CN109072723A - 凸轮轴的具有变化的壁厚的支承管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸轮轴(10)的支承管(1)和相应的凸轮轴，其中，支承管(1)具有用于设置至少一个部件(20)的至少一个设置区域(3.1、3.2)和邻接设置区域(3.1、3.2)的自由区域(4.1、4.2、4.3)；并且支承管具有管壁(2)，管壁(2)具有变化的厚度，其中，管壁(2)在设置区域(3.1、3.2)中具有比管壁在自由区域(4.1、4.2、4.3)中的壁厚(7)大的壁厚(8)。本发明还涉及一种用于制造该支承管(1)的方法，其中，使包括变化的壁厚的异性带状材料成形以形成支承管。

Description

凸轮轴的具有变化的壁厚的支承管
本发明涉及用于凸轮轴的具有变化的管壁厚度的支承管。此外，本发明涉及包括具有变化的管壁厚度的支承管的凸轮轴，并且本发明涉及用于制造所述支承管的方法。
背景技术
基本上已知的是，凸轮轴、特别是经组装的凸轮轴用于内燃机的阀控制。经组装的凸轮轴例如从具有烧结凸轮的DE 3 717 190 C2或者具有锻造凸轮的DE 4 121 951 C1已知。凸轮可以以各种方式安装在凸轮轴的承载轴或支承轴上。因此，承载轴本身可以在凸轮预期被紧固的那些轴向位置处例如通过轧制而稍微加宽，其中，随后凸轮在管或承载轴上被推动至预期的轴向位置。结果，可以在承载轴与凸轮之间形成形状配合和/或力配合。同样已知的是，凸轮通过焊接连接至承载轴。凸轮的限定构型可以在例如EP 1 860 285 A1中找到。车辆制造商，特别是OEM，通常希望提供具有低重量和高强度的经组装的凸轮轴。这特别是由于内燃机排放水平方面日益严格的法律要求。减轻重量的一种可能性是例如生产具有尽可能小的体积和相关重量的凸轮。此外，可以设想的是，还生产具有减小的材料质量的支承管本身，以实现期望的重量减小或重量优化。然而，特别是在用于凸轮轴的支承管的情况下，由于将各个凸轮附接至支承管的安装过程，因此必须保持特定的最小壁厚，特别是支承管的外径与内径之间的特定壁厚比。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种支承管，特别是凸轮轴，该凸轮轴可以容易且成本有效地生产，并且提供足够的重量减轻潜力，并且就每种情况下的连接概念而言，允许可靠且经济地安装各个部件。
上述目的通过具有权利要求1的特征的用于凸轮轴的支承管和具有权利要求5的特征的包括支承管的凸轮轴以及具有权利要求10的特征的用于制造支承管的方法来实现。本发明的其他特征和细节可以从从属权利要求、说明书和附图中获得。在此，结合根据本发明的支承管描述的特征和细节当然也结合根据本发明的凸轮轴和根据本发明的方法应用，并且在每种情况下结合根据本发明的凸轮轴和根据本发明的方法描述的特征也结合根据本发明的支承管应用，并且因此对于与本发明的各个方面有关的公开内容进行相互参考，或者可以总是进行相互参考。
根据本发明的用于凸轮轴的支承管包括：至少一个设置区域，该至少一个设置区域用于设置至少一个部件；和自由区域，自由区域邻接设置区域；以及管壁，该管壁具有变化的厚度。根据本发明，管壁在设置区域中具有比管壁在自由区域中的壁厚大的壁厚。有利地，支承管呈中空轴的形式，并且因此支承管包括沿支承管在轴向方向上延伸的通孔。这特别有利地用于制造轻质凸轮轴，特别是轻质支承管。因此，用于凸轮轴的支承管是经组装的凸轮轴的组成部分，如下所述，该凸轮轴除了支承管之外还包括以形状配合和/或力配合方式连接至支承管的部件。在本发明的范围内，理解的是，部件设置在支承管的设置区域上，特别意味着支承管至少在设置区域中布置或安装有、有利地以力配合和/或形状配合方式连接有至少一个部件。有利地，支承管的管壁的壁厚的加厚部分沿通孔的方向延伸并因此延伸到支承管的内部。这意味着支承管本身的外周表面以在支承管的设置区域与自由区域之间不会发现过渡区或偏移区的不变的方式形成。
