[发明专利]装配式凸轮轴及其制造方法

说明书

本发明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。

本发明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。

依照本发明的第一方面，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。

依照本发明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。据本发明而提供的独特的优点是：