CN104141517A - 凸轮轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸轮轴（1），该凸轮轴（1）包括凸轮轴管（7）和至少一个热连接在其上的功能组件（2），尤其是凸轮（3）。本发明基于功能组件（2）的通孔（4）和/或安装在其上的凸轮轴管（7）或衬套（6）的外轮廓（5）以如下方式在连接区域中成形：在功能组件（2）热连接至凸轮轴管（7）后至少最小化凸轮轴管（7）的非对称变形。

Description

凸轮轴
技术领域
本发明涉及根据权利要求1前序部分所述的凸轮轴，该凸轮轴包括凸轮轴管和至少一个热连接至其上的功能组件。本发明也涉及用于所述凸轮轴的功能组件。
背景技术
在非圆形、非对称的功能组件连接至凸轮轴之间，尤其是在凸轮（泵凸轮或阀驱动凸轮）热连接至凸轮轴之间，由于横向压力拟合和凸轮口径与凸轮轴管直径之间的相关联系，该凸轮轴管，即凸轮轴可在功能组件区域发生变形。相邻的轴承表面由此也能以所述方法变形以致外部有相当好的规格，因此其必须在后期加工，例如以复杂的方法磨削。然而由于凸轮轴已经预先磨削过，后期磨削成为附加的加工步骤。所述附加的加工步骤不仅复杂费时，而且当然也耗钱。凸轮轴的非对称变形除其他因素外，实际上还有凸轮，或是总体来说，非圆形功能组件因其形状导致的刚度差异促进，因此凸轮轴凸轮尖端区域的压力大于对面基圆凸轮尖端区域的压力。
发明内容
因此，本发明涉及为普通类型的凸轮轴指定一种改进的实施方式的问题，其尤其包括一种更加成本有效的生产方法。
该问题根据本发明通过独立权利要求的主题解决。优选的实施方式构成从属权利要求的主题。
本发明基于以下总体概念，即在连接区域以以下方式形成包括凸轮轴管和至少一个热连接至其上的功能组件的凸轮轴以获得可变的接点，因此至少最小化在所述功能组件热连接之后所述凸轮轴管的非对称变形。这意味着所述连接的接点依据位置是可变的，并因此相比依据被接入的所述功能组件的空间恒定的接点会产生所述凸轮轴管的有利变形。在一种特别优选实施方式中，容易想到整体连接形成3维自由曲面，所述3维自由曲面由有限元模拟以如下方式设计以使所述凸轮轴管的变形最小化至所述最佳可行程度。
此外或可选地，所述功能组件的通孔也可以相似方式成形，因此所述凸轮轴管和在邻近所述连接的支承点需要后期磨削的所述凸轮轴的非对称变形可同样至少被最小化，甚至优选被消除。因此，相应的所述功能组件的通孔和/或安装在其上的凸轮轴管或衬套的外轮廓在连接区域成形允许所述凸轮轴管在热连接之后的变形大幅减少，以致所述支承点优选保持在能容忍的规格内并不需要后期加工，尤其是以费时耗钱的方式后期磨削。
根据本发明的方案的有利发展，在所述凸轮轴管的所述连接区域安装有衬套，该衬套构成与所述功能组件相互作用的所述外轮廓。在上文和以下发明内容描述的所述凸轮轴的外轮廓的加工可涉及所述凸轮轴管的直接外轮廓抑或连接，例如压至所述凸轮轴管上所述衬套的外轮廓。所述衬套的外轮廓与所述功能组件的通孔相互作用。所述衬套例如可由轻质金属构成，尤其是由铝构成，因此可实现增强所述衬套和所述凸轮轴管之间的摩擦力，所述凸轮轴管通常由不锈钢构成。所述衬套本身可连接或压至未加工的凸轮轴管，以致仅轴承座仍需磨削。尤其是所述衬套的外表面可因此以该方式尤其简单经济的加工，因此可实现接入所述功能组件的优选、位置相关、可变接点。如组件上能独立加工而不是例如直接在所述凸轮轴管上可更好的实现加工。
根据本发明方案的有利发展，在所述连接区域中的凸轮轴的外轮廓（有或没有所述衬套）为椭圆形和/或鼓形。所述外轮廓椭圆形或鼓形的构成在所述凸轮轴或所述衬套上的功能组件产生依据位置可变的压力或接点，因此可避免在所述功能组件的冷却期间由所述凸轮轴上的功能组件引起的不利的非均一的施力，并可因此最小化所述凸轮轴管的不利变形。
