专利名称：开关轴以及用于制造开关轴的方法
技术领域：
本发明涉及一种开关轴(Schaltwelle)，尤其是进气管结构的开关轴，所述开关轴具有设计用于操纵所述开关轴的操作元件。此外，本发明还涉及一种用于制造开关轴的方法。
背景技术：
由现有技术已知了前述类型的开关轴。该开关轴尤其设计用于进气管结构，其中借助于至少一个设置在开关轴上或者可由开关轴控制的覆盖元件可以关闭或开放至少一个进气管开口。在此开关轴通常围绕转动轴线可转动地布置。为此，可以为该开关轴配置至少一个支承部位。同时，开关轴可在一定的角度范围内被带到任意的转动角位置。为此设置了用于操纵开关轴的操作元件。通常驱动装置和操作元件共同起作用，以操纵开关轴并进而把其带入期望的转动角位置中。因此，操作元件设计为把驱动装置的转矩传递至开关轴上。例如，操作元件可以通过连接杆与驱动装置作用相连。在此，操作元件用作携同动作元件。由DE 10240316A1已知了一种活门元件/板阀元件(Klappenelement)和活门结构(Klappenanordrumg)。该活门元件设计用于发动机，且具有至少一个布置在一轴上的活门，其中所述轴具有至少一个轴支承位置。该活门元件具有设计为球头的操作元件。球头应该用于容纳一可通过驱动装置移动的连接杆。球头与活门元件的轴的端部部段一件式形成。然而由此导致相对较高的制造费用，因为例如在制造端部部段时球头已经和该端部部段一起形成。即球头和轴被一起制造。此外，必须在活门元件的轴上形成涡流阀 (Drallklappe)。因此，在制造活门元件时要进行多个制造步骤。
发明内容
与此相对，具有本发明特征的开关轴的优点在于，其可以经济地制造，其中尤其在制造开关轴的同时形成开关轴的覆盖元件并把操作元件固定在开关轴上。根据本发明如此实现这一点，即开关轴包括由第一材料组成的基体和至少部分地施加在基体上且由第二材料组成的开关轴体。此外，操作元件应至少部分地被开关轴体包围。因此，开关轴基本上包括基体、开关轴体和操作元件，其中当然也可以存在多个基体、开关轴体和操作元件。基体由第一材料，例如金属，尤其是钢组成。基体原则上可以具有任意适宜的形式，例如可作为基本上直的杆或设计为曲轴形，其中在后一种情况下基体的至少一部分位于开关轴的转动轴线之外或沿径向与转动轴线间隔开。开关轴体施加/涂覆在基体上。该开关轴体由优选与第一材料不同的第二材料组成。第二材料例如是合成材料。开关轴体如此施加在基体上，即使得操作元件至少部分地存在于开关轴体中，从而由开关轴体保持该操作元件，且相对于基体尤其抗扭地固定该操作元件。为了实现操作元件和基体之间尤其抗扭的连接，操作元件可以在被开关轴体包围的区域中具有基本上沿轴向延伸的沟纹。开关轴体不必覆盖整个基体，而是可以仅局部地
3位于基体上。当然可以在基体和/或开关轴体上涂覆例如由弹性体组成的另外的层，在此该层可以用作密封层，从而保证通过开关轴的覆盖元件可靠地覆盖至少一个进气管开口。根据本发明的一个改进方案，操作元件的至少一部分至少在局部周向地包围接合开关轴的基体，为此操作元件具有用于至少部分地容纳基体的凹部。为了确保操作元件稳定地固定在开关轴上，操作元件设计为至少在局部接合在基体周围，而操作元件本身被开关轴体包围。通过使操作元件围绕基体接合使操作元件至少在径向上相对于基体固定。通过开关轴体的包围使得特别是可以在轴向实现操作元件相对于基体的固定。在此由于开关轴体的包围阻止了操作元件从基体滑下。优选操作元件沿周向完全在基体的周围接合。在此，尤其优选在操作元件和开关轴的基体之间存在夹紧连接，因此操作元件和开关轴的基体之间的连接尤其可靠。借助于其实现操作元件与基体的至少局部周向的包围接合的凹部例如形成在操作元件的中间位置。在此，凹部可以为盲孔型，即在轴向上未完全穿通操作元件。另外，凹部也可以设计为穿通开口，其中所述凹部沿轴向完全穿通操作元件。根据本发明的一个改进方案，操作元件具有一球头，其中凹部至少部分地穿通球头。