CN103201467B - 用于内燃机的凸轮轴调节器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴调节器（1、51），该凸轮轴调节器包括能与曲轴抗相对转动地连接的定子（5）、能绕转动轴线转动地支承在定子（5）中的转子、用于使泄漏最小化的密封盖（7、53）、以及用于使转子相对于定子（5）定位的弹簧元件（9、59）。在此，弹簧元件（9、59）通过弹簧卡箍（3、41）沿轴向方向保持在密封盖（7、53）上。使用弹簧卡箍（3、41）提供了一种用于使转子相对于定子（5）可靠地定位的成本适中且减轻重量的可能方案。

Description

用于内燃机的凸轮轴调节器

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴调节器，该凸轮轴调节器包括能与曲轴抗相对转动地连接的定子、能绕转动轴线转动地支承在定子中的转子、用于使泄漏最小化的密封盖、以及用于使转子相对于定子定位的弹簧元件。

背景技术

凸轮轴调节器用于有针对性地调整内燃机中的凸轮轴和曲轴之间的相位并且实现关于马达负载和马达转速对阀控制时间优化调节。因此，可以明显降低燃料消耗和废气排放以及提升马达的功率。

凸轮轴调节器通常包括定子、定位在定子中的转子、以及两个密封盖。为了锁紧转子，其中一个密封盖通常构造成具有相应的锁紧滑槽的锁紧盖。

定子在安装状态下抗相对转动地与曲轴连接，而转子抗相对转动地与凸轮轴连接。定子具有多个压力腔地构造，这些压力腔通过径向向内地从定子壁延伸出的接片构成。保持在定子内部的转子以其转子叶片定位在这些压力腔中。转子的转动角度在这里通过定子中的接片限定。

为了调整凸轮轴，压力腔可以用液压介质加载并且因此使转子在定子内转动。通过转子相对于定子转动，可以改变凸轮轴的相位并且以此控制内燃机中的气门的开启时间。

为了在凸轮轴调节器的工作中使转子重新回到静止或初始位置，通常使用弹簧元件。这种弹簧元件典型地如下构造，即，它们使转子能够相对于定子转动，从而转子可以在定子内移动到所期望位置。为了确保这种转动，弹簧元件的可靠的固定是必需的。

对此，由DE102009005114A1公知了一种开头所述类型的具有构造成转动弹簧的弹簧元件的凸轮轴调节器。该转动弹簧通过它的两个弹簧端部固定在为此设置的弹簧保持件上并且布置在所谓的弹簧盖板与构造成前盖板的密封盖之间。弹簧盖板通过螺栓与密封盖连接。

另外，由DE102008051732A1公知了一种用于可变地调节内燃机的换气阀的控制时间的设备，该设备具有构造成转动弹簧的弹簧元件。转动弹簧布置在弹簧室内并且通过它的两个弹簧端部固定在构造成侧盖的密封盖上。弹簧室由罐形的弹簧盖限定，为此，弹簧盖径向地和轴向地至少部分搭接设备。弹簧盖和密封盖根据DE102008051732A1通过形状锁合元件相互固定。

两种前述设计方案使转动弹簧可靠地保持在密封盖上成为可能。但是，使用弹簧盖板或弹簧盖基于它们的重量以及与制造相关的成本并不是一种用于将弹簧元件定位在密封盖上的持久解决方案。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种凸轮轴调节器，该凸轮轴调节器提供了一种相对于现有技术至少成本适中且重量减轻的用于可靠地使转子相对于定子定位的可能方案。

根据本发明，该目的通过一种用于内燃机的凸轮轴调节器得以解决，该凸轮轴调节器包括能与曲轴抗相对转动地连接的定子、能绕转动轴线转动地支承在定子中的转子、用于使泄漏最小化的密封盖、以及用于使转子相对于定子定位的弹簧元件。在这里，弹簧元件通过弹簧卡箍沿轴向方向保持在密封盖上。

本发明考虑到，为了保证凸轮轴调节器的功能，弹簧元件的可靠定位是必需的。在这里，可以通过使用常用的弹簧盖来实现所需的轴向空间限定。但由于弹簧盖通常被制成实心构件，所以仅有限地考虑对凸轮轴调节器的重量和制造成本特别是在制造和装配中的成本最小化方面的不断提高的要求。

本发明认识到，如果使用将弹簧元件沿轴向方向保持在密封盖上的弹簧卡箍而不使用弹簧盖或者弹簧盖板，则可以克服前面所述的问题。通过弹簧元件的这种固定，可以实现轴向的结构空间限定，其将弹簧元件沿轴向方向保持在密封盖上。在这里，弹簧卡箍在凸轮轴调节器的工作中发生过于强烈的轴向运动的情况下防止弹簧元件的轴向的向上振动以及可能与之有关的从密封盖处的弹开。

