[发明专利]用于制造用于内燃发动机的凸轮轴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于制造内燃发动机的凸轮轴的方法，在此类型的方法中，通过在其中引入高压流体来膨胀金属管状元件。例如在文献号WO 2003/033189中描述并示出了这种类型的方法。根据上面已知的技术，通过在管状元件上安装用于限定凸轮的一系列环状元件并通过利用液压成形操作使管状元件膨胀以使上述环状元件稳固到管状元件来获得凸轮轴。另一方面，存在已知的替代的制造方法，其中，借助于胀开心轴，通过机械作用使管状元件膨胀来使限定凸轮的环状元件稳固到管状元件。上面描述的已知方法已经被提出并用作更传统方法的替代方案，其预想通过传统的锻造操作来获得单件形式的凸轮轴。

背景技术

现有技术的制造内燃发动机的凸轮轴的方法从WO 99/20414 A1是已知的。类似的方法从JP 2000 192805 A、EP 0 906 800 A1、US 2003/221514 A1、JP S59 113944 A是已知的。

发明内容

本发明的目的是通过使用高压流体的成形操作、尤其地通过液压成形或通过利用高压气体的成形以同时获得单件形式的凸轮轴结构的用于内燃发动机的凸轮轴。

本发明公开的方法实现了上述目的。

使用高压流体的成形操作可以利用液体（例如，水或油）或利用气体冷执行或热执行。例如，通过处在400巴和800巴之间的压力下并在800℃和950℃之间的温度下的气体诸如以氮为例来执行使用高压流体胀开心轴的成形操作。

作为替代方案，使用高压流体的成形操作可以是通过处在2000巴和3000巴之间的压力下、在室温或更高温度下的水或油来执行的液压成形操作。

在第一实施例中，通过借助于流成形（flow-forming）使最初为均匀厚度的管状元件经历永久变形的最初操作来获得管状元件的被设定在模中的增大厚度的部分，通过将管状元件设定为旋转并围绕其施加沿着管状元件移位的旋转成形辊以保持它们对着管状元件进行按压来执行所述流成形。

在一种变型中，在管状元件由铝或其合金制成的情况下，通过挤压工艺来获得具有不同厚度的连续部分的管状元件。

在另一实施例中，通过弯曲并焊接具有不同厚度的部分的金属片来获得具有不同厚度的连续部分的所述管状元件。

管状元件可以例如由表面硬化钢例如22MnB5硼钢制成。

优选地，模的腔的每个加宽部分具有直径在最小值和最大值之间逐步地改变的相反端部，从而凸轮轴的凸轮被获得具有对应的构形，包括直径在最小值和最大值之间逐步地改变的相反端部。

可预想到的是使用在与管状元件的将要形成凸轮的部分对应的区域中具有径向移动部件的复合模。在这种情况下，可以预想到的是，在使用高压流体的成形操作期间，前述移动部件以连续的步骤相继地径向向外移位，从而一次性地形成所述凸轮。

还可以预想到的是，模在与模的腔的将要形成凸轮轴的凸轮的部分对应的位置中设置有加热装置，从而在借助于加压流体的成形操作之后获得凸轮的局部表面硬化。

通常，如果使用高压流体的成形操作被热执行，则获得的工件能够已经是表面硬化的。否则，在使用高压流体的成形操作之后，执行热处理的操作。

根据其他特征，利用上面描述的方法获得的工件最终经历研磨操作。

附图说明

根据随后参照附图的描述，本发明的其他特征和优点将呈现，附图仅是通过非限制性示例提供，并且其中：

- 图1是根据实施例的示例的必须经历根据本发明的方法的管状元件的剖视图；

- 图2是用于管状元件的流成形的初步操作的装置的示意性图示；

- 图3是在初步流成形操作之后的管状元件的剖视图；

- 图4是在图3中示出的管状元件的透视图；

- 图5A-5F是使用高压流体的成形操作的各个步骤的示意性图示；以及

- 图6和图7是分别示出根据传统技术的凸轮轴和利用根据本发明的方法获得的凸轮轴的透视图。

具体实施方式

在图1中，附图标记1总体上指示例如由22MnB5硼钢制成的管状元件。在实施例的具体示例中，管状元件1具有长度L=500mm以及内径d=27mm和外径D=30mm。