專利名稱：具有多升程凸輪裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)管狀凸輪軸組件及其裝配方法
具有多升程凸輪裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)管狀凸輪軸組件及其裝配方法技術(shù)領(lǐng)域[oooi]本發(fā)明涉及用于內(nèi)燃機(jī)的組裝凸輪軸，尤，及M31延長中空管軸 在相關(guān)聯(lián)的凸輪和其他部件之間裝配的凸輪軸。在優(yōu)選實(shí)施例中，本發(fā)明涉及 在發(fā)動(dòng)機(jī)不同運(yùn)行條件下用于打開發(fā)動(dòng)機(jī)氣門的具有可選的低或高的氣門升程 設(shè)置或全升程和零升程的可選設(shè)置的兩級(jí)氣門挺柱的凸輪軸。
技術(shù)背景
本領(lǐng)域中公知的是通過將中空管軸的延長成預(yù)定位凸輪，軸頸和其 他部件來制造發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸組件。現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中^氣缸包括兩個(gè)進(jìn)氣 門和兩個(gè)排氣門，這使得在發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸蓋內(nèi)的多^門執(zhí)行組件需要空間。改 變進(jìn)氣門或排氣門升程這一現(xiàn)有計(jì)劃需要使用不同幾何糊犬的凸輪，這可能會(huì) 與其他的液壓轉(zhuǎn)換部件產(chǎn)生相互影響，以便控制幾何形狀對(duì)氣門運(yùn)動(dòng)的影響。 *氣門的兩個(gè)或三個(gè)凸輪均需執(zhí)行這一控制。額外的凸輪和其他部件的復(fù)雜 性限制了可用空間，并且需要最小化尺寸和在凸輪軸特性位置極其精確的控 制。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供的特點(diǎn)在于改善裝配并固定在可擴(kuò)展管))犬軸上的不同部 件例如凸輪，隔離套和其他部件之間的橫向間距和垂直性的控制。通過增加隔 離套和凸f&軸肩，非常緊湊的尺寸控制可獲得這些特性。兩級(jí)凸輪軸設(shè)計(jì)使這 種控偉喊為必要，從而抑制橫向間距和垂直特性的過高公差。凸輪從動(dòng)件的設(shè) 計(jì)需要三個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)接觸三個(gè)凸輪以控制每個(gè)氣門的升程。兩個(gè)滑動(dòng)從動(dòng)件與 外側(cè)凸輪接觸，而一個(gè)滾動(dòng)從動(dòng)件與鋼制中心凸輪接觸。這些精確機(jī)構(gòu)必須精 確定位，必須安裝在凸輪的接觸點(diǎn)上，以便系統(tǒng)在高速下正常運(yùn)行。
本發(fā)明為^Pt門提供了凸輪錢，包括一^l蹄l沖心凸輪和兩個(gè) 鑄鐵端部凸輪。凸輪側(cè)面彼此間精確間隔，并通過中心凸輪上軸肩的使用保持 垂直。該軸肩延伸至與端部凸輪相接合以保持它們之間橫向間距的緊公差。提 供可作為支承軸套的隔離套以便在橫向精確姻每凸輪裝置彼此間隔開。凸輪軸
組件的設(shè)計(jì)允許使用不同的凸輪材料，，用到凸輪軸上其他部件的材料，并 以高精度的橫向間距和最低的制i^隹度裝配使用在凸輪裝置和其他元件中的各 個(gè)部件。具有間距軸肩的硬化鋼凸輪的使用和支承軸套精度削減到一M度和 垂直特性，就可以獲得能夠在一些新的發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)中現(xiàn)有的有限空間里運(yùn)行的 凸輪軸組件所需的精確的尺寸特性。
本發(fā)明的這些和其他的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)將從下文本發(fā)明的特定實(shí)施例的 說明和附圖中變得更加充分理解。


圖l為一個(gè)凸輪軸組件的一部分，它具有一對(duì)隔開的三單元凸輪裝 置，所述凸輪體由一個(gè)支承軸隔離套分開，并由部件內(nèi)的一個(gè)管狀管擴(kuò)張將 其固定，管狀管擴(kuò)張是通過一 膝珠或同樣的元件機(jī)械地穿過管軸的中孔 擴(kuò)張其外逝彖使其與附著的部件相接合。
