专利名称：发动机、气门驱动机构及其气门桥的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机技术领域，特别涉及一种气门桥。本发明还涉及一种包括上 述气门桥的气门驱动机构和一种包括上述气门驱动机构的发动机。
背景技术：
发动机是各种车辆以及多种机械的动力源，发动机的工作性能的好坏直接关系 着车辆以及其他机械的工作性能，因此，提高发动机的工作性能始终受到人们的重视。
发动机的配气系统是用于保证发动机在正确的时间点打开气门和关闭气门，以 实现发动机新鲜空气的供给和废气的排出的系统。常规的四气门发动机，对应于同一气 缸一般包括两个进气门和两个排气门，同名气门(即两个进气门或者两个排气门)一般使 用整个配气系统的同一个气门驱动机构进行驱动。
工作过程中，发动机的曲轴在活塞的作用下旋转，并利用齿轮带动凸轮轴旋 转，从而凸轮轴上的凸轮驱动挺柱和推杆上下运动，进而驱动摇臂绕摇臂轴摆动，在摇 臂的摆动过程中，向气门桥和气门施加往复推力，并与气门的复位弹簧相互配合作用， 实现气门的开启和关闭。
请参考图1，图1为现有技术中一种典型的气门驱动机构的结构示意图。
如图中所示，现有技术的发动机气门驱动机构包括摇臂11、气门桥13、导向销 12、调节螺钉17、锁紧螺母18和复位弹簧16，两个同名气门14分别位于气门桥13的两 端，气门桥13的中间开设有通孔，导向销12插装于通孔中，且导向销12的下部插装于 气缸盖19的承载孔；气门桥13的一端开设有螺纹孔和定位孔，二者的中心线重合，调节 螺钉17安装于螺纹孔中，锁紧螺母18位于调节螺钉17的顶部，用于锁紧调节螺钉17的 位置，两个同名气门14中一个气门的气门杆的头部插装于定位孔中，从而可以通过调节 螺钉17和锁紧螺母18调节该气门的位置，并实现将摇臂11的作用力传递至气门；气门 桥13的另一端通过下端面与两个同名气门14中的另一气门的气门杆顶部平面接触，实现 摇臂11的作用力向该气门的传递。
调节螺钉17和锁紧螺母18的结构，能够实现对气门位置的调整，保证两个同名 气门同时开启和关闭，然而由于结构复杂，装配过程受人为因素的影响较大，如果装配 或者调整不当，则可能会出现气门插入定位孔的深度不足，造成气门与气门桥相互脱离 的现象，引起重大的故障，另一方面，锁紧螺母18在工作过程中比较容易松动，也可能 会引起重大的事故。
因此，如何在保证同名气门同时开启和同时关闭的基础上，提高结构的可靠 性，降低结构的复杂度，就成为本领域技术人员目前需要解决的技术问题。发明内容
本发明的目的是提供一种气门桥，该气门桥能够为实现两同名气门的同时开启 和同时关闭提供结构基础，并且结构简单，具有较高的可靠性。本发明的另一目的是提供一种包括上述气门桥的气门驱动机构和一种包括上述气门驱动机构的发动机。
为解决上述技术问题，本发明提供一种气门桥，用于气门驱动机构，所述气门 驱动机构包括导向销，所述气门桥的中部开设有通孔，所述导向销穿过所述通孔，其特 征在于，所述通孔包括圆锥孔段和圆柱孔段，所述导向销包括母线为圆弧线的球面段和 母线为直线的圆柱段，所述球面段与所述圆锥孔段的接触线为闭合环线，所述圆柱孔段 的直径大于所述圆柱段的直径。
优选地，所述圆柱孔段包括第一圆柱孔段和第二圆柱孔段，所述第一圆柱孔段 连接所述圆锥孔段和所述第二圆柱孔段，且所述第一圆柱孔段的直径小于所述第二圆柱 孔段的直径。
优选地，所述气门桥上设置有气门凹槽，气门杆头部位于所述气门凹槽。
优选地，所述气门凹槽的顶面为圆弧面。
优选地，所述气门凹槽的数目为两个。
优选地，所述圆锥孔段的锥角为90度。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种气门驱动机构，包括导向销和气门 桥，所述气门桥为上述任一项所述的气门桥。
