一种单缸柴油机启动防反转结构的制作方法

1.本实用新型属于机械工程中发动机用的循环操作阀技术领域，具体涉及一种单缸柴油机启动防反转结构。


背景技术：

2.单缸柴油机，以风冷柴油机较为常见（也有水冷），其启动方式通常为手拉启动，通过快速拉动拉绳，使拉盘转动，曲轴随拉盘同步正向转动，达到设计压燃转速后柴油机即正常启动。但人工手拉启动的过程中，曲轴可能存在反转的风险，通过拉绳反向拉拽操作人员，会带来人员伤害。
3.为解决上述安全隐患，出现了如cn100434691c的技术方案，通过改变凸轮轴上的燃料喷射泵用凸轮的基圆和轮廓型线的方式，来抑制曲轴反转。还出现了如us4991551a、cn201110202y的技术方案，通过专设于凸轮轴上的进气凸轮位置的防反转飞块，来抑制曲轴反转，其防反转飞块在正转时始终低于进气凸轮的基圆，不影响进气凸轮（凸轮轴）的正常使用，在反转时，防反转飞块会高于进气凸轮的基圆，从而将柴油机中的气门挺柱往上顶，使进气门打开，进而使柴油机的燃烧腔室泄压，无法给曲轴提供持续转动的动力，从而达到抑制曲轴反转的效果。
4.目前，现有技术中的防反转飞块（如us4991551a、cn201110202y中所涉及的），都是采用凸轮结构，通过凸轮结构来达到上述正转时低于进气凸轮基圆、反转时高于进气凸轮基圆的功能，为了达到该功能，凸轮结构还连接有离心惯性体（离心惯性体通常与凸轮结构为一个整体），并搭配防反转扭簧使用。具体过程为：防反转飞块通过转轴安装在进气凸轮基圆侧适当位置开设的凹槽内，正转时，离心惯性体在凸轮轴转动的离心力作用下，以转轴为回转中心转动，克服扭簧的簧力并被甩起，与之一体的凸轮结构（的凸出部分）对应也以转轴转动并倒下呈低于进气凸轮基圆的状态，离心惯性体的支脚定位抵接于凹槽的底壁；反转时，离心惯性体随凸轮轴的转动并在扭簧作用下，以转轴转动、倒下并抵接于凹槽的底壁，与之一体的凸轮结构（的凸出部分）对应以转轴转动并呈凸出于进气凸轮基圆的状态。
5.可见，目前使用的防反转飞块的结构比较复杂，离心惯性体和凸轮结构需要分别加工，制造不便，成本较高；离心惯性体、防反转扭簧与凸轮结构在凸轮轴的轴向上布置和装配，需要占用（加大）凸轮轴的轴向尺寸，异常情况下，还可能存在离心惯性体顶住气门挺柱的问题。


