一种新型双缸发动机用凸轮轴的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种新型双缸发动机用凸轮轴，包括进气凸轮轴和排气凸轮轴；进气凸轮轴包括第一轴以及依次套装在第一轴上的进气凸轮轴第一轴颈、第一缸进气凸轮和第二缸进气凸轮，还包括进气凸轮轴第二轴颈和进气凸轮轴第三轴颈；排气凸轮轴包括第二轴以及依次套装在第二轴上的排气凸轮轴第一轴颈、第一缸排气凸轮和第二缸排气凸轮，还包括排气凸轮轴第二轴颈和排气凸轮轴第三轴颈；第一缸进气凸轮与第二缸进气凸轮相错180°设置，第一缸排气凸轮与第二缸排气凸轮相错180°设置。本实用新型的凸轮轴为双顶置设计，结构紧凑，传动效率高，特别适合于双缸发动机。
【专利说明】—种新型双缸发动机用凸轮轴
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及汽车发动机零部件，具体涉及一种新型双缸发动机用凸轮轴。
【背景技术】
[0002]当今世界，能源问题不仅是世界性的大课题，也是切实关系到我们老百姓生活的重要因素。油价上涨带动了新能源汽车的发展，目前混合动力技术已经越来越贴近我们的生活了。混合动力汽车有电动马达作为发动机的辅助，所以对发动机的排量以及额定功率及扭矩的要求就会降低。因此，双缸四冲程汽油发动机以排量小，体积小，能耗低的优势，特别适合混合动力汽车用。
[0003]凸轮轴是活塞发动机的一个部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作。在四冲程发动机中，凸轮的转速是曲轴的一半，转速依然很高，且需要承受巨大的扭矩。双缸发动机在传统汽车中并没有得到广泛应用，但因为近年来新能源汽车的异军突起，双缸发动机以其得天独厚的优势，势必会得到广泛的应用。双缸发动机凸轮轴作为双缸发动机配气机构的重要零部件，需要更深入的研究及探讨。
实用新型内容
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供一种双缸四冲程发动机凸轮轴，结构紧凑，传动效率高，特别适合于双缸发动机。
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是:
[0006]一种双缸发动机用凸轮轴，包括进气凸轮轴和排气凸轮轴；所述进气凸轮轴包括第一轴以及依次套装在第一轴上的进气凸轮轴第一轴颈、第一缸进气凸轮和第二缸进气凸轮；第一缸进气凸轮和第二缸进气凸轮各由一对凸轮组成，并且第一缸进气凸轮的一对凸轮之间设有进气凸轮轴第二轴颈，第二缸进气凸轮的一对凸轮之间设有进气凸轮轴第三轴颈；所述排气凸轮轴包括第二轴以及依次套装在第二轴上的排气凸轮轴第一轴颈、第一缸排气凸轮和第二缸排气凸轮；第一缸排气凸轮和第二缸排气凸轮各由一对凸轮组成，并且第一缸排气凸轮的一对凸轮之间设有排气凸轮轴第二轴颈，第二缸排气凸轮的一对凸轮之间设有排气凸轮轴第三轴颈；所述第一缸进气凸轮与第二缸进气凸轮相错180°设置，第一缸排气凸轮与第二缸排气凸轮相错180°设置。
[0007]其中，所述第一缸进气凸轮的一对凸轮与进气凸轮轴第二轴颈为一体式结构，第二缸进气凸轮的一对凸轮与进气凸轮轴第三轴颈为一体式结构；第一缸排气凸轮的一对凸轮与排气凸轮轴第二轴颈为一体式结构，第二缸排气凸轮的一对凸轮与排气凸轮轴第三轴颈为一体式结构。
