CN102762337A - 用于装配轴罩模块的装配装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于装配轴罩模块(400)的装配装置,所述轴罩模块具有罩(104)和至少一个带有多个功能元件(100、112)的功能轴,所述功能元件固定在可旋转地支承在罩(104)内的轴(114)上,所述装配装置包括多个沿轴向间隔布置的定位元件(18、22),所述定位元件用于定向地分别支承一个配有中央穿孔(102、113)的功能元件(100、112),使得功能元件(100、112)在定向状态下彼此处于预先规定的方位角位置并且它们的中央穿孔(102、113)相互对齐,所述装配装置还包括罩支撑件,借助该罩支撑件可以这样定向地固定具有至少两个壁穿孔(106、108)的气缸盖罩(104),使得其壁穿孔(106、108)与定向的功能元件(100、112)的中央穿孔(102、113)对齐,所述装配装置还包括空轴支撑件(14),借助该空轴支撑件可以将空轴(114)与功能元件(100、112)的中央穿孔(102、113)和罩(104)的壁穿孔(106、108)轴向对齐地固定,其中,定位元件(18、22)一方面和罩支撑件并且另一方面和空轴支撑件(14)在定向状态下可相对彼此沿轴向滑移,其中,布置在轴向边缘处的定位元件(22)在定向状态下可相对于沿轴向靠中间布置的定位元件(18)沿轴向滑移。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于装配轴罩模块的装配装置,所述轴罩模块具有罩和至少一个带有多个功能元件的功能轴,所述功能元件固定在可旋转地支承在罩内的轴上,所述装配装置包括
-多个沿轴向间隔布置的定位元件,所述定位元件用于定向地分别支承一个配有圆形中央穿孔的功能元件,使得功能元件在定向状态下彼此处于预先规定的方位角位置并且它们的中央穿孔相互对齐,
-罩支撑件,借助该罩支撑件可以这样定向地固定具有至少两个壁穿孔的气缸盖罩,使得其壁穿孔与定向的功能元件的中央穿孔对齐,
-假轴或空轴的支撑件,借助该假轴或空轴的支撑件可以将假轴或空轴与功能元件的中央穿孔和罩的壁穿孔轴向对齐地固定,其中,定位元件一方面和罩支撑件并且另一方面和空轴支撑件在定向状态下可相对彼此沿轴向滑移。
本发明还涉及一种通过应用这种装配装置来装配轴罩模块的方法。
背景技术
这种装配装置和装配方法由WO 2009/065970A1已知。在该处公开的装置和方法尤其用于制造内燃机的凸轮轴-气缸盖罩模块。为此,将一系列沿轴向间隔的定位盘固定在机器平台上。每个定位盘具有用于凸轮的支座。凸轮作为具有磨削过的偏心轮廓的盘状元件提供。外轮廓相应于一种计算出的形状,其分别针对具体的使用情况即针对其中使用了该模块的具体内燃机来优化。盘还具有垂直于盘平面的圆形通孔。在定位盘中,凸轮这样彼此定向,使得它们的相对角位置和轴向位置相应于在凸轮轴上的期望位置。在此,穿过盘体的钻孔彼此对齐地定向。此外,罩元件这样套在定向的凸轮上,使得罩元件的壁中的钻孔与凸轮钻孔对齐。随即将相对于凸轮和罩元件较强烈地过冷却的空轴推套到钻孔中。空轴外径和钻孔内径的尺寸设计为,使得空轴在过冷状态下可以不用力地或至少用很少力地推套到钻孔中,而其在未过冷状态下的直径略微大于凸轮钻孔内径并且稍微小于罩钻孔的内径。在如此设计直径尺寸时,随后进行的温度补偿使得空轴与凸轮形成固定的压接连接,并且使得空轴无缝地、可转动地支承在罩钻孔中。
将罩套在定向的凸轮上的前提条件为,罩元件构造为向“下”,也就是在其朝向装配装置的一侧敞开。罩元件的这种构造至少一定能在气门配气凸轮的区域内实现。然而典型的凸轮轴除了具有气门配气凸轮外还具有附加的功能元件。在此特别重要的例子是凸轮轴链条的小齿轮或者机油泵的泵凸轮。机油泵在内燃机的安装状态下设计为安装在气缸盖罩上的凸缘或套环,该套环由泵盖封闭并且在该套环内部以相对由套环形成的泵壳体较小的间距环绕泵凸轮。泵凸轮固定在凸轮轴上并且随着凸轮轴共同旋转。在制造技术上特别有利的是,不将机油泵壳体构造为需要法兰连接在气缸盖罩上的单独构件,而是将其与罩元件设计为一体。然而,在这样构造罩时无法应用如上所述前提条件为向“下”敞开的罩元件的已知方法,因为形成机油泵壳体的套环环形地包围罩元件中相应的壁穿孔。因此不能与气门配气凸轮相应地将泵凸轮支承和定向在定位盘中并且与罩元件套在一起。
