KR20100090242A

KR20100090242A - 결합체, 특히 캠 샤프트와 하우징으로 이뤄진 결합체의 조립 방법 및 장치

Info

Publication number: KR20100090242A
Application number: KR1020107009405A
Authority: KR
Inventors: 클라우스 슈메켄베케르; 크리스토프 호프만; 마티아스 헬비그; 틸로 리흐테르; 루드비그 토르스텐; 안드레아스 베를레르; 스테판 퀸; 미카엘 힌켈
Original assignee: 폭스바겐 악티엔 게젤샤프트
Priority date: 2007-11-24
Filing date: 2009-01-15
Publication date: 2010-08-13
Also published as: WO2009065970A8; EP2237922B2; EP2237922A1; PL2237922T5; CN102076458B; HUE032439T2; PL2237922T3; ES2608753T3; ES2608753T5; EP2237922B1; CN102076458A; DE102007056638A1; WO2009065970A1; DE102007056638B4

Abstract

본 발명은 기능 요소들을 탑재한 하나 이상의 샤프트로 이뤄지되, 특히 매스 밸런싱 샤프트 또는 캠 샤프트와 그 샤프트를 분할되지 않은 베어링(3)에 지지하는 하우징(2)으로 이뤄진 결합체를 조립하는 장치에 관한 것으로, 하우징(2)은 하나 이상의 샤프트가 하우징(2)의 베어링(3)과 기능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 끼워 넣어질 수 있도록 접합 전에 기능 요소들을 미리 정해진 위상 위치들로 유지하는 위치 설정 장치들(4)을 구비하고, 위치 설정 장치들(4)은 기능 요소들을 위한 리세스들(4a)을 구비하며, 리세스들(4a)은 기능 요소들을 샤프트의 접합 방향의 반대 방향으로 지지하는 스토퍼(5)를 갖고, 위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a)은 기능 요소들이 그 접합 위치에 따른 위상 위치들로 유지되도록 기능 요소들의 윤곽의 부분 윤곽부를 네거티브 프로파일로서 구비하되, 리세스들(4a)의 부분 윤곽부는 그 외곽의 적어도 일부에 걸쳐 기능 요소들의 둘레에 맞물린다.

Description

결합체, 특히 캠 샤프트와 하우징으로 이뤄진 결합체의 조립 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ASSEMBLING A COMPOSITE, IN PARTICULAR COMPRISING A CAMSHAFT AND A HOUSING}

본 발명은 청구항 1 또는 청구항 11에 따른, 결합체, 특히 캠 샤프트와 그 캠 샤프트를 지지하는 하우징으로 이뤄지고, 기능 요소들을 탑재한 하나 이상의 샤프트를 갖는 결합체를 조립하는 방법 및 장치에 관한 것이다.

그 캠들과 베어링을 접합에 의해 캠 샤프트 상에 부착한 조립형 캠 샤프트가 DE 23 36 241 A1로부터 공지되어 있다. 접합 과정 전에, 샤프트를 냉각하고 캠들을 가열한다. 접합 및 온도 균질화 후에, 캠들과 샤프트를 논-포지티브 피트(non-positive fit) 방식으로 결합한다. 그런 연후에, 캠 샤프트를 분할 베어링에 조립할 수 있다.

실린더 헤드의 분할되지 않은 베어링 내에 캠 샤프트를 접합한 실린더 헤드가 DE 198 31 772 A1로부터 공지되어 있다. 그를 위해, 캠들을 실린더 헤드 내에 위치시켜 유지하고, 이어서 샤프트를 실린더 헤드에 있는 구멍들과 캠 요소들을 통해 밀어 넣는다. 그때에, 인접 캠들 또는 베어링의 윤곽부들에 맞물려 캠들과 베어링을 서로 포지티브 피트(positive fit) 방식으로 고정하는 윤곽부들이 캠들의 축 방향 단부 면들에 배치된다.

캡 샤프트를 실린더 헤드의 분할되지 않은 수납부들에 접합하는 것은 더 작은 베어링 지름의 사용에 의거하여 베어링 면들에서 마찰이 덜 발생한다고 하는 장점을 갖는다. 또한, 완비된 조립 유닛이 접합 과정에 제공되게 된다.

실린더 헤드와 캠 샤프트 또는 매스 밸런싱 샤프트(mass balancing shaft)와 하우징의 결합체를 조립하는 방법 및 장치가 EP 1 155 770 B1로부터 공지되어 있는데, 그러한 결합체의 조립은 실린더 헤드 또는 하우징의 분할되지 않은 수납부들에서 접합 방법으로 이뤄진다. 매스 밸런스 웨이트(mass balance weight)들 또는 캠들을 미리 위치시켜 유지하고, 캡을 씌운 후에 샤프트를 캡 및 캠들 또는 매스 밸런스 웨이트들과 같은 기능 요소들의 구멍들을 통해 밀어 넣는다. 그때에, 기능 요소들을 샤프트에 연결하는 것은 논-포지티브 피트 방식으로 이뤄지는데, 열 수축(heat shrinking) 또는 내부 고압 성형 방법을 사용할 수 있다.

