CN107420148A - 一种摩托车发动机的可变气门结构 - Google Patents

一种摩托车发动机的可变气门结构 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种摩托车发动机的可变气门结构，属于发动机技术领域。它解决了现有摩托车发动机不够紧凑的问题。本摩托车发动机的可变气门结构，摩托车发动机包括缸体，缸体内转动连接有凸轮轴和摇臂轴，凸轮轴上固连有定凸轮，摇臂轴上铰接有摇臂，该摇臂的一端与气门相联接，另一端抵靠在定凸轮的轮面上，可变气门结构包括滑动套设在凸轮轴上的动凸轮，动凸轮的基圆部与定凸轮的基圆部相对，动凸轮的桃尖部高于定凸轮的桃尖部，动凸轮上固连有推杆，凸轮轴外壁上开设有滑槽，推杆滑动连接在滑槽内，缸体上还设有驱动件。本摩托车发动机的可变气门结构能够增大气门升程，且结构紧凑。

Description

一种摩托车发动机的可变气门结构
技术领域
本发明属于发动机技术领域，涉及一种摩托车发动机的可变气门结构。
背景技术
发动机工作时曲轴能够带动凸轮轴旋转，凸轮轴上固连有凸轮，该凸轮与摇臂一端相抵靠，转动的凸轮能够带动气门开合，即凸轮包括基圆部和桃尖部，基圆部指的是凸轮上外轮面呈圆筒状的部分，而桃尖部则是凸轮上凸出基圆部的部分，即当摇臂与基圆部抵靠时气门处于闭合状态，而桃尖部与摇臂抵靠时气门开启，然而上述气门开启的大小是固定的，即气门升程是固定的，而发动机的转速会发生变化，当发动机的转速升高时对进气量的需求的增大，气门升程固定的发动机将导致气体燃烧不充分，影响排放和燃油经济性。
针对上述问题，中国发明专利申请(申请号：201210377629.9)公开了一种用于内燃发动机的气门驱动装置，该内燃发动机具有多个汽缸，其中，为了操纵一个汽缸组的多个汽缸的换气阀门，设置有至少一个可旋转地支撑的凸轮轴，在该凸轮轴上对于每个汽缸安排有一个能够轴向滑动的滑动凸轮，其中，对于这些滑动凸轮设置有一个共用的致动器，以使得可轴向滑动地支撑在对应的该凸轮轴上的这些滑动凸轮轴向滑动，滑动凸轮具有不同高度的桃尖部，因此能够实现气门升程的调节，但是该内燃机适用于汽车，致动器需要通过拨杆进行操作，犹如换挡一般，尤其是致动器的体积较大，工作时对于空间的要求较高，因此不适用于体积较小的摩托车发动机。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种摩托车发动机的可变气门结构，该摩托车发动机的可变气门结构能够增大气门升程，且结构紧凑。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种摩托车发动机的可变气门结构，摩托车发动机包括缸体，所述缸体内转动连接有凸轮轴和摇臂轴，所述凸轮轴上固连有定凸轮，所述摇臂轴上铰接有摇臂，该摇臂的一端与气门相联接，另一端抵靠在定凸轮的轮面上，所述可变气门结构包括滑动套设在凸轮轴上的动凸轮，其特征在于，所述动凸轮的基圆部与定凸轮的基圆部相对，所述动凸轮的桃尖部高于定凸轮的桃尖部，所述动凸轮上固连有推杆，所述凸轮轴外壁上沿轴向开设有滑槽，所述推杆滑动连接在滑槽内，所述缸体上还设有能够带动推杆移动并使动凸轮的轮面与摇臂的另一端相抵靠的驱动件。
凸轮轴带动定凸轮和动凸轮旋转，发动机处于低转速时动凸轮未与摇臂接触，因此定凸轮的桃尖部顶推摇臂，使得摇臂摆动，摇臂带动气门开启，实现进气，当发动机转速升高时，驱动件能够带动推杆移动，推杆带动动凸轮移动，在摇臂的端部与定凸轮的基圆部抵靠时将动凸轮推入，使得动凸轮的基圆部与摇臂的端部抵靠，由于动凸轮的桃尖部高于定凸轮的桃尖部，因此摇臂的端部被动凸轮的桃尖部顶推，并使得摇臂的摆动幅度变大，从而增大气门的升程，增加进气量，使得燃烧更加充分，减少排放，优化发动机性能，其中凸轮轴上开设滑槽，而用于带动动凸轮移动的推杆位于滑槽内，不会占用凸轮轴外部的空间，推杆又是通过凸轮轴进行连接支撑，无需设置额外的连接部件，从而使得整体结构更加紧凑，且由于无需改变缸体内的布局以及摇臂等其他零部件的结构，只需要在现有发动机基础上对凸轮轴进行改变即可，使得生产成本更低。