CN106232951A - 凸轮轴调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸轮轴调节器(1)，其带有定子(2)和转子(4)，其中，弹簧(6)使转子(4)旋转式地相对定子(2)张紧。根据本发明，弹簧是螺旋弹簧(6)，针对螺旋弹簧，定子(2)包括针对螺旋弹簧(6)的第一自由端部(10)的第一容纳部(8)，而转子(4)包括针对螺旋弹簧(6)的第二自由端部(14)的第二容纳部(12)。

Description

凸轮轴调节器
技术领域
本发明涉及一种具有定子和转子的凸轮轴调节器，其中，弹簧使转子旋转式地相对定子张紧。
背景技术
通常公知的是，凸轮轴调节器在内燃机中用于改变燃烧室气门的正时。使正时与当前的负载相匹配降低了消耗和排放。凸轮轴调节器具有定子和转子。转子大多与凸轮轴抗相对转动地(drehfest)连接，其中，转子与定子同轴并且位于定子内部。转子和定子形成油腔，油腔能通过油压加载，并且产生定子与转子之间的相对运动。
为了能够实现转子与定子的构件之间的转矩传递，并且此外还补偿凸轮轴的驱动转矩，用弹簧使转子旋转式地相对定子张紧。这例如在德国专利文献DE 103 61 509 B4或美国专利文献US 6,758,178 B2中公开。在此，在每个转子上通过附加的构件或对转子进行附加的加工来分别支承螺旋弹簧。由于这些附加部件或附加加工不仅提高了凸轮轴调节器的生产成本而且提高了装配成本。此外，凸轮轴调节器中针对螺旋弹簧的结构空间是有限的。然而，因为这些公知的弹簧支承机构需要相对大的轴向结构长度，所以使得将螺旋弹簧装配到转子中变得困难。
此外，由现有技术中普遍公知和常见的是，这种凸轮轴调节器具有布置在“定子-转子结构组件”两侧的盖。这些盖除了纯粹的密封功能外还可以具有另外的功能。因此，这些盖于是例如可以设计有齿部或设计有锁定元件，以便用作链轮或锁定盖。与盖具有哪种实施方式是无关地，该盖始终一件式地构造。还公知的是，上述的用于使转子相对定子张紧的弹簧紧固在盖上。
在设置有形式为螺旋弹簧的弹簧的凸轮轴调节器中，该弹簧挂入到并且于是固定到盖中。为此，在盖上，在内直径中需要用于挂入弹簧的凸缘(凸边)。通过弹簧力矩，扭转弹簧被压到盖凸缘上的成形为冲压出的或铣削的侧凹部(形成接片)的弹簧挂入部中，或者轴向且径向地固定在被压入的销中。具有带有被压延出的凸缘的盖的这些公知的解决方案也具有多个缺点。
如果在整个凸轮轴调节器中的结构空间条件非常小并且冲压出的弹簧挂入部具有太小的横截面，那么在凸轮轴调节器运行时可能会出现由于接片断裂引起的故障。
此外，由于自由冲压出的或铣削的弹簧挂入部使得盖的板材纤维在三个侧面被割断。由此，弹簧挂入部的保留的接片在周边方向上的稳定性比在仅进行改形或在少于三个侧面上进行自由冲压或者向上弯曲的实施方式中更小。
实践也表明的是，在冲压成形时，在盖底部与凸缘之间需要切割空隙。视在凸缘上具有过大的材料横截面的几何形状设计方案而定地，切模也必须具有一定的横截面，以便还能够经济地制造。因此在一般情况下，模具方形地设计。也就是说，在径向凸缘厚度例如为3mm的情况下，切模也必须是至少3mm宽。因此，被挂入的弹簧在盖上具有比所需要的或可接受的间隙更多的间隙。
此外，切割力在冲压时必须在其余保留的接片上受到支持。由此，切割力通过配对保持器的几何上的或材料上的边界来确定。在结构空间条件非常小的情况下，这因此可能是不能实现弹簧的一些设计的原因。
这种被压延出的盖的可磨削性尤其是也受到限制或者在经济上并不有利可图。由于盖区域和窄的凸缘区域的大的面积差异可能发生大的不对称的磨削去除。例如由于通过断续的切割所导致的加工痕迹、针对刀具的过小的夹紧面或对垂直度过于精确的要求，车削盖区域的选项也并不总是在经济上以及在品质上最佳的选择。
发明内容
