一种凸轮轴以及发动机、汽车的制作方法

1.本实用新型涉及发动机技术领域，具体涉及一种凸轮轴以及发动机、汽车。


背景技术：

2.凸轮轴是活塞发动机配气系统里的一个重要部件，用于控制进气门、排气门的开启与关闭动作。配气系统还包括与凸轮轴配合的滚轮，滚轮在凸轮轴表面高速滚动运转，将凸轮升程转换为气门升程。
3.由此可见，凸轮轴会需要转动，则凸轮轴的各个摩擦副位置需要润滑，故凸轮轴一般会设置润滑油道，润滑油道设置多个出油口，润滑油输送至润滑油道内，再由润滑油道的多个出油口向各个摩擦副位置输送润滑油。
4.然而，实际使用中，润滑油道的各个出油口的润滑油输出并不均衡，全部或者部分摩擦副位置可能存在润滑油供应不足的情况。


技术实现要素：

5.本技术的目的在于提供一种凸轮轴，以改善全部或部分出油口润滑油供应不足的情况。
6.本技术提供一种凸轮轴，所述凸轮轴开设有润滑油道，所述润滑油道包括沿其轴向延伸的主油道以及至少一个进口油道和至少一个出口油道，所述出口油道贯通所述凸轮轴的外周壁；所述凸轮轴还设置有排气口，所述排气口连通所述主油道，且所述排气口的流通截面积小于所述主油道流通截面积。
7.在一种具体实施方式中，所述排气口的流通截面积为所述主油道的流通截面积的10
‰
～13
‰
。
8.在一种具体实施方式中，所述凸轮轴包括轴本体，所述轴本体设置有轴向通道，所述轴向通道沿轴向贯通所述凸轮轴的轴本体，所述凸轮轴还包括堵头，所述轴向通道的两端均装设有所述堵头，所述排气口开设于所述堵头。
9.在一种具体实施方式中，所述堵头开设有连通的第一小孔和第一大孔，所述第一大孔位于所述第一小孔的外侧，所述小孔和所述主油道相接，所述小孔朝向所述主油道的端口为所述排气口。
10.在一种具体实施方式中，所述出口油道包括阶梯孔，所述阶梯孔包括相接的第二小孔和第二大孔，所述第二小孔更靠近所述主油道。
11.在一种具体实施方式中，所述第二小孔与所述第二大孔的流通截面积比为0.09～0.16。
12.在一种具体实施方式中，所述出口油道沿所述凸轮轴的径向延伸，所述凸轮轴的升程始点和所述凸轮轴的中心轴线的径向连线为第一连线，所述第一连线和所述出口油道的夹角为出油角，所述出油角的角度范围为14
°
～20
°
。
13.本技术还提供一种发动机，包括凸轮轴箱和安装于所述凸轮轴箱的凸轮轴，所述
凸轮轴为上述任一项所述的凸轮轴。
14.在一种具体实施方式中，所述凸轮轴箱设置有环形进油槽，所述凸轮轴沿轴向穿过所述环形进油槽，所述进口油道沿径向贯通所述凸轮轴的外周壁，所述进口油道连通所述环形进油槽。
15.本技术还提供一种汽车，包括上述所述的发动机。
16.本技术中的凸轮轴设置有排气口，排气口连通主油道，且排气口的流通截面积小于主油道流通截面积。这样，主油道内的空气可以通过排气口及时地向外部排出，即排出至凸轮轴的外部，以避免或者改善空气存在而导致的气阻现象，从而保证润滑油道中始终充满润滑油，每个出油口位置相应地可以充满润滑油，以满足润滑需求，继而改善全部或部分出油口润滑油供应不足的情况。
附图说明
17.图1为本技术实施例中凸轮轴的示意图；
18.图2为图1中凸轮轴的放大图；
19.图3为图1中凸轮轴设置出口油道的局部位置的放大图；
20.图4为图3中e-e向的剖视图；
21.图5为图1中凸轮轴安装于凸轮轴箱的示意图。
22.图1-5中附图标记说明如下：
23.1-凸轮轴；11-轴本体；111-润滑油道；111a-进口油道；111a1-进油口；111b-出口油道；111b1-第二大孔；111b2-第二小孔；111b3-出油口；111c-主油道；12-堵头；121-轴向通孔；121a-第一小孔；121b-第一大孔；121a1-排气口；
24.2-滚轮；
25.3-凸轮轴箱；3a-环形进油槽。
具体实施方式
