CN102762822B - 用于可变地调整内燃机的换气气门的控制时间的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于可变地调整内燃机（1）的换气气门（9、10）的控制时间的设备（11），具有：液压的相位调节装置（12）、凸轮轴（6、7）、容积存储装置（18）、与凸轮轴（6、7）分开构造的第一紧固元件（14）和中心螺栓（13），其中，中心螺栓（13）贯穿嵌接相位调节装置（12）并且其中中心螺栓（13）的一个端部贴靠在相位调节装置（12）的轴向的侧面上并且在另一端部上构造有第一螺纹（15）。

Description

用于可变地调整内燃机的换气气门的控制时间的设备

技术领域

本发明涉及用于可变地调整内燃机的换气气门的控制时间的设备，具有：液压的相位调节装置、凸轮轴、容积存储装置、相对凸轮轴分开构造的第一紧固元件和中心螺栓，其中，中心螺栓贯穿嵌接相位调节装置并且其中中心螺栓的一个端部贴靠在相位调节装置的轴向侧面上并且在另一端部上构造有第一螺纹。

背景技术

用于换气气门的控制时间的可变调整的设备应用于现代内燃机中，以便使曲轴和凸轮轴之间的相位关系在限定的角度区间内，在最大的提前定位和最大的滞后定位之间能够可变地调整。该设备整合在驱动系中，曲轴的转矩经由该驱动系被传输到凸轮轴上。该驱动系可以例如实现为皮带传动装置、链条传动装置或者齿轮传动装置。除了凸轮轴以外，该设备具有相位调节装置和中心螺栓，借助该中心螺栓，相位调节装置抗扭地与凸轮轴连接。相位调节装置可以例如构造为带有多个相对彼此作用的压力腔的以叶片结构方式的回转马达。通过在由另一组压力腔的压力介质的同时排出的情况下的一组压力腔的压力介质输入可以将叶轮相对于蜂窝轮（Zellenrad）的相位关系进而凸轮轴相对于曲轴的相位关系可变地调整。向和由压力腔的压力介质流通常借助液压的换向比例阀门来调整，该换向比例阀门例如可以容纳在中心螺栓的内部。

这种设备例如由DE 10 2005 060 111 A1公知。在这种实施方式中，中心螺栓与实心构造的凸轮轴拧紧，以便实现在相位调节装置和凸轮轴之间的抗扭的连接。

由DE 10 2004 026 863 A1公知一种其它的设备。在这种实施方式中，相位调节装置紧固在经构造的凸轮轴上，该凸轮轴由管和紧固在其上的凸轮组成。在这种实施方式中，相位调节装置在凸轮轴上的紧固基于构造为空心轴的凸轮轴仅很困难地实现。出于这个原因，相位调节装置借助焊接连接抗扭地紧固在凸轮轴上。

其它的设备由DE 102 28 354 A1公知。在这种实施方式中，在实心构造的凸轮轴的内部设置有中空空间，该中空空间用作容积存储装置。在内燃机的运行阶段中（在这些运行阶段中由内燃机的压力介质泵足够地提供用于相位调节装置运行的压力介质），容积存储装置用压力介质填充。如果相位调节装置的压力介质需求超出由压力介质泵所提供的容积流量，那么容积存储装置对相位调节装置进行支持。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种具有高的响应性能和低的制造消耗的设备。

根据本发明通过如下方式解决这个任务，即：凸轮轴的内部具有中空空间，在该中空空间内位置固定地容纳有紧固元件，其中，第二螺纹构造在该紧固元件上，该第二螺纹与中心螺栓的第一螺纹以如下方式共同作用，即：在设备和凸轮轴之间建立抗扭的连接并且其中在中空空间内布置有带有壳体的容积存储装置，其中，壳体的轴向端部贴靠在紧固元件的贴靠面上。

