CN107075986B - 包括轴向导引的滑动元件的凸轮轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有主轴(10)的凸轮轴(1)，至少一个滑动元件(11)以能够沿轴心线(12)轴向移位的方式被接纳在所述主轴(10)上；所述主轴(10)包括外纵向齿结构(13)，所述外纵向齿结构(13)与引入到所述滑动元件(11)的通道中的内齿结构(14)啮合，使得所述滑动元件(11)以在转动方向上被固定的方式布置在所述主轴(10)上；所述滑动元件(11)在其轴向端面上包括导引部(15)，所述滑动元件(11)借助于所述导引部(15)在所述主轴(10)上被导引，从而使所述滑动元件(11)的轴向偏移最小化。根据本发明，在所述主轴(10)上接纳有导引套(16)，所述滑动元件(11)的所述导引部(15)被支承于所述导引套(16)上。

Description

包括轴向导引的滑动元件的凸轮轴

技术领域

本发明涉及一种凸轮轴，该凸轮轴包括主轴，至少一个滑动元件以能够沿轴心线轴向移位的方式被接纳在所述主轴上，其中，所述主轴包括外纵向花键结构，所述外纵向花键结构与引入到所述滑动元件的通道中的内花键结构啮合，使得所述滑动元件以在转动方向上被固定的方式布置在所述主轴上，并且其中，所述滑动元件在其轴向端面(Endseiten)上包括导引部，所述滑动元件借助于所述导引部在所述主轴上被导引，从而使所述滑动元件的轴向偏移最小化。

背景技术

DE102011086161A1公开了一种具有主轴和滑动元件的凸轮轴，并且滑动元件以能够沿凸轮轴的轴心线轴向移位的方式被接纳在主轴上。主轴包括外纵向花键结构，并且外纵向花键结构与引入到滑动元件的通道中的内花键结构啮合。通过该方式，滑动元件能够在轴心线的方向上在主轴上轴向移位，并且滑动元件不能在主轴上转动，使得力矩能够从主轴被传递至滑动元件。

当滑动元件被接纳在设置有外纵向花键结构的主轴上时，产生了如何在尽可能没有间隙地导引滑动元件的基本问题。为了确保升程信息以无干扰的方式从滑动元件的凸轮轨道连续地传递至挺杆元件(Abgriffselement)，滑动元件必须以尽可能无间隙的方式在主轴上被导引。以最小的间隙在主轴上导引滑动元件使滑动元件在主轴上的轴向偏移最小化，因此使轴向偏移尽可能小是所希望的。

为了确保滑动元件在主轴上的导引同主轴的外纵向花键结构与滑动元件的内花键结构的啮合相分离，DE102011086161A1还提出了在滑动元件上设置导引部，滑动元件通过导引部在主轴上被导引从而使轴向偏移最小化。在这种情况下滑动元件上的导引部抵靠主轴的外纵向花键结构的齿顶运转，因此可能造成导引部的过早磨损。如果在主轴上设置圆柱形导引部，则滑动元件不能再安装有内花键结构，因为滑动元件的通道中的内花键结构具有比用于在主轴上导引滑动元件的圆柱形部小的最小直径。如果滑动元件上的导引部具有较小的直径并且要坐置在主轴上的同样具有较小直径的圆柱形部上，那么也不能再安装滑动元件，因为主轴上的外纵向花键结构使得不可能通过较小直径的导引部推至滑动元件上。

发明内容

本发明的目的是提出一种可轴向移位的滑动元件在主轴上的轴向偏移最小化的凸轮轴，其中，意在使滑动元件通过导引部径向抵靠主轴被导引。

为了实现上述目的，本发明包括如下技术教导：在主轴上接纳有导引套，并且滑动元件的导引部被支承抵靠于导引套。

本发明基于如下总体构思：能够以本身已知的方式设计主轴上的外纵向花键结构的几何结构以及滑动元件的通道中的内花键结构的几何结构，但是通过根据本发明的独立的导引套允许在导引部的直径不必小于外纵向花键结构的最大直径的情况下导引滑动元件。通过该方式，导引元件能够通过抵靠圆柱形外圆周表面的导引部进行导引。对凸轮轴的安装于是能够以简单的方式实施，因为滑动元件首先能够被放置在主轴上，然后导引套或至少一个最终的导引套能够在滑动元件的旁边被布置在主轴上。

