製造內置凸輪軸的方法與流程

2023-04-23 21:15:36

本發明涉及製造內置凸輪軸的方法，根據權利要求1的序言，該內置凸輪軸有至少一個滑動凸輪，該滑動凸輪以旋轉固定和軸向可移動的方式布置在凸輪軸主體，並且有至少一個電熱元件，該電熱元件以旋轉固定和軸向不可移動的方式布置在凸輪軸主體。本發明同樣涉及根據上述方法內置的凸輪軸。

背景技術：

DE 10 2009 057 633 B3公開用於製造內置凸輪軸的一般方法，該方法首先提供並且加工杆形的凸輪軸主體。表面加工通過導入外表面輪廓在至少一個第一軸向部分切面發生，並在軸向方向上延伸，同時表面加工通過擴展凸輪軸主體的至少一些區域在位於第一部分切面下遊方向的第二部分切面發生。一般說來，在內置凸輪軸的製造期間應儘可能避免組件的過度導熱和不必要的材料弱點。

DE 10 2012 016 672 A1公開包括氣門驅動的內燃機，該氣門驅動有至少一個主凸輪軸，在該凸輪軸上以旋轉固定和軸向可移動的方式布置至少一個凸輪託架。主凸輪軸分配有鎖住裝置，該鎖住裝置與分配至凸輪託架的鎖住凹槽相互作用產生軸向支護力。主凸輪軸同樣有軸承座，軸承座的至少一些區域布置在單獨的軸承。這種情況下在凸輪託架的至少一個鎖住位置提供鎖住凹槽以在至少兩個彼此分離的接觸點承擔鎖住裝置的鎖住元件，軸承座在軸向上鄰近內燃機的汽缸布置。這樣可允許簡短結構的凸輪託架並且因此實現較小空間要求的氣門驅動。

DE 10 2012 216 941 A1公開用於可變衝程氣體交換氣門驅動的凸輪軸，該凸輪軸包括外部有齒的託架軸和內部有齒的凸輪部件，該凸輪部件控制氣缸的 氣體交換。凸輪部件以旋轉固定和軸向可移動的方式藉助於邊齒安裝在託架軸上。此外，提供大量更多的凸輪，該凸輪控制更多氣缸的氣體交換並且以旋轉固定並且因此同樣軸向固定的方式安裝在託架軸上。託架軸在更多氣缸的軸向區域應大體上沒有邊齒，更多的凸輪提供有開口，該開口的內最小外接圓直徑比託架軸邊齒的外最小外接圓直徑大。更多的凸輪藉助於環形部件各自系牢，該環形部件壓在託架軸和開口之間。

DE 10 2012 105 230 A1和DE 10 2012 210 213 A1公開更多有軸向可調整的偏心盤的內置凸輪軸。

從已有技術得知的內置凸輪軸的製造一般複雜並且昂貴，因此使用從已有技術得知的同樣複雜的安裝方法。

技術實現要素：

本發明因此關心的問題是為所述一般類型的方法明確改良的或至少可供選擇的實施方式，該實施方式尤其是更加節省。

根據本發明，此問題通過所述獨立權利要求的所述主題解決。有利的實施方式形成所述附屬權利要求的所述主題。

本發明基於所述總體思路，反轉以所述方式製造內置凸輪軸的方法，即首先完成，加工能為此使用的組件，例如凸輪並且然後，僅是加工對隨後功能不可或缺的所述部分必須加工至凸輪軸主體。在根據本發明製造內置凸輪軸的所述方法中，根據第一個選擇，提供凸輪軸主體，該凸輪軸主體可例如形成為凹陷的軸。所述凸輪軸主體有平滑的第一圓柱形軸切面，該平滑的第一圓柱形軸切面有外徑d1，第二軸切面，該第二軸切面鄰近第一軸切面，有在所述軸向延伸的邊齒並且有齒頂圓直徑dk和齒根圓直徑dF，和平滑的第三圓柱形軸切面，該第三軸切面與第二軸切面鄰近並且有外徑d3。在這種情況下，d1>dK並且dF>d3，所以所述凸輪軸主體為階梯式並且該凸輪軸主體的所述外徑從所述第一軸切面遞減通過所述第二軸切面至所述第三軸切面。在根據本發明所述的方法中，驅動輪首先放置在所述第一軸切面的自由端上並且在那裡以旋轉固定的方式連 接，即接觸所述凸輪軸主體。那麼至少一個電熱元件熱連接至所述第一軸切面，所述第一軸切面可能在穿過所述凸輪軸主體之前或在所述凸輪軸主體推動通過所述電熱元件的所述輪轂之前就長度和角度對齊。當然，同樣可取的是需熱連接至所述第一軸切面的所述至少一個電熱元件的角度對齊僅在到達凸輪軸主體的所述最終軸向位置之後發生。如果所述至少一個電熱元件到達所述第一軸切面的所述最終位置，至少一個滑動凸輪以角度對齊的方式推動至所述凸輪軸主體的所述第二軸切面上。至少一個更多的電熱元件接著以長度和角度對齊的方式連接至所述第三軸切面。在這種情況下當然清楚的是所述第一，第二和第三軸切面不用必須連續地連接，但從純理論上來說如果所述凸輪軸主體推動通過相應地連成排的電熱元件或滑動凸輪該第一，第二和第三軸切面可幾乎同時連接。隨著根據本發明形成的所述階梯式凸輪軸主體，可能從所述相同方向連接所述電熱元件或滑動凸輪，結果安裝可一般簡化。所述凸輪軸主體所述階梯式的構造同樣產生極大優點，所述相對複雜並且因此製造昂貴的邊齒僅必須在為此提供的所述第二軸切面上製造，結果所述邊齒的所述相對昂貴的製造限制為僅在隨後功能絕對必需的所述區域。

