CN108049927A - 组装凸轮轴及其制造方法 - Google Patents

Abstract

组装凸轮轴及其制造方法，属于凸轮轴技术领域。所述芯轴、凸轮片为分体式结构，凸轮片的内孔孔壁设有若干环形凹槽或内螺纹；所述芯轴为钢管，其外壁在与凸轮片连接处滚轧有若干齿，该齿沿钢管轴线方向布置，并在该连接处周向均匀布置，凸轮片通过内孔与芯轴连接，凸轮片内孔的环形凹槽或内螺纹与芯轴外壁的齿咬合。本发明制成的凸轮轴，其质量轻便、结构设计自由、节约材料、性能高，分体制造的优点在于最大幅度的节约了材料的使用，零件材料最大程度上的优化。

Description

组装凸轮轴及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种组装凸轮轴及其制造方法，属于凸轮轴技术领域。

背景技术

凸轮轴是发动机的重要零部件之一，凸轮轴的结构设计和加工质量的好坏，对发动机的性能起着极其重要的作用。随着发动机高速度、高输出功率、低燃油附加性、整车轻量化和低成本投入等设计需求，对凸轮轴也提出了更高的设计要求，要求其结构紧凑、质量轻便、材料强度高、耐磨性好。而目前整体式凸轮轴，材料组成相同，各方面性能也相同，无法达到以上的要求。

发明内容

本发明的目的是为了解决以上问题提供了一种新的组装凸轮轴及其制造方法。利用本发明，可将凸轮轴上的各个零件如芯轴、凸轮、轴颈、法兰、信号轮等分体式设计制造，通过施加外力将各个零件与芯轴进行集成装配。

本发明的技术方案是：组装凸轮轴，包括凸轮片、芯轴，其特征是，所述芯轴、凸轮片为分体式结构，所述凸轮片设有安装于芯轴上的内孔，凸轮片的内孔孔壁设有若干环形凹槽或内螺纹；所述芯轴为钢管，其外壁在与凸轮片连接处滚轧有若干齿，该齿沿钢管轴线方向布置，并在该连接处周向均匀布置，凸轮片通过内孔与芯轴连接，凸轮片内孔的环形凹槽或内螺纹与芯轴外壁的齿咬合。

进一步地，所述凸轮片内孔的环形凹槽，其截面形状为三角形或梯形。

进一步地，所述芯轴外壁的齿，其齿顶高于芯轴外壁，其齿根低于芯轴外壁。

进一步地，所述环形凹槽的槽顶内径大于芯轴外径，并小于芯轴齿顶所在圆的直径。

进一步地，所述凸轮片内孔的内螺纹小径大于芯轴外径，并小于芯轴齿顶所在圆的直径。

进一步地，所述凸轮片内孔两端边缘处设有喇叭口状的导向结构，其中一个的喇叭口深度大于另一个喇叭口的深度。

上述组装凸轮轴的制造方法，其特征是，包括以下步骤：

1）在凸轮片内孔孔壁加工若干个环形凹槽或内螺纹，凸轮片内孔两端边缘处分别加工喇叭口状的导向结构，便于装配；

2）选取钢管作为芯轴，在钢管上欲组装凸轮片的位置，通过滚轧的方式加工若干齿，该齿沿钢管轴线方向布置并高于钢管外径，且该位置处的齿沿钢管周向均匀分布；滚轧时，采用滚花轮和支撑轮，支撑轮为双轮缘，三个轮缘与钢管接触，并呈120°布置，接触位置在滚花位置的上方和下方；

3）通过外力作用将凸轮片压入钢管加工出齿的位置，凸轮片内孔的环状凹槽或内螺纹和钢管上沿轴线方向的齿形成咬合，连接强度达到了最大化；重复循环这个动作，直至完成整根凸轮轴的组装。

进一步地，步骤1）中，所述环形凹槽的截面形状为三角形或梯形。

进一步地，步骤1）中，凸轮片的两个喇叭口状的导向结构，其中一个的喇叭口深度大于另一个喇叭口的深度。

进一步地，步骤3）中，先将喇叭口深度大的一端与钢管端部对齐，利用外力将凸轮片压入钢管加工出齿的位置。

本发明中可根据凸轮轴各个零件的性能要求，选择各自理想的材料，芯轴采用适合壁厚的钢管；凸轮轴上其他零部件如轴颈、法兰、信号轮也可采用上述方法，与芯轴分体式设计制造，分体制造的优点在于最大幅度的节约了材料的使用，零件材料最大程度上的优化。本发明制成的凸轮轴，其质量轻便、结构设计自由、节约材料、性能高。

本发明具有以下优点：

1、各个零件可以根据零件的不同功能要求选择不同类型的材料；

2、零件芯轴由钢管组成，可以节约材料，减轻重量。

3、可实现凸轮相位角与轴向位置的任意调整和修正,满足不同结构设计需求。

附图说明

图1为本发明组装凸轮轴的结构示意图；

图2为本发明中凸轮片的结构示意图；

图3为图2中A-A向剖视图；

图4为图3中环形凹槽或内螺纹放大图；

图5为本发明中滚轧加工齿的示意图；

图中：1凸轮片、2芯轴、3凸轮片内孔、4环形凹槽或内螺纹、5齿、6导向结构、7滚花轮、8支撑轮。

具体实施方式

如图所示，组装凸轮轴，包括凸轮片1、芯轴2，芯轴、凸轮片为分体式结构，凸轮片设有安装于芯轴上的内孔3，凸轮片的内孔孔壁设有若干环形凹槽或内螺纹4，凸轮片内孔的环形凹槽，其截面（即圆周方向环形凹槽断面）形状为三角形或梯形。