导引套能够例如具有对应于外纵向花键结构的齿顶圆直径的内直径。导引套因此能够被安装在外纵向花键结构的齿顶上。导引套能够尤其有利地包括内花键结构，并且导引套中的内花键结构能够被构造成使得该内花键结构可坐置在主轴的外纵向花键结构上，使得内花键结构的齿能够配合在外纵向花键结构的齿的齿间隙中。导引套的内花键结构的尺寸能够使得导引套能够被固定地安装在外纵向花键结构上。

尤其有利地，导引套能够收缩配合至或压至主轴上。例如，导引套能够被加热并且/或者主轴能够被冷却，使得导引套能够以横向过盈配合(Querpressverbandes)的方式被安装在主轴上。还能够设想导引套能够沿轴心线的方向被压至主轴上以便形成纵向过盈配合。

可以提供两个导引套来导引一个滑动元件，并且沿轴心线的方向观察，导引套可以在主轴上布置在外纵向花键结构啮合在内花键结构中的区域的旁边。导引套可以彼此间隔开允许滑动元件在主轴上沿轴向移动的一定距离，从而可操作地将不同的凸轮轨道连接至挺杆元件以用于气门致动。特别地，滑动元件的导引部可以构造成与导引套形成轴向重叠使得在保持导引部在导引套上导引的同时允许滑动元件的轴向移位。

导引套能够以不同的方式被安装在主轴上。例如，外纵向花键结构能够被设计成沿轴心线没有中断，从而能够使导引套的内花键结构与沿轴心线的位置无关地与外纵向花键结构啮合。外纵向花键结构被设计为在轴向方向上无变化，并且外纵向花键结构在放置导引套的区域可以具有与外纵向花键结构和滑动元件的通道中的内花键结构啮合的区域相同的构造。通过该方式，能够使主轴的生产更容易，尤其在外纵向花键结构不必具有沿轴心线彼此不同的部段的情况下。

替代性地，可以将外纵向花键结构设置成包括圆柱形接纳部，使得主轴具有与外纵向花键结构交替的圆柱形部。导引套的其上构造有齿顶的内花键结构能够坐置在圆柱形接纳部上。然而，导引套中的内花键结构仍然是必要的，因为否则导引套无法被导引越过主轴上的邻近的外纵向花键结构。例如，主轴上的圆柱形接纳部的直径可以例如稍大于外纵向花键结构的齿根直径。

另外，为了实现在转动方向上可动的支承，主轴以及与其一起的凸轮轴能够被布置在支承架中。支承架可以是内燃机的气缸盖的一部分或者在其内接纳有一个或更多个凸轮轴的罩模块的组成部分。在该情况下，导引套可以具有纵向部，该纵向部形成用于支承在支承架中的支承内环。根据本发明，导引套可以不仅用于对滑动元件的轴向运动的径向导引；导引套同时还可以形成支承环，该支承环与支承架一起形成用于支承凸轮轴的滑动轴承装置(Gleitlageranordnungen)。

例如，导引套可以具有圆柱形外圆周表面，滑动元件的导引部以及同时主轴的外纵向花键结构被支承抵靠于该圆柱形外圆周表面或者被接纳在该圆柱形外圆周表面上。特别地，主轴的外纵向花键结构可包括位于导引套的纵向部之间的中断部段，导引套与支承架一起形成滑动轴承装置。借助于中断部段，导引套的内花键结构与主轴的外纵向花键结构不形成过盈配合。使得外圆周表面的同轴度不会受到内花键结构与主轴的外纵向花键结构的过盈配合的不利影响。否则，在具有支承架的滑动轴承装置的作用下经由内花键结构的齿顶对导引套的多重支承会将多边形结构强加给导引套，这会消极地影响同轴度(Rundlaufmaβ)。

