CN219826943U - 一种发动机气门驱动机构 - Google Patents

Abstract

一种发动机气门驱动机构，包括齿圈机构，齿圈一和齿圈二由齿圈旋转机构驱动在导向孔内或导向杆上作相对转动，当齿圈一的齿峰与齿圈二的齿谷对齐时，齿圈一和齿圈二在导向孔内或导向杆上相互靠近，发动机气门驱动机构产生运动丢失，发动机凸轮的运动被齿圈机构吸收，减小乃至消除发动机气门运动。本实用新型的齿圈机构可以套在发动机气门的阀杆上(单气门驱动)，置于发动机的阀桥或摇臂内，增加、减小或消除发动机气门运动，有效地应用于发动机制动、发动机可变气门驱动和发动机停缸。

Description

一种发动机气门驱动机构

技术领域

本实用新型涉及机械领域，尤其涉及发动机领域，特别是一种发动机气门驱动机构。

背景技术

已有技术中，车辆发动机的常规气门驱动为人熟知，其应用已有一百多年的历史。常规气门驱动利用常规气门驱动机构控制发动机气门的运动，用于发动机的常规点火运作。由于对发动机燃油效率、尾气排放和发动机制动等的额外要求，越来越多的发动机采用可变气门驱动(气门升程和相位可变)，包括完全消除气门运动的发动机停缸。

中国发明专利申请CN114909199A(2021，与本申请有相同的申请人)公开了一种发动机可变气门驱动机构，包括第一摇臂，第二摇臂和一个连接机构，第一摇臂的一端和第二摇臂的一端转动式地连接在一根轴上，第一摇臂的另一端靠近发动机的气门，第二摇臂的另一端靠近发动机的凸轮，连接机构包括连接活塞和连杆机构，连接活塞安置在第一摇臂或者第二摇臂内，连杆机构与连接活塞的一端转动式地相连，连杆机构的伸缩使连接机构在第一摇臂和第二摇臂之间的长度发生变化，改变发动机凸轮传递给发动机气门的运动，用于发动机的停缸和发动机制动。但上述发动机可变气门驱动机构的结构与控制还是偏于庞大和复杂，所用到的连杆机构较易失稳(误动)。

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驱动机构，要解决现有技术中结构庞大与控制复杂、连杆机构较易失稳(误动)的技术问题。

本实用新型提供一种发动机气门驱动机构，包括齿圈机构，所述的齿圈机构包括齿圈一，齿圈二和齿圈旋转机构，所述的齿圈一和齿圈二各自有一端带齿，两个齿圈置于导向孔内或套在导向杆上，带齿的一端相互面对，所述的齿圈旋转机构驱动齿圈一或齿圈二使得两个齿圈在位置一和位置二之间作相对转动，其特征在于：在所述齿圈机构的位置一，齿圈一的齿的齿峰与齿圈二的齿的齿峰对齐，齿圈一和齿圈二无法相互靠近；在所述齿圈机构的位置二，齿圈一的齿峰与齿圈二的齿谷对齐，齿圈一和齿圈二在导向孔内或导向杆上相互靠近，所述的发动机气门驱动机构产生运动丢失，减小乃至消除发动机气门运动，所述的消除发动机气门运动用于发动机停缸。

进一步的，所述的齿圈一和齿圈二各自带齿的数量不小于三个。

进一步的，所述的齿圈一和齿圈二各自带齿的数量为六到十个。

进一步的，所述的齿圈旋转机构包括驱动活塞和回位弹簧，所述的回位弹簧将齿圈机构置于初始位置，所述的驱动活塞由发动机的机油驱动，使齿圈一或齿圈二在位置一和位置二之间转动。

