凸輪軸以及用于凸輪軸的功能元件的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種尤其是用于汽車發(fā)動機的凸輪軸，包括：外軸（1）和同軸設(shè)置在該外軸（1）中的內(nèi)軸（2）、固定設(shè)置在外軸（1）上的第一功能元件（3）、可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在外軸（1）上并且不可相對旋轉(zhuǎn)地固定在內(nèi)軸（2）上的第二功能元件（4a、4b）、以及連接于外軸（1）和內(nèi)軸（2）上的用于使內(nèi)軸（2）相對于外軸（1）旋轉(zhuǎn)的相位調(diào)節(jié)器（5），其中，該相位調(diào)節(jié)器（5）在施加轉(zhuǎn)矩的情況下被固定在內(nèi)軸（2）上。根據(jù)本發(fā)明，與內(nèi)軸（2）不可相對旋轉(zhuǎn)地連接的功能元件（4a、4b）之一在功能面（12a、12b）之外具有周面?zhèn)鹊墓ぞ叱屑{面（11）。本發(fā)明的主題還包括一種這樣的功能元件。
【專利說明】凸輪軸以及用于凸輪軸的功能元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種尤其是用于汽車發(fā)動機的凸輪軸，包括:外軸和同軸設(shè)置在該外軸中的內(nèi)軸、固定設(shè)置在外軸上的第一功能元件、可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在外軸上并且不可相對旋轉(zhuǎn)地固定在內(nèi)軸上的第二功能元件、以及連接于外軸和內(nèi)軸上的用于使內(nèi)軸相對于外軸旋轉(zhuǎn)的相位調(diào)節(jié)器，其中，該相位調(diào)節(jié)器在施加轉(zhuǎn)矩的情況下被固定在內(nèi)軸上。
【背景技術(shù)】
[0002]DE102010036145A1公開了一種同類的凸輪軸。與相位調(diào)節(jié)器相對置地在內(nèi)軸的端面上設(shè)置有一個凹入部，該凹入部能夠在安裝時實現(xiàn)對中或者說固定。
[0003]第一功能元件及第二功能元件中至少一部分是凸輪，所述凸輪可控制內(nèi)燃機的進氣或排氣。通過相對于固定在外軸上的凸輪來調(diào)節(jié)固定在內(nèi)軸上的凸輪而能夠可變地控制內(nèi)燃機的閥(氣門)。例如可根據(jù)負載和轉(zhuǎn)速來改變進氣時間和排氣時間之比。內(nèi)軸和外軸的旋轉(zhuǎn)通過相位調(diào)節(jié)器(其又稱為移相器)來進行。
[0004]相位調(diào)節(jié)器通常包括與外軸連接的定子以及與內(nèi)軸連接的轉(zhuǎn)子。但也可能使馬達不可相對旋轉(zhuǎn)地通過內(nèi)軸和轉(zhuǎn)子與外軸相連接。除了力鎖合、形鎖合和/或材料接合的連接外，還已知通過螺接方式的可拆式連接。螺接在此通常借助于中心螺釘實現(xiàn)，該中心螺釘在固定狀態(tài)下貼靠在相位調(diào)節(jié)器的端面上并且嵌入內(nèi)軸的容納部中。為了借助中心螺釘以預(yù)定的擰緊力矩將轉(zhuǎn)子固定在內(nèi)軸上，必須施加一個反向于擰緊力矩的保持力矩。由于內(nèi)軸是設(shè)置在外軸之內(nèi)，所以在擰緊中心螺釘時內(nèi)軸要在相對置的軸端部上被保持固定。為此，在實踐中設(shè)置一安裝工具，該安裝工具嵌入內(nèi)軸的相配的承納部中。在此不利的是，擰緊力矩在內(nèi)軸的整個長度上傳遞，內(nèi)軸因此相當(dāng)大程度地受到扭曲作用。根據(jù)內(nèi)軸的長度，這種扭轉(zhuǎn)可能如此之強，而使得遠離相位調(diào)節(jié)器的固定于內(nèi)軸上的凸輪或其它功能元件抵達終端位置。在此應(yīng)當(dāng)考慮的是:配置給內(nèi)軸的功能元件通過連接元件固定，所述連接元件延伸穿過外軸的縫槽。縫槽的長度在此由內(nèi)軸和外軸之間設(shè)定的調(diào)節(jié)行程預(yù)先給定。
