CN103477037B - 凸轮轴调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明建议一种凸轮轴调节器（1）的设施，其具有驱动元件（2）和至少两个从动元件（3、4），其中，所述驱动元件（2）和所述从动元件（3、4）具有多个径向指向的叶片（6），它们在轴向（7）上覆盖相邻元件的周面（9）。

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的配气正时而使用。根据当前负荷调节配气正时来降低消耗和排放。常见结构类型是叶片腔室调节器。叶片腔室调节器具有定子、转子和驱动轮。转子大多数情况下与凸轮轴抗相对转动地连接。定子和驱动轮同样彼此连接，其中，转子与定子同轴并且位于定子之内。转子和定子具有径向叶片，它们形成彼此对立作用的油室，这些油室可以通过油压加载并且能够实现定子与转子之间的相对运动。此外，叶片腔室调节器具有各种密封盖。定子、驱动轮和密封盖的连接通过多个螺栓连接件来确保。
US2009/0173297A1示出可液压操作的凸轮轴调节器，其具有驱动轮和与其同轴的定子，定子包括两个与定子同中心地布置的转子。在此，定子可以是一体式的或者由多个结构元件构造成。转子和定子具有径向指向的叶片。因而定子与转子构造出工作室，这些工作室能以液压介质来受到压力加载，从而实现在相应转子与定子之间围绕凸轮轴调节器的转动轴线的相对转动。布置在转子之间的分离壁作为定子的组成部分使得转子在轴向上彼此分隔开。每个转子可以与一个凸轮轴连接。在这种情况下，一个凸轮轴被构造成空心轴，而另一凸轮轴则由实心材料构成。两个凸轮轴彼此同中心地布置。相应配属于凸轮轴的凸轮与其凸轮轴以如下方式连接，从而可以发生凸轮或相应凸轮轴在周侧上的彼此相对转动，因而可以无级和可变地调节配属于凸轮的进气阀和出气阀的配气正时。
转子叶片和定子叶片具有确定的面，其在向工作室注入液压介质时承受压力，因而承受在周向上的力，由此带来相对转动。这种液压凸轮轴调节器的响应性能通过该面以及通过由压力介质泵产生的液压介质压力来确定。
发明内容
本发明任务在于提供一种凸轮轴调节器，其具有特别紧凑的结构形式。
根据本发明，该任务通过权利要求1的特征来解决。
驱动元件和从动元件原则上均具有两个端面，它们尽量垂直于凸轮轴调节器的转动轴线布置。在这些端面之间，元件通过周面限定并且形成柱体形轮毂。多个叶片从该周面出发在径向上延伸，这些叶片为了构造出工作室而以如下方式布置，即，在向工作室以液压介质进行压力加载时，在叶片对之间的周侧间距发生变化并且能够实现驱动元件与从动元件之间的相对转动运动。叶片在周面上的布置类似于星形或者花朵形。叶片的中间空间在轴向上由垫片限定，这些垫片与相应从动元件或者驱动元件间接或者直接抗相对转动地连接。
根据本发明，第一从动元件的叶片在轴向上突出超过第一从动元件的平行于端面错开的面并且覆盖第二从动元件的周面，或者通过与第一从动元件类似的外形覆盖其轮毂。在此，第二从动元件的叶片在轴向上并不明显延伸超过其端侧边界。因而，驱动元件的叶片在两个从动元件的周面上延伸，其中，从动元件沿着转动轴线依次同轴地布置。驱动元件的叶片与第一从动元件的叶片构造成叶片对，向其以液压介质进行压力加载使得第一从动元件与驱动元件扭转。第二从动元件的叶片与驱动元件的叶片构造成另一叶片对，向其以液压介质进行压力加载使得第二从动元件与驱动元件扭转。通过叶片对的独立性，按照有利方式能够独立地利用液压介质来驱控和注入工作室并且实现每个从动元件相对于驱动元件的彼此独立的相对转动运动。有利的是，叶片以搭接和嵌套的方式布置在从动元件上，并且降低轴向结构空间。
在本发明另一设计方案中，像第一从动元件的叶片在第二从动元件的周面上延伸那样，第二从动元件的叶片同样沿轴向在第一从动元件的周面上延伸。在此，驱动元件在轴向上覆盖两个从动元件。由此实现在轴向上通过两个从动元件的彼此搭接而进一步降低结构空间。
