BRPI0620617A2

BRPI0620617A2 - eixo de camos

Info

Publication number: BRPI0620617A2
Application number: BRPI0620617-4A
Authority: BR
Inventors: Falk Schneider
Original assignee: Mahle Int Gmbh
Priority date: 2005-12-24
Filing date: 2006-12-13
Publication date: 2011-11-16
Also published as: US7802549B2; BRPI0620617B1; DE502006007559D1; DE102005062207A1; EP1963625B1; EP1963625A1; US20100000477A1; WO2007076797A1; DE202005021716U1

Abstract

EIXO DE CAMOS. A presente invenção refere-se a um eixo de camas (1) que compreende um eixo interno (5) que é arranjado de maneira coaxial no eixo externo (6). Aqui o eixo externo (6) é formado como um tubo cilíndrico redondo com um diâmetro interno constante (d) através de todo ele, o que quer dizer, com uma superfície lateral interna sem degrau (9). Aqui, é essencial para a invenção que o eixo interno (5) seja fixado diretamente contra a superfície lateral interna sem degrau (9) do eixo externo (6) por meio de no mínimo um dispositivo de fixação (10) que é arranjado axialmente no lado extremo do eixo interno (5).

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "EIXO DE CA- MOS".

A presente invenção refere-se a um eixo de camos em particular para motores automotivos, com camos que podem girar um em relação ao outro ao redor do eixo do eixo de camos sobre ângulos circunferenciais limi- tados, de acordo com o preâmbulo da reivindicação de patente 1.

Tais eixos de camos são conhecidos como ajustáveis, isto é, eixos de camos ajustáveis em fase. Eles permitem uma mudança nos tem- pos de controle das válvulas de troca de gás de um motor de combustão interna. Em particular, eixos de camos com elementos eixo montados de modo que eles podem deslizar um para o interior do outro, são aqui utiliza- dos, pelo que, primeiros elementos camo são conectados a um elemento eixo interno e segundos elementos camo são conectados a um elemento eixo externo. Em adição, o elemento eixo situado no exterior tem aberturas de parede designadas para os elementos camo do elemento eixo interno, com os elementos camo passando através de ditas aberturas de parede, com pinos conectando o elemento eixo no interior. Os elementos camo do elemento eixo um podem controlar a atuação das válvulas de admissão e os elementos camo do outro elemento eixo podem controlar a atuação das vál- vulas de descarga do cilindro, de modo que existe uma superposição de vál- vula variável, visto que os tempos de abertura de válvula não podem ser in- fluenciados.

Tal eixo de camos é conhecido da DE 39 43 426 C1, por exemplo.

Com os eixos de camos conhecidos existe, contudo, o problema que na montagem dos primeiros elementos camo com o elemento eixo inter- no comprimindo pinos de fixação através das aberturas de parede do ele- mento eixo externo para o interior do elemento eixo interno, pode haver um deslocamento radial do elemento eixo interno em relação ao elemento eixo externo. Devido a tal deslocamento o elemento eixo interno não é mais coa- xial com o elemento eixo externo, o que tem um efeito negativo na funciona- lidade do eixo de camos. Tal deslocamento também pode ter lugar sob con- dições de transporte desfavoráveis. A invenção é relativa ao problema de melhorar um eixo de ca- mos do tipo mencionado na introdução, de modo que não possa haver qual- quer deslocamento do eixo interno em relação ao eixo externo, seja na mon- tagem do eixo de camos ou no transporte subseqüente.

Este problema é solucionado de forma primária por meio de um eixo de camos que tem o aspecto de caracterização da reivindicação de pa- tente 1.

Modalidades vantajosas e convenientes são o tema das sub- reivindicações.

