專利名稱：氣門受控的發動機的組合式軸部件、尤其是組合式凸輪軸的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的用于氣門受控的發動機的組合式/裝配式(gebaut)軸部件、尤其是組合式凸輪軸，以及一種根據權利要求10前序部分所述的用于制造組合式軸部件的方法。
背景技術：
具有可變氣門控制和/或單個氣缸關閉的發動機的結構是已知的，其中在凸輪軸上應用有能軸向移動的凸輪或凸輪對，所述凸輪或凸輪對例如對于每個提升閥具有兩個不同的凸輪結構，并因此通過其變換而導致不同的控制時間。如果所述輪廓之一是圓對稱的 (凸輪基圓)，則也可使提升閥靜止不動。如果這類“切換凸輪”與不能變換的固定凸輪相組合，則兩種變型已經能基于組裝技術而被實施成組合式的式樣——例如通過插接齒部， 所述插接齒部在簡單組裝的情況下確保了驅動力矩的可靠傳遞以及對所產生的變換力矩/ 交變力矩的合適的支承。因為例如這種插接齒部具有縫隙，所以在發動機運行中會產生顯著的噪聲排放。該噪聲排放尤其是取決于在插接齒部上的、例如通過氣門凸輪或泵凸輪產生的變換力矩。不僅從DE 197 10 847 C2而且從DE 37 17 190 Al已知了承載凸輪的轂部基體在切削加工的情況下推裝到軸上。然而，這種連接方式的缺點在于，由于形成了切削，可傳遞的轉矩減小了，這是因為材料從接合縫中被切出并因此不再能有助于形鎖合或不再能有助于建立緊力進而有助于力鎖合。為了避免上述問題，在EP 1 741 945 Al中提出，構造具有圓形橫截面的轂體開口以及絕對平的開口表面。要與轂體相連接的軸在連接區域中借助特殊的滾花方法增大到這樣的直徑，即在軸外側上形成有凸出部和凹入部。這兩個構件以下列方式實現連接，使得轂體被推動越過所述軸的借助滾花方法增大的區域并與此同時與所述軸實現力鎖合和形鎖合的連接。然而，在所述變形中存在下述危險，即可造成空隙，并因此造成緊力損失，進而又造成軸與轂體之間的連接的形鎖合(水平)和/或力鎖合(水平)的降低。
發明內容
與此相對地，本發明的目的在于，提出一種組合式軸部件、尤其是組合式凸輪軸， 借助該組合式軸部件在軸運行時能以結構簡單的方式可靠地避免不期望的噪聲排放。另夕卜，本發明的目的還在于，提供一種方法，借助該方法能技術簡單地制造組合式軸。所述目的通過獨立權利要求的特征來實現。本發明有利的和適宜的實施形式是從屬權利要求的主題。根據權利要求1，提出一種用于氣門受控的發動機的組合式軸部件、尤其是組合式凸輪軸，其中，包括至少一個功能件、尤其是至少一個凸輪的轂體借助插接齒部沿周向方向借助形鎖合連接結構以形鎖合的方式保持在軸上，其中，插接齒部具有構造在軸上的軸齒部，該軸齒部與構造在轂體開口中的轂體齒部協同工作。根據本發明，所述至少一個轂體除了周側的形鎖合連接之外還通過緊配合保持在軸上，緊配合通過形成在軸齒部的頂圓與轂體齒部的根圓之間的壓配合而產生。除了通過這種根據本發明的構造方式可取消轂體在軸上的軸向固定裝置之外，特別有利地是，在軸運行時所產生的變換力矩得到了非常好的支承并且在齒部中被吸收，從而不再會產生或者明顯減少了不期望的噪聲排放。特別有利以及制造技術方面有益的是，為了產生緊配合，軸齒部的頂圓直徑可相對于標稱尺寸/名義尺寸/基本尺寸被增大和/或轂體齒部的根圓直徑可相對于該標稱尺寸被減小。因此，以非接觸的方式相對置的、軸上的齒部的齒頂以及轂體上的齒部的齒根設計成，使得所述齒頂和齒根在協同工作時產生所說的緊配合。以最簡單和成本低廉的方式實現了齒部的修改/變型以及制造方面的額外花費。尤其是可在制造軸上的齒部和轂體上的齒部時，頂圓直徑被磨削成配合(尺寸)， 而根圓直徑被拉削成配合(尺寸)。在此，優選的是，進行緊配合的所述齒部在接近過渡配合的范圍內制成為過盈配合，尤其是制成為具有與未構造有插接齒部的、例如在切削加工的條件下相連接的以及傳遞相同的工作力矩的軸-轂連接結構相比更小的重合度/過盈度 (優選為H7/r6或H7/S6或H7/u6的配合方式)。相對較小的重合度確保組裝的簡單并且保證了，盡管在運行中、尤其在凸輪運行中已被尺寸精確地預先制成的轂體仍確保對所產生的變換力矩進行足夠的支承，但所述轂體以后不會變形。在轂體以壓配合的方式以及以縱壓結合(Langspressverband )的方式相接
