CN104279020A - 一种固链式发动机气门驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种固链式发动机气门驱动装置，包括箱体，箱体内设有驱动活塞孔和纵向盲孔，驱动活塞孔与纵向盲孔交叉连通，驱动活塞孔内设有驱动活塞，驱动活塞内设置导向槽，纵向盲孔的出口端中设有工作活塞，纵向盲孔盲端与工作活塞之间设有第一连杆和第二连杆，第一连杆一端和第二连杆一端分别延伸到导向槽中并在导向槽中相连，工作活塞位于缩回位置时，两连杆呈小于180度的夹角；工作活塞位于伸出位置时，两连杆位于同一直线上。本发明将驱动力完全通过机械方式传递到工作活塞，不再采用液压连接，没有高油压和高油温引起的泄漏、变形和载荷波动，气门升程不受油温、油压和空气含量影响。

Description

一种固链式发动机气门驱动装置

技术领域: 

本发明涉及机械领域，尤其涉及车辆发动机技术，特别是一种固链式发动机气门驱动装置。

背景技术: 

现有技术中，车辆发动机的常规气门驱动的方法为人共知，其应用已有一百多年的历史。但由于对发动机排放和发动机制动的额外要求，越来越多的发动机需要在常规气门运动的基础上，增加辅助气门运动，如用于废气再循环的气门运动和发动机制动的气门运动。其中，发动机制动器已经逐渐成为重型商用车发动机必配的装置。

不过，现有辅助气门运动技术中的驱动装置大都经过液压连接将机械输入传递到要打开的发动机气门。液压连接存在许多缺点，如液压系统的可缩性或变形，这与液体的柔性有关（与固体链接或机械链接相比）。液压连接的高柔性导致气门升程的大量压缩减小，液压承载还具有波动性与不稳定性，气门升程受油压、油温、泄漏和空气含量等的影响，导致液压系统变形大、反应慢并且可靠性差。 

发明内容： 

本发明的目的在于提供一种固链式发动机气门驱动装置，所述的这种固链式发动机气门驱动装置要解决现有技术中采用液压连接的气门驱动装置存在的系统变形大、反应慢和可靠性差的技术问题。

本发明的这种固链式发动机气门驱动装置，包括一个箱体，其中，所述的箱体内设置有一个驱动活塞孔和一个纵向盲孔，所述的驱动活塞孔与所述的纵向盲孔交叉相通，驱动活塞孔内设置有一个驱动活塞，所述的驱动活塞内设置有一个导向槽，所述的导向槽的长度方向与驱动活塞的轴向相同，导向槽的延伸方向与导向槽的长度方向垂直，导向槽在其延伸方向上沿驱动活塞的径向贯穿驱动活塞，纵向盲孔的出口端中设置有一个工作活塞，所述的工作活塞在纵向盲孔中具有一个缩回位置和一个伸出位置，纵向盲孔的盲端与工作活塞之间设置有一个第一连杆和一个第二连杆，所述的第一连杆和第二连杆分别与导向槽在导向槽的宽度方向呈间隙配合，导向槽的长度大于第一连杆和第二连杆的直径，第一连杆的一端和第二连杆的一端分别延伸到驱动活塞内的导向槽中并在导向槽中形成沿导向槽长度方向旋转式的连接，工作活塞位于缩回位置时，第一连杆与第二连杆呈小于180度的夹角，工作活塞位于伸出位置时，第一连杆与第二连杆位于同一直线上，驱动活塞的一端与驱动活塞孔的一端之间设置有一个弹性机构，驱动活塞孔的另一端与驱动活塞的另一端之间设置有一个可变体积容腔，所述的可变体积容腔与箱体中的一个流体通道连通。 

进一步的，驱动活塞在其与所述的弹性机构相邻的端面中设置有一个轴向孔，所述的轴向孔延伸到所述的导向槽并与导向槽连通，所述的弹性机构包括弹性元件和回位滚球或者回位推杆，所述的回位滚球或者回位推杆设置在驱动活塞的轴向孔内，弹性元件将所述的回位滚球或者回位推杆向第一连杆与第二连杆的连接部位偏置。 

