CN110872960A - 组合式凸轮轴 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种组合式凸轮轴，其包括：芯轴，具有轴向延伸的轴孔；凸轮和传动单元，套设在所述芯轴上且与所述芯轴胀紧固定；堵头，压设在所述轴孔的端口内；传动单元位于芯轴的一端，堵头与传动单元共同作为组合式凸轮轴动力输入的接口部。本发明采用在芯轴的轴孔端部压入堵头，使堵头在对传动单元起支撑作用的同时，并且与传动单元可直接作为凸轮轴动力输入的接口部，无需再有连接传动法兰等过渡部件，简化了发动机的传动机构。

Description

组合式凸轮轴

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机领域，特别是涉及一种组合式凸轮轴。

背景技术

凸轮轴是汽车发动机的关键传动构件之一，它直接影响着发动机的性能。目前，制造凸轮轴的方法有：传统整体式的铸造法、锻造法，还有组合式制造凸轮轴的方法。其中，应用铸造法、锻造法来制造凸轮轴存在诸多缺点，例如：不能对凸轮轴各个部位进行性能最大化设计和利用，对于凸轮、轴颈、芯轴、传动单元等各部分的性能要求有很大的不同，若用单一材料，不能把每个部分的性能做到最大化，整个加工制造工艺复杂，需要大量的机械加工工序，生产效率不高，费时费力，成本太高，并且，能耗大、环境污染严重。

组合式凸轮轴的制造方法有：焊接法、烧结法、扩管法、热套法、机械滚花法等。这些方法都是将凸轮轴分解成单个的凸轮零件、中间芯轴零件、传动零件等等，再应用不同的制造工艺方法将各个零件连接起来组合成凸轮轴。

另外，现有的组合式凸轮轴其传动部分形式各异，有些需要额外增加过渡部分且连接强度不足，因此，需要一种可直接引入动力的组合式凸轮轴。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种组合式凸轮轴，用于解决现有技术中组合式凸轮轴动力输入部结构复杂和动力输入端部连接强度不足的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种组合式凸轮轴，其包括：

芯轴，具有轴向延伸的轴孔；

凸轮和传动单元，套设在所述芯轴上且与所述芯轴胀紧固定；

堵头，压设在所述轴孔的端口内；

传动单元位于芯轴的一端，堵头与传动单元共同作为组合式凸轮轴动力输入的接口部。

优选的，所述芯轴上具有定位所述凸轮和所述传动单元的配合段，所述配合段的外周面在任一轴向位置的横截面轮廓均相同，所述横截面轮廓包括：直线区和圆弧区，所述直线区同属于一个多边形且包括多段直线，所述圆弧区同属于一个圆且包括多段圆弧。

优选的，所述凸轮的内周面在轴向位置的横截面轮廓与所述芯轴的配合段外周面的横截面轮廓形状一致。

优选的，所述传动单元的内周面在轴向位置的横截面轮廓与所述芯轴的配合段外周面的横截面轮廓形状一致。

优选的，所述多边形的边数是发动机缸数N的倍数。

优选的，在所述芯轴的外表面上每隔一定距离机加工形成圆柱段，所述圆柱段为所述芯轴的轴颈，所述轴颈用于回转、支撑凸轮轴。

优选的，所述芯轴上具有定位所述凸轮和所述传动单元的配合段，配合段的外径大于所述圆柱段的外径。

优选的，所述堵头插入所述芯轴内的一端具有外圆柱面，在外圆柱面上进行滚花加工。

如上所述，本发明的组合式凸轮轴，具有以下有益效果：采用在芯轴的轴孔端部压入堵头，使堵头在对传动单元起支撑作用的同时，并且与传动单元可直接作为凸轮轴动力输入的接口部，无需再连接传动法兰等过渡部件，简化了发动机的传动机构。

附图说明

图1显示为本发明的组合式凸轮轴的一实施例示意图。

图2显示为本发明的组合式凸轮轴的另一实施例剖视图。

图3显示为本发明的芯轴的示意图。

图4显示为本发明的芯轴的横截面示意图。

图5显示为本发明的凸轮的示意图。

图6显示为本发明的传动单元的示意图。

图7显示为本发明的堵头的示意图。

元件标号说明

10 芯轴

101 配合段

10a 直线区

10b 圆弧区

11 轴孔

20 凸轮

20a 直线区

20b 圆弧区

30、50 堵头

40 传动单元

60 轴颈

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1至图7。须知，本说明书所附图中所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容所能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

如图1及图2所示，本发明提供一种组合式凸轮轴，其包括：

芯轴10，具有轴向延伸的轴孔11；

凸轮20和传动单元40，套设在所述芯轴10上且与所述芯轴10胀紧固定；

堵头30、50，压设在所述轴孔11的端口内；

传动单元40位于芯轴10的一端，堵头50与传动单元40共同作为组合式凸轮轴动力输入的接口部。

本发明采用在芯轴的轴孔端部压入堵头，使堵头在对传动单元起支撑作用的同时，并且与传动单元可直接作为凸轮轴动力输入的接口部，无需连接传动法兰等过渡部件，提高了动力输入端部的连接强度，简化了发动机的传动机构。

见图2、图3及图4所示，本实施例中上述芯轴10上具有定位所述凸轮和所述传动单元的配合段101，所述配合段101的外周面在任一轴向位置的横截面轮廓均相同，所述横截面轮廓包括：直线区10a和圆弧区10b，所述直线区10a同属于一个多边形且包括多段直线，所述圆弧区10b同属于一个圆且包括多段圆弧。本实施例中，如图4所示，多边形为十二边形

