专利名称：包括具有部分凸角的凸轮轴的发动机的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机凸轮轴总成。
背景技术：
该部分提供与本发明相关的背景信息，其不一定是现有技术。发动机通常包括一根或多根凸轮轴，以便致动进气门及排气门。凸轮轴可以同心凸轮轴的形式，其提供了凸轮轴上的凸角之间的相对旋转。更具体地说，凸轮轴可包括具有固定凸角，以及具有位于固定凸角之间的可旋转的凸角。
发明内容
发动机总成可包括发动机结构和旋转地支撑在发动机结构上的凸轮轴。凸轮轴可包括限定轴向孔的第一轴、位于轴向孔中的第二轴、和位于第一轴上的第一部分凸轮凸角。 第二轴可相对于第一轴旋转并可限定径向通道。第一部分凸轮凸角可包括第一尖顶区域， 并可限定具有周向范围的部分孔，所述周向范围从第一部分凸轮凸角的第一周向端到第一部分凸轮凸角的第二周向端。由部分孔在第一与第二周向端之间限定的径向距离可大于或等于第一轴的径向宽度。第一部分凸轮凸角可另外限定沿径向方向延伸通过部分孔并延伸到第一部分凸轮凸角中的第一凹口。凸轮轴可包括第一套筒，其位于径向通道和第一凹口内，并且相对于第二轴径向定位第一部分凸轮凸角。本发明还包括以下方案 方案1. 一种凸轮轴，包括 第一轴，其限定轴向孔；
第二轴，其位于所述轴向孔内，相对于所述第一轴能旋转并且限定径向通道； 第一部分凸轮凸角，其位于所述第一轴上并且包括第一尖顶区域，所述第一部分凸轮凸角限定部分孔以及沿径向方向延伸通过所述部分孔并延伸到所述第一部分凸轮凸角中的第一凹口，所述部分孔具有从所述第一部分凸轮凸角的第一周向端到所述第一部分凸轮凸角的第二周向端的周向范围，由所述部分孔在所述第一周向端与所述第二周向端之间限定的径向距离大于或等于所述第一轴的径向宽度；以及
第一套筒，其位于所述径向通道和所述第一凹口内，并且相对于所述第二轴径向定位所述第一部分凸轮凸角。方案2.根据方案1所述的凸轮轴，还包括位于所述第一轴上并且被固定以便与所述第一轴一起旋转的第二凸轮凸角，所述第一部分凸轮凸角能相对于所述第一轴和所述第二凸轮凸角旋转。方案3.根据方案2所述的凸轮轴，其中，所述第二凸轮凸角与第一气门升程机构接合，并且所述第一部分凸轮凸角与所述第一气门升程机构接合。方案4.根据方案3所述的凸轮轴，其中，当所述第二凸轮凸角与所述第一气门升程机构接合时，与所述第一部分凸轮凸角的所述第一尖顶区域轴向对准并且径向相对的所
4述凸轮轴的外周区域从所述第一气门升程机构径向偏移。方案5.根据方案3所述的凸轮轴，其中，所述第一部分凸轮凸角的所述第一尖顶区域与所述第二凸轮凸角的第二尖顶区域旋转地偏移。方案6.根据方案2所述的凸轮轴，还包括紧固件，所述紧固件径向延伸通过所述第二轴、通过所述第一套筒、通过在所述第一轴中周向延伸的槽、并延伸到所述第一部分凸轮凸角中，以便在允许所述第一部分凸轮凸角与所述第一轴之间的相对旋转的同时将所述第一部分凸轮凸角固定成与所述第二轴一起旋转。方案7.根据方案1所述的凸轮轴，还包括第一基本凸轮部分，其位于所述第一轴上，与所述第一部分凸轮凸角轴向对准并且耦联至所述第一部分凸轮凸角；和紧固件，其径向延伸通过所述第一基本凸轮部分和所述第一轴，并延伸到所述第一部分凸轮凸角中。方案8.根据方案1所述的凸轮轴，其中，所述第二轴限定实心中央区域。方案9.根据方案1所述的凸轮轴，其中，所述径向通道限定第一台阶区域，并且所述第一凹口限定第二台阶区域，所述第一套筒邻接所述第一台阶区域和所述第二台阶区域，以便相对于所述第二轴来径向定位所述第一部分凸轮凸角。方案10.根据方案9所述的凸轮轴，还包括紧固件，所述紧固件包括延伸通过所述径向通道和所述第一套筒并且延伸到所述第一凹口中的螺纹杆，所述第一凹口限定第一部分，其形成与所述紧固件接合的螺纹孔；和第二部分，其径向位于所述第一部分与所述部分孔之间，并限定比所述第一部分的直径大的直径，以形成所述第二台阶区域。方案11. 一种发动机总成，包括 发动机结构；以及
