凸轮轴正时工装的制作方法

本发明涉及一种凸轮轴正时工装。

背景技术：

配气机构是发动机系统的重要组成部分，正时皮带与正时链条是配气机构普遍采用的两种传动方式；与正时皮带相比，正时链条传动因为其可靠性高和终身免维护的优点被广泛应用；一般，正时链条系统的布置分为紧边和松边，通常在紧边布置紧边导轨，而松边布置松边导轨和液压张紧器，正时链条安装在紧边导轨和松边导轨上。

来自曲轴的驱动力一般通过正时链条传递到凸轮轴上，从而驱动进、排气门按照配气正时的要求打开和关闭。正时链随受力状态的不同以及使用时间的长短，其长度是变化的，一般需要液压张紧器对正时链张紧装态进行调节，确保配气正时保持在一定的精度范围内。

但在发动机初始装配时，液压张紧器因缺少油压作用不能正常张紧正时链条；理想状态下，装配时，在拧紧凸轮轴正时链轮固定螺栓的过程中，整个链条系统的相位是固定的，然而在实际操作过程中，在给螺栓施加力矩时总会带动链条松边移动，凸轮轴正时链轮容易随着正时链条转动，使正时链条系统的配气相位产生偏差，这就导致配气正时发生改变，影响发动机性能。而如何减小凸轮轴正时链轮在装配过程中产生的相位偏差，一直以来都是一个难题。

参考图1，现有技术中正时链条系统包括：进气凸轮轴正时链轮10、排气凸轮轴正时链轮20、松边导轨30(该导轨仅通过一个螺栓31固定在发动机上，具有一定的摆动量)、紧边导轨40(该导轨通过螺栓41和螺栓42固定在发动机上，不可摆动)、曲轴链轮60及正时链条50；正时链条50随受力状态的不同以及使用时间的长短，其长度是变化的，一般需要液压张紧器70对正时链张紧装态进行调节，确保配气正时保持在一定的精度范围内。

其中，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20套设于凸轮轴上；曲轴链轮60套设在曲轴(图未示出)上，曲轴的驱动力一般通过正时链条50传递到凸轮轴(图未示出)上，从而驱动进、排气门按照配气正时的要求打开和关闭。

在装配正时链条系统时，当凸轮轴和曲轴锁止在初始装配位置时，凸轮轴正时链轮先空套在凸轮轴头轴颈上，用于紧固凸轮轴正时链轮的螺栓80(也称为中央螺栓)为预拧紧状态。此时，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20可以相对凸轮轴转动；当正时链条50套在曲轴链轮60、进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20上之后，此时进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20的周向位置也就确定了；顺时针拧紧螺栓80，螺栓80和进气凸轮轴正时链轮10及排气凸轮轴正时链轮20的接触面之间会产生摩擦力矩，导致打紧螺栓80的过程中，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20分别相对凸轮轴又发生了顺时针方向的微小转动(如图1中黑色箭头所示)，进而使紧边导轨40对应的链条段变松弛；当曲轴转动时，需要转动更多的角度(补偿正时链条松弛长度)，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20才开始转动，这最终导致凸轮轴初装正时相对目标值滞后。

手工装配发动机时，螺栓80一般靠人工打扭矩，几乎不存在冲击扭矩；因此，这种负面影响很难显现出来，即使存在影响，一般也较小，不会超出凸轮轴初装正时的公差范围；但在发动机装配线上，螺栓扭矩是靠设备瞬间打紧的，冲击扭矩较大，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20相对凸轮轴转动的角度也较大，紧边导轨40对应的链条段的松弛长度较大；凸轮轴初装正时相对目标值滞后。

技术实现要素：

本发明解决的问题是如何减小凸轮轴正时链轮在装配过程中产生的相位偏差。

为解决上述问题，本发明提供一种凸轮轴正时工装，包括：

定位部，用于安装在发动机上；

限位部，所述限位部设于所述定位部上，并用于沿轴向伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间，用于限制发动机内的凸轮轴正时链轮沿周向转动。

