專利名稱：花鍵連接結(jié)構(gòu)以及在凸輪軸和可動凸輪支承件之間具有花鍵連接結(jié)構(gòu)的氣門機(jī)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的花鍵連接結(jié)構(gòu) (Zahnwellenverbindung)和根據(jù)權(quán)利要求13的前序部分所述的用于發(fā)動機(jī)換氣門(進(jìn)、排 氣門)的氣門機(jī)構(gòu)/配氣機(jī)構(gòu)(Ventiltrieb)，其中在凸輪軸和多個在凸輪軸上以不能相對 轉(zhuǎn)動而能軸向移動的方式引導(dǎo)的凸輪支承件之間分別設(shè)有所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
花鍵連接結(jié)構(gòu)是形狀鎖合的(formschlilssig)軸、轂連接結(jié)構(gòu)，其設(shè)計成在兩個 繞公共旋轉(zhuǎn)軸線旋轉(zhuǎn)的部件之間傳遞轉(zhuǎn)矩，其中通常一個部件是軸件而另一部件是轂件。 在花鍵連接結(jié)構(gòu)中通過齒面將轉(zhuǎn)矩傳遞給相鄰的齒，所述齒面在兩個部件能沿軸向相對運(yùn) 動的情況下、在可能情況下以間隙配合的方式相互貼靠，以避免由于負(fù)載波動或轉(zhuǎn)矩波動 在兩個部件之間引起沿旋轉(zhuǎn)方向或周向方向的相對運(yùn)動。兩個嚙合的齒部、即軸的外齒部 和空心軸或轂件的內(nèi)齒部通常是漸開線齒(DIN 5480)或直齒形齒部(DIN 5481)。已知的花鍵連接結(jié)構(gòu)是齒形定心(按照齒形定心)的連接結(jié)構(gòu)，其中齒面除了用 于傳遞轉(zhuǎn)矩，還用于使空心軸或轂件定心在軸上。特別是對于滾壓的齒廓，卻可能由于制 造公差而在兩個嚙合的齒部之間引起較大的徑向間隙，這在齒形定心的連接結(jié)構(gòu)中還會在 內(nèi)、外齒部的齒的對置齒面之間引起較大的間隙，進(jìn)而在負(fù)載波動或轉(zhuǎn)矩波動時沿部件旋 轉(zhuǎn)方向或周向方向引起相對運(yùn)動。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是改進(jìn)開頭所述類型的花鍵連接結(jié)構(gòu)和氣門機(jī)構(gòu)，從而實(shí)現(xiàn) 花鍵連接結(jié)構(gòu)中的徑向間隙補(bǔ)償，或者實(shí)現(xiàn)空心軸或轂件在軸上的徑向支承和定心。根據(jù)本發(fā)明，所述目的以下述方式實(shí)現(xiàn)內(nèi)齒部和外齒部在其長度的一部分上在 外齒部的齒頂圓和/或齒根圓的區(qū)域中以間隙配合相對置，而在內(nèi)齒部和外齒部的齒面的 區(qū)域中以更大的距離對置，以及，內(nèi)齒部和外齒部在其長度的另一部分上在內(nèi)齒部和外齒 部的齒面的區(qū)域中以間隙配合對置，而在外齒部的齒頂圓和齒根圓的區(qū)域中以徑向間隙對 置。本發(fā)明基于以下構(gòu)想通過根據(jù)本發(fā)明的措施使兩個齒部的用于傳遞轉(zhuǎn)矩的區(qū)域 與用于定心的區(qū)域在軸向方向上退耦或彼此分開。因?yàn)橥恺X部比內(nèi)齒部更容易加工，所以本發(fā)明的一種優(yōu)選設(shè)計方案提出，內(nèi)齒部 在其整個長度上具有相同的廓形，而外齒部在所述軸的軸向方向上分成至少兩個具有不同 廓型的部段。優(yōu)選地，在兩個部段中齒數(shù)相同的情況下，這個或每個用于傳遞轉(zhuǎn)矩的部段與這 個或每個用于定心的部段相比，外齒部的齒的寬度更大而高度更小，以便能安裝空心軸。本發(fā)明的另一種優(yōu)選設(shè)計方案提出，外齒部在所述軸的軸向方向上分成三個具有不同廓形的部段，其中優(yōu)選一中間部段用于傳遞轉(zhuǎn)矩，而設(shè)置在該中間部段兩側(cè)的兩個部 段用于直接支承和徑向定心。但也可能是，外齒部在所述軸的軸向方向上分成四個成對地 具有不同廓形的部段，其中各有兩個部段用于傳遞轉(zhuǎn)矩，兩個部段用于支承和徑向定心，其 中用于傳遞轉(zhuǎn)矩的部段與用于徑向定心的部段彼此交替。其中軸的外齒部具有不同廓形的部段有利地通過無齒的窄柱形部段分開，以方便 對各部段的不同加工。


