一种汽车发动机用凸轮轴.pdf

本发明公开了一种汽车发动机用凸轮轴，属于汽车技术领域。所述汽车发动机用凸轮轴包括中心轴和至少两对沿所述中心轴的轴线方向依次设置的凸轮，每对所述凸轮对应发动机的一个气缸设置，每对所述凸轮之间的所述中心轴上设有一轴颈，所述汽车发动机用凸轮轴还包括：至少一个用于平衡设于两个相邻的所述轴颈间的所述凸轮的重心的平衡配重，所述至少一个平衡配重设置在所述中心轴上，且每个所述平衡配重均置于相邻两对所述凸轮之间。本发明通过在凸轮轴上加装平衡配重，使得两相邻轴颈之间的凸轮重心得到平衡，从而保证在凸轮轴高速运转过程中振动降低到最小，并且不需要像常规的凸轮轴一样，单独设计一套平衡轴机构，降低了生产成本。

权利要求书
1.  一种汽车发动机用凸轮轴，包括：中心轴和至少两对沿所述中心轴的轴线方向依次设置的凸轮，每对所述凸轮对应发动机的一个气缸设置，每对所述凸轮之间的所述中心轴上设有一轴颈，所述轴颈用于与所述汽车发动机上的轴颈座连接，其特征在于，
所述汽车发动机用凸轮轴还包括：至少一个用于平衡设于两个相邻的所述轴颈间的所述凸轮的重心的平衡配重，至少一个所述平衡配重设置在所述中心轴上，且每个所述平衡配重均置于相邻两对所述凸轮之间。

2.  根据权利要求1所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，每对所述凸轮之间的间距相等，所述凸轮为桃型结构，且每对所述凸轮的桃尖部位的朝向一致。

3.  根据权利要求2所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，所述平衡配重为轴对称结构，每个所述平衡配重的对称轴平分相邻两对所述凸轮的对称轴所构成的夹角。

4.  根据权利要求3所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，所述平衡配重为一瓦型块，所述平衡配重的内弧与所述中心轴固定相接。

5.  根据权利要求2所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，当相邻两对所述凸轮的对称轴所构成的夹角小于180°时，所述相邻两对所述凸轮之间设有所述平衡配重。

6.  根据权利要求1-5任一项所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，所述平衡配重与所述中心轴为一体铸造成型结构。

7.  根据权利要求1-5任一项所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，所述凸轮与所述中心轴为一体铸造成型结构。

8.  根据权利要求1-5任一项所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，所述轴颈为滑动轴承。

9.  根据权利要求1-5任一项所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，所述轴颈与所述中心轴为一体铸造成型结构。

10.  根据权利要求5所述的汽车发动机用凸轮轴，其特征在于，所述汽车发动机用凸轮轴上设有四对所述凸轮，四对所述凸轮分别为沿所述中心轴的轴 线方向依次设置在所述中心轴上的第一缸凸轮、第二缸凸轮、第三缸凸轮和第四缸凸轮，
所述第一缸凸轮的重心与桃尖部的连线和所述第二缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角小于180°，所述第二缸凸轮的重心与桃尖部的连线和所述第三缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角等于180°，所述第一缸凸轮的重心与桃尖部的连线和所述第四缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角等于180°，
所述平衡配重包括设置在所述第一缸凸轮与所述第二缸凸轮之间的第一平衡配重和设置在所述第三缸凸轮与所述第四缸凸轮之间的第二平衡配重。

