CN100504041C - 用于内燃机的凸轮轴调整器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，该凸轮轴调整器具有定子(2)，该定子具有在其圆周上分布的向内凸起的定子叶片(3)，该定子叶片具有至少一个设置在定子(2)内的定子叶片支承室(4)，该支承室向内敞开并且里面支承定子叶片行星齿轮(5)，其中，在定子(2)内支承有转子(6)，转子叶片(7)具有至少一个向外敞开的转子叶片支承室(8)，里面支承转子叶片行星齿轮(9)，其中，定子叶片行星齿轮(5)啮合于设置在转子(6)的外圆周上位于各个转子叶片(7)之间的齿形段(10)，并且转子叶片行星齿轮(9)啮合于设置在定子(2)的内圆周上位于各个定子叶片(3)之间的齿形段(11)。

Description

用于内燃机的凸轮轴调整器
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴调整器。
背景技术
上述类型凸轮轴调整器的作用在于可以各自进行尽可能最佳的或可变的气门控制。它们提供无级和可控调整气门控制的相位角的可能性。为此凸轮轴调整器抗扭地并且力量合理地与各自的凸轮轴连接。
依据监测和控制电子装置的设定值，旋转运动传递到凸轮轴上并由此相对于内燃机的曲轴进行凸轮轴各自所要求的预调整。
传统的凸轮轴调整器大多采用液压传动。调整凸轮轴所需的油压从各自内燃机配置有的润滑油回路中获取。在这种情况下存在的问题是，凸轮轴恰恰是在排气临界的发动机启动阶段尚未处于相对于曲轴期望的相对位置上。
凸轮轴调整器无级改变凸轮轴角位置的实际产生通过根据可逆式电动机原理构成的系统体现。
这种系统的优点是无级调整凸轮轴和紧凑且低成本的结构。用于低成本制造凸轮轴调整器的方法是也适用于大批量制造的烧结法。
上述系统通过油泵从发动机的润滑油循环中供给压力油，其中，在所谓的“热怠速”期间该系统也必须在发动机怠速转速时的150℃油温和<0.5bar压力下工作。根据发动机工作时所达到的最大150℃的温度而可能出现的热影响在部件尺寸和公差的设计中必须予以考虑。
DE 100 62 981 A1公开了一种根据所谓叶片原理工作的凸轮轴调整装置。主动轮具有通过一个圆周壁和两个侧壁形成的空腔，里面通过至少两个分界壁形成至少一个液压工作室。一个在液压工作室内延伸的叶片将液压工作室分为两个液压压力室。在压力油分配器的顶端与主动轮一个侧壁的穿孔之间和/或在外壳面与主动轮另一个侧壁的穿孔之间的间隙通过耐磨密封件密封以防止压力油泄漏。
DE 198 08 619 A1介绍了一种用于叶片式调整装置的闭锁装置。在那里，通过至少一个既作为叶轮回转件同时也作为闭锁件构成的叶轮的可轴向移动叶片在叶轮与主动轮之间产生机械连接。
DE 100 20 120 A1公开了一种叶片式调整装置，其中在一个回转叶轮与一个主动轮之间具有加大构成的径向间隙，而密封件则作为可在回转叶轮的两个转动方向上回转的摆动密封板条构成，它们利用液压压力油的压力可向主动轮或者回转叶轮上的各自对应面回转。
在DE 101 09 837 A1的叶片式调整装置中，主动单元通过多个径向的支承部位支承在被动单元上，其中，至少主动单元各径向支承段的表面和被动单元相对径向支承段的表面以及可选择地还有主动单元与被动单元之间的轴向接触面采用减少摩擦的涂层。
日本专利文献JP11013431的专利摘要公开了一种叶片式调整装置，其中为取得紧凑式的结构，旋转运动借助嵌入叶片式调整装置外壳上相应长孔内的三个螺栓进行传递。
