專利名稱：尤其是用于機(jī)動(dòng)車的軸如凸輪軸以及制造方法
尤其是用于機(jī)動(dòng)車的軸如凸輪軸以及制造方法在內(nèi)燃機(jī)中為了控制換氣閥而使用凸輪軸。在此，在四沖程發(fā)動(dòng) 機(jī)中凸輪軸以發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的一半轉(zhuǎn)動(dòng)。作為用于換氣閥運(yùn)動(dòng)的控制元 件使用由基圓區(qū)域和隆起區(qū)域組成的凸輪。此外，在凸輪軸上例如可 設(shè)置一個(gè)用于接收鏈輪或齒輪或傳感器輪的端部件及其它一些元件。凸輪取決于功能在縱向軸線上扭轉(zhuǎn)地安置在凸輪軸上。由此，凸 輪軸總體上具有不平衡，這至少在一定的轉(zhuǎn)速范圍中導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)附加 地不期望地振動(dòng)。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的總旋轉(zhuǎn)質(zhì)量引起振動(dòng)。這些振動(dòng)現(xiàn)象中的至少一 些可被補(bǔ)償，其方式是實(shí)際上施加反向不平衡。這些反向不平衡可通 過平衡重量施加在凸輪軸上和/或特意為此目的設(shè)置一個(gè)所謂的補(bǔ)償 軸。對(duì)于凸輪軸由DE4030568C2及DE4336809C2公知設(shè)置補(bǔ)償重 量。在DE4030568C2中為了補(bǔ)償不平衡在一個(gè)實(shí)施例中在構(gòu)造成實(shí) 心的凸輪軸中補(bǔ)償質(zhì)量相對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)軸線偏心地錯(cuò)位。在另一個(gè)實(shí)施例 中，管狀區(qū)段形式的補(bǔ)償質(zhì)量也相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線偏心地錯(cuò)位。這種軸 在制造方面昂貴并且在使用領(lǐng)域方面受到限制。DE4336809提出了待固定在軸基體上的具有孔的凸輪，這些凸輪 固定在軸上。凸輪在凸輪的位于凸輪隆起部對(duì)面的側(cè)上設(shè)置有一個(gè)軸 向加接部分形式的延續(xù)部分、即一個(gè)與凸輪構(gòu)造成一體的半殼作為補(bǔ) 償質(zhì)量。這種凸輪軸的應(yīng)用可能性也受到限制，因?yàn)橥馆喖把a(bǔ)償重量 的位置從前面過來(lái)彼此相互確定并且不可改變。本發(fā)明的任務(wù)在于尤其是提供一種凸輪軸及其制造方法，在這種凸輪軸中可較簡(jiǎn)單且較廉價(jià)地進(jìn)行制造并且在這種凸輪軸中可比 迄今更精確地進(jìn)行平衡/不平衡分配。此外，可擴(kuò)大凸輪軸的應(yīng)用及使 用可能性并且也可考慮已固定或待固定在軸上的構(gòu)件的質(zhì)量分配。一種軸、尤其是凸輪軸，具有一些設(shè)置在軸體上的功能體如凸輪， 在這種軸中，如尤其是在這種凸輪軸中，該任務(wù)這樣來(lái)解決補(bǔ)償質(zhì) 量是不僅與功能元件如凸輪而且與軸分開制造并且固定在軸例如凸 輪軸上的元件。這種元件不僅可固定在凸輪本身上而且可固定在軸基 體上。安置這些元件的一個(gè)特別有利的方式可通過軸向壓力套裝這些 元件來(lái)進(jìn)行，由此使這些元件軸向地且無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在軸上。在 此特別有利的可以是，不僅凸輪而且補(bǔ)償或平衡元件或重量通過軸向壓力套裝來(lái)固定，確切地說(shuō)是以如在DE-OS'en 4030568C2、4336809C2 及3803383C2中的至少一個(gè)中所述的方式來(lái)固定，上述文獻(xiàn)的內(nèi)容應(yīng) 組合到本發(fā)明中。通過軸向壓力套裝固定在軸基體上的平衡重量或元件合乎目的 地構(gòu)造成環(huán)狀并且具有一個(gè)質(zhì)量較大的平衡區(qū)域及一個(gè)質(zhì)量較小的 保持區(qū)域。保持區(qū)域與具有較大質(zhì)量的平衡區(qū)域相比可比平衡區(qū)域具 有更小的軸向延伸尺寸。保持區(qū)域也可在一個(gè)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線垂直的 平面中相對(duì)于平衡區(qū)域不對(duì)稱地設(shè)置。平衡元件也可至少近似構(gòu)造成半殼狀并且固定在軸體上。該固定 可通過激光束焊接來(lái)進(jìn)行，但也可通過釬焊或粘接來(lái)進(jìn)行。特別有利 的是通過電容放電焊接來(lái)固定，因?yàn)橛纱丝蔁o(wú)扭曲地焊接并且在焊接 部位周圍實(shí)際上不存在變熱。為了借助于焊接來(lái)固定，有利的可以是， 平衡元件具有至少一個(gè)向內(nèi)指向的輪廓；所述輪廓也可通過至少平行 于軸線延伸的突起構(gòu)成，該突起在焊接時(shí)與凸輪軸或與凸輪軸基體形 成連接。在同一個(gè)凸輪軸上可施加質(zhì)量不同的平衡元件或平衡重量。通過借助于分開制造的平衡元件或補(bǔ)償質(zhì)量使凸輪控制與質(zhì)量 補(bǔ)償?shù)墓δ芊珠_也可以實(shí)現(xiàn)凸輪軸的模塊化結(jié)構(gòu)。在此情況下視需要 及應(yīng)用而定可使用相同的凸輪軸基體與不同的凸輪和相應(yīng)的補(bǔ)償質(zhì) 量。由此也可顯著地節(jié)省刀具成本。通過本發(fā)明也可用特別簡(jiǎn)單且有利的方式實(shí)現(xiàn)通過平衡元件焊 接點(diǎn)的數(shù)量及位置也考慮已固定或仍待固定在軸上的其它元件例如 傳感器、驅(qū)動(dòng)輪或類似件的質(zhì)量。