CN101532404A - 具有增强的扭转阻力的同心凸轮轴 - Google Patents

Abstract

具有增强的扭转阻力的同心凸轮轴，支承在发动机结构上。凸轮轴可包括第一轴、固定于第一轴的第一凸耳部件，第一凸耳部件包括孔和轴向地相互间隔并固定于彼此的第一和第二凸耳部分。孔可包括在第一凸耳部分处的第一径向内表面，以及在第二凸耳部分处的第二径向内表面。

Description

具有增强的扭转阻力的同心凸轮轴

技术领域

【0001】本发明涉及发动机凸轮轴组件，更具体来说，涉及同心凸轮轴组件。

背景技术

【0002】本部分的陈述仅仅提供与本发明相关的背景信息，可能不构成现有技术。

【0003】发动机通常包括凸轮轴用以致动进气和排气阀。一些凸轮轴是同心凸轮轴，提供进气凸耳和排气凸耳之间的相对旋转。进气凸耳可被固定于外轴以随着该轴旋转，而排气凸耳可被可旋转地支承在该轴上。可替代地，排气凸耳可被固定于外轴以随着该轴旋转，而进气凸耳可被可旋转地支承在该轴上。在无论哪种布置中，固定于外轴的凸耳可通过摩擦接合而被固定于外轴上。通常，凸耳(lobe)是单独地被固定于外轴的。

发明内容

【0004】发动机组件，可包括发动机结构和支承在发动机结构上的凸轮轴。凸轮轴可包括第一轴以及固定于第一轴的第一凸耳(lobe)部件，第一凸耳部件包括孔和轴向地相互间隔并固定于彼此的第一和第二凸耳部分。孔可包括在第一凸耳部分处的第一径向内表面，以及在第二凸耳部分处的第二径向内表面。

【0005】一种方法，可包括形成具有第一和第二凸耳部分的发动机凸轮轴的单体凸耳部件，以及延伸穿过凸耳部件的孔。孔可包括在第一凸耳部件处的第一径向内表面以及在第二凸耳部件处的第二径向内表面。该方法还可以包括将凸耳部件安放在第一轴上，以及偏置(biasing)孔和第一轴中的一个使之与孔和第一轴中的另一个接合，以提供凸耳部件的第一和第二径向内表面与第一轴的外表面之间的摩擦接合。

【0006】从本文的描述中，进一步的应用领域将变得很明显。应当理解，所做描述和具体实例仅仅是出于说明的目的，而不是旨在限制本发明的范围。

附图说明

【0007】本文所描述的附图仅是为了说明的目的，而不旨在以任何方式限制本发明的范围。

【0008】图1是根据本发明的发动机组件的示意图；

【0009】图2是图1中凸轮轴和凸轮相位器的透视图；

【0010】图3是图1中凸轮轴的透视分解图；以及

【0011】图4是图1中凸轮轴的局部剖视图。

具体实施方式

【0012】以下的描述实质上仅是示例性的，并不旨在限制本发明、应用或使用。应当理解，在所有附图中，相应的标记号表示相似或者相应的部分和特征。

【0013】现在参照图1，该图示意性地示出了示例性发动机组件10。发动机组件10可包括发动机12，发动机12包含多个气缸14，气缸14具有设置于其中的活塞16。发动机12还可包括进气阀18、排气阀20、每个气缸14的进气和排气阀举升机构22、24，以及凸轮轴26和凸轮相位器28。

【0014】进气阀举升机构22可包括推杆30和摇臂32。排气阀举升机构24可另外地包括推杆30和摇臂32。推杆30可与凸轮轴26接合以致动摇臂32并选择性地打开进气和排气阀18、20。虽然发动机组件10作为推杆发动机示出，但应当理解，本发明也可应用于多种其他发动机结构，例如顶置凸轮发动机。

【0015】参照图2-4，凸轮轴26可包括第一和第二轴34、36，第一组凸耳部件38、40、42、44、46，第二组凸耳部件48、50、52、54，以及传动销55。在本例中，第一组凸耳部件38、40、42、44、46可形成进气凸耳组，第二组凸耳部件48、50、52、54可形成排气凸耳组。然而，应当理解，可提供替代布置，即第一组凸耳部件38、40、42、44、46可形成排气凸耳组，第二组凸耳部件48、50、52、54可形成进气凸耳组。第一轴34可被固定以随着第一相位器部件29旋转，第二轴36可被固定以随着第二相位器部件31旋转。第一和第二相位器部件29、31可相对于彼此以及相对于相位器28的可旋转的从动部件33旋转。