[0005]原則上存在這樣的問題，即，由于整個內(nèi)軸的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生不精確度增加的危險。摩擦或卡阻可能導(dǎo)致并非所有施加的轉(zhuǎn)矩都實際作用于螺接。尤其是鑒于對生產(chǎn)過程記錄資料(Dokumentation)的要求提高,所述及的不確定性是不利的。此外，整個內(nèi)軸的扭轉(zhuǎn)也導(dǎo)致在擰緊時需經(jīng)過的角度范圍延長。
[0006]JP2004044445A涉及一種同類的不可調(diào)節(jié)的凸輪軸，其中所有凸輪都固定設(shè)置在一實心桿上。相應(yīng)地，該凸輪軸也不包含可彼此移動的部件或相位調(diào)節(jié)器。為了能夠在安裝時固定住整個軸，在一個單獨的端部件上獨立于各凸輪地設(shè)置一個六邊形結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明所基于的任務(wù)是:在通過施加轉(zhuǎn)矩將相位調(diào)節(jié)器固定于內(nèi)軸上時減小內(nèi)軸的受扭長度并且由此提高精度和可再現(xiàn)性。
[0008]以具有開頭所描述的特征的凸輪軸為基礎(chǔ)，根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)通過下述方式來解決:與內(nèi)軸不可相對旋轉(zhuǎn)地連接的第二功能元件之一在功能面之外具有周面?zhèn)鹊墓ぞ叱屑{面。對于該設(shè)有工具承納面的第二功能元件，可以是與內(nèi)軸相連接的凸輪、傳感器輪、支承元件或支承環(huán)。原則上也可設(shè)置一個附加部件，該附加部件應(yīng)在固定相位調(diào)節(jié)器時僅擬實現(xiàn)反向固定保持。
[0009]適宜的是，使用靠近相位調(diào)節(jié)器的一個第二功能元件，從而實現(xiàn)盡可能小的扭曲(toridale)長度。但原則上也可以使多個功能元件設(shè)置工具承納面。當(dāng)工具承納面例如構(gòu)成在凸輪上時，若全部凸輪都設(shè)有工具承納面，則無需安裝不同的凸輪。
[0010]對于可調(diào)節(jié)的具有內(nèi)軸和外軸的凸輪軸，已知的是:與內(nèi)軸連接的功能元件一方面具有功能面并且另一方面具有軸向與功能面錯開的環(huán)狀凸緣，其中，在該環(huán)狀凸緣上該功能元件與內(nèi)軸的固定也借助于連接元件、如用銷來實現(xiàn)。于是可以以特別簡單的方式在環(huán)狀凸緣上制出工具承納面。
[0011]根據(jù)本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計，所述工具承納面構(gòu)造為用于支承工具扳手的扳手作用面。例如可以設(shè)置兩個在圓周上相對置的面、四邊形或者不同構(gòu)造的帶有齒的輪廓形狀、或多邊形形狀或類似結(jié)構(gòu)。在將相位調(diào)節(jié)器固定于內(nèi)軸上時，相應(yīng)的安裝工具可以與工具承納面嵌接并固定在那里。在擰緊時出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩因此由安裝工具所吸收。
[0012]尤其是可以在固定保持設(shè)有工具承納面的功能元件時吸收出現(xiàn)的轉(zhuǎn)矩。通過與施加在相位調(diào)節(jié)器上的擰緊力矩的比對，可確保固定操作不受卡阻或類似情況的影響。
[0013]相位調(diào)節(jié)器具有與外軸連接的構(gòu)件和與內(nèi)軸連接的構(gòu)件，其中，與內(nèi)軸的連接適宜通過中心螺釘來實現(xiàn)。該與內(nèi)軸連接的構(gòu)件優(yōu)選為相位調(diào)節(jié)器的轉(zhuǎn)子。
[0014]本發(fā)明的主題還包括一種用于凸輪軸的功能元件，特別是凸輪，其包括輪轂部、周面?zhèn)鹊墓δ苊婧拖鄬τ谠摴δ苊嫜刂嗇灢枯S線錯開的環(huán)狀凸緣，其中，上述工具承納面構(gòu)成在所述環(huán)狀凸緣上。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]下面借助僅示出一種實施例的附圖詳細說明本發(fā)明。附圖如下:
[0016]圖1為根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的具有可拆分地固定的相位調(diào)節(jié)器的可調(diào)節(jié)凸輪軸的縱剖視圖；