所述功能组件的所述通孔是以非圆形方式便利地钻孔、旋转或磨削。非圆形孔可例如通过在钻孔期间给所述功能组件如凸轮预加应力实现，所述非圆形通孔由随后所述功能组件的预加应力或解除来生产。在热连接至所述凸轮轴之后，该非圆形通孔引起凸轮轴不会或至少只产生最小限度的变形，因此所述凸轮轴在热连接之后保持其圆形，这样尤其对于安装在邻近所述功能组件的支承点有着重大意义。由于所述凸轮轴管的变形预防，和因此在所述功能组件连接至凸轮轴管冷却之后所述凸轮轴的变形预防，凸轮轴例如有时需预先进行的磨削等复杂昂贵的后期加工将尤其不再需要，因此功能组件，即具体实例中的凸轮，可以完全机械加工状态连接至凸轮轴管。
为生产所述功能组件的非圆形通孔，后者可例如用颚式夹紧装置弹性压缩，即弹性预加应力，且所述实际的凸轮孔可以这种预加应力状态生产。所述生产的凸轮孔是最初的圆形，但是一旦所述颚式夹紧装置预加应力且所述功能组件弹性恢复便变为卵形或椭圆形。
在根据本发明凸轮轴的进一步优选的实施方式中，所述通孔经过钻、扩、磨削、旋转或铣削得到。仅是这些未穷尽的列举证实了所述功能组件中的通孔或通孔生产可能的多样性，比如凸轮。所述通孔通常经钻孔，然后经过用切割工具后期加工，例如铣削工具或磨削工具。在锻造或烧结的功能组件的情况下，所述孔通常已由所述生产过程生成且仅需精细加工。
本发明进一步基于以下总体概念，该总体概念提供具有非圆形通孔的非圆形功能组件，例如凸轮，其至少在所述功能组件的热连接后最小化变形。所述通孔更可取的是在制作常规孔的同时给所述功能组件弹性预加应力来生产。因为随后的预加应力，原本圆形的通孔变形为卵形，以致与凸轮轴的热连接在加热的功能组件冷却后或在冷却的凸轮轴管膨胀后出现径向力，所述径向力仅均匀在凸轮轴管上并且不会或至少对所述凸轮轴不会产生明显的变形，因此可省略相邻轴承座费时的磨削。当所述功能组件被去应力时，卵形通孔的长径和短径相差约5-25μm。
本发明的其它特征和优点可在附属权利要求、附图和使用图的相关附图说明中发现。
需理解的是上述提到的和在接下来仍将进行解释的特征不仅能用于各个已陈述的结合，也能在不离开本发明的范围时用于其他结合或是自身使用。
附图说明
本发明的优选示例性实施方式在附图中示出并且在以下的说明中更详细地解释，相同的参考符号指代相同或相似或功能相同的组件。
在图中，
图1示出了根据本发明的凸轮轴和功能组件在连接区域的截面示意图，
图2示出了如图1的示意图，但是具有不同形状的凸轮轴和功能组件，
图3示出了根据本发明的凸轮轴另一实施方式的截面示意图，
图4示出了凸轮轴功能组件和外轮廓的通孔可能实施方式的示意图。
具体实施方式
根据图1和图2，根据本发明的凸轮轴1包括凸轮轴管7和至少一个热连接至其上的功能组件2，例如凸轮3。根据本发明，功能组件2的通孔4和/或安装在其上的凸轮轴管7或衬套6的外轮廓5以如下方式在连接区域成形，在功能组件2热连接至凸轮轴管7后至少最小化凸轮轴管7的非对称变形，甚至优选消除凸轮轴管7的非对称变形。
在此情况下，凸轮轴管7的外轮廓5可为椭圆形，尤其是在连接区域，如图4所示。凸轮轴管7的鼓形外轮廓5也同样可行，如图2所示。同样，功能组件2，尤其是凸轮3的通孔4当然也可为鼓形，如图1所示，规定功能组件2的非圆形通孔4也可行，尤其是椭圆形通孔4。长径和短径之间的差异可在5-25μm之间（如图4所示），在功能组件2的通孔4区域和/或凸轮轴管7的外轮廓5区域规定差异也可行。