为解决上述技术问题，本发明还提供一种发动机，包括气门和用于驱动所述气 门运动的气门驱动机构，所述气门驱动机构为上述的气门驱动机构。
本发明所提供的气门桥，用于气门驱动机构，气门驱动机构包括导向销，气门 桥的中部开设有通孔，导向销穿过通孔，通孔包括圆锥孔段和圆柱孔段，导向销包括母 线为圆弧线的球面段和母线为直线的圆柱段，球面段与圆锥孔段的接触线为闭合环线， 圆柱孔段的直径大于圆柱段的直径。工作过程中，发动机的摇臂作用于导向销，导向销 将作用力传递至气门桥，进而传递至发动机的气门，使气门在上述作用力和复位弹簧的 共同作用下上下往复运动，实现气门的开启和关闭，当同一气门桥推动的两气门不能同 时开启或者关闭时，由于气门桥的通孔中的圆锥孔段和导向销的球面段的配合，从而可 以调整导向销与通孔的接触位置，改变气门桥所承受的作用力，最终改变两气门所承受 的作用力，自动保证两气门同时开启或者关闭。可以看出，本发明所提供的气门桥，由 于其安装导向销的通孔具有圆锥孔段，能够与导向销的球面段相互配合，实现对两气门 的初始不平衡的自适应，保证了两气门的同时开启和闭合，从而为实现两同名气门的同 时开启和同时关闭提供结构基础，并且结构简单，无需设置现有技术中的调整螺钉和锁 紧螺母，彻底地避免了由于人为调整不当而造成的故障，以及由于螺母松动而引起的故 障，不仅降低了结构的复杂度，而且保证了工作的可靠性和安全性。
在一种优选实施方式中，本发明所提供的气门桥的圆柱孔段包括第一圆柱孔段 和第二圆柱孔段，第一圆柱孔段连接圆锥孔段和第二圆柱孔段，且第一圆柱孔段的直径 小于第二圆柱孔段的直径。球面段与圆锥孔段的接触线(即闭合环线)，最好能够保证在 圆锥孔段的中间部位，如果接触线太靠上，或者太靠下，则会使得气门桥所承受的最大 应力点会向上部交界处或者下部交界处移动，从而造成应力的大幅上升，因此，合理地 设置圆锥孔段和球面段的尺寸就非常的重要，而圆柱孔段的直径尺寸小，则可以在锥角 不变的情况下，使圆锥孔段的坡面长度可选择的范围更大，也可以在圆锥孔段的坡面长 度不变的情况下，使锥角的可选择范围更大，以便在球面段的尺寸确定的情况下，保证接触线在大体中间部位，另一方面，由于在加工球面段的时候受加工工艺的影响，必然 会产生退刀槽，退刀槽的直径尺寸通常小于圆柱段的直径尺寸，因此，这也为减小一部 分的圆柱孔段的直径尺寸提供了保证，因此可以将圆柱孔段设置成具有台阶结构，使圆 锥孔段的选择范围更大，以保证在圆锥孔段能够始终与球面段形成闭合环线的基础上， 改善二者的受力。
本发明所提供的发动机和气门驱动机构的有益效果均与气门桥的有益效果类 似，在此不再赘述。
图1为现有技术中一种典型的气门驱动机构的结构示意图2为本发明一种具体实施方式
所提供的气门桥的结构示意图3为本发明一种具体实施方式
所提供的气门驱动机构的结构示意图4为图3所示A部分的放大示意图5为图3所示与本发明一种具体实施方式
所提供的气门桥相配合的导向销的结 构示意图。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种气门桥，该气门桥能够为实现两同名气门的同时开启 和同时关闭提供结构基础，并且结构简单，具有较高的可靠性。本发明的另一核心是提 供一种包括上述气门桥的气门驱动机构和一种包括上述气门驱动机构的发动机。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体 实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图2至图5，图2为本发明一种具体实施方式
