CN107587908A - 发动机及其凸轮轴、凸轮轴的制造方法 - Google Patents

Abstract

一种发动机及其凸轮轴、凸轮轴的制造方法，其中凸轮轴包括芯轴，具有轴向的孔，所述芯轴具有配合段，所述配合段在任意一个轴向位置的外周横截面均为多边形；第一凸轮、第二凸轮，所述第一凸轮、第二凸轮分别套设于所述芯轴的配合段且沿轴向间隔设置，所述第一凸轮、第二凸轮的内周面的横截面为多边形，所述配合段沿轴向至少从所述第一凸轮延伸至所述第二凸轮。相比于现有采用花键连接的凸轮轴，本结构能够传递的扭矩更大，结构更简单、制造工艺简化、制造耗时减小、成本降低。

Description

发动机及其凸轮轴、凸轮轴的制造方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机领域，具体涉及一种发动机及其凸轮轴、凸轮轴的制造方法。

背景技术

发动机的配气机构负责向气缸提供汽油燃烧做功所必须的新鲜空气，并将燃烧后的废气排出。

凸轮轴是配气结构的关键部件，发动机上配备有进气凸轮轴和排气凸轮轴，每一凸轮轴都具有芯轴和套设于芯轴上的凸轮，芯轴与发动机曲轴通过链条或皮带传动连接，芯轴与凸轮同步转动。其中，进气凸轮轴的凸轮用于驱动发动机的进气门进行开闭，排气凸轮轴的凸轮则用于驱动发动机的排气门进行开闭。

现有发动机中，组装式凸轮轴的凸轮与芯轴通过花键连接。虽然花键连接可以保证凸轮角位置的精度，但是仍旧存在下列缺点：

第一，为了在凸轮的内周面、芯轴的外周面形成花键，零件的结构复杂。并且，需要用专用设备来加工形成花键，且需要经过渗碳处理来保证零件的性能，制造工艺复杂、耗时长、成本高。

第二，凸轮的轴向尺寸较大，一般采用铸造工艺来形成，成本较高。

第三，花键连接所能传递的扭矩有限。

发明内容

本发明解决的问题是现有凸轮轴的结构复杂、制造工艺复杂、耗时长、成本高，且传递扭矩有限。

为解决上述问题，本发明提供一种凸轮轴，包括：芯轴，具有轴向的孔，所述芯轴具有配合段，所述配合段在任意一个轴向位置的横截面的外周均为多边形；第一凸轮、第二凸轮，所述第一凸轮、第二凸轮分别套设于所述芯轴的配合段且沿轴向间隔设置，所述第一凸轮、第二凸轮的内周面的横截面为多边形，所述配合段沿轴向至少从所述第一凸轮延伸至所述第二凸轮。

可选的，所述多边形中相邻的两条边之间通过圆弧过渡。

可选的，所述第一凸轮、第二凸轮的至少之一包括沿轴向排布的第一部分和第二部分；所述第一部分、第二部分分别套设于所述芯轴，且在轴向、径向和周向均固定于所述芯轴；所述第一部分具有第一轴向端面，所述第二部分具有第二轴向端面，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面面对面且相互分离。

可选的，所述第一凸轮、第二凸轮的至少之一包括沿轴向排布的第一部分和第二部分；所述第一部分、第二部分分别套设在所述芯轴，且在轴向、径向和周向均固定于所述芯轴；所述第一部分具有第一轴向端面，所述第二部分具有第二轴向端面，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面面对面且相互接触。

可选的，所述第一凸轮、第二凸轮的至少之一包括沿轴向排布的第一部分和第二部分；除轴向厚度之外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

可选的，所述第一凸轮、第二凸轮的至少之一包括沿轴向排布的第一部分和第二部分；所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

可选的，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

可选的，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

本发明还提供一种发动机，包括：第一气门；第二气门；上述任一项所述的凸轮轴，所述第一凸轮用于驱动所述第一气门但不驱动所述第二气门，所述第二凸轮用于驱动所述第二气门但不驱动所述第一气门。

