凸轮轴以及用于凸轮轴的功能元件的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种尤其是用于汽车发动机的凸轮轴，包括：外轴（1）和同轴设置在该外轴（1）中的内轴（2）、固定设置在外轴（1）上的第一功能元件（3）、可旋转地设置在外轴（1）上并且不可相对旋转地固定在内轴（2）上的第二功能元件（4a、4b）、以及连接于外轴（1）和内轴（2）上的用于使内轴（2）相对于外轴（1）旋转的相位调节器（5），其中，该相位调节器（5）在施加转矩的情况下被固定在内轴（2）上。根据本发明，与内轴（2）不可相对旋转地连接的功能元件（4a、4b）之一在功能面（12a、12b）之外具有周面侧的工具承纳面（11）。本发明的主题还包括一种这样的功能元件。
【专利说明】凸轮轴以及用于凸轮轴的功能元件
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种尤其是用于汽车发动机的凸轮轴，包括:外轴和同轴设置在该外轴中的内轴、固定设置在外轴上的第一功能元件、可旋转地设置在外轴上并且不可相对旋转地固定在内轴上的第二功能元件、以及连接于外轴和内轴上的用于使内轴相对于外轴旋转的相位调节器，其中，该相位调节器在施加转矩的情况下被固定在内轴上。
【背景技术】
[0002]DE102010036145A1公开了一种同类的凸轮轴。与相位调节器相对置地在内轴的端面上设置有一个凹入部，该凹入部能够在安装时实现对中或者说固定。
[0003]第一功能元件及第二功能元件中至少一部分是凸轮，所述凸轮可控制内燃机的进气或排气。通过相对于固定在外轴上的凸轮来调节固定在内轴上的凸轮而能够可变地控制内燃机的阀(气门)。例如可根据负载和转速来改变进气时间和排气时间之比。内轴和外轴的旋转通过相位调节器(其又称为移相器)来进行。
[0004]相位调节器通常包括与外轴连接的定子以及与内轴连接的转子。但也可能使马达不可相对旋转地通过内轴和转子与外轴相连接。除了力锁合、形锁合和/或材料接合的连接外，还已知通过螺接方式的可拆式连接。螺接在此通常借助于中心螺钉实现，该中心螺钉在固定状态下贴靠在相位调节器的端面上并且嵌入内轴的容纳部中。为了借助中心螺钉以预定的拧紧力矩将转子固定在内轴上，必须施加一个反向于拧紧力矩的保持力矩。由于内轴是设置在外轴之内，所以在拧紧中心螺钉时内轴要在相对置的轴端部上被保持固定。为此，在实践中设置一安装工具，该安装工具嵌入内轴的相配的承纳部中。在此不利的是，拧紧力矩在内轴的整个长度上传递，内轴因此相当大程度地受到扭曲作用。根据内轴的长度，这种扭转可能如此之强，而使得远离相位调节器的固定于内轴上的凸轮或其它功能元件抵达终端位置。在此应当考虑的是:配置给内轴的功能元件通过连接元件固定，所述连接元件延伸穿过外轴的缝槽。缝槽的长度在此由内轴和外轴之间设定的调节行程预先给定。
[0005]原则上存在这样的问题，即，由于整个内轴的扭转而产生不精确度增加的危险。摩擦或卡阻可能导致并非所有施加的转矩都实际作用于螺接。尤其是鉴于对生产过程记录资料(Dokumentation)的要求提高,所述及的不确定性是不利的。此外，整个内轴的扭转也导致在拧紧时需经过的角度范围延长。
[0006]JP2004044445A涉及一种同类的不可调节的凸轮轴，其中所有凸轮都固定设置在一实心杆上。相应地，该凸轮轴也不包含可彼此移动的部件或相位调节器。为了能够在安装时固定住整个轴，在一个单独的端部件上独立于各凸轮地设置一个六边形结构。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明所基于的任务是:在通过施加转矩将相位调节器固定于内轴上时减小内轴的受扭长度并且由此提高精度和可再现性。
[0008]以具有开头所描述的特征的凸轮轴为基础，根据本发明，该任务通过下述方式来解决:与内轴不可相对旋转地连接的第二功能元件之一在功能面之外具有周面侧的工具承纳面。对于该设有工具承纳面的第二功能元件，可以是与内轴相连接的凸轮、传感器轮、支承元件或支承环。原则上也可设置一个附加部件，该附加部件应在固定相位调节器时仅拟实现反向固定保持。