圖2為圖1中凸輪軸組件的剖視圖，圖示出了構(gòu)成圖l中所示的凸輪 軸組件的凸輪裝置的凸輪，隔離管套和中空管軸。
具體實(shí)施方式
詳細(xì)參考附圖，數(shù)字10通常表示依照本發(fā)明示例形成的一個(gè)凸輪軸 組件，其具有旋轉(zhuǎn)軸線ll。該凸輪軸組件包括一個(gè)軸向延伸的中空管軸12，多 個(gè)凸輪裝置14，每個(gè)凸輪裝置包括一個(gè)內(nèi)側(cè)或中心凸輪16和兩個(gè)末端或外側(cè)凸 輪18，和一個(gè)沿著軸線11橫向分隔凸輪裝置14并與管軸12—同旋轉(zhuǎn)的隔離管套 或支承軸套20。
每個(gè)凸輪16、 18包括延伸穿過凸輪相對(duì)的平行側(cè)面24的一個(gè)軸向孔 22。相似的軸向孔26延伸穿過軸套20。中心或內(nèi)側(cè)凸輪16包括從凸輪相對(duì)的平 行側(cè)面24延伸的環(huán)形軸肩28，該環(huán)形軸肩具有經(jīng)精確機(jī)械加工的端面30，并與 相關(guān)聯(lián)的端部凸輪18的內(nèi)側(cè)面24相銜接。在組件中，端部凸輪的平行側(cè)面24和 中心凸輪軸肩的端面30共同運(yùn)作以維持組成每個(gè)凸輪裝置14的凸輪16、 18之間 的平行性。軸套20的平行端面32同樣與相鄰的凸輪裝置的夕卜偵靦24相銜接，以 維持相關(guān)聯(lián)的凸輪裝置中凸輪的平行關(guān)系。凸輪裝置和軸套通過將中空管軸插入它們各自的孔22、 26被固定在中空管 軸12上，并在中空管軸通過過大的滾珠穿過中空管軸的中心空孑L34機(jī)械擴(kuò)張時(shí) 維持裝配部件之間的縱向接合。這一過程使管子外部擴(kuò)張與不同的部件的孔相
接合，將凸輪裝置和軸套鎖定在中空管軸12的位置上，所以凸輪16、 18和軸套20都維持在機(jī)械擴(kuò)張步驟之前建立的預(yù)定的橫向和角度關(guān)系。在凸輪裝置14 中，凸輪的側(cè)面都保持平行關(guān)系，這種平行關(guān)系是在凸機(jī)置中相關(guān)聯(lián)的凸輪 側(cè)面之間具有預(yù)定的精確的尺寸間隔。如圖所示，端部凸輪18的夕卜表面38具有最大離心率，是為了驅(qū)動(dòng)相關(guān)的發(fā) 動(dòng)機(jī)氣門達(dá)到高或最大升程。中心凸輪16的外表面36具有減少的偏心率，是為 了驅(qū)動(dòng)相關(guān)的發(fā)動(dòng)機(jī)氣門達(dá)到一^H氐的升程。在典型的實(shí)施例中，中心凸輪16可由硬化鋼制成，而端部凸輪18可由灰鑄 鐵或其他適當(dāng)?shù)牟牧现瞥桑糜诨瑒?dòng)接觸凸輪從動(dòng)件。同樣地，在中心凸輪中， 石更化鋼材料適合用于傳統(tǒng)的滾^M廷桿。軸套或隔離套20可用灰鑄鐵或5更化鋼制 成，這取決于它們用于軸承12和本發(fā)明的其他必需部件。管狀軸12可以由適用 于滾珠擴(kuò),程的軟鋼形成。為了保持中心凸輪和端部凸輪各自外表面36， 38 的精確尺寸，這些表面達(dá)到最終尺寸是在凸輪軸部件形成凸^^軸組件這一擴(kuò)張步驟之后o除了滾珠擴(kuò)張過程，管子擴(kuò)張的其他形式可實(shí)際應(yīng)用于本發(fā)明。這些形式 可包括擴(kuò)張的機(jī)械形式，除了滾珠的形式之外，還有液壓或其他壓力的方式使 管子擴(kuò)張。應(yīng)該理解的是，除了關(guān)于附圖實(shí)施例特別提及的那些材料和步驟，本發(fā)明 凸輪軸組件中不同部件和具體步驟可采用其他材料和方法步驟。本發(fā)明的各種 特征包括凸輪裝置部件的平行面和軸肩，軸套或隔離套，軸肩和軸套規(guī)定的預(yù) 加工的軸間距，以及裝配部件到軸上后的凸輪裝置的凸^^表面36、 38的最后打 磨，所有這些組合在一起提供了一個(gè)精確形成的凸輪軸組件，具有最小公差變 化，當(dāng)占用發(fā)動(dòng)機(jī)中氣缸蓋或其他凸輪軸安裝位置一個(gè)最小量的空間時(shí)也能驅(qū) 動(dòng)兩級(jí)或換向氣門挺柱的緊密隔離的從動(dòng)件。盡管參考具體的優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是可以理解的是所述 本發(fā)明的原理的精神和范圍內(nèi)可以有很多變化形式。因此，這意味著本發(fā)明不 應(yīng)受到所公開實(shí)施例柳蹄U，而且它具有以下權(quán)利要求所允許的所有范圍。