发明目的
本发明所要解决的技术问题在于,对按本发明所述类型的装配装置以及已知方法进行扩展设计,使得功能轴能够配设边缘处的功能元件,所述功能元件在已装配的轴罩模块中由罩元件的凸缘或套环环形地围绕。
发明内容
该技术问题按本发明结合权利要求1前序部分的特征由此解决,即,布置在轴向边缘处的定位元件在定向状态下可相对于沿轴向靠中间布置的定位元件沿轴向滑移。
本发明还通过一种具有权利要求6所述特征的方法,即一种用于装配轴罩模块的方法解决,所述轴罩模块具有罩和至少一个带有多个功能元件的功能轴,所述功能元件固定在可旋转地支承在罩内的轴上,所述方法通过应用按本发明的装配装置进行,其中,所述罩的壁穿孔由指向外的凸缘或套环包围,该方法具有以下步骤:
-在定位元件中布置和定向所述功能元件,
-在罩支撑件中布置和定向罩,其中,将多个定位元件定位在罩内,并且至少将所述边缘处的定位元件定位在罩外部且相邻于所述罩的套环,
-使空轴相对于所述功能元件和罩过冷,
-在空轴支撑件中布置和定向所述空轴,
-使所述定位元件相对于空轴支撑件滑移,使得空轴贯穿罩的壁穿孔以及布置在定位于罩内部的定位元件中的功能元件的中央穿孔,
-使边缘处的定位元件相对于空轴支撑件和定位于罩内部的定位元件滑移,使得布置在边缘处定位元件中的功能元件的中央穿孔定位在罩的套环内部并且被空轴贯穿,
-在功能元件、罩和空轴之间进行温度补偿或温度平衡。
本发明主要规定,对于边缘处的功能元件使用一种专门的定位元件,所述边缘处的功能元件通过该定位元件首先只能够在其角位置和其轴向对齐的定向方面进行取向,而不能在其轴向位置方面进行定向。本发明允许边缘处的功能元件以明显大于在制成的模块中与其它功能元件的距离地进行定位,并且在将空轴和其它功能元件引入罩壁穿孔之后才通过其定位元件的相对轴向滑移进入正确的轴向位置,即将其穿孔穿套在位于套环内部的轴端部上。
此外有利的是,功能元件在布置在定位元件中时具有相对间隙,从而更容易使空轴导引穿过。
在此,应既设置允许轴错移的间隙,又设置关于功能元件在空轴上的最终相对角位置的间隙。
以此方式,可以有利地在导引空轴穿过时使功能元件对齐地定向并且在引入了空轴时才调节形成在空轴上的最终旋转角位置。在此,功能元件在定位元件中的扭转角间隙应为大约1-5度,优选为3度。
以此方式可使按本发明的装置较少受到公差的影响,这显著地简化了其安装。
为此优选规定,沿轴向靠中间布置的定位元件固定在可相对于空轴支撑件沿轴向滑移的第一机器平台上,并且布置在轴向边缘处的定位元件固定在可相对于空轴支撑件和相对于第一机器平台沿轴向滑移的第二机器平台上。换而言之,将具有两个可沿轴向相对滑移的单元(即空轴支撑件和具有除边缘处定位元件之外的定位元件的第一机器平台)的已知装配装置扩展出另一单元,即支承边缘处定位元件的第二机器平台,其中,该第二机器平台可相对于前述两个装置部段沿轴向滑移。这使得可以在第一方法步骤中通过空轴支撑件相对于第一机器平台的相对滑移将空轴推入罩壁穿孔和定位于罩壁内部的功能元件中,以及在第二方法步骤中使边缘处的功能元件通过相对于两个前述部段的相对运动滑移到其正确的轴向位置中。
在此优选规定,所述边缘处的定位元件具有支撑臂,该支撑臂在其自由端具有用于相应的功能元件的支座,所述支撑臂从与所述第二机器平台相连的基座与第二机器平台相隔一定距离地朝其它定位元件的方向延伸。换而言之这意味着,这样固定边缘处的功能元件,使得其向“下”即相对于其机器平台的垂直间距区域保持留空,从而使边缘处的功能元件能够通过单纯的轴向运动装入环绕罩壁穿孔和贯穿该罩壁穿孔的轴端部的套环中。
