CN108431377A - 用于将凸轮永久地紧固在托架管上的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于将至少一个凸轮永久地紧固在凸轮托架上的方法，该方法至少包括以下方法步骤：a)将至少一个凸轮以预定的轴向位置及角度位置定位在凸轮托架上，使得所述凸轮托架至少以特定部分延伸穿过凸轮中的通孔，其中，凸轮托架的端面与凸轮的端面对准；b)将由凸轮托架和至少一个凸轮形成的凸轮部段布置在安装装置中；c)使凸轮托架变形，使得至少一个凸轮至少以形状锁定方式和/或非形状锁定方式固定在凸轮托架上以防止沿轴向方向的运动，其中，安装装置的变形工具沿轴向方向被调整到凸轮托架的端面上，并且凸轮托架变形，使得凸轮托架的材料沿径向方向被向外迫压从而抵靠已经安置在凸轮托架上的凸轮。

Description

用于将凸轮永久地紧固在托架管上的方法

技术领域

本发明涉及用于将至少一个凸轮永久地紧固在凸轮托架上的方法和组装装置。

背景技术

已知凸轮轴、特别是用于对内燃发动机中的气体交换气门进行控制的凸轮轴是多部件构造。在此，将基部凸轮轴制造成管，并且将各种凸轮和诸如例如用于旋转角度传感器的编码器的其它部件单独地制造。然后，将元件放置到管上并且通过沿径向方向按压或铆接而紧固在管上。从EP0340128B1中已知这种构造类型的组装式凸轮轴的示例，该组装式凸轮轴具有管状基部凸轮轴和通过铆接沿径向方向紧固的单独安置的凸轮。径向方向和轴向方向相对于所设置的凸轮轴在操作期间的旋转轴线被各自限定。

特别地，还已知的是生产一种气门驱动装置，该气门驱动装置具有配备有外部齿的基部凸轮轴，在该基部凸轮轴上以可移动的方式布置有凸轮托架，所述凸轮托架配备有沿轴向方向延伸的互补的内部齿。这些凸轮托架则如上文所述由管状主体制成，该管状主体上安置有单独的提升凸轮。在这种情况下，凸轮托架至各个凸轮的连结必须如下执行：使得各个凸轮沿周向方向旋转地固定地布置在凸轮托架上并且即使在高温载荷下也不能够轴向地移动。在此，纯力配合式座部在某些操作状态下会导致多个问题。从DE 10 2008 028513 A1中已知这种构造类型的气门驱动装置，该气门驱动装置具有外部带齿的基部凸轮轴和能够在基部凸轮轴上轴向地移动的凸轮托架。

EP 0340128 B1中的用于将凸轮紧固在基部凸轮轴上的方法不适于可轴向移动的凸轮托架，原因在于，沿径向方向的铆接会使凸轮托架的内部齿变形并因此可能损害凸轮托架在外部带齿的基部凸轮轴上的容易移动性。此外，在该方法的情况下，必须将基部凸轮轴的管沿轴向从待紧固至凸轮轴的凸轮伸出来。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种用于将凸轮紧固至管状凸轮托架的方法，该方法可靠地确保在周向方向上和沿轴向方向的所需紧固。

这个目的通过下述方法和下述组装装置来实现：该方法用于将至少一个凸轮永久地紧固至具有如权利要求1的特征的凸轮托架，并且该组装装置用于将至少一个凸轮永久地紧固至具有如权利要求5的特征的凸轮托架。

本发明的其它特征和细节将从从属权利要求、说明书和附图中显现。在此，在每种情况下结合根据本发明的方法描述的特征和细节不言而喻地也适用于与根据本发明的组装装置相结合来描述并且结合根据本发明的组装装置描述的特征和细节不言而喻地也适用于与根据本发明的方法相结合来描述，使得总是或总是可以关于本发明的各个方面的公开内容相互进行参考。此外，根据本发明的方法可以使用根据本发明的组装装置来实施。

