專利名稱：包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)，具體涉及內(nèi)燃發(fā)動機中的包括軸和軸
安裝座的系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
內(nèi)燃發(fā)動機具有包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與內(nèi)燃發(fā)動機關(guān)聯(lián)并具有 至少兩個支承點的軸，及用于容納支承軸的至少兩個支承點的至少兩個兩部分式軸安裝 座，該軸具有用于供給機油并沿軸的縱軸對齊的主供給管，用于容納支承點的兩部分式軸 安裝座的每個具有設(shè)置在軸下方的軸承座和設(shè)置在軸上方并與軸承座對應(yīng)的軸承蓋，軸承 座和軸承蓋在系統(tǒng)的裝配狀態(tài)中連接在一起。 上述類型的系統(tǒng)不斷地以很多不同的設(shè)計用在驅(qū)動機動車輛的內(nèi)燃發(fā)動機中。 因此凸輪軸和用于支承凸輪軸的凸輪軸安裝座形成了這樣的包括軸和軸安裝座 的系統(tǒng)，該系統(tǒng)作為示例可用于控制充氣循環(huán)(charge cycle)。 在現(xiàn)有技術(shù)中，通常使用形式為氣門的充氣循環(huán)控制裝置，氣門可沿其縱軸在氣 門關(guān)閉位置和氣門開啟位置之間移動，以便開啟或關(guān)閉內(nèi)燃發(fā)動機的燃燒室的進氣口或排 氣口。為了驅(qū)動氣門，一方面設(shè)置彈簧以便朝向氣門關(guān)閉位置偏置氣門，另一方面使用氣門 驅(qū)動裝置以便克服氣門彈簧的偏置力開啟氣門。 氣門驅(qū)動裝置包括凸輪軸，凸輪軸上設(shè)置有多個凸輪且凸輪軸可由曲軸旋轉(zhuǎn)，例 如通過鏈傳動旋轉(zhuǎn)，從而凸輪軸及隨附的凸輪以曲軸的一半速度旋轉(zhuǎn)。 在此說明下置凸輪軸和頂置凸輪軸之間存在根本區(qū)別，該區(qū)別在于汽缸蓋和汽缸 體連接在一起或?qū)⑦B接在一起之處的裝配面。 下置凸輪軸適合于驅(qū)動所稱的直立氣門(upright valves)，但也可以在推桿和杠 桿，如搖臂或氣門杠桿的輔助下驅(qū)動頂置氣門(overhead valves)。 另一方面，頂置凸輪軸專門用于驅(qū)動頂置氣門，頂置氣門是與具有形式為搖臂、氣 門杠桿或挺桿的其他氣門機構(gòu)部件的頂置凸輪軸一起使用的氣門機構(gòu)。使用頂置凸輪軸的 一個優(yōu)點是氣門機構(gòu)的運動質(zhì)量減小且氣門機構(gòu)剛性較高，即彈性較小，該優(yōu)點特別是由 于不使用推桿而產(chǎn)生的。 在現(xiàn)有技術(shù)中，頂置凸輪軸支承在所稱的兩部分式凸輪軸安裝座
(two-partcamshaft mountings)中。為此目的，凸輪軸具有至少兩個支承點，兩個支承點通
常有較寬的軸節(jié)距(shaft st印s)。至少兩個凸輪軸安裝座的每個包括下部和上部，即設(shè)置
在凸輪軸下方的軸承座和設(shè)置在凸輪軸上方并與軸承座對應(yīng)的軸承蓋。 系統(tǒng)處于裝配狀態(tài)時，每個軸承座連接到對應(yīng)的軸承蓋。軸承座和軸承蓋在每種
情況下形成孔以容納凸輪軸的支承點。在此，凸輪軸及其支承點通常直接由軸承座和軸承
蓋容納并支承，即不插入任何中間的元件。通常向該孔供給潤滑油，從而當(dāng)凸輪軸旋轉(zhuǎn)時以
