CN204212827U - 发动机气门运动转换装置 - Google Patents

Abstract

一种发动机气门运动转换装置，包括凸轮轴、滚轮、滚轮轴和滚轮轴箱体，凸轮轴上设置两个以上数目的凸轮，任意一个凸轮均各自具有一条轮廓曲线，任意两条轮廓曲线之间均存在差异，滚轮轴设置在滚轮轴箱体内，滚轮转动式地设置在滚轮轴上，滚轮轴在滚轮轴箱体内的长度大于滚轮的轴向长度，滚轮与滚轮轴之间还设置为轴向的滑动副，滚轮在滚轮轴上具有两个以上数目的轴向位置，滚轮轴箱体中设置有一个滚轮轴向驱动机构。滚轮轴向驱动机构将滚轮在滚轮轴上移动，切换滚轮与不同凸轮之间的连接，产生对应的发动机气门运动。本实用新型结构简单紧凑，制造组装容易，应用广泛。通过机械连接方式传递载荷，消除了传统的发动机制动器采用液压式承载的缺陷。

Description

发动机气门运动转换装置

技术领域:

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及发动机气门驱动领域，特别是一种发动机气门运动转换装置。

背景技术:

已有技术中，发动机的常规点火气门驱动技术为人共知，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，越来越多的发动机除了常规点火气门运动之外，还需要其它气门运动，如用于废气再循环的气门运动和发动机制动的气门运动。有时为了增加燃油效益，发动机的某些汽缸的气门需要完全关闭（气门运动完全丢失或消除），闭缸时除了消除气门运动之外，还停止向缸内喷射燃油。

为了得到可变气门运动，比如说两种不同的气门运动，人们往往需要在常规点火的气门驱动机构之外增加辅助气门驱动机构，如摇臂等，结构与控制都很复杂，而且采用的大都是液压式打开发动机的气门。

实用新型内容：

本实用新型的目的在于提供一种发动机气门运动转换装置，所述的这种发动机气门运动转换装置要解决现有技术中可变气门运动结构及其控制过程复杂、液压驱动方式可靠性与耐久性差、已经应用场合有限的技术问题。

本实用新型的发动机气门运动转换装置，包括凸轮轴、滚轮、滚轮轴和滚轮轴箱体，其中，所述的凸轮轴上设置两个以上数目的凸轮，任意一个所述的凸轮均各自具有一条轮廓曲线，任意两条轮廓曲线之间均存在差异，所述的滚轮轴设置在所述的滚轮轴箱体内，所述的滚轮转动式地设置在滚轮轴上，滚轮轴在滚轮轴箱体内的长度大于滚轮的轴向长度，滚轮与滚轮轴之间还设置为轴向的滑动副，滚轮在滚轮轴上具有两个以上数目的轴向位置，滚轮轴箱体中设置有一个滚轮轴向驱动机构，所述的滚轮轴向驱动机构与滚轮连接。

进一步的，凸轮轴与滚轮轴平行，滚轮与至少一个凸轮相切。

进一步的，所述的滚轮轴向驱动机构将滚轮在滚轮轴上做轴向移动，切换滚轮与任意一个凸轮之间的连接，利用凸轮对应轮廓曲线产生相应的发动机气门运动。

进一步的，所述的滚轮轴向驱动机构包括弹簧-活塞机构和一个滚轮拨叉，所述的弹簧-活塞机构包括滑动式套在一个圆柱体上的活塞，所述的圆柱体内有流体通道，所述的活塞外面安置有回位弹簧，所述的滚轮拨叉的一端包括两个相互间隔的叉脚，所述的两个叉脚中各自设置有槽或者孔，滚轮轴穿过两个叉脚中的槽或者孔，滚轮位于两个叉脚之间，滚轮拨叉的另一端与滚轮轴向驱动机构的活塞连接。