这种凸轮轴调整器存在的问题是，为避免压力室较大的内部泄漏必须遵守严格的公差，特别是在这种部件采用烧结技术制造的情况下这些公差才能高成本地得到遵守。在烧结技术制造中，这些公差因此只有通过相应复杂的机械加工，或者通过明显降低部件数量才能实现。此外，在大多数凸轮轴调整器上必须装入闭锁装置或者复位弹簧，以便在所谓“热怠速”时保证功能。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种用于内燃机的凸轮轴调整器，该凸轮轴调整器可以防止内部径向泄漏并且能低成本制造。
该目的根据本发明通过一种用于内燃机的凸轮轴调整器得以实现，该凸轮轴调整器具有定子，该定子具有在其圆周上分布的向内凸起的定子叶片，该定子叶片具有至少一个设置在定子内的定子叶片支承室，该支承室向内敞开并且里面支承定子叶片行星齿轮，其中，定子内支承有转子，转子叶片具有至少一个向外敞开的转子叶片支承室，里面支承转子叶片行星齿轮，其中，定子叶片行星齿轮啮合于设置在转子的外圆周上位于各个转子叶片之间的齿形段，并且转子叶片行星齿轮啮合于设置在定子的内圆周上位于各个定子叶片之间的齿形段。
定子与内部转子的接触部位之间以间隙损失方式出现的内部径向泄漏，必须通过在内部转子与定子之间安装密封件或者通过减小公差加以防止。通过在内部转子上的两个转子叶片之间以外啮合形式布置的齿形段和在定子叶片中设置的与内部转子的齿形段啮合的行星齿轮可以防止间隙损失。作为补充，在定子上设有在定子叶片之间以内啮合方式的齿形段，其中，在转子叶片中支承转子叶片行星齿轮，该行星齿轮与定子的齿形段啮合。
在内部转子的角位置向定子变化时，定子行星齿轮在内部转子的齿形段上滚动，而支承在转子叶片上的转子叶片行星齿轮则在定子的齿形段上滚动。
为避免啮合干扰，齿部的几何形状必须这样设计，使得支承在转子叶片和定子叶片上的行星齿轮的啮合参数相同。由此也可以降低制造成本，因为在烧结技术制造转子叶片行星齿轮和定子行星齿轮时仅需要一个模具。内部转子的调整通过向压力室加压进行，其中，依据加压的压力室产生对着内部转子叶片的压力并且使其与此相应地转动。通过压力室内的油压，与内部转子的齿形段啮合的定子叶片行星齿轮被加压，其中，通过这种加压定子叶片行星齿轮的齿顶被压靠于定子叶片支承室的壁，而定子叶片行星齿轮的齿面则被压靠于内部转子齿形段的齿面。
通过齿顶和齿面的压紧形成很大的密封面，所述密封面将压力室径向绝对密封地与无压力的室分开。由此实现凸轮轴调整器径向密封。
在本发明有利的构成中，定子具有至少两个定子叶片和转子具有至少两个转子叶片。在进一步有利的构成中，定子具有三个定子叶片和转子具有三个转子叶片。在同样有利的构成中，定子具有四个定子叶片和转子具有四个转子叶片。已知的凸轮轴调节器大多具有四个定子叶片和四个转子叶片，因此凸轮轴可能的扭转角在结构上受到限制。将定子叶片和转子叶片的数量降低到两个或者三个叶片产生的结果是，一方面能实现更大的扭转角并且另一方面凸轮轴调整器重量减轻并减少了所要运动部件的质量。结构上也可以采用四个以上的叶片。
在本发明特别有利的构成中，定子、内部转子和/或行星齿轮由烧结金属构成。这些部件可以更大的公差采用烧结技术加工，而不降低径向密封性。此外降低对受污染油的敏感性。
相对大加工公差的另一个优点是可以使用其他材料如烧结铝或者塑料。有利的是转子、定子和行星齿轮具有至少近似相等的热膨胀系数，以便使这些部件可以相互配对。在热膨胀系数近似相等的情况下，例如可以采用由烧结钢制成的转子和定子以及由塑料(热固性塑料)制成的行星齿轮。由此特别是降低了烧结钢/塑料配合产生的噪声。
附图说明
本发明的其他特征、优点和有利的构成来自从属权利要求以及借助附图对本发明的下列说明。其中：
图1示出根据本发明具有四个定子叶片和转子叶片的凸轮轴调整器的剖面图；
图2示出图1“X”的细部；以及
图3示出根据本发明具有两个定子叶片和转子叶片的凸轮轴调整器的剖面图。
具体实施方式
