CN101482037B - 凸轮轴以及凸轮轴制造方法 - Google Patents

凸轮轴以及凸轮轴制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在实现轻量化的同时提高耐久性的凸轮轴以及凸轮轴制造方法。凸轮轴(7)包括：凸轮凸起部(72)，其具有不使进气阀工作的基圆部(72a)和使进气阀工作的升程部(72b)；以及凸轮轴颈(71)，其具有接受来自基圆部(72a)的反作用力的第一承接部(71a)和接受来自升程部(72b)的反作用力的第二承接部(71b)并与凸轮凸起部(72)相邻配置，凸轮轴颈(71)在第一承接部(71a)上形成去除部(71c)，使得第一承接部(71a)的轴向宽度尺寸小于第二承接部(71b)的轴向宽度尺寸，另外凸轮凸起部(72)在基圆部(72a)形成去除部(72c)，使得基圆部(72a)的轴向宽度尺寸小于升程部(72b)的轴向宽度尺寸。

Description

凸轮轴以及凸轮轴制造方法
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴以及凸轮轴制造方法。
背景技术
以往，作为这种凸轮轴，提出了将凸轮凸起部的基圆部的滑动接触面的宽度形成为小于凸轮凸起部的头部的滑动接触面的宽度。
在这种凸轮轴中，切削凸轮凸起部中的表面压力较小的基圆部的侧面使得与所产生的表面压力相匹配，由此高效率地实现轻量化。
专利文献1：日本特开2001-82111号公报
然而，在这种凸轮轴中，仅切削凸轮凸起部的侧面使得与所产生的表面压力相匹配，因此能够维持凸轮轴的耐久性，但是丝毫没有提到提高凸轮轴的耐久性。
另一方面，在实现轻量化的同时提高耐久性在所有结构中是普遍的课题之一，在凸轮轴中也希望适应这种要求。
发明内容
本发明的凸轮轴以及凸轮轴制造方法的目的之一在于实现轻量化的同时提高耐久性，为了达到上述目的中的至少一个而采取了如下手段。
本发明的凸轮轴包括：凸轮凸起部，其具有不使进气阀或者排气阀工作的基圆部和使上述进气阀或者上述排气阀工作的升程部；以及凸轮轴颈，其具有接受来自上述基圆部的反作用力的第一承接部和接受来自上述升程部的反作用力的第二承接部，并以在上述凸轮轴颈与上述凸轮凸起部之间的轴向间隔中最接近部位成为规定间隔的方式与上述凸轮凸起部相邻配置，其特征在于，上述凸轮轴颈是这样形成的：将上述第一承接部的至少与上述凸轮凸起部相对的一侧去除第一宽度尺寸使得上述第一承接部的轴向宽度尺寸小于上述第二承接部的轴向宽度尺寸，上述凸轮凸起部是这样形成的：将上述基圆部中的至少与上述凸轮轴颈相对的一侧去除第二宽度尺寸使得上述基圆部的轴向宽度尺寸小于上述升程部的轴向宽度尺寸，上述凸轮凸起部以向上述凸轮轴颈侧靠近上述第一宽度尺寸或上述第二宽度尺寸的方式配置，以使在上述凸轮凸起部与上述凸轮轴颈之间的上述轴向间隔中最接近部位成为上述规定间隔。
