CN114017154A - 槽式凸轮无气门弹簧配气机构 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其包括槽式凸轮、连接器和气门，槽式凸轮的两侧面分别开有一环形槽，环形槽包括一个圆周部和一个凸出部，凸出部所对应的圆心角大于90度；环形槽的断面为半圆形；槽式凸轮设于凸轮轴上，凸轮轴的转速是曲轴之半；连接器的上方是一个U形架，U形架的两边开有螺孔，槽式凸轮插设在U形架内，一滚珠通过螺孔设于环形槽上，再通过螺母将滚珠密封于螺孔内；连接器的下方是一个圆筒，圆筒的底端设有下封口，气门的顶端固接一π型帽，π型帽通过下封口关在圆筒内，π型帽的高度小于圆筒的深度，π型帽的外围设有压力弹簧，气门从下封口穿出后设于气门导管内。本发明符合原理，高效节能，低磨耐用，简单易行。
Description
技术领域
本发明是一种四冲程发动机上的配气机构，特别是一种槽式凸轮无气门弹簧配气机构。
背景技术
现行配气机构包括气门弹簧和凸轮，气门弹簧很重要，但它却是能耗大户，配气机构的能耗90％以上都消耗在它身上了；另外，气门弹簧压在凸轮上约300～500N的压力，使曲轴不堪重负，加剧了对凸轮磨损，缩短了发动机寿命。发动机的能耗包括散热、内耗和对外做功，要节能，就得减少散热，减少内耗，现行的节能措施大都落实在减少散热上，如果继续在减少散热上着力，效果不会很明显，所以就得在减少内耗上做文章，其中改造配气机构是最好的办法。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有配气机构能耗大磨损大寿命短以及现行节能措施不明显的缺陷，发明一种结构简单高效节能的槽式凸轮无气门弹簧配气机构。
本发明的目的是按如下的方式实现：本发明包括槽式凸轮、连接器和气门，槽式凸轮通过连接器带动气门；
槽式凸轮的两侧面分别开有一环形槽，环形槽包括一个圆周部和一个凸出部，凸出部简称凸部，凸部的高度即为气门升程，凸部所对应的圆心角大于90度；环形槽的断面为半圆形；
槽式凸轮有两个，一个是进气槽式凸轮，另一个是排气槽式凸轮，两个槽式凸轮设于凸轮轴上，两凸轮之距与两气门导管之距持平，凸轮轴的转速是曲轴之半；
连接器的上方是一个U形架，U形架内侧的宽度与槽式凸轮的厚度持平，U形架的两边开有螺孔，螺孔的直径与环形槽的宽度持平，槽式凸轮插设在U形架内，一滚珠通过螺孔设于环形槽上，再通过螺母将滚珠密封于螺孔内；连接器的下方是一个圆筒，圆筒的底端设有下封口，气门的顶端固接一π型帽，π型帽通过下封口关在圆筒内，π型帽的高度小于圆筒的深度，使π型帽在圆筒内有一微小的活动间隙，π型帽的外围设有压力弹簧，气门从下封口穿出后设于气门导管内。
所述环形槽的凸部型线按简谐振动的规律来设计。
所述环形槽的凸部所对应的圆心角为120-130度。
所述两个槽式凸轮在组装时，从侧面看，两个环形槽的凸部有若干角度的重叠。
所述两个环形槽的凸部重叠角度为14-18度。
所述气门处于闭态时，π型帽的顶端与圆筒的顶端之间有微小间隙，π型帽的底端与下封口之间也有微小间隙，两微小间隙之和等于活动间隙，这时压力弹簧将全力压在下封口上。
所述槽式凸轮的直径，在升程不变的情况下可以做得大一点，这样就可以将环形槽的凸部分为三段，前段和末段按简谐振动来设计，中段按圆弧来设计，在圆弧段气门始终开启最大，实现进气充分，排气彻底。
所述环形槽的断面为矩形，螺母的端部为圆柱，圆柱的直径与环形槽的宽度持平，螺母从U形架两边的螺孔拧入使圆柱落在环形槽上。
本发明的积极效果如下：
从受力情况上看，现行配气机构在气门弹簧的作用下使凸轮轴承受很大的压力，力的大小约为300-500N，导致曲轴不堪重负。本发明也有压力，该压力由压力弹簧提供，这个压力很重要，因为在进排气时，特别是在进气时，气缸内会有约0.1-0.3大气压的负压，负压会引起气缸漏气，有了这个压力，就可以确保气缸负压时不漏气，该压力可通过气门底盖的底面积来计算，若底面积是10cm2，则该压力约为30N，这30N的压力只是气门弹簧压力300～500N的十分之一，所以磨损小，延长了凸轮的寿命，使发动机更耐用。
从能耗情况上看，现行配气机构的能耗约占发动机总能耗的2％，对外做功约占16％，配气机构90％以上的能耗都被气门弹簧和摩擦吃掉了，而本发明没有气门弹簧能耗，摩擦能耗大为减少，所以这90％以上的能耗基本上都转移到对外做功，使对外做功由16％增加到约18％，增加近两个百分点，这是一个高效的节能效果。
附图说明
图1是本发明结构图
图2是图1中槽式凸轮侧视图
图3是槽式凸轮断面图
图中：1 槽式凸轮 2 连接器 3 气门
4环形槽 5 凸轮轴 6 气门导管
7 U形架 8 滚珠 9 螺母
10圆筒 11 下封口 12 π型帽
13活动间隙 14 压力弹簧
具体实施方式
如图1图2图3所示，本发明包括槽式凸轮1、连接器2和气门3，槽式凸轮1通过连接器2带动气门3；
槽式凸轮1的两侧面分别开有一环形槽4，环形槽4包括一个圆周部和一个凸出部，凸出部简称凸部，凸部是带动气门3的关键部位，凸部的高度即为气门升程，凸部所对应的圆心角大于90度，这样才能确保气门3的运行相对于活塞有一个提前开启和滞后关闭的区间；环形槽4的断面为半圆形；
槽式凸轮1有两个，一个是进气槽式凸轮，另一个是排气槽式凸轮，两个槽式凸轮1设于凸轮轴5上，两凸轮之距与两气门导管6之距持平，凸轮轴5的转速是曲轴之半；
