用于凸轮轴的端件的制作方法

专利名称:用于凸轮轴的端件的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种用于凸轮轴的端件，所述凸轮轴由中空管子和耦接到该中空管子的凸轮构成，所述端件适于组装到该凸轮轴，其中端件通过浇铸形成，在接合到凸轮轴的部分处，端件由不同于凸轮轴的材料形成，端件和凸轮轴使用铜焊通过固态扩散接合而相互接合，在接合到凸轮轴的部分处，端件由延伸率小于凸轮轴的延伸率的材料形成，并且端件具有油路或者孔。因此在端件的加工过程中可以防止产生毛刺，并且由不同材料形成的端件和凸轮轴可以易于接合。
【专利说明】用于凸轮轴的端件

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及接合预制凸轮轴的浇铸端件，尤其是接合如下所述的预制凸轮轴的浇铸端件:该预制凸轮轴包括由中空管子和耦接到该中空管子的凸轮构成的中空凸轮轴以及组装到该凸轮轴上的端件，其中端件由具有良好机械特性、用于浇铸产品的球墨铸铁(FCD70)形成，端件的接合到凸轮轴的一部分由不同于凸轮轴的材料形成，且端件和凸轮轴使用铜焊通过固态扩散接合相互接合。

【背景技术】
[0002]现有技术的凸轮轴总成由端件材料S45C(碳钢)或者用于改善机械加工性能的SUM43(自由切削钢)形成。但是，由于在购买圆棒形材料之后，这样的材料应该用于通过机械加工制造成品，因此在产品制造过程中，作为碎肩被浪费的材料的量会增加，这会降低成品的价格竞争能力。
[0003]为了解决这些问题，在有些领域，端件通过锻造来制造，从而使在机械加工过程中浪费的碎肩的量最少，增加价格竞争力。
[0004]但是，在近代的汽车发展趋势中，CVVT结构基本上安装在凸轮轴上，以提高发动机的效率，增加燃料效率和输出。
[0005]因此，凸轮轴的安装有CVVT结构的端件段应该被机械加工以形成油路和孔，油可以通过该孔供应，以操作CVVT。
[0006]但是，S45C和SUM43材料具有高延伸率，尤其是在包括烧结法制造预制凸轮轴的过程中，由于在烧结之后延伸率进一步增加，因此毛刺不易去除。
[0007]毛刺未能完全去除，并且在发动机驱动过程中可能脱落，导致发动机烧毁。因此，除毛刺程序可以说是凸轮轴制造过程中非常重要的程序。
[0008]本实用新型涉及应用浇铸材料的凸轮轴的端件，它被公开在韩国实用新型登记N0.290481 中。
[0009]在本实用新型中，比S45C较软的浇铸材料被用作端件，以减小工件的磨损，并由于端件的加工而增加寿命。另外，使用与管子相同的材料(S45C)来增加接合强度的凸轮轴的端件I被设置在端件的接合到管子的接合段2处，从而将具有不良熔化接合特性的浇铸材料端件和管子耦接，因此由不同材料形成的端件不易形成。
实用新型内容
[0010]为了解决这些问题，本实用新型旨在接合预制凸轮轴的浇铸材料端件，其中在端件的加工过程中产生的毛刺可易于去除，并且不同材料可易于接合。
[0011]为了实现上述方面，本实用新型提供一种凸轮轴总成，包括:由中空管子和耦接到该中空管子的凸轮构成的中空凸轮轴；以及组装到该凸轮轴的端件，其中端件由具有良好机械特性的用于浇铸材料的球墨铸铁(FCD70)形成，在接合到凸轮轴的部分处，端件由不同于凸轮轴的材料形成，并且端件和凸轮轴使用铜焊通过固态扩散接合而相互接合，在接合到凸轮轴的部分处，端件由延伸率小于凸轮轴的延伸率的材料形成，并且端件具有油路或者孔。
[0012]该凸轮轴总成可以通过如下步骤制造:通过浇铸形成端件；将该端件组装到在接合到端件的部分处由不同于端件的材料形成的凸轮轴，其中，在组装过程中，端件和凸轮轴使用铜焊通过固态扩散接合而相互接合。
[0013]在组装中，熔点低于端件和凸轮轴的软金属环可以设置在端件和凸轮轴之间，并且被烧结。

【附图说明】

[0014]图1是剖视图，展示了根据现有技术的凸轮轴的浇铸材料端件的结构；
[0015]图2是根据本实用新型的示例性实施方式的端件的侧视图；
[0016]图3是展示了根据本实用新型的示例性实施方式的(a)端件浇铸形状和(b)产品形状的视图；
[0017]图4是展示了根据本实用新型的示例性实施方式的凸轮轴总成的组装方法的视图；
[0018]图5是剖视图，其展示了在根据本实用新型的示例性实施方式的凸轮轴总成的组装方法中，金属环熔化之前的状态；
[0019]图6是剖视图，其展示了在根据本实用新型的示例性实施方式的凸轮轴总成的组装方法中，金属环熔化之后的状态；以及
[0020]图7展示了一张表格，其中比较了根据本实用新型的固态扩散接合和现有技术的铜焊接合的特性。

