CN101468435A - 凸轮轴成形方法 - Google Patents

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Abstract

通过组装具有预定外径的预备轴与包括轴孔的凸轮凸角而成形出凸轮轴的方法，凸轮凸角轴孔具有比预备轴外径更大的直径。该方法包括：形成一侧伸出部分的步骤，其中在预备轴的沿轴向预定的位置上预先形成用于固定凸轮凸角的一侧表面的一侧伸出部分；插入步骤，其中从预备轴的上面尚未形成一侧伸出部分的侧部将预备轴插入凸轮凸角的凸轮凸角轴孔内；暂时固定步骤，其中通过将被插入的凸轮凸角的一侧表面压靠在一侧伸出部分上而将凸轮凸角和预备轴暂时固定在一起，以使凸轮凸角和预备轴沿周向被定位；和形成另一侧伸出部分的步骤，其中在预备轴的与已被暂时固定的凸轮凸角的另一侧表面邻近的外周部分上形成固定凸轮凸角的另一侧表面的另一侧伸出部分。

Description

凸轮轴成形方法
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴成形方法，所述凸轮轴例如被用于汽车的发动机中。
背景技术
已公知一种常规的凸轮轴成形方法，在所述方法中，在将预备轴(preliminary shaft)插入凸轮凸角(cam lobe)的凸轮凸角轴孔内之后，在被定位于与凸轮凸角的侧表面邻近的位置处的预备轴的外周上形成侧部伸出部分，所述预备轴具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更小的直径，所述侧部伸出部分具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径，从而将凸轮凸角和预备轴彼此组装在一起(FR-2630790-A)。
另一种凸轮轴成形方法也是已公知的，在所述方法中，预先在这样的区域上形成轴孔伸出部分，所述区域将会与预备轴的外周的凸轮凸角轴孔的内表面(与凸轮凸角轴孔的轴向长度相对应的区域)相对，所述轴孔伸出部分具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径，且所述轴孔伸出部分以压制插入的方式被插入所述凸轮凸角轴孔内，从而将凸轮凸角和预备轴彼此组装在一起(参见JP9-96202A)。
又一种凸轮轴成形方法也是已公知的，在所述方法中，对凸轮凸角进行加热以便借助于热膨胀而增加凸轮凸角轴孔的直径，具有比凸轮凸角轴孔的已经增加的直径更小的直径的预备轴被插入所述凸轮凸角轴孔内，所述凸轮凸角轴孔的直径已经增加了，且随后对凸轮凸角进行冷却以便减小凸轮凸角轴孔的直径，从而将凸轮凸角和预备轴彼此组装在一起(JP4-334706A)。
发明内容
在FR-2630790-A中所述的凸轮轴成形方法中，当凸轮凸角和预备轴彼此组装在一起时，有必要沿周向对所述凸轮凸角和所述预备轴进行定位以便在二者之间形成预定角度。可以考虑到这种情况，即所述凸轮凸角和所述预备轴通过利用这样的图案彼此装配在一起，所述图案是既在所述凸轮凸角也在所述预备轴(参见FR-2630790-A的图5)上预先形成的图案。然而，在该实例中，为了提高定位精度，当所述凸轮凸角和所述预备轴彼此装配在一起时产生的压制插入(press-insertion)载荷变得更高，且因此需要更大的压制插入设备。另一种可选方式是，可以考虑到这种情况，即通过使用定位构件来实施所述周向定位。然而，在该实例中，当通过压制构件(而利用压制)在所述预备轴的外周上形成所述侧部伸出部分时，难以形成具有足够大的紧固力的侧部伸出部分，这是因为所述定位构件的存在干扰了该形成(压制)工艺。
在JP9-96202A中所述的凸轮轴成形方法中，有必要以压制插入的方式在与所述凸轮凸角轴孔的周向长度相对应的细长区域范围内将在所述预备轴的外周上预先形成的轴孔伸出部分插入所述凸轮凸角轴孔内。即，压制插入载荷变得更高，且因此需要更大的压制插入设备。此外，由于所述轴孔伸出部分被设计而处在使得能够以压制插入方式被插入所述凸轮凸角轴孔内的高度下，因此在所述预备轴与所述凸轮凸角之间的沿轴向方向的紧固力可能并不足够大。
在JP4-334706A中所述的凸轮轴成形方法中，由于热膨胀带来的凸轮凸角轴孔的直径增量较小(例如，当将凸轮凸角轴孔的内径为25mm的凸轮凸角加热至200℃时，直径增加约0.03mm)，因此使得必须在预定的高精度下对凸轮凸角轴孔和预备轴的外径进行磨削，这使得加工步骤更为复杂。
本发明就是在上述情况下做出的。本发明的目的是提供一种凸轮轴成形方法，在所述方法中，当在预备轴的外周上形成侧部伸出部分时，可沿周向对凸轮凸角和所述预备轴进行定位而使二者之间具有预定角度，尽管如此，形成所述侧部伸出部分的工艺绝不因此受限。
本发明提供了一种通过将预备轴与凸轮凸角组装在一起而成形出凸轮轴的方法，所述预备轴具有预定外径，所述凸轮凸角包括凸轮凸角轴孔，所述凸轮凸角轴孔具有比所述预备轴的外径更大的直径，所述方法包括：形成一侧伸出部分的步骤，在所述步骤中，在所述预备轴的沿轴向预定的位置上预先形成用于固定所述凸轮凸角的一侧表面的一侧伸出部分；插入步骤，在所述步骤中从所述预备轴的上面尚未形成所述一侧伸出部分的侧部将所述预备轴插入所述凸轮凸角的所述凸轮凸角轴孔内；暂时固定步骤，在所述步骤中，通过将所述被插入的凸轮凸角的所述一侧表面压靠在所述一侧伸出部分上而将所述凸轮凸角和所述预备轴彼此暂时固定在一起，从而使得所述凸轮凸角和所述预备轴沿周向被定位；和形成另一侧伸出部分的步骤，在所述步骤中，在所述预备轴的与已被暂时固定的所述凸轮凸角的另一侧表面邻近的外周部分上形成用于固定所述凸轮凸角的所述另一侧表面的另一侧伸出部分。
根据本发明，由于在插入所述预备轴之前就形成了所述一侧伸出部分，因此可在自由度更高的情况下形成所述一侧伸出部分。进一步地，由于其中已经插入了所述预备轴的所述凸轮凸角的所述一侧表面被压靠在所述一侧伸出部分上从而将所述凸轮凸角和所述预备轴彼此暂时固定在一起，因此所述凸轮凸角和所述预备轴可沿周向被定位。在该状态下，随后形成所述另一侧伸出部分。因此，不需要提供其它器件就能沿周向对所述凸轮凸角和所述预备轴进行定位。因此，同样可在自由度更高的情况下形成所述另一侧伸出部分。结果是，可易于形成所述一侧伸出部分和所述另一侧伸出部分，所述一侧伸出部分和所述另一侧伸出部分能够在所述凸轮凸角与所述预备轴之间实现足够的紧固力。