该设备具有液压的相位调节装置、凸轮轴、中心螺栓和第一紧固元件。相位调节装置与曲轴驱动连接并且借助中心螺栓抗扭地与凸轮轴连接。为了这个目的，中心螺栓贯穿嵌接相位调节装置，其中，中心螺栓的一个端部、例如锁定件（Bund）贴靠在相位调节装置的轴向侧面上并且在另一端部上构造有第一螺纹、通常为外螺纹。通过相位调节装置的压力介质加载能够可变地调整凸轮轴相对于曲轴的相位。凸轮轴具有中空空间，在该中空空间内位置固定地、也就是在正常负载的情况下在轴向方向和周边方向上不可移动地容纳有与凸轮轴分开制造的紧固元件。该紧固元件可以例如与中空空间的壳面拧紧。力锁合的连接同样是可想象的。紧固元件具有第二螺纹、通常为内螺纹，中心螺栓拧入该第二螺纹中，从而使得相位调节装置抗扭地与凸轮轴连接。此外，该设备具有布置在凸轮轴中的容积存储装置。该容积存储装置在如下阶段中用压力介质来填充，在这些阶段中提供了足够的用于相位调节装置运行的压力介质。在相位调节装置的压力介质短缺供给的阶段中提供存储在容积存储装置中的压力介质。容积存储装置具有壳体，在该壳体中能够存储压力介质。在壳体的内部中可以布置有例如可移动的经弹簧加载的活塞、柔软的膜片或者用气体填充的囊，它们均用作力存储装置。在此设置，壳体的轴向端部贴靠在紧固元件的贴靠面上、通常为轴向侧面。额外地，壳体能够与紧固元件连接。由此，紧固元件一方面用于借助中心螺栓建立在相位调节装置和凸轮轴之间的抗扭的连接，其中，通过紧固元件的使用使这种连接方法也能够在相对薄壁的、经构造的凸轮轴的情况下使用。此外，紧固元件用于容积存储装置的壳体的轴向的位置固定。

在设备的安装期间首先在凸轮轴的中空空间内定位和固定紧固元件。接着，将相位调节装置借助中心螺栓抗扭地与凸轮轴连接并且将容积存储装置由背离相位调节装置的端部插入凸轮轴中。接着，用第二紧固元件闭锁凸轮轴的该端部，其中，第二紧固元件相对第一紧固元件挤压容积存储装置，从而将容积存储装置在轴向方向上固定。

在本发明的改进方案中提出，呈锥形地构造在壳体方向上的贴靠面。由此，在第二紧固元件的安装期间，容积存储装置的壳体定中心，从而将壳体自动地同轴于凸轮轴的转动轴对齐。为了这个目的，在第二紧固元件上有利地同样地设置有呈锥形的贴靠面。通过壳体的在凸轮轴的中空空间中的定中心而产生在壳体和中空空间的壳面之间的环状间隙，该环状间隙能够用于凸轮轴支承部位的润滑剂供给。

此外可以设置：第一紧固元件或者中心螺栓具有在轴向方向上分布的压力介质通道，该压力介质通道在紧固元件的背离相位调节装置的侧上通入中空空间内、例如环状间隙内。在此，压力介质通道可以例如在中心螺栓的内部或者在紧固元件的外壳面上构造为孔。此外可以设置：压力介质通道与容积存储装置或者与凸轮轴支承部位连通。

由此，紧固元件不仅承担相位调节装置与凸轮轴的紧固以及容积存储装置与凸轮轴的紧固的功能性，还以简单的、成本中等的方式实现了在该设备和邻接的结构组件的内部的压力介质供给的部分。由此，需要的构件的数量和该设备的复杂性显著地降低。

附图说明

本发明的其它的特征由下面的描述和图示得知，其中，经简化地示出了本发明的实施例。

其中：

图1仅非常示意地示出内燃机；

图2示出穿过根据本发明的设备的纵剖面图；

图3示出由图2中的细节部分X的放大图；

图4示出紧固元件的立体图。

具体实施方式

图1中画出了内燃机1，其中，示出坐落在曲轴2上且在气缸4内的活塞3。在示出的实施方式中，曲轴2经由各一个牵引传动装置5与进气凸轮轴6或者排气凸轮轴7连接，其中，第一和第二设备11可以引起在曲轴2和凸轮轴6、7间的相对转动。凸轮轴6、7的凸轮8操纵一个或者多个进气换气气门9或者说一个或者多个排气换气气门10。同样地可以设置，仅凸轮轴6、7中的一个配备有设备11，或者仅设置一个设有设备11的凸轮轴6、7。

图2以纵剖面图或者横截面图示出根据本发明的设备11的第一实施方式。设备11具有相位调节装置12、凸轮轴6、7、中心螺栓13和第一紧固元件14。相位调节装置12构造为液压的调节驱动装置，其中，将该相位调节装置借助牵引传动装置或者齿轮传动装置5由曲轴2来置入旋转状态中并且抗扭地与凸轮轴6、7连接。通过向相位调节装置12的液压调节驱动装置的一组未示出的压力腔的压力介质输入以及同时由第二组同样未示出的压力腔的压力介质排出，可以在限定的角度区间中可变地调整凸轮轴6、7相对于曲轴2的的相位位置。这种相位调节装置12是本领域公知的并且例如在DE 42 18 082 A1或者DE 10 2005 060 111 A1中是公开的。

