一种气门横臂的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及的是一种气门横臂，是一种燃油发动机零件。
【背景技术】
[0002]在发动机技术发展的初期，一般都采用双气门技术(单进单排)，在这个阶段，气门的开、闭一般都由摇臂(连杆)直接控制，每个摇臂(连杆)只能控制一个气门。随着科技的发展，发动机技术的持续进步，以及环保的要求，产生了多气门技术(多进多排)。多气门技术的出现，在结构上要求摇臂能够同时控制两个(或多个)同名气门，这时就出现了气门横臂，气门横臂是一种将两个(或多个)同名气门杆连接起来并与摇臂连接的零件，使摇臂借助于气门横臂对两个或两个以上气门进行操作。已往的气门横臂，如一座桥梁将两个或两个以上的同名气门杆沟通起来，在结构上也如桥一样将气门杆作桥墩，气门横臂上孔搁在各气门杆上。气门横臂以中间顶面与摇臂连接，使摇臂动作作用在气门横臂上，通过气门横臂再作用在气门杆上。气门杆通常为圆柱体，为限定气门杆与气门横臂之间的位置，在气门横臂与气门杆相接触的位置有与气门杆作间隙配合的柱形孔，柱形孔顶部是气门横臂与气门杆相接触的面。长期以来气门横臂与气门杆的接触面S都是平面的，如图1所示。由于需要精确传递摇臂的动作到气门杆上，气门横臂上与气门杆相接触的两个柱形孔顶面的平行度要求非常高。因此，为了确保发动机的精度要求，设计人员往往在设计气门横臂时不得不提出非常高的技术要求，包括对气门横臂形状和位置尺寸公差的要求。通常，气门横臂设计时该平行度允许误差仅为0.03至0.05mm。这就延伸出一系列问题，首先，为了满足设计要求，必须使用高精度的加工和检测设备，如加工中心和高度测量仪等设备来加工和检测零件，导致制造成本大大提高；第二，尽管设计人员提出了很高的精度要求，加工后的零件也满足了这些要求，但零件本身还是存在制造误差，在机构组装后体现为两个接触平面的平行度误差e，如图2所示。所述误差在机构的运行中使各气门杆受力不均，且受力点远离气门杆轴线，而使该力的作用线与气门杆轴线不平行。分析气门杆受力情况:在理论上，图中应当F1=1/2F (在连接三个气门杆时则F1=1/3F，在连接η个气门杆时每个气门杆所受到的力应当是Fl=l/nF)，且Fl=f 1，即不应有径向分力。而实际上，由于误差e始终存在，因此Fl ^ l/2F，Fl=fl+f2，其中:F为摇臂作用在气门横臂上的力，Fl为气门横臂作用在单个气门杆上的力，fl为Fl的轴向分力，f2为Fl的径向分力。即在机构运行过程中，气门横臂I对气门杆2所施的力存在径向分力，该径向分力将导致气门导管或气门杆的磨损加剧，造成机构寿命降低，严重时有可能导致机构早期失效，造成使用成本大大提高。
【实用新型内容】
[0003]为了克服【背景技术】的缺点与不足之处，本实用新型提供一种应用范围广，操作方便，节约成本，以及保证产品尺寸的气门横臂。
[0004]一种气门横臂，包括如桥形的一横梁，所述横梁的两侧设有与气门杆间隙配合的柱形孔，所述柱形孔的上底面设有向下凸出的球面，所述球面与气门杆构成点接触配合，所述球面的拱形底圆直径在气门杆直径横截面最小宽度之间，且所述球面的拱高为0.05至0.2mmο
[0005]本实用新型具有以下有益效果:本实用新型提供的气门横臂其孔上底面与气门杆接触的部分为球面，使两者形成点接触。这样，无论气门横臂加工精度或机构的精度如何变化，只要在球面拱高和气门杆与气门横臂孔配合间隙允许的范围以内，都能确保各气门杆受力均匀，保证气门杆按精确的轨迹运动，满足设计要求，延长机构寿命。由于不必要有很高的加工技术要求，从加工设备和加工工艺方面得到改善，能够大幅降低制造成本，而使用寿命的增长则降低了使用成本，符合精益生产、节能、环保等现代制造理念。
【附图说明】
[0006]图1为现有技术气门横臂结构示意图。
[0007]图2为现有技术气门杆受力分析图。
[0008]图3为本实用新型一实施例的气门横臂结构示意图。
[0009]图4为本实用新型一实施例气门横臂与气门杆的结构示意图，
[0010]图中:S气门横臂与气门杆相接触的面，1-横梁，2-气门杆，3-柱形孔，4-球面，e-气门横臂与气门杆接触面的制造误差，F-摇臂作用在气门横臂上的力，Fl-气门横臂作用在单个气门杆上的力，fl-Fl的轴向分力，f2-Fl的径向分力；R为气门横臂顶面，SR为气门横臂与气门杆接触的球面；e’ -气门横臂与气门杆接触面的平行度误差，F-摇臂作用在气门横臂上的力，f_气门横臂作用在气门杆上的力，S L-球面的拱高。
