安裝滾動(dòng)軸承的軸的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種安裝滾動(dòng)軸承的軸(1)，包括具有外軸面的軸管(2)，并包括熱接合于所述軸管(2)上的至少一個(gè)功能性元件，所述外軸面在一些區(qū)域中形成為旋轉(zhuǎn)體延伸面(3)。本發(fā)明的要點(diǎn)在于所述軸管(2)形成為經(jīng)焊接然后經(jīng)拉伸的管，并具有質(zhì)量含量>0.45％的碳。
【專利說明】安裝滾動(dòng)軸承的軸

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分，本發(fā)明涉及安裝滾動(dòng)軸承的軸，該安裝滾動(dòng)軸承的軸包括具有外軸面的軸管，該外軸面在一些區(qū)域內(nèi)形成為旋轉(zhuǎn)體延伸表面。本發(fā)明還涉及包括這種安裝滾動(dòng)軸承的軸作為凸輪軸的內(nèi)燃機(jī)。

【背景技術(shù)】
[0002]迄今為止，通常將經(jīng)焊接并拉伸的管用于內(nèi)置凸輪軸，這些管已利用相應(yīng)的滑動(dòng)軸承安裝在內(nèi)燃機(jī)中。迄今為止經(jīng)焊接然后經(jīng)拉伸的管不能用于安裝滾動(dòng)軸承的內(nèi)置凸輪軸，因?yàn)闈L動(dòng)軸承的旋轉(zhuǎn)體直接在外軸面上延伸，且迄今為止只能借由具有較高碳含量的無接縫的拉伸管來達(dá)到必需的表面硬度值。在此情況下，形成旋轉(zhuǎn)體延伸面的外軸面必須經(jīng)硬化，對(duì)此絕對(duì)必要的是軸管材料的碳質(zhì)量含量高于0.45%。然而，焊接具有如此高碳含量的管是不可能的。
[0003]因此，本發(fā)明致力于以下問題:為普通類型的安裝滾動(dòng)軸承的軸提供改善的實(shí)施方式，其特別能實(shí)現(xiàn)軸的經(jīng)濟(jì)有效，同時(shí)高質(zhì)量的生產(chǎn)。
[0004]根據(jù)本發(fā)明該問題通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。有利的實(shí)施方式形成從屬權(quán)利要求的主題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明基于以下總體思想:現(xiàn)將經(jīng)焊接然后經(jīng)拉伸的軸管用于具有軸管的安裝滾動(dòng)軸承的軸，該經(jīng)焊接然后經(jīng)拉伸的軸管也具有高于0.45%質(zhì)量含量的碳。當(dāng)然本發(fā)明還涉及軸管的材料。現(xiàn)今能用一種新的制造方法來生產(chǎn)所述具有高碳含量的經(jīng)焊接并拉伸的管，并將它們例如用于凸輪軸。使用一種專門的高頻感應(yīng)焊接法來使這種焊接工藝成為可能。與以前的無接縫的拉伸管相比，根據(jù)本發(fā)明焊接然后拉伸的管提供最經(jīng)濟(jì)且成本有效的制造以及相對(duì)高的碳含量的可能性。同時(shí)，還能提高質(zhì)量，因?yàn)榭山档蛢?nèi)徑和外徑處的可實(shí)現(xiàn)的直徑公差。這提供了例如將插銷接合至軸而不另外加工軸的內(nèi)徑的可能性。同時(shí)，也能產(chǎn)生更好的內(nèi)徑和外徑的同心性，由此必然能實(shí)現(xiàn)接合的插銷較少擺振，從而用于后續(xù)加工的尺寸過大更少。因此，也能使得內(nèi)徑上導(dǎo)向必需的斜角更小。進(jìn)一步特別有利的是由于室溫成型(拉伸工藝)而發(fā)生更少的邊緣脫碳作用，從而需要更少地打磨過大的外徑尺寸。由于較小的打磨公差，較小的硬度穿透深度也是必然的。經(jīng)焊接的管的較低邊緣脫碳作用產(chǎn)生較高的表面硬度。
