ITMI20061592A1

ITMI20061592A1 - Albero come albero a camme in partricolare per autoveicoli

Info

Publication number: ITMI20061592A1
Application number: IT001592A
Authority: IT
Inventors: Matthias Bechtold; Manfred Vogel; Thomas Winkler
Original assignee: Neumayer Tekfor Gmbh
Priority date: 2005-08-05
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2007-03-06
Also published as: CN101263318A; DE112006002733A5; FR2889569A1; CN101263318B; WO2007016914A3; US8966752B2; BRPI0614377A2; US20130133195A1; CN101949427A; US8381615B2; US20080264199A1; WO2007016914A2

Description

DESCRIZIONE

Nel caso di motori termici vengono impiegati alberi a camme per il comando delle valvole di ricambio dei gas. In questo caso gli alberi a camme di un motore a quattro tempi girano con la metà del numero di giri del motore. Come elementi di comando per il movimento delle valvole di ricambio dei gas vengono impiegate camme, costituite da zone di cerchio di base e zone rialzate. Inoltre sull'albero a camme può essere previsto ad esempio un pezzo di estremità per l'alloggiamento del rocchetto per catena o ruota dentata oppure di una ruota di sensore e ulteriori elementi

Le camme per motivi di funzionamento sono applicate a torsione nell'asse longitudinale nell'albero a camme. In questo modo l'albero a camme è complessivamente affetto di uno squilibrio, cosa che può portare almeno in determinati campi di numero di giri a vibrazioni supplementari indesiderate del motore.

Inoltre tutte le masse rotanti del motore provocano vibrazioni. Almeno alcuni di questi fenomeni di vibrazione possono venire compensati, in quanto praticamente vengono applicate forze cinetiche opposte. Queste forze cinetiche opposte possono essere pesi di equilibratura sull'albero a camme e/o vengono previsti propriamente per questo scopo cosiddetti alberi di equilibratura.

Nel caso di alberi a camme, dalle pubblicazioni brevettuali DE4030568C2 e DE4336809C2 è divenuto noto prevedere contrappesi. Nel caso della pubblicazione brevettuale DE 4030568C2 per l'equilibratura di squilibri in un esempio di esecuzione, nel caso di un albero a camme eseguito massiccio masse dì equilibratura sono sfalsate eccentricamente rispetto all'asse di rotazione. In un ulteriore esempio di esecuzione, masse di equilibratura sotto forma di sezioni tubolari sono altresì sfalsate eccentricamente rispetto all'asse di rotazione. Siffatti alberi sono costosi nella fabbricazione e limitati nel campo d’impiego.

Nella pubblicazione brevettuale DE4336809 sono proposte camme da fissare su un corpo base dell’albero e presentanti un foro, le quali sono fissate sull'albero. Le camme presentano sul lato della camma opposto al rialzo della camma un prolungamento sotto forma di uno spallamento assiale, vale a dire un semiguscio realizzato in un sol pezzo con la camma, come massa di equilibratura. La possibilità di impiego di tali alberi a camme è anch'essa limitata, poiché la posizione della camma e quella del contrappeso sono fissate fin dall'inizio tra di loro e non possono venire variate.

Il compito alla base delle presente invenzione era quello di realizzare in particolare alberi a camme rispettivamente procedimenti per la loro fabbricazione, in cui la fabbricazione possa avvenire in modo più semplice e più economico e in cui la distribuzione dell'equilibrio/squilibrio possa venir effettuata in modo più preciso rispetto a prima. Inoltre devono venire estese le possibilità di applicazione e dì impiego dì alberi a camme e deve venire considerata la distribuzione della massa anche di altre parti costruttive fissate o da fissare sull'albero.

Nel caso di un albero, come in particolare nel caso dell'albero a camme con corpi funzionali previsti su un corpo dell'albero, quali camme, cioè viene realizzato con il fatto che le masse di equilibratura sono elementi fabbricati separatamente sia dagli elementi funzionali, quali camme, sia dall'albero e fissati sull'albero, come ad esempio l'albero a camme. Siffatti eiemenci possono venire fissati sia sulla camma stessa sia sul corpo base dell'albero.

Un modo particolarmente vantaggioso di applicazione di questi elementi può consistere nel calettamento assiale degli stessi, cosicché questi elementi sono fissati assialmente e solidalmente nella rotazione sull’albero. In questo caso può essere di particolare vantaggio fissare sia le camme sia gli elementi di equilibratura o di bilanciamento rispettivamente pesi mediante calettamento assiale, e cioè in un modo come è descritto in almeno una delle pubblicazioni brevettuali DE-OS 4030568C2, 4336809C2 e 3803383C2, il cui contenuto è integrato nella presente domanda.