本发明的凸轮轴具备：凸轮凸起部，其形成为通过挺杆构件来使进气阀或者排气阀工作，并且具有不使上述进气阀或者上述排气阀工作的基圆部和使上述进气阀或者上述排气阀工作的升程部；以及凸轮轴颈，其具有接受来自上述基圆部的反作用力的第一承接部和接受来自上述升程部的反作用力的第二承接部，并与上述凸轮凸起部相邻配置，其特征在于，上述凸轮轴颈是这样形成的：将上述第一承接部的至少与上述凸轮凸起部相对的一侧去除第一宽度尺寸，使得上述第一承接部的轴向宽度尺寸小于上述第二承接部的轴向宽度尺寸，上述凸轮凸起部是这样形成的：将上述基圆部中的至少与上述凸轮轴颈相对的一侧去除第二宽度尺寸，使得上述基圆部的轴向宽度尺寸小于上述升程部的轴向宽度尺寸，上述凸轮凸起部以上述凸轮轴颈与上述凸轮凸起部之间的最接近部位的轴向间隔形成为规定间隔的方式靠近上述凸轮轴颈配置，并且上述凸轮凸起部以上述凸轮凸起部的宽度方向中心与上述凸轮轴颈之间的距离小于上述挺杆构件的轴心与上述凸轮轴颈之间的距离的状态并以能够滑动的方式与上述挺杆构件配合。
在本发明的凸轮轴中，将第一承接部的至少与凸轮凸起部相对的一侧去除第一宽度尺寸，使得凸轮轴颈中第一承接部的轴向宽度尺寸小于第二承接部的轴向宽度尺寸，将基圆部中的至少与凸轮轴颈相对的一侧去除第二宽度尺寸，使得凸轮凸起部中基圆部的轴向宽度尺寸小于升程部的轴向宽度尺寸，因此能够实现轻量化。
另外，凸轮凸起部与凸轮轴颈之间的最接近部位的轴向间隔为规定间隔。即，能够使凸轮凸起部向凸轮轴颈侧靠近去除的尺寸，因此能够缩小凸轮轴颈至凸轮凸起部的距离。其结果，能够进一步提高抗弯强度、即耐久性。
在此，根据铸造成形凸轮轴时的铸造要求、对凸轮轴的性能要求等来决定规定间隔。
另外，在本发明的凸轮轴中，还能够将上述第一宽度尺寸设定为在上述第一承接部产生的最大表面压力与在上述第二承接部产生的最大表面压力相等的尺寸。
这样，不会降低凸轮轴颈的耐久性就能够进一步实现轻量化。
另外，在本发明的凸轮轴中，上述凸轮轴颈还能够形成为在不超过在上述第二承接部产生的最大表面压力的范围内根据在上述第二承接部产生的表面压力去除该第二承接部的一部分。
这样，不会降低凸轮轴颈的耐久性就能够进一步实现轻量化。
另外，在本发明的凸轮轴中，还能够将上述第二宽度尺寸设定为在上述基圆部中产生的最大表面压力与在上述升程部产生的最大表面压力相等的尺寸。
这样，不会降低凸轮凸起部的耐久性就能够进一步实现轻量化。
另外，在本发明的凸轮轴中，上述凸轮凸起部还能够形成为在不超过在上述升程部产生的最大表面压力的范围内根据在上述升程部产生的表面压力去除该升程部的一部分。
这样，不会降低凸轮凸起部的耐久性就能够进一步实现轻量化。
另外，在本发明的凸轮轴中，上述凸轮凸起部还能够形成为通过挺杆构件来使上述进气阀或者上述排气阀工作，并且形成为宽度方向中心相对于上述挺杆构件的轴心处于上述凸轮轴颈侧。
这样，凸轮凸起部的旋转力作用于相对于挺杆构件的轴心偏离的位置上，因此能够将挺杆构件相对于轴心进行旋转。其结果，能够抑制挺杆构件的不均匀磨损。
另外，本发明的凸轮轴制造方法中，该凸轮轴包括：凸轮凸起部，其具有不使进气阀或者排气阀工作的基圆部和使上述进气阀或者上述排气阀工作的升程部；以及凸轮轴颈，其具有接受来自上述基圆部的反作用力的第一承接部和接受来自上述升程部的反作用力的第二承接部，并以在上述凸轮轴颈与上述凸轮凸起部之间的轴向间隔中最接近部位成为规定间隔的方式与上述凸轮凸起部相邻配置，该凸轮轴制造方法包括：(a)将上述第一承接部的至少与上述凸轮凸起部相对的一侧去除第一宽度尺寸，使得上述第一承接部的轴向宽度尺寸小于上述第二承接部的轴向宽度尺寸，如此形成上述凸轮轴颈，(b)将上述基圆部中的至少与上述凸轮轴颈相对的一侧去除第二宽度尺寸，使得上述基圆部的轴向宽度尺寸小于上述升程部的轴向宽度尺寸，如此形成上述凸轮凸起部，(c)将上述凸轮凸起部以向上述凸轮轴颈侧靠近上述第一宽度尺寸或上述第二宽度尺寸的方式配置，以使上述凸轮凸起部与上述凸轮轴颈之间的上述轴向间隔中最接近部位成为上述规定间隔。
