CN103415676B - 包括空心轴段的轴、特别是凸轮轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种轴、特别是凸轮轴（1），所述轴包括空心轴段（10），该空心轴段具有至少一个径向进入口（11a、11b），用于通过空心轴段（10）排出气体，并且所述轴包括防喷溅装置（4），该防喷溅装置设置在空心轴段（10）上的径向进入口（11a、11b）的区域内。按照本发明，防喷溅装置（4）具有径向暴露的外壳，该外壳具有径向的通口（8）和在通口（8）之间的突起。这些突起可以特别是具有肋（9）的形式。

Description

包括空心轴段的轴、特别是凸轮轴

技术领域

本发明涉及一种轴、特别是凸轮轴，所述轴包括空心轴段和防喷溅装置，该空心轴段具有至少一个用于通过空心轴段排出气体的径向进入口，该防喷溅装置设置在空心轴段上的径向进入口的区域内。

背景技术

在内燃机和活塞式压缩机中实践中注意到泄漏损失，泄漏损失归因于不完全的密封。这些泄漏损失被称为窜气并且包含显著的油分量。对于内燃机因此通常的是，把在阀室中出现的窜气引导回到内燃机的进气管段中。为了一方面最小化由于窜气引起的油损失和另一方面保证优化的燃烧与最小的环境负担，已知的是，对窜气进行油分离并且把分离出的油导回到油循环中。

在这种类型的轴、特别是凸轮轴中，通过空心轴段输出窜气，在空心轴段中也可直接集成有油分离装置。在此要考虑，在凸轮轴周围通常有极其不同大小的液滴尺寸的油。除了包含在窜气中和例如通过旋流发生器要分离的极细的油滴之外，在凸轮轴的周围常常也注意大的油滴或喷溅油点。这种大的油滴或喷溅油点例如会在凸轮轴区域中有油浴或油泡沫时形成。在最不利的情况下甚至会出现，油喷射到轴上和特别是到达带有用于排出窜气的进入口的空心轴段。

因为事后分离油是与高的花费相关联的，有利的是，在这种轴中要防止来自空心轴段的所述至少一个进入口的大油滴、喷溅油点和油射束。尽管通风和窜气排出可能性，油损失以及后置装置的污染可以保持较小。当按照优选的设计方案例如在空心轴段中有后置的油分离装置，则该油分离装置只需从窜气中分离出细小油滴，由此总体上可以达到非常高效的和可靠的气体脱油。

由EP1880085B1已知一种具有上述特征的轴，在轴的外周上设有用于分离油的预分离器和在空心轴段中集成有旋流发生器作为最终分离器。预分离器构成为漏斗形的，并且沿径向覆盖空心轴段的多个径向的进入口。但是作为防喷溅的作用是不完全的，因为倾斜喷入的油滴或油射束不能被挡住。预分离器的结构也是比较耗费的并且需要显著的结构空间。

发明内容

从背景技术出发，本发明的目的在于，提供一种包括空心轴段和在空心轴段中具有至少一个径向进入口的轴，其中，至少基本上防止大的油滴或油射束进入所述至少一个进入口中。

从具有上述特征的轴出发，按照本发明，该目的由此来达到，即防喷溅装置具有径向暴露的外壳，该外壳具有多个径向的通口和多个在通口之间的突起。通过这样的设计结构可以达到，基本上只有窜气到达通口中并且接着到达空心轴段的所述至少一个进入口中，而大的油滴、喷溅油点和油射束被挡住，防喷溅装置的有效性通常随着轴转速的提高而增大。

这些突起在轴旋转时沿旋转方向产生气流，该气流至少在一定程度上防止：油滴离心甩入或者甚至是油射束首先喷入防喷溅装置的通口中和相应地也进入空心轴段的所述至少一个进入口中。此外要考虑，大的油滴和喷溅油点不能如窜气相同程度地跟随防喷溅装置的旋转。也就是说油滴和喷溅油点在轴旋转中由于其惯性而增强地在突起上被分离，而窜气可以跟随旋转运动并且流入到通口中。也就是说，这些通口在一定程度上相对于比较惯性的油滴和喷溅油点通过在通口之间设置的突起被隔离。这种隔离的效率一方面取决于突起的形状、特别是其高度和取向以及另一方面取决于窜气的体积流量。在窜气体积流量递增时，也有可能不再能完全避免也有较大的油滴被夹带和进入空心轴段中。但是按本发明的具有所述防喷溅装置的轴设计结构的特点在于非常有效和基本上分离出较大的油颗粒。既使是当轴或者甚至防喷溅装置部分地浸入油浴中，也可以有效地防止油的侵入。在凸轮轴区域中的油浴在实践中是在发动机极端负荷的情况下、例如在气缸盖中出现提高的油位时或者在强烈的加速或制动行为时出现。

