CN107075979A - 具有至少一个轴向固定的滑动元件的凸轮轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于多气缸内燃机的凸轮轴(1)及其生产方法，该凸轮轴包括滑动元件(10)和花键轴(14)，滑动元件(10)包括用于对内燃机的气门进行选择性地控制的至少两个凸轮元件(11.1、11.2)，花键轴(14)沿轴向方向(13)延伸，滑动元件(10)被接收在花键轴(14)上，并且滑动元件(10)具有内花键***(15)，内花键***与花键轴(14)的外花键***(16)相互作用，使得滑动元件(10)固定地坐置在花键轴(14)上从而与花键轴(14)一起转动，并且至少一个滑动元件(10)以能够轴向地移位的方式被接收在花键轴(14)上。根据本发明，为了轴向地固定至花键轴(14)，至少其中一个滑动元件(10)包括沿轴向方向(13)构造的形状锁定连接部，并且形状锁定连接部是通过滑动元件(10)和花键轴(14)之间的至少一个压接连接部(17)来产生的。

Description

具有至少一个轴向固定的滑动元件的凸轮轴

技术领域

本发明涉及一种用于多气缸内燃机的凸轮轴，该凸轮轴包括滑动元件和沿轴向方向延伸的花键轴，滑动元件包括用于对内燃机的气门进行控制的至少两个凸轮元件，滑动元件被接收在花键轴上，滑动元件具有内花键***，内花键***与花键轴的外花键***相互作用，使得滑动元件固定地坐置在花键轴上从而与花键轴一起转动，并且至少一个滑动元件以使得至少一个滑动元件能够轴向地移位的方式被接收在花键轴上。

背景技术

DE102004011586A1描述了用于多气缸内燃机的气门机构，该气门机构包括多个凸轮轴，凸轮轴基本上由花键轴和多个滑动元件构成。滑动元件具有内花键***，内花键***与花键轴上的外花键***啮合，使得滑动元件被固定地接收在花键轴上从而与花键轴一起转动，但保持能够轴向地移动。通过外部致动器，滑动元件能够在运行期间沿轴向方向在不连续的位置之间前后移动，以例如通过不同的凸轮元件致动挺柱元件(Abgriffselement)，从而相应地改变气门的控制运动。

根据气门机构和凸轮轴的总体设计，需要以轴向固定的方式布置凸轮元件，并且同时凸轮轴要包括可轴向移位的凸轮元件，该凸轮元件例如构造在滑动元件上。在此，为了形成轴向固定的凸轮元件，滑动元件被销定至花键轴，并且例如，销能够沿横向方向被引导穿过花键轴并且穿过滑动元件的支承管。通过该方式，滑动元件被轴向固定在花键轴上，而例如相邻的滑动元件继续以轴向可移动的方式保持被接收在花键轴上。

不利的是，将支承管销定在花键轴(Zahnwelle)上较复杂并且需要对销定装置进行相应的适应。另外，在凸轮轴的后续运行过程中，滑动元件总是坐置在花键轴的相同的部段上，由此可形成相对较大的径向间隙，使得滑动元件在花键轴上的平顺的运转特性进一步恶化。

发明内容

本发明的目的是提出一种凸轮轴，该凸轮轴具有至少一个在花键轴上轴向固定的滑动元件；这种轴向固定配置简单。特别地，轴向固定的滑动元件在花键轴上的残留的可移动性(Rest-Beweglichkeit)得以避免。

所述目的是从根据权利要求1的前序部分的凸轮轴开始再结合特征部分的特征来实现的。本发明的有利的拓展在从属权利要求中具体指出。

本发明包括的技术教导在于，为了轴向固定至花键轴，至少其中一个滑动元件包括形状锁定连接部，该形状锁定连接部沿轴向方向构造并且是通过滑动元件与花键轴之间的至少一个压接连接部(Verstemmung)来产生的。