접합 방법은 특히 다기통 엔진들의 캠 샤프트에 있어 캠들을 위치시키는 공구의 구조적 구성에 일정한 요건들을 요구하게 된다. 그를 위해, 선행 기술은 기능 요소들을 유지하고 정렬시키는 간단한 지지 면을 개시하고 있다. 특히, 다기통 내연 엔진들에서는, 다수의 캠들을 서로 위상이 엇갈리게 샤프트 상에 유지 및 위치시켜야 하고, 접합 동안에는 축 방향으로 접합력에 맞서 그 위상 위치들로 서로 위치되게 유지하여야 한다. 캠들은 여러 실린더들에 대한 그 상이한 위상 위치들로 인해 조립 공구 상에서 상이한 지지 위치들을 갖는다. 캠들은 기초 원(base circle)에서는 물론 캠 팁(cam tip)으로도 조립 공구에 접할 수 있다. 특히, 폐쇄된 캡 내에서의 접합 시에는 한쪽으로만 이뤄질 수 있는 위치 설정 요소들의 맞물림이 문제가 된다. 여기서, 나중에 캠 샤프트가 작동할 때에 캠들의 위치가 가스 교환 사이클에 결정적인 것이 되기 때문에, 단지 작은 제작 오차만이 허용될 뿐이다. 캠들의 상호 편차들은 제어 시간을 왜곡시켜 실린더들을 다르게 충전시키는 결과를 가져온다. 따라서, 접합 과정 중에 캠들이 가능한 한 비틀어지는 일이 없이 위치되게 하는 것이 필요하다.

따라서, 본 발명의 과제는 전술된 단점들을 방지하고, 샤프트를 하우징의 분할되지 않은 베어링에 접합하되, 기능 요소들을 접합 과정 동안 그 미리 정해진 위상 위치들로 유지하고, 접합 과정 동안 그 미리 정해진 위상 위치들에 있어서의 편차들을 최소화시키도록 개선된 방법 및 그와 같이 개선된 장치를 제공하는 것이다.

그러한 과제는 본 발명에 따라 청구항 1에 따른 장치 및 청구항 11에 따른 방법에 의해 해결된다.

본 발명에 따르면, 예컨대 캠 샤프트로서 형성된 샤프트와 그 샤프트를 분할되지 않은 베어링에 지지하는 하우징으로 이뤄진 결합체의 조립 방법은 샤프트가 접합 전에 하우징의 베어링 및 예컨대 캠들로서 형성된 기능 요소들에 있는 개구부들을 통해 끼워 넣어질 수 있도록 캠들을 미리 정해진 위상 위치들로 하우징에 유지하는 위치 설정 장치들을 구비한다. 여기서, 하우징은 바람직하게는 실린더 헤드의 폐쇄 캡, 실린더 헤드 그 자체, 또는 프레임 구조물일 수 있다. 아울러, 캠들 및 또 다른 기능 요소들을 위한 위치 설정 장치의 리세스들은 캠들을 접합 방향의 반대 방향으로 지지하는 스토퍼를 구비한다. 위치 설정 장치의 리세스들에는, 캠들이 그 접합 위치에 따른 위상 위치로 유지되도록 캠 윤곽의 부분 윤곽부가 네거티브 프로파일(negative profile)로서 마련된다. 캠들의 확실한 지지를 위해, 각각의 리세스는 그 외곽의 적어도 일부에 걸쳐 캠들의 둘레에 맞물리고, 그에 따라 한편으로 캠들을 정확한 위상으로 지지하는 것이 보장되고, 그와 동시에 접합 과정 동안 확실한 지지가 달성된다. 네거티브 윤곽부는 캠들의 둘레의 반편에만 맞물리고, 그에 따라 캠들을 위치 설정 장치의 리세스들에 도입하는 것이 수직으로 위쪽으로부터 일 방향으로 리세스들에 위치시키는 과정에 의해 이뤄질 수 있고 접합 후에 위치 설정 장치를 제거하는 것도 역시 수직으로 일 이동 방향으로 이뤄질 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 대안적 구성에서는, 위치 설정 장치의 리세스들이 그 둘레의 반을 넘는 범위에 걸쳐 캠 윤곽의 둘레에 맞물리고, 그에 따라 캠들을 위치 설정 장치의 수납부에 도입할 때에 캠들이 수납부에 대한 수직 및 수평 상대 이동에 의해 위치되어야 한다. 그 경우, 수납부가 캠들의 둘레에 추가로 맞물린다는 점이 접합 동안 필요한 유지력의 측면에서 유리하다.

