CN106164423A - 凸轮轴调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种叶片腔类型的液压凸轮轴调节器(1)，其具有以能绕凸轮轴调节器(1)的转动轴线(4)相对彼此拧转的方式受支承的转子(2)和定子(3)并且具有带多个贯穿的紧固孔(15、16、17、18、9)的盖(10)，这些紧固孔用于容纳紧固元件(47、48、49、50、51)，利用这些紧固元件将盖(10)在端侧固定在定子(3)上，其中，盖(10)具有锁定孔(20)，以能沿轴向方向移动的方式容纳在转子(2)内的锁定销(38)能够插入该锁定孔中，以便将转子(2)相对定子(3)锁定，其中，在凸轮轴调节器(1)用作排气调节器时，锁定销(38)在转子(2)内的位置相对于紧固元件(47、48、49、50、51)绕转动轴线(4)枢转了角度α'，在凸轮轴调节器(1)用作进气调节器时，锁定销(38)在转子(2)内的位置相对于紧固元件(47、48、49、50、51)绕转动轴线(4)枢转了角度α"，并且锁定孔(20)在盖(10)内的位置相对于紧固孔(19)的位置绕转动轴线(4)枢转了角度α，其中，转子(2)和定子(3)以如下方式彼此相协调，即，使角度α、α'和α"在数值上相等，而角度α'和α"的枢转方向相反。

Description

凸轮轴调节器
技术领域
本发明涉及一种叶片腔类型的液压凸轮轴调节器，其具有以能绕凸轮轴调节器的纵轴线或转动轴线相对彼此拧转的方式受支承的转子和定子并且具有带多个优选贯穿的紧固孔的盖，紧固孔用于容纳紧固元件，利用这些紧固元件将盖在端侧固定在定子上，其中，盖具有锁定孔，以能沿轴向方向移动的方式容纳在转子内的锁定销能够插入锁定孔中，以便将转子相对定子锁定在锁定位置中，其中，在凸轮轴调节器用作排气调节器时，锁定销在转子内的位置相对于紧固元件绕转动轴线枢转了角度α'，在凸轮轴调节器用作进气调节器时，锁定销在转子内的位置相对于紧固元件绕转动轴线枢转了角度α"，并且锁定孔在盖内的位置相对于紧固孔的位置绕转动轴线枢转了角度α。
背景技术
凸轮轴调节器用于有针对性地调节内燃机内的凸轮轴与曲轴之间的相位。凸轮轴调节器可以实现依赖于发动机负载和发动机转速的阀配气正时的优化调整。由此可显著降低燃料消耗和废气排放并获得发动机的功率提升。
凸轮轴调节器通常包括定子、定位在定子内的转子以及两个密封盖。在定子内构造有多个压力室，它们也被称为叶片室并通过径向向内背离定子壁延伸的接片彼此分隔。保持在定子内部的转子的转子叶片伸入压力腔室。为了调节凸轮轴，用液压介质向压力腔室加载，由此，转子在定子内转动。为了转子在凸轮轴调节器运行时再次移动返回静止位或初始位，往往使用弹簧元件。为此需要弹簧元件在转子和定子上的可靠的紧固和方位确定。
凸轮轴调节器不仅用于对控制内燃机进气阀的凸轮轴进行调节也用于对控制内燃机排气阀的凸轮轴进行调节。前者也被称为进气凸轮轴调节器，后者被称为排气凸轮轴调节器。进气凸轮轴调节器和排气凸轮轴调节器由功能决定而在它们的结构设计上有区别，尤其是关于锁定位置的相对角位置有所不同。在现有技术中，需要针对每个调节器类型设置单独的盖，其不仅匹配于转子也匹配于定子以及匹配于分别存在的锁定位置。进气调节器盖与排气调节器盖的区别在于，锁定滑槽的各个角位置或位置仅配属给所属的调节器类型(进气调节器或排气调节器)或各个锁定销位置。
根据DE 10 2012 213 176A1公知了一种用于内燃机的液压凸轮轴调节器，其具有外转子和内转子，其中，外转子和内转子以能转动调节的方式并且同心地绕共同的转动轴线布置，其中，在外转子与内转子之间形成有至少一个液压室，至少一个连接的叶片分别从外转子和内转子延伸到该液压室中，由此，液压室被分为至少一个由两个压力室组成的压力室对，其中，内转子具有同心地布置在转动轴线内的开口，其中，在开口的内面上在内转子的两个轴向侧之间构造出密封区段，其中，密封区段两侧的开口具有比密封区段内的开口更大的截面，其中，内转子是烧结成的构件，并且内转子的密封区段是经校准的。
