CN104493787A - 一种发动机正时链条系统装配工装及装配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发动机正时链条系统装配工装及装配方法，所述装配工装包括曲轴正时工装、凸轮轴正时工装和张紧器工装。利用本发明所述装配工装，能够有效提高装配定位精度。

Description

一种发动机正时链条系统装配工装及装配方法

技术领域

本发明涉及发动机制造技术领域，具体涉及一种发动机正时链条系统装配工装及装配方法。

背景技术

发动机配气相位是以活塞上止点或下止点为基准，用曲轴转角来度量进、排气门开启和关闭的时刻。在生产制造过程中，由于零部件制造偏差、发动机装配偏差、传感器信号感应偏差的存在，将不同程度地改变原规定的配气相位，如气门开启及关闭时间延迟或提前，进排气相位错乱等。相位偏差将导致发动机的动力性下降、经济性变差及排放恶化，相位偏差较大时，发动机根本不能起动，严重时会造成活塞顶碰气门，气门杆弯曲断裂，活塞碰撞损坏，发动机报废。

曲轴与凸轮轴的相对位置关系，决定了发动机的配气相位，两者之间通过正时链条连接并传动，从而实现发动机的正常运转。在传统发动机设计中，曲轴与链轮采用半圆键定位，凸轮轴与链轮采用销定位。在现行的正时装配过程中，首先，盘动曲轴及凸轮轴至正时临界位置。然后，装配曲轴链轮，与曲轴通过半圆键定位。接着，装配凸轮轴链轮，与凸轮轴通过销定位，并锁紧凸轮轴链轮螺栓。然后，挂正时链条，要求链条正时标记与曲轴链轮、凸轮轴链轮的正时标记一一对应。再接着，装配动、静导轨和张紧器。最后，拔掉张紧器插销，正时链条被绷紧，完成发动机正时装配。

基于上述产品设计及装配工艺，发动机的正时偏差较大，达到8°CA（曲轴转角）以上。原因包括：如凸轮轴与链轮依靠销定位，由于销孔加工后存在位置度偏差，造成凸轮轴与链轮的相位偏差加大。又如正时系统装配过程中，正时链条的伸长量未规避，也造成曲轴链轮与凸轮轴链轮的相位偏差加大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发动机正时链条系统装配工装及装配方法，其操作简单，能有效提高装配定位精度。

本发明所述的发动机正时链条系统装配工装，包括曲轴正时工装、凸轮轴正时工装和张紧器工装，所述曲轴正时工装的一端可与曲轴定位连接，另一端可与曲轴箱体定位连接，使曲轴与曲轴箱体相对位置固定；所述凸轮轴正时工装上具有两个凹槽，所述凸轮轴正时工装可通过所述两个凹槽卡在进气凸轮轴和排气凸轮轴的六方定位面上，以限制进气凸轮轴和排气凸轮轴的转动；所述张紧器工装可插入张紧器和动导轨之间，使动导轨移动压紧链条。

所述曲轴正时工装包括法兰盘体、连接臂和插销，所述法兰盘体的内端面上设有与曲轴后端销孔对应的定位销，所述连接臂的一端与法兰盘体连为一体，在其另一端布置有过孔，所述插销可穿过所述过孔插入曲轴箱体上的插销孔内.

进一步的，在所述法兰盘体中心开设有减重孔。

所述凸轮轴正时工装为一板状构件，所述两个凹槽开设在凸轮轴正时工装的底部，

进一步的，在所述凸轮轴正时工装的顶部设有提手。

所述张紧器工装大致为一长方体构件，其底面和左侧端面为与张紧器配合接触平面，其右侧端面为与动导轨配合接触平面，所述工装本体的前端设置为楔形，

进一步的，在工装本体的后端设有手柄。

本发明所述发动机正时链条系统装配方法，包括如下步骤：

（1）通过所述凸轮轴正时工装对凸轮轴正时定位；

（2）通过所述曲轴正时工装对曲轴正时定位；

（3）安装曲轴正时链轮和进气相位器及排气相位器；

（4）安装正时链条及导轨；

（5）安装张紧器及张紧器工装；

（6）紧固相位器固定螺栓；

（7）拆卸所有工装，进行正时装配检查。

所述步骤（1）包括：

（11）盘转曲轴，使各缸活塞处于行程中段；

（12）转动进气凸轮轴和排气凸轮轴，使所述进气凸轮轴和排气凸轮轴的六方定位面上正时标记朝上；

（13）安装凸轮轴正时工装，使其两个凹槽分别卡在进气凸轮轴和排气凸轮轴的六方定位面上，并确保凸轮轴正时工装底面与气缸盖顶面贴合，此时完成进、排气凸轮轴位置的固定。

