CN107953292A - 一种汽车发动机曲轴正时工装及曲轴正时定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车发动机曲轴正时工装及曲轴正时定位方法，所述的曲轴正时工装包括工装板、圆柱形套筒和定位销柱体，工装板一端为圆柱形套筒，圆柱形套筒内孔与曲轴轴颈外圆配合，圆柱形套筒内孔内设有与曲轴轴颈上半圆键相配合的键槽；另一端连接有与曲轴箱箱体上定位销孔相配合的定位销柱体，本工装可以实现曲轴正时位置的精准定位，并实现曲轴与曲轴箱位置的相对固定，方便正时系统的安装，提高正时系统的安装精度；所述的曲轴正时定位方法简单易行，避免传统正时方法中利用肉眼观察刻度进行定位带来的较大误差，且在曲轴定位的同时对曲轴进行了位置限制，防止曲轴转动，在安装其它正时系统零件时，保证了曲轴正时位置的稳定。

Description

一种汽车发动机曲轴正时工装及曲轴正时定位方法

技术领域

本发明涉及汽车发动机装配技术领域，具体是一种汽车发动机曲轴正时工装及曲轴正时定位方法。

背景技术

汽车发动机正时系统关乎发动机运转的稳定性，若发动机正时系统精准度不好会影响发动机正常运转，导致发动机性能降低甚至无法工作。传统的汽车发动机正时安装方法是先将磁电机转子通过锁紧螺母固定于曲轴，磁电机转子与曲轴轴颈通过半圆键进行角向定位，安装发动机边盖，通过工具转动磁电机转子，使转子上标记与边盖上观察孔上标记重合，使用人工或者临时工具阻止磁电机转动，安装正时链轮等剩余正时系统零件。

正时定位通过人肉眼观察磁电机转子上标记与发动机边盖观察孔上标记是否重合，存在较大误差，并且使用人工或者临时工具阻止磁电机转动，无法保证在安装其余正时系统零件时曲轴正时位置稳定，使用此方法进行曲轴正时定位存在较大偏差。

专利号为CN201420675977.9的中国专利中公开了一种曲轴正时定位工装，但其所公开的工装利用发动机曲轴中心孔及曲轴后端螺纹孔进行定位，发动机曲轴中心孔为加工预制孔，曲轴加工完毕后，曲轴定位中心为曲轴颈外圆，以曲轴中心孔定位不准确，曲轴后端螺纹孔一般加工位置要求不高，以其作为定位基准不准确，且中心孔一般为锥形孔，定位不方便，上述专利中公开的曲轴正时定位工装为铝制，工装本身强度较低，而发动机在进行正时系统安装时，链轮紧固螺栓安装扭矩达到60～80N·m，铝制工装易变形，容易损坏，使用较短时间就需要进行更换，使用成本较高，且铝制工装无论是使用铝块进行机加工还是通过压铸铝制作获得都需要较高的成本，铝制品加工精度较低，不能完全满足工装定位时所要求的精度。

专利号为CN201510486601.2的中国专利中公开了一种精确安装曲轴正时齿轮的工装组件，利用曲轴上第一轴颈、第二轴颈以及连杆轴颈上的键槽进行定位，但是曲轴连杆轴颈上的键槽需要另外加工，一般的曲轴仅在第一轴颈及第二轴颈加工有曲轴键槽，有的仅在一个轴颈处加工有键槽，因此需要使用此发明所公开的工装，需要对曲轴进行二次加工或者重新开发曲轴，成本较高，而且曲轴中间轴颈为发动机工作时主要受力部件，在中间轴颈上设置键槽会影响其强度，增加发动机故障的风险；此发明在进行定位时利用的时观察指针是否对准曲轴中心线，由于是工作人员肉眼进行观察，难免存在误差，其由于操作人员能力存在高低，能力较差的工作人员在使用本发明所述的工装进行操作时，误差较大，且使用本工装进行定位，由于工装本身占据了许多空间，影响其他正时系统零部件的安装；本发明公开的一种精确安装曲轴正时齿轮的工装组件结构较为复杂，有许多较长的杆状结构，在保证一定精度要求的情况下加工困难，工装长时间使用后，亦不能保证工装定位精度。

专利号为CN201410302881.2的中国专利中公开了一种曲轴正时工装及曲轴正时定位方法，其曲轴正时工装利用曲轴端法兰盘上定位销孔进行定位，但大部分发动机并没有曲轴端法兰盘结构，使用此方法进行曲轴正时定位，需要增加曲轴端法兰盘等零部件，在正时定位结束时，还需拆除该零部件，增加了步骤和成本；同时，法兰盘上定位销孔直径较小，利用此定位销孔进行定位，在进行后续零件安装时，较大的扭矩施加与工装上直径较小的定位销上，易造成定位销折断，不仅损坏工装，严重时还可能损坏曲轴部件，由于曲轴为发动机重要零件，曲轴部件损坏会直接导致发动机故障。

