CN102133708A

CN102133708A - 装配装置

Info

Publication number: CN102133708A
Application number: CN2010106232517A
Authority: CN
Inventors: K·施梅肯贝赫; M·欣克尔; M·赫尔比希; S·施奈德; M·温克勒
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2009-12-24
Filing date: 2010-12-24
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2030-12-24
Also published as: DE102009060347A1; DE102009060347B4; CN102133708B

Abstract

一种装配装置，用于装配承载功能元件的轴，包括：多个轴向隔开布置的定位盘，其带有容纳部，以用于盘形且各设有中心孔口的功能元件的保持和对准取向，定心销，其通过相对于定位盘的轴向相对移位可在推入状态和推出状态之间行进，在推入状态中定心销穿过定位盘的容纳部，在推出状态中定心销不穿过定位盘的容纳部，其中，定心销的端侧具有夹紧件，利用其可在定心销的轴向延长部分中将空心轴夹紧到定心销处，其中，夹紧件具有在定心销的端侧上偏心布置和/或非旋转对称的至少一个突出部，其通过至少一个径向缝隙划分成至少两个在方位角方面邻近的部分突出部，其中，至少一个部分突出部的底部包括实心接头，以使得同一部分突出部的顶部在方位角方面弹性地支承。

Description

装配装置

技术领域

本发明涉及用于装配承载功能元件的轴的装配装置，包括

-多个轴向隔开布置的定位盘，该定位盘带有容纳部，以用于保持盘形的且各设有中心孔口的功能元件并且用于这些功能元件的对准取向，

-定心销(Zentrierdorn)，该定心销通过相对于定位盘的轴向相对移位可在推入状态和推出状态之间行进，在推入状态中定心销穿过定位盘的容纳部，而在推出状态中定心销不穿过定位盘的容纳部，其中，定心销的端侧具有夹紧件(Anspannmittel)，利用这些夹紧件可在定心销的轴向延长部中将空心轴(Leerwelle)夹紧(anspannen)到该定心销处。

背景技术

这种装配装置从文件WO 2009/065970 A1中是已知的。该装配装置尤其用作装配用于内燃机的凸轮轴，其中，凸轮在该文件的描述的范围中表示“功能元件”，在内燃机中利用凸轮实现气门的操纵。然而本文中功能元件的概念应进一步理解并且还包括例如齿轮、传感轮(Geberrad)、泵凸轮以及类似元件。显而易见的是，不仅各个功能元件彼此的轴向距离而且其相对角位置对于装配的轴的功能效率(Funktionstüchtigkeit)都具有决定性的意义。由此，对于已知的装配装置设置成，根据功能元件在定位盘中预期的轴向位置和角位置如此定位功能元件，即，使得在功能元件的主体中的中心孔口彼此对准。接着，将相对于功能元件强冷却的中空轴推入到对准的孔口中。接着引起的温度平衡导致管道的外直径与功能元件的内直径相比相对扩大，从而造成压配合(Pressverbindung)，功能元件利用该压配合与管道固定连接。对于已知的装配装置，附加地设置有保持件以用于罩盖元件，该罩盖元件的壁同样具有孔口，这些孔口在装配状态中应该充当用于构建的轴的支承部位。罩盖模块相对于功能元件如此定位，即，罩盖模块的孔口与功能元件的孔口对准。然后推入的管道不仅穿过功能元件的孔口而且穿过罩盖元件的孔口，从而在装配过程之后产生轴-罩模块。装配时，首先推动尺寸略微小的定心销通过孔口，以用于支持孔口的对准取向并且将功能元件固定在其定位盘中。冷却的空心轴以端侧夹紧到定心销的自由端侧处。通过定心销-空心轴单元相对定位盘的相对移位，将定心销从孔口中推出并且同时空心轴代替定心销被推入到孔口中。

不仅功能元件彼此的相对位置对于模块的正确功能来说为重要的。而且功能元件的整体的角位置相对于空心轴的角位置也为重要的。因为，在典型应用中，空心轴绝对不是完全旋转对称的。尤其地，空心轴在其端侧处可具有不对称性和/或标记，其用作，可以正确的相位联结内燃机的其它的不包括在轴-罩模块中的构件。这些标记甚至典型地用作整个结构系统的基准点。定位盘的取向和调整可仅仅以与空心轴的设定角位置有关的方式实现。为了获得功能性良好的功能轴，空心轴在推入时的实际角位置必须符合初始取向时设定的角位置。通过夹紧到定心销处来预设空心轴的实际角位置。这里需要可靠且无间隙的夹紧。对此，所提及的出版物未公开任何细节。

