專利名稱：一種發(fā)動機凸輪軸的凸輪的制作方法
技術領域：
一種發(fā)動機凸輪軸的凸輪技術領域[0001]本實用新型涉及一種發(fā)動機凸輪軸的凸輪，尤其是一種汽車發(fā)動機特別是汽油機凸輪軸的凸輪。
背景技術：
[0002]配氣機構是發(fā)動機的重要組成部分，一臺發(fā)動機的經(jīng)濟性能是否優(yōu)越，工作是否可靠，噪音與振動能否控制在較低的限度，常與其配氣機構的設計是否合理有密切關系。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，其中凸輪軸的設計屬于關鍵因素。[0003]凸輪軸上凸輪型線設計的好壞對發(fā)動機性能有著巨大的影響。發(fā)動機氣門開啟和關閉的持續(xù)時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動規(guī)律。因此，通過設計合理的凸輪運動曲線，控制氣門的開閉，配合曲軸-活塞運動進排氣，充分利用進氣慣性，提高充氣效率，從而改善發(fā)動機的性能。[0004]圖1顯示了一種凸輪軸的凸輪構形。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點時升程最大，它決定了氣門的最大開度。以頂置式凸輪軸為例，凸輪的工作過程如下當凸輪按圖1中方向轉過EA時，挺柱處于最高位置不動，氣門處于關閉狀態(tài)。繼續(xù)轉動，在緩沖段AB內(nèi)的某點M處消除氣門間隙，氣門開始開啟，至C點時氣門開度最大，而后逐漸關小，至緩沖段DE內(nèi)某點N時，氣門完全關閉。此后， 挺柱保持不動，出現(xiàn)氣門間隙，至E點時達到固定的氣門間隙。[0005]在實踐中，汽油發(fā)動機或柴油發(fā)動機凸輪軸凸輪型線的設計需要考慮實際需求和運行情況而采取有差別的設計。這方面可供參閱的已知設計方案例如第99238189. 4號實用新型公開的“柴油機凸輪形線”，第2009202177M. 7號實用新型公開的“一種小排量汽油機進氣凸輪軸型線”，第200920304980. 9號實用新型公開的“一種發(fā)動機凸輪軸的凸輪”，以及第200710059242. 8號發(fā)明專利公開的“三缸汽油機的對稱型進排氣凸輪”。概言之，凸輪型線的設計需要兼顧高速功率和低速扭矩提升。為了充分利用高速進氣慣性，設計上希望凸輪外形飽滿，相對基圓高度更大，但是低速時又希望凸輪外形相對基圓高度變小以降低廢氣回流，從而提高扭矩。另外，在結構上既要求凸輪軸及凸輪符合設計所需的機械強度和性能，又希望能夠配合發(fā)動機整體重量減輕的要求。因而實踐中凸輪構形的設計往往是一種折衷選擇，顧此失彼。實用新型內(nèi)容[0006]本實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械強度和性能，又減輕了凸輪軸的重量及節(jié)省凸輪制造材料的發(fā)動機凸輪軸的凸輪。[0007]本實用新型的又一目的在于提供一種發(fā)動機凸輪軸的凸輪，既保證整個配氣機構動態(tài)特性平穩(wěn)又能夠達到最優(yōu)的氣門開閉時間，改善發(fā)動機進氣效率，從而在不減損高速功率情況下提升現(xiàn)有發(fā)動機中低速扭矩。[0008]為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出了如下技術方案[0009]一種發(fā)動機凸輪軸的凸輪，該凸輪至少包括開啟工作段、關閉工作段和基圓段，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閉工作段的厚度小。[0010]可選地，在本實用新型的技術方案中，該凸輪包括位于開啟工作段與基圓段之間的開啟緩沖段，以及位于關閉工作段和基圓段之間的關閉緩沖段。[0011]可選地，在本實用新型的技術方案中，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、關閉工作段和關閉緩沖段的厚度小。[0012]可選地，在本實用新型的技術方案中，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凸輪高度上，該基圓段的厚度比該開啟工作段和關閉工作段的厚度小。[0013]可選地，在本實用新型的技術方案中，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、關閉工作段和關閉緩沖段的厚度小。[0014]可選地，在本實用新型的技術方案中，該凸輪的基圓段厚度為4mm，開啟緩沖段、開啟工作段、關閉工作段及關閉緩沖段的厚度為9mm。[0015]可選地，在本實用新型的技術方案中，凸輪的基圓段半徑為17mm。[0016]可選地，在本實用新型的技術方案中，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°，關閉工作段角度為57° -60°，關閉緩沖段角度為22° -27°。[0017]可選地，在本實用新型的技術方案中，進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°，關閉工作段角度為58°，關閉緩沖段角度為 24. 5°。[0018]可選地，在本實用新型的技術方案中，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°，關閉工作段角度為57°，關閉緩沖段角度22°。[0019]本實用新型的技術方案所提供的凸輪與現(xiàn)有設計方案相比，它能夠在保證凸輪與挺柱之間的接觸機械強度和性能的前提下，進一步減輕了凸輪軸的重量、節(jié)省凸輪制造材料，并且，本實用新型的技術方案采用新的參數(shù)設計了更加合適的凸輪軸凸輪外形，達到最優(yōu)的氣門開閉時間，改善發(fā)動機進氣效率，從而在不犧牲高速功率情況下提升了發(fā)動機中低速扭矩，從而能夠為用戶帶來更好的駕駛感受。在本實用新型的技術方案應用于1. 5升汽油發(fā)動機進排氣凸輪軸的一個實施例中，發(fā)動機的最大扭矩由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為包含本實用新型的凸輪的一個凸輪軸的主視圖。[0022]圖3為圖2中A-A方向的剖視圖，顯示了本實用新型的凸輪輪廓。
具體實施方式
[0023]
以下結合附圖詳細說明本實用新型的具體實施方式
。[0024]容易理解，根據(jù)本實用新型的技術方案，在不變更本實用新型的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的多種結構方式以及實現(xiàn)方式。因此，以下具體實施方式
以及附圖僅是對本實用新型的技術方案的示例性說明，而不應當視為本實用新型的全部或者視為對本實用新型技術方案的限定或限制。[0025]圖2顯示了依據(jù)本實用新型的技術方案實施的一個凸輪軸1的具體實施方式
，該凸輪軸1上設置有四對凸輪2，具體地說，包含四對進氣凸輪或者四對排氣凸輪。請配合參閱圖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和關閉工作段22’的厚度 W2小。在圖2所示的一個具體實施方式