发明内容

发明目的：本发明的目的是针对目前技术中的不足，提供一种汽车发动机曲轴正时工装及曲轴正时定位方法，利用正时系统中曲轴上的定位销进行定位，且提供一种曲轴正时定位方法，简化汽车发动机曲轴正时定位步骤，大大提高发动机安装效率。

技术方案：为实现上述目的，本发明提供一种汽车发动机曲轴正时工装，包括工装板、圆柱形套筒和定位销柱体，工装板一端为圆柱形套筒，圆柱形套筒内孔与曲轴轴颈外圆配合，圆柱形套筒内孔上设有与曲轴轴颈上半圆键相配合的键槽；另一端连接有与曲轴箱箱体上定位销孔相配合的定位销柱体。所述圆柱形套筒内键槽与定位销柱体相对位置为汽车发动机曲轴处于正确正时位置时，曲轴上半圆键和曲轴箱箱体上定位销孔相对位置。

作为本方案的一种改进，所述的圆柱形套筒内侧边缘设置有倒角。

作为本方案的一种改进，所述的定位销柱体头部设置有倒角。

作为本方案的一种改进，所述的圆柱形套筒内侧边缘倒角与圆柱形套筒中心轴夹角为15°～20°；所述的定位销柱体头部倒角与定位销柱体中心轴夹角为15°～20°。

作为本方案的一种改进，所述汽车发动机曲轴正时工装为钢制。

作为本方案的一种改进，所述汽车发动机曲轴正时工装圆柱形套筒内表面及定位销柱体表面进行高频淬火，形成0.5-0.8mm厚硬化层。

作为本方案的一种改进，所述定位销柱体可与工装板活动连接，工装板上设置有通孔，定位销柱体穿过通孔并可在通孔内滑动。

本发明还提供一种发动机曲轴正时定位方法，该方法利用所述的汽车发动机曲轴正时工作曲轴正时定位，步骤如下：

(1)转动曲轴，使活塞至上止点附近；

(2)将半圆键安装于曲轴轴颈键槽内；

(3)将曲轴正时工装套筒一端套入曲轴轴颈，套筒内孔键槽与曲轴轴颈上半圆键相配合，形成曲轴正时工装与曲轴的相对固定；

(4)摆动曲轴正时工装，调整角度，使曲轴正时工装另一端定位销柱体与曲轴箱上定位销孔对齐，此时曲轴跟随工装转动，带动活塞到达上止点；

(5)推动曲轴正时工装使定位销柱体进入定位销孔，实现曲轴与曲轴箱位置的相对固定；

(6)进行发动机正时系统的紧固安装，安装结束后，取下曲轴正时工作。

有益效果：本发明公开的一种汽车发动机曲轴正时工装，一端与曲轴轴颈以及半圆键配合，一端与曲轴箱箱体定位销孔配合，实现了曲轴正时的精准定位，避免了传统曲轴正时方法通过肉眼观察指示标记定位带来的偏差。同时，该方法通过曲轴正时工装实现曲轴与曲轴箱的相对固定，保证曲轴正时位置的稳定，避免安装其它正时系统零件时曲轴正时位置发生偏移。

所述曲轴正时工装利用曲轴外圆及曲轴上半圆键进行曲轴端的定位，定位基准与曲轴本身安装定位基准相同，避免定位时的偏差；同时所述工装另一端利用曲轴箱定位销位置进行定位，曲轴箱加工时曲轴箱定位销为实际加工夹具夹持定位基准，因此利用曲轴箱定位销进行定位可保证位置精确；所述曲轴正时工装结构简单，使用的材料价格低廉，加工工艺成熟。

所述工装在圆柱形套筒内侧边缘和定位销柱体头部均设置有倒角，且圆柱形套筒内侧边缘倒角与圆柱形套筒中心轴夹角为15°～20°；定位销柱体头部倒角与定位销柱体中心轴夹角为15°～20°，较小角度的倒角起到导向定位作用，方便操作人员将圆柱形套筒套上曲轴和将定位销柱体插入曲轴箱上定位销。

所述工装为刚制成，强度较大，发动机在进行正时系统安装时，链轮紧固螺栓安装扭矩达到60～80N·m，钢质的工装能保证工装在使用时不易变形，曲轴半圆键强度大，可承受扭矩大，能满足后续其他正时系统零部件安装时的需求，不易损坏曲轴，所述工装长时间使用依然能保证定位的准确性，同时，钢制品加工工艺成熟，材料价格低廉，使用钢制工装成本更低。