本发明还提供一种凸轮轴，包括：芯轴；凸轮，套设于所述芯轴，所述凸轮包括沿轴向排布的第一部分和第二部分，所述第一部分、第二部分分别套设于所述芯轴，且在轴向、径向和轴向均固定于所述芯轴；所述第一部分具有第一轴向端面，所述第二部分具有第二轴向端面，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面面对面。

可选的，所述第一部分具有用于发动机制动的凸轮轮廓，所述第二部分具有用于发动机常规工作的凸轮轮廓。

可选的，除轴向厚度之外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

可选的，所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

可选的，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

可选的，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

本发明还提供一种发动机，包括：气门；上述任一项所述的凸轮轴，所述凸轮的第一部分和第二部分驱动至少同一个所述气门。

本发明还提供一种凸轮轴，包括：芯轴；凸轮，套设于所述芯轴，所述凸轮包括沿轴向排布的第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一轴向端面，所述第二部分具有第二轴向端面，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面面对面；除轴向厚度外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

可选的，所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

可选的，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

可选的，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

本发明还提供一种凸轮轴的制造方法，包括：先将凸轮套设于芯轴的配合段，所述配合段在任意一个轴向位置的横截面的外周均为多边形，所述凸轮的内周面的横截面为多边形，所述芯轴具有轴向的孔，所述孔延伸至所述配合段；然后对所述配合段伸入所述凸轮内的伸入部分进行扩张，使得所述伸入部分的外径增大、并与所述凸轮沿径向相互压紧。

可选的，对所述配合段伸入所述凸轮内的伸入部分进行扩张的步骤包括：将扩张件伸入所述孔，使得所述伸入部分沿径向扩张。

可选的，沿径向至少在一个方向上，所述扩张件的尺寸大于所述孔的尺寸。

可选的，对所述配合段伸入所述凸轮内的伸入部分进行扩张的步骤包括：在压力作用下向所述孔中通入流体，使得所述伸入部分沿径向扩张。

可选的，所述多边形中相邻的两条边之间通过圆弧过渡。

可选的，所述凸轮包括沿轴向排布在所述芯轴的第一部分、第二部分。

可选的，除轴向厚度之外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

可选的，所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

可选的，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈间隙趋势。

可选的，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

可选的，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

可选的，利用冷冲压工艺制成所述第一部分、第二部分中的至少之一。

本发明还提供一种凸轮轴的制造方法，包括：先将凸轮的第一部分、第二部分分别套设在芯轴的配合段上，所述第一部分、第二部分沿轴向排布，所述芯轴具有沿轴向的孔，所述孔延伸至所述配合段；然后对所述配合段伸入所述第一部分、第二部分内的伸入部分进行扩张，使得所述伸入部分的外径增大，并与所述第一部分、第二部分沿径向相互压紧。

可选的，对所述配合段伸入所述第一部分、第二部分内的伸入部分进行扩张的步骤包括：将扩张件伸入所述孔，使得所述伸入部分沿径向扩张。

可选的，沿径向至少在一个方向上，所述扩张件的尺寸大于所述孔的尺寸。

可选的，对所述配合段伸入所述第一部分、第二部分内的伸入部分进行扩张的步骤包括：在压力作用下向所述孔中通入流体，使得所述伸入部分沿径向扩张。

可选的，所述第一部分包括用于发动机制动的凸轮轮廓，所述第二部分包括用于发动机常规点火的凸轮轮廓。

可选的，除轴向厚度之外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

可选的，所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

可选的，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

可选的，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

可选的，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

可选的，利用冷冲压工艺制成所述第一部分、第二部分中的至少之一。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的凸轮轴中，将凸轮轴中芯轴配合段的外周面设置为多边形，将第一凸轮、第二凸轮的内周面也设置为多边形，芯轴与第一凸轮、第二凸轮之间通过多边形的外周面和多边形的内周面之间压紧配合，从而实现两者之间的固定的、抗转动地连接。相比于现有采用花键连接的凸轮轴，传递的扭矩更大、结构更简单、制造工艺简化、制造耗时减小、成本降低。

