| 专利名称： | 凸轮轴与正时齿轮连接结构 | ||
| 专利名称(英文)： | Cam shaft and timing gear connection structure | ||
| 专利号： | CN201410217339.7 | 申请时间： | 20140521 |
| 公开号： | CN103967952A | 公开时间： | 20140806 |
| 申请人： | 中国第一汽车股份有限公司 | ||
| 申请地址： | 214025 江苏省无锡市南长区永乐东路99号 | ||
| 发明人： | 钱仕全; 王一江; 江伟; 陆金龙; 杨振国; 王颖; 康彦飞; 何旭; 王建武 | ||
| 分类号： | F16D1/06; F01L1/047 | 主分类号： | F16D1/06 |
| 代理机构： | 无锡市大为专利商标事务所(普通合伙) 32104 | 代理人： | 殷红梅 |
| 摘要： | 本发明涉及凸轮轴与正时齿轮连接结构，包括凸轮轴和正时齿轮，其特征在于：还包括轴头，所述凸轮轴为中空式凸轮轴，中空式凸轮轴通过轴头与正时齿轮连接，正时齿轮可单独拆卸更换。本发明结构简单，采用中空式凸轮轴通过轴头与正时齿轮连接，扭转强度可靠，在轻量化、节能降本、材料优化匹配等方面优势明显，同时可保证正时齿轮与凸轮轴的连接方式与现有整体式凸轮轴一致。 | ||
| 摘要(英文)： | The invention relates to a cam shaft and timing gear connection structure which comprises a cam shaft and a timing gear. The cam shaft and timing gear connection structure is characterized by further comprising a shaft head, wherein the cam shaft is hollow, the hollow cam shaft is connected with the timing gear through the shaft head, and the timing gear can be detached and replaced separately. The cam shaft and timing gear connection structure is simple in structure; the hollow cam shaft is connected with the timing gear through the shaft head, so that torsional strength is reliable; the cam shaft and timing gear connection structure has remarkable advantages with respect to light weight, energy conversation, cost reduction, material optimization and matching and the like; meanwhile, it can be guaranteed that the connecting mode of the timing gear and the cam shaft is consistent with an existing integrated cam shaft. | ||
1. 凸轮轴与正时齿轮连接结构，包括凸轮轴（1）和正时齿轮（3），其特征在于：还包括轴头（2），所述凸轮轴（1）为中空式凸轮轴（1），中空式凸轮轴（1）通过轴头（2）与正时齿轮（3）连接，正时齿轮（3）可单独拆卸更换。
2.如权利要求1所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述轴头（2）第一端与中空式凸轮轴（1）固定连接，轴头（2）第二端设有内螺纹孔，正时齿轮（3）通过安装在内螺纹孔内的螺栓（4）与轴头（2）第二端固定连接。
3.如权利要求2所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述轴头（2）第一端与中空式凸轮轴（1）的内孔采用过盈配合连接，或采用过盈配合并焊接连接，或采用烧结连接，或采用滚花连接。
