CN105804821B - Vvl凸轮轴结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种VVL凸轮轴结构，尤其是一种用于汽车发动机领域的VVL凸轮轴结构。本发明提供了一种可以显著降低加工难度，大大减少制造成本，并保证结构稳定可靠的VVL凸轮轴结构，包括芯轴和凸轮组件，所述凸轮组件套设在芯轴上，所述芯轴上设置有定位孔和压紧孔，所述凸轮组件包括高低速凸轮组和轴颈，还包括定位槽和压紧槽，所述定位槽、压紧槽、高低速凸轮组和轴颈为分体结构。本申请将现有技术的凸轮轴结构各个零件分别制造，再组装到芯轴上，使原本非常复杂的结构得到极大简化。单独一个零件，加工难度大大降低，加工精度更容易得到保证，可实现各个零件大批量生产，使VVL凸轮轴的制造成本大幅降低。
Description
技术领域
本发明涉及一种VVL凸轮轴结构，尤其是一种用于汽车发动机领域的VVL凸轮轴结构。
背景技术
发动机的配气相位机构负责向气缸提供汽油燃烧做功所必须的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出，从工作原理上讲，配气相位机构的主要功能是按照一定的时限来开启和关闭各气缸的进、排气门，从而实现发动机气缸换气补给的整个过程。对于没有可变气门技术的普通发动机而言，进排气们开闭时间及升程都是固定的，发动机的配气相位不能根据发动机的转速而改变，这种固定不变的气门升程很难顾及到发动机在不同转速工况时的工作需要。因此为了满足发动机全工况的工作要求，就要设计可变气门，提升发动机的动力表现，使燃烧更有效率。为解决前述问题，VVL技术即可变气门升程技术应运而生。VVL技术可以在发动机不同转速、不同负荷时匹配合适的气门升程，使得发动机在低转速、小负荷时使用较小的气门升程，改善冷启动和降低油耗。高转速、大负荷时使用较大的气门升程，减少气门节流损失，提高充气效率，提高发动机在高转速、大负荷时的功率输出并能降低发动机的燃油消耗，提高燃油经济性，降低HC,NOx的排放。
但是现有技术中高低速凸轮组和轴颈组成的凸轮组件为一整体结构，其结构比较复杂，且凸轮组件，尤其是高凸轮和低速凸轮加工精度要求高。现有技术中由于凸轮组件为整体结构，因此在加工工艺中作为一个零件进行加工，凸轮组件的多个结构复合在一起后，影响加工质量的因素较多，且不同因素之间又相互影响，加上对高凸轮和低速凸轮加工精度要求高，使加工工艺的复杂程度成倍增加，大大增加了零件加工的难度。如果零件某个局部结构加工不好则会造成整个零件报废，造成了目前VVL凸轮轴制造成本居高不下的情况。因此现有技术中还没有一种可以显著降低加工难度，大大减少制造成本，并保证结构稳定可靠的VVL凸轮轴结构。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以显著降低加工难度，大大减少制造成本，并保证结构稳定可靠的VVL凸轮轴结构。
本发明解决其技术问题所采用的VVL凸轮轴结构，包括芯轴和凸轮组件，所述凸轮组件套设在芯轴上，所述芯轴上设置有定位孔和压紧孔，所述凸轮组件包括高低速凸轮组和轴颈，所述轴颈位于两组高低速凸轮组之间，每组高低速凸轮组由一个高速凸轮和一个低速凸轮组成，还包括定位槽和压紧槽，所述定位槽和压紧槽分别设置在凸轮组件的两侧，所述定位槽、压紧槽、高低速凸轮组和轴颈为分体结构，所述定位槽由高速定位槽和低速定位槽组成，所述压紧槽由高速压紧槽和低速压紧槽组成，所述定位孔中设置有弹性件，且弹性件的两端设置有钢球，所述压紧孔中设置有弹性件，且弹性件的两端设置有钢球，当处于高速工作状态时，位于定位孔处的钢球一部分位于高速定位槽中，另一部分位于定位孔中，位于压紧孔处的钢球通过高速压紧槽将高低速凸轮组和轴颈轴向压紧；当处于低速工作状态时，位于定位孔处的钢球一部分位于低速定位槽中，另一部分位于定位孔中，位于压紧孔处的钢球通过低速压紧槽将高低速凸轮组和轴颈轴向压紧。
