CN201013411Y - 顶置式凸轮发动机 - Google Patents

Abstract

本实用新型为一种顶置式凸轮发动机，针对现有单凸轮发动机的凸轮工作负荷大、进气阀及排气阀开启与闭合时难于达到配气相位要求的问题进行研究改进。其包括气缸体、气缸头及曲轴箱，曲轴通过连杆装置连接活塞，其特征在于在气缸头的部位垂直安装相互平行的进气阀及排气阀；在进气阀及排气阀之间安装排气凸轮轴及排气凸轮，气缸头上端连接支架体，于支架体上安装进气凸轮轴及进气凸轮，排气凸轮及进气凸轮的凸轮面分别通过一摇臂来控制排气阀及进气阀的开或闭，排气凸轮轴通过传动装置与曲轴连接，进气凸轮轴通过传动装置与排气凸轮轴连接。本实用新型中凸轮的工作负荷小，进气阀及排气阀开启与闭合时容易达到合理的配气相位。

Description

顶置式凸轮发动机

(一)技术领域

本实用新型涉及凸轮式汽油发动机，尤其涉及凸轮置于发动机顶部的凸轮式汽油发动机。

(二)背景技术

现有的顶置式凸轮发动机，其包括一气缸体，气缸体的下部连接曲轴箱，在曲轴箱及气缸体内，曲轴通过连杆装置连接活塞；在气缸体的上部连接有一体的气缸头，气缸头的底面与活塞之间的空间为燃烧室，在燃烧室的上方于气缸头的部位装置进气阀、排气阀及其两者开启与闭合的阀动控制装置。该阀动控制装置为一凸轮控制装置，凸轮轴及凸轮安装于气缸头部位，由曲轴通过传动装置带动凸轮转动，凸轮与一摇臂的一端接触，摇臂的另一端与进气阀或排气阀的气门控制杆连接，控制进气阀或排气阀的开启或闭合。上述凸轮控制装置安装于气缸头的部位，由此称为顶置式凸轮发动机。

专利号为5706769的美国专利，公开了一种单凸轮结构的顶置式凸轮发动机，其共用一只安装于气缸头的单体凸轮来控制进气阀及排气阀门的开启与闭合，单体凸轮的轴线与气缸的轴线垂直相交；进气阀及排气阀的中心线相互平行，对称及垂直分布于单体凸轮的轴线两边；由单体凸轮通过环抱的两摇臂实现其凸轮面分别对进气阀及排气阀的开启与闭合的控制。这种单体凸轮结构的顶置式凸轮发动机，使得发动机有较小的头部，也可以减低一些制造成本。但是，单凸轮结构的凸轮发动机要用一只凸轮来分别控制进气阀及排气阀的开启与闭合，单体凸轮的工作负荷大，使用寿命短；同时，用一只凸轮来分别控制进气阀及排气阀的开启与闭合，难于达到进气阀及排气阀之间开启与闭合的合理配气相位，开启与闭合难于精确准时的配合。

(三)发明内容

针对单凸轮结构的凸轮发动机的单凸轮工作负荷大以及难于满足进气阀及排气阀开启与闭合的合理配气相位要求的问题，本申请人进行研究改进，提供另一种顶置式凸轮发动机，其凸轮的工作负荷小，易于达到进气阀及排气阀开启与闭合时的合理配气相位，而且发动机的头部也有较小的横向尺寸。

本实用新型的技术方案如下：

顶置式凸轮发动机，其包括一气缸体，气缸体连接曲轴箱，在曲轴箱及气缸体内，曲轴通过连杆装置连接活塞；在气缸体的上部连接有一体的气缸头，在气缸体中燃烧室的上方于气缸头的部位分别垂直安装中心线相互平行的进气阀及排气阀；在气缸头于进气阀及排气阀之间安装与曲轴平行的第一凸轮轴，第一凸轮轴的轴线与气缸体的中轴线垂直相交，气缸头上端连接支架体，于支架体上安装与曲轴平行的第二凸轮轴，所述两凸轮轴上分别安装第一凸轮及第二凸轮；第一凸轮及第二凸轮的凸轮面分别与两摇臂的一端接触，两摇臂的另一端分别与进气阀或排气阀的气门控制杆接触；第一凸轮轴通过传动装置与曲轴连接，第二凸轮轴通过传动装置与第一凸轮轴连接。可以是第一凸轮轴通过皮带轮传动装置与曲轴连接，第二凸轮轴通过链轮传动装置与第一凸轮轴连接。所述链轮传动装置中，传动链条的张紧装置为一片簧，片簧的一端紧固连接于所述气缸头上端的支架体上，片簧的另一端弹性的弓张于传动链条上。

