專利名稱：同心凸輪軸及組裝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)動機凸輪軸組件。
背景技術(shù)：
本部分提供與本發(fā)明相關(guān)的背景信息，該背景信息并不必然是現(xiàn)有技術(shù)。發(fā)動機典型地包括凸輪軸，以便致動進氣門和排氣門。某些凸輪軸是在例如進氣 凸角和排氣凸角之間提供了相對轉(zhuǎn)動的同心凸輪軸。進氣凸角可安裝至外軸以便與該軸共 同旋轉(zhuǎn)，而排氣凸角可以是可轉(zhuǎn)動地支撐在該軸上。可替代地，排氣凸角可安裝至外軸以便 與該軸共同旋轉(zhuǎn)，而進氣凸角可以是可轉(zhuǎn)動地支撐在該軸上。在任意的布置中，可旋轉(zhuǎn)地安 裝在外軸上的凸角可在被安裝到該軸上之前以預定取向被軸向地且旋轉(zhuǎn)地定位在該外軸 上。該定位步驟可包括接合凸角的徑向外表面，并且需要對該凸角的進一步機械加工。

發(fā)明內(nèi)容
本部分提供了本發(fā)明的一般性概述，并未窮盡本發(fā)明的全部范圍或其全部特征。凸輪軸可包括第一軸、止動構(gòu)件和第一凸角構(gòu)件。第一軸可包括徑向外表面，該徑 向外表面具有在其中徑向延伸的第一凹部。止動構(gòu)件可軸向安裝在第一凹部內(nèi)。第一凸角 構(gòu)件可限定有定位在第一軸的徑向外表面上的內(nèi)孔。第一凸角構(gòu)件可包括徑向延伸進入該 內(nèi)孔的第二凹部。止動構(gòu)件可延伸進入第二凹部以將第一凸角構(gòu)件軸向地定位在第一軸 上。凸輪軸可包括在發(fā)動機組件內(nèi)，并且被可旋轉(zhuǎn)地支撐在發(fā)動機結(jié)構(gòu)上?！N將凸輪凸角構(gòu)件定位在凸輪軸上的方法可包括在凸輪軸的第一軸的徑向外 表面中形成第一凹部。止動構(gòu)件可軸向固定在第一凹部內(nèi)。凸角構(gòu)件可軸向定位在第一軸 的徑向外表面上。止動構(gòu)件可被接納在第二凹部內(nèi)，該第二凹部定位在凸角構(gòu)件的內(nèi)孔中。本發(fā)明還提供了以下方案方案1 一種凸輪軸，包括第一軸，其包括徑向外表面和徑向延伸進入所述徑向外表面的第一凹部；止動構(gòu)件，其軸向安裝在所述第一凹部內(nèi)；和第一凸角構(gòu)件，其限定有定位在所述第一軸的徑向外表面上的內(nèi)孔，所述第一凸 角構(gòu)件包括徑向延伸進入所述內(nèi)孔的第二凹部，所述止動構(gòu)件延伸進入所述第二凹部以將 所述第一凸角構(gòu)件軸向定位在所述第一軸上。方案2 如方案1所述的凸輪軸，其特征在于，所述止動構(gòu)件鄰接所述第一凹部的 軸向端部表面，以將所述止動構(gòu)件軸向安裝在所述第一凹部內(nèi)。方案3 如方案2所述的凸輪軸，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軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸，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與第一部分相交。方案4:如方案3所述的凸輪軸，其特征在于，所述止動構(gòu)件鄰接所述第二部分的
3。方案5 如方案1所述的凸輪軸，其特征在于，所述止動構(gòu)件旋轉(zhuǎn)地安裝在所述第 一凹部內(nèi)，并且相對于第一軸旋轉(zhuǎn)地安裝所述第一凸角構(gòu)件。方案6 如方案1所述的凸輪軸，其特征在于，所述第一凹部具有小于所述第一軸 的壁厚的徑向深度。方案7 如方案1所述的凸輪軸，其特征在于，所述止動構(gòu)件包括伸長銷，所述伸長 銷大致平行于所述第一軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。方案8 如方案1所述的凸輪軸，其特征在于，進一步包括第二軸和第二凸角構(gòu)件， 所述第一軸包括限定了軸向延伸的孔的環(huán)狀壁，所述第二軸可轉(zhuǎn)動地置于所述軸向延伸的 孔內(nèi)，所述第二凸角構(gòu)件可轉(zhuǎn)動地支撐在所述第一軸的徑向外表面上并且被安裝以便與所 述第二軸共同旋轉(zhuǎn)。