เพลาลูกเบี้ยวเป็นส่วนสําคัญในรถไฟวาล์วของเครื่องยนต์รถยนต์ การออกแบบโครงสร้างและคุณภาพการประมวลผลของเพลาลูกเบี้ยวส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมาเนื่องจากความต้องการการปกป้องสิ่งแวดล้อมเครื่องยนต์ที่มีการสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงต่ําและมลพิษต่ําจึงได้รับการพัฒนา เพื่อแก้ปัญหาการปล่อยไอเสียรถยนต์ที่ไม่ก่อให้เกิดมลพิษและบรรลุความเร็วรอบเครื่องยนต์สูงและกําลังขับสูงเครื่องยนต์จํานวนมากใช้เฟสหลายวาล์วและวาล์วโครงสร้างยกวาล์วแปรผันซึ่งจะเพิ่มภาระของสปริงวาล์ว ในเวลาเดียวกันเพื่อลดการสิ้นเปลืองน้ํามันเชื้อเพลิงและการสูญเสียแรงเสียดทานโครงสร้างลูกกลิ้งจะถูกใช้ระหว่างลูกเบี้ยวและแขนโยกและพื้นผิวสัมผัสระหว่างลูกเบี้ยวและลูกกลิ้งจะสร้างพื้นที่แรงดันสูงซึ่งส่งผลต่อความเสถียรของการเคลื่อนที่ของเพลาลูกเบี้ยวความสมดุลแบบไดนามิกความต้านทานการสึกหรอและแรงบิด หยิบยกความต้องการที่สูงขึ้น นอกจากนี้เพื่อให้บรรลุวัตถุประสงค์ของน้ําหนักเบาและต้นทุนต่ําของรถยนต์โดยไม่ส่งผลกระทบต่อข้อกําหนดด้านประสิทธิภาพของแต่ละส่วนชิ้นส่วนควรทําให้ง่ายขึ้นให้มากที่สุดควรลดน้ําหนักและการใช้วัสดุควรมีความสมเหตุสมผลมากขึ้น
โดยทั่วไปในเครื่องยนต์แบบอินไลน์ลูกเบี้ยวหนึ่งตัวจะสอดคล้องกับวาล์วเดียว เครื่องยนต์ V หรือเครื่องยนต์บ็อกเซอร์ใช้ลูกเบี้ยวร่วมกันสําหรับทุก ๆ สองวาล์ว เครื่องยนต์โรตารี่และเครื่องยนต์ไร้วาล์วไม่จําเป็นต้องมีลูกเบี้ยวเนื่องจากโครงสร้างพิเศษ
เพื่อให้ได้น้ําหนักเบาการประมวลผลที่ง่ายและต้นทุนต่ํารวมถึงความเร็วของเครื่องยนต์สูงและกําลังขับสูงการออกแบบชิ้นส่วนเครื่องยนต์โดยเฉพาะเพลาลูกเบี้ยวจะต้องได้รับการพิจารณาใหม่ทําให้ต้องมีขนาดกะทัดรัดในโครงสร้างมีความเข้มข้นสูงในการทํางานน้ําหนักเบาและสามารถทนต่อแรงดันสัมผัสที่สูงขึ้นได้ ในการใช้งานเพลาลูกเบี้ยวปัจจุบันระบบหล่อลื่นฝาสูบจะกระจุกตัวอยู่ที่เพลาลูกเบี้ยวกลวงส่วนประกอบไดรฟ์ปั๊มเชื้อเพลิงที่ตระหนักถึงการฉีดโดยตรงในกระบอกสูบจะดําเนินการกับเพลาลูกเบี้ยวและ VVT (วาล์วจับเวลาแบบแปรผัน) ถูกนําไปใช้กับเพลาลูกเบี้ยว ใช้ในตอนท้าย ในรถไฟวาล์วข้อกําหนดด้านประสิทธิภาพสําหรับแต่ละส่วนของเพลาลูกเบี้ยวจะแตกต่างกัน สําหรับล้อขับเคลื่อนลูกเบี้ยวและปั๊มเชื้อเพลิงจะต้องมีความทนทานต่อการสึกหรอการยึดเกาะและการเจาะรู สําหรับวารสารมันต้องการประสิทธิภาพการเลื่อนที่ดี สําหรับเพลานั้นต้องการความแข็งแกร่งที่ดีการดัดและประสิทธิภาพแรงบิด