由于使用弹簧卡箍，可以省去实心的和昂贵制造的弹簧盖。由于弹簧卡箍相对于常用弹簧盖小很多的尺寸，还可以减小凸轮轴调节器的惯性进而减小操纵凸轮轴调节器所需的驱动力。

换句话说，使用弹簧卡箍提供了一种成本适中且减轻重量的用于可靠地将弹簧元件保持在密封盖上的预先规定的位置上的可能方案。

所使用的弹簧卡箍优选如下地构造，即，其具有一个基体和多个布置在该基体上的臂。弹簧卡箍在这里优选一件式地制成。此外，弹簧卡箍的大小和所使用的弹簧元件的尺寸合乎目的地相互匹配。根据应用领域，弹簧卡箍例如可以由金属材料或者由塑料制成。

原则上，也可以使用多个弹簧卡箍，其中，所使用的数量特别是与弹簧元件的大小和在凸轮轴调节器的工作中作用的力有关。

如开头所述，凸轮轴调节器包括定子和保持在该定子中的转子。构件的规格在这里与待操纵的凸轮轴的大小有关。在定子内的压力腔可以加载液压液用以触发转子。转子的转动角度在这里特别是与压力腔的大小有关，同样与叶片的宽度有关，以及与这两者相互间的比例有关。

定子的接片可以具有叶片止挡面地构造，转子叶片可以止挡在这些叶片止挡面上。存在如下可能性，即，具有叶片止挡面地设计定子的一个或多个接片。定子的其它的接片（其壁没有构造成叶片止挡面）特别是用来限定压力腔。

密封盖通常与定子连接，该密封盖从侧面限定压力腔或凸轮轴调节器的内部空间。密封盖例如可以构造成锁紧盖，在该锁紧盖中设置有用于抗相对转动地锁紧转子的滑槽。滑槽合乎目的地构造在其中一个凹部形式的压力腔内，活塞可嵌接在该压力腔中用以锁紧。锁紧的位置在这里通过所使用的弹簧元件实现，该弹簧元件如下地构造，即，其使转子相对于定子转动并且因此将转子置于所期望的位置。替选地，也可想到另一种设计方案，其中，凸轮轴调节器的内部空间在两侧通过各一个密封盖从侧面限定。

相应地，视凸轮轴调节器的构造方案而定并且依赖于对所使用的盖的选择，弹簧元件可以通过弹簧卡箍要么保持在密封盖上要么保持在锁紧盖上。

此外，原则上也可行的是，弹簧元件保持在密封盖上，该密封盖是定子盖单元的一部分。定子盖单元或者说所谓的罐形定子优选一件式地例如借助烧结工艺制成。在这种设计方案中，例如可以缩短凸轮轴调节器的制造过程以及降低成本。

在本发明的一种有利的设计方案中，弹簧卡箍径向地在密封盖上定向并且具有用于固定的轴向延伸的臂。为此，弹簧卡箍合乎目的地具有一个基体，臂布置在该基体上。基体确定弹簧元件的轴向的空间延伸，而用于固定在密封盖上的臂附加地在径向方向上限制弹簧元件的延伸。相应地，通过设计弹簧卡箍可以将弹簧元件的运动自由度调节在所要求的范围内。臂的数量如弹簧元件的基体的大小那样在这里可根据凸轮轴调节器的尺寸进行选择。

在本发明的另一种有利的设计方案中，密封盖具有用于固定弹簧卡箍的多个凹部地构造。在这里，例如可以通过密封盖与弹簧卡箍之间的力锁合或形状锁合来实现固定。设置在密封盖中的凹部或每个凹部可以具有不同的形状。例如，均匀贯穿的孔的形式的凹部例如可以构造为所谓的长形孔。在这种设计方案中，弹簧卡箍的臂或多个臂可以共同地固定在凹部中。

替代地或者附加地，可以在密封盖中设置多个凹部，这些凹部分别用于容纳弹簧卡箍。特别地，在这里可想到的是缩进的（abgesetzt）侧凹的孔。通过侧凹可以实现弹簧卡箍与密封盖之间的形状锁合的连接。

此外，凹部或每个凹部特别是设置在压力腔的区域之外的密封盖中，从而防止凸轮轴调节器发生外部泄漏也就是说防止液压液从压力腔中流出。

优选地，弹簧卡箍的臂卡止在密封盖的凹部中。通过卡止连接可以在装配费用很少的情况下形成安全且可靠的部件连接。为此，弹簧卡箍的臂在其端侧优选具有卡止元件例如卡止鼻形件地构造，这些卡止元件可以卡止在密封盖的凹部或每个凹部中。为此，这些凹部特别是具有折边地构造，该折边在臂插入凹部之后实现卡止。折边在装配状态下用作用于弹簧卡箍的相应构造的臂的轴向贴靠面。