下面借助在附圖中示出的實(shí)施例詳細(xì)闡述本發(fā)明。其中圖1示出氣門機(jī)構(gòu)的多個部分的上側(cè)視圖，該氣門機(jī)構(gòu)用于6缸V型發(fā)動機(jī)的三 個氣缸的進(jìn)氣門對并且具有多個可在凸輪軸上移動的凸輪支承件；圖2示出沿著凸輪軸的中軸線的水平縱向剖視圖；圖3示出圖2中的凸輪軸的局部放大圖，其具有凸輪支承件；圖4示出與圖3相應(yīng)的視圖，其示出了凸輪軸的外齒部；圖5示出在凸輪軸的外齒部的第一和第三部段中、該外齒部的齒在凸輪支承件的 內(nèi)齒部的兩個齒之間的嚙合的詳細(xì)視圖；圖6示出在凸輪軸的外齒部的第二和第四部段中、該外齒部的齒在凸輪支承件的 內(nèi)齒部的兩個齒之間的嚙合的詳細(xì)視圖。
具體實(shí)施例方式在附圖中僅部分示出的氣門機(jī)構(gòu)1中，能夠調(diào)節(jié)每個氣缸2的由凸輪軸3致動的 兩個進(jìn)氣門的行程和正時，該氣門機(jī)構(gòu)1用于V型6缸柴油發(fā)動機(jī)的三個氣缸2的進(jìn)氣門 對并具有位于上方的、可旋轉(zhuǎn)地支承在柴油發(fā)動機(jī)的氣缸蓋殼體中的凸輪軸3。此外，氣門機(jī)構(gòu)1針對每個氣缸2或每對進(jìn)氣門包括一以不能相對轉(zhuǎn)動而能軸向 移動的方式安裝在凸輪軸3上的凸輪支承件4和一用于使凸輪支承件4在兩個沿軸向彼此 間隔開的確定移動位置之間移動的執(zhí)行器5(圖1)。三個空心柱形的凸輪支承件4各自在 外周上具有兩個沿軸向彼此間隔開的凸輪對6、7，其中每個凸輪對包括兩個具有不同行程 輪廓的凸輪8、9(圖2)。兩個凸輪對6、7各自與相關(guān)進(jìn)氣門的可擺動地支承的滾輪隨動桿 (未示出)的滾輪共同作用。通過凸輪支承件4的軸向移動，能根據(jù)需要使?jié)L輪與凸輪對6 或7的兩個凸輪8，9中的一個接觸，使所述滾輪在凸輪軸3的每一轉(zhuǎn)期間經(jīng)過凸輪8、9的 行程輪廓一次，在此使?jié)L輪隨動桿在打開氣門的情況下擺動。通過兩個凸輪8、9的不同行 程輪廓，可以使每個氣門的行程和正時與凸輪支承件4的移動位置相關(guān)而與其它氣缸2的 氣門的行程和正時無關(guān)地、例如與轉(zhuǎn)速相關(guān)地改變。為了使凸輪支承件4能在凸輪軸3上沿軸向移動，空心柱形凸輪支承件4在其內(nèi) 周上具有內(nèi)齒部10，該內(nèi)齒部10與在凸輪軸3上的外齒部11嚙合并且在凸輪軸3和每個 凸輪支承件4之間形成一能沿軸向相對移動的花鍵連接結(jié)構(gòu)，該花鍵連接結(jié)構(gòu)用于在凸輪 軸3和凸輪支承件4之間傳遞轉(zhuǎn)矩并且使凸輪支承件4直接在凸輪軸3上支承或定心。為了將轉(zhuǎn)矩傳遞功能與支承定心功能分開，凸輪軸3的外齒部11對于每個凸輪支 承件4具有四個在軸向方向上彼此分開的部段12、13、14、15，所述部段成對地具有不同齒廓，這一點(diǎn)在圖3和圖4中最佳示出。所述四個部段12、13、14、15各自具有不同的長度并 且總共延伸過一總長度，該總長度基本上相當(dāng)于凸輪支承件4的長度，其中所述部段全部 與內(nèi)齒部10相嚙合，該內(nèi)齒部在其整個長度上具有相同的齒廓。通過部段14分開的兩個部段13和15用于轉(zhuǎn)矩傳遞，而通過部段13分開的兩個 部段12和14用于使凸輪支承件4直接沿徑向支承在凸輪軸3上以及使凸輪支承件4和凸 輪軸3關(guān)于凸輪軸3的旋轉(zhuǎn)軸線定心。兩個部段的齒廓優(yōu)選同時制成或滾壓成。如最佳在圖5中示出，外齒部11在部段13和15中的齒廓這樣匹配于內(nèi)齒部10 的齒廓，使得凸輪軸3的外齒部11的齒16與每個凸輪支承件4的內(nèi)齒部10的相鄰的齒21 沿彼此面對的齒面19、20以間隙配合對置，而沿外齒部11的齒頂圓直徑18a在齒16的齒 頂17與內(nèi)齒部10的對置區(qū)域之間通常存在一頂隙KS，使得在那里齒16與21不接觸。