所述汽车发动机曲轴正时工装圆柱形套筒内表面及定位销柱体表面进行高频淬火，形成0.5-0.8mm厚硬化层，提高工装接触面表面硬度，从而提高接触面表面强度。工装在使用时，圆柱形套筒内表面及定位销柱体表面不断与曲轴外圆及曲轴箱定位销孔进行接触摩擦，经过高频淬火处理后的圆柱形套筒内表面及定位销柱体表面硬度大大提高，不易损，在长时间使用后能保证圆柱形套筒内孔及定位销柱体的尺寸精度，保证所述工装定位准确性。

所述的曲轴正时定位方法简单易行，无需对现有发动机零件进行更改，使用上述曲轴正时工装可以实现曲轴正时的精准定位，避免传统正时方法中利用肉眼观察刻度进行定位带来的较大误差，且利用所述曲轴正时定位方法进行正时系统安装时，在曲轴定位的同时对曲轴进行了位置限制，防止曲轴转动，在安装其它正时系统零件时，保证了曲轴正时位置的稳定。

附图说明

图1所述汽车发动机曲轴正时工装使用状态示意图；

图2所述汽车发动机曲轴正时工装结构示意图；

图3所述汽车发动机曲轴正时工装轴圆柱形套筒与曲轴以及半圆键配合示意图；

图4所述汽车发动机曲轴正时工装圆柱形套筒剖视图；

图5所述汽车发动机曲轴正时工装定位销柱体剖视图；

图6实施例2中所述曲轴正时工装定位销柱体与工装板活动连接结构示意图。

附图标记列表：1、曲轴正时工装，2、曲轴，3、半圆键，4、曲轴箱定位销孔，11、工装板，12、定位销柱体，13、圆柱形套筒，14、键槽，15、通孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

实施例1

如图1和图2所示的一种曲轴正时工装1，包括工装板11，工装板一端为圆柱形套筒13，圆柱形套筒13内孔与曲轴2轴颈外圆配合，圆柱形套筒13内孔上设置有与曲轴2轴颈上半圆键3相配合的键槽14，工装板11另一端为与曲轴箱定位销孔4所配合的定位销柱体12。圆柱形套筒13内键槽14与定位销柱体12的相对位置为汽车发动机曲轴2处于正确正时位置时，曲轴2上半圆键3和曲轴箱定位销孔4的相对位置。曲轴正时工装1材料为45号钢,45号钢材料价格低廉，易于加工，后期进行高频淬火后性能好，且钢制零件加工工艺成熟，精度高，能保证当曲轴正时工装1上圆柱形套筒13套入曲轴，圆柱形套筒13内孔上键槽14与曲轴2上半圆键3配合，定位销柱体12插入曲轴箱定位销孔4时，曲轴2处在正确的正时位置，偏差小。

如图4和图5所示，曲轴正时工装1上圆柱形套筒13内孔边缘设置有倒角，定位销柱体12的头部设置有倒角，圆柱形套筒13内孔边缘倒角和定位销柱体12的头部倒角均为15°，圆柱形套筒13内表面和定位销柱体12外表面均进行高频淬火处理，高频淬火处理后表面硬化层厚度为0.6mm,硬化层硬度为HRC55，汽车曲轴箱多为铝制，硬度较低，曲轴2外圆一般同样进行高频淬火处理，硬度与圆柱形套筒13内表面和定位销柱体12外表面高频淬火处理后硬度相当，曲轴正时工装1高频淬火处理后能大大减少圆柱形套筒13内表面和定位销柱体12外表面磨损，大大增加曲轴正时工装1使用寿命，并保证曲轴正时工装1在长时间使用后不会因为过度磨损导致的尺寸偏差致使曲轴2正时定位不准确。

使用上述曲轴正时工作1进行曲轴汽车发动机曲轴正时定位的方法步骤如下：

(1)转动曲轴2,，使活塞至上止点附近；

(2)将半圆键3安装于曲轴1轴颈键槽内；

(3)将曲轴正时工装1一端的圆柱形套筒13套在曲轴2上，并使曲轴2上半圆键3进入键槽14，图3为曲轴正时工装1与曲轴2以及半圆键3的配合示意图；

(4)摆动曲轴正时工装1，调整角度，使曲轴正时工装1另一端定位销柱体12与曲轴箱定位销孔4对齐，此时曲轴2跟随曲轴正时工装1转动，带动活塞在缸体内运动，并到达上止点；

(5)推动曲轴正时工装1，使定位销柱体12进入定位销孔4，实现曲轴2与曲轴箱的相对固定，保证曲轴正时的精准定位；

(6)进行发动机正时系统的紧固安装，安装结束后，取下曲轴正时工装1。

上述的曲轴正时定位方法简单易行，无需对现有发动机零件进行更改，使用上述曲轴正时工装可以实现曲轴正时的精准定位，避免传统正时方法中利用肉眼观察刻度进行定位带来的较大误差，且利用所述曲轴正时定位方法进行正时系统安装时，在曲轴定位的同时对曲轴进行了位置限制，防止曲轴转动，在安装其它正时系统零件时，保证了曲轴正时位置的稳定。