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，优选通过第一压制构件形成所述一侧伸出部分而使其具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径，并且在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，通过第二压制构件形成所述另一侧伸出部分而使其具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径。
在本实例中，优选地，所述第一压制构件是被构造以便围绕与所述预备轴的轴向方向平行的轴线进行旋转的构件，
和/或
所述第二压制构件是被构造以便围绕与所述预备轴的轴向方向平行的轴线进行旋转的构件，并且
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件在进行旋转的同时对所述预备轴的沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述一侧伸出部分，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件在进行旋转的同时对所述预备轴的另一沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分。
在本实例中，更优选地，在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴被保持以便沿轴向进行旋转，且所述预备轴被构造以便与所述第一压制构件的旋转一起旋转，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴被保持以便沿轴向进行旋转，且所述预备轴被构造以便与所述第二压制构件的旋转一起旋转。
在该实例中，更进一步优选地，在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴相对于所述第一压制构件的旋转次数为多次，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴相对于所述第二压制构件的旋转次数为多次。
另一种可选方式是，优选地，在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴被保持以便沿轴向进行旋转，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴被保持以便沿轴向进行旋转。
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件在所述预备轴进行旋转的同时对所述预备轴的沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述一侧伸出部分，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件在所述预备轴进行旋转的同时对所述预备轴的另一沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分。
另一种可选方式是，优选地，在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件从相对于与所述预备轴的轴向方向垂直的方向呈斜向的方向对所述预备轴的沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述一侧伸出部分，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件从相对于与所述预备轴的轴向方向垂直的方向呈斜向的方向对所述预备轴的另一沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分，
在本实例中，易于增加所述侧部伸出部分的伸出量，由此可提高所述凸轮凸角与所述预备轴之间的紧固力。
另一种可选方式是，优选地，在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件从相对于与所述预备轴的轴向方向垂直的方向呈斜向的方向对所述预备轴的沿轴向预定的位置进行压制，且随后沿所述凸轮凸角的所述一个表面的方向进一步倾斜，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述一侧伸出部分，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件从相对于与所述预备轴的轴向方向垂直的方向呈斜向的方向对所述预备轴的另一沿轴向预定的位置进行压制，且随后沿所述凸轮凸角的所述另一表面的方向进一步倾斜，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分。
在本实例中，易于增加所述侧部伸出部分的伸出量，由此可提高所述凸轮凸角与所述预备轴之间的紧固力。
另一种可选方式是，优选地，所述第一压制构件是能够围绕与所述预备轴的轴向方向平行的轴线进行旋转且能够沿所述轴向方向进行移动的构件，
和/或
所述第二压制构件是能够围绕与所述预备轴的轴向方向平行的轴线进行旋转且能够沿所述轴向方向进行移动的构件，并且
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件在进行旋转的同时对所述预备轴的沿轴向预定的位置进行压制且随后沿所述凸轮凸角的所述一个表面的方向进一步移动，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述一侧伸出部分，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件在进行旋转的同时对所述预备轴的另一沿轴向预定的位置进行压制且随后沿所述凸轮凸角的所述另一表面的方向进一步移动，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分。