캠 샤프트인 것이 바람직한 샤프트 상에 캠들 이외에 롤러 베어링 또는 미끄럼 베어링, 트리거 휠(trigger wheel), 펌프 구동 장치, 및 그 구동 장치용 스프로킷 휠 또는 벨트 풀리와 같은 또 다른 기능 요소들을 접합하는 경우, 그 기능 요소들의 확실한 위치 설정을 위해 마찬가지로 그 기능 요소들의 외곽의 네거티브 프로파일이 위치 설정 장치의 리세스들에 형성된다.

본 발명에 따른 장치의 부가의 구성에서는, 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들과 수납부 사이에 임의로 단속 가능한 부가의 유지력이 생성될 수 있도록 위치 설정 장치의 수납부가 형성된다. 그와 관련하여, 캠들 및 경우에 따른 기능 요소들을 수납부에 고정적으로 유지하는 부가의 유지력이 수납부들의 구성과는 상관이 없이 인가되게 된다.

바람직한 구성에서는, 부압에 의해 유지력이 인가된다. 대안적으로, 기계적 유지력 또는 자력에 의한 유지력도 가능하다.

부압에 의해 유지력을 인가하는 바람직한 실시 형태에서는, 수납부들로서 구성된 리세스들이 부분적으로 캠들의 둘레에 맞물리는 윤곽부의 부분 영역에 걸쳐 개구부를 구비하는데, 그 개구부는 캠들 또는 또 다른 기능 요소들의 표면들에 의해 덮이고, 부압이 그 개구부에 추진될 수 있다.

본 발명의 바람직한 구성에서는, 하우징의 베어링과 그와 일직선상으로 정렬되어 캠들 및 또 다른 기능 요소들에 있는 개구부들을 통해 밀어 넣어지는 센터링 핀이 마련된다. 그러한 구성에서는, 센터링 핀이 캠들을 위치 설정 장치의 수납부들에 위치시키고, 캠들을 수납부에서의 원하는 위상 위치들로 유지하는 기계적 유지력을 인가한다. 그 경우, 센터링 핀은 접합하려는 샤프트의 안지름과 같거나 약간 더 작은 바깥 지름을 갖는다.

바람직한 부가의 구성에서는, 본 발명에 따른 조립 장치가 장치에서 축 방향으로 2개의 단부 위치들 사이를 이동할 수 있는 슬라이드를 구비한다. 그 경우, 일 위치에서는 위치 설정 장치에 의해 슬라이드 상에 유지된 캠들 및 또 다른 기능 요소들이 센터링 핀과 맞물린다. 그때에, 슬라이드는 축 방향으로 센터링 핀을 따라 슬라이딩할 수 있다. 캠 샤프트는 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀에 연접되어 클램핑될 수 있다. 본 발명의 그러한 구성에 따르면, 슬라이드는 전술된 단부 위치로부터 또 다른 단부 위치로 이동하고, 그 또 다른 단부 위치에서는 센터링 핀에 연접되어 클램핑된 샤프트가 하우징에 있는 베어링과 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들에 있는 개구부들에 맞물리게 된다. 접합 과정은 센터링 핀에 미리 위치된, 하우징, 캠들, 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들로 이뤄진 결합체의 슬라이드 이동에 의해 이뤄지게 된다. 대안적인 구성에서는, 결합체가 조립 장치에 클램핑되고, 센터링 핀 및 그에 연접된 샤프트가 바람직하게는 유압에 의해 또는 공압에 의해 이동된다.

바람직한 구성에서는, 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들이 조립 장치에서 가열된다. 그를 위해, 조립 장치는 바람직하게는 유도 가열 유닛을 포함할 수 있는데, 그 유도 가열 유닛은 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 조립 장치의 수납부들에 이미 정확한 위상으로 위치된 상태에서 가열하는 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 가열 유닛을 구비한다. 여기서, 가열 장치는 조립 장치의 통합된 구성 요소이거나, 접합을 위한 공정 체인의 패스(pass)로서 마련될 수 있다.

또한, 본 발명은 캠 샤프트를 지지하는 하우징의 분할되지 않은 하우징에 캠 샤프트를 접합하는 방법을 기술하고 있다. 그러한 접합 방법은 다음에 설명되는 방법 단계들을 포함한다.

제1 방법 단계에서는, 캠들 및 경우에 따른 트리거 휠, 베어링 요소, 및 구동 휠과 같은 또 다른 기능 요소들을 위치 설정 장치의 리세스들에 도입한다. 리세스들은 바람직하게는 접합 과정 동안 정확한 위상으로 확실하게 꼭 끼워 맞추는 것을 보장하기 위해 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들에 대한 대응 윤곽부를 구비한다. 또한, 캠 샤프트를 지지하는 하우징의 위치 설정은 하우징에 있는 샤프트용 베어링이 축 방향으로 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들에 있는 개구부들과 일직선상으로 정렬되어 샤프트가 하우징의 베어링과 캠들의 개구부들을 통해 끼워 넣어질 수 있도록 하는 위치로 이뤄진다. 캠들 및 또 다른 기능 요소들을 가열하는데, 그러한 가열은 샤프트를 끼워 넣은 후에 장치 그 자체에서 수행되거나, 대안적으로 이미 예열된 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 수납부들에 도입하는 방식으로 수행될 수도 있다. 또한, 하우징에 도입하려는 샤프트를 접합 과정 전에 냉각시킨다. 본 발명에 따르면, 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들과 위치 설정 장치의 수납부들 사이에 유지력을 인가하여 캠들 및 기능 요소들을 위치 설정 장치의 수납부들에 확실하게 지지하는 것을 보장하게 된다.

