装配式凸轮轴及其制造方法技术

一种用于内燃机的凸轮轴是做成筒形制作物，通过把若干个起始的圆形凸轮环安置在一个中央筒形元件上，又把放置在成型工具的模具内腔的凸轮环压制变形以达到所要求的凸轮轮廓形，然后通过对筒形元件的内腔施加液压力使筒形元件径向往外膨胀进入已成型的凸轮环型面中。由此将已成型的凸轮环紧固在筒形元件上以防止相互间发生转动和轴向位移。另外，在将凸轮环在制成所要求的凸轮廓形时，还有可能把筒形元件相对于凸轮环变形达到把它们紧固在一起的程度，以至不需要依靠再向筒形元件的内腔施加液压力。（*该技术在2007年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种筒形装配式凸轮轴用于往复式活塞机，诸如内燃机或压缩机，其中许多个凸轮轴元件紧固在穿过它们的一个中央筒形元件上。这些凸轮轴元件包括若干个凸轮，还可以包括若干个轴承和齿轮等。所有这些元件都是沿着轴向间隔和紧固在该中央筒形元件上。通常凸轮轴是由铸件或锻件制成，一般为钢制件，并由带有许多个沿其轴向间隔的整体凸轮和轴承的一个实心中央元件构成。但是，人们已经认识到在制造凸轮时，把各个分离的元件组装起来的方法是具有优点的，其中把各个凸轮和轴承按照其形状预先成形，然后按照其在轴向长度上预先确定的位置安装并紧固在一个中央筒形轴上。这样生产的筒形凸轮轴，与铸造或锻造毛坯制成的整体凸轮轴相比所具有的优点是减轻重量;有利于将润滑剂由轴的空腔内供应到各个凸轮和轴承表面上;可对凸轮、轴承和轴选用不同材料的可能性。例如，英国专利申请GB-A-275842文件(Yassenoff的)教导过将预先制成的凸轮轴件和轴承环件焊接到中央筒形轴上的方法，且不说中央孔，凸轮可以是实体的，也可以由拉伸管形成或者是用金属条弯曲成所要求的凸轮轮廓形。英国专利申请GB-A-1115093(GKN螺纹与紧固件有限公司的)教导过将预先制成的凸轮轴件以机械锁紧在中央筒形轴上的方法，该凸轮环件实际上是一种等壁厚的筒体经拉伸成形至所要求的凸轮轮廓形，然后将该拉伸的筒形切割下一部分来即作为个别的凸轮环件。在这说明书内，每个凸轮环件是机械锁紧固定在轴上按要求的轴向位置和角度方向定位，这种定位是通过一个在空心的凸轮鼻端和轴壁上的孔中啮合的键来实现的;每个凸轮环件可随意地再进一步通过粘结或锡焊、铜焊或焊接固定在轴上。英国专利申请GB-A-1117816(GKB螺纹与紧固件有限公司的)教导过通过将轴进行径向往外变形，在凸轮和轴承元件的开孔内抓紧啮合的方法，来使中央带孔的预制实体凸轮和轴承元件固定在中央筒形轴上。据教导，这种轴的径向往外变形是通过一个过盈尺寸的顶杆对轴进行拉伸，或者通过液压或爆炸成型技术使轴膨胀来实现的。每个凸轮或轴承的中央孔是径向向外开槽的，这样则形成一个有效的花键装置，以便增强轴的径向往外膨胀部分与凸轮和轴承之间牢固的抓紧啮合。日本专利申请JP-A-7644/1971文件(Nakamura等人)教导过把预先制成的凸轮环件紧固到中央筒形轴上是通过液压把轴进行径向往外膨胀至每个凸轮环件的空腔内实现的。液压是通过筒形轴的一端施加的(轴的另一端是封闭的)，与此同时，预先成形的凸轮环件都保持在相对于轴是预定的轴向间隔和角度方向的封闭的模具内，该模具有凹槽相应于并容纳凸轮环件，使凸轮环件处于所要求的位置上。