CN117469007A - 用于制造凸轮轴的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于制造凸轮轴(1)的方法。凸轮轴(1)具有轴(2)和至少两个与轴(2)抗相对转动地接合的构件(3)。轴(2)针对各自的构件(3)具有相属的具有外径(8)的接合部位(7)。凸轮轴(1)的更为廉价的制造通过如下方式实现，即，构件(3)沿接合方向(R4)朝相属的接合部位(7)的方向运动，并与相属的接合部位(7)接合在一起，其中，其中至少一个接合部位(7)具有外径(8)，该外径大于逆着接合方向(R4)跟随其后的接合部位(7)的外径(8)。本发明还涉及以这种方式制成的凸轮轴(1)。

Description

用于制造凸轮轴的方法

技术领域

本发明涉及用于制造凸轮轴的方法，凸轮轴具有轴和至少两个与轴抗相对转动地接合的构件。本发明还涉及以这种方法制成的凸轮轴。

背景技术

凸轮轴有多种用途，尤其是被用于操纵内燃机的气门。为此目的，凸轮轴具有在运行中围绕轴向的旋转轴线旋转的轴以及抗相对转动地被接合在轴上的构件，如凸轮。轴针对各自的与轴接合的构件具有相属的接合区段，该接合区段在下文中也被称为接合部位。因此，各自的构件与轴的相属的接合部位接合在一起。

为了实现凸轮轴尽可能精确的运行，尤其是实现对内燃机的气门的精确操纵，轴和构件需要相应精确地相互取向并彼此接合在一起。为此目的，轴和构件通常具有相互协调的外径或内径，使得在轴运行中尽可能不出现间隙。这样的凸轮轴的制造通常通过使构件热膨胀来进行，从而可以使这些构件运动到相属的接合部位处并随后将其与相属的接合部位接合在一起。

发明内容

本发明的任务涉及说明针对用于制造开头所述类型的凸轮轴的方法以及针对这样的凸轮轴得以改进的或至少是不同的实施方式，这些实施方式尤其消除了现有技术中的缺点。尤其地，本发明的任务涉及说明针对方法以及凸轮轴得以改进的或至少是不同的实施方式，其特征在于制造成本更低。

根据本发明，该任务通过独立权利要求的主题来解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

因此，本发明基于这样的总体构思，即，为了制造具有轴和构件的凸轮轴，将构件从轴的一端运动到直至轴的相属的接合部位处，并随后与该接合部位接合在一起，其中，其中至少一个接合部位大于逆着所提及的运动跟随其后的接合部位。因此，使得属于较大的接合部位的构件可以在无接触的情况下并因此也是在无需热耗费的情况下运动到直至相属的接合部位。取消热耗费，也就是说取消或至少减少对构件的加热和/或对轴的冷却，导致在制造凸轮轴的过程中的能耗减少。这导致对凸轮轴的制造更为廉价。此外，取消热耗费还导致相应取消了热处理所需的时间，并因此导致在制造凸轮轴过程中的生产节拍的提高。这也导致制造成本的减少。同时，至少减少了在制造凸轮轴期间构件和/或轴的受热载荷。因此，得到更高品质的凸轮轴。此外，以该方式还可以使用更廉价的构件和/或轴，从而使凸轮轴又可以更廉价地制成。此外，以该方式，使得在属于较大接合部位的构件方面导致力耗费的减少并导致在接合过程中发生形状变化的减少，从而使得构件和相属的接合部位都受到保护。这又导致凸轮轴的品质的提高和废品的减少，其中，废品减少又导致制造成本的减少。

根据本发明构思，提供了用于制造凸轮轴的轴和构件。轴沿轴向方向延伸，并在运行中绕轴向的旋转轴线旋转。此外，轴还针对各自的构件具有相属的接合部位。各自的接合部位和相属的构件相互适配，使得它们可以彼此接合在一起。这意味着，各自的接合部位具有与相属的构件的内径相适配并因此是从属关系的外径，从而使得构件能与相属的接合部位接合。为了制造凸轮轴，将各自的构件从轴的一个轴向端沿轴向方向运动到直至相属的接合部位，并与相属的接合部位接合在一起。该方向在下文中也被称为接合方向。在此，其中至少一个接合部位具有的外径大于逆着接合方向跟随其后的各接合部位的外径，从而使得相属的构件可以沿接合方向在无接触的情况下运动至相属的接合部位。