本发明从在滑动元件与花键轴之间产生形状锁定连接的总体概念出发，该形状锁定连接部将滑动元件沿轴向方向固定在花键轴上。压接连接能够在滑动元件与花键轴之间被提供一次或多次，并且压接连接描述了支承管的材料部段的任何形式的塑性变形、永久变形，通过压接连接使花键轴形成了形状锁定连接。压接连接的形式、几何构造和尺寸在此不限于术语“压接连接”本身。例如，准备好的材料部段，比如舌部、凸片等也能够被构造在第一接合部分上，即构造滑动元件或花键轴上，该准备好的材料部段弯曲抵靠在相应的其他接合部分上。结果，在滑动元件与花键轴之间提供了费用最低并且能够简便地执行的简单连接，并且通过至少一个压接连接避免了滑动元件在花键轴上的甚至仅最小量的移动。特别地，在滑动元件和花键轴之间不会形成间隙，并且花键轴的外花键***不必与滑动元件的内花键***形成干涉配合或过渡配合。

压接可以在滑动元件或花键轴上实施。例如，花键轴可以具有外花键***的中断部，该中断部构造在至少一个轴向位置处，并且滑动元件的材料部分分段地压接至中断部中，并且/或者能够将滑动元件设置为具有接收几何结构，花键轴的材料部分分段的压接至接收几何结构中。

特别有利地，花键轴可以包括外花键***的中断部，该中断部构造在至少一个轴向位置处，并且滑动元件的材料部分、尤其支承管的材料部分分段地压接至中断部中。特别有利地，中断部构造为外花键***的圆周槽，并且圆周槽可以具有与该外花键***的深度相对应的深度。例如，槽底部可以具有与花键轴的外花键***的齿根圆的半径相一致的半径。作为替代，中断部也可以由外花键***的具有中断部的单独的齿形成，并且最终支承管的材料部分能够分段地压接至中断部中。分段的材料部分优选地形成在支承管的外边缘上，但是可以构造成与外边缘间隔开，例如与支承管上的凸轮元件的设定位置相邻。

根据本发明的凸轮轴的一个优选的实施方式，支承管可以包括具有管壁厚度减小的至少一个端侧部段。在此，压接连接部可以构造在端侧部段的区域中，使得材料部分分段地位于所述管壁厚度减小的区域中。

至少两个、优选地至少三个、并且尤其优选地四个压接连接部可以进一步有利地以在支承管的圆周上分布的方式形成于外花键***的中断部中，提供多于四个的压接连接部也是可能的。例如，可以在外花键***的两个齿之间的各个居间的空间中提供压接连接部，或者压接连接部以孤立的方式形成至齿居间空间中。特别地，可以在支承管的两个端侧处提供压接连接部，使得例如在支承管的一个端侧上存在两个压接连接部的情况下，在支承管与花键轴之间形成四个压接连接部。

根据本发明的进一步有利的实施方式，滑动元件可以包括支承部段，滑动元件可以通过支承部段以可转动地安装的方式被接收在支承架上。如果凸轮轴包括以能够轴向地移位的方式被接收在花键轴上的滑动元件，并且如果凸轮轴包括通过根据本发明的方法轴向固定于花键轴上的滑动元件，则通过以下事实实现特有的优点，即，通过压接的根据本发明的方法固定于花键轴上的滑动元件被安装在接收凸轮轴的部件——例如盖模块或气缸盖——的支承架中。支承部段可以例如位于两个设定位置之间，凸轮元件在这两个位置附接于支承管上。

另外，本发明涉及生产用于多气缸内燃机的凸轮轴的方法，凸轮轴包括花键轴和多个滑动元件，滑动元件包括用于对内燃机的气门进行选择性地控制的至少两个凸轮元件，花键轴沿轴向方向延伸并且延伸穿过滑动元件，滑动元件具有内花键***，内花键***与花键轴的外花键***相互作用，使得滑动元件固定地坐置在花键轴上从而与花键轴一起转动，并且至少一个滑动元件能够沿轴向方向移位，该方法包括至少以下步骤：设置滑动元件和花键轴；引导花键轴穿过滑动元件；以及在滑动元件和花键轴之间形成至少一个压接连接部，以形成用于将至少一个滑动元件沿轴向方向固定在花键轴上的形状锁定连接部。

特别地，该方法还包括滑动元件设置有支承管，支承管包括具有管壁厚度减小的至少一个端侧部段，在端侧部段的区域中执行压接。另外，对滑动元件的设置可以在凸轮轴模块的支承架中的布置中进行，使得在凸轮轴模块中或凸轮轴模块上实施支承管在花键轴上的压接。为此，可以提供相应地适合的压接工具，通过该压接工具执行滑动元件在花键轴上的压接，尤其有利地，当滑动元件已经被布置在凸轮轴模块的支承架中时，才实施压接。