No caso de um eixo de camos que tem um eixo interno e um eixo externo arranjado coaxialmente com ele, a presente invenção está ba- seada em uma idéia genérica de suportar o eixo interno por meio de, no mí- nimo, um dispositivo de fixação arranjado em uma área extrema axial do ei- xo, suportando-o diretamente contra uma superfície lateral interior sem de- grau do eixo externo e com isto fixando-o. A superfície lateral interior sem degrau é formada pela configuração do eixo externo como um tubo circular cilíndrico com um diâmetro interno que é de forma consistente o mesmo. O no mínimo um dispositivo de fixação arranjado em uma extremidade axial do eixo interno fixa o eixo interno radialmente no eixo externo, de tal maneira que o arranjo coaxial entre o eixo interno e o eixo externo é preservado, mesmo sob condições de transporte desfavoráveis e/ou durante montagem dos dois eixos. A uma distância da extremidade do dispositivo de fixação arranjado na extremidade do eixo interno axialmente na direção longitudinal, um espaço anelar é fornecido entre uma superfície lateral externa do eixo interno e uma superfície lateral interior do eixo externo, este espaço anelar é enchido com óleo, por exemplo, para lubrificação do eixo interno em relação ao eixo externo. Dois tais dispositivos de fixação arranjados na extremidade axial do eixo interno permitem introdução sem problema de pinos de fixação para o interior do eixo interno, de modo que o atrito resultante entre os pinos de fixação e o eixo interno não conduzam a um deslocamento radial entre o eixo interno e o eixo externo. Em adição, um deslocamento entre o eixo in- terno e o eixo externo é impedido de maneira confiável pelos dispositivos de fixação, mesmo em um transporte subseqüente do eixo de camos.

Em uma modalidade especialmente preferida da abordagem i- novadora, o dispositivo de fixação tem um elemento de fixação conformado em anel conectado de maneira fixa ao eixo interno e arranjado na área de um degrau circunferencial que é estabelecido radialmente no sentido do inte- rior e é arranjado no eixo interno na extremidade axial. O degrau circunfe- rencial que é deslocado no sentido do interior radialmente, forma um assento para o elemento de fixação que é conectado de maneira fixa ao degrau por meio de um ajuste de contração, por exemplo. O elemento de fixação pode assim ser facilmente conectado ao eixo interno por um método que é sim- ples em termos da tecnologia de fabricação, pelo que, uma alta qualidade de fabricação pode ser alcançada e assegurada ao mesmo tempo.

Uma ranhura em anel aberta no sentido do exterior com um e- Iemento de vedação conformado em anel arranjado nela, que veda o espaço anelar entre o eixo interno e o eixo externo é, de forma vantajosa, formado axialmente na proximidade entre o degrau circunferencial por um lado e o elemento de fixação por outro lado. Assim, uma posição predefinida na for- ma da ranhura em anel para o elemento de vedação é criada por meio do degrau circunferencial por um lado e/ou o elemento de fixação por outro Ia- do, de modo que este está sempre instalado em uma localização precisa- mente predefinida. O elemento de vedação conformado em anel é projetado como um anel de tensão externo por exemplo, e está em contato de auto- aperto com a superfície lateral interna do eixo externo. Com sua área radial interna direcionada no sentido do eixo do eixo interno, o elemento de veda- ção conformado em anel engata na ranhura em anel e juntamente com ela forma um tipo de vedação em labirinto que veda de maneira confiável o es- paço anelar entre o eixo interno e o eixo externo.