샤프트를 하우징에 있는 베어링과 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들에 있는 개구부들을 통해 도입하기 전에, 추후에 접합하려는 샤프트 대신에 센터링 핀을 도입한다. 센터링 핀은 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 그 축 방향 위치들로 센터링하고, 그럼으로써 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 수납부들의 윤곽부들에 유지하기 위한 기계적 유지력을 생성한다. 하우징 밖에서 샤프트를 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀에 연접되게 위치시켜 하우징과 센터링 핀 및 그에 연접된 샤프트 사이의 상대 이동에 의해 접합 과정을 수행하는데, 그러한 접합 과정에서 샤프트는 하우징 내에서의 센터링 핀의 위치를 차지하게 된다. 센터링 핀의 도입은 접합을 용이하게 하는데, 그것은 캠들의 개구부들 및 하우징에 있는 샤프트용 베어링이 정확한 위치에 미리 위치됨으로 인해 샤프트의 도입 중에 더 이상 위치 설정을 하지 않아도 되기 때문이다. 또한, 접합 과정에 이르기까지 캠들이 센터링 핀에 의해 그 위치들로 수납부들에 고정되게 된다.

그와 함께, 본 발명의 일 구성에서는, 조립 장치에 배치되어 하우징과 위치 설정 장치를 지지하는 슬라이드를 캠들 및 또 다른 기능 요소들의 도입 및 하우징의 위치 설정 후에 조립 장치 상에서 축 방향으로 센터링 핀에 대해 상대 이동시켜 조립 장치의 지지 구조물에 고정 연결된 센터링 핀이 하우징의 베어링과 캠들 및 또 다른 기능 요소들의 개구부들에 맞물리고, 이어서 샤프트가 센터링 핀과 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀에 연접되어 클램핑되도록 본 발명에 따른 조립 방법을 수행한다. 슬라이더를 축 방향으로 센터링 핀과 샤프트를 따라 이동시킴으로써, 하우징에서 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들이 샤프트에 접합되게 된다.

본 발명에 따른 조립 방법의 대안적 구성에서는, 위치 설정 장치를 조립 장치에 고정적으로 배치하고서 센터링 핀과 샤프트를 이동시킨다. 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 도입 및 하우징의 위치 설정 후에 센터링 핀을 축 방향으로 하우징 쪽으로 이동시킴으로써 하우징의 베어링과 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 개구부들에 도입한다. 이어서, 하우징 밖에서 샤프트를 센터링 핀과 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀에 연접되게 클램핑한다. 접합 과정을 위해, 샤프트와 센터링 핀을 같이 이동시키는데, 그때에 샤프트가 하우징의 베어링과 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 개구부들을 통해 접합되게 된다.

본 발명에 따른 방법의 일 구성 형태에서는, 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 위치 설정 장치의 수납부들에 도입하기 전에 장치 밖에서 가열한다.

본 발명에 따른 방법의 대안적 구성 형태에서는, 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 수납부들에 이미 사전에 위치된 상태에서 가열한다. 그럼으로써, 가열로부터 고유의 접합 과정까지의 시간을 단축할 수 있고, 그에 따라 샤프트와 캠들의 큰 온도 차가 확보되고, 그것은 접합 과정을 용이하게 한다.

매우 바람직한 구성 형태에서는, 접합 과정 전에 부압에 의해 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 위치 설정 장치의 리세스들에 유지시킴으로써 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들에 대한 부가의 유지력을 생성한다. 그 경우, 부압을 접합 과정 동안 유지시켜 수납부들에서의 캠들 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 정확한 단부 위치를 확보할 수 있게 된다.

전술된 장치 및 그에 대응하는 방법은 샤프트와 하우징으로 이뤄진 임의의 결합체에 유리하게 사용될 수 있다. 즉, 예컨대 내연 엔진용 매스 밸런싱 기어의 하우징에 있는 베어링에 접합되는 매스 밸런싱 샤프트가 샤프트로서 사용될 수 있다.

그 경우, 예컨대 밸런스 웨이트들이 기능 요소들로서 샤프트 상에 열 수축에 의해 끼워진다.

본 발명은 기능 요소들을 접합 과정 동안 그 미리 정해진 위상 위치들로 유지하고, 접합 과정 동안 그 미리 정해진 위상 위치들에 있어서의 편차들을 최소화시키도록 샤프트를 하우징의 분할되지 않은 베어링에 접합하는, 샤프트와 하우징으로 이루진 결합체의 개선된 조립 방법 및 장치를 제공한다.