因此，本发明的任务是以如下方式改进凸轮轴调节器，即，使该凸轮轴调节器以廉价且节省结构空间的方法和方式补偿凸轮轴的驱动转矩，并且在此功能可靠地在运行时满足所有的技术上和机械上的要求。
上述任务通过包括权利要求1的特征的凸轮轴调节器解决。
根据本发明的凸轮轴调节器由定子和转子构成。在此，弹簧使转子旋转式地相对定子张紧，从而在凸轮轴调节器运行时能够至少部分补偿凸轮轴的驱动转矩。
根据本发明，弹簧是螺旋弹簧，针对该螺旋弹簧，定子包括针对螺旋弹簧的第一自由端部的第一容纳部，而转子包括针对螺旋弹簧的第二自由端部的第二容纳部。
在根据本发明的凸轮轴调节器的第一实施方式中，在转子的内器壁上的多边形部，例如四边形部形成第二容纳部，螺旋弹簧的第二自由端部的相应地成形的弹簧圈形状锁合地(formschlüssig)与该多边形部协作。尤其是在此，螺旋弹簧的最后的弹簧圈相应地成形以便确保所需要的形状锁合。因此，如果螺旋弹簧放入到转子的底部中，即内器壁中，那么在螺旋弹簧的第二自由端部与转子之间形成抗相对转动的连接。
另外的实施方式设置的是，转子中多边形部的扳口尺寸(Schlüsselweite)如此小地实施，从而使得多边形部位于将至少一个盖紧固在定子上的螺丝的螺丝头下方。由此，螺旋弹簧的第二自由端部轴向保持在位置中。
在本发明的第二实施方式中，在转子中构造有孔。孔以相对螺旋弹簧的拉伸方向小于或等于90°的角度布置在转子中，并且形成第二容纳部，螺旋弹簧的第二自由端部安装到该第二容纳部中。该实施方式自作用地产生轴向力，该轴向力使螺旋弹簧的第二自由端部自动地强制进入到装入位置中。
凸轮轴调节器尤其是设置有至少一个盖，以便防止凸轮轴调节器内的油漏出。在此，至少一个盖经由至少一个螺丝安装在定子上。
因此，本发明的实施方式设置的是，板材经由至少一个螺丝安装在定子上并且成形出轴向凸出部，轴向凸出部形成第一容纳部，并且螺旋弹簧的第一自由端部安置在该轴向凸出部中。为了防止螺旋弹簧的第一自由端部从轴向凸出部掉落，附加地在板材或盖上设置有局部切除的元件，如窗口。该实施方式像针对螺旋弹簧的第二自由端部的卡口连接(Bajonettverschluss)那样运行。尤其是，另外的实施方式在此可以设置的是，板材以如下方式实施，即，除了对螺旋弹簧的第一自由端部的轴向固定之外，还使螺旋弹簧的另外的弹簧圈轴向保持在位置中。因此排除了螺旋弹簧的掉落。
在根据本发明的凸轮轴调节器的另外的实施方式中，至少一个螺丝形成用于第一容纳部的延长的螺丝头或螺杆，螺旋弹簧的第一自由端部挂入到该螺丝头或螺杆中。
另外的实施方式设置的是，至少一个盖形成针对第一容纳部的轴向的延长元件，螺旋弹簧的第一自由端部挂入其中。在该实施方式中，在盖的内侧对于凸轮轴调节器的机械锁定来说必需的压入件例如可以在外侧相应于轴向的延长元件地修改。
在另外的优选的实施方式中，至少一个盖由内盖和外盖构成。在此，内盖是密封盖，以便防止凸轮轴调节器内的油漏出。外盖在此形成针对第一容纳部的弹簧容纳盖，螺旋弹簧的第一自由端部挂入弹簧容纳盖中。因此在本发明中，在该实施方式中相对于现有技术代替具有被压延出的凸缘的盖地使用两个盖作为“组(Paket)”。有利地，由此提高了弹簧容纳盖的强度或刚性，这因此整体上确保了整个凸轮轴调节器在所有运行条件下的功能。密封盖优选具有至少一个经磨削的密封面作为相对“定子-转子结构组件”的接触面。在弹簧容纳盖中螺旋弹簧悬挂部作为轴向冲压出的或改形出的弹簧挂入部来引入。该弹簧容纳盖可以针对螺旋弹簧的第一自由端部的第一容纳部设置多种实施方式，例如留空部、隆起的元件、向上弯曲的元件、自由冲压部或它们的组合。
弹簧容纳盖尤其是可以在实施方式中以压印的闭合的环形件的形式实施，其中，同样能够想到的是，弹簧容纳盖在另外的实施方式中是环形件的至少一个弧段。
此外在此还要注意的是，弹簧容纳盖的内直径可以通过以下的实施方案来设计。一方面，内直径可以小于螺旋弹簧的外直径，由此实现附加的轴向的弹簧固定。然而另一方面，内直径也可以等于或大于螺旋弹簧的外直径。于是，较大的区域可以用作附加的弹簧工作区域。然而于是不能够实现对螺旋弹簧的引导。