Pesi rispettivamente elementi equilibratura, che vengono fissati mediante calettamento assiale su un corpo base dell'albero, son realizzati opportunamente ad anello e presentano una zona di equilibratura con una massa più grande e una zona di fissaggio o ritenuta con una massa più piccola. La zona di ritenuta può presentare rispetto alla zona di equilibratura, che presenta la massa più grande, una estensione assiale minore rispetto alla zona di equilibratura. La zona di'ritenuta può essere prevista anche in un piano perpendicolare all'asse di rotazione in modo non simmetrico alla zona di equilibratura.

Gli elementi di equilibratura possono essere realizzati anche almeno approssimativamente a forma di semiguscio ed essere fissati sul corpo dell’albero. Il fissaggio può avvenire mediante saldatura a raggio laser, ma anche mediante brasatura o incollaggio. Particolarmente vantaggioso è il fissaggio mediante saldatura a scarica di condensatore, poiché con ciò è possibile saldare senza distorsioni e praticamente non vi è alcun riscaldamento della zona circostante la saldatura. Per il fissaggio per mezzo di saldatura può essere vantaggioso che gli elementi di equilibratura presentino almeno un contorno rivolto verso l'interno; questo contorno può venir formato anche da un ingrossamento estendentesi almeno parallelamente all'asse, che forma durante la saldatura il collegamento con l'albero a camme rispettivamente con il corpo base dell'albero a camme.

Su uno e uno stesso albero a camme possono venire applicati elementi di equilibratura rispettivamente pesi di equilibratura con masse differenti.

Grazie alla separazione delle funzioni di comando delle camme e equilibratura delle masse per mezzo di elementi di equilibratura o masse di bilanciamento fabbricaci separatamente è anche possibile una strutturi modulare dell'albero a camme. In tal caso a seconda dell'esigenza e dell'impiego può venire impiegato lo stesso corpo base dell'albero a camme con camme differenti e masse di equilibratura corrispondenti. In questo modo si possono risparmiare in misura notevole anche costi per utensili.

Grazie all’invenzione mediante il numero e la posizione dei baricentri degli elementi di equilibratura è anche possibile in maniera particolarmente semplice vantaggiosa considerare anche la massa degli ulteriori elementi fissati o ancora da fissare sull’albero, come ad esempio un sensore, una ruota motrice o simili.

Inoltre in modo particolarmente vantaggioso è possibile prevedere i pesi rispettivamente gli elementi di equilibratura sull'albero in modo tale che l albero stesso presenti uno squilibrio, ma che però vengano compensate o livellate oscillazioni generate da altre masse rotanti.

Un ulteriore concetto inventivo si riferisce alla fabbricazione di cosiddetti alberi uniti o congiunti con corpi funzionali non circolari, e quindi ad esempio alberi a camme, in cui camme vengono fissate su un corpo base dell'albero mediante callettamento assiale. E’ risultato che nel caso di tali alberi a camme, in cui le camme vengono dapprima molate al loro contorno nominale e successivamente vengono calettate, la forma esterna delle camme diverge dal contorno nominale in modo cale che il comando del motore viene influenzato negativamente. In questo caso non solo viene deformata la zona di fissaggio cilindrica, bensì anche nella zona rialzata della camma vi sono deformazioni. Corrispondentemente a ciò il compito alla base del presente ulteriore concetto dell’invenzione è di evitar^ deformazioni del genere e realizzare in particolare alberi a camme, in cui il contorno esterno dei corpi funzionali, e quindi ad esempio delle camme, corrisponda anche nello stato montato al contorno conforme alla norma. Ciò viene ottenuto per il fatto che durante la rettìfica del contorno esterno avviene un serraggio della camma attraverso il suo fofQ interno per mezzo di un elemento di serraggio, ad esempio di un mandrino idraulico o meccanico, ove viene generato un allargamento della camma, che corrisponde all'allargamento esistente dopo l'unione della camma con l'albero camme In questo modo, in contorno esterno può venire realizzato esattamente secondo il contorno voluto.