发明内容

本发明的目的是改进这类装配装置，使得以相位正确且无间隙的方式将空心轴夹紧到定心销处成为可能。

该目的结合权利要求1的前序部分的特征本目通过以下方式来实现，即，夹紧件具有在定心销的端侧上偏心布置和/或非旋转对称的至少一个突出部，该突出部由至少一个径向缝隙划分成至少两个在方位角方面(azimutal)邻近的部分突出部，其中，至少一个部分突出部的底部包括实心接头

以使得同一部分突出部的顶部在方位角方面弹性地支承。

本发明从冠状部啮合(Kronenverzahnung)的基本已知思想出发，其中，定心销的端侧的一个或更多个齿状部接合到在空心轴的端侧上的对应凹口中。为了获得希望的旋转可靠性(verdrehsicherheit)，接合必须以非旋转对称的方式实现。这可通过以下方式实现，即，定心销的(多个)突出部本身非旋转对称地形成或者至少在定心销的端侧上布置成非旋转对称。但是对于本发明的优选的应用，即对于内燃机的凸轮轴的构造，最小的角偏差已经非常重要。传统的安放成纯粹形状配合的冠状部啮合由于必要地出现的间隙仅仅不充分地满足在啮合的精度方面的要求。在此，在对于优选的以上描述的强冷却空心轴的应用可能出现受由温度引起的尺寸变化，从而间隙在不同的过程阶段可能大小不同的时候，该间隙更加难以控制。本发明由此还设置成，定心销的至少一个突出部具有径向缝隙。在本文上下文中，“径向”不一定意指整个缝隙必须精确地在径向上取向；而还应该包括以下实施形式，即对于这些形式缝隙仅仅具有径向分量。这种径向缝隙将突出部划分成两个在方位角方面邻近的部分突出部。在此，“方位角方面”意指在圆柱体极坐标

的意义中与方位角

的伸延方向共线。对于优选的实施形式(在其中，至少一个突出部安装在定心销端侧的边缘处)，形成的部分突出部布置在周向上或者换句话说沿端侧的周缘彼此邻近布置。

如果至少一个部分突出部的底部还构造为实心接头，也就是说部分突出部可在方位角的方向上围绕其在定心销的端侧处的铰接点克服材料的弹力摆动，则根据本发明形成齿状部，该齿状部的齿宽可通过侧压力减小，其中，通过基本上每种材料、但尤其是优选地用于定心销的金属(尤其是钢)中固有的弹性作用，存在抵抗宽度减少的回位力，其在不受力的状态下造成齿状部的限定的正常宽度(观察到，该正常宽度可随温度而波动)。对于装配装置的这种设计，空心轴(该空心轴的与根据本发明设计的齿状部对应的凹口比齿状部的正常宽度略窄(更确切地说，在设置的装配过程期间出现的每个温度构象(Temperaturkonstellation)的情况下))不仅以形状配合的方式而且以力配合的方式固定，由此阻止任何间隙。另一方面，为了完全实现齿状部接合到在空心轴的对应凹口中，必须确保，在最大共同挤压状态下的齿宽(即可达到的最小齿宽)小于对应凹口的宽度。换言之，优选地如此选择空心轴，即，使得在不受力状态下突出部的方位角方面的宽度大于在空心轴的端侧处的对应凹口的方位角方面的宽度，而在克服实心接头的弹力的最大程度被卡紧的状态下突出部的方位角方面的宽度小于空心轴的端侧处的对应凹口的方位角方面的宽度。本领域技术人员将认识到，设计实心接头时要注意，其弹性作用不能构造成太弱，尤其不能弱于在预期的过程中出现的扭力。

优选地设置成，弹性部分突出部的顶部的方位角方面的最外部上棱边倒圆角。由此，使突出部引入到空心轴的对应凹口中变得容易。尤其是倒圆角充当滑入斜面

通过该滑入斜面将引起推入的轴向力换向成切向力，该切向力引起弹性部分突出部的挠曲(einfedern)。

为了保证根据本发明的装配装置的高的坚固性，定心销的突出部不应该构造成太易损坏(filigran)。另一方面，大的齿宽引起相当大的弹力，使得将空心轴夹紧到定心销处将需要相当大的轴向力。而这是不希望的。因此，对于本发明的优选的改进方案设置成，使得弹性部分突出部的底部比其顶部在方位角方面更窄。因此，可组合大的齿宽和适度的弹力。此外，该实施形式具有以下优点，即，以力配合的方式接合到空心轴的对应凹口中的齿状部不是在其整个高度上接触凹口的侧壁。因此，减小摩擦力，这又在将空心轴夹紧到定心销处时导致较小的轴向力。

