CN102022155A - 用于改变凸轮轴相对于内燃机曲轴的相对角位置的装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于改变凸轮轴相对于内燃机曲轴的相对角位置的装置，其中，装置(1)包括由曲轴通过齿轮(3)驱动的驱动元件(4)，该驱动元件(4)以能够相对于凸轮轴(2)转动的方式安装，其中，在驱动元件(4)和凸轮轴(2)之间构造至少两个液压室，这两个液压室能够被施加压力流体，以便调节驱动元件(4)与凸轮轴(2)之间的限定的相对的转动位置。为了以重量最优和成本最优的方式产生凸轮轴的轴向支承，本发明设置：齿轮(3)形成用于凸轮轴(2)或者与该凸轮轴(2)抗扭地连接的构件(6)轴向接合的支承面(5)。

Description

用于改变凸轮轴相对于内燃机曲轴的相对角位置的装置
技术领域
本发明涉及一种用于改变凸轮轴相对于内燃机曲轴的相对角位置的装置，其中，装置包括由曲轴通过齿轮驱动的驱动元件，该驱动元件以能够相对于凸轮轴转动的方式支承，其中，在驱动元件与凸轮轴之间构造至少两个液压室，这些液压室能够被施加压力流体，以便调节驱动元件与凸轮轴之间的限定的相对转动位置。
背景技术
在现有技术中充分公知凸轮轴调节装置，尤其是这种液压工作的凸轮轴调节装置。在液压凸轮轴调节器中存在叶轮，叶片造型或者布置在该叶轮中。叶片位于液压室内，该液压室被加工到外转子中。通过给液压室的各侧相应地施加液压流体，可以实现内转子(与凸轮轴连接)相对于外转子在“提前止挡”和“延迟止挡”之间的调节。在此，通过电控换向阀来控制液压油的流动。
在这种情况下，通过与外转子抗扭地连接的齿轮实现将曲轴转动运动传递到外转子上。在现有技术中公知解决方案，在这些解决方案中，齿轮被实施为链轮并且布置在外转子的外周上或者与外转子抗扭地连接。对此的例子公开在DE 100 54 798A1、DE 10 2004 007 050A1、DE 10 2004 038 695A1和DE 10 2004 062 038A1中。
通常通过如下方式实现凸轮轴在气缸头中的轴向支承，即，首先借助于中心螺栓或者通过焊接将凸轮轴端部与凸轮轴调节器的内转子连接起来。然后内转子在凸轮轴调节器中的轴向支承因此也负责凸轮轴的轴向支承。借助提到的齿轮实现将驱动力矩传递到外转子上。
这种类型的轴向支承要求在凸轮轴外壳上带有直径差异的梯级式止挡。生产这种在凸轮轴上的轴向止挡的缺点在于附加的制造开支或安装支出和因此相应的成本。
此外，通过这种设计可能失去成本优点和重量优点，这种成本优点和重量优点通过作为凸轮轴基体的普通的管而存在。为了构成这种轴向止挡，凸轮轴就必须附加地在径向上变形或者被切削加工。
以套管形式的止挡元件的力配合或者材料配合的连接有重量缺点和成本缺点。
此外，齿轮-被构造为正齿轮-由于其在啮合部轮缘的端侧与调节器密封盖的外部端侧之间的底切部，对研磨过程来说非常不利：如果为了实现足够的啮合质量而应该研磨齿面，那么研磨工具的生产技术上要求的出渣口(Auslauf)不再可能实现。
发明内容
本发明的任务在于通过如下方式改进开头所称类型的装置，即，能够通过如下方式实现将凸轮轴轴向地支承在凸轮轴调节器中或凸轮轴调节器上，即，存在重量最优的和成本最优的方案。这应该可以在已经与凸轮轴端部连接的凸轮轴调节器上实现。在此，此外应该能够实现：以很高的质量无问题地制造所需的部件并且尤其是齿轮的啮合部。
该任务的解决方案通过本发明的特征在于，齿轮形成用于凸轮轴或者与该凸轮轴抗扭地连接的构件轴向接合的支承面。
在此，支承面优选构造为滑动支承面。该支承面尤其可以构造为平的环形面。
齿轮优选构造为外啮合的正齿轮。
驱动元件具有至少一个布置在端侧的盖部，其中，齿轮在轴向上与盖部邻接并且与该盖部形状配合和/或材料配合地连接。在盖部与齿轮之间特别优选地构造花键连接部或者多齿连接部。在此，花键连接部可以具有一定数量的径向向外延伸的花键或者齿，这些花键或者齿布置在齿轮上并且延伸到盖部内的相配的凹隙中。在此，花键连接部可以具有以至少一个可塑变形部的形式在齿轮与盖部之间的轴向固定部，该轴向固定部被置入到花键或齿中和/或被置入到凹隙中。
可供选择地也能够实现：齿轮和盖部借助于卡紧环形状配合地相互连接。
此外存在如下方案，即，齿轮和盖部借助于齿轮的卷起的区段形状配合地相互连接。
盖部可以借助于螺栓连接与驱动元件连接。
齿轮优选地具有空心圆柱体形的基体。轴向两侧上在直径方面缩小的空心圆柱体形区段可以与该空心圆柱体形的基体邻接。面向盖部的空心圆柱体形区段在该空心圆柱体形区段的端面内还可以具有呈环形槽形状的车削部。
与驱动元件的外径相比，齿轮的外径优选地更小。