滑动元件可以设计有承载管，在该承载管上安装有若干功能元件。功能元件例如可以形成凸轮元件或调节构件，并且调节构件用于在主轴上对滑动元件进行轴向调节，并且可以与静止地布置于凸轮轴的安装空间中的调节操纵器相互作用。例如，承载管的长度可以被设置成使得功能元件侧向突出于承载管之外，并且导引部可以从内部构造在至少一个功能元件上。例如，功能元件、尤其凸轮元件可以通过圆柱形过盈配合被安装在承载管的外部并且侧向突出至承载管之外。在这种情况下功能元件的突出部分使形成导引部的内圆柱形部露出(frei)，并且该内圆柱形部与导引套的外圆周表面一起形成对功能元件的径向导引。

附图说明

改进本发明的另外的措施将在下文中参照附图结合对本发明的优选实施方式的描述更加详细地阐述，在附图中：

图1示出了具有导引套的凸轮轴的截面视图，其中导引套被安装在主轴上的外纵向花键结构之间的接纳部上；

图2示出了具有导引套的凸轮轴的改进的实施方式，其中导引套坐置在主轴的连续的外纵向花键结构上；

图3示出了具有导引套的凸轮轴的另外的实施方式，其中导引套坐置在主轴的外纵向花键结构上，其中外纵向花键结构包括中断部段。

具体实施方式

图1示出了根据本发明的第一实施方式的凸轮轴1的一部分。凸轮轴1包括主轴10，主轴10沿轴心线12延伸。在主轴10上接纳有能够沿轴心线12轴向移位的滑动元件11。凸轮轴1大体上包括各自优选地以相同的方式被接纳在主轴10上的若干滑动元件11。为了例如将凸轮轴1安装在汽缸盖上或者模块罩上，提供了支承架19，并且凸轮轴1例如以能够绕轴心线12转动的方式被接纳在两个支承架19之间。

主轴10包括外纵向花键结构13，其中，外纵向花键结构13被示出为沿着轴心线13中断若干次。

滑动元件11包括承载管21，并且承载管21的内通道中形成有内花键结构14。内花键结构14与主轴10的外纵向花键结构13啮合，使得滑动元件11以在转动方向上被固定但可以沿轴心线12移位的方式被接纳在主轴10上。外纵向花键结构13关于内花键结构14的公差或尺寸被设置成使得仅确保力矩传递，并且通过外纵向花键结构13与内花键结构14之间的啮合，实现滑动元件11在主轴10上的最小轴向偏移的径向导引。

为了径向导引滑动元件11，在滑动元件11上形成有导引部15，并且导引部15抵靠被接纳在主轴10上的导引套16运转。通过该方式，导引套16通过导引部15支承滑动元件11。

导引部15形成在功能元件22上，功能元件22被接纳在承载管21上。在这方面，本实施方式示出了具有两个功能元件22的滑动元件11，这两个功能元件22被设计为具有不同凸轮轨道的凸轮元件23。在示出的两个凸轮元件23之间定位有调节构件24，通过调节构件24可以利用操纵器(未示出)使滑动元件11沿轴心线的方向在主轴10上移位。滑动元件11被示出为关于附图平面位于偏左的位置，使得在左侧示出的导引部15与左侧的导引套16的重叠大于在右侧示出的导引部15与右侧的导引套16的重叠。两个导引套16在邻近于外纵向花键结构13与内花键结构14的啮合处布置于承载管21中，其中两个导引套16之间的距离被设计为使得仍能够确保滑动元件11的轴向可移动性。

导引套16包括内花键结构17，其中内花键结构17设计成使得其可以沿着轴心线的方向被导引至主轴10的外纵向花键结构13之外。本实施方式示出了主轴10在外纵向花键结构13中具有中断，从而由圆柱形的接纳部25形成用于接纳导引套16的坐置部。导引套16通过其内花键机构17的齿顶17a坐置在圆柱形接纳部25上，并且导引套16可以被收缩配合至或压至接纳部25上。例如，接纳部25的直径可以定尺寸成稍微大于主轴10的外纵向花键结构13的齿根直径。通过该方式，导引套16可以经由外纵向花键结构13被导引至通过接纳部25形成的坐置部。当导引套16到达接纳部25时，通过纵向过盈配合或横向过盈配合实现与主轴10的压配合。

