CN103511011A - 内燃机凸轮轴 - Google Patents

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刘振锋
苏怀林
王倩
李玉霞
余锦海
蒋一丹
吴定勇
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Guangxi Yuchai Machinery Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种内燃机凸轮轴。该内燃机凸轮轴包括：驱动端、支承轴颈和基轴段，以及位于支承轴颈之间的多个凸轮；支承轴颈与凸轮之间、凸轮之间通过薄弱轴段连接，越靠近驱动端的所述薄弱轴段的截面直径越大。本发明的内燃机凸轮轴的薄弱轴段越靠近驱动端的截面直径越大，其中主薄弱轴段设计为锥面过渡连接，以相应的提高危险截面上的安全系数，从而提高整根凸轮轴的强度和刚度，避免内燃机凸轮轴断裂的故障。

Description

内燃机凸轮轴
技术领域
本发明涉及内燃机领域，特别涉及一种内燃机凸轮轴。
背景技术
凸轮轴是内燃机配气机构中的重要部件，用来驱动气门的开与关并决定气门升程变化规律。它直接影响着燃烧的进行，因此影响着发动机性能，燃油经济性和排放等环节。对下置式凸轮轴布置来说，凸轮轴由传动系统驱动后，带动挺柱的上下规律运动，从而推动推杆运动，推杆又推动摇臂部件，打开和关闭气门。对顶置式凸轮轴结构来说，凸轮轴由传动系统驱动后，直接驱动滚轮摇臂部件或杯状挺柱气门部件，间接或直接打开和关闭气门。
如图1所示的凸轮轴，动力传动轮2与凸轮轴第一驱动端11通过螺栓21连接，并通过定位销22定位，动力源从动力传动轮2输入，驱动凸轮轴旋转，凸轮轴的第一驱动端11右侧依次设置有第一支承轴颈12、第一主薄弱轴段13、第一凸轮14、第一次薄弱轴段15、第二凸轮16、第三薄弱轴段17、第二支承轴颈18和第一基轴段19，凸轮轴旋转通过第一凸轮14和第二凸轮16驱动挺柱3和推杆4上下运动。对六缸全支承凸轮轴来说，共有七个支承轴颈，十二个凸轮，对四缸全支承凸轮轴来说，共有五个支承轴颈，八个凸轮，因此，图1所示的第一基轴段19后面还有其余的轴段、轴颈和凸轮省略未画出，其余缸数的凸轮轴依次类推。
其中，第一主薄弱轴段13、第一次薄弱轴段15、第三薄弱轴段17和第一基轴段19的直径相同，也就是说，第一主薄弱轴段、第一次薄弱轴段、第三薄弱轴段和第二基轴段尺寸是一样的，即整个凸轮轴轴段尺寸统一为基轴段尺寸。凸轮轴一方面受传动系统驱动扭矩下旋转，另一方面又受被驱动的气门摇臂机构的反作用力的影响，而越靠近第一驱动端11，凸轮轴的这些薄弱轴段的位置截面安全系数越低，越容易在这些薄弱轴段部位发生断裂，特别是在第一主薄弱轴段13部位断裂，造成内燃机动力丧失，影响整车安全行驶的重大故障。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中缺陷，提供了一种结构强度高，不容易发生断裂，安全系数高的内燃机凸轮轴。
为达到上述目的，根据本发明提供了一种内燃机凸轮轴，包括：驱动端、支承轴颈和基轴段，以及位于支承轴颈之间的多个凸轮；支承轴颈与凸轮之间、凸轮之间通过薄弱轴段连接，越靠近驱动端的所述薄弱轴段的截面直径越大。
上述技术方案中，薄弱轴段的截面直径均大于所述基轴段。
上述技术方案中，最靠近驱动端的所述薄弱轴段为锥形，锥形的大端靠近驱动端，锥形的小端的直径大于相邻的薄弱轴段。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的内燃机凸轮轴的薄弱轴段越靠近驱动端的截面直径越大，其中主薄弱轴段设计为锥面过渡连接，以相应的提高危险截面上的安全系数，从而提高整根凸轮轴的强度和刚度，避免内燃机凸轮轴断裂的故障。
附图说明
图1是现有内燃机凸轮轴的主视结构示意图；
图2是本发明的内燃机凸轮轴的主视结构示意图；
附图标记说明：
11-第一驱动端，12-第一支承轴颈，13-第一主薄弱轴段，14-第一凸轮，15-第一次薄弱轴段，16-第二凸轮，17-第三薄弱轴段，18-第二支承轴颈，19-第一基轴段，2-动力传动轮，21-螺栓，22-定位销，3-挺柱，4-推杆，51-第二驱动端，52-第三支承轴颈，53-第二主薄弱轴段，54-第三凸轮，55-第二次薄弱轴段，56-第四凸轮，57-第四薄弱轴段，58-第四支承轴颈，59-第二基轴段。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。需要理解的是，本发明的以下实施方式中所提及的“上”、“下”、“左”、“右”、“正面”和“反面”均以各图所示的方向为基准，这些用来限制方向的词语仅仅是为了便于说明，并不代表对本发明具体技术方案的限制。
如图2所示，本发明的内燃机凸轮轴包括：第二驱动端51以及依次设置在该第二驱动端51右侧的第三支承轴颈52、第二主薄弱轴段53、第三凸轮54、第二次薄弱轴段55、第四凸轮56、第四薄弱轴段57、第四支承轴颈58和第二基轴段59，该内燃机凸轮轴旋转通过第三凸轮54和第四凸轮56驱动挺柱和推杆上下运动。
其中，第二主薄弱轴段53为左端为大端的锥形，使得第三支承轴颈52和第三凸轮54之间的连接变为锥形过渡连接，且锥形的小端直径大于第二次薄弱轴段55的直径。因受驱动扭矩的影响，越靠近驱动端，在第二主薄弱轴段上的位置截面安全系数越低，因此，主薄弱轴段设计成锥形截面过渡，越靠近驱动端，截面直径越大，越有利于提高各截面上的安全系数，从而解决断轴的问题。
第二次薄弱轴段55、第四薄弱轴段57和第二基轴段59为圆柱状结构，三者的截面直径由左到右依次缩小,以依次加强位于支承轴颈之间的可能的薄弱轴段上每一轴段靠近驱动端的截面安全系数，提高整根凸轮轴的强度和刚度，从而避免凸轮轴断裂的严重故障发生。
该内燃机凸轮轴在对薄弱轴段进行了加强设计的同时，远离第二驱动端51的第四支承轴颈58之后的第二基轴段的直径可设计得比改进前还要小，以使得该内燃机凸轮轴整体重量不增加。
本发明的内燃机凸轮轴的薄弱轴段越靠近驱动端的截面直径越大，其中主薄弱轴段设计为锥面过渡连接，以相应的提高危险截面上的安全系数，从而提高整根凸轮轴的强度和刚度，避免内燃机凸轮轴断裂的故障。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种内燃机凸轮轴，其特征在于，包括：驱动端、支承轴颈和基轴段，以及位于所述支承轴颈之间的多个凸轮；所述支承轴颈与凸轮之间、所述凸轮之间通过薄弱轴段连接，越靠近所述驱动端的所述薄弱轴段的截面直径越大。
2.根据权利要求1所述的内燃机凸轮轴，其特征在于：所述薄弱轴段的截面直径均大于所述基轴段。
3.根据权利要求1或2所述的内燃机凸轮轴，其特征在于：最靠近所述驱动端的所述薄弱轴段为锥形，所述锥形的大端靠近所述驱动端，所述锥形的小端的直径大于相邻的所述薄弱轴段。
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