用于定位多個功能元件的裝置制造方法
【專利摘要】本發明涉及一種用于定位多個功能元件（4）的裝置（1），所述多個功能元件（4）在軸（3）上的預定角度位置處包括：用于所述軸（3）、特別是凸輪（4a）的凹部（2），平衡質塊，齒輪和/或軸承；其中，所述裝置（1）包括各自用于功能元件（3）的多個基座（5），每個所述基座（5）裝配有模槽（6），所述模槽（6）確立相應的功能元件（4）與所述軸（3）上的角度位置相對應的角度位置；其中，所述基座（5）能以所述功能元件（4）的凹部（2）位于公共的直線（7）上的方式定位。在此，對本發明必需的是：所述基座（5）垂直布置在彼此的頂部上，使得所述公共的直線（7）以垂直方向走向；提供有用于所述軸（3）的能垂直移動的導車（8），使得將所述軸（3）與所述功能元件（4）接合在垂直方向上進行。由此，能省略當前所需的接合期間的軸（3）的復雜引導。
【專利說明】用于定位多個功能元件的裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及根據權利要求1前序部分的用于定位多個功能元件的裝置，所述多個功能元件包括用于軸，特別是凸輪的凹部；平衡質塊；齒輪和/或軸承。本發明另外涉及一種使軸和多個功能元件熱接合的方法。
【背景技術】
[0002]DElO 2008 064 194A1公開了一種用于定位多個功能元件的通用裝置，包括用于軸，特別是凸輪的凹部，該凹部位于軸上的預定角度位置，其中，該裝置包括各自用于功能元件的多個基座，在每種情況下該多個基座裝配有使相應的功能元件對應于軸上的角度位置的角度位置固定的模槽。在此情況下的各個基座能以使功能元件的凹部位于公共直線上的方式定位。至少在此情況下的單個模槽包括可調節的角度位置，因此可簡化功能元件的正確定位。
[0003]DElO 2007 056 638A1公開了另一種組裝復合結構的裝置，該裝置由至少一個承載不可拆分的軸承的軸構成，其中外罩具有定位裝置，該定位裝置在接合之前使功能元件以如下方式在外罩中保持預定相位:使至少一個軸能通過外罩的軸承和功能元件中的開口推入。此情況下的定位裝置提供有用于功能元件的具有擋塊的凹部，該擋塊與軸的接合方向相反支撐功能元件，其中該定位裝置的凹部具有為負外形的功能元件的輪廓的部分輪廓，使得這些功能元件能根據它們隨后的接合位置保持在相位。在此情況下凹部的部分輪廓至少在它們的部分外輪廓上圍繞功能元件嚙合。借此將實現特別相精確的定位。然而，采用根據本發明的裝置的缺點為熱接合工藝過程中軸的引導相對復雜。
[0004]DElO 2009 060 350A1公開了一種組裝承載有功能元件的軸的裝置，其中該裝置包括機械平臺，在該平臺上以軸能被推入的方式布置有用于功能元件整齊正確的定位的多個定位盤。這些定位盤可翻轉地固定在框架上，而該框架可翻轉地固定在機械平臺上。這是試圖通過具有多個可用框架來實現制造工藝的快速轉變。

【發明內容】

[0005]本發明解決了為普通類型的裝置提供改善的實施方式的問題，該改善的實施方式尤其顯著簡化了熱接合工藝。
[0006]根據本發明，該問題通過獨立權利要求的主題解決。有利的實施方式為從屬權利要求的主題。
[0007]本發明基于以如下方式改變用于定位多個功能元件(包括用于軸的凹部)的裝置的總體理念:使各個功能元件以垂直布置附著在裝置中，使得能在垂直方向進行軸與功能元件的熱接合。通過垂直接合，例如將經冷卻的軸從頂部推入至垂直布置在彼此頂部上的功能元件中，由于軸的引導已主要由重力驅使，因此尤其能省略當前所需的軸的復雜引導。在現有技術已知的裝置的情況下，軸與功能元件的接合通常在水平方向上進行，這在接合工藝過程中要求軸的頻繁且復雜的支撐。根據本發明的裝置特別適于接合位于軸上預定角度位置的凸輪、平衡質塊、齒輪和/或軸承，其中該裝置包括分別用于功能元件的多個基座，在各種情況下的上述多個基座裝配有定位圈方式的模槽，該模槽確立相應的功能元件與軸上的角度位置相對應的角度位置。