CN103161540B - 凸轮轴调节器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种凸轮轴调节器（1），其具有弹簧（4），该弹簧借助弹簧支承部（5）来支承，其中，该弹簧支承部（5）具有用于润滑弹簧丝（10）与弹簧支承部（5）之间的接触部的润滑剂积聚处（6）。

Description

凸轮轴调节器

技术领域

本发明涉及一种凸轮轴调节器。

背景技术

凸轮轴调节器在内燃机中用于改变燃烧室阀门的控制时间，以便能够使曲轴与凸轮轴之间的相位关系在限定的角度范围内，在最大提前位置与最大滞后位置之间可变地形成。控制时间与当前负荷和转速的适配降低了消耗和排放。为了该目的，凸轮轴调节器集成到传动系中，经由所述凸轮轴调节器将转矩从曲轴传输到凸轮轴上。该传动系可以例如构造为皮带传动装置、链条传动装置或齿轮传动装置。

在液压凸轮轴调节器中，从动元件和驱动元件构造一对或多对相互作用的压力室，所述压力室能用液压介质加载。驱动元件和从动元件同轴地布置。通过填充和排空单个的压力室而产生驱动元件与从动元件之间的相对运动。旋转地作用到驱动元件与从动元件之间的弹簧在优势方向上向着从动元件挤压驱动元件。该优势方向可以与扭转方向同向或反向。

液压凸轮轴调节器的一种结构类型是叶片式调节器。叶片式调节器具有定子、转子和带有外齿部的驱动齿轮。转子作为从动元件在大多数情况下以能与凸轮轴抗转动地连接的方式构造。驱动元件包含定子和驱动齿轮。定子和驱动齿轮抗转动地相互连接或者备选地一件式地相互构造。转子同轴于定子且布置在定子内部。转子和定子以其径向延伸的叶片形成起反作用的油室，所述油室能通过油压来加载并且使定子与转子之间的相对转动成为可能。叶片要么与转子或定子一件式地构造，要么作为“插入的叶片”布置在转子的或定子的为此而设置的槽中。此外，叶片式调节器还具有不同的密封盖。定子和密封盖经由多个螺栓连接装置相互固定。

液压凸轮轴调节器的另一种结构类型是轴向活塞调节器。在这种情况中，通过油压轴向地推移移动元件，该移动元件通过斜齿部产生驱动元件与从动元件之间的相对转动。

凸轮轴调节器的另一种结构方式是电子机械式凸轮轴调节器，其具有三轴变速器(例如行星齿轮变速器)。在此，所述轴中的一个形成驱动元件，而第二个轴形成从动元件。经由第三个轴可以借助调整装置例如电动机或制动器向系统输入旋转能量或者从系统中输出旋转能量。可以附加地布置有弹簧，该弹簧支持或引回驱动元件与从动元件之间的相对转动。

DE 10 2006 002 993 A1示出了一种凸轮轴调节器，其具有链轮、转子、壳体和弹簧。壳体和转子构造用于相对转动的工作室。链轮与壳体抗转动地连接。弹簧布置在壳体外部并且由与链轮连接的附加弹簧盖来保护其不受外部污染进而尽可能地保护其不受缩短使用寿命的外界影响。转子具有穿过壳体的销，该销提供针对弹簧的弹簧足点的支撑。

发明内容

本发明的任务在于提出一种凸轮轴调节器，其提高弹簧的使用寿命。

由此实现如下，即，有针对性地润滑弹簧的弹簧丝与弹簧支承部之间的接触部，从而使磨损进一步最小化。为此设置有润滑剂积聚处，该润滑剂积聚处一方面提供并且能够提供用于接触部位的润滑剂。因此，在弹簧的弹簧丝与弹簧支承部之间构建具有承载能力的润滑剂膜，该润滑剂膜使通过弹簧丝与弹簧支承部之间的相对转动而形成的滑动摩擦最小化。最小化的滑动摩擦使弹簧支承部和/或弹簧丝上的磨损很小，由此恰好在弹簧丝和弹簧支承部的接近负荷极限的规格的情况下明显提高弹簧和/或弹簧支承部的使用寿命。

通过最小化的磨损而形成的颗粒由润滑剂积聚处接收并且从弹簧丝与弹簧支承部之间的接触部位中传送出去。避免了颗粒和润滑剂在接触部位形成悬浮物，所述悬浮物随着时间的推移会进一步增加磨损。要么将颗粒从弹簧丝与弹簧支承部之间的接触部输出到外界环境，要么颗粒可以在润滑剂积聚处中聚集在远离润滑剂膜的部位，例如基于所述积聚处。