此外在结构空间保持相等情况下，按照有利方式还可以提供多个压力作用的叶片面，由此降低用于输送液压介质的泵的功率要求，液压介质用于工作室的液压加载。在叶片较大的作用面的情况下，泵的尺寸可以较小，因此提供在较小内燃机中使用。
在本发明一个设计方案中，第一从动元件在其端面之间具有与其平行错开的接触面。错开的接触面与第二从动元件的轴向依次布置的面直接接触。因而两个从动元件在轴向上嵌套地布置。按照有利方式，该接触面位于从动元件的轮毂区域内。平行错开的接触面带来另一周面，其尽量完全沿周向环绕地构造。替选地，接触面可以布置于端面之外，据此构造出类似轴颈的凸起，通过该凸起两个从动元件彼此定心并同轴地布置。
在一个可选设计方案中，两个从动元件接触的接触面设有密封器件。因而液压介质不可以通过该接触面传递。
接触面可以构造成圆环形的平坦面。圆环形在特殊情况下也可以理解为圆形。替选的是，接触面也可以是不平坦地或者不垂直于转动轴线地构造。
在一个特别优选的设计方案中，从动元件分别通过弹簧器件与驱动元件至少在确定角度范围内张紧。这有如下优点，在不存在液压介质压力的情况下，相应从动元件相对于驱动元件运动进入休止位置或者锁定位置。特别可以考虑将扭力弹簧或涡卷弹簧用作为弹簧器件。
在本发明一个设计方案中，凸轮轴调节器具有锁定机构，其在锁定情况下联接从动元件与驱动元件，因而使它们抗相对转动地相互连接，并且在解锁情况下松开从动元件与驱动元件，因而能够实现相应从动元件与驱动元件的相对转动运动。这些锁定机构在工作室未加压情况下固定从动元件相对于驱动元件的位置。
在一个特别优选设计方案中，其中一个从动元件具有锁定机构。在此，所述锁定机构可以布置在从动元件的叶片或者从动元件的轮毂中。驱动元件具有滑槽，可移动的锁定元件与该滑槽嵌接，以便阻止相对转动运动。该锁定机构在轮毂区域中的布置是有利的，这是因为利用这种设计方案，从动元件的叶片在其周侧延伸部上十分薄地构造，因而在相对转动时可以实现大的扭转角度。
在本发明另一设计方案中，叶片配备有在径向上弹性地构造的密封器件。这些密封器件使得工作室彼此密封，因而通过降低内部泄漏提高凸轮轴调节器的效率。
在此有利的是，密封器件的弹性补偿了径向上的公差和间隙。
在从动元件与驱动元件的根据本发明的布置的有利设计方案中，从动元件可以与相应所配属的凸轮轴连接。这些凸轮轴同中心地布置，其中，外凸轮轴被构造成空心轴，内凸轮轴被构造成空心轴或者由实心材料构造成。驱动元件例如通过牵引传动机构与曲轴作用连接。每个凸轮轴具有用于确定功能的一组凸轮，例如一个凸轮轴具有用于出气阀的凸轮，而另一凸轮轴具有用于进气阀的凸轮。用于内凸轮轴的凸轮支承在外空心轴上，然而利用销连接件与内凸轮轴抗相对转动地连接。在此，销连接件穿过外空心轴的纵向孔。从动元件与相应凸轮轴的机械连接可力锁合、形状锁合或材料锁合地实现。
在本发明一个特别优选的设计方案中，通过从动元件彼此的相对转动运动不仅使所属凸轮轴彼此扭转（由此可以实现阀行程交叠），而且使从动元件相对于驱动元件扭转，这导致曲轴的配气正时的改变。
有利的布置可以在明显受限的结构空间中实现，并且存在于内燃机中的液压介质按照理想方式用于凸轮轴调节器的调节。提供一种凸轮轴调节器，其可以连接凸轮轴调节系统，由此凸轮对可以彼此相对扭转以改变阀行程交叠，并且附加地可以调节凸轮轴与驱动元件（其与曲轴作用连接）以关于活塞位置调节配气正时。
附图说明
附图中示出本发明实施例。
图中：
图1沿着凸轮轴调节器的转动轴线以纵剖图示出根据本发明的凸轮轴调节器；并且
图2垂直于凸轮轴调节器的转动轴线以横截面图示出根据本发明的凸轮轴调节器。
具体实施方式