实施例2

如图6所示的一种曲轴正时工装1，与实施例1中所述曲轴正时工装区别在于，其定位销柱体12与工装板11的连接方式为活动连接，工装板11上设置有通孔15，定位销柱体12穿过通孔15，并在通孔15内滑动，所述的曲轴正时工装1可用于结构较紧凑，装配时可利用空间有限的汽车发动机，利用本实施例中所示的曲轴正时工装1进行曲轴正时定位的方法步骤如下：

(1)转动曲轴2,，使活塞至上止点附近；

(2)将半圆键3安装于曲轴1轴颈键槽内；

(3)将曲轴正时工装1一端的圆柱形套筒13套在曲轴2上，并使曲轴2上半圆键3进入键槽14，图3为曲轴正时工装1与曲轴2以及半圆键3的配合示意图；

(4)摆动曲轴正时工装1，调整角度，使曲轴正时工装1另一端通孔15与曲轴箱定位销孔4对齐，此时曲轴2跟随曲轴正时工装1转动，带动活塞在缸体内运动，并到达上止点；

(5)将定位销柱体12穿过通孔15，并将头部插入定位销孔4，实现曲轴2与曲轴箱的相对固定，保证曲轴正时的精准定位；

(6)进行发动机正时系统的紧固安装，安装结束后，取下曲轴正时工装1。

实施例2中所示的曲轴正时工装1由于定位销柱体12与工装板11活动连接，当定位销柱体12与工装板11分离时，可减小曲轴正时工装1在转动时的活动空间，易于摆动曲轴正时工装1来寻找正确的正时位置，将通孔15对准曲轴箱定位销孔4后再插入定位销柱体12进行固定。

实施例1与实施例2中所述的汽车发动机曲轴正时定位方法不仅可用于汽车发动机装配，还可用于汽车发动机成品检验、汽车发动机试验中及试验后的曲轴正时校准和汽车发动机维修。

本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。

Claims (9)

1.一种汽车发动机曲轴正时工装，其特征在于，包括工装板、圆柱形套筒和定位销柱体，工装板一端为圆柱形套筒，圆柱形套筒内孔与曲轴轴颈外圆配合，圆柱形套筒内孔上设有与曲轴轴颈上半圆键相配合的键槽；另一端连接有与曲轴箱箱体上定位销孔相配合的定位销柱体。

2.根据权利要求1所述的一种汽车发动机曲轴正时工装，其特征在于：所述圆柱形套筒内键槽与定位销柱体相对位置为汽车发动机曲轴处于正确正时位置时，曲轴上半圆键和曲轴箱箱体上定位销孔相对位置。

3.根据权利要求2所述的一种汽车发动机曲轴正时工装，其特征在于：所述的圆柱形套筒内侧边缘设置有倒角。

4.根据权利要求3所述的一种汽车发动机曲轴正时工装，其特征在于：所述的定位销柱体头部设置有倒角。

5.根据权利要求4所述的一种汽车发动机曲轴正时工装，其特征在于：所述的圆柱形套筒内侧边缘倒角与圆柱形套筒中心轴夹角为15°～20°；所述的定位销柱体头部倒角与定位销柱体中心轴夹角为15°～20°。

6.根据权利要求5所述的一种汽车发动机曲轴正时工装，其特征在于：所述汽车发动机曲轴正时工装为钢制。

7.根据权利要求6所述的一种汽车发动机曲轴正时工装，其特征在于：所述汽车发动机曲轴正时工装圆柱形套筒内表面及定位销柱体表面进行高频淬火，形成0.5-0.8mm厚硬化层。

8.根据权利要求7所述的一种汽车发动机曲轴正时工装，其特征在于：所述定位销柱体可与工装板活动连接，工装板上设置有通孔，定位销柱体穿过通孔并可在通孔内滑动。

9.一种汽车发动机曲轴正时定位方法，其特征在于，曲轴正时步骤如下：

(1)转动曲轴，使活塞至上止点附近；

(2)将半圆键安装于曲轴轴颈键槽内；

(3)将曲轴正时工装套筒一端套入曲轴轴颈，套筒内孔键槽与曲轴轴颈上半圆键相配合，形成曲轴正时工装与曲轴的相对固定；

(4)摆动曲轴正时工装，调整角度，使曲轴正时工装另一端定位销柱体与曲轴箱上定位销孔对齐，此时曲轴跟随工装转动，带动活塞到达上止点；

(5)推动曲轴正时工装使定位销柱体进入定位销孔，实现曲轴与曲轴箱位置的相对固定；

(6)进行发动机正时系统的紧固安装，安装结束后，取下曲轴正时工作。