CN105276128A - 同心凸轮轴和制造用于其的可移动凸轮和固定凸轮的方法 - Google Patents

同心凸轮轴和制造用于其的可移动凸轮和固定凸轮的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种同心凸轮轴及其制造方法，更具体地，同心凸轮轴及其制造方法，其中，固定凸轮和可移动凸轮中的至少一个是配置成通过扩散粘结而将凸轮和内部件固定的烧结凸轮，其能够减少加工量，简化制造工艺，这是因为不再需要用于提升凸轮表面硬度的热处理工艺，并且，由于通过凸轮表面的减重结构降低了重量，并且减少了内部件的宽度，因而可以应用到具有小空间的引擎中。

Description

同心凸轮轴和制造用于其的可移动凸轮和固定凸轮的方法
技术领域
本发明涉及同心凸轮轴以及其制造方法，更具体地，本发明涉及同心凸轮轴以及其制造方法，其中，固定凸轮和可移动凸轮中的至少一个是配置成通过扩散粘结而将凸轮和内部件固定的烧结凸轮。
背景技术
相关技术的同心凸轮轴在美国专利申请公开文本No.2012-0260873以及No.2010-0170458中公开。
在美国专利申请公开文本No.2012-0260873以及No.2010-0170458中，提供了沿轴向方向扩张的销固定部，以利用销将可移动凸轮固定到轴上。通过锻造或圆棒加工整体地形成凸轮。
然而，在相关技术的制造方法中，包括罐和销固定部的圆棒应该被处理，并且由此增加了废料量。此外，为了增加制造之后的表面硬度，应该进行另行的表面热处理。
此外，在相关技术的制造方法中，为了提升锻造期间的可使用性，在凸轮和销固定部之间的边界处需要梯度，因而会由于不必要的加固而导致重量的增加。此外，由于销固定部应该具有一定的或更大的宽度，因此不能提供紧凑的部件。
【引用列表】
【专利文献】
(专利文献1)美国专利申请公开文本No.2012-0260873
(专利文献1)美国专利申请公开文本No.2010-0170458
发明内容
为了解决这些问题，本发明旨在提供一种同心凸轮轴及其制造方法，其能够通过应用烧结凸轮降低加工量，其中，固定凸轮和可移动凸轮中的至少一个通过扩散粘结固定到内部件，其能够简化制造工艺，这是因为不再需要用于提升凸轮表面硬度的热处理工艺，并且，由于通过在凸轮表面上应用减重结构而降低了重量，并且由于减少了内部件的宽度，因而可以将其应用到具有小空间的引擎中。
为了实现上述方面，本发明提供了一种制造同心凸轮轴的可移动凸轮的方法，该方法包括：分别形成并且制备内部件和可移动凸轮件，其中，内部件具有中空部并且可以相对于外轴旋转，可移动凸轮件固定到内部件；及将可移动凸轮件耦接到内部件，其中，在耦接时，可移动凸轮件通过扩散粘结固定到内部件。
为了实现上述方面，本发明还提供了一种制造同心凸轮轴的固定凸轮的方法，该方法包括：分别形成并且制备内部件和固定凸轮件，其中，内部件具有通过其而插入外轴的中空部分，固定凸轮件固定到内部件；及将固定凸轮件耦接到内部件，其中，在耦接时，固定凸轮件通过扩散粘结固定到内部件。
为了实现上述方面，本发明还提供了一种同心凸轮轴，包括：固定部，固定部设置有外轴和固定凸轮，其中，外轴具有长孔，固定凸轮固定到外轴的外周面上；以及可移动部，可移动部设置有：插入到外轴中的内轴、布置在外轴外侧的可移动凸轮，以及销，销配置成连接可移动凸轮和内轴并且插入到长孔中，其中，固定凸轮和可移动凸轮中的至少一个通过扩散粘结固定到布置在外轴外侧的内部件上。
此外，可移动凸轮可以具有通过其而插入内部件的第二通孔，并且凹槽可以形成在可移动凸轮的侧部以与第二通孔连通。
在上述配置中，销可以由螺旋弹簧构成，可移动凸轮可以通过扩散粘结固定到内部件，并且第一键槽可以形成为在一侧是开放的，其中形成在内部件处的销插入到第一键槽中。
附图说明
图1是部分透视的视图，示出了根据本发明第一实施方式的同心凸轮轴；
图2是图1的横截面视图；
图3-7是部分的横截面视图，示出了根据本发明第二实施方式的各种同心凸轮轴；
图8是分解的透视图，示出了根据本发明第二实施方式的同心凸轮轴的组装；
图9是示出了根据本发明第二实施方式的同心凸轮轴的组装状态的视图；及
图10是示出了根据本发明第三实施方式的同心凸轮轴的组装状态的视图。
具体实施方式
下方中，将参考附图详细描述本发明的示例性实施方式。
作为参考，在本发明的与相关技术内的相同的部件方面，上述相关技术将被引用，并且其详细说明将被省略。
(第一实施方式)
如图1和2所示,第一实施方式的同心凸轮轴包括：固定部，固定部设置有外轴50和固定凸轮60，其中外轴50具有长孔51，固定凸轮60固定到外轴50的外周面上；以及可移动部，可移动部设置有：插入到外轴50中的内轴10、布置在外轴50外侧的可移动凸轮40，以及销20，销20配置成连接可移动凸轮40和内轴10并且插入到长孔51中，其中，固定凸轮60和可移动凸轮40中的至少一个通过扩散粘结固定到布置在外轴50外侧的内部件30和70上。
固定部包括具有长孔51的外轴50，以及固定到外轴50的外周面的固定凸轮60。
外轴50是管，其中形成了第一中空部，并且与第一中空部连通的长孔51沿圆周方向形成。
可以形成多个长孔51，并且它们可以沿外轴50的纵向方向布置。
通过压缩金属粉而初步形成固定凸轮60。通过其而插入内部件70的第一通孔形成在固定凸轮60中。
内部件70布置于外轴50的外部。
内部件70具有环状形状，并且形成为具有与固定凸轮60相同的宽度。
固定凸轮60通过扩散粘结固定到内部件70。因此，内部件70布置于固定凸轮60和外轴50之间。
内部件70通过热配合或压配合而固定到外轴50，并且固定凸轮60固定到外轴50。
多个固定凸轮60布置成接近长孔51。
固定凸轮60可以是具有不同升程且彼此整体地形成的多个凸轮。此外，彼此整体地形成的多个凸轮的凸轮凸角可以交替地形成。
可移动部包括：插入到外轴50中的内轴10，布置于外轴50外侧的可移动凸轮40，以及销20，销20配置成连接可移动凸轮40和内轴10并且插入到长孔51中。
