CN101153549A - 具有多升程凸轮装置的发动机管状凸轮轴组件及其装配方法 - Google Patents

Abstract

发动机凸轮轴组件包括一个装配有多个独立凸轮装置的中空管轴，每个凸轮装置包括多个凸轮。每个凸轮包括一个由相对的平行侧面限定的外侧凸轮表面和一个穿过所述侧面的轴向孔。每个凸轮装置包括至少两个并排安置的相关联的凸轮，凸轮具有沿轴对齐的孔。从其中一个凸轮的一个侧面突起的轴肩与另一个相关联的凸轮装置的邻接侧面相接合，从而保证了相关联的凸轮侧面之间固定平行的关系。中空管轴穿过凸轮孔延伸并以共有的轴线支承凸轮装置。装配时，中空管轴扩张成与凸轮孔相接合以便凸轮装置在中空管轴上保持固定的轴向和角度关系。

Description

具有多升程凸轮装置的发动机管状凸轮轴组件及其装配方法

技术领域

[0001]本发明涉及用于内燃机的组装凸轮轴，尤其涉及通过延长中空管轴在相关联的凸轮和其他部件之间装配的凸轮轴。在优选实施例中，本发明涉及在发动机不同运行条件下用于打开发动机气门的具有可选的低或高的气门升程设置或全升程和零升程的可选设置的两级气门挺柱的凸轮轴。

背景技术

[0002]本领域中公知的是通过将中空管轴的延长成预定位凸轮，轴颈和其他部件来制造发动机凸轮轴组件。现有的发动机设计中每个气缸包括两个进气门和两个排气门，这使得在发动机气缸盖内的多个气门执行组件需要空间。改变进气门或排气门升程这一现有计划需要使用不同几何形状的凸轮，这可能会与其他的液压转换部件产生相互影响，以便控制几何形状对气门运动的影响。每个气门的两个或三个凸轮均需执行这一控制。额外的凸轮和其他部件的复杂性限制了可用空间，并且需要最小化尺寸和在凸轮轴特性位置极其精确的控制。

发明内容

[0003]本发明提供的特点在于改善装配并固定在可扩展管状轴上的不同部件例如凸轮，隔离套和其他部件之间的横向间距和垂直性的控制。通过增加隔离套和凸轮轴肩，非常紧凑的尺寸控制可获得这些特性。两级凸轮轴设计使这种控制成为必要，从而抑制横向间距和垂直特性的过高公差。凸轮从动件的设计需要三个执行机构接触三个凸轮以控制每个气门的升程。两个滑动从动件与外侧凸轮接触，而一个滚动从动件与钢制中心凸轮接触。这些精确机构必须精确定位，必须安装在凸轮的接触点上，以便***在高速下正常运行。

[0004]本发明为每个气门提供了凸轮装置，包括一个钢制中心凸轮和两个铸铁端部凸轮。凸轮侧面彼此间精确间隔，并通过中心凸轮上轴肩的使用保持垂直。该轴肩延伸至与端部凸轮相接合以保持它们之间横向间距的紧公差。提供可作为支承轴套的隔离套以便在横向精确地将凸轮装置彼此间隔开。凸轮轴组件的设计允许使用不同的凸轮材料，或应用到凸轮轴上其他部件的材料，并以高精度的横向间距和最低的制造难度装配使用在凸轮装置和其他元件中的各个部件。具有间距轴肩的硬化钢凸轮的使用和支承轴套精度削减到一个长度和垂直特性，就可以获得能够在一些新的发动机设计中现有的有限空间里运行的凸轮轴组件所需的精确的尺寸特性。

[0005]本发明的这些和其他的特点和优势将从下文本发明的特定实施例的说明和附图中变得更加充分理解。

附图说明

[0006]图1为一个凸轮轴组件的一部分，它具有一对隔开的三单元凸轮装置，所述凸轮装置由一个支承轴隔离套分开，并由部件内的一个管状管扩张将其固定，管状管扩张是通过一个钢制滚珠或同样的元件机械地穿过管轴的中孔扩张其外边缘使其与附着的部件相接合。

[0007]图2为图1中凸轮轴组件的剖视图，图示出了构成图1中所示的凸轮轴组件的凸轮装置的凸轮，隔离管套和中空管轴。

具体实施方式

[0008]详细参考附图，数字10通常表示依照本发明示例形成的一个凸轮轴组件，其具有旋转轴线11。该凸轮轴组件包括一个轴向延伸的中空管轴12，多个凸轮装置14，每个凸轮装置包括一个内侧或中心凸轮16和两个末端或外侧凸轮18，和一个沿着轴线11横向分隔凸轮装置14并与管轴12一同旋转的隔离管套或支承轴套20。

[0009]每个凸轮16、18包括延伸穿过凸轮相对的平行侧面24的一个轴向孔22。相似的轴向孔26延伸穿过轴套20。中心或内侧凸轮16包括从凸轮相对的平行侧面24延伸的环形轴肩28，该环形轴肩具有经精确机械加工的端面30，并与相关联的端部凸轮18的内侧面24相衔接。在组件中，端部凸轮的平行侧面24和中心凸轮轴肩的端面30共同运作以维持组成每个凸轮装置14的凸轮16、18之间的平行性。轴套20的平行端面32同样与相邻的凸轮装置的外侧面24相衔接，以维持相关联的凸轮装置中凸轮的平行关系。

