CN112127962A - 无气门弹簧配气机构 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种无气门弹簧配气机构，包括汽缸盖、进气门、排气门、导向管和凸轮轴，凸轮轴上设有主动齿轮，两个导向管之间设有凹轮转子架，凹轮转子架上设有凹轮转子，凹轮转子包括两个凹轮和一个从动齿轮，从动齿轮与主动齿轮啮合；气门挺杆的顶端设有锁圈和套管，套管的侧面固接有联动架，一弹性片的两端通过螺母设于联动架的上面，弹性片的中央固接有副挺杆或滚轮，副挺杆或滚轮从联动架的顶面穿出再与凹轮接触，通过螺母，可调整副挺杆或滚轮与凹轮接触的紧度。由于凸轮和凹轮带动气门的动作是上下的直线运动，所以确保了与气门上下振动的完美匹配；由于甩掉了气门弹簧，所以大大减轻了对凸轮轴的压力，使其轻松运转，降低了能耗。

Description

无气门弹簧配气机构
技术领域
本发明是一种四冲程发动机的配气机构，特别是一种无气门弹簧配气机构。
背景技术
现有的四冲程发动机配气机构，都设有凸轮和气门弹簧，凸轮是做功元件，气门弹簧是耗能元件，在配气机构中，凸轮所做的功，差不多有95％都消耗在气门弹簧上了，所以甩掉气门弹簧是节能的好办法。甩掉气门弹簧的技术方案有很多，比如有电磁式的，有液压式的，电磁式就得配备电磁系统，液压式就得配备液压系统，而电磁系统和液压系统是很复杂的，所以很难用于配气机构中。比较多的是旋转阀式配气机构，因为阀体包括阀芯和阀套，阀套必须紧紧裹在阀芯外面，所以阀芯很难转动，经过强制转动肯定会逐渐轻松，但这时也是漏气之时，所以旋转阀也不能用于配气机构。在现有技术如凸凹轮摇臂式配气机构及配套的内燃机(专利号为2012101003794)和无气门弹簧四冲程发动机(专利号为2017101267812)中，都专门设计有一种凹轮，它和凸轮的基圆等径，两者的关系是，凸轮凸多少，凹轮则凹多少，凸轮和凹轮固接于同一凹轮轴上，统称为凸凹轮转子，转子通过杠杆带动气门，前一个专利的杠杆为T形，后一个专利的杠杆为一字形，转子上的凸轮用于打开气门，凹轮用于关闭气门，由于杠杆的摆动是弧形的，而气门的运动是直线的，所以两者不好匹配，其用于配气机构就比较勉强。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的多种关于配气机构的技术方案存在诸多技术上的不成熟不实用不匹配，发明一种结构简单容易制造节能效果明显的无气门弹簧配气机构。
本发明的目的是按如下的方式来实现的：
所述无气门弹簧配气机构，包括汽缸盖，汽缸盖下面设有进气腔和排气腔，进气腔内设有进气门，排气腔内设有排气门，汽缸盖顶面设有两个导向管，气门上的挺杆通过导向管伸出在汽缸盖的顶面，气门底端的气门盖从气腔底部穿出伸入于气缸内，气缸盖的上方设有凸轮轴，凸轮轴上设有两个凸轮，凸轮与气门挺杆顶端的触点接触，另有两个凹轮，凹轮和凸轮的基圆等径，两者的关系是，凸轮凸多少，凹轮则凹多少，其特征在于：两个凸轮之间设有主动齿轮；两个导向管之间设有凹轮转子架；两个凹轮之间设有从动齿轮，三者固接于一体构成凹轮转子，转子中的两个凹轮交错一个角度，凹轮转子通过凹轮轴设于凹轮转子架内，使从动齿轮与主动齿轮啮合；气门挺杆的顶端设有锁圈和套管，套管的侧面固接有联动架，一弹性片的两端通过螺母设于联动架的上面，弹性片的中央固接有副挺杆，副挺杆的底端从联动架的顶面向下穿出再与凹轮接触，通过螺母，可调整副挺杆底端的触点与凹轮接触的紧度。
所述弹性片中央固接的副挺杆，可替换为滚轮，滚轮从联动架的顶面向下穿出再与凹轮接触，通过螺母，可调整滚轮与凹轮接触的紧度。
所述联动架的内侧面与凹轮转子架的外侧面贴合。
所述进气门和排气门在闭合时，其挺杆顶端的触点与凸轮之间留有气门间隙。
所述凸轮和凹轮的位置关系为：当凸轮的凸出部中点朝下时，凹轮的凹入部中点朝上。