【具体实施方式】
[0011]下面针对本实用新型的实施例作进一步说明:
[0012]一种气门横臂，包括如桥形的一横梁1，所述横梁I的两侧设有与气门杆2间隙配合的柱形孔3，所述柱形孔3的上底面设有向下凸出的球面4，所述球面4与气门杆2构成点接触配合，所述球面4的拱形底圆直径在气门杆2直径横截面最小宽度之间，且所述球面4的拱高为0.05至0.2mm。本实用新型提供的气门横臂可以是连接两个气门杆的气门横臂，也可以是连接三个或三个以上同名气门杆的气门横臂。本实用新型提供的连接两个气门杆的气门横臂的结构如图所示，横梁下边两端水平面处分别有开口向下敞开的柱形孔，其中一孔为圆孔且孔口呈喇叭形状，柱形孔与所要连接的气门杆作间隙配合。柱形孔的顶部为一球面，即其与气门杆的接触面为一向下凸出的球面。根据上述方案，本实用新型提供的气门横臂其孔上底面与气门杆接触的部分为球面，使两者形成点接触。这样，无论气门横臂加工精度或机构的精度如何变化，只要在球面拱高和气门杆与气门横臂孔配合间隙允许的范围以内，都能确保各气门杆受力均匀，保证气门杆按精确的轨迹运动，满足设计要求，延长机构寿命。由于不必要有很高的加工技术要求，从加工设备和加工工艺方面得到改善，能够大幅降低制造成本，而使用寿命的增长则降低了使用成本，符合精益生产、节能、环保等现代制造理念。
[0013]气门横臂与气门杆接触的球面的几何尺寸取决于发动机功率的大小及气门杆的设计尺寸，发动机功率越大，球面的球半径也越大，球面的拱高相对较小。一般来说，球面拱高取0.05至0.2mm，当气门杆的直径一定时，球面的拱底圆半径取决于拱高。例:气门杆的公称直径为6mm，取球面的拱高0.15mm，拱高范围在直径5mm，气门杆与气门横臂配合的最小间隙为0.11mm，球面的拱底圆半径为SR20.91，孔直边长度2.5mm。此时，气门横臂可倾斜角度为1.26度，假设安装距离为50mm，即安装完成后以气门横臂顶面为基准面，各个气门杆端面共同面的平行度误差允许值(下称平行度总误差)为1.1_。
[0014]综上所述，如图4所示，本实用新型提供的气门横臂，在其与气门杆的接触面上只是一个点，气门横臂所受的力F可以均衡地分配到各气门杆，即F=2f (在连接三个气门杆时则F=3f，在连接η个气门杆时F=nf )，且该点距气门杆轴线较近，气门杆所受的力f与气门杆轴线平行并与气门杆的运动方向完全一致。因此，即使在气门横臂3与气门杆2接触面之间存在平行度误差e'(气门横臂上球面的底面与气门杆顶面之间的平行度误差)，仍然能够保证气门杆按理想的轨迹运动。
【主权项】
1.一种气门横臂，包括如桥形的一横梁(1)，其特征在于:所述横梁(I)的两侧设有与气门杆(2 )间隙配合的柱形孔(3 )，所述柱形孔(3 )的上底面设有向下凸出的球面(4 )，所述球面(4)与气门杆(2)构成点接触配合，所述球面(4)的拱形底圆直径在气门杆(2)直径横截面最小宽度之间，且所述球面(4)的拱高为0.05至0.2mm。
【专利摘要】本实用新型涉及一种气门横臂。主要解决现有气门桥在使用中相配的气门杆、气门导管磨损以及难以保证产品的尺寸的问题。包括如桥形的一横梁，横梁的两侧设有与气门杆作间隙配合的柱形孔，柱形孔的上底面设有向下凸出的球面，通过球面与气门杆端面形成点接触，球面的拱形底圆直径在气门杆直径横截面最小宽度之间，拱高为0.05至0.2mm。本实用新型提供的气门横臂其孔上底面与气门杆接触的部分为球面，使两者形成点接触。这样，无论气门横臂加工精度或机构的精度如何变化，只要在球面拱高和气门杆与气门横臂孔配合间隙允许的范围以内，都能确保各气门杆受力均匀，保证气门杆按精确的轨迹运动，满足设计要求，延长机构寿命。
【IPC分类】F01L1-12
【公开号】CN204572101
【申请号】CN201520253624
【发明人】俞黎明, 何华定, 黄永明, 胡安庆
【申请人】浙江黎明发动机零部件有限公司
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年4月24日