첨부 도면들에 의거하여 이후에 기술하는 본 발명의 실시예들에 관한 상세한 설명으로부터 또 다른 바람직한 구성들을 알 수 있을 것이다. 첨부 도면들 중에서,
도 1은 내연 엔진의 캠 샤프트의 전형적인 조립 상황을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 2는 조립된 캠 샤프트 없이 하우징을 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 3은 위치 설정 장치를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 4는 위치 설정 장치의 대안적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 5는 위치 설정 장치의 또 다른 대안적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 6은 센터링 핀에 의해 본 발명을 실시하는 것을 나타낸 도면이며,
도 7은 슬라이드로서 구성된 캐리어에 의한 본 발명의 부가의 구성을 나타낸 도면이고,
도 8은 센터링 핀과 슬라이드가 연동하는 것을 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 9는 본 발명에 따른 일 방법 단계를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 10은 본 발명에 따른 또 다른 방법 단계를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 11은 본 발명에 따른 또 다른 방법 단계를 개략적으로 나타낸 도면이고,
도 12는 본 발명에 따른 또 다른 방법 단계를 개략적으로 나타낸 도면이며,
도 13은 본 발명에 따른 또 다른 방법 단계를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 1은 캠 샤프트(1)로서 형성된 내연 엔진의 샤프트를 실린더 헤드의 캠인 것이 바람직한 하우징(2)에 조립하는 전형적인 상황을 개략적으로 나타낸 도면이다. 캠 샤프트(1) 상에는, 캠들(1a)로서 형성된 기능 요소들 및 경우에 따라서는 예컨대 트리거 휠, 펌프 작동 태핏 등과 같은 또 다른 기능 요소들이 배치된다.

도 2에는, 하우징(2)이 캠 샤프트(1) 없이 또 다른 도면으로 개략적으로 도시되어 있는데, 그러한 도시에 따라 캠 샤프트(1)가 하우징(1)에서 분할되지 않은 베어링(3)에 지지된다는 것을 명확히 알 수 있다. 베어링(3)과 캠 샤프트(1) 사이의 가능한 한 작은 마찰 손실을 보장하기 위해, 베어링(3)은 비교적 작은 지름을 갖고, 그에 따라 캠 샤프트(1)와 캠들(1a)을 하우징 내에 접합하는 작업을 수행하여야 한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 캠 샤프트(1), 캠들(1a), 및 하우징(2)으로 이뤄진 결합체를 하우징(2) 내에 조립하기 위해, 본 발명에 따라 위치 설정 장치(4)가 마련된다. 그러한 위치 설정 장치(4)는 캠 샤프트(1)가 하우징(2)의 베어링(3)과 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 끼워 넣어질 수 있도록 접합 전에 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 미리 정해진 위상 위치로 하우징(2)에 유지한다. 그와 함께, 캠들(1a)에 대한 위치 설정 장치(4)는 캠들(1a)을 축 방향으로의 캠 샤프트(1)의 접합 방향의 반대 방향으로 지지하는 스토퍼(5)를 구비한다. 캠들(1a)에 대한 수납부들로서 작용하는 위치 설정 장치(4)의 리세스들(4a)에는, 캠들(1a)이 그 상대 각위치들에 있어 그 접합 위치에 따른 서로 정확한 위상 위치로 유지되도록 각각의 캠(1a)의 윤곽의 부분 윤곽부가 네거티브 프로파일로서 마련된다. 기반으로 하려는 내연 엔진의 실린더들의 수에 따라 다수의 위치 설정 장치들(4)이 제공된다.

도 3에 도시된 바와 같이, 캠들(1a)은 위치 설정 장치(4)의 리세스들(4a)에 끼워진다. 캠들(1a)을 확실하게 지지하기 위해, 각각의 리세스(4a)는 그 외곽의 적어도 일부에 걸쳐 캠들(1a)의 둘레에 맞물리고, 그에 따라 한편으로 캠들(1a)을 전술된 바와 같이 정확한 회전 위상으로 지지하는 것이 보장되고, 그와 동시에 캠 샤프트(1)와 캠들(1a)의 후속 접합 동안 그들을 확실하게 지지하는 것이 달성되게 된다. 도 3에 또한 도시된 바와 같이, 네거티브 윤곽부는 캠들(1)의 둘레의 반편에만 맞물리고, 그에 따라 캠들(1a)을 위치 설정 장치(4)의 리세스들에 도입하는 것이 수직으로 위쪽으로부터 일 방향으로 리세스들(4a)에 위치시키는 과정에 의해 이뤄질 수 있고, 캠 샤프트(4)의 접합 후에 위치 설정 장치(4)를 제거하는 것도 역시 수직으로 일 이동 방향으로 이뤄질 수 있게 된다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 대안적 구성에서는, 위치 설정 장치(4)의 수납부들(4a)이 그 둘레의 반을 넘는 범위에 걸쳐 캠들(1a)의 둘레에 맞물리고, 그에 따라 각각의 캠(1a)이 리세스(4a)에의 도입 시에 리세스(4a)에 대한 수직 및 수평 상대 이동에 의해 위치되어야 한다.