这样，在本发明的凸轮轴中，将第一承接部的至少与凸轮凸起部相对的一侧去除第一宽度尺寸，使得凸轮轴颈中的第一承接部的轴向宽度尺寸小于第二承接部的轴向宽度尺寸，将基圆部中的至少与凸轮轴颈相对的一侧去除第二宽度尺寸，使得凸轮凸起部中的基圆部的轴向宽度尺寸小于升程部的轴向宽度尺寸，因此能够实现轻量化。
另外，将凸轮凸起部与凸轮轴颈配置成凸轮凸起部与凸轮轴颈之间的最接近部位的轴向间隔为规定间隔。即，能够使凸轮凸起部向凸轮轴颈侧靠近去除的尺寸，因此能够缩小凸轮轴颈至凸轮凸起部的距离。其结果，能够进一步提高抗弯强度、即耐久性。在此，根据铸造成形凸轮轴时的铸造要求、对凸轮轴的性能要求等来决定规定间隔。
附图说明
图1是发动机的主视概要结构图。
图2是构成发动机的气缸盖和凸轮轴的分解立体图。
图3是在气缸盖上安装了排气侧凸轮轴以及进气侧凸轮轴的状态下的俯视结构图。
图4是表示与挺杆之间的关系的凸轮轴的主要部分放大结构图。
图5是图4的X-X剖视图。
图6是凸轮轴的主要部分的制造说明图。
图7是变形例的凸轮轴的主要部分的放大结构图。
具体实施方式
接着，使用实施例来说明用于实施本发明的最佳方式。
图1是发动机的主视概要结构图，图2是构成发动机的气缸盖和凸轮轴的分解立体图，另外，图3是在气缸盖上安装了凸轮轴的状态下的俯视结构图。
在图中，在发动机1的气缸体2上连结有气缸盖3，气缸盖3的上表面被由气缸盖罩4覆盖。另外，在气缸体2的下表面设置有存储油的油盘5。
在气缸盖3的上面侧平行状地设置有排气侧凸轮轴6和进气侧凸轮轴7，在排气侧凸轮轴6的顶端安装有凸轮链轮6a。另外，在进气侧凸轮轴7的顶端也设置有凸轮链轮7a，在进气侧凸轮轴7的顶端设置有可变气门正时机构10。
安装到从气缸体2内延伸的曲轴8的顶端的曲轴链轮8a和凸轮链轮6a以及凸轮链轮7a上卷绕有正时链9，通过曲轴8a的旋转来旋转驱动排气侧凸轮轴6以及进气侧凸轮轴7。
另外，在图1中，通过曲轴8的旋转经由链使油泵旋转。
如图2所示，上述排气侧凸轮轴6以及进气侧凸轮轴7能够旋转地被嵌入形成在气缸盖3的上表面上的多个轴承部3a、3a、3a上，使用螺栓B从上方将具有轴承部12a的凸轮支架12固定在各轴承部3a、3a上，由此排气侧凸轮轴6以及进气侧凸轮轴7的凸轮轴颈61、71分别能够旋转地支承在气缸盖3的轴承部3a和凸轮支架12的轴承部12a之间。
另外，在气缸盖3上，在配置有排气侧凸轮轴6侧设置有多个排气阀13、13、13，另外，在配置有进气侧凸轮轴7侧设置有多个进气阀14、14、14。
在形成在排气侧凸轮轴6上的各凸轮轴颈61的前后相邻配置有凸轮凸起部62、62。另外，在进气侧凸轮轴7的各凸轮轴颈71的前后也相邻配置有凸轮凸起部72、72。
排气侧凸轮轴6的凸轮凸起部62在排气侧凸轮轴6旋转时能够使排气阀13工作。另外，进气侧凸轮轴7的凸轮凸起部72能够利用进气侧凸轮轴7的旋转来使排气阀14工作。