在本发明的范围内，还可以设想的是，管壁在设置区域中具有对应于管壁在自由区域中的壁厚的约110％至190％的壁厚。有利地，取决于要设置的部件或所使用的设置方法，也就是说因支承管被预处理或没有被预处理，设置区域的壁厚相对于管壁在自由区域的壁厚变化。因此，支承管可以包括多个设置区域，所述多个设置区域各自具有彼此不同的壁厚。因此，设置区域可以用凸起材料形成部比如轧制形成部预处理，以具有比例如支承管的未经过预处理的设置区域更大或更厚的壁厚。
此外，管壁可以在设置区域中具有为管壁在自由区域中的壁厚的两倍的壁厚。有利地，在此可以设想的是，即使在存在多个设置区域的情况下，这些设置区域各自均具有与在设置区域之间有利地形成的自由区域相比的两倍的壁厚。因此，可以容易且成本有效地制造支承管。
此外，可以设想的是，支承管通过液压成形制成。通过液压成形，有利地是可以容易地形成不同壁厚的设置区域和自由区域。然而，还可以设想的是，通过一些其他工艺制造支承管。因此，支承管可以借助于冷镦锻工艺或者甚至具有热应用的镦锻工艺来生产。有利地，为此目的使用镦锻压力机。借助于镦锻工艺，形成了支承管的特别限定的不同壁厚。
还要求保护的是一种包括上述类型的支承管和设置在支承管的设置区域中的至少一个部件的凸轮轴。有利地，凸轮轴包括多个设定部件。在这种情况下，可以设想地是，凸轮轴包括例如设置区域，在所述多个设置区域上设置多个部件。还可以设想的是，凸轮轴、特别是凸轮轴的支承管包括多个设置区域，其中，设置区域中的每个设置区域均包括至少一个部件、有利地多个部件。
该部件也可以是凸轮、包括具有相互不同的凸轮轨道的至少两个凸轮的凸轮区段、轴承环、包括至少一个导轨的滑动元件、或者用于布置凸轮、凸轮元件或滑动元件的支承套筒。有利地，凸轮轴包括多个非常不同的部件。在这种情况下，可以设想的是，将构型非常不同的部件各自设置或布置在相应的单独的设置区域上或同一设置区域上。有利地，多个部件因此以经由自由区域在轴向方向上彼此间隔开的方式或以直接彼此邻接(彼此接触)的方式彼此并排布置在一个设置区域上或多个设置区域上。
在本发明的范围内，还可以设想的是，至少在设置区域中，支承管的管壁的材料包括位于支承管的外周表面上的至少一个凸起形成部或突出部或齿部。凸起形成部或凸起材料形成部和突出部有利地用于定位并且特别有利地用于保持或固定至少一个部件。在这种情况下，部件或至少一个部件可以以力配合的方式布置在支承管上。齿部有利地用于至少一个部件在支承管上、特别是支承管的设置区域上的形状配合布置。可以设想的是，凸轮轴包括具有多个设置区域的支承管，其中，设置区域中的每个设置区域均包括相互不同的外表面。这意味着，例如，设置区域中的一个设置区域可以包括凸起材料形成部，而设置区域中的另一设置区域具有齿部。有利地，每个特定设置区域的外表面的构型取决于要设置在设置区域上的部件。
此外，齿部可以是纵向齿部。这具有的有利结果在于，布置在设置有纵向齿部的设置区域上的部件可以至少在一定程度上沿轴向方向移动。
此外，凸起形成部同样可以是轧制形成部。轧制形成部是可以以简单的方式生产并用于部件在支承管上的力配合布置的凸起材料形成部。
根据本发明的凸轮轴产生了已经针对根据本发明的第一方面的支承管所描述的所有优点。
还要求保护一种用于制造上述凸轮轴的上述支承管的方法，其中，使包括变化的壁厚的异形带状材料形成为支承管。
所描述的方法产生已经针对根据本发明的第一方面的支承管和根据本发明的第二方面的凸轮轴所描述的所有优点。
在下文中参考附图对根据本发明的凸轮轴进行更详细地解释，在附图中，示意性地：
图1示出了根据本发明的凸轮轴的实施方式和根据本发明的支承管的实施方式的侧视截面图。
图1示意性地示出了根据本发明的凸轮轴10的实施方式和根据本发明的支承管1的实施方式的侧视截面图。因此，凸轮轴10包括支承管1，支承管1呈中空轴的形式。通孔5沿轴向方向延伸穿过支承管1。支承管1包括管壁2，管壁2包括分别为设置区域3.1和3.2的至少一个设置区域，以及分别为自由区域4.1、4.2和4.3的至少一个自由区域。有利地，支承管1包括三个自由区域4.1、4.2和4.3以及两个设置区域3.1和3.2。在第一设置区域3.1的区域中，在支承管1的外表面9上有利地形成有凸起材料形成部6。还可以设想的是，在第一设置区域3.1中形成有用作凸起材料形成部的齿部、特别是纵向齿部。