公知的现有技术的缺点是相对较高的管理成本，其由针对每个调节器类型所需的个性化的构件而决定。其中，例如包括用于技术图纸的创建、检查、批准、管理等的耗费，或者尤其是由调节器的类似却有区别的构件(例如盖部)的制造决定的较高成本，连同与此相关工具成本、检测器件成本和仓储成本。此外，可能难以轻易获得引起显著经济地制造上述凸轮轴调节器的非常多的工件数量。
发明内容
本发明的任务在于提供一种凸轮轴调节器，其不具有或减少了前述缺点。尤其是，通过能够尽可能多地使用用于进气凸轮轴调节器和排气凸轮轴调节器的廉价的相同部件应当实现成本降低。此外，协作效果应当在力求实施模块化组件时起作用。在制造时也应当可以实现廉价的制造和材料管理。
该任务在这种凸轮轴调节器中通过如下方式来解决，即，使角度α、α'和α"在数值上相等，并且角度α'和α"的枢转方向相反。换而言之，锁定孔的位置相对于紧固孔的位置可以绕纵轴线枢转角度α，在进气凸轮轴调节器的情况下的角度α'的枢转方向反向于在排气凸轮轴调节器情况下的角度α"的枢转方向。
通过根据本发明的凸轮轴调节器的一个设计方案，以优选方式可以实现的是，将具有仅一个盖的凸轮轴调节器要么用作进气调节器要么用作排气调节器。所使用的盖在一种情况下以其一个端侧紧固在定子上，而在另一种情况下以其相对置的另一端侧固定在定子上。此外，所使用的盖横向于凸轮轴调节器的转动轴线地布置。无需再针对凸轮轴调节器的各个使用而制造、准备和使用单独的、不同的盖，这使制造流程和仓储的组织工作明显得以简化并且降低了成本。
根据本发明的凸轮轴调节器尤其适合于特别是在机动车领域中的的正时传动装置、链传动装置和皮带传动装置。在定子内构造有多个压力室，优选三个、四个或五个压力室，它们也被称为叶片腔并且通过径向向内从定子壁部延伸出去的接片或定子部段彼此分开。保持在定子内的转子的转子叶片伸入叶片腔中。定子在已装配的状态下可以抗相对转动地(drehfest)与曲轴连接。转子可以抗相对转动地与凸轮轴连接。转子的拧转角可以通过定子内的接片来限定。转子和定子尤其可以非切削地制成。它们可以是冷成形的、尤其是深拉的板材构件或钢板材构件。这些构件以有利方式是廉价的并且很好适合于批量生产。定子尤其可以构造为具有沿径向向外指向的外啮合部的端面啮合构件。
凸轮轴调节器可以具有三个、四个或五个紧固元件。这些紧固元件例如可以是螺丝、销子、栓子、铆钉、钉子等。定子尤其可以具有孔，优选是贯通孔，它们平行于转动轴线取向并且优选构造在以相邻的叶片腔彼此分开的定子部段内。这些孔可以具有螺纹，贯穿盖和/或定子的螺丝或螺旋栓子拧入该螺纹中。特别的优点在于，紧固元件是优选以螺纹伸入盖的紧固孔中的螺丝。用于将盖固定在定子上的栓子、钉子或销子可以在盖的贯通孔和/或定子的孔中力锁合地(kraftschlüssig)和/或形状锁合地(formschlüssig)保持，尤其是压入。
在排气凸轮轴调节器的情况下，从锁定位置起的调节可以沿顺时针实施，在进气凸轮轴调节器的情况下，从锁定位置起的调节沿逆时针实施。替选地，提及的用于进气调节器或排气调节器的调节分别也可以颠倒地实施。换句话说，在排气凸轮轴调节器中，转子相对于定子可以从“提前”的锁定位置起沿顺时针朝向“延迟”的锁定位置调节。在进气凸轮轴调节器中，转子可以相对于定子从“延迟”的锁定位置起沿逆时针向“提前”的锁定位置调节。