凸轮轴，其旋转地支撑在所述发动机结构上，并且包括 第一轴，其限定轴向孔；
第二轴，其位于所述轴向孔内，相对于所述第一轴能够旋转并且限定径向通道； 第一部分凸轮凸角，其位于所述第一轴上并且包括第一尖顶区域，所述第一部分凸轮凸角限定部分孔以及沿径向方向延伸通过所述部分孔并延伸到所述第一部分凸轮凸角中的第一凹口，所述部分孔具有从所述第一部分凸轮凸角的第一周向端到所述第一部分凸轮凸角的第二周向端的周向范围，由所述部分孔在所述第一周向端与所述第二周向端之间限定的径向距离大于或等于所述第一轴的径向宽度；以及
第一套筒，其位于所述径向通道和所述第一凹口内，并且相对于所述第一轴径向定位所述第一部分凸轮凸角。方案12.根据方案11所述的发动机总成，其中，所述凸轮轴还包括位于所述第一轴上并且被固定以便与所述第一轴一起旋转的第二凸轮凸角，所述第一部分凸轮凸角能相对于所述第一轴和所述第二凸轮凸角旋转。方案13.根据方案12所述的发动机总成，还包括与发动机气门接合的第一气门升程机构，所述第一部分凸轮凸角和所述第二凸轮凸角均与所述第一气门升程机构接合。方案14.根据方案13所述的发动机总成，其中，当所述第二凸轮凸角与所述第一气门升程机构接合时，与所述第一部分凸轮凸角的所述第一尖顶区域轴向对准并且径向相对的所述凸轮轴的外周区域从所述第一气门升程机构径向偏移。方案15.根据方案13所述的发动机总成，其中，所述第一部分凸轮凸角的所述第一尖顶区域与所述第二凸轮凸角的第一尖顶区域旋转地偏移。方案16.根据方案12所述的发动机总成，还包括耦联至所述凸轮轴的凸轮相位器，所述凸轮轴包括第二轴，其位于所述第一轴内并相对于所述第一轴能够旋转；和紧固件，其径向延伸通过所述第二轴、通过所述第一套筒、通过在所述第一轴中的周向延伸的槽、并延伸到所述第一部分凸轮凸角中，以便在允许所述第一部分凸轮凸角与所述第一轴之间的相对旋转的同时将所述第一部分凸轮凸角固定成与所述第二轴一起旋转。方案17.根据方案11所述的发动机总成，其中，所述凸轮轴包括第一基本凸轮部分，其位于所述第一轴上，与所述第一部分凸轮凸角轴向对准并且耦联至所述第一部分凸轮凸角；和紧固件，其径向延伸通过所述第一基本凸轮部分和所述第一轴，并且延伸到所述第一部分凸轮凸角中。方案18.根据方案11所述的发动机总成，其中，所述第二轴限定实心中央区域。方案19.根据方案11所述的发动机总成，其中，所述径向通道限定第一台阶区域， 且所述第一凹口限定第二台阶区域，所述第一套筒邻接所述第一台阶区域和所述第二台阶区域，以便相对于所述第二轴来径向定位所述第一部分凸轮凸角。方案20.根据方案9所述的发动机总成，其中，所述凸轮轴包括紧固件，所述紧固件包括延伸通过所述径向通道和所述第一套筒并且延伸到所述第一凹口中的螺纹杆，所述第一凹口限定第一部分，其形成与所述紧固件接合的螺纹孔；和第二部分，其径向位于所述第一部分与所述部分孔之间，并且限定比所述第一部分的直径大的直径，以形成所述第二台阶区域。适用性的其它领域将通过在此提供的说明而变得明显。在该发明内容中的说明和具体的示例仅为了例证，而不意图用于限制本发明的范围。
在此描述的附图仅用于说明性目的，并且不意图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总成的局部剖视图2是图1的发动机总成中所示的凸轮轴总成的剖视图； 图3是图2的凸轮轴总成的剖视图；以及图4是根据本发明的替代性凸轮轴总成的剖视图。对应的附图标记在全部附图的若干视图中都指示对应的部件。
