專利名稱：凸輪軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于汽車等的內(nèi)燃機中的凸輪軸。
背景技術(shù)：
用于打開和關(guān)閉汽車發(fā)動機中的進氣和出氣閥的凸輪軸通常為通過鑄造形成的整體式凸輪軸。
有時也使用通過鍛造形成的凸輪軸。與通過鑄造形成的凸輪軸相比，通過鍛造形成的凸輪軸更堅固。
通過鍛造形成的凸輪軸由采用成品形狀的模具進行熱鍛來制造，其中凸輪滾柱和軸相互間形成一體。在制造這種凸輪軸時，需要使用與凸輪軸的軸長相適應(yīng)的鍛造裝置。
與用于兩輪車輛的凸輪軸相比，用于四輪車輛的凸輪軸具有更大量的凸輪滾柱，因而具有更大的軸長。因此，需要更大的鍛造裝置，制造成本也增加。另外，由于需要有與凸輪軸的形狀相對應(yīng)的模具，因此模具所需的價格也增加。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個目的是解決上述問題，提供一種具有提高的強度且制造成本降低的凸輪軸。
本發(fā)明提供了一種通過將多個凸輪軸部件結(jié)合起來而形成的凸輪軸，其中凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部，短軸從基圓部分的兩側(cè)中延伸出來，凸輪軸部件通過鍛造整體地形成，所述多個凸輪軸部件在其短軸處結(jié)合在一起。
根據(jù)本發(fā)明，各凸輪軸部件通過鍛造整體地形成。因此，與通過鑄造形成的凸輪軸部件相比，本發(fā)明的凸輪軸部件更加堅固。很容易降低通過鍛造形成的凸輪軸部件的尺寸。在這種情況下，不需要有較大的鍛造裝置，因此可以抑制鍛造裝置所需的費用。另外，由于通過將多個凸輪軸部件結(jié)合起來而裝配凸輪軸，因此，例如具有不同數(shù)量凸輪滾柱的凸輪軸能夠用相同的鍛造裝置來制造，這便提供了通用性。因此，可以降低所需的模具種類，因而也抑制了模具所需的費用。
本發(fā)明提供了一種通過將至少一個凸輪軸部件與軸頸件結(jié)合起來而形成的凸輪軸，其中凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部，短軸從基圓部分的兩側(cè)中延伸出來，凸輪軸部件通過鍛造整體地形成，凸輪軸部件在一個短軸處結(jié)合到軸頸件上。
根據(jù)本發(fā)明，凸輪軸部件通過鍛造整體地形成。因此，與通過鑄造形成的凸輪軸部件相比，本發(fā)明的凸輪軸部件更加堅固。很容易降低通過鍛造形成的凸輪軸部件的尺寸。在這種情況下，不需要有較大的鍛造裝置，因此可以抑制鍛造裝置所需的費用。另外，由于通過將凸輪軸部件與軸頸件結(jié)合起來而裝配凸輪軸，因此，例如具有不同數(shù)量凸輪滾柱的凸輪軸能夠用相同的鍛造裝置來制造，這便提供了通用性。因此，可以降低所需的模具種類，因而也抑制了模具所需的費用。
在本發(fā)明中，凸輪軸部件可具有多個凸輪滾柱。與通過將均只具有一個凸輪滾柱的凸輪軸部件結(jié)合起來而裝配成的凸輪軸相比，當(dāng)各凸輪軸部件設(shè)有多個凸輪滾柱時，就可通過更短的結(jié)合凸輪軸部件的時間來裝配出具有相同數(shù)量的凸輪滾柱和/或相同軸長的凸輪軸。本發(fā)明提供了一種凸輪軸的制造方法，包括通過鍛造形成多個凸輪軸部件的步驟，其中凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部，短軸從基圓部分的兩側(cè)中延伸出來，各凸輪軸部件整體地形成；以及將所述多個凸輪軸部件在其短軸處結(jié)合起來的結(jié)合步驟。
本發(fā)明提供了一種凸輪軸的制造方法，包括通過鍛造整體地形成凸輪軸部件的步驟，其中凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部，短軸從基圓部分的兩側(cè)中延伸出來；通過鍛造整體地形成軸頸件的步驟；以及將凸輪軸部件的一個短軸結(jié)合到軸頸件上的結(jié)合步驟。
