CN210949622U - 一种空心制动凸轮轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于汽车制动技术领域，公开了一种空心制动凸轮轴。所述空心制动凸轮轴包括一体成型的凸轮、过渡法兰、轴杆和花键，所述空心制动凸轮轴为通体空心结构，空心结构的内孔直径根据空心制动凸轮轴轴向延伸而不同，所述过渡法兰的外缘面半径在所述凸轮的两个顶点位置与所述顶点的半径相同，所述过渡法兰的其余边缘半径均大于所述凸轮的其余边缘半径。本实用新型通过设置过渡法兰来增加空心制动凸轮轴强度，在满足空心制动凸轮轴强度的同时降低了凸轮轴重量。

Description

一种空心制动凸轮轴

技术领域

本实用新型涉及汽车制动技术领域，尤其涉及一种空心制动凸轮轴。

背景技术

节能、减排是汽车发展的趋势,因此汽车零件的轻量化方案越来越受到关注。空心制动凸轮轴就是汽车零件轻量化产品之一。目前的制动凸轮轴是整体实心结构，多为锻造制成。此种结构的制动凸轮轴存在毛坯锻造设备大、消耗材料多、成本高的缺点。另外，实心结构自重大，尤其是增加汽车整车油耗。

市场目前焊接结构或者锻压空心结构的凸轮轴，采用将凸轮与花键部分单独制造，中间轴段采用钢管，三者焊接成型的方法。现有技术中的空心凸轮轴，通常包括凸轮段、中段及花键段,所述的中段为空心结构。所述的凸轮段与中段、中段与花键段分别摩擦焊接固定。所述的中段为40Cr无缝钢管或42CrMO无缝钢管。部分凸轮轴直接采用钢管材料锻压成凸轮形状，轴段仍采用钢管。上述凸轮轴焊接结构工艺复杂，焊接过程同轴度不易保证，锻压过程容易产生气孔，影响凸轮轴性能。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种空心制动凸轮轴，以解决凸轮轴同时满足强度和减重要求的问题。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种空心制动凸轮轴，所述空心制动凸轮轴包括一体成型的凸轮、过渡法兰、轴杆和花键，所述空心制动凸轮轴为通体空心结构，空心结构的内孔直径随凸轮轴轴向延伸而不同；所述过渡法兰的外缘面半径在所述凸轮的两个顶点位置与所述顶点的半径相同，所述过渡法兰的其余边缘半径均大于所述凸轮的其余边缘半径。

作为优选，所述过渡法兰与所述凸轮的连接位置加工倒角；所述过渡法兰与所述轴杆的连接位置加工倒角。

作为优选，所述凸轮形状为S型，具有两个凸弧外缘面和两个凹弧外缘面，所述两个凸弧外缘面的半径与所述过渡法兰的相应边缘半径差为3mm以上；凹弧外缘面的半径与所述过渡法兰的相应边缘半径差先增加再减小。

作为优选，所述半径差先增加再减小的形成方式为：以轴心为圆心画圆弧，所述圆弧的起点为凸弧外缘面和凹弧外缘面之间的拐点所在半径延长线与过渡法兰边缘的交点，圆弧终点与最近的顶点圆滑过渡连接；所述圆弧半径与相应凹弧外缘面上各点半径差最小为3mm。

作为优选，所述空心结构的内孔包括所述凸轮和所述过渡法兰对应的内孔直径D1段，所述轴杆对应的内孔直径D2段，花键对应的内孔直径D3段，其中，D2>D3≥D1。

作为优选，从凸轮端开始，内孔直径D1段的终点A与内孔直径D2段的起点B1之间的过渡段长度为10mm以上，并且内孔直径D1段的长度大于凸轮和过渡法兰的厚度总和；内孔直径D2段的终点B2与起点C的过渡段长度为10mm以上，并且内径直径D3段的长度大于花键的长度。

