CN103321699B - 用于发动机的凸轮轴机构及具有该凸轮轴机构的发动机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于发动机的凸轮轴机构及具有该凸轮轴机构的发动机。该凸轮轴机构包括：凸轮轴组件，凸轮轴组件内具有中心油道，凸轮轴组件内构造有滑槽；第一凸轮，第一凸轮套设在凸轮轴组件上且随凸轮轴组件转动；第二凸轮，第二凸轮套设在凸轮轴组件上且相对凸轮轴组件可转动，第二凸轮的一侧固定有凸块，凸块绕凸轮轴组件的中心轴线可滑动地配合在滑槽内且将滑槽隔离成密闭的第一子滑槽和第二子滑槽，第一子滑槽通过凸块以及第二凸轮内的油道与中心油道连通；弹性件，弹性件设在第二子滑槽内且弹性件弹性地抵压凸块。本发明的凸轮轴机构可以实现气门开度异步的目的，且结构简单，控制方便。

Description

用于发动机的凸轮轴机构及具有该凸轮轴机构的发动机

技术领域

本发明涉及汽车构造技术领域，尤其是涉及一种用于发动机的凸轮轴机构及具有该凸轮轴机构的发动机。

背景技术

现有的双进气门发动机，对应同一气缸的两个凸轮是完全相同的，通过凸轮轴的旋转，两个气门同时动作且运动行程完全一致。为了达到增强进气涡流强度、均匀混合燃料的目的，有的发动机直接改变凸轮外观使得两个凸轮型线不一致。但是，这种方法虽然能达到气门开度异步的目的，但控制精度不高，且凸轮轴安装在发动机的位置空间有限，不易增加其它零部件，并不能广泛推广和应用。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提出一种用于发动机的凸轮轴机构，该凸轮轴机构可以实现两个气门开度异步的目的，结构简单，控制方便且精度高。

本发明的另一个目的在于提出一种发动机，该发动机具有上述的凸轮轴机构。

根据本发明的一个方面，提出了一种用于发动机的凸轮轴机构，该凸轮轴机构包括：凸轮轴组件，所述凸轮轴组件内具有中心油道，所述凸轮轴组件内构造有滑槽；第一凸轮，所述第一凸轮套设在所述凸轮轴组件上且随所述凸轮轴组件转动；第二凸轮，所述第二凸轮套设在所述凸轮轴组件上且相对所述凸轮轴组件可转动，所述第二凸轮的一侧固定有凸块，所述凸块绕所述凸轮轴组件的中心轴线可滑动地配合在所述滑槽内且将所述滑槽隔离成密闭的第一子滑槽和第二子滑槽，所述凸块内具有凸块油道，所述第二凸轮内具有第二凸轮油道，所述第二凸轮油道的进油口与所述中心油道相通，所述第二凸轮油道的出油口与所述凸块油道的进油口相通，所述凸块油道的出油口与所述第一子滑槽相通；以及弹性件，所述弹性件设在所述第二子滑槽内且所述弹性件弹性地抵压所述凸块。

根据本发明实施例的用于发动机的凸轮轴机构，可使同一气缸的两个气门异步动作，实现异步进气的目的，增强进气涡流强度，使得空气与燃油在燃烧室内能够混合地更加均匀、充分，提高燃烧效率，增加发动机的动力输出，降低排放。而且，根据本发明实施例的凸轮轴机构采用液压控制第二凸轮动作，控制精度高，故障率低，适用于批量生产，且结构简单。

另外，根据本发明实施例的用于发动机的凸轮轴机构，还可以具有如下附加技术特征：

根据本发明的一个实施例，所述凸轮轴组件包括：

第一凸轮轴，所述第一凸轮轴内具有第一子油道，所述第一凸轮轴包括彼此相连的第一段和第二段，所述第一段的径向尺寸大于所述第二段的径向尺寸，其中所述第一凸轮套设在所述第一段上，所述第二凸轮套设在所述第二段上，所述滑槽形成在所述第一段的朝向所述第二凸轮的一侧端面上；以及

第二凸轮轴，所述第二凸轮轴与所述第二段相连，所述第二凸轮轴的径向尺寸大于所述第二段的径向尺寸以在轴向上将所述第二凸轮定位在所述第二凸轮轴与所述第一凸轮轴的第一段之间，所述第二凸轮轴内具有第二子油道，其中所述第一子油道与所述第二子油道彼此连通以构成所述中心油道。

