CN103201468B - 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（31），其包括能与曲轴抗相对转动地连接的驱动轮（33）、能相对于该驱动轮绕转动轴线（37）转动地布置的、带有内齿部的从动轮（1）、以及适配器（13），适配器布置在从动轮（1）的内周面（3）上并且从动轮（1）通过适配器（13）能与凸轮轴抗相对转动地连接。在此，适配器（13）经由内齿部（5）附着在从动轮（1）的内周面（3）上。这种附着提供了制造凸轮轴调节器（31）的尽可能小的制造耗费并相应地减小了成本。

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，其包括能与曲轴抗相对转动地连接的驱动轮、能相对于该驱动轮绕转动轴线转动地布置的、带有内齿部的从动轮、以及适配器（Adapter），该适配器布置在从动轮的内周面上并且从动轮通过该适配器能与凸轮轴抗相对转动地连接。

背景技术

凸轮轴调节器用于有针对性地调节内燃机中的凸轮轴与曲轴之间的相位并且使通过马达负载和马达转速对阀门配气正时的优化调节成为可能。因此，可以实现燃料消耗和废气排放的明显降低以及马达功率的提高。

在研发经济的和低排放的内燃机期间，替选于液压凸轮轴调节器也可使用机电凸轮轴调节器。在电气凸轮轴调节器中，与调节轴处于驱动连接的电气调节马达通常用作所谓的调节环节。为此，三轴传动装置通常作为传动装置使用。在此，驱动经由在曲轴上固定的驱动轮和驱动轴进行，而从动经由从动轴和与凸轮轴抗相对转动地连接的从动轮进行。调节功率由电气调节马达经由调节轴输送到三轴传动装置中并造成从动轮相对于驱动轮转动。经由这两个轮的彼此相对转动而可以调节曲轴和凸轮轴之间的相位。

前面提到的类型的凸轮轴调节器在DE102008019586中作为凸轮轴调节设备的一部分而公知。凸轮轴调节设备或凸轮轴调节器包括驱动轮和从动轮，它们能相对彼此转动地布置。在此，驱动轮构造为齿圈，从动轮插入到该驱动轮中。从动轮在它的内周面上构造有内齿部以及相邻于内齿部的环形容纳区段。容纳区段用于容纳和定位适配器，经由适配器从动轮与凸轮轴抗相对转动地连接。为此，适配器插入到从动轮中并且抗相对转动地焊接在容纳区段的内部。

虽然该设计方案能够实现安全地定位适配器，但是必须耗费地加工从动轮的内周面，以便提供用于适配器所需的容纳区段。

发明内容

因此，本发明的任务是给出相对于现有技术改进了的凸轮轴调节器，其在保有其功能的情况下可以尽可能低耗费地制造。

依据本发明，本发明的任务通过用于内燃机的凸轮轴调节器来解决，其包括能与曲轴抗相对转动地连接的驱动轮、能相对于该驱动轮绕转动轴线转动地布置的带有内齿部的从动轮以及适配器，其布置在从动轮的内周面上并且经由该适配器从动轮能与凸轮轴抗相对转动地连接，在此设置如下，即，适配器经由内齿部附着在从动轮的内周面上。

本发明考虑如下，即，为了无干扰地运行凸轮轴调节器必须确保驱动装置与从动装置之间的可靠的转矩传递。为此，在机电凸轮轴调节器中驱动轮通常支承在从动轮上，该从动轮又借助适配器与凸轮轴连接。

在此，适配器以典型的方式自身布置在从动轮的内部的内周面上，迄今为止在内周面上提供单独为此而设置的特殊区段。考虑到与制造相关的耗费和在此附加的成本，这是不期望的。

本发明发现该问题令人吃惊地通过如下方式克服，即，适配器通过从动轮的内齿部附着到从动轮的内周面上。由此可以取消迄今所必需的用于附着适配器的对从动轮的内周面的附加加工。适配器可以布置在从动轮上，而为此额外设置的在从动轮的内周面上的容纳区段不是必要的。

换句话说，已经存在的且在功能上必要的从动轮的特征也就是在它的内周面上的内齿部可以被充分利用，以便布置和附着适配器。

驱动轮尤其构造为齿圈并且具有内齿部，其可以部分地或贯穿地构造在驱动轮的内周面上。驱动轮的驱动通过与曲轴的抗相对转动的连接实现。为此，驱动轮可以例如构造为链轮，其中，通过链来实现与曲轴的抗相对转动的连接。替选地，从动轮也可以实施为带轮并且相应地通过带传动来驱动。从动轮通常布置在驱动轮的内周面上，其中，驱动轮可以支承在从动轮上。