上述結(jié)合步驟優(yōu)選是摩擦焊接步驟。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的凸輪軸的平面視圖；圖2是沿圖1中線A-A的剖視圖；圖3A是在裝配步驟開始之前的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的凸輪軸的平面視圖；圖3B是在裝配步驟開始之后的根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的凸輪軸的平面視圖；圖4是用于形成根據(jù)本發(fā)明的凸輪軸部件的鍛造裝置的局部平面剖視圖；圖5是顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的摩擦焊接的結(jié)合步驟的局部平面剖視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的凸輪軸的平面視圖；和圖7是根據(jù)本發(fā)明的另外一個實施例的凸輪軸的平面視圖。
具體實施例方式
下面將參見圖1到4來介紹本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例。
圖1顯示了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的凸輪軸1。凸輪軸1具有沿軸向延伸的軸3。軸3設(shè)有多個截面均為凸輪形狀的凸輪滾柱12，以及截面為完整圓的凸輪軸頸16。凸輪滾柱12和凸輪軸頸16與軸3整體地形成。如圖2所示，各凸輪滾柱12包括具有完整圓的一部分的基圓部分12a，以及從該基圓部分12a中光滑地伸出來的凸輪頂部12b。
凸輪軸1包括凸輪軸部件11和軸頸件15。凸輪軸部件11具有一個凸輪滾柱12和從凸輪滾柱12的基圓部分12a的兩側(cè)中延伸出來的短軸13。軸頸件15具有一個凸輪軸頸16和從凸輪軸頸16的兩側(cè)中延伸出來的短軸17。凸輪軸部件11的短軸13包括一側(cè)的短軸部分13a和另一側(cè)的短軸部分13b。軸頸件15的短軸17包括一側(cè)的短軸部分17a和另一側(cè)的短軸部分17b。例如如圖3A所示，某一凸輪軸部件11的另一側(cè)的短軸部分13b的端面14b可結(jié)合(摩擦焊接)到與上述凸輪軸部件11相鄰的另一凸輪軸部件11的一側(cè)的短軸部分13a的端面14a上。另外，如圖3B所示，已結(jié)合的凸輪軸部件11的另一側(cè)的短軸部分13c的端面14c可以結(jié)合到某一軸頸件15的一側(cè)的短軸部分17a的端面18a上。通過重復(fù)上述結(jié)合步驟(摩擦焊接步驟)，便可形成具有所需形狀的凸輪軸1。
凸輪軸部件11可由臥式鍛造裝置通過鍛造來形成，該鍛造裝置包括可執(zhí)行多個加工步驟的設(shè)備，工件在其中順序地運動，并且同時執(zhí)行多項步驟。下面將介紹凸輪軸部件11的成形工藝。
首先，切割由金屬制成的卷材以制出棒形材料。將該棒形材料預(yù)成形為預(yù)制材料，其在軸向上的中央部分處被加厚。然后將該預(yù)制材料置于如圖4所示的臥式鍛造裝置51上。
圖4所示的臥式鍛造裝置51包括固定模具61和可進出于模具61中的沖頭71。在模具61的朝向沖頭71的端面上形成了模具復(fù)制空間62。模具復(fù)制空間62具有與凸輪軸部件11在正交于其軸線的方向上的大致一半部分基本上相同的形狀。在模具復(fù)制空間62中設(shè)有模具頂桿63，其能夠相對于模具復(fù)制空間62沿前后方向滑動。另一方面，在沖頭71的朝向模具61的端面上形成了沖頭復(fù)制空間72。沖頭復(fù)制空間72在形狀上與模具復(fù)制空間62對稱。在沖頭復(fù)制空間72中設(shè)有沖頭頂桿73，其能夠相對于沖頭復(fù)制空間72沿前后方向滑動。
當(dāng)通過臥式鍛造裝置51來制造凸輪軸部件11時，預(yù)制材料被夾爪(未示出)所夾持，并被置于模具61的模具復(fù)制空間62中，使得預(yù)制材料可與模具頂桿63形成接觸。然后沖頭71朝向模具61運動，使得沖頭頂桿73與預(yù)制材料形成接觸。因此，預(yù)制材料便被夾在模具頂桿63和沖頭頂桿73之間。之后，預(yù)制材料從已回退的夾爪中釋放出來。然后，由于沖頭71進一步朝向模具61運動，因此便由沖頭頂桿73對預(yù)制材料施加了載荷。這樣，預(yù)制材料按照復(fù)制空間62和72的形狀而流動，因而能夠通過鍛造來形成具有所需形狀的凸輪軸部件11。