附图说明

改进本发明的另外的措施将在下文中利用附图结合对本发明的一个优选的示例性实施方式的描述更加详细地示出，在附图中；

图1示出了凸轮轴的视图，其中滑动元件未安装布置在花键轴上；

图2示出了根据图1的凸轮轴的视图，其中滑动元件已经被布置在花键轴上；

图3示出了凸轮轴的视图，其中滑动元件通过支承管与花键轴之间的压接连接部被轴向固定在花键轴上。

具体实施方式

图1示出了花键轴14的截面并且通过示例示出了单个滑动元件10，并且滑动元件10、以及另外的滑动元件10能够被推至花键轴14上以便形成凸轮轴。为了在滑动元件10和花键轴14之间传递力矩，滑动元件10在通道中包括内花键***15，并且花键轴14包括外花键***16。另外示出了在花键轴14中制出的两个中断部18，这两个中断部18彼此轴向间隔开，该轴向间隔对应于滑动元件10的端侧部段20的轴向间隔。当花键轴14被引入滑动元件10中时，内花键***15与外花键***16啮合。通过该方式，滑动元件10被固定地布置在花键轴14上从而与花键轴14一起转动，并且使得滑动元件10能够沿轴向方向13移位。

滑动元件10包括支承管12，并且凸轮元件11.1和11.2被接收在支承管12上。支承架22被定位在凸轮元件11.1和11.2之间，支承架22可以是例如用于形成凸轮轴模块或气缸盖的模块盖的组成部分。在此，滑动元件10经由支承管12可转动地安装于支承架22中的支承部段21上。

如沿着轴向方向13所观察到的，在已有的端部侧上、尤其用于接收凸轮元件11.1和11.2的设定位置的外侧，支承管12包括具有管壁厚度减小的端侧部段20。减小的壁厚度是由于支承管12的外直径在端侧部段20处减小。当沿示出的箭头方向将花键轴14引入滑动元件10中时，产生了如在下文中描述的根据图2的布置。

图2以截面视图示出了凸轮轴1，花键轴14被引导穿过滑动元件10，并且花键轴14包括呈圆周槽形式的两个中断部18，并且这两个中断部18关于沿着轴向方向13的轴向位置对应于端侧部段20。压接工具23用于将支承管12压接至花键轴14上，该压接工具23被示出为具有两个冲压部(Stempeln)，这两个冲压部能够沿箭头方向径向地移动至端侧部段20上以用于塑性变形。当压接工具23被致动时，可以实现将端侧部段20局部地压接至花键轴14的中断部18中，如在图3中示出的。

图3示出了其中滑动元件10被接收在花键轴14上的凸轮轴1的截面视图。如沿着轴向方向13所观察到的，支承管12在两个端侧由端侧部段20定界，并且端侧部段20的材料部分19已经通过如在图2中示出的被致动的压接工具23借助于塑性变形被分段压接至中断部18中。借助于被分段形成至中断部18中的材料部分19，在支承管12和花键轴14之间形成沿轴向方向13的形状锁定连接部，滑动元件10由此被固定在花键轴14上，使得花键轴10无法沿轴向方向13移位。

例如，滑动元件10被接收在支承架22中，并且另外的滑动元件10能够与所示出的固定的滑动元件10相邻地被接收在花键轴14上，其中另外的滑动元件10保持能够轴向移位并且也能够被接收在支承架22中。

本发明的实施不限于上文具体指出的优选的示例性实施方式。而是能够设想使用所示出的解决方案的若干变型，甚至可以是根本上不同类型的实施方式。从权利要求、说明书或附图显现出的所有特征和/或优点——包括结构细节或空间布置——就其本身和各种各样的组合而言对于本发明可能都是必不可少的。

附图标记列表

1 凸轮轴

10 滑动元件

11.1 凸轮元件

11.2 凸轮元件

12 支承管

13 轴向方向

14 花键轴

15 内花键***

16 外花键***

17 压接连接部

18 中断部

19 分段材料部分

20 端侧部段

21 支承部段

22 支承架

23 压接工具

Claims (11)