此外，用特別有利的方式中可實(shí)現(xiàn)平衡重量或元件以這樣的方 式設(shè)置在軸上，使得軸本身具有不平衡，但它補(bǔ)償或平衡通過其它旋 轉(zhuǎn)質(zhì)量產(chǎn)生的振動(dòng)。另一個(gè)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(dòng)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(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)在磨削外部輪廓時(shí)，凸輪的張緊通過其內(nèi)孔借助于一個(gè)張緊 元件、例如液壓的或機(jī)械的張緊芯棒來(lái)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(lái)制造其外部輪廓。另一個(gè)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(lái)實(shí)現(xiàn)凸輪在凸一個(gè)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(gè)貫穿的、也至少近似圓形的開口?？梢钥闯觯梢怨?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IO來(lái)詳細(xì)描述本發(fā)明。在此，圖1示出了一個(gè)具有軸基體2的所謂接合式凸輪軸1，該 軸基體包括一個(gè)管狀區(qū)段2a及一個(gè)例如通過焊接、摩擦焊接或類似方 法固定在該管狀區(qū)段上的、部分地構(gòu)造成空心的接管2b。接管2b可 通過體積成形來(lái)制造，并且在2c處通過已經(jīng)描述的方法與管2a相連 接。加接部分2b在其背離連接部位的一側(cè)上具有一個(gè)法蘭3，在管區(qū) 段2a與接管2b連接之后從端部區(qū)域4直到環(huán)圈5的始端對(duì)軸狀基體 的表面進(jìn)行精加工并且為軸向壓力套裝凸輪N1至N8及平衡重量作準(zhǔn) 備。此后，按照相應(yīng)順序軸向壓力套裝所述凸輪及平衡重量，確切地 說(shuō)是以在已經(jīng)描述的DE-OS'en中所述的方式來(lái)軸向壓力套裝。也可 用相同的方式來(lái)安置傳感器輪10?？招妮S2a在其端部4上通過一個(gè) 密封罩ll來(lái)封閉，以便避免油進(jìn)入并且由此避免產(chǎn)生不平衡。按照根據(jù)圖1中箭頭II-II的視圖在圖2的視圖中示出了平衡重量 6，此外，在圖3中按照根據(jù)圖2中線Ill-Ill的剖面還示出了該平衡重 量。該平衡重量具有一個(gè)部分地構(gòu)造成圓柱狀區(qū)段的保持區(qū)段12及 一個(gè)徑向延伸尺寸較大并且由此質(zhì)量較大的區(qū)域13。圖4中在按照箭頭IV-IV的視圖中所示的補(bǔ)償元件7如在圖5中 按照?qǐng)D4中線V-V的剖面可看到的那樣在相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面 中構(gòu)造成不對(duì)稱的。該補(bǔ)償重量或該補(bǔ)償質(zhì)量7也具有一個(gè)部分地構(gòu) 造成圓柱狀的保持區(qū)段14及一個(gè)質(zhì)量較大的區(qū)域15。為了使質(zhì)量重心X在軸向上移位到保持區(qū)域14的范圍附近，質(zhì)量較大的區(qū)域15構(gòu) 造成錐狀，即軸向上離開環(huán)狀的保持區(qū)域設(shè)置有變小的質(zhì)量。該錐狀 分布的構(gòu)型用16標(biāo)記。圖6中在按照箭頭VI-VI的視圖中示出了平衡元件9。圖7按照 圖6中線VII-VII的剖面示出了補(bǔ)償元件9，該補(bǔ)償元件也具有一個(gè)部 分地構(gòu)造成圓柱狀的保持區(qū)域17及一個(gè)質(zhì)量較大的區(qū)域18。并且在 此如圖5中那樣區(qū)域18的徑向及軸向延伸尺寸顯著大于區(qū)域17的徑 向及軸向延伸尺寸。但也可以在軸基體上固定一些根據(jù)圖9的平衡重量來(lái)取代所述平 衡元件6 9中的至少幾個(gè)。平衡元件30至少近似構(gòu)造成半殼狀并且 在徑向內(nèi)部區(qū)域中具有一個(gè)至少近似與軸基體相適配的輪廓31。由該 輪廓徑向向內(nèi)伸出兩個(gè)焊接突起32，由此可使平衡元件30通過焊接 如電容放電焊接、電阻焊接或類似方法固定在軸基體上，其中，兩個(gè) 焊接突起32熔接在軸基體上。圖9在按照?qǐng)D1中線IX-IX的視圖中示出了凸輪N2，圖10示出 了根據(jù)圖9中線X-X的剖面。凸輪3具有一個(gè)孔60及一個(gè)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(gè)凸出的區(qū)域62。在凸 出的凸輪區(qū)域62中加工有一個(gè)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(shí)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(shí)最后滾磨到其最終 尺寸來(lái)制造。但在凸輪通過其孔60軸向壓力套裝時(shí)，凸輪的外部形 狀相對(duì)于預(yù)給定的給定輪廓發(fā)生變化，確切地說(shuō)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(shí) 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(shí)將凸 輪3通過其圓形的內(nèi)孔60接收在一個(gè)張緊裝置上，該張緊裝置以與在軸向壓力套裝時(shí)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(gè)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(shí)相同的形式的重疊。由此可精確地根據(jù)目標(biāo)輪廓來(lái)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