캠 샤프트(1) 상에 캠들(1a) 이외에 롤러 베어링 또는 미끄럼 베어링, 트리거 휠, 펌프 구동 장치, 및 그 구동 장치용 스프로킷 휠 또는 벨트 풀리와 같은 또 다른 기능 요소들이 접합되는 경우, 그 또 다른 기능 요소들의 확실한 위치 설정을 위해 마찬가지로 그 외곽의 네거티브 프로파일이 위치 설정 장치(4)의 리세스들에 형성된다.

또한, 본 발명에 따라 위치 설정 장치(4)의 리세스(4a)는 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들과 리세스(4a) 사이에 임의로 단속 가능한 부가의 유지력이 생성될 수 있도록 형성된다. 그와 관련하여, 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 리세스(4a)에 고정적으로 유지하는 부가의 유지력이 리세스(4a)의 구성과는 상관이 없이 인가되게 된다. 바람직한 구성에서는, 부압에 의해 유지력이 인가된다. 대안적으로, 기계적 유지력 또는 자력에 의한 유지력도 가능하다. 부압에 의해 유지력을 인가하는 바람직한 구성 형태에서는, 도 5에 도시된 바와 같이 리세스들(4a)은 캠들(1a)의 둘레에 부분적으로 맞물리는 윤곽의 일부 영역에 걸쳐 개구부(6)를 구비하는데, 그 개구부(6)는 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 표면에 의해 덮이고, 부압이 그 개구부(6)에 추진되게 된다.

도 6에는, 본 발명의 바람직한 구성이 측면도로 도시되어 있다. 특히, 하우징(2)의 베어링(3)과, 그와 일직선상으로 정렬된, 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 밀어 넣어지는 센터링 핀(7)이 마련된다. 여기서, 센터링 핀(7)은 캠들(1a)을 위치 설정 장치(4)의 리세스들(4a)에 위치시키고, 캠들(1a)을 원하는 위상 위치로 리세스들(4a)에 유지하는 기계적 유지력을 인가한다. 그 경우, 센터링 핀(7)은 접합하려는 캠 샤프트(1)의 안지름과 같거나 그보다 더 작게 형성된 바깥 지름을 갖는다. 도 6은 예컨대 3개의 실린더들을 갖는 내연 엔진의 캠 샤프트(1)를 접합하는 것을 나타내고 있다. 또한, 위치 설정 장치(4)가 배치되는 캐리어(8)가 마련된다.

도 7에 따르면, 본 발명의 바람직한 부가의 구성에서는, 캐리어(8)가 축 방향으로 2개의 단부 위치들(9, 10) 사이를 이동할 수 있는 슬라이드로서 구성된다. 그러한 구성에 있어, 일 단부 위치(9)에서는 위치 설정 장치(4)에 의해 캐리어(8) 상에 유지된 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들이 센터링 핀(7)과 맞물리게 된다. 여기서, 캐리어(8)는 축 방향으로 센터링 핀(7)을 따라 슬라이딩 이동할 수 있다.

도 8에 도시된 바와 같이, 캠 샤프트(1)가 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀(7)에 연접되어 클램핑될 수 있다. 본 발명의 그러한 구성에 따르면, 캐리어(8)는 전술된 단부 위치(9)로부터 또 다른 단부 위치(10)로 이동하고, 그 또 다른 단부 위치(10)에서는 센터링 핀(7)에 연접되어 클램핑된 캠 샤프트(1)가 하우징(2)의 베어링(3)과 캠들(1a)의 개구부들(1b) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 개구부들에 맞물리게 된다. 접합 과정은 센터링 핀(7)에 미리 위치된, 하우징(2)과 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들로 이뤄진 결합체의 슬라이딩 이동에 의해 이뤄진다.

또한, 캠 샤프트(11)와 그 캠 샤프트(11)를 지지하는 하우징(2)으로 이뤄진 결합체를 하우징(2)의 베어링(3)에 조립하는 방법을 도 9 내지 도 13에 따라 설명하기로 한다. 그러한 조립 방법은 다음의 방법 단계들을 포함한다.

도 9에 따른 제1 방법 단계에서는, 캠들(1a) 및 경우에 따른 트리거 휠, 베어링 요소, 및 구동 휠과 같은 또 다른 기능 요소들을 위치 설정 장치(4)의 리세스들(4a)에 도입한다.