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述凸轮轴内沿轴向开设有导向孔，上述滑槽与导向孔相连通，且导向孔的孔径大于滑槽的宽度，所述导向孔内滑动穿设有滑动轴，该滑动轴与导向孔过渡配合，所述推杆固连在滑动轴上。凸轮轴高速旋转时推杆会受到较大的离心力，而滑动轴滑动设置在导向孔内，且滑动轴的外径大于滑槽的宽度，因此能够在凸轮轴径向上对推杆进行定位，使得推杆保持稳定，同时滑动轴与导向孔为过渡配合，即导向孔对滑动轴进行导向，使得动凸轮的滑动更加稳定，精度更高，而位于凸轮轴内部的滑动轴也使得整体结构更加紧凑。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述驱动件包括固连在缸体外壁上的电磁铁，该电磁铁具有伸入缸体内的驱动杆，所述导向孔内设有复位弹簧，该复位弹簧的一端作用在滑动轴的一端端部，在复位弹簧的作用下滑动轴的另一端端部与驱动杆相抵靠。在低转速时复位弹簧的弹力使得滑动轴抵靠在驱动杆上，动凸轮脱离摇臂的端部，当转速升高时，电磁铁带动驱动杆伸出，驱动杆顶推滑动轴，使得滑动轴压缩复位弹簧而将动凸轮推入，动凸轮的轮面与摇臂的端部抵靠，其中体积较大的电磁铁位于缸体外部，复位弹簧位于凸轮轴内部，均不会占用凸轮轴周边的空间，使得结构紧凑。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述驱动件还包括中间轴，该中间轴的一端端面上开设有螺孔，所述驱动杆的端部螺接在螺孔内，所述中间轴的另一端固连有轴承，所述轴承上固定套设有轴承套，所述滑动轴的端部抵靠在轴承套的端面上。由于凸轮轴为转动部件，驱动杆为伸缩部件，因此设计中间轴，并在中间轴的端部通过轴承转动套设轴承套，滑动轴与转动套相抵靠，即实现传动，又减少滑动轴的磨损，而驱动杆的端部螺接在中间轴的螺孔内，因此能够调节中间轴与驱动杆连接后的长度，即调节动凸轮与摇臂端部抵靠时的位置，即使滑动轴或者轴承套出现磨损而影响动凸轮的行程位置，也能够通过中间轴来调节动凸轮，使得动凸轮移动位置更加精准。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述滑动轴的端面上垂直具有柱状部，所述轴承套的端面上具有顶推部，在复位弹簧的作用下柱状部抵靠在顶推部上，所述柱状部的外径小于滑动轴的外径。滑动轴通过柱状部与轴承套的顶推部相抵靠，从而减少两者的接触面积，从而减少抵靠时的摩擦阻力。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述导向孔的底面上开设有贯穿至凸轮轴端面的通孔，所述滑动轴朝向通孔的一端具有柱状的限位部，所述复位弹簧的一端抵靠在导向孔底面上，另一端套设在限位部上。限位部对复位弹簧进行保持，避免复位弹簧的端部移位，而如果导向孔的底面为封闭的，那么滑动轴压缩复位弹簧时也会压缩导向孔内的气体，从而产生较大的阻力，而在复位时又会出现抽真空现象，导致复位难，为此导向孔通过通孔与外部连通，从而释放压力，使得滑动轴移动更加顺畅；在实际加工过程中驱动件也可以为电机，该电机固定在缸体外壁上，电机的电机轴上固连丝杆，在推杆与滑动轴相固连，而滑动轴的端部沿轴向开设有螺孔，丝杆螺接在滑动轴的螺孔内。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述动凸轮上开设有中心孔，上述凸轮轴穿过动凸轮的中心孔，在动凸轮的中心孔孔壁上具有连接凸部，该连接凸部伸入滑槽内，且连接凸部与推杆的端部相固连，所述推杆通过螺钉固连在滑动轴上。动凸轮通过中心孔孔壁上的连接凸部与推杆相连接，因此结构更加紧凑。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述动凸轮的端面上具有柱状的定位部，所述定凸轮的端面上开设有定位孔，上述定位部与定位孔相对，所述定位部的端面边沿具有弧形倒角，所述定位孔的孔口边沿具有斜面倒角。