4.如权利要求3所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述轴头（2）第一端通过热套法或冷套法压入中空式凸轮轴（1）的内孔中。
5.如权利要求2所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述轴头（2）第一端设有定位凸肩（2a），该定位凸肩（2a）与中空式凸轮轴（1）的端面配合定位。
6.如权利要求2所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述中空式凸轮轴（1）的内孔中设有定位内台阶，该定位内台阶与轴头（2）第一端的端面配合定位。
7.如权利要求2所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述正时齿轮（3）端面上设有定位凹槽（3a），所述定位凹槽（3a）内径与轴头（2）第二端外径相适配，正时齿轮（3）通过定位凹槽（3a）与轴头（2）第二端配合定位并通过安装在内螺纹孔内的螺栓（4）固定。
1. 凸轮轴与正时齿轮连接结构，包括凸轮轴（1）和正时齿轮（3），其特征在于：还包括轴头（2），所述凸轮轴（1）为中空式凸轮轴（1），中空式凸轮轴（1）通过轴头（2）与正时齿轮（3）连接，正时齿轮（3）可单独拆卸更换。
2.如权利要求1所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述轴头（2）第一端与中空式凸轮轴（1）固定连接，轴头（2）第二端设有内螺纹孔，正时齿轮（3）通过安装在内螺纹孔内的螺栓（4）与轴头（2）第二端固定连接。
3.如权利要求2所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述轴头（2）第一端与中空式凸轮轴（1）的内孔采用过盈配合连接，或采用过盈配合并焊接连接，或采用烧结连接，或采用滚花连接。
4.如权利要求3所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述轴头（2）第一端通过热套法或冷套法压入中空式凸轮轴（1）的内孔中。
5.如权利要求2所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述轴头（2）第一端设有定位凸肩（2a），该定位凸肩（2a）与中空式凸轮轴（1）的端面配合定位。
6.如权利要求2所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述中空式凸轮轴（1）的内孔中设有定位内台阶，该定位内台阶与轴头（2）第一端的端面配合定位。
7.如权利要求2所述的凸轮轴与正时齿轮连接结构，其特征在于：所述正时齿轮（3）端面上设有定位凹槽（3a），所述定位凹槽（3a）内径与轴头（2）第二端外径相适配，正时齿轮（3）通过定位凹槽（3a）与轴头（2）第二端配合定位并通过安装在内螺纹孔内的螺栓（4）固定。
翻译：技术领域
本发明涉及一种凸轮轴与正时齿轮连接结构，属于柴油机配件装置技术领域。
背景技术
凸轮轴正时齿轮是柴油机上的重要配件，目前来说，凸轮轴正时齿轮上的凸轮轴主要由实心凸轮轴和空心凸轮轴两种结构形式。
对于采用实心凸轮轴的，存在的问题是：（1）由于实心凸轮轴的质量比中空式凸轮轴要大得多，材料成本更高，不符合整机轻量化及降低成本需求；（2）由于凸轮轴是一种不断加速和减速的旋转部件，其加速和减速都伴随着能量的消耗，凸轮轴质量越大，能量消耗越多；（3）实心凸轮轴是一体式结构，只能采用单一材料，而不能根据需求进行材料的优化匹配；
（2）对于采用中空式凸轮轴的，已有的是将凸轮轴正时齿轮直接热套在凸轮轴外圆上，由于凸轮轴与正时齿轮为过盈热套连接，正时齿轮无法单独更换，二者只要有一个损坏就只能凸轮轴与正时齿轮整体更换。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种凸轮轴与正时齿轮连接结构，其结构简单，采用中空式凸轮轴通过轴头与正时齿轮连接，扭转强度可靠，在轻量化、节能降本、材料优化匹配等方面优势明显，同时可保证正时齿轮与凸轮轴的连接方式与现有整体式凸轮轴一致。
