专利名称：同心凸轮轴及组装方法
技术领域：
本发明涉及发动机凸轮轴组件。
背景技术：
本部分提供与本发明相关的背景信息，该背景信息并不必然是现有技术。发动机典型地包括凸轮轴，以便致动进气门和排气门。某些凸轮轴是在例如进气 凸角和排气凸角之间提供了相对转动的同心凸轮轴。进气凸角可安装至外轴以便与该轴共 同旋转，而排气凸角可以是可转动地支撑在该轴上。可替代地，排气凸角可安装至外轴以便 与该轴共同旋转，而进气凸角可以是可转动地支撑在该轴上。在任意的布置中，可旋转地安 装在外轴上的凸角可在被安装到该轴上之前以预定取向被轴向地且旋转地定位在该外轴 上。该定位步骤可包括接合凸角的径向外表面，并且需要对该凸角的进一步机械加工。
发明内容
本部分提供了本发明的一般性概述，并未穷尽本发明的全部范围或其全部特征。凸轮轴可包括第一轴、止动构件和第一凸角构件。第一轴可包括径向外表面，该径 向外表面具有在其中径向延伸的第一凹部。止动构件可轴向安装在第一凹部内。第一凸角 构件可限定有定位在第一轴的径向外表面上的内孔。第一凸角构件可包括径向延伸进入该 内孔的第二凹部。止动构件可延伸进入第二凹部以将第一凸角构件轴向地定位在第一轴 上。凸轮轴可包括在发动机组件内，并且被可旋转地支撑在发动机结构上。—种将凸轮凸角构件定位在凸轮轴上的方法可包括在凸轮轴的第一轴的径向外 表面中形成第一凹部。止动构件可轴向固定在第一凹部内。凸角构件可轴向定位在第一轴 的径向外表面上。止动构件可被接纳在第二凹部内，该第二凹部定位在凸角构件的内孔中。本发明还提供了以下方案方案1 一种凸轮轴，包括第一轴，其包括径向外表面和径向延伸进入所述径向外表面的第一凹部；止动构件，其轴向安装在所述第一凹部内；和第一凸角构件，其限定有定位在所述第一轴的径向外表面上的内孔，所述第一凸 角构件包括径向延伸进入所述内孔的第二凹部，所述止动构件延伸进入所述第二凹部以将 所述第一凸角构件轴向定位在所述第一轴上。方案2 如方案1所述的凸轮轴，其特征在于，所述止动构件邻接所述第一凹部的 轴向端部表面，以将所述止动构件轴向安装在所述第一凹部内。方案3 如方案2所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一凹部包括第一部分和第二 部分，所述第一部分平行于所述第一轴的旋转轴线延伸，所述第二部分大致垂直于所述第 一部分延伸并且在所述第一部分的端部与第一部分相交。方案4:如方案3所述的凸轮轴，其特征在于，所述止动构件邻接所述第二部分的
3。方案5 如方案1所述的凸轮轴，其特征在于，所述止动构件旋转地安装在所述第 一凹部内，并且相对于第一轴旋转地安装所述第一凸角构件。方案6 如方案1所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一凹部具有小于所述第一轴 的壁厚的径向深度。方案7 如方案1所述的凸轮轴，其特征在于，所述止动构件包括伸长销，所述伸长 销大致平行于所述第一轴的旋转轴线延伸。方案8 如方案1所述的凸轮轴，其特征在于，进一步包括第二轴和第二凸角构件， 所述第一轴包括限定了轴向延伸的孔的环状壁，所述第二轴可转动地置于所述轴向延伸的 孔内，所述第二凸角构件可转动地支撑在所述第一轴的径向外表面上并且被安装以便与所 述第二轴共同旋转。方案9 如方案1所述的凸轮轴，其特征在于，所述第二凹部轴向延伸进入所述第 一凸角构件的内孔的第一端，所述止动构件邻接所述第二凹部的轴向端部表面，以相对于 所述第一轴来轴向安装所述第一凸角构件。方案10 —种发动机组件，包括发动机结构；和凸轮轴，其可转动地支撑在所述发动机结构上并且包括第一轴，其包括径向外表面和径向延伸进入所述径向外表面的第一凹部；止动构件，其轴向固定在所述第一凹部内；和第一凸角构件，其限定有定位在所述第一轴的径向外表面上的内孔，所述第一凸 角构件包括径向延伸进入所述内孔的第二凹部，所述止动构件延伸进入所述第二凹部以将 所述第一凸角构件轴向定位在所述第一轴上。方案11 一种方法，包括如下步骤在凸轮轴的第一轴的径向外表面内形成第一凹部；将止动构件轴向固定在所述第一凹部内；和将第一凸角构件轴向定位在所述第一轴的径向外表面上，所述定位的步骤包括使 所述第一凸角构件的内孔中的第二凹部将所述止动构件接纳于其内。