類似于滑動軸承的方式理想地在孔的內(nèi)表面和支承點之間形成潤滑油膜。 對此，在該實施例中，通常用于形成滑動軸承的軸瓦已集成在軸承座和軸承蓋中。[0013] 然而，例如在該系統(tǒng)中的軸是內(nèi)燃發(fā)動機的曲軸時，原則上也可以在軸承座和軸 承蓋中插入單獨的軸瓦以形成滑動軸承。 為了向支承點供給潤滑油，通常向軸提供沿該軸的縱軸對齊的主供給管。 然而，本實用新型不限于通過這樣的主供給管向軸的支承點供給潤滑油的系統(tǒng)，
而是涉及其中的軸一般地具有上述類型的主供給管的系統(tǒng)。 在現(xiàn)有技術(shù)中，各種輔助單元可以連接到即機械連接到凸輪軸以通過凸輪軸驅(qū)動 或帶動。這特別適用于類似于控制裝置那樣在每個工作循環(huán)中僅需要驅(qū)動一次的單元，例 如燃料噴射裝置，或者可以較獨立于燃燒過程工作的那些單元，例如真空泵。 將真空泵機械連接到凸輪軸的一種可能的方式是將真空泵驅(qū)動器連接到凸輪軸 的一端。為此目的，真空泵驅(qū)動器和凸輪軸的該端之間的連接優(yōu)選地實現(xiàn)為插入式連接。 由于這樣的插入式連接本質(zhì)上具有或大或小的游隙(degree of play)，需要對 該連接進行潤滑，即向該連接供給潤滑油以便一方面防止因摩擦造成的不期望的高程度磨 損，另一方面減少或抑制噪聲的產(chǎn)生。 然而，向這樣的連接持續(xù)供給機油是不需要的，而且事實上應(yīng)視為缺點，因為一方 面這需要相對高的供給流量從而需要相對高的供給量，另一方面這需要在供給系統(tǒng)中有足 夠高的機油壓力。向該連接持續(xù)供給機油會對整個系統(tǒng)中的機油壓力產(chǎn)生有害影響，特別 是在對該連接的機油供給和已有的機油供給會產(chǎn)生相互作用時。 對此，希望對該連接進行定期但不連續(xù)的機油供給，然而通過限流來限制機油供 給具有設(shè)計配置和制造成本方面的缺點。

實用新型內(nèi)容在此環(huán)境中，本實用新型的目標(biāo)是提供一種包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)，該系統(tǒng)可 以克服現(xiàn)有技術(shù)中的上述已知缺點，特別是能夠確保對連接到該系統(tǒng)中的軸的單元進行不 連續(xù)的機油供給。 該目標(biāo)可以由一種包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)實現(xiàn)，該系統(tǒng)包括與內(nèi)燃發(fā)動機關(guān) 聯(lián)并具有至少兩個支承點的軸，及用于容納支承軸的至少兩個支承點的至少兩個兩部分式 軸安裝座，該軸具有用于供給機油并沿軸的縱軸對齊的主供給管，用于容納支承點的兩部 分式軸安裝座的每個具有設(shè)置在軸下方的軸承座和設(shè)置在軸上方并與軸承座對應(yīng)的軸承 蓋，軸承座和軸承蓋在系統(tǒng)的裝配狀態(tài)中連接在一起，其中，至少一個軸安裝座具有連通至 該軸安裝座中容納的支承點以便形成機油入口的機油供給管，至少一個連接管設(shè)置在軸 中，該連接管從主供給管分支并連通至該支承點且形成機油出口，從而在內(nèi)燃發(fā)動機操作 中當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時主供給管和機油供給管至少間歇地經(jīng)連接管連接在一起。 根據(jù)本實用新型，一方面在至少一個軸安裝座中設(shè)置用于向連接到系統(tǒng)中的軸的 單元供給機油的管，另一方面系統(tǒng)中的軸在該軸安裝座的區(qū)域中及與該軸安裝座對應(yīng)的支 承點的區(qū)域中配備有至少一個連接管。 設(shè)置這些管以使主供給管和機油供給管在該軸旋轉(zhuǎn)時至少間歇地經(jīng)連接管連接 在一起。 