CN102052116B - 可逆式电动机凸轮轴调节器及其摩擦片和安装工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可逆式电动机凸轮轴调节器,它带有一个转子(8)和一个凸轮轴。在该转子(8)和凸轮轴之间一个摩擦片(16)借助于一个中央螺栓轴向张紧。这样该摩擦片(16)传递驱动力矩。为使转子(8)沿两个相对的方向偏转至少有两条油路(A,B)通过凸轮轴(1)和转子(8)的套筒(7)。至少一条油路(A或者B)沿径向内部通过一个摩擦片的内环部件(18)、以及沿径向外部通过一个摩擦片(16)的外环部件(19)进行了液压密封,这里内环部件(18)和外环部件(19)通过一个隔片(20)相互连接在一起。另外,本发明还公开了一种上述摩擦片的安装工艺。
Description
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴调节器,具体的说是涉及一种可逆式电动机凸轮轴调节器和它安装工艺,以及该种可逆式电动机凸轮轴调节器中的摩擦片。
背景技术
德国专利DE10 2004 035 077 A1已经公开一种工艺,可以用来把可逆式电动机凸轮轴调节器的转子在凸轮轴的对面连续地固定在定角装置中。这里要调整转子,使得在可逆式电动机凸轮轴调节器以及在推进剂中的可能存在的间隙被消除掉。在第二个安装阶段可逆式电动机凸轮轴调节器通过拧紧中央螺栓与凸轮轴牢固地连接到一起。利用这样的方式可逆式电动机凸轮轴调节器可以简单而又准确地对准凸轮轴与曲轴。由于不必要使用定位元件,这样凸轮轴调节器可以只有少量的部件构成,因此可以达到较低的生产成本。这里可逆式电动机凸轮轴调节器较为松弛地安装到相应的凸轮轴上,然后铺上不停环绕的推进剂。接下来进行凸轮轴和可逆式电动机凸轮轴调节器之间的平衡调节。利用一把旋转扳手把转子调整到相当于定子,以便消除间隙。接下来用六角扳手把转子或可逆式电动机凸轮轴调节器与凸轮轴进行固定连接。
没有预先公布的德国专利申请DE 10 2009 035 233.3-13涉及一个可逆式电动机凸轮轴调节器,该调节器与该项发明一致记载了一种在可逆式电动机凸轮轴调节器的套筒内的传输油类的油路。
发明内容
本发明的目的是设计一种可逆式电动机凸轮轴调节器,可以用来向凸轮轴传输较高的转矩。
本发明采取的技术方案是:
可逆式电动机凸轮轴调节器,包括一个转子和一个凸轮轴,在两者之间通过一个中央轴使得摩擦片沿轴向张紧,通过摩擦片传递驱动力矩,在此过程中为使转子沿两个相对的方向偏转,至少有两条油路通过凸轮轴和转子的套筒延伸,其中至少一条油路沿径向内部通过一个摩擦片的内环部件、以及沿径向外部通过一个摩擦片的外环部件进行液压密封,所述内环部件和外环部件通过一个隔片相互连接在一起。
进一步,其中一条油路通过套筒的中央间隙流过,中央螺栓插入到该中央间隙中。
还包括多个径向延伸的隔片使内环部件和外环部件相互连接。
所述其中一条油路同样沿径向内部通过一个摩擦片的内环部件、以及沿径向外部通过外环部件进行液压密封,在此过程中在油路的油通道位置之间通过摩擦片成一个夹角α,该夹角大于隔片的边缘之间形成的夹角β。
所述两根油路通道与中央轴具有相同的径向距离。
所述至少一条油路在其朝向摩擦片的一边是作为环形槽的片段形成的。
所述环形槽是旋转着的。
所述环形槽是在转子中原始成型的。
所述转子上设有装配摩擦片的一个带隆起的凹槽,摩擦片保持轴向和径向的空隙被安装进去。
所述摩擦片的外部周围具有簧片,这些簧片嵌接到凹槽中。
如上述,本发明的摩擦片是通过一个中央螺栓在转子和凸轮轴之间拉紧的。由此中央螺栓提高了转子与凸轮轴之间的摩擦扭矩,并且有可能实现较高的转矩传输,同时没有出现滑行。另外,摩擦片表面接触的较高的摩擦系数使得中央螺栓的紧固力尽可能保持较小,这样转子的中央轴套不会发生严重变形,避免了转子在狭窄的间隙配合时出现塞住,达到一个较好的效率。摩擦片表面接触从摩擦片本身来说包括显微镜下可见的硬质材料粒子,特别有可能是碳化硅颗粒和钻石颗粒。这些硬质材料粒子形成一种微观啮合,这种啮合在显微可见范围里侵入到凸轮轴及其转子内部。