方案9 如方案1所述的凸輪軸，其特征在于，所述第二凹部軸向延伸進入所述第 一凸角構(gòu)件的內(nèi)孔的第一端，所述止動構(gòu)件鄰接所述第二凹部的軸向端部表面，以相對于 所述第一軸來軸向安裝所述第一凸角構(gòu)件。方案10 —種發(fā)動機組件，包括發(fā)動機結(jié)構(gòu)；和凸輪軸，其可轉(zhuǎn)動地支撐在所述發(fā)動機結(jié)構(gòu)上并且包括第一軸，其包括徑向外表面和徑向延伸進入所述徑向外表面的第一凹部；止動構(gòu)件，其軸向固定在所述第一凹部內(nèi)；和第一凸角構(gòu)件，其限定有定位在所述第一軸的徑向外表面上的內(nèi)孔，所述第一凸 角構(gòu)件包括徑向延伸進入所述內(nèi)孔的第二凹部，所述止動構(gòu)件延伸進入所述第二凹部以將 所述第一凸角構(gòu)件軸向定位在所述第一軸上。方案11 一種方法，包括如下步驟在凸輪軸的第一軸的徑向外表面內(nèi)形成第一凹部；將止動構(gòu)件軸向固定在所述第一凹部內(nèi)；和將第一凸角構(gòu)件軸向定位在所述第一軸的徑向外表面上，所述定位的步驟包括使 所述第一凸角構(gòu)件的內(nèi)孔中的第二凹部將所述止動構(gòu)件接納于其內(nèi)。方案12 如方案11所述的方法，其特征在于，所述固定的步驟包括使所述止動構(gòu) 件鄰接所述第一凹部的軸向端部表面。方案13 如方案12所述的方法，其特征在于，所述形成的步驟包括形成所述第一 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軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸的溝 道，所述第二部分大致垂直于所述第一部分延伸，所述第二部分與所述第一部分在所述第 一部分的端部處相交，并且限定用于止動構(gòu)件的軸向端止動部。方案14 如方案11所述的方法，其特征在于，固定所述止動構(gòu)件的步驟包括使所 述止動構(gòu)件鄰接所述第二凹部的軸向端部表面，以相對于所述第一軸來軸向安裝所述第一 凸角構(gòu)件。方案15 如方案11所述的方法，其特征在于，所述固定止動構(gòu)件的步驟包括相對 于第一軸旋轉(zhuǎn)地安裝所述止動構(gòu)件。方案16 如方案15所述的方法，其特征在于，所述定位的步驟包括安裝所述第一
4凸角構(gòu)件，以便與所述第一軸共同旋轉(zhuǎn)。方案17 如方案11所述的方法，其特征在于，所述定位的步驟包括沿所述第一軸 的徑向外表面使所述第一凸角構(gòu)件軸向移位，并且使其位于所述止動構(gòu)件上。方案18 如方案17所述的方法，其特征在于，所述定位的步驟包括使所述第一凸 角構(gòu)件移位，而不接合所述第一凸角構(gòu)件的徑向外表面。方案19 如方案11所述的方法，其特征在于，進一步包括如下步驟將第二軸定位在所述第一軸的軸向孔內(nèi)以在所述第一軸內(nèi)旋轉(zhuǎn)；將第二凸角構(gòu)件定位在所述第一軸上，以便相對于所述第一軸旋轉(zhuǎn)；和
安裝所述第二凸角構(gòu)件以便與所述第二軸共同旋轉(zhuǎn)。方案20 如方案11所述的方法，其特征在于，所述固定的步驟發(fā)生在所述定位的 步驟之前。通過本文提供的描述將明了更多的應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明內(nèi)容中的描述和具體示例僅 僅用于說明的目的，而并不旨在限制本發(fā)明的范圍。


本文所描述的附圖僅用于圖解說明的目的，并不旨在以任何方式限制本發(fā)明的范圍。圖1是根據(jù)本發(fā)明的發(fā)動機組件的示意圖；圖2是圖1的凸輪軸和凸輪相位器的透視圖；圖3是圖1的凸輪軸的透視分解圖；圖4是圖1的凸輪軸的另外的透視分解圖；圖5是圖1的凸輪軸的凸角構(gòu)件的透視圖；以及圖6是圖1的凸輪軸的局部剖視圖。在附圖的全部視圖中，相應(yīng)的附圖標記表示相應(yīng)的部件。
