專利名稱：用于制造功能體的方法
技術領域：
本發明涉及用于制造待軸向壓力套裝在軸上的具有與圓形形狀不同的形狀的功 能體的方法。
背景技術：
組裝式凸輪軸及其制造方法例如已由DE-OS' en 198 31 333、19938791及101 01 539公知，其中，將單獨制造的凸輪固定在軸上。這種組裝式凸輪軸相對于鍛造的傳統凸輪軸帶來一系列優點。因此例如通過單個 制造凸輪及將這些凸輪固定在軸上而總體上實現成本的降低，特別是也取消了昂貴且費事 的鍛造模具及制造過程，對于軸及凸輪可使用不同的且各自最佳的材料。其它優點是，在使 用空心軸時獲得重量及成本的降低。此外，組裝式凸輪軸的原理對于建立改型、適配及變型 允許顯著寬泛且廉價的活動余地。此外，可取消對整個軸進行費事的硬化。具有一體成形上的凸輪或組裝式的實心凸輪軸的支承迄今或者通過滑動支承裝 置或者借助于分開的滾動軸承來進行，因為用于在兩個相鄰凸輪之間使用的封閉的、即不 分開的軸承不可軸向套在比支承部位具有更大直徑的凸輪上。因此出于上述原因不可將凸 輪軸作為預裝配單元來使用，不可利用與此相聯系的裝配可能性并且也不可利用滾動軸承 的優點、如損耗功率較小。本發明也涉及到的內燃機的內部的其它組裝式軸例如是補償軸及類似軸。對于這 種組裝式軸也存在上述缺點。無論怎樣，只要是設置在兩個補償重量之間的支承裝置，用于 內燃機相應殼體區段中的這種軸的支承裝置迄今也構造成滑動軸承或分開的滾動軸承。
發明內容
因此，本發明的任務在于，消除迄今凸輪軸(也包括其它軸，尤其是這樣的軸，在 這種軸中，功能體的直徑大于支承部位的直徑，其中，軸體延伸穿過功能體)的缺點。尤其是應使發動機的裝配得到改善、簡化和降低成本，減小損耗功率并且由此節 省動力燃料。此外，與軸分開制造的并且接著軸向壓力套裝的、具有與圓形形狀不同的形狀 的功能體、尤其是其功能面、在凸輪的情況下即其作用在閥推桿上的面的制造精度應得到 改善。根據本發明還提出了一種用于制造待軸向壓力套裝在軸上的具有與圓形形狀不 同的形狀的功能體的方法，其中，為了磨削最終功能形狀，所述功能體通過其內孔張緊在一 個芯棒上并且在那里在磨削期間在與安置在該軸上的狀態相應的狀態中變形。根據本發明，該任務在軸或裝備有這種軸的內燃機中這樣來解決至少一個功能
3體軸向壓力套裝在并且無相對轉動地固定在該軸上，所述功能體被軸例如所謂的“接合式 凸輪軸”穿過，對于該軸的支承，支承部位中的至少一個構造成滾動支承裝置，其中，在該軸 上設置有滾動支承裝置的至少一個不分開的、即本身閉合的元件并且該軸與滾動軸承的所 述至少一個元件由此構成一個預制造的結構單元。在此，在軸上可安置一個完整的不分開的滾動軸承，即具有內圈和外圈以及設置 在內圈與外圈之間的滾動體的軸承。滾動支承裝置的第二實施形式可這樣構造，使得滾動軸承元件、即滾動體與不分 開的保持架及不分開的外圈裝配在軸上并且滾動體直接在軸上滾動，即構成無內圈的支承
直ο支承裝置的第三實施形式可這樣構造，使得僅彼此間通過不分開的保持架保持在 一起的滾動體、例如滾針裝配在軸上，滾動體因此一方面直接在軸上滾動并且另一方面直 接在設置在缸頭中的滾動區域上滾動。滾動支承裝置的第四實施形式可這樣構造，使得在軸上裝配內部的軸承圈連同彼 此間通過不分開的保持架保持在一起的滾動體。在直接在軸上設置有至少一個用于滾動體的滾動軌道的實施形式中，即在上述第 二及第三實施形式中，合乎要求的可以是，軸在此由具有軸承圈的品質的材料構成。支承部 位也可被硬化、磨削或精車削。