CN103128487A - 用于将结构元件接合到轴上的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于将结构元件（1）接合到轴（2）上的方法，其中在实际接合之前，在所述轴（2）上的相应接合位置（5）处产生类型为材料堆积部的至少一个突起（6），并且其中随后，将所述结构元件（1）滑动到所述至少一个突起（6）上并且由所述突起保持直到接合过程完成。由此，能够显著地减少停留时间，并且该接合方法能够明显地被流水线化。

Description

用于将结构元件接合到轴上的方法
技术领域
本发明涉及一种用于将结构元件接合到轴上的方法。本发明进一步涉及一种凸轮轴，在该凸轮轴上根据该方法接合有至少一个凸轮和/或链轮/皮带轮/控制元件。
背景技术
在现代的凸轮轴制造中，凸轮通常是热接合到相关联的凸轮轴上，因此它们首先被加热并且随后冷缩配合（shrink-fit）在下置式凸轮轴（ground camshaft）上。这也适用于接合传感器轮，链轮等。为了能够将例如凸轮轴的组件可靠接合到相关联的轴上而不损坏所述轴，这组件必须被加热到这样的程度：使得它的孔大于轴。热接合的缺点是收缩所述组件所需要的停留时间，在该停留时间期间组件和轴都不能移动。为了使停留时间和周期时间尽可能短，因此扩大、即加热相应的组件的宽度仅够使得组件能够可靠地接合。然而，由于在系列生产中在某些情况下期望有非常不同的组件的尺寸和非常不同的公差，因此减少停留时间因存在组件公差而受自然限制。在试验条件下，停留时间可设定为接近零；然而，由于公差的存在，这样将无法在生产条件下保持稳定的过程，并因此是不可能的。由于依据组件，组件公差只能减少到有限的程度，例如在硬化凸轮的情况下，甚至可以得到更紧凑、显著地减少的停留时间，从而缩短周期时间目前是不可能或不可能没有问题。由于停留时间在接合期间约占30%的过程时间，显著地减少停留时间将会造成在生产相当大的优势。
发明内容
因此，本发明涉及的问题是，提供一种用于将结构元件接合到轴上的改进的方法，该方法特别的特点是显著降低周期时间。
根据本发明通过独立权利要求的主题可解决这个问题。有利的实施例是从属权利要求的主题。
为了将结构元件接合到轴上，例如，为了将凸轮接合到凸轮轴上，本发明基于如下基本思想，在实际接合过程之前，最初在所述轴上的相应接合位置处产生类型为材料堆积部或冲压相关材料堆积部的至少一个突起，并且随后，将所述结构元件滑动到所述至少一个突起或者材料堆积部上，其中所述结构元件由所述突起、即由所述材料堆积部保持和固定直到接合过程、例如冷却结构元件的过程完成。利用根据本发明的方法，在理论上可以实现零停留时间，因为在接合过程中，利用了例如冲压工具在轴上的相应的压配合区域中（即在相应的接合位置的区域中）产生最小的材料堆积部。持续进行材料堆积部或突起的制备，而不影响在工艺流程中用于相应的下一个待被接合的结构元件的周期时间。由于其尺寸较小，突起、即材料堆积部没有直接影响实际压配合，这是因为在对坐置在所述突起上的结构元件（例如对坐置在所述突起上的经加热的凸轮）进行冷缩配合的期间，所述突起由于表面压力而再次被抚平。在这里该方法的主要优点是，待被接合的结构元件在定位在轴上之后已经被立即固定，并因此，能够消除以前的过程相关的停留时间。然而，在这里，应该考虑在工艺流程中，总是仅仅为相应的下一个待被接合的结构元件产生突起或材料堆积部，因为否则，结构元件将使所有上游的材料堆积部在接合期间变平。这个问题是解决如下：用于第一压配合的突起（即在第一接合位置的突起）不是在接合机器中制造，而是在上游站中制造，其使得第一结构元件可以被接合而不会延迟。当接合机器接合第一结构元件时，同时利用偏移设置的冲压工具产生用于下一个结构元件的突起或材料堆积部。产生突起或材料堆积部最好借助于气动或电动冲击锤，但也可以借助于激光器。此外，最后提到的方法可以在之后特别用于增加接合连接的传输扭矩。机械的冲压工具由多晶钻石（PCD）或立方氮化硼（CBN）（都是超硬切割材料）并且具有限定的半径，例如0.5毫米，以确保良好的可重现性和长期稳定性的冲压工艺。可通过例如触觉或光学测量方法，定期检查所产生的突起或所产生的材料堆积部的高度。一般来说，产生的材料堆积部可以通过设置冲压工具的控制压力，负载或弹簧预紧力来控制。