Em uma outra modalidade vantajosa, uma ranhura em anel que é aberta no sentido do exterior e corre na direção circunferencial é formada em uma superfície lateral externa do eixo interno; um elemento de fixação conformado em anel, que suporta o eixo interno em relação à superfície late- ral interna do eixo externo por um lado e com isto o fixa e por outro lado é projetado ao mesmo tempo como um elemento de vedação que veda o es- paço anelar entre o eixo interno e o eixo externo é formado em uma superfí- cie lateral externa do eixo interno. Portanto, duas tarefas essenciais são pre- enchidas pelo elemento de fixação inovador ao mesmo tempo. A primeira tarefa é fixar o eixo interno em relação ao eixo externo e a segunda tarefa é a função de vedação do espaço anelar situado entre o eixo interno e o eixo externo. Esta modalidade oferece a vantagem de fornecer um elemento combinado de fixação e vedação por meio do que custos de material podem ser reduzidos eliminando um elemento de vedação adicional por um lado, e custos de fabricação também podem ser tornados reduzidos por outro lado. De maneira alternativa, é sempre possível fazer com que o elemento de fi- xação seja projetado para ser fisicamente separado do elemento de veda- ção, de modo que o elemento de fixação é arranjado na mesma ranhura em anel em proximidade axial com o elemento de vedação. Também é possível que o elemento de vedação que é projetado para ser fisicamente separado do elemento de fixação, ser arranjado em uma segunda ranhura em anel que está a uma distância axialmente. Esta alternativa oferece a vantagem que com elementos de vedação e elementos de fixação que são fisicamente separados um do outro, um arranjo dos dois pode ser adaptado para requisi- tos individuais do eixo de camos, e manipulação mais flexível pode, com is- to, ser conseguida.

Um projeto no qual o eixo interno tem uma área radialmente a- largada na extremidade axial com a qual o eixo interno é fixado contra a su- perfície lateral interna do eixo externo é também especialmente vantajoso. Tal área axialmente alargada pode ser criada em um torno por exemplo, de modo que o dispositivo de fixação é projetado em uma peça com o eixo in- terno. Isto oferece a vantagem que um processo posterior para a montagem do dispositivo de fixação no eixo interno pode ser omitido, de modo que cus- tos de montagem podem ser reduzidos. Ao mesmo tempo, um dispositivo de fixação produzido desta maneira pode ser fabricado com uma precisão parti- cularmente elevada em um torno.

Em adição, é concebível que uma ranhura em anel aberta para o exterior seja fornecida na área radialmente alargada do eixo interno, um e- lemento de vedação sendo arranjado nesta ranhura em anel vedando o es- paço anelar entre o eixo interno e o eixo externo. Tal ranhura em anel pode também ser fabricada em um torno em uma etapa de processamento com a produção do dispositivo de fixação, de modo que por meio do torno não so- mente o próprio dispositivo de fixação, mas também um assentou para um elemento de vedação conformado em anel pode ser fabricado ao mesmo tempo. Em geral, outros métodos de fabricação tais como recalcar com usi- nagem subseqüente em um torno são naturalmente também concebíveis para produzir áreas conformadas desta maneira.

Modalidades vantajosas tomadas como exemplo, que são expli- cadas em maior detalhe abaixo, estão delineadas de maneira esquemática nos desenhos.

Nos desenhos:

a figura 1 mostra um eixo de camos com um degrau que é esta- belecido no sentido do interior radialmente e arranjado em uma extremidade axial para acomodar o dispositivo de fixação,

a figura 2 mostra um eixo de camos com um dispositivo de fixa- ção projetado como um parafuso com cabeça, a figura 3 mostra um eixo de camos como aquele na figura 1, porém, com um dispositivo de fixação diferente,

a figura 4 mostra um diagrama como aquele da figura 3, porém com o elemento de fixação e o elemento de vedação fisicamente separados um do outro;

a figura 5 mostra um dispositivo como aquele na figura 3, porém com um dispositivo de fixação na forma de uma área alargada radialmente no eixo interno.

