压缩残余应力改进的滑动凸轮轴制造技术

用于移动至多个可选择的凸轮凸角中的所选择的一个凸轮凸角的滑动凸轮轴包括内轴和外轴。内轴具有外花键。外轴具有内表面、外表面、涂层和外部。内表面可承受磨损并且配置有用于传递来自内轴的外花键的转矩且在内轴的外花键上轴向地滑动的内花键。外表面可承受磨损和负载并且配置有多个可选择的凸轮凸角。内表面上的涂层是用于实现耐磨损。外部进行表层硬化以实现外表面的耐磨损并且在外部中形成压缩残余应力以实现负载承载能力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种压缩残余应力能力改进的滑动凸轮轴。
技术介绍
车辆通常包括具有旋转凸轮轴和阀的发动机。凸轮轴经由凸轮从动件打开和关闭阀，凸轮从动件跟随在旋转凸轮轴上的凸轮凸角。凸轮轴可以是具有花键联接至内轴的外滑动轴的滑动凸轮轴。滑动凸轮轴使得凸轮凸角能够通过相对于内轴滑动外轴来变为可替代凸轮凸角，以便将可替代凸轮凸角呈现至凸轮从动件。一个或者多个可替代凸轮凸角可以包括在滑动凸轮轴上以使得能够修改发动机功率、效率和/或其它发动机性能特征。外轴的内外表面均必须进行硬化以便实现耐磨损。此外，在外轴的外部中的压缩残余应力使得滑动凸轮轴能够在更高的负载条件下运转，这可以改进发动机性能。由于外轴具有较薄的壁，因此，常规的热处理工艺导致整个外轴发生硬化，使得在外轴的外部中保留很少或者没有针对压缩残余应力的能力。
技术实现思路
本文公开了一种外轴、一种滑动凸轮轴以及一种方法。外轴具有外表面，该外表面可承受磨损和负载；以及内表面，该内表面可承受磨损并且配置有用于传递来自外花键联接内轴的转矩且在该外花键联接内轴上轴向地滑动的内花键。外轴包括内表面上用于实现耐磨损的涂层以及外部，该外部进行表层硬化以实现外表面的耐磨损并且在外部中形成压缩残余应力以实现负载承载能力。外轴可以包括未通过热处理进行硬化的内部。滑动凸轮轴用于移动至多个可选择凸轮凸角中的所选择的一个凸轮凸角并且包括内轴和外轴。内轴配置有外花键。外轴具有内表面、外表面、涂层和外部。内表面可承受磨损并且配置有用于传递来自内轴的外花键的转矩并且在内轴的外花键上轴向地滑动的内花键。外表面可承受磨损和负载并且配置有多个可选择的凸轮凸角。内表面上的涂层用于实现耐磨损。外部进行表层硬化以实现外表面的耐磨损并且在外部中形成压缩残余应力能力以实现负载承载能力。外轴可以包括未通过热处理进行硬化的内部。该方法用于对中空凸轮轴的内外表面进行处理以便改进发动机的寿命。该方法包括对凸轮轴的外部进行充分地表层硬化以在保留凸轮轴的核心部分充分柔软的同时提供外表面耐磨损，从而在外部中形成压缩残余应力来提供负载承载能力；以及充分地涂覆凸轮轴的内表面以提供内表面耐磨损。外轴、滑动凸轮轴和方法在内外表面上提供耐磨损并且在外轴的外部中提供压缩残余应力。这样做可以实现在更高负载下的运转，进而可以改进性能。本专利技术适用于包括滑动凸轮轴的或者包括具有花键联接至内轴的滑动外轴的任何类似旋转轴的任何机器或制造品。上述特征和优点以及本教导的其它特征和优点从以下结合附图对执行本教导的最佳方式进行的详细描述中容易显而易见。附图说明图1是车辆的示意性平面图，该车辆具有发动机，该发动机包括具有外轴的滑动凸轮轴，该外轴具有在内表面上的用于实现耐磨损的涂层以及进行表层硬化以实现耐磨损和负载承载能力这两者的外部。图2是图1的滑动凸轮轴的示意性透视图，其示出了更多细节并且包括若干附加的发动机部件。图3是在图2的线3-3处截取的部分以立面示出的图2的滑动凸轮轴的部分示意性截面图。图4是在线3-3处截取的图2的滑动凸轮轴的示意性截面透视图，其仅仅示出了滑动凸轮轴的外轴，为了清楚起见移除了所有其它零件。图5是用于对中空凸轮轴的内外表面进行处理以便改进发动机的寿命的方法的流程图。具体实施方式参照附图，其中相同的附图标记在整个附图中指代相同的部件，图1示出了包括发动机12和车轮14的车辆10。车轮14可操作地连接至发动机12以向车辆10提供动力。发动机12包括滑动凸轮轴20，如图2中最佳可见。现在参照图2至图4，滑动凸轮轴20用于移动至一个或者多个可选择凸轮凸角36A、36B、36C中所选择的一个凸轮凸角。滑动凸轮轴20包括内轴22和外轴24。滑动凸轮轴20可以包括多个外轴24，如图所示。内轴22具有外花键26。外轴24具有内表面28，内表面28配置有用于传送来自内轴22的外花键26的转矩(箭头T)并且用于在内轴22的外花键26上轴向地滑动(轴线箭头A)的内花键。内表面28可承受在内花键30与外花键26之间的第一接口32处的磨损。