具体实施例方式现在将参考附图更充分地描述本发明的示例。以下的说明本质上仅是示例性的， 并且不用于限制本发明、其应用或使用。提供了示例的实施例，使得本发明将是详尽的，并且向本领域的技术人员完全地表达所述范围。阐述了诸如具体部件、装置和方法的示例之类的许多具体细节，以提供对本发明实施例的详尽理解。对本领域的技术人员显而易见的是不必采用具体细节，并且示例的实施例可以以许多不同的形式体现，而且两者都不应被解释成对本发明范围的限制。在有些示例的实施例中，不再详细描述众所周知的过程、众所周知的装置结构和众所周知的技术。
当元件或层被称为“在另一元件或层上”、“接合至”、“连接至”或“耦联至”另一元件或层时，其可直接在其他元件或层上、接合至、连接至或耦联至其他元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相比之下，当元件被称为是“直接在另一元件或层上”、“直接接合至”、“直接连接至”或“直接耦联至”另一元件或层时，可能不存在居间的元件或层。用于描述元件之间的关系的其他文字应当以相似的方式解释(例如，“在...之间”相对“直接在...之间”、“相邻”相对“直接相邻”，等等)。如在此所使用地，术语“和/或”包括了相关联的列出项中的一项或多项的任意和全部组合。尽管术语第一、第二、第三等在此可用于描述各种元件、部件、区域、层和/或区段，但这些元件、部件、区域、层和/或区段不应受这些术语的限制。这些术语可仅用于将一个元件、部件、区域、层或区段与另一区域、层或区段区别开。除非由上下文清楚地指示，否则诸如“第一”、“第二”及其他数值术语之类的术语当在此使用时不暗含有次序或顺序的意思。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或区段在不偏离示例的实施例的教导的情况下可称为第二元件、部件、区域、层或区段。在图1中示意性地图示了示例性发动机总成10，并且示例性发动机总成10可包括发动机结构12、旋转地支撑在发动机结构12上的凸轮轴14、耦联至凸轮轴14的凸轮相位器16 (图2)、发动机气门18、以及与凸轮轴14和发动机气门18接合的第一气门升程机构 20a。在该非限制性示例中，发动机总成10被图示成顶置凸轮轴发动机，其中发动机结构12 为气缸盖。然而，应理解的是，本发明不局限于顶置凸轮轴布置，并且也等同地适用于其他各种发动机构造，诸如整体式凸轮轴(cam-in-block)(或推杆)发动机。还应理解的是，发动机气门18可以是排气门或进气门。另外参考图2，凸轮轴14可包括第一轴22和第二轴对、第一凸轮凸角26、第二凸轮凸角28、第三凸轮凸角30和紧固件32。在该非限制性示例中，第一、第二和第三凸轮凸角沈、28、30全部为进气凸角或排气凸角。然而，应理解的是，本发明等同地适用于第一、第二和第三凸轮凸角沈、28、30包括进气凸角与排气凸角的组合的布置。在应用本发明时，包括进气凸角与排气凸角的布置例如可用于整体式凸轮轴发动机。第一轴22可包括限定轴向孔38的环形壁36。环形壁36可包括第一和第二周向延伸槽40、42。第二轴M可位于轴向孔38内，并相对于第一轴22可旋转。第二轴M可以是限定实心中央区域的实心轴，并且可限定与第一和第二周向延伸槽40、42旋转地对准的径向通道43。凸轮相位器16可包括耦联至第一轴22的定子44和耦联至第二轴M的转子46。 转子46可使第二轴M相对于第一轴22旋转。第一凸轮凸角沈可被固定以便与第二轴M 一起旋转，而第二和第三凸轮凸角28、30可被固定以与便第一轴22—起旋转。