本顶置式凸轮发动机中，进气阀及排气阀的开闭分别由进气凸轮及排气凸轮通过摇臂来控制，即由双凸轮来控制，有效减小控制凸轮的工作负荷，提高控制凸轮的工作寿命。其次，由双凸轮分别控制进气阀及排气阀的开闭，易于调节与达到进气阀及排气阀开启及闭合时合理的配气相位。进气阀及排气阀彼此平行以及垂直安装于气缸头的部位，将排气凸轮轴及排气凸轮安装于进气阀及排气阀之间，进气凸轮轴及进气凸轮安装于气缸头上部的支架体上，如此有效减小了气缸头的横向尺寸。

(四)附图说明

图1是本实用新型结构的剖视图，沿图2的A-A方向剖视；

图2是图1中B-B方向的剖视图；

图3是图1中C-C方向的剖视图；

(五)具体实施方式

见图1，本实用新型包括一气缸体1，气缸体1的下部连接曲轴箱，在曲轴箱及气缸体1内，曲轴3通过连杆装置连接活塞5；气缸体1包括气缸体外壁1-1以及与其铸成一体的气缸套1-5，轴瓦1-3压合在气缸体外壁1-1上，气缸体1的斜面1-4与油底座2的斜面2-2结合，形成曲轴箱，且用螺钉15连接；在气缸体1的上部连接有与之一体的气缸头1-2；

曲轴3的两段轴径3-1和3-2分别支撑于气缸体1的轴瓦1-3和油底座2的轴瓦2-1；飞轮16以常规的方式固定在曲轴3的一端；

活塞5与连杆4的一端通过活塞销6连接，活塞5可以在活塞销6上转动；连杆另一端与曲轴的曲柄3-3连接，连杆的该端可以沿着曲柄3-3旋转；活塞5可以在气缸套1-5中做往复运动；燃烧室16被定义为活塞5与气缸头1-2底面之间的部分。

如图2所示，在气缸体外壁1-1上分布着大量的散热片。如图3及1所示，进气阀7与进气阀座圈9接触连接，控制进气道的开启及关闭，进气道从进气阀座圈9开始延伸到气缸头的一个侧面17，侧面17与化油器的隔热板22连接，隔热板22与化油器20连接，化油器20与空气滤清器21连接，构成燃油混合气的形成和供给系统；排气阀8与排气阀座圈10接触连接，控制排气道的开启及关闭，排气道从排气阀座圈10开始延伸到气缸头的另一个侧面18，侧面18与消音器19连接，构成燃烧废气的排除和关闭系统。进气阀7及排气阀8分别垂直安装于气缸体中燃烧室16上方的气缸头1-2的部位，两者的中心线相互平行，并分布在气缸中心线的两侧，进气阀7的气门控制杆沿着进气阀导套23上下往复运动，排气阀8的气门控制杆沿着排气阀导套24上下往复运动，进气阀7的气门控制杆及排气阀8的气门控制杆的上部分别安装气门弹簧25及弹簧座圈26。气门弹簧25的一端安装在气缸头1-2上，另一端与弹簧座圈26嵌合连接，弹簧座圈26坐落在气门控制杆的卡槽中，气门弹簧25使弹簧座圈26偏离关闭方向。见图1，火花塞27的螺纹口安装在燃烧室16上方的气缸体上，位于进气阀7及排气阀8的一侧。

如图1所示，排气凸轮轴28作为第一凸轮轴，安装在气缸头1-2上进气阀及排气阀之间的部位，排气凸轮轴28的轴线与曲轴3的轴线平行，并与气缸中轴线垂直相交。排气凸轮轴28上安装排气凸轮组合29，从动皮带轮29-1、作为第一凸轮的排气凸轮29-2、主动链轮29-3共同紧固装置于一个轴套上，构成排气凸轮组合29，所述轴套套合安装于排气凸轮轴28上，所述排气凸轮组合29可以通过轴套绕排气凸轮轴28旋转，排气凸轮轴28固定不动。

排气凸轮组合29由不同种材料构成，从动皮带轮29-1采用酚醛塑料制作，排气凸轮29-2为金属材质，主动链轮29-3也为金属材质。

如图1所示，排气凸轮轴28通过皮带轮传动装置与曲轴3连接，皮带轮传动装置同时作为调速装置，其由正时皮带30、皮带主动轮31及皮带从动轮29-1连接构成。皮带主动轮31与曲轴过盈配合，曲轴带动皮带主动轮31旋转，通过正时皮带30带动排气凸轮组合29旋转，排气凸轮组合29的转速是曲轴3转速的1/2，旋转方向相同。