进一步，凸轮包括相互分离且沿轴向排布于芯轴上的第一凸轮、第二凸轮，相比于一体式凸轮，第一凸轮、第二凸轮的轴向尺寸减小，可以采用冲压工艺形成，成本更低。

进一步，沿轴向朝向第二部分的方向，第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。沿轴向朝向第一部分的方向，第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。在扩张时，第一部分、第二部分能够发生相对移动，使得两者之间沿轴向压紧。在制造时，可以在扩张前将第一部分、第二部分套于芯轴外并沿轴向相抵或者使两者具有微小的轴向间隙，通过在扩张时第一部分、第二部分之间的相对移动来增大轴向压紧力或消除轴向间隙，从而减小了凸轮轴的制造难度。

附图说明

图1是本发明第一实施例的凸轮轴的主视结构图；

图2示出了本发明第一实施例中，通过扩张件对凸轮轴进行扩张的示意图；

图3是本发明第一实施例的凸轮轴的芯轴的横截面示意图；

图4是本发明第一实施例的凸轮轴的第一凸轮、第二凸轮的横截面示意图；

图5是本发明第二实施例的凸轮轴的主视结构示意图；

图6示出了凸轮的第一部分、第二部分在未套设于芯轴状态下的主视结构示意图；

图7是本发明第二实施例的凸轮轴的第一凸轮、第二凸轮的剖视图；

图8示出了在扩张时，第一凸轮的内周面的受力情况。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

本发明实施例提供一种凸轮轴，如图1所示，包括芯轴10以及套设在芯轴10外的多个凸轮。多个凸轮中包括第一凸轮21、第二凸轮22。其中，第一凸轮21、第二凸轮22分别套设于芯轴10外且沿轴向间隔设置。

如图1示例性地示出了具有六个凸轮的凸轮轴，凸轮轴上的每个凸轮对应一个气缸，第一凸轮21、第二凸轮22分别与芯轴10抗转动地连接，两者同步转动。第一凸轮21、第二凸轮22分别用于驱动不同的气门。图1所示的实施例中，第一凸轮21、第二凸轮22相邻，两者之间没有其他凸轮。在其他实施例中，第一凸轮21、第二凸轮22之间还可以设有其他凸轮。

芯轴10具有轴向的孔11，芯轴10具有配合段101。参照图3所示，该配合段101在任意一个轴向位置的横截面的外周均为多边形，具体为六边形。配合段101除了位于第一凸轮21、第二凸轮22内，还位于相邻两个凸轮之间，即配合段101从第一凸轮21延伸至第二凸轮22。

相应地，参照图4所示，第一凸轮21、第二凸轮22的内周面20a的横截面为多边形，并且第一凸轮21、第二凸轮22的多边形与芯轴10的多边形的形状相同，也为六边形。

其中，“横截面”指的是沿垂直于轴向方向的截面。

如图2，本实施例的凸轮轴可按照下面的步骤进行安装：先将第一凸轮21、第二凸轮22套于芯轴10外，然后用扩张件30伸入芯轴10的孔11内对芯轴10进行扩张处理，以向孔11的内壁施加压力，从而将芯轴11的外径撑大，并与凸轮的内周面相互压紧，实现两者之间固定的、抗转动的配合。图2所示的实施例中，扩张件30为直径大于孔11的直径的钢球。图2中，在扩张件30沿伸入方向D从芯轴10的一端进入孔11，并在孔11中沿轴向向另一端移动。在扩张件30经过的部位，孔11的直径被撑大，芯轴10的外径变大并与相应的凸轮相互压紧。

