本发明涉及一种用于定位和用于装配多个功能元件(2，3，4)的方法和装置(1)。在此，功能元件(2，3，4)例如凸轮、轴承或齿轮首先如此定位在罩于其上的壳体(5)的内部中，即，用于轴(10)的壳体(5)的所有凹口(6，7，8)和开孔(9)处在共同的直线(11)上。接着，之前被冷却的轴(10)由外部通过壳体(5)的开孔以及功能元件(2，3，4)的凹口(6，7，8)在接合方向(F)上被插入。容纳部用于将功能元件(2)暂时固定在精确地预定的角位置中，容纳部相应设有实施成相对于相应的容纳部可摆动运动的造型。由此，在定位在壳体(5)内部之后能够以简单的方式校准轴(10)上的角位置。
1. 一种装置(1)，其用于将多个具有用于轴(10)的凹口(6, 7, 8)的功能元件(2,
3, 4)定位在壳体(5)内的所述轴(10)上的预定的角位置(α, ß)中，其中，所述装置(1)具有用于所述壳体(5)的支承和多个相应对于功能元件(2, 3, 4)确定的容纳部(12,
13)，所述容纳部(12, 13)相应设计成带有根据在所述轴(10)上的角位置确定相应的所述功能元件(2, 3, 4)的角位置(α, ß)的造型(14, 15)，其中，所述容纳部(12, 13)能够如此定位在所述壳体(5)中，即，所述功能元件(2, 3, 4)的凹口(7, 8)以及所述壳体(5)的开孔(9)处于共同的直线(11)上，其特征在于，所述造型(14, 15)中的至少单个具有可调节的角位置(α, ß)。
2. 根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14, 15)相对于相应的所述容纳部(12, 13)可运动地布置。
3. 根据权利要求1所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14, 15)相对于相应的所述容纳部(12, 13)可摆动运动地布置。
4. 根据权利要求1或2或3所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14, 15)能够至少受限地摆动运动地和不脱离地布置在所述容纳部(12, 13)处。
5. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)能够沿至少分段地呈圆弧形的截段(16, 17)在其圆周处相对于所述容纳部(12, 13)运动。
6. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述容纳部(12,
13)具有面对所述造型(14, 15)的摩擦减少的表面特性和/或滑动元件。
7. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，至少单个造型(14, 15)可替换地布置在相应的所述容纳部(12, 13)处。
8. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)具有圆弧形的截段(16, 17)且借助于导向元件(18, 19)与其相连接，所述导向元件(18, 19)接合到所述容纳部(12, 13)的相对于圆形的所述截段同心的轨道中。
9. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)为了容纳所述功能元件(2, 3, 4)在圆周边缘至少分段地以形状结合的方式实施。
10. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)设计成带有用于将所述功能元件(2, 3, 4)暂时固定在所述容纳部(12, 13)中的固定器件。
11. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)借助于杠杆臂(22, 23)与螺杆传动装置(26)相连接。
12. 根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述容纳部(12, 13)具有滑块，其借助于旋转轴承与可摆动运动的所述造型(14, 15)相连接。
