CN104428499B - 用于内燃机的凸轮轴调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴调节装置，其带有‑被内燃机的曲轴驱动的定子(1)，‑抗相对转动地与凸轮轴(24)连接的转子(3)，以及‑布置在定子(1)与转子(3)之间的工作室，所述工作室通过配属于转子(3)的叶片(18)划分成压力腔(A、B)，以及‑带有多个功能不同的压力介质通道(A1、B1、C1、E1)的压力介质回路，其中，压力介质通道(A1、B1、C1、D1)中的至少两个在区段(14)内过渡到一起，并且压力介质通道(A1、B1、C1、D1)中的一个通过安装到区段(14)中的导引套筒(13)压力介质密封地与其它压力介质通道(A1、B1、C1、D1)分开。

Description

用于内燃机的凸轮轴调节装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴调节装置。
背景技术
凸轮轴调节装置在现代内燃机中被用来优化油耗值和功率值以及用于改变换气阀的打开时间点和关闭时间点。为此，凸轮轴调节装置具有被曲轴驱动的定子和抗相对转动地与凸轮轴连接的转子。在转子与定子之间设置有能以压力介质加载的工作室，这些工作室通过配属于转子的叶片被划分成相反作用的压力腔。在内燃机运行期间，两个压力腔持续不断地用压力介质填充，从而转子和定子相对刚性地相互连接。换气阀的控制时间于是以如下方式改变，即，提高其中一个压力腔内的压力，而降低另一压力腔内的压力。压力介质为此必须输送给一个压力腔并从另一压力腔导出。为了使系统不振动，原则上必须通过压力介质的流出来控制流入。
在发动机启动期间可能出现这样的状况，即，两个压力腔仅部分地用压力介质填充，这是因为凸轮轴调节装置可以通过泄漏部位自动地清空。在该时间段内，凸轮轴调节装置内的转子没有液压地张紧，从而转子会不受控制地振动。为了避免这种效应，凸轮轴调节装置已经配备有机械的锁止系统，转子通过这种锁止系统利用固定的机械连接与定子联接。为了使转子可靠地锁止，锁止位置相应于比转子相对于定子在调节方向上的端部止挡“早”或“晚”。
由DE 10 2008 052 275 A1公开了一种带有两个能液压地操纵的锁止装置的凸轮轴调节装置，在该凸轮轴调节装置中，转子能在中间位置相对于定子锁止。为此需要在凸轮轴调节装置中设置额外的压力介质通道。
在这种凸轮轴调节装置中，原则上要解决的问题在于，这种凸轮轴调节装置具有较为耗费的压力介质回路。在此，为了构造相应的控制棱边以及为了传送压力介质，压力介质通道必须强制性地在一定的范围延伸，由此尤其是会在狭窄部位上出现结构空间的问题，这是因为压力介质通道在任何情况下都必须为了避免短路而彼此分开。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种凸轮轴调节装置，在该凸轮轴调节装置中，压力介质通道也能在极为狭小的结构空间情况下布置，而不存在压力介质流短路的风险。
为了解决该技术问题而提出一种用于内燃机的凸轮轴调节装置，其带有
-被内燃机的曲轴驱动的定子，
-抗相对转动地与凸轮轴连接的转子，以及
-布置在定子与转子之间的工作室，它们通过配属于转子的叶片划分成压力腔，以及
-带有多个功能不同的压力介质通道的压力介质回路，
其中，本发明的基本思想在于，
-压力介质通道中的至少两个在一个区段内过渡到一起，并且压力介质通道中的一个通过安装到该区段中的导引套筒压力介质密封地与其它压力介质通道分开。
通过所提出的解决方案，压力介质回路也可以在狭小的结构空间内得到极大的简化，这是因为压力介质通道可以以如下方式至少在区段内过渡到一起，也就是可以由共同的压力介质通道形成，其中，压力介质流的分开通过安装的导引套筒实现。安装的导引套筒可以在实践中被视作在共同的区段中的其中一个压力介质通道的延续部，从而压力介质流也在压力介质通道的共同的区段中再次压力介质密封地彼此分开。导引套筒可以构造成简单的分隔壁，不过重要的仅在于，压力介质通道的共同的区段通过导引套筒的安装而再次划分成两个压力介质密封地彼此分开的区段。