在彼此相对运动的部件转子和定子上不一定必须使用密封元件来消除较大的公差。此外,还可以使用脆性材料,例如热固性塑料或者使用具有较低抗拉强度的材料例如轻金属来制作转子或者中央螺栓。
作为对本发明的扩充,本发明还提供一种上述摩擦片的安装工艺,摩擦片通过一个弹簧夹钳,在安装进入凹槽时其直径减小,在这里内环部件相对于外环部件沿轴向发生推移。由此形成了一种有利于安装的结构单元。
本发明的主要优点是:
本发明中的摩擦片由一个内环和一个与其相连接的外环构成。与传统的双构件构成相比较,摩擦片的单构件生产特别是在定位方面具有很多装配优越性。
进一步说,在摩擦片内环和外环之间至少延伸着一条油管,该油管从凸轮轴侧面向可逆式电动机凸轮轴调节器供应油,这样转子可以相对于定子进行液压偏转。内环与外环沿径向将油路向外和向内进行密封,这样不会出现压力损失。
另外,通过狭长的隔片使本发明可以对摩擦片任意定位,因为在狭长的隔片上一直可以有足够的油流过。这样从凸轮轴到转子套筒的油的输送得到保障。该项发明以特别有利的方式与可逆式电动机凸轮轴调节器结合,其一根油路在内环与外环之间延伸,另一根油路与此相反沿着一个中央螺栓在套筒内同轴延伸。因此可以在转子套筒的正面设定一个环形槽,使得转子相对于凸轮轴可以在任意的位置进行定位并固定下来,并且在此过程中确保从凸轮轴到转子的油的输送。两根油路在转交处同轴流到一起。特别狭长的隔片确保从凸轮轴一侧设置的钻孔不会被摩擦片大面积遮盖,由此会产生决定性的流动影响和优势。此外,也可以从凸轮轴一侧设置一个正面的环形槽用来输送油,并且这与角度无关。不过大多数情况下,由于实际生产制造方面的原因只是给转子扩充一个正面的环形槽,也能够具备上述诸多优点。
附图说明
图1是带有一个转子和一个定子的可逆式电动机调节器的剖面图;
图2是图1中转子的结构示意图,该转子含有一个摩擦片;
图3是沿着转子旋转轴的转子剖面图,以及一个通过摩擦片与其相连接的凸轮轴;
图4是图3中的一个截面的详细示意图,以及一个轴向固定转子与凸轮轴的中央螺栓;
图5是封闭的凸轮轴调节器及摩擦片的结构示意图;
图6是摩擦片的结构示意图;
图7是凸轮轴的另外一种结构形式的透视图;
图8是一个由两部分构成的工具的透视图,利用该工具可将图6中的摩擦片安装到图4中的转子凹槽处;
图9是图8中由两部分构成的工具得截面示意图,该工具具有一个栓形的对角支架和一个环形移动部件;
图10是对角支架在摩擦片的吸收范围内的示意图。
主要部件说明
1.凸轮轴
2.齿轮
3.定子底板
4.空间限制器
5.压力室
6.机翼
7.套筒
8.转子
9.液压室
10.定子
11.挡板面
12.锁紧插销
13.锁紧机翼
14.纵向钻孔
15.纵向钻孔
16.摩擦片
17.凹槽
18.内环部件
19.外环部件
20.隔片
21.正面
22.径向钻孔
23.纵向设置的凸轮轴钻孔
24.定位角度钻孔
25.中央轴
26.径向凸轮轴钻孔
27.径向凸轮轴钻孔
28.径向钻孔
29.中央螺栓
30.簧片
31.纵向设置的凸轮轴钻孔
32.径向钻孔
33.对角支架
34.凸轮轴间隙
35.环形槽
36.斜边
37.隆起
38.螺栓头
40.中心间隙
41.径向钻孔
42.工具
43.凸缘
44.装配芯棒
45.弹簧夹钳螺栓
46.轴断面
47.沉割
具体实施方式
如图1中所示的可逆式电动机凸轮轴调节器在内燃机驱动马达运行期间,一个曲轴(图上未显示)和凸轮轴1之间的角位发生了变化。这里换气阀门的开关时间通过旋转凸轮轴1推迟,使得内燃机驱动马达在相应的转数下能发挥它的最佳功率和最好的废气排放效果,所示的可逆式电动机凸轮轴调节器可以实现凸轮轴1到曲轴的无级调节。该调节器有一个汽缸状的定子10,它与图5中所示的齿轮2抗扭的连接在一起。齿轮2如图5所示可以是一个链轮,通过该链轮引导一根链条。齿轮2也可以是一个齿轮型皮带轮,通过皮带轮引导一根驱动皮带作为驱动元件,通过该驱动元件建立定子10的齿轮2和曲轴之间的驱动连接。