此時，根據本發明的用于各個功能元件的基座不僅以功能元件的凹部位于公共的直線上的方式定位，而且該公共的直線另外基本以垂直方向走向。因此，各個基座以臺的方式布置在彼此的頂部上，其中對應的臺中的基座以定位圈的方式形成。此外，根據本發明的裝置具有用于軸的可垂直移動的導車，借助于該導車軸與功能元件的接合可在垂直方向上進行，從而不需要當前所需的主要引導工作。根據本發明的裝置與當前已知的在水平方向運行的裝置相比另外還具有主要優勢，所述裝置具有顯著更小的待機面積，使得在同樣的面積上可布置更多的裝置。
[0008]在另一實施方式中，所述基座可提供有至少三個銷元件，布置這些銷元件，使得功能元件被角度精確地容納。同樣容易想到使上述基座提供有圍繞功能元件的輪廓，在至少三個位置處形成所述輪廓，使得形成與功能元件的接觸點，并角度精確地容納功能元件。這具有如下優點:在至少三個位置處，只能以高精度定位至少三個銷，或者產生只能以高精度完成的輪廓。這在基座的制造中帶來實質性優點，并顯著降低了成本。
[0009]實際上，提供加熱制造，利用該加熱裝置，能在基座中加熱，特別是感應加熱至少兩個功能元件。此時，上述加熱裝置具有感應線圈，根據本發明另一有利實施方式的感應線圈分別能額外啟動。利用所述加熱裝置，能實現功能元件的獨立加熱，使得例如具有各自的加熱需要的不同功能元件能在一個裝置和同一裝置中接合。
[0010]實際上，所述基座至少部分地由不能感應加熱的材料，例如陶瓷形成，使得在基座中加熱功能元件不伴有加熱，從而同時不伴有基座的膨脹。從而這能提供如下主要優點，功能元件在室溫下能例如以小的空隙插入在基座的相關模槽中，并由于它們的熱膨脹而只在加熱期間使它們自身在模槽中得到支撐。如果基座以及由此還有模槽相似地由能感應加熱的材料形成，這些同樣將在加熱功能元件期間膨脹，由此在某些條件下，將喪失功能元件的準確對齊，這尤其在凸輪軸上的凸輪的情況下具有決定性的重要性。
[0011]在此情況下基座的模槽具有功能元件的至少部分負輪廓，使得功能元件能角度精確地容納于基座的模槽中。此外，以所述功能元件至少在室溫下以小的空隙容納于其中的方式使該負輪廓能與待容納的功能元件的外輪廓匹配。由此，特別使上述裝置裝配有待被接合的功能元件特別容易實現。為了確保在基座的模槽中準確固定各個功能元件，能額外提供負輪廓在被加熱的功能元件中小了利用加熱裝置加熱的功能元件的熱膨脹的至少10%。由此，工藝可靠地確保了上述功能元件能被可靠地固定在模槽中以及準確的位置中。
[0012]即使基座至少部分地由不能感應加熱的材料制成，在基座被加熱的一定運行時間之后，這在制造工藝中會發生。由此，在某些條件下不再能確保功能元件從基座工藝可靠的插入、夾持和移除。
[0013]實際上，由此提供基座的冷卻，這使得能在運行期間使其自身顯現的預定溫度下使基座至少保持在負輪廓或基座的區域內。
[0014]本發明的其它重要特征和優點來自于子權利要求、附圖，以及借助于附圖的相關【專利附圖】

【附圖說明】。
[0015]應理解的是上文所述的以及下文將要解釋的特征不僅能以所述的相應組合使用，也可以其它組合或獨自使用，而不背離本發明的范圍。【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]本發明的優選示例性實施方式示于附圖中，并在以下說明中得到更詳細地解釋，其中相同的附圖標記指代相同或相似或功能相同的組件。
[0017]在此，在每種情況下示意性示出了:
[0018]圖1a?e:用于熱接合根據本發明的裝置中的軸的不同方法步驟a)至e )，該裝置用于定位多個功能元件，并包括用于軸的凹部；
[0019]圖2:根據本發明的用于固定功能元件的基座的俯視圖；
[0020]圖3:根據本發明的裝置的側視圖；
[0021]圖4:用于固定功能元件的具有三個銷的基座；