说明书一种汽车发动机用凸轮轴
技术领域
本发明属于汽车技术领域，特别涉及一种汽车发动机用凸轮轴。
背景技术
凸轮轴是活塞发动机里的一个部件，它的作用是控制气门的开启和闭合动作。
常见汽车发动机用凸轮轴由中心轴和若干凸轮部分组成。现有汽车发动机用的凸轮轴通常将凸轮部分和中心轴铸造成一个整体；或者，先分别铸造凸轮部分和中心轴，然后再加工连接成一个整体。凸轮轴的前端通过正时齿轮链接着正时系统。这种凸轮轴结构由于凸轮部分的重心与中心轴偏离，在高速运转过程中会导致较大的凸轮轴角振动，从而导致正时系统的受力异常并产生较大振动，影响正时系统零部件的使用寿命，同时会使得正时系统产生较大噪声。为了解决这一问题，现有技术一般会单独设计一套包括配重、平衡轴、传动系统、平衡机构安装壳体等零部件的平衡轴机构，该平衡轴机构用于平衡凸轮轴在高速运转下的振动。
在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：
这种平衡轴机构本身结构复杂、零件繁多、成本高、制造和装配工艺繁琐，而且平衡轴布置在发动机凸轮轴上部的气门室罩盖中，一方面增加了发动机的高度，使发动机的结构不够紧凑；另一方面，由于发动机的振动强度足够大，所以当发动机的高度增加时，远离发动机的振动源的零件的振幅也会随之增大，增加了零件破损的风险。
发明内容
为了解决现有技术中采用平衡轴机构对凸轮轴重心进行平衡，造成发动机的结构不够紧凑、增加了零件破损的风险的问题，本发明实施例提供了一种汽车发动机用凸轮轴。所述技术方案如下：
本发明实施例提供了一种汽车发动机用凸轮轴包括：中心轴和至少两对沿所述中心轴的轴线方向依次设置的凸轮，每对所述凸轮对应发动机的一个气缸设置，每对所述凸轮之间的所述中心轴上设有一轴颈，所述轴颈用于与所述汽车发动机上的轴颈座连接，所述汽车发动机用凸轮轴还包括：至少一个用于平衡设于两个相邻的所述轴颈间的所述凸轮的重心的平衡配重，至少一个所述平衡配重设置在所述中心轴上，且每个所述平衡配重均置于相邻两对所述凸轮之间。
在本发明实施例的一种实现方式中，每对所述凸轮之间的间距相等，所述凸轮为桃型结构，且每对所述凸轮的桃尖部位的朝向一致。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述平衡配重为轴对称结构，每个所述平衡配重的对称轴平分相邻两对所述凸轮的对称轴所构成的夹角。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述平衡配重为一瓦型块，所述平衡配重的内弧与所述中心轴固定相接。
在本发明实施例的另一种实现方式中，当相邻两对所述凸轮的对称轴所构成的夹角小于180°时，所述相邻两对所述凸轮之间设有所述平衡配重。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述平衡配重与所述中心轴为一体铸造成型结构。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述凸轮与所述中心轴为一体铸造成型结构。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述轴颈为滑动轴承。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述轴颈与所述中心轴为一体铸造成型结构。
在本发明实施例的另一种实现方式中，所述汽车发动机用凸轮轴上设有四对所述凸轮，四对所述凸轮分别为沿所述中心轴的轴线方向依次设置在所述中心轴上的第一缸凸轮、第二缸凸轮、第三缸凸轮和第四缸凸轮。
所述第一缸凸轮的重心与桃尖部的连线和所述第二缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角小于180°，所述第二缸凸轮的重心与桃尖部的连线和所述第三缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角等于180°，所述第一缸凸轮的重心与桃尖部的连线和所述第四缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角等于180°。