定子10包括一个汽缸状的定子底座3,在其内侧沿周长等距离地设有空间限制器4并沿径向向内突出。在相邻的空间限制器4之间形成压力室5,压力介质可以送入其中。在相邻空间限制器4之间突出一个机翼6,它沿径向向外伸出转子8的汽缸形套筒7。该机翼6把空间限制器4之间的压力室5划分为两个液压室9,其中在图1中可以看到的是在一个回转方向上有效的液压室9,而沿相反回转方向的液压室此时缩至最小尺寸,因为图1中可逆式电动机凸轮轴调节器显示为处于最终位置上。在最终位置上承载插销12的锁紧装置侧翼13带有挡板面11,它依靠空间限制器4的突出部位提供支撑。
空间限制器4的正面紧密地贴在套管7的外部表面上,机翼6的正面紧贴在定子底座3的圆柱形内表面上。
转子8与凸轮轴1连接在一起,可以传递摩擦并且具有抗扭作用。为了改变凸轮轴1和曲轴之间的相对位置,转子8将相对于定子发生偏转。这里根据希望的摆动方向压力介质将被压入一侧的液压室9,而另一侧的液压室9将被减轻荷载成为存储箱。
为了把压力介质导入压力室5设置了油路A和B,它们被分配给转子8的两个摆动方向。
用于朝一个摆动方向充压的油路A通过一个纵向钻孔14在转子8中延伸。该纵向钻孔14与可逆式电动机凸轮轴调节器的中央轴25成平行布置。该纵向钻孔14在转子8里延伸到一个径向钻孔22中,该径向钻孔22直接导向属于一个摆动方向的压力室内。所述纵向钻孔14与一个纵向设置的凸轮轴钻孔23进行定线调整同心。为了获得便于安装的同心度,可以设置了一个销钉(图上未显示),它一方面插入凸轮轴1的一个正面钻孔,另一方面插入图4中所示的转子8中的可见的定位角钻孔24。该销钉相当小,故在内燃机的各种工作条件下这一尺寸的销钉都不能传递凸轮轴力矩。由于下文所述的一个摩擦片16上的较高的摩擦力,该销钉被凸轮轴力矩完全卸掉荷载。在此过程中摩擦片16的摩擦力不仅在运行时的转矩传递过程中、而且在拧紧中央螺栓29时都减轻了销钉的荷载。
凸轮轴钻孔23通过一个径向的凸轮轴钻孔26通向一个在凸轮轴轴承中的环形槽。压力介质通过一个阀门控制调节输入到凸轮轴轴承中的环形槽里,该阀门可以是简单的4/4路阀门或者4/3路阀门的结构形式。
该阀门也通向另外一个属于其它的摆动方向的油路B,原则上该油路具有类似的结构。不过这个油路鉴于它的径向凸轮轴钻孔27而径向偏移布置、以及鉴于转子8中的径向钻孔28而根据周长偏移布置。借助于该轴向偏移可以在凸轮轴轴承中设置另外一个环形槽用来进行油的输送。在套筒7中纵向钻孔15的沿周长方向相对于纵向钻孔14的偏移可以见图2所示。在此过程中在两个纵向钻孔14和15之间围绕着纵向轴25成一个夹角III,图2中以虚线表示,并表示出图3中的截面。比该夹角稍小一些的是一个夹角α,它是沿中央轴25所在的圆周方向上纵向钻孔14和15的径向边缘之间所成的夹角。
在图2中结合图4可以看出,摩擦片16被安装在转子8的凹槽17处。该凹槽17用于紧固凸轮轴1,这样摩擦片16张紧于转子8与凸轮轴1的正面21之间的凹槽17的底部。所述摩擦片16具有一个内环部件18,它通过5个沿周长均匀分布的径向隔片20与外环部件连接在一起。这些隔片20宽度为c,在其沿圆周方向相邻的边缘形成一个角度β。这里角度β加上宽度c小于角度α。角度α是沿中央轴25所在的圆周方向上纵向钻孔14和15的径向边缘之间所成的夹角,因而α>c+β。
摩擦片16是由单构件的内环部件18、外环部件19和隔片20构成。这里的摩擦片16是一个成本较低的部件。
摩擦片16是利用一个表面或者涂层或者一种材料制成的,该材料与凸轮轴1的正面21以及凹槽17的底部表面接触时具有非常高的摩擦值。作为优选可以是在镍-磷基础床层上利用钻石颗粒涂层的表面。这里钻石颗粒浮在镍-磷基础床层上面。如图4中所示,中央螺栓29把转子8紧固于凸轮轴1上,由于相当高的起动力矩,在内燃机运行过程中在转子8与凸轮轴1之间的连接处产生一个不可克服的、很高的始动转矩。