13. 根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，所述容纳部(12, 13)具有滑块，其借助于旋转轴承与可摆动运动的所述造型(14, 15)相连接。
14. 根据权利要求3所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14, 15)关联有操纵单元，所述操纵单元能够平行于所述摆动运动的平面运动且借助于随动件与所述造型(14,
15. 根据权利要求4所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14, 15)关联有操纵单元，所述操纵单元能够平行于所述摆动运动的平面运动且借助于随动件与所述造型(14,
16. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)关联有用于获取相应的所述角位置的至少一个标记和/或传感机构。
17. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)具有用于相对所述壳体(5)相对地定位的定心辅助件，所述定心辅助件为此能够暂时引入到所述壳体(5)中的所述开孔(9)中。
18. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)逆着所述轴(10)的接合方向(F)具有轴向的挡块(27)。
19. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)为了调节所述功能元件(2, 3, 4)在所述轴(10)上的轴向的相对位置实施成能够在所述轴(10)的轴线方向上运动。
20. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)关联有用于加热所述功能元件(2, 3, 4)的加热设备。
21. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述功能元件(2, 3, 4)是凸轮、平衡质量、齿轮和/或轴承。
22. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述造型(14,
15)具有圆弧形的截段(16, 17)且借助于导向元件(18, 19)与其相连接，所述导向元件(18, 19)接合到所述容纳部(12, 13)的相对于圆形的所述截段同心的凹槽(20, 21)中。
23. 根据前述权利要求1至3中任一项所述的装置(1)，其特征在于，所述装置(1)具有用于相对所述壳体(5)相对地定位的定心销，所述定心销为此能够暂时引入到所述壳体(5)中的所述开孔(9)中。
24. 一种用于位置正确地定位多个具有用于轴的凹口的功能元件的方法，所述功能元件首先相对于所述轴可动地被推到所述轴上，其中，所述功能元件暂时定位在装置的容纳部的相应的、确定相应的所述功能元件的角位置的造型中，使得随后在所述装置相对壳体的相对位置中，所述轴从外部通过所述壳体的开孔和所述功能元件的凹口被插入，其中，在所述相对位置中所述功能元件的凹口与所述壳体的开孔对齐，其特征在于，多个所述功能元件中的至少单个的预定的角位置在插入所述轴之后通过所述造型相对所述容纳部的相对运动进行调节且相应的所述功能元件固定在所述轴上的如此被调节的角位置中。
25. 根据权利要求24所述的方法，其特征在于，所述造型沿圆形轨道被移动。
26. 根据权利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述造型借助于与能够摆动运动的所述造型的杠杆臂共同起作用的滑块手动地被调节。
27. 根据权利要求24至25中任一项所述的方法，其特征在于，所述功能元件在其造型中被加热。
28. 根据权利要求24至25中任一项所述的方法，其特征在于，所述功能元件是凸轮、平衡质量、齿轮和/或轴承。
用于将多个功能元件定位在轴上的预定的角位置中的方法
和装置
技术领域