在图4中放大地例示了进气侧凸轮轴7的凸轮轴颈71以及凸轮凸起部72。
此外，进气侧凸轮轴7的凸轮凸起部72的旋转通过挺杆14a而被变换为直线方向的动作，由此进气阀14进行工作。
上述凸轮凸起部72由不使进气阀14工作的基圆部72a、和利用进气侧凸轮轴7的旋转来推压挺杆14a而使进气阀14工作的升程部72b构成。
另外，凸轮轴颈71包括：利用进气侧凸轮轴7的旋转而接受来自凸轮凸起部72的基圆部72a的反作用力的第一承接部71a、和接受来自升程部72b的反作用力的第二承接部71b。
该凸轮轴颈71与前后的凸轮凸起部72、72隔开规定间隔配置，根据铸造成形凸轮轴时的铸造要求、对凸轮轴的性能要求等来决定该规定间隔。
在本例中，如图4以及图5所示，在凸轮轴颈71的第一承接部71a的前后端面形成有去除了第一宽度尺寸b的去除部71c，使得第一承接部71a的轴向宽度尺寸小于第二承接部71b的轴向宽度尺寸。
另外，在前后的凸轮凸起部72、72的基圆部72a的前后端面形成有去除了第二宽度尺寸b的去除部72c，使得基圆部72a的轴向宽度尺寸小于升程部72b的轴向宽度尺寸。
此外，凸轮轴颈71的去除部71c的宽度尺寸被设定为在第一承接部71a产生的表面压力与在第二承接部71b产生的最大表面压力相等的尺寸，一律以这样设定的宽度尺寸来去除第一承接部71a。另外，凸轮凸起部72的去除部72c的宽度尺寸被设定为在基圆部72a产生的表面压力与在升程部72b产生的最大表面压力相等的尺寸，一律以这样设定的宽度尺寸来去除基圆部72a。
这样，在凸轮轴颈71的第一承接部71a中形成去除部71c，在凸轮凸起部72的基圆部72a中形成去除部72c，由此能够使前后凸轮凸起部72仅能向凸轮轴颈71侧靠近去除的尺寸，能够缩小凸轮轴颈71至凸轮凸起部72的距离，因此能够提高进气侧凸轮轴7的抗弯强度、即耐久性。
另外，以上述尺寸进行了去除，因此不会使凸轮轴颈71、凸轮凸起部72的耐久性降低，就能够轻量化。
此外，能够通过凸轮凸起部72的旋转利用挺杆14a来使进气阀14工作，凸轮凸起部72的宽度方向中心C被设定为相对于挺杆14a的轴心P处于凸轮轴颈71侧，凸轮凸起部72的旋转力作用于相对于挺杆14a的轴心P偏离的位置，因此能够以轴心P为中心使挺杆14a旋转，能够抑制挺杆14a的不均匀磨损。
此外，图6的制造说明图所示的a的规定间隔是根据铸造形成凸轮轴时的铸造要求、对凸轮轴的性能要求等来决定的间隔，用实线表示的部分是没有形成去除部的情况下的形状，用虚线表示的部分是形成了去除部的情况下的形状。
这样在凸轮轴颈71的第一承接部71a中去除第一宽度尺寸b来形成去除部71c，在凸轮凸起部72的基圆部72a中去除第二宽度尺寸b形成去除部72c，由此能够确保a的间隔地使凸轮凸起部72向凸轮轴颈71侧靠近，由于能够去除进气侧凸轮轴7的后端部该靠近的尺寸，因此能够缩短进气侧凸轮轴7的前后尺寸而实现轻量化。
此外，在本例中，例示了在凸轮凸起部72的基圆部72a的宽度方向前后端面分别形成了去除部72c、72c，但是也可以构成为使去除部72c仅形成在与凸轮轴颈71相对的一侧，在这种情况下也能够使凸轮凸起部72向凸轮轴颈71侧靠近，对进气侧凸轮轴7的后端部去除该靠近的尺寸而实现轻量化。