由于推杆相对滑槽移动，因此两者之间存在配合间隙，该配合间隙会导致动凸轮在周向上出现窜动，而动凸轮的周向窜动会影响气门正时，导致气门开启提前或者滞后，为此定凸轮移动到位后通过定位部进行定位，使得动凸轮保持稳定，而定位部的弧形倒角以及定位孔的斜面倒角均是为了定位部能够顺利插入定位孔内，避免出现卡滞。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述动凸轮的基圆部高度小于或者等于定凸轮的基圆部高度，所述摇臂的端部具有板状的抵靠部，该抵靠部的端面与定凸轮的轮面相抵靠，所述抵靠部朝向动凸轮的边沿具有弧形倒角。动凸轮需要在抵靠部抵靠在定凸轮基圆部上时推入，因此动凸轮的基圆部高度等于或者小于定凸轮的基圆部高度，使得动凸轮能够顺利推入，而抵靠部上的弧形倒角更有利与动凸轮推入，避免出现卡滞或者磕碰。
在上述的摩托车发动机的可变气门结构中，所述动凸轮的桃尖部与定凸轮的桃尖部对齐或者动凸轮的桃尖部与定凸轮的桃尖部之间的夹角小于90°。动凸轮的桃尖部与定凸轮的桃尖部对齐时，动凸轮只改变气门的升程，而当动凸轮的桃尖部与定凸轮的桃尖部之间形成夹角时能够改变气门正时，因此当发动机需要改变气门正时时，只需要更换合适的动凸轮，使得动凸轮的桃尖部与定凸轮的桃尖部形成合适的夹角即可，即本发动机的改进或者调校更为方便，成本更低。
与现有技术相比，本摩托车发动机的可变气门结构具有以下优点：
1、由于动凸轮的桃尖部高于定凸轮的桃尖部，因此摇臂的端部被动凸轮的桃尖部顶推，并使得摇臂的摆动幅度变大，从而增大气门的升程，增加进气量，使得燃烧更加充分，减少排放，优化发动机性能。
2、由于凸轮轴上开设滑槽，而用于带动动凸轮移动的推杆位于滑槽内，不会占用凸轮轴外部的空间，推杆又是通过凸轮轴进行连接支撑，无需设置额外的连接部件，从而使得整体结构更加紧凑。
3、由于推杆相对滑槽移动，因此两者之间存在配合间隙，该配合间隙会导致动凸轮在周向上出现窜动，而动凸轮的周向窜动会影响气门正时，导致气门开启提前或者滞后，为此定凸轮移动到位后通过定位部进行定位，使得动凸轮保持稳定。
附图说明
图1是发动机的立体结构示意图。
图2是发动机内部的立体结构示意图。
图3是发动机内部的结构侧视图。
图4是发动机的结构剖视图。
图5是图4中A处的结构放大图。
图6是动凸轮的立体结构示意图。
图7是图4中B处的结构放大图。
图8是动凸轮套设在凸轮轴上时的局部结构剖视图。
图9是实施例二中动凸轮套设在凸轮轴上时的结构侧视图。
图中，1、缸体；2、凸轮轴；21、定凸轮；211、定位孔；22、滑槽；23、导向孔；24、通孔；3、摇臂轴；31、摇臂；311、抵靠部；4、气门；5、动凸轮；51、中心孔；52、连接凸部；53、推杆；54、定位部；55、螺钉；6、驱动件；61、电磁铁；611、驱动杆；62、中间轴；621、螺孔；63、轴承；64、轴承套；641、顶推部；65、复位弹簧；7、滑动轴；71、柱状部；72、限位部。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一：
如图1所示，一种摩托车发动机的可变气门结构，摩托车发动机包括缸体1，缸体1上设有驱动件6，该驱动件6为固连在缸体1外壁上的电磁铁61，结合图2所示，缸体1内转动连接有凸轮轴2和两摇臂轴3，两摇臂轴3与凸轮轴2相平行，两摇臂轴3上两铰接有摇臂31，该两摇臂31的一端分别与一个气门4相联接，在凸轮轴2上固连有两定凸轮21，两摇臂31的另一端均具有板状的抵靠部311，两抵靠部311分别抵靠在两定凸轮21的轮面上，两个定凸轮21分别控制进气和排气，可变气门结构包括动凸轮5，该动凸轮5上开设有中心孔51，且动凸轮5滑动套设在凸轮轴2上，动凸轮5与控制进气的定凸轮21相对，即如图3所示，动凸轮5的基圆部与定凸轮21的基圆部相对，且动凸轮5的基圆部高度等于定凸轮21的基圆部高度，动凸轮5的桃尖部与定凸轮21的桃尖部对齐，且动凸轮5的桃尖部高于定凸轮21的桃尖部。凸轮轴2外壁上沿轴向开设有滑槽22，在凸轮轴2内沿轴向开设有导向孔23，滑槽22与导向孔23相连通，且导向孔23的孔径大于滑槽22的宽度，导向孔23内滑动穿设有滑动轴7，该滑动轴7与导向孔23过渡配合，电磁铁61通过中间轴62与滑动轴7相配合实现传动，滑动轴7与动凸轮5相连接，能够在发电机转速升高时顶推动凸轮5，使动凸轮5的轮面与摇臂31的抵靠部311相抵靠。