合的情況下，軸上的相對應的齒部在組裝方面特別有利地設計有進入斜面，以便使得易于推裝到該齒部上。優選的是，這種推裝與可以是水基或油基的合適的潤滑介質或隔離介質相結合地進行，以便避免在推裝到這種緊配合-軸區域或緊配合-軸區段上時磨耗并因此損壞組裝范圍內的轂體或轂體齒部，這種緊配合-軸區域或緊配合-軸區段具有相同的緊配合-配合尺寸，如配設給待推裝上的轂體的、沿著推裝方向位于該轂體后面的緊配合-軸區域。另選地，在以橫壓結合(Querpressverband)的方式相接合的情況下，可將軸冷卻和/或將轂體加熱到使得該轂體能以最大程度沒有力作用的方式推裝到軸上或齒部上。上面描述的組裝輔助措施的優點還在于，在轂體以緊配合和滑配合交替布置的情況中，待接合的轂體可沒有困難地被推動經過多個按順序位于該轂體前面的齒部、例如根據權利要求 8的滑配合，并且在此尤其與具有基本相同或一致的齒部參數的緊配合-轂體連接和滑配合-轂體連接相聯系。這里，一致的齒部參數應理解為各個插接齒部區域的尤其近似相同的尺寸和設計/構造方式。尤其是根據本發明的權利要求10所述的方法實施例，軸齒部的頂圓被圓(形)地制成、尤其是圓(形)地磨削成具有最大20 μ m、優選最大16 μ m、更優選最大13 μ m的公差。 同樣地，根據本發明的所述方法實施例，轂體齒部的根圓被圓(形)地制成、尤其是圓(形) 地拉削成具有最大25 μ m、優選最大21 μ m、更優選最大17 μ m的公差。通過這種產生精細公差的制造方式可制造出可突出地滿足上面所述的條件的組合式凸輪軸。在此，軸齒部的頂圓和轂體齒部的根圓優選被制成具有相同的標稱尺寸或基于相同的標稱尺寸來設計。
下面借助所附的示意圖更詳細地闡明本發明的一種實施例。其中示出圖1示出用于具有部分氣缸關閉(功能)的發動機的凸輪軸，該凸輪軸在此具有例如四個布置在插接齒部上的具有凸輪對的轂體，這里在這些轂體中又僅示例性地有兩個轂體以緊配合的方式實施成固定的而兩個轂體以滑配合的方式實施成可移動的；圖2示出根據圖1的凸輪軸的一區段的分解圖，該凸輪軸具有能交替地以緊配合和滑配合的方式組裝到軸上的兩個轂體和兩個插接齒部；圖3示出能移動的轂體的齒部在軸上的齒嚙合的放大圖；以及圖4同樣示出圖2的進行緊配合的另一轂體的齒部在軸上的齒嚙合的放大圖。
具體實施例方式圖1示出用于具有部分氣缸關閉(功能)的發動機的凸輪軸10，該凸輪軸基本包括能由驅動齒輪(例如鏈輪，未示出)驅動的內部軸12，在該軸上布置有四個構造在轂體 14、16上的凸輪對18、20。對凸輪軸10僅進行為理解本發明所需的說明。轂體14上的凸輪對18是簡單的固定凸輪，所述固定凸輪各自致動發動機的配氣機構/氣門傳動機構的提升閥。中間的凸輪對20是固定在轂體16上的切換凸輪，所述切換凸輪各自具有凸輪輪廓20a以及圓對稱的、與凸輪基圓相一致的輪廓20b。另外，凸輪對20配設有相鄰的滑槽引導部20c，凸輪對20能借助所述滑槽引導部與轂體16 —起進行軸向移動。在此，未示出的切換銷交替地與其中一個滑槽引導部或另一個滑槽引導部相嚙合。在凸輪軸10的軸12上，每個凸輪對18、20連同其轂體14、16 —起與軸向平行地取向的齒部22、24(參見圖2、相接合，所述齒部與轂體14、16中的對應齒部沈、觀作為在周向方向上形鎖合的插接齒部協同工作。在此，用于兩個轂體14的齒部2246設計為還要仔細描述的過盈配合件，從而轂體14連同其凸輪18 —起在接合之后以壓配合的方式保持在軸12上，而且不需要其它的軸向固定裝置。用于兩個轂體16的齒部M、28作為按照DIN/IS0標準的已知齒部設計為滑配合件并且能夠以幾乎沒有力作用的方式被推裝/推套到軸12上。