优选地，从动轮同样构造为齿圈并且具有内齿部。在制造从动轮时，内齿部借助所谓的拉削工艺引入到内周面中。为此，牵拉或挤压具有相应轮廓的拉刀穿过已经引入从动轮中的孔。在此，拉刀的横截面相应于在拉削工艺后构造在从动轮的内周面上的内齿部的轮廓。在装配状态下，内齿部可以与从动轮的内齿部一起形成调节传动装置，其例如可以通过轴传动装置的圆柱齿轮驱动。因为在装配状态下适配器布置在从动轮的内周面上，所以在此从动轮只有一部分内齿部可供使用。

为了定位适配器，该适配器合乎目的地具有如下外直径地构造，即，该外直径相应地与从动轮的内直径一致。例如，适配器带有圆环形的横截面地构造。适配器可以推入从动轮中并附着在那里，从而其利用它的外直径贴靠从动轮的内周面或者贴靠在那里的内齿部。替选地，如下是可以设想的，即，适配器带有对应齿部地构造，其嵌接到从动轮的内齿部中并且定位适配器。

适配器可以例如构造为基本上平坦的封闭盖。它优选具有中心孔地构造，用于将凸轮轴调节器的各个构件彼此附着的中心螺栓可以穿过该中心孔。在装配凸轮轴调节器时，适配器可以通过中心螺栓在中心孔中的附着而拧紧在凸轮轴的端侧上。此外，为了抗相对转动地固定在凸轮轴上，适配器可以具有凹部，在凸轮轴的端侧的端部上构造的附着元件可以嵌接到所述凹部中。

在本发明的有利的设计方案中，适配器在内齿部的齿顶圆上压入从动轮中。在齿轮中，齿顶圆直径典型地表示为齿圆的外直径，也就是说表示为由齿的端部所给出的直径。因为容纳区段或压入区段通过已经存在的内齿部提供，所以将适配器在齿顶圆上压入使其在从动轮的内周面上的简单布置成为可能。因此，用于适配器的压入区段的压入直径相应于内齿部的齿顶圆直径。压入区段的加工可以被取消。在此，适配器的外直径和从动轮的齿顶圆直径几乎一样大。

原则上，通过压入建立的连接能够要么固定地要么可运动地设计。经由连接的作用面也就是经由在齿端部与适配器的外周面之间的接触部位，可以传递在凸轮轴调节设备运行时出现的驱动力。此外，在将适配器在内齿部的齿顶圆上压入时，在齿与适配器的外周面之间留有自由空间。这些无齿空间可以用于润滑齿部。

在本发明的另一有利的设计方案中，内齿部轴向贯穿地构造在从动轮上。内齿部的贯穿的几何结构使简单的制造或将内齿部引入到从动轮的内周面上成为可能。因为用于适配器的单独的容纳区段或压入段不是必要的，所以在引入内齿部时在内周面上得到扩大的拉削长度。由此确保了安全地导入所使用的拉刀。

通过该设计方案可以在制造适配器时附加地节省材料。通过附着在内齿部上和与此相关地取消单独的容纳区段，适配器可以带有较小的外直径地制造，该外直径大致相应于从动轮的齿顶圆直径并且该适配器相应地小于迄今所使用的适配器。

此外，通过内齿部的贯穿的构造方案，提高了内齿部的承重比率（Traganteil），由此例如延长了使用寿命。因为内齿部构造在从动轮的整个内周面上，所以在装配状态下齿轮边沿相应地轴向端侧地位于适配器之后。

优选地，适配器与从动轮焊接在一起，由此实现两个构件的安全连接。适配器和从动轮尤其在齿端部与适配器的外周面之间的接触部位分段地焊接，从而在焊接之后也提供用于润滑剂的无齿空间。当前尤其提供激光焊接，其在连接构件时由于高的焊接速度、窄的焊缝形状和小的热形变而使所要求的精密性成为可能。

适配器合乎目的地构造为封闭盖。通过设计为封闭盖的方案，适配器在装配状态下除了在凸轮轴与曲轴之间传递转矩外，还可以在轴向面对凸轮轴的那侧封闭调节传动装置。如此地保护凸轮轴调节器不受例如外部的影响，如污染或渗漏。

