专利名称：一种发动机凸轮轴的凸轮的制作方法
技术领域：
一种发动机凸轮轴的凸轮技术领域[0001]本实用新型涉及一种发动机凸轮轴的凸轮，尤其是一种汽车发动机特别是汽油机凸轮轴的凸轮。
背景技术：
[0002]配气机构是发动机的重要组成部分，一台发动机的经济性能是否优越，工作是否可靠，噪音与振动能否控制在较低的限度，常与其配气机构的设计是否合理有密切关系。特别是在高速情况下，要保证其在较恶劣的条件下仍能平稳可靠的工作，其中凸轮轴的设计属于关键因素。[0003]凸轮轴上凸轮型线设计的好坏对发动机性能有着巨大的影响。发动机气门开启和关闭的持续时间必须符合配气相位要求，而这是由凸轮轴上的凸轮的轮廓来保证的，而且，凸轮的轮廓还在很大程度上决定了气门的最大升程和升降行程的运动规律。因此，通过设计合理的凸轮运动曲线，控制气门的开闭，配合曲轴-活塞运动进排气，充分利用进气惯性，提高充气效率，从而改善发动机的性能。[0004]图1显示了一种凸轮轴的凸轮构形。在图1所示的凸轮轮廓中，0为凸轮轴的轴心，圆弧EA为凸轮的基圆，AB和DE为凸轮的缓冲段，缓冲段中凸轮的升程变化速度较慢， BCD为凸轮的工作段，此段升程较快，C点时升程最大，它决定了气门的最大开度。以顶置式凸轮轴为例，凸轮的工作过程如下当凸轮按图1中方向转过EA时，挺柱处于最高位置不动，气门处于关闭状态。继续转动，在缓冲段AB内的某点M处消除气门间隙，气门开始开启，至C点时气门开度最大，而后逐渐关小，至缓冲段DE内某点N时，气门完全关闭。此后， 挺柱保持不动，出现气门间隙，至E点时达到固定的气门间隙。[0005]在实践中，汽油发动机或柴油发动机凸轮轴凸轮型线的设计需要考虑实际需求和运行情况而采取有差别的设计。这方面可供参阅的已知设计方案例如第99238189. 4号实用新型公开的“柴油机凸轮形线”，第2009202177M. 7号实用新型公开的“一种小排量汽油机进气凸轮轴型线”，第200920304980. 9号实用新型公开的“一种发动机凸轮轴的凸轮”，以及第200710059242. 8号发明专利公开的“三缸汽油机的对称型进排气凸轮”。概言之，凸轮型线的设计需要兼顾高速功率和低速扭矩提升。为了充分利用高速进气惯性，设计上希望凸轮外形饱满，相对基圆高度更大，但是低速时又希望凸轮外形相对基圆高度变小以降低废气回流，从而提高扭矩。另外，在结构上既要求凸轮轴及凸轮符合设计所需的机械强度和性能，又希望能够配合发动机整体重量减轻的要求。因而实践中凸轮构形的设计往往是一种折衷选择，顾此失彼。实用新型内容[0006]本实用新型的目的之一在于提供一种既能够保证凸轮与挺柱之间的接触机械强度和性能，又减轻了凸轮轴的重量及节省凸轮制造材料的发动机凸轮轴的凸轮。[0007]本实用新型的又一目的在于提供一种发动机凸轮轴的凸轮，既保证整个配气机构动态特性平稳又能够达到最优的气门开闭时间，改善发动机进气效率，从而在不减损高速功率情况下提升现有发动机中低速扭矩。[0008]为了实现上述目的，本实用新型提出了如下技术方案[0009]一种发动机凸轮轴的凸轮，该凸轮至少包括开启工作段、关闭工作段和基圆段，其中，至少在该凸轮轮廓表面上该基圆段的厚度比该开启工作段和关闭工作段的厚度小。[0010]可选地，在本实用新型的技术方案中，该凸轮包括位于开启工作段与基圆段之间的开启缓冲段，以及位于关闭工作段和基圆段之间的关闭缓冲段。[0011]可选地，在本实用新型的技术方案中，至少在该凸轮轮廓表面上该基圆段的厚度比该开启缓冲段、开启工作段、关闭工作段和关闭缓冲段的厚度小。[0012]可选地，在本实用新型的技术方案中，从凸轮与凸轮轴相连接的连接部位到凸轮轮廓表面的整个凸轮高度上，该基圆段的厚度比该开启工作段和关闭工作段的厚度小。[0013]可选地，在本实用新型的技术方案中，从凸轮与凸轮轴相连接的连接部位到凸轮轮廓表面的整个凸轮高度上，该基圆段的厚度比该开启缓冲段、开启工作段、关闭工作段和关闭缓冲段的厚度小。[0014]可选地，在本实用新型的技术方案中，该凸轮的基圆段厚度为4mm，开启缓冲段、开启工作段、关闭工作段及关闭缓冲段的厚度为9mm。[0015]可选地，在本实用新型的技术方案中，凸轮的基圆段半径为17mm。[0016]可选地，在本实用新型的技术方案中，凸轮的开启缓冲段角度为18.5° -27°，高度为0J9-0. 32mm，开启工作段角度为57° -58°，关闭工作段角度为57° -60°，关闭缓冲段角度为22° -27°。