外轴24具有外表面34。外表面34配置有一个或多个可选择凸轮凸角36A、36B、36C，这些凸轮凸角具有相应的凸轮轮廓38A、38B、38C并且相对于内轴22对应于外轴24的相应轴向位置40A、40B、40C。所选择的凸轮凸角(在图2和图3中示出为36A)及其相应的凸轮轮廓(在图2和图3中示出为38A)通过将外轴24定位在相应轴向位置(在图2和图3中示出为40A)处而被选择。发动机12包括阀42和凸轮从动件机构44，凸轮从动件机构44将阀42连接至所选择的凸轮凸角(在图2和图3中示出为36A)，以便根据相应的凸轮轮廓(在图2和图3中示出为38A)打开和关闭阀42。凸轮从动件机构44可以为辊式指状从动件，如图所示且如本领域技术人员所理解的那样，或者可以为任何其它合适的凸轮从动件机构。凸轮从动件机构44
包括凸轮从动件46。凸轮从动件46可以为辊子(如图所示)或可以为任何其它类型的凸轮从动件。阀弹簧48可以连接至阀42并且可以对阀42进行偏置以将阀42朝着发动机气缸(未示出)中的关闭位置(未示出)且朝着所选择的凸轮凸角(示出为36A)推进。外轴24的外表面34可承受凸轮凸角36A、36B、36C与凸轮从动件46之间的第二接口50处的磨损和阀负载(箭头FV)。外轴24的外表面34可进一步配置有移动特征件52，其用于将外轴24轴向地(轴线箭头A)相对于内轴22移动至相应的轴向位置40A、40B、40C，该轴向位置对应于多个可选择的凸轮凸角36A、36B、36C中的所选择的那一个。移动特征件52可以为形成在外轴24的外表面34上的凹槽(如图所示)。移动特征件52可以为筒形凸轮、双S凹槽或任何其它合适的移动特征件。发动机12可以包括移动致动器54和连接至致动器54的致动器销56。致动器销56可以为圆柱形(如图所示)或可以为任何其它合适的形状。当处于致动状态时，移动致动器54可以移动致动器销56使其与移动特征件52接触，并且当处于未致动状态时，移动致动器54可以收回致动器销56使其与移动特征件52脱离接触。当移动致动器54处于致动状态时，致动器销56可以与移动特征件52相配合以将外轴24轴向地(轴线箭头A)移动至相应的轴向位置40A、40B、40C，该轴向位置对应于多个可选择的凸轮凸角36A、36B、36C中的所选择的那一个。如图所示，可以有一个以上的移动特征件52和一个以上的致动器销56。外轴24的外表面34可承受移动特征件52与致动器销56之间的第三接口58处的磨损和致动器负载(箭头FA)。外轴24的内表面28可以配置有定位特征件74，其用于将外轴24相对于内轴22暂时定位在相应的轴向位置40A、40B、40C处，该轴向位置对应于多个可选择的凸轮凸角36A、36B、36C中的所选择的那一个。外轴24的内表面28可以配置有用于减小外轴24的质量的轻量化特征件78。滑动凸轮轴20可以包括棘爪机构60，其包括偏置装置70和棘爪球72。偏置装置70可以设置在内轴22内，并且可以为螺旋弹簧(如图所示)
或任何其它合适的偏置装置。棘爪球72可以设置在偏置装置70、内轴22与外轴24之间。偏置装置70在棘爪球7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种外轴，所述外轴具有外表面和内表面，所述外表面可承受磨损和负载，所述内表面可承受磨损并且配置有用于传递来自外花键联接内轴的转矩且在所述外花键联接内轴上轴向地滑动的内花键，所述外轴包括：在所述内表面上用于实现耐磨损的涂层；以及外部，所述外部进行表层硬化以实现外表面的耐磨损并且在所述外部中形成压缩残余应力以实现负载承载能力。

【技术特征摘要】
2015.05.26 US 14/7214041.一种外轴，所述外轴具有外表面和内表面，所述外表面可承受磨损和负载，所述内表面可承受磨损并且配置有用于传递来自外花键联接内轴的转矩且在所述外花键联接内轴上轴向地滑动的内花键，所述外轴包括：在所述内表面上用于实现耐磨损的涂层；以及外部，所述外部进行表层硬化以实现外表面的耐磨损并且在所述外部中形成压缩残余应力以实现负载承载能力。2.根据权利要求1所述的外轴，还包括并未通过热处理进行硬化的内部。3.根据权利要求1所述的外轴，其中，所述外表面配置有用于将所述外轴相对于所述内轴轴向地移动至多个可选择的轴向位置中的所选择的一个...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·E·克莱弗，J·J·韦狄克，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US