在其他实施例中，扩张件30还可以是其他形状的刚性件，其至少在一个方向的直径大于孔11的直径，或者扩张件30还可以是流体，例如液体、气体等。

由此可见，本方案将凸轮轴中芯轴的外周面设置为多边形，将第一凸轮、第二凸轮的内周面也设置为与芯轴相应的多边形，芯轴与第一凸轮、第二凸轮之间通过多边形的外周面和多边形的内周面之间压紧配合，从而实现两者之间的固定的、抗转动地连接。相比于现有采用花键连接的凸轮轴，传递的扭矩更大、结构更简单。

其中多边形除了六边形外，还也可以是其他多边形。多边形的边数可以是发动机缸数的整数倍，例如一倍、两倍等。例如对于三缸或六缸发动机而言，上述多边形可以是六边形；对于四缸发动机而言，上述多边形可以是四边形。第一凸轮21和第二凸轮22之间的相位差为n*(360°/N)，其中N为多边形的边数或者发动机气缸的缸数，n为1或大于1的整数。

如图3、图4所示，对于芯轴10的外周面10a以及第一凸轮21、第二凸轮22的内周面20a，多边形中相邻的两条边之间通过圆弧过渡。这样可以避免在两条边之间形成尖锐区域，减小应力集中。

第二实施例

本实施例提供一种凸轮轴，本实施例的凸轮轴在第一实施例的基础上，对第一凸轮21、第二凸轮22的结构作了改变。

参照图5所示，第一凸轮21、第二凸轮22的至少之一包括沿轴向排布的第一部分201和第二部分202，第一部分201、第二部分202分别套设于芯轴10且在轴向、径向和轴向均固定于芯轴10，即第一部分201、第二部分202与芯轴10之间完全固定，安装完成后，在轴向、径向和轴向均不能与芯轴10之间发生相对移动。其中，可以设置套设在芯轴10上的所有凸轮均包括所述第一部分、第二部分；也可以设置套设在芯轴上的部分凸轮包括所述第一部分和所述第二部分，而其余凸轮则可以是一体成型的凸轮。

在图5所示的实施例中，套设在芯轴10上的第一凸轮21、第二凸轮22均包括所述第一部分201和所述第二部分202。图5中只对其中一个第一凸轮21的第一部分、第二部分作了标注。

第一部分201、第二部分202相互独立且分别固套于芯轴10。如图6所示，第一部分201具有第一轴向端面201a，第二部分202具有第二轴向端面202a，所述第一轴向端面201a和所述第二轴向端面202a面对面设置。可见，安装前，第一部分201、第二部分202是相互独立的两个部件，第一部分201、第二部分202分别制造，并通过装配而同轴地套设在芯轴10外。

其中，装配完成后，第一部分201的第一轴向端面201a、第二部分202的第二轴向端面202a可以相互分离，即相互不接触；或者第一轴向端面201a、第二轴向端面202a也可以相互接触。

相比于一体成型的凸轮而言，本实施例中凸轮分为沿轴向排布的第一部分201、第二部分202，每一部分的轴向厚度更小，因此可以采用冲压，例如冷冲压的工艺来制造，成本更低。

在本发明中，同一个凸轮的第一部分201和第二部分202只能驱动同一气门或同一组气门，而不能驱动不同的气门。第一部分201、第二部分202可以具有完全相同的形状，例如横截面的形状相同、轴向截面的形状相同，轴向厚度相同等等。或者，第一部分201、第二部分202也可以在保留其余形状相同外，具有不同的轴向厚度。其中，“轴向截面”指的是沿与轴向平行的方向切开所获得的截面。

在本实施的另一些变形例中，第一部分201、第二部分202的形状不同。第一部分201包括用于发动机制动的凸轮轮廓，第二部分202则包括用于发动机常规工作的凸轮轮廓。当发动机常规工作用于向车轮提供驱动力时，由第二部分202驱动气门运动；当需要发动机制动时，由第一部分201驱动气门运动。

进一步，如图7所示，沿轴向朝向第二部分202的方向，第一部分201的内周面20a的横截面的尺寸呈减小趋势。沿轴向方向，第一部分201的内周面呈朝向第二部分202倾斜的斜面状，与轴向不平行。