用于向單元供給機油的管不持續(xù)連接到主供給管，從而可對單元進行不連續(xù)的機 油供給。因為設(shè)置在軸中的連接管隨軸一起旋轉(zhuǎn)，固定地設(shè)置在軸安裝座中的機油供給管定期地與主供給管分離。這不需要附加的部件。根據(jù)本實用新型用于不連續(xù)的機油供給的 技術(shù)方案因此還不占用任何附加的總體空間。從而可以得到具成本效益且不容易產(chǎn)生故障 的系統(tǒng)。 當(dāng)這些管暫時連接在一起時，機油流過沿該軸的縱軸設(shè)置的主供給管，從主供給
管流至從主供給管分支的連接管，且機油在位于連接管的端部的機油出口處在支承點的區(qū)
域中離開連接管，然后流經(jīng)機油入口進入供給管，再通過供給管向單元供給機油。 這些管的每個能夠在兩個方向上允許流進入。即，在可行的實施例中，機油可從供
給管流出并經(jīng)連接管流入主供給管。然而，在下文中，可以假設(shè)采取上文所述的流向。 從而這可以實現(xiàn)本實用新型的目標(biāo)，即提供一種包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)，該系
統(tǒng)可用于確保對連接到系統(tǒng)中的軸的單元進行不連續(xù)的機油供給。 將結(jié)合其他實施例對根據(jù)本實用新型的系統(tǒng)的其他優(yōu)點進行說明。 該系統(tǒng)這樣的實施例是有利的第一凹部在機油入口的區(qū)域中設(shè)置在至少一個軸
安裝座中。 第一凹部在機油入口的區(qū)域中擴大了供給管，即擴大了機油供給管，從而增加了
當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時機油供給管連接到連接管的角度范圍，因此在假設(shè)軸的轉(zhuǎn)速相同時，這些管彼
此連通的時間長度也增加。這也增加了每旋轉(zhuǎn)一周時引入供給管的機油的量。 通過適當(dāng)?shù)卮_定第一凹部的尺寸，進而可以調(diào)節(jié)向供給管供給的機油的量從而調(diào)
節(jié)供給。
該系統(tǒng)這樣的實施例是有利的第一凹部實現(xiàn)為槽，該槽在軸的周向上對齊。在該 實施例中，第一凹部采取槽的形式，該槽作為環(huán)形槽片段(annular groove segment)沿軸 安裝座的圓周或內(nèi)表面延伸。凹部或槽的對齊從而與旋轉(zhuǎn)的軸的周向速度對應(yīng)。 此外，在此環(huán)境中該系統(tǒng)這樣的實施例是有利的第一凹部在至少一個軸安裝座 的軸承座和/或軸承蓋的區(qū)域中延伸。 在此提出的是簡要地說明該實施例的三種系統(tǒng)變體，以便說明單個變體的優(yōu)點并 定義其使用的準(zhǔn)則。 例如，如果包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)是頂置凸輪軸及支承凸輪軸所需的凸輪軸安 裝座，則由支承點和軸安裝座形成的滑動軸承將經(jīng)受應(yīng)力負(fù)荷，特別是在設(shè)置在軸上方的 軸承蓋的區(qū)域中經(jīng)受應(yīng)力負(fù)荷，因為必須克服氣門彈簧力以偏置凸輪軸對應(yīng)的氣門，該氣 門彈簧力將凸輪軸壓向軸承蓋。另一方面，作用于軸承座上的負(fù)荷主要是軸的重量。 在該特殊應(yīng)用的情況下，因為通過結(jié)合凹部，支承面減小，從而在第一凹部的區(qū)域 內(nèi)中斷了潤滑油膜并減小了滑動軸承的負(fù)荷承受能力，所以優(yōu)選的是將第一凹部設(shè)置在軸 安裝座的受應(yīng)力較小的軸承座中。 