根据本发明的一个实施例，所述第二凸轮油道为圆弧形，所述滑槽为圆弧形，所述第二凸轮油道的中心轴线、所述滑槽的中心轴线与所述凸轮轴组件的中心轴线分别重合。

根据本发明的一个实施例，所述第二凸轮油道的长度不小于所述滑槽的长度。由此无论凸块在滑槽内如何滑道，第二凸轮油道与中心油道均可保证常通状态，保证中心油道内的液压油可进入到第一子滑槽内或者第一子滑槽内的液压油可回流至中心油道内。

根据本发明的一个实施例，所述第二段的朝向所述第二凸轮轴的一侧设置有定位销，所述第二凸轮轴的朝向所述第二段的一侧设置有与所述定位销适配的定位销孔。由此，可以方便地实现第一凸轮轴与第二凸轮轴的固定。

根据本发明的一个实施例，所述定位销为多个且沿周向均匀分布，所述定位销孔为多个且与所述多个定位销一一对应。

由此，可以提高第一凸轮轴与第二凸轮轴的固定强度。

根据本发明的一个实施例，所述第二段与所述第二凸轮轴之间设置有密封件。由此，避免液压油从第二段与第二凸轮轴之间流出。

根据本发明的一个实施例，所述弹性件为弹簧，所述弹簧的一端止抵在所述凸块的背离所述第一子滑槽的一侧表面上，所述弹簧的另一端止抵在所述第二子滑槽的壁上。

根据本发明的一个实施例，所述第二段上还形成有泄油通道，所述泄油通道的进油口连通所述第二子滑槽。

根据本发明的另一方面，提出了一种发动机，该发动机包括根据本发明上述的用于发动机的凸轮轴机构。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明一个实施例的凸轮轴机构的立体图；

图2是根据本发明一个实施例的凸轮轴机构另一视角的立体图；

图3是根据本发明一个实施例的凸轮轴机构的剖视图；

图4是图3中圈示A部的放大图；

图5是根据本发明一个实施例的凸轮轴机构的剖视图，其中未示出第二凸轮；

图6是第二凸轮的剖视图；

图7是第二凸轮的示意图；

图8是第一凸轮轴的第一段的一个截面图。

附图标记说明：

凸轮轴机构100；

凸轮轴组件1，第一凸轮轴11，第一段111，第二段112，定位销1121，第一子油道113，第二凸轮轴12，第二子油道121，定位销孔122，中心油道13，滑槽14，第一子滑槽141，第二子滑槽142；

第一凸轮2；

第二凸轮3，凸块31，凸块油道311，油道32；

弹性件4；

密封件5；

泄油通道6。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下面参考图1-图8描述根据本发明第一方面实施例的凸轮轴机构100，该凸轮轴机构100适用在发动机中，可用于驱动进气侧的气门上下运动以打开或关闭燃烧室的进气口。

根据本发明一个实施例的凸轮轴机构100包括凸轮轴组件1、第一凸轮2、第二凸轮3和弹性件4。

参照图1-图3所示，凸轮轴组件1内具有中心油道13，中心油道13的中心轴线优选与凸轮轴组件1的中心轴线重合。凸轮轴组件1内构造有滑槽14，关于滑槽14的具体结构及形状将在下面给出详细地描述，这里不再详细说明。

如图1-图3所示，第一凸轮2套设在凸轮轴组件1上且随凸轮轴组件1转动。第二凸轮3套设在凸轮轴组件1上且相对凸轮轴组件1可转动。第一凸轮2与第二凸轮3在轴向上隔开一定距离，该一定距离例如可以根据每个气缸的进气侧的两个进气门的距离而设定。第二凸轮3的一侧固定有凸块31，例如，第二凸轮3的朝向第一凸轮2的一侧设置有凸块31，凸块31与第二凸轮3可一体铸造成型。凸块31绕凸轮轴组件1的中心轴线可滑动地配合在滑槽14内，换言之，在第二凸轮3绕凸轮轴组件1的中心轴线转动时，凸块31在滑槽14内随第二凸轮3同步转动，凸块31将滑槽14隔离成密闭的第一子滑槽141和密闭第二子滑槽142（如图8所示）。