在此，球头设置在操作元件的与基体背离的一侧上。该球头尤其用于建立与驱动装置的作用相连。同时，球头例如至少部分地被与驱动装置作用相连的连接杆周向接合。有利地，凹部如此设置在操作元件上，即使得凹部穿通球头的至少一部分。尤其优选的是，凹部完全穿通球头。通过这种方式例如设计用于对中的接合开口可以存在于球头的与基体背离的一侧上。在安装开关轴并尤其借助于连接杆连接驱动装置后，还可以关闭凹部或接合开口。为此例如可以使用塞子，其夹紧地接合在接合开口中。根据本发明的一个改进方案，第一材料是金属，尤其是钢，和/或第二材料是合成材料，尤其是聚合物。通过这种方式可以特别简单地制造开关轴并实现操作元件相对于基体的可靠的固定。第一材料优选是抗弯且抗扭的。第二材料优选为可铸/注材料，此外该第二材料粘附在第一材料上。根据本发明的一个改进方案，在球头中设有一尤其由凹部形成的盲孔，其中盲孔的底部尤其由基体限定。在此盲孔理解为未完全穿通球头或操作元件且具有底部的凹部。 盲孔例如用于对中。有利地，盲孔由凹部形成。在此，盲孔的底部可以由基体限定。这意味着，凹部首先沿轴向完全穿通球头或操作元件。接着如此布置操作元件，即操作元件至少在局部周向包围接合基体。因此，基体至少部分地位于操作元件的凹部中。在此，基体形成盲孔的底部。根据本发明的一个改进方案，操作元件具有至少一个接合在开关轴体中、尤其为径向凸缘形式的后接合元件(Hintergriffselement)。为了实现操作元件相对于开关轴的基体沿轴向的尤其可靠的固定，设有所述至少一个后接合元件。该后接合元件如此突出进入开关轴体中，即在操作元件和开关轴体之间存在形锁合的连接。在此，后接合元件例如可以为沿径向向外延伸的径向凸缘的形式。根据本发明的一个改进方案，操作元件具有至少一个尤其设计为径向突出部和/ 或沿径向与开关轴体对准的密封元件。该密封元件设计用于在制造开关轴时沿至少一个方向限定开关轴体。尤其当在压铸/注塑工艺中制造组成开关轴体的第二材料时，操作元件的这种设计是合理的，因为在这种情况下，在操作元件的区域内不必设计额外的密封措施。该密封元件例如作为径向突出部存在。尤其优选的是，密封元件设计为沿径向与开关轴体对准。这意味着，操作元件的密封元件从基体开始或从基体的中点开始沿径向延伸得与开关轴体大致同样远。在此，密封元件的表面至少在开关轴体碰上密封元件的区域中与开关轴体的表面对齐。根据本发明的一个改进方案，由基体和/或开关轴体形成至少一个覆盖元件。如上面已经说明的那样，该覆盖元件用于覆盖或开放进气管结构的进气管开口。该覆盖元件可以以活门/板阀的形式存在。该覆盖元件可以或者由基体、开关轴体形成，或者由两者共同形成。然而，尤其优选覆盖元件由开关轴体形成，其中优选如此选择第二材料，即保证覆盖元件的良好的密封效果。然而，为了达到良好的密封效果，也可以至少部分地在基体和/ 或开关轴体上或者在覆盖元件上施加第三材料。在此，该第三材料有利地为弹性体或聚合物。本发明还涉及一种用于制造尤其根据上述实施方案的开关轴的方法，该开关轴具有用于操纵开关轴的操作元件。在此，开关轴设计为包括由第一材料组成的基体和至少部分地施加在基体上且由第二材料组成的开关轴体；以及操作元件设计为应至少部分地被开关轴体包围。因此，在制造开关轴时执行如下步骤准备基体以及操作元件，相对于基体布置操作元件，接着在基体和操作元件上施加第二材料以形成开关轴体。优选借助于压铸工艺进行第二材料的施加。在制造开关轴时，操作元件应至少部分地被包围，因此利用第二材料压力注塑包封该操作元件。根据本发明的一个改进方案，开关轴体在基体上的施加以及操作元件的包围基本上同时进行，尤其在压铸过程期间进行。因此，不设计连续的工作步骤以形成开关轴体及固定操作元件。相反，这应该在唯一的工作步骤中完成，该工作步骤优选借助于压铸工艺进行。因此，开关轴体如此喷涂在基体上，即使得操作元件相对于基体被固定。