进一步提出的是，设置有能液压地操纵的锁止装置，其能通过在区段中延伸穿过转子的压力介质通道以压力介质加载，其中，配属于该锁止装置的压力介质通道在区段中过渡为配属于其中一个压力腔的压力介质通道以及在该区段中通过导引套筒压力介质密封地封闭。所提出的解决方案就此而言尤为有利，这是因为能通过布置在转子中的压力介质通道以压力介质加载的液压锁止装置在流动技术上特别难以联接到压力介质回路上，因为转子中的压力介质通道基于转子的转动运动而优选在径向靠内的区段上与压力介质回路连接，以及压力腔的压力介质通道同样从转子的径向内侧出发地朝着压力腔延伸。因此，转子的径向内侧与邻接的构件形成极为狭小的结构空间，压力介质通道必须布置在该结构空间中。在此，尤其是锁止装置的延伸穿过转子的压力介质通道的在流动技术上的连接在经过压力腔的压力介质通道时是有问题的。
进一步提出的是，配属于锁止装置的压力介质通道在第一区段中由凸轮轴中的端侧的钻孔形成，而在第二区段中由转子中的压力介质通道形成，并且导引套筒将第一和第二区段在流动技术上相互连接。导引套筒因此形成压力介质通道的两个区段的压力介质密封的连接，从而这个导引套筒通过压力介质通道的本来共用的区段延续并且与其它压力介质通道压力介质密封地分开。
在本发明的另一优选的实施形式中提出的是，导引套筒伸入转子的压力介质通道中并将转子通过形状锁合(Formschluss)抗相对转动地与凸轮轴连接起来。因此，导引套筒可以同时用作将转子抗相对转动地相对于凸轮轴固定的元件，该元件在现有技术中也被称为“定时旋转(Timing spin)”，并且是不同的车辆制造商所要求的。
此外还提出的是，压力介质通道在其中过渡到一起的区段大于导引套筒，并且在侧向上在导引套筒上设置有自由空间，各其它压力介质通道的压力介质在导引套筒上沿该导引套筒流经该自由空间。导引套筒因此在流动方向的横剖面中并没有完全占据共同的区段，从而用于其它压力介质通道的压力介质流动的横截面保持敞露。
进一步提出的是，导引套筒在压力介质通道于其中过渡到一起的区段中侧向地贴靠在壁上。导引套筒因此在压力介质通道的共同的区段中侧向地得到支撑，从而它在可能出现的负载中在横向方向上自身较少地负载。
此外还提出的是，导引套筒由管形成。将管使用为导引套筒就此而言是有利的，这是因为管本身已经就是径向向外的压力介质密封的部件，该部件仅须用它的开放的端部与压力介质通道的各区段连接。
在这种情况下进一步提出的是，管平行于凸轮轴的纵轴线地布置。导引套筒可以由此优选地在凸轮轴的壁中平行于凸轮轴的纵轴线地布置，这尤为有利，因为凸轮轴在这个区段中管状地、带有嵌入到凸轮轴中的中央螺栓地构造，并且壁因此示出用于布置导引套筒的较小的横截面，导引套筒基于所提出的布置方案可以节省结构空间地布置在该横截面中。
进一步提出的是，导引套筒通过挤压式连接与凸轮轴和/或转子连接。所提出的连接是一种尤为廉价的且适合大批量制造的连接类型，它在此对于所作用的力而言是完全足够的。
附图说明
接下来参考优选的实施例详细说明本发明。在图中逐个看到：
图1示出可以看到转子和定子的凸轮轴调节装置；
图2示出带有中间的锁止装置的凸轮轴调节装置；
图3示出带有中央螺栓的中央阀和凸轮轴；以及
图4以截面图和斜视图示出带有导引套筒的凸轮轴。
具体实施方式
在图1中看到根据本发明的凸轮轴调节装置，其带有象征性示出的操控单元20。凸轮轴调节装置具有一种在现有技术中公知的基本结构，该基本结构带有被曲轴驱动的定子1和抗相对转动地与未示出的凸轮轴连接的转子3。定子1在其外侧上具有齿部2，传递曲轴的沿转动方向“D”的转动运动的传动链嵌入到该齿部中。定子1配设有在径向上向内指向的凸起，这些凸起将在定子1与转子3之间的空腔划分成工作室。工作室进一步通过布置在转子3上的叶片18划分成压力腔A和B，其中，叶片18以其径向外侧通过密封件8支撑在定子1上。在转子3中设置有压力介质通道A1和B1，它们经由操控单元20被油泵“I”通过在图3中看到的中央阀21以压力介质加载或将压力介质导出到料箱“II”中。压力介质通道A1和B1通入压力腔A和B，其中，压力介质在加载压力腔A或B中的一个时被油泵“I”从相应未以压力介质加载的压力腔A或B导出到料箱“II”中。