图1沿着凸轮轴调节器1的转动轴线5以纵剖图示出根据本发明的凸轮轴调节器1。凸轮轴调节器1具有一个驱动元件2、两个从动元件3和4、两个垫片15、多个密封元件17以及相应地具有配属于这些从动元件的锁定机构14。驱动元件2在外周面上具有用于容纳未进一步示出的牵引器件的齿轮圈。此外驱动元件2具有多个在径向20上延伸的叶片6。从动元件3和4与驱动元件2同中心地布置。从动元件3和4同样具有多个在径向上延伸的叶片6。从动元件3和4的叶片6相应与驱动元件2形成多个工作室A、B、C、D。从动元件3的至少一个叶片6具有锁定机构14。在轴向7上驱动元件3在其外部尺寸中由端面9限定。在端面9之间，从动元件3具有平行错开的接触面10。从动元件3以其轮毂抗相对转动地固定在内凸轮轴18上。从动元件4同样具有多个径向指向的叶片6，其中，至少一个叶片6具有锁定机构14。锁定机构14平行于转动轴线15布置并且构造有联接活塞和未示出的弹簧元件。在从动元件3与4之间布置有密封器件17。这些密封器件17用于将此处未示出工作室尽量油密封地彼此分离开。从动元件4同样具有布置在其端面之间的、平行错开的面11，该面与从动元件3的接触面10直接接触。从动元件4抗相对转动地与外凸轮轴19连接。在轴向上两个垫片15置于凸轮轴调节器1两侧。这些垫片15具有滑槽容纳部，锁定机构的联接活塞可以锁定到这些滑槽容纳部中，以便因而建立在相应从动元件3或4与驱动元件2之间的抗相对转动的连接。图1示出锁定机构14的联接活塞的锁定位置。从动元件3和4在背离凸轮轴的端侧上具有通风通道16，其将杂质从锁定机构14，特别是从其中布置有锁定弹簧的弹簧室排放至外部环境或者说从凸轮轴调节器送出。这些通风通道16由相应从动元件3或4轴向面式的布置和背离凸轮轴的垫片15形成并且在径向上延伸。从动元件3的叶片6沿轴向方向7在从动元件4的周面8上延伸。从动元件4的叶片6同样在从动元件3的周面8上延伸。在覆盖区域中，密封器件17布置在叶片6与周面8之间的径向间隙内。
图2以垂直于凸轮轴调节器1的转动轴线5的横截面图示出根据本发明的凸轮轴调节器1。在该视图中示出通过从动元件3和4与驱动元件2构造出工作室A、B、C、D。从动元件3或4的每个叶片6与驱动元件2的叶片对构造成两个工作室。这样从动元件3的叶片6与驱动元件2的叶片6限定出工作室A和B。相反，从动元件4以类似方式与驱动元件2构造出工作室C和D。从动元件3和4的叶片6的径向外端部具有密封器件17，它们油密封地分离工作室。此外，在周向12上，凸轮轴调节器1至少在从动元件3或4与驱动元件2之间具有弹簧元件13。在此，两个从动元件3和4分别通过弹簧元件13与驱动元件2张紧。
因而，在向工作室A或B注入液压介质情况下，从动元件3可以相对于驱动元件2扭转。向工作室C和D注入液压介质使得从动元件4与驱动元件2之间相对转动。
附图标记列表
1） 凸轮轴调节器
2） 驱动元件
3） 第一从动元件
4） 第二从动元件
5） 转动轴线
6） 叶片
7） 轴向
8） 周面
9） 端面
10） 接触面
11） 面
12） 周向
13） 弹簧元件
14） 锁定机构
15） 垫片
16） 通风通道
17） 密封件
18） 第一凸轮轴
19） 第二凸轮轴
20） 径向
A） 工作室
B） 工作室
C） 工作室
D） 工作室

Claims (10)

1.凸轮轴调节器(1)，其具有
-驱动元件(2)、第一从动元件(3)和第二从动元件(4)，
-其中，这些元件(2、3、4)中的每个元件均与所述凸轮轴调节器(1)的转动轴线(5)同轴地布置，
-其中，所述从动元件(3、4)和所述驱动元件(2)具有多个径向指向的叶片(6)，
-构造有工作室(A、B、C、D)，
-其中，每个工作室(A、B、C、D)通过由所述驱动元件(2)的叶片(6)与其中一个所述从动元件(3、4)的叶片(6)组成的叶片对限定，
-其中，所述工作室(A、B、C、D)能以液压介质来受到压力加载，
-使得能够实现所述驱动元件(2)与相应从动元件(3、4)之间的相对扭转，
其特征在于，
所述从动元件(3、4)轴向依次布置，使得所述第一从动元件(3)的叶片(6)在轴向方向(7)上沿着所述第二从动元件(4)的周面(8)延伸，所述第二从动元件(4)的叶片同样在轴向方向上沿着所述第一从动元件(3)的周面延伸。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述第一从动元件(3)具有两个端面(9)，在这两个端面(9)之间具有平行错开的接触面(10)，其中，所述接触面(10)与所述第二从动元件(4)的轴向依次布置的面(11)直接接触。