如图3、图6-图7所示，凸块31内具有凸块油道311，凸块油道311具有进油口和出油口，第二凸轮3内具有第二凸轮油道32，第二凸轮油道32具有进油口和出油口。第二凸轮油道32的进油口与中心油道13相通，第二凸轮油道32的出油口与凸块油道311的进油口相通，凸块油道311的出油口与第一子滑槽141相通，这样液压油可通过中心油道13、第二凸轮油道32以及凸块油道311后流入到第一子滑槽141内。参照图8所示，弹性件4设在第二子滑槽142内且弹性件4弹性地抵压凸块31。

第一凸轮2和第二凸轮3可分别用于驱动同一气缸的两个进气侧气门，实现该两个气门的异步动作。具体地，例如，在中心油道13内的液压油的油压增加后，中心油道13内的液压油会通过第二凸轮油道32以及凸块油道311进入到第一子滑槽141内，由于液压油具有不可压缩的特性，因此随着液压油不断进入第一子滑槽141内，第一子滑槽141内的油压增加，从而推动凸块31以及第二凸轮3绕凸轮轴组件1的中心轴线转动。

在凸块31转动过程中，第一子滑槽141的体积变大，第二子滑槽142的体积变小，直到第一子滑槽141内的油压力与弹性件4的弹力平衡，此时凸块31处于平衡状态不在转动，在油压力和弹性件4的弹力共同作用下第二凸轮3将被定位在凸轮轴组件1上。即，在平衡后第二凸轮3相对凸轮轴组件1不会相对转动，从而凸轮轴组件1可带动第二凸轮3旋转以驱动相应气门动作。

同理，当中心油道13内的液压油的油压减小后，第一子滑槽141内的液压油会通过凸块油道311以及第二凸轮油道32反向流回中心油道13，由于液压油回流，因此第一子滑槽141内的油压降低，在弹性件4的弹力作用下凸块31的运动方向与先前运动方向相反，在凸块31反向运动过程中，第一子滑槽141的体积变小，第二子滑槽142的体积变大，直到第一子滑槽141内的油压力与弹性件4的弹力重新平衡，此时凸块31处于平衡状态不在移动，在油压力和弹性件4的弹力共同作用下第二凸轮3将被定位在凸轮轴组件1上。即，在平衡后第二凸轮3相对凸轮轴组件1不会相对转动，从而凸轮轴组件1可带动第二凸轮3旋转以驱动相应气门动作。

简言之，通过控制中心油道13内的液压油的油压，可以实现第二凸轮3相对凸轮轴组件1初始位置的调节，例如增加中心油道13内的油压，第二凸轮3相对凸轮轴组件1可沿逆时针转动一定角度，则对应地，降低中心油道13内的油压时，第二凸轮3相对凸轮轴组件1则沿顺时针转动一定角度，第二凸轮3相对凸轮轴组件1转动角度的大小由中心油道13内油压的变化程度决定，如中心油道13内的油压变化较大时，则第二凸轮3相对凸轮轴组件1转动的角度也较大，中心油道13内的油压变化较小时，则第二凸轮3相对凸轮轴组件1转动的角度也相应较小。

这样，在发动机处于不同工况下，通过控制中心油道13内的液压油的流量（油压）可以精确控制第二凸轮3相对凸轮轴组件1的初始位置，实现同一气缸两个进气门异步动作的目的。可以理解的是，第二凸轮3的初始位置与第一凸轮2在轴向上优选是彼此对应的，换言之，若从凸轮轴组件1的一端向另一端看，第一凸轮2将完全遮挡第二凸轮3或第二凸轮3完全遮挡第一凸轮2。

根据本发明实施例的用于发动机的凸轮轴机构100可使同一气缸的两个气门异步动作，实现异步进气的目的，增强进气涡流强度，使得空气与燃油在燃烧室内能够混合地更加均匀、充分，提高燃烧效率，增加发动机的动力输出，降低排放。而且，根据本发明实施例的凸轮轴机构100采用液压控制第二凸轮3动作，控制精度高，故障率低，适用于批量生产，且结构简单。

如图1-图5所示，根据本发明的一个实施例，凸轮轴组件1包括第一凸轮轴11和第二凸轮轴12。

如图2所示，第一凸轮轴11内具有第一子油道113，第一凸轮轴11包括彼此相连的第一段111和第二段112，第一段111和第二段112均为圆柱状，第一段111的径向尺寸大于第二段112的径向尺寸，也就是说，第一段111的直径大于第二段112的直径。

如图1和图3所示，第一凸轮2套设在第一段111上，第二凸轮3套设在第二段112上，滑槽14形成在第一段111的朝向第二凸轮3的一侧端面上。例如，在图1和图3的示例中，第二段112一体地形成在第一段111的左端，滑槽14形成在第一段111的左端面上，滑槽14朝向左侧敞开。