如果使用具有內圈的支承裝置，即使用具有內圈和外圈以及滾動體的完整的軸承 或使用僅具有內圈及滾動體的軸承，則有利的可以是，除了功能體如凸輪，內圈也軸向通過 壓配合無相對轉動地固定在軸上。通過本發明可以利用滾動支承裝置的優點，例如在凸輪軸的支承裝置中，尤其是 也在凸輪徑向延伸尺寸超過軸上的軸承座半徑的支承裝置中。在此特別有利的是，凸輪軸是空心的，由此則使潤滑油可通過空心軸輸入，為此， 合乎目的地一個孔從空心室通到支承部位。在使用具有內圈的滾動軸承的情況下合乎要 求的是，或者在內圈的內部區域中設置一個環狀的槽或者在軸承座的區域中設置這樣一個 槽，已經描述的伸展通過軸的孔通入到所述槽中。合乎目的地在軸承內圈本身中設置一個 孔，該孔一方面通入到槽中并且另一方面通入到滾動體的回轉軌道中。在使用無內圈并且具有不分開的外圈和通過不分開的保持架保持在一起的滾動 體的滾動支承裝置的情況下，合乎目的地將上述徑向的孔設置在軸中，該徑向的孔在滾動 體的區域中通入到回轉軌道中。在無內圈及外圈、即僅具有通過不分開的保持架保持在一 起的滾動體的支承裝置中可用相同方式進行潤滑劑供應。在例如在以傳統方式通過設置在缸頭中的孔進行油供應的缸頭中使用根據本發 明的凸輪軸的情況下，即在使用具有外圈的滾動軸承的情況下，合乎要求的可以是，在外圈 的外部輪廓中和/或在缸頭的包圍支承裝置的輪廓中設置有一個環狀的槽并且外圈具有 至少近似徑向從槽通到滾動體的回轉軌道的孔。為了限制連續的油流，有利的可以是，環狀的槽和/或孔至少在部分區域中構造 成節流器。但也可在滾動支承裝置的至少一側上設置有一個也單件式的密封裝置，但有利的 是在滾動體的兩側上設置密封裝置，因為于是在密封裝置相應構造成間隙密封裝置的情況
4下這些密封裝置可產生節流作用。為了在缸頭或發動機缸體中對凸輪軸進行軸向導向，合乎要求的可以是，使用軸 向及徑向軸承，所述軸向及徑向軸承的外圈可固定在缸頭或發動機缸體的槽中。但軸的軸向固定也可通過借助于由軸伸出的徑向輪廓與缸頭或發動機缸體上的 配合輪廓共同作用的形狀鎖合來進行。由軸伸出的徑向輪廓可成形在軸上，但該輪廓也可通過軸向壓力套裝的盤或類似 件來構成，但也可通過至少一個卡緊環來構成。但本發明也涉及在用于內燃機的補償軸中該補償軸作為接合式構件來制造，該 接合式構件由軸基體及與該軸基體分開制造的、軸向套在或壓力套裝在并且軸向固定且無 相對轉動地固定在該軸基體上的補償重量組成，這些補償重量合乎目的地根據DE-OS' en 19831333、19938791或10101539中所述方法之一來施加，其中，這些平衡重量的支承裝置 尤其是可用所述方式通過滾動軸承的至少一個單件式的元件來進行。此外，本發明還涉及 裝備有這種軸的內燃機。但本發明并不局限于凸輪軸或補償軸，而是也涉及其它穿過套上或壓力套裝的功 能體的軸。另一個本發明構思涉及具有非圓形功能體的所謂接合式軸、即例如凸輪軸的制 造，其中，凸輪通過軸向壓力套裝固定在軸基體上。已經證實，在將凸輪首先磨削到其給定 輪廓并且接著壓力套裝這些凸輪的這種凸輪軸中，凸輪的外部形狀這樣偏離給定輪廓，使 得發動機控制受到消極影響。在此，不僅圓柱狀的固定區域變形，而且在凸輪的隆起區域中 產生形變。因此，該另一個本發明構思的任務在于避免這種變形并且尤其是提供凸輪軸， 在這種凸輪軸中，功能體、即例如凸輪的外部輪廓在安裝好的狀態中也相應于符合規定的 輪廓。這這樣來實現在磨削外部輪廓時，凸輪的張緊通過其內孔借助于一個張緊元件、例 如液壓的或機械的張緊芯棒來進行，其中，產生凸輪的擴張，該擴展相應于在凸輪接合到凸 輪軸上之后相應的擴張。由此可精確地根據目標輪廓來制造其外部輪廓。