进一步的，所述的齿圈旋转机构还包括滚柱，所述的滚柱置于驱动活塞和齿圈一或齿圈二之间，驱动活塞通过滚轮将齿圈一或齿圈二在位置一和位置二之间转动。

进一步的，所述的导向杆内设置有机油通道。

进一步的，所述的齿圈机构还包括旋转定位机构，所述的旋转定位机构决定齿圈机构在位置一和位置二之间齿圈一和齿圈二相互转动的角度。

进一步的，所述的齿圈机构还包括防转机构，所述的防转机构阻止两个齿圈中的一个齿圈相对另一个齿圈转动。

进一步的，所述的齿圈机构还包括弹簧，所述的弹簧防止齿圈机构在位置二时发动机气门驱动机构产生飞脱。

进一步的，所述的齿圈旋转机构将齿圈一或齿圈二在位置一和位置二之间转动的同时，阻止所转动的齿圈作轴向运动。

进一步的，所述的齿圈机构位于发动机的摇臂与发动机的气门之间，两齿圈之一不带齿的一端套在发动机气门的阀杆上。

进一步的，所述的齿圈机构位于发动机的阀桥内的中央位置。

进一步的，所述的齿圈机构位于发动机的阀桥内的一端，两齿圈之一不带齿的一端套在发动机气门的阀杆上。

进一步的，所述的齿圈机构位于发动机的摇臂内。

进一步的，所述的发动机气门驱动机构包括前摇臂和后摇臂，前摇臂的一端和后摇臂的一端转动式地连接在一根轴上，前摇臂的另一端靠近发动机的气门，后摇臂的另一端靠近发动机的凸轮，所述的齿圈机构安置在前摇臂或者后摇臂内，齿圈机构的齿圈一和齿圈二在导杆上的相对运动导致前摇臂和后摇臂之间的位置发生变化，改变发动机凸轮传递给发动机气门的气门升程。

本实用新型和已有技术相比，其效果是积极和明显的。本实用新型利用齿圈机构中齿圈一和齿圈二的相对位置变换(齿峰对齿峰或齿峰对齿谷)，使得发动机气门驱动机构产生运动丢失，改变发动机气门运动。本实用新型的齿圈机构可以套在发动机气门的阀杆上(单气门驱动)，置于发动机的阀桥或摇臂内，增加、减小或消除发动机气门运动，有效地应用于发动机制动、发动机可变气门驱动和发动机停缸，具有结构简单可靠、边缘应力小、不易滑脱、制造组装容易和应用广泛等优点。

附图说明

图1是本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例1中齿圈机构位于摇臂与气门之间并处于位置一的示意图。

图2是本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例1中齿圈机构的横切面图和齿圈旋转机构的示意图。

图3是本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例2中齿圈机构位于阀桥内中央位置并处于位置一的示意图。

图4是本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例3中齿圈机构位于阀桥内中央位置并处于位置一的示意图。

图5是本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例4中齿圈机构位于摇臂内并处于位置一的示意图。

图6是本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例4中齿圈机构位于摇臂内并处于位置二的示意图。

图7是本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例5中齿圈机构位于阀桥一端并处于位置二的示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1和图2所示，发动机气门驱动机构包括三个主要组成部分:发动机的摇臂机构200、发动机的气门机构300和位于两者之间的齿圈机构100。气门机构300包括单根气门301，由气门弹簧311固定在发动机的机体(气门座，未显示)上面。目前市场上主流重卡柴油发动机都是一个摇臂(通过阀桥)开双气门(单摇臂开双阀)。一个摇臂开一个气门(单摇臂开单阀)的机型有福田康明斯的ISG发动机，戴姆勒奔驰的OM470-473发动机和底特律柴油的DD13-16发动机等，而且越来越多的公司正在开发单摇臂开单阀(包括双顶置凸轮)的发动机。

齿圈机构100包括齿圈一151，齿圈二161和齿圈旋转机构50。齿圈一151和齿圈二161置于箱体121的导向孔127内，在位置一和位置二之间作相对转动。齿圈一151和齿圈二161各自有一端带齿153和163且相互面对(靠近)，在齿圈机构100的位置一，齿圈一151的齿峰与齿圈二161的齿峰对齐；在齿圈机构100的位置二，齿圈一151的齿峰与齿圈二161的齿谷对齐。弹簧177使得齿圈一151和齿圈二161偏向于分开(远离)状态。另外弹簧198将箱体121偏置向上，压靠在摇臂210(象足114)上面，并保持油路通道的密封。注意到上述弹簧的主要作用是防止齿圈机构在位置二时发动机气门驱动机构产生飞脱。齿圈二161的不带齿的一端通过孔191套在发动机气门301的阀杆321上。销钉142与齿圈二161上的销槽137配合，阻止齿圈二161在导向孔127内与齿圈一151作相对转动。

齿圈旋转机构50驱动齿圈一151使其与齿圈二161在位置一和位置二之间作相对转动，其组成包括位于箱体121内的驱动活塞51和回位弹簧55(图2)，回位弹簧55将齿圈机构100置于初始位置。本实施例的齿圈机构100的初始位置是位置一(图1)，齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿163的齿峰对齐，齿圈一151和齿圈二161无法相互靠近；而在齿圈机构100处于位置二时，齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿谷对齐，齿峰移入齿谷使得齿圈一151和齿圈二161在导向孔127内相互靠近(压并)，发动机气门驱动机构产生运动丢失，减小乃至消除发动机气门运动，其中消除发动机气门运动用于发动机停缸。