ด้วยการพัฒนารถยนต์น้ําหนักเบาเพลาลูกเบี้ยวกําลังพัฒนาไปในทิศทางของฟังก์ชั่นที่มีน้ําหนักเบามีความเข้มข้นสูงและต้นทุนต่ําและข้อดีของการประกอบเพลาลูกเบี้ยวจะค่อยๆได้รับการยอมรับและยอมรับจากผู้คน
เพลาและลูกเบี้ยวของเพลาลูกเบี้ยวประดิษฐ์ผลิตขึ้นแยกกันแล้วประกอบเข้าด้วยกัน ลูกเบี้ยวโดยทั่วไปทําจากเหล็กกล้าคาร์บอนหรือวัสดุโลหะผง, วารสารที่ทําจากชิ้นส่วนโลหะผงหรือท่อเหล็กเข้มข้นบนแมนเดรล, และแมนเดรลที่ทําจากท่อเหล็กไร้รอยต่อผนังบางดึงเย็น. ลูกเบี้ยวเหล็กกล้าคาร์บอนสามารถผ่านการชุบแข็งความถี่สูงหรือการรักษาด้วยคาร์บูไรซิ่งและมีความต้านทานสูงต่อการยึดเกาะและการกัดกร่อนแบบรูพรุน
ในแง่ของการออกแบบเพลาลูกเบี้ยวที่ประกอบขึ้นสามารถออกแบบให้มีความกว้างของลูกเบี้ยวแคบและช่วงเวลาเล็ก ๆ และการจัดเรียงของลูกเบี้ยวมีขนาดกะทัดรัดมาก เมื่อเทียบกับเพลาลูกเบี้ยวแบบดั้งเดิมมันมีข้อดีของน้ําหนักเบาต้นทุนการประมวลผลต่ําและการใช้วัสดุที่เหมาะสมและน้ําหนักจะลดลงถึง 45% เมื่อเทียบกับเพลาลูกเบี้ยวที่เป็นของแข็ง
เทคโนโลยีที่สําคัญของเพลาลูกเบี้ยวที่ประกอบขึ้นคือวิธีการเชื่อมต่อและกระบวนการผลิตและอุปกรณ์จะถูกกําหนดโดยวิธีการเชื่อมต่อที่แตกต่างกัน เพลาลูกเบี้ยวที่ประกอบขึ้นเริ่มขึ้นในปี 1980 และเพลาลูกเบี้ยวเชื่อมต่อแบบเชื่อมตัวแรกที่พัฒนาขึ้นคือเพลาลูกเบี้ยวเชื่อมต่อแบบเชื่อม ในช่วงกลางทศวรรษ 1980 เพลาลูกเบี้ยวเชื่อมต่อที่เผาแล้วถูกนําไปใช้งานและเพลาลูกเบี้ยวที่ผลิตโดยวิธีการขยายก็ปรากฏขึ้นในช่วงเวลาเดียวกัน ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 การพัฒนาเพลาลูกเบี้ยวแบบฝังศพเริ่มขึ้น เทคนิคการผลิตเพลาลูกเบี้ยวที่ประดิษฐ์ขึ้นได้รับการปรับปรุงอย่างต่อเนื่องเมื่อมีวิธีการเชื่อมต่อแบบใหม่เกิดขึ้น