26.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。
27.请参考图1、2，图1为本技术实施例中凸轮轴1的示意图；图2为图1中凸轮轴1的放大图。可以理解图1、2中，为了清楚示意局部，凸轮轴1并未完整显示，沿轴向上，凸轮轴1以断开的形式省略凸轮轴1中间的一部分。
28.本实施例中的凸轮轴1包括轴本体11，轴本体11开设有润滑油道111，润滑油道111包括沿其轴向延伸的主油道111c以及至少一个进口油道111a和至少一个出口油道111b，主油道111c作为输送润滑油的主要油道，相当于将润滑油的主油管集成于凸轮轴1内以实现无管设计而简化润滑管路。其中，进口油道111a具体在本实施例中沿凸轮轴1的径向延伸，进口油道111a靠近凸轮轴1的一个端部设置，进口油道111a贯通凸轮轴1外周壁的一端端口为进油口111a1，润滑油可以经进油口111a1进入到进口油道111a中，润滑油经进口油道111a的另一端端口进入到主油道111c中，并沿主油道111c的轴向流动，可知，进口油道111a的设置不限于此，例如沿轴向设置也可以。
29.此外，凸轮轴1对应于每一缸的位置设置有摩擦副，每一缸即凸轮轴1的每一个凸
轮112和支撑轴承的位置，多个摩擦副位置需要润滑，且多个摩擦副沿凸轮轴1的轴向分布，故润滑油道111可以包括多个沿轴向分布的出口油道111b，多个出口油道111b在周向上可以是错开的，以满足不同位置的润滑需求，润滑也更为均匀，出口油道111b可以径向延伸，出口油道111b贯通凸轮轴1的外周壁，出口油道111b的一端端口和主油道111c连通，另一端端口为出油口111b3，用于向外部输出润滑油。
30.需要强调的是，本实施例中的凸轮轴1还设置有排气口121a1，排气口121a1连通主油道111c，且排气口121a1的流通截面积小于主油道111c流通截面积。排气口121a1，顾名思义，是用于排气，和主油道111c连通后，主油道111c内的空气可以通过排气口121a1及时地向外部排出，即排出至凸轮轴1的外部。由背景技术描述可知，现有技术中的出油口出油并不均匀，经研究，润滑油道内混入空气后会产生气阻，气阻会导致润滑油在主油道内分布不均匀，可能阻塞部分出油口，从而导致部分出油口的润滑油不能顺利排出，本实施例中设置排气口121a1后，可以及时排出润滑油道111内的空气，避免或者改善气阻现象，保证润滑油道111中始终充满润滑油，每个出油口111b3位置相应地可以充满润滑油，以满足润滑需求。
31.当然，润滑油道111需要充满润滑油以保证润滑油的供应，排气口121a1的主要目的是排气，故排气口121a1的流通截面积需要小于主油道111c的连通截面积，以避免或者减少润滑油由排气口121a1流出。
32.具体地，排气口121a1的流通截面积可为主油道111c的流通截面积的10
‰
～13
‰
。即，定义排气口121a1的流通截面积为s1，主油道111c的流通截面积为s2，则10
‰
s2≤s1≤13
‰
s2。可知，本实施例中主油道111c为等径的油道，但并不要求主油道111c等径设置，也可以变径设置，如果变径，则主油道111c的流通截面积为s2应当为最小的流通截面积。如此设置，排气口121a1的流通截面积不但小于主油道111c的流通截面积，而且相差相对悬殊，这样可以不影响空气的排出，基于空气和润滑油的流动性差异，如此设置可以更加有效地保证润滑油不会从主油道111c流出，或者即便流出也是少量润滑油，本身凸轮轴1的附近零部件都需要润滑，少量润滑油流出后也可以参与到其他零部件的润滑，且不影响主油道111c的润滑油输送，即可以较好地兼顾排气和润滑油的保压需求。可知，进口油道111a和出口油道111b的流通截面积也是远大于排气口121a1的流通截面积。