凸轮装置和轴套通过将中空管轴***它们各自的孔22、26被固定在中空管轴12上，并在中空管轴通过过大的滚珠穿过中空管轴的中心空孔34机械扩张时维持装配部件之间的纵向接合。这一过程使管子外部扩张与不同的部件的孔相接合，将凸轮装置和轴套锁定在中空管轴12的位置上，所以凸轮16、18和轴套20都维持在机械扩张步骤之前建立的预定的横向和角度关系。在凸轮装置14中，凸轮的侧面都保持平行关系，这种平行关系是在凸轮装置中相关联的凸轮侧面之间具有预定的精确的尺寸间隔。

如图所示，端部凸轮18的外表面38具有最大离心率，是为了驱动相关的发动机气门达到高或最大升程。中心凸轮16的外表面36具有减少的偏心率，是为了驱动相关的发动机气门达到一个低的升程。

在典型的实施例中，中心凸轮16可由硬化钢制成，而端部凸轮18可由灰铸铁或其他适当的材料制成，用于滑动接触凸轮从动件。同样地，在中心凸轮中，硬化钢材料适合用于传统的滚轮挺杆。轴套或隔离套20可用灰铸铁或硬化钢制成，这取决于它们用于轴承12和本发明的其他必需部件。管状轴12可以由适用于滚珠扩张过程的软钢形成。为了保持中心凸轮和端部凸轮各自外表面36，38的精确尺寸，这些表面达到最终尺寸是在凸轮轴部件形成凸轮轴组件这一扩张步骤之后。

除了滚珠扩张过程，管子扩张的其他形式可实际应用于本发明。这些形式可包括扩张的机械形式，除了滚珠的形式之外，还有液压或其他压力的方式使管子扩张。

应该理解的是，除了关于附图实施例特别提及的那些材料和步骤，本发明凸轮轴组件中不同部件和具体步骤可采用其他材料和方法步骤。本发明的各种特征包括凸轮装置部件的平行面和轴肩，轴套或隔离套，轴肩和轴套规定的预加工的轴间距，以及装配部件到轴上后的凸轮装置的凸轮表面36、38的最后打磨，所有这些组合在一起提供了一个精确形成的凸轮轴组件，具有最小公差变化，当占用发动机中气缸盖或其他凸轮轴安装位置一个最小量的空间时也能驱动两级或换向气门挺柱的紧密隔离的从动件。

尽管参考具体的优选实施例对本发明进行了描述，但是可以理解的是所述本发明的原理的精神和范围内可以有很多变化形式。因此，这意味着本发明不应受到所公开实施例的限制，而且它具有以下权利要求所允许的所有范围。

Claims (9)

1.一种可绕旋转轴旋转的发动机凸轮轴组件，包括：

一个中空管轴和多个独立的凸轮装置，每个所述的凸轮装置包括多个凸轮；

每个所述的凸轮包括一个由相对的平行侧面限定的外侧凸轮表面和一个穿过所述侧面的轴向孔；

每个所述的凸轮装置包括至少两个并排定位的关联凸轮，所述凸轮的孔沿轴线方向对齐，从其中一个所述凸轮的一个侧面突起的轴肩，所述轴肩与另一个相关联的凸轮的邻接侧面相接合，从而保证了相关联的凸轮侧面之间固定平行的关系；

所述管轴延伸穿过所述凸轮孔并以共用轴支承所述凸轮装置，所述管轴扩张为与所述凸轮孔相接合以便所述凸轮装置在所述管轴上保持固定的轴向和角度关系。

2.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述外侧凸轮表面在所述凸轮装置装配到所述中空管轴上之后通过打磨来精加工。

3.如权利要求1所述的组件，还包括在至少可选的一对凸轮装置之间形成的凸轮轴支承轴颈和在凸轮轴装配完成后通过打磨形成的支承面。

4.如权利要求3所述的组件，其特征在于在通过衬套内的所述管轴的扩张所固定的钢制支承衬套上形成所述支承轴颈。

5.如权利要求4所述的组件，其特征在于所述支承衬套包括与所述凸轮装置中的所述相邻接的凸轮的侧面接合的光滑平行端面，所述光滑平行端面辅助维持所述凸轮轴组件的所述凸轮装置中的所述凸轮之间的平行关系。

6.如权利要求1所述的组件，其特征在于所述凸轮装置至少有一些包括具有不同偏心率的凸轮以便驱动两级式气门挺柱。

7.如权利要求1所述的组件，还包括驱动两级式气门挺柱的凸轮装置，每个所述凸轮装置包括在两个高升程端部凸轮之间设置的低升程中心凸轮。

8.如权利要求7所述的组件，其特征在于所述中心凸轮由硬化钢制成以便驱动滚轮从动件，而端部凸轮由铸铁制成以便驱动滑动凸轮从动件。

9.如权利要求8所述的组件，其特征在于所述中心凸轮具有从两侧面延伸的轴肩，并与相关联的端部凸轮的侧面相接合，以便在外侧凸轮表面相互之间提供预定空间。

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