[0017]可选地，在本实用新型的技术方案中，进气凸轮的开启缓冲段角度为5°，缓冲段高度为0J9mm，开启工作段角度为58°，关闭工作段角度为58°，关闭缓冲段角度为 24. 5°。[0018]可选地，在本实用新型的技术方案中，排气凸轮开启缓冲段角度27°，缓冲段高度为0.32mm，开启工作段角度为57°，关闭工作段角度为57°，关闭缓冲段角度22°。[0019]本实用新型的技术方案所提供的凸轮与现有设计方案相比，它能够在保证凸轮与挺柱之间的接触机械强度和性能的前提下，进一步减轻了凸轮轴的重量、节省凸轮制造材料，并且，本实用新型的技术方案采用新的参数设计了更加合适的凸轮轴凸轮外形，达到最优的气门开闭时间，改善发动机进气效率，从而在不牺牲高速功率情况下提升了发动机中低速扭矩，从而能够为用户带来更好的驾驶感受。在本实用新型的技术方案应用于1. 5升汽油发动机进排气凸轮轴的一个实施例中，发动机的最大扭矩由140Nm提高到145Nm。
[0020]图1是一种已知凸轮轴的凸轮轮廓示意图。[0021]图2为包含本实用新型的凸轮的一个凸轮轴的主视图。[0022]图3为图2中A-A方向的剖视图，显示了本实用新型的凸轮轮廓。
具体实施方式
[0023]
以下结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式
。[0024]容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，以下具体实施方式
以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。[0025]图2显示了依据本实用新型的技术方案实施的一个凸轮轴1的具体实施方式
，该凸轮轴1上设置有四对凸轮2，具体地说，包含四对进气凸轮或者四对排气凸轮。请配合参阅图2和图3所示，该凸轮2包括基圆段21和开启工作段22、关闭工作段22’。其中，至少在凸轮的轮廓表面20上，基圆段21的厚度Wl比开启工作段22和关闭工作段22’的厚度 W2小。在图2所示的一个具体实施方式
中，凸轮2还包括位于开启工作段22与基圆段21 之间的开启缓冲段23，以及位于关闭工作段22’和基圆段21之间的关闭缓冲段23’。并且， 在基圆段21与凸轮轴1相连接的连接部位212与基圆段21的轮廓表面20之间的基圆段 21的侧面211，被设置为一个不垂直于凸轮轴1的轴线10的弧形斜面。此外，基圆段21与开启缓冲段23之间、基圆段21与关闭缓冲段23’之间的过渡侧面213也被设置为弧形斜面。这使得在轮廓表面20上，基圆段21的厚度Wl比开启缓冲段23、开启工作段22、关闭缓冲段23’和关闭工作段22’的厚度W2小。[0026]容易理解，在一个可选实施方式中，基圆段21的侧面211也可以被设置为一个垂直于凸轮轴1的轴线10的垂直面。这样，从凸轮2与凸轮轴1相连接的连接部位212到凸轮轮廓表面20的整个凸轮高度上，基圆段21的厚度Wl都比开启缓冲段23、开启工作段22、 关闭缓冲段23’和关闭工作段22’的厚度W2小。容易理解，如果基圆段21与开启缓冲段 23之间、基圆段21与关闭缓冲段23’之间的过渡侧面213的尺寸足够大，此时开启缓冲段 23和关闭缓冲段23’的一部分、甚至全部的厚度W2也可以与基圆段21的厚度Wl相同。这种情况对本实用新型的所要解决的问题和达到的技术效果没有实质的影响。[0027]在一个优选实施方式中，凸轮2的基圆段21半径为17mm，基圆段21厚度为4mm， 开启缓冲段23、开启工作段22、关闭工作段22’及关闭缓冲段23’的厚度均为9mm。[0028]本实用新型的上述技术方案有助于在保证凸轮与挺柱之间的接触机械强度和性能的前提下，进一步减轻了凸轮轴的重量、节省凸轮制造材料。[0029]依据本实用新型的技术方案，在一个实施方式中，凸轮2的开启缓冲段角度为 18.5° -27°，高度为0.29-0. 32mm，开启工作段角度为57° -58°，关闭工作段角度为 57° -60°，关闭缓冲段角度为22° -27°。[0030]在一个优选实施方式中，进气凸轮的开启缓冲段角度为5°，缓冲段高度为 0J9mm，开启工作段角度为58°，关闭工作段角度为58°，关闭缓冲段角度为5°。[0031]在一个优选实施方式中，排气凸轮开启缓冲段角度27°，缓冲段高度为0. 32mm, 开启工作段角度为57°，关闭工作段角度为57°，关闭缓冲段角度22°。[0032]本实用新型采用上述新的参数设计了更加合适的凸轮轴凸轮外形，达到最优的气门开闭时间，改善发动机进气效率，从而在不牺牲高速功率情况下提升了发动机中低速扭矩，从而能够为用户带来更好的驾驶感受。在本实用新型的技术方案应用于1.5升汽油发动机进排气凸轮轴的一个实施例中，发动机的最大扭矩由140Nm提高到145Nm。[0033]以上依据本实用新型的技术方案详细描述了具体实施方式