可选的，所述定位部上还设有沿轴向贯穿的通孔；

所述限位部具有限位销，所述限位销轴向一端用于插设于所述通孔内，轴向另一端用于伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间，限制凸轮轴正时链轮沿周向转动；

所述定位部面向所述限位部的端面设有第一凹槽，所述第一凹槽内设有弹性件，所述弹性件与所述限位销之间还设有球形件，所述球形件突伸出所述第一凹槽；

所述限位销面向所述定位部的端面沿轴向设有至少两个第二凹槽，所述球形件用于卡设于所述弹性件与所述第二凹槽之间。

可选的，所述限位销上设有齿形结构，所述齿形结构用于与所述凸轮轴正时链轮的轮齿啮合。

可选的，所述限位销上设有凸块，所述凸块用于伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间。

可选的，所述凸块的最大宽度小于所述凸轮轴正时链轮的轮齿的最大宽度，且大于所述凸轮轴正时链轮的轮齿的最小宽度。

可选的，所述弹性件为弹簧。

可选的，所述球形件为钢球。

可选的，所述通孔为两个。

可选的，所述定位部呈长方体状。

可选的，在两个所述通孔内插设所述限位销后，所述限位销分别用于限制进气凸轮轴正时链轮和排气凸轮轴正时链轮周向转动。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本发明的凸轮轴正时工作工装包括：定位部，用于安装在发动机上；在定位部上设有限位部，限位部用于沿轴向伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之 间，用于限制发动机内的凸轮轴正时链轮周向转动；当定位部固定安装在发动机上后，由于限位部伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间，凸轮轴正时链轮不能沿周向转动，从而凸轮轴正时链轮在装配过程中不会出现相位偏差；确保配气正时保持在一定的精度范围内。

附图说明

图1是现有技术正时链条系统的结构示意图；

图2是本发明实施例凸轮轴正时工装的立体图一；

图3是本发明实施例凸轮轴正时工装中限位部与定位部的沿垂直于轴向的剖视图一；

图4是本发明实施例凸轮轴正时工装的立体图二；

图5是本发明实施例凸轮轴正时工装中限位部与定位部的沿垂直于轴向的剖视图二；

图6是本发明实施例凸轮轴正时工装与凸轮轴正时链轮的连接示意图；

图7是本发明实施例凸轮轴正时工装与凸轮轴正时链轮的沿垂直于轴向的剖视图，图中仅截出凸轮轴正时链轮的部分结构与凸轮轴正时工装的部分结构，图中虚线代表截面线。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

参考图1，现有技术中正时链条系统包括：进气凸轮轴正时链轮10、排气凸轮轴正时链轮20、松边导轨30(该导轨仅通过一个螺栓31固定在发动机上，具有一定的摆动量)、紧边导轨40(该导轨通过螺栓41和螺栓42固定在发动机上，不可摆动)、曲轴链轮60及正时链条50；正时链条50随受力状态的不同以及使用时间的长短，其长度是变化的，一般需要液压张紧器70对正时链张紧装态进行调节，确保配气正时保持在一定的精度范围内。

其中，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20套设于凸轮轴上；曲轴链轮60套设在曲轴(图未示出)上，曲轴的驱动力一般通过正时链条50 传递到凸轮轴(图未示出)上，从而驱动进、排气门按照配气正时的要求打开和关闭。

在装配正时链条系统时，当凸轮轴和曲轴锁止在初始装配位置时，凸轮轴正时链轮先空套在凸轮轴头轴颈上，用于紧固凸轮轴正时链轮的螺栓80(也称为中央螺栓)为预拧紧状态。此时，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20可以相对凸轮轴转动；当正时链条50套在曲轴链轮60、进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20上之后，此时进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20的周向位置也就确定了；顺时针拧紧螺栓80，螺栓80和进气凸轮轴正时链轮10及排气凸轮轴正时链轮20的接触面之间会产生摩擦力矩，导致打紧螺栓80的过程中，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20分别相对凸轮轴又发生了顺时针方向的微小转动(如图1中黑色箭头所示)，进而使紧边导轨40对应的链条段变松弛；当曲轴转动时，需要转动更多的角度(补偿正时链条松弛长度)，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20才开始转动，这最终导致凸轮轴初装正时相对目标值滞后。