如图8，当扩张件进入孔11内对芯轴10进行扩张处理时，随着芯轴10外径的扩张，芯轴10与第一部分201之间将逐渐发生相互挤压，由此，第一步部分201在内周面将受到一个垂直于内周面的挤压力F。该挤压力F可以分解为一个沿径向向外的径向分力f1，以及沿轴向朝向第二部分202的轴向分力f2。受轴向分力f2作用，第一部分201将随着芯轴10与第一部分201之间的相互挤压朝向第二部分202移动，使得第一部分201、第二部分202之间沿轴向配合更紧密。

同理，第二部分202也可以设置为：沿轴向朝向第一部分201的方向，第二部分202的内周面20a的横截面的尺寸呈减小趋势。由此，当扩张件进入孔11内对芯轴10进行扩张处理时，第二部分202将随着芯轴10与第二部分202之间的相互挤压朝向第一部分201移动，进一步增加第一部分201、第二部分202之间沿轴向配合更紧密。

需要注意的是，当第一部分201的内周面为与轴向不平行的斜面时，该斜面相对于中心轴线的倾斜角优选为大于第一部分201与芯轴10之间的自锁角；同样的，当第二部分202的内周面为与轴向不平行的斜面时，该斜面相对于中心轴线的倾斜角优选为大于第二部分202与芯轴10之间的自锁角。如此，在扩张处理时，可以避免第一部分201、第二部分202由于自锁效应而无法发生轴向移动。

可选择的，第一部分201、第二部分202的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

在本实施例的一些变形例中，对于每个凸轮而言，在保留包括沿轴向排布的第一部分和第二部分的基础上，还可以设置：沿轴向方向，第一部分、第二部分的内周面的横截面的尺寸均一，第一部分、第二部分的内周面与轴向平行。

在本实施例的一些变形例中，对于每个凸轮而言，在保留包括沿轴向排布的第一部分和第二部分的基础上，凸轮的内周面以及芯轴的外周面的横截面的形状可以设置为其他形状，而不限定为多边形，例如也可以是圆形等其他形状。

第三实施例

本实施例提供一种发动机，包括上述第一实施例或第二实施例所述的凸轮轴，以及第一气门、第二气门，其中，第一凸轮21用于驱动第一气门但不驱动第二气门，第二凸轮22用于驱动第二气门但不驱动第一气门。

第一气门、第二气门可以分别是同一气缸的气门，也可以是不同气缸的气门。

当凸轮包括第一部分201、第二部分202时，同一凸轮的第一部分201、第二部分202驱动至少同一个气门。

第四实施例

本实施例提供一种凸轮轴的制造方法，本实施例的凸轮轴的结构可参照图1、图3所示，芯轴10具有配合段101，配合段101在任意一个轴向位置的横截面的外周均为多边形，并且，芯轴10具有轴向的孔11，孔11沿轴向延伸至配合段101。凸轮的结构可以参照图1、图4中所示第一凸轮21、第二凸轮22的结构，凸轮的内周面的横截面为多边形。

本实施例的控制方法包括以下步骤：

S11：将凸轮套设于芯轴的配合段。

S12：对配合段101伸入凸轮内的伸入部分进行扩张，使得该伸入部分的外径增大、并至与凸轮沿径向相互压紧。

在扩张前，配合段101的外径略小于凸轮的内径，将配合段101插入凸轮内后，配合段101的外周面与凸轮的内周面之间可以有微小的径向间隙。扩张后，配合段101伸入凸轮内的伸入部分的外径增大，凸轮与伸入部分之间的径向间隙被消除，从而使得凸轮与配合段101的伸入部分紧密配合，以将凸轮在轴向、径向、轴向均固定在芯轴10上。