De acordo com a figura 1, um eixo de camos 1, que é utilizado em motores automotivos em particular, têm camos 3, 4 que são contra- rotativos ao redor do eixo de camos 2 sobre ângulos circunferenciais limita- dos. Os camos contra-rotativos compreendem primeiros camos 3 que são conectados de maneira fixa a um eixo interno 5, e segundos camos 4 que são conectados de maneira fixa a um eixo externo 6. O eixo interno 5 é mon- tado de maneira coaxial com e dentro do eixo externo 6. O eixo externo 6 é preferivelmente projetado como um tubo circular cilíndrico com um diâmetro interno que é de maneira consistente o mesmo e, portanto, tem uma superfí- cie lateral interna sem degrau 9. A fixação do primeiro eixo de camos 3 no eixo interno 5 é realizada por meio de pinos de conexão 7 que atravessam o eixo externo 6 e são conectados de maneira fixa ao eixo interno 5, preferi- velmente por atrito. O eixo externo 6, portanto, tem aberturas alongadas 8 na direção circunferencial, permitindo ao pino 7 ser ajustado na direção circun- ferencial. Rotação do primeiro camo 3 em relação ao segundo camo 4 é rea- lizada por meio de rotação do eixo interno 5 que transmite o movimento de rotação para o primeiro camo 3 por meio dos pinos 7. Válvulas de admissão e válvulas de descarga dos cilindros podem ser controladas em uma manei- ra conhecida por meio de camos 3 e 4 que são ajustáveis um em relação ao outro, pelo que os tempos de superposição de válvula, por exemplo, são va- riáveis com uma mudança simultânea no tempo de abertura de válvula das válvulas de admissão.

De acordo com a invenção o eixo interno 5 é suportado por no mínimo um dispositivo de fixação 10, que é arranjado na extremidade axial do eixo interno 5, suportando-o diretamente contra a superfície lateral interna sem degrau 9 do eixo externo 6 e é com isto fixado.

Na modalidade na figura 1, o dispositivo de fixação 10 tem um elemento de fixação 11 projetado na forma de um anel conectado de manei- ra fixa ao eixo interno 5, arranjado na área de um degrau circunferencial 12, que é estabelecido no sentido do interior radialmente, e arranjado em uma extremidade axial do eixo interno 5. O elemento de fixação 11 pode ser en- colhido sobre o eixo interno 5 por meio de um ajuste apertado por exemplo, e com isto conectado de maneira fixa a este último. Uma ranhura em anel 13 que é aberta no sentido do exterior é formada de modo que ela seja axial- mente adjacente ao degrau circunferencial 12 por um lado e o elemento de fixação 11 por outro lado e veda um espaço anelar 15 entre o eixo interno 5 e o eixo externo 6. O espaço anelar 15 é enchido com um lubrificante por exemplo, de modo que suporte deslizante do eixo interno 5 em relação ao eixo externo 6 é conseguido.

O dispositivo de fixação 10 assegura um arranjo coaxial entre o eixo interno 5 e o eixo externo 6 na inserção de pinos 7 no eixo interno 5, bem como em uma operação de transporte subseqüente do eixo de camos 1. O arranjo coaxial entre os dois eixos 5, 6 é indispensável para operação sem problemas do eixo de camos 1, de modo a que o dispositivo de fixação 10 faça uma contribuição elevada no sentido de garantia de qualidade.

De acordo com o eixo de camos 1 na figura 2, o eixo interno 5 é novamente arranjado de maneira coaxial com o eixo externo 6, de tal modo que o que já foi descrito na figura 1 deveria também ser aplicável à fixação dos primeiros camos 3 por meio dos pinos 7. Em contraste com a figura 1, o dispositivo de fixação 10' de acordo com a figura 2 tem um elemento de fi- xação 16 como um parafuso com cabeça que é preso com uma área parcial de seu eixo 17 no eixo interno 5 na extremidade axial e que fixa o eixo inter- no 5 em relação à superfície lateral interna 9 do eixo externo 6 por meio de uma superfície circunferencial externa 19 de sua área de cabeça 18. A área de eixo 17 é conectada ao eixo interno 5 por meio de um ajuste prensado e com isto fixa o elemento de fixação 11' em relação ao eixo interno 5 na dire- ção axial, bem como na direção radial.

Uma ranhura em anel 13' que é aberta no sentido do exterior radialmente, é formada entre a extremidade axial do eixo interno 5 e a área de cabeça 18 do elemento de fixação 16 como um parafuso de cabeça; de acordo com a figura 2 um elemento de vedação conformado em anel 14' é arranjado em dita ranhura em anel vedando o espaço anelar 15 entre o eixo interno 5 e o eixo externo 6. Devido ao dispositivo de fixação 10' de acordo com a figura 2, um arranjo coaxial entre o eixo interno 5 e o eixo externo 6 pode ser assegurado de maneira confiável na montagem do eixo de camos 1, bem como em um seu transporte subseqüente.