另外，為了調節切換凸輪20 連同轂體16，在軸12中設置有通過壓簧30徑向向外預偏壓的止動體部32，該止動體部與轂體16中的對應的凹部(未示出)共同作用以將轂體16連同凸輪對20 —起鎖止在軸12 上的各個切換的軸向位置中。圖3示出被設計為滑配合件的齒部MJ8的齒嚙合，其中根據常規的齒部參數，分別在齒頂(齒頂圓34)與齒根(齒根圓36)之間形成有按照DIN/IS0標準的標準間隙(尺寸a)。因此，轂體16能以幾乎沒有力作用的方式推裝到軸12上或該軸的齒部M上并且被相應地調節以調整凸輪傳動機構。與此不同的是，齒部22、26的齒嚙合(圖4)被設計為壓配合。為此，軸12上的齒部22的齒頂圓34被制造成相對于轂體14中的齒部沈的齒根圓36具有小的重合度/過盈度(iiberdeckimg)。在制造齒部2236時，首先將軸12上的齒部22軋制成具有稍大的齒頂圓34，并隨后將該齒頂圓34磨成具有一配合尺寸(優選為u6)。
對于轂體14中的齒部沈，對應的齒根或其齒根圓36借助拉刀制成與較大的齒頂圓34相匹配、優選制成具有一配合尺寸H7 (分別基于共同的標稱尺寸/名義尺寸/基本尺寸)。齒頂圓34與齒根圓36之間的相對較小的重合度滿足了 既固定了轂體14在軸12上的軸向位置，又在不存在由齒隙導致的相對運動的情況下支承了在凸輪傳動機構中產生的變換力矩。為了將轂體14連同凸輪18—起組裝到軸12的齒部22上，使軸12冷卻并同時加熱轂體14連同凸輪18。可借助H7/u6配合通過相對較小的重合度來使轂體14的加熱保持得很低，從而在已經配合精確地制造的凸輪對18上不產生扭曲/變形或硬度損失。在此， 首先沿著組裝方向將待定位的轂體14(在圖1中左側)沒有困難地推動經過位于該轂體前面的齒部22和24，并在軸12與轂體14之間的溫度均衡之后進行緊配合。作為橫壓結合(熱壓配合)的替代，齒部22上的轂體14也可設計為縱壓結合。 在這種情況下，可在齒部22上沿著組裝方向分別設置有位于前面的進入斜面21 (錐形漸縮部)，該進入斜面有利于將轂體14裝到軸12的齒部22上。如果需要的話，進入斜面21也可被構造在轂體14的內齒部沈上。通過應用合適的(油基的和/或水基的)潤滑介質和 /或隔離介質，能可靠地避免壓配合中的可能的磨耗。本發明并不局限于所示實施例。作為所給出的過盈配合H7/u6的替代，也可使用另外的合適的配合方式。作為轂體上的凸輪對的替代，也可相應地構建單個凸輪或包括單個凸輪和凸輪對的組合件。另外，除了凸輪或凸輪對之外，如需要也可將凸輪軸的另外的功能件例如傳動偏心輪等如上面所述地以壓配合的方式固定在軸12的齒部22上。切換凸輪20也可被設計成，作為氣缸關閉功能的替代方案，設置有不同的凸輪輪廓用以獲得可變的氣門控制。
權利要求
1.一種用于氣門受控的發動機的組合式軸部件、尤其是組合式凸輪軸，其中，包括至少一個功能件、尤其是至少一個凸輪的轂體借助插接齒部沿周向方向借助形鎖合連接結構以形鎖合的方式保持在軸上，其中，所述插接齒部具有構造在所述軸上的軸齒部，所述軸齒部與構造在轂體開口中的轂體齒部協同工作，其特征在于，所述至少一個轂體(14)除了周側的形鎖合連接之外還通過緊配合保持在所述軸(1 上，所述緊配合通過形成在所述軸齒部0 的頂圓與所述轂體齒部06)的根圓之間的壓配合來產生。
2.根據權利要求1所述的軸部件，其特征在于，為了產生所述緊配合，所述軸齒部02) 的頂圓直徑(34)相對于一標稱尺寸被增大和/或所述轂體齒部06)的根圓直徑(36)相對于所述標稱尺寸被減小。
3.根據權利要求1或2所述的軸部件，其特征在于，在制造所述軸齒部0 時，所述頂圓直徑(34)磨削成配合尺寸，和/或在制造所述轂體齒部06)時，所述根圓直徑(36)拉削成配合尺寸。
4.根據上述權利要求中任一項所述的軸部件，其特征在于，所述造成緊配合的齒部 (22,26)在接近過渡配合的范圍內制成為過盈配合，尤其是制成為具有比未構造有插接齒部的以及傳遞相同的工作力矩的軸-轂連接結構更小的重合度，優選為H7/r6或H7/s6或 H7/u6。