另一個本發明構思涉及功能體如尤其是用于接合式凸輪軸的凸輪的構型。本發明 的該部分的任務在于節省材料，降低凸輪軸成本并且減小凸輪軸中的不平衡。根據本發 明，這這樣來實現凸輪在凸輪隆起部中加工有一個在軸線方向上至少部分地穿過凸輪的 槽。該槽可在軸線方向上貫穿或可能情況下僅部分地穿過凸輪。該槽在朝凸輪正面的方向 上觀察可以是蛾眉月形狀并且僅加工在一側上，但也可從兩側加工。但該槽也可以是一個 貫穿的、也至少近似圓形的開口。可以看出，可以節省否則在實心凸輪中所使用的昂貴材料的并非微不足道的部 分。
借助于圖1至圖3來詳細描述本發明。附圖表示圖1 一個支承在缸頭中的凸輪軸，圖2根據線II-II的凸輪的視圖，及圖3根據線III-III的一個剖面。
具體實施例方式根據圖1接合式或組裝式凸輪軸1具有凸輪2 9，這些凸輪通過軸向壓力套裝不 僅在軸線方向上而且在周向方向上固定在軸基體10上。各設置在兩個相鄰凸輪之間的、在 所示實施例中構造得不同的滾動軸承構型11 15也被軸向套上。為了構成所示的支承裝置11而使用一個具有外圈18和滾動支承體19以及內圈 20的完整的滾珠軸承17。凸輪軸1的軸向固定在此通過四個卡緊環21 24來得到。但為了軸承在軸基 體上的軸向止動并且由此也使凸輪軸在缸頭中軸向止動，也可使內圈如凸輪那樣軸向上且 無相對轉動地固定在凸輪軸基體10上，確切地說是通過DE-Osen 19831333、19938791或 10101539中所述方式中的至少一種來固定，這些文獻應是本申請的整體組成部分。在支承部位11方面，軸承的潤滑可用特別有利的方式通過基體10中的空心室25 來進行，其方式是，如中心線下方所示，在軸基體10中設置有一個孔26，該孔通到設置在內 圈10中的環狀的空心室27中，從該空心室又弓I出一個徑向的孔28，該徑向的孔終止在滾珠 19的滾動軌道中。在中心線上方所示的實施例中用26a標記軸基體10中的潤滑劑輸入開 口，該潤滑劑輸入開口通到軸基體10中的環狀的空心室27a中。在該空心室27a的區域中 孔28通到滾珠19的滾動軌道。為了限制穿過軸承的潤滑劑體積，孔28、環狀室27及孔28 可構造成節流器，但也可設置一些起間隙密封作用的密封元件29、30。如作為例子示出了支承部位12的支承部位的構型的情況中，設置有滾動支承裝 置的不分開的元件的、已預裝配的凸輪軸不僅包括滾動體31而且包括外圈32，這些滾動體 通過也不分開的保持架37保持在一起。為了潤滑，一個孔28也可穿過軸基體10。為了對 潤滑油流進行節流可構造有一些作為間隙密封裝置的密封裝置34、35。在此，外圈32的止 動通過殼體中的一個環狀的突緣35及殼體中的一個卡緊環36來進行。凸輪軸相對于殼體 的止動通過兩個安置在殼體中的環狀的突緣38及一個突緣或環狀的盤39來進行，該環狀 的盤也通過軸向壓力套裝固定在軸基體10上。在支承部位13的構型方面，在一個作為預裝配單元制造的凸輪軸中僅通過滾動 軸承的合乎目的地由一個單件式的保持架37保持在一起的元件、即滾動體40來預裝配。以 與在支承部位11上相同的方式在支承部位13處也可通過一個孔28進行潤滑并且通過相 應的間隙密封裝置33、34進行對油流的節流。在支承部位14的構型方面，預裝配單元、即凸輪軸及滾動支承裝置的至少不分開 的元件包括套在或壓力套裝在軸承座上的不分開的內圈41及滾動體42，這些滾動體通過 一個不分開的保持架43保持在一起。在滾動體42的側面也可設置密封裝置33、34。為了 供應潤滑劑，也可如在支承部位11處那樣在基體10中設置一個孔26，此外，在內圈中設置 一個環狀的空心室27，在外圈中設置一個孔28。