與凸輪軸部件11類似，軸頸件15也可由臥式鍛造裝置通過鍛造來形成，該鍛造裝置具有形狀與軸頸件15的最終形狀基本上相同的復(fù)制空間。
接著將在下文中參考圖5來介紹凸輪軸部件11的結(jié)合步驟，或者是將凸輪軸部件11結(jié)合到軸頸件上的結(jié)合步驟。圖5顯示了摩擦焊接裝置81。如圖5所示，摩擦焊接裝置81包括固定的第一卡盤82和與之相對的可動的第二卡盤83。
凸輪軸部件11的一側(cè)的短軸部分13a被第一卡盤82所夾持。同時，另一凸輪軸部件11的另一側(cè)的短軸部分13b被第二卡盤83所夾持，使得由第二卡盤83所夾持的凸輪軸部件11的軸中心與由第一卡盤82所夾持的凸輪軸部件11的軸中心對齊。然后使第一卡盤82高速旋轉(zhuǎn)，因而凸輪軸部件11也旋轉(zhuǎn)。當(dāng)?shù)诙ūP83朝向旋轉(zhuǎn)的第一卡盤82運動時，由第一卡盤82所夾持的凸輪軸部件11的另一側(cè)的短軸部分13b的端面14b和由第二卡盤83所夾持的凸輪軸部件11的一側(cè)的短軸部分13a的端面14a便相互間形成接觸。在端面14a和14b之間產(chǎn)生了摩擦熱。然后停止第一卡盤82的旋轉(zhuǎn)，并且適當(dāng)?shù)囟ㄎ煌馆啙L柱12。在這一狀態(tài)下，第二卡盤83進一步朝向第一卡盤82運動，因此，凸輪軸部件11的另一側(cè)的短軸部分13b的端面14b和凸輪軸部件11的一側(cè)的短軸部分13a的端面14a便被相互間壓在一起。這樣，由第一卡盤82所夾持的凸輪軸部件11和由第二卡盤83所夾持的凸輪軸部件11便相互間結(jié)合在一起。之后，以類似的方式順序地結(jié)合另一凸輪軸部件11的一側(cè)的短軸部分13的端面14，或者是軸頸件15的一個短軸17的端面18。這樣便裝配出具有所需形狀的凸輪軸1。
如上所述，凸輪軸1通過多個凸輪軸部件11裝配而成。各凸輪軸部件11包括凸輪滾柱12和設(shè)于凸輪滾柱12的兩側(cè)上的短軸13，它們通過鍛造整體地形成。凸輪滾柱12具有基圓部分12a和凸輪頂部12b。短軸13從基圓部分12a的兩側(cè)上延伸出來。由于待通過鍛造形成的凸輪軸部件11可具有較小的尺寸，因此不需要擴大其鍛造裝置便可通過鍛造來形成凸輪軸部件11。另外，由于可通過將多個凸輪軸部件11結(jié)合起來而裝配出凸輪軸1，因此，例如具有不同數(shù)量凸輪滾柱12的凸輪軸能夠用相同的鍛造裝置來制造。
下面將介紹本發(fā)明的其它實施例。圖6所示的第一凸輪軸部件21具有兩個凸輪滾柱22，22。在這兩個凸輪滾柱22，22之間形成了短軸23。第二凸輪軸部件31具有一個凸輪滾柱32和一個凸輪軸頸37。在凸輪滾柱32和凸輪軸頸37之間形成了短軸33。與上述實施例類似，通過將短軸25的朝外延伸的端面26與短軸35的朝外相對延伸的端面36結(jié)合起來，就可通過第一凸輪軸部件21和第二凸輪軸部件31來形成具有所需形狀的凸輪軸1。
第一凸輪軸部件21具有兩個凸輪滾柱22，22以及短軸23，而第二凸輪軸部件31具有一個凸輪滾柱32、一個凸輪軸頸37以及短軸33。然而，設(shè)置在一個凸輪軸部件上的凸輪滾柱和凸輪軸頸的數(shù)量并未受到特別的限制。
與通過將均設(shè)有一個凸輪滾柱12的凸輪軸部件11結(jié)合起來裝配而成的凸輪軸相比，當(dāng)各凸輪軸部件設(shè)有多個凸輪滾柱時，就可通過更短的焊接結(jié)合凸輪軸部件的時間來裝配出具有相同數(shù)量的凸輪滾柱和相同軸長的凸輪軸。
在上述實施例中，凸輪軸頸16和37通過鍛造來形成。然而如圖7所示，可以在從凸輪滾柱42中延伸出來的一個軸上通過鍛造來形成直徑比所需尺寸更大的大直徑部分43c，然后通過機加工來形成短軸43和凸輪軸頸37。
在上述實施例中，凸輪軸部件通過臥式鍛造裝置來形成。然而并不限于此，凸輪軸部件也可通過立式鍛造裝置來形成。另外，凸輪軸部件的結(jié)合方法并不限于摩擦焊接結(jié)合。
權(quán)利要求
