支承轴4可转动地支承在顶杆5顶部的凹陷7中。顶杆5在弹簧8的弹性力作用下向上移动，直至滚轮3的曲面与凸轮1的曲面相接触并靠紧。顶杆5呈圆柱状，其两端分别具有沿其轴向延伸的凹陷7，12。两个凹陷7，12由中间分隔壁13分隔开，形成两个盲孔。

滚轮3的曲面与凸轮1的工作曲面是共轭曲面，从而在凸轮1旋转的时候，驱动滚轮3旋转。凸轮1在旋转的同时，还沿其轴线方向左右移动，凸轮1的工作表面与滚轮3的工作表面或曲面相互配合，两者相互接触的工作表面处回转半径的变化相互叠加，最终表现为内燃机进排气阀挺杆9的纵向位移量。这种滚轮3和凸轮1的回转轴线之间距离的变化加大了内燃机进排气阀开启度的变化。

根据本发明的这个实施例，将滚轮3可转动地支承在顶杆5的上端。为此，在顶杆5的上端设有一个凹陷7。凹陷7沿顶杆5的轴线向顶杆5的内部延伸，其深度与滚轮3的直径相适应。在图1所示的根据本发明的实施例中凹陷7是盲孔。该盲孔的上部边缘上设有用于容纳滚轮支承轴4的支承孔14。支承孔14同轴地设置在凹陷7上部边缘处的两侧。滚轮支承轴4固定设置在两个相对同轴设置的支承孔14中，滚轮3则可相对转动地支承在滚轮支承轴14上。

凸轮1通常是一个偏心凸轮，其偏心部分的半径沿凸轮1轴线方向变化。在图1中，偏心部分的直径沿凸轮1轴线方向从左到右逐渐减小，但也可以是逐渐加大的。从图1中还可以看出，在本实施例中，凸轮1的剖面呈近似的梯形。

根据内燃机进排气阀开度要求，滚轮3的工作表面被设计成与凸轮1的工作表面共轭的曲面。通过两者之间的共轭关系，实现对内燃机进排气阀满足工作要求的控制。由此，滚轮3的工作表面可以由一个或多个曲面组成，这些曲面也可以是三维曲面。同样，由于凸轮1的表面必须与滚轮3的工作表面共轭，所以凸轮1的表面也可以是由一个或多个曲面组成。这些曲面依然也可以是三维曲面。

凸轮1的工作表面上一个点至其回转轴线的距离是变化的，滚轮3的工作表面上一个点至其回转轴线的距离也是变化的。因此，在凸轮1旋转并沿着其轴线方向位移时，凸轮1的工作表面将与滚轮3的工作表面相互配合滚动。由于凸轮1在转动的过程还有轴向位移，因此其工作表面上一个点至其回转轴线的距离的变化，将转变为顶杆5的轴向位移。

根据本发明，滚轮3的工作表面上一个点至其回转轴线的距离也是变化的，所以这种变化将与凸轮1上一个点至其回转轴线的距离的变化相互叠加，一起形成对内燃机进排气阀顶杆形成的控制。

如图2所示，为了使顶杆5在圆周方向上定位，在本实施例中还设有一个定位块10。定位块10由螺钉固定在缸体上，其上的凹口与顶杆5上部相配合，从而将其沿圆周方向固定。在图2所示的实施例中，采用了分体式的定位块10，即两块定位块10并列设置在缸体的一侧并分别用两颗螺钉固定在缸体上。当然也可以采用整体结构的定位块10。

图3中示意性地表示了凸轮3与滚轮1相互配合的共轭工作曲面的形状。图中采用示意表示的透视方式表明了两个共轭曲面的关系。

图4中以放大视图表示了凸轮3的横剖面。

参见图3和4，滚轮1和凸轮3的工作表面相互接触，抵靠在一起。从图中可以看出，滚轮1和凸轮3的工作曲面直径的变化方向是相反的。即，当滚轮1的工作曲面上一个点至其回转轴线的距离沿一个方向变大时，凸轮3的工作曲面上一个点至其回转轴线的距离将沿这个方向缩小，反之亦然。

尤其是从图4可以看出，凸轮3的工作表面的沿其轴向是一个弯曲的表面。这样，当滚轮1在工作时沿着自身的轴线方向移动的时候，滚轮1的工作表面与凸轮1的工作表面的接触部分不断变化。由此，实现对气门顶杆9行程的无极调节。这种调节的范围大并且灵活。根据本发明的这个实施例，通过调整滚轮1或凸轮3的共轭工作曲面相互接触处两条回转轴线之间的距离，就可以调节气门顶杆9的工作行程。因此，可以灵活、大幅度地调节气门顶杆9的行程。

除此之外，根据本发明的实施例，在对内燃机进排气阀的开启度进行调节时，只有滚动摩擦，而没有现有技术中的滑动摩擦。因此，摩擦损失被大大降低，各个零部件之间的配合更加顺畅。

Claims (7)

1.一种用于控制内燃机进排气阀的装置，包括凸轮(1)和与凸轮(1)相配合的顶杆机构(11)，其特征在于，所述顶杆机构(11)包括一个滚轮(3)，滚轮(3)具有与凸轮(1)共轭运动的共轭曲面。

2.根据权利要求1所述的用于控制内燃机进排气阀的装置，其特征在于，顶杆机构(11)还具有一个顶杆(5)，所述滚轮(3)可转动地设置在顶杆(5)的一端。

3.根据权利要求2所述的用于控制内燃机进排气阀的装置，其特征在于，所述顶杆(5)为圆柱体，其两端分别设有沿圆柱体轴线延伸的凹陷(7，12)，所述凹陷(7，12)由分隔壁(13)相互分隔。

4.根据权利要求2或3所述的用于控制内燃机进排气阀的装置，其特征在于，所述凹陷(7)的敞开端边缘处设有两个同轴的支承孔(14)，所述支承孔(14)的轴线与顶杆(5)的轴线垂直，所述支承轴(4)的两端分别支承在设置于所述支承孔(14)中。

5.根据权利要求2至4所述的用于控制内燃机进排气阀的装置，其特征在于，所述滚轮(3)通过沿其轴向延伸的通孔(15)可转动地支承在支承轴(4)上，所述滚轮(3)的外表面为与凸轮(1)的工作表面共轭的共轭面，并且所述滚轮(3)和所述凸轮(1)直接接触。

6.根据权利要求5所述的用于控制内燃机进排气阀的装置，其特征在于，所述滚轮(3)的共轭面是三维曲面。

7.根据权利要求1所述的用于控制内燃机进排气阀的装置，其特征在于，所述装置还包括设置定位块(10)，所述定位块(10)用于在圆周方向上固定顶杆(5)。

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