导引套16的长度被确定为使得导引套16通过纵向部16a延伸至支承架19之下或支承架19中。通过该方式，导引套16通过其外圆周表面20与支承架19形成滑动轴承结构，使得凸轮轴1可以通过导引套16以绕轴心线12可转动的方式被安装。由此，导引套16通过形成在滑动元件11上的导引部15既实现对滑动元件11的导引功能，又实现用于将凸轮轴1支承在支承架19上的支承功能。导引套16的外圆周表面20可以以使得导引套16可以用作用于在支承架19中的滑动轴承的支承内环(Lagerinnenringe)的方式来设定尺寸并且进行表面加工。

图2示出了具有主轴10的凸轮轴1的改型实施方式，主轴10出于减轻重量的目的是中空的并且沿轴心线12延伸。滑动元件11被接纳在主轴10上，并且滑动元件11包括承载管21，承载管21接纳调节构件24和两个凸轮元件23。承载管21在内部包括内花键结构14，内花键结构14与主轴10的外纵向花键结构13啮合。如参照图1进行描述的，滑动元件11由此以沿轴向方向可动但是沿转动方向被固定的方式接纳在主轴10上。

主轴10形成有外纵向花键结构13，外纵向花键结构13沿轴心线12是连续的，使得外纵向花键结构没有中断从而使所有元件均被接纳在外纵向花键结构本身上。在滑动元件11的布置的旁边，在内部具有内花键结构17的导引套16被接纳在主轴10的外纵向花键结构13上。该内花键结构17与主轴10的外纵向花键结构13啮合，并且内花键结构17被定尺寸成使得内花键结构17通过横向过盈配合或纵向过盈配合被压至主轴10的外纵向花键结构13上。特别地，示出了内花键结构17的齿顶17a，导引套16可以通过齿顶17a被压至外纵向花键结构13上，例如通过内花键结构17的齿顶尺寸大于外纵向花键结构13的齿根尺寸(即具有较小的齿顶圆直径)。

该实施方式示出了具有纵向部16a的导引套16，纵向部16a延伸至支承架19中，使得导引套16与支承架19形成凸轮轴1的滑动轴承装置。

导引部15形成于凸轮元件23的内部，并且在导引套16的外圆周表面20上被导引，从而提供对导引元件11的径向导引。导引部15与导引套16的外圆周表面20之间的导引范围可以被限定为能够实现滑动元件11在主轴10上的最小轴向偏移。

最后，图3示出了凸轮轴1的另一改型实施方式，该凸轮轴1具有包括中断部段18的主轴10。导引套16在沿着轴心线12的定位有中断部段18的位置处被布置在主轴10上。中断部段18在此对应于用于通过导引套16可转动地接纳凸轮轴1的支承架19，并且导引套16用于通过其外圆周表面20将凸轮轴1支承在支承架19中。

导引套16长于中断部段18沿轴心线的方向的宽度，使得导引套16在其外侧被安装在、尤其压在主轴10的外纵向花键结构13上。支承架19与导引套16的外圆周表面20形成滑动轴承的部段因此不存在导引套16的内花键结构17与主轴10的外纵向花键结构13之间的过盈配合，使得外圆周表面20的同轴度不会受到内花键结构17在主轴10的外纵向花键结构13中的压作用的不利影响。

滑动元件11以上文描述的方式通过导引部15在导引套16上被导引，导引部15形成在被接纳在滑动元件11的承载管21上的凸轮元件23上。在两个凸轮元件23之间存在有调节构件24用于沿轴心线12在主轴10上轴向调节滑动元件。为了在主轴10和滑动元件11之间传递力矩，使用了在内部被结合到承载管21中并且与外纵向花键结构13相互作用的内花键结构14。

