CN110486113A - 一种发动机气门驱动机构 - Google Patents

Abstract

一种发动机气门驱动机构，包括箱体、连杆、启动活塞和驱动活塞，箱体内设有垂直相交的启动活塞孔和驱动活塞孔，启动活塞孔内设有启动活塞，驱动活塞孔内设有驱动活塞，第一连杆的第一端面与箱体之间设有转动副，第一连杆的第二端面和第二连杆的第一端面设有转动副，第二连杆的第二端面与驱动活塞的第一端面设有转动副，驱动活塞的第二端面位于发动机气门之上，驱动活塞只能轴向运动而不能转动，第二连杆位于驱动活塞上面的导向槽内，第一和第二连杆在关闭和开启位置之间做平面运动，使驱动活塞上下移动，得到气门驱动机构的非操作位置和操作位置。本发明的机构巧妙紧凑并稳定可靠，具有高度低、体积小和重量轻等优点，可满足不同气门驱动的需要。

Description

一种发动机气门驱动机构

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其涉及发动机，特别是一种发动机的气门驱动机构。

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，发动机制动器已经成为重型商用车发动机必配的装置。

传统的发动机制动器为顶置在发动机上的箱体式液压驱动机构。为了安装此类发动机制动器，在汽缸和阀盖之间要添加垫圈，因此，额外地增加了发动机的高度、重量及成本。上述这些问题是由于将发动机制动系统当作发动机的一个额外的附件， 而不是发动机的一个组成部分或集成件所造成的。

液压驱动的传统发动机制动器存在另一缺点，即液压系统的可缩性或变形，这与液体的柔性有关，高柔性导致制动阀升的大量压缩减小，阀升的减小导致阀载的增加，而阀载的增加导致更高的柔性，造成一种恶性循环。此外，由液压变形造成的阀升减小随着发动机转速的增加而增加，与发动机制动性能所要求的制动阀升趋势恰恰相反。为了减少液压柔性，必须使用大直径的液压活塞，增加体积和重量。而且油流需要很长时间使大直径活塞伸出或缩回，导致制动系统惯性大、反应慢。

发明内容

本发明的目的在于提供一种固链式的发动机气门驱动机构，所述的这种气门驱动机构要解决现有技术中发动机制动系统的顶置方式增加了发动机的高度、重量和制造成本的技术问题，同时要解决液压驱动的发动机制动器存在的制动系统变形和惯性大、反应慢的技术问题。

本发明的这种发动机气门驱动机构，包括箱体、连杆、启动活塞和驱动活塞，箱体内设有垂直相交的启动活塞孔和驱动活塞孔，启动活塞孔内设有启动活塞，驱动活塞孔内设有驱动活塞，连杆包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的第一端面与箱体之间设有转动副，第一连杆的第二端面和第二连杆的第一端面通过转动副相连接，第二连杆的第二端面与驱动活塞的第一端面之间设有转动副，驱动活塞的第二端面位于发动机气门的上方，其特征在于：驱动活塞第一端面的上方设有导向槽，第二连杆位于导向槽内，第一连杆和第二连杆在关闭位置和开启位置之间沿导向槽做平面运动，在所述的关闭位置，第一连杆和第二连杆形成一个夹角, 驱动活塞的第二端面离开所述的发动机气门；在所述的开启位置，第一连杆和第二连杆位于同一轴线上，驱动活塞的第二端面靠近所述的发动机气门。

进一步的，所述的驱动活塞还包括与导向槽垂直的防转面，所述的防转面用来阻止驱动活塞在驱动活塞孔内转动。

进一步的，所述的箱体内设置有流体通道，所述的流体通道将启动活塞孔与发动机的机油流体网络相连，机油的压力作用于启动活塞孔内的启动活塞，启动活塞将第一连杆和第二连杆在箱体内沿导向槽从关闭位置推向开启位置。

进一步的，所述的发动机气门驱动机构还包括连杆定位机构，所述的连杆定位机构使得第一连杆和第二连杆在开启位置时位于同一轴线上。

进一步的，所述的连杆定位机构包括一个空心圆柱体，所述空心圆柱体的一个端面与处于开启位置的第一连杆和第二连杆接触。

进一步的，所述的发动机气门驱动机构还包括回位机构，所述的回位机构将第一连杆和第二连杆在箱体内沿导向槽从开启位置推向关闭位置。

进一步的，所述的回位机构包括回位弹簧和回位钢球，所述的回位弹簧通过回位钢球作用于第一连杆或第二连杆。

进一步的，所述的发动机气门驱动机构还包括驱动活塞弹簧，所述的驱动活塞弹簧作用于驱动活塞，使得驱动活塞的第一端面与第二连杆的第二端面之间的转动副始终保持相连。

进一步的，所述的三个转动副均为球形转动副。

进一步的，所述的箱体上设置有阀隙调节螺钉，阀隙调节螺钉底面和所述第一连杆的第一端面相配合构成转动副。

进一步的，所述的箱体为发动机的摇臂。

进一步的，所述的箱体为发动机的阀桥。

本发明和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本发明可与发动机集成为一体，从而减小发动机的高度、体积和重量；不需采用液压控制阀，降低了成本，减少了反应时间；不采用液体承载，没有高油压和高油温引起的泄漏、变形和载荷波动，阀升不受油温、油压和空气含量的影响，设计阀升可获得更小值，减小发动机活塞与气阀之间的间隙。

