專利名稱：組裝軸、特別是凸輪軸、曲柄軸或傳動軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種組裝軸、特別是凸輪軸、曲柄軸或傳動軸，它由一個管體和在管體上單個的能推入的另件組成，這些傳動另件借助于管體的分段液壓擴(kuò)徑而基本上力結(jié)合地固定著。
上述類型的軸已經(jīng)由聯(lián)邦德國專利P3633435.9而公知。為了減輕重量和減少慣性矩應(yīng)該用這種軸來替代至今仍在使用的相同外型的澆鑄軸或鍛造軸，所以對它也應(yīng)提出有關(guān)承載能力特別是抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度的要求。特別是對操縱軸即操縱氣體交換閥門的凸輪軸或串聯(lián)噴油泵中的凸輪軸應(yīng)要求具有高的抗扭強(qiáng)度，因?yàn)橛膳まD(zhuǎn)產(chǎn)生的角度誤差能影響預(yù)定的燃燒過程。最簡單的是用加大管體壁厚或/和使用高性能材料。第一種方法除了重量分布的損失外還受到擴(kuò)徑器所必需的內(nèi)部尺寸的限制，因此在一定情況下是行不通的，通常由于費(fèi)用的原因不可能使用第二種方法的，因?yàn)楫a(chǎn)品比常規(guī)的軸昂貴。
由此而得出的本發(fā)明的任務(wù)是上面提到的那種組裝軸，使其直徑小，重量輕且具有提高了的抗彎強(qiáng)度和抗扭強(qiáng)度。解決方案是在兩個傳動另件之間總是安置一個比管體直徑大的套管，和在該管體上推動減小直徑的導(dǎo)向的凸緣區(qū)域。這里在傳動另件下面的凸緣區(qū)域最好達(dá)到傳動另件軸向長度的一半，并且基本上力結(jié)合地裝在管體和傳動另件之間。
下面描述本發(fā)明的軸，它在傳動另件之間的區(qū)域總是具有雙貝殼結(jié)構(gòu)，同時內(nèi)部貫通的管體的直徑由凸輪尺寸確定，顯然外面的由各個套管組成的管體的直徑可放大一些，甚至可超過凸輪輪廓，就在軸上的安裝關(guān)系而言是允許的。因?yàn)楣茏拥南喾吹幕謴?fù)力矩和抗扭強(qiáng)度以直徑的四次冪增加，所以與內(nèi)管體加大的壁厚相比，推動套管的薄壁可能益處更大。對套管的材料來說，除鋼之外其它輕的和/或價格適當(dāng)?shù)牟牧?，即鉛、鈦或碳素纖維連接材料也是合適的，總是用單一的或相互聯(lián)接的或用均勻合成材料聯(lián)接的材料制成。
同樣，內(nèi)部貫通的管體也可采用比較小的壁厚并且起導(dǎo)向和對準(zhǔn)作用，特別是當(dāng)在傳動另件再次裝入支承套管以及擴(kuò)徑時，由于固定套管的凸緣區(qū)域的彈性予應(yīng)力相對于傳動力矩是增加的并且占優(yōu)勢地保持。內(nèi)管體對抗扭強(qiáng)度的重要性是顯而易見的，其臨界位置總是在直接緊接著傳動另件的加強(qiáng)套管的壓縮區(qū)域;然后通常薄壁管會產(chǎn)生是否有足夠的抗扭強(qiáng)度的問題。反之在兩個傳動另件之間的一段較長的兩貝殼結(jié)構(gòu)的對臨界抗扭剛度起決定性作用，有效地避免了較大的總扭轉(zhuǎn)角。
為了使內(nèi)管體能以較小的厚度構(gòu)成，同時又能保持套管凸緣區(qū)域固定而必需的彈性應(yīng)力，給出了兩個性質(zhì)相同的解決方案。一種可能是在管體內(nèi)在傳動另件下面總是安裝其長度略大于傳動另件的支承套管，這些支承套管與管體和套管相對于傳動另件一起彈性擴(kuò)張變形，同時管體和套管的凸緣區(qū)域被夾緊。第二種可能性是加大在傳動另件下面的管體本身的壁厚，同樣厚壁段長度略大于傳動另件，以及從制造工藝考慮最好保持內(nèi)徑不變而在外部加厚。這個厚壁區(qū)域在彈性變形液壓擴(kuò)徑時，相對彈性變形的傳動另件產(chǎn)生夾緊套管凸緣區(qū)域的彈力予應(yīng)力。由于兩個管結(jié)構(gòu)之間的較大徑向間距而產(chǎn)生改善了的抗彎強(qiáng)度，而對上述第一種可能性來說，較大的內(nèi)管體直徑有利于抗扭。