连接器2的上方是一个U形架7，U形架7内侧的宽度与槽式凸轮1的厚度持平，U形架7的两边开有螺孔，螺孔的直径与环形槽4的宽度持平，槽式凸轮1插设在U形架7内，一滚珠8通过螺孔设于环形槽4上，再通过螺母9将滚珠8密封于螺孔内；连接器2的下方是一个圆筒10，圆筒10的底端设有下封口11，气门3的顶端固接一π型帽12，π型帽12通过下封口11关在圆筒10内，π型帽12的高度小于圆筒10的深度，使π型帽12在圆筒10内有一微小的活动间隙13，活动间隙13确保气门3与圆筒10为柔性连接，π型帽12的外围设有压力弹簧14，气门3从下封口11穿出后设于气门导管6内，因为π型帽12只是关在圆筒10内，所以不妨碍气门3自转。
所述环形槽4的凸部型线按简谐振动的规律来设计。
所述环形槽1的凸部所对应的圆心角为120-130度。
所述两个槽式凸轮1在组装时，从侧面看，两个环形槽4的凸部有若干角度的重叠，在重叠部位，进气门和排气门将同时处于开的状态。
所述两个环形槽4的凸部重叠角度为14-18度。
所述气门3处于闭态时，π型帽12的顶端与圆筒10的顶端之间有微小间隙，π型帽12的底端与下封口11之间也有微小间隙，两微小间隙之和等于活动间隙13，这时压力弹簧14将全力压在下封口11上，其压力可确保气缸出现负压时不漏气。
所述槽式凸轮1的直径，在升程不变的情况下可以做得大一点，这样就可以将环形槽4的凸部分为三段，前段和末段按简谐振动来设计，中段按圆弧来设计，在圆弧段气门始终开启最大，实现进气充分，排气彻底，这将有效提高发动机的热效率。
所述环形槽4的断面为矩形，螺母9的端部为圆柱，圆柱的直径与环形槽4的宽度持平，螺母9从U形架7两边的螺孔拧入后圆柱恰好落在环形槽4上。本技术方案中的圆柱可替代滚珠8。
本发明的工作过程如下：凸轮轴由曲轴带动，凸轮轴通过槽式凸轮带动连接器，当槽式凸轮转到环形槽的凸部位置时，连接器通过圆筒的顶部向下压着π型帽将气门打开，当气门开启最大后，连接器将向上运动使下封口向上顶着π型帽将气门关闭，当槽式凸轮转到环形槽的圆周部位时，压力弹簧向上压着π型帽使气门紧闭，确保气缸不漏气。
本发明是独门绝技，符合原理，高效节能，低磨耐用，简单易行。
Claims (8)
1.本发明是一种槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其特征在于：
本发明包括槽式凸轮、连接器和气门，槽式凸轮通过连接器带动气门；
槽式凸轮的两侧面分别开有一环形槽，环形槽包括一个圆周部和一个凸出部，凸出部简称凸部，凸部的高度即为气门升程，凸部所对应的圆心角大于90度；环形槽的断面为半圆形；
槽式凸轮有两个，一个是进气槽式凸轮，另一个是排气槽式凸轮，两个槽式凸轮设于凸轮轴上，两凸轮之距与两气门导管之距持平，凸轮轴的转速是曲轴之半；
连接器的上方是一个U形架，U形架内侧的宽度与槽式凸轮的厚度持平，U形架的两边开有螺孔，螺孔的直径与环形槽的宽度持平，槽式凸轮插设在U形架内，一滚珠通过螺孔设于环形槽上，再通过螺母将滚珠密封于螺孔内；连接器的下方是一个圆筒，圆筒的底端设有下封口，气门的顶端固接一π型帽，π型帽通过下封口关在圆筒内，π型帽的高度小于圆筒的深度，使π型帽在圆筒内有一微小的活动间隙，π型帽的外围设有压力弹簧，气门从下封口穿出后设于气门导管内。
2.根据权利要求1所述的槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述环形槽的凸部型线按简谐振动的规律来设计。
3.根据权利要求1所述的槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述环形槽的凸部所对应的圆心角为120-130度。
4.根据权利要求1所述的槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述两个槽式凸轮在组装时，从侧面看，两个环形槽的凸部有若干角度的重叠。
5.根据权利要求4所述的槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述两个环形槽的凸部重叠角度为14-18度。
6.根据权利要求1所述的槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述气门处于闭态时，π型帽的顶端与圆筒的顶端之间有微小间隙，π型帽的底端与下封口之间也有微小间隙，两微小间隙之和等于活动间隙，这时压力弹簧将全力压在下封口上。
7.根据权利要求1所述的槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述槽式凸轮的直径，在升程不变的情况下可以做得大一点，这样就可以将环形槽的凸部分为三段，前段和末段按简谐振动来设计，中段按圆弧来设计，在圆弧段气门始终开启最大，实现进气充分，排气彻底。
8.根据权利要求1所述的槽式凸轮无气门弹簧配气机构，其特征在于：所述环形槽的断面为矩形，螺母的端部为圆柱，圆柱的直径与环形槽的宽度持平，螺母从U形架两边的螺孔拧入使圆柱落在环形槽上。
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