可变式凸轮轴结构的制作方法

1.本实用新型涉及凸轮轴领域，具体涉及一种可变式凸轮轴结构。


背景技术：

2.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。可变气门升程系统能够根据发动机的转速改变发动机的配气相位，从而能够兼顾发动机在不同转速工况时的工作需要。
3.现有的可变式凸轮轴结构，主要包括芯轴、凸轮单元和端面凸轮，凸轮单元套设在芯轴上，端面凸轮与凸轮单元的两个端面接触，凸轮单元两端的芯轴上设有限位单元，限位单元能够对凸轮单元进行限位。当发动机需要在高、低速工况之间进行切换时，采用端面凸轮来驱动凸轮单元相对芯轴移动，实现高、低速工况之间的切换，并通过限位单元进行限位。
4.该技术方案的缺点是：由于限位单元设置在凸轮单元两端的芯轴上，使得凸轮单元的结构比较松散，延长了芯轴的长度。


技术实现要素：

5.本实用新型意在提供一种可变式凸轮轴结构，以提高凸轮单元的紧凑性，缩短芯轴的长度。
6.为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：可变式凸轮轴结构，包括芯轴、凸轮单元和限位单元，凸轮单元滑动连接在芯轴上，限位单元设于芯轴上且位于凸轮单元的内部，凸轮单元包括高速凸轮和低速凸轮，高速凸轮和低速凸轮固定连接，凸轮单元上设有高速定位槽和低速定位槽，限位单元能通过高速定位槽和低速定位槽对凸轮单元进行轴向限位。
7.本方案的有益效果为：当发动机需要在高速工况下运行时，借助发动机上的拨动销，拨动销伸出与凸轮单元的端面接触，阻挡凸轮单元旋转，驱动凸轮单元在芯轴上作线性移动，限位单元在高速定位槽内对凸轮单元进行限位，使得高速凸轮与气门接触，气门随着高速凸轮的转动而产生较大的升程；当发动机需要在低速工况下运行时，借助发动机上的拨动销，拨动销伸出与凸轮单元的端面接触，阻挡凸轮单元旋转，驱动凸轮单元在芯轴上作线性移动，限位单元在低速定位槽内，对凸轮单元进行限位，使得低速凸轮与气门接触，气门随着低速凸轮的转动而产生较低的升程，实现了发动机在高、低速工况下的相互切换。
8.由于高速凸轮和低速凸轮的设置，能够改变发动机的升程，使得发动机在高、低升程间相互切换。
9.通过发动机在高、低速工况下的相互切换，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，降低废气的排放。
10.由于限位单元设于芯轴上且位于凸轮单元的内部，能够快速的实现高、低速工况下的无缝切换，与现有技术相比，这种设置方式使得凸轮单元更加紧凑，同时缩短了芯轴的长度，更加节省用料，降低了制造成本。
11.进一步，高速凸轮和低速凸轮的端面均为螺旋结构。
12.本方案的有益效果为：发动机需要在高、低速工况之间进行切换时，借助发动机上的拨动销，拨动销伸出与凸轮的螺旋端面接触，阻挡凸轮旋转，瞬间通过凸轮边缘的螺旋结构，实现凸轮在芯轴上快速移动，与现有技术相比，无需设计专门的端面凸轮来实现凸轮单元的轴向移动，使得整个结构更加紧凑。
13.进一步，还包括倾斜导向面，高速定位槽与低速定位槽之间通过两个倾斜导向面连接。
14.本方案的有益效果为：由于高速定位槽与低速定位槽之间通过两个倾斜导向面连接，便于限位单元的定位，使得发动机在高、低速工况下的切换更加顺畅。
15.进一步，限位单元包括弹性件，芯轴上开有限位槽，弹性件的一端固定在限位槽内，弹性件的另一端固定连接有限位球，限位球能卡于高速定位槽或低速定位槽内。
16.本方案的有益效果为：如果在芯轴上开设通孔，将弹性件贯穿在通孔内，在弹性件的两侧分别设置限位球相，在限位球定位的过程中，弹性件的两端需要同时受力，容易使弹性件在中心处发生弯曲形变，容易出现卡止现场，本技术方案的设置方式，能够避免卡止现象。
17.进一步，芯轴上设有花键单元，花键单元与芯轴固定连接，花键单元上设有若干细花键和一个粗花键，凸轮单元上设有花键槽，且凸轮单元上的花键槽与花键单元相匹配。
18.本方案的有益效果为：由于花键单元上设有若干细花键和一个粗花键，且凸轮单元上的花键槽与花键单元相匹配，一方面便于凸轮单元的安装，防止凸轮安装错位；另一方面，凸轮单元在花键单元上移动时，能够凸轮单元与花键单元在移动过程中的直线度。