按照一個特別有利的實(shí)施例，在固定傳動另件時，即在厚壁或支承套管區(qū)域加壓時內(nèi)管體縮短，同時首先使緊接著要推入的套管體在軸向壓力下而套進(jìn)對接，并且緊貼著傳動另件側(cè)面的直徑突變區(qū)。這通過使由封密確定的支承體或厚壁區(qū)的擴(kuò)徑區(qū)略寬于外面支承傳動另件的寬度而達(dá)到。由此在傳動另件的兩側(cè)產(chǎn)生隆起的鼓堆，正是這個鼓堆產(chǎn)生所謀求的縮短。當(dāng)傳動體相互靠近時，特別是一對具有相同上升角的凸輪，較好的方式是用一個與傳動體成一體的連接套管連接成一個較長的雙傳動另件。這里連接套管的有效直徑盡可能大的選擇，特別是就連傳動另件的最小直徑在內(nèi)都擴(kuò)大超過其范圍。這種連接成雙凸輪的傳動另件為了減輕重量在凸輪上升區(qū)的外側(cè)正面具有開口。
在另一有利的結(jié)構(gòu)中，總是連接在傳動另件的一側(cè)加強(qiáng)套管在軸的終端位置構(gòu)成了一個凸緣區(qū)域，它覆蓋了傳動另件的整個寬度。
如果上述相互連接的傳動另件特別是雙凸輪對于薄壁管體由一個推入的支承套管而保持的話，支承套管的長度最好能超過相鄰連接的傳動體的整個長度，同時，總是在傳動體的范圍內(nèi)被擴(kuò)徑。
按照本發(fā)明的軸的一個有利的改進(jìn)是利用管體和套管體的兩個殼之間的環(huán)腔輸送潤滑油到傳動另件或軸承位置。當(dāng)在外套管凸緣區(qū)的直徑突變區(qū)為外部的套管在傳動另件側(cè)面給出一個密封裝置時，這里要求各個腔室加工成軸向連通，例如通過在套管體凸緣區(qū)的縱向縫而連通。不依靠最后提到的條件，軸向貫通孔或在外部壁厚增大區(qū)開的外軸向槽也可起同樣作用。
借助本發(fā)明的軸可以在具有足夠的抗扭剛度的情況下并且制造成凸輪形狀，凸輪形狀的基圓緊靠軸直徑，因此可以不作為組裝的凸輪軸而可以采用通貫的簡單結(jié)構(gòu)。附加套管進(jìn)行相應(yīng)的表面加工作為軸的軸頸而不需要另外的措施，通過軸承環(huán)產(chǎn)生軸頸也是可能的，軸承環(huán)以和傳動另件完全一致的方式安裝在軸上并和軸相連。
附圖給出了將在下文描述的本發(fā)明的最佳實(shí)施例。


圖1是一根按照本發(fā)明的具有內(nèi)支承套管的凸輪軸。
圖2是一根按照本發(fā)明的具有厚壁管體增大段的凸輪軸。
由圖1可見，在貫通的管體1的左邊固定了兩個相互隔開的凸輪傳動件2、3，在管體1的右邊固定了一個傳動部件14，傳動部件14具有兩個相互連接的圓周角相同的列成一行的凸輪傳動件4、5，同時凸輪傳動件4、5用一個連接套管6相互連接成一體。直徑大于管體1的加強(qiáng)套管7、8總是緊接著傳動件2、3、14或在傳動件2、3、14之間被推到管體上，這里縮小直徑的凸緣區(qū)9、10相對于管體起導(dǎo)軌作用并且被插入傳動件2、3、14的通孔內(nèi)。從軸向的內(nèi)層插入傳動另件2、3的加強(qiáng)套管7的凸緣區(qū)9的長度大約是傳動另件長度的一半而且在接縫處相互接觸，而放入雙傳動另件14的加強(qiáng)套管8的凸緣區(qū)10的長度僅相當(dāng)于單個的傳動體4、5的長度。在傳動另件2、3、14下面總是設(shè)置有本來不必描述的支承套管11、12、13，它們與加強(qiáng)套管7、8的凸緣區(qū)9、10一起承受液壓擴(kuò)徑，以保持對傳動另件2、3、14的彈性予應(yīng)力。這樣插入套管后可減小管體1和套管7、8的壁厚，按照這種布置管體1僅產(chǎn)生很小一部予應(yīng)力，并且從內(nèi)、外被力結(jié)合地固定。