在根据本发明的方法的一个有利的改进方案中，结构元件粘合于所述轴。根据本发明的方法包括突起或材料堆积的生成不仅可以用于热接合结构元件与轴，而且可以用于将结构元件粘合于轴。当将结构元件粘合于轴，在这里，突起或材料堆积部也实现安全的固定直到粘合剂固化，并且放置在所述突起上的结构元件牢牢地固定在轴上。因此利用根据本发明的方法能够实现显著地减少的停留时间，不仅用于当将结构元件、例如凸轮纯热接合在凸轮轴凸轮上，而且理论上也用于当将结构元件粘合到轴上，使周期时间缩短，生产过程整体上能够以更高效的方式实施。
在根据发明的方法一个有利的改进方案中，对于每个待被接合的结构元件，总是在轴的最后的接合位置处产生三个突起或材料堆积部，其中所述材料堆积部设置为相对彼此偏移分别120°。三个这样的突起或材料堆积部确保固定于其上的结构元件一致和确定静态的固定，其中理论上当然只是一个突起也是足够的。在热接合时，如果轴已经被冷却，当结构元件收缩或者轴扩张时，突起被抚平，并因此不会对轴的性能产生影响。
本发明的其他重要特征和优点可从从属权利要求中，从附图中和借助于附图的相关的附图描述中获得。
应该理解的是，在不脱离本发明范围的情况下，上面提到的特征以及仍然要在下面说明的特征不仅可以用于相应组合中，而且可以用在其他的组合中或单独使用。
本发明优选的实施例在附图中示出，并且在下面的描述中更详细地说明。
附图说明
在附图中，示意性地示出：
图1a示出凸轮轴，根据本发明的方法在该凸轮轴上产生突起，
图1b示出凸轮轴，将凸轮根据本发明的方法接合到该凸轮轴上，
图2示出轴/凸轮轴的可能实施例的剖视图，
图3示出一突起的详细视图。
具体实施方式
根据图1a至1b，示出根据本发明的用于将结构元件1接合到轴2上的方法，例如用于将凸轮3接合到凸轮轴4上的方法，其中在实际接合之前，借助于例如中心冲头7或激光器（参见图1a和图3）在相应的接合位置5处制备至少一个类型为材料堆积部的突起，随后将结构元件1/凸轮3滑动到所述至少一个材料堆积部或所述至少一个突起6上，并由后者保持直到接合过程完成（参见图1b）。当然，所述结构元件1也能够设计为链轮/皮带轮、齿轮、泵凸轮、车轮传感器、转子或其它待被接合到相关联的轴2上的控制元件。结构元件1与轴2的接合通常为热接合，其中，所述结构元件1被加热和/或相关联的轴2被冷却。可选地，也可以想到将结构元件1胶粘合至轴2。通过在实际接合之前制备突起6，能够将例如用于冷却结构元件1或凸轮3以便建立压配合所需的停留时间减少到几乎为零，从而能够减少周期时间，并且如此能够使生产流水线化。
例如，可以气动或电动地操作中心冲头7，其中，当然也可以用激光器或焊接电极来创建突起6。根据图3，示出中心冲头7，其刚刚在轴2的外侧创建了突起6。突起6的高度H仅为几μm并且取决于待接合的相应配合件的公差和所选定的接合间隙。不断地对所产生的突起6的这个高度H进行检查，例如利用光学测量装置（未示出），使得能够实现可重现的接合。可选地或者附加地，可以借助于对结构噪声的测量（未示出）来监控冲压过程。测量在中心冲头7撞击轴2时所产生的结构噪声，并且使得能够得到关于正确产生突起6的结论。当然，能够以相同的方式检查突起6自身的产生，例如，通过监测固定有中心冲头7的冲压锤的控制压力或弹簧预紧力的方式。
