CN1101890C - 凸轮轴的制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种凸轮轴的制造方法，由以下工序组成：把凸轮轴的轴部20压粉成形的轴部压粉成形工序，把凸轮轴的凸轮凸起部11、15压粉成形的凸轮凸起部压粉成形工序，把至少一个前述压粉成形的凸轮凸起部11、15组装于前述压粉成形的轴部20的规定位置的组装工序，以及把前述所组装的轴部20和凸轮凸起部11、15进行烧结而整体地成形的烧结成形工序。采用本发明，能够省略机械加工，实现降低成本和提高生产率，且可用低成本、耐久性高的材料来制造。

Description

凸轮轴的制造方法
本发明涉及凸轮轴的制造方法。
以前就凸轮轴的制造方法作出种种提案。
例如有在配有由烧结合金制成的凸轮凸起部的铸模中浇铸而铸造凸轮轴的方法(日本专利公开特开平7-195 167号公报)，在凸轮轴的规定位置，通过滚压成形形成从圆径鼓出的多个环状部，在其上压入凸轮零件而制造凸轮轴的方法(日本专利公开特开平8-105 307号公报)，把内构件扩散结合于烧结合金制的凸轮构件的内周面，把钢管制的轴插入该内构件的轴孔中整体结合而制造凸轮轴的方法(日本专利公开特开平5-288 014号公报)，把凸轮注射成形于轴主体的外周而制造凸轮轴的方法(日本专利公开特开平7-252 503号公报)等。
可是，在整体地铸造凸轮凸起部的方法中，后续工序的切削·磨削等机械加工成本是成本相当高的；在注射成形凸轮的方法中，材料和烧结工序是成本高的；在压入凸轮零件的方法中，存在着压入时应力引起的凸角裂纹或轴的弯曲等问题；扩散结合制成者，烧结成本高同时需要变形矫正。
本发明是鉴于这些问题而作出的，其目的在于提供一种能够大幅度地省略机械加工、可以实现成本的降低和生产率的提高、同时可以以低成本用耐久性高的最佳材料来制造的凸轮轴的制造方法。
为了实现上述目的，本发明第一方案的凸轮轴的制造方法，由以下工序组成：把凸轮轴的轴部压粉成形的轴部压粉成形工序，把凸轮轴的凸轮凸起部压粉成形的凸轮凸起部压粉成形工序，把至少一个前述压粉成形的凸轮凸起部组装于前述压粉成形的轴部的规定位置的组装工序，以及把前述所组装的轴部和凸轮凸起部进行烧结而整体地成形的烧结成形工序。
由于把凸轮凸起部和轴部分别压粉成形后，组装起来进行烧结而整体地成形，所以没有必要切削或磨削等机械加工，可以实现成本的降低和生产率的提高。
由于通过整体烧结化把轴部和凸轮凸起部接合，所以接合部的可靠性高。
此外可以分别考虑轴部和凸轮凸起部各自的成本而选定最佳的烧结材料。
本发明第二方案的凸轮轴的制造方法，其特征在于，在上述第一方案所述的凸轮轴的制造方法中，在前述轴部压粉成形工序中，在轴部的外周面上整体地压粉成形指向轴向的槽条或突条的配合条，在前述凸轮凸起部的压粉成形工序中，在前述轴部所穿过的凸轮凸起部的圆孔的内周面上整体地压粉成形与前述配合条相对应的突条或槽条，在前述组装工序中，把前述凸轮凸起部的配合条接合于前述轴部的配合条，并把凸轮凸起部组装于轴部。
由于接合相互的配合条而把分别压粉成形的轴部和凸轮凸起部组装起来，整体烧结之，所以可以确保轴部与凸轮凸起部的相对相位角度的精度很高。
本发明第三方案的凸轮轴的制造方法，其特征在于，在上述第一或第二方案所述的凸轮轴的制造方法中，在前述轴部压粉成形工序中，用成形性方面优良的烧结材料来压粉成形轴部，在前述凸轮凸起部压粉成形工序中，用耐磨性方面优良的高合金烧结材料来压粉成形凸轮凸起部。
凸轮凸起部的烧结材料，用高合金烧结材料而确保耐磨性，同时轴部的烧结材料可以用成形性方面优良的廉价的材料，可以把成本降得很低。
本发明第四方案的凸轮轴的制造方法，其特征在于，在上述第一或第二或第三方案所述的凸轮轴的制造方法中，把在烧结时的膨胀·收缩率上相互间有差异的烧结材料用于前述轴部和前述凸轮凸起部，在烧结前后轴部与凸轮凸起部的结合间隙缩小。
把不同种烧结材料用于凸轮凸起部和轴部，在烧结时的膨胀·收缩率上设定差异，在烧结前后轴部与凸轮凸起部的结合间隙缩小，借此可以可靠地进行烧结时的接合。
图1是表示根据本发明的一个实施例的把烧结材料压粉成形的凸轮凸起部的透视图。
图2是表示把烧结材料压粉成形的轴部的透视图。
图3是表示即将把凸轮凸起部和轴部组装起来之前的状态的透视图。
图4是表示该组装之后烧结结合的状态的凸轮轴的透视图。
图5是表示根据另一个实施例的组装之后烧结结合的状态的凸轮轴的透视图。
下面就根据本发明的一个实施例在图1至图4中图示并进行说明。
根据图1至图4来说明根据本实施例的制造凸轮轴1的工序。
图1示出把烧结材料压粉成形的凸轮凸起部11、15。
用于凸轮凸起部11、15的烧结材料，是耐磨性方面优良的高合金烧结材料，例如是按化学成分重量百分比，Fe中含有C：2％，Cr：5.5％，Mo：0.4％，W：1.7％，V：0.15％，P：0.5％的粉末合金。
把此一粉末合金压粉成形而成形为图1中所示的凸轮凸起形状。
凸轮凸起部11、15，是具有卵形的轮廓曲线的平面凸轮，分别在基圆的中央形成轴部20可以插入的圆孔12、16。而且，在圆孔12、16的各内周面上，指向轴向的突条13、17形成在相互不同的规定相位角度位置上。
另一方面，在图2中示出把烧结材料压粉成形的轴部20，用于轴部20的烧结材料，只要成形性方面优良可以是廉价材料，例如是按化学成分重量百分比，在Fe中含有C：0.8％，Cu：1.5％的粉末合金。
把此一粉末合金压粉成形而成形为图2中所示的轴形状。
轴部20，形成外径等于凸轮凸起部11、15的圆孔12、16的内径的圆柱形主体21和在其端部处直径扩大的轴颈部23，在圆柱形主体21上形成指向轴向并与凸轮凸起部11、15的圆孔12、16的突条13、17相配合的一个槽条22。
再者，在轴颈部23的端面上同时形成两个链轮安装用螺纹孔24的底孔。
这样就可以把压粉成形的凸轮凸起部11、15配合组装于轴部20上。
如图3中所示，使凸轮凸起部11、15的圆孔12、16的中心线对着轴部20的圆柱形主体21并与其中心线一致，在圆孔12、16的突条13、17配合于圆柱形主体21的槽条22的相位角度位置上接合而相互嵌入进行组装。
由于像这样把凸轮凸起部11、15的突条13、17配合于轴部20的槽条22来进行组装，所以可以以高精度把轴部20与凸轮凸起部11、15的相对的相位角度定位于规定角度而组装。
这样一来，在分别把凸轮凸起部11、15组装于轴部20的圆柱形主体12的轴向规定位置的状态(参照图4)下，进行烧结结合整体地成形。
此后进行凸轮凸起部11、15的淬火，对该凸轮凸起部11、15和轴颈部23进行磨削精加工而完成凸轮轴1。
由于最后的磨削在精加工时进行，所以在磨削时不施行机械加工。
由于把凸轮凸起部11、15和轴部20分别压粉成形后，组装起来进行烧结而整体地成形，所以可以大幅度地省略切削或磨削等机械加工，可以实现成本的降低和生产率的提高。
再者，轴颈部23的端面中央的链轮安装用的螺纹孔24在压粉成形时同时形成，可以省略机械加工。
由于通过实现整体烧结而把轴部20和凸轮凸起部11、15接合，所以接合部的可靠性高。
此外在凸轮凸起部11、15中，用耐磨性方面优良的高合金烧结材料还确保耐擦伤性或耐点蚀性，在轴部20中可以用成形性方面优良的廉价材料，可以把成本压得很低。
凸轮凸起部11、15和轴部20的烧结材料不同，在烧结时的膨胀·收缩率上有差异，在烧结前后轴部与凸轮凸起部的结合间隙可以缩小，可以可靠地进行烧结时的接合。
由于接合相互的槽条22和突条13、17而把分别压粉成形的轴部20和凸轮凸起部11、15组装起来，整体烧结之，所以可以以高的精度可靠地结合轴部20与凸轮凸起部11、15的相对相位角度。
再者也可以在轴颈部用中·高碳素钢而转动部分施行淬火。
此外，如果对轴部的转动部分施行滚压加工来提高密度，则可以实现转动强度的进一步提高。
虽然根据以上实施例的凸轮轴1，在轴部20的圆柱形主体21上形成槽条22，在凸轮凸起部11、15的圆孔12、16上形成突条13、17，但是也可以凹凸相反如图5中所示的凸轮轴50那样在轴部60的圆柱形主体61上形成突条62，在凸轮凸起部51、55的圆孔上形成槽条52、56。