在本实例中，易于增加所述侧部伸出部分的伸出量，由此可提高所述凸轮凸角与所述预备轴之间的紧固力。
此外，在上述方法中，在进行所述插入步骤之前，实施的是形成轴孔伸出部分的步骤，在所述步骤中，仅在所述预备轴的与所述凸轮凸角轴孔的内表面相对的所述外周部分的部分区域处形成了所述部分地伸出的部分，所述部分地伸出的部分具有与所述凸轮凸角轴孔的直径相同的直径或具有比所述凸轮凸角轴孔的直径更大的直径。在本实例中，易于使所述凸轮凸角的轴中心与所述预备轴的轴中心对齐，由此使得可提高将要形成的所述凸轮轴的精度。
附图说明
图1是将要通过本发明的第一实施例形成的凸轮轴的前视图；
图2A是将要用于本发明的第一实施例中的预备轴的侧视图；
图2B是预备轴的前剖视图；
图3A是将要用于本发明的第一实施例中的凸轮凸角的侧视图；
图3B是凸轮凸角的前剖视图；
图4是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成一侧伸出部分；
图5是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的在就要将预备轴插入凸轮凸角的轴孔内之前的这样一种状态；
图6是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴被插入凸轮凸角的轴孔中，且该凸轮凸角的一侧表面被压到该一侧伸出部分上，从而将预备轴和凸轮凸角暂时彼此固定在一起；
图7是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成另一侧伸出部分；
图8是前剖视图，图中示出了这样一种状态，在所述状态下，该预备轴的外周被压制构件压制从而形成用于下一个(相邻的)凸轮凸角的一侧伸出部分；
图9是前剖视图，图中示出了这样一种状态，在所述状态下多个凸轮凸角被组装到预备轴上；
图10是在本发明的第一实施例中所使用的用于将凸轮凸角和预备轴组装在一起的组装设备的示意性侧视图；
图11是本发明的第一实施例中的组装设备的示意性侧视图，该组装设备处在就要在预备轴的外周上形成一侧伸出部分之前的这样一种状态下；
图12是本发明的第一实施例中的处在这样一种状态下的组装设备的示意性侧视图，在所述状态下，正在预备轴的外周上形成一侧伸出部分；
图13是本发明的第一实施例中的处在这样一种状态下的组装设备的示意性侧视图，在所述状态下，预备轴被插入凸轮凸角的轴孔中，且该凸轮凸角的一侧表面被压到该一侧伸出部分上，从而将该预备轴和该凸轮凸角暂时彼此固定在一起；
图14是本发明的第一实施例中的处在这样一种状态下的组装设备的示意性侧视图，在所述状态下，正在预备轴的外周上形成另一侧伸出部分；
图15是处在这样一种状态下的组装设备的示意性侧视图，在所述状态下，已经通过本发明的第一实施例将凸轮凸角组装到了预备轴上；
图16是前剖视图，图中示出了这样一种状态，在所述状态下，已经通过本发明的第二实施例将凸轮凸角组装到了预备轴上；
图17是前剖视图，图中示出了本发明的第二实施例中的这样一种状态，在所述状态下，该预备轴的外周被压制构件压制从而形成另一侧伸出部分和部分地伸出的部分；
图18是前剖视图，图中示出了本发明的第二实施例中的在就要将预备轴插入凸轮凸角的轴孔内之前的这样一种状态；
图19是前剖视图，图中示出了本发明的第二实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴被插入凸轮凸角的轴孔中，且该凸轮凸角的一侧表面被压到一侧伸出部分上，从而将预备轴和凸轮凸角暂时彼此固定在一起；
图20是前剖视图，图中示出了本发明的第三实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成一侧伸出部分；
图21是前剖视图，图中示出了本发明的第三实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成轴孔伸出部分；
图22是前剖视图，图中示出了本发明的第四实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成另一侧伸出部分；
图23是前剖视图，图中示出了本发明的第五实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成另一侧伸出部分；
图24是前剖视图，图中示出了本发明的第六实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成预先的另一侧伸出部分；和
图25是前剖视图，图中示出了本发明的第六实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周根据压制构件的轴向移动而受到压制构件的进一步压制从而形成另一侧伸出部分。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例进行更详细地描述。
图1至图15涉及第一实施例。图1是将要通过本发明的第一实施例形成的凸轮轴的前视图。图2A是将要用于本发明的第一实施例中的预备轴的侧视图。图2B是预备轴的前剖视图。图3A是将要用于本发明的第一实施例中的凸轮凸角的侧视图。图3B是凸轮凸角的前剖视图。图4是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成一侧伸出部分。图5是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的在就要将预备轴插入凸轮凸角的轴孔内之前的这样一种状态。图6是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴被插入凸轮凸角的轴孔中，且该凸轮凸角的一侧表面被压到该一侧伸出部分上，从而将预备轴和凸轮凸角暂时彼此固定在一起。