下面借助于附图同时以不限制本发明的方式进一步解释本发明。附图示出图1示出开关轴的基体，图2示出基体、操作元件和至少部分地施加在基体和操作元件上的开关轴体，以及图3示出开关轴在操作元件区域内的细节剖视图。
具体实施例方式图1示出开关轴1，其中仅示出开关轴1的基体2和支承套3。基体2例如由金属， 尤其是钢组成。在图1示出的实施方式中，基体2具有曲轴形的走向，因此基体2具有至少一个一在示出的实施例中为多个一区域4，该区域4沿径向与转动轴线5间隔开。在用于制造开关轴1的制造方法中，第一工作步骤描述了示出的基体2的制备以及至少一个支承套3在该基体2上的安装。图2示出根据制造方法另外的步骤的开关轴1。目前明确看出，至少局部地在基体2上施加/涂覆了开关轴体6。在此，通常不设计使开关轴体6完全包住基体2。相反， 设计为尤其在转动轴线5的范围内基体2的区域保持不被覆盖。在基体2的与转动轴线5间隔开的区域4中，开关轴体6形成覆盖元件7。该覆盖元件7例如与开关轴1配属的进气管结构的进气管开口共同作用。在此，覆盖元件7用于分别或者开放或者覆盖或关闭进气管开口。为此，在一定的角位置范围内，开关轴1可以被带到至少两个转动角位置中，其中进气管开口在第一转动角位置中被覆盖元件7关闭，且在第二转动角位置中被开放。然而， 合理地设计为，在该角度范围内开关轴1可被带到每一任意转动角位置中，从而能够尤其控制地和/或调节地设定覆盖元件7对进气管开口的覆盖。开关轴体6被如此施加在基体2上，使得存在与基体2的不可相对转动的连接。在此，开关轴体6也可用于把支承套3固定在基体2上，其中开关轴体6至少局部地，尤其在支承套3的两侧上包围支承套3。设有一操作元件8用于操纵开关轴1，在该实施例中操作元件8设置在基体2的端部上且在区域4之一中，即沿径向与转动轴线5间隔开。操作元件8具有球头9，例如球头 9制造为可通过一连接杆与开关轴1的驱动装置作用相连。因此，通过操作元件8借助于驱动装置可以把转矩传递至开关轴1上，该转矩引起开关轴1向期望的转动角位置中的转动。在此，开关轴1围绕其转动轴线5转动。开关轴1支承在支承套3的区域中，支承套3 例如由合成材料制成。支承套3装入在此未示出的支承容纳部中以用于支承，因此为开关轴1设计了径向轴承。图3示出开关轴1在操作元件8区域内的细节剖视图。在此刻清晰地看出，基体2 的一部分突入操作元件8的凹部10中。因此操作元件8至少在局部地周向地包围基体2。 在此凹部10设计为其沿轴向完全穿通整个操作元件8并进而也完全穿通球头9。然而，基体2并没有完全穿过操作元件8或凹部10，因此在球头9中存在由凹部10形成的盲孔11。 在此，盲孔11的底部12由开关轴1的基体2限定。盲孔11尤其设计用于对中。也可以设计为，在安装开关轴1之后，例如借助于塞子封闭盲孔11。有利地如此设定凹部10的尺寸， 即基体2夹紧地保持在凹部10中。这意味着，凹部10的内部尺寸至少略微小于基体2的外部尺寸。此外，图3示出操作元件8至少部分地被开关轴体6包围。例如，开关轴体6喷注在基体2上。在此，基体2由第一材料组成，该第一材料例如可以是金属，且开关轴体6由第二材料组成，该第二材料尤其为合成材料。第二材料通常与第一材料不同。为了实现操作元件8可靠地安放于开关轴1上，操作元件8具有接合在开关轴体中的后接合元件13，该后接合元件13可以为径向凸缘的形式。通过这种方式借助开关轴体 6阻止了操作元件8从基体2离开。为此，后接合元件13形成与开关轴体6的后接合连接 /勾接。在此，后接合元件13用于相对于基体2沿轴向固定操作元件8。此外，操作元件8可以在其被开关轴体6包围的区域内具有沟纹/槽纹，该沟纹基本上沿转动轴线5的方向延伸或至少与周向成角度地存在。因此，操作元件8沿周向也相对于基体2可靠地固定。此外，沿径向的固定通过基体2接合入操作元件8的凹部10中实现。因此，操作元件8被可靠地保持为沿任何空间方向都不会相对于基体2移动。为了简化开关轴1的制造，操作元件8具有至少一个密封元件14。密封元件14限制了开关轴体6沿轴向沿球头9方向的延伸。在此，密封元件14设计为径向突出部。密封元件14或密封元件14的外周缘15优选与开关轴体6的表面16对准。另外，当然也可以
