專利名稱：一種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，尤其是一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)特別是汽油機(jī)凸輪軸的凸輪。
背景技術(shù)：
[0002]配氣機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)的重要組成部分，一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)性能是否優(yōu)越，工作是否可靠，噪音與振動(dòng)能否控制在較低的限度，常與其配氣機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)是否合理有密切關(guān)系。特別是在高速情況下，要保證其在較惡劣的條件下仍能平穩(wěn)可靠的工作，其中凸輪軸的設(shè)計(jì)屬于關(guān)鍵因素。[0003]凸輪軸上凸輪型線設(shè)計(jì)的好壞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)性能有著巨大的影響。發(fā)動(dòng)機(jī)氣門開啟和關(guān)閉的持續(xù)時(shí)間必須符合配氣相位要求，而這是由凸輪軸上的凸輪的輪廓來(lái)保證的，而且，凸輪的輪廓還在很大程度上決定了氣門的最大升程和升降行程的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。因此，通過(guò)設(shè)計(jì)合理的凸輪運(yùn)動(dòng)曲線，控制氣門的開閉，配合曲軸-活塞運(yùn)動(dòng)進(jìn)排氣，充分利用進(jìn)氣慣性，提高充氣效率，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。[0004]圖1顯示了一種凸輪軸的凸輪構(gòu)形。在圖1所示的凸輪輪廓中，0為凸輪軸的軸心，圓弧EA為凸輪的基圓，AB和DE為凸輪的緩沖段，緩沖段中凸輪的升程變化速度較慢， BCD為凸輪的工作段，此段升程較快，C點(diǎn)時(shí)升程最大，它決定了氣門的最大開度。以頂置式凸輪軸為例，凸輪的工作過(guò)程如下當(dāng)凸輪按圖1中方向轉(zhuǎn)過(guò)EA時(shí)，挺柱處于最高位置不動(dòng)，氣門處于關(guān)閉狀態(tài)。繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，在緩沖段AB內(nèi)的某點(diǎn)M處消除氣門間隙，氣門開始開啟，至C點(diǎn)時(shí)氣門開度最大，而后逐漸關(guān)小，至緩沖段DE內(nèi)某點(diǎn)N時(shí)，氣門完全關(guān)閉。此后， 挺柱保持不動(dòng)，出現(xiàn)氣門間隙，至E點(diǎn)時(shí)達(dá)到固定的氣門間隙。[0005]在實(shí)踐中，汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或柴油發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸凸輪型線的設(shè)計(jì)需要考慮實(shí)際需求和運(yùn)行情況而采取有差別的設(shè)計(jì)。這方面可供參閱的已知設(shè)計(jì)方案例如第99238189. 4號(hào)實(shí)用新型公開的“柴油機(jī)凸輪形線”，第2009202177M. 7號(hào)實(shí)用新型公開的“一種小排量汽油機(jī)進(jìn)氣凸輪軸型線”，第200920304980. 9號(hào)實(shí)用新型公開的“一種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪”，以及第200710059242. 8號(hào)發(fā)明專利公開的“三缸汽油機(jī)的對(duì)稱型進(jìn)排氣凸輪”。概言之，凸輪型線的設(shè)計(jì)需要兼顧高速功率和低速扭矩提升。為了充分利用高速進(jìn)氣慣性，設(shè)計(jì)上希望凸輪外形飽滿，相對(duì)基圓高度更大，但是低速時(shí)又希望凸輪外形相對(duì)基圓高度變小以降低廢氣回流，從而提高扭矩。另外，在結(jié)構(gòu)上既要求凸輪軸及凸輪符合設(shè)計(jì)所需的機(jī)械強(qiáng)度和性能，又希望能夠配合發(fā)動(dòng)機(jī)整體重量減輕的要求。因而實(shí)踐中凸輪構(gòu)形的設(shè)計(jì)往往是一種折衷選擇，顧此失彼。實(shí)用新型內(nèi)容[0006]本實(shí)用新型的目的之一在于提供一種既能夠保證凸輪與挺柱之間的接觸機(jī)械強(qiáng)度和性能，又減輕了凸輪軸的重量及節(jié)省凸輪制造材料的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪。