CN110088429B - 用于将凸轮轴安装在轴瓦中的方法及一种凸轮轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于将凸轮轴(2)安装在内燃机的汽缸盖的轴瓦中的方法，其中，执行至少以下步骤：将至少一个密封圈(1)安装于在凸轮轴(2)的外径上径向环绕延伸的凹槽(3)中，其中，该密封圈(1)至少部分地由可弹性变形的聚合物、特别是聚四氟乙烯(PTFE)形成，以如此方式滑动具有旋转对称开口的校准工具(4)或将凸轮轴(2)滑动到具有旋转对称开口的校准工具(4)中，使得将该至少一个密封圈(1)压入相关联的凹槽(3)中并且摩擦且互锁地保持在该凹槽(3)中，该旋转对称开口的最小内径大于凸轮轴(2)在特定凹槽(3)的区域中的外径并且小于在凹槽(3)的区域中滑动到凸轮轴(2)上的至少一个密封圈(1)的外径。

Description

用于将凸轮轴安装在轴瓦中的方法及一种凸轮轴
技术领域
本发明涉及一种用于将至少一个密封圈安装在内燃机轴瓦中的凸轮轴上的方法及具有以这种方式安装的至少一个密封圈的凸轮轴，其中，该至少一个密封圈由可弹性变形的聚合物、特别是聚四氟乙烯(PTFE)形成。
背景技术
在形成轴瓦的轴承中，凸轮轴在密封的气缸盖罩下方可旋转地安装在内燃机的气缸盖上。使用适合的润滑油来进行润滑，并且因此，除了将气缸盖罩密封在气缸盖上之外，在凸轮轴上也需要密封元件。为此，密封圈在各种情况下都通过在该表面上径向形成的环绕凹槽来固定在凸轮轴的适合表面上，特别是在端件的区域中。
出于成本原因，凸轮轴作为整体插入到形成轴瓦的轴承中。轴承在此通常已经封闭，并且因此凸轮轴必须通过各个轴承的开口引入。
然而，密封圈的在凸轮轴的外周上突出并且可能在凸轮轴的安装期间受到损坏的那些区域在此出现问题。由于密封圈膨胀，将密封圈安装在凸轮轴上增加了额外的长度。通过弹性本身也不足以减小膨胀。密封圈从而以力配合和形状配合的方式保持在形成于外周表面上的凹槽中。然而，因此可以实现的固定不足以满足对于牢固的密封作用和将相应的密封圈紧固到凸轮轴上的要求。
如前所述，在这里，在不能确保密封圈在安装期间不会受到损坏或不会以不能再实现可靠密封的方式沿着凸轮轴的纵向轴线移位的情况下，在气缸盖罩下方的安装同样是不可能的。
发明内容
因此本发明的目的在于，说明更可靠地安装密封圈的可能性，所述可能性避免损坏并确保期望的密封作用。
根据本发明，该目的通过本发明的方法来实现。本发明还涉及一种凸轮轴，其具有以这种方式安装的至少一个密封圈。
在根据本发明的方法中，将至少一个密封圈推动到内燃机的凸轮轴的外表面上，该至少一个密封圈至少部分地由可弹性变形的聚合物、特别是聚四氟乙烯(PTFE)形成。优选地，两个密封圈以彼此平行布置推动并且各自通过凹槽彼此固定。在此，凹槽在凸轮轴的纵向方向上彼此间隔一定距离地布置。
在此，将该至少一个密封圈推动到凸轮轴的形成有在凸轮轴的外径上径向环绕的凹槽的区域上，并且因此将相应的密封圈布置在凹槽中。该至少一个密封圈以力配合和形状配合的方式保持在凹槽中。
在第一替代方案中，在安装期间，将具有旋转对称开口的校准工具推动到该至少一个密封圈上，使得该至少一个密封圈被压入相应的凹槽中并以力配合和形状配合的方式保持在凹槽中，该旋转对称开口的最小内径大于凸轮轴在相应凹槽的区域中的外径并且小于在凹槽的区域中推动到凸轮轴上的该至少一个密封圈的外径。
在本发明的第二替代方案中，在安装期间，将凸轮轴推动到具有旋转对称开口的校准工具中以这样的方式进行，使得将该至少一个密封圈推动到凹槽中并以力配合和形状配合的方式保持在其中，该校准工具的最小内径大于凸轮轴在相应凹槽的区域中的外径并且小于在凹槽的区域中推动到凸轮轴上的该至少一个密封圈的外径。
可以将凸轮轴引入到作为轴瓦的轴承中，所述轴承安装在内燃机的气缸盖上，并且可以在将凸轮轴引入到轴瓦之前或期间将校准工具从凸轮轴拉出或剥离。