6设计为，密封元件14的外周缘15被开关轴体6包围。在开关轴1的制造中，开关轴体6向基体2上的施加和操作元件8相对于基体2 的固定基本上同时进行，亦即在唯一的工作步骤中进行。为此，使开关轴体6借助于一压铸工艺施加在基体2上，其中此前操作元件8已经被推至基体2上。通过这种方式可以免去额外的、在其它情况下对于把操作元件8固定在基体2上或开关轴体6上来说可能是必要的工作步骤。这样能够极其经济地制造开关轴1。附图标记列表1开关轴2 基体3支承套4 区域5转动轴线6开关轴体7覆盖元件8操作元件9 球头10 凹部11 盲孔12 底部13后接合元件14密封元件15外周缘16 表面
权利要求
1.开关轴(1)，尤其是进气管结构的开关轴，所述开关轴具有用于操纵所述开关轴(1) 的操作元件(8)，其特征在于，所述开关轴(1)包括由第一材料组成的基体(2)和至少部分地施加在所述基体( 上且由第二材料组成的开关轴体(6)；所述操作元件(8)至少部分地被所述开关轴体包围。
2.根据权利要求1所述的开关轴，其特征在于，所述操作元件(8)的至少一部分至少在局部周向包围接合所述开关轴(1)的所述基体O)，为此所述操作元件(8)具有用于至少局部地容纳所述基体O)的凹部(10)。
3.根据上述权利要求中任一项所述的开关轴，其特征在于，所述操作元件(8)具有一球头(9)，其中所述凹部(10)至少部分地穿通所述球头(9)。
4.根据上述权利要求中任一项所述的开关轴，其特征在于，所述第一材料是金属，尤其是钢，和/或所述第二材料是合成材料，尤其是聚合物。
5.根据上述权利要求中任一项所述的开关轴，其特征在于，在所述球头(9)中设有尤其由所述凹部(10)形成的盲孔(11)，其中所述盲孔(11)的底部(12)尤其由所述基体(2) 限定。
6.根据上述权利要求中任一项所述的开关轴，其特征在于，所述操作元件(8)具有至少一个接合入所述开关轴体(6)中且尤其为径向凸缘形式的后接合元件(13)。
7.根据上述权利要求中任一项所述的开关轴，其特征在于，所述操作元件(8)具有至少一个密封元件(14)，所述密封元件(14)尤其设计为径向突出部和/或在径向与所述开关轴体(6)对齐。
8.根据上述权利要求中任一项所述的开关轴，其特征在于，由所述基体( 和/或所述开关轴体(6)形成至少一个覆盖元件(7)。
9.用于制造尤其根据上述权利要求中的一项或多项所述的开关轴(1)的方法，所述开关轴(1)具有用于操纵所述开关轴(1)的操作元件(8)，其特征在于，所述开关轴(1)包括由第一材料组成的基体( 和至少部分地施加在所述基体( 上且由第二材料组成的开关轴体(6)；以及所述操作元件(8)至少部分地被所述开关轴体(6)包围。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述开关轴体(6)向所述基体(2)上的施加以及所述操作元件(8)的所述包围基本上同时进行，尤其在压铸过程期间进行。
全文摘要
本发明涉及一种开关轴(1)，尤其是进气管结构的开关轴，所述开关轴具有用于操纵所述开关轴(1)的操作元件(8)。在此，开关轴(1)设计为包括由第一材料组成的基体(2)和至少部分地安置在基体(2)上且由第二材料组成的开关轴体(6)；以及所述操作元件(8)至少部分地被开关轴体(6)包围。此外，本发明还涉及一种用于制造开关轴(1)的方法。
文档编号F02B27/02GK102400792SQ20111027009
公开日2012年4月4日 申请日期2011年9月13日 优先权日2010年9月13日
发明者R·达施纳 申请人:奥迪股份公司