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，以及位于關閉工作段22’和基圓段21之間的關閉緩沖段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的側面211，被設置為一個不垂直于凸輪軸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與關閉緩沖段23’之間的過渡側面213也被設置為弧形斜面。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、關閉緩沖段23’和關閉工作段22’的厚度W2小。[0026]容易理解，在一個可選實施方式中，基圓段21的側面211也可以被設置為一個垂直于凸輪軸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、 關閉緩沖段23’和關閉工作段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與關閉緩沖段23’之間的過渡側面213的尺寸足夠大，此時開啟緩沖段 23和關閉緩沖段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。這種情況對本實用新型的所要解決的問題和達到的技術效果沒有實質的影響。[0027]在一個優(yōu)選實施方式中，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、關閉工作段22’及關閉緩沖段23’的厚度均為9mm。[0028]本實用新型的上述技術方案有助于在保證凸輪與挺柱之間的接觸機械強度和性能的前提下，進一步減輕了凸輪軸的重量、節(jié)省凸輪制造材料。[0029]依據(jù)本實用新型的技術方案，在一個實施方式中，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°，關閉工作段角度為 57° -60°，關閉緩沖段角度為22° -27°。[0030]在一個優(yōu)選實施方式中，進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°，關閉工作段角度為58°，關閉緩沖段角度為5°。[0031]在一個優(yōu)選實施方式中，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°，關閉工作段角度為57°，關閉緩沖段角度22°。[0032]本實用新型采用上述新的參數(shù)設計了更加合適的凸輪軸凸輪外形，達到最優(yōu)的氣門開閉時間，改善發(fā)動機進氣效率，從而在不犧牲高速功率情況下提升了發(fā)動機中低速扭矩，從而能夠為用戶帶來更好的駕駛感受。在本實用新型的技術方案應用于1.5升汽油發(fā)動機進排氣凸輪軸的一個實施例中，發(fā)動機的最大扭矩由140Nm提高到145Nm。[0033]以上依據(jù)本實用新型的技術方案詳細描述了具體實施方式
。容易理解，根據(jù)本實用新型的技術方案，在不變更本實用新型的實質精神下，本領域的一般技術人員可以提出可相互替換的多種結構方式以及實現(xiàn)方式。因此，上文描述的具體實施方式
以及附圖僅是對本實用新型的技術方案的示例性說明，而不應當視為本實用新型的全部或者視為對本實用新型技術方案的限定或限制。
權利要求1.一種發(fā)動機凸輪軸的凸輪，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閉工作段的厚度小。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，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，以及位于所述關閉工作段和所述基圓段之間的關閉緩沖段。
3.根據(jù)權利要求2所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，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、關閉工作段和關閉緩沖段的厚度小。
4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，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凸輪高度上，所述基圓段的厚度比所述開啟工作段和關閉工作段的厚度小。
5.根據(jù)權利要求2、3或4所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，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、關閉工作段和關閉緩沖段的厚度小。
6.根據(jù)權利要求5所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，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、關閉工作段及關閉緩沖段的厚度為9mm。
7.根據(jù)權利要求6所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，其特征在于，所述凸輪的基圓段半徑為 17mm0
8.根據(jù)權利要求1-4中任一項所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，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°，關閉工作段角度為57° -60°，關閉緩沖段角度為22° -27°。
9.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，其特征在于，其中進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°，關閉工作段角度為 58°，關閉緩沖段角度為24. 5°。
10.如權利要求8所述的發(fā)動機凸輪軸的凸輪，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°，關閉工作段角度為57°，關閉緩沖段角度22°。
專利摘要本實用新型涉及一種發(fā)動機凸輪軸的凸輪，尤其是一種汽車發(fā)動機特別是汽油機凸輪軸的凸輪，該凸輪包括開啟緩沖段、開啟工作段、關閉工作段、關閉緩沖段和基圓段，其中，該基圓段的厚度比開啟緩沖段、開啟工作段、關閉工作段和關閉緩沖段的厚度小。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°，關閉工作段角度為57°-60°，關閉緩沖段角度為22°-27°。本實用新型減輕了凸輪軸的重量、節(jié)省凸輪制造材料，并且設計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)動機中低速扭矩。
文檔編號F01L1/08GK202284485SQ20112035823
公開日2012年6月27日 申請日期2011年9月22日 優(yōu)先權日2011年9月22日
發(fā)明者張秀英, 李明杰 申請人:上海通用汽車有限公司, 泛亞汽車技術中心有限公司