또한, 도 10에 따라 본 도면에 아직 도시되어 있지 않은 캠 샤프트(1)가 지지되는 하우징(2)을 위치시킨다. 여기서, 하우징(2)의 그러한 위치 설정은 하우징(2)에 있는 샤프트용 베어링(3)이 축 방향으로 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들에 있는 개구부들과 일직선상으로 정렬되어 캠 샤프트(1)가 하우징(2)의 베어링(3)들과 캠들(1a)의 개구부들을 통해 끼워 넣어질 수 있도록 하는 위치로 이뤄진다. 이어서, 캠들(1a) 및 또 다른 기능 요소들을 가열하는데, 그러한 가열은 샤프트를 끼워 넣은 후에 장치 그 자체에서 수행되거나, 대안적으로 이미 예열된 캠들(1a)을 리세스들(4a)에 도입하는 방식으로 수행될 수도 있다. 또한, 하우징(2)에 도입하려는 캠 샤프트(1)를 접합 과정 전에 냉각시킨다. 본 발명에 따르면, 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들과 위치 설정 장치(4)의 리세스들(4a) 사이에 유지력을 인가하여 캠들(1a) 및 기능 요소들을 위치 설정 장치(4)의 리세스들(4a)에 확실하게 지지하는 것을 보장하도록 한다.

도 11에 도시된 바와 같이, 캠 샤프트(1)를 하우징(2)에 있는 베어링(3)과 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들에 있는 개구부들(1b)을 통해 도입하기 전에, 캐리어(8)를 단부 위치(9) 쪽으로 슬라이딩 이동시킴으로써 추후에 접합하려는 캠 샤프트(1) 대신에 센터링 핀(7)을 도입한다. 센터링 핀(7)은 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 그 축 방향 위치들로 센터링하고, 그럼으로써 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 리세스들(4a)의 윤곽부들에 유지하기 위한 기계적 유지력을 생성한다.

이어서, 도 12에 따라 캠 샤프트(1)를 하우징(2) 밖에서 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀(7)에 위치시킨다.

도 13에 상응하게, 단부 위치(10) 쪽으로의 캐리어(8)의 이동에 의해, 즉 하우징(2)과 센터링 핀(7) 및 그에 연접된 캠 샤프트(1) 사이의 상대 이동에 의해 접합 과정을 수행하는데, 그러한 접합 과정에서 캠 샤프트(1)는 하우징(2) 내에서의 센터링 핀(7)의 위치를 차지하게 된다. 센터링 핀(7)의 도입은 접합을 용이하게 하는데, 그것은 캠들(1a)의 개구부들(1b) 및 하우징(2)에 있는 캠 샤프트(1)용 베어링(3)이 정확한 위치에 미리 위치됨으로 인해 캠 샤프트(1)의 도입 중에 더 이상 위치 설정을 하지 않아도 되기 때문이다. 또한, 접합 과정에 이르기까지 캠들(1a)이 센터링 핀(7)에 의해 그 위치들로 리세스들(1a)에 고정되게 된다.