相位调节装置12布置在凸轮轴6、7的轴向端部上并且在轴向方向上贴靠在构造在凸轮轴6、7上的轴向止挡上。借助中心螺栓13，相位调节装置12抗扭地与凸轮轴6、7连接。为了这个目的，中心螺栓13贯穿嵌接相位调节装置12，其中，中心螺栓13的一个端部构造有在径向方向上延伸的锁闭件。该锁闭件贴靠在相位调节装置12的背离凸轮轴6、7的侧面上。第一螺纹15构造在中心螺栓13的另一端部上。

凸轮轴6、7构造为空心轴并且具有中空空间16，该中空空间沿着整个的凸轮轴6、7延展。在中空空间16的内部布置有第一紧固元件14并且位置固定地、也就是在轴向方向上和径向方向上不可移动地紧固在凸轮轴6、7上。在所示的实施方式中，这借助在第一紧固元件14的外壳面和中空空间16的壳面16a之间的压配合实现。第一紧固元件14在中心的贯通孔中具有第二螺纹17，中心螺栓13的第一螺纹15嵌入到该第二螺纹中，从而使得相位调节装置12抗扭地与凸轮轴6、7连接。

容积存储装置18布置在凸轮轴6、7的中空空间16的内部。该容积存储装置18具有壳体19、构造为活塞20的分隔元件20和弹簧元件21。壳体19基本上呈空心柱体形地构造且在每个轴向的端面上各有一个开口22，其中，壳体19在其轴向端部23处径向地向内部延展。壳体19的外直径比中空空间16的直径更小地构造。活塞20构造为薄壁的、呈罐形的片材构件并且轴向可移动地支承在壳体19的内部。在此，活塞20将壳体19的内部分隔成贮存空间24和补充空间25。

弹簧元件21布置在补充空间25内并且一侧支撑在活塞20的背离贮存空间24的侧上，并且另一侧支撑在壳体19的径向向内延伸的区域上。

壳体19的轴向端部23各贴靠在呈锥形的贴靠面26上（图2和图3）。第一锥形贴靠面26在第一紧固元件14的背离相位调节装置12的面上构造为内锥面。第二贴靠面26构造在第二紧固元件27上，该第二紧固元件位置固定地与凸轮轴6、7连接并且布置在凸轮轴6、7的背离相位调节装置12的端部上。在此，第二贴靠面26构造为外锥面。将容积存储装置18通过壳体19在呈锥形的贴靠面26上的贴靠在轴向方向上固定在中空空间16内并且相对凸轮轴6、7的纵轴线定中心。因为基本上空心柱体形地构造的壳体19的外直径比凸轮轴6、7的壳面16a的内直径更小地构造，所以在壳体19和壳面16a之间实现了环状间隙28。由此不存在如下危险，即：壳体19于在中空空间16内的定位期间由于在该中空空间的壳面16a上的不平整性而被变形。由此可以确保，活塞20不会在壳体19的内部卡住，而是平稳地可移动。由此取消了凸轮轴6、7的壳面16a的成本高昂的和费时的切削的后处理。

环状间隙28从第一紧固元件14出发，沿着整个凸轮轴6、7延伸并且覆盖尤其多个凸轮轴支承部位29。在多个凸轮轴支承部位29的区域内，各构造多个孔30在凸轮轴6、7上，这些孔一侧与环状间隙28连通并且另一侧与各自的凸轮轴支承部位29连通。环状间隙28通过第二紧固元件27在轴向方向上密封。第一紧固元件14在其外壳面上具有第一压力介质通道31，形式为在轴向方向上延伸的槽（图4），从而该环状间隙28与中空空间16的容纳区域13a连通，在该容纳区域中布置有中心螺栓13。

在内燃机1运行期间，将由未示出的压力介质泵输送的压力介质经由孔30输送至容纳区域13a，该孔在第一凸轮轴支承部位29a的区域内构造在凸轮轴6、7上。经由第一压力介质通道31、环状间隙28和孔30，压力介质到达凸轮轴支承部位29。在此，第二紧固元件27阻止压力介质在凸轮轴6、7的背离相位调节装置12的侧上的流出。