对于步骤S12，在对配合段101伸入凸轮内的伸入部分进行扩张时，扩张的步骤包括：将扩张件伸入芯轴的孔，使得配合段101的伸入部分沿径向扩张。

其中，扩张件为刚性件，那么，沿径向至少在一个方向上，扩张件的尺寸应当大于孔的尺寸，否则将无法起到扩张作用。

在一些实施例中，扩张件为刚性的球状件，球状件的直径大于孔11的直径。凸轮套设于在芯轴10上后，将钢球从芯轴10的轴向一端伸入孔11，然后推动钢球沿轴向在孔11内移动。在与钢球接触的部位，芯轴10被撑大。由此，当钢球移动至配合段的伸入部分时，伸入部分将被扩张。

在另一些实施例中，扩张件为流体，对配合段伸入凸轮内的伸入部分进行扩张时：在压力作用下向孔11中通入流体，使得配合段的伸入部分沿径向扩张。

需要注意的是，在用流体进行扩张时，孔11在一端应当是封闭的。如果孔11为盲孔，则可以直接通入流体。如果孔11为通孔，则先将孔11的一端封闭，再从孔11的另一端向孔11中通入流体，通过流体的压力来扩张芯轴10的孔11。

本实施例中，对于芯轴10的外周面的横截面、以及凸轮内周面的横截面来说，多边形中相邻的两条边之间通过圆弧过渡，以减小两条边之间形成尖锐区域，减小应力集中。

其中，每个凸轮可以是一体成型的，可以通过铸造工艺制造。

第五实施例

本实施例提供一种凸轮轴的制造方法，本实施例中，凸轮的结构可参照图5所示，包括第一部分201、第二部分202；芯轴10具有沿轴向的孔11。

本实施例的制造方法包括以下步骤：

S21：将凸轮的第一部分201、第二部分202分别套设在芯轴10外，将第一部分201、第二部分202沿轴向排布且彼此相抵；

S22：扩张芯轴10的孔11，使得芯轴10在位于凸轮内的部分的外径增大至与凸轮相互压紧。

步骤S22中，扩张芯轴10的孔11时，扩张方法与第四实施例相同，在此不再赘述。

其中，第一部分201、第二部分202中的至少之一利用冷冲压工艺形成。

在一些实施例中，第一部分201、第二部分202的形状可以不同。其中，第一部分201包括用于发动机制动的凸轮轮廓，第二部分202则包括用于发动机常规工作的凸轮轮廓。当发动机常规工作用于向车轮提供驱动力时，由第二部分202驱动气门运动；当需要发动机制动时，由第一部分201驱动气门运动。

在另一些实施例中，第一部分201、第二部分202具有完全相同的形状。或者在除了轴向厚度不同之外，其余形状相同。本实施例中，设置第一部分201、第二部分202具有相同的轴向尺寸，以便于加工。

进一步，沿轴向朝向第二部分202的方向，第一部分201的内周面20a的横截面的尺寸呈减小趋势。第一部分201的形状可参照图7所示，沿轴向方向，第一部分201的内周面呈朝向第二部分202倾斜的斜面状。

从上述步骤中可以看出，在扩张前，第一部分201、第二部分202之间轴向相抵，两者之间相互接触或者已经具有一定的轴向压紧力。在步骤S24进行扩张处理时，第一部分201将随着芯轴10与第一部分201之间的相互挤压朝向第二部分202移动，使得第一部分201、第二部分202之间沿轴向配合更紧密。

同理，沿轴向朝向第一部分201的方向，第二部分202的内周面20a的横截面的尺寸呈减小趋势。在步骤S24进行扩张处理时，第二部分202将随着芯轴10与第二部分202之间的相互挤压朝向第一部分201移动，使得第一部分201、第二部分202之间沿轴向配合更紧密。

需要注意的是，当第一部分201的内周面为与轴向不平行的斜面时，该斜面相对于中心轴线的倾斜角优选为大于第一部分201与芯轴10之间的自锁角；同样的，当第二部分202的内周面为与轴向不平行的斜面时，该斜面相对于中心轴线的倾斜角优选为大于第二部分202与芯轴10之间的自锁角。如此，在扩张处理时，可以避免第一部分201、第二部分202由于自锁效应而无法发生轴向移动。

