专利名称：带有变化的壁几何结构的同心凸轮轴及组装方法
技术领域：
本部分中的陈述仅仅提供与本公开有关的背景信息并且
可能不构成现有技术。i发动机通常包括凸轮轴以致动进气和排气门。某些凸轮 轴是用于提供进气和排气凸角之间的相对旋转的同心凸轮轴。进气凸 角可固定到外部轴用于和所述轴一起旋转并且排气凸角可被旋转地支 撑在所述轴上。可替换地，排气凸角可固定到外部轴用于和所述轴一 起旋转并且进气凸角可被旋转地支撑在所述轴上。在任意装置中，被 旋转地支撑在轴上的凸角可将外部轴的外部表面用作支座表面。将轴 的外部表面作为支座表面使用对于外部轴的外径来说需要更严格的公 差，并因此需要导致额外成本的更麻烦的组装过程。
发明内容
凸轮轴可包括第一轴、第一凸角元件、第二凸角元件。 所述第 一轴包括限定笫 一 内孔的环形壁。所述壁可包括具有第 一径向 外表面的第一部分和具有相对于所述第一径向外表面径向地偏移的笫 二径向外表面的第二部分。所述第一凸角元件可限定具有第一轴的第 一部分定位在其中的笫二内孔并且与所述笫 一轴摩擦地啮合以与所述 第 一轴一起旋转。所述第二凸角元件可限定具有第一轴的第二部分定 位在其中的第三内孔。所述第二凸角元件可旋转地布置在所述第一轴 的第二部分上。 图3是根据本发明的处于第一状态的图2的凸轮轴和工 具的局部截面图； 图4是处于第二状态的图3的凸轮轴和工具的局部截面
0012] 图5是根据本发明的替换的凸轮轴的立体图；0013图6是处于第一状态的图5的凸轮轴的局部截面图； [0014图7是处于第二状态的图5的凸轮轴的局部截面图。
具体实k方式下面的描述本质上仅仅是示范性的并且决不是限制本公
开、应用或使用。应当理解遍及附图，相应的附图标记表示相同或相 应的部分或特征。 现在参考
图1，示意性地示出示范性发动机组件10。发 动机组件10可包括发动机12,发动机12包括具有布置在其中的活塞 16的多个汽缸14。发动机12还包括每一汽缸14的进气门18、排气门 20、和进气门升降机构22及排气门升降机构24,以及凸轮轴26和凸 轮移相器28。0017进气门升降机构22可包括推杆30和摇臂32。排气门升 降机构24可额外地包括推杆30和摇臂32。凸轮轴26可由发动机结构 (例如发动机缸体)支撑。推杆30可与凸轮轴26啮合以致动摇臂32 并且可以选择性地打开进气门18和排气门20。虽然发动机组件10示 出为推杆式发动机，但是应当理解本公开也可应用到各种其它发动机 构造，例如顶置凸轮发动机，其中，凸轮轴26由汽缸盖支撑。 另外参考图3,示意性地示出凸轮轴26处于凸角元件38 和支承轴颈62被固定用于与第一轴34 —起旋转之前的初始状态。第 一轴34可包括限定内孔78的环形壁76。环形壁76可包括第一部分 80、第二部分82、和第三部分84。第一部分80可与凸角元件38轴向 地对齐，第二部分82可与凸角元件54轴向地对齐，以及笫三部分84 可与支承轴颈62轴向地对齐。第一部分80可具有第一径向内表面86和第一径向外表 面88。第二部分82可具有第二径向内表面90和第二径向外表面92。 第三部分84可具有第三径向内表面"和第三径向外表面96。在初始 状态中，第一径向内表面86和第三径向内表面94相对于第二径向内 表面90可径向地偏移。 例如，第一部分80可具有限定第一部分80的第一壁厚 度(L)的初始内径(Dlii)和初始外径(DlOi)。第二部分82可具有 限定第二部分82的第二壁厚度(T2)的初始内径(DUi)和初始外径 (D2oJ 。第三部分84可具有限定第三部分84的第三壁厚度(T3)的 初始内径(D3ii)和初始外径(D30i)。第一壁厚度(L)和笫三壁厚 度(T3)可比第二壁厚度(T2)更大。凸角元件38的内孔98可具有比 第一部分80的初始外径(DlOi)更大的笫一直径(Dl),从而形成第 一轴34与凸角元件38之间的第一间隙(d)。凸角元件54的内孔100可具有比笫二部分82的初始外径(D卩Oi)更大的笫二直径(D2),从 而形成第一轴34与凸角元件54之间的第二间隙(C2)。支承轴颈62 的内孔102可具有比第三部分84的初始外径(D30i)更大的第三直径 (D3),从而形成第一轴34与支承轴颈62之间的第三间隙(C3)。 在凸轮轴26的组装期间，凸角元件54可定位在第一轴 34的第二部分82上，凸角元件38可定位在笫一轴34的第一部分80 上，而且支承轴颈64可定位在第一轴34的第三部分84上。工具104 的变形元件108可被强制通过第一轴34的内孔78从而在凸角元件38 与第一轴34之间和支承轴颈62与第一轴34之间形成摩擦啮合(或者 干涉配合)。更具体地，变形元件108通过内孔78的移位可大体消除 第一间隙(d)和第三间隙(C3),同时保持第二间隙(C2)，这是由 于工具104的直径(D4)与笫一、第二和笫三初始内径(Dlii， D2ii ,D3ii) 之间的关系。 