。容易理解，根据本实用新型的技术方案，在不变更本实用新型的实质精神下，本领域的一般技术人员可以提出可相互替换的多种结构方式以及实现方式。因此，上文描述的具体实施方式
以及附图仅是对本实用新型的技术方案的示例性说明，而不应当视为本实用新型的全部或者视为对本实用新型技术方案的限定或限制。
权利要求1.一种发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，所述凸轮至少包括开启工作段、关闭工作段和基圆段，其中，至少在所述凸轮的轮廓表面上所述基圆段的厚度比所述开启工作段和所述关闭工作段的厚度小。
2.根据权利要求1所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，所述凸轮包括位于所述开启工作段与所述基圆段之间的开启缓冲段，以及位于所述关闭工作段和所述基圆段之间的关闭缓冲段。
3.根据权利要求2所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，至少在所述凸轮的轮廓表面上所述基圆段的厚度比所述开启缓冲段、开启工作段、关闭工作段和关闭缓冲段的厚度小。
4.根据权利要求3所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，从所述凸轮与凸轮轴相连接的连接部位到凸轮轮廓表面的整个凸轮高度上，所述基圆段的厚度比所述开启工作段和关闭工作段的厚度小。
5.根据权利要求2、3或4所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，从所述凸轮与凸轮轴相连接的连接部位到凸轮轮廓表面的整个凸轮高度上，所述基圆段的厚度比所述开启缓冲段、开启工作段、关闭工作段和关闭缓冲段的厚度小。
6.根据权利要求5所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，所述基圆段厚度为4mm， 所述开启缓冲段、开启工作段、关闭工作段及关闭缓冲段的厚度为9mm。
7.根据权利要求6所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，所述凸轮的基圆段半径为 17mm0
8.根据权利要求1-4中任一项所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，所述凸轮的开启缓冲段角度为18. 5° -27°，高度为0J9-0. 32mm，开启工作段角度为57° -58°，关闭工作段角度为57° -60°，关闭缓冲段角度为22° -27°。
9.根据权利要求8所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，其中进气凸轮的开启缓冲段角度为5°，缓冲段高度为0J9mm，开启工作段角度为58°，关闭工作段角度为 58°，关闭缓冲段角度为24. 5°。
10.如权利要求8所述的发动机凸轮轴的凸轮，其特征在于，其中排气凸轮开启缓冲段角度27°，缓冲段高度为0.32mm，开启工作段角度为57°，关闭工作段角度为57°，关闭缓冲段角度22°。
专利摘要本实用新型涉及一种发动机凸轮轴的凸轮，尤其是一种汽车发动机特别是汽油机凸轮轴的凸轮，该凸轮包括开启缓冲段、开启工作段、关闭工作段、关闭缓冲段和基圆段，其中，该基圆段的厚度比开启缓冲段、开启工作段、关闭工作段和关闭缓冲段的厚度小。该凸轮的开启缓冲段角度为18.5°-27°，高度为0.29-0.32mm，开启工作段角度为57°-58°，关闭工作段角度为57°-60°，关闭缓冲段角度为22°-27°。本实用新型减轻了凸轮轴的重量、节省凸轮制造材料，并且设计了更加合适的凸轮轴凸轮外形，有助于在不牺牲高速功率情况下提升发动机中低速扭矩。
文档编号F01L1/08GK202284485SQ20112035823
公开日2012年6月27日 申请日期2011年9月22日 优先权日2011年9月22日
发明者张秀英, 李明杰 申请人:上海通用汽车有限公司, 泛亚汽车技术中心有限公司