所述步骤（2）包括：

（21）盘转曲轴，使第1缸活塞位于上止点附近；

（22）安装曲轴正时工装，使法兰盘体与曲轴后端面紧密贴合，将法兰盘体上的定位销插入曲轴后端销孔内；

（23）盘转曲轴正时工装，使其连接臂上的过孔与曲轴箱体上的插销孔正对，此时曲轴同步旋转，并带动第1缸活塞运动，使其处于上止点位置；

（24）将插销穿过连接臂上的过孔插入曲轴箱体上的插销孔内，实现曲轴与曲轴箱体相对位置的固定。

所述步骤（3）包括：

（31）保证半圆键平面朝上，且尽可能与曲轴轴心线平行，在曲轴前端装入半圆键；

（32）将曲轴正时链轮安装孔对齐曲轴前端，使其键槽对齐半圆键，推入曲轴正时链轮，直至到位为止；

（33）将进气相位器装入进气凸轮轴前端，并带上相位器固定螺栓，但不上紧，由于进气相位器与进气凸轮轴之间无定位销连接，因此进气相位器装入后，可以任意旋转；

（34）按照上述进气相位器安装方式，将排气相位器装入排气凸轮轴前端。

所述步骤（4）包括：

（41）将正时链条挂到进气相位器和排气相位器的链轮上，以及曲轴正时链轮上，保证正时链条与链轮之间的齿啮合；

（42）依次安装静导轨、动导轨和凸轮轴中间导轨，并锁紧各导轨的安装螺栓。

所述步骤（5）包括：

（51）旋转动导轨，将正时链条张紧；

（52）将张紧器固定在曲轴箱体上，此时正时链条处于松散状态；

（53）拔出张紧器插销，张紧器的柱塞向外移，与动导轨接触，将正时链条张紧，相应的进气相位器和排气相位器在正时链条的作用下，自动旋转至相位保持位置；

（54）将张紧器工装插入张紧器和动导轨之间，使动导轨移动压紧正时链条。

通过本发明所述工装和装配方法，能够有效提高装配定位精度，曲轴与凸轮轴的相位偏差大大减小，可以控制在3°CA（曲轴转角）以内。而且，在生装配过程中，操作简单，装配工时短，还可以降低人为操作失误。另外，减少了正时系统相关部件的正时标记设计，降低了制造成本。

附图说明

图1是发动机正时链条系统示意图；

图2是所述凸轮轴正时工装的使用状态图；

图3是所述曲轴正时工装的使用状态图；

图4是所述曲轴正时工装的结构示意图；

图5是所述张紧器工装的使用状态图；

图6是所述张紧器工装的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述，以下实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

如图1所示的发动机正时链条系统装配工装，包括曲轴正时工装17、凸轮轴正时工装16和张紧器工装11。

曲轴的前端轴颈加工有键槽，通过半圆键与曲轴正时链轮装配定位。曲轴后端面上加工有两销孔，用于曲轴正时工装定位。

参见图3、图4，所述曲轴正时工装17包括法兰盘体171、连接臂172和插销19，所述法兰盘体的内端面上设有两定位销173，且两定位销与法兰盘体中心的中心距不一。因此，曲轴正时工装定位只有唯一位置，避免错装。所述连接臂的一端与法兰盘体连为一体，在其另一端布置有过孔174，所述插销可穿过所述过孔插入曲轴箱体18上的插销孔内，使曲轴与曲轴箱体相对位置固定。在所述法兰盘体的中心开设有一减重孔175，也便于通过该减重孔观察曲轴位置。

在进、排气凸轮轴上设置有六方定位面，在六方定位面的某相邻两面棱角处加工有一平台，并在平台上加工有半圆孔，作为正时标记。

参见图2，所述凸轮轴正时工装16为一板状构件，在其底部间隔开设有两个凹槽，在其顶部设有便于操作的提手。所述凸轮轴正时工装可通过所述两个凹槽卡在进气凸轮轴13和排气凸轮轴14的六方定位面上，以限制进气凸轮轴13和排气凸轮轴14的转动。