也使本发明适应于如下的设计，即，在密封盖的端侧与内燃机的气缸头之间实现用于凸轮轴-凸轮轴调节器系统的轴向止挡。在此，优选将构造为正齿轮的齿轮和密封盖构造为两部分。为了传递驱动转矩，密封盖与齿轮之间的连接优选构造为带有形状配合的多齿-型廓。在已经组合成的形状连接中，以多齿-形状配合方式的连接的齿隙可以通过齿轮上的形状配合型廓的轴向的可塑变形来消除。
在此，形状配合地、力配合地或者材料配合地固定在凸轮轴端部上的凸轮轴调节器呈现为凸轮轴在气缸头上的轴向支承。正齿轮的远离凸轮轴调节器的端侧充当轴向止挡。
通过成型、除去(Abtragen)、板叠(Blechpaketieren)、锻造、浇铸、烧结、压固、淬火、研磨或以类似方式可以以很高的生产质量将正齿轮制造为单件。
密封盖呈现为具有用于与凸轮轴调节器的定子产生螺栓连接的螺丝孔或者螺纹组的环形构件。盖部可以通过成型、冲压、除去、锻造、浇铸、烧结、研磨、车削或以类似方式来制造。
实施为正齿轮的齿轮可以在其一个端侧上设有啮合的轮毂，其中，该啮合部径向地嵌合到密封盖的内径上的相配的型廓上，并且因此产生齿轮(正齿轮)与密封盖之间的用于将驱动力矩从正齿轮传递到凸轮轴调节器的定子上的形状配合。
在将两个啮合的构件齿轮和密封盖轴向地接合之后，可以通过如下方式消除导致啮合部中齿隙的制造公差，即，在互相作用的啮合部或者凹隙上进行可塑变形。这可以借助特殊的工具来实现。由此保证在齿轮与密封盖之间的无间隙的形状配合。
也可能的是：齿隙通过在啮合的轮毂的内径上的径向扩展来实现，这可以借助撑开工具来实现。在此也可能使用压入的扩展套管。
也可以在端侧上在齿轮的轮毂区段与密封盖之间构成所称的形状配合。在此，正齿轮轴向地接合到密封盖中，直至轮毂上的端侧的啮合部无间隙地轴向地嵌合到密封盖内的端侧的配合啮合部中。在此，正齿轮通过轮毂的附加的定心部相对于密封盖内径来引导，并且通过横向支撑在轴向方向上固定在该定心部中。在此也可能实现通过粘合来防止微小移动的附加地锁定。
通过使凸轮轴轴向支承在正齿轮上或者在凸轮轴调节器的密封盖上并且优选通过将正齿轮和密封盖实施为两部分以及通过正齿轮与密封盖之间的形状配合连接部可以减少凸轮轴-凸轮轴调节器系统的重量和成本并且满足对齿轮的啮合部的高质量要求。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例。其中：
图1示出用于改变凸轮轴相对于内燃机曲轴的相对角位置的装置的径向剖面图，也就是用于改变凸轮轴调节器的相对角位置的装置；
图2示出凸轮轴调节器的盖部的径向剖面图，该盖部与凸轮轴调节器的齿轮连接；
图3以根据图2的视图“C”示出包括齿轮的凸轮轴调节器的盖部；
图4以根据图2的视图“D”示出包括齿轮的凸轮轴调节器的盖部；
图5以透视图示出根据图2的包括齿轮的凸轮轴调节器的盖部；
图6以透视图示出根据图2的包括齿轮的凸轮轴调节器的盖部；其中，观察方向与图5比较已改变；以及
图7以本发明的可供选择的设计方案示出包括齿轮的凸轮轴调节器的盖部的径向剖面图。
具体实施方式
图1示出用于改变凸轮轴2相对于(未示出的)内燃机曲轴的相对角位置的装置1(凸轮轴调节器)。凸轮轴2围绕转动轴线16转动。装置的基本组成部分是驱动元件4，液压调节装置并入到该驱动元件4中，该液压调节装置可以在外部的环形件(定子)与凸轮轴2(转子)之间实现角度扭转，以便以公知的方式影响内燃机的控制时间。
为此在驱动元件4和凸轮轴2之间有效地布置成对的液压室(不能详尽看出来)，这些成对的液压室能够被施加压力流体，从而可以调节所称的扭转。在周边上面存在多个这种成对的液压室。
驱动元件4在此抗扭地与曲轴联接。这种转动联接通过齿轮3来产生，该齿轮3当前被实施为正齿轮并且抗扭地与定子连接。更准确地说，正齿轮3与盖部7抗扭地连接；盖部7通过螺栓连接12与定子紧固。正齿轮3在其外周上承载啮合部，该啮合部-未示出-与配合齿轮嵌合，该配合齿轮与曲轴抗扭地连接。因此，曲轴的转动运动通过齿轮3和盖部7传递到驱动元件4(定子)上。
基本的是：齿轮3在其远离凸轮轴调节器1的端侧上形成用于凸轮轴2或者与该凸轮轴2抗扭地连接的构件6轴向接合的支承面5。当前凸轮轴2与构件6固定地连接，从而构件6可以接合在支承面5上，以此针对凸轮轴2实现了在凸轮轴调节器1上的轴向支承。
此外基本的是：在齿轮3和盖部7之间可以传递用于驱动元件4的驱动转矩。如从另外的图2至图6中所获知的那样，在那里绘出的实施例中设置：齿轮3由空心圆柱体形的基体组成，空心圆柱体形区段13或者14在两个轴向端部区域中与该基体邻接(参见图1)。当前通过如下方式实现齿轮3在盖部7上的限定的轴向接触面，即，将环形槽状的车削部15加工到在空心圆柱体形区段13的紧贴在盖部7上的端侧中。