[0007]本實(shí)用新型的又一目的在于提供一種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，既保證整個(gè)配氣機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性平穩(wěn)又能夠達(dá)到最優(yōu)的氣門開閉時(shí)間，改善發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率，從而在不減損高速功率情況下提升現(xiàn)有發(fā)動(dòng)機(jī)中低速扭矩。[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提出了如下技術(shù)方案[0009]一種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，該凸輪至少包括開啟工作段、關(guān)閉工作段和基圓段，其中，至少在該凸輪輪廓表面上該基圓段的厚度比該開啟工作段和關(guān)閉工作段的厚度小。[0010]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，該凸輪包括位于開啟工作段與基圓段之間的開啟緩沖段，以及位于關(guān)閉工作段和基圓段之間的關(guān)閉緩沖段。[0011]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，至少在該凸輪輪廓表面上該基圓段的厚度比該開啟緩沖段、開啟工作段、關(guān)閉工作段和關(guān)閉緩沖段的厚度小。[0012]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，從凸輪與凸輪軸相連接的連接部位到凸輪輪廓表面的整個(gè)凸輪高度上，該基圓段的厚度比該開啟工作段和關(guān)閉工作段的厚度小。[0013]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，從凸輪與凸輪軸相連接的連接部位到凸輪輪廓表面的整個(gè)凸輪高度上，該基圓段的厚度比該開啟緩沖段、開啟工作段、關(guān)閉工作段和關(guān)閉緩沖段的厚度小。[0014]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，該凸輪的基圓段厚度為4mm，開啟緩沖段、開啟工作段、關(guān)閉工作段及關(guān)閉緩沖段的厚度為9mm。[0015]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，凸輪的基圓段半徑為17mm。[0016]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，凸輪的開啟緩沖段角度為18.5° -27°，高度為0J9-0. 32mm，開啟工作段角度為57° -58°，關(guān)閉工作段角度為57° -60°，關(guān)閉緩沖段角度為22° -27°。[0017]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，進(jìn)氣凸輪的開啟緩沖段角度為5°，緩沖段高度為0J9mm，開啟工作段角度為58°，關(guān)閉工作段角度為58°，關(guān)閉緩沖段角度為 24. 5°。[0018]可選地，在本實(shí)用新型的技術(shù)方案中，排氣凸輪開啟緩沖段角度27°，緩沖段高度為0.32mm，開啟工作段角度為57°，關(guān)閉工作段角度為57°，關(guān)閉緩沖段角度22°。[0019]本實(shí)用新型的技術(shù)方案所提供的凸輪與現(xiàn)有設(shè)計(jì)方案相比，它能夠在保證凸輪與挺柱之間的接觸機(jī)械強(qiáng)度和性能的前提下，進(jìn)一步減輕了凸輪軸的重量、節(jié)省凸輪制造材料，并且，本實(shí)用新型的技術(shù)方案采用新的參數(shù)設(shè)計(jì)了更加合適的凸輪軸凸輪外形，達(dá)到最優(yōu)的氣門開閉時(shí)間，改善發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率，從而在不犧牲高速功率情況下提升了發(fā)動(dòng)機(jī)中低速扭矩，從而能夠?yàn)橛脩魩?lái)更好的駕駛感受。在本實(shí)用新型的技術(shù)方案應(yīng)用于1. 5升汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣凸輪軸的一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩由140Nm提高到145Nm。


[0020]圖1是一種已知凸輪軸的凸輪輪廓示意圖。[0021]圖2為包含本實(shí)用新型的凸輪的一個(gè)凸輪軸的主視圖。[0022]圖3為圖2中A-A方向的剖視圖，顯示了本實(shí)用新型的凸輪輪廓。
具體實(shí)施方式
[0023]