19.进一步，花键单元的两端均倒角过渡。
20.本方案的有益效果为：如果花键单元的两端不采用倒角过渡，而为尖角时，容易导致应力的集中，芯轴长时间的转动，容易产生疲劳裂纹甚至断裂，而花键单元的两端均倒角过渡，刚好能避免这个问题，增加了芯轴的强度。
21.进一步，高速凸轮和低速凸轮上均设有凸轮油孔。
22.本方案的有益效果为：由于高速凸轮和低速凸轮上均设有凸轮油孔，便于对高速凸轮和低速凸轮进行润滑，以降低高速凸轮和低速凸轮的磨损和拉伤几率。
23.进一步，花键单元上设有芯轴油孔。
24.本方案的有益效果为：由于花键单元上设有芯轴油孔，可以通过芯轴油孔对花键单元进行润滑，能够降低花键单元的磨损，同时，发动机在高、低速工况之间进行切换时，使得凸轮单元能够顺畅的在花键单元上移动，不卡顿。
25.进一步，限位球为光滑的钢球。
26.本方案的有益效果为：由于限位球为光滑的钢球，使得凸轮单元进行高、低升程切换时，更加顺畅；同时，钢球的硬度更高、更加耐磨。
附图说明
27.图1为本实用新型可变式凸轮轴结构的三维图；
28.图2为本实用新型芯轴的三维图；
29.图3为本实用新型图1中a-a向的剖视图；
30.图4为本实用新型凸轮单元的三维图；
31.图5为本实用新型凸轮单元的剖视图。
具体实施方式
32.下面通过具体实施方式进一步详细说明：
33.说明书附图中的附图标记包括：芯轴1、花键单元2、芯轴油孔3、限位槽4、限位球5、弹性件6、高速凸轮7、低速凸轮8、凸轮油孔9、高速定位槽10、低速定位槽11、倾斜导向面12、花键槽13。
34.实施例
35.如图1所示的可变式凸轮轴结构，包括芯轴1、凸轮单元和限位单元。
36.如图2所示，芯轴1上纵向设有八个花键单元2，花键单元2与芯轴1一体成型加工，每一个花键单元2均包括17颗细花键和1颗宽花键，每个花键单元2的上下两端均倒角过渡，宽花键上开有芯轴油孔3，细花键上开有限位槽4。
37.如图3所示，限位单元包括限位球5和弹性件6，在本实施例中弹性件6为压簧。弹性件6的一端粘接在限位槽4的底部，限位球5焊接在弹性件6的另一端，当弹性件6处于自然状态时，限位球5能伸出限位槽4，对凸轮单元进行限位。
38.如图1所示，凸轮单元的数量为八个，每个凸轮单元均可拆卸固定在花键单元2上，具体的，如图4所示，每组凸轮单元均包括高速凸轮7和低速凸轮8，高速凸轮7与低速凸轮8为一体成型的，高速凸轮7和低速凸轮8的左右两端面均呈螺旋状，高速凸轮7和低速凸轮8的前侧均开有凸轮油孔9。如图5所示，凸轮单元上开有高速定位槽10和低速定位槽11，高速定位槽10的右侧和低速定位槽11的左侧均设有倾斜导向面12，且高速定位槽10与低速定位槽11之间通过两个倾斜导向面12连接，凸轮单元上开有花键槽13，且凸轮单元上的花键槽13与花键单元2相匹配。
39.具体实施过程如下：
40.当发动机需要在高速工况下运行时，借助发动机上的拨动销，拨动销伸出与凸轮单元的螺旋端面接触，阻挡凸轮单元旋转，驱动凸轮单元在花键单元2上作线性移动，由于凸轮单元上的花键槽13与花键单元2的配合，保证了凸轮单元与花键单元2在移动过程中的直线度，限位球5卡在高速定位槽10内，对凸轮单元进行限位，使得高速凸轮7与气门接触，气门随着高速凸轮7的转动而产生较大的升程。
41.当发动机需要在低速工况下运行时，借助发动机上的拨动销，拨动销伸出与凸轮单元的螺旋端面接触，阻挡凸轮单元旋转，驱动凸轮单元在花键单元2上作线性移动，限位球5卡在低速定位槽11内，对凸轮单元进行限位，使得低速凸轮8与气门接触，气门随着低速凸轮8的转动而产生较低的升程。
42.以上所述的仅是本实用新型的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型技术
方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。本技术要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