在当前所说明的方向涉及轴向方向。因此，“轴向”是指与轴向方向平行、尤其同轴。此外，“径向”横向于轴向方向地延伸并因此横行于轴向地延伸。此外，周边方向环绕轴向方向延伸。

如上所解释地，各自的接合部位和相属的构件在直径方面相互适配。这意味着，属于具有较大外径的接合部位的构件有利地所具有的内径相应大于逆着接合部位跟随其后的构件的内径。

轴的接合部位是轴在轴向方向和周边方向上延伸的区段。因此，各自的接合部位也可以被称为接合区段。

将各自的构件与相属的接合部位接合在一起导致构件与相属的接合部位进而与轴的抗相对转动的连接。有利地，因此，实现了构件与接合部位的过盈配合，也就是说实现了抗相对转动的且在轴向方向上牢固的连接。

原则上，外径较大的接合部位的外径可以比逆着接合方向跟随其后的接合部位的外径任意地大许多。

有利地，以如下方式来提供轴，即，使得其中至少一个外径较大的接合部位所具有的外径至少比逆着接合方向紧邻的接合部位的外径大0.005mm，尤其是大0.005mm至0.10mm。这导致在轴被简单制造的情况下构件容易地运动至相属的接合部位。因此，以该方式使得凸轮轴的制造更简单进而更廉价。

原则上，各自的构件与相属的接合部位的接合方式可以任意实现。

有利地，接合方式借助配合来实现。这意味着，其中至少一个构件借助配合与相属的接合部位接合。

优选地，接合是过盈配合。这意味着，其中至少一个构件、优选是各自的构件借助过盈配合与相属的接合部位接合。优选地，建立纵向压配合。因此，得到对凸轮轴的简单且因此廉价的制造。此外，根据本发明的构思，即提供具有至少一个较大的接合部位的轴，导致了与过盈配合有利的协同的相互作用，从而显著地减少了能耗，并且相应地使凸轮轴的制造更为廉价。同时，防止或至少减少了与外径较大的接合部位相属的构件的损坏和形变，从而得到相应的高品质的凸轮轴。同时，可以使用更廉价的构件，从而使凸轮轴的制造又变得更为廉价。

各自的构件可以是凸轮轴的任意的构件。

其中至少一个构件有利地是凸轮。

其中至少一个构件也可以是链轮、齿轮和类似构件。

其中至少一个构件有利地是定位发送器，该定位发送器具有在周边方向上发生改变的外轮廓，并且在运行中与相应的传感器相互作用，基于定位发送器的外轮廓，该相应的传感器获知定位发送器的转动定位进而是与定位发送器抗相对转动的轴的转动定位。

优选的实施方式是，其中至少一个构件、优选是各自的构件，在室温的情况下与相属的接合部位接合。特别优选地，其中至少一个构件、优选是各自的构件，在室温的情况下借助配合、优选借助过盈配合，优选借助纵向压配合，与相属的接合部位接合。以该方式导致制造凸轮轴所需的能量显著减少，并因此导致凸轮轴的制造成本相应更廉价。对于硬度要求较高的构件，例如硬度要求高于58HRC的构件来说，在室温的情况下接合导致了，消除或至少减少因构件加热而出现的硬度跌落。此外，对于薄壁的构件、尤其是板材构件来说，在室温的情况下接合导致，取消或至少减少因加热而出现的应力释放。这方面具有的优点是，消除或至少减少了板材构件由于应力释放而出现的形变(也称为变形)。总之，避免或至少减少了对各自的构件的损坏。因此，导致具有较大外径的至少一个接合部位以及在室温情况下的接合的协同的相互作用，使得凸轮轴在更廉价的制造的同时品质更高。

在此，优选的实施方式是，针对具有较大外径的至少一个接合部位使用板材构件作为相属的构件。因此，可以廉价地提供构件，从而使凸轮轴的制造更为廉价。同时，如上所解释地，凸轮轴具有提高的品质。这意味着，在更简廉价地制造凸轮轴的情况下同时伴随着凸轮轴的高品质的制造。

