CN102071983B - 凸轮轴调节装置 - Google Patents

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Abstract

一种凸轮轴调节装置,用于改变凸轮轴相对于内燃机曲轴的相对角位置,凸轮轴调节装置包括由曲轴传动的传动件,该传动件以可相对于凸轮轴转动的方式被支承,在传动件与凸轮轴之间构成至少两个可被施加压力流体的液压室,以调整传动件与凸轮轴之间确定的相对旋转位置,凸轮轴调节装置包括第一部件和第二部件,第一部件具有圆柱形接受面,将其构成为用于接受第二部件的圆柱形配合面。为将在部件之间形成的径向压应力有针对性地保持在允许的范围内,本发明设置为,为降低第一和第二部件之间的径向压应力,在第一部件的圆柱形接受面内和/或者在第二部件的圆柱形配合面内设置至少一个补偿部。

Description

凸轮轴调节装置
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴调节装置,用于改变凸轮轴相对于内燃机曲轴的相对角位置,其中,凸轮轴调节装置包括由曲轴传动的传动件,该传动件以可相对于凸轮轴转动的方式被支承,其中,传动件与凸轮轴之间构成至少两个可被施加压力流体的液压室,以调整传动件与凸轮轴之间确定的相对旋转位置,其中,凸轮轴调节装置包括第一部件和第二部件,其中,第一部件具有圆柱形接受面,将其构成为用于接受第二部件的圆柱形配合面。
背景技术
特别是这种液压工作的凸轮轴调节装置在现有技术中早已公知。液压凸轮轴调节器内存在叶轮,叶轮内成型或者设置叶片。叶片处于在外转子内加工的液压室内。通过向液压室的各侧相应施加液压介质,(与凸轮轴连接的)内转子可以相对于外转子在“提前止挡”和“延迟止挡”之间进行调整。在此方面,液压油的流动通过电控换向阀进行控制。
曲轴的旋转运动向外转子的传递大多通过齿轮进行,外转子与所述齿轮抗扭连接。在现有技术中,公知的解决方案是齿轮构成为链轮并设置在外转子的外圆周上或与外转子抗扭连接。
DE 10 2004 038 695A1介绍了一种类属的凸轮轴调节装置。在这里,传动件具有侧面置放和固定的盖件。传动件或其外壳的轴向端段在此方面具有圆柱形的接受面。
盖件利用其对应的配合面位于接受面上。为使盖件在传动件或其外壳的轴向端段上产生足够的保持力,在此方面圆柱形接受面与圆柱形配合面之间设置有压配合。
DE 10 2006 039 371A1介绍了类似的解决方案。凸轮轴调节器在这里也具有与曲轴抗扭连接的传动件。与凸轮轴抗扭连接的从动件可相对于传动件旋转。该装置轴向通过各一个侧盖限制。
此外,设置有构成为螺旋弹簧的扭簧。扭簧的第一端作用于从动件。扭簧的另一端固定在传动件上。扭簧在此方面处于预应力下,从而它可以相对于传动件向从动件施加扭矩。扭簧用于补偿摩擦力矩,该摩擦力矩作用于凸轮轴并将从动件向以后的配气相位方向上挤压。此外设置有扭簧,以便在该装置的压力介质供给不足的情况下,使从动件运动到从动件可与传动件机械锁住的基本位置内。
扭簧设置在弹簧室内,该弹簧室一方面由侧盖和另一方面由已经提到的盖件(弹簧盖)限制。盖件径向和轴向搭接侧盖并设有造型连接件。
上述解决方案方面的缺点是,虽然第一和第二部件,也就是说,特别是传动件端盖或侧盖和盖件可以成本低廉地制造,但由于加工公差,两个部件之间的压配合、也就是表示横向挤压配合的所称部件之间两个圆柱形接触面之间的径向压应力,不能足够精确地保持在预先规定的公差带内。
发明内容
本发明的目的因此在于,使开头所称类型的凸轮轴调节装置这样进一步构成,使其在安装状态下可以将在所称的第一与第二部件之间、特别是在端盖或侧盖与盖件之间产生的径向压应力(Pressspannung)有针对性地保持在允许的范围内。因此达到加工部件时无需特别的措施就将部件之间的压配合保持在确定的范围内。部件物美价廉的加工在此方面全方位得到保持。
该目的的解决方案通过本发明由此得以实现,即为降低第一和第二部件之间的径向压应力,在第一部件的圆柱形接受面内和/或者第二部件的圆柱形配合面内设置至少一个补偿部。
补偿部优选构成为槽式间隙,它们以确定的角度在第一或第二部件的圆周上伸展。在此方面,角度在10°到25°之间。补偿部的轴向延伸优选为两个部件之间沿圆柱形接受面或配合面的整个接触面。
优选两个、三个或者四个补偿部在圆柱形接受面或圆柱形配合面的圆周上设置。这些补偿部最好等距在圆周上设置。
将槽式间隙优选加工到第一部件的圆柱形接受面内。
槽式间隙具有在轴剖面上可以在很大程度上径向延伸的侧面界限。这些侧面界限可以通过倒圆过渡到槽式间隙的底部段内。
第一部件最好为传动件的端盖。第二部件优选为传动件的盖件。该盖件可以作为由薄板组成的部件而制成。
本发明在此方面因此采用这种设计方案,即由于第一部件圆柱形接受面内或第二部件圆柱形配合面内的补偿部可以使圆柱形的接受面和圆柱形的配合面的圆周得到补偿。这降低了径向压应力。
依据本发明提出至少一个补偿部,其在外部的和/或者内部的部件上产生横向挤压配合中的弹性-塑性弹簧作用。通过两个共同作用的部件圆周面积的这种弹性-塑性变化,相应影响部件之间的压应力。补偿部可以构成为向内或者向外的径向成型部位。补偿部通过制造过程产生的固有应力在部件的最小覆盖
Figure GSA00000038787000031
的情况下,产生横向挤压配合中最小所需的残余预应力。在覆盖增加时,补偿部允许在周向上弹性或者塑性变形,从而使两个部件之一的有效周长得到改变。横向挤压配合相应被限制在最大允许的径向压应力上。