技术特征：
1.可变式凸轮轴结构，其特征在于：包括芯轴、凸轮单元和限位单元，凸轮单元可滑动连接在芯轴上，限位单元设于芯轴上且位于凸轮单元的内部，凸轮单元包括高速凸轮和低速凸轮，高速凸轮和低速凸轮固定连接，凸轮单元上设有高速定位槽和低速定位槽，限位单元能通过高速定位槽和低速定位槽对凸轮单元进行轴向限位。2.根据权利要求1所述的可变式凸轮轴结构，其特征在于：高速凸轮和低速凸轮的端面均为螺旋结构。3.根据权利要求2所述的可变式凸轮轴结构，其特征在于：还包括倾斜导向面，高速定位槽与低速定位槽之间通过两个倾斜导向面连接。4.根据权利要求3所述的可变式凸轮轴结构，其特征在于：限位单元包括弹性件，芯轴上开有限位槽，弹性件的一端固定在限位槽内，弹性件的另一端固定连接有限位球，限位球能卡于高速定位槽或低速定位槽内。5.根据权利要求4所述的可变式凸轮轴结构，其特征在于：芯轴上设有花键单元，花键单元与芯轴固定连接，花键单元上设有若干细花键和一个粗花键，凸轮单元上设有花键槽，且凸轮单元上的花键槽与花键单元相匹配。6.根据权利要求5所述的可变式凸轮轴结构，其特征在于：花键单元的两端均倒角过渡。7.根据权利要求6所述的可变式凸轮轴结构，其特征在于：高速凸轮和低速凸轮上均设有凸轮油孔。8.根据权利要求7所述的可变式凸轮轴结构，其特征在于：花键单元上设有芯轴油孔。9.根据权利要求8所述的可变式凸轮轴结构，其特征在于：限位球为光滑的钢球。

技术总结
本实用新型涉及凸轮轴领域，公开了可变式凸轮轴结构，包括芯轴、凸轮单元和限位单元，凸轮单元可滑动连接在芯轴上，限位单元设于芯轴上且位于凸轮单元的内部，凸轮单元包括高速凸轮和低速凸轮，高速凸轮和低速凸轮固定连接，凸轮单元上设有高速定位槽和低速定位槽，限位单元能通过高速定位槽和低速定位槽对凸轮单元进行轴向限位。本实用新型的技术方案能够实现发动机在高、低速工况下的相互切换，能够降低发动机的油耗，并能够降低废气的排放，同时，能够提高凸轮单元的紧凑性，缩短芯轴的长度。缩短芯轴的长度。缩短芯轴的长度。


技术研发人员：陈渝 冯思源
受保护的技术使用者：重庆金桥机器制造有限责任公司
技术研发日：2022.12.22
技术公布日：2023/5/24