專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)償軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸、尤其用于內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)償軸。
背景技術(shù)：
組裝式凸輪軸及其制造方法例如已由DE-OS' en 198 31 333,19938 791及101 01 539公知，其中，將單獨(dú)制造的凸輪固定在軸上。這種組裝式凸輪軸相對于鍛造的傳統(tǒng)凸輪軸帶來一系列優(yōu)點(diǎn)。因此例如通過單個 制造凸輪及將這些凸輪固定在軸上而總體上實(shí)現(xiàn)成本的降低，特別是也取消了昂貴且費(fèi)事 的鍛造模具及制造過程，對于軸及凸輪可使用不同的且各自最佳的材料。其它優(yōu)點(diǎn)是，在使 用空心軸時獲得重量及成本的降低。此外，組裝式凸輪軸的原理對于建立改型、適配及變型 允許顯著寬泛且廉價的活動余地。此外，可取消對整個軸進(jìn)行費(fèi)事的硬化。具有一體成形上的凸輪或組裝式的實(shí)心凸輪軸的支承迄今或者通過滑動支承裝 置或者借助于分開的滾動軸承來進(jìn)行，因?yàn)橛糜谠趦蓚€相鄰?fù)馆喼g使用的封閉的、即不 分開的軸承不可軸向套在比支承部位具有更大直徑的凸輪上。因此出于上述原因不可將凸 輪軸作為預(yù)裝配單元來使用，不可利用與此相聯(lián)系的裝配可能性并且也不可利用滾動軸承 的優(yōu)點(diǎn)、如損耗功率較小。本發(fā)明也涉及到的內(nèi)燃機(jī)的內(nèi)部的其它組裝式軸例如是補(bǔ)償軸及類似軸。對于這 種組裝式軸也存在上述缺點(diǎn)。無論怎樣，只要是設(shè)置在兩個補(bǔ)償重量之間的支承裝置，用于 內(nèi)燃機(jī)相應(yīng)殼體區(qū)段中的這種軸的支承裝置迄今也構(gòu)造成滑動軸承或分開的滾動軸承。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)在于，消除迄今凸輪軸(也包括其它軸，尤其是這樣的軸，在 這種軸中，功能體的直徑大于支承部位的直徑，其中，軸體延伸穿過功能體)的缺點(diǎn)。尤其是應(yīng)使發(fā)動機(jī)的裝配得到改善、簡化和降低成本，減小損耗功率并且由此節(jié) 省動力燃料。此外，與軸分開制造的并且接著軸向壓力套裝的、具有與圓形形狀不同的形狀 的功能體、尤其是其功能面、在凸輪的情況下即其作用在閥推桿上的面的制造精度應(yīng)得到 改善。根據(jù)本發(fā)明提出了一種軸，尤其用于內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)償軸，其中，它涉及接合式軸，該 接合式軸由軸基體及與該軸基體分開制造的、軸向套在并且軸向固定且無相對轉(zhuǎn)動地固定 在該軸基體上的補(bǔ)償重量組成。根據(jù)本發(fā)明，該任務(wù)在軸或裝備有這種軸的內(nèi)燃機(jī)中這樣來解決至少一個功能 體軸向壓力套裝在并且無相對轉(zhuǎn)動地固定在該軸上，所述功能體被軸例如所謂的“接合式凸輪軸”穿過，對于該軸的支承，支承部位中的至少一個構(gòu)造成滾動支承裝置，其中，在該軸 上設(shè)置有滾動支承裝置的至少一個不分開的、即本身閉合的元件并且該軸與滾動軸承的所 述至少一個元件由此構(gòu)成一個預(yù)制造的結(jié)構(gòu)單元。在此，在軸上可安置一個完整的不分開的滾動軸承，即具有內(nèi)圈和外圈以及設(shè)置 在內(nèi)圈與外圈之間的滾動體的軸承。滾動支承裝置的第二實(shí)施形式可這樣構(gòu)造，使得滾動軸承元件、即滾動體與不分 開的保持架及不分開的外圈裝配在軸上并且滾動體直接在軸上滾動，即構(gòu)成無內(nèi)圈的支承