所提供的气门桥的结构示意 图；图3为本发明一种具体实施方式
所提供的气门驱动机构的结构示意图；图4为图3所 示A部分的放大示意图；图5为图3所示与本发明一种具体实施方式
所提供的气门桥相 配合的导向销的结构示意图。
如图中所示，本发明所提供的气门桥，用于气门驱动机构，其气门驱动机构还 包括摇臂21、导向销22和复位弹簧沈，摇臂21的头部与导向销22的顶面接触，气门桥 23的中部开设有通孔231，位于气门桥23下方的发动机气缸盖四上开设有承载孔四1， 导向销22穿过通孔231，且导向销22的下端部插装于承载孔四1，发动机的一气缸的两 同名气门M分别位于气门桥23的两端，两气门M的气门杆的顶端与气门桥接触，气门 杆上套装复位弹簧沈和气门导管25，复位弹簧沈的两端分别由支撑座支撑，其中，通孔 231包括圆锥孔段2311和圆柱孔段2312，导向销22包括母线为圆弧线的球面段221和母 线为直线的圆柱段222，其中球面段221基本位于圆锥孔段2311内，且球面段221与圆锥 孔段2311的接触线为闭合环线，圆柱孔段2312的直径大于圆柱段222的直径。
具体地，本文所述的圆弧线为所有具有圆弧形状的线段，并非只是标准圆上的 一段，因此，所形成的球面段并非仅包括标准球，还可以包括椭球等球面。
当然，上述圆弧线可以为标准圆线的一段。标准球面不仅可以很方便地实现球 面段221与锥面孔段2311的配合，而且加工简单，加工质量高。
另一方面，受气门桥23所承受应力的影响，球面段的尺寸应当适中，不能太 大，也不能太小，以保证球面段221与锥面孔段2311的接触线基本处在锥面孔段2311的 中间部位，如果尺寸过大或过小，则接触线会上移或下移，从而使得气门桥23最大应力 点往上部交界处或下部交界处转移，带来应力大幅上升。
工作过程中，发动机的曲轴在活塞的作用下旋转，并利用齿轮带动凸轮轴旋 转，从而凸轮轴上的凸轮驱动挺柱和推杆上下运动，进而驱动摇臂21绕摇臂轴往复摆 动，当摇臂21向下摆动时，将作用力作用于导向销22，导向销22将作用力传递至气门桥 23，进而传递至发动机的气门对，使气门M在上述作用力的作用下向下运动，实现气门 对的开启，同时，复位弹簧沈在此过程中受到压缩；当摇臂21向上摆动时，复位弹簧 26的弹力作用于支撑座，进而作用于气门桥23，使气门M、气门桥23和导向销22向上 运动实现气门的关闭，当同一气门桥23推动的两气门M不能同时开启或者关闭时，由于 通孔231中的圆锥孔段2311和导向销22的球面段221的配合，球面段221可以在圆锥孔 段2311改变位置和方向，从而可以改变导向销22和气门桥23所承受的作用力，最终改 变两气门M所承受的作用力，自动保证两气门M同时开启或者关闭。
特别地，圆柱孔段的直径大于圆柱段的直径，为球面段221可以在圆锥孔段 2311改变位置和方向提供了保证，为导向销22的倾斜预留了空间，具体地，导向销22圆 柱段222的直径与圆柱孔段2312的直径之差的范围可以为0.1mm-0.15mm，直径之差过 小容易对导向销22的倾斜范围造成较大的限制，使得自适应能力不能充分发挥，直径之 差过大又会导致球面段221和圆锥孔段2311的尺寸都大，而受气门桥23的尺寸的限制， 球面段221和圆锥孔段2311的尺寸都不可能太大。
具体地，圆柱孔段2312的直径与圆柱段222的直径之差可以为0.125mm。
然而，在上述工作过程中，摇臂21在围绕摇臂轴旋转时，摇臂21的头部与导向 销22的接触位置不仅会发生垂向位移，而且会产生水平方向的位移，即摇臂21的头部与 导向销22之间会产生横向相对滑动，从而会使导向销22承受横向的摩擦力，上述摩擦力 可能会经过气门桥23传递至气门M，最终传递至气门导管25，使气门导管产生偏磨。