图2示例性地示出了具有六个凸轮20的组合式凸轮轴，组合式凸轮轴上的每个凸轮20对应一个发动机的气缸，每个凸轮20分别与芯轴10抗转动地连接，两者同步转动。每个凸轮20分别用于驱动不同的发动机气门。

见图5所示，上述凸轮20的内周面在轴向位置的横截面轮廓与所述芯轴10的配合段外周面的横截面轮廓形状一致。见图6所示，所述传动单元40的内周面在轴向位置的横截面轮廓与所述芯轴10的配合段外周面的横截面轮廓形状一致。所述传动单元40和凸轮20对应的横截面轮廓包括：直线区20a和圆弧区20b，所述圆弧区20b同属于一个圆且包括多段圆弧，所述直线区20a同属于一个多边形且包括多段直线，所述直线和所述圆弧沿周向交错排布、并且相互连接成所述横截面轮廓。其中图5只对凸轮20中的部分直线区20a和圆弧区20b作了标注。

对于芯轴10上的配合段101而言，在将凸轮20套设于配合段101时，圆弧区10b能够与凸轮20的内孔的圆弧区20b配合。具体地，圆弧区10b的形状与凸轮20内孔的圆弧区20b吻合，使得芯轴10外周面的圆弧区10b(图4)与凸轮20的内孔的圆弧区20b(图5)贴合。

由此可见，本方案芯轴10的外周面轮廓包括交错排列的直线区和圆弧区，并且直线区所属同一多边形，圆弧区所属同一圆。当与凸轮配合时，能够通过圆弧区与凸轮内孔相应的圆弧区配合实现两者之间的同心组装，并通过直线区与凸轮内孔相应的直线区配合实现两者之间的固定的、抗转动地连接。相比于现有采用滚花组合式连接以及其他等组合连接方式的凸轮轴，传递的扭矩更大、结构更简单。

其中，圆弧区10b(或20b)所在的圆与直线段10a(或20a)所在的多边形同心，即两者的几何中心重合。上述多边形的边数是发动机缸数N的倍数。

在上述芯轴10的外表面上每隔一定距离机加工形成圆柱段，所述圆柱段为所述芯轴10的轴颈60，所述轴颈60用于回转、支撑凸轮轴；且本实施例中圆柱段(即轴颈60)与所述配合段101的圆弧区和直线区进行圆弧过度连接，减少应力集中。更优选的，上述配合段101的外径大于所述圆柱段的外径。

见图7所示，本实施例中上述堵头30、50插入所述芯轴10内的一端具有外圆柱面，外圆柱面直径略大于芯轴的轴孔11内径，在外圆柱面上进行滚花加工。当上述凸轮20、传动单元40与芯轴10扩张紧固成一体后，所述堵头30和堵头50压装入芯轴的两端内孔中。滚花加工过的堵头30其可以很好地与芯轴内壁压紧配合，起到对传动单元40的支撑，提高了动力输入端部的连接强度，并且堵头具有外露于芯轴外的支撑部，其满足与传动单元40一起作为动力输入的连接部，在使用时，发动机动力输入凸轮轴时，先通过堵头(即堵头的支撑部)来定位从发动机输入动力的零件，再连接法兰盘来进行动力的连接传递，无需连接其他过渡元件。

综上所述，本发明的组合式凸轮轴，采用在芯轴的轴孔端部压入堵头，使堵头在对传动单元起支撑作用的同时，提高了动力输入端部的连接强度，并且与传动单元可直接作为凸轮轴动力输入的接口部，无需连接传动法兰等过渡部件，简化了发动机的传动机构。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (8)

1.一种组合式凸轮轴，其特征在于，包括：

芯轴，具有轴向延伸的轴孔；

凸轮和传动单元，套设在所述芯轴上且与所述芯轴胀紧固定；

堵头，压设在所述轴孔的端口内；

传动单元位于芯轴的一端，堵头与传动单元共同作为组合式凸轮轴动力输入的接口部。

2.根据权利要求1所述的组合式凸轮轴，其特征在于：所述芯轴上具有定位所述凸轮和所述传动单元的配合段，所述配合段的外周面在任一轴向位置的横截面轮廓均相同，所述横截面轮廓包括：直线区和圆弧区，所述直线区同属于一个多边形且包括多段直线，所述圆弧区同属于一个圆且包括多段圆弧。

3.根据权利要求2所述的组合式凸轮轴，其特征在于：所述凸轮的内周面在轴向位置的横截面轮廓与所述芯轴的配合段外周面的横截面轮廓形状一致。

4.根据权利要求2所述的组合式凸轮轴，其特征在于：所述传动单元的内周面在轴向位置的横截面轮廓与所述芯轴的配合段外周面的横截面轮廓形状一致。

5.根据权利要求2所述的组合式凸轮轴，其特征在于：所述多边形的边数是发动机缸数N的倍数。

6.根据权利要求1所述的组合式凸轮轴，其特征在于：在所述芯轴的外表面上每隔一定距离机加工形成圆柱段，所述圆柱段为所述芯轴的轴颈，所述轴颈用于回转、支撑凸轮轴。

7.根据权利要求6所述的组合式凸轮轴，其特征在于：所述芯轴上具有定位所述凸轮和所述传动单元的配合段，配合段的外径大于所述圆柱段的外径。

8.根据权利要求1所述的组合式凸轮轴，其特征在于：所述堵头插入所述芯轴内的一端具有外圆柱面，在外圆柱面上进行滚花加工。

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