具体来说，结合图4、图5、图6所示，动凸轮5的中心孔51孔壁上具有连接凸部52，该连接凸部52伸入凸轮轴2的滑槽22内，在连接凸部52上具有推杆53，该推杆53与动凸轮5的端面相垂直，动凸轮5、连接凸部52以及推杆53为一体式结构，推杆53沿长度方向设置在滑槽22内，且推杆53通过螺钉55固连在滑动轴7上。结合图7所示，中间轴62的一端端面上开设有螺孔621，电磁铁61具有伸入缸体1内的驱动杆611，驱动杆611的内端螺接在中间轴62的螺孔621内，中间轴62的另一端固连有轴承63，轴承63上固定套设有轴承套64，轴承套64的端面上具有顶推部641，滑动轴7的端面上垂直具有柱状部71，该柱状部71的外径小于滑动轴7的外径，柱状部71与顶推部641相对。导向孔23内设有复位弹簧65，导向孔23的底面上开设通孔24，该通孔24贯穿至凸轮轴2的端面，滑动轴7朝向通孔24的一端具有柱状的限位部72，复位弹簧65的一端抵靠在导向孔23底面上，另一端套设在限位部72上并作用在滑动轴7的端部，在复位弹簧65的作用下柱状部71能够抵靠在顶推部641上。结合图8所示，动凸轮5的端面上具有柱状的定位部54，定凸轮21的端面上开设有定位孔211，定位部54与定位孔211相对，定位部54的端面边沿具有弧形倒角，定位孔211的孔口边沿具有斜面倒角，抵靠部311朝向动凸轮5的边沿具有弧形倒角，倒角设计均是为了防止动凸轮5推入时出现卡滞或者磕碰。
发动机处于低转速时，凸轮轴2带动定凸轮21和动凸轮5旋转，定凸轮21的桃尖部顶推摇臂31，使得摇臂31摆动，摇臂31带动气门4开启，实现进气，当发动机转速升高时，电磁铁61能够带动驱动杆611移动，驱动杆611顶推中间轴62，中间轴62顶推滑动轴7，滑动轴7通过推杆53将动凸轮5推入，使得动凸轮5的轮面与摇臂31的端部抵靠，由于动凸轮5的桃尖部高于定凸轮21的桃尖部，因此摇臂31的端部被动凸轮5的桃尖部顶推，并使得摇臂31的摆动幅度变大，从而增大气门4的升程，增加进气量，使得燃烧更加充分，减少排放，优化发动机性能。
实施例二：
该摩托车发动机的可变气门结构与实施例一基本相同，不同点在于如图9所示，动凸轮5的桃尖部与定凸轮21的桃尖部之间具有夹角，且该夹角小于90°，因此当动凸轮5与摇臂31的抵靠部311相抵靠时不但能够增加气门4升程，还能够改变气门4正时。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了缸体1、凸轮轴2、定凸轮21等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。

Claims (10)

1.一种摩托车发动机的可变气门结构，摩托车发动机包括缸体(1)，所述缸体(1)内转动连接有凸轮轴(2)和摇臂轴(3)，所述凸轮轴(2)上固连有定凸轮(21)，所述摇臂轴(3)上铰接有摇臂(31)，该摇臂(31)的一端与气门(4)相联接，另一端抵靠在定凸轮(21)的轮面上，所述可变气门结构包括滑动套设在凸轮轴(2)上的动凸轮(5)，其特征在于，所述动凸轮(5)的基圆部与定凸轮(21)的基圆部相对，所述动凸轮(5)的桃尖部高于定凸轮(21)的桃尖部，所述动凸轮(5)上固连有推杆(53)，所述凸轮轴(2)外壁上沿轴向开设有滑槽(22)，所述推杆(53)滑动连接在滑槽(22)内，所述缸体(1)上还设有能够带动推杆(53)移动并使动凸轮(5)的轮面与摇臂(31)的另一端相抵靠的驱动件(6)。