直ο支承裝置的第三實(shí)施形式可這樣構(gòu)造，使得僅彼此間通過不分開的保持架保持在 一起的滾動體、例如滾針裝配在軸上，滾動體因此一方面直接在軸上滾動并且另一方面直 接在設(shè)置在缸頭中的滾動區(qū)域上滾動。滾動支承裝置的第四實(shí)施形式可這樣構(gòu)造，使得在軸上裝配內(nèi)部的軸承圈連同彼 此間通過不分開的保持架保持在一起的滾動體。在直接在軸上設(shè)置有至少一個用于滾動體的滾動軌道的實(shí)施形式中，即在上述第 二及第三實(shí)施形式中，合乎要求的可以是，軸在此由具有軸承圈的品質(zhì)的材料構(gòu)成。支承部 位也可被硬化、磨削或精車削。如果使用具有內(nèi)圈的支承裝置，即使用具有內(nèi)圈和外圈以及滾動體的完整的軸承 或使用僅具有內(nèi)圈及滾動體的軸承，則有利的可以是，除了功能體如凸輪，內(nèi)圈也軸向通過 壓配合無相對轉(zhuǎn)動地固定在軸上。通過本發(fā)明可以利用滾動支承裝置的優(yōu)點(diǎn)，例如在凸輪軸的支承裝置中，尤其是 也在凸輪徑向延伸尺寸超過軸上的軸承座半徑的支承裝置中。在此特別有利的是，凸輪軸是空心的，由此則使?jié)櫥涂赏ㄟ^空心軸輸入，為此， 合乎目的地一個孔從空心室通到支承部位。在使用具有內(nèi)圈的滾動軸承的情況下合乎要 求的是，或者在內(nèi)圈的內(nèi)部區(qū)域中設(shè)置一個環(huán)狀的槽或者在軸承座的區(qū)域中設(shè)置這樣一個 槽，已經(jīng)描述的伸展通過軸的孔通入到所述槽中。合乎目的地在軸承內(nèi)圈本身中設(shè)置一個 孔，該孔一方面通入到槽中并且另一方面通入到滾動體的回轉(zhuǎn)軌道中。在使用無內(nèi)圈并且具有不分開的外圈和通過不分開的保持架保持在一起的滾動 體的滾動支承裝置的情況下，合乎目的地將上述徑向的孔設(shè)置在軸中，該徑向的孔在滾動 體的區(qū)域中通入到回轉(zhuǎn)軌道中。在無內(nèi)圈及外圈、即僅具有通過不分開的保持架保持在一 起的滾動體的支承裝置中可用相同方式進(jìn)行潤滑劑供應(yīng)。在例如在以傳統(tǒng)方式通過設(shè)置在缸頭中的孔進(jìn)行油供應(yīng)的缸頭中使用根據(jù)本發(fā) 明的凸輪軸的情況下，即在使用具有外圈的滾動軸承的情況下，合乎要求的可以是，在外圈 的外部輪廓中和/或在缸頭的包圍支承裝置的輪廓中設(shè)置有一個環(huán)狀的槽并且外圈具有 至少近似徑向從槽通到滾動體的回轉(zhuǎn)軌道的孔。為了限制連續(xù)的油流，有利的可以是，環(huán)狀的槽和/或孔至少在部分區(qū)域中構(gòu)造 成節(jié)流器。但也可在滾動支承裝置的至少一側(cè)上設(shè)置有一個也單件式的密封裝置，但有利的 是在滾動體的兩側(cè)上設(shè)置密封裝置，因?yàn)橛谑窃诿芊庋b置相應(yīng)構(gòu)造成間隙密封裝置的情況 下這些密封裝置可產(chǎn)生節(jié)流作用。
