隧道式凹轮转子配气机构的制作方法

1.本发明是一种四冲程发动机上的配气机构，特别是一种隧道式凹轮转子配气机构。


背景技术：

2.现行配气机构包括气门弹簧和凸轮，气门弹簧很重要，但它却是能耗大户，配气机构的能耗90％以上都消耗在它身上了；另外，气门弹簧压在凸轮上约300～500n的压力，使曲轴不堪重负，加剧了对凸轮磨损，缩短了发动机寿命。发动机的能耗包括散热、内耗和对外做功，要节能，就得减少散热，减少内耗，现行的节能措施大都落实在减少散热上，如果继续在减少散热上着力，效果不会很明显，所以就得在减少内耗上做文章，其中改造配气机构是最好的办法。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了克服现有配气机构能耗大磨损大寿命短以及现行节能措施不明显的缺陷，发明一种结构简单高效节能的隧道式凹轮转子配气机构。
4.本发明的目的是按如下的方式来实现：
5.本发明包括凹轮、联动体和气门，凹轮通过联动体带动气门；
6.凹轮有一个凹入部位，简称凹部，凹部的深度即为气门升程，凹部所对应的圆心角大于90度；
7.凹轮有两个，一个是进气凹轮，一个是排气凹轮，两个凹轮之间设有从动齿轮，三者固接于一体后通过轴承组装在转轴上，其整体称之为凹轮转子；凹轮转子通过转子支架安装于两气门导管之间；
8.另有一主动齿轮轴，轴上的主动齿轮与凹轮转子上的从动齿轮啮合，主动齿轮轴的转速与曲轴一致，主动齿轮的半径等于从动齿轮之半，使凹轮转子的转速等于曲轴之半；
9.联动体也是两个，联动体包括一个]形框架或[形框架，框架的竖直边插设于转子支架侧面的限位框内，使框架只能在限位框内上下移动；框架的顶部固接有副挺杆载体，副挺杆载体上开有一个竖向的导孔，导孔内设有压力弹簧和副挺杆，压力弹簧压在副挺杆的中央，副挺杆的上半段通过上压盖和下封口关在导孔内，副挺杆上半段的长度小于导孔的深度，使副挺杆的上半段在导孔内有一微小的活动间隙，副挺杆的下半段从下封口伸出落在凹轮上；框架的底层固接有气门挂接板，气门挂接板上开有u形口，气门从框架的底部穿入后通过气门挺杆顶端的环形槽挂接在u形口上；
[0010]
凹轮的凹部上设有隧道，副挺杆的底端为球状触头，球状触头的高度与隧道的高度持平或略小，随着凹轮的转动，球状触头将进入隧道。
[0011]
所述凹轮凹部的型线按简谐振动的规律来设计。
[0012]
所述凹轮的凹部所对应的圆心角为120-130度。
[0013]
所述两个凹轮在组装时，其凹部有若干角度的重叠。
[0014]
所述两个凹轮的凹部重叠角度为14-18度。
[0015]
所述气门处于闭态时，副挺杆的顶端与上压盖之间有微小间隙，副挺杆上半段的底端与下封口之间也有微小间隙，两微小间隙之和等于活动间隙，这时副挺杆将全力压在凹轮上。
[0016]
所述凹轮的直径，在升程不变的情况下可以做得大一点，这样就可以将凹部分为三段，前段和末段按简谐振动来设计，中段按圆弧按来设计，在圆弧段气门始终开启最大，实现进气充分，排气彻底。
[0017]
本发明的积极效果如下：
[0018]
所述凹轮转子、联动体和转子支架构成一个整体，其可称之为配气模块，配气模块可单独制造，使用时将其直接安装在机体上即可，非常简单。由于配气模块的顶端没有空间，所以主动齿轮轴应该设置在配气模块的侧面，这样反而有好处，因为这样可以拉近主动齿轮轴与曲轴的距离，降低机体的高度。
[0019]
隧道是最新的设计方案，有了隧道，就可以甩掉凸轮，使整体结构大为简化。
[0020]
从受力情况上看，现行配气机构是凸轮轴受力，力的大小约为300-500n，导致曲轴不堪重负。本发明是把力下放到气缸盖上，这个力约为30n，该力只是原来的十分之一，这就大大减轻了曲轴的负担，同时大大减小磨损，延长了发动机的使用寿命。本发明相当于将原来的肩扛重物，改为将重物放到地面用车拉，且所拉的重物减少为原来的十分之一，拉车的力就更小了，这个车就是凹轮转子，主动齿轮则起到拉车的作用。
[0021]
从能耗情况上看，现行配气机构的能耗约占发动机总能耗的2％，对外做功约占16％，配气机构90％以上的能耗都被气门弹簧和摩擦吃掉了，而本发明没有气门弹簧能耗，摩擦能耗大为减少，所以这90％以上的能耗基本上都转移到对外做功，使对外做功由16％增加到约18％，增加近两个百分点，这是一个高效的节能效果。
附图说明
[0022]
图1是本发明结构图
[0023]
图2是联动体结构图
[0024]
图3是气门挂接板俯视图
[0025]
图4是转子支架立体图
[0026]