1.一种用于多气缸内燃机的凸轮轴(1)，所述凸轮轴(1)包括：

滑动元件(10)，所述滑动元件(10)包括用于对所述内燃机的气门进行选择性地控制的至少两个凸轮元件(11.1、11.2)；和

花键轴(14)，所述花键轴(14)沿轴向方向(13)延伸，并且所述滑动元件(10)被接收在所述花键轴(14)上，并且

所述滑动元件(10)具有内花键***(15)，所述内花键***(15)与所述花键轴(14)的外花键***(16)相互作用，使得所述滑动元件(10)固定地坐置在所述花键轴(14)上从而与所述花键轴(14)一起转动，并且至少一个滑动元件(10)以使得所述至少一个滑动元件(10)能够轴向地移位的方式被接收在所述花键轴(14)上，

其特征在于，为了轴向地固定至所述花键轴(14)，所述滑动元件(10)中的至少一个滑动元件包括形状锁定连接部，所述形状锁定连接部沿所述轴向方向(13)构造并且是通过所述滑动元件(10)和所述花键轴(14)之间的至少一个压接连接部(17)来产生的。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴(1)，其特征在于，

所述花键轴(14)包括所述外花键***(16)的至少一个中断部(18)，所述中断部(18)构造于至少一个轴向位置处，并且所述滑动元件(10)的材料部分(19)分段地压接至所述中断部(18)中，并且/或者

所述滑动元件(10)包括接收几何结构，所述花键轴(14)的材料部分分段地压接至所述接收几何结构中。

3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴(1)，其特征在于，

所述滑动元件(10)包括支承管(12)，所述凸轮元件(11.1、11.2)被接收在所述支承管(12)上，所述至少一个压接连接部(17)被构造在所述支承管(12)和所述花键轴(14)之间。

4.根据权利要求3所述的凸轮轴(1)，其特征在于，

所述支承管(12)包括具有管壁厚度减小的至少一个端侧部段(20)，所述至少一个压接连接部(17)被构造在所述端侧部段(20)的区域中。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的凸轮轴(1)，其特征在于，

以在所述花键轴(14)的圆周上分布的方式在所述滑动元件(10)和所述花键轴(14)之间形成有至少两个、优选至少三个、并且尤其优选四个压接连接部(17)，特别地，所述压接连接部(17)各自设置在所述滑动元件(10)的两个轴向端侧上。

6.根据前述权利要求中的任一项所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述花键轴(14)的中断部(18)是由所述花键轴(14)中的圆周槽形成的。

7.根据前述权利要求中的任一项所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述滑动元件(10)具有支承部段(21)，所述滑动元件(10)能够借助所述支承部段(21)以可转动地安装的方式被接收在支承架(22)上。

8.一种生产用于多气缸内燃机的凸轮轴(1)的方法，所述凸轮轴包括：花键轴(14)和多个滑动元件(10)，所述滑动元件(10)包括用于对所述内燃机的气门进行选择性地控制的至少两个凸轮元件(11.1、11.2)，所述花键轴(14)沿轴向方向(13)延伸并且延伸穿过所述滑动元件(10)，所述滑动元件(10)具有内花键***(15)，所述内花键***(15)与所述花键轴(14)的外花键***(16)相互作用，使得所述滑动元件(10)固定地坐置在所述花键轴(14)上从而与所述花键轴(14)一起转动，并且至少一个滑动元件(10)能够沿轴向方向移位，所述方法至少包括以下步骤：

设置所述滑动元件(10)和所述花键轴(14)；

引导所述花键轴(14)穿过所述滑动元件(10)；以及

在所述滑动元件(10)和所述花键轴(14)之间产生至少一个压接连接部，以形成用于将所述至少一个滑动元件(10)沿所述轴向方向(13)固定在所述花键轴(14)上的形状锁定连接部。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述滑动元件(10)设置有支承管(12)，所述支承管(12)包括具有管壁厚度减小的至少一个端侧部段(20)，在所述端侧部段(20)的区域中实施压接。

10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，对所述滑动元件(10)的设置以如下方式进行，即，将所述滑动元件(10)布置在凸轮轴模块的支承架(22)中，使得在所述凸轮轴模块中或所述凸轮轴模块上实施所述支承管(12)在所述花键轴(14)上的压接。

11.根据权利要求8至10中的任一项所述的方法，其特征在于，提供压接工具(23)，通过所述压接工具(23)来实施所述滑动元件(10)在所述花键轴(14)上的压接，特别地，当所述滑动元件(10)被布置在凸轮轴模块的支承架(22)中时，实施所述压接。