所述凸轮的凸出部和凹轮的凹入部所围成的角度大于90度，中间所夹90度的两个端点与活塞的上死点和下死点相对应，所以该两端点可称为上死端和下死端，上死端和下死端的外侧为气门提前开启和滞后关闭的角度。
所述凹轮转子上的进气凹轮上死端与排气凹轮上死端相重合，进气凹轮下死端和排气凹轮下死端位于重合端的两侧，以实现凹轮转子中的两个凹轮交错一个角度。
所述凸轮和凹轮的型线是按简谐振动的规律设计的。
所述凸轮和凹轮的型线是先按简谐振动的规律设计，然后从中线将型线剖开形成左右两段，左右两段再分别反向旋转一个角度，该角度所对应的弧构成型线的中段。
本发明的积极效果如下：由于凸轮和凹轮带动气门的动作是上下的直线运动，所以确保了与气门上下振动的完美匹配；由于甩掉了气门弹簧，所以大大减轻了对凸轮轴的压力，使其轻松运转，降低了能耗，同时可降低材料的硬度标准，使材料的获取更容易，更便于零部件的加工制造；由于凸轮和凹轮的分段设计中设有一个中段，在中段气门始终开启最大，使进气充分排气彻底，提高了发动机热效率；通过调整弹性片两端的螺母，可改变副挺杆与凹轮接触的紧度，接触得越紧，气门密封就越严实，确保了气门不漏气；用滚轮替代副挺杆将滑动摩擦变成滚动摩擦，使凹轮的运转更加轻松，节约了能耗。
附图说明
图1是本发明结构图
图2是图1中联动架和弹性片侧视图
图3是滚轮主视图
图4是滚轮侧视图
图中，1汽缸盖 2进气腔 3排气腔
4进气门 5排气门 6导向管
7凸轮轴 8凸轮 9凹轮
10主动齿轮 11凹轮转子架 12从动齿轮
13凹轮轴 14锁圈 15套管
16联动架 17弹性片 18螺母
19副挺杆 20滚轮
具体实施方式
如图1所示，所述无气门弹簧配气机构，包括汽缸盖1，汽缸盖1下面设有进气腔2和排气腔3，进气腔2内设有进气门4，排气腔3内设有排气门5，汽缸盖1顶面设有两个导向管6，气门上的挺杆通过导向管6伸出在汽缸盖1的顶面，气门底端的气门盖从气腔底部穿出伸入于气缸内，气缸盖1的上方设有凸轮轴7，凸轮轴7上设有两个凸轮8，凸轮8与气门挺杆顶端的触点接触，另有两个凹轮9，凹轮9和凸轮8的基圆等径，两者的关系是，凸轮凸多少，凹轮则凹多少，其特征在于：两个凸轮8之间设有主动齿轮10；两个导向管6之间设有凹轮转子架11；两个凹轮9之间设有从动齿轮12，三者固接于一体构成凹轮转子，转子中的两个凹轮9交错一个角度，凹轮转子通过凹轮轴13设于凹轮转子架11内，使从动齿轮12与主动齿轮10啮合；气门挺杆的顶端设有锁圈14和套管15，套管15的侧面固接有联动架16，一弹性片17的两端通过螺母18设于联动架16的上面(见图2)，弹性片17的中央固接有副挺杆19，副挺杆19的底端从联动架16的顶面向下穿出再与凹轮9接触，通过螺母18，可调整副挺杆19底端的触点与凹轮9接触的紧度，接触得越紧，气门密封就越严实。
如图3图4所示，所述弹性片17中央固接的副挺杆19，可替换为滚轮20，滚轮20从联动架16的顶面向下穿出再与凹轮9接触，通过螺母18，可调整滚轮20与凹轮9接触的紧度,接触得越紧，气门密封就越严实。这一技术方案将滑动摩擦变成滚动摩擦，使凹轮的运转更加轻松，节约了能耗。
所述联动架16的内侧面与凹轮转子架11的外侧面贴合。这一技术方案确保联动架16不会转动。
所述进气门4和排气门5在闭合时，其挺杆顶端的触点与凸轮之间留有气门间隙。这一技术方案确保在热态下气门不漏气。
所述凸轮8和凹轮9的位置关系为：当凸轮9的凸出部中点朝下时，凹轮8的凹入部中点朝上。
所述凸轮8的凸出部和凹轮9的凹入部所围成的角度大于90度，中间所夹90度的两个端点与活塞的上死点和下死点相对应，所以该两端点可称为上死端和下死端，上死端和下死端的外侧为气门提前开启和滞后关闭的角度。
所述凹轮转子上的进气凹轮上死端与排气凹轮上死端相重合，进气凹轮下死端和排气凹轮下死端位于重合端的两侧，以实现凹轮转子中的两个凹轮9交错一个角度。
所述凸轮8和凹轮9的型线是按简谐振动的规律设计的。
