制造内置凸轮轴的方法与流程

本发明涉及制造内置凸轮轴的方法，根据权利要求1的序言，该内置凸轮轴有至少一个滑动凸轮，该滑动凸轮以旋转固定和轴向可移动的方式布置在凸轮轴主体，并且有至少一个电热元件，该电热元件以旋转固定和轴向不可移动的方式布置在凸轮轴主体。本发明同样涉及根据上述方法内置的凸轮轴。

背景技术：

DE 10 2009 057 633 B3公开用于制造内置凸轮轴的一般方法，该方法首先提供并且加工杆形的凸轮轴主体。表面加工通过导入外表面轮廓在至少一个第一轴向部分切面发生，并在轴向方向上延伸，同时表面加工通过扩展凸轮轴主体的至少一些区域在位于第一部分切面下游方向的第二部分切面发生。一般说来，在内置凸轮轴的制造期间应尽可能避免组件的过度导热和不必要的材料弱点。

DE 10 2012 016 672 A1公开包括气门驱动的内燃机，该气门驱动有至少一个主凸轮轴，在该凸轮轴上以旋转固定和轴向可移动的方式布置至少一个凸轮托架。主凸轮轴分配有锁住装置，该锁住装置与分配至凸轮托架的锁住凹槽相互作用产生轴向支护力。主凸轮轴同样有轴承座，轴承座的至少一些区域布置在单独的轴承。这种情况下在凸轮托架的至少一个锁住位置提供锁住凹槽以在至少两个彼此分离的接触点承担锁住装置的锁住元件，轴承座在轴向上邻近内燃机的汽缸布置。这样可允许简短结构的凸轮托架并且因此实现较小空间要求的气门驱动。

DE 10 2012 216 941 A1公开用于可变冲程气体交换气门驱动的凸轮轴，该凸轮轴包括外部有齿的托架轴和内部有齿的凸轮部件，该凸轮部件控制气缸的 气体交换。凸轮部件以旋转固定和轴向可移动的方式借助于边齿安装在托架轴上。此外，提供大量更多的凸轮，该凸轮控制更多气缸的气体交换并且以旋转固定并且因此同样轴向固定的方式安装在托架轴上。托架轴在更多气缸的轴向区域应大体上没有边齿，更多的凸轮提供有开口，该开口的内最小外接圆直径比托架轴边齿的外最小外接圆直径大。更多的凸轮借助于环形部件各自系牢，该环形部件压在托架轴和开口之间。

DE 10 2012 105 230 A1和DE 10 2012 210 213 A1公开更多有轴向可调整的偏心盘的内置凸轮轴。

从已有技术得知的内置凸轮轴的制造一般复杂并且昂贵，因此使用从已有技术得知的同样复杂的安装方法。

技术实现要素：

本发明因此关心的问题是为所述一般类型的方法明确改良的或至少可供选择的实施方式，该实施方式尤其是更加节省。

根据本发明，此问题通过所述独立权利要求的所述主题解决。有利的实施方式形成所述附属权利要求的所述主题。

本发明基于所述总体思路，反转以所述方式制造内置凸轮轴的方法，即首先完成，加工能为此使用的组件，例如凸轮并且然后，仅是加工对随后功能不可或缺的所述部分必须加工至凸轮轴主体。在根据本发明制造内置凸轮轴的所述方法中，根据第一个选择，提供凸轮轴主体，该凸轮轴主体可例如形成为凹陷的轴。所述凸轮轴主体有平滑的第一圆柱形轴切面，该平滑的第一圆柱形轴切面有外径d₁，第二轴切面，该第二轴切面邻近第一轴切面，有在所述轴向延伸的边齿并且有齿顶圆直径d_k和齿根圆直径d_F，和平滑的第三圆柱形轴切面，该第三轴切面与第二轴切面邻近并且有外径d₃。在这种情况下，d₁>d_K并且d_F>d₃，所以所述凸轮轴主体为阶梯式并且该凸轮轴主体的所述外径从所述第一轴切面递减通过所述第二轴切面至所述第三轴切面。在根据本发明所述的方法中，驱动轮首先放置在所述第一轴切面的自由端上并且在那里以旋转固定的方式连 接，即接触所述凸轮轴主体。那么至少一个电热元件热连接至所述第一轴切面，所述第一轴切面可能在穿过所述凸轮轴主体之前或在所述凸轮轴主体推动通过所述电热元件的所述轮毂之前就长度和角度对齐。当然，同样可取的是需热连接至所述第一轴切面的所述至少一个电热元件的角度对齐仅在到达凸轮轴主体的所述最终轴向位置之后发生。如果所述至少一个电热元件到达所述第一轴切面的所述最终位置，至少一个滑动凸轮以角度对齐的方式推动至所述凸轮轴主体的所述第二轴切面上。至少一个更多的电热元件接着以长度和角度对齐的方式连接至所述第三轴切面。在这种情况下当然清楚的是所述第一，第二和第三轴切面不用必须连续地连接，但从纯理论上来说如果所述凸轮轴主体推动通过相应地连成排的电热元件或滑动凸轮该第一，第二和第三轴切面可几乎同时连接。随着根据本发明形成的所述阶梯式凸轮轴主体，可能从所述相同方向连接所述电热元件或滑动凸轮，结果安装可一般简化。所述凸轮轴主体所述阶梯式的构造同样产生极大优点，所述相对复杂并且因此制造昂贵的边齿仅必须在为此提供的所述第二轴切面上制造，结果所述边齿的所述相对昂贵的制造限制为仅在随后功能绝对必需的所述区域。