方案12 如方案11所述的方法，其特征在于，所述固定的步骤包括使所述止动构 件邻接所述第一凹部的轴向端部表面。方案13 如方案12所述的方法，其特征在于，所述形成的步骤包括形成所述第一 凹部的第一部分和第二部分，所述第一部分包括平行于所述第一轴的旋转轴线延伸的沟 道，所述第二部分大致垂直于所述第一部分延伸，所述第二部分与所述第一部分在所述第 一部分的端部处相交，并且限定用于止动构件的轴向端止动部。方案14 如方案11所述的方法，其特征在于，固定所述止动构件的步骤包括使所 述止动构件邻接所述第二凹部的轴向端部表面，以相对于所述第一轴来轴向安装所述第一 凸角构件。方案15 如方案11所述的方法，其特征在于，所述固定止动构件的步骤包括相对 于第一轴旋转地安装所述止动构件。方案16 如方案15所述的方法，其特征在于，所述定位的步骤包括安装所述第一
4凸角构件，以便与所述第一轴共同旋转。方案17 如方案11所述的方法，其特征在于，所述定位的步骤包括沿所述第一轴 的径向外表面使所述第一凸角构件轴向移位，并且使其位于所述止动构件上。方案18 如方案17所述的方法，其特征在于，所述定位的步骤包括使所述第一凸 角构件移位，而不接合所述第一凸角构件的径向外表面。方案19 如方案11所述的方法，其特征在于，进一步包括如下步骤将第二轴定位在所述第一轴的轴向孔内以在所述第一轴内旋转；将第二凸角构件定位在所述第一轴上，以便相对于所述第一轴旋转；和
安装所述第二凸角构件以便与所述第二轴共同旋转。方案20 如方案11所述的方法，其特征在于，所述固定的步骤发生在所述定位的 步骤之前。通过本文提供的描述将明了更多的应用领域。本发明内容中的描述和具体示例仅 仅用于说明的目的，而并不旨在限制本发明的范围。
本文所描述的附图仅用于图解说明的目的，并不旨在以任何方式限制本发明的范围。图1是根据本发明的发动机组件的示意图；图2是图1的凸轮轴和凸轮相位器的透视图；图3是图1的凸轮轴的透视分解图；图4是图1的凸轮轴的另外的透视分解图；图5是图1的凸轮轴的凸角构件的透视图；以及图6是图1的凸轮轴的局部剖视图。在附图的全部视图中，相应的附图标记表示相应的部件。
具体实施例方式现在将参考附图来更全面地描述本发明的示例。下面的描述本质上仅仅是示例性 的，并不旨在限制本发明、其应用或用途。现在参见图1，其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包括多个汽缸14，汽缸14中置有活塞16。发动机12可进一步包括凸轮 轴26和凸轮相位器28，以及用于每个汽缸14的进气门18、排气门20、进气门升举机构22、 和排气门升举机构24。进气门升举机构22可包括推杆30和摇臂32。排气门升举机构24可另外包括推 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门18和 排气门20。尽管发动机组件10被表示为推杆式发动机，但是应当理解的是本发明并不限于 推杆式发动机而是可被应用于各种其他发动机构造，例如顶置凸轮式发动机。参见图2-图6，凸轮轴26可包括第一轴34和第二轴36，第一组凸角构件38、40、 42、44、46，第二组凸角构件48、50、52、54，以及紧固件56。在本示例中，第一组凸角构件38、 40、42、44、46可形成进气凸角组，第二组凸角构件48、50、52、54可形成排气凸角组。然而，应当理解的是可提供替代性的布置，其中第一组凸角构件38、40、42、44、46可形成排气凸 角组，第二组凸角构件48、50、52、54可形成进气凸角组。进一步地，第一组凸角构件38、40、 42、44、46和第二组凸角构件48、50、52、54中的每一组并仅不限于进气门或排气门。例如， 第一组凸角构件38、40、42、44、46和第二组凸角构件48、50、52、54中的每一组均可包括进 气凸角和/或排气凸角。第一轴34可被安装以便与第一相位器构件58共同旋转，第二轴 36可被安装以便与第二相位器构件60共同旋转。第一相位器构件58和第二相位器构件 60相对于彼此并且相对于相位器28的旋转从动构件62是可转动的。第一轴34可包括限定了内孔66的环状壁64。