螺旋弹簧在转子上和/或定子上或在至少一个盖上的所有上述的实施方式可以任意地彼此组合，只要螺旋弹簧使转子旋转式地相对定子张紧。同样能够想到的是，在转子上或在定子上的已经由现有技术所公知的弹簧挂入部能够与本发明的上述实施方式组合。
附图说明
下面，本发明的实施例及其优点应结合附图详细阐述。出于清晰起见，在图中，形状被简化，并且不总是按比例示出。其中：
图1A和1B示出根据本发明的凸轮轴调节器的第一实施方式的立体图和剖视图，在其中，螺旋弹簧的第二自由端部与转子上的第二容纳部协作；
图1C示出图1A和1B的实施方式的改进方案的剖视图；
图2示出本发明的第二实施方式的剖视图，在其中，螺旋弹簧的第二自由端部引入到转子上的第二容纳部中；
图3A和3B示出本发明的第一实施方式的立体图和剖视图，在其中，螺旋弹簧的第一自由端部安置在定子上的第一容纳部中；
图4示出图3A和3B的实施方式的改进方案的立体图；
图5A和5B示出本发明的另外的实施方式的立体图和剖视图，在其中，螺旋弹簧的第一自由端部挂入在定子上的第一容纳部中；
图6A和6B示出本发明的另外的实施方式的另外的立体图和剖视图，在其中，螺旋弹簧的第一自由端部挂入在定子上的第一容纳部中；
图7示出根据本发明的凸轮轴调节器的盖的剖视图，该盖由内盖和外盖构成；
图8A、8B和8C分别示出公知的螺旋弹簧的侧视图和俯视图，这些公知的螺旋弹簧在本发明中针对随后的图9A至9F使用；并且
图9A至9F分别示出根据图7的盖的实施方式的俯视图和侧视图，其中，外盖是弹簧容纳盖，并且螺旋弹簧的第一自由端部与该弹簧容纳盖协作。
对于本发明的相同或作用相同的元件使用相同的附图标记。此外，为了清楚起见，在各个图中仅示出了对于描述相应的图所必需的附图标记。所示出的实施方式仅用于示例性地说明根据本发明的凸轮轴调节器，但不应被认为是对本发明的限制。
具体实施方式
图1A示出了根据本发明的凸轮轴调节器1的第一实施方式的立体图并且图1B示出了其剖视图，凸轮轴调节器由定子2和转子4构成。形式为螺旋弹簧6的弹簧在此使转子4旋转式地相对定子2预紧，从而在凸轮轴调节器1运行时能够补偿在此未示出的凸轮轴的驱动转矩。根据本发明，定子2包括针对螺旋弹簧6的第一自由端部10的第一容纳部8，并且转子4包括针对螺旋弹簧6的第二自由端部14的第二容纳部12。
在图1A和1B中仅描述了如下实施方式，在其中，螺旋弹簧6的第二自由端部14与转子4的第二容纳部12协作。针对螺旋弹簧6的第一自由端部10在定子2上的第一容纳部8的实施方式考虑对图3A和3B的描述。
在转子4的内器壁18上的四边形部16形成第二容纳部12，螺旋弹簧6的第二自由端部14的相应成形的弹簧圈20形状锁合地与该四边形部协作。尤其是在此，螺旋弹簧6的最后的弹簧圈20相应地有棱角或矩形地成形。因此，如果螺旋弹簧6放入到转子4的内器壁18中，那么在螺旋弹簧6的第二自由端部14与转子4之间出现抗相对转动的连接。根据本发明的实施方式，在螺旋弹簧6与转子4之间构造出形状锁合的且抗相对转动的连接。
图1C示出了图1A和1B的第一实施方式的改进方案的剖视图，在其中，四边形部16的扳口尺寸如此小地实施，从而使得四边形部16位于将盖26紧固在定子2上的螺丝24的螺丝头下方。由此，螺旋弹簧6的第二自由端部14轴向保持在位置中。
图2示出了本发明的第二实施方式的剖视图。在此，孔22以相对螺旋弹簧6的拉伸方向R小于90°的角度α在转子4中形成第二容纳部12，螺旋弹簧6的第二自由端部14引入到该第二容纳部中。该实施方式自作用地产生轴向力，该轴向力使螺旋弹簧6的第二自由端部14自动地强制进入到装入位置中。