图5是隧道示意图
[0027]
图中：1凹轮2联动体3气门
[0028]
4从动齿轮5转轴6转子支架
[0029]
7气门导管8限位框9主动齿轮轴
[0030]
10主动齿轮
[0031]
21框架22副挺杆载体23压力弹簧
[0032]
24副挺杆25上压盖26下封口
[0033]
27活动间隙28气门挂接板29u形口
具体实施方式
[0034]
如图1所示，本发明包括本凹轮1、联动体2和气门3，凹轮1通过联动体2带动气门3；
[0035]
凹轮1有一个凹入部位，简称凹部，凹部是带动气门3的关键部位，凹部的深度即为气门升程，凹部所对应的圆心角大于90度，这样才能确保气门的运行相对于活塞有一个提前开启和滞后关闭的区间；
[0036]
凹轮1有两个，一个是进气凹轮，一个是排气凹轮，两个凹轮之间设有从动齿轮4，三者固接于一体后通过轴承组装在转轴5上，其整体称之为凹轮转子；凹轮转子通过转子支架6安装于两气门导管7之间；
[0037]
另有一主动齿轮轴9，轴上的主动齿轮10与凹轮转子上的从动齿轮4啮合，主动齿轮轴9的转速与曲轴一致，主动齿轮10的半径等于从动齿轮4之半，使凹轮转子的转速等于曲轴之半。
[0038]
如图2图3图4所示，联动体2也是两个，联动体2包括一个]形框架或[形框架21，框架21的竖直边插设于转子支架6侧面的限位框8内(见图4)，使框架21只能在限位框8内上下移动；框架21的顶部固接有副挺杆载体22，副挺杆载体22上开有一个竖向的导孔，导孔内设有压力弹簧23和副挺杆24，压力弹簧23压在副挺杆24的中央，副挺杆24的上半段通过上压盖25和下封口26关在导孔内，，副挺杆上半段的长度小于导孔的深度，使副挺杆的上半段在导孔内有一微小的活动间隙27，活动间隙27确保副挺杆24与副挺杆载体22为柔性连接，副挺杆24的下半段从下封口26伸出落在凹轮1上；框架21的底层固接有气门挂接板28，气门挂接板28上开有u形口29，气门3从框架21的底部穿入后通过气门挺杆顶端的环形槽挂接在u形口29上，因为是挂在u形口上，所以不妨碍气门自转；
[0039]
如图5所示，凹轮1的凹部上设有隧道8，副挺杆24的底端为球状触头，球状触头的高度与隧道8的高度持平或略小，随着凹轮1的转动，球状触头将进入隧道8，这时球状触头只能在隧道8内运行，在隧道8的作用下，先是由隧道8向下拉着球状触头使副挺杆24压在下封口26上将气门3开启，然后由隧道8向上推着球状触头使副挺杆24压在上压盖25上将气门3关闭。
[0040]
所述凹轮1凹部的型线按简谐振动的规律来设计。
[0041]
所述凹轮1的凹部所对应的圆心角为120-130度。
[0042]
所述两个凹轮1在组装时，其凹部有若干角度的重叠，在重叠部位，进气门和排气门将同时处于开的状态。
[0043]
所述两个凹轮1的凹部重叠角度为14-18度。
[0044]
所述气门3处于闭态时，副挺杆24的顶端与上压盖25之间有微小间隙，副挺杆24上半段的底端与下封口26之间也有微小间隙，两微小间隙之和等于活动间隙27，这时副挺杆24将全力压在凹轮1上，其压力可确保气缸出现负压时不漏气。
[0045]
所述凹轮1的直径，在升程不变的情况下可以做得大一点，这样就可以将凹部分为三段，前段和末段按简谐振动来设计，中段按圆弧按来设计，在圆弧段气门始终开启最大，实现进气充分，排气彻底，这将有效提高发动机的热效率。
[0046]
本发明的工作过程如下：主动齿轮轴由曲轴带动，主动齿轮通过从动齿轮带动凹轮转子，当隧道随凹轮转子运转到球状触头位置时，球状触头将进入隧道，这时球状触头只能在隧道内运行，在隧道的作用下，先是由隧道向下拉着球状触头使副挺杆压在下封口上将气门开启，然后由隧道向上推着球状触头使副挺杆压在上压盖上将气门关闭，当球状触头离开隧道滑动到凹轮基圆上时，在压力弹簧的作用下球状触头将紧紧压在凹轮上，使气
门紧闭而确保气缸不漏气，包括负压及热态时都不漏气。从以上的工作过程可以看到，凹轮转子集开启气门、关闭气门于一身，是一专多能的优秀元件。
[0047]
球状触头对凹轮的压紧力很重要，因为在进排气时，特别是在进气时，气缸内会有约0.1-0.3大气压的负压，负压会引起气缸漏气，有了压紧力，就可以确保气缸负压时不漏气，压紧力可通过气门底盖的底面积来计算，若底面积是10cm2，则压紧力约为30n，这30n的压力只是气门弹簧压力300～500n的十分之一，所以磨损小，延长了凹轮的寿命，使发动机更耐用。
[0048]
本发明是独门绝技，符合原理，高效节能，低磨耐用，简单易行。