第二轴36可转动地置于第一轴34 的内孔66中。第一轴34可包括穿过其中的缝68和凹部70 (参见图4和图6)，第二轴36 可包括开口 72 (参见图3)，开口 72在其中接纳紧固件56并且耦接第二组凸角构件48、50、 52,54以便与第二轴36共同旋转。缝68可形成穿过第一轴34的径向孔，开口 72可形成穿 过第二轴36的径向孔。第一轴34中的缝68可大体上在其中允许紧固件56的旋转行程。如图6所示，凹部70可具有深度D，该深度D小于第一轴34的环状壁64的壁厚 T。每个凹部70均可包括第一部分74和第二部分76。第一部分74可大致平行于凸轮轴 26的旋转轴线Al延伸，如图2所示。第二部分76可大致垂直于第一部分74延伸并且可与 第一部分74的第一端相交。止动构件78可定位在凹部70内以轴向地定位第一组凸角构 件38、40、42、44、46。每个止动构件78均可包括大致纵向的主体，该大致纵向的主体在凹部 70的第一部分74内延伸并且邻接由第二部分76限定的壁80。止动构件78和壁80之间 的接合可将止动构件78轴向地安装在凹部70内。第一组凸角构件38、40、42、44、46可接合止动构件78，以将第一组凸角构件38、 40、42、44、46轴向地定位且旋转地安装在第一轴34的径向外表面上。凸角构件38、40、42、 44,46的每一个与止动构件78之间的接合可大致相似，因此将详细讨论凸角构件40，请理 解这些描述等同地适用于凸角构件38、42、44、46。凸角构件40可包括轴颈部82、第一凸角84和第二凸角86。轴颈部82、第一凸角 84和第二凸角86可相对于彼此旋转地安装。凸角构件40可限定内孔88，内孔88支撑在 第一轴34的径向外表面上。内孔88可包括凹部90，凹部90延伸进入内孔88的第一端。 凹部90可包括轴向端止动部92、第一侧壁94和第二侧壁96。在组装期间，凸角构件40可在图6所示的方向A2上沿第一轴34的径向外表面轴 向地移位。凸角构件40的孔88内的凹部90可与止动构件78旋转地对准。凸角构件40 可沿第一轴34轴向地前进直到止动构件78被接纳在凹部90内并且邻接凹部90内的轴向 端止动部92时为止，从而相对于止动构件78轴向地定位凸角构件40。由于止动构件78相 对于由凹部70限定的壁80被轴向地安装，所以凸角构件40也可相对于凹部70的壁80被 轴向地安装。除了轴向定位凸角构件40之外，止动构件78可另外相对于第一轴34旋转地 安装凸角构件40。更具体地，止动构件78可旋转地安装在凹部70的第一部分74内。止动 构件78可固定在凸角构件40中的凹部90的壁94和壁96之间，限制凸角构件40和第一 轴34之间的旋转。作为非限制性示例，止动构件78可通过各种方式(包括过盈配合式接合)固定在 凹部70内。止动构件78可定位在凹部70内，而第一组凸角构件38、40、42、44、46和第二 组凸角构件48、50、52、54定位在第一轴34的径向外表面上。更具体地，第一止动构件78
6可定位在位于第一轴34的第一端98处的第一个凹部70中。在止动构件78固定在凹部70 内之后，凸角构件38可在方向A2上沿第一轴34轴向地前进，直到如上所讨论地与止动构 件78接合时为止。接下来，凸角构件48可沿第一轴34轴向地前进，并通过紧固件56被相对于第一 轴34轴向地安装。一旦凸角构件48已经前进经过了相邻凹部70，则另一个止动构件78可 定位在凹部70内，然后凸角构件40可放置在第一轴34上并轴向地前进直到与止动构件78 接合时为止。该过程可继续，并在第一组凸角构件38、40、42、44、46和第二组凸角构件48、 50、52、54之间交替进行，直到凸角构件中的每一个均定位在第一轴34上时为止。凹部70、90内的止动构件78的使用可消除在组装之后对凸角构件外表面的机械 加工的需求。具体地，在将第一组凸角构件38、40、42、44、46定位在第一轴34上期间，凸角 构件的径向外表面可以不与工具接合。相反，轴向端部表面可由工具接合，以使凸角构件沿 第一轴34前进。另外，如上所讨论的，止动构件78可相对于第一轴34旋转地安装第一组凸角构件 38、40、42、44、46，减少了对用来将第一组凸角构件38、40、42、44、46轴向地且旋转地安装 到第一轴34的额外组装方法的要求。