可以有利地使用校准工具，校准工具包括从校准工具的开口的端侧开始的至少一个锥形渐缩区域。在此，校准工具的首先推动到该至少一个密封圈上的那一侧上的开口的内径应当大于该至少一个密封圈被推动到凸轮轴上之后的外径。
锥形渐缩区域可以汇合到具有恒定内径的圆柱形区域。恒定内径应当与安装装配有密封圈的凸轮轴时密封圈的外径意图具有的值相对应。这种设计可以用于具有两个相对布置的开口的校准工具的实施例。
仅具有一个开口的校准工具可以从这一个开口开始在校准工具内部的截头圆锥腔的整个长度上以锥形渐缩的方式形成，凸轮轴的具有用于固定密封圈的凹槽的区域可以被推动到该一个开口中，该区域具有推动到其上的密封圈。在此，所述空腔中的最小内径应当对应于通过校准工具压入相应的凹槽中的密封圈的最大外径。
在将凸轮轴引入轴瓦的轴承之前或在推上校准工具之前，应当将凸轮轴冷却。这可以单独进行，或者与已经推动到其上的密封圈一起进行，并且因此存在将凸轮轴与已经在其上推动的密封圈一起被冷却的可能性。在冷却期间，应当达到最高100℃的温度。冷却可以优选通过将凸轮轴浸入液氮中来进行。
还存在将凸轮轴与校准工具一起或在没有校准工具的情况下冷却的可能性，其中至少一个密封圈已经推动到凸轮轴上。
在替代方案中，可以在冷却之前或之后将校准工具推动到该至少一个密封圈上，并且从而可以将该至少一个密封圈更深地压入相应的凹槽中。设计为校准工具中的空腔或空心圆柱体并且能够推动到已经以力配合和形状配合的方式部分地固定在凹槽中的相应密封圈上的接收器应当以这样的方式来确定其内径，使得尽管密封圈通过校准工具被更深地推动到相应凹槽中，但是密封圈的外周表面在其最小内径的区域中优选不到达相应凹槽的底部，并且因此在具有优选圆形横截面的相应密封件的外周与凹槽底部之间留有间隙。然而，相应的密封圈以力配合和形状配合的方式充分牢固且安全地连接到凹槽中的凸轮轴的对应区域。
在该方法的实施方式中，可以使用用于安装密封圈和将凸轮轴引入轴瓦的轴承中的结构，其中，在将凸轮轴引入到轴瓦的轴承中时，其中该凸轮轴具有已经推动到其上并且以力配合和形状配合的方式固定在相应的凹槽中的至少一个密封圈，通过布置在第一轴承前方的校准工具在凸轮轴的引入方向上推动该凸轮轴，并且在该过程中，将该至少一个密封圈压入到相应的凹槽中。
该至少一个密封圈应当被推动到形成在凸轮轴的端件的区域中的相应凹槽上并且应当通过校准工具被压入所述凹槽中。端件可以是一体式凸轮轴的一部分或组装式凸轮轴的单独部分，所述单独部分连接到凸轮轴的承载凸轮的部分。
该至少一个密封圈应当借助于校准工具压入相应的凹槽中至如此深度，使得其体积的至少5％、优选至少10％布置在凹槽外部并且突出在固定密封圈的区域的表面上。
该至少一个密封圈应当有利地通过校准工具压入该至少一个凹槽中至如此程度，使得密封圈的外周表面在其最小内径的区域内不会到达相应凹槽的底部。结果，由于在安装期间和在相应的内燃发动机的运行期间密封圈不接触相应的凹槽的底部，能够避免在安装期间对相应的密封圈的损坏，并且因此能够改善能够通过密封圈的弹性变形而实现的密封作用。
附图说明
下面将以示例的方式更详细地解释本发明。在各个示例和附图中描述和识别的特征可以彼此组合，而与特定示例或附图无关。各个特征不限于相应的示例或相应的附图。
在附图中：
图1示出了凸轮轴的没有密封圈的端侧上的一部分的视图；
图2示出了具有预组装的膨胀密封圈的图1的图示；
图3示出了在图1和图2中示出的凸轮轴的部分，其中校准工具推动到密封圈上；
图4示出了具有端件的凸轮轴，该端件设置有密封圈，并且在将凸轮轴安装在气缸盖的轴瓦中期间，在该端件处存在校准工具；
图5以示意图的形式示出了布置在轴瓦的轴承上的校准工具，通过该校准工具可以实现膨胀密封圈的压入；以及
图6以示意图的形式示出了在将至少一个密封圈安装在凸轮轴上期间进行该方法的可能顺序的图示。
具体实施方式