此 外，沿外齒部11的齒根圓直徑18b在內(nèi)齒部10的齒21的齒頂與外齒部11的對置區(qū)域之 間通常存在一根隙FS，使得在那里齒21與16同樣不接觸。如在傳統(tǒng)的齒輪中，頂隙KS和 根隙FS為m的0. 1 0. 3倍，其中“m”是外齒部11的模數(shù)。如最佳在圖6中示出，外齒部11在部段12和14中的齒廓這樣匹配于內(nèi)齒部10 的齒廓，使得外齒部11的齒16利用其齒頂17沿著外齒部11的齒頂圓直徑18a的一部分 以間隙配合SP與內(nèi)齒部10對置，而齒16沿其(彼此)背對的齒面19與內(nèi)齒部10的齒21 的相應(yīng)對置的齒面20相距一較大的距離A。這樣確定該距離A的尺寸，使得齒16、21不在 齒面19、20上接觸。在任何情況下，距離A都明顯大于間隙配合SP的上限或上間隙(最大 間隙)并且優(yōu)選還大于頂隙KS，即大于m的0. 1 0. 3倍。替代地或附加地，內(nèi)齒部10的齒21能以相應(yīng)的方式利用其齒頂沿著外齒部11的 齒根圓直徑18b的一部分以間隙配合SP與內(nèi)齒部10對置，而齒21沿其(彼此)背對的齒 面20與外齒部11的齒16的相應(yīng)對置的齒面19相距一較大距離A。同樣確定該距離A的 尺寸，使得齒21、16不在齒面20、19上接觸。在任何情況下，距離A都明顯大于間隙配合SP 的上限或上間隙并且優(yōu)選還大于根隙FS，即大于m的0. 1 0. 3倍。在所有部段中都存在的、在兩個齒部10、11之間的間隙配合SP允許凸輪支承件4 在凸輪軸3上軸向移動。分別相鄰的部段12、13或13、14或14、15通過凸輪軸3的無齒窄 環(huán)部段22分開。通過下述方式在凸輪軸3上形成外齒部11 首先以不同的廓型滾壓出兩對部段12 和14以及13和15，其中齒16的兩個彼此背對的齒面19間的距離在部段13和15中比在 部段12和14中大。在沿凸輪軸3的外齒部11的齒頂圓直徑18徑向支承凸輪支承件4的情況下，在 部段13和15中進(jìn)行滾壓后，附加地磨削齒16的齒頂17，這是因?yàn)樵跐L壓中不能足夠精確 地制成凸輪軸3的外齒部11的齒頂圓直徑18。出于這個原因，凸輪支承件4優(yōu)選沿凸輪軸3的外齒部11的齒根圓直徑18b徑向 支承，因?yàn)橥馆嗇S3的外齒部11的齒根圓直徑18b和各凸輪支承件4的內(nèi)齒部10的對置 的齒頂圓直徑能被完好地滾壓成。在需要時，使凸輪支承件7在凸輪軸4上沿軸向移動到兩個確定的移動位置之一 以調(diào)節(jié)相關(guān)進(jìn)氣門2的行程和/或正時，并且總是當(dāng)凸輪對8、9的基圓部段與相關(guān)隨動桿 的滾輪對置時進(jìn)行所述移動。為了移動分別操縱執(zhí)行器5，該執(zhí)行器5具有兩個并排設(shè)置的傳動件/驅(qū)動件23 (圖1)，該傳動件23可以從執(zhí)行器5伸出。在操作執(zhí)行器5時，兩個傳 動件23之一在伸出時接合到在凸輪支承件4的外周中的左旋或右旋的螺旋形槽M中，該 螺旋形槽M在兩個移動位置之一中與接合的傳動件23對置，以使凸輪支承件4在凸輪軸 3隨后的一轉(zhuǎn)中由于傳動件23的運(yùn)動而通過螺旋形槽M向左或向右移動到另一移動位置 中。 兩個移動位置間的距離相當(dāng)于每個凸輪對8、9的兩個凸輪10、11的中心距以及兩 個鎖止槽25，26的軸向距離(圖幻，所述鎖止槽形成在每個凸輪支承件4的端部附近的內(nèi) 周中。兩個鎖止槽25、沈用于將凸輪支承件4鎖止在兩個確定的移動位置中。所述鎖止通 過下述方式實(shí)現(xiàn)通過螺旋壓力彈簧四的力將設(shè)置在凸輪軸4的橫向孔27中的鎖止球觀 壓靠在兩個槽25 J6之一的傾斜側(cè)面上，從而將軸向力分量引導(dǎo)到凸輪支承件4中，進(jìn)而將 凸輪支承件4壓靠在相鄰轉(zhuǎn)動軸承31的用作止擋部的端面30上，如最佳在圖3和圖4中
示出。
凸輪軸4通過在凸輪軸4的端驅(qū)動一A軸。
附圖標(biāo)記列表
