用于将凸轮轴调节器与凸轮轴的凸轮轴端部连接的固定装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于将凸轮轴调节器与凸轮轴的凸轮轴端部连接的固定装置。
【背景技术】
[0002]凸轮轴调节器在内燃机中用于改变燃烧室气门的配气相位，以便可以将曲轴与凸轮轴之间的相位关系在限定的角度范围内、在最大的提前位置与最大的滞后位置之间可变地构造。配气相位与当前的负载和转速的匹配降低了油耗和排放。为了这个目的，将凸轮轴调节器整合到动力总成系统中，通过该动力总成系统将扭矩从曲轴传递到凸轮轴上。该动力总成系统例如可以构造为皮带传动装置、链条传动装置或齿轮传动装置。
[0003]在液压凸轮轴调节器中，从动元件和驱动元件构造出一对或多对可以加载以液压介质的彼此相对作用的压力室。驱动元件和从动元件同轴地布置。通过填充和排空各压力室来产生驱动元件与从动元件之间的相对运动。在驱动元件与从动元件之间旋转作用的弹簧将驱动元件相对于从动元件沿有利方向挤压。这种有利方向可以与扭转方向同向或反向。
[0004]液压凸轮轴调节器的一种结构形式是叶片式调节器。叶片式调节器具有定子、转子和带有外齿部的驱动轮。转子构造为大多能与凸轮轴抗相对转动地(drehfest)连接的从动元件。驱动元件包含定子和驱动轮。定子和驱动轮抗相对转动地相互连接或为此备选地彼此一体式地构造。转子与定子同轴地布置并且布置在定子的内部。转子和定子利用其径向延伸的叶片形成相对作用的油室，这些油室可以通过油压加载并且能够实现定子与转子之间相对转动。叶片要么与转子或定子一体式地构造，要么作为“插入的叶片”布置在转子或定子的为此设置的槽内。此外，叶片式调节器具有各种各样不同的密封盖。定子和密封盖通过多个连接螺栓彼此锁定。
[0005]液压凸轮轴调节器的另一种结构形式是轴向柱塞式调节器。在这种情况下，通过油压使移动元件轴向移动，该移动元件通过斜齿部产生驱动元件与从动元件之间的相对转动。
[0006]凸轮轴调节器的另一种结构形式是具有三轴传动装置(例如行星传动装置)的机电式凸轮轴调节器。在此，其中一根轴形成驱动元件，而第二轴形成从动元件。通过第三轴，可以借助伺服装置、例如电动机或制动器向系统输送旋转能量或从系统输出旋转能量。附加地可以布置有对驱动元件与从动元件之间的相对转动进行支持或复位的弹簧。
[0007]DE 10 2009 051 309 Al示出一种用于凸轮轴调节器的设备，其中，凸轮轴调节器以其轮毂相对凸轮轴的止挡元件止挡，并且通过固定元件实现凸轮轴调节器与凸轮轴之间的轴向拉紧。固定元件在这种情况下构造为锁紧螺母。
[0008]WO 2007/082600示出一种借助中央阀固定在凸轮轴上的凸轮轴调节器。中央阀包括可以轴向运动的控制活塞，该控制活塞通过与其对齐的中央磁铁来操作。
[0009]EP I 544 419 Al示出一种利用无阀功能的中央螺栓固定在凸轮轴上的凸轮轴调节器。
【发明内容】
[0010]本发明的任务在于提供一种用于将凸轮轴调节器与凸轮轴的凸轮轴端部连接的固定装置，该固定装置能够将凸轮轴调节器特别节省空间且可靠地固定在凸轮轴上。
[0011]该任务根据本发明通过权利要求1的特征解决。
[0012]用于将凸轮轴调节器与凸轮轴的凸轮轴端部连接的固定装置，其中，凸轮轴调节器具有与凸轮轴端部通过固定螺栓连接的轮毂，根据本发明以如下方式来解决该任务，即，轮毂具有内锥形面，该内锥形面从凸轮轴调节器离开地变细并在该内锥形面与固定螺栓之间固定有夹紧元件，其中，固定螺栓将轮毂与凸轮轴端部通过夹紧元件拉紧。
[0013]由此实现的是，在拧紧固定螺栓时，内锥形面将力分成径向和轴向的力矢量。为了获得像现有技术中那样的轴向力矢量所需的预紧力而进一步拧紧固定螺栓，由此该固定螺栓在其长度上被更多地延展并因此提供用以在使用寿命上抵抗收缩性所需的弹性。通过内锥形面的角度可以限定期望的预紧力。夹紧元件被设置成用于在固定螺栓与内锥形面之间夹紧，并且在拉紧该装置期间通过径向的力矢量被扩宽。该夹紧支持了固定装置的螺栓连接的抗相对转动强度。
[0014]内锥形面优选在周向上闭合地构造，但可以通过凹部、例如槽或凹口被中断。作为内锥形面的备选也可以使用将力分成轴向和径向的力矢量的其他表面形状、例如拱曲面。
