CN102562201B - 一种组合式凸轮轴 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种组合式凸轮轴，其轴体为无缝钢管，一凸轮轴前端与轴体一端部的内壁配合连接；在轴体上压装有成对粉末冶金凸轮，在每对粉末冶金凸轮之间设有一粉末冶金轴颈；一信号盘与轴体另一端部的外壁配合连接，一碗型堵塞与轴体另一端部的内壁配合。本发明的优点如下：由于采用无缝钢管制造轴体，不仅减少了加工轴心润滑油孔工序，而且较同规格的凸轮轴重量减轻20～30%，符合汽车轻量化要求；由于独立制造凸轮轴前端，可满足带相位器凸轮轴要求；由于独立制造凸轮，使凸轮轴的制造方法具备更高的柔性、工艺更简单；由于采用含油率高的独立的粉末冶金轴颈，使发动机阀系摩擦损失减小，润滑系数提高，从而延长了产品使用寿命。
Description
技术领域
本发明涉及汽车发动机部件，具体涉及一种能与相位器匹配的组合式凸轮轴。
背景技术
目前我国汽车发动机凸轮轴材料主要是冷激合金铸铁、球墨铸铁、优质钢或表面渗碳的低碳合金钢等（参见QC/T544-2000《凸轮轴技术条件》）。整个凸轮轴采用同一材料，通过热处理、机械加工后制造出合格的凸轮轴，但制作工艺比较复杂、生产成本高，重量大，不符合现代汽车发动机轻量化要求。而且单一材料的凸轮轴性能无法达到车用发动机凸轮轴设计要求：芯部韧性好，不易断裂；凸轮硬度高、耐磨性好等。因此，凸轮轴的创新势在必行。组合式凸轮轴能很好的解决上述技术难题，但是由于发动机技术的发展，使用相位器后，必须在凸轮轴上布置复杂的油道，这使组合式凸轮轴面临新的技术难题和挑战。
发明内容
本发明的目的是提供一种与相位器匹配的组合式凸轮轴，其凸轮硬度高、耐磨性好，轴芯部韧性好，不易断裂，能够有效解决重量大、制作工艺比较复杂的问题，降低生产成本。
本发明所述的一种组合式凸轮轴，包括轴体，轴体为无缝钢管，以轴体为载体，在轴体上压装有成对粉末冶金凸轮，在每对粉末冶金凸轮之间设有一粉末冶金轴颈；一信号盘与轴体一端部的外壁配合连接；
进一步，所述粉末冶金凸轮采用耐磨性能好的FN-0208粉末冶金材料制作，并通过热处理使其表面硬度大于45HRC，淬硬深度大于2mm；
进一步，粉末冶金凸轮通过热压方式安装在轴体上，与轴体成为一体；
进一步，所述粉末冶金轴颈通过充分浸油处于饱和状态后通过热压方式安装在轴体上，与轴体成为一体；
进一步，所述粉末冶金轴颈采用FN-0208粉末冶金材料制作；
进一步，轴体上与信号盘相对另一端的内壁与一凸轮轴前端的相位器连接头密封连接；所述凸轮轴前端上还设有相位器定位销孔、第一相位器角度控制油道、第二相位器角度控制油道和相位器安装中心螺孔；
进一步，所述凸轮轴前端的材质为合金结构钢；
进一步，所述轴体的材质为45#钢。
本发明的优点如下：集成了钢制凸轮轴和冷激铸铁凸轮轴两种整体式凸轮轴的优点，克服了上述两种凸轮轴的固有缺陷，凸轮轴耐磨性较整体式凸轮轴好，轴颈机械强度和力学性能比整体式冷激铸铁凸轮轴好；由于采用无缝钢管制造轴体，不仅减少了加工轴心润滑油孔工序，而且较同规格的凸轮轴重量减轻20～30%，符合汽车轻量化要求；由于独立制造凸轮轴前端，可满足带相位器凸轮轴或不带相位器凸轮轴的灵活要求；由于独立制造凸轮，使凸轮轴的制造方法具备更高的柔性、工艺更简单；粉末冶金凸轮采用耐磨性能好的FN-0208粉末冶金材料制作，并通过热处理使其表面硬度大于45HRC，淬硬深度大于2mm，能够保证凸轮康磨损寿命；由于采用含油率高的独立的粉末冶金轴颈，使发动机阀系摩擦损失减小，润滑系数提高，从而延长了产品使用寿命；轴颈分体式局部设置于凸轮对间，通过热压装的方式压入主轴，减轻凸轮轴重量同时局部保证了凸轮轴型面工艺要求；粉末冶金轴颈采用高含油率的粉末冶金材料制作，通过热压装的方式与轴体配合，这样使凸轮轴的润滑系数提高，摩擦力减小，并且可在无润滑油的恶劣工况下，通过自润滑的方式持续工作。