按照本发明提供的技术方案：凸轮轴与正时齿轮连接结构，包括凸轮轴和正时齿轮，其特征在于：还包括轴头，所述凸轮轴为中空式凸轮轴，中空式凸轮轴通过轴头与正时齿轮连接，正时齿轮可单独拆卸更换。
作为本发明的进一步改进，所述轴头第一端与中空式凸轮轴固定连接，轴头第二端设有内螺纹孔，正时齿轮通过安装在内螺纹孔内的螺栓与轴头第二端固定连接。
作为本发明的进一步改进，所述轴头第一端与中空式凸轮轴的内孔采用过盈配合连接，或采用过盈配合并焊接连接，或采用烧结连接，或采用滚花连接。
作为本发明的进一步改进，所述轴头第一端通过热套法或冷套法压入中空式凸轮轴的内孔中。
作为本发明的进一步改进，所述轴头第一端设有定位凸肩，该定位凸肩与中空式凸轮轴的端面配合定位。
作为本发明的进一步改进，所述中空式凸轮轴的内孔中设有定位内台阶，该定位内台阶与轴头第一端的端面配合定位。
作为本发明的进一步改进，所述正时齿轮端面上设有定位凹槽，所述定位凹槽内径与轴头第二端外径相适配，正时齿轮通过定位凹槽与轴头第二端配合定位并通过安装在内螺纹孔内的螺栓固定。
本发明与现有技术中相比，具有以下优点：
（1）与传统一体式实心凸轮轴相比，中空式凸轮轴质量明显减轻（数据表明，中空式凸轮轴质量可减轻30%~50%），且扭矩强度可靠性满足使用要求，符合整机轻量化需求，对发动机节能具有重要意义，同时中空式凸轮轴材料成本更低。
（2）中空式凸轮轴和轴头可以根据需求，灵活选择材料进行优化匹配。
（3）轴头与正式齿轮采用螺栓连接，正时齿轮可单独拆卸更换，有利于降低设备维修维护成本。
附图说明
图1为本发明实施例的结构示意图。
图2为轴头与中空式齿轮轴采用过盈配合连接，或采用过盈配合并焊接连接，或采用烧结连接的连接情况分解示意图。
图3为轴头与中空式齿轮轴采用轴向花键连接的连接情况分解示意图。
图4为轴头与中空式齿轮轴采用横向花键连接的连接情况分解示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图所示：实施例中的凸轮轴与正时齿轮连接结构主要由凸轮轴1、轴头2和正时齿轮3组成，所述凸轮轴1为中空式凸轮轴1，中空式凸轮轴1与轴头2第一端固定连接；轴头2第二端设有内螺纹孔，所述正时齿轮3端面上设有定位凹槽3a，所述定位凹槽3a内径与轴头2第二端外径相适配，正时齿轮3通过定位凹槽3a与轴头2第二端配合定位并通过安装在内螺纹孔内的螺栓4固定，正时齿轮3可单独拆卸更换。
如图2~图4所示，本发明中，所述轴头2第一端与中空式凸轮轴1的内孔可采用多种方式连接，如采用过盈配合连接，或采用过盈配合并焊接连接，或采用烧结连接，或采用滚花连接。
采用过盈配合连接时，将过盈尺寸的轴头2第一端通过热套法或冷套法压入中空式凸轮轴1的内孔中，实现轴头2与中空式凸轮轴1的过盈配合连接；然后可以将轴头2与中空式凸轮轴1采用焊接的方法进一步固定。
采用烧结连接时，将粉末冶金成型的轴头2第一端插入中空式凸轮轴1的内孔中，然后放入烧结炉内，通过接触面上材料颗粒发生的液态扩散实现轴头2与中空式凸轮轴1的连接。
采用滚花连接时，在装配前，先将轴头2第一端表面滚花成型，然后将滚花成型后的轴头2第一端压入中空式凸轮轴1的内孔中，利用塑性流动变形和切削变形原理实现轴头2与中空式凸轮轴1的连接。所述滚花形状包括但不限于图3所述的轴向滚花和图4所示的横向滚花；所述中空式凸轮轴1的内孔根据滚花方向相应选择加工成圆形或多边形。
具体操作时，以轴向滚花连接方式为例，采用滚花刀通过塑性变形将轴头2第一端表面滚挤成齿间与轴头2轴线平行的条沟状，然后将轴头2第一端压装到中空式凸轮轴1的内孔中，利用轴头2与凸轮轴1咬合连接时由轴头2镶嵌入凸轮轴1内壁所承受的剪切力来保证扭转强度。
本发明中，轴头2伸入中空式凸轮轴1的长度可以通过以下两种结构定位：一种是在轴头2第一端设有定位凸肩2a，该定位凸肩2a与中空式凸轮轴1的端面配合定位。另一种是在中空式凸轮轴1的内孔中设有定位内台阶图中未示出，该定位内台阶与轴头2第一端的端面配合定位。
需要说明的是，上述几种连接方式只是本法实施例列举的几种常用的连接方式，在实际生产制造中，中空式凸轮轴1与轴头2的连接方式包括但不限于上述的焊接、烧结、机械连接等方式。
本发明采用中空式凸轮轴1通过轴头2与正时齿轮3连接，在保证满足扭转强度可靠性的前提下，适应整机轻量化、节能降本、材料优化匹配的需求，同时可保证正时齿轮3与凸轮轴1的连接方式与现有整体式凸轮轴1一致。