在本发明的一种设计方案中，所述润滑剂积聚处限定为弹簧丝与所属的弹簧支承部的两线触点之间的区域。两个线触点之间的区域具有弹簧相对于弹簧支承部的间距。所形成的空间可以已经包含润滑剂或者可以向该空间输入润滑剂。在实际中，两点接触也属于“两线触点”的概念，该两点接触通过两个接触配对件的相对运动而在运行持续时间消逝之后转化成两线触点。例如，弹簧支承部的面式构造与任意横截面的弹簧圈的弯曲一同构造了这种两线触点。备选地，弹簧支承部的面式构造可以具有比弹簧圈的弯曲要小多倍的曲率。这样，例如可以有利地横向于螺旋方向或弹簧丝的走向将液体的润滑剂输入到润滑剂积聚处。因此，将干净的润滑剂提供给润滑剂膜并且同时将由最小化的磨损而形成的颗粒从润滑剂积聚处中输出或冲出。

在一种有利的设计方案中，润滑剂积聚处构造为凹处。将每种形状的凹腔都理解为凹处，其明显由弹簧支承部的侧面来界定并且还具有深度。界定部的形状可以是正方形、矩形、三角形、多角形、椭圆形和/或圆形并且其边缘可以是闭合的或打开的。这种凹处可以用液体的润滑剂填充或者在运行期间填充，备选地，凹处可以已经包含固体的润滑剂，例如石墨。可以将具有良好滑动特性的金属作为固体的润滑剂置入凹处。

在本发明的一种设计方案中，润滑剂积聚处构造为槽。槽相似于凹处的定义且同样具有界定部和深度，但是还具有如下特性，即界定部的尺寸也就是长度比其它的要大多倍并且因此限定了取向的方向。此外，界定部的边缘不必是闭合的。例如，槽的边缘在较短的界定部区段上是开放的。槽的横截面可以根据用于制造槽的工具几何形状而呈现任意形状。

槽的取向可以相对于弹簧的弹簧丝的延伸方向是纵向的、横向的或者倾斜的。有利地，槽的长度并不局限于弹簧的簧丝厚度，而是在两侧或者一侧超出弹簧丝。因此，可以有利地将干净的润滑剂以流体的形式输入或将用过的润滑剂输出。多个槽分布在弹簧相对于弹簧支承部的接触区域上是有利的，因为单次润滑的可靠性分配到大量润滑剂积聚处上。

有利地，在将槽布置在弹簧支承部上时，充分保留了弹簧支承部的自身侧面，其允许的承载负荷通过润滑剂来支持并且使其损耗最小化。

在一种特别优选的设计方案中，构造为槽的润滑剂积聚处横向于或者倾斜于弹簧的弹簧丝地布置。横向是指弹簧丝的走向和槽的纵向方向之间近似90°的角度。近似0°的角度相应于纵向的概念，而倾斜是指横向与纵向之间的每个角度。不同于纵向取向，选择槽的倾斜的或横向的走向是有利的，因为如下影响得以最小化，即，由于相对运动而使润滑剂从槽中挤出并且润滑剂不再存放在润滑剂积聚处中。

在一种优选的构造方案中，构造为槽的润滑剂积聚处环绕地构造。环绕的槽特别良好地适用在弹簧支承部具有旋转对称形状的情况中。环绕的槽可以部分地环绕或者完全地环绕。完全环绕的槽构造为沟槽，其起点和其终点相互一致。有利地，沟槽的宽度小于弹簧丝的宽度，以便在沟槽外部充分保留弹簧支承部的侧面。沟槽以理想的方式布置在弹簧丝投影到弹簧支承部上的面的内部。

在本发明的另一种设计方案中，润滑剂积聚处构造为缝隙。缝隙作为无深度的槽延伸穿过弹簧支承部的壁。因此，有利地，可以更好地输出或冲出由最小化的磨损而形成的颗粒。如下地确定缝隙的宽度，即，可以将液体的润滑剂存储在缝隙内部。

在本发明的一种构造方案中，弹簧支承部构造为柄部。柄部可以是旋转对称的形状。作为弹簧支承部的旋转对称的柄部可以作为销、轮毂区段或者一件式地成型在驱动元件或从动元件上的轴头。附加地，柄部可以具有相对于弹簧支承部缩进的直径。有利地，构造有缩进的直径的柄部具有用于弹簧丝隐含的止挡，该止挡垂直于弹簧丝的延伸方向，从而尽可能地克服弹簧丝在弹簧支承部上的打滑。例如，这种构造有缩进的直径的柄部可以布置在固定螺栓的自由端部上并且用于支承弹簧。同时，柄部具有前面提及的润滑剂积聚处的构造。