[0001] 本发明涉及一种装置，其用于将多个具有用于轴的凹口的功能元件尤其凸轮、平衡质量、齿轮和/或轴承定位或者装配在壳体内的轴上的预定的角位置中，其中，装置具有一个用于壳体的支承(Auflager)和多个相应对于功能元件确定的容纳部，其相应设计成带有根据轴上的角位置确定相应的功能元件的角位置的造型，其中，容纳部可如此定位在壳体中，即，功能元件的凹口以及壳体的开孔(Durchbrechung)处于共同的直线上，即彼此对齐，使得轴在侧向上可通过凹口和开孔被插入。此外，本发明涉及一种用于使用该装置的方法。
背景技术
[0002] 文件EP 1 155 770 B1涉及一种装配方法以及装置，其用于装配尤其用于质量平衡传动装置或缸盖的、带有在壳体中可旋转地支承在至少一个穿过壳体的轴上的元件(例如平衡质量、凸轮或齿轮)的复合体。该支承如此构造，即，插入的元件或者旋转质量可定位在壳体中的其之后的相对位置中。为此，壳体被罩在元件上方。由此，用于壳体中的滑动轴承的孔的相应的中点和元件的通过的中点位于同一直线上。平衡轴利用液氮冷却到负210℃。被降温的平衡轴然后可几乎没有力地被引入直至壳体中的轴环(Bund)且穿过元件。通过平衡轴的随后的加热，在元件与相应的平衡轴之间产生压力连接和在前面的安全轴承(Fanglager)中的限定的轴向间隙。在装配方法的一种替代的实施方式中，元件被加热到大约230℃。
[0003] 文件DE 198 31 772 A1涉及一种用于带有凸轮轴壳体的内燃机的缸盖，在其中在彼此隔开的平行的接片中对齐的柱形的孔构造成控制阀的凸轮轴的轴颈(Lagerstelle)。凸轮轴抗扭地连结在缸盖中。为此，对于每个待操纵的阀安装有凸轮元件，轴从侧面插入且必要时扭转。该方法具有如下优点，即，每个凸轮元件能够以其基圆指向阀挺杆(Ventilstoessel)进行安装。
[0004] 文件EP 0 592 068 A1涉及一种用于调节凸轮在轴上的角位置的装置。为此设置有压紧元件，其可对着凸轮安放，以便将凸轮带到所期望的角位置中。为此，压紧元件可对着凸轮的周面的截段以轮廓齐平的方式(konturbuendig)安放。
[0005] 文件DE 600 33 207 T2涉及一种用于制造凸轮轴的装置，在其中操纵元件可对着凸轮安放且力矩传递到其上用于定心和角度对齐。
[0006] 文件DE 38 50 503 T2描述了一种用于将凸轮装配在凸轮轴上的装置，其带有多个确定角位置的挡块和作用到凸轮上的定位装置。为了校准，挡块放在下面或设有中间件。
[0007] 文件DE 39 33 565 A1涉及一种用于装配由管状的或棒状的基体和单个的推到其上的环形的元件构建的轴、尤其凸轮轴的方法和装置，其中，元件可以是凸轮、齿轮或轴瓦。被推到基体上的元件借助于磁力保持在为了固定所需要的角位置中。在此，能够进行轴向位置的精细校准。角位置从统一的基础位置出发的调整可仅仅利用磁力引起。
[0008] 在实践中，与功能元件在轴上的预定的角位置的调节相联系的成本证实是不利的。目前，功能元件在造型中的轻微的相对运动通常已引起使得整个装置的重新定位变得必需的偏差。此外，不同的凸轮轴的装配基本上需要多个装置。
发明内容
[0009] 在该背景下，本发明的目的在于，显著简化由轴、在其上位置正确地被定位的功能元件以及包围带有功能元件的轴的壳体构成的复合体的装配。此外，应提供一种相应地改进的方法。
[0010] 首先提及的目的利用根据权利要求1的特征的装置来实现。从属权利要求2至17涉及该装置的特别适宜的改进方案。
[0011] 通过使造型中的至少单个具有可调节的角位置，使功能元件在轴的接合之后的精确定位成为可能，使得首先仅需粗略的预定位。轴的接合由此被显著简化，这是因为对接合过程的要求可以以该方式被降低。尤其地，即轴在轴的接合运动期间的较少的角度变化不会导致，被推在其不正确的相对角位置中的功能元件引起废品。相反，造型和因此每个单独的功能元件的相对运动宁可允许功能元件在轴的接合之后的精确校准，使得能够达到最高的精度要求而无装配过程的延迟。此外，借助于相同的容纳部然而也可制造不同的功能元件或者以此装备的轴，这是因为其偏移的相对角位置可以以简单的方式借助于可动的容纳部进行调节，而为此不需要其它的装置。功能元件例如可实施成尤其未分开的凸轮轴、轴承、齿圈等等，以便这样制造凸轮轴或平衡轴。