进一步的是，所述轴颈采用滚针轴承或者钢套。
进一步的是，设置在定位孔中的弹性件的弹力大于设置在压紧孔中的弹性件的弹力，且弹性件安装孔距a小于等于钢球槽距b。
进一步的是，所述组成高低速凸轮组的高速凸轮和低速凸轮为分体结构。
本发明的有益效果是：本申请将现有技术的凸轮轴结构划分为高低速凸轮组、轴颈、定位槽、压紧槽几个零件，使各个零件分别制造，再将制造好的前述各个零件组装到芯轴上。是按照前述划分方法将零件拆分开后，使原本非常复杂的结构得到极大简化。单独一个零件由于结构简单，且单独加工时不再受其它零件的影响，因此加工难度大大降低，加工精度更容易得到保证，即使某个零件出现质量缺陷也不会影响其它零件的质量，只需要将不合格的单个零件用合格零件替换掉即可。因此本申请使VVL凸轮轴的制造成本大幅降低，其经济效益显著。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明芯轴部分的结构示意图；
图3是本发明凸轮组件部分的结构示意图；
图中零部件、部位及编号：芯轴1、轴颈2、高低速凸轮组3、高速凸轮4、低速凸轮5、定位孔6、压紧孔7、高速定位槽8、低速定位槽9、钢球10、弹性件11、高速压紧槽12、低速压紧槽13、弹性件安装孔距a、钢球槽距b。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
实施例1：本实施例的VVL凸轮轴结构，包括芯轴1和凸轮组件，凸轮组件套设在芯轴1上，芯轴1上设置有定位孔6和压紧孔7，凸轮组件包括高低速凸轮组3和轴颈2，轴颈2位于两组高低速凸轮组3之间，每组高低速凸轮组3由一个高速凸轮4和一个低速凸轮5组成，还包括定位槽和压紧槽，定位槽和压紧槽分别设置在凸轮组件的两侧，定位槽、压紧槽、高低速凸轮组3和轴颈2为分体结构，定位槽由高速定位槽8和低速定位槽9组成，压紧槽由高速压紧槽12和低速压紧槽13组成，定位孔6中设置有弹性件11，且弹性件11的两端设置有钢球10，压紧孔7中设置有弹性件11，且弹性件11的两端设置有钢球10，如图1所示，当处于高速工作状态时，位于定位孔6处的钢球10一部分位于高速定位槽8中，另一部分位于定位孔6中，位于压紧孔7中处的钢球10通过高速压紧槽12将高低速凸轮组3和轴颈2轴向压紧；当处于低速工作状态时，位于定位孔6处的钢球10一部分位于低速定位槽9中，另一部分位于定位孔6中，位于压紧孔7处的弹性件11两端的钢球10通过低速压紧槽13将高低速凸轮组3和轴颈2轴向压紧。其中弹性件11可以采用弹簧。如图1、图2、及图3所示，高低速凸轮组3、轴颈2、定位槽、压紧槽各自作为单独的零件分别制造，再将制造好的前述各个零件组装到芯轴1上。现有技术中的凸轮轴结构虽然很复杂，但是按照前述划分方法将零件拆分开后，原本非常复杂的结构得了到极大简化。单独一个零件由于结构简单，且单独加工时不再受其它零件的影响，因此加工难度大大降低，加工精度更容易得到保证，即使某个零件出现质量缺陷也不会影响其它零件的质量，只需要将不合格的单个零件用合格零件替换掉即可，可以实现各个零件分别大批量加工。因此本申请使VVL凸轮轴的制造成本大幅降低，其经济效益显著。
本申请的VVL凸轮轴工作时通过高速定位槽8和低速定位槽9用来对凸轮组件的轴向位置进行定位。
当发动机工作在高转速、大负荷的工作状态时，定位孔6中的弹簧将钢球10的顶在高速定位槽8中，使凸轮组件在轴向方向位置固定并处于由高速凸轮4来控制气门升程的位置，与此同时设置在压紧孔7中的弹簧将钢球10顶紧在高速压紧靠槽近凸轮组件轴颈2的一侧，使钢球10将高低速凸轮组3和轴颈2轴向压紧。
当发动机工作在低转速、小负荷的工作状态时，定位孔6中的弹簧将钢球10的顶在低速定位槽9中，使凸轮组件在轴向方向位置固定并处于由低速凸轮5来控制气门升程的位置，与此同时设置在压紧孔7中的弹簧将钢球10顶紧在低速压紧槽13靠近凸轮组件轴颈2的一侧，使钢球10将高低速凸轮组3和轴颈2轴向压紧。