Un altro concetto inventivo si riferisce alla realizzazione di corpi funzionali, come in particolare camme per un albero a camme connesso o unito. Il compito alla base di questa parte dell'invenzione è di risparmiare materiale, rendere più economici gli alberi a camme e ridurre lo squilibrio negli alberi a camme. Ciò viene ottenuto secondo l'invenzione per il fatto che la camma nella zona del rialzo della camma è introdotta in una scanalatura attraversante almeno parzialmente la camma in direzione assiale. Questa scanalatura può essere continua in direzione assiale o attraversare eventualmente soltanto in parte la camma. La scanalatura - vista in direzione del lato frontale della camma - può venire eseguita a forma di falce lunare e soltanto su un lato, ma anche da due lati. La scanalatura può essere però anche una apertura passante, anche almeno approssimativamente circolare.

Si può vedere che una parte non irrilevante del materiale costoso, che altrimenti viene impiegato nel caso di camme piene, può essere risparmiata.

Con l'aiuto delle figure da 1 a 10 viene illustrata in dettaglio 1'invenzione.

In questo caso la figura 1 mostra un albero a camme 1 cosidetto unito o giuntato con un corpo base 2 dell'albero, che è costituito da una sezione 2a tubolare, e da un bocchettone 2b realizzato in partq cavo e fissato ad essa per esempio mediante saldatura, saldatura ad attrito o simili. Il bocchettone 2b può essere fabbricato mediante deformazione piena, ed è collegato in corrispondenza di 2c con il tubo 2a mediante procedimenti già citati. Lo spallamento 2b presenta sul suo lato non rivolto verso il punto di connessione una flangia 3, dopo la connessione di sezione tubolare 2a e bocchettone 2b la superficie del corpo base a forma di albero viene lavorata con precisione dalla zona di estremità <5 fino all'inizio del collare 5 e preparata per il calettamento assiale delle camme da N 1 a N 8 e dei pesi di equilibratura. Dopo di che questi vengono calettati assialmente in sequenza corrispondente, e precisamente in una maniera descritta nelle pubblicazioni brevettuali DE-OS già citate, in modo analogo si può applicare anche la ruota del sensore 10. L'albero cavo 2a è chiuso alla sua estremità 4 da un cappuccio di tenuta 11, per evitare l'infiltrazione di olio e perciò la generazione di uno squilibrio.

Il peso di equilibratura 6, che è rappresentato in vista in figura 2 in modo corrispondente ad una vista secondo la freccia II-II della figura 1, è mostrato ancora in figura 3 secondo una sezione secondo la linea III-III della figura 2. Esso presenta una sezione di ritenuta 12 realizzata in parte come sezione cilindrica, ed una zona 13 con maggiore estensione radiale e perciò una massa più grande.

L'elemento di equilibratura 7 rappresentato in figura 4 in una vista secondo le frecce IV-IV - come risulta in figura 5 secondo una sezione della linea V-V della figura 4 - è realizzato in modo asimmetrico nel piano perpendicolare all'asse di rotazione. Questo contrappeso rispettivamente questa massa di equilibratura 7 presenta altresì una ‘zona di ritenuta 14 realizzata in parte a forma di cilindrico ed una zona 15 con una massa più grande. Per spostare il baricentro di massa X assialmente più vicino alla zona della zona di ritenuta 14, la zona 15 con una massa più grande è realizzata conica, ed è dotata quindi di una massa che si riduce assialmente a partire dalla zona di ritenuta anulare. La configurazione estendentesi conicamente è indicata con 16.

In figura 6 l'elemento di equilibratura 9 è mostrato in una vista secondo le frecce vi-vi, La figura 7 mostra l'elemento di equilibratura 9 secondo una sezione della linea VII-VII della figura 6, quest'ultimo a sua volta presenta una zona di ritenuta 17 realizzata in parte cilindrica e una zona 18 con una massa più grande. Anche qui - come in figura 5 - l'estensione radiale ed assiale della zona 18 è notevolmente superiore a quella della zona 17.

Anziché almeno i singoli degli elementi di equilibratura 6-9 possono però venire fissati sul corpo base dell'albero anche pesi di equilibratura secondo la figura 9. Gli elementi di equilibratura 30 sono realizzati almeno approssimativamente a forma di semiguscio e possiedono nella zona radialmente interna un contorno 31 adattato almeno approssimativamente al corpo base dell'albero. Da questo contorno due cordoni di saldatura 32 sporgono radialmente verso l'interno, cosicché gli elementi di* equilibratura 30 possono venire fissati sul corpo base dell'albero mediante saldatura, come saldatura a scarica di condensatore, saldatura a resistenza o simili, ove entrambi i cordoni di saldatura 32 si fondono sul corpo base dell'albero.

