CN1227446C - 发动机气阀控制机构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种消耗能量较少也就是更省油的发动机气阀控制机构。这种机构借助独特设计的凸轮、摇杆以及在摇杆与气门挡之间起配合作用的配合机构，在开启气门挡时没有弹簧阻力，不消耗发动机本身的能量，从而达到省油和提高功率输出的目的。

Description

发动机气阀控制机构
技术领域
本发明涉及发动机气阀，具体地涉及发动机气阀控制机构。
背景技术
传统的发动机气阀控制机构如图10和11所示，它主要包括凸轮200，摇杆300，气门挡400和气阀弹簧500。摇杆300的一端与凸轮200啮合，另一端压在气门挡400上。弹簧500的一端压在相对于气缸壁600固定不动的支撑物700上，另一端顶着装在气门挡400端部的凸缘800。当凸轮200从图10所示的位置沿顺时针方向开始转动时，将摇杆300的左端向上推，摇杆300摆动，另一端就向下压气门挡400，于是，气门挡400克服气阀弹簧500的阻力向下运动，将气门打开，允许进气或排气。当凸轮转到如图11所示位置时，摇杆300的左端下降，右端上升，于是，在气阀弹簧500的作用下，气门挡400也上升，将气门关闭，停止进气或排气。随着凸轮的继续转动，上述过程被重复。
上述传统设计要求气阀弹簧的弹性必须很大，否则，当转速很快时，就会出现因弹簧弹性太弱而不能及时关闭气门的问题。然而，采用弹性强的弹簧，摇杆下压气门挡时就会遇到较大的阻力，相应地凸轮推动摇杆时也会遇到较大的阻力，为了克服这部分阻力，发动机就会消耗较多的能量。
发明目的
本发明的目的就是针对这种问题，提供一种消耗能量较少也就是更省油的发动机气阀控制机构。这种机构借助独特设计的凸轮、摇杆以及在摇杆与气门挡之间起配合作用的配合机构，在开启气门挡时没有弹簧阻力，不消耗发动机本身的能量，从而达到省油和提高功率输出的目的。
发明概述
根据本发明的一种发动机气阀控制机构，其包括凸轮、摇杆和在摇杆与气门挡之间起配合作用的配合机构，其中，凸轮成形在曲轴上，形状接近椭圆形，摇杆可以绕一根穿过它的中部的轴线摆动，它的一侧有构成V字形的两个臂，这两个臂与凸轮接合，它的另一侧只有一个臂，在这个臂的端部形成有第一、第二和第三配合部，配合机构从下向上依次包括底板、螺旋弹簧、下配合件、第一连接件、上配合件、第二连接件，螺旋弹簧被压在下配合件和底板之间，并且弹簧常数较小，气门挡的上端穿过底板中央的孔和螺旋弹簧的内径装配在下配合件上，下配合件和上配合件通过第一连接件装配在一起，上配合件可以相对于第一连接件滑动，并且，上配合件通过第二连接件与底板装配在一起，在每一个循环的初始位置，凸轮与摇杆双臂侧的其中一个臂接合，摇杆的第一配合部与上配合件配合在一起，摇杆的第二配合部与下配合件配合在一起，随着凸轮的转动摇杆摆动，第二配合部会向下压下配合件，并因此推动气门挡将气门打开，而且，第三配合部会变动到与上配合件接合，随着凸轮的继续转动，摇杆双臂侧的另一个臂会与凸轮接合，摇杆因此反方向摆动，第三配合部会向上顶上配合件，从而将气门关闭，最后，第一配合部变动回又与上配合件配合。
附图说明
下面参照附图结合优选实施例对本发明作进一步的说明，其中：
图1是本发明的发动机气阀控制机构的配合机构的俯视示意图；
图2是本发明的发动机气阀控制机构的配合机构的仰视示意图；
图3是本发明的发动机气阀控制机构在气门准备打开时的剖视状态示意图，其沿图1中的A-A线剖开；
图4是本发明的发动机气阀控制机构在气门刚打开的剖视状态示意图，其沿图1中的A-A线剖开；
图5是本发明的发动机气阀控制机构在气门完全打开时的剖视状态示意图，其沿图1中的A-A线剖开；
图6是本发明的发动机气阀控制机构在气门开始关闭时的剖视状态示意图，其沿图1中的A-A线剖开；
图7是本发明的发动机气阀控制机构在气门完全关闭时的剖视状态示意图，其沿图1中的A-A线剖开；  .