Claims

기능 요소들을 탑재한 하나 이상의 샤프트로 이뤄지되, 특히 매스 밸런싱 샤프트 또는 캠 샤프트와 그 샤프트를 분할되지 않은 베어링(3)에 지지하는 하우징(2)으로 이뤄진 결합체를 조립하는 장치로서, 하우징(2)은 하나 이상의 샤프트가 하우징(2)의 베어링(3)과 기능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 끼워 넣어질 수 있도록 접합 전에 기능 요소들을 미리 정해진 위상 위치들로 유지하는 위치 설정 장치들(4)을 구비하고, 위치 설정 장치들(4)은 기능 요소들을 위한 리세스들(4a)을 구비하며, 리세스들(4a)은 기능 요소들을 샤프트의 접합 방향의 반대 방향으로 지지하는 스토퍼(5)를 갖는 결합체 조립 장치에 있어서,
위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a)은 기능 요소들이 그 접합 위치에 따른 위상 위치들로 유지되도록 기능 요소들의 윤곽의 부분 윤곽부를 네거티브 프로파일로서 구비하되, 리세스들(4a)의 부분 윤곽부는 그 외곽의 적어도 일부에 걸쳐 기능 요소들의 둘레에 맞물리는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
제1항에 있어서, 부분 윤곽부는 그 둘레의 절반을 넘는 범위에 걸쳐 기능 요소들의 둘레에 맞물리는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 리세스들(4a)은 기능 요소들과 리세스(4a) 사이에 임의로 단속 가능한 부가의 유지력이 생성될 수 있도록 형성되는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
제3항에 있어서, 유지력은 자력에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
제3항에 있어서, 유지력은 부압에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
제5항에 있어서, 리세스들(4a)은 기능 요소들의 둘레에 부분적으로 맞물리는 윤곽부의 부분 영역에 걸쳐 개구부(6)를 구비하고, 개구부(6)는 기능 요소들의 표면들에 의해 덮이고, 부압이 개구부에 추진될 수 있는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
제1항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서, 조립 장치는 하우징(2)의 베어링(3)과 가능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 끼워 넣어질 수 있는 센터링 핀(7)을 구비하되, 센터링 핀(7)은 접합하려는 샤프트의 지름과 같거나 그보다 더 작은 최대 지름을 갖는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
제7항에 있어서, 조립 장치는 축 방향으로 이동할 수 있는 캐리어(8)를 구비하고, 캐리어(8) 상에 기능 요소들에 대한 위치 설정 장치들(4)이 배치되되, 샤프트가 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀(7)에 연접되게 조립 장치에 도입되어 축 방향으로 클램핑될 수 있는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 조립 장치는 기능 요소들을 가열하는 가열 유닛을 구비하되, 가열 유닛은 기능 요소들이 위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a)에 위치된 상태에서 기능 요소들을 가열하는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
제9항에 있어서, 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들을 가열하는 가열 유닛은 유도 발열 장치이고, 위치 설정 장치들(4)은 캠들(1a) 및 경우에 따른 또 다른 기능 요소들의 가열을 위한 코일들을 탑재하고 있는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 장치.
기능 요소들을 탑재한 하나 이상의 샤프트로 이뤄지되, 특히 매스 밸런싱 샤프트 또는 캠 샤프트와 그 샤프트를 분할되지 않은 베어링(3)에 지지하는 하우징(2)으로 이뤄진 결합체를 조립하는 방법으로서, 하우징(2)이 위치 설정 장치들(4)을 구비하는 것인 결합체 조립 방법에 있어서,
- 기능 요소들을 위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a)에 도입하는 단계,
- 샤프트를 지지하는 하우징(2)을 하우징(2)에 있는 샤프트용 베어링(3)이 기능 요소들의 개구부들(1b)과 일직선상으로 정렬되어 샤프트가 하우징(2)의 베어링(3)과 기능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 끼워 넣어질 수 있도록 하는 위치로 위치시키는 단계,
- 기능 요소들을 가열하는 단계,
- 하우징(2)에 도입하려는 샤프트를 냉각시키는 단계,
- 기능 요소들과 위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a) 사이에 유지력을 인가하는 단계, 및
- 하우징(2)의 베어링(3)과 기능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 샤프트를 도입하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 방법.
제11항에 있어서, 샤프트를 하우징(2)의 베어링(3)과 기능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 도입하기 전에, 샤프트 대신에 센터링 핀(7)을 도입하여 그 센터링 핀이 기능 요소들을 그 축 방향 위치들로 센터링함으로써 기능 요소들을 위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a)의 윤곽부들에 고정하는 기계적 유지력을 생성하게끔 하되, 하우징(2) 밖에서 샤프트를 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀(7)에 연접되게 위치시켜 하우징(2)과 센터링 핀(7) 및 그에 연접된 샤프트 사이의 상대 이동에 의해 접합 과정을 수행하고, 그 접합 과정에서 샤프트가 하우징(2) 내에서 및 기능 요소들의 개구부들(1b)에서 센터링 핀(7)이 차지하던 위치를 차지하게 되는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 방법.
제12항에 있어서, 조립 장치에 배치되어 하우징(2)과 위치 설정 장치들(4)을 지지하는 캐리어(8)를 기능 요소들의 도입 및 하우징(2)의 위치 설정 후에 조립 장치 상에서 축 방향으로 센터링 핀(7)에 대해 상대 이동시키되, 조립 장치의 지지 구조물에 고정 연결된 센터링 핀(7)을 하우징(2)의 베어링(3)과 기능 요소들의 개구부들(1b)에 맞물리고, 이어서 샤프트를 센터링 핀(7)과 동일한 축 방향 위치로 센터링 핀(7)에 연접되게 클램핑하며, 캐리어(8)를 이동시킴으로써 샤프트를 하우징(2)에 있는 기능 요소들에 접합하는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 방법.
제13항에 있어서, 위치 설정 장치들(4)을 조립 장치에 고정적으로 배치하고, 기능 요소들의 도입 및 하우징(2)의 위치 설정 후에 센터링 핀(7)을 축 방향으로 하우징(2) 쪽으로 이동시킴으로써 하우징(2)의 베어링(3)과 기능 요소들의 개구부들(1b)에 도입하며, 이어서 하우징(2) 밖에서 샤프트를 센터링 핀(7)에 연접되게 클램핑한 후에 샤프트와 센터링 핀(7)을 같이 이동시키면서 샤프트를 하우징(2)의 베어링(3)과 기능 요소들의 개구부들(1b)을 통해 접합하는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 방법.
제11항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 기능 요소들을 위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a)에 도입하기 전에 가열하는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 방법.
제11항 내지 제14항 중의 어느 한 항에 있어서, 기능 요소들을 위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a)에 도입한 후에 가열하는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 방법.
선행 항들 중의 어느 한 항에 있어서, 접합 전에 부압에 의해 기능 요소들을 위치 설정 장치들(4)의 리세스들(4a)에 유지시킴으로써 기능 요소들에 대한 부가의 유지력을 생성하는 것을 특징으로 하는 결합체 조립 방법.