具體實施例方式現(xiàn)在將參考附圖來更全面地描述本發(fā)明的示例。下面的描述本質(zhì)上僅僅是示例性 的，并不旨在限制本發(fā)明、其應(yīng)用或用途。現(xiàn)在參見圖1，其示意性地示出了示例性發(fā)動機組件10。發(fā)動機組件10可包括發(fā) 動機12，發(fā)動機12包括多個汽缸14，汽缸14中置有活塞16。發(fā)動機12可進一步包括凸輪 軸26和凸輪相位器28，以及用于每個汽缸14的進氣門18、排氣門20、進氣門升舉機構(gòu)22、 和排氣門升舉機構(gòu)24。進氣門升舉機構(gòu)22可包括推桿30和搖臂32。排氣門升舉機構(gòu)24可另外包括推 桿30和搖臂32。推桿30可與凸輪軸26接合以致動搖臂32，并選擇性地打開進氣門18和 排氣門20。盡管發(fā)動機組件10被表示為推桿式發(fā)動機，但是應(yīng)當理解的是本發(fā)明并不限于 推桿式發(fā)動機而是可被應(yīng)用于各種其他發(fā)動機構(gòu)造，例如頂置凸輪式發(fā)動機。參見圖2-圖6，凸輪軸26可包括第一軸34和第二軸36，第一組凸角構(gòu)件38、40、 42、44、46，第二組凸角構(gòu)件48、50、52、54，以及緊固件56。在本示例中，第一組凸角構(gòu)件38、 40、42、44、46可形成進氣凸角組，第二組凸角構(gòu)件48、50、52、54可形成排氣凸角組。然而，應(yīng)當理解的是可提供替代性的布置，其中第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46可形成排氣凸 角組，第二組凸角構(gòu)件48、50、52、54可形成進氣凸角組。進一步地，第一組凸角構(gòu)件38、40、 42、44、46和第二組凸角構(gòu)件48、50、52、54中的每一組并僅不限于進氣門或排氣門。例如， 第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46和第二組凸角構(gòu)件48、50、52、54中的每一組均可包括進 氣凸角和/或排氣凸角。第一軸34可被安裝以便與第一相位器構(gòu)件58共同旋轉(zhuǎn)，第二軸 36可被安裝以便與第二相位器構(gòu)件60共同旋轉(zhuǎn)。第一相位器構(gòu)件58和第二相位器構(gòu)件 60相對于彼此并且相對于相位器28的旋轉(zhuǎn)從動構(gòu)件62是可轉(zhuǎn)動的。第一軸34可包括限定了內(nèi)孔66的環(huán)狀壁64。第二軸36可轉(zhuǎn)動地置于第一軸34 的內(nèi)孔66中。第一軸34可包括穿過其中的縫68和凹部70 (參見圖4和圖6)，第二軸36 可包括開口 72 (參見圖3)，開口 72在其中接納緊固件56并且耦接第二組凸角構(gòu)件48、50、 52,54以便與第二軸36共同旋轉(zhuǎn)?？p68可形成穿過第一軸34的徑向孔，開口 72可形成穿 過第二軸36的徑向孔。第一軸34中的縫68可大體上在其中允許緊固件56的旋轉(zhuǎn)行程。如圖6所示，凹部70可具有深度D，該深度D小于第一軸34的環(huán)狀壁64的壁厚 T。每個凹部70均可包括第一部分74和第二部分76。第一部分74可大致平行于凸輪軸 26的旋轉(zhuǎn)軸線Al延伸，如圖2所示。第二部分76可大致垂直于第一部分74延伸并且可與 第一部分74的第一端相交。止動構(gòu)件78可定位在凹部70內(nèi)以軸向地定位第一組凸角構(gòu) 件38、40、42、44、46。每個止動構(gòu)件78均可包括大致縱向的主體，該大致縱向的主體在凹部 70的第一部分74內(nèi)延伸并且鄰接由第二部分76限定的壁80。止動構(gòu)件78和壁80之間 的接合可將止動構(gòu)件78軸向地安裝在凹部70內(nèi)。第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46可接合止動構(gòu)件78，以將第一組凸角構(gòu)件38、 40、42、44、46軸向地定位且旋轉(zhuǎn)地安裝在第一軸34的徑向外表面上。凸角構(gòu)件38、40、42、 44,46的每一個與止動構(gòu)件78之間的接合可大致相似，因此將詳細討論凸角構(gòu)件40，請理 解這些描述等同地適用于凸角構(gòu)件38、42、44、46。凸角構(gòu)件40可包括軸頸部82、第一凸角84和第二凸角86。軸頸部82、第一凸角 84和第二凸角86可相對于彼此旋轉(zhuǎn)地安裝。