图8是双臂摇杆的另一种实施方式；
图9是沿图1中B-B线的本发明的发动机气阀控制机构的一个剖视图，其中，省略摇杆和凸轮；
图10是传统气阀控制机构处于关闭位置的状态图；
图11是传统气阀控制机构处于打开位置的状态图。
具体实施方式
如图所示，本发明的发动机气阀控制机构主要包括：凸轮10、双臂摇杆20和在双臂摇杆与气门挡之间起配合作用的配合机构100。其中，凸轮10成形在曲轴上，形状接近椭圆形。摇杆20装在一根轴26上，其一端形成有两个臂21和22，两个臂的端部圆滑，与凸轮接合。摇杆20的另一端呈特殊形状，形成有第一配合部23、第二配合部24和第三配合部25。配合机构100的结构呈框架式，从下向上依次包括底板90、螺旋弹簧40、下配合件110、第一连接件95，95、上配合件120、第二连接件98，98。作为一个具体的实施例，下配合件110包括中间支承座50、下滚子座60、下滚子65，上配合件120包括上滚子座70、上滚子75和顶板80，第一连接件是纵截面为梯形的销子95、95，第二连接件是螺栓98、98。其中，底板90由金属薄板，例如钢板制成，大体呈圆形，中央开有一个孔97，并且，沿一条直径方向从周边上对称地伸出两个凸缘99。在凸缘99上开有两个用于穿过螺栓的孔。中间支承座50的主体呈圆柱形，其下表面有一个围绕中心轴线凸出的圆柱形凸起51，该凸起51伸入弹簧40的内径中。中间支承座50的主体部分在靠近凸轮10一侧被切去一部分，形成一个斜面56，以便于摇杆20的运动。另外，围绕中间支承座50的中心轴线形成有一个阶梯孔52。在中间支承座50的上表面上座落着长条形的下滚子座60，下滚子座60的下表面中部向下形成凸起61，该凸起61的纵向两边呈圆周形状，与中间支承座50的阶梯孔52的上部大孔相配合，并且，该凸起61的下表面压住气门挡的上端。另外，在下滚子座60的上表面上形成有一个长方形的凹坑62，用来容纳下滚子65。在凹坑62底部垫有一块钢片64。上滚子座70亦呈长条形，在其上表面上也形成一个长方形的凹坑72，用来容纳上滚子75，并且上滚子座70的下部切出一个槽73，使上滚子露出以与摇杆配合。靠近中间支承座50的外周部，设置有其中心轴线与中间支承座的中心轴线平行并对称的两个阶梯孔53、54，在下滚子座60的纵向端部设置有中心轴线与通孔53、54同轴的两个通孔63、66，另外，在上滚子座70的纵向部端也设置有中心轴线与通孔53、54同轴的两个通孔76、77，其中，下滚子座60的通孔63、66与中间支承座的阶梯孔53、54的较小孔的直径相同，上滚子座70的通孔76、77则比下滚子座60的通孔63、66直径小。中间支承座50、下滚子座60和上滚子座70之间用纵截面为阶梯形的销子95、95装配起来，在上、下滚子之间形成一个空间85。装配起来之后，销子的上端露出。顶板80也由金属薄板，例如钢板制成，大体呈长方形。它通过其上的两个孔81、82盖在上滚子座70的上表面上，两个孔81、82的中心连线位于顶板上表面的对角线上。并且，在与上述对角线不同的顶板上表面的另一对角线两端有两个螺栓孔83、84。顶板80和底板90通过穿过它们的两个螺栓98、98连接起来。另外，螺栓的中段与中间支承座侧壁上的圆弧形凹槽配合，对中间支承座起固定作用。气门档30的上端穿过底板90的孔97、螺旋弹簧40的内径，借助一个分成两半的、外侧面呈锥形的配合件31装配在中间支承座50的阶梯孔52的小直径孔中。
需要说明的是，当将装配好的本发明的发动机气阀控制机构安装到发动机上时，底板90相对于发动机气缸壁150是自由的，也就是说，底板90可以相对于气缸壁150不受限制的运动，这一点与先有技术结构中支撑物700相对于气缸壁600固定不动是有很大区别的。
下面，描述本发明的气阀控制机构的动作过程。在图3所示的初始位置，摇杆的第一配合部23与上滚子75配合在一起，第二配合部24与下滚子65配合在一起。随着凸轮10沿顺时针方向图4所示的位置转动，摇杆20的臂21被向上推，于是，摇杆的另一端就下降并同时向右运动，摇杆的第二配合部24向下压下滚子65并向下压气门挡30，从而将气门打开，与此同时，由于摇杆20的向右运动，摇杆的第一配合部23就如图4所示向右越过上滚子75，形成由第三配合部25与上滚子75配合。当凸轮继续转动到图5所示的位置，气门打开到最大。根据前面所述，由于底板90相对于发动机气缸壁150是自由的，因此，开启气门挡时，没有弹簧阻力，发动机本身消耗的能量可减少，燃油就可节省。接下来，当凸轮进一步转动到图6所示的位置，凸轮会向下压摇杆的臂22，于是，摇杆的另一端就会上升并同时向左运动，从而摇杆的第三配合部25对上滚子75产生一个向上提升的作用力，这个作用力通过顶板80、螺栓98、底板90、螺旋弹簧40和中间支承座50向上提气门挡30，使气门挡向关闭的方向运动。在气门挡将气门关闭后，随着凸轮继续转动，摇杆20的第三配合部25会将弹簧40压缩，从而对气门挡30产生更大的作用力，将气门可靠地关闭。而且与此同时，由于摇杆20的向左运动，如图7所示，上滚子75会滑动到摇杆的第一配合部23上，确保气门挡处于关闭的位置。随着凸轮的连续转动，上述过程被重复。