เพลาลูกเบี้ยวที่เชื่อมต่อการเชื่อมมีแนวโน้มที่จะเสียรูปทางความร้อนระหว่างการเชื่อมซึ่งช่วยลดความแม่นยําของมิติของเพลาลูกเบี้ยวและการเปลี่ยนแปลงทางความร้อนที่รุนแรงก็มีแนวโน้มที่จะเกิดรอยแตกในชิ้นส่วนที่เชื่อมทําให้ยากต่อการรับประกันคุณภาพ ลูกเบี้ยวจะต้องเชื่อมต่อกับท่อเหล็กโดยการแพร่กระจายในเฟสของเหลว กระบวนการนี้จะต้องดําเนินการในเตาเผาเผาที่สูงกว่า 1, 000 องศาเซลเซียส ที่อุณหภูมิสูงเพลามีแนวโน้มที่จะโค้งงอส่งผลให้เกิดข้อผิดพลาดความแม่นยําของมิติและในระหว่างการเผามีข้อ จํากัด เกี่ยวกับประสิทธิภาพของวัสดุ ต้องใช้เตาหลอมขนาดใหญ่และประสิทธิภาพการระบายความร้อนไม่สูง วิธีการขยายครั้งแรกทําให้ลูกเบี้ยวและท่อเหล็กร่วมมือกัน, แล้วเพิ่มการขยายตัวไฮดรอลิหรือเครื่องจักรกลจากด้านในของท่อ. เพื่อที่จะทนต่อความดันภายในของท่อขยายผนังลูกเบี้ยวจะต้องมีความหนาที่แน่นอน ท่อใช้งานง่าย, และต้องใช้ท่อเหล็กผนังบาง, และเนื่องจากความต้องการพิเศษของการทํางานแรงดันสูง, อุปกรณ์ยังมีขนาดใหญ่; แม้ว่าวิธีการเชื่อมต่อการรบกวนแขนร้อนและเย็นจะใช้กันอย่างแพร่หลายในการผลิตชิ้นส่วนเครื่องจักรกล แต่ก็อาจไม่เหมาะสําหรับการผลิตเพลาลูกเบี้ยว เนื่องจากเมื่อลูกเบี้ยวเชื่อมต่อกับปลอกความร้อนเพลาลูกเบี้ยวจะถูกทําให้ร้อนส่งผลให้อ่อนตัวลงและเป็นการยากที่จะรับประกันความต้านทานการสึกหรอระหว่างการเสียดสี กล้องหลายตัวจะนําความร้อนไปยังปลายเพลาเมื่อทํางานทําให้การเชื่อมต่อระหว่างจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของงาน หากปริมาณเปลี่ยนแปลงระดับตัวเชื่อมต่อจะไม่สามารถรักษาให้สอดคล้องกันได้ วิธีการ knurling มีข้อดีบางประการในความน่าเชื่อถือความแม่นยําอุปกรณ์การใช้พลังงาน ฯลฯ
การพัฒนาเพลาลูกเบี้ยวแบบรวมต่อไปจะมุ่งเน้นไปที่การพัฒนาวัสดุและเพิ่มประสิทธิภาพเทคนิคการประมวลผล ขณะนี้ตลาดกําลังพัฒนาและใช้วัสดุคอมโพสิตเช่นวัสดุเซรามิกในการผลิตเพลาลูกเบี้ยว MAHLE กําลังทํางานเกี่ยวกับการพัฒนาฟังก์ชันเพิ่มเติมสําหรับเพลาลูกเบี้ยวแบบรวม ตัวอย่างเช่นการรวมการทํางานของปั๊มเชื้อเพลิงและส่วนประกอบเซ็นเซอร์ก็ได้รับแรงฉุดเช่นกัน การซิงโครไนซ์ของส่วนลูกเบี้ยวทางเข้าหรือทางออกบนเพลาลูกเบี้ยว SOHC ทําได้ด้วยเพลาลูกเบี้ยวที่ซ้อนกันของ MAHLE CamInCam™
เพลาลูกเบี้ยวที่ประกอบขึ้นกําลังพัฒนาในอัตราที่รวดเร็วและส่วนใหญ่ใช้ในเครื่องยนต์ประสิทธิภาพสูง ด้วยการปรับปรุงเทคโนโลยีการผลิตของเพลาลูกเบี้ยวที่ประกอบขึ้นเพลาลูกเบี้ยวที่ประกอบขึ้นด้วยประสิทธิภาพที่ดีขึ้นต้นทุนที่ต่ํากว่าและเทคโนโลยีที่หลากหลายจะเกิดขึ้น