进一步的，滚轮轴箱体的一端设置有缺口，所述的滚轮轴设置在所述的缺口内。

进一步的，滚轮轴箱体与一个偏置机构连接，所述的偏置机构包括弹簧，所述的弹簧将滚轮轴箱体内的滚轮与凸轮分开。

进一步的，所述的滚轮轴箱体由发动机的摇臂构成。

进一步的，所述的滚轮轴箱体是发动机的凸轮从动件。

进一步的，所述的凸轮包括用于发动机点火的凸轮、用于发动机制动的凸轮、用于发动机闭缸的凸轮和用于发动机启闭的凸轮。

本实用新型的工作原理是：当需要将发动机的常规点火运作转换为发动机的其它运作时，开通发动机的气门运动控制机构，滚轮轴向驱动机构将滚轮在滚轮轴上的不同轴向位置之间移动，切换滚轮与不同凸轮之间的连接，产生不同的发动机气门运动。

本实用新型和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型通过移动滚轮在滚轮轴上的轴向位置，实现不同发动机气门运动的转换，具有结构简单紧凑、制造组装容易和应用广泛等优点。由于不同的凸轮相互独立，各自的性能可以得到优化。本实用新型通过机械连接方式传递载荷，消除了传统的发动机制动器采用液压式承载产生的高油压、高变形和高泄漏以及液压千斤顶等缺陷或失效模式。

附图说明：

图1是本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例1中采纳的发动机气门驱动装置的示意图（侧视图）。

图2是本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例1中采纳的滚轮轴向驱动机构在滚轮处于第一轴向位置时的示意图（俯视局部剖面图）。

图3是本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例1中采纳的滚轮轴向驱动机构在滚轮处于第二轴向位置时的示意图（俯视局部剖面图）。

图4是本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例1中采纳的滚轮轴向驱动机构在滚轮处于第三轴向位置时的示意图（俯视局部剖面图）。

图5是本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例2中采纳的滚轮轴向驱动机构在滚轮处于第一轴向位置时的示意图（俯视局部剖面图）。

图6是本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例2中采纳的滚轮轴向驱动机构在滚轮处于第二轴向位置时的示意图（俯视局部剖面图）。

具体实施方式：

实施例1：

图1、图2、图3和图4用来描述本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例1。图1是本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例1中采纳的发动机气门驱动装置的示意图（侧视图）。气门致动器200（这里的说明同时适用于进气门致动器和排气门致动器）包括凸轮（如常规点火凸轮230和发动机制动凸轮2301等），滚轮235和滚轮轴231。滚轮235除了可以在滚轮轴231上转动之外，还可以沿滚轮轴231作轴向移动（图2和图3），本实施例有三个不同的凸轮230，2301和2302（举例来说，常规点火凸轮230、发动机闭缸凸轮2301和发动机制动凸轮2302）。一般来说，这些凸轮有不同的升程和相位。比如说发动机闭缸凸轮2301只不过是与内基圆大小相同的一个圆柱体，不产生任何运动。但这三个凸轮位于同一根凸轮轴225上、相互毗邻且有相同或大致相同的内基圆。气门致动器200还包括转动式安置在摇臂轴205上的摇臂210。摇臂轴205内有供油通道211。摇臂210通过阀隙调节机构作用在发动机气门301上（这里显示的是单气门，但本实用新型同样适用于双气门的发动机，不过两个气门时需要增加气门桥）。气门301由气门弹簧311偏置在发动机缸体500的阀座320上，阻止气体在发动机汽缸和气道600之间流动。阀隙调节机构包括阀隙调节螺钉110，锁紧螺母105和象足114。

图2、图3和图4分别是本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例1中采纳的滚轮轴向驱动机构100在滚轮235处于第一轴向位置，第二轴向位置和第三轴向位置时的示意图（俯视局部剖面图）。摇臂210（这里显示的摇臂210也可以是推杆式发动机的凸轮从动件，本实用新型将其称为滚轮轴箱体）靠近凸轮的一端设置有一个缺口，缺口内设置有一根滚轮轴231，滚轮轴231上转动式地设置有一个滚轮235，滚轮235除了可以在滚轮轴231上转动之外，还可以沿滚轮轴231作轴向移动（滑动副），滚轮轴231在缺口内的长度大于滚轮235的轴向长度，滚轮235在滚轮轴231上具有一个第一轴向位置（图2），一个第二轴向位置（图3）和一个第三轴向位置（图4）。摇臂（滚轮轴箱体）210内设置有一个滚轮轴向驱动机构100，它通过一个滚轮拨叉236将滚轮235在滚轮轴上的不同轴向位置之间转换。