Claims (4)

1.一种凸轮轴的制造方法，其特征在于：由以下工序组成：
把凸轮轴的轴部压粉成形的轴部压粉成形工序，
把凸轮轴的凸轮凸起部用与上述轴部不同的烧结材料压粉成形的凸轮凸起部压粉成形工序，
把至少一个前述压粉成形的凸轮凸起部以所需的间隔组装于前述压粉成形的轴部的规定位置的组装工序，以及
把前述分别压粉成形的轴部和凸轮凸起部的间隔缩小而烧结成一体的烧结成形工序。
2.权利要求1中所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：
在前述轴部压粉成形工序中，在轴部的外周面上整体地压粉成形指向轴向的槽条或突条的配合条；
在前述凸轮凸起部的压粉成形工序中，在前述轴部所穿过的凸轮凸起部的圆孔的内周面上整体地压粉成形与前述配合条相对应的突条或槽条；
在前述组装工序中，把前述凸轮凸起部的配合条接合于前述轴部的配合条并把凸轮凸起部组装于轴部。
3.权利要求1或权利要求2中所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：
在前述轴部压粉成形工序中，用成形性方面优良的烧结材料来压粉成形轴部；
在前述凸轮凸起部压粉成形工序中，用耐磨性方面优良的高合金烧结材料来压粉成形凸轮凸起部。
4.权利要求1、权利要求2或权利要求3中所述的凸轮轴的制造方法，其特征在于：把在烧结时的膨胀·收缩率上相互间有差异的烧结材料用于前述轴部和前述凸轮凸起部，在烧结前后轴部与凸轮凸起部的结合间隙缩小。
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