在图2中看到凸轮轴调节装置，其带有布置在前面的密封盖16上的中间盖15，锁止装置V1和V2布置在该中间盖中。每个锁止装置V1和V2由锁止元件4、5，止动装置9、10以及压力腔C和E形成。止动装置9和10由能纵向移动地导引的活塞形成且通过弹簧11和12弹簧负载到图2所示的锁止位置。用于解锁锁止装置V1和V2的压力介质通道C1和E1通入压力腔C和E，其中，压力介质通道E1由于立体图而无法看到。在此，压力介质通道C1和E1原则上可以通过共同的控制管路与控制阀和通往料箱“II”的共同的流出管路连接，这是因为锁止装置V1和V2的压力腔C和E始终仅一起以压力介质加载。
带有能转动地布置在定子1中的转子3、前面的密封盖16、中间盖15、未示出的前盖和后面的密封盖的凸轮轴调节装置的总体的组装通过五个在周边上分布的螺栓6和两个定心销7实现。所描述的凸轮轴调节装置就其基本结构而言相应于在DE 10 2008 052 275 A1中说明的凸轮轴调节装置，为了理解本发明而将该凸轮轴调节装置明确列入本发明的公开内容中。
在图3中看到带有转子3和中央螺栓25的凸轮轴24。凸轮轴24至少在示出的端部区段中管状地、带有第一环形区段22和第二环形区段23以及内螺纹地构造，中央螺栓25旋入内螺纹。中央螺栓25具有螺栓头19且穿过转子3中的居中的开口，从而中央螺栓将转子3夹紧在螺栓头19和凸轮轴24的端侧之间。
压力介质通道A和B在所示的截段中在中央阀21和中央螺栓25的不同的贯通开口中延伸以及在转子3的内侧上的环形腔中和环形腔29中延伸，环形腔29由与第一环形区段22相比具有较小壁厚的第二环形区段23形成。第二环形区段23具有与第二环形区段22相同的外直径，但具有较小的内直径，由此形成径向上在内侧的环形腔29。在这个区段中与压力介质通道E1相同的压力介质通道C1在第一区段中由环形区段22和23中的平行于凸轮轴24的纵轴线取向的钻孔26形成以及在第二区段中由转子3中的形式为L形的钻孔28形成。钻孔26通入环形腔29，从而压力介质通道C1和B1在由环形腔29的子区段形成的共同的区段14中过渡到一起。为了使压力介质通道B1和C1以及在其内存在的压力介质流仍彼此分开，设置有导引套筒13，其被压入钻孔26中，并且在长度上以如下方式计量，即，它如在图4中看到的那样突出于凸轮轴24的端侧，并且伸入L形的钻孔28中。
转子3在装配时以L形的钻孔28的开口套装到导引套筒13的突出的端部上，由此转子3同时抗相对转动地沿预定的取向相对于凸轮轴24固定。导引套筒13因此同时形成不同的车辆制造商所要求的凸轮轴24与转子3的抗相对转动的连接，这种连接也被称为“定时旋转”。导引套筒13桥接区段14以及由此实际上形成压力介质通道C1的从钻孔26出发地经过环形腔29到达钻孔28的压力介质密封的延续部，从而压力介质通道C1和B1在环形腔29的区段14中压力介质密封地彼此分开，并且可以避免压力介质流的短路。
在图4中看到带有两个环形区段22和23的凸轮轴24的端部。在第一环形区段22中看到钻孔26，其在第二环形区段23的壁27上作为槽延续。导引套筒13压入钻孔26并且侧向地贴靠在槽内的壁27上。在此，导引套筒13在已安装的状态下径向向内地相对于环形腔29露出。
因为为了形成压力介质通道B1的环形腔29第二环形区段23必须强制性地具有比第一环形区段22更薄的壁厚，所以第二环形区段23的可供使用的壁厚不再足以使钻孔26也在第二环形区段23中压力介质密封地延续。根据本发明以如下方式来消除这个缺陷，即，之后安装导引套筒13，以及压力介质通道C1通过该导引套筒13从钻孔26直到钻孔28再次被压力介质密封地封闭。
通过所设置的导引套筒13，尽管结构空间很小，但压力介质通道B1和C1仍可以压力介质密封地彼此分开，由此可以实现压力介质回路的设计的极大的简化，这在此尤其是对交叉的压力介质通道B1和C1而言有利。导引套筒13在此构造成短的管区段，但也可以考虑的是，将导引套筒13仅构造成分隔壁，倘若这足以实现压力介质通道B1和C1的压力介质密封地分开。