原则上,在本发明中装配装置的各部段只具有一个轴向相对运动性。但一种实施形式被证明特别有利的是,将空轴支撑件固定在机器底座上,设计为滑座的第一机器平台可轴向滑移地支承在所述机器底座上。这意味着,空轴支撑件优选是固定的,而第一机器平台是可滑移的。
在这种实施形式的一种扩展设计中规定,第二机器平台设计为可轴向滑移地支承在第一机器平台上的滑座。因此,以简单的方式确保了所有功能元件轴向对齐的定向。因此为了空轴相对于功能元件所需的对齐定向不需要空轴一方面与边缘处功能元件以及另一方面与其它功能元件进行单独的相对定向。而是可以在一个定向步骤中进行所述定向。
如原则上由现有技术已知的那样,空轴的外径在过冷状态下优选小于所述功能元件的中央穿孔的内径,并且在未过冷状态下大于所述功能元件的中央穿孔的内径。这一方面允许过冷的空轴几乎不用力地推入功能元件的穿孔中并且使功能元件与轴在进行温度补偿后可靠地压接连接。另一方面轴和罩壁穿孔的直径关系在此优选规定为,空轴的外径在未过冷状态下与罩壁穿孔的内径一致,使得轴在进行温度补偿后无间隙地并且可转动地支承在罩壁穿孔内。
本发明优选应用在内燃机构造领域。在优选应用中尤其规定,所述罩是内燃机的气缸盖罩,所述布置在罩内部的定位元件中的功能元件是内燃机的气门配气凸轮,并且所述布置在边缘处的定位元件中的功能元件是机油泵的泵凸轮。
附图说明
本发明的其它特征和优点由以下专门的说明和附图得出。在附图中:
图1是按本发明的装配装置处于第一装配位置中的示意图;
图2是图1中的装配装置处于第二装配位置中的情形;
图3是图1中的装配装置处于第三装配位置中的情形;
图4是通过图1至图3所示的方法流程制造的轴罩模块的示意图。
具体实施方式
图1以强烈示意性的视图示出了按本发明的装配装置10。所述装配装置10包括机器底座12,空轴支撑件14固定地装配在机器底座12上。第一机器平台16以滑座的形式可轴向滑移地支承在机器底座12上。八个定位盘18分别成对地沿轴向前后相邻地固定在该第一机器平台16上。定位盘18支承未详细示出的定向窝穴或定向支座(Ausrichtenester),其意义将在下面进一步阐述。
在第一机器平台16上还固定有未在图中详细示出的罩支撑件,其意义同样在下面进一步阐述。
第二机器平台20设计为另一滑座并且可轴向滑移地支承在第一机器平台16上。在第二机器平台20上固定有定位支架22,该定位支架具有沿轴向朝定位盘18弯折的支架臂24,在支架臂24的尖部布置有另一个未在图中详细示出的定向支座(Ausrichtenest)。由于定位支架22的弯折形状,支架臂24尖部处的定向支座在径向的各个方向上均未被包围,尤其是在定向支座和第二机器平台20之间存在垂直的自由空间或空隙。
将气门配气凸轮100分别装入定位盘18的定向支座中。气门配气凸轮100构造为盘状,具有偏心的外轮廓和圆形的中央穿孔102。它们在定位盘的定向支座中这样定向,使得它们的中央穿孔102相互对齐并且它们的偏心凸出部彼此呈与待装配的内燃机的凸轮轴期望的角位置一致的相对角位置。
罩元件104套在定位盘108和气门配气凸轮100上并且借助图中不可见的罩支撑件固定。罩元件104具有圆形的壁穿孔106、108,所述壁穿孔这样定向,使得它们与气门配气凸轮100的中央穿孔102对齐。在图中用附图标记108表示的壁穿孔之一由凸缘或套环110环绕,该套环在最终装配状态下构成机油泵的壳体。
在支架臂24尖部处的定向支座中装入泵凸轮112,该泵凸轮在最终装配状态下构成前述机油泵的主要功能元件。泵凸轮112和气门配气凸轮100设计为盘状并且配有中央穿孔113。
空轴114这样固定在空轴支撑件14中,使得该空轴与罩元件104的壁穿孔106、气门配气凸轮100的中央穿孔102和泵凸轮112的中央穿孔113对齐。空轴114的直径选择为,使得其在温度相同时略微大于气门配气凸轮100的中央穿孔102的内径以及泵凸轮112的中央穿孔113的内径,并且略微小于罩元件104的壁穿孔106的内径。此外,空轴114的外径构造为,使得其在强烈过冷时明显小于所有上述穿孔102、106、113的内径。