特别的优点在于，盖基本上盘状地构造，尤其是环形地构造。盖可以具有两个与凸轮轴调节器的转动轴线正交取向的平坦的侧面，尤其是正侧和背侧。这两侧被构造成用于密封地贴靠在定子和/或转子上。盖尤其可以用直接或间接地密封叶片腔的方式贴靠在定子和/或转子上。
在一个实施方式中，紧固元件和盖的紧固孔(必要时是定子的紧固孔)在盖与定子之间的接合平面中关于与转动轴线正交地相交的横轴线轴线对称地构造和/或布置。
根据本发明，盖具有至少一个锁定孔。尤其是在唯一的锁定孔的情况下，盖内的锁定孔优选构造为在转动轴线的方向上的贯通孔。在多个锁定孔情况下，锁定孔替选地构造为盲孔。在贯穿的锁定孔中可以特别有利的方式布置衬套、套筒或堵头，其也被称为锁定衬套。锁定衬套和锁定盖的连接可以尤其是以粘贴、按压、焊接、拧接等方式构造为力锁合/形状锁合。衬套优选压入锁定孔并且密封地封闭锁定孔。衬套尤其可以具有基本上呈u形的截面，连带有端壁和联接在其外边缘上的环绕的壁。衬套的形状尤其是其周向形状可以任意地构造，例如圆形、椭圆形、四角形、三角形地构造或构造为自由成形的轮廓。衬套可以烧结、锻造、改形或由实心材料切削制成，例如通过铣削、车削、钻孔等。这种构件简单且廉价地制造并且易于在锁定孔中装配，尤其是压入。此外，盖还可以例如通过烧结、改形、锻造制造为单件式的锁定盖，或者制造为铸件等。通过锁定孔作为贯通孔的设计方案还可以将衬套从盖的两侧/在盖的两个侧面进行接合。
在一个实施方式中，可以在盖和定子上构造出第一和第二方位标识部。在此，在盖上构造出第一方位标识部的一部分和第二方位标识部的一部分，并且在定子上构造出第一方位标识部的另一部分和第二方位标识部的另一部分。这些方位标识部尤其可以设置在盖的外边缘和定子的外边缘上，在那里，对于装配调节器的装配工人来说能清楚看到这些方位标识部。方位标识部尤其可以以槽或凸起的形式构造。如果盖以针对进气凸轮轴调节器的正确定向布置在其上，则盖和定子的第一位置标识彼此相匹配，而如果盖以针对排气凸轮轴调节器的正确定向布置在其上，则盖和定子的第二位置标识彼此相匹配。
换而言之可以说，根据本发明，用于进气调节器和排气调节器的锁定盖零件被设计为相同部件。针对使用在进气调节器中以及排气调节器中的可能性，锁定衬套要能从两侧根据要求的锁定钉位置来装配，以便视调节器类型(进气调节器或排气调节器)而定地，锁定盖部可以通过翻转，即，以相对于标记出的竖轴线拧转了180°的方式来装配。在此，视调节器类型(进气调节器或排气调节器)而定地，要么锁定盖的正面要么其背面指向或背向定子。通过定子部段具有对称的分布，才可以实现锁定盖的相同部件的使用。这意味着，针对进气调节器和排气调节器，相邻的紧固元件之间的角度β在数值上相等并且定向相同。角度α，也就是说在排气调节器情况下是角度α'以及在进气调节器情况下是角度α"在数值上相等，然而根据锁定销位置的所需功能(基本位置“提前”：进气调节器，基本位置“延迟”：排气调节器)定向不同，而是相反。
锁定衬套可以按如下方式设计，即，旋转对称的内轮廓和外轮廓可以不依赖于旋转取向地在装配时起作用并且可以被压入所设置的孔中。锁定盖内的孔在此以如下方式设计，即，不依赖于现有加工(冲压、穿通、钻孔、铣削等)地以及不依赖于所需加工方向(从上方或从下方制造)地以及不依赖于常见制造特征(滚丝、凹槽、毛刺方向等)地，锁定衬套可以在两侧压入。
除了可以视调节器类型而定地由于例如油道的菌状钻孔而有所区别的转子(但它们通常与昂贵的PM系列工具是相同的)之外，按照尤其有利的方式，用于进气调节器和排气调节器的几乎所有组件都是相同的。这意味着，根据本发明，转子、定子、密封盖以及尤其是用于进气调节器和排气调节器的锁定盖可以具有相同设计，因而不仅在研发中而且在制造中均可以仅以一个材料编号和很少的耗费对它们进行处理。