技术实现要素：

6.针对现有技术的上述不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种单缸柴油机启动防反转结构，在现有防反转飞块同样的基本原理基础上，避免目前使用的防反转飞块结构比较复杂的问题，取得结构简单，更少占用凸轮轴轴向尺寸，并同样可以保证防启动反转伤人的效果。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种单缸柴油机启动防反转结构，包括凸轮轴，所述凸轮轴上设有进气凸轮；沿凸轮轴的轴向，在进气凸轮的任一端设有惯性甩块；凸轮轴上开设有凹槽，所述凹槽对应于进气凸轮的基圆曲面侧，所述惯性甩块通过回转轴可转动连接于所述凹槽内，所述回转轴的轴线与凸轮轴的轴线平行，回转轴穿过惯性甩块且两端分别插入凹槽的两侧壁；在凸轮轴的周向上，回转轴两侧的惯性甩块部分分别延伸形成为定位端和作用端，惯性甩块的质心位于所述作用端；惯性甩块沿回转轴转动至所述定位端与凹槽的底壁抵接时，所述作用端的自由端部分高于进气凸轮的基圆；惯性甩块沿回转轴转动至所述作用端与凹槽的底壁抵接时，惯性甩块整体低于进气凸轮的基圆，且惯性甩块的质心位于以凸轮轴的轴线为回转中心、回转轴的轴线为切点的切线的内侧。
9.进一步完善上述技术方案，所述惯性甩块为长方形板状结构且其板面平行于回转轴的轴线，回转轴从侧面穿过惯性甩块，惯性甩块的一端逐渐减薄并形成为所述定位端，惯性甩块的另一端形成为所述作用端，所述作用端朝向凹槽底壁的一面凸起设有增重部以使惯性甩块的质心位于所述作用端并位于所述切线的内侧。
10.进一步地，所述作用端的端面远离凹槽底壁一侧的棱边位置为倒圆角过渡。
11.进一步地，所述凸轮轴上还排气凸轮，排气凸轮和进气凸轮在凸轮轴的轴向上间隔设置，所述凹槽开设于进气凸轮背离排气凸轮的一端以便穿设所述回转轴。
12.相比现有技术，本实用新型具有如下有益效果：
13.本实用新型的单缸柴油机启动防反转结构，结构更简单，并可以在现有的凸轮轴上进行改制得到，便于实施；取消了离心惯性体、防反转扭簧，可以更少占用凸轮轴轴向尺寸；通过对惯性甩块的形貌以及质心位置的具体设计，使其仍能够起到防启动反转伤人的效果。
附图说明
14.图1为具体实施例的一种单缸柴油机启动防反转结构的结构示意图；
15.图2为图1中a
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a剖视图，同时示意了凸轮轴正转效果；
16.图3为示意凸轮轴反转的效果图；
17.图4为示意凸轮轴在柴油机内正转的情况示意图；
18.图5为具体实施例中的惯性甩块的单独示意图；
19.图6为图5的俯视图；
20.其中，凸轮轴1，进气凸轮11，基圆曲面侧111，排气凸轮12，凹槽13，底壁131，惯性甩块2，定位端21，作用端22，增重部221，倒圆角过渡222，质心23，回转轴3，切线31，气门挺柱4，进气门5。
具体实施方式
21.下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
22.请参见图1
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图3，具体实施例的一种单缸柴油机启动防反转结构，包括凸轮轴1，所述凸轮轴1上设有进气凸轮11；沿凸轮轴1的轴向，在进气凸轮11的任一端设有惯性甩块2；凸轮轴1上开设有凹槽13，所述凹槽13对应于进气凸轮11的基圆曲面侧111，即位于相对于进气凸轮11的凸出部分的一侧，所述惯性甩块2通过回转轴3可转动连接于所述凹槽13内，
所述回转轴3的轴线与凸轮轴1的轴线平行，回转轴3穿过惯性甩块2且两端分别插入凹槽13的两侧壁；在凸轮轴1的回转方向上，回转轴3两侧的惯性甩块部分分别延伸形成为定位端21和作用端22，惯性甩块2的质心23位于所述作用端22；
23.惯性甩块2沿回转轴3转动至所述定位端21与凹槽13的底壁131抵接时，所述作用端22的自由端部分高于进气凸轮11的基圆；定位端21低于进气凸轮11的基圆；
24.惯性甩块2沿回转轴3转动至所述作用端22与凹槽13的底壁131抵接时，惯性甩块2整体低于进气凸轮11的基圆，且惯性甩块2的质心23位于以凸轮轴1的轴线为回转中心、回转轴3的轴线为切点的切线31的内侧，即所述切线31与凹槽13的底壁131之间。