[0022]圖5:如圖4中所示出，但在基座的模槽中具有三個用于固定功能元件的接觸點；
[0023]圖6:布置在平臺上的兩個基座；
[0024]圖7:上述裝置的另一實施方式。
【具體實施方式】
[0025]根據圖1a?e、圖3和圖7，根據本發明的用于定位多個功能元件4的裝置I包括擬用于每個功能元件4的多個基座5，該裝置I包括位于軸3上的預定角度位置處的用于軸3的凹部2。在形成為臺狀的各個基座5中，分別提供有模槽6，經由該模槽6能以與軸3上的相應功能元件4、4a的角度位置相對應的角度位置固定相應的所接納的功能元件4,例如凸輪4a。利用模槽6，從而發生功能元件4和凸輪4a相對于軸3的角度精確對齊，這在凸輪軸的情況下對于控制內燃機的閥門具有決定性的重要性。基座5以及由此還有模槽6垂直布置在彼此的頂部上，其中在容納于相應的模槽中的功能元件4的情況下，它們的凹部2位于共同的垂直直線7上。
[0026]除此之外，根據本發明的裝置I包括用于軸3的可垂直移動的導車8，由此可在垂直方向上進行軸3與功能元件4、4a的接合。這提供了如下特定優點，因為作用在軸3上的重力，待接合的軸3易于自己對齊，使得能優選完全省略當前在水平接合過程中所需的復雜對齊過程。
[0027]模槽6具有功能元件4、4a的至少部分負輪廓，使得這些能角度精確地，特別是以精確配合的方式定位于其中獲容納于其中。在此情況下的負輪廓至少在功能元件4的部分外輪廓上圍繞功能元件4嚙合。此時,該負輪廓以如下方式與待容納的功能元件4,例如凸輪4a的外輪廓匹配:使得功能元件4在室溫下以很小的空隙容納于其中，由此能特別簡單地插入模槽并從模槽移除。
[0028]為了使軸3與功能元件4熱接合，提供加熱裝置9，利用該加熱裝置9，可在相應的基座5和模槽6中加熱，特別是感應加熱至少兩個功能元件4。為了感應加熱功能元件4，例如凸輪4a，該加熱裝置9包括至少兩個感應線圈10，這些線圈10尤其可彼此獨立地啟動。通過單個感應線圈10的各自啟動的可能性，能分別以不同的加熱要求使用一個且同一個裝置I接合寬范圍的功能元件4，例如凸輪4a，和齒輪以及軸承。取決于單個功能元件4的厚度，這些明顯需要不同的加熱輸出或加熱時段以達到接合溫度。另外地或可替代地，顯然還可冷卻軸3。[0029]負模以如下方式有利地形成所需尺寸:在加熱負模，即模槽6中的功能元件4時，被加熱的凸輪4a或被加熱的功能元件4被可靠地精確地固定在模槽6中。
[0030]為了實現使被加熱的功能元件4穩固于基座5的模槽6中，基座5可由不能感應加熱的材料，例如陶瓷形成。
[0031]優選提供的是，上述負輪廓比被加熱的功能元件4小通過加熱裝置9加熱的功能元件4的熱膨脹的至少10%，使得該被加熱的功能元件4被穩固和固定于負輪廓中。不考慮所有這些，即使這種由不能感應加熱的材料形成的基座5借助于來自被加熱的功能元件4的熱傳輸以延長的制造期限被加熱，使得其被實際提供用于設計至少一個基座5為可冷卻的，由此使功能元件4的工藝可靠的插入、夾持和移除成為可能。
[0032]在當前的內燃機中，兩個為圓筒的直立功能元件4，特別是凸輪4a中間的距離在制造商之間通常是相同。出于此原因，在裝置I的特別有利的另一開發中，將多個基座5，特別是兩個基座5安裝在公共的平臺17上。由于距離通常相同，特別的優點源自于此，因為能采用相同的部件，這能大幅降低成本。上述至少兩個平臺17 (參見圖7)以對齊的方式安裝在裝置I上。以固定的方式或能翻轉地布置在裝置I上的能被附著的定位裝置，例如配合的銷14’或對齊元件適用于此。裝置I的進一步有利的又一開發中的至少兩個平臺17能被可行地首先組裝在框架21上，然后該框架21可作為完整的單元組裝在裝置I上。能備存多個框架21，并可在制造工藝中完成向另一凸輪軸類型的快速轉變。另一方面，這使得能實現制造環境的相同部分以及更快更靈活的轉變。