然而，在包括凸輪軸和凸輪軸安裝座的系統(tǒng)中可能出現(xiàn)或發(fā)生不同的負(fù)荷分布 (load profile)。例如，如果凸輪軸用于驅(qū)動燃料泵，則凸輪軸負(fù)荷會將凸輪軸壓向軸承 座。然后由于空間的原因，燃料泵通常設(shè)置在凸輪軸上方且通過設(shè)置在凸輪軸上的附加的 控制凸輪驅(qū)動。燃料泵在泵操作期間施加在控制凸輪上的方向朝上的控制力然后向下朝向 軸承座。 因此作用于軸承座上的負(fù)荷與上述實施例相比增加，從而軸承座中的單位壓力也 增加且第一凹部的設(shè)置和設(shè)計應(yīng)考慮到在軸承座的區(qū)域中的潤滑油膜的足夠的負(fù)荷承受能力。 另一方面，如果包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)是設(shè)置在曲軸箱中的曲軸及用于支承曲 軸的曲軸安裝座，則由支承點和軸安裝座形成的滑動軸承會經(jīng)受應(yīng)力負(fù)荷，特別是在設(shè)置 在軸下方的軸承座的區(qū)域中經(jīng)受應(yīng)力負(fù)荷，因為內(nèi)燃發(fā)動機的汽缸中的燃燒所產(chǎn)生的氣體 力將曲軸壓向軸承座。另一方面，軸承蓋所受應(yīng)力較輕。 在此情況下，優(yōu)選的是將第一凹部設(shè)置在軸安裝座的軸承蓋中，以使凹部同樣位 于軸安裝座中受應(yīng)力較輕的部分。其原因已在上文中說明。 然而，另外，第一凹部還可以在軸承蓋和軸承座的區(qū)域中延伸，特別是在供給管的 設(shè)置需要如此或所需的機油供給要求較大的凹部時，這使得在軸承蓋和軸承座兩者中設(shè)置 凹部不可避免。 然而，為了防止連續(xù)的機油供給，凹部不應(yīng)覆蓋軸安裝座或支承點的整個圓周，因 為如果這樣則不能再實現(xiàn)供給管和連接管之間的連接的定期中斷。 該系統(tǒng)這樣的實施例也是有利的第二凹部在機油出口的區(qū)域中設(shè)置在軸中。
在該情況下，該系統(tǒng)這樣的實施例是有利的第二凹部實現(xiàn)為槽，該槽在軸的周向 上對齊。 上述對于第一凹部的處理也類似地適用于第二凹部及其設(shè)置。例如，第二凹部在 機油出口的區(qū)域中擴大了連接管，從而同樣增加了當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時供給管連接到連接管的角度 范圍。通過適當(dāng)?shù)卮_定第二凹部的尺寸，可以調(diào)節(jié)向供給管供給的機油的量從而調(diào)節(jié)向單 元供給的機油的量。 應(yīng)注意，在這點上，可以配置具有第二凹部但不具有第一凹部的該系統(tǒng)的實施例。 對此，僅用標(biāo)號來區(qū)分不同的凹部。 該系統(tǒng)這樣的實施例是有利的機油供給管設(shè)置在至少一個軸安裝座的軸承座 中，特別是在軸是頂置凸輪軸時。 如上文所述，在頂置凸輪軸和關(guān)聯(lián)的凸輪軸安裝座的情況下，通常軸承座是安裝 座中受應(yīng)力較輕的部分。 此外，頂置凸輪軸的軸承座可以與內(nèi)燃發(fā)動機的汽缸蓋整體形成，即形成單件。首 先，這有助于減少部件的數(shù)量，從而降低制造和裝配的成本。其次，這可以消除例如通過螺 栓將軸承座固定到汽缸蓋上的需要。 凸輪軸安裝座的兩個部分通常為鑄件并在進一步的制造階段中進行后續(xù)的機械
加工，即軸承座可以作為汽缸蓋坯件(cylinder head blank)集成的部分形成。 這使得容易將供給管從機油入口引導(dǎo)至單元。特別是，可以將供給管完全集成到