类似于油路A的纵向设置,油路B中的凸轮轴钻孔31引导压力介质通过套筒中的纵向钻孔15和径向钻孔32进入不同摆动方向压力室5中。
为使转子8相对于定子10可以抗扭固定下来,设置了插销12,它与中央轴25平行安放。该插销12由一个小的压力弹簧预先施加了荷载,在转子8相对于定子10处于闭锁位置时该插销12可以插入定子10的接收孔(图上未显示)。该接收孔位于在图1中的最终位置上,并在一个机翼6的后面,供插销12插入。
如图6所示摩擦片16为单一部件。在这里为了安全,在安装转子8与凸轮轴1时在外部圆周上布置了簧片30。
在图4中可以看出,在凹槽17里设置了一个一种隆起形状37来接入摩擦片16。为了方便插入该凹槽17,凸轮轴1上设置了一个斜边36。
图7是凸轮轴的另外一种结构形式的透视图。与前面结构形式类似一条油路A延伸通过凸轮轴1,与前面结构形式相反的另外一条油路B通过一个套筒7的中央间隙40,中央螺栓29就是插入该间隙40。在该中央间隙40中由径向钻孔41延伸出去,并把油导入另一旋转方向的压力室5。在中央螺栓29的螺栓头38和转子8的套筒7之间固定夹紧的环形的对角支架33把另外一条油路B封闭起来。该环形对角支架33在装配时用一个工具支撑,并因此阻止转矩从螺栓座面被导入转子中。这样转子在安装时是没有转矩的,转子相对于凸轮轴角度的设置特别准确。
对角支架33另外可以顶住一个螺旋弹簧的径向内部末端,该弹簧用来保持转子8相对于定子处于一定的角度位置。将另外一条油路B安置在中央螺栓29和套筒7或者凸轮轴间隙34之间,使得能够把油路A从套筒7一侧导向环形槽35。该环形槽35通过图7中多个套筒7中的钻孔(图上未显示)把油分散到单个压力室中。这些钻孔可以设计为纵向钻孔或者径向钻孔的结构。
类似上述图1~图6所示的实施例中给出的摩擦片16,围绕中央螺栓29布置的油路B沿径向在油路A内部使得有可以转子8相对于凸轮轴1按照任意的角度定位并固定下来,在此过程中也保障了从凸轮轴1到转子8的油的输送,两条油路A和B在交接处共轴交汇。这里摩擦片16在角度调节位置中也可以自由地定位。
在前述两种结构形式中在转子的套筒内部可以装入一个套管,该套管装入到凸轮轴的间隙中。特别是在第二种结构形式中在图7中这个套管可以用来引导油。该套管另外还具有集中的功能。
环形槽35不是必须以整体旋转。可以使用一个销钉,以便在装配时确定转子相对于凸轮轴的角度位置,这样该销钉可以断开环形槽35,在这种情况下环形槽只是作为环形槽的片段来使用的。
如果转子8是一个烧结零件或者一个铸件,环形槽35就可以在初始时在转子中原始成型。与这种方式相比,环形槽35的切削生产造价要较高一些。
图8在透视图中表示一个两部分构成的工具42,利用该工具42将图6所示的摩擦片16安装到图4所示的转子8的凹槽中。该工具42是弹簧夹钳的一部分。在图9中可以看出,该工具42具有一个弹簧夹钳螺栓45和一个可以推移的、圆形的装配芯棒44。在没有夹紧的状态下摩擦片16的内环部件18位于弹簧夹钳螺栓45的凸缘43上,而外环部件19位于装配芯棒44的轴断面的波峰处。
这里装配芯棒44相对于弹簧夹钳螺栓45可以推移,使得凸缘43被拉向朝向装配芯棒44的方向。在此过程中弹簧夹钳螺栓45把摩擦片16拉入轴断面46的波谷处,这样使得摩擦片16外径减少。这里摩擦片16不过没有全部被拉入波谷的谷底。摩擦片16的最大外径小于图4中所示的在转子8的套筒7中的凹槽17的内径。因此摩擦片16可以与工具42一起放入到凹槽17中来。一旦摩擦片16位于凹槽17的底部,它可以通过弹簧夹钳螺栓45再次朝着滑动部件44指示的方向推移而松弛下来。在由此产生的摩擦片16的外径扩张时摩擦片16的簧片30嵌接到环形的隆起部位37处,接着将工具42从凹槽17中拔出。由此保证摩擦片16固定在凹槽17的底部,并且方便安装,同时该摩擦片16在那里处于应力作用下。
图10详细显示弹簧夹钳螺栓45在摩擦片16的吸收范围内。这里可以看出,在凸缘43上设置了一个沉割。
可以选择的是摩擦片也可以放入凹槽17中,该凹槽17在外部周长上没有簧片30。这里也可以使用弹簧夹钳,它在装配芯棒上成型确保摩擦片在张紧的状态下直径会减小。