所描述的发明的优点在于，待被接合的结构元件1在定位在轴2上之后已立即被固定，并且消除了以前相关工序的用于冷却的停留时间，从而显著地增加接合工序的效率。根据本发明可实现预期的效果，因为在将结构元件1接合到轴2上之前，在相应的压配合5的区域产生有一个或多个材料堆积部（突起6）。由于这些突起6尺寸较小，这些突起6并没有直接影响实际的压配合，因为在对坐置于所述突起上的结构元件1进行冷缩配合的期间，所述突起由于表面压力而被再次抚平。
如果在同一轴2上连续地接合多个结构元件1，应该考虑在工艺流程中，总是仅仅为相应的下一个结构元件1产生这种突起6，因为否则，结构元件1将使所有上游突起6在接合期间变平。
仔细参看图1，仅仅在实际接合之前制备突起6，其中接合工具通常包括多个中心冲头7或合适的冲压工具或激光器。在根据图1所示的方法的情况下，轴2从右向左滑动并且相应的突起6仅仅在与结构元件1或凸轮3的接合之前被制备。中心冲头7例如有约0.5毫米的尖端直径。
所述突起6（材料堆积部）借助于合适的方法产生，例如，气动或电动地操作的冲击锤，划线工具，激光器，焊接电极等。合适的方法的特点是能够产生期望的突起6，以便在形状位置和高度方面可以产生影响，并以长期稳定和可重现的方式。
当参考图2，很明显，在轴2上，特别是，在凸轮轴4上设有总共三个突起6，所述突起设置在轴2/凸轮轴4的外侧上并且分别相对彼此偏移120°圆周角。根据本发明的方法的主要优点是，待被接合的结构元件1，即特别是待被接合的凸轮3，在将其滑动到连接位置5上之后已经立即被突起6固定，并且由此，能够消除先前相关工序的停留时间，例如用于冷却结构元件的1或凸轮3的工序。
利用根据本发明的方法，停留时间可以大大减少，优选接近于零，从而可以从现在开始显著地缩短接合过程，停留时间占过程时间的30%。

Claims (10)

1.一种用于将结构元件（1）接合到轴（2）上的方法，其中在实际接合之前，在所述轴（2）上的相应接合位置（5）处产生类型为材料堆积部的至少一个突起（6），并且其中随后，将所述结构元件（1）滑动到所述至少一个突起（6）上并且由所述突起保持直到接合过程完成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，凸轮轴（4）用作为所述轴（2），凸轮（3）和/或链轮/皮带轮/控制元件用作为所述结构元件（1）。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过加热所述结构元件和/或冷却所述轴（2）而将所述结构元件（1）与所述轴（2）热接合。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将所述结构元件（1）粘合至所述轴（2）。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个突起（6）通过中心冲头（7）或通过激光器或焊接电极产生。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述至少一个突起（6）在接合所述结构元件（1）之前立即产生。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的方法，其特征在于，对于每个待被接合的结构单元（1）来说，在所有情况下在所述轴（2）的所述接合位置（5）处产生彼此偏移120°的三个突起（6）。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其特征在于，气动或电动地产生所述至少一个突起（6）。
9.根据权利要求5至8中任一项所述的方法，其特征在于，使用尖端直径大约为0.5毫米的中心冲头（7）。
10.具有至少一个凸轮（3）和/或一个链轮/皮带轮/控制元件的凸轮轴（4），其中所述至少一个凸轮（3）和/或所述至少一个链轮/皮带轮/控制单元已经根据权利要求1至9所述的方法被接合到所述凸轮轴（4）上。
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