[0009]适宜的是，使用靠近相位调节器的一个第二功能元件，从而实现尽可能小的扭曲(toridale)长度。但原则上也可以使多个功能元件设置工具承纳面。当工具承纳面例如构成在凸轮上时，若全部凸轮都设有工具承纳面，则无需安装不同的凸轮。
[0010]对于可调节的具有内轴和外轴的凸轮轴，已知的是:与内轴连接的功能元件一方面具有功能面并且另一方面具有轴向与功能面错开的环状凸缘，其中，在该环状凸缘上该功能元件与内轴的固定也借助于连接元件、如用销来实现。于是可以以特别简单的方式在环状凸缘上制出工具承纳面。
[0011]根据本发明的一种优选设计，所述工具承纳面构造为用于支承工具扳手的扳手作用面。例如可以设置两个在圆周上相对置的面、四边形或者不同构造的带有齿的轮廓形状、或多边形形状或类似结构。在将相位调节器固定于内轴上时，相应的安装工具可以与工具承纳面嵌接并固定在那里。在拧紧时出现的转矩因此由安装工具所吸收。
[0012]尤其是可以在固定保持设有工具承纳面的功能元件时吸收出现的转矩。通过与施加在相位调节器上的拧紧力矩的比对，可确保固定操作不受卡阻或类似情况的影响。
[0013]相位调节器具有与外轴连接的构件和与内轴连接的构件，其中，与内轴的连接适宜通过中心螺钉来实现。该与内轴连接的构件优选为相位调节器的转子。
[0014]本发明的主题还包括一种用于凸轮轴的功能元件，特别是凸轮，其包括轮毂部、周面侧的功能面和相对于该功能面沿着轮毂部轴线错开的环状凸缘，其中，上述工具承纳面构成在所述环状凸缘上。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]下面借助仅示出一种实施例的附图详细说明本发明。附图如下:
[0016]图1为根据现有技术的具有可拆分地固定的相位调节器的可调节凸轮轴的纵剖视图；
[0017]图2为根据本发明的凸轮轴的透视图；
[0018]图3为图2中所示的凸轮轴局部沿着图2的A-A线的纵剖视图；
[0019]图4a和4b为与内轴连接的凸轮从侧面看的细节图或透视图；
[0020]图5为与内轴连接的凸轮的一种替换设计；
[0021]图6为与内轴连接的传感器轮；
[0022]图7a和7b为具有与内轴连接的凸轮的一种替换设计的可调节凸轮轴的局部区段透视图或侧视图。
【具体实施方式】
[0023]图1示出由现有技术已知的可调节的内燃机凸轮轴的结构，该凸轮轴包括外轴I和同轴设置在外轴I中的内轴2。在外轴I上固定着凸轮形式的第一功能元件3。在内轴2上不可相对旋转地固定着凸轮形式以及传感器轮形式的第二功能元件4a、4b。为了使第一功能元件3相对于第二功能元件4a、4b旋转，在端侧设置有相位调节器5。
[0024]相位调节器5 (又称为移相器)具有与外轴I连接的定子6以及与内轴2连接的转子7。定子6和转子7之间的旋转例如可以用液压方式进行，从而通过相应控制能够相对于外轴I受控地调节内轴2。
[0025]转子7借助中心螺钉8在施加拧紧力矩的情况下固定在内轴2上。在该实施例中，第二功能元件4a、4b通过连接元件9如销固定在内轴上，所述连接元件(销)在安装时被压入并且穿过外轴I的在附图中未示出的纵向缝槽。为了能够借助中心螺钉将转子7固定在内轴2上，必须在拧紧中心螺钉8时固定保持内轴2。根据由现有技术已知的实施方案，为此在内轴2的相对置的端部上设置工具承纳部10。
[0026]在此不利的是，在拧紧时整个内轴2受到扭曲作用。即使内轴2本身能够承受应力负荷，小的直径也会导致增加的扭转敏感性(Torsionsempfindlichkeit)。
[0027]以根据图1的已知设计为基础，根据本发明规定:通过下述方式减少内轴2的用于传递所需的长度，即，可以在拧紧时反向固定保持第二功能元件4a、4b之一。图2示出一种根据本发明的设计，其中，与内轴2连接的第二功能元件4a、4b中的凸轮形式的首个功能元件4a设有周面侧的工具承纳面11。该工具承纳面11位于本来的功能面12a之外的环状凸缘13上，所述功能面具有用于控制阀(气门)的凸轮形状。
[0028]特别有利的是:从相位调节器5起，首个所述第二功能元件4a、4b就已配有工具承纳面11。