图7是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成另一侧伸出部分。图8是前剖视图，图中示出了这样一种状态，在所述状态下，该预备轴的外周被压制构件压制从而形成用于下一个(相邻的)凸轮凸角的一侧伸出部分。图9是前剖视图，图中示出了这样一种状态，在所述状态下多个凸轮凸角被组装到预备轴上。图10是在本发明的第一实施例中所使用的用于将凸轮凸角和预备轴组装在一起的组装设备的示意性侧视图。图11是本发明的第一实施例中的组装设备的示意性侧视图，该组装设备处在就要在预备轴的外周上形成一侧伸出部分之前的这样一种状态下。图12是本发明的第一实施例中的处在这样一种状态下的组装设备的示意性侧视图，在所述状态下，正在预备轴的外周上形成一侧伸出部分。图13是本发明的第一实施例中的处在这样一种状态下的组装设备的示意性侧视图，在所述状态下，预备轴被插入凸轮凸角的轴孔中，且该凸轮凸角的一侧表面被压到该一侧伸出部分上，从而将该预备轴和该凸轮凸角暂时彼此固定在一起。图14是本发明的第一实施例中的处在这样一种状态下的组装设备的示意性侧视图，在所述状态下，正在预备轴的外周上形成另一侧伸出部分。图15是处在这样一种状态下的组装设备的示意性侧视图，在所述状态下，已经通过本发明的第一实施例将凸轮凸角组装到了预备轴上。
图16至图19涉及第二实施例。图16是前剖视图，图中示出了这样一种状态，在所述状态下，已经通过本发明的第二实施例将凸轮凸角组装到了预备轴上。图17是前剖视图，图中示出了本发明的第二实施例中的这样一种状态，在所述状态下，该预备轴的外周被压制构件压制从而形成另一侧伸出部分和部分地伸出的部分。图18是前剖视图，图中示出了本发明的第二实施例中的在就要将预备轴插入凸轮凸角的轴孔内之前的这样一种状态。图19是前剖视图，图中示出了本发明的第一实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴被插入凸轮凸角的轴孔中，且该凸轮凸角的一侧表面被压到一侧伸出部分上，从而将预备轴和凸轮凸角暂时彼此固定在一起。
图20和图21涉及第三实施例。图20是前剖视图，图中示出了本发明的第三实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成一侧伸出部分。图21是前剖视图，图中示出了本发明的第三实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成轴孔伸出部分。
图22是前剖视图，图中示出了本发明的第四实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成另一侧伸出部分。
图23是前剖视图，图中示出了本发明的第五实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成另一侧伸出部分。
图24和图25涉及第三实施例。图24是前剖视图，图中示出了本发明的第六实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周被压制构件压制从而形成预先的侧部伸出部分。图25是前剖视图，图中示出了本发明的第六实施例中的这样一种状态，在所述状态下，预备轴的外周根据压制构件的轴向移动而受到压制构件的进一步压制从而形成另一侧伸出部分。
首先，结合图1至图9对凸轮轴1进行描述。如图1所示，凸轮轴1包括沿轴向方向进行延伸的轴2以及被组装到轴2上的多个凸轮凸角20或多个轴颈3，在所述多个凸轮凸角或所述多个轴颈之间沿轴向方向存在预定间隔。
如图9所示，轴2在其外周部分11上设有用于凸轮凸角20的一侧表面25的一侧伸出部分13和用于凸轮凸角20的另一侧表面26的另一侧伸出部分14。如下文所述，一侧伸出部分13适于被联接至凸轮凸角20的一侧表面25、装配凹部27和凸轮凸角轴孔21的一个轴向端部，而另一侧伸出部分14则适于被联接至凸轮凸角20的另一侧表面26、装配凹部27和凸轮凸角20的凸轮凸角轴孔21的另一轴向端部。
尽管图中并未示出，但与凸轮凸角20的实例相似地，轴颈3也设有用于凸轮凸角20的一侧表面的一侧伸出部分和用于凸轮凸角20的另一侧表面的另一侧伸出部分。
如图2A和图2B所示，预备轴10是一种具有管状形状的轴构件，在所述预备轴上组装了多个凸轮凸角20(和/或轴颈3)，所述预备轴包括：具有比凸轮凸角20的凸轮凸角轴孔21的直径(和/或轴颈3的轴颈轴孔(未示出)的直径)更小的直径的外周部分11，下文将会对此做出描述；和沿预备轴10的轴线X1的方向进行延伸的通孔12。
如图3所示，凸轮凸角20具有呈非圆形形状的外周部分22，所述外周部分是由具有半圆形形状的底部部分23和从该底部部分23向外伸出的凸轮顶部部分24形成的。当从凸轮凸角20的轴线X2的方向进行观察时，凸轮凸角20具有位于其一侧上的一侧表面25和位于其另一侧上的另一侧表面26。此外，凸轮凸角轴孔21被形成以便沿凸轮凸角20的轴线X2的方向穿过该凸轮凸角20，所述凸轮凸角轴孔适于被联接至预备轴10的外周部分11。在凸轮凸角20的一侧表面25上的凸轮凸角轴孔21处，且在凸轮凸角20的另一侧表面26上的凸轮凸角轴孔21处，都沿周向形成了多个装配凹部27，在所述多个装配凹部之间存在预定间隔，从而通过进入该多个装配凹部27内部的一侧伸出部分的多个部段以及另一侧伸出部分的多个部段防止凸轮凸角20相对于预备轴10进行旋转，下文会对所述一侧伸出部分的多个部段且同样会对所述另一侧伸出部分的多个部段进行描述。
尽管图中并未示出，但与凸轮凸角20的实例相似地，当从轴颈3的轴线的方向进行观察时，轴颈3具有位于其一侧上的一侧表面和位于其另一侧上的另一侧表面。此外，轴颈轴孔被形成以便沿轴颈3的轴线的方向穿过该轴颈3，所述轴颈轴孔适于被联接至预备轴10的外周部分11。在轴颈3的一侧表面上的轴颈轴孔处，且在轴颈3的另一侧表面上的轴颈轴孔处，都沿周向形成了多个装配凹部，在所述多个装配凹部之间存在预定间隔，从而通过进入该多个装配凹部内部的一侧伸出部分的多个部段以及另一侧伸出部分的多个部段防止轴颈3相对于预备轴10进行旋转，下文会对所述一侧伸出部分的多个部段且同样会对所述另一侧伸出部分的多个部段进行描述。