为简单起见，以下将对第一组第一、第二和第三凸轮凸角沈、28、30进行详述，要理解的是，该描述等同地适用于与第二、第三、和第四气门升程机构20b、20c、20d接合的其他组第一、第二和第三凸轮凸角26、28、30。第一、第二、第三和第四气门升程机构20a、20b、20c、20d可分别形成附加的升程机构。另外参考图3，第一凸轮凸角沈可包括第一部分凸轮凸角48和第一基本凸轮部分50。第一部分凸轮凸角48可包括第一尖顶(或峰顶(peak))区域51。第一部分凸轮凸角48可限定部分孔52，部分孔52具有从第一部分凸轮凸角48的第一周向端M到第一部分凸轮凸角48的第二周向端56的周向范围。由部分孔52在第一周向端M与第二周向端 56之间限定的径向距离(Dk)可大于或等于第一轴22的径向宽度(Rw)。作为非限制性示例， 第一轴22的径向宽度( )可以是第一轴22的直径，而由部分孔52限定的径向距离(Dk)可以是部分孔52的直径。第一基本凸轮部分50可位于第一轴22上，并可与第一部分凸轮凸角48轴向对准以及耦联至第一部分凸轮凸角48。第一基本凸轮部分50可形成第一凸轮凸角沈的基圆区域(即，非尖顶区域)。第一部分凸轮凸角48可限定第一凹口 53，且第一基本凸轮部分50 可限定第二凹口 55。第一凹口 53可以是带螺纹的。第一凹口 53可沿径向方向延伸通过部分孔52并部分延伸到第一部分凸轮凸角48中。第二凹口 55可沿径向方向完全延伸通过第一基本凸轮部分50。紧固件32可将第一部分凸轮凸角48和第一基本凸轮部分50彼此固定并固定至第二轴24。紧固件32可径向延伸通过第一基本凸轮部分50、第一轴22、第二轴24、并延伸到第一部分凸轮凸角48中。更具体地，紧固件32可径向延伸通过第一基本凸轮部分50的第二凹口 55、通过第一轴22中的第一周向延伸槽40、通过第二轴M中的径向通道43、通过第一轴22中的第二周向延伸槽42、并延伸到第一部分凸轮凸角48中的第一凹口 53中。作为非限制性示例，紧固件32可包括从头部60延伸的螺纹杆58。第一套筒64和第二套筒66可位于螺纹杆58上。紧固件32可与第一部分凸轮凸角48的第一尖顶区域51 轴向对准。第一套筒64可位于第一部分凸轮凸角48的第一凹口 53、第一轴22中的第二周向槽42和第二轴M中的径向通道43中。第一套筒64可使第一部分凸轮凸角48相对于第二轴M径向定位。第二套筒66可位于第一基本凸轮部分50的第二凹口 55、第一轴22 中的第一周向槽40和第二轴对中的径向通道43中。紧固件32可延伸通过第二轴M中的径向通道43和第一套筒64，并延伸到第一部分凸轮凸角48中的第一凹口 53中，使得头部60邻接第一基本凸轮部分50的外表面。径向通道43可限定没有螺纹的孔。紧固件32可将第一部分凸轮凸角48和第一基本凸轮部分50彼此紧固并紧固至第二轴24，以便与第二轴M —起旋转。然而，应理解的是，可使用各种其他的紧固布置，包括但不局限于压配合到第一凹口 53中的紧固件。第二凸轮凸角观可位于第一轴22上，并可被固定以与第一轴22 —起旋转，以及可以包括第二尖顶区域68和第二基圆区域70。第三凸轮凸角30可位于第一轴22上，并可被固定以与第一轴22 —起旋转，以及可包括第三尖顶区域72和第三基圆区域74。第二和第三凸轮凸角观、30可旋转地固定至第一轴22，使得第一部分凸轮凸角48和第一基本凸轮部分50轴向位于第二与第三凸轮凸角28、30之间。第一部分凸轮凸角48和第一基本凸轮部分50相对于第一轴22、第二凸轮凸角28 和第三凸轮凸角30可旋转。第一部分凸轮凸角48、第二凸轮凸角观和第三凸轮凸角30可分别与第一气门升程机构20a接合。尽管如所讨论地包括第二和第三凸轮凸角观、30，但应理解的是，替代的布置可包括第二和第三凸轮凸角28、30中的一个。当第二凸轮凸角观与第一气门升程机构20a接合时、并且更具体地当第二尖顶区域68与第一气门升程机构20a接合时，与第一部分凸轮凸角48的第一尖顶区域51轴向对准并径向相对的凸轮轴14的外周区域76可以与第一气门升程机构20a径向偏移。凸轮轴 14上的外周区域76可对应于第一基本凸轮部分50的位置。第一部分凸轮凸角48的第一