在一种有利的设计方案中，润滑剂积聚处通过变形来制造。通过变形制造的润滑剂积聚处具有提高的强度，该润滑剂积聚处特别有利地对支承部位的磨损特性的最小化产生影响。同时实现了支承部位的平整的表面，所述表面使磨损进一步最小化。

在本发明的一种优选构造方案中，润滑剂积聚处构造为固体的润滑体。这种固体的润滑体可以引入容纳部，如前面所提及的槽、凹处或类似物，并且在那里于凸轮轴调节器的运行持续时间内都得以保留。固体的润滑体可以是具有良好滑动特性的金属、石墨、通过表面硬化储藏的碳材料或涂层。作为润滑剂积聚处的润滑体可以构造为与弹簧支承部分开的构件，例如构造为套筒、环、薄片，或者构造为与弹簧支承部一件式构造的润滑材料积聚处。这种构造能通过前述材料和/或构造方式得以扩展。

将润滑剂积聚处布置在弹簧丝与弹簧支承部之间的接触部位而提高了弹簧和弹簧支承部的使用寿命并且使接触部位的摩擦最小化。

附图说明

本发明的实施例在附图中示出。其中：

图1示出了带有根据本发明的润滑剂积聚处的凸轮轴调节器的剖面；

图2示出了根据图1的润滑剂积聚处的细节视图；

图3示出了根据图2的润滑剂积聚处的第一个备选的构造方案；

图4示出了根据图2的润滑剂积聚处的第二个备选的构造方案；

图5示出了根据图2的润滑剂积聚处的第三个备选的构造方案；

图6示出了根据图2的润滑剂积聚处的第四个备选的构造方案；

图7示出了根据图2的润滑剂积聚处的第五个备选的构造方案。

具体实施方式

图1示出带有根据本发明的润滑剂积聚处6的凸轮轴调节器1的剖面。尤其是以叶片式结构方式、带有驱动元件2和从动元件2的凸轮轴调节器1的功能和结构由现有技术充分公知。这种凸轮轴调节器1设有弹簧4，该弹簧在至少一个扭转方向上支持驱动元件2与从动元件3之间的相对转动。弹簧4借助驱动元件2的和从动元件3的弹簧支承部5得以支承。弹簧支承部5分别牢固地连接在驱动元件2和从动元件3上。

在该实施方式中，螺栓15具有该弹簧支承部5。螺栓15贯穿驱动元件2的开口16并且将侧盖17与驱动元件2抗转动地彼此连接。为此，在其中一个侧盖17中锚固有螺母18，该螺母18具有用于螺栓15的适配的螺纹。在背离螺栓15的螺栓头的端部上构造有螺栓15的柄部9。柄部9具有比螺栓15的螺纹更小的直径并且旋转对称地构造。柄部9作为弹簧支承部5而设有多个在轴向方向19上延伸的且在柄部9的周面上分布的槽7。槽7构造为润滑剂积聚处6。弹簧支承部5的其它细节在图2中示出。

图2示出根据图1的润滑剂积聚处6的细节视图。构造为润滑剂积聚处6的槽7均匀地分布在柄部9的周面上。以有利的方式，通过这种分布，没有必要为了螺栓15拧入螺母18之后弹簧丝10与弹簧支承部5之间的接触而分别地定向槽7。槽7在柄部9的自由端部上沿着轴向方向19开放地构造。润滑剂积聚处6尤其布置在弹簧4的弹簧丝10与弹簧支承部5之间的接触部中。

在这些润滑剂积聚处6中存放有油或润滑脂，其对弹簧丝10与弹簧支承部5之间的接触部进行润滑。作为油或润滑脂的替代，也可以存放固体的润滑材料，例如石墨。要么在安装凸轮轴调节器1之前就将存放在润滑剂积聚处6中的润滑材料引入，要么为了存放凸轮轴调节器1在运行中的漏油而设置润滑剂积聚处6。

代替螺栓15，柄部9可以由销构造或者与侧盖17、螺母18、驱动元件2或从动元件3中的一个一件式地构造。可以取消前面所提到的在柄部9与例如螺栓15之间的直径差。但是，以有利的方式，通过该直径差而在轴向方向19上构造用于弹簧丝10的止挡。

图3示出根据图2的润滑剂积聚处6的第一个备选的构造方案。在这里，构造为润滑剂积聚处6的槽7在周向上绕柄部9的或者弹簧支承部5的对称轴线20。两个在轴向方向19上彼此间隔的槽7在弹簧丝10与弹簧支承部5之间的接触区域中提供润滑剂积聚处6。槽7可以具有彼此不同的横截面形状，或者如本实施例中所示的那样具有相同的横截面形状。在本实施例中，可以清楚地看到，弹簧丝10与弹簧支承部5之间的接触长度虽然在轴向方向19上被槽7中断，但负荷仍然分布到弹簧支承部5的周面上和润滑剂积聚处6中的润滑剂上，该润滑剂实现了特别有利的润滑并且由此提高了承载能力以及使用寿命。如已经在图2中提到的那样，可以在安装之前或者在运行期间引入润滑剂。