以下結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。[0024]容易理解，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在不變更本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的多種結(jié)構(gòu)方式以及實(shí)現(xiàn)方式。因此，以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案的示例性說(shuō)明，而不應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的全部或者視為對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限定或限制。[0025]圖2顯示了依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案實(shí)施的一個(gè)凸輪軸1的具體實(shí)施方式
，該凸輪軸1上設(shè)置有四對(duì)凸輪2，具體地說(shuō)，包含四對(duì)進(jìn)氣凸輪或者四對(duì)排氣凸輪。請(qǐng)配合參閱圖2和圖3所示，該凸輪2包括基圓段21和開啟工作段22、關(guān)閉工作段22’。其中，至少在凸輪的輪廓表面20上，基圓段21的厚度Wl比開啟工作段22和關(guān)閉工作段22’的厚度 W2小。在圖2所示的一個(gè)具體實(shí)施方式
中，凸輪2還包括位于開啟工作段22與基圓段21 之間的開啟緩沖段23，以及位于關(guān)閉工作段22’和基圓段21之間的關(guān)閉緩沖段23’。并且， 在基圓段21與凸輪軸1相連接的連接部位212與基圓段21的輪廓表面20之間的基圓段 21的側(cè)面211，被設(shè)置為一個(gè)不垂直于凸輪軸1的軸線10的弧形斜面。此外，基圓段21與開啟緩沖段23之間、基圓段21與關(guān)閉緩沖段23’之間的過(guò)渡側(cè)面213也被設(shè)置為弧形斜面。這使得在輪廓表面20上，基圓段21的厚度Wl比開啟緩沖段23、開啟工作段22、關(guān)閉緩沖段23’和關(guān)閉工作段22’的厚度W2小。[0026]容易理解，在一個(gè)可選實(shí)施方式中，基圓段21的側(cè)面211也可以被設(shè)置為一個(gè)垂直于凸輪軸1的軸線10的垂直面。這樣，從凸輪2與凸輪軸1相連接的連接部位212到凸輪輪廓表面20的整個(gè)凸輪高度上，基圓段21的厚度Wl都比開啟緩沖段23、開啟工作段22、 關(guān)閉緩沖段23’和關(guān)閉工作段22’的厚度W2小。容易理解，如果基圓段21與開啟緩沖段 23之間、基圓段21與關(guān)閉緩沖段23’之間的過(guò)渡側(cè)面213的尺寸足夠大，此時(shí)開啟緩沖段 23和關(guān)閉緩沖段23’的一部分、甚至全部的厚度W2也可以與基圓段21的厚度Wl相同。這種情況對(duì)本實(shí)用新型的所要解決的問(wèn)題和達(dá)到的技術(shù)效果沒(méi)有實(shí)質(zhì)的影響。[0027]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，凸輪2的基圓段21半徑為17mm，基圓段21厚度為4mm， 開啟緩沖段23、開啟工作段22、關(guān)閉工作段22’及關(guān)閉緩沖段23’的厚度均為9mm。[0028]本實(shí)用新型的上述技術(shù)方案有助于在保證凸輪與挺柱之間的接觸機(jī)械強(qiáng)度和性能的前提下，進(jìn)一步減輕了凸輪軸的重量、節(jié)省凸輪制造材料。[0029]依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在一個(gè)實(shí)施方式中，凸輪2的開啟緩沖段角度為 18.5° -27°，高度為0.29-0. 32mm，開啟工作段角度為57° -58°，關(guān)閉工作段角度為 57° -60°，關(guān)閉緩沖段角度為22° -27°。[0030]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，進(jìn)氣凸輪的開啟緩沖段角度為5°，緩沖段高度為 0J9mm，開啟工作段角度為58°，關(guān)閉工作段角度為58°，關(guān)閉緩沖段角度為5°。[0031]在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，排氣凸輪開啟緩沖段角度27°，緩沖段高度為0. 32mm, 開啟工作段角度為57°，關(guān)閉工作段角度為57°，關(guān)閉緩沖段角度22°。[0032]本實(shí)用新型采用上述新的參數(shù)設(shè)計(jì)了更加合適的凸輪軸凸輪外形，達(dá)到最優(yōu)的氣門開閉時(shí)間，改善發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣效率，從而在不犧牲高速功率情況下提升了發(fā)動(dòng)機(jī)中低速扭矩，從而能夠?yàn)橛脩魩?lái)更好的駕駛感受。在本實(shí)用新型的技術(shù)方案應(yīng)用于1.5升汽油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)排氣凸輪軸的一個(gè)實(shí)施例中，發(fā)動(dòng)機(jī)的最大扭矩由140Nm提高到145Nm。[0033]以上依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案詳細(xì)描述了具體實(shí)施方式