根据本发明的用于将至少一个凸轮永久地紧固在凸轮托架上的方法至少包括以下方法步骤：

a)将至少一个凸轮以预定的轴向位置及角度位置定位在凸轮托架上，以使得所述凸轮托架至少部分地延伸穿过凸轮的通孔，其中，凸轮托架的端面与凸轮的端面对准，

b)将由凸轮托架和至少一个凸轮形成的凸轮部段布置在组装装置中，

c)使凸轮托架变形，从而使得至少以力配合或形状配合的方式将至少一个凸轮固定以防止其在凸轮托架上沿轴向方向运动，其中，将组装装置的变形工具沿轴向方向推进到凸轮托架的端面上，并且使凸轮托架变形以使得凸轮托架的材料被沿径向方向向外迫压进而抵靠已经安置在凸轮托架上的凸轮。

由于在根据本发明的方法中使用变形工具，该变形工具沿轴向方向被推进到凸轮托架的端面上，则凸轮托架的材料被沿径向方向向外迫压从而抵靠已经安置在凸轮托架上的凸轮，凸轮特别地沿轴向方向被固定以防止被从凸轮托架上拉出。该组装装置有利地用于将凸轮布置在凸轮托架上。还可以设想用于布置在凸轮托架上的多个凸轮。有利的情况是，每个凸轮包括至少一个凸轮导轨。然而，还可能的是，每个凸轮包括两个或更多个轴向相互邻近布置的凸轮导轨，以使得能够打开和关闭内燃发动机的气门并且能够改变或变化时间和行程。

借助于根据本发明的方法，由于凸轮托架的壁的变形，使得凸轮、特别是凸轮的通孔的区域中的表面与凸轮托架的壁之间的至少力配合连接成为可能。基于产生的静摩擦力，由于凸轮托架的壁在布置在凸轮托架上的凸轮的方向上的径向地向外凸出，因此至少防止了凸轮沿轴向方向沿着凸轮托架的运动，并且有利地还防止了凸轮沿周向方向绕凸轮托架的旋转运动。

在本发明的范围内还可以设想成，在步骤c)中迫压凸轮托架的材料径向地向外，使得所述材料被迫进入凸轮的凹陷部中，该凹陷部形成在所述凸轮的设置成用于将所述凸轮安置在所述凸轮托架上的所述通孔上。因此，不但以力配合的方式而且还至少部分地以形状配合的方式将凸轮固定以抵抗轴向方向上的拉出力。在此，凹陷部至少部分地在凸轮元件的通孔内延伸。该凹陷部有利地以凹槽的方式形成，该凹槽可以包括变化的几何形状。

还可以设想成，在步骤c)中，迫压凸轮托架的材料进入以环绕方式形成在通孔中的凹陷部中。因此，凹陷部例如有利地在通孔内呈凹槽形式以沿周向方向观察到的环绕方式延伸，使得可以产生凸轮和凸轮托架之间的形状配合连接，该形状配合连接在沿周向方向观察时是完全圆周的。还可以设想成，凹陷部以斜面的方式形成，该斜面在凸轮在通孔的区域中的边缘处形成为倒角表面，并且该斜面还使得凸轮能够容易地推动到凸轮托架上。

在本发明的范围内还可以设想成，在步骤b)中，将凸轮部段安置在变形工具的中心栓上。所述中心栓有利地从变形工具的端面继续行进大致沿轴向方向远离所述端面延伸。销有利地包括斜面、特别是插入倒角，以允许由凸轮托架和布置在凸轮托架上的至少一个凸轮构成的凸轮部段被容易地安置在销上。销有利地用作定中元件，以允许将凸轮部段在变形工具上的按位置精确布置。出于这个目的，如果凸轮托架被设计成与待紧固的凸轮沿轴向方向齐平地终止，则是有利的。在这个实施方式中，沿轴向方向的铆接不会引起伸出长度，使得其上安装有凸轮的凸轮托架形成最佳短的组件。例如在根据引言中提到的现有技术的用于将凸轮紧固在基部凸轮轴上的径向铆接的情况下不能获得这个优点。

还要求保护一种组装装置，该组装装置用于将至少一个凸轮永久地紧固在凸轮托架上以形成凸轮部段。根据本发明的组装装置包括至少一个变形工具，所述至少一个变形工具用于使凸轮托架变形，使得至少以力配合或形状配合的方式将至少一个凸轮固定以防止其在凸轮托架上沿轴向方向运动。有利地，该组装装置还包括保持元件、特别地为抓持元件，用以使凸轮部段相对于变形工具定位。该保持元件有利地布置成能够相对于变形工具移动。以这种方式，变形工具能够沿保持元件的方向移动或者保持元件能够沿变形工具的方向移动。