如图1-图5所示，第二凸轮轴12与第二段112相连，第二凸轮轴12与第一凸轮轴11同轴设置且同步旋转。第二凸轮轴12的径向尺寸大于第一凸轮轴11的第二段112的径向尺寸以在轴向上将第二凸轮3定位在第二凸轮轴12与第一凸轮轴11的第一端之间，此时凸块31伸入并配合在滑槽14内，第二凸轮3封闭滑槽14的开口侧，例如在图2和图3的示例中，第二凸轮3的右侧面即具有凸块31的侧面封闭滑槽14的开口。

参照图3所示，第二段112的长度（沿轴向）与第二凸轮3的厚度（正交于轴向）优选是相等的，这样在第一凸轮轴11和第二凸轮轴12装配完成后，第二凸轮3刚好位于第二段112上且第二凸轮3的两个横向表面分别由第一凸轮轴11的第一段111和第二凸轮轴12限位，同时第二凸轮3能更好地密封滑槽14的敞开侧。

参照3所示，第二凸轮轴12的径向尺寸与第一凸轮轴11的第一段111的径向尺寸是相等的。如图2和图3所示，第二凸轮轴12内具有第二子油道121，其中第一子油道113与第二子油道121彼此连通以构成所述中心油道13。

如图1、图7-图8所示，第二凸轮油道32为圆弧形，滑槽14也为圆弧形，并且第二凸轮油道32的中心轴线、滑槽14的中心轴线与凸轮轴组件1的中心轴线分别重合。优选地，第二凸轮油道32的长度不小于滑槽14的长度，换言之，第二凸轮油道32对应的圆心角的角度不小于滑槽14对应的圆心角的角度。

由此无论凸块31在滑槽14内如何滑道，第二凸轮油道32与中心油道13均可保证常通状态，保证中心油道13内的液压油可进入到第一子滑槽141内或者第一子滑槽141内的液压油可回流至中心油道13内。

参照图1-图3所示，第二段112的朝向第二凸轮轴12的一侧设置有定位销1121，第二凸轮轴12的朝向第二段112的一侧设置有与定位销1121适配的定位销孔122，通过定位销1121与定位销孔122的定位作用，可以方便地实现第一凸轮轴11与第二凸轮轴12的固定连接。

优选地，定位销1121为多个且沿周向均匀分布，定位销孔122为多个且与多个定位销1121一一对应。例如，在图1和图2的示例中，定位销1121为三个。当然，可以理解的是，本发明并不限于此，定位销1121的数量可以根据实际装配情况而定，如定位销1121还可以为四个或更多个。优选地，定位销1121为圆柱形定位销，定位销孔122对应形成为圆柱形定位销孔。

参照图4所示，第二段112与第二凸轮轴12之间设置有密封件5，密封件5用于密封第二段112与第二凸轮轴12的连接处，避免液压油从该连接处的缝隙流出。可选地，密封件5可以是橡胶密封圈或垫片。

参照图8所示，弹性件4优选为弹簧，弹簧的一端止抵凸块31的背离第一子滑槽141的一侧表面上，也就是说，弹簧的一端止抵在凸块31背离凸块出油口的侧面上，弹簧的另一端止抵在第二子滑槽142的壁上，例如弹簧的另一端止抵在第二子滑槽142的与凸块31相对的壁上。在液压油进入第一子滑槽141内时，凸块31将压缩弹簧，弹簧将储备弹性势能，而在第一子滑槽141内的部分液压油回流中心油道13时，弹簧将释放先前储备的部分弹性势能，推动凸块31重新移动至平衡位置。

由于第一子滑槽141和第二子滑槽142是由凸块31隔离开的，在凸轮轴机构100长期高速运转后，凸块31可能由于磨损等原因或其它情况导致第一子滑槽141和第二子滑槽142在一定程度上连通，即存在可能有极少的液压油从第一子滑槽141流向第二子滑槽142并积存在第二子滑槽142内，随着积存液压油的增多，凸块31在动作时会受到第二子滑槽142内液压油的影响，严重时可能导致无法调节第二凸轮3甚至损坏凸轮轴机构100。有鉴于此，优选地，参照图8所示，第二段112上还形成有泄油通道6，泄油通道6的进油口连通第二子滑槽142内。由此，可以解决第一子滑槽141内的部分液压油流入第二子滑槽142内导致无法调节第二凸轮3的问题。