手工装配发动机时，螺栓80一般靠人工打扭矩，几乎不存在冲击扭矩；因此，这种负面影响很难显现出来，即使存在影响，一般也较小，不会超出凸轮轴初装正时的公差范围；但在发动机装配线上，螺栓扭矩是靠设备瞬间打紧的，冲击扭矩较大，进气凸轮轴正时链轮10和排气凸轮轴正时链轮20相对凸轮轴转动的角度也较大，紧边导轨40对应的链条段的松弛长度较大；凸轮轴初装正时相对目标值滞后。

通过上面的分析可知，在固定凸轮轴和凸轮轴正时链轮的过程中，凸轮轴正时链轮会相对凸轮轴转动，从而凸轮轴正时发生改变；本发明实施例提供一种凸轮轴正时工作用于固定凸轮轴正时链轮，防止在固定凸轮轴和凸轮轴正时链轮的过程中，凸轮轴正时链轮发生转动，确保配气正时保持在一定的精度范围内。

参考图2，本发明实施例提供一种凸轮轴正时工装100，包括定位部110，用于安装在发动机上；以及限位部120，限位部120设于定位部110上，并用于沿轴向伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间，用于限制发动机内的凸轮轴 正时链轮沿周向转动。本实施例中的“轴向”为凸轮轴正时链轮的轴向。

当定位部110固定安装在发动机上后，由于限位部120伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间，凸轮轴正时链轮不能沿周向转动，从而凸轮轴正时链轮在装配过程中不会出现相位偏差；确保配气正时保持在一定的精度范围内。

具体说来，参考图2-图5，本发明实施例中，定位部110呈长方体状，定位部110具有第一端面和垂直于第一端面的第二端面，定位部110的第一端面上设有螺栓孔111，本实施例中第一端面上设有四个螺栓孔111，通过在螺栓孔111内安装螺栓(图未示出)将定位部110安装在发动机的罩盖上；此外，定位部110的第二端面上还设有沿轴向贯穿的通孔112，此处，“轴向”即为限位部120的伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间的方向，也即凸轮轴正时链轮的轴向。限位部120具有限位销121，限位销121轴向一端用于插设于通孔112内，轴向另一端用于伸入凸轮轴正时链轮300的相邻轮齿之间(参考图6)，限制凸轮轴正时链轮300沿周向转动。

此外，限位部120与定位部110的第二端面贴合；定位部110面向限位部120的端面(第二端面)设有第一凹槽113，第一凹槽113内设有弹性件114，本实施例中弹性件114为弹簧，对弹性件114的结构不做限制，只要能够产生弹性形变即可；弹性件114与限位销121之间还设有球形件200，本实施例中球形件200为钢球，对球形件200的结构不做限制，只要是球状的且能够与接触面发生滚动摩擦的任意形状均可。

限位销121面向定位部110的端面沿轴向(与凸轮轴同轴)设有至少两个第二凹槽123，所有第二凹槽123在同一轴向上。本实施例中有两个第二凹槽123，在其它实施例中可以是三个、四个、六个。球形件200用于卡设于弹性件114与第二凹槽123之间，限位销121上设有齿形结构122，齿形结构122用于与凸轮轴正时链轮300的轮齿啮合；球形件200卡设于弹性件114与第二凹槽123之间，由于球形件200位于限位部120和弹性件114之间，且突伸出第一凹槽113；限位部120中的限位销121会挤压球形件200，球形件200受到挤压力会挤压弹性件114，弹性件114会被压缩；弹性件114向球形件200施加反作用力，球形件200会顶压限位销121上的第二凹槽123。限位部120受到球形件200的顶压，不会轻易沿轴向运动、周向运动。若没有第 二凹槽123，虽然球形件200也会顶压限位部120，但限位部120容易沿轴向运动，设置了第二凹槽123，第二凹槽123与球形件200的接触面积大，第二凹槽123与球形件200配合能够很好限制限位部120沿轴向运动。