1.軸、尤其是凸輪軸，具有一些設(shè)置在軸體上的功能體如凸輪，在該軸上還設(shè)置有一些補(bǔ)償質(zhì)量，其特征在于這些補(bǔ)償質(zhì)量是不僅與這些功能元件如凸輪而且與該軸分開制造并且固定在該軸如凸輪軸上的元件。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的軸，其特征在于不僅這些凸輪而且這些補(bǔ) 償元件通過軸向壓力套裝來(lái)軸向固定地且無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在一個(gè) 軸基體上。
3. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求2的軸，其特征在于這些補(bǔ)償元件是環(huán) 狀的并且具有一個(gè)質(zhì)量較大的平衡區(qū)域及一個(gè)質(zhì)量較小的保持區(qū)域。
4. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求3的軸，其特征在于該保持區(qū)域比該質(zhì) 量較大的區(qū)域具有更小的軸向延伸尺寸。
5. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求3或4的軸，其特征在于該保持區(qū)域在 一個(gè)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)軸線垂直的平面中相對(duì)于該質(zhì)量較大的區(qū)域不對(duì)稱。
6. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求1的軸，其特征在于這些補(bǔ)償元件至少 近似構(gòu)造成半殼狀并且固定在該軸體上。
7. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求6的軸，其特征在于這些補(bǔ)償元件焊接 在該軸上。
8. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求6的軸，其特征在于這些補(bǔ)償元件在其 內(nèi)部輪廓上具有至少一個(gè)向內(nèi)指向的輪廓。
9. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求8的軸，其特征在于所述輪廓是至少近 似平行于軸線延伸的突起。
10. 尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的軸，其特征在于這些補(bǔ)償 元件通過焊接固定在該軸上。
11. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求10的軸，其特征在于這些補(bǔ)償元件通頁(yè)過電阻焊接固定在該軸上。
12. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求10的軸，其特征在于這些補(bǔ)償元件通 過電容放電焊接固定在該軸上。
13. 尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的軸，其特征在于同一個(gè)凸 輪軸上的補(bǔ)償元件具有不同的質(zhì)量。
14. 尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的軸，其特征在于這些重心 補(bǔ)償元件的位置也考慮已固定或仍待固定在該軸上的其它元件的質(zhì)
15. 尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的軸，其特征在于這些補(bǔ)償 元件以這樣的方式設(shè)置在該軸上，使得該軸本身具有不平衡。
16. 尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的軸，其特征在于不僅這些凸輪而且這些平衡重量根據(jù)DE OS'en 198 31 333、199 38 791或101 01539中所述的方法固定在該軸上。
17. 尤其是根據(jù)以上權(quán)利要求中一項(xiàng)的軸、尤其是凸輪軸，其特征 在于所述凸輪在其隆起區(qū)域中具有在軸向方向上延伸的槽。
18. 尤其是根據(jù)權(quán)利要求17的軸，其特征在于該槽在軸向上是 貫穿的。
19. 用于制造待軸向壓力套裝在軸上的具有與圓形形狀不同的形狀的功能體如用于凸輪軸的凸輪的方法，其特征在于為了磨削最終功能形狀，凸輪通過其內(nèi)孔張緊在一個(gè)芯棒上并且在那里在磨削期間 在與安置在凸輪軸上的狀態(tài)相應(yīng)的狀態(tài)中變形。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種尤其是用于機(jī)動(dòng)車的軸、如凸輪軸。
文檔編號(hào)F16F15/26GK101263318SQ200680032907
公開日2008年9月10日 申請(qǐng)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, T·溫克勒 申請(qǐng)人:諾伊曼爾·泰克福爾控股有限公司