[0008]其中，所述第一轴和第二轴中分别设有贯穿所在轴轴线方向的主润滑油道，在进气凸轮轴和排气凸轮轴的各轴颈处分别开设有轴颈润滑油道；并且主润滑油道的直径与轴颈润滑油道的直径的比值为4:1。
[0009]其中，所述主润滑油道的前端设有链轮紧固螺栓孔，主润滑油道的后端中设有封堵用的钢球。
[0010]其中，所述进气凸轮轴的前端设有进气凸轮轴正时销，其后端设有进气凸轮轴信号轮；所述排气凸轮轴的前端设有排气凸轮轴正时销。
[0011]其中，所述第一缸进气凸轮和第二缸进气凸轮之间以及排气凸轮轴的后端各设有一个六方形块，并且两个六方形块分别对应套装在第一轴和第二轴上。
[0012]其中，所述进气凸轮轴第二轴颈的直径、进气凸轮轴第三轴颈的直径、排气凸轮轴第二轴颈的直径和排气凸轮轴第三轴颈的直径一致且与进气凸轮轴第一轴颈的直径、排气凸轮轴第一轴颈的直径的比值为23:34:26 ;所述进气凸轮轴与排气凸轮轴的轴心间距与进气凸轮轴第一轴颈的直径的比值为96:34。
[0013]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:
[0014]进气凸轮轴凸轮、排气凸轮轴凸轮，以及进气凸轮轴正时销、排气凸轮轴正时销之间有确定的相位关系。发动机正是通过进排气凸轮轴的组合精确控制各个气缸在各个冲程里进气门和排气门的开闭，实现发动机的良好运转。本实用新型在梳理双缸发动机工作原理后，在凸轮轴的设计上提出了新的凸轮布置形式，配合特定的曲轴形式，形成活塞在运转过程中同上同下的工作模式，进一步明确了此工作模式，以及配合此工作模式的凸轮轴的优势，形成一种新型的双缸发动机用凸轮轴。
[0015]本实用新型的凸轮轴为双顶置设计，结构紧凑，传动机构少，传动效率高，这种凸轮轴的布置模式特别适合于双缸发动机。
[0016]第一缸进气凸轮的一对凸轮与进气凸轮轴第二轴颈为一体式结构，第二缸进气凸轮的一对凸轮与进气凸轮轴第三轴颈为一体式结构；第一缸排气凸轮的一对凸轮与排气凸轮轴第二轴颈为一体式结构，第二缸排气凸轮的一对凸轮与排气凸轮轴第三轴颈为一体式结构。前两种一体式结构通过紧配合装配在第一轴上，后两种一体式结构通过紧配合装配在第二轴上。相比于现有技术中的凸轮、轴颈和轴的一体式设计，本实用新型采用凸轮和轴颈与轴的独立分开设计，克服了由于某一组件的加工缺陷而导致凸轮轴的整体报废，降低了凸轮轴生产次品率，最重要的是，采用凸轮与轴颈的一体式结构，不仅便于一对凸轮的同步装配，并且提高了两个凸轮在轴上的装配精度。
[0017]第一缸进气凸轮与第二缸进气凸轮相错180°设置，第一缸排气凸轮与第二缸排气凸轮相错180°设置。凸轮相位的设计是要符合整个发动的运转模式来设计的，最主要的是发动机的点火时刻与点火顺序。对于双缸发动机而言，每个缸的点火时刻对应的曲轴转角无非是0° -180°和0° -360°两种，本实用新型考虑到曲轴720°旋转的过程中(发动机一个工作循环)，I缸和2缸能够均匀点火和做功，故选用0° -360°这种点火模式。这种气缸间隔360°的点火模式有着诸多的优点。这种形式的设计不可以简单理解为两个单缸发动机并列组合在一起，因为两个气缸的点火时刻相差360°的曲轴转角，而并非同时点火，同时做功。这种设计的优点是，发动机一个工作循环，点火时刻均为分布，做功间隔时间也是相同的，不存在做功间隔时间长能量损失大，做功间隔时间短能力损失小的特性。同样，在进气歧管里进气压力的波动也是均衡的，那么对于采集进气压力传感器信号的的电控燃油喷射闭环控制系统来说，燃油喷射量的控制会更加精确，理论上发动机工作的平稳程度会堪比四缸发动机，燃油经济性以及排放控制方面也具有很大的优势。