3.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述叶片(6)具有在径向方向(20)上弹性地构造的密封件(17)。
4.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，其中一个所述从动元件(3、4)与所述驱动元件(2)在周向(12)上通过弹簧元件(13)预张紧。
5.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述凸轮轴调节器(1)具有锁定机构(14)，所述锁定机构阻止或者允许所述驱动元件(2)与其中一个所述从动元件(3、4)的相对转动运动。
6.根据权利要求5所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，其中一个所述从动元件(3、4)具有锁定机构(14)，所述锁定机构阻止或者允许所述驱动元件(2)与其中一个所述从动元件(3、4)的相对转动运动。
7.根据权利要求6所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述锁定机构(14)具有通风通道(16)，用于将杂质排出所述凸轮轴调节器(1)，所述通风通道由相应从动元件(3、4)构造出。
8.根据权利要求7所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述通风通道(16)由相应从动元件(3、4)和垫片(15)构造出并且在径向方向(20)上延伸。
9.根据前述权利要求之一所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述第一从动元件(3)能与第一凸轮轴(18)连接，所述第二从动元件(4)能与第二凸轮轴(19)连接。
10.根据权利要求9所述的凸轮轴调节系统，其特征在于，所述第一从动元件(3)与第一凸轮轴(18)连接，所述第二从动元件(4)与第二凸轮轴(19)连接，其中，在向所述工作室(A、B、C、D)以液压介质进行压力加载时，发生两个从动元件(3、4)彼此的相对扭转，并且因而也发生这些凸轮轴(18、19)彼此的相对扭转，以及发生所述从动元件(3、4)相对于所述驱动元件(2)的进一步的相对扭转。
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ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: SCHAEFFLER FIFTH INVESTMENT MANAGEMENT GMBH + CO.,

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Effective date: 20150806

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Applicant after: SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG & CO. KG

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CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
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Granted publication date: 20160817