这种去除部72c、72c在排气侧凸轮轴6中也能够在相同的设计条件下形成，能够将凸轮凸起部62向凸轮轴颈61侧靠近去除的尺寸，因此能够缩小凸轮轴颈61至凸轮凸起部62的距离，从而能够提高耐久性。
另外，能够对排气侧凸轮轴6的后端部去除使凸轮凸起部62向凸轮轴颈61靠近的尺寸而实现轻量化。
在实施例中，凸轮轴颈71的去除部71c的宽度尺寸被设定为在第一承接部71a产生的表面压力与在第二承接部71b产生的最大表面压力相等的尺寸，但是只要是在第一承接部71a产生的表面压力小于等于在第二承接部71b产生的最大表面压力，则凸轮轴颈71的去除部71c的宽度尺寸也可以是任意的宽度尺寸。
另外，同样，凸轮凸起部72的去除部72c的宽度尺寸被设定为在基圆部72a产生的表面压力与在升程部72b产生的最大表面压力相等的尺寸，但是只要在基圆部72a产生的表面压力小于等于在升程部72b产生的最大表面压力，则凸轮凸起部72的去除部72c的宽度尺寸也可以是任意的宽度尺寸。
在实施例中，一律对凸轮轴颈71的第一承接部71a去除了相同的宽度尺寸，但是只要在第一承接部71a产生的表面压力小于等于在第二承接部71b产生的最大表面压力，则也能够对凸轮轴颈71的第一承接部71a去除不同的宽度尺寸。
另外，同样，一律对凸轮凸起部72的基圆部72a去除了相同的宽度尺寸，但是只要在基圆部72a产生的表面压力小于等于在升程部72b产生的最大表面压力，则也能够对凸轮凸起部72的基圆部72a去除不同的宽度尺寸。
在实施例中，仅在凸轮轴颈71的第一承接部71a中设置了去除部71c，但是在第二承接部72b中，除了产生最大表面压力的部分以外，如图7的变形例所例示那样，也可以根据所产生的小于等于最大表面压力的表面压力来设置去除部71c’。
另外，同样，仅在凸轮凸起部72的基圆部72a中设置了去除部72c，但是在升程部72b中，在产生最大表面压力的部分中，如图7的变形例所例示那样，也可以根据所产生的小于等于最大表面压力的表面压力来设置去除部72c’。

Claims (8)

1.一种凸轮轴，该凸轮轴具备：凸轮凸起部，其具有不使进气阀或者排气阀工作的基圆部和使上述进气阀或者上述排气阀工作的升程部；以及凸轮轴颈，其具有接受来自上述基圆部的反作用力的第一承接部和接受来自上述升程部的反作用力的第二承接部，并以在上述凸轮轴颈与上述凸轮凸起部之间的轴向间隔中最接近部位成为规定间隔的方式与上述凸轮凸起部相邻配置，其特征在于，
上述凸轮轴颈是这样形成的：将上述第一承接部的至少与上述凸轮凸起部相对的一侧去除第一宽度尺寸，使得上述第一承接部的轴向宽度尺寸小于上述第二承接部的轴向宽度尺寸，
上述凸轮凸起部是这样形成的：将上述基圆部中的至少与上述凸轮轴颈相对的一侧去除第二宽度尺寸，使得上述基圆部的轴向宽度尺寸小于上述升程部的轴向宽度尺寸，
上述凸轮凸起部以向上述凸轮轴颈侧靠近上述第一宽度尺寸或上述第二宽度尺寸的方式配置，以使在上述凸轮凸起部与上述凸轮轴颈之间的上述轴向间隔中最接近部位成为上述规定间隔。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，
上述凸轮凸起部形成为通过挺杆构件来使上述进气阀或者上述排气阀工作，并且形成为宽度方向中心相对于上述挺杆构件的轴心处于上述凸轮轴颈侧。