[0017]圖2為根據(jù)本發(fā)明的凸輪軸的透視圖；
[0018]圖3為圖2中所示的凸輪軸局部沿著圖2的A-A線的縱剖視圖；
[0019]圖4a和4b為與內(nèi)軸連接的凸輪從側(cè)面看的細節(jié)圖或透視圖；
[0020]圖5為與內(nèi)軸連接的凸輪的一種替換設(shè)計；
[0021]圖6為與內(nèi)軸連接的傳感器輪；
[0022]圖7a和7b為具有與內(nèi)軸連接的凸輪的一種替換設(shè)計的可調(diào)節(jié)凸輪軸的局部區(qū)段透視圖或側(cè)視圖。
【具體實施方式】
[0023]圖1示出由現(xiàn)有技術(shù)已知的可調(diào)節(jié)的內(nèi)燃機凸輪軸的結(jié)構(gòu)，該凸輪軸包括外軸I和同軸設(shè)置在外軸I中的內(nèi)軸2。在外軸I上固定著凸輪形式的第一功能元件3。在內(nèi)軸2上不可相對旋轉(zhuǎn)地固定著凸輪形式以及傳感器輪形式的第二功能元件4a、4b。為了使第一功能元件3相對于第二功能元件4a、4b旋轉(zhuǎn)，在端側(cè)設(shè)置有相位調(diào)節(jié)器5。
[0024]相位調(diào)節(jié)器5 (又稱為移相器)具有與外軸I連接的定子6以及與內(nèi)軸2連接的轉(zhuǎn)子7。定子6和轉(zhuǎn)子7之間的旋轉(zhuǎn)例如可以用液壓方式進行，從而通過相應(yīng)控制能夠相對于外軸I受控地調(diào)節(jié)內(nèi)軸2。
[0025]轉(zhuǎn)子7借助中心螺釘8在施加擰緊力矩的情況下固定在內(nèi)軸2上。在該實施例中，第二功能元件4a、4b通過連接元件9如銷固定在內(nèi)軸上，所述連接元件(銷)在安裝時被壓入并且穿過外軸I的在附圖中未示出的縱向縫槽。為了能夠借助中心螺釘將轉(zhuǎn)子7固定在內(nèi)軸2上，必須在擰緊中心螺釘8時固定保持內(nèi)軸2。根據(jù)由現(xiàn)有技術(shù)已知的實施方案，為此在內(nèi)軸2的相對置的端部上設(shè)置工具承納部10。
[0026]在此不利的是，在擰緊時整個內(nèi)軸2受到扭曲作用。即使內(nèi)軸2本身能夠承受應(yīng)力負荷，小的直徑也會導(dǎo)致增加的扭轉(zhuǎn)敏感性(Torsionsempfindlichkeit)。
[0027]以根據(jù)圖1的已知設(shè)計為基礎(chǔ)，根據(jù)本發(fā)明規(guī)定:通過下述方式減少內(nèi)軸2的用于傳遞所需的長度，即，可以在擰緊時反向固定保持第二功能元件4a、4b之一。圖2示出一種根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計，其中，與內(nèi)軸2連接的第二功能元件4a、4b中的凸輪形式的首個功能元件4a設(shè)有周面?zhèn)鹊墓ぞ叱屑{面11。該工具承納面11位于本來的功能面12a之外的環(huán)狀凸緣13上，所述功能面具有用于控制閥(氣門)的凸輪形狀。
[0028]特別有利的是:從相位調(diào)節(jié)器5起，首個所述第二功能元件4a、4b就已配有工具承納面11。
[0029]由圖2還可看出:不僅凸輪，而且傳感器輪形式的另一第二功能元件4b也可設(shè)有工具承納面11，這里，該工具承納面11也是在傳感器輪的功能面12b之外設(shè)置于環(huán)狀凸緣13上。
[0030]在圖2中，僅僅是為了說明，使兩個第二功能元件4a、4b配有工具承納面11。原則上僅僅其中一個第二功能元件4a、4b具有相應(yīng)的工具承納面11即可。
[0031]圖2中所示的凸輪形式的第二功能元件4a的細節(jié)在圖3、4a和4b中予以示出。在圖3中可以看出:環(huán)狀凸緣13由于加設(shè)工具承納面11而在一定程度上被削弱。在此背景下適宜根據(jù)該實施例將工具承納面11在環(huán)狀凸緣13的圓周上相對于銷錯開90°地設(shè)置。
[0032]圖5示出一種替換設(shè)計，其中，代替兩個正好相對置的工具承納面11，實施一種多邊形形狀。其優(yōu)點在于，工具為了反向固定保持可按照不同的定位取向加以接裝安置。
[0033]最后，圖6示出這樣一種設(shè)計，其中，兩個相對置的工具承納面11設(shè)置在傳感器輪形式的第二功能元件4b上。