在本发明的有利的设计方案中，驱动轮构造为齿圈并且支承在从动轮上。在此，滑动支承件尤其是适用的，其中，两个相对彼此运动的构件直接相互接触。它们抵抗通过滑动摩擦造成的阻力而相互滑动。该阻力可以例如通过选择低摩擦的材料对或通过润滑来减小。因为在此不必提供额外的结构空间，所以尤其建议滑动支承件。

合乎目的地包括用于凸轮轴的止挡部件，其轴向对峙地支承在驱动轮上。优选地，止挡部件构造为具有用于凸轮轴的止挡面的止挡环。止挡面可以例如带有凸起部地构造，凸轮轴的端侧上的凹部可以嵌接到该凸起部中。替选地，止挡面本身也可以设置在从动轮上。在该情况下，通过止挡面来实现在驱动轮与借助适配器和凸轮轴抗相对转动地连接的从动轮之间的转动角度限制。

为了确保构件彼此间安全的附着，止挡部件和驱动轮优选至少部分地也就是说尤其在对峙支承的区域中彼此焊接。通过该附着，止挡部件与驱动轮抗相对转动地连接。替选地，例如也可以设想其他附着可行性，如卡夹或拧紧。

附图说明

下面借助附图详细阐述本发明的实施例。其中：

图1以三维图示出从动轮，

图2以纵向截面图示出根据图1的从动轮，

图3以纵向截面图示出带有适配器的根据图1的从动轮，

图4示出根据图3的带有适配器的从动轮的俯视图，

图5示出根据图3的带有适配器的从动轮的截段，

图6以纵向截面图示出带有驱动轮、从动轮和根据图3至图5的适配器的凸轮轴调节器。

具体实施方式

图1以三维图示出从动轮1。从动轮1环形地构造为齿圈并且在它的内周面3上具有内齿部5。在装配状态下适配器可以经由该内齿部5附着在从动轮1上。为此，在图3至图6中有细节性的描述。

内齿部5不仅在从动轮1的内周面3上轴向贯穿地构造，而且也在从动轮1的整个内周面3上环绕分布地构造。由此产生了一种普遍的几何结构，其能够使如下成为可能，即，将内齿部5以简单的方式借助拉削工艺引入到从动轮1的内周面3中。因为用于适配器的单独的容纳区段不是必要的，所以内齿部5的制造变得容易。在内周面3上得到扩大的拉削长度，其能够实现安全地导入用于拉削所使用的拉刀。

在拉削时，为了引入内齿部5，具有相应轮廓的拉刀拉过从动轮1的孔。在此，拉刀具有如下的横截面，即，该横截面相应于从动轮1的在拉削之后构造在内周面3上的内齿部5的轮廓。

在拉削之后构造的内齿部5由一定数量的沿着周向彼此相邻的齿7组成。通过径向地由从动轮1向内延伸的齿7的端部9，预先给定内齿部5的齿顶圆11的直径。齿7在从动轮1中从内周面3出发以相同的程度径向地向内延伸。

在图2中，根据图1的从动轮以纵向截面图示出。借助该图示能很好地识别出轴向贯穿的也就是说在从动轮1的整个轴向宽度12上构造的内齿部5。因为用于安装或附着适配器的单独的容纳区段是不必要的，所以该设计方案是可行的。用于附着适配器而设置的区域的外直径相应于内齿部5的齿顶圆11的直径。用于引入内齿部5而使用的拉刀在从动轮1的整个轴向宽度12上安全地导入。

在图3中可看到带有适配器13的根据图1的从动轮1的纵向截面图。适配器13构造为平坦的圆形封闭盖并且通过内齿部5附着在从动轮1的内周面3上。在此，适配器13的外直径14和从动轮1的齿顶圆11的直径几乎一样大。

在拉削从动轮1之后，适配器13在内齿部5的齿顶圆11上压入。压入区段15、也就是将适配器13定位在从动轮的内周面3上的区段通过已经存在的内齿部5来提供，从而用于适配器13的压入区段15的直径和内齿部5的齿顶圆11的直径是相同的。

在压入之后，从动轮1和适配器13相互焊接。通过焊接，这两个构件抗相对转动地相互连接。在此，焊接在如下部位进行，即，在该部位齿7的径向地向内延伸的端部9与适配器13的外周面14接触。在焊接之后，在齿7与适配器13的外周面之间保留有无齿空间17，所述无齿空间可以用于以液压液体来润滑内齿部5。