所述凸轮8和凹轮9的型线是先按简谐振动的规律设计，然后从中线将型线剖开形成左右两段，左右两段再分别反向旋转一个角度，该角度所对应的弧构成型线的中段。这一技术方案确保气门在中段始终开启最大，实现充分进气彻底排气，提高了发动机热效率。
本发明的工作过程如下：曲轴通过传动系统带动凸轮轴运转，凸轮轴上的凸轮带动气门向下运动，凸轮轴上的主动齿轮通过从动齿轮带动凹轮转子运转，凹轮转子上的凹轮通过联动架上的副挺杆带动套管向上运动，完成气门的上下振动；通过调整弹性片两端的螺母，可改变副挺杆或滚轮与凹轮接触的紧度，接触得越紧，气门密封就越严实，确保了气门不漏气。

Claims (9)

1.一种无气门弹簧配气机构，包括汽缸盖，汽缸盖下面设有进气腔和排气腔，进气腔内设有进气门，排气腔内设有排气门，汽缸盖顶面设有两个导向管，气门上的挺杆通过导向管伸出在汽缸盖的顶面，气门底端的气门盖从气腔底部穿出伸入于气缸内，气缸盖的上方设有凸轮轴，凸轮轴上设有两个凸轮，凸轮与气门挺杆顶端的触点接触，另有两个凹轮，凹轮和凸轮的基圆等径，两者的关系是，凸轮凸多少，凹轮则凹多少，其特征在于：两个凸轮之间设有主动齿轮；两个导向管之间设有凹轮转子架；两个凹轮之间设有从动齿轮，三者固接于一体构成凹轮转子，转子中的两个凹轮交错一个角度，凹轮转子通过凹轮轴设于凹轮转子架内，使从动齿轮与主动齿轮啮合；气门挺杆的顶端设有锁圈和套管，套管的侧面固接有联动架，一弹性片的两端通过螺母设于联动架的上面，弹性片的中央固接有副挺杆，副挺杆的底端从联动架的顶面向下穿出再与凹轮接触，通过螺母，可调整副挺杆底端的触点与凹轮接触的紧度。
2.根据权利要求1所述的无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述弹性片中央固接的副挺杆，可替换为滚轮，滚轮从联动架的顶面向下穿出再与凹轮接触，通过螺母，可调整滚轮与凹轮接触的紧度。
3.根据权利要求1所述的无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述联动架的内侧面与凹轮转子架的外侧面贴合。
4.根据权利要求1所述的无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述进气门和排气门在闭合时，其挺杆顶端的触点与凸轮之间留有气门间隙。
5.根据权利要求1所述的无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述凸轮和凹轮的位置关系为：当凸轮的凸出部中点朝下时，凹轮的凹入部中点朝上。
6.根据权利要求1所述的无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述凸轮的凸出部和凹轮的凹入部所围成的角度大于90度，中间所夹90度的两个端点与活塞的上死点和下死点相对应，所以该两端点可称为上死端和下死端，上死端和下死端的外侧为气门提前开启和滞后关闭的角度。
7.根据权利要求1和6所述的无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述凹轮转子上的进气凹轮上死端与排气凹轮上死端相重合，进气凹轮下死端和排气凹轮下死端位于重合端的两侧，以实现凹轮转子中的两个凹轮交错一个角度。
8.根据权利要求1所述的无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述凸轮和凹轮的型线是按简谐振动的规律设计的。
9.根据权利要求1所述的无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述凸轮和凹轮的型线是先按简谐振动的规律设计，然后从中线将型线剖开形成左右两段，左右两段再分别反向旋转一个角度，该角度所对应的弧构成型线的中段。
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