从按图1的配置出发,例如借助液氮将空轴114强烈过冷。当然空轴也可以首先过冷,然后固定在空轴支撑件14中。作为备选或补充,也可以相对室温加热气门配气凸轮100以及泵凸轮112。无论如何需要达到之前根据相对直径阐述的空轴14相对过冷的状态。如用滑移箭头200表示的那样,第二机器平台16与所有加装件一起沿轴向滑移到空轴支撑件14和固定在该处的相对过冷的空轴114上。由于上述直径关系,空轴114实际上可以不用力地穿过壁穿孔和中央穿孔106、113推入。图2示出了这种情况。
在接下来的方法步骤中,如由滑移箭头300所示,使第二机器平台20相对于机器底座12和第一机器平台16以及所有加装件沿轴向滑移到后者上。由此,泵凸轮112以其中央穿孔113穿套在位于套环110内部的空轴114端部上。图3示出了这种情况。
接着在空轴114与气门配气凸轮和泵凸轮100、112以及罩元件104之间进行温度补偿,从而在空轴114和凸轮100、112之间形成固定的压配合或压接连接,但是由此得到的凸轮轴无间隙地并且可转动地支承在罩元件104的壁穿孔106中。在图4中示出了所得到的罩模块400,其随后与按本发明的装配装置分离。
当然,在专门的说明中讨论过的和在图中示出的实施形式只是本发明示例性的实施例。本领域技术人员可以由此处的公开内容得到广泛的变型可能性。尤其是功能元件,尤其凸轮100、112的种类、说明和构造可以与具体情况的要求相适配。
附图标记清单
10装配装置
12机器底座
14空轴支撑件
16第一机器平台
18定位盘
20第二机器平台
22定位支架
24定位支架的支架臂
100气门配气凸轮
102气门配气凸轮的中央穿孔
104罩元件
106罩元件的壁穿孔
108罩元件的壁穿孔
110围绕壁穿孔的套环
112泵凸轮
113泵凸轮的中央穿孔
114空轴
200滑移箭头
300滑移箭头
400轴罩模块
Claims (13)
1.一种用于装配轴罩模块(400)的装配装置,所述轴罩模块具有罩(104)和至少一个带有多个功能元件(100、112)的功能轴,所述功能元件固定在可旋转地支承在罩(104)内的轴(114)上,所述装配装置包括
-多个沿轴向间隔布置的定位元件(18、22),所述定位元件用于定向地分别支承一个配有中央穿孔(102、113)的功能元件(100、112),使得功能元件(100、112)在定向状态下彼此处于预先规定的方位角位置并且它们的中央穿孔(102、113)相互对齐,
-罩支撑件,借助该罩支撑件可以这样定向地固定具有至少两个壁穿孔(106、108)的气缸盖罩(104),使得其壁穿孔(106、108)与定向的功能元件(100、112)的中央穿孔(102、113)对齐,
-空轴支撑件(14),借助该空轴支撑件可以将空轴(114)与功能元件(100、112)的中央穿孔(102、113)和罩(104)的壁穿孔(106、108)轴向对齐地固定,其中,定位元件(18、22)一方面和罩支撑件并且另一方面和空轴支撑件(14)在定向状态下可相对彼此沿轴向滑移,其特征在于,布置在轴向边缘处的定位元件(22)在定向状态下可相对于沿轴向靠中间布置的定位元件(18)沿轴向滑移。
2.按权利要求1所述的装配装置,其特征在于,所述沿轴向靠中间布置的定位元件(18)固定在可相对于所述空轴支撑件(14)沿轴向滑移的第一机器平台(16)上,并且所述布置在轴向边缘处的定位元件(22)固定在可相对于所述空轴支撑件(14)和相对于所述第一机器平台(16)沿轴向滑移的第二机器平台(20)上。
3.按权利要求2所述的装配装置,其特征在于,所述边缘处的定位元件(22)具有支撑臂(24),该支撑臂在其自由端具有用于相应的功能元件(112)的支座,所述支撑臂从与所述第二机器平台(20)相连的基座与第二机器平台(20)相隔一定距离地朝其它定位元件(18)的方向延伸。
4.按权利要求2至3之一所述的装配装置,其特征在于,所述空轴支撑件(14)固定在机器底座(12)上,设计为滑座的第一机器平台(16)可轴向滑移地支承在所述机器底座(12)上。