根据本发明的机构，除了节省燃油的优点外，还有下述优点：由于不会受到很大力，凸轮和摇杆可以做得更小巧，缩小体积，减轻重量；还有，由于阻力小，气阀可打开的比传统设计更深，有利于在高速运行时进气更多。
此外，由于本发明的凸轮和摇杆的独特设计，气门可在0°-40°曲轴转角内就快速完全张开，在40°-140°之间保持全开，在140°-180°内就快速完全关闭，也就是说，延长了气门打开的时间。这也可以使进气更多并更快，从而，增加高速运行时发动机的输出，增强扭力，提高效率。
如图8所示，还可以在摇杆两个臂的端部设置滚轮29、29，以使凸轮和摇杆之间的配合更加顺畅。
以上只是结合附图说明了本发明的一种较佳实施例，本领域技术人员可以在所附权利要求范围内，根据本发明的技术构思，对本发明作出种种变化和修改。

Claims (3)

1.一种发动机气阀控制机构，其包括凸轮(10)、摇杆(20)和在摇杆(20)与气门挡(30)之间起配合作用的配合机构(100)，其中，凸轮(10)成形在曲轴上，形状接近椭圆形，摇杆(20)可以绕一根穿过它的中部的轴线摆动，它的一侧有构成V字形的两个臂(21，22)，这两个臂与凸轮(10)接合，它的另一侧只有一个臂(28)，在这个臂的端部形成有第一配合部(23)、第二配合部(24)和第三配合部(25)，配合机构(100)从下向上依次包括底板(90)、螺旋弹簧(40)、下配合件(110)、第一连接件(95，95)、上配合件(120)、第二连接件(98，98)，其中，底板(90)相对于发动机气缸壁(150)是自由的，螺旋弹簧(40)被压在下配合件(110)和底板(90)之间，并且弹簧常数较小，气门挡(30)的上端穿过底板中央的孔(97)和螺旋弹簧(40)的内径装配在下配合件(110)上，下配合件(110)和上配合件(120)通过第一连接件(95，95)装配在一起，上配合件(120)可以相对于第一连接件(95，95)滑动，并且，上配合件(120)通过第二连接件(98，98)与底板(90)装配在一起，在每一个循环的初始位置，凸轮(10)与摇杆(20)双臂侧的其中一个臂(21)接合，摇杆的第一配合部(23)与上配合件(120)配合在一起，摇杆的第二配合部(24)与下配合件(110)配合在一起，随着凸轮(10)的转动，摇杆(20)摆动，第二配合部(24)会向下压下配合件(110)，并进而带动整个配合机构(100)向下移动，从而推动气门挡将气门打开，而且，摇杆第三配合部(25)会变动到与上配合件(120)接合，随着凸轮的继续转动，摇杆(20)双臂侧的另一个臂(22)会与凸轮接合，摇杆因此反方向摆动，摇杆第三配合部(25)会向上顶上配合件(120)，从而将气门关闭，而且，摇杆第一配合部(23)变动到又与上配合件(120)配合。
2.如权利要求1所述的发动机气阀控制机构，其中，下配合件(110)包括中间支承座(50)、下滚子座(60)、下滚子(65)，围绕中间支承座(50)的中心轴线形成有一个用来装配气门挡端部的孔(52)，下滚子座(60)座落在中间支承座(50)的上面，其上装有所述下滚子(65)，下滚子(65)与摇杆的第二配合部(24)配合，上配合件(120)包括上滚子座(70)、上滚子(75)和顶板(80)，上滚子座(70)装有所述上滚子(75)，上滚子(75)在上滚子座(70)的底部露出以与摇杆的第一或第三配合部(23或25)配合，顶板(80)盖在上滚子座(70)上，第一连接件是纵截面为梯形的销子(95，95)，它穿过在中间支承座(50)、下滚子座(60)、上滚子座(70)和顶板(80)上的孔，将它们装配在一起，第二连接件是螺栓(98，98)，它穿过顶板(80)和底板(90)上的螺栓孔将它们装配在一起。
3.如权利要求1或2所述的发动机气阀控制机构，其中，在摇杆(20)的构成V字型的两个臂(21，22)的端部装上滚轮(29，29)。
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