【具体实施方式】
[0021]下面会参照附图详细描写本实用新型的示例性实施方式。
[0022]仅供参考，对于和现有技术相同的本实用新型的结构，会参考上述现有技术，其详细说明会被省略。
[0023]如图1到7所示，该实施方式的凸轮轴总成包括由中空管子100和耦接到中空管子100的凸轮200构成的中空凸轮轴，以及组装到该凸轮轴的端件300。端件300由具有良好的浇铸材料的机械特性的球墨铸铁形成，在接合到凸轮轴的部分处，端件300由不同于凸轮轴的材料形成，并且端件300和凸轮轴使用铜焊通过固态扩散接合而相互接合。
[0024]中空凸轮轴由中空管子100和耦接到中空管子100的凸轮200形成。
[0025]中空管子100由中空管子构成，用作凸轮轴的轴，并且具有轴颈段。
[0026]中空管子100由碳钢(S45C)形成。
[0027]凸轮200耦接到中空管子100的中部，以开/关发动机的吸气/排气阀。
[0028]端件300组装到凸轮轴的中空管子100的端部。
[0029]端件300是其上安装有诸如CVVT等结构的部分。
[0030]端件300包括主体，形成在主体一侧的接合段340，以及形成在主体和接合段340之间的凸缘形状的推力面330。
[0031]推力面330起边界的作用，中空管子100应用至该边界，并且用作凸轮轴的位置基准点。
[0032]在端件300处沿轴向形成油路310。
[0033]与油的入口对应的油孔320与油路310连通。
[0034]接合段340是耦接到中空管子100的部分，其直径小于中空管子100的内径。
[0035]压合段343形成在接合段的340的靠近推力面330的端部。
[0036]压合段343的最大外径大于接合段340的外径，并且大于中空管子100的内径。
[0037]当组装端件300和中空管子100时，中空管子100被压合到压合段343内。因此，在端件300和中空管子100组装之后，在进行扩散接合之前，端件300和中空管子110保持临时组装状态，从而易于执行组装过程，并且增加组装精度。
[0038]在端件300和中空管子100的扩散接合过程中，压合段343被滚花，排出熔化的铜，在压合段343的外圆周表面形成齿(弯曲段)。也就是说，在压合段343的外圆周表面沿轴向形成凹槽。由于可以用肉眼可以观察是否存在因压合段343导致的铜熔化的接合，因此接合的可靠性可易于确定。
[0039]在接合段340的形成压合段343的端部的相对的表面处形成配合段341。配合段341的外径小于接合段340的外径，并且其外圆周表面形成有圆形凹槽，因此由铜环400形成的软金属环可以被稳定地放置并插入其中。
[0040]另外，外径朝着配合段341增加以形成倾斜的外圆周表面的边界342形成在配合段341的端部。因此，边界342的横截面形状为钩子形。当组装端件300和凸轮轴时，由于有边界342，因此铜环400可以平稳地插入配合段341中，并且在铜环400被插入配合段341之后，铜环400脱落，从而提高生产能力。
[0041]端件300通过浇铸形成，并且凸轮轴的接合到中空管子100的部分由不同于凸轮轴的中空管子100的材料形成。
[0042]在该实施方式中，端件300由具有高机械特性的球墨铸铁(FCD70)形成。
[0043]如上所述，端件300由球墨铸铁形成，并且即使当在高转速区域内连续施加旋转弯曲应力时，耐久性也能保持。
[0044]也就是说，由于端件300由球墨铸铁形成，因此提供了与常规材料(S45C)相同甚至更好的机械特性。
[0045]如图3所示，尽管端件300由比碳钢昂贵的球墨铸铁形成，但由于浇铸的特性，产品可以制造成类似于最终形状的形状，因此材料成本可以降低。
[0046]另外，当端件300由球墨铸铁材料形成时，延伸率降低，抑制了毛刺的产生，除毛刺过程中的效率可以提高，解决了有关清洁的问题。
[0047]下面，描述具有上述结构的实施方式的凸轮轴总成的制造方法。
[0048]该实施方式的凸轮轴总成的制造方法包括:通过浇铸形成端件300，以及将端件300组装到该凸轮轴上，在凸轮轴的接合到端件300的位置处，凸轮轴由不同于端件300的材料形成。并且在组装步骤中，端件300和凸轮轴使用铜焊通过固态扩散接合而相互接合。