為了在缸頭或發(fā)動機(jī)缸體中對凸輪軸進(jìn)行軸向?qū)?，合乎要求的可以是，使用軸 向及徑向軸承，所述軸向及徑向軸承的外圈可固定在缸頭或發(fā)動機(jī)缸體的槽中。但軸的軸向固定也可通過借助于由軸伸出的徑向輪廓與缸頭或發(fā)動機(jī)缸體上的 配合輪廓共同作用的形狀鎖合來進(jìn)行。由軸伸出的徑向輪廓可成形在軸上，但該輪廓也可通過軸向壓力套裝的盤或類似 件來構(gòu)成，但也可通過至少一個卡緊環(huán)來構(gòu)成。但本發(fā)明也涉及在用于內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)償軸中該補(bǔ)償軸作為接合式構(gòu)件來制造，該 接合式構(gòu)件由軸基體及與該軸基體分開制造的、軸向套在或壓力套裝在并且軸向固定且無 相對轉(zhuǎn)動地固定在該軸基體上的補(bǔ)償重量組成，這些補(bǔ)償重量合乎目的地根據(jù)DE-OS' en 19831333、19938791或10101539中所述方法之一來施加，其中，這些平衡重量的支承裝置 尤其是可用所述方式通過滾動軸承的至少一個單件式的元件來進(jìn)行。此外，本發(fā)明還涉及 裝備有這種軸的內(nèi)燃機(jī)。但本發(fā)明并不局限于凸輪軸或補(bǔ)償軸，而是也涉及其它穿過套上或壓力套裝的功 能體的軸。另一個本發(fā)明構(gòu)思涉及具有非圓形功能體的所謂接合式軸、即例如凸輪軸的制 造，其中，凸輪通過軸向壓力套裝固定在軸基體上。已經(jīng)證實(shí)，在將凸輪首先磨削到其給定 輪廓并且接著壓力套裝這些凸輪的這種凸輪軸中，凸輪的外部形狀這樣偏離給定輪廓，使 得發(fā)動機(jī)控制受到消極影響。在此，不僅圓柱狀的固定區(qū)域變形，而且在凸輪的隆起區(qū)域中 產(chǎn)生形變。因此，該另一個本發(fā)明構(gòu)思的任務(wù)在于避免這種變形并且尤其是提供凸輪軸， 在這種凸輪軸中，功能體、即例如凸輪的外部輪廓在安裝好的狀態(tài)中也相應(yīng)于符合規(guī)定的 輪廓。這這樣來實(shí)現(xiàn)在磨削外部輪廓時，凸輪的張緊通過其內(nèi)孔借助于一個張緊元件、例 如液壓的或機(jī)械的張緊芯棒來進(jìn)行，其中，產(chǎn)生凸輪的擴(kuò)張，該擴(kuò)展相應(yīng)于在凸輪接合到凸 輪軸上之后相應(yīng)的擴(kuò)張。由此可精確地根據(jù)目標(biāo)輪廓來制造其外部輪廓。另一個本發(fā)明構(gòu)思涉及功能體如尤其是用于接合式凸輪軸的凸輪的構(gòu)型。本發(fā)明 的該部分的任務(wù)在于節(jié)省材料，降低凸輪軸成本并且減小凸輪軸中的不平衡。根據(jù)本發(fā) 明，這這樣來實(shí)現(xiàn)凸輪在凸輪隆起部中加工有一個在軸線方向上至少部分地穿過凸輪的 槽。該槽可在軸線方向上貫穿或可能情況下僅部分地穿過凸輪。該槽在朝凸輪正面的方向 上觀察可以是蛾眉月形狀并且僅加工在一側(cè)上，但也可從兩側(cè)加工。但該槽也可以是一個 貫穿的、也至少近似圓形的開口。可以看出，可以節(jié)省否則在實(shí)心凸輪中所使用的昂貴材料的并非微不足道的部 分。


借助于圖1至圖3來詳細(xì)描述本發(fā)明。附圖表示圖1 一個支承在缸頭中的凸輪軸，圖2根據(jù)線II-II的凸輪的視圖，及圖3根據(jù)線III-III的一個剖面。