那么，限位销121轴向一端插设于通孔112内，通孔112限制限位销121周向运动，轴向另一端的齿形结构122与凸轮轴正时链轮300的轮齿啮合后；限位销121受到弹性件114施加的反作用力，限位销121轴向另一端的齿形结构122会顶压凸轮轴正时链轮300的轮齿，从而限制凸轮轴正时链轮300沿周向转动。

本实施例中，对限位销轴向另一端的结构不做限制，只要限位销轴向另一端沿轴向伸入凸轮轴正时链轮300的相邻轮齿之间后，能够限制凸轮轴正时链轮300沿周向转动任意形状均可。例如，在其它实施例中，限位销上设有凸块(图未示出)，凸块用于伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间；这里需注意的是，凸块的宽度尺寸需满足：最大宽度小于凸轮轴正时链轮的轮齿的最大宽度，且大于凸轮轴正时链轮的轮齿的最小宽度，这样，当凸块伸入凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间后，凸块不会在凸轮轴正时链轮的相邻轮齿之间轴向偏移。本实施例中凸块的宽度为：沿垂直于轴向(凸轮轴正时链轮的轴向)方向，凸块的宽度。

需说明的是本实施例中，通孔112为两个，相应的限位销121也为两个。在两个通孔112内插设限位销121后，限位销121分别用于限制进气凸轮轴正时链轮和排气凸轮轴正时链轮周向转动。

下面描述凸轮轴正时工装的使用方法：参考图6和图7并结合图2-图5所示；首先，通过螺栓将定位部110固定安装在发动机的罩盖上；然后将限位部120上的限位销121沿轴向(图3中与a相反的方向)滑入通孔112内；限位销121在定位部110的第二端面上滑动的过程中，限位销121会挤压到球形件200，弹性件114会被压。当球形件200卡设到第二凹槽123内后，弹性件114回位并向球形件200施加弹力，从而球形件200顶压第二凹槽123，球形件200限制限位销121轴向移动，限位销121插设于通孔112内且不会沿轴向和周向运动，限位销121处于第一状态(图2和图3所示)。在通孔112、弹性件114及球形件200及第二凹槽123的共同作用下，限位销121的紧固 效果佳。

接着，凸轮轴正时链轮先空套在凸轮轴头轴颈上，用于紧固凸轮轴正时链轮的螺栓(也称为中央螺栓，图未示出)为预拧紧状态；参考图4和图5，沿朝向凸轮轴正时链轮300的方向(图3中a方向所示)，按限位销121，限位销121朝向凸轮轴正时链轮300滑动；同样，在滑动的过程，球形件114会受到挤压，并从限位销121上的其中一个第二凹槽123(远离凸轮轴正时链轮300的凹槽)卡设到另一个第二凹槽123(靠近凸轮轴正时链轮的凹槽)；此时，限位销121轴向另一端的齿形结构122与凸轮轴正时链轮300的轮齿相啮合(参考图6和图7)。限位销121受到弹性件114施加的反作用力，限位销121轴向另一端的齿形结构122会顶压凸轮轴正时链轮300的轮齿，从而限制凸轮轴正时链轮300沿周向转动，再拧紧螺栓，在打紧螺栓的过程中，凸轮轴正时链轮不会相对凸轮轴转动；在装配过程中产生的相位偏差降低，确保配气正时保持在一定的精度范围内。

待凸轮轴正时链轮300完成装配后，只要将螺栓从定位部110的第一端面上的螺栓孔111中拧出，即可将凸轮轴正时工装从发动机上拆除。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。