日本专利申请JP-A-7644/1971文件中的教导在英国专利申请GB-A-1530519文件(Klockner Hamboldt Deutz AG)中也有同样的内容，其中中央筒形轴可以通过液压，电液压，又可以用机械装置径向往外膨胀至预先制成的基本上等壁厚的凸轮环件的空腔内。本专利技术的目的是提供一种制造装配式凸轮轴的方法，和一种用这种方法制成的凸轮轴，其中，凸轮元件是空心凸轮环件被紧固在中央筒形轴上，与已知的凸轮环件紧固在中央筒形轴上的方式相比具有各种优点。依照本专利技术的第一方面，提供一种制造凸轮轴的方法，该凸轮轴具有一个中央筒形轴和若干个沿轴向间隔的凸轮环件，其特征是该凸轮环件都是起始的圆形截面的环，并环绕着筒形轴沿轴向间隔地安装于一个成形工具内，然后将成形工具关闭，以便使起始的圆形截面的凸轮环件压成所要求的凸轮轮廓形，与此同时使筒形轴相对于凸轮环件变形，由此把凸轮环保持在筒形轴上，以防止产生相互间的轴向和角位移。依照本专利技术的另一个方面是提供一种装配式凸轮轴，它包括若干个沿着一个中央筒形轴轴向间隔排列的凸轮环，其中每个凸轮环件保持在轴上，以防止其在相对于轴的配合位置上进行轴向和角位移，该轴相对凸轮环件进行变形，上述轴的相对于凸轮环件的部位的变形，是当把凸轮环件由起始的圆形截面形并安置在未经变形的轴合适的位置上按照凸轮轴廓形的要求进行压形的同时，采用机械的方法完成的。应当理解到，这种装配式凸轮轴，以及用于制造它的方法，如前面两段中所描述的，与任何所有现有技术中的方法不同，其凸轮环件是由起始的圆形截面按照凸轮的轮廓形要求，围绕中央筒形轴以预定的轴向间隔，仅仅在一个成形工具内压制而成，在同一压制过程中，也完成了轴相对于凸轮环件的变形过程，由此将凸轮环件保持在轴上，以防止相互间发生轴向和角位移。据本专利技术而提供的独特的优点是1.该起始的圆形凸轮环是按照其预定的轴向尺寸由较便宜的圆截面管材上切取下来的;2.圆形凸轮环件可以安置在中央筒形轴上并容易在成形工具的凸轮成形模具内进行轴向定位，而当该凸轮环件在安置在中央筒形轴上之前，如在现在技术中所教导的，就已经按照凸轮轮廓形要求预先成形好，那样将会对凸轮环件在紧固在轴上之前按照凸轮轮廓形在模具的空腔中的相对位置的精确定位，带来较多的困难，无论这种紧固是通过焊接，按机械方法进行轴的径向往外膨胀变形，还是通过液压方法进行轴的变形，都是这样。凸轮环件的压制和轴的变形都可以把凸轮环和轴置于环境温度下进行。另外，在把起始的圆形凸轮环安置环绕着轴以前可以把凸轮环加热，然后在成形工具中进行凸轮环件的压制和轴的变形之前、之后或在压制变形过程中进行冷却以便达到对轴的压配合。依照本专利技术的方法可以包括对轴的内腔施加液压力以便使筒形轴相对于凸轮环件产生一个进一步变形的附加步骤。这种对轴施加进一步变形最好是在另外附加的一个具有轴向延伸的中央空腔和具有分别容纳轴和各凸轮环件配合的许多个凸轮形空腔的成形工具内进行;该凸轮形空腔的尺寸要大于凸轮环件的外轮廓尺寸，这样在轴的内腔施加液压时，凸轮环件是弹性变形，而轴是塑性变形。本专利技术的方法，还方便地包括对凸轮轴进行热处理，以便将凸轮环件淬硬的附加步骤。该方法还可以包括进一步把凸轮环件紧固在筒形轴上的附加步骤，这种紧固是通过锡焊，铜焊，热焊接(气体，电弧，激光或电子束)，冷焊，浸焊，胶合，销住，机械锁紧或任何其它合适的固定方法。这种进一步的紧固方法可以在进行上述热处理过程中很方便地实现，这些方法包括将预先放置在轴和凸轮环件之间的黄铜或焊锡片进行熔化。