[0012] 原则上，为了调节相应的功能元件的角位置可移动、尤其摆动或平移整个容纳部。与之相反，本发明的一种变型是特别实用的，在其中造型相对于相应的容纳部可动地、尤其是可摆动地布置。由此，以简单的方式通过造型的摆动运动实现可调节性，而不须移动容纳部。因此，用于实现调节运动的空间需求是最小的，使得根据本发明的装置在几乎所有内燃机中能够毫无问题地被安装。
[0013] 在此，当造型能够至少受限地摆动地且不脱离地布置在容纳部处时是有利的，使得可提高操作可靠性且可靠地排除可能的错误源。
[0014] 本发明的另一特别适宜的设计方案也由此实现，即，造型沿在其圆周处至少分段地呈圆弧形的接触区域相对于容纳部可动。由此，一方面实现容纳部的紧凑的结构形式，另一方面由于圆周侧的支承而绝不限制轴的接合。替代地，也可在圆周处分散地布置有至少三个轴承，以便因此使得分立的(diskret)接触点成为可能。此外，造型可借助于径向轴承可动地支撑在容纳部中。
[0015] 为了减低在此出现的摩擦阻力，优选地适用这样的变型，在其中容纳部具有面对造型的、降低摩擦的表面特性和/或滑动元件。
[0016] 在此，当至少单个造型可替换地布置在相应的容纳部处时证实是特别实际可行的，使得根据需要可进行对不同的功能元件的快速的匹配。在此，匹配当然也可通过使用适配器元件或变径元件(Reduzierelement)来实现。
[0017] 在另一有希望同样特别成功的变型中，造型具有圆弧形的截段且借助于导向元件与其相连接，导向元件接合到容纳部的对圆形的截段同心的轨道、尤其凹槽中。由此，导向元件不仅确定造型的自由度，而且同时作为操纵元件、尤其杠杆还用于调节角位置。在此，轨道类似于滑槽引导部(Kulissenfuehrung)形成用于导向元件的反向支承(Widerlager)，导向元件以一定的偏转角接合到例如槽形的轨道中。在此，导向元件也可实施成夹子，其在容纳部的彼此相对的侧面中接合到相应圆弧形的凹槽中。
[0018] 造型大致上用作对于相应的功能元件的可复现的角位置的挡块。此外，当造型为了容纳功能元件在圆周边缘实施成至少分段地形状结合时是特别适宜的。由此实现功能元件的可靠的定位，其尤其允许功能元件在两个方向上的摆动，而不须担心功能元件相对造型的不期望的相对运动。
[0019] 在此，由此以简单的方式确保功能元件的预定的位置，即，造型设计成带有用于将功能元件暂时固定在容纳部中的固定器件，以便能够因此排除功能元件的不期望的移位、尤其倾斜。基于机械的力结合或形状结合的固定、基于磁力或借助于负压，保持器件适合作为固定器件。
[0020] 对于改变角位置需要的操纵力可借助于齿轮传动装置或借助于蜗轮蜗杆传动装置进行传递。然而，当造型借助于杠杆臂与螺杆传动相连接时是特别有利的。由此，以如下方式实现造型的精确的可调节性，即，借助于螺杆传动，滑块(Schlitten)可平移，滑块作用到造型的杠杆臂上、尤其即引起操纵力的切向的作用方向。
[0021] 另一有希望特别成功的变型由此达到，即，造型关联有操纵单元，其平行于摆动运动的平面可动且借助于随动件(Mitnehmer)与造型相连接。由此，为了调节角位置根据连杆的原理实现操控，其中，操纵单元具有杆件或滑块，其将转矩传递到随动件上。在被限制到唯一的自由度上的操纵单元、尤其推杆中，长孔用于在横向上的平衡。
[0022] 功能元件的角位置可利用已知的接触的或不接触的测量装置来获取。本发明的设计方案证实是特别有帮助的，在其中造型关联有用于获取相应的角位置的至少一个标记和/或传感机构，以便因此在无昂贵的测量方法的情况下确保功能元件精确定位在预定的角位置中。
[0023] 功能元件相对轴和其相对壳体的相对定位借助于为此确定的控制来实现。另一有利的变型由此提供，即，装置具有用于相对壳体的相对定位的定心辅助件、尤其定心销，其为此暂时引入到在壳体中的开孔中，以便因此以机械的途径改善定心。根据借助于定心辅助件被调节的相对位置，组件的相应的位置被固定且装配被执行。