33.可继续参考图2理解，凸轮轴1包括轴本体11，润滑油道111开设在轴本体11上，具体地，轴本体11设置有轴向通道，即轴向通道贯通凸轮轴1两端的端面，凸轮轴1还包括堵头12，轴向通道的两端均装设有堵头12，排气口121a1具体开设于堵头12。凸轮轴1的轴本体11可为金属材质，而堵头12可以是金属、塑料、橡胶等材质制成，堵头12封堵住轴向通道的两端，可以压装密封，或者是在堵头12和轴向通道的内壁之间设置密封结构也都可以。堵头12的轴向尺寸相对较小，加工出排气口121a1时更方便。此时，凸轮轴1只需要加工出轴向通道，轴向通道位于两个堵头12之间的部分即形成主油道111c，这样，主油道111c的加工较为便利。可知，排气口121a1直接开设在轴本体11上也可以，排气口121a1也不限于为在轴向上与主油道111c相通，也可以是其他方向，例如设置径向油道，径向油道与主油道111c连通，连通的端口为排气口也可以，本技术实施例不做具体限制。
34.如图2所示，堵头12开设有轴向通孔121，轴向通孔121包括连通的小孔和大孔，可定义为第一小孔121a、第一大孔121b，其中，第一大孔121b位于第一小孔121a的外侧，即第一大孔121b更靠近凸轮轴1的端面，第一小孔121a和主油道111c相接，此时，第一小孔121a
朝向主油道111c的端口为上述的排气口121a1，主油道111c内的空气可以从排气口121a1进入到堵头12的轴向通孔121并向外排出。如此设置，第一小孔121a较小的流通截面积可以增加阻力减少或者避免润滑油的流出，而第一大孔121b则便于空气尽快地排出，且少量润滑油还可以存储在第一大孔121b中。
35.请继续参考图3、4，图3为图1中凸轮轴1设置出口油道111b的局部位置的放大图；图4为图3中e-e向的剖视图。
36.该实施例中出口油道111b可以设置为包括阶梯孔，图4中，出口油道111b为阶梯孔，阶梯孔包括相接的小孔和大孔，可定义为第二小孔111b2、第二大孔111b1，其中，第二小孔111b2更靠近主油道111c，第二大孔111b1远离第一小孔121a的端口为出油口111b3，这样构成“倒喷嘴”结构。如此设置，第二小孔111b2的流通截面积相对较小，可以起到增速的作用，即润滑油可以快速地通过第二小孔111b2，尽可能多地进入到第二大孔111b1中，而由于第二大孔111b1的流通截面积增加，则进入后的润滑油的流速又会降低，这样较多的润滑油可以相对较慢、较多地流向凸轮轴1的外周壁，以更好地润滑摩擦副，比如润滑到和滚轮2接触的位置。
37.具体地，出口油道111b的阶梯孔的第二小孔111b2与阶梯孔的第二大孔111b1的流通截面积比为0.09～0.16。即，定义第二小孔111b2的流通截面积为s3，第二大孔111b1的流通截面积为s4，则0.09s4≤s3≤0.16s4。该比例范围内，可以保证润滑油的流速和流量适中，满足较好的润滑需求。
38.可继续参考图4，本实施例中的出口油道111b沿凸轮轴1的径向延伸，凸轮轴1的升程始点a和凸轮轴1的中心轴线的径向连线可定义为第一连线，第一连线和出口油道111b的夹角为出油角，本实施例中的出油角α的角度范围为14
°
～20
°
，即14
°
≤α≤20
°
。在该角度范围内，滚轮2可以在滚动到与升程始点a的位置接触之前，和润滑油接触，从而提前携带润滑油至与升程始点a接触，与升程始点a接触后，摩擦力增大，润滑油的携带利于减少磨损，当然，过早地携带润滑油，在到达升程始点a后，润滑油又可能滑落，故这里的出油角α的选取，要达到提前润滑且可以保证润滑油尽可能多地停留在滚轮2的表面，不宜过大也不宜过小，14
°
≤α≤20
°
为相对合适的角度范围。
39.请继续参考图5理解，图5为图1中凸轮轴1安装于凸轮轴箱3的示意图。