可选择的，第一部分201、第二部分202的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

本实施例中，凸轮的第一部分201、第二部分202的内周面的横截面、以及配合段101的外周面的横截面的形状不作限定，可以是圆形，也可以是多边形。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (51)

1.一种凸轮轴，其特征在于，包括：

芯轴，具有轴向的孔，所述芯轴具有配合段，所述配合段在任意一个轴向位置的横截面的外周均为多边形；

第一凸轮、第二凸轮，所述第一凸轮、第二凸轮分别套设于所述芯轴的配合段且沿轴向间隔设置，所述第一凸轮、第二凸轮的内周面的横截面为多边形，所述配合段沿轴向至少从所述第一凸轮延伸至所述第二凸轮。

2.如权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，所述多边形中相邻的两条边之间通过圆弧过渡。

3.如权利要求1或2所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一凸轮、第二凸轮的至少之一包括沿轴向排布的第一部分和第二部分；

所述第一部分、第二部分分别套设于所述芯轴，且在轴向、径向和周向均固定于所述芯轴；

所述第一部分具有第一轴向端面，所述第二部分具有第二轴向端面，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面面对面且相互分离。

4.如权利要求1或2所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一凸轮、第二凸轮的至少之一包括沿轴向排布的第一部分和第二部分；

所述第一部分、第二部分分别套设在所述芯轴，且在轴向、径向和周向均固定于所述芯轴；

所述第一部分具有第一轴向端面，所述第二部分具有第二轴向端面，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面面对面且相互接触。

5.如权利要求1或2所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一凸轮、第二凸轮的至少之一包括沿轴向排布的第一部分和第二部分；

除轴向厚度之外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

6.如权利要求1或2所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一凸轮、第二凸轮的至少之一包括沿轴向排布的第一部分和第二部分；

所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

7.如权利要求3-6中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

8.如权利要求7所述的凸轮轴，其特征在于，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

9.如权利要求8所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

10.如权利要求8所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

11.一种发动机，其特征在于，包括：

第一气门；

第二气门；

权利要求1-10中任一项所述的凸轮轴，所述第一凸轮用于驱动所述第一气门但不驱动所述第二气门，所述第二凸轮用于驱动所述第二气门但不驱动所述第一气门。

12.一种凸轮轴，其特征在于，包括：

芯轴；

凸轮，套设于所述芯轴，所述凸轮包括沿轴向排布的第一部分和第二部分，所述第一部分、第二部分分别套设于所述芯轴，且在轴向、径向和轴向均固定于所述芯轴；

所述第一部分具有第一轴向端面，所述第二部分具有第二轴向端面，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面面对面。

13.如权利要求12所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分具有用于发动机制动的凸轮轮廓，所述第二部分具有用于发动机常规工作的凸轮轮廓。

14.如权利要求12所述的凸轮轴，其特征在于，除轴向厚度之外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

15.如权利要求12所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

16.如权利要求12-15中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

17.如权利要求16所述的凸轮轴，其特征在于，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

18.如权利要求17所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

19.如权利要求17所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

20.一种发动机，其特征在于，包括：

气门；

权利要求12-19中任一项所述的凸轮轴，所述凸轮的第一部分和第二部分驱动至少同一个所述气门。

21.一种凸轮轴，其特征在于，包括：

芯轴；

凸轮，套设于所述芯轴，所述凸轮包括沿轴向排布的第一部分和第二部分，所述第一部分具有第一轴向端面，所述第二部分具有第二轴向端面，所述第一轴向端面和所述第二轴向端面面对面；

除轴向厚度外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

22.如权利要求21所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

23.如权利要求21-22中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

24.如权利要求23所述的凸轮轴，其特征在于，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

25.如权利要求24所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

26.如权利要求24所述的凸轮轴，其特征在于，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

27.一种凸轮轴的制造方法，其特征在于，包括：

先将凸轮套设于芯轴的配合段，所述配合段在任意一个轴向位置的横截面的外周均为多边形，所述凸轮的内周面的横截面为多边形，所述芯轴具有轴向的孔，所述孔延伸至所述配合段；