1氣門機(jī)構(gòu)
2氣缸
3凸輪軸
4凸輪支承件
5執(zhí)行器
6凸輪對
7凸輪對
8凸輪
9凸輪
10內(nèi)齒部
11外齒部
12外齒部的部段
13外齒部的部段
14外齒部的部段
15外齒部的部段
16外齒部的齒
17齒頂
18a外齒部的齒頂圓jI徑
18b外齒部的齒根圓jI徑
19外齒部的齒面
20內(nèi)齒部的齒面
21內(nèi)齒部的齒
22形部段
23執(zhí)行器的傳動件
24螺旋形槽
25鎖止槽
26鎖止槽
27輪軸的橫向孔
28鎖止球
29螺旋壓力彈簧
30擋面
31轉(zhuǎn)動軸承
32鏈輪
33齒輪
權(quán)利要求
1.一種花鍵連接結(jié)構(gòu)，該花鍵連接結(jié)構(gòu)設(shè)置在具有內(nèi)齒部(10)的空心軸(4)或轂件與 具有外齒部(U)的軸(3)之間，其特征在于，所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)在其長度的 一部分上在所述外齒部(11)的齒頂圓直徑(18a)和/或齒根圓直徑(18b)的區(qū)域中以間 隙配合(SP)相對置，而在所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)的相鄰的齒面(20，19)的區(qū)域中 以更大的距離(A)對置，以及，所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)在其長度的另一部分上在所 述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)的相鄰的齒面(20，19)的區(qū)域中以間隙配合(SP)對置，而在 所述外齒部(11)的齒頂圓直徑(18a)和齒根圓直徑(18b)的區(qū)域中以徑向間隙(KS，F(xiàn)S) 對置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述距離(A)大于所述間隙配合 (SP)的上間隙和/或大于所述徑向間隙(KS，F(xiàn)S)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述徑向間隙(KS，F(xiàn)S)是m的 0.1 0.3倍，其中所述m是所述外齒部(11)的模數(shù)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述內(nèi)齒部(10)在 其整個長度上具有相同的廓形。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外齒部(11)沿 軸向方向分成至少兩個具有不同廓形的部段(12，13，14，15)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外齒部(11)的齒(16)的 寬度在兩個部段的一個(12，14或13，15)中比在所述兩個部段的另一個(13，15或12，14) 中更大。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外齒部(11)的齒(16) 的高度在兩個部段的一個(12，14或13，15)中比在所述兩個部段的另一個(13，15或12， 14)中更小。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外齒部(11)在 軸向方向上分成三個或四個部段(12，13，14，15)，其中，在其中所述內(nèi)齒部(10)和外齒部 (11)在所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)的相鄰齒面(20，19)的區(qū)域中以間隙配合(SP)對 置的一部段(13)的兩側(cè)，設(shè)有其中所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)在所述外齒部(11)的 齒頂圓直徑(18a)和/或齒根圓直徑(18b)的區(qū)域中以間隙配合(SP)對置的一部段(12，14)。