如图1所示，气缸头1-2的上端连接支架体32，作为第二凸轮轴的进气凸轮轴33安装在支架体32上，进气凸轮轴33的轴线分别平行于曲轴3及排气凸轮轴28的轴线，见图2，进气凸轮轴33的轴线偏离气缸体的中心轴线。见图1，进气凸轮轴33上安装进气凸轮组合34，进气凸轮组合34包括进气凸轮34-1及从动链轮34-2。主动链轮29-3通过链条35连接从动链轮34-2，从动链轮34-2与主动链轮29-3的转速比为1∶1，进气凸轮轴33通过该链轮传动装置与排气凸轮轴28连接，上述进气凸轮组合34可以在进气凸轮轴33上旋转。

如图3及图2所示，进气阀摇臂11及排气阀摇臂12分别通过进气阀摇臂轴35和排气阀摇臂轴36安装在气缸头1-2的枢纽上，分布在排气凸轮轴28的两侧，进气阀摇臂11和排气阀摇臂12分别可以在进气阀摇臂轴35和排气阀摇臂轴36上转动。

如图2及图3所示，进气阀摇臂11及排气阀摇臂12各有两个曲柄臂，两个曲柄臂的一个端部分别安装气阀调节螺钉13及其锁紧螺母14，调节螺钉13下端部的圆弧面分别与进气阀7及排气阀8的气门控制杆的上端部接触；排气阀摇臂12的另一个曲柄臂端部的弧面与排气凸轮29-2的凸轮面接触；进气阀摇臂11的另一个曲柄臂端部的弧面与进气凸轮34-1的凸轮面接触。进气凸轮34-1及排气凸轮29-2的旋转，分别通过曲柄臂带动进气阀摇臂11及排气阀摇臂12的随动，从而分别通过其上的调节螺钉13来控制进气阀7及排气阀8的开启或关闭。

如图2所示，所述链轮传动装置中，传动链条35的张紧装置为一片簧36，片簧36的一端紧固连接于所述气缸头上端的支架体32上，片簧36的另一端是弓形，弹性的弓张于传动链条35上。

上述为本实用新型的最佳实施方式。本实用新型可应用于风冷单缸体发动机，当然对于风冷多缸体及水冷单缸体及多缸体的发动机，也同样可以使用。另外，上述实施方案中，气缸头与气缸体是整体成型的，但它们也可以是独立成型的。

作为另外的实施例，本实用新型也适用于将进气凸轮轴和进气凸轮安装在气缸头1-2上，排气凸轮轴和排气凸轮安装在支架体32上。

本实用新型适用于割草机用发动机，也适用于其他有关用途发动机。

Claims (5)

1.顶置式凸轮发动机，其包括一气缸体，气缸体连接曲轴箱，在曲轴箱及气缸体内，曲轴通过连杆装置连接活塞；在气缸体的上部连接有一体的气缸头，其特征在于：在气缸体中燃烧室的上方于气缸头的部位分别垂直安装中心线相互平行的进气阀及排气阀；在气缸头于进气阀及排气阀之间安装与曲轴平行的第一凸轮轴，第一凸轮轴的轴线与气缸体的中轴线垂直相交，气缸头上端连接支架体，于支架体上安装与曲轴平行的第二凸轮轴，所述两凸轮轴上分别安装第一凸轮及第二凸轮；第一凸轮及第二凸轮的凸轮面分别与两摇臂的一端接触，两摇臂的另一端分别与进气阀或排气阀的气门控制杆接触；第一凸轮轴通过传动装置与曲轴连接，第二凸轮轴通过传动装置与第一凸轮轴连接。

2.按权利要求1所述的顶置式凸轮发动机，其特征在于所述第一凸轮轴及第一凸轮为排气凸轮轴及排气凸轮，第二凸轮轴及第二凸轮为进气凸轮轴及进气凸轮。

3.按权利要求1或2所述的顶置式凸轮发动机，其特征在于所述第一凸轮轴通过皮带轮传动装置与曲轴连接，第二凸轮轴通过链轮传动装置与第一凸轮轴连接。

4.按权利要求3所述的顶置式凸轮发动机，其特征在于所述链轮传动装置中，传动链条的张紧装置为一片簧，片簧的一端紧固连接于所述气缸头上端的支架体上，片簧的另一端弹性的弓张于传动链条上。

5.按权利要求1或2所述的顶置式凸轮发动机，其特征在于所述第一凸轮具有金属材质的凸轮面。

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