本实用新型的工作原理时：当需要改变(这里是减小或消除)发动机气门运动时，控制机构打开，向齿圈机构100供油。发动机的机油通过摇臂210内的机油通道214、气门间隙调节螺钉110内的机油通道115、箱体121的进油孔123和齿圈一151的进油孔155，流向驱动活塞孔的孔底125(图2)。油压克服回位弹簧55的作用力，将驱动活塞51推向弹簧座57，使得齿圈一151在导向孔127内从位置一转动到位置二，所转动的角度由旋转定位机构确定。注意到旋转定位为常规操作，可以通过齿圈一151/齿圈二161上面的齿来实现，或者由驱动活塞51的冲程控制。

一旦齿圈机构100从位置一转到位置二，齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿谷对齐，发动机的凸轮(未显示)驱动摇臂210，摇臂压迫箱体121和齿圈151，齿圈一151的齿153的齿峰进入齿圈二161的齿谷(压并),丢失凸轮运动的一部分甚至全部，减小甚至消除气门301的运动。

注意到齿圈机构100的齿圈一151和齿圈二161各自带齿153和163的数量不小于三个，每个齿圈上比较理想的的齿数为六到十个，这样齿圈机构100在位置一和位置二之间转换时，可以减小边缘应力和滑脱。

此外，本实施例的齿圈旋转机构50还包括一个连接件58，也就是位于驱动活塞51(槽53内)和齿圈一151(槽或孔159内)之间的滚柱58。

还有，齿圈旋转机构50的驱动活塞51置于齿圈一151的槽157内，可以阻止齿圈一151在导向孔127内的轴向(上下)移动。

此外，上述实施例的齿圈机构100的初始位置也可以是位置二，齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿谷对齐，齿圈一151的齿153的齿峰可以进入齿圈二161的齿谷(压并),丢失发动机凸轮运动的一部分，减小气门301的运动。当需要改变(这里是增加)发动机气门运动时，控制机构打开，向齿圈机构100供油，发动机的机油将驱动活塞51推向弹簧座57(图2)，使得齿圈一151在导向孔127内从位置二转动到位置一，齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿163的齿峰对齐，齿圈一151和齿圈二161无法相互靠近，发动机气门驱动机构不会产生运动丢失，凸轮运动的全部传递给制动气门302。上述的操作可应用于发动机制动。

实施例2：

图3用来描述本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例2。与实施例1不同的是这里的齿圈机构100位于发动机的摇臂210和阀桥121之间(箱体为阀桥121，齿圈机构100在阀桥121内的中央位置)，原因是摇臂110通过阀桥121打开两个气门(单摇臂开双阀)，其中气门二302由气门弹簧312固定在发动机的机体(气门座)上面，阀杆322支撑阀桥121的一端。此外，齿圈二161的防转机构由齿圈二161上的导向面162和防转板174组成，防转板174由螺钉172固定在阀桥(箱体)121上面。

本实施例的工作原理与实施例1基本相同：当需要改变(减小或消除)发动机气门运动时，控制机构打开，向齿圈机构100供油。发动机的机油通过摇臂210内的机油通道214、气门间隙调节螺钉110内的机油通道115、齿圈二161内的机油通道155和箱体(这里是阀桥)121里面的机油通道125，流向驱动活塞孔的孔底125(图2)。油压克服回位弹簧55的作用力，将驱动活塞51推向弹簧座57，使得齿圈一151在导向孔127内从图3所示的初始位置一(齿圈一151的齿153的齿峰对齿圈二161的齿163的齿峰)转动到位置二，使得齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿谷对齐，齿圈一151的齿153的齿峰压入齿圈二161的齿谷(压并),发动机气门驱动机构产生运动丢失，减小甚至消除气门301和302的运动。

与实施例1一样，实施例的齿圈机构100的初始位置也可以是位置二，当需要改变发动机气门运动时，齿圈旋转机构50将齿圈机构100从位置二转动到位置一，增加发动机气门运动(消除位置二产生的运动丢失)。