在根據本發明的所述解決方法的有利發展中，所述凸輪軸主體推動通過所述滑動凸輪和所述電熱元件的輪轂並且通過軸承框架或汽缸頭蓋的旁道開口。如果所述內置凸輪軸將隨著安裝在軸承框架或汽缸頭蓋，所述單個電熱元件或滑動凸輪可與其輪轂水平布置以在所述軸承框架或汽缸頭蓋形成相應的旁道開口並且在那裡預設位置使得所述凸輪軸主體可簡單的推動通過。將藉助於熱連接配合連接至所述第一和第三軸切面的所述電熱元件當然以所述方式加熱以致該電熱元件可毫無問題的推動至所述凸輪軸主體上。熱連接至所述第一和第三軸切面的所述電熱元件當然不僅可由凸輪形成，而且例如可由傳感器輪，軸承環，滾動軸承，尤其是滾珠軸承或滾針軸承，或齒輪形成。

本發明進一步基於所述總體思路，為上述段落描寫的製造所述內置凸輪軸的所述方法明確等效並可供選擇的實施方式，在該可供選擇的實施方式中所述凸輪軸主體在某一方向不是階梯式，即由較大，經過中等至較小直徑的合併， 而是使用凸輪軸主體，該凸輪軸主體中所述第一和第三軸切面的所述外徑比所述第二軸切面的小。在根據本發明的所述可供選擇的方法中，至少一個電熱元件以長度和角度對齊的方式熱連接至所述第一軸切面。至少一個滑動凸輪以角度對齊的方式推動至所述第二軸切面上，反之至少一個電熱元件同樣以長度和角度對齊的方式熱連接至所述第三軸切面上。但是，與首先描述的所述可供選擇的製造方法相比，所述驅動輪直到最後才連接至所述第一軸切面的自由端上並且不在連接所述滑動凸輪或電熱元件之前。以這種方法製造的所述內置凸輪軸因此從兩個不同的方向連接，所以比如說所述第三軸切面的所述電熱元件和所述滑動凸輪從某一方向連接並且所述第一軸切面的所述電熱元件和所述驅動輪從所述相反的方向連接。

所述驅動輪通過焊接，尤其是通過雷射焊接或摩擦焊接通過形式配合或熱套配合便利地固定至所述凸輪軸主體。有形式配合的接觸，可使用例如多邊形輪廓或多邊齒外形，藉助於熱套配合的簡單摩擦當然同意可能。同樣可取的是焊接所述驅動輪至所述凸輪軸主體，但是在這種情況下必須注意導入的所述熱量。

至少一個電熱元件在其所述輪轂區域便利地具有摩擦增阻結構。所述摩擦增阻結構可例如通過雷射結構導入。

總的來說，在根據本發明的所述製造方法中，所述將連接的所述組件，即電熱元件和滑動凸輪可首先在軸向以及在所述組件後來相應的位置上的角度位置預定位置，並且將藉助於熱套配合固定的所述電熱元件可加熱，使得所有所述電熱元件或滑動凸輪的所述輪轂彼此水平對齊。接著所述凸輪軸主體可一口氣插入所述輪轂並且保持在該輪轂的最終位置直到產生用於隨之連接所述電熱元件的熱套配合。可供選擇地，同樣可取的是將要連接的所述單個電熱元件的所述輪轂在即將立刻到達所述凸輪軸主體之前與所述凸輪軸主體對齊，結果該輪廓首先在所述X和Y方向浮動並且僅在立刻連接之前進入準確的位置。