。容易理解，根據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)方案，在不變更本實(shí)用新型的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的多種結(jié)構(gòu)方式以及實(shí)現(xiàn)方式。因此，上文描述的具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案的示例性說(shuō)明，而不應(yīng)當(dāng)視為本實(shí)用新型的全部或者視為對(duì)本實(shí)用新型技術(shù)方案的限定或限制。
權(quán)利要求1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，所述凸輪至少包括開啟工作段、關(guān)閉工作段和基圓段，其中，至少在所述凸輪的輪廓表面上所述基圓段的厚度比所述開啟工作段和所述關(guān)閉工作段的厚度小。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，所述凸輪包括位于所述開啟工作段與所述基圓段之間的開啟緩沖段，以及位于所述關(guān)閉工作段和所述基圓段之間的關(guān)閉緩沖段。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，至少在所述凸輪的輪廓表面上所述基圓段的厚度比所述開啟緩沖段、開啟工作段、關(guān)閉工作段和關(guān)閉緩沖段的厚度小。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，從所述凸輪與凸輪軸相連接的連接部位到凸輪輪廓表面的整個(gè)凸輪高度上，所述基圓段的厚度比所述開啟工作段和關(guān)閉工作段的厚度小。
5.根據(jù)權(quán)利要求2、3或4所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，從所述凸輪與凸輪軸相連接的連接部位到凸輪輪廓表面的整個(gè)凸輪高度上，所述基圓段的厚度比所述開啟緩沖段、開啟工作段、關(guān)閉工作段和關(guān)閉緩沖段的厚度小。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，所述基圓段厚度為4mm， 所述開啟緩沖段、開啟工作段、關(guān)閉工作段及關(guān)閉緩沖段的厚度為9mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，所述凸輪的基圓段半徑為 17mm0
8.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，所述凸輪的開啟緩沖段角度為18. 5° -27°，高度為0J9-0. 32mm，開啟工作段角度為57° -58°，關(guān)閉工作段角度為57° -60°，關(guān)閉緩沖段角度為22° -27°。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，其中進(jìn)氣凸輪的開啟緩沖段角度為5°，緩沖段高度為0J9mm，開啟工作段角度為58°，關(guān)閉工作段角度為 58°，關(guān)閉緩沖段角度為24. 5°。
10.如權(quán)利要求8所述的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，其特征在于，其中排氣凸輪開啟緩沖段角度27°，緩沖段高度為0.32mm，開啟工作段角度為57°，關(guān)閉工作段角度為57°，關(guān)閉緩沖段角度22°。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的凸輪，尤其是一種汽車發(fā)動(dòng)機(jī)特別是汽油機(jī)凸輪軸的凸輪，該凸輪包括開啟緩沖段、開啟工作段、關(guān)閉工作段、關(guān)閉緩沖段和基圓段，其中，該基圓段的厚度比開啟緩沖段、開啟工作段、關(guān)閉工作段和關(guān)閉緩沖段的厚度小。該凸輪的開啟緩沖段角度為18.5°-27°，高度為0.29-0.32mm，開啟工作段角度為57°-58°，關(guān)閉工作段角度為57°-60°，關(guān)閉緩沖段角度為22°-27°。本實(shí)用新型減輕了凸輪軸的重量、節(jié)省凸輪制造材料，并且設(shè)計(jì)了更加合適的凸輪軸凸輪外形，有助于在不犧牲高速功率情況下提升發(fā)動(dòng)機(jī)中低速扭矩。
文檔編號(hào)F01L1/08GK202284485SQ20112035823
公開日2012年6月27日 申請(qǐng)日期2011年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月22日
發(fā)明者張秀英, 李明杰 申請(qǐng)人:上海通用汽車有限公司, 泛亞汽車技術(shù)中心有限公司