凸角構(gòu)件40可限定內(nèi)孔88，內(nèi)孔88支撐在 第一軸34的徑向外表面上。內(nèi)孔88可包括凹部90，凹部90延伸進入內(nèi)孔88的第一端。 凹部90可包括軸向端止動部92、第一側(cè)壁94和第二側(cè)壁96。在組裝期間，凸角構(gòu)件40可在圖6所示的方向A2上沿第一軸34的徑向外表面軸 向地移位。凸角構(gòu)件40的孔88內(nèi)的凹部90可與止動構(gòu)件78旋轉(zhuǎn)地對準。凸角構(gòu)件40 可沿第一軸34軸向地前進直到止動構(gòu)件78被接納在凹部90內(nèi)并且鄰接凹部90內(nèi)的軸向 端止動部92時為止，從而相對于止動構(gòu)件78軸向地定位凸角構(gòu)件40。由于止動構(gòu)件78相 對于由凹部70限定的壁80被軸向地安裝，所以凸角構(gòu)件40也可相對于凹部70的壁80被 軸向地安裝。除了軸向定位凸角構(gòu)件40之外，止動構(gòu)件78可另外相對于第一軸34旋轉(zhuǎn)地 安裝凸角構(gòu)件40。更具體地，止動構(gòu)件78可旋轉(zhuǎn)地安裝在凹部70的第一部分74內(nèi)。止動 構(gòu)件78可固定在凸角構(gòu)件40中的凹部90的壁94和壁96之間，限制凸角構(gòu)件40和第一 軸34之間的旋轉(zhuǎn)。作為非限制性示例，止動構(gòu)件78可通過各種方式(包括過盈配合式接合)固定在 凹部70內(nèi)。止動構(gòu)件78可定位在凹部70內(nèi)，而第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46和第二 組凸角構(gòu)件48、50、52、54定位在第一軸34的徑向外表面上。更具體地，第一止動構(gòu)件78
6可定位在位于第一軸34的第一端98處的第一個凹部70中。在止動構(gòu)件78固定在凹部70 內(nèi)之后，凸角構(gòu)件38可在方向A2上沿第一軸34軸向地前進，直到如上所討論地與止動構(gòu) 件78接合時為止。接下來，凸角構(gòu)件48可沿第一軸34軸向地前進，并通過緊固件56被相對于第一 軸34軸向地安裝。一旦凸角構(gòu)件48已經(jīng)前進經(jīng)過了相鄰凹部70，則另一個止動構(gòu)件78可 定位在凹部70內(nèi)，然后凸角構(gòu)件40可放置在第一軸34上并軸向地前進直到與止動構(gòu)件78 接合時為止。該過程可繼續(xù)，并在第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46和第二組凸角構(gòu)件48、 50、52、54之間交替進行，直到凸角構(gòu)件中的每一個均定位在第一軸34上時為止。凹部70、90內(nèi)的止動構(gòu)件78的使用可消除在組裝之后對凸角構(gòu)件外表面的機械 加工的需求。具體地，在將第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46定位在第一軸34上期間，凸角 構(gòu)件的徑向外表面可以不與工具接合。相反，軸向端部表面可由工具接合，以使凸角構(gòu)件沿 第一軸34前進。另外，如上所討論的，止動構(gòu)件78可相對于第一軸34旋轉(zhuǎn)地安裝第一組凸角構(gòu)件 38、40、42、44、46，減少了對用來將第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46軸向地且旋轉(zhuǎn)地安裝 到第一軸34的額外組裝方法的要求。例如，如果使用球推壓工藝(ballizing process)來 將第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46安裝到第一軸34，則第一軸34的較低變形要求可能是 可接受的?？商娲兀绻褂檬湛s配合工藝來將第一組凸角構(gòu)件38、40、42、44、46安裝到 第一軸34，則也可放松過盈配合的要求。止動構(gòu)件78可大體上降低對球推壓工藝或收縮配 合工藝的轉(zhuǎn)動扭矩(torque-to-turn)要求，因為止動構(gòu)件78可大體上提供所期望的轉(zhuǎn)動 扭矩規(guī)格。盡管以同心凸輪軸來進行討論，但應(yīng)當理解的是本發(fā)明并不限于同心凸輪軸，而 是等同地適用于固定凸角式凸輪軸。