参见图5、图6，所述张紧器工装11大致为一长方体构件，其底面和左侧端面为与张紧器10配合接触平面，其右侧端面为与动导轨12配合接触平面，所述工装本体的前端111设置为楔形，在其后端设有手柄112。所述张紧器工装11可插入张紧器10和动导轨12之间，使动导轨移动压紧正时链条6，起到固定锁止动导轨，抑制链条松边移动的作用。

采用上述装配工装的装配方法，依次包括如下步骤：

（1）通过所述凸轮轴正时工装对凸轮轴正时定位：首先，盘转曲轴8，使各缸活塞处于行程中段。接着，用扳手通过所述六方定位面转动进气凸轮轴13和排气凸轮轴14，使所述进气凸轮轴13和排气凸轮轴14的六方定位面上正时标记朝上。然后，安装凸轮轴正时工装16，使其两个凹槽分别卡在进气凸轮轴和排气凸轮轴的六方定位面上，并确保凸轮轴正时工装底面与气缸盖顶面贴合，此时完成进、排气凸轮轴位置的固定。

（2）通过所述曲轴正时工装对曲轴正时定位：首先，盘转曲轴8，使第1缸活塞位于上止点附近。接着，安装曲轴正时工装17，通过减重孔175观察曲轴的位置，使法兰盘体171与曲轴后端面紧密贴合，将法兰盘体上的定位销173插入曲轴后端销孔内。然后，盘转曲轴正时工装17，使其连接臂上的过孔174与曲轴箱体上的插销孔正对，此时曲轴同步旋转，并带动第1缸活塞运动，使其处于上止点位置。最后，将插销19穿过连接臂上的过孔插入曲轴箱体上的插销孔内，实现曲轴与曲轴箱体相对位置的固定，完成曲轴的正时装配。

（3）安装曲轴正时链轮和进气相位器及排气相位器：首先，保证半圆键平面朝上，且尽可能与曲轴轴心线平行，在曲轴前端装入半圆键。接着，将曲轴正时链轮7安装孔对齐曲轴前端，使其键槽对齐半圆键，推入曲轴正时链轮7，直至到位为止。然后，将进气相位器1装入进气凸轮轴13前端，并带上相位器固定螺栓2，但不上紧，由于进气相位器与进气凸轮轴之间无定位销连接，因此进气相位器装入后，可以任意旋转，可以避免销孔位置度造成的相位偏差。最后，按照上述进气相位器安装方式，将排气相位器4装入排气凸轮轴14前端。

（4）安装正时链条及导轨：首先，将正时链条6挂到进气相位器1和排气相位器4的链轮上，以及曲轴正时链轮7上，保证正时链条与链轮之间的齿啮合。然后，依次安装静导轨5、动导轨12和凸轮轴中间导轨3，并锁紧各导轨的安装螺栓。正时链条、进气相位器和排气相位器上，无任何正时标记，即三者之间任一啮合位置，都可实现正时装配。

（5）安装张紧器及张紧器工装：首先，旋转动导轨12，将正时链条6张紧。接着，用螺栓将张紧器10固定在曲轴箱体18上，此时正时链条6处于松散状态。然后，拔出张紧器插销9，张紧器的柱塞向外移，与动导轨12接触，将正时链条6张紧，相应的进气相位器1和排气相位器4在正时链条的作用下，自动旋转至相位保持位置。最后，将张紧器工装11插入张紧器10和动导轨12之间，此时张紧器工装通过其底面和左侧端面抵靠在张紧器上部的一直角转角处，张紧器工装的右侧端面抵住动导轨，使动导轨移动压紧正时链条。

（6）旋紧相位器固定螺栓2至要求力矩，由于张紧器工装对动导轨的固定锁止作用，减小了在拧紧固定螺栓时被带动的链条松边移动量，防止相位器旋转，从而减小正时系统的装配误差。

（7）拆卸所有工装，盘转曲轴几圈，进行正时装配检查。

Claims (13)

1. 一种发动机正时链条系统装配工装，其特征在于：包括曲轴正时工装、凸轮轴正时工装和张紧器工装，

所述曲轴正时工装的一端可与曲轴定位连接，另一端可与曲轴箱体定位连接，使曲轴与曲轴箱体相对位置固定；

所述凸轮轴正时工装上具有两个凹槽，所述凸轮轴正时工装可通过所述两个凹槽卡在进气凸轮轴和排气凸轮轴的六方定位面上，以限制进气凸轮轴和排气凸轮轴的转动；

所述张紧器工装可插入张紧器和动导轨之间，使动导轨移动压紧链条。

2. 根据权利要求1所述的发动机正时链条系统装配工装，其特征在于：所述曲轴正时工装包括法兰盘体、连接臂和插销，所述法兰盘体的内端面上设有与曲轴后端销孔对应的定位销，所述连接臂的一端与法兰盘体连为一体，在其另一端布置有过孔，所述插销可穿过所述过孔插入曲轴箱体上的插销孔内。