图4示出根据图3的带有适配器13的从动轮1的俯视图，其中，在齿7与适配器13的外周面之间的无齿空间17可清楚地识别。由于取消了单独的压入区段，适配器13本身能够带有如下外直径地制造，即，该外直径大致相应于从动轮1的内齿部5的齿顶圆11的直径。由此，可以节省制造适配器13的材料。

在适配器13的中央构造有中心孔19，为了装配，中心螺栓可以穿过该孔。该中心螺栓可以通过螺纹附着在凸轮轴的端侧上。以该方式，适配器13可以和凸轮轴抗相对转动地拧紧。

此外，构造有具有两个穿通孔21、23的适配器13，在装配状态下所述穿通孔用于提供凸轮轴调节器的或调节传动装置的润滑剂。

在图5中可看到和从动件1焊接在一起的图3的适配器13的细节图。借助该细节图如下可被识别，即，由于贯穿的构造方案，内齿部5的承重比率特别高。因为内齿部5构造在从动轮1的整个内周面3上，所以在装配状态下齿轮边沿25轴向端侧地位于在齿顶圆11上压入的适配器13之后。

在图6中以纵向截面图示出带有从动轮1和根据图3至图5的适配器3的用于内燃机的凸轮轴调节设备31。因为不仅从动轮1还有适配器13都已经在图1至图5中详细地描述，所以在这里仅参考之前的描述。

除了从动轮1和适配器13以外，凸轮轴调节器31还具有驱动轮33，其像从动件1那样构造为齿圈。驱动轮33经由滑动支承件35支承在从动轮1上。这两个构件能相对彼此绕共同的转动轴线37转动地布置。

在运行时，凸轮轴调节器31的驱动通过驱动轮33和未示出的曲轴来实现。驱动轮33在此构造为链轮38并且可以通过链与曲轴抗相对转动地连接。转矩经由未示出的调节马达传递到驱动轮33和从动轮1上并且因此传递到凸轮轴上。以该方式可以有针对性地调节凸轮轴与曲轴之间的相位。

附加地，凸轮轴调节设备31还具有构造为止挡环的止挡部件39，其轴向对峙地支承在驱动轮33上。止挡部件39构造有用于凸轮轴的止挡面41，由此实现驱动轮33与借助适配器13和凸轮轴抗相对转动地连接的从动轮1之间的转动角度限制。止挡部件39在其轴向的贴靠面43处与驱动轮33焊接并且与驱动轮33抗相对转动地连接。

凸轮轴调节设备31的各个的构件最后借助中心螺栓45彼此固定，其中，中心螺栓45也穿过适配器13的中心孔19。

附图标记列表

1  从动轮

3  内周面

5  内齿部

7  齿

9  齿端部

11 齿顶圆

12 轴向宽度

13 适配器

14 外周面

15 压入区段

17 无齿空间

19 中心孔

21 穿通孔

23 穿通孔

25 承重比率

31 调节设备

33 驱动轮

35 滑动轴承

37 转动轴线

38 链轮

39 止挡部件

41 贴靠面

43 止挡面

45 中心螺栓

Claims (8)

1.用于内燃机的凸轮轴调节器(31)，其包括能与曲轴抗相对转动地连接的驱动轮(33)、能相对于所述驱动轮绕转动轴线(37)转动地布置的、带有内齿部的从动轮(1)、以及适配器(13)，所述适配器布置在所述从动轮(1)的内周面(3)上并且所述从动轮(1)通过所述适配器能与凸轮轴抗相对转动地连接，其特征在于，所述适配器(13)经由内齿部(5)附着在所述从动轮(1)的内周面(3)上。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(31)，其特征在于，所述适配器(13)在所述内齿部(5)的齿顶圆(11)上压入所述从动轮(1)中。

3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调节器(31)，其特征在于，所述内齿部(5)轴向贯穿地构造在所述从动轮(1)上。

4.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(31)，其特征在于，所述适配器(13)与所述从动轮(1)焊接在一起。

5.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(31)，其特征在于，所述适配器(13)构造为封闭盖。

6.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(31)，其特征在于，所述驱动轮(33)构造为齿圈并且支承在所述从动轮(1)上。

7.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(31)，其特征在于，包括用于凸轮轴的止挡部件(39)，所述止挡部件轴向对峙地支承在所述驱动轮(33)上。

8.根据权利要求7所述的凸轮轴调节器(31)，其特征在于，所述止挡部件(39)和所述驱动轮(33)至少部分地彼此焊接。