A figura 3 mostra um eixo de camos 1 com relação ao qual é feita referência ao que é dito em relação à figura 1 relativo à estrutura e ar- ranjo do eixo interno 5, do eixo externo 6 e dos camos 3 e 4. De acordo com a figura 3, uma ranhura em anel 13" que é aberta no sentido do exterior e corre na direção circunferencial é fornecida sobre uma superfície lateral ex- terna do eixo interno 5, um elemento de fixação conformado em anel 11" que fixa o eixo interno 5 contra a superfície lateral interna 9 do eixo externo 6 é fornecido nesta ranhura em anel. O elemento de fixação 11" pode ser pro- jetado como um elemento de vedação 14" ao mesmo tempo, e pode ser responsável por vedar o espaço anelar 15 entre o eixo interno 5 e o eixo ex- terno 6 em adição a suas tarefas de fixação. Como uma alternativa, o ele- mento de fixação 11"' pode ser projetado para ser configurado de maneira separada do elemento de vedação 14'" como mostrado na figura 4, e pode ser arranjado próximo àquela na ranhura em anel 13"' de acordo com a fi- gura 4, que é então projetada para ser mais larga axialmente. Também é concebível que ó elemento de vedação 14"' seja embutido em uma ranhura em anel 13"" arranjada próximo à ranhura em anel 13"' e indicada somen- te com uma linha interrompida de acordo com a figura 4.

Em adição, um canal 20 que se estende axialmente pode ser fornecido em uma área axial extrema do eixo externo 6, este canal sendo formado por um recesso na superfície lateral externa 21 entre um mancai 24 do eixo externo 6 e uma superfície lateral externa 21 do eixo externo 6. O canal 20 serve como um canal de lubrificante para tornar possível reduzir a pressão de óleo aplicada axialmente na extremidade do eixo interno 5, por exemplo, e com isto ser capaz de reduzir a carga axial no eixo interno 5. Tal arranjo do canal 20 naturalmente também é concebível nas modalidades mostradas nas outras figuras, de modo que o diagrama na figura 4 deveria ser entendido meramente como um exemplo.

De acordo com a figura 5 ou a eixo interno 5 tem uma área radi- almente alargada 22 na extremidade axial com a qual o eixo interno 5 é fixa- do contra a superfície lateral interna 9 do eixo externo 6. A área radialmente alargada 22 pode ser produzida em um torno por exemplo, pelo que, uma área vizinha 23 afunila radialmente neste aspecto, por exemplo. O espaço anelar 15 entre o eixo externo 6 e o eixo interno 5 é criado pelo afunilamento radial na área 23. Para acomodar um elemento de vedação 14"" a área radialmente alargada 22 do eixo interno 5 tem uma ranhura em anel 13..... que é aberta no sentido do exterior. O elemento de vedação 14"" é situado nesta ranhura em anel 13.....e veda o espaço anelar 15 entre o eixo interno 5 e o eixo externo 6. Cada um dos elementos de vedação 14 até 14"" é preferivelmente projetado como um anel de tensão externo e está assim em contato fixo com a superfície lateral interna 9 do eixo externo 6 e engata com sua borda de vedação radialmente no sentido do interior na ranhura em anel 1até 13.....da respectiva modalidade de acordo com as figuras 1 até 5. Ca- da elemento de vedação 14 até 14"" juntamente com a respectiva ranhura em anel 13 forma uma vedação em labirinto que veda assim, de maneira confiável, o espaço anelar 15.

Todos os aspectos delineados na descrição e nas reivindicações a seguir podem ser essenciais à invenção, seja de maneira individual ou combinados juntos em qualquer forma.

