用于凸轮轴的端件及其制造方法与流程

本申请要求2016年12月14日提交的韩国专利申请第10-2016-0170746号的优先权，该申请的全部内容以引用的方式并入本文用于所有目的。

技术领域

本发明涉及一种用于凸轮轴的端件，更具体地涉及这样一种用于凸轮轴的端件及其制造方法，该端件设置在凸轮轴的纵向端部。

背景技术：

通常地，车辆发动机包括多个设置在汽缸体和汽缸盖之间的活塞，并且车辆发动机通过活塞的往复运动而产生动力。

活塞通过喷入燃烧室的燃料的燃烧而往复运动。在燃料的燃烧过程中，燃烧室打开或关闭以适应其中的进气冲程、压缩冲程、爆炸冲程和排气冲程。

亦即，通过凸轮轴操作进气门和排气门的同时，上述四个冲程平稳进行，进气门和排气门被设置并被构造成用于打开或关闭燃烧室。

多个凸轮以规则间隔设置并联接至杆状凸轮轴从而依次打开或关闭进气门和排气门。

典型地，凸轮链轮、齿轮、机油控制阀等根据发动机的需要而设置在凸轮轴的端部。因为上述部件不直接连接至凸轮轴，所以它们通过端件安装至凸轮轴。

常规端件是通过以40％到60％的水平加工作为原材料的钢(S45C)直至其具有最终形状而制造的，并且通过加压焊接将其联接至凸轮轴的端部。

然而，由于端件的长度较长，难以通过粉末冶金形成端件，并且端件和凸轮轴之间的结合部分需要使用相同材料从而通过钎焊或摩擦焊接将端件结合至凸轮轴。

出于该原因，端件的制造成本可能增加，并且凸轮轴可能在发动机负载下在低温和非润滑状态下被固定。

公开于本发明的背景部分的信息仅仅旨在加深对本发明的一般背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的各个方面旨在提供一种用于凸轮轴的端件及其制造方法，因为端件不由钢整体制成，因此所述端件被构造成具有成本方面的优点并且在与凸轮轴的结合部分不存在问题，所述制造方法被构造成更有效地进行成型过程。

本发明的其它目的和优点可以通过如下描述而理解，并且参考本发明的实施方案而变得清楚。同样地，本发明所属领域的技术人员显而易见的是，本发明的目的和优点可以通过要求保护的方法或其组合而实现。

根据本发明的示例性实施方案，一种用于凸轮轴的端件的制造方法包括通过以净成型方式对钢和粉末进行压制，并且通过烧结彼此预组装的钢和粉末压坯从而形成联接至凸轮轴的端件的形状。

所述方法可以包括：设置模具、下压头模冲和上压头模冲，所述模具具有形成于其中的抽孔，所述下压头模冲插入抽孔的下侧，所述上压头模冲插入抽孔的上侧；以及将钢插入抽孔。

上压头模冲可以具有与钢的外径对应的内径；并且下压头模冲可以具有包括下内部压头和下外部压头的双重结构，所述下内部压头被构造成对应于钢的直径，所述下外部压头具有比被构造成对应于钢的直径的下内部压头更大的直径。

替代性地，下压头模冲可以具有包括下内部压头、下中间压头和下外部压头的三重结构。位于下内部压头外部的下中间压头的端部可以设置成高于下内部压头的端部；并且钢可以被置于并插入到下内部压头的端部。