此外，在支承管1上的第一设置区域3.1中设置有凸轮区段11。轴区段11包括第一凸轮11.1和第二凸轮11.2。第一凸轮11.1和第二凸轮11.2具有彼此不同的凸轮轨道。在支承管1的第二设置区域3.2中，在支承管1上有利地设置有支承套筒12。有利地，在支承管1的第二设置区域3.2中的外表面9上没有形成对支承管1的外表面9呈凸起材料形成部形式、特别是齿部形成部或轧制形成部等形式的预处理，使得例如支承套筒12仅仅滑动到支承管1上、特别是滑动到设置区域3.2上。在这种情况下，可以设想的是，支承套筒12被加热，例如，结果是支承套筒12经历其通孔变宽，使得在加热之后，支承套筒12滑动到支承管1上直至支承管1的限定的设置区域3.2。在支承套筒12已经定位在支承管1上之后，支承套筒12被冷却并达到其起始温度，结果是特别是支承套筒12的通孔再次收缩并且产生支承套筒12与支承管1之间的过盈配合。然而，作为对支承套筒12的加热的替代或补充，也可以设想的是，至少在支承套筒12滑动到支承管1上之前冷却支承管1。有利地，在整个滑动过程中，至少加热支承套筒12或冷却支承管1。在支承套筒12已经滑动到支承管1上之后，至少然后冷却支承套筒12或者然后加热支承管1。该(轴/毂)连接也称被为热套配合或热横向过盈配合。有利地，在这种情况下，支承套筒12仅在支承管1的支承套筒12的设置区域3.2中覆盖支承管1。作为支承套筒12的替代，还可能的是，其他部件例如凸轮或凸轮区段、滑动元件等通过上述方法附接至支承管1。
然而，也可以设想的是，在支承管1上的第二设置区域3.2中的外表面9上已经形成有例如呈轧制形成部形式的凸起材料形成部，使得当支承套筒12附接至第二设置区域3.2时，由于支承套筒12与支承管1之间的材料位移而允许力配合连接。凸轮区段11和支承套筒12是被布置或已经设置在支承管1的相应的设置区域3.1和3.2上的部件20，以便形成凸轮轴10。
从图1中显而易见地，壁厚的加厚部分、特别是设置区域3.1和3.2的壁厚8在通孔5的方向上延伸并因此延伸进入支承管1的内部。从图1中显而易见地，自由区域4.1、4.2、4.3的壁厚7比设置区域3.1和3.2的壁厚8更小或更薄。
附图标记列表
1 支承管
2 管壁
3.1 (第一)设置区域
3.2 (第二)设置区域
4.1 (第一)自由区域
4.2 (第二)自由区域
4.3 (第三)自由区域
5 通孔
6 凸起(材料)形成部
7 自由区域的壁厚
8 设置区域的壁厚
9 支承管的外表面
10 凸轮轴
11 凸轮区段
11.1 第一凸轮
11.2 第二凸轮
12 支承套筒
20 部件
权利要求书(按照条约第19条的修改)
1.一种用于凸轮轴(10)的支承管(1)，具有至少一个设置区域(3.1、3.2)和自由区域(4.1、4.2、4.3)，所述至少一个设置区域(3.1、3.2)用于设置至少一个部件(20)，所述自由区域(4.1、4.2、4.3)邻接所述设置区域(3.1、3.2)；并且所述支承管(1)具有管壁(2)，所述管壁(2)具有变化的厚度，其中，所述管壁(2)在所述设置区域(3.1、3.2)中具有比所述管壁(2)在所述自由区域(4.1、4.2、4.3)中的壁厚(7)大的壁厚(8)，其中，所述管壁(2)的壁厚(8)的加厚部分延伸到所述支承管(1)的内部中，使得所述支承管(1)的外周表面以在所述设置区域(3.1、3.2)与所述自由区域(4.1、4.2、4.3)之间不会发现过渡区或偏移区的不变的方式形成，其特征在于，所述支承管(1)包括具有相互不同的外表面的多个设置区域(3.1、3.1)。
2.根据权利要求1所述的支承管(1)，其特征在于，所述管壁(2)在所述设置区域(3.1、3.2)中具有对应于所述管壁(2)在所述自由区域(4.1、4.2、4.3)中的壁厚(7)的约110％至190％的壁厚(8)。