进一步的，所述的弹性元件由弹簧构成，驱动活塞孔中与弹性元件相邻的一端设置有弹簧座。 

进一步的，所述的工作活塞下端连接有一个工作弹簧，所述工作弹簧的另一端安置在所述的箱体上。 

进一步的，纵向盲孔的盲端中设置有一个阀隙调节螺钉，所述的阀隙调节螺钉的一个端面与第一连杆的一端相连。 

进一步的，箱体中设置有一个泄流孔，所述的泄流孔将纵向盲孔与箱体外侧连通。

进一步的，第一连杆的一端和第二连杆的一端的连接面为球面或柱面，第二连杆的另一端与工作活塞上端相连的连接面为球面或柱面。 

进一步的，阀隙调节螺钉与第一连杆的另一端相连的连接面为球面。 

进一步的，工作活塞上端的球面为球窝面，所述的球窝面与其相邻的工作活塞的端面之间设置有倾斜向外的过渡面或者圆锥面。 

进一步的，所述的箱体为发动机的摇臂。 

本发明的工作原理是：当需要发动机的辅助气门运动时，比如说，需要从发动机点火状态转换至发动机制动状态时，发动机的控制机构开通供油，机油通过流体网路和箱体内的流体通道流向气门驱动装置的驱动活塞。油压克服作用在驱动活塞上的弹簧和工作活塞上的工作弹簧所施加的载荷，将驱动活塞从驱动活塞孔内向外推，使第一连杆和第二连杆从倾斜变为竖直，第二连杆使工作活塞从缩回位置变为伸出位置，驱动机构从非操作位置变为操作位置，箱体受到的驱动力直接传递到第一连杆，再通过第一连杆传递到第二连杆，再传递到工作活塞，实现发动机从正常工作状态至发动机制动状态的切换，箱体受到的驱动力并不通过任何液压方式传递到工作活塞。当不需要辅助气门运动时，比如不需要发动机制动时，发动机控制机构关闭卸油，驱动活塞不受油压作用，在弹簧的作用下向内移，停靠在驱动活塞孔内端的端面上，第一连杆和第二连杆从竖直变回倾斜，工作活塞在工作弹簧的作用下在纵向盲孔内向上缩回到非操作位置，与发动机正常运作分离。 

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明无需采用液压控制阀，降低了成本，减少了设计空间和反应时间；箱体受到的驱动力直接传递到第一连杆，再通过第一连杆传递到第二连杆，再传递到工作活塞，不再采用液压连接或承载，没有高油压和高油温引起的泄漏、变形和载荷波动，气门升程不受油温、油压和空气含量的影响，气门升程可以设计得更小，减小了发动机活塞与气门之间的间隙。 

附图说明： 

   图1是本发明一种固链式发动机气门驱动装置的第一实施例处于“关”位置时的结构示意图。

图2是本发明一种固链式发动机气门驱动装置的第一实施例处于“开”位置时的结构示意图。 

图3是本发明一种固链式发动机气门驱动装置的第二实施例处于“关”位置时的结构示意图。 

图4是本发明一种固链式发动机气门驱动装置的第二实施例处于“开”位置时的结构示意图。 

图5是本发明一种固链式发动机气门驱动装置的第一实施例的应用示意图。 

具体实施方式： 

实施例1:

图1和图2分别表示了本发明一种固链式发动机气门驱动装置的第一实施例处于“关”和“开”位置时的结构。固链式发动机气门驱动装置100，由一个箱体2102、两根连杆（上连杆184和下连杆186，其直径相同）、一个工作活塞160、一个驱动活塞162和一个回位滚球164构成。箱体2102内设置有驱动活塞孔260和纵向盲孔190，驱动活塞孔260和纵向盲孔190相交。驱动活塞162位于箱体2102的驱动活塞孔260内。驱动活塞162内设有沿其轴向的导向槽137，上连杆184和下连杆186的一部分位于导向槽137内，导向槽137的宽度与上连杆184和下连杆186的直径大致相同，导向槽137的右边（靠近驱动活塞孔外端）有两个圆柱形斜面163，与图1中上连杆184和下连杆186所处的倾斜度大致相同。驱动活塞162在其靠近驱动活塞孔260外端的一侧内设置有一轴向孔290，与导向槽137连通。回位滚球164安置在轴向孔290内。回位弹簧156将回位滚球164、上连杆184和下连杆186及驱动活塞162推向左边（驱动活塞孔内端），使驱动活塞162停靠在驱动活塞孔260内端的端面246上（见图1）。回位弹簧156的另一端位于驱动活塞孔外端的弹簧座158上，弹簧座158由固定在箱体2102上的档圈157定位。箱体2102内的纵向盲孔190下部设置有工作活塞160。

上连杆184的下端和下连杆186的上端连接，其接触面为球面125，两端均包含于导向槽137内。下连杆186的下端与工作活塞160上端连接，其接触面为球面128。工作活塞160上端的球面128与一倾斜向外的过渡面（或锥面）126相接，倾斜面126的倾角与下连杆186的倾斜度大致相同。工作活塞160的下端安置在工作弹簧177的一端，工作弹簧177的另一端由螺母179安装在箱体2102上。工作弹簧177将工作活塞160偏置向上，与下连杆186的下端靠紧。 