所述方法可以进一步包括使用粉末填充抽孔。

上压头模冲可以具有包括上内部压头和上外部压头的双重结构；并且所述方法可以进一步包括进行上内部压头与钢的上侧的接触。

上外部压头可以挤压和压实填充在抽孔中的粉末。

可以挤压粉末使其具有6.6g/cc或更大的密度。

所述方法可以进一步包括在粉末压坯中形成气孔从而在烧结压制的预组装件之后进行润滑。

同时，钢与粉末压坯的结合部分可以具有凸部或凹部。

根据本发明的另一个示例性实施方案，一种用于凸轮轴的端件包括结合至凸轮轴的钢和围绕钢的后端部结合的粉末压坯。

可以通过模具上的模冲压制粉末压坯从而预组装至钢，并且可以通过烧结使预组装的钢和粉末压坯彼此结合。

可以挤压和预组装粉末压坯使得粉末具有6.6g/cc的密度。

粉末可以包括在铁(Fe)或铁粉末中加入石墨和铜(Cu)粉末，并且与用于润滑模具的润滑剂混合。

粉末可以进一步包括加入磷(P)粉末。

同时，钢与粉末压坯的结合部分可以具有凸部或凹部。

通过纳入本文的附图以及随后与附图一起用于说明本发明的某些原理的具体描述，本发明的方法和装置所具有的其它特征和优点将更为具体地变得清楚或得以阐明。

附图说明

图1、图2、图3、图4、图5、图6和图7为以工艺顺序显示根据本发明的示例性实施方案的用于凸轮轴的端件的制造方法的视图；

图8A和图8B为显示通过根据本发明的示例性实施方案的方法制造的端件的钢制部分的应用实施例的视图；

图9A和图9B为显示应用了图8A和图8B的钢制部分的端件的视图。

应当了解，所附附图并非按比例地绘制，显示了说明本发明的基本原理的各种特征的略微简化的画法。本文所公开的本发明的具体设计特征(包括例如具体尺寸、方向、位置和形状)将部分地由具体所要应用和使用的环境来确定。

在这些图中，贯穿附图的多幅图，附图标记涉及本发明的相同或等同的部分。

具体实施方式

下面将详细参考本发明的各个实施方案，这些实施方案的示例被显示在附图中并描述如下。尽管本发明将与示例性实施方案相结合进行描述，应当理解本说明书并非旨在将本发明限制为那些示例性实施方案。相反，本发明旨在不但覆盖这些示例性具体实施方案，而且覆盖可以被包括在由所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内的各种选择形式、修改形式、等价形式及其它具体实施方案。

用于显示本发明的示例性实施方案的附图用于充分理解本发明、其优点和通过实施本发明所实现的目的。

在某些实施方案中，可以省略本领域公知的设备构造或过程的详细描述从而避免本领域技术人员对本公开产生模糊理解。

本发明的各个方面旨在提供一种用于凸轮轴的端件及其制造方法，所述端件不仅包括常规成型方法成型的钢(S45C)，而且包括钢和粉末的不同材料，所述方法在工艺效率和成本方面是有利的。

为此，根据本发明的示例性实施方案的用于凸轮轴的端件的制造方法通过粉末冶金(即通过对粉末进行压制然后在等于或小于材料熔点的温度下烧结粉末)直接制造出接近最终产品的形状，通过净成型代替常规成型工艺。

亦即，所述方法通过成型钢和粉末的不同材料来制造端件，将钢置于模具抽孔中的下压头处，然后将粉末插入抽孔，并且通过上压头和下压头的组合对粉末进行压制。

通过所述方法，所制造的端件可以具有各种形状，其中上压头和下压头可以各自以单一形式设置或者以双重形式或三重形式设置。

上压头以单一结构设置同时具有与钢的外径对应的内径，并且可以被构造成对粉末进行压制。

另一方面，下压头优选地分成两个或更多个部件，其中钢和粉末在形成于所制造的端件的中心孔中分成不同层。

最终，上压头和下压头以及模具的构造和形式可以根据本发明的示例性实施方案中所制造的端件的形状而彼此不同。此外，因为端件以如下方式制得：以净成型方式对钢和粉末的不同材料进行压制，然后烧结通过压制而预组装的钢和粉末压坯，所以本发明可以减少制造成本，同时在端件和凸轮轴之间的结合方面没有问题。

下文将参考图1至图7对本发明的示例性实施方案进行具体描述。

图1至图7显示了根据本发明的示例性实施方案的使用双重上压头和三重下压头制造端件的方法。

模具30以及下压头模冲和上压头模冲首先如图1所示定位，模具30具有与所制造的端件的外径对应的内径。

上压头模冲具有包括上内部压头11和上外部压头12的双重结构。上内部压头11被形成为对应于所制造的端件中形成的中心孔的直径，并且上内部压头11插入到上外部压头12中。上外部压头12的直径对应于模具30的内径。