[0006]在根據(jù)本發(fā)明方案的有利發(fā)展中，軸管具有體積含量低于0.025%的磷。根據(jù)本發(fā)明的軸管中硫含量也被限定為體積低于0.025%。硫含量和磷含量的同時(shí)限定產(chǎn)生振動(dòng)疲勞強(qiáng)度和可容忍的赫茲應(yīng)力的增大。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明方案的另一有利實(shí)施方式中，至少旋轉(zhuǎn)體延伸表面的區(qū)域被表面滲碳硬化，特別是感應(yīng)硬化。感應(yīng)硬化特別使得能將部分區(qū)域，即軸管的外軸面上的限定面積加熱至必需的硬化溫度，然后將它們淬火。此外，整個(gè)橫截面未被硬化(滲碳硬化)，因此凸輪軸的韌度得以保持。如果熱能快速流動(dòng)至余下的仍然冷卻的工作件中，即流入余下的仍然冷卻的軸中，理論上淬火甚至可一起分配。借助于部分硬化，該部分硬化例如可通過激光硬化來進(jìn)行，軸的高質(zhì)量以及成本有效的硬度也是可能的。感應(yīng)硬化的穿透深度取決于交流電壓的頻率。電壓的頻率越高，穿透深度越低，由此硬度穿透深度也越低。加熱程度可利用安培數(shù)和供電期間影響。然而，為了使循環(huán)次數(shù)保持盡可能短，并避免使工件被完全硬化，供電期間較短。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明方案的有利發(fā)展中，軸管的壁厚被提供為2?4mm，特別是小于3mm。較薄的壁厚特別能實(shí)現(xiàn)輕質(zhì)得到凸輪軸設(shè)計(jì)。
[0009]所述軸有利地形成為凸輪軸，或具有可調(diào)節(jié)內(nèi)軸的凸輪軸，或平衡軸。在第一種情況下，熱接合至其上的功能性元件可例如形成為凸輪、軸承環(huán)、定位輔助裝置或齒輪，而在第二種情況下它們通常形成為平衡錘。具體地，將按照滾動(dòng)軸承的軸用作凸輪軸提供能成本有效但最高質(zhì)量的方式制造凸輪軸的大優(yōu)點(diǎn)。
[0010]本發(fā)明的其它重要特征和優(yōu)點(diǎn)可發(fā)現(xiàn)于子權(quán)利要求、附圖以及利用附圖的相關(guān)【專利附圖】

【附圖說明】。
[0011]上述特征以及下文將要解釋的特征不僅能以分別列舉的組合使用，還能以其它組合使用，或單獨(dú)使用，而不背離本發(fā)明的范圍，這是不言自明的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]本發(fā)明的優(yōu)選示例性實(shí)施方式在附圖中示出，并在以下說明中解釋。
[0013]單個(gè)圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的安裝滾動(dòng)軸承的軸的截面圖，該軸形成為凸輪軸。

【具體實(shí)施方式】
[0014]根據(jù)圖1，根據(jù)本發(fā)明的安裝滾動(dòng)軸承的軸I包括具有外軸面的軸管2，該外軸面在一些區(qū)域中形成為旋轉(zhuǎn)體延伸面3。在當(dāng)前情況下，軸I形成為凸輪軸，并具有多個(gè)熱接合其上的凸輪4。當(dāng)然，其它功能性元件，諸如軸承、定位輔助裝置或齒輪也可熱接合至軸管2，而不是凸輪4。例如，如果軸I形成為平衡軸，則形成為平衡錘的功能性元件布置于其上。根據(jù)本發(fā)明，軸管2然后形成為經(jīng)焊接然后拉伸的管，并具有質(zhì)量含量>0.45%的碳。由此能使軸管2在其外表面上，即旋轉(zhuǎn)體延伸面3的區(qū)域中硬化，特別是感應(yīng)硬化，從而能在第一位置實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)體5在軸管2的旋轉(zhuǎn)體延伸面3上的直接、無磨損旋轉(zhuǎn)。為了這種應(yīng)用，質(zhì)量含量>0.45%的碳是必要的，以前焊接這種管是不可能的。然而，現(xiàn)今能是由于新的制造方法，用于制造具有超過0.45%質(zhì)量含量的碳的經(jīng)焊接并拉伸的管，并將它們例如用作凸輪軸。為此，使用高頻感應(yīng)焊接法。
[0015]與具有無接縫的拉伸軸管的常規(guī)軸相比，根據(jù)本發(fā)明的軸I提供經(jīng)濟(jì)從而成本有效的制造的巨大優(yōu)點(diǎn)。此外，更好的直徑公差可同時(shí)形成在軸管2的外徑和內(nèi)徑上。由于大幅減小的制造公差，還能將插銷接合在軸管2的內(nèi)徑中而無需另外的加工。此外，還可制得更好的軸管2的內(nèi)徑與外徑的同心性，產(chǎn)生的接合插銷的擺振更少。由于減小的公差和減少的邊緣脫碳作用，還可減少用于后續(xù)加工的尺寸過大，特別是已知為打磨余量。引導(dǎo)必須的軸管2的內(nèi)徑上的斜角也可變得更小。