所述平衡配重包括设置在所述第一缸凸轮与所述第二缸凸轮之间的第一平衡配重和设置在所述第三缸凸轮与所述第四缸凸轮之间的第二平衡配重。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
由于凸轮轴的轴颈安装在轴颈座上，所以现有凸轮轴两相邻轴颈之间的凸轮会存在重心不平衡的情况，本申请通过在相邻两对凸轮之间，加装用于平衡设于两个相邻的轴颈间的凸轮的重心的平衡配重，使得两相邻轴颈之间的凸轮重心得到平衡，将凸轮轴高速运转过程中的振动降低到最小，并且不需要像常规的凸轮轴一样，单独设计一套平衡轴机构，不仅提高了凸轮轴的使用寿命，还使得发动机的结构更为紧凑，且降低了生产成本。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的凸轮轴的结构示意图；
图中各符号表示含义如下：
A1-中心轴，A2-凸轮，A3-平衡配重，A4-轴颈。
图2是本发明实施例二提供的凸轮轴的结构示意图；
图3是本发明实施例二提供的凸轮轴的截面示意图；
图中各符号表示含义如下：
B1-中心轴，B2-凸轮，B3-平衡配重，B4-轴颈，211-第一缸一号凸轮，212-第一缸二号凸轮，221-第二缸一号凸轮，222-第二缸二号凸轮，231-第三缸一号凸轮，232-第三缸二号凸轮，241-第四缸一号凸轮，242-第四缸二号凸轮，31-第一平衡配重，32-第二平衡配重。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
实施例一
本发明实施例提供的一种汽车发动机用凸轮轴，如图1所示，该汽车发动机用凸轮轴包括：中心轴A1和至少两对沿中心轴A1的轴线方向依次设置的凸轮A2，每对凸轮A2对应发动机的一个气缸设置，每对凸轮A2之间的中心轴A1上设有一轴颈A4，轴颈A4用于与汽车发动机上的轴颈座(图中未画出)连接。
当凸轮轴装配到发动机上后，由于轴颈A4设置在轴颈座上，但是由于相邻两轴颈A4之间的两个凸轮A2重心并不平衡，凸轮轴在旋转时，两轴颈A4之间的部分的重心与中心轴A1产生偏离。本发明实施例为了解决这个问题，在相邻两对凸轮A2之间，加装用于平衡设于两个相邻的轴颈A4间的凸轮A2的重心的平衡配重A3，使得两相邻轴颈A4之间的凸轮A2重心得到平衡。
需要说明的是，虽然图1中的汽车发动机用凸轮轴仅包括两对凸轮，但是，可以理解，其也可以包括多对凸轮，例如，三对、四对等。
本发明实施例通过在汽车发动机用凸轮轴的中心轴上设置至少一个用于平衡设于两个相邻的轴颈间的凸轮的重心的平衡配重，且每个平衡配重均置于相邻两对凸轮之间。使相邻两轴颈之间的两个凸轮的重心不平衡的问题得以解决，从而保证了凸轮轴在高速运转过程中的振动会降低到最小，提高了凸轮轴的稳定性和使用寿命。
实施例二
本发明实施例提供的一种汽车发动机用凸轮轴，如图2-3所示，包括：中心轴B1和至少两对沿中心轴B1的轴线方向依次设置的凸轮B2，每对凸轮B2对应发动机的一个气缸设置，每对凸轮B2之间的中心轴B1上设有一轴颈B4，轴颈B4用于与汽车发动机上的轴颈座(图中未画出)连接，汽车发动机用凸轮轴还包括：至少一个用于平衡设于两个相邻的轴颈B4间的凸轮B2的重心的平衡配重B3，至少一个平衡配重B3设置在中心轴B1上，且每个平衡配重B3均置于相邻两对凸轮B2之间。在相邻两对凸轮B2之间，加装用于平衡设于两个相邻的轴颈B4间的凸轮B2的重心的平衡配重B3，使得两相邻轴颈B4之间的凸轮B2重心得到平衡，从而保证了凸轮轴在高速运转过程中的振动会降低到最小，提高了凸轮轴的稳定性和使用寿命。
在本实施例的一种实现方式中，每对凸轮B2之间的间距相等，凸轮B2为 桃型结构，且每对凸轮B2的桃尖部位的朝向一致，使气门开闭时的加速过程更为平滑，从而减少了气门的磨损和噪音。
具体地，平衡配重B3为轴对称结构，每一平衡配重B3的对称轴平分相邻两对凸轮B2的对称轴所构成的夹角，将平衡配重B3设计成轴对称图形，使得平衡配重B3的重心更好被控制，在保证了平衡配重B3的功能性的同时，还减小了生产难度。
更具体地，平衡配重B3为一瓦型块，平衡配重B3的内弧与中心轴B1固定相接。瓦型块的形状紧凑，重心更贴近中心轴B1，减小了由于凸轮轴高速旋转而施加给平衡配重B3的离心力，进一步的降低了凸轮轴的振动。