Claims

1. Eixo de camos (1) para motores automotivos em particular, que têm camos (3, 4) que são contra-rotativos ao redor do eixo do eixo de camos (2) sobre ângulos circunferenciais limitados, com os quais um eixo interno (5) e um eixo externo (6) são arranjados de ma- neira coaxial um dentro do outro, os camos contra-rotativos (3, 4) consistem em primeiros camos e segundos camos, dos quais os primeiros camos (3) são conectados de maneira fixa ao eixo interno (5) e os segundos camos (4) são conectados de maneira fixa ao eixo externo (6), o eixo externo (6) é projetado como um tubo cilíndrico circular com um diâmetro interno (d) que é de forma consistente o mesmo, isto é, com uma superfície lateral interna sem degrau (9), caracterizado pelo fato de o eixo interno (5) ser diretamente fixado contra a superfície late- ral interna sem degrau (9) do eixo externo (6) por meio de no mínimo um dispositivo de fixação (10) arranjado na extremidade axial do eixo interno (5).

2. Eixo de camos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de fixação (10) ter um elemento de fixação confor- mado em anel (11) conectado de maneira fixa ao eixo interno (5) e arranjado na área de um degrau circunferencial (12) que é estabelecido radialmente no sentido do interior e arranjado em uma extremidade axial do eixo interno (5).

3. Eixo de camos de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de uma ranhura em anel (13) que é aberta no sentido do exterior ser formada em proximidade axial entre o degrau circunferencial (12) por um lado e o elemento de fixação (11) por outro lado, um elemento de vedação conformado em anel (14) sendo arranjado em uma ranhura em anel e ve- dando um espaço anelar (15) entre o eixo interno (5) e o eixo externo (6).

4. Eixo de camos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o dispositivo de fixação (10') compreender um elemento de fixa- ção (16) que é como um parafuso com cabeça e é fixado em uma extremi- dade axial no eixo interno (5) com uma área parcial de seu eixo (17) e supor- tar um eixo interno (5) em relação à superfície lateral interna (9) do eixo ex- terno (6) sobre uma superfície circunferencial externa (19) de sua área de cabeça (18) e com isto fixá-lo.

5. Eixo de camos de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de uma ranhura em anel (13') que é aberta no sentido do exterior radialmente, ser formada entre a extremidade axial do eixo interno (5) e a área de cabeça (18) do elemento de fixação (16), que é na forma de um pino de cabeça, um elemento de vedação conformado em anel (14') sendo arran- jado em uma ranhura em anel e vedando o espaço anelar (15) entre o eixo interno (5) e o eixo externo (6).

6. Eixo de camos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de uma ranhura em anel (13") que é aberta no sentido do exterior e corre na direção circunferencial, ser formado em uma superfície lateral ex- terna do eixo interno (5), um elemento de fixação conformado em anel (11") ser fornecido na ranhura em anel (13") e fixar o eixo interno (5) em relação à superfície lateral interna (9) do eixo externo (6), o elemento de fixação (11") ser também projetado como um e- lemento de vedação (14") que veda o espaço anelar (15) entre o eixo inter- no (5) e o eixo externo (6) ou o elemento de fixação (11"') e o elemento de vedação (14"') serem arranjados na ranhura em anel (13"') de modo que eles são axial- mente adjacentes um ao outro.

7. Eixo de camos de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de o eixo interno (5) ter uma área radialmente alargada (22) na ex- tremidade axial com a qual o eixo interno (5) é fixado em relação à superfície lateral interna (9) do eixo externo (6).

8. Eixo de camos de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de a área radialmente alargada (22) do eixo interno (5) ter uma ra- nhura em anel (13''''') que é aberta no sentido do exterior e na qual um e- lemento de vedação (14'''') é arranjado vedando o espaço anelar (15) entre o eixo interno (5) e o eixo externo (6).

9. Eixo de camos de acordo com qualquer uma das reivindica- ções 1 até 8, caracterizado pelo fato de um canal (20) que corre na direção axial ser fornecido na extre- midade axial do eixo de camos (1) entre uma superfície lateral externa (21) do eixo externo (6) e um mancai (24) do eixo externo (6).