[0049]在形成步骤中，端件300由球墨铸铁通过浇铸形成。
[0050]在组装步骤中，由端件300的球墨铸铁形成的接合段340被插入并组装到由碳钢形成的中空管子100里。
[0051]在组装步骤中，软铜环400被设置在端件300的配合段341，并且被烧结。软铜环400是熔点低于端件300和中空管子100的熔点的金属环。
[0052]组装步骤如图5详细所示。
[0053]如图6所示，铜环400通过烧结工艺被熔化，并且端件300的接合段340和中空管子100之间的间隔通过毛细现象被充填，从而除去空隙，由于球墨铸铁和碳钢之间碳含量的差异，因此固态扩散接合可以平稳进行。如图7所示，球墨铸铁和碳钢的固态扩散接合意味着接合强度是普通碳钢和碳钢的铜焊接合的两倍。
[0054]当软的薄金属箔被插入两种母材料之间以执行端件300和由饶铸材料形成的凸轮轴的固态扩散接合时，不仅在将端件300安装到中空管子100的同时，软箔有可能被撕裂或者推压，而这会降低生产能力，而且在凸轮轴的制造过程中，软金属箔也可能不能施加接合压力来改变两种母材料的表面形状。因此，由于母材料之间仍有间隙，因此不能进行平滑的固态扩散接合。
[0055]因此，在本实用新型的组装步骤中，软铜环400被布置在端件300和中空管子100之间，改善了生产能力和接合质量。
[0056]如上所述，根据本实用新型的凸轮轴总成和制造凸轮轴总成的方法，提供了如下效果。
[0057]凸轮轴总成包括由中空管子和耦接到中空管子的凸轮构成的中空凸轮轴，以及组装到凸轮轴的端件。端件由具有良好的浇铸材料的机械特性的球墨铸铁(FCD70)构成，在接合到凸轮轴的部分处，端件由不同于凸轮轴的材料构成，并且端件和凸轮轴可以使用铜焊通过固态扩散接合而容易接合。因此，接合力可以更有效地增加，并且在端件加工过程中产生的毛刺可以易于去除。
[0058]另外，当端件通过浇铸形成时，由于端件可以制造成类似于端件的最终形状的形状，因此材料的收集速度可以增加，并且材料成本可以降低。
[0059]对球墨铸铁的固态扩散接合的研宄已经在韩国的大学中进行。根据研宄的结果，在由软金属形成的薄镍箔被插入在具有高硬度并且不易塑性变形的球墨铸铁和有待接合到球墨铸铁的SCM440之间之后，施加接合压力，在任何一种母材料都不发生塑性变形的情况下，使比母材料更软的镍箔变形成母材料的表面形状，从而除去母材料之间的间隙，并且加速固态扩散。
[0060]但是，在凸轮轴的制造过程中，当软金属箔被插入浇铸材料端件和凸轮轴之间时，在将端件安装到管子时，软薄箔可能被撕裂或者被推压，这会降低生产能力。另外，在该研宄中，由于不能施加接合压力以除去母材料之间的间隙，因此不能进行平滑的固态扩散接入口 ο
[0061]因此，本实用新型的组装步骤包括:将由熔点低于母材料的软金属形成的铜环布置在端件和管子之间，除去母材料之间的间隙，同时铜焊在烧结过程中熔化的铜环，以及进行端件和管子的固态扩散接合，以便端件和管子可以被容易地接合，并且可以增加接合强度以提高生产效率和接合质量。
[0062]对本领域技术人员来说，不难理解只要不脱离本实用新型的精神或者范围，本实用新型的上述示例性实施方式就可以进行各种改进。因此，本实用新型意图覆盖落在所附的权利要求书及其等价部分的所有这些改进。
【权利要求】
1.一种用于凸轮轴的端件，其特征在于，所述凸轮轴由中空管子和耦接到该中空管子的凸轮构成，所述端件适于组装到该凸轮轴， 其中端件通过浇铸形成， 在接合到凸轮轴的部分处，端件由不同于凸轮轴的材料形成， 端件和凸轮轴使用铜焊通过固态扩散接合而相互接合， 在接合到凸轮轴的部分处，端件由延伸率小于凸轮轴的延伸率的材料形成，并且 端件具有油路或者孔。2.根据权利要求1所述的端件，其特征在于，端件由球墨铸铁形成，而凸轮轴由碳钢形成， 端件包括主体和形成在主体一侧的接合段， 压合段形成在接合段的一端，中空管子被压合到该压合段内，并且 凹槽沿轴向形成在压合段的外圆周表面。
【文档编号】F01L1-047GK204267122SQ201420681879
【发明者】金容均, 朴隆商, 宋俊浩, 金永浩, 韩栋圭 [申请人]株式会社瑞进凸轮轴