在本实施例的一种实现方式中，当相邻两对凸轮B2的对称轴所构成的夹角小于180°时，相邻两对凸轮B2之间设有平衡配重B3。另外，当相邻两对凸轮B2的对称轴所构成的夹角等于180°时，两凸轮B2之间不设置平衡配重B3就能使得两缸凸轮保持相对平衡。
具体地，平衡配重B3与中心轴B1为一体铸造成型结构，即中心轴B1和平衡配重B3为一个整体，在一体铸造成型后再进行精加工，使得整个凸轮轴的结构更为紧凑。
具体地，凸轮B2与中心轴B1为一体铸造成型结构，即中心轴B1和凸轮B2为一个整体，在一体铸造成型后再进行精加工，使得整个凸轮轴的结构更为紧凑。
在本实施例的一种实现方式中，轴颈B4为滑动轴承，具有承载作用，使得轴颈B4与轴颈座之间能平滑的接触，减少两部件之间的滑动摩擦，增加了凸轮轴的使用寿命。
具体地，轴颈B4与中心轴B1为一体铸造成型结构，即中心轴B1和轴颈B4为一个整体，在一体铸造成型后再进行精加工，使得整个凸轮轴的结构更为紧凑。
下面以直列四缸发动机为例对本申请提供的汽车发动机用凸轮轴进行说明：
直列四缸发动机从曲轴齿轮端依次排列一缸、二缸、三缸和四缸，每一个气缸内都设置有一对进排气门，每一对进排气门都分别对应设置一对凸轮B2，凸轮B2与气门一一对应，驱使每个缸的进排气门都能及时稳定的完成开、闭工 作，从而保证发动机的进排气充足，提高了燃油利用率。如图2所示，汽车发动机用凸轮轴包括四对凸轮B2，分别为第一缸凸轮、第二缸凸轮、第三缸凸轮及第四缸凸轮，第一缸凸轮包括第一缸一号凸轮211和第一缸二号凸轮212，第二缸凸轮包括第二缸一号凸轮221和第二缸二号凸轮222，第三缸凸轮包括第三缸一号凸轮231和第三缸二号凸轮232，第四缸凸轮包括第四缸一号凸轮241和第四缸二号凸轮242。
第一缸凸轮的重心与桃尖部的连线和第二缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角小于180°，第二缸凸轮的重心与桃尖部的连线和第三缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角等于180°，第一缸凸轮的重心与桃尖部的连线和第四缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角等于180°。由于第二缸凸轮的重心与桃尖部的连线和第三缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角等于180°，所以不用在第二缸凸轮与第三缸凸轮之间设置平衡配重B3就能使得两缸凸轮保持相对平衡。
汽车发动机用凸轮轴包括第一平衡配重31和第二平衡配重32。具体地，第一平衡配重31设置在第一缸凸轮与第二缸凸轮之间，且第一平衡配重31的重心与第一缸二号凸轮212和第二缸一号凸轮221的重心平衡；第二平衡配重32设置在第三缸凸轮与第四缸凸轮之间，且第二平衡配重32的重心与第三缸二号凸轮232和第四缸一号凸轮241的重心平衡。为了解决凸轮轴上两轴颈B4之间的部分的重心与中心轴B1产生偏离的问题，分别在第一缸凸轮和第二缸凸轮之间、第二缸与第四缸凸轮之间设置一平衡配重B3，使两轴颈B4之间的部分的重心得以平衡，减小了凸轮轴在高速运转下的振动，从而提高了发动机的稳定性和使用寿命。
在本实施例的一种实现方式中，第一缸凸轮的重心与桃尖部的连线和第二缸凸轮的重心与桃尖部的连线构成的夹角为90°。
另外，根据不同规格的发动机，凸轮B2、平衡配重B3和轴颈B4的数量和排列方式可以根据实际需要进行设置。
本发明实施例通过采用加装了平衡配重的凸轮轴，代替直列四缸发动机内现在常见的结构简单的凸轮轴，由于在凸轮轴的中心轴上设置了至少一个用于平衡设于两个相邻的轴颈间的凸轮的重心的平衡配重，且每个平衡配重均置于相邻两对凸轮之间，使相邻两轴颈之间的两个凸轮的重心不平衡的问题得以解 决，从而保证在凸轮轴高速运转过程中振动降低到最小，并且不需要像常规的凸轮轴一样，单独设计一套平衡轴机构，不仅提高了凸轮轴的使用寿命，还降低了生产成本，使得发动机的结构更为紧凑。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。