在上述的气门驱动机构，由于导向销22的下端部插装于气缸盖四的承载孔 291,从而可以将将导向销22所承受的横向力传递至气缸盖四，避免了上述作用力通过 气门桥23和气门M传递至气门导管25，延长了气门导管25的使用寿命，降低了使用成 本；更进一步地，本发明所提供的气门桥23的通孔231包括圆锥孔段2311，并于气门驱 动机构的导向销22相互配合，实现了对两气门M的初始不平衡的自适应，保证了两气门 M的同时开启和闭合，完全取消了调整螺钉和锁紧螺母，彻底地避免了由于人为调整不 当而造成的故障，以及由于螺母松动而引起的故障，不仅降低了结构的复杂度，而且保 证了工作的可靠性和安全性。
综上，本发明所提供的气门桥，在结构上提供了保证两气门M的同时开启和关 闭的基础，免去了人为调整过程，保证了工作的可靠性和安全性，而且结构简单，加工 方便，成本较低。
在一种具体实施方式
中，如图2和图5所示，本发明所提供的气门桥23的圆柱 孔段2312包括第一圆柱孔段23121和第二圆柱孔段23122，第一圆柱孔段23121连接圆锥 孔段2311和第二圆柱孔段23122，且第一圆柱孔段23121的直径小于第二圆柱孔段23122的直径。
球面段221与圆锥孔段2311的接触线(即闭合环线)，最好能够保证在圆锥孔段 2311的中间部位，如果接触线太靠上，或者太靠下，则会使得气门桥23所承受的最大应 力点会向上部交界处或者下部交界处移动，从而造成应力的大幅上升，因此，合理地设 置圆锥孔段2311和球面段221的尺寸就非常的重要，而圆柱孔段2312的直径尺寸小，则 可以在锥角不变的情况下，使圆锥孔段2311的坡面长度可选择的范围更大，也可以在圆 锥孔段2311的坡面长度不变的情况下，使锥角的可选择范围更大，以便在球面段221的 尺寸确定的情况下，保证接触线在大体中间部位，另一方面，由于在加工球面段221的 时候受加工工艺的影响，必然会产生退刀槽223，退刀槽223的直径尺寸通常小于圆柱段 222的直径尺寸，因此，这也为减小一部分的圆柱孔段2312的直径尺寸提供了保证，因 此可以将圆柱孔段2312设置成具有台阶结构，使圆锥孔段2311的选择范围更大，以保证 在圆锥孔段2311能够始终与球面段221形成闭合环线的基础上，改善二者的受力。
特别地，为了加工方便，可以将圆锥孔段2311的锥角设定为90度。从而可以 通过调整圆锥孔段2311的坡面长度来保证接触线基本位于圆锥孔段2311的中间部位。
具体地，请参考图2，气门桥23上还可以设置有气门凹槽232，以将发动机的气 门杆的头部插装于气门凹槽232。由于气门杆的位置是确定的，将气门杆的头部插装于气 门凹槽232，可以限制气门桥23的位置，防止气门桥23绕导向销22旋转；同时气门凹 槽232的加工方便，无需占用额外的空间。
当然，也可以采用其他的方式限定气门桥23的位置，比如在气门桥23的下表 面焊接挡板或者挡环，只要能够实现通过气门杆限制气门桥23的运动即可。
为了提高限位的准确性，还可以在气门桥的两端均开设气门凹槽232，并使两同 名气门M的头部均插装于气门凹槽232;当然，也可以只设置一个气门凹槽232，利用导 向销22和气门M实现对气门桥23的定位。
进一步地，气门凹槽232的顶面可以为圆弧面，如图4中所述，圆弧面可以具体 为圆柱表面的一段或球面的一段，在外力的作用下，气门M可能会发生倾斜，当气门M 倾斜时，由于气门凹槽232的顶面为圆弧面或球面，减小了气门桥23与气门杆的顶部的 力的作用点的偏移量，使二者的接触点仍然基本处于气门杆的中心位置，从而保证了气 门杆的受力的均勻性，进而保证了气门的正常开启和关闭。