可移动部绕着相对于固定部以纵向方向布置的轴布置。
内轴10是实心轴，并且插入到外轴50的第一中空部。内轴10的外径小于外轴50的内径。
第二键槽11形成为在宽度方向上穿过内轴10。第二键槽11与长孔51连通。
通过其而插入内部件30的第二通孔形成在可移动凸轮40中。
内部件30布置于外轴50的外侧。因此，内部件30布置于可移动凸轮40和外轴50之间。
第二中空部分形成在内部件中，并且外轴50插入到该第二中空部。布置于可移动凸轮40和外轴50之间的内部件30能够相对于外轴50滑动(旋转)。
内部件30由诸如S45C的碳钢形成。
第一键槽31形成为在宽度方向上穿过内部件30。第一键槽31与长孔51和第二键槽11连通。
第一键槽31形成为在一侧不开放(在内部件30的纵向方向上)。
可设置两个可移动凸轮40固定到内部件30的两端。第一键槽31位于两个可移动凸轮40之间。
通过压缩金属粉而初步形成可移动凸轮40。
可移动凸轮40通过扩散粘结固定到内部件30。
因此，可移动凸轮40和内部件30之间的角形成直角。
销20具有圆棒形状，穿过长孔51并且压配合到具有圆形形状的第一和第二键槽31和11中。
下文中，将描述具有上述配置的同心凸轮轴的制造方法。
可移动部和固定部通过下述方法制备。
一种制造可移动凸轮的方法包括：分别形成和制备具有第二中空部分且可相对于外轴5旋转的内部件3以及固定到内部件3的可移动凸轮件4，以及将可移动凸轮件4耦接到内部件3，其中，在耦接时，可移动凸轮件4通过扩散粘结被固定到内部件3。
内部件3通过对材料进行加工而被制备为具有类似于或相同于最终内部件30的形状。
通过压缩金属粉而初步形成可移动凸轮件4。
在将内部件3插入到可移动凸轮件4中之后，可移动凸轮件4通过扩散粘结被固定到内部件3。
在耦接步骤之后，内部件3和可移动凸轮件4可以被进一步加工。
内部件3的内径大于外轴5的外径。
制造固定凸轮的方法包括：分别形成和制备具有外轴5插入其中的中空部以及固定到内部件7的固定凸轮件6，以及将固定凸轮件6耦接到内部件7，其中，在耦接时，固定凸轮件6通过扩散粘结被固定到内部件7。
内部件7通过对材料进行加工而被制备为具有类似于或相同于最终的内部件70的形状。
通过压缩金属粉而初步形成固定凸轮件6。
在将内部件7插入到固定凸轮件6中之后，固定凸轮件6通过扩散粘结被固定到内部件7。
在耦接之后，内部件7和固定凸轮件6可以被进一步加工。
内部件通过热配合或压配合被固定到外轴5。
内部件7的内径小于外轴5的外径。
如下文所述的那样，制备的可移动部组装到固定部。
固定到固定凸轮件6的内部件7被压配合到外轴5中，并且固定到可移动凸轮件4的内部件3宽松地插入到其中。如上所述，固定凸轮件6和可移动凸轮件4交替地插入到外轴5中。
内轴1插入到外轴5中，并且长孔以及第一和第二键槽彼此相符合以在彼此连通。销2压配合到长孔以及第一和第二键槽中以完成组装。
(第二实施方式)
将略去与上述实施方式相同的配置的详细描述和展示。
如图3-9所示,在根据第二实施方式的同心凸轮轴中,可移动部具有固定到一个内部件30'的一个可移动凸轮40。
可移动部可布置于一个固定凸轮60的一侧，或者可布置于固定凸轮60的两侧。
此外，如图5至7所示，可移动凸轮40的侧部(一侧或两侧)的重量降低，并且槽42'和42形成在一侧或两侧。槽42'和42形成为与第二通孔连通。侧部是布置于与可移动凸轮40的轴垂直的两侧的表面。
此外，如图6和7所示，形成在一侧的槽42'可具有形成在其下部的开口部43。开口部43与第一键槽31连通。
由于销20能够通过可移动凸轮40的开口部43压配合到内部件30'的第一键槽31中，因此可以最小化内部件30'的长度。即，销20布置于槽42'中。
可移动部可布置于两个固定凸轮60之间。
同时，如图8和9所示，第一键槽31'可以形成为在一侧(在内部件30'的纵向方向上)开放。即，当组装内部件30'时，第一键槽31'在插入到外轴50的方向上是开放的。
此外，第一键槽31'具有四边形(多边形)的形状。
销20'的内轴插入部22具有圆形横截面，并且内部件插入部21具有四边形横截面。
当第一键槽31'按如上所述的那样形成时，内轴10插入到外轴50中以使长孔51与第二键槽11连通，并且随后销20'被压配合到第二键槽11中。随后，当外轴50插入到内部件30中时，销20'同时被压配合到第一键槽31'中。如上所述，内部件30'可以利用销20'和内部件30'的紧固通过压配合固定到内轴10。
(第三实施方式)
将略去与上述实施方式相同的配置的详细描述和展示。
在根据第三实施方式的同心凸轮轴中，如图10所示，销20″可包括螺旋弹簧，螺旋弹簧可以弹性变形。当销20″由螺旋弹簧形成时，销20″的外径可以在销20″压配合之后弹性变形以减小(收缩)，从而简便地压配合销20″，并且在销20″的压配合之后，由于弹性变形的销20″的回复力(扩张)，销20″可以牢固地固定。
从前述内容可见，根据上述的同心凸轮轴及其制造方法，将提供下述效果。
凸轮和内部件通过扩散粘结固定，因而减少加工量，由于不再需要用于增加凸轮表面硬度的热处理工艺，因而简化了制造工艺，并且，由于能够降低凸轮的重量和内部件的宽度，凸轮轴可以应用到具有小空间的引擎中。
满足了重复地抵靠外轴滑动的内部件的耐磨性要求，而且，部件被分别加工和耦接，从而最小化了加工期间废料的量。因而，减少了加工时间，并且部件可以由具有最优物理性能的材料形成，由此最大限度地提高了耐久性，并且最大限度地降低了制造成本。
可移动凸轮可以具有减重的结构，例如通过其而插入内部件的第二通孔，以及形成在可移动凸轮的侧部且与第二通孔连通的凹槽。
同心凸轮轴的销由螺旋弹簧构成，并且由于销的安装之后的弹性力，销可以牢固地固定。
形成在内部件处的销插入其中的第一键槽形成为在一侧开放，可以改善销的压配合，并且可以进一步降低内部件的宽度。
对于本领域内技术人员显而易见的是，可以对本发明的上述示例性实施方式进行各种修改，而不脱离本发明的精神和范围。因此，本发明意在涵盖所有的这些改进，只要这些改进落入随附的权利要求及其等价物的范围。