在另一种有利的设计方案中，弹簧卡箍的臂夹紧在密封盖的凹部或每个凹部中。为了装配，弹簧卡箍的臂可以压紧并且以这种方式预紧。于是，臂端部的间距大致相当于为固定而设置的凹部之间的间距或者在长形孔形式的单个凹部的情况下大致相当于限定长形孔的侧部的间距。在弹簧卡箍插入凹部或每个凹部之后，弹簧卡箍的臂可以相应于作用的复位力再次松弛并且因此夹紧在凹部或每个凹部中。

卡止和夹紧在这里原则上都使弹簧卡箍和密封盖之间的连接的随后脱开成为可能，例如在维修或者必要的构件更换的情况下。

此外，作为前述可能方案的替代方案，原则上保证弹簧元件在密封盖上的安全固定且确保弹簧元件所需的轴向的空间限制的任何连接都是可行的。例如，也可想到的是压配合，其中，臂的横截面稍大于为固定而设置的凹部的直径。在这里，臂可以通过使用压力而压入到凹部中并且因此可靠地与密封盖连接。

特别优选地，弹簧元件构造成盘簧，该盘簧的多个圈至少部分被弹簧卡箍围卡。通常使用盘簧，因为它们能够以高的预转矩经受大量的载荷循环。盘簧的大小或者其圈数与在凸轮轴调节器的密封盖上可供使用的面积相匹配。被围卡的圈的数量在这里可以根据弹簧卡箍的大小及其在密封盖上的定位而有所不同。通过借助于弹簧卡箍的围卡，盘簧不仅在轴向方向上而且径向地固定在密封盖上。

所使用的弹簧当然不局限于盘簧。能使转子在定子内转动的其它弹簧原则上也可以使用。

合乎目的地，弹簧元件还借助于弹簧保持件径向地保持在密封盖上。为此，弹簧元件的外弹簧端部优选借助于销固定在密封盖上。弹簧元件的终止于该外弹簧端部的圈通过另一个销引导并因此通过弹簧保持件在径向方向上附加地固定。

附图说明

下面借助于附图对本发明的实施例进行详细说明。其中：

图1以三维视图示出了具有弹簧卡箍的凸轮轴调节器，

图2以俯视图示出了根据图1的凸轮轴调节器，

图3以三维视图示出了弹簧卡箍，以及

图4以纵截面图示出了具有根据图3的弹簧卡箍的另一凸轮轴调节器的截段。

具体实施方式

图1以三维视图示出了具有弹簧卡箍3的用于内燃机的凸轮轴调节器1。凸轮轴调节器1包括能与曲轴抗相对转动地连接的定子5以及能绕转动轴线转动地支承在定子5内的转子。转子基于已装配的视图是不可见的。支承在定子5内的转子通过密封盖7密封用以防止泄漏。

构造成盘簧的弹簧元件9通过弹簧卡箍3沿轴向方向保持在密封盖7上。弹簧卡箍3在密封盖7上径向地定向并且围卡盘簧9。为此，弹簧卡箍具有基体11地构造，两个轴向延伸的臂13布置在该基体上。基体11在这里确定盘簧9的轴向空间上的延伸，而臂13通过固定在密封盖7上附加地在径向方向上限制盘簧的延伸。

为了容纳臂13，密封盖7具有构造成长形孔的凹部15。凹部15设置在定子5的压力腔的区域之外，从而防止外部的泄漏。通过凹部15，弹簧卡箍3的臂13夹紧在密封盖7的凹部15中。弹簧卡箍3的臂13相应地在装配之前预紧并且力锁合地与密封盖7连接。

在装配时，将臂13压紧，从而它们的臂端部的间距大致相当于限制凹部15的两侧的间距。在臂13插入凹部15中之后，这些臂再次松弛并且夹紧在凹部15中。

盘簧9具有多个圈17，这些圈被弹簧卡箍3围卡。为了实现盘簧9的安全固定，该盘簧一方面以它的内弹簧端部19围卡构造成轴向延伸的销的弹簧保持件21。盘簧的外弹簧端部23与另一弹簧保持件25嵌接。通过弹簧保持件25，盘簧9附加地保持在密封盖7上。弹簧保持件25由两个销27、29构成，其中，第一销27由盘簧9的外弹簧端部23围卡。终止于外弹簧端部23的圈31在外部也就是在密封盖7的外周上以部分地围绕第二销29的方式引导并因此在径向方向上固定。