下面简单描述根据本发明第二方面实施例的发动机。

根据本发明一个实施例的发动机包括根据本发明上述实施例中描述的凸轮轴机构100。

本发明实施例的发动机由于采用上述凸轮轴机构100的缘故，因此可以实现同一气缸两气门的异步动作，提高发动机的燃烧效率和动力性能。

需要说明的是，根据本发明实施例的发动机的其它构成例如机体组、曲柄连杆机构、冷却系统、润滑系统等均已为现有技术，且为本领域的普通技术人员所熟知，对于这些可采用与现有技术完全相同或相近的部分，此处不再一一详细描述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于发动机的凸轮轴机构，所述凸轮轴机构包括凸轮轴组件和第一凸轮，所述凸轮轴组件内具有中心油道，所述第一凸轮套设在所述凸轮轴组件上且随所述凸轮轴组件转动，其特征在于，所述凸轮轴机构还包括：第二凸轮和弹性件，其中

所述凸轮轴组件内构造有滑槽；

所述第二凸轮套设在所述凸轮轴组件上且相对所述凸轮轴组件可转动，所述第二凸轮的一侧固定有凸块，所述凸块绕所述凸轮轴组件的中心轴线可滑动地配合在所述滑槽内且将所述滑槽隔离成密闭的第一子滑槽和第二子滑槽，所述凸块内具有凸块油道，所述第二凸轮内具有第二凸轮油道，所述第二凸轮油道的进油口与所述中心油道相通，所述第二凸轮油道的出油口与所述凸块油道的进油口相通，所述凸块油道的出油口与所述第一子滑槽相通；以及

所述弹性件设在所述第二子滑槽内且所述弹性件弹性地抵压所述凸块。

2.根据权利要求1所述的用于发动机的凸轮轴机构，其特征在于，所述凸轮轴组件包括：

第一凸轮轴，所述第一凸轮轴内具有第一子油道，所述第一凸轮轴包括彼此相连的第一段和第二段，所述第一段的径向尺寸大于所述第二段的径向尺寸，其中所述第一凸轮套设在所述第一段上，所述第二凸轮套设在所述第二段上，所述滑槽形成在所述第一段的朝向所述第二凸轮的一侧端面上；以及

第二凸轮轴，所述第二凸轮轴与所述第二段相连，所述第二凸轮轴的径向尺寸大于所述第二段的径向尺寸以在轴向上将所述第二凸轮定位在所述第二凸轮轴与所述第一凸轮轴的第一段之间，所述第二凸轮轴内具有第二子油道，其中所述第一子油道与所述第二子油道彼此连通以构成所述中心油道。

3.根据权利要求2所述的用于发动机的凸轮轴机构，其特征在于，所述第二凸轮油道为圆弧形，所述滑槽为圆弧形，所述第二凸轮油道的中心轴线、所述滑槽的中心轴线与所述凸轮轴组件的中心轴线分别重合。

4.根据权利要求3所述的用于发动机的凸轮轴机构，其特征在于，所述第二凸轮油道的长度不小于所述滑槽的长度。

5.根据权利要求2所述的用于发动机的凸轮轴机构，其特征在于，所述第二段的朝向所述第二凸轮轴的一侧设置有定位销，所述第二凸轮轴的朝向所述第二段的一侧设置有与所述定位销适配的定位销孔。

6.根据权利要求5所述的用于发动机的凸轮轴机构，其特征在于，所述定位销为多个且沿周向均匀分布，所述定位销孔为多个且与所述多个定位销一一对应。

7.根据权利要求5所述的用于发动机的凸轮轴机构，其特征在于，所述第二段与所述第二凸轮轴之间设置有密封件。

8.根据权利要求2所述的用于发动机的凸轮轴机构，其特征在于，所述弹性件为弹簧，所述弹簧的一端止抵在所述凸块的背离所述第一子滑槽的一侧表面上，所述弹簧的另一端止抵在所述第二子滑槽的壁上。

9.根据权利要求2-8中任一项所述的用于发动机的凸轮轴机构，其特征在于，所述第二段上还形成有泄油通道，所述泄油通道的进油口连通所述第二子滑槽。

10.一种发动机，其特征在于，包括凸轮轴机构，所述凸轮轴机构为根据权利要求1-9中任一项所述的用于发动机的凸轮轴机构。