3. 根据权利要求2所述的发动机正时链条系统装配工装，其特征在于：在所述法兰盘体中心开设有减重孔。

4. 根据权利要求1所述的发动机正时链条系统装配工装，其特征在于：所述凸轮轴正时工装为一板状构件，所述两个凹槽开设在凸轮轴正时工装的底部。

5. 根据权利要求4所述的发动机正时链条系统装配工装，其特征在于：在所述凸轮轴正时工装的顶部设有提手。

6. 根据权利要求1所述的发动机正时链条系统装配工装，其特征在于：所述张紧器工装大致为一长方体构件，其底面和左侧端面为与张紧器配合接触平面，其右侧端面为与动导轨配合接触平面，所述工装本体的前端设置为楔形。

7. 根据权利要求6所述的发动机正时链条系统装配工装，其特征在于：在工装本体的后端设有手柄。

8. 一种应用权利要求1~7中任一权利要求所述装配工装的装配方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）通过所述凸轮轴正时工装对凸轮轴正时定位；

（2）通过所述曲轴正时工装对曲轴正时定位；

（3）安装曲轴正时链轮和进气相位器及排气相位器；

（4）安装正时链条及导轨；

（5）安装张紧器及张紧器工装；

（6）紧固相位器固定螺栓；

（7）拆卸所有工装，进行正时装配检查。

9. 根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于：所述步骤（1）包括：

（11）盘转曲轴，使各缸活塞处于行程中段；

（12）转动进气凸轮轴和排气凸轮轴，使所述进气凸轮轴和排气凸轮轴的六方定位面上正时标记朝上；

（13）安装凸轮轴正时工装，使其两个凹槽分别卡在进气凸轮轴和排气凸轮轴的六方定位面上，并确保凸轮轴正时工装底面与气缸盖顶面贴合，此时完成进、排气凸轮轴位置的固定。

10. 根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于：所述步骤（2）包括：

（21）盘转曲轴，使第1缸活塞位于上止点附近；

（22）安装曲轴正时工装，使法兰盘体与曲轴后端面紧密贴合，将法兰盘体上的定位销插入曲轴后端销孔内；

（23）盘转曲轴正时工装，使其连接臂上的过孔与曲轴箱体上的插销孔正对，此时曲轴同步旋转，并带动第1缸活塞运动，使其处于上止点位置；

（24）将插销穿过连接臂上的过孔插入曲轴箱体上的插销孔内，实现曲轴与曲轴箱体相对位置的固定。

11. 根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于：所述步骤（3）包括：

（31）保证半圆键平面朝上，且尽可能与曲轴轴心线平行，在曲轴前端装入半圆键；

（32）将曲轴正时链轮安装孔对齐曲轴前端，使其键槽对齐半圆键，推入曲轴正时链轮，直至到位为止；

（33）将进气相位器装入进气凸轮轴前端，并带上相位器固定螺栓，但不上紧，由于进气相位器与进气凸轮轴之间无定位销连接，因此进气相位器装入后，可以任意旋转；

（34）按照上述进气相位器安装方式，将排气相位器装入排气凸轮轴前端。

12. 根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于：所述步骤（4）包括：

（41）将正时链条挂到进气相位器和排气相位器的链轮上，以及曲轴正时链轮上，保证正时链条与链轮之间的齿啮合；

（42）依次安装静导轨、动导轨和凸轮轴中间导轨，并锁紧各导轨的安装螺栓。

13. 根据权利要求8所述的装配方法，其特征在于：所述步骤（5）包括：

（51）旋转动导轨，将正时链条张紧；

（52）将张紧器固定在曲轴箱体上，此时正时链条处于松散状态；

（53）拔出张紧器插销，张紧器的柱塞向外移，与动导轨接触，将正时链条张紧，相应的进气相位器和排气相位器在正时链条的作用下，自动旋转至相位保持位置；

（54）将张紧器工装插入张紧器和动导轨之间，使动导轨移动压紧正时链条。