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外齒部(11)在 軸向方向上分成三個或四個部段(12，13，14，15)，其中，在其中所述內(nèi)齒部(10)和外齒部 (11)在所述外齒部(11)的齒頂圓直徑(18a)和/或齒根圓直徑(18b)的區(qū)域中以間隙配 合(SP)對置的一部段(14)的兩側(cè)，設(shè)有其中所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)在所述內(nèi)齒 部(10)和外齒部(11)的相鄰齒面(20，19)的區(qū)域中以間隙配合(SP)對置的一部段(13，15)。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述外齒部(11) 在所述軸的軸向方向上分成四個部段(12，13，14，15)，其中每兩個具有不同廓形的部段 (12，14 ； 13，15)成對地交替。
11.根據(jù)權(quán)利要求5至10中任一項(xiàng)所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，相鄰的部段 (12，13，14，15)通過窄的柱形部段(22)分開。
12.根據(jù)權(quán)利要求5至11中任一項(xiàng)所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述各部段 (12，13，14，15)至少部分具有不同的軸向長度。
13.一種用于發(fā)動機(jī)的換氣門的氣門機(jī)構(gòu)(1)，包括一至少逐段具有外齒部(11)的凸 輪軸(3)以及多個具有內(nèi)齒部(10)的、以不能相對轉(zhuǎn)動而能軸向移動的方式在所述凸輪軸 (3)上引導(dǎo)的凸輪支承件(4)，其特征在于，在形成軸的主凸輪軸(3)和每個形成空心軸或 轂件的所述凸輪支承件(4)之間設(shè)有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的花鍵連接結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種花鍵連接結(jié)構(gòu)，該花鍵連接結(jié)構(gòu)設(shè)置在具有內(nèi)齒部(10)的空心軸(4)或轂件與具有外齒部(12)的軸(3)之間。為實(shí)現(xiàn)花鍵連接結(jié)構(gòu)中的徑向間隙補(bǔ)償或者實(shí)現(xiàn)空心軸或轂件(4)在軸(3)上的徑向支承和定心而提出，所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)在其長度的一部分上在所述外齒部(11)的齒頂圓直徑(18a)和/或齒根圓直徑(18b)的區(qū)域中以間隙配合(SP)相對置，而在所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)的相鄰的齒面(20，19)的區(qū)域中以更大的距離(A)對置，以及，所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)在其長度的另一部分上在所述內(nèi)齒部(10)和外齒部(11)的相鄰的齒面(20，19)的區(qū)域中以間隙配合(SP)對置，而在所述外齒部(11)的齒頂圓直徑(18a)和齒根圓直徑(18b)的區(qū)域中以徑向間隙(KS，F(xiàn)S)對置。優(yōu)選地，根據(jù)本發(fā)明的花鍵連接結(jié)構(gòu)設(shè)在凸輪軸(3)與用于發(fā)動機(jī)的換氣門的氣門機(jī)構(gòu)的可在該凸輪軸(3)上移動的凸輪支承件(4)之間。
文檔編號F01L1/344GK102112706SQ200980130047
公開日2011年6月29日 申請日期2009年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月31日
發(fā)明者M·德博萊策, S·登勒 申請人:奧迪股份公司