CN106460583B - 具有长度可变的置入件的凸轮轴调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种叶片腔室型的液压的凸轮轴调节器(1，20)，其具有定子(2)和转子，其中，转子以能相对于定子(2)转动的方式受支承，并且其中，设置有至少一个锁定栓(10)，以便在与置入件(4、21)的滑槽(12)接触时使得转子相对定子(2)至少沿一个转动方向受到限制，其中，置入件(4、21)紧固在相对定子固定的构件(2)中，其中，置入件具有紧固区域，在紧固区域与相对定子固定的构件(2)之间存在力锁合，其中，置入件(4、21)在材料和几何结构上如下地提供，即，使变形(19)导致置入件(4、21)的造成力锁合的长度变化(18)。

Description

具有长度可变的置入件的凸轮轴调节器
技术领域
本发明涉及一种叶片腔室型的液压的凸轮轴调节器，其具有定子和转子，其中，转子以能相对于定子转动的方式受支承，并且其中，设置有至少一个锁定栓，以便在与置入件的滑槽实现接触时将转子相对定子至少沿一个转动方向受到限制，其中，置入件紧固在相对定子固定的构件，如定子、链轮或盖中，其中，置入件具有紧固区域，在紧固区域与相对定子固定的构件之间有或存在力锁合(Kraftschluss)。
背景技术
开头所提到的类型的凸轮轴调节器例如由DE 10 2012 203 114 A1所公知。该公开文献描述了一种用于机动车的内燃机的凸轮轴调节设备，其具有驱动件，如外转子和从动件，如内转子，其中，从动件相对于驱动件以能在第一角度位置与第二角度位置之间旋转的方式受支承，此外其中，在构造于驱动件或从动件中的转动角度限制滑槽中布置有原本独立于驱动件和从动件的置入件，其中，置入件以能够与两个能轴向运动的阻挡元件(例如销钉或栓柱)阻挡接触的方式布置。该公开文献还描述了一种具有这样的凸轮轴调节设备的控制传动装置和具有这样的控制传动装置的内燃机。
内燃机的换气阀可以通过凸轮轴的凸轮来操纵。经由凸轮的布置和形状能够有针对性地确定换气阀的开启和闭合时间。凸轮轴通常由内燃机的曲轴来操纵、驱动和/或驱控。在此，内燃机的换气阀的开启和闭合时间通常由凸轮与曲轴之间的相对的转动位置或相位或角度位置预先给定。通过相对改变凸轮轴与曲轴之间的相对的转动位置可以实现对换气阀的开启和闭合时间的可变调节。通过对换气阀的开启和闭合时间的可变调节，可以根据内燃机的当前运行状态来例如正面地影响废气特性、可以降低燃料消耗、可以提高效率、并且/或者可以提高内燃机的最大转矩和/或最大功率。
对换气阀的开启和闭合时间的这种可变调节可以通过设置在曲轴与凸轮轴之间的凸轮轴调节设备或这样的凸轮轴调节器来进行或实现。
为此，通常将凸轮轴调节器设置在曲轴与凸轮轴之间的运动链中。凸轮轴调节器的在下面也被称为定子的部分优选抗相对转动地(drehfest)与曲轴连接。凸轮轴调节器的在下面也被称为转子的另一部分优选抗相对转动地与凸轮轴连接。在定子与转子之间在此通常设置有传动装置。该传动装置在叶片腔室型的液压的凸轮轴调节器中通常设置为一个受液压操纵的叶片腔室，或设置为多个被液压操纵的叶片腔室。通过给叶片腔室加载液压压力，例如借助控制部和/或阀可以实现对换气阀的开启和闭合时间的可变调节。该设计方案也可以被称为旋转活塞式调节器。
在液压的凸轮轴调节器中可能出现如下运行状态，在这些运行状态期间，液压操纵或液压控制是不可能的或不被保证的或不经济的或不希望的。例如，在启动内燃机期间，转动位置通常并不以液压的方式预先给定。由于转动位置不受控制或转动位置不受控制地发生变换而例如可能导致凸轮轴调节器、凸轮轴、换气阀或通常内燃机的磨损的提高。为了避免转动位置不受控制或转动位置不受控制地发生变换而希望转子相对定子的能松开或能释放的锁定。关于换气阀的转动位置可以希望有“提前”锁定、“中间”锁定或“滞后”锁定。其被称为提前位置、中间位置、滞后位置、提前锁定、中间锁定、滞后锁定或类似名称。
为此，例如由开头所提到的现有技术所公知的是，设置有一种阻挡元件，如栓、销柱或销钉。阻挡元件例如可以容纳或支承或紧固在转子中。阻挡元件例如可以通过弹簧预紧部操纵。阻挡元件例如可以液压地松开或释放。阻挡元件例如可以与定子的锁定滑槽接触。锁定滑槽例如可以一体式地设置在定子中或者例如可以设计为置入件。在对滑槽和容纳滑槽的部件存在有不同的要求(例如在硬度方面)的情况下有利的是，锁定滑槽由置入件形成。
这样的置入件可以在装配时，例如在存在间隙配合的情况下置入，或者例如可以在存在过盈配合的情况下压入。在间隙配合的情况下进行置入的优点在于，容易完成装配。然而，间隙配合在运行中的缺点是，可能会出现发出噪音和/或由间隙所引起的磨损。过盈配合在装配时的缺点是，例如基于复杂的构件几何结构而不能经济地防止机械的超定()。然而过盈配合在运行时的优点是，可以防止发出噪音和/或由间隙所引起的磨损。
发明内容