在以薄壁圆柱形部件横向挤压配合的情况下,因此能以非常简单的方式产生预先规定的覆盖。加工公差因此可以简单方式得到补偿。
依据本发明,在彼此轴向接合成横向挤压配合(也就是通过轴向压紧)的圆柱形部件之间的横向挤压配合中实现增加的覆盖的补偿。横向挤压配合中的残余预应力并因此还有轴向接合力因此可以更好地得到控制或限制。
在横向挤压配合中零覆盖时,两个部件理论上在接合面上周长相同。径向扇形段间隙方式的补偿部呈现两个共同作用部件中的一个的有效圆周面的加大或者缩小,其大致与所述那个部件在最大允许的覆盖情况下的周长相对应。
补偿部就此而言是横向挤压配合周向上的弹性弹簧件,其根据周向上的覆盖大小允许向内或者向外径向变形,从而导致部件的有效周长改变。
补偿部也可以局部塑性变形。在此方面,横向挤压配合中必要的残余预应力通过补偿部的残余弹性产生。
补偿部的径向成型可以通过到部件主体的平缓的径向过渡部
Figure GSA00000038787000041
构成。
为使在补偿部的区域内径向伸展成为可能,其他部件上相对于补偿部可以设置有径向扇形段空隙。空隙的最小深度根据补偿部所需的径向变形确定。
检查补偿部的应力状态和伸展的补偿部设计可以利用有限元分析进行,并通过相应的试验得到保障。
安装时的轴向接合力可以力-行程控制地进行,从而以最佳方式产生横向挤压配合。
利用本发明的建议因此可以有针对性地制造薄壁部件横向挤压配合中最大允许的覆盖,而并不失去接合面的经济性的加工。由此安装线上的接合力得到减少并成本适中地确保横向挤压配合中部件的持续强度。
附图说明
附图示出本发明的实施例。其中:
图1示出凸轮轴调节装置剖面的透视图;
图2示出凸轮轴调节装置细节的径向剖面,即盖件向端盖的过渡;
图3示出在凸轮轴调节装置轴向上的安装状态下端盖和盖件的一部分;
图4示出图3的细节“X”;
图5a和图5b示出形成横向挤压配合的两个接合部件的示意图;
图6a和图6b再次示出形成横向挤压配合的两个接合部件的示意图,其中,现在一个部件设有用于控制部件之间压应力大小的补偿部;
图7a再次示出两个接合成横向挤压配合的部件的示意图;以及
图7b再次示出形成横向挤压配合的两个接合部件的示意图,其中,现在与图6相比另一部件设有用于控制部件之间压应力大小的补偿部。
具体实施方式
图1示出凸轮轴调节装置1,用于改变(未示出的)凸轮轴相对于内燃机(未示出)的曲轴的相对角位置。凸轮轴设置在采用14标注的位置上。
凸轮轴调节装置1的主要组成部分是传动件2,传动件内插入液压调节装置,液压调节装置可以在外部环形件(定子)与转子15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。转子15与凸轮轴14抗扭连接。传动件2由内燃机的曲轴传动,其中,具有与传动件2抗扭连接的齿轮16。曲轴与齿轮16通过(未示出的链条)连接。
凸轮轴调节装置1内设置液压室,其中的一个采用17标注。液压室17在此方面径向内部由转子15和径向外部由定子或传动件2限制;液压室侧面由两个侧盖限制,即由在这里称为第一部件的前端盖3和后盖18限制。
传动件2与转子15之间起作用地设置多个液压室17,它们可以各自被施加液压油,以便可以调整所称的扭转。在此方面,多对液压室在圆周上设置。
与端盖3连接的是在这里称为第二部件的盖件4。盖件4向着端盖3确定容纳室19,里面设置上面已经介绍过目的的扭簧20。
如从图1和2的概览所看到的那样,第一部件3具有圆柱形的接受面5,第二部件4以圆柱形的配合面6安设在其上。确切地说,第二部件4通过轴向压紧安装到第一部件3上,从而在这里构成横向挤压配合。
为可以有针对性地影响横向挤压配合中径向压应力的程度,该实施例中设置有从图3和4最清楚看到的构成。
据此在第一部件3上加工出槽式间隙方式的三个补偿部7、8和9。
每个补偿部7、8、9在采用角度α(参加图3)详细标明的圆周段上延伸。该角度在这里略小于20°并这样选择,使槽式间隙7、8、9(切向上)获得这种尺寸,使部件3和4之间(也就是面5和6之间的接触面上)的径向压应力,接受尚允许的最大值。
槽式间隙7、8、9该实施例中具有很大程度上径向延伸的侧面界限10和11(参见图4),它们通过倒圆12过渡到底部段13内。
图5至7再次示意示出不带和带所提出的补偿部的情况。
图5a和5b示出以传统方式接合的两个共同作用的部件3和4。取决于配合产生横向挤压配合中的压应力,这种压应力在相应的加工公差中可能过高。
从图6a和6b可以看出,现在外部的部件4不是旋转对称构成,而是设有补偿部7、8、9。在取决于部件的精确几何形状的情况下,在补偿部7、8、9的区域内两个部件3和4之间保留的径向间隙可能更大或更小,从而在覆盖过高的情况下可以降低压应力(由此间隙尺寸变小),以至于不超过极限值。
类似情况适用于图7b的解决方案,其中将补偿部7、8、9加工到部件3内(如在图1至4的解决方案中那样)。夸张示出外部部件4在槽式间隙7、8、9区域内变形和其周长减小的情况,从而可以降低部件3、4之间的压应力。
附图符号
1  凸轮轴调节装置
2  传动件
3  第一部件(端盖)
4  第二部件(盖件)
5  圆柱形接受面
6  圆柱形配合面
7  补偿部(槽式间隙)
8  补偿部(槽式间隙)
9  补偿部(槽式间隙)
10 侧面界限
11 侧面界限
12 倒圆
13 底部段
14 凸轮轴
15 转子
16 齿轮
17 液压室
18 后盖
19 容纳室
20 扭簧
α 角度