[0018]进气凸轮轴的后端设有进气凸轮轴信号轮。在气缸盖上设有相位传感器的安装孔，相位传感器通过检测进气凸轮轴信号轮的位置，来判定一缸上止点的位置，最终将信号反馈给ECU，作为启动点火时刻的信号。这种通过凸轮轴判缸的方式比压力判缸等其他启动点火判缸方式更精确，发动机启动时间相对更短。
[0019]第一轴和第二轴中分别设有贯穿所在轴轴线方向的主润滑油道，在进气凸轮轴和排气凸轮轴的各轴颈处分别开设有轴颈润滑油道。在发动机运转过程中，曲轴转两圈，凸轮轴转一圈，也是处于高速运转的状态当中，因此凸轮轴的润滑就是一个比较重要的问题，因此贯穿式的油道孔非常有利于凸轮轴与瓦盖之间的润滑。并且主润滑油道的直径与轴颈润滑油道的直径的比值为4:1，更加有利于润滑油的输送，对单个瓦盖与轴颈之间进行润滑，并使得凸轮轴与瓦盖之间的润滑效果达到最佳。
[0020]第一缸进气凸轮和第二缸进气凸轮之间以及排气凸轮轴的后端各设有一个六方形块，并且两个六方形块分别对应套装在第一轴和第二轴上。借助于六方形块，使用扳手可以快速的旋转单个凸轮轴，以利于发动机的装配。
[0021 ] 进气凸轮轴的前端设有进气凸轮轴正时销，排气凸轮轴的前端设有排气凸轮轴正时销，以方便发动机正时位置的确定。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型的主视图；
[0023]图2是图1的左视图；
[0024]图3是图1的右视图；
[0025]图4是本实用新型的立体图；
[0026]图中:1、进气凸轮轴正时销，2、链轮紧固螺栓孔，3、进气凸轮轴第一轴颈，4、第一缸进气凸轮，5、进气凸轮轴第二轴颈,6、六方形块,7、第二缸进气凸轮,8、进气凸轮轴第三轴颈，9、进气凸轮轴信号轮，10、主润滑油道，11、轴颈润滑油道，12、钢球，13、排气凸轮轴正时销，14、链轮紧固螺栓孔，15、排气凸轮轴第一轴颈，16、第一缸排气凸轮，17、排气凸轮轴第二轴颈，18、第二缸排气凸轮，19、排气凸轮轴第三轴颈,20、六方形块,21、主润滑油道，22、轴颈润滑油道，23、钢球。
【具体实施方式】
[0027]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型作进一步详细的说明。
[0028]如图1至图4所示，本实用新型公开了一种新型双缸发动机用凸轮轴，包括进气凸轮轴和排气凸轮轴；所述进气凸轮轴包括第一轴以及依次套装在第一轴上的进气凸轮轴第一轴颈3、第一缸进气凸轮4和第二缸进气凸轮7 ;第一缸进气凸轮4和第二缸进气凸轮7各由一对凸轮组成，并且第一缸进气凸轮4的一对凸轮之间设有进气凸轮轴第二轴颈5，第二缸进气凸轮7的一对凸轮之间设有进气凸轮轴第三轴颈8 ;所述排气凸轮轴包括第二轴以及依次套装在第二轴上的排气凸轮轴第一轴颈15、第一缸排气凸轮16和第二缸排气凸轮18 ;第一缸排气凸轮16和第二缸排气凸轮18各由一对凸轮组成，并且第一缸排气凸轮16的一对凸轮之间设有排气凸轮轴第二轴颈17，第二缸排气凸轮18的一对凸轮之间设有排气凸轮轴第三轴颈19 ;本实用新型的第一缸进气凸轮4的一对凸轮与进气凸轮轴第二轴颈5为一体式结构，第二缸进气凸轮7的一对凸轮与进气凸轮轴第三轴颈8为一体式结构；第一缸排气凸轮16的一对凸轮与排气凸轮轴第二轴颈17为一体式结构，第二缸排气凸轮18的一对凸轮与排气凸轮轴第三轴颈19为一体式结构。前两种一体式结构通过紧配合装配在第一轴上，后两种一体式结构通过紧配合装配在第二轴上。