图1示出了凸轮轴2的一部分，凸轮轴2的一个端侧上的端件2.1是凸轮轴2的一部分，或者端件2.1连接到凸轮轴2。在端件2.1的区域中，两个平行的凹槽3以垂直于凸轮轴2的纵轴线且径向环绕的方式形成。
在图2的图示中，在此两个由PTFE制成的密封圈1已经从示出在左边的一侧推动到端件2.1上至如此程度，使得密封圈1也以形状配合的方式保持在相应的凹槽3中，但是在端件2.1的区域中的外表面上突出至太大的程度。弹性密封圈1在被推动时已经膨胀。
通过将校准工具4从一侧推动到凸轮轴2的端件2.1的区域上，密封圈1被更深地压入相应的凹槽3中。在图3所示的示例中，校准工具4包括中空圆柱体。在图3所示的示例中，校准工具4的内侧在首先推动到端件2.1和密封圈1上的端侧上包括锥形渐缩区域4.1，锥形渐缩区域4.1的最大内径布置在首先推动到端件2.1上的端侧上。锥形渐缩区域4.1邻接一个区域，锥形渐缩区域4.1在该区域处的内径是恒定的并且具有最小内径，该最小内径又对应于密封圈1的最大外径，并且密封圈1旨在在凸轮轴2安装在轴瓦中期间具有该最小内径。校准工具4的具有恒定内径的区域在凸轮轴2的纵向轴线的方向上具有的宽度可以借以确保当校准工具4已经推动到端件2.1和密封圈1上时，所有的密封圈1被压入相应的凹槽3中至相应的深度。
通过推动校准工具4，密封圈被更深地压入凹槽3中至如此程度，使得密封圈以其外径突出于端件2.1的外表面上并且不接触相应的凹槽3的底部。
图3中的箭头旨在阐明当校准工具4推动到相应的密封圈1上时校准工具4的运动方向，借助于该运动方向，相应的密封圈1可以以限定的方式引入到对应的凹槽3中并以形状配合和力配合的方式固定在其中。
图4在此从左向右示意性地示出了已经推动到由内燃机的轴承5.1、5.2和5.3形成的轴瓦中的凸轮轴2的视图。固定在端件2.1的凹槽3中的两个密封圈1在被推动并相应地膨胀之后借助校准工具4更深地压入相应的凹槽3中。
在安装凸轮轴2之后，可以再次拔出校准工具4。在凸轮轴2的安装期间的拔出可以由轴承5.x中的一个来辅助，校准工具4在将凸轮轴2引入到轴瓦中时抵靠轴承5.x，并且从而被剥离。这种状态在图4中没有示出。
图5示出了一个示例，其中在将凸轮轴2安装在封闭轴瓦中期间，校准工具4支撑在轴承5.x中的一个上。
然而，校准工具4也可以由操纵器单元(未示出)相应地移动，使得推上和拉下是可能的。
图6示出了将至少一个密封圈安装在凸轮轴上的各种可能性。如在说明书的综述部分中提到的，具有或不具有已经安装的密封圈的凸轮轴可以在引入内燃发动机的轴瓦之前进行冷却。
凸轮轴的冷却也可以在已经安装至少一个密封圈的情况下与校准工具一起进行，或者在凸轮轴安装在内燃机的轴瓦中之前在校准工具被拉出之后进行。

Claims (15)

1.一种用于将凸轮轴(2)安装在内燃发动机的气缸盖罩的轴瓦中的方法，其中，所述方法包括至少以下步骤：
-将至少一个密封圈(1)安装在所述凸轮轴(2)上，使得所述至少一个密封圈(1)推动到所述凸轮轴(2)的形成有在所述凸轮轴(2)的外径上径向环绕的至少一个凹槽(3)的区域上，并且因此所述密封圈(1)布置在所述凹槽(3)中；其中，所述密封圈(1)至少部分地由可弹性变形的聚合物形成，
-将具有旋转对称开口的校准工具(4)以如此方式推动到所述至少一个密封圈(1)上，所述旋转对称开口的最小内径大于所述凸轮轴(2)在相应的凹槽(3)的区域中的外径并且小于在所述凹槽(3)的区域中推动到所述凸轮轴(2)上的所述至少一个密封圈(1)的外径，或
-将所述凸轮轴(2)以如此方式推动到具有旋转对称开口的校准工具(4)中，所述旋转对称开口的最小内径大于所述凸轮轴(2)在相应的凹槽(3)的区域中的外径并且小于在所述凹槽(3)的区域中推动到所述凸轮轴(2)上的所述至少一个密封圈(1)的外径，
使得将所述至少一个密封圈(1)压入相应的凹槽(3)中并且以力配合和形状配合的方式保持在所述凹槽(3)中。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