25.实施例的单缸柴油机启动防反转结构，采用了一种结构更简单的惯性甩块2，通过对惯性甩块2的形貌以及质心23位置的具体设计，使其能够起到防启动反转伤人的效果。具体过程为：请继续参见图2，使凸轮轴1的设计正转方向与所述作用端22的朝向一致，凸轮轴1正转时，所述作用端22与凹槽13的底壁131相抵接，凸轮轴1通过回转轴3传递给惯性甩块2的力f为沿回转轴3轴线的切线31方向，由于惯性甩块2的质心23位于所述作用端22且位于所述切线31的内侧，沿切线31的力f有使惯性甩块2作平动和绕质心23转动的趋势，惯性甩块2因受到回转轴3的限制无法平动，其绕质心23转动的趋势方向也是使作用端22的自由端进一步贴紧凹槽13的底壁131，惯性甩块2保持此状态且整体低于进气凸轮11的基圆，不影响进气凸轮11（凸轮轴1）的正常使用；请继续参见图3，凸轮轴1反转时，由于作用端22的质量大于定位端21，在力作用下，惯性甩块2以回转轴3转动，作用端22被甩起，定位端21与凹槽13的底壁131抵接定位，作用端22的自由端部分高于进气凸轮11的基圆，从而将柴油机中的气门挺柱4往上顶，使进气门5打开，进而使柴油机的燃烧腔室泄压，无法给曲轴提供持续转动的动力，从而达到抑制曲轴反转的效果。
26.实施时，通过具体匹配设计凸轮轴1的转速和惯性甩块2的作用端22的质量，可进一步保障上述过程的可靠性。可保证凸轮轴1反转时，被甩起的和惯性甩块2的作用端22的惯性可以克服气门挺柱4的压力，保障被甩起的作用端22有效顶起气门挺柱4；在凸轮轴1的轴向上适当加宽所述作用端22即可加大作用端22的质量。
27.实施时，惯性甩块2和凹槽13在进气凸轮11的基圆曲面侧111的具体周向位置，可匹配于柴油机具体冲程时机（进气凸轮11和排气凸轮12的凸出部分的具体朝向）来设计布置，以能达到反转时给燃烧腔室泄压为准，由于本惯性甩块2与现有的防反转飞块基于同样的基本原理，柴油机的冲程设计也是现有技术并可以调节，这里就不再展开叙述。
28.基于本防反转结构的设计，还有一种情况需要说明：请参见图4，即在凸轮轴1正转时，如果初始时，惯性甩块2的状态为定位端21与凹槽13的底壁131抵接，作用端22翘起，那么，作用端22不会在凸轮轴1提供的力作用下收回凹槽13内。但结合柴油机整体结构，本防反转结构还是能够正常使用，因为在凸轮轴1初始正转开始时，翘起的作用端22一旦经过气门挺柱4，就会因气门挺柱4的压力而被压下，收回凹槽13内，呈作用端22与凹槽13的底壁131抵接的状态，即回到图2的情况，保持正常运行。可以理解的，为了保证被压下时作用端22与凹槽13的底壁131相抵接，（作用端22与凹槽13的底壁131抵接时）作用端22的端面远离凹槽13底壁131的一侧，应与进气凸轮11的基圆高度对应，或略低于进气凸轮11的基圆。本实施例中，为了保障作用端22可以顺利地被气门挺柱4压下、收回凹槽13内，将作用端22的端面远离凹槽13底壁131一侧的棱边位置设计为了倒圆角过渡222。当然，也可以考虑通过
对惯性甩块2的形貌、质心23位置以及气门挺柱4行程的进一步调整，使作用端22翘起时，作用端22即可以防反转，其质心23也仍位于所述切线31的内侧，来解决上述初始回位问题，不过不利于在现有结构上改制，必要性也不强。
29.实施时，在凸轮轴1的轴向上，惯性甩块2、凹槽13可以与进气凸轮11有所重叠，但不能完全占用进气凸轮11的厚度尺寸，以免破坏进气凸轮11基圆曲面侧111的完整和连续性。
30.本实施例的单缸柴油机启动防反转结构，结构更简单，并可以在现有的凸轮轴1上进行改制得到，便于实施；取消了离心惯性体、防反转扭簧，可以更少占用凸轮轴1轴向尺寸；通过对惯性甩块2的形貌以及质心23位置的具体设计，使其仍能够起到防启动反转伤人的效果。
31.本实施例的单缸柴油机启动防反转结构，经试验室实测进行了长时间、多次的正转和故意反转的验证试验，效果稳定可靠。
32.请参见图5、图6，其中，所述惯性甩块2为长方形板状结构且其板面平行于回转轴3的轴线，回转轴3从侧面穿过惯性甩块2，惯性甩块2的一端逐渐减薄并形成为所述定位端21，惯性甩块2的另一端形成为所述作用端22，所述作用端22朝向凹槽13底壁131的一面凸起设有增重部221以使惯性甩块2的质心23位于所述作用端22并位于所述切线31的内侧。增重部221的两侧与作用端22的两侧平齐。
33.这样，给出了一种惯性甩块2可实施的具体形状，便于加工，降低成本并保证效果。制造时，通过加工中心钻孔并同时单侧铣形，去多余部（夹位）即可成型；也可以直接用钢板，钻孔后线切割外形即可。
34.作为现有结构，所述凸轮轴1上还排气凸轮12，排气凸轮12和进气凸轮11在凸轮轴1的轴向上间隔设置，所述凹槽13优选开设于进气凸轮11背离排气凸轮12的一端以便穿设所述回转轴3。
35.这样，便于改制，便于在凸轮轴1上加工回转轴3的插入孔，方便惯性甩块2的装配连接。
36.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。