锁定孔可以以压制部的形式构造在盖中，例如作为长孔或类似结构，用以锁定衬套或嵌入件的灵活的定位。可以构造附加的孔，例如在盖内的钻孔，它们在盖使用于进气调节器(或排气调节器)中时具有锁定孔的功能，然而在使用于排气调节器(或进气调节器)中时没有此功能并且利用盲塞或衬套等封闭。依赖于调节器类型，转子在调节器内的定位可以在另一定子部段内实现。视锁定盖的所需安装位置而定，可以将无锁定功能的衬套用作密封面。孔在盖内的数量和方位可以变化，从而盖不仅可以用在调节器系统上(进气或排气)，而且可以用于其他调节器和其他应用。
附图说明
以下结合实施例借助附图的帮助进一步阐述本发明。图中：
图1示出根据本发明的作为排气调节器的凸轮轴调节器的没有盖的实施方式的视图；
图2示出根据本发明的作为进气调节器的凸轮轴调节器的没有盖的实施方式的视图；
图3示出根据本发明的作为排气调节器的凸轮轴调节器的带有盖的实施方案的视图；
图4示出根据本发明的作为进气调节器的凸轮轴调节器的带有盖的实施方案的视图；
图5示出图3的凸轮轴调节器的透视图；
图6示出图4的凸轮轴调节器的透视图；
图7示出用于根据本发明的凸轮轴调节器的盖或锁定盖的透视图；
图8示出图7的盖的正视图；
图9示出图7的盖的后视图；以及
图10示出盖的另一实施方式。
附图仅为示意性的且仅用于理解本发明。相同元件具有相同附图标记。不同实施方式的细节可以彼此组合和/或相互交换。
具体实施方式
图1、3和5示出根据本发明的作为排气调节器的凸轮轴调节器1。图2、4和6示出根据本发明的作为进气调节器的凸轮轴调节器1。在这两个实施方式中，凸轮轴调节器1用于内燃机的未示出的凸轮轴相对于曲轴的转动角调节。利用凸轮轴的帮助操纵内燃机的换气阀。换气阀的配气正时的最佳值随着发动机转速变化。随着发动机转速增大，在进气阀中最佳值推迟，在排气阀中最佳值提前。在带有分开的用于进气阀和排气阀的凸轮轴的发动机中存在如下可能性，即，通过凸轮轴的相应拧转，以简单方式实现配气正时的期望的与依赖于转速的调整。
凸轮轴调节器1不仅作为进气调节器而且作为排气调节器都具有定子2和转子3，它们能同心地绕凸轮轴调节器1的转动轴线4拧转且能绕转动轴线4相对彼此拧转。在转子2与定子3之间构造有叶片腔5、6、7、8、9，为这些叶片腔加载压力油，以导致转子2和定子3的相对拧转。
盖10在端侧紧固在定子3上。该盖用于密封构造在转子2与定子3之间的叶片腔5、6、7、8、9。盖10基本上是环形的，具有正面11、背面12、环绕的外面13以及中央凹口14。盖10具有五个分别设有内螺纹的紧固孔15、16、17、18、19以及具有锁定孔20。这些紧固孔15、16、17、18、19构造为贯通孔并且分别以相同角度β彼此间隔开。锁定孔20同样构造为贯通孔。紧固孔15、16、17、18、19和锁定孔20的中心轴线平行于转动轴线4。
图1至图4尤其示出了定子3的面向盖10的一侧，即，盖10与定子3之间的接合平面关于附图中标记的与转动轴线4正交取向的竖轴线31轴线对称地构造。
如图1和图3所示，在两个相邻的叶片腔5、6、7、8、9之间分别构造出定子部段21、22、23、24、25。在每个定子部段21、22、23、24、25中构造出紧固孔26、27、28、29、30。这些紧固孔26、27、28、29、30分别以相同角度β彼此间隔开。转子2具有五个转子叶片32、33、34、35、36，它们彼此分别以角度β间隔开。在布置于叶片腔9内的转子叶片32内构造出锁定销容纳部37，锁定销38以能平行于转动轴线4移动的方式容纳在锁定销容纳部内。
图1中示出作为排气调节器的凸轮轴调节器1处于其相对于定子3的锁定位置。在该锁定位置中，锁定销容纳部37相对于紧固孔30枢转了角度α'。图2示出作为进气调节器的凸轮轴调节器1处于其相对于定子3的锁定位置。在该锁定位置处，锁定销容纳部37相对于紧固孔30枢转了角度α"。图1和图2的比较示出的是，角度α'和α"在数值上相等，而方向相反，尤其针对图中所绘的角度β来说。