為了減輕重量，雙傳動另件14在傳動件4、5的正面具有凹槽。一個單獨(dú)的較長的支承套管13推置在雙傳動另件14內(nèi)，同時通過用細(xì)線象征性畫出的密封圈的這段承受壓力而擴(kuò)張，這是在傳動件4、5下面支承套管13區(qū)域內(nèi)的一個縱向段。套管6或7、8經(jīng)適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚砜捎米鳛檩S頸，然而圓的軸承環(huán)也象傳動另件2、3一樣以同樣方式固定在管體1上。代替在圖中表示的操縱凸輪可以不采用用于制備傳動軸的另外的齒輪或不采用用于制備曲軸的曲柄臂。在圖2中又使一種管體1公知，該管體1在傳動另件2、3、4、5下面有壁厚密封16、17、18、19。傳動另件4和5由保持一段間距的套管6又被連接成一個雙件14。在所有傳動件上通槽15設(shè)置在凸輪凸起區(qū)域內(nèi)。推在管體1上的外套管體7、8利用凸緣區(qū)9、10在傳動另件下面緊固。凸緣區(qū)9在傳動件2、3下面撞擊安裝，而在傳動件4、5下面的凸緣區(qū)10總是包括傳動件的整個區(qū)域并自由終止。當(dāng)在凸緣區(qū)9有一個用點(diǎn)劃線表示的增加的密封裝置時，可在管體1上設(shè)置一個鼓堆20，它導(dǎo)到管體1的縮短和傳動另件2、3的正面的直徑突變區(qū)設(shè)置套管。由此而產(chǎn)生的壓力狀態(tài)提高了內(nèi)、外管的強(qiáng)度，在剖面圖中表示了傳動元件2有一個通槽15，在該剖面中可以看到套管7的區(qū)域9以及管體1的壁厚密封區(qū)。這里可以看到在套管7的凸緣區(qū)一縱向縫21，經(jīng)過它在管體1和套管7之間的環(huán)腔22、23連通用于供給潤滑油。在套管8下面的另一環(huán)腔24至少在部分圓周上以阻尼材料填充，所以在此上述的解決方案也不被排除。
明細(xì)表1.管體13.支承套管2.傳動另件14.雙另件3.傳動另件15.凹槽4.傳動另件16.壁厚增大5.傳動另件17.壁厚增大6.套管18.壁厚增大7.套管19.壁厚增大8.加強(qiáng)套管20.鼓堆9.凸緣區(qū)21.縱向縫10.凸緣區(qū)22.環(huán)腔11.支承套管23.環(huán)腔12.支承套管24.環(huán)腔
權(quán)利要求
1.組裝軸、特別是凸輪軸、曲柄軸或傳動軸，它由一個管體和在管體上單個的能推入的傳動另件組成，這些傳動另件借助于管體的分段液壓擴(kuò)徑而基本上力結(jié)合地固定著。其特征在于，總是在兩個傳動另件(2、3、14)之間安裝一個比管體(1)的直徑大的套管(7、8)，以及在管體(1)上推動導(dǎo)向的減小直徑的凸緣區(qū)(9、10)，同時凸緣區(qū)在傳動另件(2、3、14)下面延伸，并且基本上力結(jié)合地固定在管體(1)和傳動另件之間。
2.按照權(quán)利要求1的軸，其特征在于，當(dāng)傳動另件在管體(1)上的軸向端位置時和當(dāng)傳動另件(4、5)為雙另件(14)的一部分時，緊挨著的套管的連接區(qū)的長度最好大約等于傳動另件(4、5)的長度，這段長度插入到傳動另件的直徑突變區(qū)。
3.按照權(quán)利要求1的軸，其特征在于，當(dāng)傳動另件(2、3)在管體(1)的軸向內(nèi)部位置時，緊挨著的套管(7)的凸緣區(qū)(9)的長度總是大約等于傳動另件(2、3)長度的一半并延至直徑突變區(qū)，同時至少差不多接近，特別是剛好彼此撞擊地插在傳動另件(2、3)內(nèi)。
4.按照權(quán)利要求1至3中之一的軸，其特征在于，特別當(dāng)非圓的傳動另件(2、3、4、5)時套管(7、8)的外徑至少部分地超過傳動另件的外徑。
5.按照權(quán)利要求1至4中之一的軸，其特征在于，在傳動另件(2、3、4、5)區(qū)域與管體(1)一起擴(kuò)徑的支承套管(11、12、13)的長度至少比傳動另件的長度略大一些。