La figura 9 mostra la camma N2 in una vista secondo la linea IX-IX della figura 1 e la figura 10 una sezione secondo la linea X-X della figura 9. La camma 3 presenta un foro 60 ed una zona 61 parzialmente cilindrica, che passa in una zona 62 rialzata. Nella zona 62 rialzata della camma è ricavata una scanalatura 63 per risparmiare materiali e peso. La scanalatura 63 può essere realizzata continua anche in direzione assiale.

Camme del genere vengono fabbricate mediante una corrispondente lavorazione, vale a dire fucinatura, eventualmente molatura, tornitura del foro 60, tornitura forte del foro alla misura di giunzione, rettifica del contorno ed eventualmente barilatura finale alla loro misura finale. Durante il calettamento assiale delle camme attraverso il loro foro 60 cambia però la forma esterna delle camme rispetto al contorno nominale prestabilito, e precisamente non soltanto nella zona 61 cilindrica, bensì anche nella zona 62 rialzata. Per garantire una forma della camma corrispondente esattamente al contorno nominale anche con camma calettata, la camma 3 è alloggiata, durante la rettifica del contorno esterno 64, attraverso il suo foro interno 60 circolare su un dispositivo di serraggio, che allarga la camma allo stesso modo come avviene nel caso del calettamento assiale. Per questo scopo la camma può venire poi alloggiata su un elemento di serraggio meccanico o idraulico, che genera lo stesso tipo di ricoprimento come nel caso della camma calettata sull'albero. Ir† questo modo il contorno esterno può venire fabbricato esattamente secondo il contorno desiderato, dopo l'allentamento dell'elemento è presente una forma non conforme alla norma, ma dopo il montaggio della camma, si ha di nuovo la forma voluta.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Albero, in particolare albero a camme, con corpi funzionali, come camme, previsti su un corpo dell'albero sul quale sono previste inoltre masse di equilibratura, caratterizzato dal fatto che le masse di equilibratura sono elementi fabbricati separatamente sia dagli elementi funzionali, come le camme, sia dall’albero, e fissati sull'albero, come l'albero a camme.
2. Albero secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che sia le camme sìa gli elementi di equilibratura sono fissati mediante calettamento assiale in modo fisso assialmente e solidale nella rotazione su un corpo base dell'albero.
3. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equilibratura sono a forma di anello e presentano una zona di equilibratura con massa più grande ed una zona di ritenuta con massa più piccola.
4. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 3, caratterizzato dal fatto che la zona di ritenuta presenta un'estensione assiale minore rispetto alla zona con una massa più grande.
5. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 3 o 4, caratterizzato dal fatto che la zona di ritenuta in un piano perpendicolare all'asse di rotazione è asimmetrica rispetto alla zona con una massa più grande.
6. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equilibratura sono realizzati almeno approssimativamente a forma di semiguscio, e sono fissati sul corpo dell ' albero .
7. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equilibratura sono saldati sull'albero.
8. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 6, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equilibratura presentano sul loro contorno interno almeno un contorno rivolto verso l’interno.
9. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il contorno è un ingrossamento estendentesì almeno approssimativamente parallelamente all’asse.
10. Alberò, in particolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equilibratura sono fissati sull'albero mediante saldatura.
11. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equilibratura sono fissati sull'albero mediante saldatura a resistenza.
12. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 10, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equilibratura sono fissati sull’albero mediante saldatura a scarica di condensatore.
13. Albero, in particolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equiilbratura presentano masse differenti su uno e uno stesso albero a camme.
14. Albero, in particolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la posizione degli elementi di equilibratura - baricentri tiene conto anche delle masse di ulteriori elementi fìssati o ancora da fissare sull'albero.
15. Albero, in particolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che gli elementi di equilibratura sono previsti sull'albero in modo tale che l'albero stesso presenta uno squilibrio.
16. Albero, in particolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che sia le camme sia i pesi di equilibratura sono fissati su di esso secondo uno dei procedimenti descritti nelle pubblicazioni brevettuali DE OS 19831333, 19938 791 o 101 01 539 .
17. Albero, in particolare albero a camme, in particolare secondo una delle rivendicazioni precedenti, caratterizzato dal fatto che la camma presenta sulla sua zona rialzata una scanalatura estendentesi in direzione assiale.
18. Albero, in particolare secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che la scanalatura è continua assialmente.
19. Procedimento per la fabbricazione di corpi funzionali da calettare assialmente su alberi con una forma differente dalla forma circolare, come camme per un albero a camme, caratterizzato dal fatto che le camme soncf serrate attraverso il loro foro interno su un mandrino per la rettifica della forma funzionale definitiva e lì durante la rettifiva vengono deformate in uno stato corrispondente allo stato applicato sull’albero a camme.