因此，还可能的是，变形工具能够沿轴向方向被推进到凸轮托架的端面上以使凸轮托架变形，从而使得凸轮托架的材料被沿径向方向向外迫压进而抵靠已经安置在凸轮托架上的凸轮。在此，保持元件有利地用作变形工具的配对件并且因此赋予相反的力，该保持元件允许凸轮托架的变形。

变形工具有利地包括至少一个变形元件，所述至少一个变形元件从变形工具的端面继续行进沿轴向方向远离所述端面延伸。借助于变形元件可以使得凸轮托架的材料被在布置在凸轮托架上的凸轮的方向上沿径向向外迫压。因此可以设想，变形元件沿周向方向观察时在变形工具的端面或变形工具的周向壁上具有连续形式。以这种方式，凸轮托架的材料的完全周向变形还有利地在凸轮托架的在变形元件所接合到其中的那个部分中成为可能。出于这个目的，在沿周向方向观察时为完全周向的变形有利地在凸轮托架的端面的区域中实现，该凸轮托架的端面有利地与所布置的凸轮的端面对准。

还可能的是，变形元件以单个突出部的方式、特别是销状突出部的方式形成。以这种方式，凸轮托架的壁的变形仅以点状方式发生。

还可以设想成，变形工具包括多个变形元件，所述多个变形元件沿周向方向以均匀的角度间隔布置在变形工具上。以这种方式，凸轮托架的壁的变形以及由此产生的至少点状的力配合或形状配合或力/形状配合在彼此均匀间隔开的多个点处实现。因此，由于使用了多个力配合或形状配合区域，有利地避免了将凸轮不牢固地保持在凸轮托架上的风险。

在本发明的上下文中，可以设想成，变形元件形成为具有稍部的刀具。所述稍部利地呈楔形形状或圆锥形状。还可能的是，变形工具包括分布在圆周上的至少三个刀具，所述至少三个刀具在各自的情况下具有一个优选地为楔形形状或圆锥形的稍部，所述稍部适于使凸轮托架在其端面处变形。在本发明的上下文中，表达“刀具”被用于工具元件，所述工具元件具有在端面处较小的圆形或尖锐的前侧部，并且所述工具元件适于使凸轮托架的材料变形。在此，针对将凸轮均匀地紧固至凸轮托架而言，如果刀具在工具的周向方向上以均匀的角度间隔布置，则是有利的。

变形工具有利地包括可互换的变形元件，比如例如刀具。至少一个变形元件有利地布置在变形工具的轴向平行的的孔眼中。所述孔眼例如呈线性形式，并且所述孔眼轴向地定向成相对于组装装置或变形工具的对称轴线平行。

凸轮的变形在这种情况下不是必需的也是不期望的，原因在于，凸轮是硬化的部件，硬化的部件在上述连结过程期间可能由于变形而被损坏。

已经关于根据本发明的根据本发明的第一方面的方法讨论的所有优点也在根据本发明的组装装置的情况下出现。

附图说明

下面将基于附图更详细地描述本发明的示例性实施方式，在附图中：

图1以侧面剖视图示出了根据本发明的组装装置的实施方式，其中，该组装装置的实施方式包含了凸轮部段在轴向铆接之前的布置的实施方式；

图2以俯视图示出了图1中示出的根据本发明的组装装置的实施方式其中，该组装装置的实施方式包含了凸轮部段的布置的实施方式；以及

图3以立体图示出了图1和图2中示出的组装装置的实施方式，其中，该组装装置的实施方式包含了凸轮部段的布置的实施方式。

具体实施方式

在图1至图3中以相同的附图标记表示具有相同功能和作用的特征和细节。

图1作为用于实现根据本发明的方法的示例示出了根据本发明的组装装置20的实施方式。如在图1沿着对称轴线以纵向剖面示出的，在组装装置20上、特别地在组装装置20的变形工具10上已经安置有凸轮部段100部段。凸轮部段100包括内部带齿的凸轮托架1和安置在凸轮托架1上的凸轮2、3、4。在此，凸轮2、3、4中的两个凸轮形成所谓的零升程凸轮，零升程凸轮由附图标记3和4表示。由附图标记4表示零升程凸轮中的一个零升程凸轮，并且零升程凸轮4已经布置在凸轮托架1上并例如通过过盈配合来预先安装，使得零升程凸轮4的轴向端面5与凸轮托架1的轴向端面6大致齐平地对准。根据本发明的方法的目的是：至少沿轴向方向将凸轮4牢固地紧固在凸轮托架1上。