将所述凸轮轴(2)引入到轴瓦的轴承(5.1-5.n)中，所述轴承安装在所述内燃发动机的气缸盖上。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，在将所述凸轮轴(2)引入所述轴瓦中之前或期间，将所述校准工具(4)从所述凸轮轴(2)拉出或剥离。
4.根据前述权利要求3所述的方法，其特征在于，使用包括至少一个锥形渐缩区域(4.1)的校准工具(4)，所述锥形渐缩区域(4.1)从所述校准工具(4)的开口的端侧开始，其中，在将所述至少一个密封圈(1)推动到所述凸轮轴(2)上之后，所述校准工具(4)的首先推动到所述至少一个密封圈(1)上的侧部上的开口的内径大于所述至少一个密封圈(1)的外径。
5.根据前述权利要求2-4之一所述的方法，其特征在于，在引入所述轴瓦的轴承(5.1-5.n)中之前冷却所述凸轮轴(2)。
6.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，在推动所述校准工具(4)之前冷却所述凸轮轴(2)。
7.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，在安装所述至少一个密封圈(1)之前冷却所述凸轮轴(2)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述凸轮轴(2)连同已经推动到其上的所述至少一个密封圈(1)一起进行冷却。
9.根据前述权利要求2-4之一所述的方法，其特征在于，在所述凸轮轴(2)被引入所述轴瓦的轴承(5.1-5.n)中时，其中所述凸轮轴(2)具有已经推动到其上并固定在所述至少一个凹槽(3)中的所述至少一个密封圈(1)，所述凸轮轴(2)被布置在所述轴瓦的轴承(5.1-5.n)中的第一轴承(5.1)前方的校准工具(4)在所述凸轮轴(2)的引入方向上推动，并且在所述推动过程中，将所述至少一个密封圈(1)更深地压入所述至少一个凹槽(3)中，并且从而以力配合和形状配合的方式保持在所述凹槽(3)中。
10.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，在冷却之前或冷却之后，将所述校准工具(4)推动到所述至少一个密封圈(1)上，并且将所述至少一个密封圈(1)更深地压入相应的凹槽(3)中。
11.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，通过所述校准工具(4)将所述至少一个密封圈(1)压入所述至少一个凹槽(3)中至如此程度，使得所述密封圈(1)的外周表面在其最小内径的区域内不会到达相应的凹槽(3)的底部。
12.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，将所述凸轮轴(2)与所述校准工具(4)一起或在没有校准工具(4)的情况下冷却，其中所述至少一个密封圈(1)已经推动到所述凸轮轴(2)上。
13.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述至少一个密封圈(1)包括两个密封圈，所述两个密封圈以力配合和形状配合的方式布置在各个凹槽(3)中，并且布置为在所述凸轮轴(2)的纵向轴线的方向上彼此隔开一定距离。
14.根据前述权利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述密封圈(1)至少部分地由聚四氟乙烯(PTFE)形成。
15.一种凸轮轴，其中至少一个密封圈(1)布置在槽(3)中并且还借助根据前述权利要求1-14之一所述的方法以形状配合和力配合的方式保持。
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