5.按权利要求4所述的装配装置,其特征在于,所述第二机器平台(20)设计为可轴向滑移地支承在所述第一机器平台(16)上的滑座。
6.一种用于装配轴罩模块(400)的方法,所述轴罩模块具有罩(104)和至少一个带有多个功能元件(100、112)的功能轴,所述功能元件固定在可旋转地支承在罩(104)内的轴(114)上,所述方法通过应用按权利要求3至5之一所述的装配装置(10)进行,其中,所述罩(104)的壁穿孔(106、108)之一由指向外的套环(110)包围,该方法具有以下步骤:
-在定位元件(18、22)中布置和定向所述功能元件(100、112),
-在罩支撑件中布置和定向罩(104),其中,将多个定位元件(18)定位在罩(104)内,并且至少将所述边缘处的定位元件(22)定位在罩(104)外部且相邻于所述罩(104)的套环(110),
-使空轴(114)相对于所述功能元件(100、112)和罩(104)过冷,
-在空轴支撑件中布置和定向所述空轴(114),
-使所述定位元件(18、22)相对于空轴支撑件(14)滑移,使得空轴(114)贯穿罩(104)的壁穿孔(106、108)以及布置在定位于罩(104)内部的定位元件(18)中的功能元件(100)的中央穿孔(102),
-使边缘处的定位元件(22)相对于空轴支撑件(14)和定位于罩(104)内部的定位元件(18)滑移,使得布置在边缘处的定位元件(22)中的功能元件(112)的中央穿孔(113)定位在罩(104)的套环(10)内部并且被空轴(114)贯穿,
-在罩(104)的功能元件(100、112)和空轴(114)之间进行温度补偿。
7.按权利要求6所述的方法,其特征在于,所述空轴(114)的外径在过冷状态下小于所述功能元件(100、112)的中央穿孔(102、113)的内径,并且在未过冷状态下大于所述功能元件(100、112)的中央穿孔(102、113)的内径。
8.按权利要求6至7之一所述的方法,其特征在于,所述空轴(114)的外径在未过冷状态下与所述罩(104)的壁穿孔(106、108)的内径一致,使得轴在进行温度补偿后无间隙地支承在罩(104)的壁穿孔(106、108)内。
9.按权利要求6至7之一所述的方法,其特征在于,所述罩(104)是内燃机的气缸盖罩,所述布置在罩(104)内部的定位元件(18)中的功能元件(100)是内燃机的气门配气凸轮,并且所述布置在边缘处的定位元件(22)中的功能元件(112)是机油泵的泵凸轮。
10.一种用于装配轴罩模块(400)的方法,所述轴罩模块具有罩(104)和至少一个带有多个功能元件(100、112)的功能轴,所述功能轴可旋转地支承在罩(104)内,该方法具有以下步骤:
-将功能元件(100、112)布置在定位元件(18、22)内,
-将罩(104)布置在罩支撑件内,
-使空轴(114)相对于功能元件(100、112)和罩(104)过冷,
-使空轴(114)相对于定位元件(18、22)滑移,从而使所述空轴(114)贯穿罩(104)的壁穿孔(106、108)以及功能元件(100)的中央穿孔(102),
-调节形成功能元件(100)在空轴(114)上的最终角位置,
-在功能元件(100)、罩(104)和空轴(114)之间进行温度补偿。
11.按权利要求10所述的方法,其特征在于,所述功能元件(100)在布置在定位元件(18、22)中时被所述空轴(114)贯穿之前具有允许在定位元件(18、22)中运动的相对间隙。
12.按权利要求11所述的方法,其特征在于,所述功能元件(100)在被空轴(114)导引穿过后可相对于空轴(114)扭转而调节其角位置。
13.按权利要求12所述的方法,其特征在于,所述功能元件(100)在定位元件(18、22)中的扭转角位置的相对扭转间隙为1度至5度,优选为3度。
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