CN103403304B - 凸轮轴调节器 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种凸轮轴调节器（1），其具有驱动件（2）、从动件（3）和盖件（4），其中，盖件（4）与驱动件或从动件（2、3）卡合式形状锁合地接合，并且盖件（4）具有间隙消除装置，其去除了连接中的间隙。

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可变调节燃烧室阀的配气正时，以便可以在限定角度范围内、在最大提前位置与最大滞后位置之间可变地调节曲轴与凸轮轴之间的相位关系。配气正时与当前负荷的匹配降低了消耗和排放。为了这个目的将凸轮轴调节器整合在传动系中，通过其将力矩从曲轴传递到凸轮轴上。该传动系例如可以实现为皮带传动机构、链条传动机构或者齿轮传动机构。

在凸轮轴调节器中，从动件和驱动件构成一对或者多对相对作用的压力室，它们可用油压来加载。在此，驱动件与从动件同轴布置。通过填充和清空各个压力室产生驱动件与从动件之间的相对运动。在驱动件与从动件之间旋转作用的弹簧使得驱动件沿优势方向（Vorteilsrichtung）压向从动件。该优势方向可以是与扭转方向同向的或者逆向的。

液压凸轮轴调节器的扩展结构类型是叶片式调节器。叶片式调节器具有定子、转子和驱动件。转子在大多数情况下与凸轮轴抗相对转动地（drehfest）连接并且形成从动件。定子和驱动件同样彼此抗相对转动地连接并且必要时也构造为一体的。在此，转子与定子同轴并布置在定子内部。转子和定子的特征在于它们径向延伸的叶片和相对作用的油室，这些油室可用油压加载并且可以实现定子与转子之间的相对运动。此外，叶片式调节器具有各种不同的密封盖。定子、驱动件和密封盖通过多个螺栓连接件锁止。

液压凸轮轴调节器另一公知的结构类型是轴向活塞调节器。在此，移动元件通过油压沿轴向方向移动，该移动元件通过斜齿部产生驱动件与从动件之间的相对扭转。

凸轮轴调节器的另一结构形式是电机凸轮轴调节器，其具有三轴传动装置（例如行星齿轮传动装置）。在此，其中一个轴形成驱动件，第二轴形成从动件。通过第三轴可以利用控制装置，例如电机或者制动器向系统输送旋转能，或者由系统输出旋转能。在此，弹簧同样可以如下这样布置，即，在驱动件和从动件相对扭转时给它们提供支持或者将它们引回。

DE102007039282A1公开了一种叶片式调节器，其具有用于驱动凸轮轴调节器的皮带轮以及塑料件，其中，通过两个构件的连接形成液密的空间。该连接通过环绕的长孔中的卡合凸鼻来实现并且提供轴向方向上的形状锁合（Formschluss）。然而因为卡合凸鼻的侧凹部在运行中可能松开，所以安装楔形元件，其应当阻止卡合凸鼻的弹回。通过该楔形元件确保了形状锁合，并且可以使其在运行中不再松开。

发明内容

本发明任务是说明一种凸轮轴调节器，其具有提高的使用寿命和可靠性。

根据本发明该任务通过权利要求1的特征来解决。

由此实现了与盖件一体构造的间隙消除装置，以其沿凸轮轴调节器轴向方向的延伸方向，去除了形状锁合中存在的、由公差产生的间隙。一方面，形状锁合连接是非常经济的，这是因为取消了附加的构件及其检测。另一方面，形状锁合具有如下间隙，该间隙在此根据本发明被去除并由此避免了在运行中由于振动在连接中激起的力冲击。在连续运行中，连接配套件之间由于间隙而存在的间距通过振动的幅度被克服并最终成为在两个连接配套件接触中的无制动的冲量。这不利地影响组件的使用寿命和噪声情况。在可靠性提高情况下，通过持久固定盖件来去除该间隙并进而去除无制动的冲量的影响。有利地，间隙消除装置一体成型在盖件上，这是因为盖件在大多数情况下由简单且廉价的塑料构成。

在本发明的设计方案中，盖件具有一体成型的导向销。在此，导向销的任务是，在接合时使盖件定心并且利用定位使接合过程变得容易。有利地，导向销具有间隙消除装置，其在此构造为局部隆起。该局部隆起部分布置在导向销周围。局部隆起在轴向方向上沿导向销的周侧面且与其轴线平行地延伸。在接合时，首先导向销的定心部段与连接配套件的配合容纳部嵌合，其中，进行定心。接合过程的继续使局部隆起与配合容纳部重叠并通过配合容纳部被塑性变形。在此，按照理想方式在局部隆起与配合容纳部之间必须存在材料重叠，由此构造为局部隆起的间隙消除装置的材料被挤压，其封闭了由间隙产生的间距。材料重叠至少应当大于或等于零，或者说至少存在接触，由此间隙消除装置起作用。在类似于挤压肋形式的局部隆起区域中出现材料流动。另选地，驱动件或从动件上的配合容纳部也可以塑性变形。