[0034]通過所描述的凸輪軸設(shè)計，可以在借助中心螺釘8將相位調(diào)節(jié)器5固定于內(nèi)軸2上時提高精度和可靠性。此外，工具承納面11也可在其它方面得以利用，用來固定配設(shè)的第二功能元件4a、4b，例如當(dāng)凸輪形式的第二功能元件4a在安裝之前或之后要被磨削到一定尺寸時。
[0035]圖7a和7b示出凸輪軸的局部區(qū)段，該凸輪軸具有與內(nèi)軸2連接的凸輪形式的第二功能元件4a的一種替換設(shè)計。與上述實施方式不同，該凸輪不具有環(huán)狀凸緣13。代替環(huán)狀凸緣，在凸輪周面局部處功能面12a通過一個缺口 14中斷，在該缺口 14中一方面設(shè)置銷形式的連接元件9并且另一方面設(shè)有工具承納面11。所描述的第二功能元件4a的該替換設(shè)計可實現(xiàn)更少的材料和空間需求。
【權(quán)利要求】
1.尤其是用于汽車發(fā)動機的凸輪軸，包括: 外軸(I)和同軸設(shè)置在該外軸(I)中的內(nèi)軸(2 )， 固定設(shè)置在所述外軸(I)上的第一功能元件(3)， 可旋轉(zhuǎn)地設(shè)置在所述外軸(I)上并且不可相對旋轉(zhuǎn)地固定在所述內(nèi)軸(2)上的第二功能元件(4a、4b),以及 連接于所述外軸(I)和內(nèi)軸(2)上的用于使內(nèi)軸(2)相對于外軸(I)旋轉(zhuǎn)的相位調(diào)節(jié)器(5)，其中，所述相位調(diào)節(jié)器(5)在施加轉(zhuǎn)矩的情況下被固定在所述內(nèi)軸(2)上， 其特征在于，與所述內(nèi)軸(2)不可相對旋轉(zhuǎn)地連接的功能元件(4a、4b)之一在功能面(12a、12b)之外具有周面?zhèn)鹊墓ぞ叱屑{面(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的凸輪軸，其特征在于，所述相位調(diào)節(jié)器(5)包括與所述外軸(1)相連接的定子(6)和與所述內(nèi)軸(2)借助螺接相連接的轉(zhuǎn)子(7)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的凸輪軸，其特征在于，所述相位調(diào)節(jié)器(5)和所述內(nèi)軸(2)通過中心螺釘(8)相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一所述的凸輪軸，其特征在于，所述工具承納面(11)構(gòu)造為用于支承工具扳手的扳手作用面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4之一所述的凸輪軸，其特征在于，設(shè)有工具承納面(11)的功能元件(4a、4b)具有在凸輪軸的軸向方向上相對于功能面(12a、12b)錯開設(shè)置的環(huán)狀凸緣(13),在該環(huán)狀凸緣上所述功能元件(4a、4b)借助連接元件(9)固定在所述內(nèi)軸(2)上,并且所述工具承納面(11)構(gòu)成在該環(huán)狀凸緣上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至5之一所述的凸輪軸，其特征在于，從所述相位調(diào)節(jié)器(5)起，首個所述第二功能元件(4a)設(shè)有工具承納面(11)。
7.用于根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的凸輪軸的功能元件(4a、4b)，特別是凸輪，其包括輪轂部、周面?zhèn)鹊墓δ苊?12a、12b)和相對于該功能面(12a、12b)沿著輪轂部軸線錯開的環(huán)狀凸緣(13)，其中，所述工具承納面(11)構(gòu)成在所述環(huán)狀凸緣(13)上。
【文檔編號】F01L1/08GK103987927SQ201280049683
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2012年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月10日
【發(fā)明者】M·昆茨, B·曼恩, M·梅爾澤, J·莫伊澤爾 申請人:蒂森克虜伯普利斯坦技術(shù)中心股份公司