出于这个目的，变形工具10与上文描述的工件也就是凸轮部段100同轴地布置。在图1中示出的实施方式中，变形工具10包括大致旋转对称的主体11。销(peg)12从变形工具10的、特别是从变形工具10的主体11的可以面朝凸轮部段100的端面19继续行进同轴地远离主体11。有利地，销12用于使凸轮部段100保持和居中在变形工具10上。此外，在主体11中布置有多个变形元件13，多个变形元件13例如以刀具的方式形成。在图1中示出的实施方式中，设置了总共三个变形元件13。在这个示例性实施方式中，变形元件13包括楔形稍部14，其中，楔形稍部14的端部边缘相对于工件在切线方向上延伸。变形元件13在每种情况下插入到变形工具10对应的孔眼15中且在孔眼15中沿轴向方向被支撑。变形元件13在主体11中的紧固可以以各种方式实现例如借助螺钉16来实现。

图2以面朝凸轮部段100的端面的视图示出了变形工具10，凸轮部段100在图1中位于顶部处。可以看出变形工具10的大致旋转对称的构造。特别地，在这个实施方式中，设置有多个总共三个变形元件13，这三个变形元件13沿周向方向以有利地120°的相等角度间隔分布。

图3以立体图示出了图1和图2的布置，其中，凸轮部段100以透明形式示出。

除了变形工具10之外，组装装置20有利地还包括保持元件(在此未示出)，该保持元件用于使凸轮部段100相对于变形工具10保持和定位。所述保持元件设计成能够相对于变形工具10移动，使得可以实现凸轮部段100在变形工具10上的布置。此外，该保持元件有利地使得凸轮元件100能够沿轴向方向被支撑，使得可以借助于变形工具10将对应的轴向力施加至凸轮部段100。

进一步可以想到的是，组装装置20还包括驱动装置(在此未示出)，该驱动装置用于使变形工具10轴向地移动。出于这个目的，变形工具10包括附接区域17和环绕套环18，该附接区域17用于组装装置20的驱动装置附接，并且该环绕套环18用于支持驱动力。

在根据本发明的方法中，遵循以下过程：

首先，凸轮托架1配备有凸轮2和零升程凸轮3和4，并且形成有凸轮部段100。在此，可能已经以过盈配合的方式将凸轮2、3、4安置在凸轮托架1上。在此，凸轮4对准以使得凸轮4面朝变形工具10的端面5与凸轮托架1的对应端面6在一个平面内齐平地对准。然后，凸轮部段100以居中的方式安置在变形工具10的销12上。在此，变形元件13通过其端部边缘置靠在凸轮托架1的端面6上。未提供与凸轮4的接触。

优选地，变形元件13的端部边缘大致居中地位于凸轮托架1的环形端面6处。随后将凸轮托架1支撑沿轴向方向并且将变形工具10上的力沿轴向方向施加至凸轮托架1。变形元件13通过其边缘穿透到凸轮托架1的材料中并且使凸轮托架1的材料沿径向方向向外变形，使得材料可以例如进入形成于凸轮4的通孔中的凹陷部9中，有利地，该凹陷部9比如为形成在凸轮4上的端面上的斜面。因而，凸轮托架1至少以点状方式稍微张开并且将凸轮4、特别是图1和图3中示出的零升程凸轮4固定以防止沿轴向方向被不期望地拉出，具体地，即使在比如操作期间可能会遇到极端温度的情况下，仍能够防止沿轴向方向被不期望地拉出，其中，极端温度可能会由于凸轮托架1以及凸轮2、3和4的不同材料导致过盈配合松动。

首先通过凸轮支架1来阻止凸轮托架1的材料进入内部自由横截面中，该凸轮支架1包括例如在端面的内侧上的相对较大的斜面，使得即使是在端面6的区域中的变形也不会导致材料进入凸轮托架1的内部自由横截面中，这是因为，这可能会妨碍凸轮托架1在外部带齿的基部凸轮轴上的可移动性。