權(quán)利要求
1.一種可繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸組件，包括一個(gè)中空管軸和多個(gè)獨(dú)立的凸輪裝置，每個(gè)所述的凸輪裝置包括多個(gè)凸輪；每個(gè)所述的凸輪包括一個(gè)由相對(duì)的平行側(cè)面限定的外側(cè)凸輪表面和一個(gè)穿過所述側(cè)面的軸向孔；每個(gè)所述的凸輪裝置包括至少兩個(gè)并排定位的關(guān)聯(lián)凸輪，所述凸輪的孔沿軸線方向?qū)R，從其中一個(gè)所述凸輪的一個(gè)側(cè)面突起的軸肩，所述軸肩與另一個(gè)相關(guān)聯(lián)的凸輪的鄰接側(cè)面相接合，從而保證了相關(guān)聯(lián)的凸輪側(cè)面之間固定平行的關(guān)系；所述管軸延伸穿過所述凸輪孔并以共用軸支承所述凸輪裝置，所述管軸擴(kuò)張為與所述凸輪孔相接合以便所述凸輪裝置在所述管軸上保持固定的軸向和角度關(guān)系。
2. 如權(quán)利要求1所述的組件，其特征在于所述外側(cè)凸輪表面在所述凸輪裝 置裝配到所述中空管軸上之后M31打磨來精加工。
3. 如權(quán)利要求1所述的組件，還包括在至少可選的一對(duì)凸輪M之間形成的凸輪軸支承軸頸和在凸輪軸裝配完成后M3i打磨形成的支承面。
4. 如權(quán)利要求3所述的組件，其特征在于在M31襯套內(nèi)的所述管軸的擴(kuò)張 所固定的鋼制支承襯套上形成所述支承軸頸。
5. 如權(quán)利要求4所述的組件，其特征在于所述支承襯套包括與所述凸輪裝 置中的所述相鄰接的凸輪的側(cè)面接合的光滑平行端面，所述光滑平行端面輔助 維持所述凸輪軸組件的所述凸輪裝置中的所述凸$^之間的平行關(guān)系。
6. 如禾又利要求1所述的組件，其f寺征在于戶萬述凸輪裝置至少有一些包括具 有不同偏心率的凸輪以便驅(qū)動(dòng)兩級(jí)式氣門^柱。
7. 如權(quán)利要求1所述的組件，還包括驅(qū)動(dòng)兩級(jí)式氣門挺柱的凸輪裝置，每 個(gè)所述凸輪裝置包括在兩個(gè)高升程端部凸輪之間設(shè)置的低升程中心凸輪。
8. 如權(quán)利要求7所述的組件，其特征在于所述中心凸輪由硬化鋼制成以便 驅(qū)動(dòng)滾輪從動(dòng)件，而端部凸輪由鑄鐵制成以便驅(qū)動(dòng)滑動(dòng)凸輪從動(dòng)件。
9. 如權(quán)利要求8所述的組件，其特征在于所述中心凸輪具有從兩側(cè)面延伸 的軸肩，并與相關(guān)聯(lián)的端部凸輪的側(cè)面相接合，以便在外側(cè)凸輪表面相互之間 提供預(yù)定空間。
全文摘要
發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸組件包括一個(gè)裝配有多個(gè)獨(dú)立凸輪裝置的中空管軸，每個(gè)凸輪裝置包括多個(gè)凸輪。每個(gè)凸輪包括一個(gè)由相對(duì)的平行側(cè)面限定的外側(cè)凸輪表面和一個(gè)穿過所述側(cè)面的軸向孔。每個(gè)凸輪裝置包括至少兩個(gè)并排安置的相關(guān)聯(lián)的凸輪，凸輪具有沿軸對(duì)齊的孔。從其中一個(gè)凸輪的一個(gè)側(cè)面突起的軸肩與另一個(gè)相關(guān)聯(lián)的凸輪裝置的鄰接側(cè)面相接合，從而保證了相關(guān)聯(lián)的凸輪側(cè)面之間固定平行的關(guān)系。中空管軸穿過凸輪孔延伸并以共有的軸線支承凸輪裝置。裝配時(shí)，中空管軸擴(kuò)張成與凸輪孔相接合以便凸輪裝置在中空管軸上保持固定的軸向和角度關(guān)系。
文檔編號(hào)F01L1/047GK101153549SQ200710182118
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2007年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月13日
發(fā)明者D·L·奧奈爾, M·R·克萊恩 申請(qǐng)人:通用汽車環(huán)球科技運(yùn)作公司