[实用新型]一种发动机的凸轮结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种发动机的凸轮结构，尤其是一种汽车发动机特别是发动机的配气机构的凸轮结构。

背景技术

配气机构是发动机的重要组成部分，一台发动机的经济性能是否优越，工作是否可靠，噪音与振动能否控制在较低的限度，常与其配气机构的设计是否合理有密切关系。配气机构的作用是按照发动机每一气缸内所进行的工作循环和点火次序的要求，定时开启和关闭进、排气门，使新鲜充量得以及时进入气缸，而废气得以及时从气缸排出。配气机构中的主要构件之一是凸轮轴，在凸轮轴上设置有各气缸的进、排气凸轮，用以使气门按一定的工作次序和配气定时及时开启和关闭，并保证气门有足够的升程。

进、排气凸轮的外形一般是由基圆和凸轮桃尖构成，凸轮桃尖是由基圆弧延伸出来的。由于进、排气凸轮受到气门间歇性开启的周期性冲击载荷，因此凸轮在设计上不仅要求有足够的强度，而且要求凸轮表面耐磨。为了满足这一技术要求，长期以来进、排气凸轮的基圆、延伸段与桃尖都是采用等厚度设计。现有的设计方案例如第99238189.4号实用新型公开的“柴油机凸轮形线”，第200920217754.7号实用新型公开的“一种小排量汽油机进气凸轮轴型线”，第200920304980.9号实用新型公开的“一种发动机凸轮轴的凸轮”，以及第200710059242.8号发明专利公开的“三缸汽油机的对称型进排气凸轮”，等等。

然而在实际工作过程中，发动机曲轴上的扭矩通过定时链或定时带传递给配气机构的凸轮轴，凸轮轴带动设配在其上的凸轮进行旋转。在气门开启段，凸轮则需要克服气门弹簧力、发动机缸压作用与气门头部压力以及摩擦力等，来驱动挺柱并通过挺柱将驱动力传递给气门杆，从而实现气门的开启；而在气门关闭段，气门在弹簧力等合力的作用下，实现气门关闭。当凸轮与挺柱之间接触部位为凸轮的基圆段时，气门头部与缸盖结合，实现气门的完全关闭，此时缸压作用在气门头部的压力主要作用在缸盖上。因而，此时凸轮与挺柱之间的接触应力近似为0Mpa。

也就是说，凸轮的基圆接触段接触应力（即凸轮与挺柱之间的接触应力）近似为0Mpa；而气门开启时凸轮工作的接触段（亦可称为凸轮开启侧接触段）接触应力大于气门关闭时凸轮工作的接触段（亦可称为凸轮关闭侧接触段）的接触应力。由此本实用新型提出一种新的设计思路，凸轮在开启段、关闭段以及基圆段的刚度与强度要求可以是不相同的，在满足凸轮在强度、耐磨等技术要求的前提下，凸轮基圆段及/或关闭段的厚度可以削减。

实用新型内容

本实用新型的目的之一在于提供一种既能够保证凸轮与挺柱之间的接触机械强度和性能，又减轻凸轮重量从而减少发动机自重的发动机凸轮结构。

本实用新型的又一目的在于提供一种发动机的凸轮结构，能够减少凸轮与挺柱在整个配气循环中的接触面积，降低二者之间的摩擦力，减少摩擦功，以提高发动机动力性与燃油经济性。

为了实现上述目的，本实用新型提出了如下技术方案：一种发动机的凸轮结构，包括有凸轮轴孔、凸轮基圆和凸轮桃尖，该凸轮基圆包含邻接于凸轮轴孔的基圆中间部和相对远离凸轮轴孔的基圆外缘部，该凸轮桃尖包含邻接于凸轮轴孔的桃尖中间部和相对远离凸轮轴孔的桃尖外缘部，以及距离凸轮轴孔最远的桃尖端部；其中，至少基圆外缘部被削去一部分，使得其厚度比基圆中间部的厚度和凸轮桃尖的厚度小。

可选地，在本实用新型的技术方案中，在该凸轮的正、背面两侧上，基圆外缘部的厚度比基圆中间部和凸轮桃尖的厚度小。

可选地，在本实用新型的技术方案中，在基圆中间部与基圆外缘部之间形成凸轮变厚度截面肩部，在基圆外缘部与凸轮轮廓之间形成凸轮变厚度截面底部。

可选地，在本实用新型的技术方案中，凸轮变厚度截面肩部的轮廓由基圆中间部的半径Ra1、左右连接弧段ra1、rb1以及长度为D11、D12的两段直线段组成；凸轮变厚度截面底部的轮廓由基圆外缘部的半径Rc1、左右连接弧段rc1、rd1以及长度为D13、D14的两段直线段组成。 

可选地，在本实用新型的技术方案中，该凸轮的尺寸满足以下条件。