在有利的设计方案中，局部隆起在盖件导向销上在周向方向上定向。因而有利地可以在安装过程中补偿由制造产生的公差。优选地，局部隆起在周向方向上定向，因为通过构造卡合的形状锁合也存在周向方向上的间隙。在运行中，由于连接配套件材料的膨胀系数不同盖件被张紧，这是因为盖件由塑料构成，而驱动件或驱动件由金属材料构成。在不同导向销上各个局部隆起可以反向构造，以去除圆周侧的间隙。

在特别优选的设计方案中，间隙消除装置构造为盖件上的局部隆起，但不是导向销上的局部隆起。具体而言，该隆起以设计成沿轴向方向（也就是说主要沿接合方向）的局部材料凸起形式，在建立形状锁合时，形成支座。为此，隆起以与连接部位限定的周侧间距来布置，因此由单侧的形状锁合在沿形状锁合的作用方向预张紧的情况下构成两侧的形状锁合，该预张紧同样通过盖件的弯曲去除连接中的间隙。另选地，支座可以具有相对于形状锁合主要是径向上的间距，由此盖件本身被张紧。为此，相比于由卡合凸鼻和配合开口形成的形状锁合，支座可以具有距盖件中部更小的间距。

在本发明的设计方案中，盖件至少针对间隙消除装置的塑性变形的区域具有比驱动件或从动件（盖件与该驱动件或从动件连接）更软的材料。公知的是，驱动件或从动件由高质量材料（例如钢）构成，以承担负荷和应力。相应地，针对间隙消除装置的塑性变形功能，盖件应当具有如下材料，该材料能在力作用下易于流动。这种材料优选是（纤维增强的）塑料或者有色金属。

可选的是，构造为局部隆起的间隙消除装置代替布置在盖件上，而布置在驱动件或从动件上。在这种情况下，盖件的一体成型的间隙消除装置是配合容纳部，其可以或者在盖件上，或者在驱动件或从动件上塑性变形。

在本发明的另一设计方案中，盖件构造为弹簧盖，其防止被布置用于张紧驱动件和从动件的复位弹簧遗失。该防遗失在大多数情况下通过弹簧盖封闭端侧敞开的弹簧空间的方式沿轴向方向构成。

在本发明的构造方式中，通过卡接形成形状锁合。借助卡合凸鼻和配合开口建立起单侧的形状锁合，其中，卡合凸鼻具有侧凹部，其沿接合方向在后方钩住配合开口。卡合凸鼻具有间隙消除装置，使得卡合凸鼻在建立起形状锁合之后仍在径向方向上保持预张紧，并且消除了径向间隙以及轴向间隙和周侧间隙。

另选地，在构造卡合凸鼻时为了消除径向间隙，根据本发明的局部隆起可以用作与卡合凸鼻一体成型的间隙消除装置。这减轻了卡合凸鼻的负荷并提高了使用寿命。为此，在卡合凸鼻上一体成型的间隙消除装置也可以在周向方向或轴向方向上定向，其中，在接合之后，间隙消除装置或者充当支座或者在构造出挤压肋的情况下被挤压。

通过根据本发明在盖件或者从动件或驱动件上的间隙消除装置无间隙地设计出形状锁合连接，并进而提高了组件的使用寿命。本发明提供了多个可组合的设计方案，目的是即使在运行中也可以消除由制造产生的间隙，并进而保持盖件的可靠性。

附图说明

附图中示出了本发明的实施例。

在附图中：

图1示出盖件与凸轮轴调节器驱动轮卡合的形状锁合；

图2示出具有根据本发明的间隙消除装置的盖件；

图3示出盖件的截面图，考虑到导向销的间隙消除装置的布置和作用；

图4示出盖件的另一截面图，考虑到导向销的间隙消除装置的布置和作用；以及

图5示出盖件的截面图，考虑到构造为支座的间隙消除装置的布置和作用。

具体实施方式

图1示出凸轮轴调节器1的纵向截面图的部分视图。凸轮轴调节器1具有驱动件2、从动件3、弹簧盖16和弹簧15。凸轮轴调节器的基本结构和作用方式对本领域技术人员而言是充分公开的，因此取消对其的进一步说明。

根据本发明，弹簧盖16构造为盖件4，其中，在其他附图中才讨论与盖件4一体成型的间隙消除装置的布置和作用。盖件4具有卡合凸鼻13，其与驱动轮2的配合开口嵌接。卡合凸鼻13本身提供了轴向方向12上的单侧形状锁合。在此，卡合凸鼻13借助倒钩从后方钩住驱动件2。在卡合凸鼻13与驱动件2之间存在的径向方向14上的间隙是由于两个连接配套件的制造公差和不同膨胀系数产生的。在图1中，盖件4与卡合的形状锁合具有轴向间隙以及径向间隙。