在根据本发明的所述解决方法的有利发展中，所述凸轮轴主体推动通过所述滑动凸轮和所述电热元件的轮毂并且通过轴承框架或汽缸头盖的旁道开口。如果所述内置凸轮轴将随着安装在轴承框架或汽缸头盖，所述单个电热元件或滑动凸轮可与其轮毂水平布置以在所述轴承框架或汽缸头盖形成相应的旁道开口并且在那里预设位置使得所述凸轮轴主体可简单的推动通过。将借助于热连接配合连接至所述第一和第三轴切面的所述电热元件当然以所述方式加热以致该电热元件可毫无问题的推动至所述凸轮轴主体上。热连接至所述第一和第三轴切面的所述电热元件当然不仅可由凸轮形成，而且例如可由传感器轮，轴承环，滚动轴承，尤其是滚珠轴承或滚针轴承，或齿轮形成。

本发明进一步基于所述总体思路，为上述段落描写的制造所述内置凸轮轴的所述方法明确等效并可供选择的实施方式，在该可供选择的实施方式中所述凸轮轴主体在某一方向不是阶梯式，即由较大，经过中等至较小直径的合并， 而是使用凸轮轴主体，该凸轮轴主体中所述第一和第三轴切面的所述外径比所述第二轴切面的小。在根据本发明的所述可供选择的方法中，至少一个电热元件以长度和角度对齐的方式热连接至所述第一轴切面。至少一个滑动凸轮以角度对齐的方式推动至所述第二轴切面上，反之至少一个电热元件同样以长度和角度对齐的方式热连接至所述第三轴切面上。但是，与首先描述的所述可供选择的制造方法相比，所述驱动轮直到最后才连接至所述第一轴切面的自由端上并且不在连接所述滑动凸轮或电热元件之前。以这种方法制造的所述内置凸轮轴因此从两个不同的方向连接，所以比如说所述第三轴切面的所述电热元件和所述滑动凸轮从某一方向连接并且所述第一轴切面的所述电热元件和所述驱动轮从所述相反的方向连接。

所述驱动轮通过焊接，尤其是通过激光焊接或摩擦焊接通过形式配合或热套配合便利地固定至所述凸轮轴主体。有形式配合的接触，可使用例如多边形轮廓或多边齿外形，借助于热套配合的简单摩擦当然同意可能。同样可取的是焊接所述驱动轮至所述凸轮轴主体，但是在这种情况下必须注意导入的所述热量。

至少一个电热元件在其所述轮毂区域便利地具有摩擦增阻结构。所述摩擦增阻结构可例如通过激光结构导入。

总的来说，在根据本发明的所述制造方法中，所述将连接的所述组件，即电热元件和滑动凸轮可首先在轴向以及在所述组件后来相应的位置上的角度位置预定位置，并且将借助于热套配合固定的所述电热元件可加热，使得所有所述电热元件或滑动凸轮的所述轮毂彼此水平对齐。接着所述凸轮轴主体可一口气插入所述轮毂并且保持在该轮毂的最终位置直到产生用于随之连接所述电热元件的热套配合。可供选择地，同样可取的是将要连接的所述单个电热元件的所述轮毂在即将立刻到达所述凸轮轴主体之前与所述凸轮轴主体对齐，结果该轮廓首先在所述X和Y方向浮动并且仅在立刻连接之前进入准确的位置。