8尖顶区域51可以与第二凸轮凸角28的第二尖顶区域68以及第三凸轮凸角30的第三尖顶区域72旋转地偏移。第二和第三尖顶区域68、72可提供凸轮轴14的外周区域76与第一气门升程机构20a之间的径向偏移。如上所述，第一部分凸轮凸角48可由第一套筒64相对于第二轴M径向定位。第一凹口 53可限定第一台阶区域78，而径向通道43可限定第二台阶区域80。作为非限制性示例，第一凹口 53可限定第一部分82和第二部分84，第一部分82形成与紧固件32接合的螺纹孔，第二部分84径向位于第一部分82与部分孔52之间。第二部分84可限定比第一部分82的直径大的直径，以形成第一台阶区域78。第一套筒64可邻接第一台阶区域78和第二台阶区域80，以便相对于第二轴M径向定位第一部分凸轮凸角48。由于第一轴22位于第二轴M上，所以第一套筒64还可相对于第一轴22径向定位第一部分凸轮凸角48。第一套筒64可提供第二轴M的外周与部分孔52之间预先确定(或受控)的径向间隔。该受控间隔因此可提供部分孔52与第一轴22 的外周之间受控的径向间隙。在图4中看到的另一布置中，凸轮轴114的第一凸轮凸角1 可包括第一部分凸轮凸角148 (没有在图3中看到的附加的第一基本凸轮部分50)。在以下指出的例外的情况下，凸轮轴114可大体上类似于凸轮轴14。在图4的布置中，紧固件132可径向延伸通过第一轴122并延伸到第一部分凸轮凸角148中。图4的凸轮轴114还可包括与第一部分凸轮凸角148的第一尖顶区域151轴向对准并径向相对的外周区域176。当第二凸轮凸角(未示出)与第一气门升程机构接合时，夕卜周区域176可与第一气门升程机构(未示出)径向偏移。凸轮轴114上的外周区域176可限定在第一轴122上。类似于以上关于图2所描述的布置，图4中的第一部分凸轮凸角148可由第一套筒164相对于第二轴IM径向定位。第一凹口 153可限定第一台阶区域178，并且径向通道 143可限定第二台阶区域180。作为非限制性示例，第一凹口 153可限定第一部分182和第二部分184，第一部分182形成与紧固件132接合的螺纹孔，第二部分184径向位于第一部分182与部分孔152之间。第二部分184可限定比第一部分182的直径大的直径，以形成第一台阶区域178。第一套筒164可邻接第一台阶区域178和第二台阶区域180，以便相对于第二轴 1 径向定位第一部分凸轮凸角148。由于第一轴122位于第二轴IM上，所以第一套筒 164还可相对于第一轴122径向定位第一部分凸轮凸角148。第一套筒164可提供第二轴 124的外周与部分孔152之间预先确定(或受控)的径向间隔。该受控间隔因此可提供部分孔152与第一轴122的外周之间受控的径向间隙。在装配期间，第一凸轮凸角沈、1沈可在第二和第三凸轮凸角观、30之后被固定至凸轮轴14、114。更具体地，可在第二和第三凸轮凸角28、30的装配之后并在第一凸轮凸角 26,126的装配之前机械加工凸轮轴14、114。
权利要求