图3A示出了本发明的第一实施方式的立体图并且图3B示出了剖视图，在其中，螺旋弹簧6的第一自由端部10安置在定子2的第一容纳部8中。为此，凸轮轴调节器1设置有附加的板材28，该附加的板材经由至少两个螺丝24安装在定子2上，并且成形出轴向凸出部30，该轴向凸出部形成第一容纳部8，并且螺旋弹簧6的第一自由端部10安置在其中。为了便于使螺旋弹簧6的第一自由端部10置入到轴向凸出部30中，在定子2上附加地设置有局部切除的元件52。
图4示出了图3A和3B的实施方式的改进方案的立体图。在此，板材28以如下方式实施，即，该板材除了对螺旋弹簧6的第一自由端部10的轴向固定外还使螺旋弹簧6的另外的弹簧圈20轴向保持在位置中。因此排除了螺旋弹簧6掉落。
图5A示出了本发明的另外的实施方式的立体图并且图5B示出了其剖视图，在其中，螺旋弹簧6的第一自由端部10挂入在定子2的第一容纳部8中，更确切地说是以如下方式，即，至少一个螺丝24形成针对第一容纳部8的延长的螺丝头32。
图6A示出了本发明的另外的实施方式的立体图并且图6B示出了其剖视图，在其中，盖26具有轴向的延长元件34，其形成第一容纳部8，螺旋弹簧6的第一自由端部10挂入到第一容纳部中。轴向的延长元件34呈T形地构造。
图7示出了(在此未示出的)根据本发明的凸轮轴调节器1的盖26的剖视图，该盖由内盖36和外盖38构成。内盖是密封盖36，而外盖形成针对第一容纳部8的弹簧容纳盖38，螺旋弹簧6的第一自由端部10挂入该弹簧容纳盖中。螺旋方向的这种图示示出了从密封盖36和弹簧容纳盖38那侧起的螺旋方向。替选地，如下螺旋方向也是可能的，即，在该螺旋方向中，在弹簧容纳盖38中以剖开的螺纹的形式或经由压入螺母实现螺纹。
弹簧容纳盖38的设计方案的详细的实施方式从图9A至9F中得知，并在这些图中描述。
图8A、8B和8C分别示出了公知的螺旋弹簧6的侧视图和俯视图，这些公知的螺旋弹簧在本发明中针对随后的图9A至9F使用。
在图8A中，螺旋弹簧6以如下方式构造，即，它具有轴向的支脚54。在图8B中的螺旋弹簧6以如下方式构造，即，它构造有径向的支脚54。而在图8C中，螺旋弹簧6由图8A和8B的组合成形出，也就是说，螺旋弹簧6具有既是轴向又是径向的支脚54。
图9A至9F分别示出了根据图7的盖26的实施方式的俯视图和侧视图，在其中，外盖是弹簧容纳盖36，并且螺旋弹簧6的第一自由端部10挂入到该弹簧容纳盖中。出于简单起见，用于紧固的贯穿位置或螺纹并未示出。
在图9A中，弹簧容纳盖36针对螺旋弹簧6的第一自由端部10的第一容纳部8具有形式为孔眼的留空部40。在此，弹簧容纳盖36的内直径优选小于螺旋弹簧6的外直径，从而实现附加的轴向的弹簧固定。在该实施方式中优选也使用带有根据图8A的轴向的支脚54的螺旋弹簧6。
在图9B中的弹簧容纳盖36成形出隆起的元件42，即隆起的滑槽，螺旋弹簧6的第一自由端部10挂入到该隆起的滑槽中。用于轴向的弹簧固定的内直径和螺旋弹簧6的选择类似于图9A。
在图9C中，弹簧容纳盖36针对螺旋弹簧6的第一自由端部10的第一容纳部8具有向上弯曲的元件44，例如在此是向上弯曲的舌板。在该实施方式中优选使用带有根据图8b的径向的支脚54的螺旋弹簧6。在此，轴向的弹簧固定优选仅经由向上弯曲的元件44来实现。但是同样也能够想到的是，轴向的弹簧固定通过如下方式增强，即，使用具有根据图8C的轴向和径向的支脚54的螺旋弹簧6。
在图9D中，弹簧容纳盖36针对(在此未示出的)螺旋弹簧6的第一自由端部10的第一容纳部8具有自由冲压部46。螺旋弹簧6在该实施方式中再次是带有根据图8b的径向的支脚54的螺旋弹簧6。轴向的弹簧固定在该实施方式中是没有必要的。
在图9E中，弹簧容纳盖36针对(在此未示出的)螺旋弹簧6的第一自由端部10的第一容纳部8除了在图9D中已经描述的自由冲压部46外还具有根据图9C的向上弯曲的元件44。容纳盖36针对螺旋弹簧6的第一自由端部10的第一容纳部8的上面描述的实施方式的其他组合也是可想到的。