防喷溅装置的按照本发明的一种优选设计结构这样实施，使得窜气的细小的油滴不被分离。窜气的这种油分离优选地是在单独的后置的油分离装置中进行，该油分离装置例如设置为在空心轴段内部的一个螺旋通路或多个螺旋通路的形式。但是在本发明的范围内也得到的优点是，这种后置的油分离装置没有通过喷溅油点或类似物还附加地受到负担。

对于具有防喷溅装置的轴的其他的设计结构，在本发明的范围内得到不同的特别有利的可能性。这样，外壳优选地具有套筒形的中间区段，突起从该中间区段伸出。套筒形的中间区段在此适宜地构成为基本上圆柱形的或略微圆锥形的。外壳由此具有简单的形状，在该形状上可以容易地构成突起和通口。

防喷溅装置可以构成为模制件、特别是铸件，由此能够实现简单的制造。防喷溅装置可以类似于凸轮热压配合或者通过扩张空心轴段而被固定。但是因为涉及机械上比较低负荷的构件，也能够实现简化的装配。这样防喷溅装置也可以由多个部分、特别是由两个沿纵向分开的部分构成。各单个的部分然后在空心轴段的区域上被安装在所述至少一个径向的进入口上并且被固定夹住。防喷溅装置可以用胶粘剂固定在空心轴段上或者由部分拼合而成。附加地或者备选地也存在在防喷溅装置和空心轴段上设置相互作用的形锁合元件的可能性，这些形锁合元件实现固定。

根据预期的负荷，对于防喷溅装置，除了金属材料之外，也可以考虑塑料、陶瓷或其他耐久材料。

在防喷溅装置的一般形状方面有利的是，它沿着轴的纵向方向观察在一个端部和优选在两个端部上在径向上被加大，为此例如可以设有凸缘形的成型部。在这种设计方案的范围内，窜气可以毫无问题地流向径向暴露的外壳，其中但是通过防喷溅装置的加宽的端部可以有效地挡住从轴的直接相邻的装置例如相邻凸轮喷入的油。在防喷溅装置的尺寸设计方面，在此要注意沿着轴的纵向方向以及沿着径向方向可供使用的结构空间。

在防喷溅装置的具体设计结构方面有利的是，突起构成为肋，这些肋沿着轴的纵向方向直线地或者带有一定倾斜地延伸。

当轴构成为凸轮轴时，轴始终具有预定的旋转方向。即使在其他轴的情况下，通常确定优先的旋转方向。当存在预定的或至少一个优先的旋转方向时，突起适宜地这样取向，使得在旋转中分离出的油沿着预定的或优先的旋转方向向外甩出。在突起构成为肋的设计方案中，肋也可以这样倾斜，使得肋的自由端部背离预定的或优先的旋转方向。该倾斜相对于正好在径向方向上分布的取向可以例如在10°与40°之间、特别是在15°与30°之间

如前所述，通口由于旋转运动而通过设置在通口之间的突起得到防护。当轴具有预定的或优先的旋转方向时，有利的是，沿着旋转方向观察直接在每个通口的前面设有一个突起。防护通口免除喷入的油在以下情况中还得到附加的改善，即突起如前所述与旋转方向相反地倾斜布置并且这样恰好沿着径向方向观察在一定程度上覆盖通口。

通口例如可以是纵向缝，这些纵向缝基本上平行于轴的纵轴线延伸。那么与沿着轴纵向方向延伸的肋组合得到特别有利的设计结构。

按本发明的防喷溅装置设置在空心轴段的所述至少一个径向进入口的上游，以便有效地挡住油的喷入。在此有利的是，在带有设置在其中的通口的防喷溅装置外壳与带有所述至少一个通口的空心轴段之间设有径向的缝隙。在这种设计方案的范围内，亦即在通口与所述至少一个进入口之间在轴的纵向方向和/或圆周方向上存在错位。该缝隙然后形成要被输出的气体的流动通道，通过进一步的偏转能够实现油的分离。至少避免，快速的油滴可能没有偏转就直接进入到空心轴段的所述至少一个进入口中。