汽缸蓋和軸承座中。 由于上述原因，在具有汽缸蓋的內(nèi)燃發(fā)動機的情況下，該系統(tǒng)這樣的實施例是有 利的至少兩個軸安裝座的軸承座是與汽缸蓋整體形成的。 該系統(tǒng)這樣的實施例是有利的軸是凸輪軸，然而這樣的實施例也是有利的軸 是曲軸或平衡軸。后者即平衡軸是內(nèi)燃發(fā)動機的質(zhì)量平衡的整體部分。 作為示例，三種類型的軸共同的是它們總體上都通過滑動軸承支承，必須提供機 油供給以用于潤滑這些滑動軸承。此外，這些軸通常還用于驅(qū)動或帶動其他的單元，這些單 元類似地需要潤滑油。
附圖示意性地示出本實用新型的系統(tǒng)的第一實施例的橫截面。 附圖標(biāo)記 1系統(tǒng) 2軸 3凸輪軸 4支承點 5軸安裝座 6軸承座 7軸承蓋 8汽缸蓋 9主供給管 10機油供給管、供給管 ll機油入口 12連接管 13機油出口 14第一凹部 15槽 16孑L
具體實施方式下面參考附圖所示的該系統(tǒng)的示例實施例更詳細(xì)地描述本實用新型。
附圖示意性地示出系統(tǒng)1的第一實施例的橫截面。 系統(tǒng)1中的軸2是凸輪軸3。所示凸輪軸3的橫截面中示出該軸2的支承點4和 關(guān)聯(lián)的凸輪軸安裝座5。 軸2配備有沿軸2的縱軸延伸并用于供給機油的主供給管9。此外還在軸2上設(shè) 置從主供給管9分支并連通至支承點4的兩個連接管12，每個連接管12均形成機油出口 13。 在該情況下，兩個連接管12彼此對齊，從而可以通過 一 個制造操作
(productionoperation)例如通過鉆孔在凸輪軸3中形成兩個連接管12。 用于容納支承點4的凸輪軸安裝座5包括設(shè)置在凸輪軸3下方并與汽缸蓋8整體
形成的軸承座6及設(shè)置在凸輪軸3上方并與軸承座6對應(yīng)的軸承蓋7。軸承座6和軸承蓋
7的每個具有兩個孔16，在裝配過程中通過插入銷或螺栓到這些孔16中使軸承座6和軸承
蓋7彼此連接。 在軸承座6中設(shè)置機油供給管10，該機油供給管10連通至支承點4并具有用于在 支承點4的區(qū)域中供給潤滑油的機油入口 11。在機油入口 11的區(qū)域中，在軸安裝座5中和 軸承座6中設(shè)置凹部14，該凹部14是在軸的周向上對齊的槽15。 在附圖所示的瞬間，主供給管9和機油供給管10通過兩個連接管12中的一個連接在一起。 在此機油流過沿凸輪軸3的縱軸設(shè)置的主供給管9并經(jīng)兩個連接管12中的一個 流到在支承點4的區(qū)域中的位于連接管12的端部的機油出口 13 (清楚地由箭頭示出)。在 連接管12的端部，機油流經(jīng)機油出口 13進入支承點4并在機油入口 11的區(qū)域中進入凹部 14并最終進入供給管IO，且通過該供給管可以向單元供給機油(清楚地由箭頭示出)。 在軸2中設(shè)置兩個連接管12意味著供給管10在軸每旋轉(zhuǎn)一周時兩次連接到主供 給管9。
權(quán)利要求一種包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)(1)，所述系統(tǒng)(1)包括與內(nèi)燃發(fā)動機關(guān)聯(lián)并具有至少兩個支承點(4)的軸(2)，及用于容納支承軸(2)的至少兩個支承點(4)的至少兩個兩部分式軸安裝座(5)，所述軸(2)具有用于供給機油并沿軸(2)的縱軸對齊的主供給管(9)，用于容納支承點(4)的兩部分式軸安裝座(5)的每個具有設(shè)置在軸(2)下方的軸承座(6)和設(shè)置在軸(2)上方并與軸承座(6)對應(yīng)的軸承蓋(7)，軸承座(6)和軸承蓋(7)在系統(tǒng)(1)的裝配狀態(tài)中連接在一起，其特征在于至少一個軸安裝座(5)具有連通至軸安裝座(5)中容納的支承點(4)以便形成機油入口(11)的機油供給管(10)，至少一個連接管(12)設(shè)置在軸(2)中，所述連接管(12)從主供給管(9)分支并連通至支承點(4)且形成機油出口(13)，從而在內(nèi)燃發(fā)動機操作中當(dāng)軸(2)旋轉(zhuǎn)時主供給管(9)和機油供給管(10)至少間歇地經(jīng)連接管(12)連接在一起。