本专利技术的其它特征，通过以举例的方式结合附图进行的如下的说明，将会一目了然，其中图1是显示本专利技术的凸轮轴结构的立体示意图;图2是图1所示的凸轮轴一端的立体图，更详细地显示中央筒形轴相对于凸轮环件的变形情况;图3是显示图2所示的那部分凸轮轴的一个纵向截面视图;图4是显示一个圆形凸轮环件环绕在中央筒形轴上安置在成形工具中的一个凸轮成形模具的位置，是在成形工具关闭之前的一个横向截面视图;图5是与图4相似的视图，但显示成形工具关闭位置，由此将起始的圆形凸轮环压制成按凸轮轮廓形要求的形状并完成了轴相对于凸轮环件的变形过程;图6是一个已经成形的凸轮环件安装在已经变形的轴上(如图5所示)的一个相似的横向截面视图，但它是放置在一个附加成形工具的配合模具内以准备向轴的内腔施加液压力;图7和图8显示与6所示的一个已成形的凸轮环件安置在已变形的轴上位于另外附加的成形工具内的相似的横向截面视图，其中的配合模腔是经过改进的，通过它来改进液压施加于轴的内腔的效本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种凸轮轴的制造方法，该凸轮轴具有一个中央筒形轴和若干个凸轮环沿其轴向间隔排列，其特征在于：凸轮环是以起始的圆形载面形状沿轴向间隔开，并环绕在一个成形工具内的中央筒形轴上进行组装，当成形工具关闭时将每个起始圆形截面的凸轮环压制成所要求的凸轮轮廓形，与此同时筒形轴相对于凸轮环发生变形，由此将凸轮环保持在轴上以防止相互间发生轴向和角位移。

【技术特征摘要】
GB 1986-7-12 8617052;GB 1987-3-7 87053851.一种凸轮轴的制造方法，该凸轮轴具有一个中央筒形轴和若干个凸轮环沿其轴向间隔排列，其特征在于凸轮环是以起始的圆形载面形状沿轴向间隔开，并环绕在一个成形工具内的中央筒形轴上进行组装，当成形工具关闭时将每个起始圆形截面的凸轮环压制成所要求的凸轮轮廓形，与此同时筒形轴相对于凸轮环发生变形，由此将凸轮环保持在轴上以防止相互间发生轴向和角位移。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于凸轮环的压制和轴的变形过程都是将凸轮环和轴置于室温条件下。3.如权利要求1的方法，其特征在于将起始的圆形截面的凸轮环在环绕着轴进行安置之前要进行加热，而在成形工具中进行凸轮环的压制和轴的变形之前、之后或在进行过程中进行冷却，以便达到凸轮环相对轴之间的压配合。4.如权利要求1的方法，其特征在于其筒形轴相对于凸轮环的进一步的变形的附加步骤是通过将轴的内腔施加以液压来实现的。5.如权利要求4的方法，其特征在于所述轴的进一步变形是在一个具有一个轴向伸长的中央腔和若干个凸轮环空腔(在其中分别进行轴和凸轮环的配合)的另外的附加成形工具中实现的;该凸轮环内腔的内部轮廓尺寸要大于凸轮环的外廓尺寸，由此，当液压力施加于轴的内腔时，则凸轮环发生弹性变形而轴发生塑性变形。6.如权利要求2至5任何一项的方法，其特征在于施加凸轮上一个附加步骤是增加一个热处理工序以将凸轮环淬硬。7.如权利要求1至6任何一项的方法，其特征在于将凸轮环进一步紧固在筒形轴上的附加步骤是通过铜焊，热焊(气体，电弧，激光或电子束)，冷焊，浸焊，胶合，销住，机械锁紧或任何其...

【专利技术属性】
技术研发人员：杰弗里迈克尔苏特，罗纳德约翰道森，
申请(专利权)人：埃米特放射技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]