实施例3：

图4用来描述本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例3。与实施例2相同的是齿圈机构100位于阀桥121内的中央位置，而不同的是这里的齿圈一151和齿圈二161套在导向杆128上面，而且齿圈二161通过销钉144固定在导向杆128上。齿圈旋转机构50驱动齿圈一151在导向杆128上转动，同时阻止齿圈一151在导向杆128上作轴向运动。注意到弹簧198具有防飞脱的作用，同时将齿圈一153和齿圈二161偏向于分开。

本实施例的工作原理与实施例2基本相同：当需要改变(减小或消除)发动机气门运动时，控制机构打开，向齿圈机构100供油。发动机的机油通过摇臂210内的机油通道214、气门间隙调节螺钉110内的机油通道115、导向杆128内的机油通道159，流向齿圈一151内的环槽152和驱动活塞孔的孔底125(图2)。油压克服回位弹簧55的作用力，将驱动活塞51推向弹簧座57，使得齿圈一151在导向杆128上从图4所示的初始位置一(齿圈一151的齿153的齿峰对齿圈二161的齿163的齿峰)转动到位置二，使得齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿谷对齐，齿圈一151的齿153的齿峰进入齿圈二161的齿谷(压并),发动机气门驱动机构产生运动丢失，减小甚至消除气门301和302的运动。

实施例4：

图5和图6用来描述本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例4。图中的发动机气门驱动机构包括前摇臂10，后摇臂210和齿圈机构100。前摇臂10的一端和后摇臂210的一端122转动式地连接在轴120上，前摇臂10的另一端靠近发动机的气门300(阀桥400连接气门一301和气门二302)，后摇臂210的另一端通过滚轮235与凸轮230相连。齿圈机构100与实施3基本相同(在此不再详述)，但不是在阀桥400内，而是在后摇臂210内(也可以在前摇臂10内)。导向杆128的一端安置在摇臂210内，另一端126与前摇臂10相连。

本实施例的齿圈机构100的初始位置也是位置一(图5)，齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿153的齿峰对齐，齿圈一151和齿圈二161在导向杆128上无法作轴向运动(相互靠近)，发动机气门驱动机构没有运动丢失，凸轮230的运动完整地传递给发动机的气门301和302。

当需要改变(减小或消除)发动机气门运动时，控制机构打开，向齿圈机构100供油。发动机的机油通过摇臂轴205内的机油通道211和摇臂210内的机油通道214流向驱动活塞孔的孔底125(图2)。油压克服回位弹簧55的作用力，将驱动活塞51推向弹簧座57，使得齿圈一151在导向杆128上从图5所示的位置一(齿圈一151的齿峰对齿圈二161的齿峰)转动到图6所示的位置二，使得齿圈一151的齿峰与齿圈二161的齿谷对齐，齿圈一151的齿峰进入齿圈二161的的齿谷(压并),前摇臂10与后摇臂210相互靠近，发动机气门驱动机构产生运动丢失(凸轮230的运动被吸收)，减小甚至消除气门301和302的运动。

注意到上述的描述同时适用于发动机的排气门和进气门的驱动。同时，前摇臂10的一端，也可以转动式连接在摇臂轴205上。

实施例5：

图7用来描述本实用新型的发动机气门驱动机构的实施例5。与实施例2和实施例3不同的是齿圈机构100位于阀桥121的一端(不是中央位置)，齿圈一151和齿圈二161置于导向孔127内，而且齿圈二161不带齿的一端通过孔191套在发动机的第二个气门302的阀杆322上(与实施例1相似)。齿圈一151不带齿的一端(图5中的上端)与一个辅助气门驱动机构1200相连。辅助气门驱动机构1200可以是一个发动机制动气门驱动机构，包括发动机制动凸轮(未显示)和发动机制动摇臂1210。制动气门302的气门间隙由调节螺钉1110设定。图7中本实施例的齿圈机构100的初始位置是位置二(齿圈一151的齿153的齿峰对齿圈二161的齿谷)，发动机制动凸轮的运动因齿圈一151的齿峰进入齿圈二161的齿谷而被吸收，不会传递到制动气门302，不产生发动机制动的气门运动。注意到发动机的常规凸轮的运动通过摇臂210和阀桥121传递给气门一301和气门二302，产生常规的发动机气门运动。