在所描述的沿轴向方向铆接的方法步骤中，将其中支撑有变形元件13的整个变形工具10压靠在凸轮部段100上。还可以进行如下设置：变形元件13以可移动的方式布置在变形工具10的孔眼15中并且在每种情况下通过一个专用驱动装置压靠在凸轮部段100上。所述驱动装置可以是液压的或机械的。

变形元件13的设计也可以以与所示出的楔形形式不同的形式来实施，例如，变形元件13的设计通过沿周向方向延伸的弯曲切割边缘来实施。变形元件13最终也可以是具有突出稍部的圆锥形或棱锥形，由此可以减小变形力，而不会在连接过程之后危及零升程凸轮4在凸轮托架1上的牢固保持。

Claims (11)

1.一种用于将至少一个凸轮(2、3、4)永久地紧固在凸轮托架(1)上的方法，所述方法至少具有以下方法步骤：

a)将所述至少一个凸轮(2、3、4)定位在所述凸轮托架(1)上的预定的轴向位置及角位置中，以使得所述凸轮托架(1)至少部分地延伸穿过所述凸轮(2、3、4)的通孔，其中，所述凸轮托架(1)的端面(6)与所述凸轮(4)的端面(5)对准；

b)将由所述凸轮托架(1)和所述至少一个凸轮(2、3、4)形成的凸轮部段(100)布置在组装装置中；

c)使所述凸轮托架(1)变形，从而使得至少以形状配合或力配合的方式将所述至少一个凸轮(2、3、4)固定以防止其在所述凸轮托架(1)上沿轴向方向运动，其中，将所述组装装置的变形工具(10)沿轴向方向推进到所述凸轮托架(1)的所述端面(6)上，并且使所述凸轮托架(1)变形以使得所述凸轮托架(1)的材料被沿径向方向向外迫压从而抵靠已经安置在所述凸轮托架(1)上的凸轮。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

在步骤c)中，沿径向向外迫压所述凸轮托架(1)的材料，使得所述材料被迫压到所述凸轮(4)的凹陷部中，所述凹陷部形成在所述凸轮的设置成用于将所述凸轮(4)安置在所述凸轮托架(1)上的所述通孔上。

3.根据权利要求2所述的方法，

其特征在于，

在步骤c)中，将所述凸轮托架(1)的所述材料迫压到以环绕方式形成在所述通孔中的凹陷部中。

4.根据前述权利要求中的一项所述的方法，

其特征在于，

在步骤b)中，将所述凸轮部段(100)安置到所述变形工具(10)的中心栓(12)上。

5.一种组装装置，所述组装装置用于将至少一个凸轮(2、3、4)永久地紧固在凸轮托架(1)上以形成凸轮部段，其中，所述组装装置包括至少一个变形工具(10)，所述至少一个变形工具(10)用于使所述凸轮托架(1)变形，从而使得至少以形状配合或力配合的方式将所述至少一个凸轮(2、3、4)固定以防止其在所述凸轮托架(1)上沿轴向方向运动。

6.根据权利要求5所述的组装装置，

其特征在于，

所述变形工具(10)能够沿轴向方向被推进到所述凸轮托架(1)的端面(6)上以使所述凸轮托架(1)变形，从而使得所述凸轮托架(1)的材料被沿径向方向向外迫压从而抵靠已经安置在所述凸轮托架(1)上的所述凸轮(2、3、4)。

7.根据权利要求4至6中的一项所述的组装装置，

其特征在于，

所述变形工具(10)包括至少一个变形元件(13)，所述至少一个变形元件(13)从所述变形工具(10)的端面(19)继续行进沿轴向方向远离所述端面(19)延伸。

8.根据权利要求4至7中的一项所述的组装装置，

其特征在于，

所述变形工具(10)包括多个变形元件(14)，所述多个变形元件(14)沿周向方向以均匀的角度间隔布置在所述变形工具(10)上。

9.根据权利要求7和8中的任一项所述的组装装置，

其特征在于，

所述变形元件(13)形成为具有稍部(14)的刀具。

10.根据权利要求9所述的组装装置，

其特征在于，

所述稍部(14)呈楔形形状或圆锥形状。

11.根据权利要求7至10中的一项所述的组装装置，

其特征在于，

所述至少一个变形元件(14)布置在所述变形工具(10)的轴向平行的孔眼(15)中。