盖10内的锁定孔20相对于紧固孔19以角度α间隔开。角度α具有与角度α'和α"相同的数值。图8和图9一方面示出处于用于排气调节器(图5和图8)的定向中的盖部10，其中，盖以其背面12贴靠定子3和转子2，一方面示出处于用于进气调节器(图6和图9)的定向中的盖部，其中，盖以其正面11贴靠定子3和转子2。可以看到，图8和图9关于与竖轴线31正交的横轴线39是轴线对称的。换句话说，盖10可以从在图3和图8所示的用于排气调节器的定向被带到在图4和图9所示的用于进气调节器的定向，具体而言，盖绕竖轴线31枢转了180°并且绕转动轴线4枢转了90°。
图1与图3以及图2与4的比较示出的是，盖10的锁定孔20通过这种在进气调节器或排气调节器上的布置方式被带到与锁定销容纳部37重合的位置中。换句话说，10由于转子2、定子3和盖10的通过用于凸轮轴调节器1的相应的定向的前述几何形状设计方式，唯一的盖不仅可以用作进气调节器也可以用作排气调节器。以能在锁定销容纳部37内移动的方式容纳的锁定销38因而可以在从转子2朝向盖10的方向移出时伸入盖的锁定孔20中，由此阻止了转子2相对于盖10的旋转以及因而相对于其上固定盖10的定子3的旋转。
锁定孔20利用压入锁定孔20中的套筒40来密封。套筒40在图7中透视地示出并且具有相应于锁定孔20的形状和尺寸的端壁41以及布置在其外周边的环绕的壁42。换句话说，套筒40在截面(纵截面)中基本上呈u形。为了使盖部10通过前述的绕竖轴线31的转动能被用于进气调节器或排气调节器，套筒40必须要么以指向盖10的背面12的端壁41要么以指向盖10的正面11的端壁41置入锁定孔20。图7示意性清楚示出这种情况。套筒40的置入可以视应用而定地从正面11或背面12进行。
为了关于各个使用情况按照防错原则(Poka-Yoke Prizip)简化盖10的装配并且为了确保盖10的正确装配，盖在外面13设有两个槽43、44。在定子3外直径上构造有相应的槽45、46。图5和6示出的是，在盖10正确装配为排气调节器时，其中两个槽(槽43与槽45)彼此对齐，在正确装配为进气调节器时，另外的槽(槽44与槽46)彼此对起。以这种方式在装配盖10时可以追溯，利用套筒40封闭的锁定孔20是否布置在与锁定销容纳部37和锁定销38对齐的正确位置中。
图10示出盖10的另一实施方式，其中，该盖具有附加的锁定孔52。这种盖10可以用在不同的转子/定子组合中，其中，各个锁定位置的方位是不同的。
附图标记列表
1 凸轮轴调节器
2 转子
3 定子
4 转动轴线/纵轴线
5至9 叶片腔
10 盖
11 正面
12 背面
13 外面
14 中央凹口
15至19 紧固孔
20 锁定孔
21至25 定子部段
26至30 紧固孔
31 竖轴线
32至36 转子叶片
37 锁定销容纳部
38 锁定销
39 横轴线
40 套筒
41 端壁
42 环绕的壁
43至46 槽
47至51 螺丝

Claims (10)

1.叶片腔类型的液压的凸轮轴调节器(1)，所述液压的凸轮轴调节器(1)具有：转子(2)和定子(3)，所述转子和所述定子以能绕所述凸轮轴调节器(1)的转动轴线(4)相对彼此拧转的方式受支承；并且具有带多个贯穿的紧固孔(15、16、17、18、19)的盖(10)，所述多个贯穿的紧固孔用于容纳紧固元件(47、48、49、50、51)，利用所述紧固元件将所述盖(10)在端侧固定在所述定子(3)上，其中，所述盖(10)具有锁定孔(20)，以能沿轴向方向移动的方式容纳在所述转子(2)内的锁定销(