为了调节制动阀隙（工作活塞160的初始位置），驱动机构100还含有阀隙调节机构，包括阀隙调节螺钉1102，调节螺钉1102的下端与上连杆184的上端连接，其接触面为球面122。调节螺钉1102的上端由螺母1052紧固在箱体2102上。箱体2102内设置有流体通道214，将水平盲,260与发动机的机油流体网络相连。箱体2102上的泄油孔168将纵向盲孔190和外界连通，防止漏油引起的液压锁止。 

本实施例的工作过程是：当需要发动机的辅助气门运动时，比如说，需要从发动机点火状态转换至发动机制动状态时，发动机的控制机构（图中未示）开通供油，机油通过发动机内的流体网路和箱体2102内的流体通道214，流向的气门驱动装置100。油压克服作用在驱动活塞162上的回位弹簧156和工作活塞160上的工作弹簧177所施加的载荷，将驱动活塞162从驱动活塞孔260内向右（或向外）推。驱动活塞162向右推动连杆184，使上连杆184和下连杆186从倾斜变为竖直，与下连杆 186下端相连的工作活塞160从缩回位置变为伸出位置，气门驱动装置100从非操作位置（图1）变为操作位置（图2），实现发动机从点火状态至发动机制动状态的切换（参照下面图5的应用举例）。 

当不需要发动机的辅助气门运动时（或不需要发动机制动时），发动机的控制机构关闭卸油，驱动活塞162不受油压，在回位弹簧156的作用下向左（或向内）移，停靠在驱动活塞孔260内端的端面246上。上连杆184和下连杆186从竖直变回为倾斜（图1），工作活塞160在工作弹簧177的作用下在纵向盲孔190内向上缩回到非操作位置，与发动机的气门分离（参照下面图5的应用举例）。 

实施例2： 

图3和图4分别表示了本发明一种固链式发动机气门驱动装置的第二实施例处于“关”和“开”位置时的结构。本实施例是实施例1的演变，两者唯一的区别是实施例1的回位滚球由本实施例的回位推杆162取代，两者的工作原理完全相同，在此不再细说。

图5是本发明一种固链式发动机气门驱动装置的第一个实施例的一个应用示意图。这里的气门驱动装置100的箱体2102为一发动机制动专用摇臂，气门驱动装置100还包括制动凸轮2302、凸轮从动轮2352和定位弹簧1982。制动凸轮2302只含有位于内基圆2252上的小凸台232和233，用于发动机制动。 

发动机排气门的正常点火运作由发动机的常规排气门系或气门致动器200驱动产生。常规排气门系200包括凸轮230，凸轮从动轮235，摇臂210，阀桥400，和排气门300。排气门300的两个气门3001和3002由发动机气门弹簧3101和3102偏置在发动机缸体500的阀座320上，阻止气体在发动机汽缸和排气管600之间流动。摇臂210摇动式地安装在摇臂轴205上，将凸轮230的运动，传递给排气门300，使其周期性地开闭。常规排气门系还可能有其他部件，如阀隙调节螺钉和象足垫等，因为简要起见在此省约。凸轮230在内基圆225以上有一大凸台220，产生主气门升程曲线，用于正常的发动机点火运作。 

当需要发动机从正常工作状态转换至发动机制动状态时，发动机制动控制机构（图中未示）开通供油，机油通过制动流体网路，包括摇臂轴205内的流体通道211、径向孔212和摇臂内的流体通道214，流向驱动活塞162。油压先、后克服工作活塞160上的弹簧177和驱动活塞162上的回位弹簧156的载荷，将驱动活塞162从驱动活塞孔260内向右（或向外）推。驱动活塞162向右推动连杆184，使上连杆184和下连杆186从倾斜变为竖直。与下连杆 186下端相连的工作活塞160从缩回位置变为伸出位置，驱动机构100从非操作位置（图1）变为操作位置（图2）。工作活塞160的冲程消除了图5所述的工作活塞160和顶杆116之间的间隙132，与排气门3001之间形成固体链接（或机械链接），制动凸轮2302的小凸台232和233所产生的运动通过气门驱动装置100和顶杆116形成的固体链接传递到排气门3001，产生发动机制动的辅助气门运动。 

当不需要发动机制动时，发动机制动控制机构关闭卸油，驱动活塞162不受油压，在回位弹簧156的作用下向左（或向内）移，停靠在驱动活塞孔内端的端面上（图2和图5），连杆184和186从竖直变回为倾斜，工作活塞160在纵向盲孔190内向上缩回到非操作位置，与顶杆116之间形成间隙132，制动凸轮2302的小凸台232和233所产生的运动无法传递给排气门3001，使得气门驱动装置100与发动机正常运作分离，不产生任何辅助气门运动。 