[0015]在本发明的一种设计方案中，夹紧元件构造为环或套筒。夹紧元件优选在其外周面上具有与轮毂的内锥形面互补地构造的外锥形面。外锥形面优选在周向上闭合地构造成，但可以通过凹部、例如槽或凹口被中断。此外，环在周向上可以是闭合的或由缝隙中断的，其中，通过缝隙有利地提高了夹紧元件的弹性。有利地，夹紧元件构造为锥体。
[0016]可选地，夹紧元件可与固定螺栓一体式地构造或作为与固定螺栓分开的构件存在。夹紧元件此外可以力锁合地(kraftschlUssig)、形状锁合地(formschlUssig)和/或材料锁合地(StoffschlUssig)与固定螺栓连接，以便简化安装，在安装中，夹紧元件在与轮毂拼接之前就已经防丢失地固定在固定螺栓上。
[0017]在一种有利的设计方案中，凸轮轴端部在内周边上具有内锥形面，该内锥形面朝凸轮轴调节器变细，并且在固定螺栓与该内锥形面之间固定有螺纹环。因此，该凸轮轴端部管状地构造，并且设有具有内周边的在端部侧敞开的空腔。内周边本身可以具有内锥形面，其中，内锥形面由凸轮轴端部的材料一体式地构造。备选地可以设置有单独的构件，该构件在其内周边上具有内锥形面并与凸轮轴端部力锁合地、形状锁合地和/或材料锁合地连接。
[0018]内锥形面优选在周向上闭合地构造，但可以通过凹部、例如槽或凹口被中断。作为内锥形面的备选也可以使用将力分成轴向和径向的力矢量的其他表面形状、例如拱曲面。
[0019]在凸轮轴端部的内锥形面与固定螺栓之间设置有螺纹环。在固定螺栓的外螺纹与螺纹环的内螺纹啮合之前，螺纹环优选防丢失地固定在凸轮轴端部的内锥形面上。这种固定可以通过锁定元件、例如锁定环来实现，其布置在内锥形面的扩宽的侧，其中，螺纹环布置在锁定元件与内锥形面的变细的侧之间。因此，螺纹环在两个轴向方向上在其运动自由度上受到限制。
[0020]在一种特别优选的设计方案中，螺纹环的外周面具有与凸轮轴端部的内锥形面互补的外锥形面。外锥形面优选在周向上闭合地构造成，但可以通过凹部、例如槽或凹口被中断。有利地，螺纹环构造为带有内螺纹的锥体。
[0021]在本发明的一种设计方案中，固定螺栓与螺纹环的内螺纹啮合，由此夹紧元件与螺纹环在轴向上相互拉紧，其中，夹紧元件和螺纹环在轴向方向上彼此间隔开。这种间隔可以通过在轴向方向上在轮毂与凸轮轴端部之间的止挡件直接地或间接通过单独的间隔元件来实现。夹紧元件和螺纹环通过旋拧首先互相运动，但支撑在首先也互相运动的相应的内锥形面上。如果接触到在轴向方向上在轮毂与凸轮轴端部之间的止挡件，那么轮毂就支撑在凸轮轴端部上，并且阻止在借助固定螺栓旋拧时，在内锥形面之间的并因此也在夹紧元件与螺纹环之间的间距的减少。随后，在进一步进行的旋拧过程中，固定螺栓被延展，由此实现了固定装置的拉紧。
[0022]在一种优选的构造方案中，凸轮轴端部的内锥形面由单独的构件构成，该构件与凸轮轴端部材料锁合地、形状锁合地和/或力锁合地连接。该单独的构件至少相对于凸轮轴端部在轴向方向上固定。在周向上的固定可以有选择地设置。至少禁止单独的构件在轴向方向上朝向轮毂运动的自由度，其中，单独的构件在轴向方向上从轮毂离开的自由度完全可以存在。在轴向方向上朝向轮毂运动的自由度的禁止优选通过在凸轮轴端部与单独的构件之间的止挡件来构造。
[0023]在本发明的另一种设计方案中，凸轮轴端部的内锥形面和轮毂的内锥形面在轴向方向上彼此间隔开，并且在内锥形面的轴向间隙内布置有间隔元件。间隔元件可以作为单独的构件以环或套筒的形式存在。备选地，间隔元件可以由凸轮轴端部、轮毂、螺纹环、夹紧元件或单独的构件一体式地构造，该单独的构件具有针对凸轮轴端部的内锥形面并与凸轮轴端部力锁合地、形状锁合地和/或材料锁合地连接。间距可以通过间隔元件来限定，由此可以使用相应长的固定螺栓，其长度又有利地影响固定装置的拉紧。
[0024]在本发明的一种构造方案中，间隔元件构造为单独的构件。作为形式为环或套筒的单独的构件，间隔元件可以简单地在与轮毂拼接之前装入凸轮轴端部内。具有高的弹性模量的材料适用于构造间隔元件并且可以有助于支持螺栓连接的弹性并且因此进一步改进固定装置。此外，作为间隔元件或作为对间隔元件的附加可以设置有在轴向方向上拉紧螺栓连接的弹簧。优选布置有盘形弹簧，作为对间隔元件的替代或作为在轴向方向上对间隔元件的附加。
[0025]在一种有利的设计方案中，间隔元件具有液压介质通道。液压介质通道可以构造为径向孔、轴向缝隙，其完全沿间隔元件的