通常在空心轴段上设有多个进入口，这些进入口围绕圆周均匀地分布。为了然后实现所述的沿着纵向方向和/或圆周方向的错位，所述通口相应地分布在防喷溅装置的外壳的圆周上。特别是通口的数量可以是进入口的数量的整数多倍。

在这方面适宜的是，突起和通口围绕外壳的圆周以均匀的布置成组地、特别是成对地分布。在成对的布置中，沿着旋转方向观察，相应地有一个第一突起、一个第一通口、一个第二突起和一个第二通口直接依次地设置。

如开头已经阐述的那样，有利的是，为了从窜气中分离细小的油滴，设有单独的油分离装置，它可以设置在空心轴段的内部。为此可以例如设置螺旋形的旋流发生器，其带有一个或多个螺旋通路，通过涡旋运动向外甩出和相应地分离出窜气的细小的油滴。通过螺旋通路的升角的变化也可以提高流动方向上的流动速度。

为了避免凸轮轴区域中的过高的超压，还可以在空心轴段的内部设有旁路阀和紧接于其上的旁路通道，该旁路通道引导窜气在油分离装置旁边经过。

附图说明

下面借助仅仅示出实施例的附图阐述本发明。在附图中：

图1示出完成安装的、包括凸轮轴的、设有防喷溅装置的凸轮轴模块；

图2示出沿着图1中线A-A的俯视剖面图；

图3示出按照图2的透视剖面图；

图4示出在防喷溅装置区域内的凸轮轴的纵剖面图。

具体实施方式

图1示出完成安装的包括凸轮轴1的凸轮轴模块，该凸轮轴按照其常见结构具有多个凸轮2并且由支承座3支承。在两个相邻的凸轮2之间设有防喷溅装置4，其功能原理在下面详细阐述。

在此从图1中可得出，防喷溅装置4在一个分界面5上由两个部分组成。此外可看到，防喷溅装置4具有凸缘状加宽的端部6a、6b和位于它们之间的套筒形的基本上圆柱状的中间区段7。在中间区段上可看到以纵向缝形式的通口8和以肋9形式的突起，它们沿着轴纵向方向延伸。

防喷溅装置4的目的以及凸轮轴1的精确设计结构从图2至4的视图中得到。在此，图2和3示出类似的横截面，在图2中以横截面的俯视图可看到肋9以及通口8的准确取向。相反在图3的透视图中，附加地考虑图1，可更佳地看到肋9和通口8沿着轴纵向方向的走向。

在各剖视图中首先可看到，凸轮轴1具有空心轴段10，该空心轴段具有至少一个、在本实施例中为六个径向的进入口11a、11b，用于通过空心轴段10输出窜气B。防喷溅装置4在此设置用来避免大的油滴或油射束直接喷射到径向的进入口11a、11b中。

为此目的，设有肋9和通口8。在凸轮轴1沿着预定的旋转方向D旋转时，在圆周方向上产生气流，该气流防止大的油滴离心甩入或者甚至是防止油射束的喷入。但是窜气B在相应的超压时可能跟随凸轮轴1的旋转并且流入到进入口11a、11b中。窜气B的路径在图2至4的剖面图中通过虚线标出。

除了通过肋9产生气流外，还要考虑，由于防喷溅装置4的旋转和较大颗粒或射束的惯性，它们沉积在肋9上。在这方面从图2可得出，沿着旋转方向D观察，在每个通口8前面有一个肋9。大的油滴、喷溅油点和油射束这样首先着落在肋9上，然后才可能到达通口8。

从图2中还可见，肋相对于预定的旋转方向D这样倾斜，使得其自由的端部背离预定的旋转方向D。相对于正好在径向方向上的取向，该倾斜例如可以在10°与40°之间、特别是在15°与30°之间。在本实施例中，该倾斜例如为25°。通过肋9的所描述的倾斜，一方面达到，直接在每个肋9旁边回缩地设置的通口8得到还更好的防护。附加地，着落在肋9上的油由于离心力而有效地向外被挤压和最后被甩出。