本發明更重要的特徵和優點將在所述附屬權利要求、所述附圖和藉助於附圖的所述相關附圖說明中出現。

顯而易見的是，上述特徵和在下面將進一步解釋的特徵不僅能用於所述各個已指示的結合，也能在不離開本發明的所述範圍時用於其他結合或是自身使用。

本發明的優選示例性實施方式在所述附圖中示出並且在以下的所述說明中更詳細的解釋，所述相同的參考數目指的是所述相同或相似或功能相同的部件。

附圖說明

在圖中，

圖1按照圖式示出根據本發明的凸輪軸內置的兩個截面示意圖，

圖2a按照圖式示出根據本發明製造內置凸輪軸的方法並且同時安置同樣的內置凸輪軸至軸承框架或汽缸頭蓋，

圖2b按照圖式示出如圖2a的示意圖，但是在完全組裝的狀態，

圖3a按照圖式示出如圖1的示意圖，但是有不同地階梯式凸輪軸主體，

圖3b按照圖式示出如圖3a的示意圖，但是有安裝的驅動輪。

具體實施方式

根據圖1至3，根據本發明的凸輪軸1有兩個滑動凸輪3，該凸輪軸1可例如形成為廢氣凸輪軸，該兩個滑動凸輪3各自以旋轉固定並且軸向可移動的方式布置在凸輪軸主體2上。同樣提供大量電熱元件4，該電熱元件4以旋轉固定和軸向不可移動的方式布置在凸輪軸主體2上。凸輪軸主體2有平滑的第一圓柱形軸切面5，外徑為d1。鄰近該第一軸切面，提供第二軸切面6，該第二軸切面6有在軸向延伸的邊齒7，邊齒7和因此同樣地第二軸切面6有齒頂圓直徑dK和齒根圓直徑dF。在極右邊，鄰近平滑的第三圓柱形軸切面8，外徑為d3。對於圖1和2示出的凸輪軸主體2，d1>dK並且dF>d3,結果在三個軸切面5,6和8產生遞減的直徑。

如果觀察根據圖3a和3b的凸輪軸1的凸輪軸主體2，可看出平滑的圓柱形第一軸切面5的直徑d1小於第二軸切面6的齒根圓直徑dF。同樣的情況可適用 於平滑的圓柱形第三軸切面8的直徑d3，該第三軸切面8的外徑d3同樣小於第二軸切面6的齒根圓直徑dF。

根據圖1和2的凸輪軸1一般如下組裝：首先，提供有上述尺寸的凸輪軸主體2。接著連接驅動輪9並且至少一個電熱元件4以長度和角度對齊的方式熱連接至第一軸切面5。接著至少一個滑動凸輪3以角度對齊的方式推動至第二軸切面6上並且至少一個電熱元件4，例如固定的凸輪，以長度和角度對齊的方式熱連接至第三軸切面8。電熱元件4可構造為例如凸輪10，滾動軸承，尤其是滾珠軸承11或滾針軸承12，或者齒輪13。當然，不是所有的電熱元件4最初都推動至第一軸切面5上並且在那裡在滑動凸輪3推動至第二軸切面6上和電熱元件4熱連接至第三，平滑的圓柱形軸切面8之前熱連接。這尤其是在如果軸承框架14或汽缸頭蓋15另外和電熱元件4或滑動凸輪3一起連接的情況下。

圖2a和2b中的示意圖示出凸輪軸主體2至滑動凸輪3，電熱元件4和軸承框架14或汽缸頭蓋15的連接。為此，電熱元件4和滑動凸輪3對齊並且與其輪轂16水平預定位置以形成軸承框架14或汽缸頭蓋15的旁道開口17，即保持相應的保持裝置18，使得凸輪軸主體2可一口氣移動通過所有的輪轂16和旁道開口17。為清晰度著想，在圖2a中僅示出一個保持裝置18，當然清楚的是所有的電熱元件4和滑動凸輪3在連接過程中藉助於相應的保持裝置18保持。那麼根據圖2a和圖2b的示意圖插入可從右邊發生。

如果觀察根據圖3a和3b的凸輪軸1，至少一個電熱元件4以長度和角度對齊的方式熱連接至第一軸切面5並且接著滑動凸輪3從連接的相反方向放置在第二軸切面6上。接著電熱元件4可以長度和角度對齊的方式藉助於熱連接配合連接至平滑的圓柱形第三軸切面8。最後並且與圖1和2中的方法相比，驅動輪9接著放置在第一軸切面5的自由端並且在那裡連接。驅動輪9例如通過焊接，尤其是通過雷射焊接或摩擦焊接通過形式配合或熱套配合固定至凸輪軸主體2。將要熱連接的單個電熱元件4的角度對齊可在單個電熱元件4推動到凸輪軸主體2上之前或之後發生。

為能夠增加從凸輪軸主體2至各個電熱元件4的轉矩傳遞，各個電熱元件4 可在其輪轂16區域有摩擦增阻結構，例如雷射結構，該結構在橫截面引起少量的減少。根據本發明的製造方法尤其有利的同樣是所有組件，即例如凸輪軸主體3，電熱元件4和滑動凸輪3完全加工，結果不再必須發生後期加工。

尤其便宜的不需後期加工的滑動凸輪軸的製作可因為根據本發明的凸輪軸1和根據本發明製造同樣的凸輪軸1的方法成為可能，尤其有利的是僅在實際需要的區域，即第二軸切面6提供邊齒7。因為尤其是邊齒7製造昂貴，因此可實現價格優勢。