参照图2至图6可以看出，通过花键连接部8实现齿轮3和盖部7之间的转矩传递。据此，空心圆柱体形区段13在其轴向端部区域中具有径向向外延伸的花键9，这些花键9形状配合地嵌合到盖部7中相配的凹隙中(参见图3和图6)。
在图7中绘出齿轮3与盖部7之间的一种可供选择的固定方案。这里使用卡紧环10，该卡紧环10布置在具有环形槽状的凹隙中，该凹隙通过卷起的区段11来形成。
因而能够以简单和成本低的方式实现带有用于正齿轮3与气缸头之间的凸轮轴的轴向支承的凸轮轴调节器。
附图标记列表
1  装置(凸轮轴调节器)
2  凸轮轴
3  齿轮
4  驱动元件
5  支承面
6  连接的构件
7  盖部
8  花键连接部/多齿连接部
9  花键/齿
10 卡紧环
11 卷起的区段
12 螺栓连接
13 空心圆柱体形区段
14 空心圆柱体形区段
15 车削部
16 转动轴线

Claims (15)

1.用于改变凸轮轴(2)相对于内燃机曲轴的相对角位置的装置(1)，其中，所述装置(1)包括由所述曲轴通过齿轮(3)驱动的驱动元件(4)，所述驱动元件(4)以能够相对所述凸轮轴(2)转动的方式支承，其中，在所述驱动元件(4)与所述凸轮轴(2)之间构造至少两个液压室，所述至少两个液压室能够被施加压力流体，以便调节所述驱动元件(4)与所述凸轮轴(2)之间的限定的相对的转动位置，其特征在于，所述齿轮(3)形成用于所述凸轮轴(2)或者与所述凸轮轴(2)抗扭地连接的构件(6)轴向接合的支承面(5)。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述支承面(5)被构造为滑动支承面。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述支承面(5)被构造为平的环形面。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述齿轮(3)被构造为外啮合的正齿轮。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述驱动元件(4)具有至少一个布置在端侧的盖部(7)，其中，所述齿轮(3)在轴向上与所述盖部(7)邻接并且与所述盖部(7)形状配合或者材料配合地连接。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，在所述盖部(7)与所述齿轮(3)之间构造花键连接部(8)或者多齿连接部。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述花键连接部(8)具有一定数量的径向向外延伸的花键(9)或者齿，所述花键或者齿布置在所述齿轮(3)上并且延伸到所述盖部(7)内的相配的凹隙中。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述花键连接部(8)具有以至少一个可塑变形部的形式在所述齿轮(3)与所述盖部(7)之间的轴向固定部，所述轴向固定部被置入到所述花键(9)或齿和/或被置入到所述凹隙中。
9.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述齿轮(3)和所述盖部(7)借助于卡紧环(10)形状配合地相互连接。
10.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述齿轮(3)和所述盖部(7)借助于所述齿轮(3)的卷起的区段(11)形状配合地相互连接。
11.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述盖部(7)借助于螺栓连接(12)与所述驱动元件(4)连接。
12.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述齿轮(3)具有空心圆柱体形的基体。
13.根据权利要求12所述的装置，其特征在于，轴向两侧上在直径方面缩小的空心圆柱体形区段(13、14)与所述空心圆柱体形的基体邻接。
14.根据权利要求13所述的装置，其特征在于，面向所述盖部(7)的所述空心圆柱体形区段(13)在所述空心圆柱体形区段(13)的端面内具有呈环形槽形状的车削部(15)。
15.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，与所述驱动元件(4)的外径相比，所述齿轮(3)的外径更小。
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