1.一種通過將多個凸輪軸部件結(jié)合起來而形成的凸輪軸，其中，所述凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于所述凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，所述凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從所述基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部，所述短軸從所述基圓部分的兩側(cè)中延伸出來，所述凸輪軸部件通過鍛造整體地形成，和所述多個凸輪軸部件在其短軸處結(jié)合在一起。
2.一種通過將至少一個凸輪軸部件與軸頸件結(jié)合起來而形成的凸輪軸，其中，所述凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于所述凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，所述凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從所述基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部，所述短軸從所述基圓部分的兩側(cè)中延伸出來，所述凸輪軸部件通過鍛造整體地形成，和所述凸輪軸部件在一個所述短軸處結(jié)合到所述軸頸件上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凸輪軸，其特征在于，所述凸輪軸部件具有多個凸輪滾柱。
4.一種凸輪軸的制造方法，包括通過鍛造形成多個凸輪軸部件的步驟，其中所述凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于所述凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，所述凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從所述基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部，所述短軸從所述基圓部分的兩側(cè)中延伸出來，各所述凸輪軸部件整體地形成；和將所述多個凸輪軸部件在其短軸處結(jié)合起來的結(jié)合步驟。
5.一種凸輪軸的制造方法，包括通過鍛造形成多個凸輪軸部件的步驟，其中所述凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于所述凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，所述凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從所述基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部，所述短軸從所述基圓部分的兩側(cè)中延伸出來；通過鍛造整體地形成軸頸件的步驟；和將所述凸輪軸部件的一個短軸結(jié)合到所述軸頸件上的結(jié)合步驟。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的凸輪軸的制造方法，其特征在于，所述結(jié)合步驟是摩擦焊接步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種通過將多個凸輪軸部件結(jié)合起來而形成的凸輪軸。凸輪軸部件包括凸輪滾柱和設(shè)于凸輪滾柱的兩側(cè)上的短軸，凸輪滾柱包括具有完整圓的一部分的基圓部分，以及從基圓部分中光滑地伸出來的凸輪頂部。短軸從基圓部分的兩側(cè)中延伸出來。凸輪軸部件通過鍛造整體地形成。所述多個凸輪軸部件在其短軸處結(jié)合在一起。
文檔編號F01L1/047GK1752485SQ20041001209
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月24日
發(fā)明者榊原信良 申請人:武藏精密工業(yè)株式會社