除了弹簧保持件25之外，在密封盖7的内周33上还布置有两个另外的销35、37，这些销同样实现了盘簧9的径向固定。

另外，可看到外部啮合的链轮39，凸轮轴调节器1在安装状态下可以经由该链轮通过链条传动与内燃机的曲轴连接。

图2以俯视图示出了根据图1的凸轮轴调节器1。由于凸轮轴调节器在图1中已经详细描述，所以在此处可参见图1。

凸轮轴调节器1具有弹簧卡箍3，该弹簧卡箍用于将盘簧固定在密封盖7上。可以看到，弹簧卡箍围卡盘簧9的圈17。弹簧卡箍3的基体11在这里确定盘簧9在轴向方向上的空间延伸。臂13还在径向方向上限定盘簧9的空间延伸。相应地，可以通过弹簧卡箍3的尺寸来调节特别是来限制运动自由度。

此外，在图2中可清楚地看到，盘簧9通过它的相应的弹簧端部19、23固定在凸轮轴调节器1上或者固定在密封盖7上。两个弹簧端部19、23借助于销21、27保持在密封盖7上。

图3以三维视图示出了用于将弹簧元件固定在密封盖上的弹簧卡箍41。弹簧卡箍41由金属材料制成。该弹簧卡箍具有基体43和两个从该基体延伸出且相互平行的臂45。臂45在它们的相应的端部上具有卡止元件47地构造。

卡止元件47分别具有缝隙49地构造，该缝隙能够使卡止元件47在放入密封盖的凹部中时在缩小缝隙尺寸的条件下压紧。当臂45定位在凹部中时，卡止元件47又恢复其原来的形状并且卡止在凹部内。在这里，缝隙40的尺寸又变大至最初的大小。在图4中的装配视图中示出了弹簧卡箍41通过卡止元件47固定在密封盖上。

图4示出了具有根据图3的弹簧卡箍41的凸轮轴调节器51的截段，该凸轮轴调节器具有密封盖和固定在该密封盖上的弹簧卡箍41。由于只是部分示出，所以看不到凸轮轴调节器51的其它构件。

与图1和图2相区别，弹簧卡箍41在这里与密封盖53卡止。通过卡止连接可以在装配费用很小的情况下形成安全且可靠的构件连接。可以清楚地看到在臂的端侧上的卡止元件47，这些卡止元件分别卡止在密封盖53的凹部55中。凹部55在这里侧凹地具有折边57地构造。折边57用作卡止元件47的轴向贴靠面并且防止连接的不期望的脱开。

构造为盘簧的弹簧元件59被弹簧卡箍41围卡并且因此沿轴向方向固定在密封盖53上。

附图标记清单

1 凸轮轴调节器

3 弹簧卡箍

5 定子

7 密封盖

9 弹簧元件

11 基体

13 臂

15 凹部

17 圈

19 内弹簧端部

21 弹簧保持件

23 外弹簧端部

25 弹簧保持件

27 销

29 销

31 圈

33 内周

35 销

37 销

39 外部啮合件

41 弹簧卡箍

43 基体

45 臂

47 卡止元件

49 缝隙

51 凸轮轴调节器

53 密封盖

55 凹部

57 折边

59 弹簧元件

Claims (6)

1.用于内燃机的凸轮轴调节器(1、51)，其包括能与曲轴抗相对转动地连接的定子(5)、能绕转动轴线转动地支承在所述定子(5)中的转子、用于使泄漏最小化的密封盖(7、53)、以及用于使所述转子相对于所述定子(5)定位的弹簧元件(9、59)，

其特征在于，

所述弹簧元件(9、59)通过弹簧卡箍(3、41)沿轴向方向保持在所述密封盖(7、53)上；所述弹簧卡箍(3、41)径向地在所述密封盖(7、53)上定向并且具有用于固定的轴向延伸的臂(13、45)。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1、51)，

其特征在于，

所述密封盖(7、53)具有用于固定所述弹簧卡箍(3、41)的凹部(15、57)。

3.根据权利要求2所述的凸轮轴调节器(1、51)，

其特征在于，

所述弹簧卡箍(3、41)的臂(13、45)卡止在所述密封盖(7、53)的凹部(15、57)中或者卡止在所述密封盖(7、53)的每个凹部(15、57)中。

4.根据权利要求2所述的凸轮轴调节器(1、51)，

其特征在于，

所述弹簧卡箍(3、41)的臂(13、45)夹紧在所述密封盖(7、53)的凹部(15、57)中或者夹紧在所述密封盖(7、53)的每个凹部(15、57)中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的凸轮轴调节器(1、51)，

其特征在于，

所述弹簧元件(9、59)构造成盘簧，所述盘簧的圈(17)至少部分地被所述弹簧卡箍(3、41)围卡。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的凸轮轴调节器(1、51)，

其特征在于，

所述弹簧元件(9、59)附加地借助于弹簧保持件(25)径向地保持在所述密封盖(7、53)上。