尽管仅通过上外部压头即可实现本发明的目的，但附加上内部压头可以有利于固定钢。

下压头模冲具有包括下内部压头21、下中间压头22和下外部压头23的三重结构。下中间压头22插入到下外部压头23中，下内部压头21插入到下中间压头22。

尽管可以通过上压头与下中间压头和下内部压头的双重结构的结合来实现本发明的目的，但通过加入下外部压头所形成的三重结构可能更有利于对粉末进行压制。

下内部压头21被形成为对应于钢110的直径，下中间压头22具有与端件中形成的中心孔对应的直径，下外部压头23具有与模具30的内径对应的直径。

如图所示，下压头模冲的下中间压头22和下内部压头21部分地插入到模具30的抽孔中。

在插入的下内部压头21的高度低于下中间压头22的高度的状态下(如图1所示)，钢110插入下中间压头22中(如图2所示)。

当用粉末120填充抽孔时，粉末120填充在模具30内表面、钢110和抽孔中的下中间压头22之间的体积中(如图3所示)。

粉末120可以包括在熔融并合金化的铁(Fe)或铁粉末中加入石墨和铜(Cu)粉末，并与用于润滑模具的润滑剂混合。

此外，粉末120可以包括进一步加入其中的磷(P)。当将磷(P)加入粉末120时，粉末120在烧结过程中液化，因此能够进一步改进粉末120与钢110之间的结合力。

为了在该状态下插入上压头模冲，在下内部压头21部分地向上移动并且拉回上内部压头11使得上内部压头11的端部高度高于上外部压头12的端部高度之后，将钢110插入到上外部压头12中(如图4所示)。

为了避免上内部压头11与钢110碰撞，上内部压头11可以具有在其端部处形成的锥形部分或者在其端部处形成的R字形或C字形的形状。

之后，上内部压头11向下移动从而使粉末120移动以便通过冲压成型，因此下内部压头21和下中间压头22以相同程度向下移动(如图5所示)。

在该状态下，当上外部压头12冲压时，如图6所示，通过水平形成的压力压实和挤压粉末，形成粉末压坯121。

优选地，压实和挤压粉末使其具有6.6g/cc或更大的密度。

压制和成型之后，除去上压头模冲，通过下外部压头23的向上移动抽出端件100(如图7所示)。在该情况下，在通过压制使粉末预组装至钢的状态下，端件包括不同材料。

之后，通过烧结进行结合工艺，其中通过烧结在粉末之间扩散结合和颈缩使得端件的本体以负尺寸变化率夹紧由钢形成的预组装件。

由于粉末之间的颗粒彼此结合，在除去用于润滑模具所加入的润滑剂的同时可以形成气孔而无需单独的工艺。因此，在制造端件时，气孔有助于润滑端件。

然而，在通过水平压力将钢预组装至粉末压坯的状态下，在烧结之前钢可能与粉末压坯分离。亦即，在通过烧结使钢和粉末压坯彼此化学结合之前，难以保持包括钢和粉末压坯的预组装件。

将参考图8A、图8B、图9A和图9B描述本申请的实施例。

如图8A和图8B所示，钢111或112与粉末压坯121的结合部分形成有凸部或凹部以固定预组装的钢和粉末压坯的结合位置，并且通过增加结合面积来提高两种材料之间的结合力。

当钢以该形状形成时，不能通过钢和粉末压坯的组合来制造端件。然而，可以通过如上所述对粉末进行压制来制造端件。如图9A和图9B所示，预组装至粉末压坯122或123的端件可以具有不同材料之间的增加的结合力。

如上所述，根据本发明的示例性实施方案的用于凸轮轴的端件的制造方法可以制造包括不同材料的端件。因为凸轮轴与钢接触，因此在端件联接至凸轮轴方面不存在问题。因此，在工艺和制造成本方面是有利的。

根据本发明的示例性实施方案的用于凸轮轴的端件的制造方法，因为通过本发明的方法制造的端件不仅包括钢，还包括包含粉末的不同材料，因此能够降低制造成本。

由于不同材料能够以净成型方式通过粉末冶金成型，因此端件可以更高效地成型同时具有接近原料的形状。

尽管以目前的方式包括不同材料，但由于端件以钢制部分与凸轮轴结合，因此在端件联接至凸轮轴方面不存在问题。

此外，由于在粉末压坯上形成用于润滑的气孔而无需单独工艺，因此更有利于润滑作用。

为了方便解释和精确限定所附权利要求，术语“上方”、“下方”、“上”、“下”、“向上”、“向下”、“内”、“外”、“内侧”、“外侧”、“向内”、“向外”、“内部”、“外部”、“前”、“后”、“后方”、“向前”和“向后”被用于参考附图中所显示的这些特征的位置来描述示例性实施方案的特征。

前面对本发明具体示例性实施方案所呈现的描述是出于说明和描述的目的。前面的描述并不旨在成为穷举的，也并不旨在把本发明限制为所公开的精确形式，显然，根据上述教导很多改变和变化都是可能的。选择示例性实施方案并进行描述是为了解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的其它技术人员能够实现并利用本发明的各种示例性实施方案及其不同选择形式和修改形式。本发明的范围意在由所附权利要求书及其等价形式所限定。