例如，如果使用球推压工艺(ballizing process)来 将第一组凸角构件38、40、42、44、46安装到第一轴34，则第一轴34的较低变形要求可能是 可接受的。可替代地，如果使用收缩配合工艺来将第一组凸角构件38、40、42、44、46安装到 第一轴34，则也可放松过盈配合的要求。止动构件78可大体上降低对球推压工艺或收缩配 合工艺的转动扭矩(torque-to-turn)要求，因为止动构件78可大体上提供所期望的转动 扭矩规格。尽管以同心凸轮轴来进行讨论，但应当理解的是本发明并不限于同心凸轮轴，而 是等同地适用于固定凸角式凸轮轴。
权利要求
一种凸轮轴，包括第一轴，其包括径向外表面和径向延伸进入所述径向外表面的第一凹部；止动构件，其轴向安装在所述第一凹部内；和第一凸角构件，其限定有定位在所述第一轴的径向外表面上的内孔，所述第一凸角构件包括径向延伸进入所述内孔的第二凹部，所述止动构件延伸进入所述第二凹部以将所述第一凸角构件轴向定位在所述第一轴上。
2.如权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，所述止动构件邻接所述第一凹部的轴向 端部表面，以将所述止动构件轴向安装在所述第一凹部内。
3.如权利要求2所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一凹部包括第一部分和第二部分， 所述第一部分平行于所述第一轴的旋转轴线延伸，所述第二部分大致垂直于所述第一部分 延伸并且在所述第一部分的端部与第一部分相交。
4.如权利要求3所述的凸轮轴，其特征在于，所述止动构件邻接所述第二部分的壁以 将所述止动构件轴向定位在所述第一轴上。
5.如权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，所述止动构件旋转地安装在所述第一凹 部内，并且相对于第一轴旋转地安装所述第一凸角构件。
6.如权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一凹部具有小于所述第一轴的壁 厚的径向深度。
7.如权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，所述止动构件包括伸长销，所述伸长销大 致平行于所述第一轴的旋转轴线延伸。
8.如权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，进一步包括第二轴和第二凸角构件，所 述第一轴包括限定了轴向延伸的孔的环状壁，所述第二轴可转动地置于所述轴向延伸的孔 内，所述第二凸角构件可转动地支撑在所述第一轴的径向外表面上并且被安装以便与所述 第二轴共同旋转。
9.一种发动机组件，包括发动机结构；和凸轮轴，其可转动地支撑在所述发动机结构上并且包括第一轴，其包括径向外表面和径向延伸进入所述径向外表面的第一凹部；止动构件，其轴向固定在所述第一凹部内；和第一凸角构件，其限定有定位在所述第一轴的径向外表面上的内孔，所述第一凸角构 件包括径向延伸进入所述内孔的第二凹部，所述止动构件延伸进入所述第二凹部以将所述 第一凸角构件轴向定位在所述第一轴上。
10.一种方法，包括如下步骤在凸轮轴的第一轴的径向外表面内形成第一凹部；将止动构件轴向固定在所述第一凹部内；和将第一凸角构件轴向定位在所述第一轴的径向外表面上，所述定位的步骤包括使所述 第一凸角构件的内孔中的第二凹部将所述止动构件接纳于其内。
全文摘要
本发明涉及同心凸轮轴及组装方法。具体地，提供了一种凸轮轴，其可包括第一轴、止动构件和第一凸角构件。第一轴可包括径向外表面，该径向外表面具有在其中径向延伸的第一凹部。止动构件可轴向固定在第一凹部内。第一凸角构件可限定有定位在第一轴的径向外表面上的内孔。第一凸角构件可包括径向延伸进入该内孔的第二凹部。止动构件可延伸进入第二凹部以将第一凸角构件轴向地定位在第一轴上。
文档编号F01L1/047GK101900001SQ201010127360
公开日2010年12月1日 申请日期2010年3月9日 优先权日2009年3月9日
发明者G·E·克莱弗, R·G·凯伍德 申请人:通用汽车环球科技运作公司