但環狀的空心室也可安置在軸基體中，確 切地說以環狀室27a的形式安置，孔28a則從該環狀室通到滾動軌道中。為了構成與用15標記的支承部位相應的支承裝置，凸輪軸也包括滾針軸承44形 式的完整的滾動軸承，該滾動軸承具有套上或壓力套裝的內圈45、外圈46及滾動體47、保 持架48及構造成節流器的密封裝置49、50。在此——也在支承部位11處，外圈46可通過 壓配合軸向固定并且作為軸承使用具有軸向導向的軸承。潤滑劑輸入在此用通常的方式通過一個設置在缸頭中的油輸入孔51來進行，該油輸入孔通到一個繞外部的軸承圈45設置的環狀的空心室52并且通到外圈中的一個徑向 的孔53。但孔51也可通到一個設置在外部的軸承圈46中的環狀的空心室54并且從那里 通過一個孔55通到滾動體47的滾動面。在相應于12或13的支承部位的構型方面，直接在軸基體上設置一個用于滾動體 的滾動軌道。在這種構型中有利的可以是，軸基體具有軸承圈的品質。但也可對根據12、13的軸的支承部位進行硬化、磨削或精車削。在根據用12及13標記的支承部位的實施形式中，用于外部滾動軌道的支承部位 被加工有相應的品質。如上所述，本發明并不局限于凸輪軸，而是也涉及其它軸如尤其是補償軸，即這樣 的軸在這種軸中功能元件伸出超過軸直徑，其中，軸在功能元件的兩側直到越過其支承部 位繼續延伸并且其功能體尤其是通過軸向壓力套裝在徑向上且無相對轉動地來固定，這如 上述DE-OSen中所述的那樣。圖2在按照圖1中線II-II的視圖中示出了凸輪3，圖3示出了根據圖2中線 III-III的剖面。凸輪3具有一個孔60及一個部分圓柱狀的區域61，該部分圓柱狀的區域過渡到一 個凸出的區域62。在凸出的凸輪區域62中加工有一個槽63，以便節省材料及重量。槽63 也可在軸線方向上構造成貫穿的。這種凸輪通過相應的加工即通過鍛造、必要時輻射、車削孔60、將該孔硬車削到接 合尺寸、磨削周邊輪廓及必要時最后滾磨到其最終尺寸來制造。但在凸輪通過其孔60軸向 壓力套裝時，凸輪的外部形狀相對于預給定的給定輪廓發生變化，確切地說不僅在圓柱狀 的區域61中而且在隆起區域62中發生變化。為了即使在凸輪壓力套裝好時也保證與給定 輪廓精確相應的凸輪形狀，在磨削外部輪廓64時將凸輪3通過其圓形的內孔60接收在一 個張緊裝置上，該張緊裝置以與在軸向壓力套裝時的情況相同的方式使凸輪擴張。為此則 可將凸輪接收在一個機械的或液壓的張緊元件上，該張緊元件產生與在凸輪壓力套裝到軸 上時相同的形式的重疊。由此可精確地根據目標輪廓來制造外部輪廓，在所述元件解除張 力后出現不符合規定的形狀，但在凸輪裝配后又出現目標形狀。
權利要求
用于制造待軸向壓力套裝在軸上的具有與圓形形狀不同的形狀的功能體的方法，其特征在于為了磨削最終功能形狀，所述功能體通過其內孔張緊在一個芯棒上并且在那里在磨削期間在與安置在該軸上的狀態相應的狀態中變形。
2.根據權利要求1的方法，其特征在于所述軸是凸輪軸，所述功能體是用于凸輪軸的 凸輪。
全文摘要
本發明涉及一種用于制造待軸向壓力套裝在軸上的具有與圓形形狀不同的形狀的功能體的方法，其中，為了磨削最終功能形狀，所述功能體通過其內孔張緊在一個芯棒上并且在那里在磨削期間在與安置在該軸上的狀態相應的狀態中變形。
文檔編號F16C3/10GK101968073SQ20101050930
公開日2011年2月9日 申請日期2006年8月7日 優先權日2005年8月5日
發明者M·德爾塞, M·福格爾, M·貝希托爾德 申請人:諾伊曼爾·泰克福爾控股有限公司