[0033]此外，裝置I可包括用于軸3的軸承框架12的夾持裝置11，其中經由至少兩個定位元件13，特別是配合的銷14以如下方式進行軸承框架12相對于裝置I的定位，軸承框架12的軸承槽15與各個功能元件4的凹部2對齊，使得軸3能被簡單地推過圍繞與這些對齊的軸承框架12的軸承槽15的功能元件14的凹部2。
[0034]根據圖1a至le，示出了利用根據本發明的裝置I用于將軸3與多個功能元件4熱接合的各個方法步驟a)至e)，該多個功能元件4包括用于軸3，特別是凸輪4a的凹部，平衡質塊，齒輪和/或軸承。
[0035]根據圖1a中示出的第一方法步驟a)，功能元件4或凸輪4a分別以各個功能元件
4、4a的凹部2位于公共的基本垂直的直線7上的方式初始角度精確地插入至裝置I的基座5的模槽6中。
[0036]接著，冷卻軸3，和/或例如利用前述加熱裝置9加熱功能元件4，即凸輪4a。這發生在方法步驟b)中。
[0037]在方法步驟c)中，現經由定位元件13，即經由配合的銷14，以軸承框架12的軸承槽15與各個功能元件4的凹部2對齊的方式將軸承框架12緊固至裝置I。
[0038]如根據圖1d和方法步驟d)所示，一旦這已進行，軸3利用能垂直移動的導車8穿過功能元件的凹部2，并穿過軸承框架12的軸承槽15從上方推動。接著，等待將功能元件4固定在軸3上的溫度平衡，在此期間冷卻功能元件4和/或加熱軸3，使得這兩個組件之間的熱接合配合能得以建立。在方法步驟e)中，包括固定在其上的功能元件4和另外具有軸承框架12的軸3隨后能從裝置I移除。此時，顯然的是在沒有軸承框架12的情況下，也能純理論地進行軸3與各個功能元件4的熱接合。
[0039]考慮到圖4中的基座5，基座5具有三個銷元件18，布置該三個銷元件18，使得功能元件4、4a被角度精確地容納。替代這種方式，如圖5所示，至少一個模槽6可提供由圍繞功能元件4、4a的輪廓,至少在三個位置19處形成該輪廓,使得獲得與功能元件4、4a的接觸點20，并角度精確地固定功能元件4、4a。通過點19，由此執行功能元件4、4a在基座5中的明確定位。顯然，模槽6還可具有功能元件4、4a的至少部分負輪廓，使得這些功能元件4、4a角度精確地容納于其中。此時，以功能元件在室溫下以小的空隙容納于其中的方式使該負輪廓能與待容納的功能元件4的外輪廓匹配。考慮圖1、3和7，更明顯的是至少四個基座5垂直布置在彼此的頂部上，使得公共的直線7以垂直方向走向。
[0040]借助于根據本發明的裝置I和根據本發明的方法，能明顯簡化將功能元件4熱接合在軸3上，因為通過該垂直接合，當前所需的軸3的復雜對齊目前主要由重力驅動，因此不需要人力費勁地實施。顯然，在接合工藝過程中，裝置I還可包括用于引導軸3的單獨的引導元件16，例如為引導銷。
【權利要求】
1.一種用于定位多個功能元件(4)的裝置(1)，所述多個功能元件(4)在軸(3)上的預定角度位置處包括:用于所述軸(3)、特別是凸輪(4a)的凹部(2)，平衡質塊，齒輪和/或軸承； 其中，所述裝置(1)包括各自用于功能元件(4 )的多個基座(5 )，每個所述基座(5 )裝配有模槽(6)，所述模槽(6)確立相應的功能元件(4)與所述軸(3)上的角度位置相對應的角度位置； 其中，所述基座(5)能以所述功能元件(4)的凹部(2)位于公共的直線(7)上的方式定位； 所述裝置的特征在于， 所述基座(5)垂直布置在彼此的頂部上，使得所述公共的直線(7)以垂直方向走向； 提供有用于所述軸(3)的能垂直移動的導車(8)，使得將所述軸(3)與所述功能元件(4)接合在垂直方向上進行。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于， 所述基座(5)至少部分地由不能感應加熱的材料形成，特別至少部分地由陶瓷形成。
3.根據權利要求1或2所述的裝置，其特征在于， 所述軸(3)通過熱接合配合與所述功能元件(4，4a)連接，為了建立該連接，冷卻所述軸(3)和/或加熱所述功能元件(4，4a)。
