[发明专利]凸轮轴及其制造方法

说明书

本发明提供一种凸轮轴及其制造方法，其包括：芯轴，具有轴向延伸的轴孔；芯轴上具有配合段，所述配合段的外周面上环向交替设有键齿和键槽；凸轮和传动单元，套设在所述芯轴的配合段上，凸轮和传动单元的内周面轮廓与所述配合段的外周面轮廓一致，且与所述芯轴胀紧固定。本发明当芯轴与凸轮、传动单元配合的时候，可实现精准定位，实现两者之间固定的、抗转动地连接；能够简化现有凸轮轴的结构和制造工艺，缩短凸轮轴制造过程的耗时、降低成本，同时保证足够大的传递扭矩。

技术领域

本发明涉及一种汽车发动机领域，特别是涉及一种凸轮轴及其制造方法。

背景技术

凸轮轴是汽车发动机的关键传动构件之一，它直接影响着发动机的性能。目前，制造凸轮轴的方法有：传统整体式的铸造法、锻造法，还有组合式制造凸轮轴的方法。其中，应用铸造法、锻造法来制造凸轮轴存在诸多缺点，例如：不能对凸轮轴各个部位进行性能最大化设计和利用，对于凸轮、轴颈、芯轴、传动单元等各部分的性能要求有很大的不同，若用单一材料，不能把每个部分的性能做到最大化，整个加工制造工艺复杂，需要大量的机械加工工序，生产效率不高，费时费力，成本太高，并且，能耗大、环境污染严重。

装配式凸轮轴的制造方法有：焊接法、烧结法、扩管法、热套法、机械滚花法等。这些方法都是将凸轮轴分解成单个的凸轮零件、中间芯轴零件、传动零件等等，再应用不同的制造工艺方法将各个零件连接起来组合成凸轮轴。其中焊接法易于产生热变形和热裂纹等现象，很难对凸轮单元在中间轴管上很好的定位，使得凸轮轴的尺寸精度较低；烧结法在凸轮轴后，在整体烧结式时易弯曲变形，尺寸精度低；热套法需保证各个组件的间隙大小均匀一致，在热套装配时温度又难以控制；机械滚花法需多次组合才能完成一根凸轮轴的装配，生产工序多且较为繁琐，并且抗扭强度不高。

以上各种方法在连接后，都存在诸多难以控制的问题，其中：凸轮单元与中间轴管的角向定位问题、以及连接强度的控制都是一个很难解决的问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种凸轮轴及其制造方法，用于解决现有技术中凸轮轴在生产过程中无法将凸轮和传动单元与芯轴精准定位的问题以及组合后抗扭强度不足的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种凸轮轴，其包括：

芯轴，具有轴向延伸的轴孔；芯轴上具有配合段，所述配合段的外周面上环向交替设有键齿和键槽；

凸轮和传动单元，套设在所述芯轴的配合段上，凸轮和传动单元的内周面轮廓与所述配合段的外周面轮廓一致，且与所述芯轴胀紧固定。

优选的，在芯轴任一轴向位置的横截面轮廓中，所有所述键齿的顶面线属于同一多边形，所有所述键槽的槽底线属于同一多边形。

优选的，相邻的所述键齿的顶面线与所述键槽的槽底线间通过直线衔接；所述直线的一端与所述键槽的槽底线间通过圆弧过渡相连，所述直线的另一端与所述键齿的顶面线间通过圆弧过渡相连。

优选的，所述键齿的顶面线构成的多边形与所述键槽的槽底线构成的多边形同心。

优选的，所述直线与通过所述芯轴轴线的径向平面形成一夹角。

优选的，所述键槽的槽底宽度小于所述键槽的槽口的宽度，所述键齿的齿顶宽度小于键齿的齿底宽度。

优选的，所述凸轮的内周面上环向设有凹槽区和凸齿区，凹槽区与所述芯轴上的所述键齿相对应，凸齿区和所述芯轴上的所述键槽相对应，凹槽区的两侧壁为直线壁。

优选的，所述凹槽区的槽底宽度小于所述凹槽区的槽口宽度，，所述凸齿区的齿顶宽度小于凸齿区的齿底宽度。

优选的，所述传动单元的内周面具有与所述键齿和所述键槽分别对应的凹口区和凸起区，所述凹口区的两侧壁为直线壁。