2.根据权利要求1所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述凸轮轴(2)内沿轴向开设有导向孔(23)，上述滑槽(22)与导向孔(23)相连通，且导向孔(23)的孔径大于滑槽(22)的宽度，所述导向孔(23)内滑动穿设有滑动轴(7)，该滑动轴(7)与导向孔(23)过渡配合，所述推杆(53)固连在滑动轴(7)上。
3.根据权利要求2所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述驱动件(6)包括固连在缸体(1)外壁上的电磁铁(61)，该电磁铁(61)具有伸入缸体(1)内的驱动杆(611)，所述导向孔(23)内设有复位弹簧(65)，该复位弹簧(65)的一端作用在滑动轴(7)的一端端部，在复位弹簧(65)的作用下滑动轴(7)的另一端端部与驱动杆(611)相抵靠。
4.根据权利要求3所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述驱动件(6)还包括中间轴(62)，该中间轴(62)的一端端面上开设有螺孔(621)，所述驱动杆(611)的端部螺接在螺孔(621)内，所述中间轴(62)的另一端固连有轴承(63)，所述轴承(63)上固定套设有轴承套(64)，所述滑动轴(7)的端部抵靠在轴承套(64)的端面上。
5.根据权利要求4所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述滑动轴(7)的端面上垂直具有柱状部(71)，所述轴承套(64)的端面上具有顶推部(641)，在复位弹簧(65)的作用下柱状部(71)抵靠在顶推部(641)上，所述柱状部(71)的外径小于滑动轴(7)的外径。
6.根据权利要求3或4或5所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述导向孔(23)的底面上开设有贯穿至凸轮轴(2)端面的通孔(24)，所述滑动轴(7)朝向通孔(24)的一端具有柱状的限位部(72)，所述复位弹簧(65)的一端抵靠在导向孔(23)底面上，另一端套设在限位部(72)上。
7.根据权利要求2至5中任意一项所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述动凸轮(5)上开设有中心孔(51)，上述凸轮轴(2)穿过动凸轮(5)的中心孔(51)，在动凸轮(5)的中心孔(51)孔壁上具有连接凸部(52)，该连接凸部(52)伸入滑槽(22)内，且连接凸部(52)与推杆(53)的端部相固连，所述推杆(53)通过螺钉(55)固连在滑动轴(7)上。
8.根据权利要求1至5中任意一项所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述动凸轮(5)的端面上具有柱状的定位部(54)，所述定凸轮(21)的端面上开设有定位孔(211)，上述定位部(54)与定位孔(211)相对，所述定位部(54)的端面边沿具有弧形倒角，所述定位孔(211)的孔口边沿具有斜面倒角。
9.根据权利要求1至5中任意一项所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述动凸轮(5)的基圆部高度小于或者等于定凸轮(21)的基圆部高度，所述摇臂(31)的端部具有板状的抵靠部(311)，该抵靠部(311)的端面与定凸轮(21)的轮面相抵靠，所述抵靠部(311)朝向动凸轮(5)的边沿具有弧形倒角。
10.根据权利要求1至5中任意一项所述的摩托车发动机的可变气门结构，其特征在于，所述动凸轮(5)的桃尖部与定凸轮(21)的桃尖部对齐或者动凸轮(5)的桃尖部与定凸轮(21)的桃尖部之间的夹角小于90°。
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