图1示出一个带有定子2的用于未示出的内燃机的凸轮轴调整器1，该定子具有在其圆周上分布的径向向内凸起的定子叶片3。定子叶片3具有各自一个定子叶片支承室4，该室向内敞开并且里面支承定子叶片行星齿轮5。定子2上支承有具有转子叶片7的转子6。每个转子叶片7具有一个向外敞开的转子叶片支承室8，里面支承转子叶片行星齿轮9。
定子叶片3径向向内凸入在两个转子叶片7之间的间隙内。相同内容也适用于各自凸入间隙内的转子叶片7。因此产生近似星形构成的转子6。
设置在定子叶片3内的定子叶片行星齿轮5啮合到设置在转子6的在各个转子叶片7之间的外圆周上的齿形段10内。设置在转子叶片7内的转子叶片行星齿轮9啮合到设置在定子2的在各个定子叶片3之间的内圆周上的齿形段11内。
在定子2与内部转子6的接触部位之间以间隙损失方式出现的内部径向泄漏通过使用齿形段和啮合到该齿形段内的行星齿轮来防止。
转子6的调整以下面的方式进行，即通过压力孔12向压力室13内施加压力或者用于可选的旋转方向向压力室15内施加压力。依据加压的压力室13、15产生对着转子叶片7的压力，由此该转子叶片相应地转动。通过在压力室13或15内的油压，与转子6的齿形段10啮合的定子叶片行星齿轮5受到加压，其中，通过这种加压定子叶片行星齿轮5的齿顶被压靠于定子叶片支承室4的壁，而定子叶片行星齿轮5的齿面则被压靠于转子6齿形段10的齿面。通过齿顶与齿面的压紧产生将压力室13、15径向绝对密封与各自无压室13、15分开的大密封面，从而实现凸轮轴调整器1径向密封。
图2利用局部示出的凸轮轴调整器1示出图1中的“X”细部，该调整器由一个定子2和一个支承在该定子内的转子6组成，其中，示出压力室15例如借助液压液体加压的状态。
通过压力孔14压力施加到压力室15内，其中，由液压液体占据的加压空间被涂黑。可以看出，除了由在定子叶片3与转子叶片7之间的空间形成的压力室15之外其他的区域也被加压。
通过压力室15加压将压力施加到转子叶片7上，由此转子沿箭头A的方向扭转。同时支承在转子叶片支承室8内的转子叶片行星齿轮9也沿箭头B的方向转动，而该行星齿轮则在设置在定子叶片3之间的齿形段11上滚动。通过加压转子叶片行星齿轮9的齿顶16被压靠于转子叶片支承室8的壁17。同时转子叶片行星齿轮9的齿面18被压靠于齿形段11的齿面19。通过齿顶16在壁17上和齿面18在齿形段11齿面19上的压紧，产生将压力室15与无压室13径向绝对密封分开的大密封面，从而保证凸轮轴调整器1的径向密封。
这种密封在压力室的一面上通过转子叶片行星齿轮9区域内的密封并且在压力室的另一面上通过定子叶片行星齿轮5区域内的密封实现。在定子叶片行星齿轮5上，相应地将定子叶片行星齿轮的齿顶20压靠于定子叶片支承室4的壁21并且同时将定子叶片行星齿轮5的齿面22压靠于齿形段10的齿面23上。
图3示出一个带有定子2的用于未示出的内燃机的凸轮轴调整器1，该定子具有在其圆周上分布的径向向内凸起的定子叶片3。定子叶片3具有各自一个定子叶片支承室4，该室向内敞开并且里面支承定子叶片行星齿轮5。定子2中支承有具有转子叶片7的转子6。每个转子叶片7具有一个向外敞开的转子叶片支承室8，里面支承转子叶片行星齿轮9。定子叶片3径向向内凸入在两个转子叶片7之间的间隙内。相同内容也适用于各自凸入间隙内的转子叶片7。因此产生近似星形构成的转子6。设置在定子叶片3内的定子叶片行星齿轮5啮合到设置在转子6的在各个转子叶片7之间的外圆周上的齿形段10内。设置在转子叶片7内的转子叶片行星齿轮9啮合到设置在定子2的在各个定子叶片3之间的内圆周上的齿形段11内。在定子2与内部转子6的接触部位之间以间隙损失方式出现的内部径向泄漏通过使用齿形段和啮合到该齿形段内的行星齿轮来防止。转子6的调整以下面的方式进行，即通过压力孔12向压力室13内施加压力或者用于可选的旋转方向向压力室15内施加压力。