作为优选，线段AB1长度等于线段B2C长度；沿轴线方向，过渡法兰与轴杆连接位置与终点A的距离为5mm以上；起点C与花键末端的距离为5mm以上。

作为优选，凸轮的端面加工有盲孔；所述盲孔位于凸轮中心孔两侧，盲孔对应凸轮的侧壁厚度为5mm以上；所述盲孔的深度小于凸轮总厚度，大于凸轮总厚度的二分之一。

作为优选，所述空心制动凸轮轴采用QT800-5或QT900-2球铁材料。

作为优选，所述空心制动凸轮轴采用铸造方法一体成型。

本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型将凸轮轴设计成通体空心结构，并且在凸轮和轴杆位置设置过渡法兰来增加凸轮轴强度，在满足凸轮轴强度的同时降低了凸轮轴重量。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的空心制动凸轮轴的外形结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的空心制动凸轮轴的纵截面图；

图3是本实用新型实施例提供的空心制动凸轮轴的凸轮和过渡法兰的形状示意图。

图中：

1.凸轮； 2.过渡法兰； 3.轴杆； 4.花键；

101.顶点； 102.拐点； 103.盲孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。

本实用新型提供一种空心制动凸轮轴，采用铸造工艺一体成型，无需焊接工艺；采用高牌号球铁及局部位置通过结构优化提高安全系数，无需热处理；通过结构优化、工艺改进、材料选取实现了轻量化工作并极大降低了生产成本。

如图1和图2所示，本实用新型的空心制动凸轮轴包括一体成型的凸轮1、过渡法兰2、轴杆3和花键4，凸轮轴为通体空心结构，空心处穿越凸轮1、过渡法兰2、轴杆3和花键4。

凸轮1位于轴杆3的一端，且凸轮1的外径大于轴杆3的外径。凸轮1与轴杆3之间为过渡法兰2，过渡法兰2与凸轮1连接位置加工倒角，过渡法兰2与轴杆3的连接位置加工倒角，加工倒角为圆倒角，避免在连接位置产生应力集中的情况。

过渡法兰2的周边形状设计成跟随凸轮形状，具有增加凸轮1强度作用。如图3所示，其为凸轮正面视图，凸轮1形状为“S”型，以轴心为圆心，过渡法兰2在凸轮1的两个顶点101位置与凸轮1重合，即过渡法兰2的外缘面半径在凸轮1的顶点101位置与所述顶点101的半径相同；过渡法兰2的其余边缘相对于凸轮1进行了增强处理，即过渡法兰2的其余边缘半径均大于凸轮1的其余边缘半径，以便增加凸轮的强度。具体地，所述凸轮1形状为S型，具有两个凸弧外缘面和两个凹弧外缘面，所述两个凸弧外缘面的半径与所述过渡法兰2的相应边缘半径差为3mm以上；凹弧外缘面的半径与所述过渡法兰2的相应边缘半径差先增加再减小。

所述半径差先增加再减小的形成方式为：以轴心为圆心画圆弧，所述圆弧的起点为凸弧外缘面和凹弧外缘面之间的拐点102所在半径延长线与过渡法兰2边缘的交点，圆弧终点与最近的顶点101圆滑过渡连接；所述圆弧半径与相应凹弧外缘面上各点半径差最小为3mm。

所述圆弧半径与轴杆3的半径差为5mm以上。各段圆弧相交的位置均为圆滑过渡连接。

该通体空心结构中，内孔直径随凸轮轴轴向延伸而不同。如图2所示，该内孔包括三段，凸轮1和过渡法兰2位置对应的内孔直径D1段，轴杆3位置对应的内孔直径D2段，花键4位置对应的内孔直径D3段。其中，D2>D3≥D1，内孔直径要在保证凸轮轴整体强度的前提下起到减重的效果，并且可以降低材料成本。

如图2，从凸轮1端开始，内孔直径D1段的终点A与内孔直径D2段的起点B1之间的过渡段，长度为10mm以上，并且内孔直径D1段的长度大于凸轮1和过渡法兰2的厚度总和，保证过渡法兰2与轴杆3的连接位置与终点A不重合。

内孔直径D2段的终点B2与内孔直径D3段的起点C的过渡段，长度10mm以上，并且内径直径D3段的长度大于花键4的长度，保证起点C与花键4末端不重合，增加凸轮轴整体强度。