现在参考图5-7,示出了可替换的凸轮轴226。凸轮轴2" 可并入到与发动机组件10相似的发动机组件中并且可起与凸轮轴26 相似的作用。凸轮轴226可包括第一轴234和第二轴236、第一组凸角 元件238， 240， 242， 244， 246， 248， 250， 252、第二组凸角元件254， 255, 256， 257， 258, 259， 260， 261、支承轴颈262， 264, 266, 268， 270和驱动销272。在本例子中，第一组凸角元件238， 240， 242， 244， 246， 248， 250， 252可形成进气凸角組而且笫二组凸角元件254， 255， 256， 257， 258， 259, 260， 261可形成排气凸角组。然而，应当理解 可提供可替,换装置，其中笫一组凸角元件238， 240， 242， 244， 246， 248， 250, 252可形成排气凸角组而第二组凸角元件254， 255， 256， 257, 258， 259， 260， 261可形成进气凸角组。 第一组凸角元件238， 240, 242, 244, 246, 248, 250, 252 和支承轴颈262， 264， 266， 268， 270可被固定为与笫一轴234 —起 旋转。第一组凸角元件238, 240, 242, 244， 246， 248， 250, 252与 第一轴234之间的啮合以及支承轴颈262， 264， 266, 268， 2<70与第 一轴234之间的啮合可包括摩擦配合的啮合。笫二组凸角元件254， 255， 256， 257， 258， 259， 260， 261可布置在第 一组凸角元件2 38， 240， 242, 244, 246, 248， 250， 252中相邻的凸角元件之间。[0033在每一凸角元件238, 240， 242， 244， 246， 248， 250, 252 处和每一支承轴颈262, 264， 266， 268， 270处的第一轴234的结构 可大体上相似。因此，在凸角元件238处和支承轴颈262处的第一轴 234的结构、凸角元件238和支承轴颈262的结构、凸角元件238与第 一轴234之间的啮合、以及支承轴颈262与第一轴234之间的啮合将 被描述，而同时要理解该描述同样地应用到凸角元件240， 242， 244, 246， 248， 250， 252和支承轴颈264， 266， 268, 270。在凸角元件254, 255， 256， 257， 258, 259， 260， 261中的每一凸角元件处的第 一轴 234的结构同样大体上相似。因此，在凸角元件254处的第一轴234的 结构、凸角元件254的结构、以及凸角元件254与第一轴234之间的 啮合将被描述，而同时要理解该描述同样地应用到凸角元件255， 256， 257， 258, 259， 260， 261。 参考图7，示出凸轮轴226处于第一组凸角元件238和支 承轴颈262被固定用于与第一轴234 —起旋转时的最终状态。在最终 状态，第一轴234的第一径向外表面288和笫一轴234的第三径向外 表面296可每个均具有比第一轴234的笫二径向外表面292更大的外 径向尺寸。第一径向外表面288的外径向尺寸可与凸角元件238的内 孔298的外径向尺寸大体上相似而且第三径向外表面"6的外径向尺 寸可与支承轴颈262的内孔302的外径向尺寸大体上相似。因此，凸 角元件238可与笫一轴234的第一部分280摩擦地啮合而且支承轴颈 262可与第一轴234的第三部分284摩擦地啮合。 例如，第一部分280可具有最终内径(Dllif)和最终外 径(DllOf),第二部分282可具有最终内径(D22if )和最终外径(D"Of )，第三部分284可具有最终内径(D33if)和最终外径(D33of)。凸角元 件238的内孔298可具有与笫一部分280的最终外径(Dllof)近似相 等的第一直径(Dll ),从而摩擦地锁定凸角元件238用于与第一轴234 一起旋转。凸角元件254的内孔300可具有比第二部分282的最终外 径(D22of)更大的第二直径(D22 )。第二部分282的最终外径(D22of) 可与笫二部分282的初始外径(D220i)近似相等，从而保持第一轴234 与凸角元件254之间的第二间隙(C22)。支承轴颈262的内孔302可 具有与第三部分284的最终外径(D33of )近似相等的第三直径(D33)， 从而摩擦地锁定支承轴颈262用于与第一轴234 —起旋转。由于由加 压的流体引起的变形，第一部分280的最终内径(Dllif)和第三部分 284的最终内径(D33if)可比第一部分280的初始内径(Dllii)和第 三部分284的初始内径(D33ii)更大。