接下来，参见图4、图7和图10，图中示出了用于将一个或多个凸轮凸角20和/或一个或多个轴颈3组装到预备轴10的外周部分11上的组装设备30。
如图10所示，预备轴10被支承在组装设备30的中心轴固定台上，从而使得预备轴10可围绕轴线X1进行旋转，图中并未示出所述中心轴固定台。在与预备轴10的轴线X1隔开一定距离的位置处，设置了用于一侧表面25的一对上部和下部压制构件31(第一压制构件)，从而使得压制构件31可围绕相应的轴线X3进行旋转，所述轴线X3与轴线X1是平行的。压制构件31被构造以便在预备轴10的外周部分11上形成用于一侧表面25的一侧伸出部分13和一侧凹部15。相似地，还设置了用于另一侧表面26的一对上部和下部压制构件33(第二压制构件)，从而使得压制构件33可围绕相应的轴线X4进行旋转，所述轴线X4与轴线X1是平行的。压制构件33被构造以便在预备轴10的外周部分11上形成用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14和另一侧凹部16。
如图4所示，用于一侧表面25的压制构件31中的每个压制构件都具有沿其外周方向突出的突部31a。突部31a具有更大的渐细部分31d，所述更大的渐细部分使(外周部分11)的材料移动并引导所述材料从而形成用于一侧表面25的一侧伸出部分13，且所述突部31a具有轴线垂直部分31e，所述轴线垂直部分与该更大的渐细部分31d连续相接且垂直于轴线X3。
相似地，如图7所示，用于另一侧表面26的压制构件33中的每个压制构件都具有沿其外周方向突出的突部33a。突部33a具有更大的渐细部分33d，所述更大的渐细部分使(外周部分11)的材料移动并引导所述材料从而形成用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14，且所述突部33a具有轴线垂直部分33e，所述轴线垂直部分与该更大的渐细部分33d连续相接且垂直于轴线X4。
此外，如图10所示，在位于(被可旋转地支承于)组装设备30的中心位置处的预备轴10的上方和下方的位置处，设置了一对定位构件34，所述定位构件可向上和向下移动。定位构件34被构造以便在凸轮凸角20的一侧表面25被压靠在预备轴10的用于该一侧表面25的一侧伸出部分13上时沿周向将凸轮凸角20定位在相对于预备轴10的预定角度下。
接下来，结合图4至图15对用于将凸轮凸角20和轴颈3组装到预备轴10上的方法的细节进行描述。
首先，如图10所示，预备轴10被支承在中心轴固定台上，从而使得预备轴10可围绕其轴线X1进行旋转，图中虽然并未示出所述中心轴固定台，但该中心轴固定台是位于组装设备30的中心位置处的。随后，如图10所示，用于一侧表面25的上部和下部压制构件31中的每个压制构件沿箭头所示的方向围绕其轴线X3进行旋转。
其后，如图11所示，用于一侧表面25的压制构件31在进行旋转的同时向着位于预备轴10上方和下方的位置进一步移动。
随后，如图4和图12所示，第一上部和下部压制构件31向着预备轴10进一步移动，且正在进行旋转的压制构件31的突部31a对预备轴10的外周部分11进行压制(该预备轴10受到由于压制构件31的旋转而产生的摩擦力且因此也进行旋转)。因此，压制构件31中的每个压制构件的该更大的渐细部分31d和该轴线垂直部分31e使处在预备轴10的外周部分11的表面处的材料(材料的一部分)进行移动且受到所述更大的渐细部分和轴线垂直部分的引导，以便沿径向向外的方向挤压出所述材料，由此使得形成了用于一侧表面25的侧部伸出部分13。当材料在突部31a的作用下被挤压出来时，在预备轴10的外周部分11中也形成了一侧凹部15(参见图4)。在此之后，上部和下部压制构件31被缩回至原始位置，且其旋转也被停止。
在上面的方式中，当材料在突部31a的作用下被挤压出来时，尽管仅有压制构件31被驱动而进行旋转，但预备轴10也可被正向驱动而以相同速度且沿相同方向进行旋转。另一种可选方式是，预备轴10可以不同速度进行正向旋转。相反，压制构件31可不进行正向旋转，而是可使预备轴10进行正向旋转。重要的是使得形成的一侧伸出部分13具有沿周向并不规则(所谓规则即为沿周向均匀)的这种形状。只要满足了这一条件，就可采取多种不同方式。从该条件的角度来看，预备轴10相对于压制构件31的相对旋转次数可以是一次，但该相对旋转次数优选为多次(压制构件31优选在多次旋转过程中逐渐压制该预备轴10)。
其后，如图5和图13所示，通过组装设备30的定位构件34围绕凸轮凸角20的轴中心X2将凸轮凸角20定位在预定角度下。随后，从预备轴10的上面尚未形成一侧伸出部分13的非伸出部分19的侧部将上面已经形成了用于一个表面25的一个伸出部分13的预备轴10插入凸轮凸角轴孔21内。
其后，如图6所示，被插入的凸轮凸角20的一侧表面25被压靠在一侧伸出部分13上。即，使用于一侧表面25的一侧伸出部分13产生塑性变形从而使该一侧伸出部分13被联接至凸轮凸角20的一侧表面25、被联接至处在凸轮凸角20的一侧表面25的侧部上的凸轮凸角装配凹部27、且被联接至凸轮凸角20的凸轮凸角轴孔21的一端。此时，在固定预备轴10的同时使凸轮凸角20进行移动，或在固定凸轮凸角20的同时使预备轴10移动。因此，凸轮凸角20被暂时固定到预备轴10上，从而使得凸轮凸角20和预备轴10沿周向被定位。当一侧表面25被压靠在一侧伸出部分13上时，预备轴10的旋转被停止且此外凸轮凸角210的旋转也被停止。
在此之后，如图7和图14所示，第二上部和下部压制构件33向着预备轴10移动，且用于另一侧表面26的压制构件33的突部33a在进行旋转的同时对预备轴10的外周部分11进行压制(该预备轴10受到由于压制构件33的旋转而产生的摩擦力且因此也进行旋转)。因此，压制构件33中的每个压制构件的该更大的渐细部分33d和该轴线垂直部分33e使处在预备轴10的外周部分11的表面处的材料(材料的一部分)进行移动且受到所述更大的渐细部分和轴线垂直部分的引导，以便沿径向向外的方向挤压出所述材料，由此使得形成了用于另一侧表面26的侧部伸出部分14。与形成所述另一侧伸出部分14同时地，该另一侧伸出部分14被联接至凸轮凸角20的另一侧表面26、被联接至处在凸轮凸角20的另一侧表面26的侧部上的凸轮凸角装配凹部27、且被联接至凸轮凸角20的凸轮凸角轴孔21的另一端。当材料在突部33a的作用下被挤压出来时，在预备轴10的外周部分11中也形成了另一侧凹部16(参见图7)。在此之后，上部和下部压制构件33被缩回至原始位置，且其旋转也被停止。