【0016】第二轴36可被可旋转地设置在第一轴34中。第一轴34可包括穿透该轴的槽57，第二轴36可包括孔眼59，孔眼59接收销55于其中并连接第二组凸耳部件48、50、52、54以随着第二轴36旋转。第一轴34中的槽57可大体上允许销55在其中的旋转行进。

【0017】第一组凸耳部件38、40、42、44、46可被固定以随着第一轴34旋转。第一组凸耳部件38、40、42、44、46和第一轴34之间的接合可包括摩擦配合式接合。第二组凸耳部件48、50、52、54可被设置在第一组凸耳部件38、40、42、44、46的相邻凸耳部件之间。

【0018】凸耳部件38和46可基本彼此相似。因此，将在这样的理解下描述凸耳部件38，即该描述也同样适用于凸耳部件46。另外参考图4，凸耳部件38可包括轴颈(journal)部分56和凸耳部分58。凸耳部件38可形成为单体零件。因此，轴颈部分56和凸耳部分58可被固定于彼此。凸耳部件38可包括孔62，孔62在轴颈和凸耳部分56、58处限定第一内径(D1)和径向内表面64。

【0019】凸耳部件40、42、44可基本彼此相似。因此，将在这样的理解下描述凸耳部件40，即该描述也同样适用于凸耳部件42、44。凸耳部件40可包括轴颈部分70以及第一和第二凸耳部分72、74。轴颈部分70可在第一和第二凸耳部分72、74之间形成连接部分。凸耳部件40可形成为单体零件。因此，轴颈部分70以及第一和第二凸耳部分72、74可被固定于彼此。凸耳部件40可包括孔78，孔78在轴颈和凸耳部分70、72、74处限定第二内径(D2)和径向内表面82。

【0020】凸耳部件48、50、52可基本相似于彼此。因此，将在这样的理解下描述凸耳部件48，即该描述也同样适用于凸耳部件50、52。凸耳部件48可包括第一和第二凸耳部分92、94以及连接部分96，连接部分96在第一和第二凸耳部分92、94之间轴向延伸并将第一和第二凸耳部分92、94固定于彼此。凸耳部件48可以是单体零件。因此，第一和第二凸耳部分92、94和连接部分96可被固定于彼此。连接部分96可基本上形成凸耳部件48的固定区域，且可包括接收销55的孔98以将凸耳部件48连接至第二轴36。凸耳部件48可包括孔100，孔100限定第三内径(D3)和径向内表面102。

【0021】凸耳部件48可被可旋转地支承在第一轴34上，凸耳部件38、40可被可旋转地固定在第一轴34上。凸耳部件38、40可以摩擦接合于第一轴34。例如，第一轴34可具有外径(D4)，其小于第三内径(D3)而近似等于第一和第二内径(D1、D2)。

【0022】可使用多种工艺来产生摩擦接合。例如，可以在将凸耳部件38、40安放到第一轴34上之前加热凸耳部件以扩张孔62、78。一旦凸耳部件38、40被安放到第一轴34上，可以冷却凸耳部件38、40。冷却时，凸耳部件38、40的孔62、78可回到它们的原始尺寸，从而形成与第一轴34的摩擦接合。可替代地，可以在将凸耳部件38、40安放到第一轴34上之前冷却第一轴以收缩第一轴34的外径。一旦凸耳部件38、40被安放到第一轴34上，可以加热第一轴34。加热时，第一轴34的外径可回到原始尺寸，从而形成与凸耳部件38、40的摩擦接合。在另一个方法中，凸耳部件38、40可被安放在第一轴34上，可在第一轴内施加径向向外的力以偏置第一轴34使之与凸耳部件38、40接合。径向向外的力可通过包含喷丸处理(ballizing)在内的多种工艺来施加。