2. 如權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，第一凹部(14)在機油入口 (11)的區(qū)域中設(shè)置在至少一個軸安裝座(5)中。
3. 如權(quán)利要求2所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，所述第一凹部(14)是在軸(2)的周向上對齊的槽。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，所述第一凹部(14)在至少一個軸安裝座(5)的軸承座(6)和/或軸承蓋(7)的區(qū)域中延伸。
5. 如權(quán)利要求4所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，第二凹部在機油出口 (13)的區(qū)域中設(shè)置在軸(2)中。
6. 如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，所述第二凹部是在軸(2)的周向上對齊的槽。
7. 如權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，所述機油供給管(10)設(shè)置在至少一個軸安裝座(5)的軸承座(6)中。
8. 如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，所述系統(tǒng)(1)用于包括汽缸蓋(8)的內(nèi)燃發(fā)動機時，至少兩個軸安裝座(5)的軸承座(6)是與汽缸蓋(8)整體形成的。
9. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，所述軸(2)是凸輪軸(3)。
10. 如權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)(l)，其特征在于，所述軸(2)是曲軸或平衡軸。
專利摘要本實用新型涉及包括軸和軸安裝座的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括與內(nèi)燃發(fā)動機關(guān)聯(lián)并具有至少兩個支承點的軸，及用于容納支承軸的至少兩個支承點的至少兩個兩部分式軸安裝座，該軸具有用于供給機油并沿軸的縱軸對齊的主供給管，兩部分式軸安裝座的每個具有在系統(tǒng)的裝配狀態(tài)中連接在一起的設(shè)置在軸下方的軸承座和設(shè)置在軸上方并與軸承座對應(yīng)的軸承蓋，其中至少一個軸安裝座具有連通至該軸安裝座中容納的支承點以形成機油入口的機油供給管，至少一個連接管設(shè)置在軸中并從主供給管分支并連通至該支承點且形成機油出口，從而在內(nèi)燃發(fā)動機操作中當(dāng)軸旋轉(zhuǎn)時主供給管和機油供給管至少間歇地經(jīng)連接管連接在一起。該系統(tǒng)能確保對連接到該軸的單元進行不連續(xù)的機油供給。
文檔編號F01M1/12GK201502416SQ20092015297
公開日2010年6月9日 申請日期2009年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年5月28日
發(fā)明者格溫特爾·巴爾奇, 理查德·弗里徹, 英葛·楞次 申請人:福特環(huán)球技術(shù)公司