在上面的方式中，当材料在突部33a的作用下被挤压出来时，尽管仅有压制构件33被驱动而进行旋转，但预备轴10也可被正向驱动而以相同速度且沿相同方向进行旋转。另一种可选方式是，预备轴10可以不同速度进行正向旋转。相反，压制构件33可不进行正向旋转，而是可使预备轴10进行正向旋转。重要的是，在将预备轴10和凸轮凸角20保持在该暂时固定状态(沿周向被定位的状态)下时，该另一侧伸出部分14使凸轮凸角20与预备轴10之间的紧固力得到了充分地提高，且重要的是使得形成的另一侧伸出部分14具有沿周向并不规则(所谓规则即为沿周向均匀)的这种形状。只要满足了这些条件，就可采取多种不同方式。
为了保持预备轴10与凸轮凸角20的该暂时固定状态，当材料起初在突部33a的作用下被挤压出来时，可优选使压制构件33和预备轴10都不进行旋转。在该实例中，在材料已经在处于第一位置处的突部33a的作用下被部分挤压出来时，压制构件33与预备轴10开始进行相对旋转，且在预备轴10的所有周部的范围内将材料挤压出来。
预备轴10相对于压制构件33的相对旋转次数可以是一次，但该相对旋转次数优选为多次(压制构件33优选在多次旋转过程中逐渐压制该预备轴10)。
在上述方式中，完成了用于将一个凸轮凸角20组装到预备轴10上的操作。通过重复前述用于将凸轮凸角20(或轴颈3)组装到预备轴10上的操作，使得形成了凸轮轴1。
如上面所述，根据本发明，由于在插入预备轴10之前就形成了一侧伸出部分13，因此可在自由度更高的情况下形成该一侧伸出部分13。进一步地，由于其中已经插入了预备轴10的凸轮凸角20的一侧表面25被压靠在一侧伸出部分13上从而使得凸轮凸角20和预备轴10彼此暂时固定在一起，因此凸轮凸角20和预备轴10可沿周向被定位。在该状态下，随后形成另一侧伸出部分14。因此，不需要提供其它器件就能沿周向对凸轮凸角20和预备轴10进行定位。因此，同样可在自由度更高的情况下形成该另一侧伸出部分14。结果是，可易于形成该一侧伸出部分13和另一侧伸出部分14，所述一侧伸出部分和所述另一侧伸出部分能够在该凸轮凸角20与该预备轴10之间实现足够的紧固力。
接下来，结合图16至图19对本发明的第二实施例进行描述。
如图16所示，本实施例中形成的凸轮轴的轴2在其外周部分11处设有用于凸轮凸角20的一侧表面25的一侧伸出部分13和用于凸轮凸角20的另一侧表面26的另一侧伸出部分14。如下文所述，一侧伸出部分13适于被联接至凸轮凸角20的一侧表面25、装配凹部27和凸轮凸角轴孔21的一个轴向端部，而另一侧伸出部分14则适于被联接至凸轮凸角20的另一侧表面26、装配凹部27和凸轮凸角轴孔21的另一轴向端部。此外，轴2具有周向的一侧凹部15且还具有周向的另一侧凹部16，所述周向的一侧凹部位于凸轮凸角轴孔21外部的与用于一个表面25的一侧伸出部分13相邻的位置处，所述周向的另一侧凹部位于凸轮凸角轴孔21外部的与用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14相邻的位置处。
进一步地，本实施例中的轴2具有以压制插入方式被插入凸轮凸角轴孔21内的部分地伸出的部分17且具有与该部分地伸出的部分17相邻的轴孔凹部18。
尽管图中并未示出，但与凸轮凸角20的实例相似地，轴颈3也设有用于其一侧的一侧伸出部分、一侧凹部、用于其另一侧表面的另一侧伸出部分、另一侧凹部、部分地伸出的部分以及轴孔凹部。
接下来，将对本实施例中的预备轴10的外周部分11的形状进行详细描述。
如图17所示，压制构件31具有位于其外周上的直径更大的突部31a、直径更小的突部31b、和用于避免在预备轴10的外周11上形成用于一侧表面25的一侧伸出部分13的凹陷部31c，所述直径更小的突部具有比所述直径更大的突部31a的直径更小的直径。
该直径更大的突部31a具有更大的渐细部分31d，所述更大的渐细部分使(外周部分11)的材料移动并引导所述材料从而形成用于一个表面25的一侧伸出部分13，且所述突部31a具有轴线垂直部分31e，所述轴线垂直部分与该更大的渐细部分31d连续相接且垂直于轴线3。另一方面，该直径更小的突部31b具有更小的渐细部分31f，所述更小的渐细部分使(外周部分11)的材料移动并引导所述材料从而形成该部分地伸出的部分17。
通过借助于上述压制构件31对预备轴10的外周部分11进行压制，使得在预备轴10的外周部分11上形成了用于一侧表面25的一侧伸出部分13、一侧凹部15、部分地伸出的部分17以及轴孔凹部18。所形成的部分地伸出的部分17具有与凸轮凸角轴孔21的内径相同的直径或具有比凸轮凸角轴孔21的内径更大的直径。
在此之后，如图18和图19所示，围绕凸轮凸角20的轴中心X2将凸轮凸角20定位在预定角度下。随后，从预备轴10的上面尚未形成一侧伸出部分13和部分地伸出的部分17的非伸出部分19将上面已经形成了用于一侧表面25的一侧伸出部分13以及部分地伸出的部分17的预备轴10插入凸轮凸角轴孔21内。此时，由于该部分地伸出的部分17具有与凸轮凸角轴孔21的内径相同的直径或具有比凸轮凸角轴孔21的内径更大的直径，因此凸轮凸角20在该部分地伸出的部分17的作用下被置于中心。因此，当凸轮凸角20的轴中心X2和预备轴10的轴中心X1彼此对齐时，凸轮凸角20的一侧表面25被压靠在用于一侧表面25的一侧伸出部分13上。由于并不是在与凸轮凸角轴孔12的内表面相对的外周部分11的所有周向区域上都设置了该部分地伸出的部分17，且由于该部分地伸出的部分17的直径小于一侧伸出部分13的直径，因此使得不会出现例如过高的压制插入载荷等的问题。
由于接下来的用于形成另一侧伸出部分14和类似结构的步骤与第一实施例中的那些步骤是相同的，因此此处省去了对这些步骤的描述。