本发明的实施例是对本发明进行说明，而不是对其进行限制。事实上，那些精通本行的人可以显易地在本发明的范围和原理内对本发明进行修改和变动。举例来说，一个具体机构所阐明或描述的某一部分功能，可用于另一具体机构，进而得到一个新的机构。实施例的气门驱动装置不但可以用于图5所示的专用制动摇臂2102内，还可以集成在发动机的排气摇臂210内，或安置在发动机的任何部位。此外，上连杆184的下端和下连杆186的上端之间、上连杆184的上端和箱体2102（没有调节螺钉）或调节螺钉1102的下端之间、以及下连杆186的下端和制动活塞160的上端之间的连接除了是球面之外，也可以是柱面或其它连接。还有，工作活塞下端的工作弹簧除了是片弹簧之外，还可以是其它形式，如圆柱形压缩弹簧或锥形弹簧等。此外，本发明不但可以用于发动机制动，也可以用于发动机的废气再循环或发动机的其它辅助气门运动；不但可以用来开排气门，也可以开进气门；不但可以用来开单气门，也可以开多气门。因此，本发明将包括上述修改和变动，只要它们属于所附的权利要求或与所要求权利相当的范围之内。 

Claims (10)

1.一种固链式发动机气门驱动装置，包括一个箱体，其特征在于：所述的箱体内设置有一个驱动活塞孔和一个纵向盲孔，所述的驱动活塞孔与所述的纵向盲孔交叉相通，驱动活塞孔内设置有一个驱动活塞，所述的驱动活塞内设置有一个导向槽，所述的导向槽的长度方向与驱动活塞的轴向相同，导向槽的延伸方向与导向槽的长度方向垂直，导向槽在其延伸方向上沿驱动活塞的径向贯穿驱动活塞，纵向盲孔的出口端中设置有一个工作活塞，所述的工作活塞在纵向盲孔中具有一个缩回位置和一个伸出位置，纵向盲孔的盲端与工作活塞之间设置有一个第一连杆和一个第二连杆，所述的第一连杆和第二连杆分别与导向槽在导向槽的宽度方向呈间隙配合，导向槽的长度大于第一连杆和第二连杆的直径，第一连杆的一端和第二连杆的一端分别延伸到驱动活塞内的导向槽中并在导向槽中形成沿导向槽长度方向旋转式的连接，工作活塞位于缩回位置时，第一连杆与第二连杆呈小于180度的夹角，工作活塞位于伸出位置时，第一连杆与第二连杆位于同一直线上，驱动活塞的一端与驱动活塞孔的一端之间设置有一个弹性机构，驱动活塞孔的另一端与驱动活塞的另一端之间设置有一个可变体积容腔，所述的可变体积容腔与箱体中的一个流体通道连通。

2.如权利要求1所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：驱动活塞在其与所述的弹性机构相邻的端面中设置有一个轴向孔，所述的轴向孔延伸到所述的导向槽并与导向槽连通，所述的弹性机构包括弹性元件和回位滚球或者回位推杆，所述的回位滚球或者回位推杆设置在驱动活塞的轴向孔内，弹性元件将所述的回位滚球或者回位推杆向第一连杆与第二连杆的连接部位偏置。

3.如权利要求2所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：所述的弹性元件由弹簧构成，驱动活塞孔中与弹性元件相邻的一端设置有弹簧座。

4.如权利要求1所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：所述的工作活塞下端连接有一个工作弹簧，所述工作弹簧的另一端安置在所述的箱体上。

5.如权利要求1所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：纵向盲孔的盲端中设置有一个阀隙调节螺钉，所述的阀隙调节螺钉的一个端面与第一连杆的一端相连。

6.如权利要求1所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：箱体中设置有一个泄流孔，所述的泄流孔将纵向盲孔与箱体外侧连通。

7.如权利要求1所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：第一连杆的一端和第二连杆的一端的连接面为球面或柱面，第二连杆的另一端与工作活塞上端相连的连接面为球面或柱面。

8.如权利要求5所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：阀隙调节螺钉与第一连杆的另一端相连的连接面为球面。

9.如权利要求7所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：工作活塞上端的球面为球窝面，所述的球窝面与其相邻的工作活塞的端面之间设置有倾斜向外的过渡面或者圆锥面。

10.如权利要求1所述的固链式发动机气门驱动装置，其特征在于：所述的箱体为发动机的摇臂。