优选地，其中一个板材构件是定位发送器。定位发送器的不变形或至少减少变形导致相应地更精确地获知定位发送器进而是凸轮轴的转动定位。

原则上，只有其中一个接合部位所具有的外径大于逆着接合方向跟随其后的接合部位的外径。

在优选的实施方式中，各自的接合部位具有与逆着接合方向跟随其后的接合部位相比更大的外径。这意味着，提供了一种轴，在该轴中，沿接合方向前后相继的接合部位的外径递增。因此，各自的构件可以在无接触的情况下引导到直至相属的接合部位。因此得到凸轮轴的特别廉价的制造。

有利地，在此，沿接合方向前后相继的接合部位的外径在0.005mm至0.10mm之间递增。因此有利的是，接合部位的外径沿接合方向依次分别在0.005mm至0.10mm之间递增。

如果前后相继的接合部位的外径沿接合方向递增，则这一点适宜地也相应适用于相属的构件。这意味着，沿接合方向前后相继的构件的内径也相应递增。

有利地，板材构件、尤其是定位发送器与沿接合方向最靠外的接合部位接合。由于沿接合方向最靠外的接合部位具有较大的外径，尤其是最大的外径，因此板材构件或定位发送器具有增大的内径，尤其是构件中最大的内径。由于板材构件、尤其是定位发送器在运行中通常不承受或较少承受机械载荷，因此其他构件，例如凸轮、链轮、齿轮和类似构件优选是提供具有相应较小内径的硬度要求较高的构件。这导致简化的且廉价的对这些构件的制造，其中，同时也简化地实现了对构件的硬度要求。

原则上，轴可以具有任意的基本形状。

有利的实施方式是，轴具有基本上呈柱体形的基本形状，其中的接合部位径向突出。这导致凸轮轴的简单且因此廉价的制造。轴的基本上呈柱体形的基本形状还导致简化了轴在运行中的旋转，尤其导致尤其是与具有锥形状的基本形状的轴相比减少了不平衡性和类似情况。

在此，柱体形被理解为空心柱体形的轴。这意味着，轴有利地可以具有空心柱体形的基本形状，其中的接合部位径向突出。

轴可以在至少两个前后相继的接合部位之间具有不作为接合构件使用的用作其他目的的区段。

尤其能设想到的是，提供一种轴，该轴在至少两个前后相继的接合部位之间具有用于使轴被支承的支承部位。有利地，各自的支承部位在径向上小于各自的接合部位。因此，至少一个支承部位不阻止相应的构件向相属的接合部位的无接触式的运动。这意味着，以该方式简化了凸轮轴的制造并且变得更为廉价。

尤其地，各自的支承部位至少比相邻的至少一个接合部位的外径小了0.005mm至0.50mm。

原则上，各自的接合部位轴向上基本上可以具有与相属的构件相同的延展度。

在优选的实施方式中，其中至少一个接合部位，有利的是各自的接合部位轴向上大于相属的构件。优选地，各自的接合部位轴向上比相属的构件至少大了0.80mm。轴被相应地提供。因此，在接合过程中避免或至少减少了所谓的边缘承载，从而避免或至少减少了相应的止推痕迹(Anlaufspur)或磨损痕迹。

原则上，轴可以以任意方式制造。

有利的实施方式是，借助无顶尖外圆磨削(也被称为“无心磨削”)制造轴。轴优选借助无顶尖切入磨削来制造。在此，轴在外圆磨削过程中不被侧向顶尖夹紧，而是在其整个长度上被线性支撑。因此得到了简化的且因此廉价的轴的制造并同时提高了精度。

应理解，凸轮轴也可以具有两个嵌套布置的轴，从而内轴被布置在外轴的内部。在此，具有较大外径的接合部位的轴有利地是外轴。

此外应理解，除了用于制造凸轮轴的方法外，以这种方式制成的凸轮轴也在本发明的范畴内。

凸轮轴有利地被用于操纵内燃机的气门。因此，相应的内燃机***包括内燃机和凸轮轴。

本发明的另外重要的特征和优点由从属权利要求、附图和相属的结合附图的附图说明得出。

应理解，上述的和下面将要解释的特征不仅能以分别说明的组合方式使用，而且还能以其他组合方式或单独使用，而不脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的优选的实施例在附图中示出，并将在下面的描述中被更详细地解释，其中，相同的附图标记表示相同或相似或功能上相同的部件。