图2示出具有多个在周向方向10上分布的卡合凸鼻13的盖件4。这些卡合凸鼻13可以与驱动件2或从动件3上的配合开口接合。此外，周向方向10上布置有多个导向销11，它们完全如卡合凸鼻13那样与盖件4一体成型。由此，盖件4与连接配套件建立起可靠的接合，导向销11在其自由端部上具有定心区域8。导向销11的自由端部连同各自的定心区域8在轴向方向12上超出卡合凸鼻13。导向销11部分在周围布置地具有至少一个根据本发明的局部隆起形式的间隙消除装置5，其绝大部分沿轴向方向延伸，局部凸出超过导向销11的周围并且在周向方向10上定向。另外，盖件4具有多个在周向方向10上布置的长方体状隆起形式的间隙消除装置5。在卡合凸鼻13与配合开口卡合式接合时，这些长方体状隆起充当根据本发明的支座7。支座7以其长方体形状的较长的侧棱边主要沿周向方向10延伸。支座7沿径向方向14的延伸通过杯形盖件4的边缘的外棱边和内棱边来限定。支座7沿轴向方向12的延伸跨接盖件与其连接配套件之间的轴向间隙并且充当对接支座。图5讨论支座7更准确的作用方式。

图3示出凸轮轴调节器1的详细截面图，以阐述导向销11的间隙消除装置5的作用。可以识别出的是导向销11，其穿过与导向销11配合的开口。在导向销11的自由端部上布置有定心区域8。导向销11本身是柱体形的，其中，定心区域8具有楔形形状。构造为局部隆起6的间隙消除装置5以其沿轴向方向12的主延伸部处于一体成型到盖件4上的导向销11的脚部区域中。沿周向方向10的隆起等于或大于导向销11与其配合开口之间沿周向方向10存在的间隙。在导向销11与盖件4和卡合凸鼻13接合时，局部隆起6在卡合凸鼻13卡合之前已经被挤压。局部隆起6沿轴向方向12具有斜坡状的构造，由此使接合过程变得容易。沿轴向方向12，局部隆起6尽可能恒定地保持以一定程度凸出超过周侧面。在此，另选地可以设置局部隆起6在轴向方向12上的非线性分布。

图4示出两个相邻卡合凸鼻13与两个相邻的导向销11的详细截面图，这两个相邻的导向销在周向方向10上具有根据本发明的局部隆起6。可以很清楚地识别出，盖件4通过两个导向销11上局部隆起6反向定向而在周侧上在两个方向上张紧。通过局部隆起6也实现了沿径向方向14消除间隙，这是因为配合容纳部9的轮廓在最大程度上恒定不变地跟随导向销11的周侧面。局部隆起6和配合容纳部9的两个轮廓最初的重叠最终成为间隙消除装置5的材料的挤压和流动。在盖件5和连接配套件的热膨胀不同的情况下，仍然保持无间隙性。

图5针对导向销11、卡合凸鼻13和驱动件2示出盖件4和支座7的详细截面图。在未安装状态下，支座7和卡合凸鼻13的功能面的间距小于驱动件及与卡合凸鼻13配合的开口的厚度。在卡合凸鼻13与驱动件2卡合之前，盖件4的支座7在接合过程期间已经与驱动件2在轴向方向12上贴合。如果卡合凸鼻13的倒钩钩住，那么通过卡合凸鼻13与支座7之间的间距a向盖件4施加弯曲力矩。通过弯曲力矩，盖件4处于预张紧，该预张紧消除了由制造和运行产生的间隙。

附图标记列表

1)凸轮轴调节器

2)驱动件

3)从动件

4)盖件

5)间隙消除装置

6)局部隆起

7)支座

8)定心部段

9)配合容纳部

10)周向方向

11)导向销

12)轴向方向

13)卡合凸鼻

14)径向方向

15)弹簧

16)弹簧盖

Claims (7)

1.一种凸轮轴调节器(1)，所述凸轮轴调节器具有

-驱动件(2)、从动件(3)和盖件(4)，

-其中，所述驱动件(2)和所述从动件(3)以能彼此相对扭转的方式布置，

-其中，所述盖件(4)与所述驱动件(2)或者所述从动件(3)在轴向方向(12)上卡合式形状锁合地接合，

其特征在于，所述盖件(4)构造有一体成型的间隙消除装置(5)，其中，所述间隙消除装置(5)沿轴向方向(12)延伸并且构造为与所述盖件(4)一体成型的导向销(11)的局部隆起(6)，所述导向销(11)的局部隆起(6)在所述凸轮轴调节器(1)的周向方向(10)上定向并且通过塑性变形消除周向方向(10)上的间隙。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述导向销(11)的局部隆起(6)与所述驱动件(2)或所述从动件(3)上的配合容纳部(9)如下这样协同作用，即，在所述盖件(4)与所述驱动件(2)或所述从动件(3)接合时，所述局部隆起(6)塑性变形。

3.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述导向销(11)设置有定心部段(8)，用于所述盖件(4)与所述驱动件(2)或所述从动件(3)的更好的接合。

4.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述盖件(4)由比所述驱动件(2)或所述从动件(3)更软的材料构成。

5.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述盖件(4)是弹簧盖(16)，所述弹簧盖用于轴向锁止弹簧(15)。

6.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述卡合式形状锁合通过卡合凸鼻(13)与配合开口构成，其中，所述卡合凸鼻(13)具有所述间隙消除装置(5)，使得在接合之后所述卡合凸鼻(13)沿径向方向(14)预张紧，从而使得在所述形状锁合中不存在间隙。

7.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)的盖件(4)。