【0023】这样，相对于具有固定于轴的单独的凸耳的传统凸轮轴来说，凸耳部件38、40可具有增加的扭转阻力。凸耳部件38的轴颈部分56和凸耳部分58之间的固定以及凸耳部件40的轴颈部分70与第一和第二凸耳部分72、74之间的固定可提供增加的表面积以与第一轴34接合。增加的表面积接合通常提供凸耳部件38、40和第一轴34之间更大的摩擦接合，因此提供更大的扭转阻力(torsional resistance)。

Claims (20)

1.一种凸轮轴，包括：

第一轴；以及

第一凸耳部件，其固定于第一轴并包含孔和轴向地相互间隔并固定于彼此的第一和第二凸耳部分，孔包含在第一凸耳部分处的第一径向内表面和在第二凸耳部分处的第二径向内表面。

2.权利要求1的凸轮轴，其中第一凸耳部件是具有第一和第二凸耳部分的单体零件，第一和第二凸耳部分彼此整体成形。

3.权利要求1的凸轮轴，其中第一和第二径向内表面与第一轴的外表面摩擦接合，以产生第一凸耳部件和第一轴之间的扭转阻力。

4.权利要求3的凸轮轴，其中第一凸耳部件包含在第一和第二凸耳部分之间轴向延伸的连接部分。

5.权利要求4的凸轮轴，其中孔包含在连接部分处的第三径向内表面区域，该区域与第一轴的外表面摩擦接合。

6.权利要求4的凸轮轴，其中连接部分包含由发动机结构可旋转地支承的轴颈部分。

7.权利要求1的凸轮轴，还包括第二轴和第二凸耳部件，第一轴包含穿透该轴的孔，第二轴设置在该孔中以相对于第一轴旋转，第二凸耳部件安放在第一轴上并被固定以随着第二轴旋转。

8.一种发动机组件，包括：

发动机结构；以及

凸轮轴，其支承在发动机结构上并且包含：

第一轴；以及

第一凸耳部件，其固定于第一轴并包含孔和轴向地相互间隔并固定于彼此的第一和第二凸耳部分，孔包含在第一凸耳部分处的第一径向内表面和在第二凸耳部分处的第二径向内表面。

9.权利要求8的发动机组件，其中第一凸耳部件是具有第一和第二凸耳部分的单体零件，第一和第二凸耳部分彼此整体成形。

10.权利要求8的发动机组件，其中第一和第二径向内表面与第一轴的外表面摩擦接合，以产生第一凸耳部件和第一轴之间的扭转阻力。

11.权利要求10的发动机组件，其中第一凸耳部件包含在第一和第二凸耳部分之间轴向延伸的连接部分。

12.权利要求11的发动机组件，其中孔包含在连接部分处的第三径向内表面区域，该区域与第一轴的外表面摩擦接合。

13.权利要求11的发动机组件，其中连接部分包含由发动机结构可旋转地支承的轴颈部分。

14.权利要求8的发动机组件，还包括凸轮相位器、第二轴和第二凸耳部件，第一轴包含穿透该轴的孔，第二轴设置在该孔中以相对于第一轴旋转，第二凸耳部件安放在第一轴上并被固定以随着第二轴旋转，凸轮相位器与凸轮轴连接以使第二轴相对于第一轴旋转。

15.一种方法，包括：

形成具有第一和第二凸耳部分的发动机凸轮轴的单体凸耳部件，以及延伸穿过凸耳部件的孔，孔包含在第一凸耳部件处的第一径向内表面和在第二凸耳部件处的第二径向内表面；

将凸耳部件安放在第一轴上；以及

偏置孔和第一轴中的一个使之与孔和第一轴中的另一个接合，以提供凸耳部件的第一和第二径向内表面与第一轴的外表面之间的摩擦接合。

16.权利要求15的方法，还包括在将凸耳部件安放到第一轴上之前加热凸耳部件以扩张凸耳部件的孔，所述偏置包含在安放之后冷却凸耳部件。

17.权利要求15的方法，还包括在将凸耳部件安放到第一轴上之前冷却第一轴以减小第一轴的直径，所述偏置包含在安放之后加热第一轴。

18.权利要求15的方法，其中所述偏置包含从第一轴的孔内部施加径向向外偏置力以提供摩擦接合。

19.权利要求15的方法，还包括将第二轴安放在第一轴的孔中以相对于第一轴旋转。

20.权利要求19的方法，还包括将附加凸耳部件安放在第一轴上以及将附加凸耳部件固定至第二轴。

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