如上面所述，在进行插入步骤之前，仅在预备轴10的与凸轮凸角轴孔21的内表面相对的外周部分11的部分区域处形成了该部分地伸出的部分17，所述部分地伸出的部分具有与凸轮凸角轴孔21的内径相同的直径或具有比凸轮凸角轴孔21的内径更大的直径。在本实例中，易于使凸轮凸角20的轴中心X2与预备轴10的轴中心X1彼此对齐，由此使得可提高将要形成的凸轮轴的精度。
在第二实施例中，用于一侧表面25的压制构件31具有直径更大的突部31a和直径更小的突部31b，从而使得同时形成了用于一侧表面25的一侧伸出部分和该部分地伸出的部分17。然而，本发明并不限于此。
在本发明的第三实施例中，如图20所示，用于一侧表面25的压制构件131仅具有直径更大的突部131a。在已经形成了用于一侧表面25的一侧伸出部分113之后，如图21所示，使用于一侧表面25的压制构件131与预备轴10的外周部分11分开，且使压制构件131移动至预备轴10的外周部分11的另一预定轴向位置处，该位置将会处在凸轮凸角轴孔21内部。随后，通过在该位置处压制预备轴10的外周部分11，而形成部分地伸出的部分117。
此外，在第一实施例中，用于一侧表面25的压制构件31和用于另一侧表面26的压制构件33沿与预备轴10的轴线X1垂直的方向进行移动，且因此使得通过压制而形成了用于一侧表面25的一侧伸出部分13和用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14。
另一方面，在第四实施例中，如图22所示，用于另一侧表面26的压制构件从相对于与该预备轴10的轴线X1垂直的方向呈斜向的对角线方向对该预备轴10的外周部分11的预定位置进行压制，从而形成用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14。在本实例中，易于增加用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14的伸出量。与用于另一侧表面26的压制构件33的实例相似地，本实施例也可应用于该用于一侧表面25的压制构件31。
此外，在第五实施例中，如图23所示，用于另一侧表面26的压制构件从相对于与该预备轴10的轴线X1垂直的方向呈斜向的对角线方向对该预备轴10的外周11的预定位置进行压制，且随后压制构件33围绕压制构件33的端部50沿凸轮凸角20的另一侧表面26的方向进一步倾斜，从而形成用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14。在本实例中，同样易于增加用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14的伸出量。与用于另一侧表面26的压制构件33的实例相似地，本实施例也可应用于该用于一侧表面25的压制构件31。
在第六实施例中，如图24所示，用于另一侧表面26的压制构件33首先从与该预备轴10的轴线X1垂直的方向对该预备轴10的外周部分11的预定位置进行压制，从而形成预先的另一侧伸出部分14b。在此之后，如图25所示，压制构件33沿凸轮凸角20的另一侧表面26的方向进行移动，从而形成用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14。在本实例中，同样易于增加用于另一侧表面26的另一侧伸出部分14的伸出量。与用于另一侧表面26的压制构件33的实例相似地，本实施例也可应用于该用于一侧表面25的压制构件31。
此外，尽管预备轴10为了实现减轻重量的目的而优选具有通孔12，但该预备轴10也可以是实心的而没有该通孔12。在第四至第六实施例中，可形成该部分地伸出的部分17或者也可并不形成该部分地伸出的部分。

Claims (10)

1、一种通过将预备轴(10)与凸轮凸角(20)组装在一起而成形出凸轮轴的方法，所述预备轴具有预定外径，所述凸轮凸角包括凸轮凸角轴孔(21)，所述凸轮凸角轴孔具有比所述预备轴(10)的外径更大的直径，所述方法包括：
形成一侧伸出部分的步骤，在所述步骤中，在所述预备轴(10)的沿轴向预定的位置上预先形成用于固定所述凸轮凸角(20)的一侧表面(25)的一侧伸出部分(13、113)；
插入步骤，在所述步骤中，从所述预备轴(10)的上面尚未形成所述一侧伸出部分(13、113)的侧部将所述预备轴(10)插入所述凸轮凸角(20)的所述凸轮凸角轴孔(21)内；
暂时固定步骤，在所述步骤中，通过将所述被插入的凸轮凸角(20)的所述一侧表面(25)压靠在所述一侧伸出部分(13、113)上而将所述凸轮凸角(20)和所述预备轴(10)彼此暂时固定在一起，从而使得所述凸轮凸角(20)和所述预备轴(10)沿周向被定位；以及
形成另一侧伸出部分的步骤，在所述步骤中，在所述预备轴(10)的与已被暂时固定的所述凸轮凸角(20)的另一侧表面(26)邻近的外周部分(11)上形成用于固定所述凸轮凸角(20)的所述另一侧表面(26)的另一侧伸出部分(14)。
2、根据权利要求1所述的凸轮轴成形方法，其中
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，通过第一压制构件(31、131)形成所述一侧伸出部分(13、113)而使其具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径，并且
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，通过第二压制构件(33)形成所述另一侧伸出部分(14)而使其具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径。
3、根据权利要求2所述的凸轮轴成形方法，其中
所述第一压制构件(31、131)是被构造以便围绕与所述预备轴(10)的轴向方向平行的轴线进行旋转的构件，
和/或
所述第二压制构件(33)是被构造以便围绕与所述预备轴(10)的轴向方向平行的轴线进行旋转的构件，并且