外轮廓5可直接在凸轮轴管7上形成抑或在衬套区域6（如图3所示）形成，即压至凸轮轴管7的连接区域。这种类型的衬套6例如可由轻质金属形成，尤其是铝，因此可实现增强通常由铁形成的凸轮轴管7和衬套6之间的摩擦力。功能组件2可通常设定为凸轮3抑或传感器轮。凸轮轴管7或衬套6的外轮廓5可通过旋转或磨削生产。
功能组件2的非圆形通孔4例如可通过弹性给功能组件2预加应力且随后制作孔来生产。原本的圆孔在功能组件2预加应力后变形为卵形或椭圆形，在随后功能组件2热连接至凸轮轴管7之间，非圆形通孔4更可取的是只在凸轮轴管7上均匀的产生径向力，因此凸轮轴管不会变形或仅在边缘变形，因此尤其是安装与功能组件2相邻的支承点不需后期加工，尤其是后期磨削。
如图3所示，如使用衬套6则可相对于外轮廓5在外面进行随后的加工，这样生产条件就简单许多。根据本发明，功能组件2的通孔4和/或安装在其上的凸轮轴管7或衬套6的外轮廓5在各自连接区域的结构意味着可至少最小化凸轮轴管7的非对称变形和在功能组件2热连接至凸轮轴1后凸轮轴1的非对称变形，优选甚至消除凸轮轴管7的非对称变形和在功能组件2热连接至凸轮轴1后凸轮轴1的非对称变形，因此可避免安装邻近于功能组件2的支承点或轴承座预先需要的后期磨削。

Claims (11)

1.一种凸轮轴（1），包括凸轮轴管（7）和至少一个热连接在其上的功能组件（2），尤其是凸轮（3），其特征在于，
所述功能组件（2）的通孔（4）和/或安装在其上的凸轮轴管（7）或衬套（6）的外轮廓（5）以如下方式在连接区域中成形：在所述功能组件（2）热连接至所述凸轮轴管（7）后至少最小化所述凸轮轴管（7）的非对称变形。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，
衬套（6）安装在连接区域中的所述凸轮轴管（7）上，该衬套形成与所述功能组件（2）相互作用的所述外轮廓（5）。
3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴，其特征在于，
所述外轮廓（5）在连接区域中为椭圆形和/或鼓形。
4.根据前述任一项权利要求所述的凸轮轴，其特征在于，
所述功能组件（2）的通孔（4）为鼓形。
5.根据前述任一项权利要求所述的凸轮轴，其特征在于，
所述功能组件（2）的通孔（4）为非圆形，尤其是椭圆形。
6.根据权利要求2至5中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
所述衬套（6）由轻质金属形成，尤其是由铝形成。
7.根据权利要求2至6中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
所述凸轮轴管（7）或所述衬套（6）的外轮廓（5）为旋转的或磨削的。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
所述功能组件（2）的通孔（4）以非圆形方式钻孔、旋转或磨削。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
所述功能组件（2）构造为传感器轮。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的凸轮轴，其特征在于，
当所述功能组件（2）被去应力时所述通孔（4）为卵形，其中长径和短径的差异（a）为5≤a≤25μm。
11.一种用于根据权利要求1至10中任一项所述的凸轮轴（1）的功能组件（2），包括非圆形和/或鼓形的通孔（4）。
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