然后对所述配合段伸入所述凸轮内的伸入部分进行扩张，使得所述伸入部分的外径增大、并与所述凸轮沿径向相互压紧。

28.如权利要求27所述的制造方法，其特征在于，对所述配合段伸入所述凸轮内的伸入部分进行扩张的步骤包括：将扩张件伸入所述孔，使得所述伸入部分沿径向扩张。

29.如权利要求28所述的制造方法，其特征在于，沿径向至少在一个方向上，所述扩张件的尺寸大于所述孔的尺寸。

30.如权利要求27所述的制造方法，其特征在于，对所述配合段伸入所述凸轮内的伸入部分进行扩张的步骤包括：

在压力作用下向所述孔中通入流体，使得所述伸入部分沿径向扩张。

31.如权利要求27-30中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述多边形中相邻的两条边之间通过圆弧过渡。

32.如权利要求27-30中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述凸轮包括沿轴向排布在所述芯轴的第一部分、第二部分。

33.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，除轴向厚度之外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

34.如权利要求32所述的制造方法，其特征在于，所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

35.如权利要求32-34中任一项所述的制造方法，其特征在于，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈间隙趋势。

36.如权利要求35所述的制造方法，其特征在于，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

37.如权利要求36所述的制造方法，其特征在于，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

38.如权利要求36所述的制造方法，其特征在于，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

39.如权利要求32-38中任一项所述的制造方法，其特征在于，利用冷冲压工艺制成所述第一部分、第二部分中的至少之一。

40.一种凸轮轴的制造方法，其特征在于，包括：

先将凸轮的第一部分、第二部分分别套设在芯轴的配合段上，所述第一部分、第二部分沿轴向排布，所述芯轴具有沿轴向的孔，所述孔延伸至所述配合段；

然后对所述配合段伸入所述第一部分、第二部分内的伸入部分进行扩张，使得所述伸入部分的外径增大，并与所述第一部分、第二部分沿径向相互压紧。

41.如权利要求40所述的制造方法，其特征在于，对所述配合段伸入所述第一部分、第二部分内的伸入部分进行扩张的步骤包括：将扩张件伸入所述孔，使得所述伸入部分沿径向扩张。

42.如权利要求41所述的制造方法，其特征在于，沿径向至少在一个方向上，所述扩张件的尺寸大于所述孔的尺寸。

43.如权利要求40所述的制造方法，其特征在于，对所述配合段伸入所述第一部分、第二部分内的伸入部分进行扩张的步骤包括：

在压力作用下向所述孔中通入流体，使得所述伸入部分沿径向扩张。

44.如权利要求40-43所述的制造方法，其特征在于，所述第一部分包括用于发动机制动的凸轮轮廓，所述第二部分包括用于发动机常规点火的凸轮轮廓。

45.如权利要求40-43中任一项所述的制造方法，其特征在于，除轴向厚度之外，所述第一部分、第二部分的形状相同。

46.如权利要求40-43中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述第一部分、第二部分的形状完全相同。

47.如权利要求40-44中任一项所述的制造方法，其特征在于，沿轴向朝向所述第二部分的方向，所述第一部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

48.如权利要求47所述的制造方法，其特征在于，沿轴向朝向所述第一部分的方向，所述第二部分的内周面的横截面的尺寸呈减小趋势。

49.如权利要求48所述的制造方法，其特征在于，所述第一部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第一部分与所述芯轴之间的自锁角，所述第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于所述第二部分与所述芯轴之间的自锁角。

50.如权利要求48所述的制造方法，其特征在于，所述第一部分、第二部分的内周面相对于中心轴线之间的倾斜角大于arctan0.1。

51.如权利要求40-50中任一项所述的制造方法，其特征在于，利用冷冲压工艺制成所述第一部分、第二部分中的至少之一。