[0016]通常，軸管2具有質(zhì)量含量〈0.025%的磷和硫。這種低的磷含量和硫含量增強(qiáng)了軸管的振動(dòng)疲勞強(qiáng)度和可容忍的赫茲應(yīng)力。
[0017]如上所述，至少旋轉(zhuǎn)體延伸面3的區(qū)域被表面滲碳硬化，例如感應(yīng)硬化，并具有>58HRC的表面硬度。由于旋轉(zhuǎn)體延伸面3的硬化，外軸面上的旋轉(zhuǎn)體5、滾動(dòng)軸承6的直接、無磨損旋轉(zhuǎn)是可能的，由此滾動(dòng)軸承6本是可保持簡(jiǎn)單。軸管2的壁厚為2?4_。
[0018]當(dāng)然，軸1，特別是如果其形成為凸輪軸，可以與平衡軸相似的方式接合在模塊中，當(dāng)然還容易想到凸輪軸具有固定的凸輪4和在內(nèi)側(cè)的內(nèi)軸，該內(nèi)軸與可旋轉(zhuǎn)地安裝在外軸上，即該情況下在軸管2上的凸輪連接。
【權(quán)利要求】
1.一種安裝滾動(dòng)軸承的軸(I)，包括具有外軸面的軸管(2)，并包括熱接合于所述軸管(2)上的至少一個(gè)功能性元件，所述外軸面在一些區(qū)域中形成為旋轉(zhuǎn)體延伸面(3)； 其特征在于， 所述軸管(2)形成為經(jīng)焊接然后經(jīng)拉伸的管，并具有質(zhì)量含量>0.45%的碳。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸，其特征在于，所述軸管(2)具有質(zhì)量含量〈0.025%的磷。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的軸，其特征在于，所述軸管(2)具有質(zhì)量含量〈0.025%的硫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的軸，其特征在于，至少旋轉(zhuǎn)體延伸面(3)的區(qū)域被硬化，特別是感應(yīng)硬化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸，其特征在于，經(jīng)硬化的所述旋轉(zhuǎn)體延伸面(3)的表面硬度>58HRC。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的軸，其特征在于，所述軸管(2)的壁厚為2?4mm,特別小于3mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至6中任一項(xiàng)所述的軸，其特征在于，所述軸(I)形成為凸輪軸，特別形成為可調(diào)節(jié)的凸輪軸的外軸，或形成為平衡軸。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7中任一項(xiàng)所述的軸，其特征在于，功能元件形成為凸輪(4)、軸承環(huán)、定位輔助裝置、齒輪或平衡錘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8中任一項(xiàng)所述的軸，其特征在于，所述軸管(2)通過高頻感應(yīng)焊接制造。
10.一種內(nèi)燃機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的形成為凸輪軸的軸(1)，其中所述軸借由滾動(dòng)軸承(6)安裝，所述滾動(dòng)軸承￠)的旋轉(zhuǎn)體(5)直接在所述軸(I)的外軸面上旋轉(zhuǎn)。
【文檔編號(hào)】F16C3/02GK104343806SQ201410327994
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月26日
【發(fā)明者】托馬斯·弗倫德爾, 米夏埃爾·克賴斯格, 安東尼奧·梅農(nóng)納, 法爾克·施奈德, 斯特凡·斯泰徹爾 申請(qǐng)人:馬勒國(guó)際有限公司