滚轮拨叉236的一端包括两个相互间隔的叉脚，两个叉脚中各自设置有孔或者槽238和239，滚轮轴231穿过两个叉脚中的孔或者槽238和239，滚轮235位于两个叉脚之间，滚轮拨叉236的另一端237与滚轮轴向驱动机构100连接，连接的方式可以多样。滚轮轴向驱动机构100包括一个活塞164，活塞164设置在活塞孔260内，活塞孔260的轴向与滚轮轴231的轴向平行，活塞孔260的两端分别设置有流体通道101和102，活塞164的两端和活塞孔的两个端面之间分别设置有弹簧156和177。活塞164在其两端的两个弹簧156和177的作用下，处于平衡的中央位置，也就图2所示的第一轴向位置，滚轮235与中央的凸轮（如常规点火凸轮）230连接。当活塞164靠近流体通道102的一侧（图中右侧）受到流体（如发动机的机油）的作用力时，流体压力，如油压，将活塞164在活塞孔260内向左移动到如图3所示的第二轴向位置，滚轮235与左边的凸轮（如发动机闭缸凸轮）2301连接。当活塞164靠近流体通道101的一侧（图中左侧）受到流体（如发动机的机油）的作用力时，流体压力，如油压，将活塞164在活塞孔260内向右移动到如图4所示的第三轴向位置，滚轮235与右边的凸轮（如发动机制动凸轮）2302连接。

这里，滚轮拨叉236的连接端237位于活塞164的环槽126内，摇臂210内有连接端237的导向槽270，连接端237与导向槽270之间设置为弹性密封或软密封。活塞164的运动通过滚轮拨叉136传递给滚轮235。设计时最好使三个不同的凸轮有相同或大致相同的内基圆，且让滚轮235与凸轮之间有分开的趋势，比如在摇臂上增加偏置弹簧198（图1）。

注意到上述的描述同时适用于排气门和进气门以及开单气门和开双气门的驱动。

实施例2：

图5和图6用来描述本实用新型的发动机气门运动转换装置的实施例2。本实施例与上述实施例1的主要区别有两点。一是滚轮轴向驱动机构100不在滚轮轴箱体（摇臂）210之内（不随摇臂运动），而是在滚轮轴箱体（摇臂）210之外（与摇臂运动无关）。二是滚轮235只有两个轴向位置，所以凸轮也只有两个，比如说常规点火凸轮230和发动机制动凸轮2302。

本实施例的滚轮轴向驱动机构包括弹簧-活塞机构100和一个滚轮拨叉236.弹簧-活塞机构100包括滑动式套在一个圆柱体162上的活塞164，圆柱体162内有流体通道197，活塞164外面安置有回位弹簧156。滚轮拨叉236的一端包括两个相互间隔的叉脚，两个叉脚中各自设置有槽或者孔238和239，滚轮轴231穿过两个叉脚中的槽或者孔238和239，滚轮235位于两个叉脚之间，滚轮拨叉236的另一端237与滚轮轴向驱动机构的活塞164连接。这里的圆柱体162和弹簧座158都固定在发动机上，不随滚轮轴箱体（摇臂）210运动。

在通常情况下，回位弹簧156将活塞164和滚轮拨叉236推向左侧，滚轮235在滚轮轴231上被偏置在第一轴向位置（图5），与常规点火凸轮230相连，产生发动机的常规点火运作。当需要将发动机的常规点火运作转换为发动机的制动运作时，打开发动机的气门运动控制机构，向滚轮轴向驱动机构100提供驱动力，流体，如发动机机油，进入圆柱体162内的流体通道197和活塞164内的容腔152，油压克服弹簧156的作用力，将活塞164和滚轮拨叉236推向右侧，滚轮从第一轴向位置移动到第二轴向位置（图6），与制动凸轮2302连接，将制动凸轮2302的运动传递给发动机的气门，产生发动机制动用的气门运动。