6.按照權(quán)利要求1至4中之一的軸，其特征在于，在傳動另件(2、3、4、5)區(qū)域的內(nèi)部或特別是外部的壁厚增加段的長度至少配置成略大于管體(1)上的傳動另件的長度。
7.按照權(quán)利要求1至5中之一的軸，其特征在于，雙另件(14)設(shè)置成利用一個與管體(1)間隔成一定距離的套管(6)并以此彼此連接成一體的傳動件(4、5)。
8.按照權(quán)利要求1至7中之一的軸，其特征在于，管體(1)必要時支承套管(11、12、13)由鋼制成。
9.按照權(quán)利要求1至8中之一的軸，其特征在于，傳動另件(2、3、14)，特別是作為操縱凸輪，由鑄造材料構(gòu)成。
10.按照權(quán)利要求1至9中之一的軸，其特征在于，中間套管(7、8)由鋼、鋁、鈦或碳素纖維材料構(gòu)成，可用單一的或相互連接的或用合成材料連接的材料制成。
11.按照權(quán)利要求1至10中之一的軸，其特征在于，中間套管(7、8)在傳動另件(2、3、4、5)下面和在傳動另件側(cè)面的直徑突變區(qū)的厚壁密封裝置上具有縱向縫(21)，該縱向縫用于在管體(1)和中間套間(7、8)之間的各個腔室相互連通來輸送潤滑油。
12.按照權(quán)利要求1至10中之一的軸，其特征在于，管體(1)在外部壁厚增大區(qū)域(16、17、18、19)內(nèi)，在傳動另件(2、3、4、5)下面有軸向貫通孔或軸向外槽來連通管體(1)和中間套管(7、8)之間的各個腔室以輸送潤滑油。
13.按照權(quán)利要求1至12中之一的軸的制造方法，其特征在于，在傳動另件(2、3、4、5)內(nèi)的管體(1)的區(qū)域，特別是在壁厚增大區(qū)(16、17、18、19)與一個套管(7、8)的插入的凸緣區(qū)(9、10)及一個傳動另件(2、3、4、5)一起在擴(kuò)徑過程中變形。
14.按照權(quán)利要求1至12中之一的軸的制造方法，其特征在于，在一個傳動另件(2、3、4、5)內(nèi)的支承套管(11、12、13)，在傳動另件(2、3、4、5)內(nèi)的管體(1)的區(qū)段、以及一個套管(7、8)的插入的凸緣區(qū)(8、9)和傳動另件(2、3、14)一起在各個擴(kuò)徑段共同變形。
15.按照權(quán)利13或14的方法，其特征在于，在裝到管體(1)上之前，套管(7.8)的凸緣區(qū)(8、9)經(jīng)過縮徑處理，特別是借助于直管段卷縮加工。
16.按照權(quán)利要求10至12中之一的方法，其特征在于，通過管體(1)的徑向液壓加載，特別是通過對壁厚加大段(16、17、18、19)或?qū)Τ^傳動另件(2、3、4、5)軸向長度的支承套管徑向液壓加載，首先插到傳動另件下面的凸緣區(qū)(9、10)的對接引起管體(1)的徑向擴(kuò)徑和軸向縮短，這導(dǎo)致具有在傳動另件(2、3、4、5)側(cè)面的直徑突變壁區(qū)設(shè)置的套管(7、8)的機(jī)械軸向的壓縮空氣加載。
全文摘要
組裝軸、特別是凸輪軸、曲柄軸或傳動軸，由一個管體和在管體單個的能插入的傳動零件組成，這些傳動零件借助于管體的分段液壓擴(kuò)徑而基本上力結(jié)合地被固著，組裝軸由此而產(chǎn)生高的抗扭強(qiáng)度，即總是在兩上傳動零件之間安裝一個比管體直徑大的，并在管體上導(dǎo)向的凸緣區(qū)的套管，同時凸緣區(qū)在傳動零件下面延伸至傳動零件軸向長度的一半，并在管體和傳動零件之間基本上力結(jié)合地固定著。
文檔編號F16C3/10GK1036623SQ8910097
公開日1989年10月25日 申請日期1989年2月4日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月7日
發(fā)明者赫爾穆特·史瓦斯 申請人:埃米特放射技術(shù)股份有限公司