[0029]明确发动机的点火时刻以及发动机的点火顺序。对于双缸发动机而言，每个缸的点火时刻对应的曲轴转角为0° -180°和0° -360°两种，本实用新型考虑到曲轴720°旋转的过程中(发动机一个工作循环)，I缸和2缸能够均匀点火和做功，故选用0° -360°这种点火模式。所述第一缸进气凸轮与第二缸进气凸轮相错180°设置，第一缸排气凸轮与第二缸排气凸轮相错180°设置，并且第一缸进气凸轮4的桃尖与第一缸排气凸轮16的桃尖相对设置，第二缸进气凸轮7的桃尖与第二缸排气凸轮18的桃尖反向设置，如图1所示。进气凸轮轴和排气凸轮轴依靠正时销与正时链条确定的装配关系来保证两种之间确定的相位关系。由于一个气缸具有两个进气门和两个排气门，因此本实用新型的一缸进排气凸轮和二缸进排气凸轮均设有两个凸轮，且进气凸轮轴上所有的进气凸轮都相同，具有一定的转角和升程关系，以适应发动机进气门的运动规律；排气凸轮轴上所有的排气凸轮都相同，具有一定的转角和升程关系，以适应发动机排气门的运动规律。
[0030]如图1所示，第一轴和第二轴中分别设有贯穿所在轴轴线方向的主润滑油道10、21，在进气凸轮轴和排气凸轮轴的各轴颈处分别开设有轴颈润滑油道11、22 ;并且主润滑油道10、21的直径与轴颈润滑油道11、22的直径的比值为4:1。主润滑油道10、21和轴颈润滑油道11、22共同组成凸轮轴的润滑系统，以减小高速旋转时的摩擦。主润滑油道10、21的前端设有链轮紧固螺栓孔2、14，用以安装驱动链轮，主润滑油道10、21的后端中设有封堵用的钢球12、23。
[0031]进气凸轮轴的前端设有进气凸轮轴正时销1，如图2所示，其后端设有进气凸轮轴信号轮9，进气凸轮轴信号轮9上具有缺齿，如图1、3所示，以便发动机启动时，凸轮轴位置传感器能检测到凸轮轴的所在位置，顺利点火。排气凸轮轴的前端设有排气凸轮轴正时销13，如图2所示。
[0032]第一缸进气凸轮4和第二缸进气凸轮7之间以及排气凸轮轴的后端各设有一个六方形块6、20，并且两个六方形块6、20分别对应套装在第一轴和第二轴上，如图1所示。六方形块6、20用于预紧凸轮轴链轮时特定工装的夹持，以防止凸轮轴转动。
[0033]本实用新型的进气凸轮轴第二轴颈5的直径、进气凸轮轴第三轴颈8的直径、排气凸轮轴第二轴颈17的直径和排气凸轮轴第三轴颈19的直径一致且与进气凸轮轴第一轴颈3的直径、排气凸轮轴第一轴颈15的直径的比值为23:34:26 ;所述进气凸轮轴与排气凸轮轴的轴心间距与进气凸轮轴第一轴颈3的直径的比值为96:34。在链传动机构中，进排气凸轮轴前端要传动较大的扭矩，因此进排气凸轮轴第一轴颈相比其他轴颈直径要大，以承受载荷。具体的，本实用新型的进气凸轮轴与排气凸轮轴的轴心间距为96mm，以保证进排气凸轮轴互不干涉的情况下，凸轮轴链轮的间隙保证2mm，并且相比于之前的类似产品，提高了链传动的平稳性，降低了噪音，有利于链传动的张紧，提高了链传动的效率；进气凸轮轴第一轴颈3的直径为34_ ;进气凸轮轴第二轴颈5的直径、进气凸轮轴第三轴颈8的直径、排气凸轮轴第二轴颈17的直径和排气凸轮轴第三轴颈19的直径均为23mm，排气凸轮轴第一轴颈15的直径为26mm。第一缸进气凸轮4的一对凸轮之间的间距、第二缸进气凸轮7的一对凸轮之间的间距、第一缸排气凸轮16的一对凸轮之间的间距以及第二缸排气凸轮18的一对凸轮之间的间距均为24mm。主润滑油道10、21的直径为8mm，轴颈润滑油道11、22的直径为2mm。这种设计凸轮轴结构紧凑，传动效率高，润滑顺畅，特别适合于双缸发动机。