附图说明
图1组合式凸轮轴全剖图；
图2组合式凸轮轴爆炸图；
图3组合式凸轮轴前端的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作详细说明。
参见图1、图2和图3所示的一种组合式凸轮轴，其轴体6为无缝钢管，对于四缸发动机，在轴体6上热压装有四对粉末冶金凸轮2（一对凸轮2对应一个缸体），在每对粉末冶金凸轮之间设有一粉末冶金轴颈5；一信号盘3与轴体6一端部的外壁配合连接；粉末冶金凸轮2采用耐磨性能好的FN-0208粉末冶金材料制作，并通过热处理使其表面硬度大于45HRC，淬硬深度大于2mm，使粉末冶金凸轮性能优于冷激铸铁；粉末冶金凸轮2共八个，分为四组，根据发动机气门布置位置而确定其热压装在轴体上的位置，与轴体成为一体。
进一步，所述粉末冶金轴颈5也采用FN-0208粉末冶金材料制作。使其充分浸油处于饱和状态，并根据发动机的凸轮轴轴承座空间位置要求，四个粉末冶金轴颈与发动机缸盖的凸轮轴轴承座配合；四个粉末冶金轴颈5通过热压方式安装在轴体6上，与轴体成为一体；
进一步，所述凸轮轴前端1上设有相位器连接头9，该相位器连接头与轴体6一端部的内壁过盈密封配合；所述凸轮轴前端1上还设有相位器定位销孔7、第一相位器角度控制油道8、第二相位器角度控制油道10和相位器安装中心螺孔11。为了解决凸轮轴匹配相位器后结构复杂的问题（如需要设计第一相位器油道8、第二相位器油道10以及相位器安装中心螺孔11等），故本发明专门设计了独立的凸轮轴前端1，且采用优质合金钢为材料，凸轮轴前端1上的相位器连接9的直径略大于主轴体孔的直径，通过热压装的方式，采用大于12000N的力压入主轴内孔，使之与主轴成为一体。
所述轴体6的材质为45#钢，所述凸轮轴前端1的材质为合金结构钢。
为了保证使用效果，信号盘3和碗形堵塞4通过外协配套，或从市场配套采购，技术要求与整体式凸轮轴要求相同。
组装完成后，采用与整体式相同的加工工艺即可完成加工，即得到廉价、优质、重量约降低20～30%的凸轮轴。
Claims (4)
1.一种组合式凸轮轴，包括轴体（6），其特征在于：轴体（6）为无缝钢管，以轴体（6）为载体，在轴体（6）上压装有成对粉末冶金凸轮（2），在每对粉末冶金凸轮之间设有一粉末冶金轴颈（5）；一信号盘（3）与轴体（6）一端部的外壁配合连接；所述粉末冶金凸轮（2）采用FN-0208粉末冶金材料制作，并通过热处理使其表面硬度大于45HRC，淬硬深度大于2mm；粉末冶金凸轮（2）通过热压方式安装在轴体（6）上，与轴体成为一体；所述粉末冶金轴颈（5）通过充分浸油处于饱和状态后通过热压方式安装在轴体（6）上，与轴体成为一体；轴体（6）上与信号盘（3）相对另一端的内壁与一凸轮轴前端（1）的相位器连接头（9）密封连接；所述凸轮轴前端（1）上还设有相位器定位销孔（7）、第一相位器角度控制油道（8）、第二相位器角度控制油道（10）和相位器安装中心螺孔（11）。
2.根据权利要求1所述的一种组合式凸轮轴，其特征是：所述粉末冶金轴颈（5）采用FN-0208粉末冶金材料制作。
3.根据权利要求1或2所述的一种组合式凸轮轴，其特征是：所述凸轮轴前端（1）的材质为合金结构钢。
4.根据权利要求1或2所述的一种组合式凸轮轴，其特征是：所述轴体（6）的材质为45#钢。
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