当需要改变发动机气门运动(增加发动机制动的气门运动)时，控制机构打开，向齿圈机构100供油。发动机的机油通过摇臂210内的机油通道214、气门间隙调节螺钉110内的机油通道115、阀桥(箱体)121内的机油通道123和齿圈一151和齿圈二161的齿间间隙，流向驱动活塞孔的孔底125(图2)。油压克服回位弹簧55的作用力，将驱动活塞51推向弹簧座57，使得齿圈一151在导向孔127内从图5所示的位置二(齿圈一151的齿峰对齿圈二161的齿谷)转动到位置一，使得齿圈一151的齿153的齿峰与齿圈二161的齿163的齿峰对齐，齿圈一151和齿圈二161无法作相对运动(靠近),辅助气门驱动机构不会产生运动丢失，发动机制动凸轮的运动传递给制动气门302，产生发动机制动。

上述说明包含了许多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驱动方法或系统，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；不但可以开单气门，也可以开双气门；不但可以用来驱动排气门，也可用来驱动进气门；凸轮的种类和所含凸台的数量、大小、形状和相位等都可以变化。

此外，齿圈机构的初始位置可以根据实际应用的需要选择位置一或位置二，对应的发动机气门驱动机构可以用来减小(包括消除)或增加发动机的气门运动。

还有，制动发动机气门驱动机构的种类也可以是多种多样，除了本申请的单摇臂开单阀，单摇臂开双阀和分体式(前、后)摇臂，还可以是其它机构。

此外，齿圈机构的位置和安置方式也不尽相同，比如套在发动机气门的阀杆上面，置于阀桥的中央或一端，安置在摇臂内或夹在前、后两个摇臂之间，等等。

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

Claims (15)

1.一种发动机气门驱动机构，包括齿圈机构，所述的齿圈机构包括齿圈一，齿圈二和齿圈旋转机构，所述的齿圈一和齿圈二各自有一端带齿，两个齿圈置于导向孔内或套在导向杆上，带齿的一端相互面对，所述的齿圈旋转机构驱动齿圈一或齿圈二使得两个齿圈在位置一和位置二之间作相对转动，其特征在于：在所述齿圈机构的位置一，齿圈一的齿的齿峰与齿圈二的齿的齿峰对齐，齿圈一和齿圈二无法相互靠近；在所述齿圈机构的位置二，齿圈一的齿峰与齿圈二的齿谷对齐，齿圈一和齿圈二在导向孔内或导向杆上相互靠近，所述的发动机气门驱动机构产生运动丢失，减小乃至消除发动机气门运动，所述的消除发动机气门运动用于发动机停缸。

2.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈一和齿圈二各自带齿的数量不小于三个。

3.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈一和齿圈二各自带齿的数量为六到十个。

4.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈旋转机构包括驱动活塞和回位弹簧，所述的回位弹簧将齿圈机构置于初始位置，所述的驱动活塞由发动机的机油驱动，使齿圈一或齿圈二在位置一和位置二之间转动。

5.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈旋转机构还包括滚柱，所述的滚柱置于驱动活塞和齿圈一或齿圈二之间，驱动活塞通过滚轮将齿圈一或齿圈二在位置一和位置二之间转动。

6.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的导向杆内设置有机油通道。

7.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈机构还包括旋转定位机构，所述的旋转定位机构决定齿圈机构在位置一和位置二之间齿圈一和齿圈二相互转动的角度。

8.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈机构还包括防转机构，所述的防转机构阻止两个齿圈中的一个齿圈相对另一个齿圈转动。

9.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈机构还包括弹簧，所述的弹簧防止齿圈机构在位置二时发动机气门驱动机构产生飞脱。

10.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈旋转机构将齿圈一或齿圈二在位置一和位置二之间转动的同时，阻止所转动的齿圈作轴向运动。

11.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈机构位于发动机的摇臂与发动机的气门之间，两齿圈之一不带齿的一端套在发动机气门的阀杆上。

12.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈机构位于发动机的阀桥内的中央位置。

13.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈机构位于发动机的阀桥内的一端，两齿圈之一不带齿的一端套在发动机气门的阀杆上。

14.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的齿圈机构位于发动机的摇臂内。

15.如权利要求1所述的发动机气门驱动机构，其特征在于：所述的发动机气门驱动机构包括前摇臂和后摇臂，前摇臂的一端和后摇臂的一端转动式地连接在一根轴上，前摇臂的另一端靠近发动机的气门，后摇臂的另一端靠近发动机的凸轮，所述的齿圈机构安置在前摇臂或者后摇臂内，齿圈机构的齿圈一和齿圈二在导杆上的相对运动导致前摇臂和后摇臂之间的位置发生变化，改变发动机凸轮传递给发动机气门的气门升程。