[0029]由图2还可看出:不仅凸轮，而且传感器轮形式的另一第二功能元件4b也可设有工具承纳面11，这里，该工具承纳面11也是在传感器轮的功能面12b之外设置于环状凸缘13上。
[0030]在图2中，仅仅是为了说明，使两个第二功能元件4a、4b配有工具承纳面11。原则上仅仅其中一个第二功能元件4a、4b具有相应的工具承纳面11即可。
[0031]图2中所示的凸轮形式的第二功能元件4a的细节在图3、4a和4b中予以示出。在图3中可以看出:环状凸缘13由于加设工具承纳面11而在一定程度上被削弱。在此背景下适宜根据该实施例将工具承纳面11在环状凸缘13的圆周上相对于销错开90°地设置。
[0032]图5示出一种替换设计，其中，代替两个正好相对置的工具承纳面11，实施一种多边形形状。其优点在于，工具为了反向固定保持可按照不同的定位取向加以接装安置。
[0033]最后，图6示出这样一种设计，其中，两个相对置的工具承纳面11设置在传感器轮形式的第二功能元件4b上。
[0034]通过所描述的凸轮轴设计，可以在借助中心螺钉8将相位调节器5固定于内轴2上时提高精度和可靠性。此外，工具承纳面11也可在其它方面得以利用，用来固定配设的第二功能元件4a、4b，例如当凸轮形式的第二功能元件4a在安装之前或之后要被磨削到一定尺寸时。
[0035]图7a和7b示出凸轮轴的局部区段，该凸轮轴具有与内轴2连接的凸轮形式的第二功能元件4a的一种替换设计。与上述实施方式不同，该凸轮不具有环状凸缘13。代替环状凸缘，在凸轮周面局部处功能面12a通过一个缺口 14中断，在该缺口 14中一方面设置销形式的连接元件9并且另一方面设有工具承纳面11。所描述的第二功能元件4a的该替换设计可实现更少的材料和空间需求。
【权利要求】
1.尤其是用于汽车发动机的凸轮轴，包括: 外轴(I)和同轴设置在该外轴(I)中的内轴(2 )， 固定设置在所述外轴(I)上的第一功能元件(3)， 可旋转地设置在所述外轴(I)上并且不可相对旋转地固定在所述内轴(2)上的第二功能元件(4a、4b),以及 连接于所述外轴(I)和内轴(2)上的用于使内轴(2)相对于外轴(I)旋转的相位调节器(5)，其中，所述相位调节器(5)在施加转矩的情况下被固定在所述内轴(2)上， 其特征在于，与所述内轴(2)不可相对旋转地连接的功能元件(4a、4b)之一在功能面(12a、12b)之外具有周面侧的工具承纳面(11)。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，所述相位调节器(5)包括与所述外轴(1)相连接的定子(6)和与所述内轴(2)借助螺接相连接的转子(7)。
3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴，其特征在于，所述相位调节器(5)和所述内轴(2)通过中心螺钉(8)相连接。
4.根据权利要求1至3之一所述的凸轮轴，其特征在于，所述工具承纳面(11)构造为用于支承工具扳手的扳手作用面。
5.根据权利要求1至4之一所述的凸轮轴，其特征在于，设有工具承纳面(11)的功能元件(4a、4b)具有在凸轮轴的轴向方向上相对于功能面(12a、12b)错开设置的环状凸缘(13),在该环状凸缘上所述功能元件(4a、4b)借助连接元件(9)固定在所述内轴(2)上,并且所述工具承纳面(11)构成在该环状凸缘上。
6.根据权利要求1至5之一所述的凸轮轴，其特征在于，从所述相位调节器(5)起，首个所述第二功能元件(4a)设有工具承纳面(11)。
7.用于根据权利要求1至6之一所述的凸轮轴的功能元件(4a、4b)，特别是凸轮，其包括轮毂部、周面侧的功能面(12a、12b)和相对于该功能面(12a、12b)沿着轮毂部轴线错开的环状凸缘(13)，其中，所述工具承纳面(11)构成在所述环状凸缘(13)上。
【文档编号】F01L1/08GK103987927SQ201280049683
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2012年10月8日 优先权日:2011年10月10日
【发明者】M·昆茨, B·曼恩, M·梅尔泽, J·莫伊泽尔 申请人:蒂森克虏伯普利斯坦技术中心股份公司