根據(jù)圖1接合式或組裝式凸輪軸1具有凸輪2 9，這些凸輪通過軸向壓力套裝不 僅在軸線方向上而且在周向方向上固定在軸基體10上。各設(shè)置在兩個相鄰?fù)馆喼g的、在 所示實(shí)施例中構(gòu)造得不同的滾動軸承構(gòu)型11 15也被軸向套上。為了構(gòu)成所示的支承裝置11而使用一個具有外圈18和滾動支承體19以及內(nèi)圈 20的完整的滾珠軸承17。凸輪軸1的軸向固定在此通過四個卡緊環(huán)21 24來得到。但為了軸承在軸基 體上的軸向止動并且由此也使凸輪軸在缸頭中軸向止動，也可使內(nèi)圈如凸輪那樣軸向上且 無相對轉(zhuǎn)動地固定在凸輪軸基體10上，確切地說是通過DE-Osen 19831333、19938791或 10101539中所述方式中的至少一種來固定，這些文獻(xiàn)應(yīng)是本申請的整體組成部分。在支承部位11方面，軸承的潤滑可用特別有利的方式通過基體10中的空心室25 來進(jìn)行，其方式是，如中心線下方所示，在軸基體10中設(shè)置有一個孔26，該孔通到設(shè)置在內(nèi) 圈10中的環(huán)狀的空心室27中，從該空心室又弓I出一個徑向的孔28，該徑向的孔終止在滾珠 19的滾動軌道中。在中心線上方所示的實(shí)施例中用26a標(biāo)記軸基體10中的潤滑劑輸入開 口，該潤滑劑輸入開口通到軸基體10中的環(huán)狀的空心室27a中。在該空心室27a的區(qū)域中 孔28通到滾珠19的滾動軌道。為了限制穿過軸承的潤滑劑體積，孔28、環(huán)狀室27及孔28 可構(gòu)造成節(jié)流器，但也可設(shè)置一些起間隙密封作用的密封元件29、30。如作為例子示出了支承部位12的支承部位的構(gòu)型的情況中，設(shè)置有滾動支承裝 置的不分開的元件的、已預(yù)裝配的凸輪軸不僅包括滾動體31而且包括外圈32，這些滾動體 通過也不分開的保持架37保持在一起。為了潤滑，一個孔28也可穿過軸基體10。為了對 潤滑油流進(jìn)行節(jié)流可構(gòu)造有一些作為間隙密封裝置的密封裝置34、35。在此，外圈32的止 動通過殼體中的一個環(huán)狀的突緣35及殼體中的一個卡緊環(huán)36來進(jìn)行。凸輪軸相對于殼體 的止動通過兩個安置在殼體中的環(huán)狀的突緣38及一個突緣或環(huán)狀的盤39來進(jìn)行，該環(huán)狀 的盤也通過軸向壓力套裝固定在軸基體10上。在支承部位13的構(gòu)型方面，在一個作為預(yù)裝配單元制造的凸輪軸中僅通過滾動 軸承的合乎目的地由一個單件式的保持架37保持在一起的元件、即滾動體40來預(yù)裝配。以 與在支承部位11上相同的方式在支承部位13處也可通過一個孔28進(jìn)行潤滑并且通過相 應(yīng)的間隙密封裝置33、34進(jìn)行對油流的節(jié)流。在支承部位14的構(gòu)型方面，預(yù)裝配單元、即凸輪軸及滾動支承裝置的至少不分開 的元件包括套在或壓力套裝在軸承座上的不分開的內(nèi)圈41及滾動體42，這些滾動體通過 一個不分開的保持架43保持在一起。在滾動體42的側(cè)面也可設(shè)置密封裝置33、34。為了 供應(yīng)潤滑劑，也可如在支承部位11處那樣在基體10中設(shè)置一個孔26，此外，在內(nèi)圈中設(shè)置 一個環(huán)狀的空心室27，在外圈中設(shè)置一個孔28。但環(huán)狀的空心室也可安置在軸基體中，確 切地說以環(huán)狀室27a的形式安置，孔28a則從該環(huán)狀室通到滾動軌道中。為了構(gòu)成與用15標(biāo)記的支承部位相應(yīng)的支承裝置，凸輪軸也包括滾針軸承44形 式的完整的滾動軸承，該滾動軸承具有套上或壓力套裝的內(nèi)圈45、外圈46及滾動體47、保 持架48及構(gòu)造成節(jié)流器的密封裝置49、50。在此——也在支承部位11處，外圈46可通過 壓配合軸向固定并且作為軸承使用具有軸向?qū)虻妮S承。潤滑劑輸入在此用通常的方式通過一個設(shè)置在缸頭中的油輸入孔51來進(jìn)行，該