3.一种凸轮轴，该凸轮轴具备：凸轮凸起部，其形成为通过挺杆构件来使进气阀或者排气阀工作，并且具有不使上述进气阀或者上述排气阀工作的基圆部和使上述进气阀或者上述排气阀工作的升程部；以及凸轮轴颈，其具有接受来自上述基圆部的反作用力的第一承接部和接受来自上述升程部的反作用力的第二承接部，并与上述凸轮凸起部相邻配置，其特征在于，
上述凸轮轴颈是这样形成的：将上述第一承接部的至少与上述凸轮凸起部相对的一侧去除第一宽度尺寸，使得上述第一承接部的轴向宽度尺寸小于上述第二承接部的轴向宽度尺寸，
上述凸轮凸起部是这样形成的：将上述基圆部中的至少与上述凸轮轴颈相对的一侧去除第二宽度尺寸，使得上述基圆部的轴向宽度尺寸小于上述升程部的轴向宽度尺寸，
上述凸轮凸起部以上述凸轮轴颈与上述凸轮凸起部之间的最接近部位的轴向间隔形成为规定间隔的方式靠近上述凸轮轴颈配置，并且上述凸轮凸起部以上述凸轮凸起部的宽度方向中心与上述凸轮轴颈之间的距离小于上述挺杆构件的轴心与上述凸轮轴颈之间的距离的状态并以能够滑动的方式与上述挺杆构件配合。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
上述第一宽度尺寸是在上述第一承接部产生的最大表面压力与在上述第二承接部产生的最大表面压力相等的尺寸。
5.根据权利要求1至3中的任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
上述凸轮轴颈是在不超过在上述第二承接部产生的最大表面压力的范围内根据在上述第二承接部产生的表面压力去除该第二承接部的一部分。
6.根据权利要求1至3中的任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
上述第二宽度尺寸是在上述基圆部产生的最大表面压力与在上述升程部产生的最大表面压力相等的尺寸。
7.根据权利要求1至3中的任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
上述凸轮凸起部是在不超过在上述升程部产生的最大表面压力的范围内根据在上述升程部产生的表面压力去除该升程部的一部分。
8.一种凸轮轴制造方法，该凸轮轴包括：凸轮凸起部，其具有不使进气阀或者排气阀工作的基圆部和使上述进气阀或者上述排气阀工作的升程部；以及凸轮轴颈，其具有接受来自上述基圆部的反作用力的第一承接部和接受来自上述升程部的反作用力的第二承接部，并以在上述凸轮轴颈与上述凸轮凸起部之间的轴向间隔中最接近部位成为规定间隔的方式与上述凸轮凸起部相邻配置，该凸轮轴制造方法的特征在于，包括：
(a)将上述第一承接部中的至少与上述凸轮凸起部相对的一侧去除第一宽度尺寸，使得上述第一承接部的轴向宽度尺寸小于上述第二承接部的轴向宽度尺寸，如此形成上述凸轮轴颈，
(b)将上述基圆部中的至少与上述凸轮轴颈相对的一侧去除第二宽度尺寸，使得上述基圆部的轴向宽度尺寸小于上述升程部的轴向宽度尺寸，如此形成上述凸轮凸起部，
(c)将上述凸轮凸起部以向上述凸轮轴颈侧靠近上述第一宽度尺寸或上述第二宽度尺寸的方式配置，以使上述凸轮凸起部与上述凸轮轴颈之间的上述轴向间隔中最接近部位成为上述规定间隔。
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