相应地，气门驱动机构的摇臂21的头部与导向销22的顶面接触的接触面也可以 为圆弧面。以尽量减小由于摇臂21或者导向销22的倾斜而造成的作用力点的位移量， 改善导向销22的受力。
此外，本发明还提供了一种气门驱动机构，包括导向销和气门桥，气门桥为上 述的气门桥，该气门驱动机构的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。
进一步地，本发明还提供了一种发动机，包括气门和用于驱动所述气门运动的 气门驱动机构，气门驱动机构为上述的气门驱动机构，该发动机的其他各部分的结构请 参考现有技术，本文不再赘述。
以上对本发明所提供的发动机、气门驱动机构及其气门桥进行了详细介绍。本 文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用 于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和 修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
权利要求
1.一种气门桥，用于气门驱动机构，所述气门驱动机构包括导向销(22)，所述气门 桥(23)的中部开设有通孔(231)，所述导向销(22)穿过所述通孔(231)，其特征在于， 所述通孔(231)包括圆锥孔段(2311)和圆柱孔段(2312)，所述导向销(22)包括母线为 圆弧线的球面段(221)和母线为直线的圆柱段(222)，所述球面段(221)与所述圆锥孔段 (2311)的接触线为闭合环线，所述圆柱孔段(2312)的直径大于所述圆柱段(222)的直 径。
2.根据权利要求1所述的气门桥，其特征在于，所述圆柱孔段(2312)包括第一圆柱 孔段(23121)和第二圆柱孔段(23122)，所述第一圆柱孔段(23121)连接所述圆锥孔段 (2311)和所述第二圆柱孔段(23122)，且所述第一圆柱孔段(23121)的直径小于所述第二 圆柱孔段(23122)的直径。
3.根据权利要求1所述的气门桥，其特征在于，所述气门桥(23)上设置有气门凹槽 (232)，气门杆头部位于所述气门凹槽(232)。
4.根据权利要求3所述的气门桥，其特征在于，所述气门凹槽(232)的顶面为圆弧
5.根据权利要求3所述的气门桥，其特征在于，所述气门凹槽(232)的数目为两个。
6.根据权利要求1至5任一项所述的气门桥，其特征在于，所述圆锥孔段(2311)的 锥角为90度。
7.—种气门驱动机构，包括导向销和气门桥，其特征在于，所述气门桥为权利要求1 至6任一项所述的气门桥。
8.—种发动机，包括气门和用于驱动所述气门运动的气门驱动机构，其特征在于， 所述气门驱动机构为权利要求7所述的气门驱动机构。
全文摘要
本发明公开了一种气门桥，用于气门驱动机构，气门驱动机构包括导向销(22)，气门桥(23)的中部开设有通孔(231)，导向销(22)穿过通孔(231)，通孔(231)包括圆锥孔段(2311)和圆柱孔段(2312)，导向销(22)包括母线为圆弧线的球面段(221)和母线为直线的圆柱段(222)，球面段(221)与圆锥孔段(2311)的接触线为闭合环线，圆柱孔段(2312)的直径大于圆柱段(222)的直径。本发明所公开的气门桥能够为实现两同名气门的同时开启和同时关闭提供结构基础，并且结构简单，具有较高的可靠性。本发明还公开了一种包括上述气门桥的气门驱动机构和一种包括上述气门驱动机构的发动机。
文档编号F01L1/26GK102022151SQ20101061264
公开日2011年4月20日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者贺园玲, 郭林山, 阮志强 申请人:潍柴动力扬州柴油机有限责任公司