6油輸入孔通到一個繞外部的軸承圈45設(shè)置的環(huán)狀的空心室52并且通到外圈中的一個徑向 的孔53。但孔51也可通到一個設(shè)置在外部的軸承圈46中的環(huán)狀的空心室54并且從那里 通過一個孔55通到滾動體47的滾動面。在相應(yīng)于12或13的支承部位的構(gòu)型方面，直接在軸基體上設(shè)置一個用于滾動體 的滾動軌道。在這種構(gòu)型中有利的可以是，軸基體具有軸承圈的品質(zhì)。但也可對根據(jù)12、13的軸的支承部位進(jìn)行硬化、磨削或精車削。在根據(jù)用12及13標(biāo)記的支承部位的實(shí)施形式中，用于外部滾動軌道的支承部位 被加工有相應(yīng)的品質(zhì)。如上所述，本發(fā)明并不局限于凸輪軸，而是也涉及其它軸如尤其是補(bǔ)償軸，即這樣 的軸在這種軸中功能元件伸出超過軸直徑，其中，軸在功能元件的兩側(cè)直到越過其支承部 位繼續(xù)延伸并且其功能體尤其是通過軸向壓力套裝在徑向上且無相對轉(zhuǎn)動地來固定，這如 上述DE-OSen中所述的那樣。圖2在按照圖1中線II-II的視圖中示出了凸輪3，圖3示出了根據(jù)圖2中線 III-III的剖面。凸輪3具有一個孔60及一個部分圓柱狀的區(qū)域61，該部分圓柱狀的區(qū)域過渡到一 個凸出的區(qū)域62。在凸出的凸輪區(qū)域62中加工有一個槽63，以便節(jié)省材料及重量。槽63 也可在軸線方向上構(gòu)造成貫穿的。這種凸輪通過相應(yīng)的加工即通過鍛造、必要時輻射、車削孔60、將該孔硬車削到接 合尺寸、磨削周邊輪廓及必要時最后滾磨到其最終尺寸來制造。但在凸輪通過其孔60軸向 壓力套裝時，凸輪的外部形狀相對于預(yù)給定的給定輪廓發(fā)生變化，確切地說不僅在圓柱狀 的區(qū)域61中而且在隆起區(qū)域62中發(fā)生變化。為了即使在凸輪壓力套裝好時也保證與給定 輪廓精確相應(yīng)的凸輪形狀，在磨削外部輪廓64時將凸輪3通過其圓形的內(nèi)孔60接收在一 個張緊裝置上，該張緊裝置以與在軸向壓力套裝時的情況相同的方式使凸輪擴(kuò)張。為此則 可將凸輪接收在一個機(jī)械的或液壓的張緊元件上，該張緊元件產(chǎn)生與在凸輪壓力套裝到軸 上時相同的形式的重疊。由此可精確地根據(jù)目標(biāo)輪廓來制造外部輪廓，在所述元件解除張 力后出現(xiàn)不符合規(guī)定的形狀，但在凸輪裝配后又出現(xiàn)目標(biāo)形狀。
權(quán)利要求
軸、即用于內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)償軸，其特征在于它涉及接合式軸，該接合式軸由軸基體及與該軸基體分開制造的、軸向套在并且軸向固定且無相對轉(zhuǎn)動地固定在該軸基體上的補(bǔ)償重量組成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種軸、尤其用于內(nèi)燃機(jī)的補(bǔ)償軸。根據(jù)本發(fā)明，該軸涉及接合式軸，該接合式軸由軸基體及與該軸基體分開制造的、軸向套在并且軸向固定且無相對轉(zhuǎn)動地固定在該軸基體上的補(bǔ)償重量組成。
文檔編號F01L1/06GK101949312SQ20101050931
公開日2011年1月19日 申請日期2006年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月5日
發(fā)明者M·德爾塞, M·福格爾, M·貝希托爾德 申請人:諾伊曼爾·泰克福爾控股有限公司