Claims (6)

1.一种制造用于同心凸轮轴的可移动凸轮的方法，该方法包括：
分别形成并且制备内部件和可移动凸轮件，其中，内部件具有中空部并且可以相对于外轴旋转，可移动凸轮件固定到内部件；及
将可移动凸轮件耦接到内部件，
其中，在耦接时，可移动凸轮件通过扩散粘结而固定到内部件。
2.一种制造用于同心凸轮轴的固定凸轮的方法，该方法包括：
分别形成并且制备内部件和固定凸轮件，其中，内部件具有中空部分，外轴通过该中空部分插入，固定凸轮件固定到内部件；及
将固定凸轮件耦接到内部件，
其中，在耦接时，固定凸轮件通过扩散粘结而固定到内部件。
3.一种同心凸轮轴，包括：
固定部，固定部设置有外轴和固定凸轮，其中，外轴具有长孔，固定凸轮固定到外轴的外周面。
可移动部，可移动部设置有：插入到外轴中的内轴、布置于外轴外侧的可移动凸轮以及销，销配置成连接可移动凸轮和内轴并且销插入到长孔中。
其中，固定凸轮和可移动凸轮中的至少一个通过扩散粘结而固定到布置于外轴外侧的内部件。
4.如权利要求3所述的同心凸轮轴，其中，可移动凸轮具有第二通孔，内部件通过该第二通孔插入，并且凹槽形成在可移动凸轮的侧部以与第二通孔连通。
5.如权利要求3所述的同心凸轮轴，其中，销由螺旋弹簧构成。
6.如权利要求3所述的同心凸轮轴，其中，可移动凸轮通过扩散粘结而固定到内部件，并且
形成在内部件处的销插入其中的第一键槽形成为在一侧是开放的。
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