[实用新型]一种铸造的轻量化发动机凸轮轴

说明书

技术领域

本实用新型属于汽车发动机技术领域，具体涉及一种铸造的轻量化发动机凸轮轴。

背景技术

随着技术的发展，对企业能耗要求的提高，用户对发动机动力性、燃油经济型、可靠性需有更高要求。零部件小型化、轻量化一直以来是研发人员、企业一直不断追求的目标，从而对各零部件质量提出更高要求。

凸轮轴作为发动机核心零件之一，常规的凸轮轴减重方案一般为轴铸造中空、轴加工中空、凸轮基圆减薄、组合式凸轮轴等方案，这些方案，对零部件铸造工艺、加工工艺、制造工艺及零部件成本有各方面限制，一定程度上影响了零件质量，降低了产品可靠性，提高了零部件成本，增加了能耗，工艺更为复杂。如轴颈铸造中空，对铸造工艺要求高，产品质量保证难度较大，对凸轮轴后端还需增加堵头等零部件，成本上升；轴颈机加工中空，成本较高，且对总长较长的凸轮轴不适用；凸轮基圆减薄减重，对冷激铸造（灰铁或球铁材质）凸轮轴更为适用，但对球铁材质凸轮轴而言，并不完全适用；如球铁凸轮轴凸轮采用淬火工艺，在凸轮基圆与凸轮工作段过渡处易造成能量集中而产生淬火裂纹，给产品质量造成严重隐患；组合式凸轮轴，制造成本较高，且组合凸轮有松脱的风险。

发明内容

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型设计了一种铸造的轻量化发动机凸轮轴。

为了解决上述存在的技术问题，本实用新型采用了以下方案：

一种铸造的轻量化发动机凸轮轴，包括轴颈（1）和凸轮（2），其特征在于：在轴颈（1）上相对拔模中心面（3）的两侧对称设置有减重凹槽（12），以形成横截面为“工”字形或类似“工”字形的轴颈结构。

进一步，减重凹槽（12）和轴颈（1）外圆柱面的连接处通过过渡圆弧面（13）过渡连接。

进一步，轴颈（1）的减重凹槽（12）和相邻凸轮（2）的连接部分设置有过渡圆角（14）和棱边倒圆角（15）。

进一步，凸轮轴中心开有中心油孔（4）。

该铸造的轻量化发动机凸轮轴具有以下有益效果：

（1）本实用新型采用了“工”字形截面结构或类似“工”字形截面结构的轴颈，有效降低了凸轮轴重量，满足凸轮轴本身强度，在凸轮轴高速运转，还有利于降低其惯性质量和转动惯量，有助于降低轴颈与缸盖轴承间的受力，从而改善配气机构摩擦功损失，提升发动机性能。

（2）本实用新型采用了“工”字形截面结构或类似“工”字形截面结构的轴颈，凸轮轴在抗弯、抗扭性能上得到提高，凸轮轴结构强度得到提升，与现有技术相比可进一步减小凸轮轴轴颈直径，从而进一步降低凸轮轴的重量。

（3）本实用新型无需机加工即可实现，即通过普通的凸轮轴铸造工艺，即可满足设计要求，工艺可实现度高，可行性好，减重效果明显。

附图说明

图1：本实用新型铸造的轻量化发动机凸轮轴的总成结构示意图；

图2：图1的A-A剖视图；

图3：图1的俯视图。

附图标记说明：

1—轴颈；11—轴颈直径；12—减重凹槽；13—过渡圆弧面；14—过渡圆角；15—棱边倒圆角；2—凸轮；3—拔模中心面；4—中心油孔。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步说明：

图1至图3示出了一种铸造的轻量化发动机凸轮轴，包括轴颈1和凸轮2，凸轮轴中心开有中心油孔4。轴颈1的轴颈直径11如图2所示，在轴颈1上相对拔模中心面3的两侧分别设置有减重凹槽12，以形成横截面为“工”字形或类似“工”字形的轴颈结构，从而满足凸轮轴强度的同时降低凸轮轴本身重量。减重凹槽12和轴颈1上下两端的外圆柱面之间通过过渡圆弧面13过渡连接以去除局部应力集中。轴颈1的减重凹槽12和凸轮2的连接部设置有过渡圆角14和棱边倒圆角15以去除局部应力集中，如图3所示。

该减重设计无需机加工即可实现，不论是减重凹槽12，还是过渡圆弧面13、过渡圆角14和棱边倒圆角15，均是同凸轮轴一起铸造成型，即通过普通的凸轮轴铸造工艺，即可满足设计要求，工艺可实现度高，可行性好，减重效果明显。

本实用新型，有效降低了凸轮轴重量，满足凸轮轴本身强度，在凸轮轴高速运转，还有利于降低其惯性质量和转动惯量，有助于降低轴颈与缸盖轴承间的受力，从而改善配气机构摩擦功损失，提升发动机性能。

本实用新型，由于采用“工”字形截面结构，凸轮轴在抗弯、抗扭性能上得到提高，凸轮轴结构强度得到提升。

上面结合附图对本实用新型进行了示例性的描述，显然本实用新型的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围内。