附图说明

图1是本发明的发动机气门驱动机构的一个实施例的箱体的示意图。

图2是本发明的发动机气门驱动机构的一个实施例处于关闭位置时的示意图。

图3是本发明的发动机气门驱动机构的一个实施例处于开启位置时的示意图。

图4是本发明的发动机气门驱动机构的一个实施例中的驱动活塞的正视图。

图5是本发明的发动机气门驱动机构的一个实施例中的驱动活塞的侧视图（沿轴线的剖面图）。

具体实施方式

实施例:

如图1、2和3所示，本发明的一种发动机气门驱动机构100，包括箱体210（图1所示的箱体是摇臂，摇臂通过孔212装配在发动机的摇臂轴（未显示）上）、连杆（图2和图3包括第一连杆184和第二连杆186）、启动活塞162和驱动活塞130。箱体210内设有垂直相交的启动活塞孔260和驱动活塞孔190，启动活塞孔260内设有启动活塞162，驱动活塞孔190内设有驱动活塞130。第一连杆184的第一端面与箱体210（这里所示的是固定在箱体210上的调节螺钉110）之间设有转动副122，第一连杆184的第二端面和第二连杆186的第一端面通过转动副125相连接，第二连杆186的第二端面与驱动活塞130的第一端面之间设有转动副128，驱动活塞130的第二端面（底面）131位于发动机气门（未显示）的上方。本实施例图示的三个转动副122、125和128均为球形转动副（球头与球窝配合）。

驱动活塞130第一端面134的上方设有导向槽137（见图4和图5），导向槽137的宽度等于或稍大于第二连杆186的外径。第二连杆186位于导向槽137内，第一连杆184和第二连杆186在“关”位置（图2）和“开”位置（图3）之间沿导向槽137做平面运动。在所述的“关”位置，回位机构的回位弹簧156（这里是锥形弹簧）和回位钢球188通过第一连杆184和第二连杆186将启动活塞162推靠在启动活塞孔260的底面246（图1）上，此时第一连杆184和第二连杆186形成一个夹角（图2），驱动活塞弹簧177使得驱动活塞130上移，其底面（第二端面）131与发动机气门（未显示）分离。当气门驱动机构100需要启动时，发动机的机油流体网络（未显示）通过箱体210内设置的流体通道214向启动活塞孔260供油（见图1），机油的压力作用于启动活塞162，克服回位弹簧156和驱动活塞弹簧177的作用力，将第一连杆184和第二连杆182沿导向槽137从“关”位置推向“开”位置（见图3）。在所述的“开”位置，第一连杆184和第二连杆186位于同一轴线上，驱动活塞130下移，其底面（第二端面）131与发动机气门（未显示）靠近。

本发明的气门驱动机构100还包括连杆定位机构，所述的连杆定位机构保证在“开”位置时第一连杆184和第二连杆186位于同一轴线上（见图3）。连杆定位机构包括一个空心圆柱体164，空心圆柱体164的一个端面146与处于“开”位置的第一连杆184和第二连杆186接触。空心圆柱体164的内孔为回位钢球188导向。

驱动活塞130上面还有与导向槽137垂直的防转面139（见图4和图5），两个防转面是对称等同的，它们之间的距离等于或稍小于第二连杆186的外径。防转面139与连杆定位机构的空心圆柱体164的端面146相邻（见图2和图3），阻止驱动活塞130在驱动活塞孔190内转动。所以，本发明的驱动活塞130除了用来驱动其下面的发动机气门之外，还有以下三个相互关联的特征：

1.导向槽137为连杆机构导向，保证第一连杆184和第二连杆186沿导向槽137作平面运动

2. 防转面139保证驱动活塞130在驱动活塞孔190内不会转动

3.导向槽137的外周135是整个驱动活塞130的大圆的一部分，为驱动活塞130导向（在驱动活塞孔190内作上下轴向运动）。

上面的这三个特征，使得本发明的发动机气门驱动机构更加紧凑、稳定和可靠，具有高度低、体积小和重量轻等优点。比如说，以往的驱动活塞依靠第一端面134（球窝133的顶面）下面的大圆导向，本发明的驱动活塞130利用第一端面134上面的导向槽137的外周135导向，使得驱动活塞130与发动机气门作用的底面131（第二端面）可以往上移，减小了整个气门驱动机构的高度。