在图9A至9E中，弹簧容纳盖36是经压印的闭合的环形件48。但同样能够想到的是，如在图9F中示出的那样，弹簧容纳盖36仅是环形件48(参见图9A至9E)的至少一个部分弧段50，该部分弧段同样针对螺旋弹簧6的第一自由端部10的第一容纳部8具有留空部40。但还能够想到的是，部分弧段50可以具有隆起的元件42、向上弯曲的元件44、自由冲压部46或它们的组合。
附图标记列表
1 凸轮轴调节器
2 定子
4 转子
6 弹簧、螺旋弹簧
8 第一容纳部
10 第一自由端部
12 第二容纳部
14 第二自由端部
16 多边形部
18 内器壁
20 弹簧圈
22 孔
24 螺丝
26 盖
28 板材
30 轴向凸出部
32 螺丝头或螺杆
34 轴向的延长元件
36 内盖、密封盖
38 外盖、弹簧容纳盖
40 留空部
42 隆起的元件
44 向上弯曲的元件
46 自由冲压部
48 环形件
50 部分弧段
52 切除的元件
54 支脚
R 拉伸方向
α 角度

Claims (10)

1.一种凸轮轴调节器(1)，所述凸轮轴调节器包括
定子(2)和转子(4)，其中，弹簧(6)使所述转子(4)旋转式地相对所述定子(2)张紧，
其特征在于，
所述弹簧是螺旋弹簧(6)，针对所述螺旋弹簧，所述定子(2)包括针对所述螺旋弹簧(6)的第一自由端部(10)的第一容纳部(8)，而所述转子(4)包括针对所述螺旋弹簧(6)的第二自由端部(14)的第二容纳部(12)。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其中，在所述转子(4)的内器壁(18)上的多边形部(16)形成所述第二容纳部(12)，所述螺旋弹簧(6)的第二自由端部(14)的相应成形的弹簧圈(20)与所述多边形部形状锁合地协作。
3.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其中，孔(22)以相对所述螺旋弹簧(6)的拉伸方向(R)小于或等于90°的角度(α)在所述转子(4)中形成所述第二容纳部(12)，所述螺旋弹簧(6)的第二自由端部(14)引入到所述第二容纳部中。
4.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其中，经由至少一个螺丝(24)将至少一个盖(26)安装在所述定子(2)上。
5.根据权利要求1或4所述的凸轮轴调节器(1)，其中，板材(28)经由至少一个螺丝(24)安装在所述定子(2)上，并且成形出轴向凸出部(30)，所述轴向凸出部形成所述第一容纳部(8)，并且所述螺旋弹簧(6)的第一自由端部(10)安置在所述轴向凸出部中。
6.根据权利要求1或4所述的凸轮轴调节器(1)，其中，至少一个螺丝(24)形成针对所述第一容纳部(8)的延长的螺丝头或螺杆(32)，所述螺旋弹簧(6)的第一自由端部(10)挂入到所述延长的螺丝头或螺杆中。
7.根据权利要求1或4所述的凸轮轴调节器(1)，其中，至少一个盖(26)形成针对所述第一容纳部(8)的轴向的延长元件(34)，所述螺旋弹簧(6)的第一自由端部(10)挂入到所述轴向的延长元件中。
8.根据权利要求1或4凸轮轴调节器(1)，其中，至少一个盖(26)由内盖(36)和外盖(38)构成，其中，所述内盖是密封盖(36)，并且所述外盖形成针对所述第一容纳部(8)的弹簧容纳盖(38)，所述螺旋弹簧(6)的第一自由端部(10)挂入所述弹簧容纳盖中。
9.根据权利要求1、4或8所述凸轮轴调节器(1)，针对所述螺旋弹簧(6)的第一自由端部(10)的第一容纳部(8)的弹簧容纳盖(38)具有留空部(40)、隆起的元件(42)、向上弯曲的元件(44)、自由冲压部(46)或它们的组合。
10.根据权利要求9所述的凸轮轴调节器(1)，其中，所述弹簧容纳盖(38)是环形件(48)，或者是环形件(48)的至少一个弧段(50)。
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