附图标记列表
1 定子
2 齿部
3 转子
4 锁止装置
5 锁止装置
6 螺栓
7 定心销
8 密封件
9 止动装置
10 止动装置
11 弹簧
12 弹簧
13 导引套筒
14 区段
15 中间盖
16 密封盖
17 前盖
18 叶片
19 导引轮廓
20 操控单元
21 中央阀
22 第一环形区段
23 第二环形区段
24 凸轮轴
25 中央螺栓
26 钻孔
27 壁
28 钻孔
29 环形腔
A1、B1、C2、E2 压力介质通道
A、B、E、C 压力腔
V1、V2 锁止装置

Claims (8)

1.一种用于内燃机的凸轮轴调节装置，其带有
-被所述内燃机的曲轴驱动的定子(1)，
-抗相对转动地与凸轮轴(24)连接的转子(3)，以及
-布置在所述定子(1)与所述转子(3)之间的工作室，所述工作室通过配属于所述转子(3)的叶片(18)划分成压力腔(A、B)，以及
-带有多个功能不同的压力介质通道(A1、B1、C1、E1)的压力介质回路，
其特征在于，所述压力介质通道(A1、B1、C1、D1)中的至少两个在区段(14)内过渡到一起，并且所述压力介质通道(A1、B1、C1、D1)中的一个通过安装到所述区段(14)中的导引套筒(13)压力介质密封地与其它压力介质通道(A1、B1、C1、D1)分开；
所述导引套筒(13)平行于所述凸轮轴(24)的纵轴线地布置在所述凸轮轴的一侧。
2.按权利要求1所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-设置有能液压地操纵的锁止装置(V1、V2)，所述锁止装置能通过在区段中延伸穿过所述转子的压力介质通道(C1、E1)以压力介质加载，其中，
-配属于所述锁止装置(V1、V2)的压力介质通道(C1、E1)在所述区段(14)中过渡为配属于所述压力腔(A、B)的压力介质通道(A1、B1)并且在所述区段(14)中通过所述导引套筒(13)压力介质密封地封闭。
3.按权利要求2所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-配属于所述锁止装置(V1、V2)的压力介质通道(C1、E1)在第一区段中由所述凸轮轴(24)中的端侧的钻孔(26)形成，而在第二区段中由所述转子(3)中的压力介质通道形成，并且
-所述导引套筒(13)将所述第一区段和所述第二区段在流动技术上相互连接。
4.按权利要求3所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述导引套筒(13)伸入所述转子(3)的压力介质通道并将所述转子(3)通过形状锁合抗相对转动地与所述凸轮轴(24)连接起来。
5.按权利要求1所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述区段(14)在轴向上的长度大于所述导引套筒(13)在轴向上的长度，在该区段中所述压力介质通道(A1、B1、C1、D1)过渡到一起，并且
-在所述区段(14)中在所述导引套筒(13)的侧向设置有自由空间，相应的其它压力介质通道(A1、B1)的压力介质在所述导引套筒(13)上沿所述导引套筒流经所述自由空间。
6.按权利要求1所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述导引套筒(13)在所述区段(14)中侧向地贴靠在壁(27)上，在该区段中所述压力介质通道(A1、B1、C1、D1)过渡到一起。
7.按权利要求1所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述导引套筒(13)由管形成。
8.按前述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述导引套筒(13)通过挤压式连接与所述凸轮轴(24)和/或所述转子(3)连接。
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