[發明專利]接合式多層軸

無效

• 申請號: 96193338.0
• 申請日: 1996-02-27
• 公開（公告）號: CN1181799A
• 公開（公告）日: 1998-05-13
• 發明（設計）人: H·斯瓦爾思
• 申請（專利權）人: 埃米特放射技術股份有限公司
• 主分類號: F01L1/047
• 分類號: F01L1/047;F16H53/02;B21D53/84
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 崔幼平,曾祥凌

本發明涉及具有外在功能元件的組合式空心軸，該空心軸是采取依軸向分段徑向擴徑的方式接合而成的，在此，擴徑區段中的內軸管是塑性地變形的，而擴徑區段中的外在部件則僅是彈性地變形的。本發明還涉及這種軸的制造方法，以及用于制造接合式空心軸的多重功能元件的制造方法。

在內燃發動機用的傳動軸和控軸的領域中，尤其是分配凸輪軸，隨著多閥技術的發展，不斷要求解決這樣一個問題，那就是制造出具有下述多個相互靠近的元件的軸，如凸輪、其它功能部件以及滑動軸承和軸向止擋。這一情況對常規的工藝技術帶來越來越多的困難。尤其對制造具有較大直徑的軸來說，還有按平方函數增加重量的問題。

在接合式空心軸領域中尤其有解決上述復雜問題的有趣苗頭。在這里，在降低重量的同時可解決凸輪間距的問題，但與此同時又會隨著抗扭剛度的下降而帶來一些困難。此外，須安置在該軸上的而且須精確定位的功能元件的數目是很大的。特別在載重卡車軸方面，尤其是用于柴油機的軸，除上述問題外還有一個附帶的問題是：由于所需的抗扭剛度并顧及到功能元件之間的單層結構，空心軸的壁厚必須保持相當的大，從而使得減重的優點不能如所要求的那樣加以實現。特別是采用長軸時，接合前的準備時間，例如緩慢地將高壓探管裝入空心軸中，是非常長的，因而降低了昂貴投資金的生產率。

在制造接合式空心軸時，通過采用多重功能元件，例如多重式凸輪，至少可以減少上述各問題中的幾個問題。為此提出的方案是已經公開的，例如采用扭轉方法用管制造多重式凸輪，或者用鋼板坯料制造多重式凸輪，這些鋼板坯料做成具有相應的構型，然后加工成一環形體，并加以焊接。

就上述第一個方案來說，仍存在一個問題，那就是被局限于統一的凸輪輪廓，而且凸輪對外壓力例如對推桿壓力沒有大的剛度。就所說的兩個方案來說，有關凸輪尖端在圓周上的偏向角或不同角分布都存在很大的限制，這一情況就上述第二個方案來說，只有通過昂貴的制造方法的改變才能加以克服。

本發明要解決的技術問題是：為具有外在功能元件的接合式空心軸提出新型的設計結構，即可避免前述的那些問題，且在制造上是有利的和經濟合算的；以及提出一些制造方法，采用這些方法可以高生產率、高精密度、低花費地制造所述的軸和多重功能元件。

上述任務按照本發明是采取以下措施加以解決的：帶有外在功能元件的接合式空心軸是通過依軸向分段徑向擴徑的方式加以接合的，這時擴徑區段中的內軸管是塑性變形的，而擴徑區段中的外在部件則僅是彈性變形的，在此情況下，各功能元件至少一部分配置在多重功能元件上，擴徑區段均處于功能元件之間；為解決上述任務還采用了一種制造這種軸的方法，據該方法，分段擴徑是借助液體內高壓實現的，液壓液體是通過一個探管而被引入到空心軸中，而探管的外徑僅略小于軸的內徑，在擴徑區段的兩個軸向端上對著空心軸的探管由密封元件加以密封，而那些具有一種可拆卸的高壓快速接頭的探管在連接到高壓發生器上之前被引入空心軸中，并加以定位；為解決上述任務還采用了一種制造多重功能元件的方法，據該方法，各個功能元件都是用具有與功能元件相符輪廓的管材制成的，并組合成多重式凸輪，在這種情況下，不圓的功能元件在軸向中具有與基圓同心的環形凸緣，這些凸緣的內徑略大于軸管的外徑，凸緣在其側邊具有一個大約一半壁厚的環形區域，使得該區域同相鄰的不圓功能元件的環形區域補充成全壁厚，在這里，環形凸緣是通過型材管的重新成形而制做出來的。

通過使用按本發明提出的多重式凸輪，可以實現一系列的優點。附表A中所舉的例子，包括進氣凸輪、排氣凸輪、柴油噴油凸輪以及一個滑動軸承，都以模塊形式加以組合，依此，例如用于一個六氣缸柴油機的部件數量與按照現有技術各個功能部件拼合相比，可由26個減少到9個。這些例子是顧及到現代載重卡車發動機的通常功能選擇出來的。按本發明提出的工藝使得以最佳方式實現每個氣缸多個凸輪的設想成為可能，例如顧及到噴油技術特點或者閥的斷開和閉合角傾角。

上述對比，也就是對按傳統接合工藝和按本發明接合工藝制造出來的具有相同尺寸與功能的凸輪軸進行的比較，由這一對比可以看出不同結構形式在重量和抗扭剛度方面的差異，抗扭剛度作為極慣性力矩Jp以大小cm⁴表示。按本發明提出的軸的那些優點在很大程度上受下述條件的制約：軸的重量只能隨軸管直徑線性地增大，而抗扭剛度則隨軸管直徑按多次冪增高，此外由于多層結構之故在接合點亦受到有利的影響。