上述实施例描述的结构形式均为本发明典型的布置形式,本领域技术人员完全可以对于不同结构形式的所描述的特征进行组合。本发明所涉及的装置部件其他的、特别是还没有描述的特征也可以从图中描绘的装置部件的几何图形中获知。
Claims (12)
1.可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,包括一个转子(8)和一个凸轮轴(1),在两者之间通过一个中央螺栓(29)使得摩擦片(16)沿轴向张紧,通过摩擦片(16)传递驱动力矩,在此过程中为使转子(8)沿两个相对的方向偏转,两条油路A和B通过凸轮轴(1)和转子(8)的套筒(7)延伸,其中一条油路A沿径向内部通过一个摩擦片(16)的内环部件(18)、以及沿径向外部通过一个摩擦片(16)的外环部件(19)进行液压密封,所述内环部件(18)和外环部件(19)通过一个隔片(20)相互连接在一起。
2.根据权利要求1所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,所述油路B通过套筒(7)的中央间隙(40)流过,中央螺栓(29)就是插入到该中央间隙中。
3.根据权利要求1所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,还包括多个径向延伸的隔片(20)使内环部件(18)和外环部件(19)相互连接。
4.根据权利要求1所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,所述油路B同样沿径向内部通过一个摩擦片(16)的内环部件(18)、以及沿径向外部通过外环部件(19)进行液压密封,所述内环部件(18)通过5个沿周长均匀分布的径向隔片(20)与外环部件连接在一起,隔片(20)宽度为c,在其沿圆周方向相邻的边缘形成一个角度β,β加上宽度c小于角度α,角度α是沿中央轴(25)所在圆周方向上纵向钻孔(14)和(15)的径向边缘之间所成的夹角。
5.根据权利要求4所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,所述两条油路A和B的油路通道与中央轴(25)具有相同的径向距离。
6.根据上述任意一项权利要求所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,至少一条油路在其朝向摩擦片(16)的一边是作为环形槽(35)的片段形成的。
7.根据权利要求6所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,所述环形槽(35)是旋转着的。
8.根据权利要求6所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,所述环形槽(35)是在转子(8)中原始成型的。
9.根据权利要求7所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,所述环形槽(35)是在转子(8)中原始成型的。
10.根据权利要求1所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,所述转子(8)上设有装配摩擦片(16)的一个带隆起(37)的凹槽(17),摩擦片(16)保持轴向和径向的空隙被安装进去。
11.根据权利要求9所述的可逆式电动机凸轮轴调节器,其特征是,所述摩擦片(16)的外部周围具有簧片(30),簧片(30)嵌接到凹槽(17)中。
12.一种如权利要求10或者11所述的摩擦片的安装工艺,其特征是,摩擦片(16)通过一个弹簧夹钳,在安装进入凹槽(17)时其直径减小,在这里内环部件(18)相对于外环部件(19)沿轴向发生推移。
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