其中分别示意性地：

图1示出凸轮轴的极为简化的侧视图；

图2示出凸轮轴的构件的等距视图；

图3示出在凸轮轴在制造过程中的侧视图。

具体实施方式

凸轮轴1，如图1中极为简化所示，具有轴2和与轴2抗相对转动地接合的构件3。在所示的实施例中，为简单起见，假定凸轮轴1只具有唯一的轴2。轴2沿轴向方向R1以及沿环绕轴向方向R1的周边方向R2延伸。在运行中，轴2在此围绕轴向的旋转轴线R3旋转。轴2针对各自的构件3具有相属的接合部位7。这些接合部位7轴向上前后相继跟随。各自的接合部位7轴向地且沿周边方向R2延伸。各自的接合部位7具有外径8。各自的外径8与相属的构件3的内径9(仅在图2中示出)相适配并因此相互从属，使得各自的构件3可以与相属的接合部位7接合在一起。在所示的实施例中，这借助配合、优选是过盈配合来进行，从而建立纵向压配合。

在所示的实施例中，凸轮轴1纯粹示例性地具有四个接合部位7，并因此具有四个构件3。因此，轴2具有第一接合部位7、7a、轴向上跟随在第一接合部位7、7a之后的第二接合部位7、7b、轴向跟随在第二接合部位7、7b之后的第三接合部位7、7c、以及轴向上跟随在第三接合部位7、7c之后的第四接合部位7、7d。因此，凸轮轴1具有与第一接合部位7、7a接合的第一构件3、3a、与第二接合部位7、7b接合的第二构件3、3b、与第三接合部位7、7c接合的第三构件3、3c、以及与第四接合部位7、7d接合的第四构件3、3d。

在所示的实施例中，其中一个构件3是图2中以等距方式示出的板材构件4。在所示的实施例中，板材构件4是定位发送器5，其具有沿周边方向R2变化的外轮廓。在运行中，定位发送器5与未示出的传感器相互作用，以便获知凸轮轴1的转动定位。此外，凸轮轴1具有至少一个凸轮6作为构件3。在所示的实施例中，纯粹示例性地假定其余的构件3都是凸轮6。

如图3所指出，为了制造凸轮轴1，将各自的构件3从轴2的轴向端部10沿轴向的方向R4运动到直至相属的接合部位7，并与相属的接合部位7接合在一起。方向R4在下文中也被称为接合方向R4。轴2的沿接合方向R4从其中将构件3运动向相属的接合部位7的轴向端部10在下文中也被称为轴末端11。轴2的另一轴向端部10在下文中也被称为轴起始端12。在此，第一构件3、3a进而是板材构件4与沿接合方向R4是最后的接合部位7接合。这意味着，板材构件4进而是定位发送器5被布置在轴起始端12处。

从图1和图3中可以得知，其中至少一个接合部位7所具有的外径8大于各自的逆着接合方向R4跟随其后的接合部位7的外径8，从而使得相属的构件3可以沿接合方向R4以无接触的方式运动到直至相属的接合部位7。在所示的实施例中，各自的接合部位7是那种其外径8大于逆着接合方向R4跟随其后的接合部位7的外径8的接合部位7。这意味着，接合部位7的外径8沿接合方向R4递增。因此，第一接合部位7的第一外径8a大于第二接合部位7的第二外径8b。此外，第二外径8、8b大于第三接合部位7、7c的第三外径8、8c。此外，第三外径8、8c大于第四接合部位7、7d的第四外径8、8d。各自的外径8有利地比逆着接合方向R4紧邻的接合部位7的外径8大了至少0.005mm，优选大了0.005mm至0.10mm。相应地，沿接合方向R4前后相继的构件3的内径9递增(未示出)。因此，各自的构件33可以沿接合方向R4以无接触的方式运动到直至相属的接合部位7，并随后与相属的接合部位接合在一起。

构件3与接合部位7的接合有利地在室温的情况下进行。优选地，构件3与接合部位7在室温的情况下借助配合、有利的是过盈配合、优选是借助纵向压配合接合在一起。在此，构件3可以分别被运动到直至相属的接合部位7并随后与相属的接合部位7接合。同样地，也可以先将所有构件运动到直至相属的接合处7，并随后与相属的接合部位7接合在一起。