Claims (10)

1.凸轮轴调节装置(1),用于改变凸轮轴相对于内燃机曲轴的相对角位置,其中,凸轮轴调节装置(1)包括由所述曲轴传动的传动件(2),所述传动件以能相对于所述凸轮轴转动的方式被支承,其中,在所述传动件(2)与所述凸轮轴之间构成至少两个能被施加压力流体的液压室,以调整所述传动件(2)与所述凸轮轴之间确定的相对旋转位置,其中,所述凸轮轴调节装置(1)包括第一部件(3)和第二部件(4),其中,所述第一部件(3)具有圆柱形接受面(5),将所述圆柱形接受面构成为用于接受所述第二部件(4)的圆柱形配合面(6),其特征在于,为降低在所述第一部件和第二部件(3、4)之间的径向压应力,在所述第一部件(3)的所述圆柱形接受面(5)内和/或者在所述第二部件(4)的所述圆柱形配合面(6)内设置至少一个补偿部(7、8、9)。
2.按权利要求1所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,所述补偿部(7、8、9)构成为槽式间隙,所述槽式间隙以确定的角度(α)在所述第一部件或第二部件(3、4)的圆周上伸展。
3.按权利要求2所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,所述角度(α)在10°到25°之间。
4.按权利要求1所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,两个、三个或者四个补偿部(7、8、9)在所述圆柱形接受面(5)的圆周上或所述圆柱形配合面(6)的圆周上设置。
5.按权利要求4所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,所述两个、三个或者四个补偿部(7、8、9)等距地在所述圆周上设置。
6.按权利要求2所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,将所述槽式间隙(7、8、9)加工到所述第一部件(3)的所述圆柱形接受面(5)内。
7.按权利要求2所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,所述槽式间隙(7、8、9)具有在轴剖面中径向延伸的侧面界限(10、11)。
8.按权利要求7所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,所述径向延伸的侧面界限(10、11)通过倒圆(12)过渡到所述槽式间隙(7、8、9)的底部段(13)内。
9.按权利要求1所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,所述第一部件(3)为所述传动件(2)的端盖。
10.按权利要求1所述的凸轮轴调节装置,其特征在于,所述第二部件(4)为所述传动件(2)的盖件。
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