图4示出根据图2的润滑剂积聚处6的第二个备选的构造方案。该润滑剂积聚处6构造为凹处8。柄部9的或者说弹簧支承部5的周面朝向对称轴线20偏移原来的周面，从而构造了一种凹腔或者凹处8。这个凹处8具有润滑剂积聚处6。优选地，这个凹处8构造在销上或者在与周边的构件一件式构造的柄部9上。就这点而言，在螺栓15上的构造具有如下缺点，即，在拧入螺栓15时必须保证凹处8相对于与弹簧丝10的触点的取向。如已经在图2中提到的那样，可以在安装之前或者在运行期间引入润滑剂。

图5示出根据图2的润滑剂积聚处6的第三个备选的构造方案。在这里，弹簧支承部5构造为四棱形件。可以设想各种多边形件。润滑剂积聚处6构造为两线触点13之间的区域12。两线触点13通过弹簧丝10的弯曲和弹簧支承部5的平面构造而形成。两线触点13之间的区域12通过弹簧丝10的弯曲而构造为空腔，润滑剂存放在该空腔中。如已经在图2中提到的那样，可以在安装之前或者在运行期间引入润滑剂。

图6示出根据图2的润滑剂积聚处6的第四个备选的构造方案。润滑剂积聚处6构造为弹簧支承部5的缝隙11。缝隙11径向穿过整个弹簧支承部5延伸。通过如下方式来选择缝隙11相对于弹簧丝10的取向，即，缝隙11的开放侧在弹簧丝10与弹簧支承部5之间的接触中与弹簧丝10对置。如已经在图2中提到的那样，可以在安装之前或者在运行期间引入润滑剂。

图7示出根据图2的润滑剂积聚处6的第五个备选的构造方案。在弹簧支承部5与弹簧丝10之间布置有附加的、具有润滑剂积聚处6的构件21。在这里环形构造的构件21具有比弹簧支承部5更大的直径，该弹簧支承部构造为旋转对称的柄部9。通过构件21的从结构得出的相对于弹簧丝10的弯曲的有利的弯曲而使赫兹应力最小化。同时，基于弹簧支承部5和构件21的再次有利的弯曲而使构件21与弹簧支承部5之间的赫兹应力最小化。有利地，构件21可以具有固体的润滑剂。为此，提供了例如像石墨或具有良好滑动特性的金属例如有色金属的材料。另一变型方案是，构件21由烧结材料制造并且渗入有润滑剂。

附图标记列表

1)凸轮轴调节器

2)驱动元件

3)从动元件

4)弹簧

5)弹簧支承部

6)润滑剂积聚处

7)槽

8)凹处

9)柄部

10)弹簧丝

11)缝隙

12)区域

13)两线触点

14)固体的润滑体

15)螺栓

16)开口

17)侧盖

18)螺母

19)轴向方向

20)对称轴线

21)构件

Claims (10)

1.凸轮轴调节器(1)，其具有驱动元件(2)、从动元件(3)和弹簧(4)，其中，所述驱动元件(2)和所述从动元件(3)能够相对彼此扭转，其中，所述弹簧(4)通过所述驱动元件(2)的弹簧支承部(5)和所述从动元件(3)的弹簧支承部(5)来固定，其中，所述弹簧(4)支持所述驱动元件(2)与所述从动元件(3)之间的相对转动，其特征在于，在所述弹簧(4)的弹簧丝(10)与所述弹簧的弹簧支承部(5)之间设置有润滑剂积聚处(6)，以润滑所述弹簧丝(10)与所述弹簧支承部(5)之间的接触部。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述润滑剂积聚处(6)限定为所述弹簧丝(10)与所属的弹簧支承部(5)的两线触点(13)之间的区域(12)，所述弹簧支承部的面式构造与任意横截面的弹簧丝的弯曲一同构造了这种两线触点。

3.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述润滑剂积聚处(6)构造为凹处(8)。

4.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述润滑剂积聚处(6)构造为槽(7)。

5.根据权利要求4所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，构造为槽(7)的润滑剂积聚处(6)相对于所述弹簧丝(10)垂直或倾斜地布置。

6.根据权利要求4所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，构造为槽(7)的润滑剂积聚处(6)环绕地构造。

7.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述润滑剂积聚处(6)构造为缝隙(11)。

8.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述弹簧支承部(5)构造为柄部(9)。

9.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述润滑剂积聚处(6)通过变形来制造。

10.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述润滑剂积聚处(6)构造为固体的润滑体(14)。