从图1和图3中可以得知，轴2具有基本上呈柱体形或空心柱体形的基本形状，其中，接合部位7从基本形状径向突出。从图1和图3中还可以得知，在所示的实施例中，在各两个轴向前后相继的接合部位7之间以及在轴末端11处布置有用于使凸轮轴1被支承的轴2的支承部位13。在所示的实施例中，各自的支承部位13在径向上小于各自的接合部位7。因此，各自的接合部位7径向上大于各自的支承部位13。例如，各自的支承部位13径向上比至少一个相邻的接合部位7、尤其是比具有最小外径8的接合部位7、在所示的实施例中因此比第四接合部位7、7d的第四外径8、8d小0.005mm至0.50mm。

尤其从图1中可以得知，在所示的实施例中，各自的接合部位7轴向上大于相属的构件3。有利地，各自的接合部位7轴向上比相属的构件3大了至少0.80mm。

轴2借助无顶尖的外圆磨削(也被称为“无心磨削”)制造。轴2有利地借助无顶尖的切入磨削制造。

Claims (13)

1.用于制造凸轮轴(1)的方法，所述凸轮轴具有轴(2)和至少两个与所述轴(2)抗相对转动地接合的构件(3)，

-其中，提供构件(3)，

-其中，提供轴(2)，所述轴沿轴向方向(R1)延伸，并在运行中绕轴向的旋转轴线(R3)旋转，并且其中，

■所述轴(2)针对各构件(3)具有相属的接合部位(7)，

■所述接合部位(7)轴向上前后相继，

■各接合部位(7)具有外径(8)，所述外径与相属的构件(3)的内径(9)相属，从而使得所述构件(3)能与相属的接合部位(7)接合，

-其中，使所述各构件(3)从所述轴(2)的轴向端部(10)沿轴向的接合方向(R4)运动至相属的接合部位(7)并与所述相属的接合部位(7)接合在一起，

-其中，提供所述轴(2)，使得其中至少一个接合部位(7)所具有的外径(8)大于逆着接合方向(R4)跟随的各接合部位(7)的外径(8)，从而使得相属的构件(3)能够沿接合方向(R4)以无接触的方式运动至相属的接合部位(7)。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

针对具有较大外径(8)的至少一个接合部位(7)使用板材构件(4)作为相属的构件(3)。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

针对具有较大外径(8)的至少一个接合部位(7)使用定位发送器(5)作为相属的构件(3)。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，

其特征在于，

至少使属于具有较大外径(8)的接合部位(7)的构件(3)在室温的情况下与相属的接合部位(7)接合在一起。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，

其特征在于，

提供轴(2)，在所述轴中，沿接合方向(R4)前后相继的接合部位(7)的外径(8)递增。

6.根据权利要求5和根据权利要求2至4中任一项所述的方法，

其特征在于，

使所述板材构件(4)、尤其是所述定位发送器(5)与沿接合方向(R4)最靠外的接合部位(7)接合在一起。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，

其特征在于

提供轴(2)，所述轴具有基本上呈柱体形的基本形状和径向突出的接合部位(7)。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，

其特征在于，

提供轴(2)，所述轴在至少两个前后相继的接合部位(7)之间具有用于使所述轴(2)被支承的支承部位(13)，其中，各自的支承部位(13)径向上小于各自的接合部位(7)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，

其特征在于，

借助配合使其中至少一个构件(3)与相属的接合部位(7)接合在一起。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，

其特征在于，

提供轴(2)，其中，其中至少一个具有较大外径(8)的接合部位(7)所具有的外径(8)比逆着接合方向(R4)紧邻的接合部位(7)的外径(8)至少大了0.005mm，尤其是大了0.005mm至0.10mm。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，

其特征在于，

提供所述构件(3)和所述轴(2)，使得其中至少一个接合部位(7)轴向上大于相属的构件(3)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，

其特征在于，

借助无顶尖外圆磨削、尤其是借助无顶尖切入磨削来制造所述轴(2)。

13.凸轮轴(1)，其具有：

-轴(2)，所述轴沿轴向方向(R1)延伸并且在运行中绕轴向的旋转轴线(R3)旋转，

-构件(3)，所述构件与所述轴(2)抗相对转动地接合在一起，

-其中，所述轴(2)针对相应的构件(3)具有相属的接合部位(7)，

-其中，所述凸轮轴根据权利要求1至12中任一项所述的方法制成。