权利要求
1.一种凸轮轴，包括第一轴，所述第一轴包括限定第一内孔的环形壁，所述壁包括具有第一径向外表面的第一部分和具有相对于所述第一径向外表面径向地偏移的第二径向外表面的第二部分；第一凸角元件，所述第一凸角元件限定具有第一轴的第一部分定位在其中的第二内孔并且与所述第一轴摩擦地啮合以与所述第一轴一起旋转；和第二凸角元件，所述第二凸角元件限定具有第一轴的第二部分定位在其中的第三内孔，所述第二凸角元件可旋转地布置在所述第一轴的第二部分上。
2. 如权利要求l所述的凸轮轴，其中，所述第一轴的所述笫一部分 具有比所述第一轴的所述第二部分的壁厚度更大的壁厚度。
3. 如权利要求l所述的凸轮轴，其中，所述第一轴的所述第二部分 具有比所述第一轴的所述第一部分的壁厚度更大的壁厚度。
4. 如权利要求l所述的凸轮轴，其中，所述笫一部分的所述第一径 向外表面相对于所述第二部分的所述第二径向外表面径向地向外偏 移。
5. 如权利要求l所述的凸轮轴，其中，所述第一部分的第一径向内 表面相对于所述笫二部分的第二径向内表面径向地向内偏移。
6. 如权利要求l所述的凸轮轴，其中，所述第一部分的第一径向内 表面相对于所述第二部分的第二径向内表面径向地向外偏移。
7. 如权利要求l所述的凸轮轴，还包括可旋转地布置在所述第一内 孔内的第二轴，所述笫二凸角元件被固定用于与所述第二轴一起旋转。
8. —种方法，包括将凸轮轴的第 一凸角元件定位在第 一轴上，所述第 一轴包括限定 第一内孔的环形壁，所述环形壁包括具有第一径向内表面和第一径向 外表面的第一部分以及具有第二径向内表面和第二径向外表面的第二 部分，所述定位包括将所述第一轴的所述第一部分定位在所述笫一凸 角元件的第二内孔中；将第二凸角元件定位在第 一轴上，包括将所述第 一轴的所述第二部分定位在所述第二凸角元件的第三内孔中；和从所述第一 内孔中施加向外的径向力，其将所述第 一径向内表面 相对于所述第二径向内表面径向地向外移位并且将所述第一径向外表 面相对于所述第二径向外表面径向地向外移位。
9.如权利要求8所述的方法，其中，所述施加在所述第一部分与所 述第 一 凸角元件之间产生摩擦啮合。
10. 如权利要求8所述的方法，其中，在所述施加前所述第一径向内表面相对于所述第二径向内表面径向地向内偏移。
11. 如权利要求10所述的方法，其中，所述施加包括将所述第一轴的所述第一径向内表面与工具啮合并且使所述第一部分径向地向外变形。
12. 如权利要求ll所述的方法，其中，在所述施加期间所述工具与所 述第一轴的所述第二径向内表面径向地向内间隔开。
13. 如权利要求12所述的方法，其中，啮合所述第一轴的所述第一径 向内表面的工具的一部分包括比在所述第一部分处所述第一内孔的内 径更大并且比在所述第二部分处所述第一内孔的内径更小的第一直 径。
14. 如权利要求10所述的方法，其中，所述第一部分具有比所述第二 部分的第二壁厚度更大的笫一壁厚度。
15. 如权利要求8所述的方法，其中，所述第一部分具有比所述第二 部分的第二壁厚度更小的第一壁厚度。
16. 如权利要求15所述的方法，其中，所述施加包括在所述第一轴的 所述第 一 内孔内提供加压流体，所述加压流体迫使所迷第 一轴的所述 第一部分径向地向外与所述第一凸角元件摩擦地啮合。
17. 如权利要求16所述的方法，其中，加压流体被同时施加到所述第一部分的径向内表面和所述第二部分的径向内表面。
18. 如权利要求17所述的方法，其中，所述第一部分比所述第二部分-故径向地向外移位更大的尺寸。
19. 如权利要求16所述的方法，其中，在所述施加步骤之前所述第一 径向内表面相对于所述第二径向内表面径向地向外偏移。
20. 如权利要求8所述的方法，其中，在所述施加步骤之后所述第二 凸角元件可在所述第一轴的所述第二部分上旋转。
全文摘要
本发明涉及带有变化的壁几何结构的同心凸轮轴及组装方法。更具体来说，涉及一种凸轮轴，所述凸轮轴可包括第一轴、第一凸角元件、第二凸角元件。所述第一轴包括限定第一内孔的环形壁。所述壁可包括具有第一径向外表面的第一部分和具有相对于所述第一径向外表面径向地偏移的第二径向外表面的第二部分。所述第一凸角元件可限定具有第一轴的第一部分定位在其中的第二内孔并且与所述第一轴摩擦地啮合以与所述第一轴一起旋转。所述第二凸角元件可限定具有第一轴的第二部分定位在其中的第三内孔。所述第二凸角元件可旋转地布置在所述第一轴的第二部分上。
文档编号F01L1/047GK101555810SQ20091013432
公开日2009年10月14日 申请日期2009年4月10日 优先权日2008年4月10日
发明者F·J·罗扎里奥, G·E·克莱弗, J·E·罗宾斯, S·G·瓦卡德 申请人:通用汽车环球科技运作公司