【权利要求】
1.一种新型双缸发动机用凸轮轴，包括进气凸轮轴和排气凸轮轴；其特征在于: 所述进气凸轮轴包括第一轴以及依次套装在第一轴上的进气凸轮轴第一轴颈(3)、第一缸进气凸轮(4)和第二缸进气凸轮(7);第一缸进气凸轮(4)和第二缸进气凸轮(7)各由一对凸轮组成，并且第一缸进气凸轮(4)的一对凸轮之间设有进气凸轮轴第二轴颈(5)，第二缸进气凸轮(7)的一对凸轮之间设有进气凸轮轴第三轴颈(8)； 所述排气凸轮轴包括第二轴以及依次套装在第二轴上的排气凸轮轴第一轴颈(15)、第一缸排气凸轮(16)和第二缸排气凸轮(18);第一缸排气凸轮(16)和第二缸排气凸轮(18)各由一对凸轮组成，并且第一缸排气凸轮(16)的一对凸轮之间设有排气凸轮轴第二轴颈(17)，第二缸排气凸轮(18)的一对凸轮之间设有排气凸轮轴第三轴颈(19)； 所述第一缸进气凸轮(4)与第二缸进气凸轮(7)相错180°设置，第一缸排气凸轮(16)与第二缸排气凸轮(18)相错180。设置。
2.根据权利要求1所述的新型双缸发动机用凸轮轴，其特征在于:所述第一缸进气凸轮(4)的一对凸轮与进气凸轮轴第二轴颈(5)为一体式结构，第二缸进气凸轮(7)的一对凸轮与进气凸轮轴第三轴颈(8)为一体式结构；第一缸排气凸轮(16)的一对凸轮与排气凸轮轴第二轴颈(17)为一体式结构，第二缸排气凸轮(18)的一对凸轮与排气凸轮轴第三轴颈(19)为一体式结构。
3.根据权利要求1所述的新型双缸发动机用凸轮轴，其特征在于:所述第一轴和第二轴中分别设有贯穿所在轴轴线方向的主润滑油道(10、21)，在进气凸轮轴和排气凸轮轴的各轴颈处分别开设有轴颈润滑油道(11、22);并且主润滑油道(10、21)的直径与轴颈润滑油道(11、22)的直径的比值为4:1。
4.根据权利要求3所述的新型双缸发动机用凸轮轴，其特征在于:所述主润滑油道(10,21)的前端设有链轮紧固螺栓孔(2、14)，主润滑油道(10、21)的后端中设有封堵用的钢球(12、23)。
5.根据权利要求1所述的新型双缸发动机用凸轮轴，其特征在于:所述进气凸轮轴的前端设有进气凸轮轴正时销(I)，其后端设有进气凸轮轴信号轮(9);所述排气凸轮轴的前端设有排气凸轮轴正时销(13)。
6.根据权利要求1所述的新型双缸发动机用凸轮轴，其特征在于:所述第一缸进气凸轮(4)和第二缸进气凸轮(7)之间以及排气凸轮轴的后端各设有一个六方形块(6、20)，并且两个六方形块(；6、20)分别对应套装在第一轴和第二轴上。
7.根据权利要求1所述的新型双缸发动机用凸轮轴，其特征在于:所述进气凸轮轴第二轴颈(5)的直径、进气凸轮轴第三轴颈(8)的直径、排气凸轮轴第二轴颈(17)的直径和排气凸轮轴第三轴颈(19)的直径一致且与进气凸轮轴第一轴颈(3)的直径、排气凸轮轴第一轴颈(15)的直径的比值为23:34:26 ;所述进气凸轮轴与排气凸轮轴的轴心间距与进气凸轮轴第一轴颈(3)的直径的比值为96:34。
【文档编号】F01L1/053GK204024739SQ201420507453
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年9月4日 优先权日:2014年9月4日
【发明者】张立平, 肖荣光, 林云, 张振道 申请人:河北御捷车业有限公司