3.根据前述权利要求1和2中的任一项所述的支承管(1)，其特征在于，所述管壁(2)在所述设置区域(3.1、3.2)中具有为所述管壁(2)在所述自由区域(4.1、4.2、4.3)中的壁厚(7)的两倍的壁厚(8)。
4.根据前述权利要求中的一项所述的支承管(1)，其特征在于，所述支承管(1)通过液压成形制成。
5.一种凸轮轴(10)，具有根据前述权利要求中的一项所述的支承管(1)和设置在所述支承管(1)的所述设置区域(3.1、3.2)中的至少一个部件(20)。
6.根据权利要求5所述的凸轮轴(10)，其特征在于，所述部件(20)为凸轮(11.1、11.2)、包括具有相互不同的凸轮轨道的至少两个凸轮(11.1、11.2)的凸轮区段(11)、轴承环、具有至少一个导轨的滑动元件、或者用于布置凸轮(11.1、11.2)、凸轮区段(11)或滑动元件的支承套筒(12)。
7.根据前述权利要求5和6中的任一项所述的凸轮轴(10)，其特征在于，至少在所述设置区域(3.1、3.2)中，所述支承管(1)的所述管壁(2)的材料具有位于所述支承管(1)的外周表面上的至少一个凸起形成部(6)或突出部或齿部。
8.根据权利要求7所述的凸轮轴，其特征在于，所述齿部为纵向齿部。
9.根据权利要求7所述的凸轮轴，其特征在于，所述凸起形成部(6)是轧制形成部。
10.一种用于制造根据权利要求1至3中的一项所述的支承管(1)的方法，其中，使包括变化的壁厚的异形带状材料形成为支承管(1)。

Claims (10)

1.一种用于凸轮轴(10)的支承管(1)，包括至少一个设置区域(3.1、3.2)和自由区域(4.1、4.2、4.3)，所述至少一个设置区域(3.1、3.2)用于设置至少一个部件(20)，所述自由区域(4.1、4.2、4.3)邻接所述设置区域(3.1、3.2)；并且所述支承管(1)包括管壁(2)，所述管壁(2)具有变化的厚度，其中，所述管壁(2)在所述设置区域(3.1、3.2)中具有比所述管壁(2)在所述自由区域(4.1、4.2、4.3)中的壁厚(7)大的壁厚(8)。
2.根据权利要求1所述的支承管(1)，其特征在于，所述管壁(2)在所述设置区域(3.1、3.2)中具有对应于所述管壁(2)在所述自由区域(4.1、4.2、4.3)中的壁厚(7)的约110％至190％的壁厚(8)。
3.根据前述权利要求1和2中的任一项所述的支承管(1)，其特征在于，所述管壁(2)在所述设置区域(3.1、3.2)中具有为所述管壁(2)在所述自由区域(4.1、4.2、4.3)中的壁厚(7)的两倍的壁厚(8)。
4.根据前述权利要求中的一项所述的支承管(1)，其特征在于，所述支承管(1)通过液压成形制成。
5.一种凸轮轴(10)，包括根据前述权利要求中的一项所述的支承管(1)和设置在所述支承管(1)的所述设置区域(3.1、3.2)中的至少一个部件(20)。
6.根据权利要求5所述的凸轮轴(10)，其特征在于，所述部件(20)为凸轮(11.1、11.2)、包括具有相互不同的凸轮轨道的至少两个凸轮(11.1、11.2)的凸轮区段(11)、轴承环、包括至少一个导轨的滑动元件、或者用于布置凸轮(11.1、11.2)、凸轮区段(11)或滑动元件的支承套筒(12)。
7.根据前述权利要求5和6中的任一项所述的凸轮轴(10)，其特征在于，至少在所述设置区域(3.1、3.2)中，所述支承管(1)的所述管壁(2)的材料包括位于所述支承管(1)的外周表面上的至少一个凸起形成部(6)或突出部或齿部。
8.根据权利要求7所述的凸轮轴，其特征在于，所述齿部为纵向齿部。
9.根据权利要求7所述的凸轮轴，其特征在于，所述凸起形成部(6)是轧制形成部。
10.一种用于制造根据权利要求1至3中的一项所述的支承管(1)的方法，其中，使包括变化的壁厚的异形带状材料形成为支承管(1)。
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