优选地，通过以下方式一致地继续之前提到的途径，即，弹性部分突出部的底部具有面向缝隙的、径向延伸的槽。因此，弹性部分突出部的方位角方面的宽度在实心接头的范围中(再次)减小，这引起弹力的(进一步)减小。以适宜的方式，槽的槽底和槽壁具有弧形轮廓，即在槽底和槽壁之间设置成没有棱边，以使得弹性运动时材料负载均匀分布而不是集中于一点，在持续负载情况下在该点处可能导致裂纹或破裂。

对于定心销的优选的实施形式，定心销端侧以冠状部形状设计成带有多个布置在边缘侧的突出部，以用于接合到在空心轴的端侧处的相应多个对应的凹口中。对于力求的装配过程，应相应于空心轴的角定向的自由度来选择突出部的布置的对称性。

从以下专门描述以及附图中得出本发明的另外的特征和优点。

附图说明

图1显示了在推入状态中的已知的装配装置的示意图，

图2显示了在推出状态中的图1的装配装置，

图3显示了根据本发明的定心销附件(Zentrierdornvorsatz)的透视详图，

图4显示了用于与图3的定心销附件一起使用的空心轴端侧的透视详图。

部件列表

10 机器平台

12 定位盘

14 罩盖元件

16 定心销

18 空心轴

20 接合部位

22 冠状部

24 22的边缘

26 突出部

26a，b 26的部分突出部

28 缝隙

30a，b 26a或26b的方位角方面的外部上棱边

32 槽

40 18的边缘

42 凹口

44 42的槽壁

46 42的槽底

具体实施方式

图1和图2以纯粹示意性示图显示了在推入(图1)以及推出(图2)状态中的根据本发明的装配装置。

在相对于未示出的机器基座布置成固定的或者可运动的机器平台10上，布置有多个定位盘12。未进一步详细示出的定位盘12分别将未示出的盘形凸轮保持在预设的角位置中。另外，罩盖元件14以包围定位盘12的方式保持在机器平台上。罩盖元件的外壁以及凸轮具有彼此对准的孔口，这些孔口在装配装置的推入状态中由定心销16穿过。空心轴18被夹紧到定心销16的端侧处。空心轴18相对于凸轮为强冷却的，因此，与凸轮和罩盖元件14中的孔口相比，空心轴18的外直径变小。

为了实现装配，由定心销16和空心轴18组成的单元相对于定位盘12和罩盖元件14的布置轴向移位，以使得空心轴18替代定心销16穿过凸轮和罩盖元件14中的孔口。这为图2中示出的情况，该情况此处从定心销16的视角来看表示推出状态。在推出状态中，在一方面空心轴18和另一方面凸轮和罩盖元件14之间引起温度平衡。因此，通过合适地确定孔口的直径和空心轴18的直径的相对尺寸，凸轮固定地热装(aufschrumpfen)到空心轴18上，然而，空心轴可旋转无间隙地支承在罩盖元件的充当凸轮轴轴承的孔口中。本发明涉及将空心轴18夹紧到定心销16处，尤其涉及在两个元件之间的接合部位的特别的设计方案。

在图1和图2中，接合部位以参考标号20表示。图3显示了接合部位20的定心销侧部分的优选设计方案。图4显示了接合部位20的空心轴侧部分的对应的设计方案。

图3显示了承载定心销16的端侧的上端部分(Aufsatz)。为了模块化和容易的可更换性(例如在磨损时)，定心销16优选地由主体和可安放在主体上的冠状部22组装而成。但是，当然也可能的是，定心销16构造成一体的，使得根据本发明的冠状部22的特征在定心销主体本身处实现。

冠状部22具有预设其周缘的环，在环的边缘24上布置有四个突出部26。每个突出部26具有径向缝隙28，该缝隙28将突出部26划分成两个部分突出部26a和26b。部分突出部26a，26b彼此在方位角方面邻近。部分突出部26a，26b各自的在方位角方面的外部径向棱边30a，30b设计成倒圆角。部分突出部中的一个(对于部分突出部26b的示出的实施形式)在其下部面向边缘24的区段(这里称为底部)中具有实心接头。实心接头由带有弧形槽壁和槽底的径向槽32形成，该槽32的槽开口通到缝隙28为止并且该槽32的下槽壁在冠状部边缘24的水平上终止。此外，相对位于上方的顶部，底部的宽度还从方位角方面的外部开始变窄。总体上，在部分突出部26b的底部的范围中产生明显的材料变薄，由此，实现实心接头。从在方位角方面外面外部作用于顶部的压力导致部分突出部26b围绕由实心接头预设的轴线摆动，该轴线近似在槽底的最深部位处伸延。优选地由钢制成的冠状部22的材料的弹性引起弹力对抗所谓的压力，弹力在压力卸载时使得部分突出部26b弹回到其初始状态中。