同时地，压力介质经由螺栓开口32到达空心地实施的中心螺栓13的内部。在中心螺栓13的内部，压力介质一方面经由布置在中心螺栓13的内部的、未示出的、液压的换向比例阀门到达相位调节装置12。这种换向比例阀门例如由DE 10 2005 052 481 A1公知。此外，在相位调节装置12的足够的压力介质供给的情况下，多余的压力介质经由在中心螺栓13内构造的第二压力介质通道33到达容积存储装置18的壳体19的在贮存空间侧的开口22并且被输送给贮存空间24。由此，活塞20克服弹簧元件21的力移动，由此贮存空间24的容积以消耗补充空间25的容积来增加。如果相位调节装置12需要的压力介质容积超出由压力介质泵所推送的压力介质容积，那么将活塞20基于由弹簧元件21施加在其上的力向方向相反的方向移动并且由此将存储在容积存储装置18中的压力介质经由第二压力介质通道33输送给相位调节装置12。

由此，相位调节装置12、容积存储装置18和凸轮轴支承部位29的压力介质供给经由凸轮轴6、7的内部进行，其中，不需要额外的构件。不需要凸轮轴支承部位29的分开的压力介质供给。

第二紧固元件27具有轴向分布的、中心的贯通开口34，经由该贯通开口补充空间25与内燃机1的内部连通。由此，空气和压力介质可以由补充空间25放出。

附图标记列表

1    内燃机

2    曲轴

3    活塞

4    气缸

5    牵引传动装置

6    进气凸轮轴

7    排气凸轮轴

8    凸轮

9    进气换气气门

10   排气换气气门

11   设备

12   相位调节装置

13   中心螺栓

13a  容纳区域

14   第一紧固元件

15   第一螺纹

16   中空空间

16a  壳面

17   第二螺纹

18   容积存储装置

19   壳体

20   分隔元件/活塞

21   弹簧元件

22   开口

23   轴向端部

24   贮存空间

25   补充空间

26   贴靠面

27   第二紧固元件

28    环状间隙

29    凸轮轴支承部位

29a   第一凸轮轴支承部位

30    孔

31    第一压力介质通道

32    螺栓开口

33    第二压力介质通道

34    贯通开口

Claims (7)

1.用于可变地调整内燃机（1）的换气气门（9、10）的控制时间的设备（11），具有：液压的相位调节装置（12）、凸轮轴（6、7）、容积存储装置（18）、与所述凸轮轴（6、7）分开构造的第一紧固元件（14）和中心螺栓（13）；其中，所述中心螺栓（13）贯穿嵌接所述相位调节装置（12）；并且其中，所述中心螺栓（13）的一个端部贴靠在所述相位调节装置（12）的轴向的侧面上并且在另一端部上构造有第一螺纹（15）；其特征在于，所述凸轮轴（6、7）的内部具有中空空间（16），在所述中空空间内位置固定地容纳有所述第一紧固元件（14）；其中，在所述第一紧固元件（14）上构造有第二螺纹（17），所述第二螺纹与所述中心螺栓（13）的所述第一螺纹（15）共同作用，从而建立了在所述设备（11）和所述凸轮轴（6、7）之间的抗扭连接；并且其中，在所述中空空间（16）中布置有带有壳体（19）的容积存储装置（18），其中，所述壳体（19）的一个轴向端部（23）贴靠在所述第一紧固元件（14）的贴靠面（26）上。

2.根据权利要求1所述的设备（11），其特征在于，所述贴靠面（26）在所述壳体（19）的方向上呈锥形地构造。

3.根据权利要求1所述的设备（11），其特征在于，所述第一紧固元件（14）或者所述中心螺栓（13）具有在轴向方向上分布的压力介质通道（31、33），所述压力介质通道在所述第一紧固元件（14）的背离所述相位调节装置（12）的侧面上通入所述中空空间（16）内。

4.根据权利要求3所述的设备（11），其特征在于，所述压力介质通道（31、33）在所述中心螺栓（13）的内部构造为孔（33）。

5.根据权利要求3所述的设备（11），其特征在于，所述压力介质通道（31、33）构造在所述第一紧固元件（14）的外壳面上。 

6.根据权利要求3所述的设备（11），其特征在于，所述压力介质通道（31、33）与所述容积存储装置（18）连通。

7.根据权利要求3所述的设备（11），其特征在于，所述压力介质通道（31、33）与凸轮轴支承部位（29）连通。 

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