40.本实施例中还提供一种发动机，可以是汽油或者燃油发动机，发动机包括凸轮轴箱3和安装于凸轮轴箱3的凸轮轴1，凸轮轴1为上述任一实施例所述的凸轮轴1，本技术还提供一种汽车，包括上述所述的发动机，则汽车和发动机均具有与上述凸轮轴1的技术效果，不再赘述。
41.此外，如图5所示，本实施例中凸轮轴箱3可以设置有环形进油槽3a，凸轮轴1沿轴向穿过环形进油槽3a，图5中凸轮轴箱3设置有通孔，环形进油槽3a设置于通孔的孔壁，凸轮轴1穿过并支撑于通孔的孔壁。进口油道111a沿径向贯通凸轮轴1的外周壁，进口油道111a连通环形进油槽3a，即一个或者多个进口油道111a可以均连通到环形进油槽3a。通过在凸轮轴箱3上设置有环形进油槽3a，可使凸轮轴1在高速旋转时能够无间隔连续进油，而不受进油口111a1角度位置的影响。
42.本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术
人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种凸轮轴，其特征在于，所述凸轮轴开设有润滑油道，所述润滑油道包括沿其轴向延伸的主油道以及至少一个进口油道和至少一个出口油道，所述出口油道贯通所述凸轮轴的外周壁；所述凸轮轴还设置有排气口，所述排气口连通所述主油道，且所述排气口的流通截面积小于所述主油道流通截面积。2.根据权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，所述排气口的流通截面积为所述主油道的流通截面积的10
‰
～13
‰
。3.根据权利要求2所述的凸轮轴，其特征在于，所述凸轮轴包括轴本体，所述轴本体设置有轴向通道，所述轴向通道沿轴向贯通所述凸轮轴的轴本体，所述凸轮轴还包括堵头，所述轴向通道的两端均装设有所述堵头，所述排气口开设于所述堵头。4.根据权利要求3所述的凸轮轴，其特征在于，所述堵头开设有连通的第一小孔和第一大孔，所述第一大孔位于所述第一小孔的外侧，所述小孔和所述主油道相接，所述小孔朝向所述主油道的端口为所述排气口。5.根据权利要求1-4任一项所述的凸轮轴，其特征在于，所述出口油道包括阶梯孔，所述阶梯孔包括相接的第二小孔和第二大孔，所述第二小孔更靠近所述主油道。6.根据权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，所述第二小孔与所述第二大孔的流通截面积比为0.09～0.16。7.根据权利要求1-4任一项所述的凸轮轴，其特征在于，所述出口油道沿所述凸轮轴的径向延伸，所述凸轮轴的升程始点和所述凸轮轴的中心轴线的径向连线为第一连线，所述第一连线和所述出口油道的夹角为出油角，所述出油角的角度范围为14
°
～20
°
。8.一种发动机，包括凸轮轴箱和安装于所述凸轮轴箱的凸轮轴，其特征在于，所述凸轮轴为权利要求1-7任一项所述的凸轮轴。9.根据权利要求8所述的发动机，其特征在于，所述凸轮轴箱设置有环形进油槽，所述凸轮轴沿轴向穿过所述环形进油槽，所述进口油道沿径向贯通所述凸轮轴的外周壁，所述进口油道连通所述环形进油槽。10.一种汽车，其特征在于，包括权利要求8或9所述的发动机。

技术总结
本申请公开一种凸轮轴以及发动机、汽车，所述凸轮轴开设有润滑油道，所述润滑油道包括沿其轴向延伸的主油道以及至少一个进口油道和至少一个出口油道，所述出口油道贯通所述凸轮轴的外周壁；所述凸轮轴还设置有排气口，所述排气口连通所述主油道，且所述排气口的流通截面积小于所述主油道流通截面积。该凸轮轴设置有与润滑油道连通的排气口，可以改善全部或部分出油口润滑油供应不足的情况。部分出油口润滑油供应不足的情况。部分出油口润滑油供应不足的情况。


技术研发人员：郑小华 邓刚 陈勇 和晓锋 向本银
受保护的技术使用者：重庆潍柴发动机有限公司
技术研发日：2023.01.28
技术公布日：2023/5/16