本申请巧妙利用钢球10和压紧槽将设计成分体结构的凸轮组件轴向压紧，使得由多个零件组装而成的凸轮组件在工作过程中结构稳定，不会轴向滑动。
实施例2：在本实施例中两组高低速凸轮组3中的轴颈2部分采用滚针轴承，其余结构与实施例1相同。
实施例3：在本实施例中两组高低速凸轮组3中的轴颈2部分采用钢套，其余结构与实施例1相同。
本申请将轴颈2部分作为一个单独的零件制造好后再与其余零件进行组装，由于轴颈2部分单独制造相对容易，且其制造过程不会影响其它零件的制造过程，因此轴颈2部分的结构不再受原来凸轮组件整体结构加工的限制，可以对其结构进行优化。而实施例2与实施例3则是对轴颈2进行优化后的结构形式，采用滚针轴承和钢套可以大大减低凸轮组件在轴向移动时的摩擦力，提高产品的性能。
实施例4：如图3所示在本实施例中设置在定位孔6中的弹性件11的弹力大于设置在压紧孔7中的弹性件11的弹力，且弹性件安装孔距a小于等于钢球槽距b。钢球槽距b是指高速定位槽8与高速压紧槽12之间的轴向距离，该距离同时也是低速定位槽9与低速压紧槽13之间的距离。弹性件安装孔距a是指定位孔6中心线与压紧孔7中心线之间的距离。定位孔6中的弹性件11的弹力大于设置在压紧孔7中的弹性件11的弹力有助于使设置在压紧孔7中的弹性件11将钢球10顶紧在压紧槽靠近凸轮组件轴颈2的一侧，以便使钢球10将高低速凸轮组3和轴颈2轴向压紧。弹性件安装孔距a小于等于钢球槽距b，使弹性件11带动钢球10从两侧向中间将凸轮组件压紧。
实施例5：在本实施例中将组成高低速凸轮组3的高速凸轮4和低速凸轮5作为分体结构，即将其划分为两个零件分别制造后再组装成高低速凸轮组3。现有技术中高速凸轮4和低速凸轮5复合在一起后形状复杂，加工难度高，拆开后分别加工可以大大降低加工难度。可分别批量加工高速凸轮4和低速凸轮5.组装后的高低速凸轮组3依靠实施例1中的钢球10轴向压紧，保证了高速凸轮4与低速凸轮5不会发生轴向滑动。
Claims (3)
1.VVL凸轮轴结构，包括芯轴(1)和凸轮组件，所述凸轮组件套设在芯轴(1)上，其特征在于：所述芯轴(1)上设置有定位孔(6)和压紧孔(7)，所述凸轮组件包括高低速凸轮组(3)和轴颈(2)，所述轴颈(2)位于两组高低速凸轮组(3)之间，每组高低速凸轮组(3)由一个高速凸轮(4)和一个低速凸轮(5)组成，还包括定位槽和压紧槽，所述定位槽和压紧槽分别设置在凸轮组件的两侧，所述定位槽、压紧槽、高低速凸轮组(3)和轴颈(2)为分体结构，所述定位槽由高速定位槽(8)和低速定位槽(9)组成，所述压紧槽由高速压紧槽(12)和低速压紧槽(13)组成，所述定位孔(6)中设置有弹性件(11)，且弹性件(11)的两端设置有钢球(10)，所述压紧孔(7)中设置有弹性件(11)，且弹性件(11)的两端设置有钢球(10)，当处于高速工作状态时，位于定位孔(6)处的钢球(10)一部分位于高速定位槽(8)中，另一部分位于定位孔(6)中，位于压紧孔(7)处的钢球(10)通过高速压紧槽(12)将高低速凸轮组(3)和轴颈(2)轴向压紧；当处于低速工作状态时，位于定位孔(6)处的钢球(10)一部分位于低速定位槽(9)中，另一部分位于定位孔(6)中，位于压紧孔(7)处的钢球(10)通过低速压紧槽(13)将高低速凸轮组(3)和轴颈(2)轴向压紧，设置在定位孔(6)中的弹性件(11)的弹力大于设置在压紧孔(7)中的弹性件(11)的弹力，且弹性件安装孔距(a)小于等于钢球槽距(b)，其中钢球槽距b是指高速定位槽(8)与高速压紧槽(12)之间的轴向距离。
2.如权利要求1所述的VVL凸轮轴结构，其特征在于：所述轴颈(2)采用滚针轴承或者钢套。
3.如权利要求1所述的VVL凸轮轴结构，其特征在于：所述组成高低速凸轮组(3)的高速凸轮(4)和低速凸轮(5)为分体结构。
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