[0024] 功能元件可仅基于与在轴的接合中起作用的在接合方向上的力的相对的径向固定力而确保在造型中。与之相反，当造型具有逆着轴的接合方向的轴向挡块时是特别简单的，使得挡块同时用作逆着接合力的反向支承。例如，该挡块通过相对造型的相应的凹口扩大的、环形地封闭的边缘形成。也可考虑这样的变型，在其中前侧的挡块和后侧的挡块形成凹处(Tasche)，其通过插入而容纳功能元件。
[0025] 该装置主要用于角位置的调节。特别多样地可使用如下实施方式，在其中，造型为了调节功能元件在轴上的轴向的相对位置实施成在轴的轴线方向上可运动，使得不同的轴向的位置可调节。为此，不仅使功能元件在轴上的轴向位置的精细校准，而且使对轴的不同的结构形式的匹配成为可能。
[0026] 为了产生所期望的之后的收缩连接(Schrumpfverbindung)，功能元件被加热且轴被冷却。当造型关联有用于加热功能元件的加热设备时也是特别实际可行的，以便因此通过相应地加热功能元件确保直至达到预定的角位置的相对可动性。这样的加热例如感应地实现。
[0027] 第二个提及的目的(即提供显著改进的用于位置正确地定位多个具有用于轴的凹口的功能元件的方法)利用根据权利要求18的特征的方法来实现，在其中多个功能元件的至少单个的预定的角位置在轴插入之后通过造型相对容纳部的相对运动进行调节且相应的功能元件固定在被如此调节的角位置中。由此，功能元件在轴上的装配以如下方式显著简化，即，首先实现功能元件以及壳体在共同的直线中的相对快地和简单地被执行的粗略定位。随后，功能元件的预定的角位置的调节通过造型相对容纳部的相应的相对运动而实现，其因此可不依赖于另外的容纳部实现。根据这些分开的用于定位的方法步骤，相应待控制的自由度减少且成本由此减少。
[0028] 在此，当造型绕功能元件的对于轴确定的凹口的中心摆动且沿圆形轨道移动时是有利的。
[0029] 借助于齿轮传动或皮带传动，造型也可由马达驱动。然而，当造型借助于滑块(其与可摆动运动的造型的杠杆臂共同起作用)手动地调节时是特别适宜的，以便因此对应于预定的角位置实现精细的校准。
[0030] 此外，当功能元件在其造型中被加热且然后在冷却之后被热装时，功能元件在轴上的角位置的持久的固定由此被控制(尤其即按需求被延迟)，以便可修正角位置。
附图说明
[0031] 本发明允许众多的实施形式。为了进一步说明其基本原理，其中的一种实施方式在附图中示出且下面进行描述。附图以透视图相应示出，其中：
[0032] 图1显示了一种装置，其用于将多个保持在相应容纳部中的功能元件定位在轴上的预定的角位置中；
[0033] 图2显示了用于定位在第一角位置中的功能元件的第一容纳部；
[0034] 图3显示了用于定位在第二角位置中的功能元件的第二容纳部。
[0035] 用于定位和用于装配多个功能元件2、3、4的根据本发明的装置1以其整体在图1中以透视图显示。为此，功能元件2、3、4(其此处例如实施成凸轮、轴承和齿轮)在罩于其上的壳体5的内部中首先如此定位，即，用于轴10的壳体5的所有凹口6、7、8和开孔9处于共同的直线11上。随后，之前被冷却的轴10从外部通过壳体5的开孔以及为此被加热的功能元件2、3、4的凹口6、7、8在接合方向F上插入。在温度平衡之后形成持久的收缩连接。
[0036] 为了能够将功能元件2暂时固定在精确地预定的角位置α、β中，使用在图2和3中放大地示出的容纳部12、13，其大致关于可调节的角度范围有区别。对于实施为凸轮的功能元件2所确定的容纳部12、13相应设计成带有造型14、15，其相对于相应的容纳部12、
13可摆动运动地实施。由此，能够以简单的方式在壳体5内的定位之后校准在图1中所显示的轴10上的角位置α、β。为此，每个造型14、15具有圆弧形的截段16、17，其用作低摩擦的滑动面。夹子形的导向元件18、19接合到同心的凹槽20、21中，凹槽20、21由此阻止造型14、15从容纳部12、13中脱出且限制角度范围。同时，导向元件18、19的突出部充当用于借助于滑板(Schieber)24、25传递对于摆动运动必需的转矩的杠杆臂22、23，滑板24、
25可与用于手动的精细校准的螺杆传动装置26一起运动。每个造型14、15至少分段地以形状结合的方式容纳功能元件2。附加地，造型具有轴向挡块27，其充当对于功能元件2和对于在插入轴10的情况下出现的逆着轴10的接合方向F的接合力的反向支承。