4.根據前述權利要求中任意一項所述的裝置，其特征在于， 至少一個基座(5)提供有至少三個銷元件(18)，布置所述至少三個銷元件(18)使得功能元件(4，4a)角度精確地容納于其中；或者 至少一個模槽(6)提供有圍繞所述功能元件(4，4a)的輪廓，所述輪廓形成于至少三個位置(19)處，使得能獲得與所述功能元件(4，4a)的接觸點(20)，并角度精確地容納所述功能元件(4，4a)。
5.根據權利要求1、2或3中任意一項所述的裝置，其特征在于， 所述模槽(6)具有所述功能元件(4，4a)的至少部分負輪廓，使得這些功能元件(4，4a)角度精確地容納于其中。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于， 所述負輪廓與待容納的所述功能元件(4)的外輪廓以此方式匹配，使得所述功能元件(4 )在室溫下以小的空隙容納于其中。
7.根據前述權利要求中任意一項所述的裝置，其特征在于， 提供加熱裝置(9 )，通過所述加熱裝置(9 )能在所述基座(5 )中加熱至少兩個功能元件(4)，特別是感應加熱至少兩個功能元件(4)。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于， 所述加熱裝置(9 )包括能彼此獨立控制的至少兩個感應線圈(10 )。
9.根據權利要求1至8中任意一項所述的裝置，其特征在于， 為了即使在被加熱的功能元件(4)定位于基座(5)中時，也能至少在所述模槽(6)的區域內調節一定的溫度，至少一個基座(5)是可冷卻的。
10.根據權利要求7至9中任意一項所述的裝置，其特征在于， 所述負輪廓比被加熱的功能元件(4)小通過所述加熱裝置(9)加熱的所述功能元件(4)的熱膨脹的至少10%，使得所述被加熱的功能元件(4)在所述負輪廓中得到支撐和固定。
11.根據權利要求1至10中任意一項所述的裝置，其特征在于，至少四個基座(5)被垂直布置于彼此的頂部上，使得所述公共的直線(7)以垂直方向走向。
12.根據權利要求11所述的裝置，其特征在于， 至少兩個基座(5)布置在平臺(17)上； 至少兩個所述平臺(17)穿過定位元件被布置在所述裝置(I)上； 所述公共的直線(7 )垂直走向。
13.根據權利要求1至12中任意一項所述的裝置，其特征在于， 所述裝置(1)包括用于軸(3)的軸承框架(12)的夾持裝置(11)，其中所述軸承框架(12)相對于所述裝置(1)的定位通過至少兩個定位元件(13)，特別是通過配合的銷(14)以使所述軸承框架(12)的軸承槽(15)與各個功能元件(4)的凹部(2)對齊的方式進行。
14.一種用于通過根據前述權利要求中任意一項所述的裝置(I)使軸(3)與多個功能元件(4)熱接合的方法，所述多個功能元件(4)包括:用于所述軸(3)、特別是凸輪(4a)的凹部(2)，平衡質塊，齒輪和/或軸承；其中， 所述裝功能元件(4)以所述功能元件(4)的凹部(2)位于公共的基本垂直的直線(7)上的方式角度精確地位于所述裝置(I)基座(5)的相應的模槽(6)中； 冷卻所述軸(3)和/或加熱所述功能元件(4)； 所述軸(3)從上方穿過所述功能元件(4)的凹部(2)利用能垂直移動的導車(8)推動； 等待將所述功能元件(4)固定在所述軸(3)上的溫度平衡； 從所述裝置(4)移除包括固定在上面的功能元件(4)的軸(3)。
15.根據權利要求14所述的方法，其特征在于， 在所述基座(5)中加熱或外部加熱所述功能元件(4)。
【文檔編號】B23P19/04GK103934667SQ201410018346
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年1月15日 優先權日:2013年1月17日
【發明者】克里斯托弗·貝倫斯, 安東尼奧·梅農納, 洛塔爾·普菲策恩邁爾, 羅蘭·沙赫雷爾 申請人:馬勒國際有限公司