芯轴2为钢管，其外壁在与凸轮片连接处滚轧有若干齿5，芯轴外壁的齿，其齿顶高于芯轴外壁0.06-0.2mm，其齿根低于芯轴外壁0.06-0.2mm。

该齿沿钢管轴线方向布置，并在该连接处周向均匀布置，周向一圈齿的齿顶处于同一圆内；凸轮片通过内孔与芯轴连接，凸轮片内孔的环形凹槽或内螺纹与芯轴外壁的齿咬合。

环形凹槽的槽顶内径（槽顶所在圆的直径）大于芯轴外径，并小于芯轴齿顶所在圆的直径0.06-0.2mm。凸轮片内孔的内螺纹小径大于芯轴外径，并小于芯轴齿顶所在圆的直径0.06-0.2mm。凸轮片内孔两端边缘处设有喇叭口状的导向结构6，其中一个的喇叭口深度大于另一个喇叭口的深度。

组装凸轮轴的制造方法：根据发动机的要求选择理想材料的凸轮轴凸轮片1、适合壁厚的钢管2、合适材料的轴颈3及法兰、信号轮。将每片凸轮片内孔加工成若干个环形凹槽或内螺纹4，在钢管欲组装凸轮的位置通过滚轧加工出沿轴向高于钢管外径的齿5，每加工一组设定的齿后，利用全自动的压装设备将凸轮片通过施加足够的外力压入钢管加工出齿的位置，实现相互咬合，承受较大的扭矩，整个凸轮片固定的过程，钢管通过机床上的夹具受力移动，穿过凸轮片内孔，直至凸轮片与钢管凸出的齿相结合的位置。凸轮片组装于芯轴上时，力的大小与物体的大小有关，压装设备的最大可输出7T的压装力，力的方向是沿着钢管轴线方向。根据凸轮轴的设计，两凸轮片间距L可以任意调整。重复循环这个动作，直至完成整根凸轮轴的组装。

Claims (10)

1.一种组装凸轮轴，包括凸轮片（1）、芯轴（2），其特征是，所述芯轴、凸轮片为分体式结构，所述凸轮片设有安装于芯轴上的内孔（3），凸轮片的内孔孔壁设有若干环形凹槽或内螺纹（4）；所述芯轴（2）为钢管，其外壁在与凸轮片连接处滚轧有若干齿（5），该齿沿钢管轴线方向布置，并在该连接处周向均匀布置，凸轮片通过内孔与芯轴连接，凸轮片内孔的环形凹槽或内螺纹与芯轴外壁的齿咬合。

2.根据权利要求1所述的组装凸轮轴，其特征是，所述凸轮片内孔的环形凹槽，其截面形状为三角形或梯形。

3.根据权利要求1所述的组装凸轮轴，其特征是，所述芯轴外壁的齿，其齿顶高于芯轴外壁，其齿根低于芯轴外壁。

4.根据权利要求1所述的组装凸轮轴，其特征是，所述环形凹槽的槽顶内径大于芯轴外径，并小于芯轴齿顶所在圆的直径。

5.根据权利要求1所述的组装凸轮轴，其特征是，所述凸轮片内孔的内螺纹小径大于芯轴外径，并小于芯轴齿顶所在圆的直径。

6.根据权利要求1所述的组装凸轮轴，其特征是，所述凸轮片内孔两端边缘处设有喇叭口状的导向结构（6），其中一个的喇叭口深度大于另一个喇叭口的深度。

7.根据权利要求1-6中任一项所述的组装凸轮轴的制造方法，其特征是，包括以下步骤：

1）在凸轮片内孔孔壁加工若干个环形凹槽或内螺纹，凸轮片内孔两端边缘处分别加工喇叭口状的导向结构，便于装配；

2）选取钢管作为芯轴，在钢管上欲组装凸轮片的位置，通过滚轧的方式加工若干齿，该齿沿钢管轴线方向布置并高于钢管外径，且该位置处的齿沿钢管周向均匀分布；滚轧时，采用滚花轮（7）和支撑轮（8），支撑轮为双轮缘，三个轮缘与钢管接触，并呈120°布置，接触位置在滚花位置的上方和下方；

3）通过外力作用将凸轮片压入钢管加工出齿的位置，凸轮片内孔的环状凹槽或内螺纹和钢管上沿轴线方向的齿形成咬合，连接强度达到了最大化；重复循环这个动作，直至完成整根凸轮轴的组装。

8.根据权利要求7所述的组装凸轮轴的制造方法，其特征是，步骤1）中，所述环形凹槽的截面形状为三角形或梯形。

9.根据权利要求7所述的组装凸轮轴的制造方法，其特征是，步骤1）中，凸轮片的两个喇叭口状的导向结构，其中一个的喇叭口深度大于另一个喇叭口的深度。

10.根据权利要求9所述的组装凸轮轴的制造方法，其特征是，步骤3）中，先将喇叭口深度大的一端与钢管端部对齐，利用外力将凸轮片压入钢管加工出齿的位置。