5.根據上述權利要求中任一項所述的軸部件，其特征在于，尤其在以縱壓結合的方式相接合的情況下，所述軸齒部0 設計有進入斜面01)。
6.根據上述權利要求中任一項所述的軸部件，其特征在于，為了制造無損的緊配合連接，在推過各個相同的緊配合-軸區段時，設置有隔離介質和/或潤滑介質，所述隔離介質和/或潤滑介質在所述推過過程中布置在接合縫中。
7.根據上述權利要求中任一項所述的軸部件，其特征在于，軸側的切換齒部被構造成， 使得所述至少一個以緊配合的方式固定在所述軸(1 上的轂體(14)以相對于所述切換齒部具有一限定的間隙的方式被推裝到所述軸(1 上。
8.根據上述權利要求中任一項所述的軸部件，其特征在于，所述軸(1 具有至少一個另外的軸齒部(M)，該另外的軸齒部形成構造成滑配合的插接齒部的構件，包括至少一個功能件、尤其是至少一個凸輪的滑配合-轂體(16)通過構造在轂體開口中的轂體齒部08) 這樣與所述另外的軸齒部協同工作，使得所述滑配合-轂體(16)以能軸向移動的方式保持在所述軸(12)上。
9.根據權利要求8所述的軸部件，其特征在于，所述至少一個緊配合-轂體(14)和所述至少一個滑配合-轂體(16)具有基本上相同或一致的齒部參數。
10.一種用于制造用于氣門受控的發動機的組合式軸部件、尤其是凸輪軸的方法，該方法尤其用于根據權利要求1至9中任一項所述的軸部件，其特征在于，這樣將具有至少一個功能件、尤其是至少一個凸輪的轂體借助插接齒部保持在所述軸上，使得在所述軸與所述轂體之間不僅形成沿周向方向起作用的形鎖合連接，而且形成在軸齒部0 的頂圓與轂體齒部06)的根圓之間沿徑向方向起作用的力鎖合連接和/或壓配合連接，所述軸齒部 (22)的所述頂圓被圓整地制成、尤其被圓整地磨削成具有最大20 μ m、優選最大15μπκ更優選最大13 μ m的公差，而所述轂體齒部06)的所述根圓被圓整地制成、尤其被圓整地拉削成具有最大25 μ m、優選最大21 μ m、更優選最大17 μ m的公差。
11.根據權利要求10所述的方法，其特征在于，將所述軸齒部0 的所述頂圓與所述轂體齒部06)的所述根圓制成具有相同的標稱尺寸。
12.根據權利要求10或11所述的方法，其特征在于，將所述軸齒部0 和/或所述轂體齒部06)制成具有進入斜面01)。
13.根據權利要求10至12中任一項所述的方法，其特征在于，在以橫壓結合的方式相接合時，這樣冷卻所述軸(1 和/或這樣加熱所述轂體(14)，使得能以基本沒有力作用的方式和/或以一限定的間隙將所述轂體(14)推裝到所述軸(1 上。
14.根據權利要求中10至13中任一項所述的方法，其特征在于，在以縱壓結合方式相接合時，使用隔離介質和/或潤滑介質，在推過各個相同的緊配合-軸區段時，所述隔離介質和/或潤滑介質作為滑動介質借助所述轂體積聚在接合縫中。
全文摘要
本發明涉及一種用于氣門受控的發動機的組合式軸部件、尤其是組合式凸輪軸，其中，包括至少一個功能件、尤其是至少一個凸輪的轂體借助插接齒部沿周向方向借助形鎖合連接結構以形鎖合的方式保持在軸上，其中，所述插接齒部具有構造在所述軸上的軸齒部，所述軸齒部與構造在轂體開口中的轂體齒部共同作用。根據本發明，所述至少一個轂體(14)除了周側的形鎖合連接之外還通過緊配合保持在所述軸(12)上，所述緊配合通過形成在所述軸齒部(22)的頂圓與所述轂體齒部(26)的根圓之間的壓配合來產生。另外，本發明描述了一種用于制造用于氣門受控的發動機的組合式凸輪軸的方法。
文檔編號F16D1/10GK102459826SQ201080025118
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月8日 優先權日2009年6月10日
發明者P·多林格爾, S·托馬斯 申請人:奧迪股份公司