图4显示了空心轴18的端侧，其具有对应于冠状部22的边缘设计。尤其地，在预设空心轴18的周缘的边缘40中布置有四个凹口42，这些凹口42在其位置方面相应于冠状部22的突出部26的位置。凹口42具有径向且平行于轴轴线取向的侧壁44。凹口42的槽底46是平的，也就是说，径向地且垂直于轴轴线取向。凹口42的槽宽略微小于对应突出部26在其在不受力状态中的最宽部位处的宽度。另一方面，凹口42的宽度大于对应突出部26在其处于最大压缩状态中的最宽部位处(也就是说在部分突出部26b发生最大挠曲时)的宽度。

为了使空心轴18夹紧到配备有冠状部22的定心销16处，待夹住(verspannend)的元件的端侧如此重叠放置，即，突出部26安放在凹口42的上棱边上。然后施加的轴向力从突出部26的倒圆角的上棱边30a，30b转向成在方位角方面向内指向的力，以使得弹性部分突出部26b在缝隙28缩小的情况下发生挠曲。因此，每个突出部26的总宽度减小，以使得突出部26可沿凹口42的侧壁44滑入到凹口42中直到其被止挡。在该状态中，因为力配合，空心轴18旋转可靠且无间隙地与定心销16夹住。

当然在具体描述中讨论且在附图中示出的实施形式仅仅为本发明的说明性的实施例。根据本文公开内容向本领域技术人员提供宽范围的变型可能。尤其地，定心销16的突出部26和空心轴18的对应凹口42的数目、位置、具体构造以及尺寸大小都可与已显示的内容不同。本领域技术人员每次将鉴于其具体的待解决问题针对相应的个别情况下进行这种调整。

Claims

1.一种装配装置，用于装配承载功能元件的轴的，该装配装置包括：

-多个轴向隔开布置的定位盘(12)，该定位盘(12)带有容纳部，以用于保持盘形的且各设有中心孔口的功能元件并且用于这些功能元件的对准取向，

-定心销(16)，该定心销(16)通过相对于所述定位盘(12)的轴向相对移位可在推入状态和推出状态之间行进，在所述推入状态中所述定心销(16)穿过所述定位盘(12)的容纳部，而在所述推出状态中所述定心销(16)不穿过所述定位盘(12)的容纳部，

其中，所述定心销(16)的端侧具有夹紧件(26)，利用所述夹紧件(26)可在所述定心销(16)的轴向延长部分中将空心轴(18)夹紧到所述定心销(16)处，

其特征在于，

所述夹紧件具有在所述定心销(16)的端侧上偏心布置和/或非旋转对称的至少一个突出部(26)，所述突出部(26)通过至少一个径向缝隙(28)划分成至少两个邻近的部分突出部(26a，b)，其中，至少一个部分突出部(26b)的底部包括实心接头，以使得同一部分突出部(26b)的顶部在方位角方面弹性地支承。

2.根据权利要求1所述的装配装置，

其特征在于，

在不受力状态下所述突出部(26)的方位角方面的宽度大于在所述空心轴(18)的端侧处的对应凹口(42)的方位角方面的宽度，而在克服所述实心接头的弹力的最大程度卡紧的状态下小于在所述空心轴(18)的端侧处的对应凹口(42)的方位角方面的宽度。

3.根据上述权利要求中任一项所述的装配装置，

其特征在于，

所述弹性部分突出部(26b)的顶部的方位角方面的最外部上棱边(30b)倒圆角。

4.根据上述权利要求中任一项所述的装配装置，

其特征在于，

所述弹性部分突出部(26b)的底部在方位角方面比其顶部更窄。

5.根据上述权利要求中任一项所述的装配装置，

其特征在于，

所述弹性部分突出部(26b)的底部具有面向所述缝隙(28)的、径向延伸的槽(32)。

6.根据权利要求5所述的装配装置，

其特征在于，

所述槽(32)的槽底和槽壁具有弧形轮廓。

7.根据上述权利要求中任一项所述的装配装置，

其特征在于，

所述定心销(16)的端侧以冠状部形状设计成带有多个布置在边缘侧的突出部(26)，以用于接合到在所述空心轴(18)的端侧处的相应多个对应的凹口(42)中。