依据加压的压力室13、15情况产生对着转子叶片7的压力，由此该转子叶片相应地转动。通过压力室13或15内的油压，与转子6的齿形段10啮合的定子叶片行星齿轮5受到加压，其中，通过这种加压定子叶片行星齿轮5的齿顶被压靠于定子叶片支承室4的壁，而定子叶片行星齿轮5的齿面则被压靠于转子6齿形段10的齿面。通过齿顶与齿面的压紧产生将压力室13、15与各自无压室13、15径向绝对密封分开的大密封面，从而实现凸轮轴调整器1径向密封。由于图3中的凸轮轴调整器1仅具有两个定子叶片3和两个转子叶片7，通过将定子叶片和转子叶片的数量从四个叶片3、7降低到两个叶片，一方面可以实现更大的扭转角和另一方面凸轮轴调整器变轻并减小所要运动部件的质量。此外降低了摩擦，因为同时减少了啮合到相应齿形段内的行星齿轮数量。

Claims (9)

1.用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，具有定子(2)，所述定子具有在其圆周上分布的向内凸起的定子叶片(3)，所述定子叶片具有至少一个设置在定子(2)内的定子叶片支承室(4)，其中，定子(2)内支承有转子(6)，转子叶片(7)具有至少一个向外敞开的转子叶片支承室(8)，其特征在于，所述定子叶片支承室(4)向内敞开并且里面支承定子叶片行星齿轮(5)，所述转子叶片支承室里面支承转子叶片行星齿轮(9)，其中，定子叶片行星齿轮(5)啮合于设置在转子(6)的外圆周上位于各个转子叶片(7)之间的齿形段(10)，并且转子叶片行星齿轮(9)啮合于设置在定子(2)的内圆周上位于各个定子叶片(3)之间的齿形段(11)。
2.如权利要求1所述的用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，其特征在于，定子(2)具有至少两个定子叶片(3)并且转子(6)具有至少两个转子叶片(7)。
3.如权利要求1所述的用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，其特征在于，定子(2)具有三个定子叶片(3)并且转子(6)具有三个转子叶片(7)。
4.如权利要求1所述的用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，其特征在于，定子(2)具有四个定子叶片(3)并且转子(6)具有四个转子叶片(7)。
5.如权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，其特征在于，定子(2)、内部转子(6)和/或行星齿轮(5)、(9)具有至少近似相等的热膨胀系数。
6.如权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，其特征在于，定子(2)、内部转子(6)和/或行星齿轮(5)、(9)由烧结金属构成。
7.如权利要求6所述的用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，其特征在于，定子(2)、内部转子(6)和/或行星齿轮(5)、(9)具有至少近似相等的热膨胀系数。
8.如权利要求1至4中任一项所述的用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，其特征在于，定子(2)、内部转子(6)和/或行星齿轮(5)、(9)由塑料构成。
9.如权利要求8所述的用于内燃机的凸轮轴调整器(1)，其特征在于，定子(2)、内部转子(6)和/或行星齿轮(5)、(9)具有至少近似相等的热膨胀系数。
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