安装在箱体210上面的调节螺钉110用来调节驱动活塞130在驱动活塞孔190内的上下初始位置（气门间隙）。对于不需要调节驱动活塞130的初始位置的情形，就不需要调节螺钉110。此时，第一连杆184的第一端面直接与箱体210之间形成转动副122。

本实施例的工作过程是：当需要发动机气门驱动机构100工作时，发动机气门驱动控制机构（未显示）开通供油，机油通过发动机的机油流体网络（未显示），经由箱体210内的流体通道214向启动活塞孔260供油（见图1），机油的压力作用于启动活塞162，克服回位弹簧156和驱动活塞弹簧177的作用力，将第一连杆184和第二连杆182沿导向槽137从“关”位置（图2的倾斜、夹角位置）推向“开”位置（图3的同轴、竖直位置），与第二连杆 186的底部相连的驱动活塞130从缩回位置变为伸出位置，其底面（第二端面）131靠近（连接）下面的发动机气门，气门驱动机构100从非操作位置切换到操作位置。此时，发动机凸轮（未显示）的运动通过摇臂和摇臂内处于操作位置的气门驱动机构100，传递给所述的发动机气门，产生需要的气门运动，比如用于发动机制动的气门运动。

当不需要发动机气门驱动机构100工作时，发动机制动控制机构关闭卸油，启动活塞162不受油压，在回位弹簧156的作用下回位，停靠在启动活塞孔260的底面246上。第一连杆184和第二连杆186从竖直变回为倾斜，驱动活塞130在驱动活塞弹簧177的作用下在竖直孔190内向上缩回，其底面（第二端面）131与下面的发动机气门分离，产生一定的间距，使得发动机凸轮（未显示）的运动被跳过，无法传递给发动机气门，不产生气门运动。

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，那些熟悉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。实施例中的箱体不但可以是摇臂，还可以是阀桥甚至固定的箱体。此外，第一连杆和箱体（调节螺钉）之间、第一连杆和第二连杆之间、以及第二连杆和驱动活塞之间构成的转动副除了是球面之外，也可以是柱面或其它链接。还有连杆的导向和定位也可以有不同的方式。本发明的发动机气门驱动机构除了可以产生发动机制动的气门运动之外，还可以产生其它类型的可变气门运动。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力要求或与所要求权力相当的范围之内。

Claims (12)

1.一种发动机气门驱动机构，包括箱体、连杆、启动活塞和驱动活塞，箱体内设有垂直相交的启动活塞孔和驱动活塞孔，启动活塞孔内设有启动活塞，驱动活塞孔内设有驱动活塞，连杆包括第一连杆和第二连杆，第一连杆的第一端面与箱体之间设有转动副，第一连杆的第二端面和第二连杆的第一端面通过转动副相连接，第二连杆的第二端面与驱动活塞的第一端面之间设有转动副，驱动活塞的第二端面位于发动机气门的上方，其特征在于：驱动活塞第一端面的上方设有导向槽，第二连杆位于导向槽内，第一连杆和第二连杆在关闭位置和开启位置之间沿导向槽做平面运动，在所述的关闭位置，第一连杆和第二连杆形成一个夹角, 驱动活塞的第二端面离开所述的发动机气门；在所述的开启位置，第一连杆和第二连杆位于同一轴线上，驱动活塞的第二端面靠近所述的发动机气门。

2.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的驱动活塞还包括与导向槽垂直的防转面，所述的防转面用来阻止驱动活塞在驱动活塞孔内转动。

3.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的箱体内设置有流体通道，所述的流体通道将启动活塞孔与发动机的机油流体网络相连，机油的压力作用于启动活塞孔内的启动活塞，启动活塞将第一连杆和第二连杆在箱体内沿导向槽从关闭位置推向开启位置。

4.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：还包括连杆定位机构，所述的连杆定位机构使得第一连杆和第二连杆在开启位置时位于同一轴线上。

5.如权利要求4所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的连杆定位机构包括一个空心圆柱体，所述空心圆柱体的一个端面与处于开启位置的第一连杆和第二连杆接触。

6.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：还包括回位机构，所述的回位机构将第一连杆和第二连杆在箱体内沿导向槽从开启位置推向关闭位置。

7.如权利要求6所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的回位机构包括回位弹簧和回位钢球，所述的回位弹簧通过回位钢球作用于第一连杆或第二连杆。

8.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：还包括驱动活塞弹簧，所述的驱动活塞弹簧作用于驱动活塞，使得驱动活塞的第一端面与第二连杆的第二端面之间的转动副始终保持相连。

9.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的三个转动副均为球形转动副。

10.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的箱体上设置有阀隙调节螺钉，阀隙调节螺钉底面和所述第一连杆的第一端面相配合构成转动副。

11.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的箱体为发动机的摇臂。

12.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的箱体为发动机的阀桥。