38)能插入所述锁定孔中，以便将所述转子(2)相对所述定子(3)锁定，其中，在所述凸轮轴调节器(1)用作排气调节器时，所述锁定销(38)在所述转子(2)内的位置相对于紧固元件(47、48、49、50、51)绕所述转动轴线(4)枢转了角度α'，在所述凸轮轴调节器(1)用作进气调节器时，所述锁定销(38)在所述转子(2)内的位置相对于紧固元件(47、48、49、50、51)绕所述转动轴线(4)枢转了角度α"，并且所述锁定孔(20)在所述盖(10)内的位置相对于紧固孔(19)的位置绕所述转动轴线(4)枢转了角度α，其特征在于，所述转子(2)和所述定子(3)以如下方式彼此相协调，即，使角度α、α'和α"在数值上相等，而角度α'和α"的枢转方向相反。
2.根据权利要求1所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述盖(10)基本上盘状地构造，尤其是环形地构造，所述盖具有与所述转动轴线(4)正交取向的平坦的两个侧面(11、12)，所述两个侧面被构造成用于密封地贴靠在所述定子(3)和/或所述转子(2)上。
3.根据权利要求1或2所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述盖(10)以对在定子(3)与转子(2)之间构造的叶片腔(5、6、7、8、9)进行密封的方式贴靠在所述定子(3)和/或所述转子(2)上。
4.根据前述权利要求中任一项所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，在排气凸轮轴调节器的情况下，所述转子(2)相对于所述定子(3)从锁定位置起沿顺时针方向调节，并且/或者在进气凸轮轴调节器的情况下，所述转子(2)相对于所述定子(3)从锁定位置起沿逆时针方向调节。
5.根据前述权利要求中任一项所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述锁定孔(20)构造为贯通孔。
6.根据前述权利要求中任一项所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述定子(3)的紧固孔(26、27、28、29、30)和紧固元件(47、48、49、50、51)在盖(10)与定子(3)之间的接合平面中关于与所述转动轴线(4)正交地相交的竖轴线(31)轴线对称地构造和/或布置。
7.根据前述权利要求中任一项所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，在所述锁定孔(20)内布置有衬套(40)，所述衬套密封地封闭所述锁定孔(20)。
8.根据权利要求7所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述衬套(40)具有基本上呈u形的截面，连带有端壁(41)和联接在所述端壁的外边缘上的环绕的壁(42)。
9.根据前述权利要求中任一项所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述紧固元件(47、48、49、50、51)是螺丝，所述螺丝优选以螺纹伸入所述紧固孔(26、27、28、29、30、15、16、17、18、19)中。
10.根据前述权利要求中任一项所述的液压的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，在所述盖部(10)和所述定子(3)上形成第一和第二方位标识部(43、44、45、46)。
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