在图4中可看到空心轴段10的精确结构。按此，空心轴段10具有不同的进入口11a、11b。在防喷溅装置4的中间区段7与空心轴段10之间形成径向的缝隙12，窜气B流动通过该缝隙。三个进入口11a通向空心轴段10内部的环形区域，该环形区域把窜气B输送到未示出的旋流发生器以进行油分离。为了在高的超压下在没有清洁的情况下也能够实现快速地输出窜气，居中地在空心轴段10中设置有旁路阀13和紧接于其上的旁路通道14。窜气B通过其他的进入口11b可以从缝隙12到达旁路阀13。

按照图4，在防喷溅装置4的通口8与第一进入口11a之间设有沿纵向方向的错位。窜气B由此被偏转，使得即使在这种偏转情况下还能够分离较大的油滴。特别是没有形成连续的视线，油滴可以沿着该视线进入到所述的进入口11a中。

在其他的进入口11b方面，窜气B可以通过这些其他的进入口到达旁路阀13，按照图2至少存在沿圆周方向的错位。这点如此达到，即这些通口8和肋9分别以两个通口8和两个肋9成组地设置。这六组然后设置成，使得通向旁路阀13的进入口11b正好设置在两个相邻的组之间。

如已经结合图1阐述的那样，防喷溅装置4由多个部分、在本实施例中由两个沿纵向分开的部分构成。各部分之间的分界面5在图2和3中可看到，例如用胶粘剂、特别是双组分胶粘剂可以连接各部分。

为了将防喷溅装置4固定在凸轮轴1上，也可以设有胶粘剂。附加地或备选地，可以在防喷溅装置4和空心轴段10上也设有相互作用的形锁合元件15，这些形锁合元件示例性地在图4中示出。

Claims (15)

1.轴，所述轴包括空心轴段(10)，该空心轴段具有至少一个径向的进入口(11a、11b)，用于通过空心轴段(10)排出气体，并且所述轴包括防喷溅装置(4)，该防喷溅装置设置在空心轴段(10)上的所述至少一个径向的进入口(11a、11b)的区域内，其特征在于，所述防喷溅装置(4)具有径向暴露的外壳，该外壳具有多个径向的通口(8)和多个在通口(8)之间的突起，这些突起在径向上相对于通口伸出，所述外壳具有套筒形的中间区段(7)，所述突起从该中间区段伸出。

2.按照权利要求1所述的轴，其特征在于，所述突起构成为肋(9)，这些肋沿着轴的纵向方向延伸。

3.按照权利要求2所述的轴，其特征在于，所述轴具有预定的旋转方向(D)，肋(9)这样倾斜，使得肋的自由端部背离预定的旋转方向(D)。

4.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，所述轴具有预定的旋转方向(D)，并且沿着旋转方向(D)观察在每个通口(8)的前面设有一个突起。

5.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，通口(8)构成为纵向缝。

6.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，在防喷溅装置(4)的外壳与带有所述至少一个进入口(11a、11b)的空心轴段(10)之间设有径向缝隙(12)，在通口(8)与所述至少一个进入口(11a、11b)之间在轴的纵向方向和/或圆周方向上存在错位。

7.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，所述防喷溅装置(4)沿着轴的纵向方向观察具有在径向上加大的端部(6a、6b)。

8.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，所述突起和通口(8)围绕外壳的圆周以均匀的布置成组地分布。

9.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，在空心轴段(10)的内部设有旁路阀(13)和/或油分离装置。

10.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，所述防喷溅装置(4)由多个部分构成。

11.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，所述防喷溅装置(8)通过胶粘剂固定在空心轴段(10)上。

12.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，所述防喷溅装置(4)和空心轴段(10)具有相互作用的形锁合元件(15)。

13.按照权利要求1至3中任一项所述的轴，其特征在于，所述轴是凸轮轴(1)。

14.按照权利要求8所述的轴，其特征在于，所述突起和通口(8)围绕外壳的圆周以均匀的布置成对地分布。

15.按照权利要求10所述的轴，其特征在于，所述防喷溅装置(4)由两个沿纵向分开的部分构成。