權(quán)利要求
一種凸輪軸，包括第一軸，其包括徑向外表面和徑向延伸進入所述徑向外表面的第一凹部；止動構(gòu)件，其軸向安裝在所述第一凹部內(nèi)；和第一凸角構(gòu)件，其限定有定位在所述第一軸的徑向外表面上的內(nèi)孔，所述第一凸角構(gòu)件包括徑向延伸進入所述內(nèi)孔的第二凹部，所述止動構(gòu)件延伸進入所述第二凹部以將所述第一凸角構(gòu)件軸向定位在所述第一軸上。
2.如權(quán)利要求1所述的凸輪軸，其特征在于，所述止動構(gòu)件鄰接所述第一凹部的軸向 端部表面，以將所述止動構(gòu)件軸向安裝在所述第一凹部內(nèi)。
3.如權(quán)利要求2所述的凸輪軸，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軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸，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與第一部分相交。
4.如權(quán)利要求3所述的凸輪軸，其特征在于，所述止動構(gòu)件鄰接所述第二部分的壁以 將所述止動構(gòu)件軸向定位在所述第一軸上。
5.如權(quán)利要求1所述的凸輪軸，其特征在于，所述止動構(gòu)件旋轉(zhuǎn)地安裝在所述第一凹 部內(nèi)，并且相對于第一軸旋轉(zhuǎn)地安裝所述第一凸角構(gòu)件。
6.如權(quán)利要求1所述的凸輪軸，其特征在于，所述第一凹部具有小于所述第一軸的壁 厚的徑向深度。
7.如權(quán)利要求1所述的凸輪軸，其特征在于，所述止動構(gòu)件包括伸長銷，所述伸長銷大 致平行于所述第一軸的旋轉(zhuǎn)軸線延伸。
8.如權(quán)利要求1所述的凸輪軸，其特征在于，進一步包括第二軸和第二凸角構(gòu)件，所 述第一軸包括限定了軸向延伸的孔的環(huán)狀壁，所述第二軸可轉(zhuǎn)動地置于所述軸向延伸的孔 內(nèi)，所述第二凸角構(gòu)件可轉(zhuǎn)動地支撐在所述第一軸的徑向外表面上并且被安裝以便與所述 第二軸共同旋轉(zhuǎn)。
9.一種發(fā)動機組件，包括發(fā)動機結(jié)構(gòu)；和凸輪軸，其可轉(zhuǎn)動地支撐在所述發(fā)動機結(jié)構(gòu)上并且包括第一軸，其包括徑向外表面和徑向延伸進入所述徑向外表面的第一凹部；止動構(gòu)件，其軸向固定在所述第一凹部內(nèi)；和第一凸角構(gòu)件，其限定有定位在所述第一軸的徑向外表面上的內(nèi)孔，所述第一凸角構(gòu) 件包括徑向延伸進入所述內(nèi)孔的第二凹部，所述止動構(gòu)件延伸進入所述第二凹部以將所述 第一凸角構(gòu)件軸向定位在所述第一軸上。
10.一種方法，包括如下步驟在凸輪軸的第一軸的徑向外表面內(nèi)形成第一凹部；將止動構(gòu)件軸向固定在所述第一凹部內(nèi)；和將第一凸角構(gòu)件軸向定位在所述第一軸的徑向外表面上，所述定位的步驟包括使所述 第一凸角構(gòu)件的內(nèi)孔中的第二凹部將所述止動構(gòu)件接納于其內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及同心凸輪軸及組裝方法。具體地，提供了一種凸輪軸，其可包括第一軸、止動構(gòu)件和第一凸角構(gòu)件。第一軸可包括徑向外表面，該徑向外表面具有在其中徑向延伸的第一凹部。止動構(gòu)件可軸向固定在第一凹部內(nèi)。第一凸角構(gòu)件可限定有定位在第一軸的徑向外表面上的內(nèi)孔。第一凸角構(gòu)件可包括徑向延伸進入該內(nèi)孔的第二凹部。止動構(gòu)件可延伸進入第二凹部以將第一凸角構(gòu)件軸向地定位在第一軸上。
文檔編號F01L1/047GK101900001SQ201010127360
公開日2010年12月1日 申請日期2010年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月9日
發(fā)明者G·E·克萊弗, R·G·凱伍德 申請人:通用汽車環(huán)球科技運作公司