进一步的，线段AB1长度等于线段B2C长度。沿轴线方向，过渡法兰2与轴杆3连接位置与终点A的距离为5mm以上；起点C与花键4末端的距离为5mm以上。

如图1-图3所示，凸轮1上有随凸轮形状的盲孔103。盲孔103位于凸轮1中心孔两侧，盲孔103对应凸轮1的侧壁厚度5mm以上，并且盲孔103的深度小于凸轮1总厚度，大于凸轮1总厚度的二分之一。

为不降低凸轮轴扭转强度，本实用新型采用高牌号球铁材料铸造成型，将凸轮轴由实心锻造更改为空心铸造，减轻了零件的重量，取消了机加工后的热处理工艺，极大的节约了生产成本，提高了材料利用率及生产效率，节约原材料，从而提高企业的市场竞争力。

所述高牌号球铁材料包括QT800-5或QT900-2。

本实用新型的一个实施例中，所述花键4采用24齿渐开线花键，分度圆直径36mm，基圆直径31mm。

本实用新型提供的凸轮轴结构简单合理，安全可靠，适合批量化生产要求，可以解决现有制动凸轮轴毛坯加工设备庞大复杂、热处理变形大、机加工时容易致废、零件消耗材料多、成本高、自重大、汽车整车油耗增加的问题。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种空心制动凸轮轴，其特征在于，包括一体成型的凸轮(1)、过渡法兰(2)、轴杆(3)和花键(4)，所述凸轮轴为通体空心结构，空心结构的内孔直径随凸轮轴轴向延伸而不同；所述过渡法兰(2)的外缘面半径在所述凸轮(1)的两个顶点(101)位置与所述顶点(101)的半径相同，所述过渡法兰(2)的其余边缘半径均大于所述凸轮(1)的其余边缘半径。

2.根据权利要求1所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，所述过渡法兰(2)与所述凸轮(1)的连接位置加工倒角；所述过渡法兰(2)与所述轴杆(3)的连接位置加工倒角。

3.根据权利要求1所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，所述凸轮(1)形状为S型，具有两个凸弧外缘面和两个凹弧外缘面，所述两个凸弧外缘面的半径与所述过渡法兰(2)的相应边缘半径差为3mm以上；凹弧外缘面的半径与所述过渡法兰(2)的相应边缘半径差先增加再减小。

4.根据权利要求3所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，所述半径差先增加再减小的形成方式为：以轴心为圆心画圆弧，所述圆弧的起点为凸弧外缘面和凹弧外缘面之间的拐点所在半径延长线与过渡法兰(2)边缘的交点，圆弧终点与最近的顶点(101)圆滑过渡连接；所述圆弧半径与相应凹弧外缘面上各点半径差最小为3mm。

5.根据权利要求1所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，所述空心结构的内孔包括所述凸轮(1)和所述过渡法兰(2)对应的内孔直径D1段，所述轴杆(3)对应的内孔直径D2段，所述花键(4)对应的内孔直径D3段，其中，D2>D3≥D1。

6.根据权利要求5所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，从凸轮(1)端开始，内孔直径D1段的终点A与内孔直径D2段的起点B1之间的过渡段长度为10mm以上，并且内孔直径D1段的长度大于凸轮(1)和过渡法兰(2)的厚度总和；内孔直径D2段的终点B2与内孔直径D3段的起点C的过渡段长度为10mm以上，并且内孔直径D3段的长度大于花键(4)的长度。

7.根据权利要求6所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，线段AB1长度等于线段B2C长度；沿轴线方向，过渡法兰(2)与轴杆(3)连接位置与终点A的距离为5mm以上；起点C与花键(4)末端的距离为5mm以上。

8.根据权利要求1所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，凸轮(1)的端面加工有盲孔(103)；所述盲孔(103)位于凸轮(1)中心孔两侧，所述盲孔(103)对应凸轮(1)的侧壁厚度为5mm以上；所述盲孔(103)的深度小于凸轮(1)总厚度，大于凸轮(1)总厚度的二分之一。

9.根据权利要求1所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，所述空心制动凸轮轴采用QT800-5或QT900-2球铁材料。

10.根据权利要求1所述的空心制动凸轮轴，其特征在于，采用铸造方式一体成型。

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