本发明在其设计方面不限于上述的优选的示例性实施方式。而是能够设想使用所示出的解决方案的若干变型，甚至可以是根本上不同类型的实施方式。从权利要求、说明书或附图显现出的所有特征和/或优点——包括结构细节或空间布置——就其本身和各种各样的组合而言对于本发明可能都是必不可少的。

附图标记列表

1 凸轮轴

10 主轴

11 滑动元件

12 轴心线

13 外纵向花键结构

14 内花键结构

15 导引部

16 导引套

16a 纵向部

17 内花键结构

17a 齿顶

18 中断部段

19 支承架

20 外圆周表面

221 承载管

22 功能元件

23 凸轮元件

24 调节构件

25 接纳部

Claims (10)

1.一种具有主轴(10)的凸轮轴(1)，在所述主轴(10)上以能够沿着轴心线(12)轴向移位的方式接纳有至少一个滑动元件(11)，其中，所述主轴(10)包括外纵向花键结构(13)，所述外纵向花键结构(13)与引入到所述滑动元件(11)的通道中的内花键结构(14)啮合，使得所述滑动元件(11)以在转动方向上被固定的方式布置在所述主轴(10)上，并且其中，所述滑动元件(11)在其轴向端面上包括导引部(15)，所述滑动元件(11)借助于所述导引部(15)在所述主轴(10)上被导引，从而使所述滑动元件(11)的轴向偏移最小化，在所述主轴(10)上接纳有导引套(16)，所述滑动元件(11)的所述导引部(15)被支承抵靠于所述导引套(16)；其特征在于，所述导引套(16)包括内花键结构(17)，从而所述导引套(16)不可旋转和不可位移地安装在所述外纵向花键结构(13)或者主轴(10)上的圆柱形接纳部(25)上。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述导引套(16)被收缩配合至或压至所述主轴(10)上。

3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴(1)，其特征在于，沿着所述轴心线的方向观察，所述导引套(16)在所述主轴(10)上布置于所述外纵向花键结构(13)在所述内花键结构(14)中啮合的区域的旁边。

4.根据权利要求1或2所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述外纵向花键结构(13)沿着轴心线(12)没有中断，使得所述导引套(16)的所述内花键结构(17)能够与沿着所述轴心线(12)的位置无关地与所述外纵向花键结构(13)形成啮合。

5.根据权利要求1或2所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述外纵向花键结构(13)包括所述圆柱形接纳部(25)，其中，所述导引套(16)的所述内花键结构(17)通过形成在所述内花键结构(7)上的齿顶(17a)坐置在所述圆柱形接纳部(25)上。

6.根据权利要求1或2所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述主轴(10)能够以在转动方向上可动的方式布置在支承架(19)中，其中，所述导引套(16)包括纵向部(16a)，所述纵向部(16a)形成用于安装在所述支承架(19)中的支承内环。

7.根据权利要求1或2所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述导引套(16)包括圆柱形外圆周表面(20)，所述滑动元件(11)的所述导引部(15)被支承抵靠于所述圆柱形外圆周表面(20)，并且/或者其中，所述主轴(10)的所述外纵向花键结构(13)在所述导引套(16)的所述纵向部(16a)之间包括中断部段(18)，所述导引套(16)与所述支承架(19)形成滑动轴承装置。

8.根据权利要求7所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述支承架(19)被支承抵靠于所述圆柱形外圆周表面(20)。

9.根据权利要求1或2所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述滑动元件(11)的所述导引部(15)被设计成与所述导引套(16)轴向重叠，从而在保持所述导引部(15)在所述导引套(16)上的导引的同时允许所述滑动元件(11)的轴向移位。

10.根据权利要求1或2所述的凸轮轴(1)，其特征在于，所述滑动元件(11)包括承载管(21)，所述滑动元件(11)的功能元件(22)被接纳在所述承载管(21)上，其中，所述导引部(15)形成在至少一个功能元件(22)上。