本发明更重要的特征和优点将在所述附属权利要求、所述附图和借助于附图的所述相关附图说明中出现。

显而易见的是，上述特征和在下面将进一步解释的特征不仅能用于所述各个已指示的结合，也能在不离开本发明的所述范围时用于其他结合或是自身使用。

本发明的优选示例性实施方式在所述附图中示出并且在以下的所述说明中更详细的解释，所述相同的参考数目指的是所述相同或相似或功能相同的部件。

附图说明

在图中，

图1按照图式示出根据本发明的凸轮轴内置的两个截面示意图，

图2a按照图式示出根据本发明制造内置凸轮轴的方法并且同时安置同样的内置凸轮轴至轴承框架或汽缸头盖，

图2b按照图式示出如图2a的示意图，但是在完全组装的状态，

图3a按照图式示出如图1的示意图，但是有不同地阶梯式凸轮轴主体，

图3b按照图式示出如图3a的示意图，但是有安装的驱动轮。

具体实施方式

根据图1至3，根据本发明的凸轮轴1有两个滑动凸轮3，该凸轮轴1可例如形成为废气凸轮轴，该两个滑动凸轮3各自以旋转固定并且轴向可移动的方式布置在凸轮轴主体2上。同样提供大量电热元件4，该电热元件4以旋转固定和轴向不可移动的方式布置在凸轮轴主体2上。凸轮轴主体2有平滑的第一圆柱形轴切面5，外径为d₁。邻近该第一轴切面，提供第二轴切面6，该第二轴切面6有在轴向延伸的边齿7，边齿7和因此同样地第二轴切面6有齿顶圆直径d_K和齿根圆直径d_F。在极右边，邻近平滑的第三圆柱形轴切面8，外径为d₃。对于图1和2示出的凸轮轴主体2，d₁>d_K并且d_F>d₃,结果在三个轴切面5,6和8产生递减的直径。

如果观察根据图3a和3b的凸轮轴1的凸轮轴主体2，可看出平滑的圆柱形第一轴切面5的直径d₁小于第二轴切面6的齿根圆直径d_F。同样的情况可适用 于平滑的圆柱形第三轴切面8的直径d₃，该第三轴切面8的外径d₃同样小于第二轴切面6的齿根圆直径d_F。

根据图1和2的凸轮轴1一般如下组装：首先，提供有上述尺寸的凸轮轴主体2。接着连接驱动轮9并且至少一个电热元件4以长度和角度对齐的方式热连接至第一轴切面5。接着至少一个滑动凸轮3以角度对齐的方式推动至第二轴切面6上并且至少一个电热元件4，例如固定的凸轮，以长度和角度对齐的方式热连接至第三轴切面8。电热元件4可构造为例如凸轮10，滚动轴承，尤其是滚珠轴承11或滚针轴承12，或者齿轮13。当然，不是所有的电热元件4最初都推动至第一轴切面5上并且在那里在滑动凸轮3推动至第二轴切面6上和电热元件4热连接至第三，平滑的圆柱形轴切面8之前热连接。这尤其是在如果轴承框架14或汽缸头盖15另外和电热元件4或滑动凸轮3一起连接的情况下。

图2a和2b中的示意图示出凸轮轴主体2至滑动凸轮3，电热元件4和轴承框架14或汽缸头盖15的连接。为此，电热元件4和滑动凸轮3对齐并且与其轮毂16水平预定位置以形成轴承框架14或汽缸头盖15的旁道开口17，即保持相应的保持装置18，使得凸轮轴主体2可一口气移动通过所有的轮毂16和旁道开口17。为清晰度着想，在图2a中仅示出一个保持装置18，当然清楚的是所有的电热元件4和滑动凸轮3在连接过程中借助于相应的保持装置18保持。那么根据图2a和图2b的示意图插入可从右边发生。

如果观察根据图3a和3b的凸轮轴1，至少一个电热元件4以长度和角度对齐的方式热连接至第一轴切面5并且接着滑动凸轮3从连接的相反方向放置在第二轴切面6上。接着电热元件4可以长度和角度对齐的方式借助于热连接配合连接至平滑的圆柱形第三轴切面8。最后并且与图1和2中的方法相比，驱动轮9接着放置在第一轴切面5的自由端并且在那里连接。驱动轮9例如通过焊接，尤其是通过激光焊接或摩擦焊接通过形式配合或热套配合固定至凸轮轴主体2。将要热连接的单个电热元件4的角度对齐可在单个电热元件4推动到凸轮轴主体2上之前或之后发生。

为能够增加从凸轮轴主体2至各个电热元件4的转矩传递，各个电热元件4 可在其轮毂16区域有摩擦增阻结构，例如激光结构，该结构在横截面引起少量的减少。根据本发明的制造方法尤其有利的同样是所有组件，即例如凸轮轴主体3，电热元件4和滑动凸轮3完全加工，结果不再必须发生后期加工。

尤其便宜的不需后期加工的滑动凸轮轴的制作可因为根据本发明的凸轮轴1和根据本发明制造同样的凸轮轴1的方法成为可能，尤其有利的是仅在实际需要的区域，即第二轴切面6提供边齿7。因为尤其是边齿7制造昂贵，因此可实现价格优势。