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件(31、131)在进行旋转的同时对所述预备轴(10)的沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述一侧伸出部分(13、113)，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件(33)在进行旋转的同时对所述预备轴(10)的另一沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分(14)。
4、根据权利要求3所述的凸轮轴成形方法，其中
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴(10)被保持以便沿轴向进行旋转，且所述预备轴被构造以便与所述第一压制构件(31、131)的旋转一起旋转，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴(10)被保持以便沿轴向进行旋转，且所述预备轴被构造以便与所述第二压制构件(33)的旋转一起旋转。
5、根据权利要求4所述的凸轮轴成形方法，其中
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴(10)相对于所述第一压制构件(31、131)的旋转次数为多次，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴(10)相对于所述第二压制构件(33)的旋转次数为多次。
6、根据权利要求2所述的凸轮轴成形方法，其中
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴(10)被保持以便沿轴向进行旋转，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述预备轴(10)被保持以便沿轴向进行旋转，
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件(31、131)在所述预备轴(10)进行旋转的同时对所述预备轴(10)的沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述一侧伸出部分(13、113)，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件(33)在所述预备轴(10)进行旋转的同时对所述预备轴(10)的另一沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分(14)。
7、根据权利要求2所述的凸轮轴成形方法，其中
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件(31、131)从相对于与所述预备轴(10)的轴向方向(X1)垂直的方向呈斜向的方向对所述预备轴(10)的沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述一侧伸出部分(13、113)，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件(33)从相对于与所述预备轴(10)的轴向方向(X1)垂直的方向呈斜向的方向对所述预备轴(10)的另一沿轴向预定的位置进行压制，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分(14)。
8、根据权利要求2所述的凸轮轴成形方法，其中
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件(31、131)从相对于与所述预备轴(10)的轴向方向(X1)垂直的方向呈斜向的方向对所述预备轴(10)的沿轴向预定的位置进行压制，且随后沿所述凸轮凸角(20)的所述一个表面(25)的方向进一步倾斜，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述一侧伸出部分(13、113)，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件(33)从相对于与所述预备轴(10)的轴向方向(X1)垂直的方向呈斜向的方向对所述预备轴(10)的另一沿轴向预定的位置进行压制，且随后沿所述凸轮凸角(20)的所述另一表面(26)的方向进一步倾斜，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分(14)。
9、根据权利要求2所述的凸轮轴成形方法，其中
所述第一压制构件(31、131)是能够围绕与所述预备轴(10)的轴向方向平行的轴线进行旋转且能够沿所述轴向方向进行移动的构件，
和/或
所述第二压制构件(3)是能够围绕与所述预备轴(10)的轴向方向平行的轴线进行旋转且能够沿所述轴向方向进行移动的构件，并且
在形成所述一侧伸出部分的步骤中，所述第一压制构件(31、131)在进行旋转的同时对所述预备轴(10)的沿轴向预定的位置进行压制且随后沿所述凸轮凸角(20)的所述一个表面(25)的方向进一步移动，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述一侧伸出部分(13、113)，
和/或
在形成所述另一侧伸出部分的步骤中，所述第二压制构件(33)在进行旋转的同时对所述预备轴(10)的另一沿轴向预定的位置进行压制且随后沿所述凸轮凸角(20)的所述另一表面(26)的方向进一步移动，从而形成具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径的所述另一侧伸出部分(14)。
10、根据权利要求1至9中任一项所述的凸轮轴成形方法，其中
在进行所述插入步骤之前，实施的是形成轴孔伸出部分的步骤，在所述步骤中，仅在所述预备轴(10)的与所述凸轮凸角轴孔(21)的内表面相对的所述外周部分(11)的部分区域处形成了部分地伸出的部分(17、117)，所述部分地伸出的部分具有与所述凸轮凸角轴孔(21)的直径相同的直径或具有比所述凸轮凸角轴孔(21)的直径更大的直径。
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