1.一种凸轮轴，包括第一轴，其限定轴向孔；第二轴，其位于所述轴向孔内，相对于所述第一轴能旋转并且限定径向通道；第一部分凸轮凸角，其位于所述第一轴上并且包括第一尖顶区域，所述第一部分凸轮凸角限定部分孔以及沿径向方向延伸通过所述部分孔并延伸到所述第一部分凸轮凸角中的第一凹口，所述部分孔具有从所述第一部分凸轮凸角的第一周向端到所述第一部分凸轮凸角的第二周向端的周向范围，由所述部分孔在所述第一周向端与所述第二周向端之间限定的径向距离大于或等于所述第一轴的径向宽度；以及第一套筒，其位于所述径向通道和所述第一凹口内，并且相对于所述第二轴径向定位所述第一部分凸轮凸角。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴，还包括位于所述第一轴上并且被固定以便与所述第一轴一起旋转的第二凸轮凸角，所述第一部分凸轮凸角能相对于所述第一轴和所述第二凸轮凸角旋转。
3.根据权利要求2所述的凸轮轴，其中，所述第二凸轮凸角与第一气门升程机构接合， 并且所述第一部分凸轮凸角与所述第一气门升程机构接合。
4.根据权利要求3所述的凸轮轴，其中，当所述第二凸轮凸角与所述第一气门升程机构接合时，与所述第一部分凸轮凸角的所述第一尖顶区域轴向对准并且径向相对的所述凸轮轴的外周区域从所述第一气门升程机构径向偏移。
5.根据权利要求3所述的凸轮轴，其中，所述第一部分凸轮凸角的所述第一尖顶区域与所述第二凸轮凸角的第二尖顶区域旋转地偏移。
6.根据权利要求2所述的凸轮轴，还包括紧固件，所述紧固件径向延伸通过所述第二轴、通过所述第一套筒、通过在所述第一轴中周向延伸的槽、并延伸到所述第一部分凸轮凸角中，以便在允许所述第一部分凸轮凸角与所述第一轴之间的相对旋转的同时将所述第一部分凸轮凸角固定成与所述第二轴一起旋转。
7.根据权利要求1所述的凸轮轴，还包括第一基本凸轮部分，其位于所述第一轴上， 与所述第一部分凸轮凸角轴向对准并且耦联至所述第一部分凸轮凸角；和紧固件，其径向延伸通过所述第一基本凸轮部分和所述第一轴，并延伸到所述第一部分凸轮凸角中。
8.根据权利要求1所述的凸轮轴，其中，所述第二轴限定实心中央区域。
9.根据权利要求1所述的凸轮轴，其中，所述径向通道限定第一台阶区域，并且所述第一凹口限定第二台阶区域，所述第一套筒邻接所述第一台阶区域和所述第二台阶区域，以便相对于所述第二轴来径向定位所述第一部分凸轮凸角。
10.一种发动机总成，包括发动机结构；以及凸轮轴，其旋转地支撑在所述发动机结构上，并且包括第一轴，其限定轴向孔；第二轴，其位于所述轴向孔内，相对于所述第一轴能够旋转并且限定径向通道；第一部分凸轮凸角，其位于所述第一轴上并且包括第一尖顶区域，所述第一部分凸轮凸角限定部分孔以及沿径向方向延伸通过所述部分孔并延伸到所述第一部分凸轮凸角中的第一凹口，所述部分孔具有从所述第一部分凸轮凸角的第一周向端到所述第一部分凸轮凸角的第二周向端的周向范围，由所述部分孔在所述第一周向端与所述第二周向端之间限定的径向距离大于或等于所述第一轴的径向宽度；以及第一套筒，其位于所述径向通道和所述第一凹口内，并且相对于所述第一轴径向定位所述第一部分凸轮凸角。
全文摘要
本发明涉及包括具有部分凸角的凸轮轴的发动机。具体地，提供了一种发动机总成，其可包括旋转地支撑在发动机结构上的凸轮轴。凸轮轴可包括第一轴、位于第一轴中并相对于第一轴可旋转的第二轴、和位于第一轴上的部分凸轮凸角。部分凸轮凸角可包括尖顶区域并可限定部分孔。由部分孔在其第一与第二周向端之间限定的径向距离可大于或等于第一轴的径向宽度。部分凸轮凸角可限定沿径向方向延伸通过部分孔并延伸到部分凸轮凸角中的凹口。凸轮轴可包括套筒，其位于由第二轴限定的径向通道和部分凸轮凸角中的凹口内，并相对于第二轴来径向定位部分凸轮凸角。
文档编号F01L1/04GK102454443SQ20111032031
公开日2012年5月16日 申请日期2011年10月20日 优先权日2010年10月20日
发明者E. 克莱弗 G., J. 皮里克 R., K. 埃尔尼克 R. 申请人:通用汽车环球科技运作有限责任公司