上述说明包含了不同的具体实施方式，这不应该被视为对本实用新型范围的限制，而是作为代表本实用新型的一些具体例证，许多其他演变都有可能从中产生。举例来说，这里显示的发动机气门运动转换装置，不但可用于顶置式凸轮发动机，也可用于推杆/推管式发动机；不但可以用来驱动排气门，也可用来驱动进气门。

此外，这里显示的滚轮轴向驱动机构，不但可以是活塞和弹簧机构，也可以是其它的机构，如液压、气动、电磁、机械等机构及上述机构的组合；不但可以集成在滚轮轴箱体（如摇臂）内，也可以位于滚轮轴箱体之外（如固定在发动机上）。

因此，本实用新型的范围不应由上述的具体例证来决定，而是由所附属的权力要求及其法律相当的权力来决定。

Claims (10)

1.一种发动机气门运动转换装置，包括凸轮轴、滚轮、滚轮轴和滚轮轴箱体，其特征在于：所述的凸轮轴上设置两个以上数目的凸轮，任意一个所述的凸轮均各自具有一条轮廓曲线，任意两条轮廓曲线之间均存在差异，所述的滚轮轴设置在所述的滚轮轴箱体内，所述的滚轮转动式地设置在滚轮轴上，滚轮轴在滚轮轴箱体内的长度大于滚轮的轴向长度，滚轮与滚轮轴之间还设置为轴向的滑动副，滚轮在滚轮轴上具有两个以上数目的轴向位置，滚轮轴箱体中设置有一个滚轮轴向驱动机构，所述的滚轮轴向驱动机构与滚轮连接。

2.如权利要求1所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：凸轮轴与滚轮轴平行，滚轮与至少一个凸轮相切。

3.如权利要求1所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：所述的滚轮轴向驱动机构将滚轮在滚轮轴上做轴向移动，切换滚轮与任意一个凸轮之间的连接，利用凸轮对应轮廓曲线产生相应的发动机气门运动。

4.如权利要求1所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：所述的滚轮轴向驱动机构包括弹簧-活塞机构和一个滚轮拨叉，所述的弹簧-活塞机构包括滑动式套在一个圆柱体上的活塞，所述的圆柱体内有流体通道，所述的活塞外面安置有回位弹簧，所述的滚轮拨叉的一端包括两个相互间隔的叉脚，所述的两个叉脚中各自设置有槽或者孔，滚轮轴穿过两个叉脚中的槽或者孔，滚轮位于两个叉脚之间，滚轮拨叉的另一端与滚轮轴向驱动机构的活塞连接。

5.如权利要求1所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：滚轮轴箱体的一端设置有缺口，所述的滚轮轴设置在所述的缺口内。

6.如权利要求1所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：所述的凸轮轴上设置三个凸轮，滚轮在滚轮轴上具有三个轴向位置，所述的滚轮轴向驱动机构将滚轮在滚轮轴上的三个轴向位置之间移动，切换滚轮与三个凸轮之间的连接，产生三种相应的发动机气门运动。

7.如权利要求1或者2或者3或者4所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：滚轮轴箱体与一个偏置机构连接，所述的偏置机构包括弹簧，所述的弹簧将滚轮轴箱体内的滚轮与凸轮分开。

8.如权利要求1或者2或者3或者4所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：所述的滚轮轴箱体由发动机的摇臂构成。

9.如权利要求1或者2或者3或者4所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：所述的滚轮轴箱体是发动机的凸轮从动件。

10.如权利要求1或者2或者3或者4所述的发动机气门运动转换装置，其特征在于：所述的凸轮包括用于发动机点火的凸轮、用于发动机制动的凸轮、用于发动机闭缸的凸轮和用于发动机启闭的凸轮。