因此，本发明的任务是设置一种叶片腔室型的液压的凸轮轴调节器，在其中不出现上述的缺点，或者说在其中能够实现上述的优点。尤其地，本发明的任务是设置一种具有置入件的叶片腔室型的液压的凸轮轴调节器，在其中，在装配期间的间隙配合能够与在运行期间的力锁合组合。尤其地，本发明的任务是设置一种具有置入件和具有针对中间锁定的特别的适应性的一种凸轮轴调节器。
该任务根据本发明通过如下方式来解决，即，在按类属的凸轮轴调节器中，在材料上和在几何结构上如下这样地提供置入件，即，(至少)弹性和/或塑性的变形导致或引起置入件的长度变化，该长度变化造成或者说强制进行/引起力锁合。(至少)弹性的变形的优点在于，由此能够实现对于过盈配合来说必要的预紧。置入件的长度变化的优点是，由此能够实现在装配期间的间隙配合和在运行期间的过盈配合。存在力锁合的优点是，由此能够实现过盈配合。
本发明具有有利的实施方式并在下面将详细阐述有利的实施方式。
此处要被提及的是，对于本发明的功能来说次要的是，是否锁定栓设置在转子上且滑槽设置在定子上，或者是否锁定栓设置在定子上且滑槽设置在转子上。在这方面例如可以出于结构空间上的考虑，将权利要求中的术语“定子”和“转子”进行互换，也就是涵盖了运动逆转(kinematische Umkehr)。
置入件可以在紧固区域之间具有变形区域，变形区域具有至少两个节段，其中，节段分别将紧固区域彼此连接，并且其中，置入件的区段如下这样地彼此相协调，即，节段的彼此朝向或相互离开的至少弹性的变形导致或引起置入件的长度变化。节段可以是置入件的整合的区段或者说是置入件的主要构件，或者是在材料上独立的却与该置入件力锁合和/或形状锁合地(formschlüssig)连接的构件。通过将置入件设置为独立的具有紧固区域和变形区域的构件而能够实现的是，以硬化的方式设置置入件的滑槽区域并弹性地设置变形区域。由此，通过对材料特性的影响而能够实现的是，在(唯一的)构件中选出/预先确定针对容易的可变形性的材料特性以及针对减少磨损的材料特性。
有利的是，置入件和相对定子固定的构件以如下方式或如下这样地共同作用地设计或定尺寸或确定规格，即，置入件可以通过长度变化以有间隙的方式置入到相对定子固定的构件内。这可以通过如下方式来实现，即，紧固区域的促成紧固的作用方向大致沿置入件的长度变化的方向起作用。换句话说，这可以通过如下方式来实现，即，紧固区域沿长度变化的方向在一定程度上突出或者说在笔直延伸的纵轴线侧面与之错开地布置。尤其可以设置的是，紧固区域沿长度变化的方向以共同促成紧固的方式突出。
此外可以设置有两个锁定栓，以便在分别与置入件的滑槽接触时限制转子相对定子的转动运动。通过设置两个锁定栓能够以结构上简单的方式来限制相应相反取向的转动运动。
尤其可以设置的是，能够在中间锁定中或者为了实现中间锁定而限制转子相对定子的转动。由此可以实现中间锁定的优点，例如实现锁定栓到锁定滑槽中的相对可能出现的接合。
如果为了装配利用将力施加到置入件上的抓握运动来抓住/捕获/抓握置入件，那么有利的是，该抓握运动引起/导致置入件发生弹性变形。由此可以减少必要的装配步骤的数量。在这方面可以设置的是，如下这样地对置入件进行设计和定尺寸，即，置入件的至少弹性的变形在将置入件置入前发生并且在置入后至少部分地撤销。换种表达方式可以设置的是，对于置入件来说，至少弹性的变形在置入之前存在，而在置入后至少部分地被撤销。
根据置入件的造型或者根据置入过程的复杂性而定地，例如出于经济原因可以有意义的是，在时间上和/或在功能上将变形和对置入件的抓握分开。在这方面可以设置的是，置入件在材料上和/或在几何结构上如下这样地提供，即，将变形施加到已置入的置入件上或者说使已置入的置入件发生变形。根据其改进方案可以设置或能够实现置入件的塑性变形，由此能够以经济的方式实现特别大的公差。换种表达方式可以设置的是，对于置入件来说，变形在置入之后存在。又换种表达方式可以设置的是，在几何结构上和/或在材料上如下这样地提供置入件和相对定子固定的构件，即，在置入件被置入之后能够将变形施加到置入件上。
为了以结构上简单的方式在装配时在时间上和/或以装配步骤的顺序将变形分开，可以设置使已置入的置入件变形的变形件。换句话说可以设置的是，在引入变形件之前首先将置入件置入。通过设置变形件还可以导致置入件发生塑性变形。塑性变形意味着(在其他参数相同的情况下)变形比在纯粹弹性的变形的情况下具有更大的量，因此可以以更粗略的公差和进而更廉价地进行制造。
例如，从经济的观点来看，不同的变形件可以是有意义的。在此示例性地设置有销柱、栓、螺栓、锥形件、楔形件、具有锥形头部的螺栓或柱形的倒角的构件。在经济上和/或出于重量原因和/或出于变形原因可以有意义的是，变形件由实心材料构建或由空心构件形成。在此可以尤其设置的是，置入件和/或变形件在材料上和/或在几何结构上相互匹配地且匹配于变形的期望程度地选择。
为了变形的可调整性的目的而可以设置的是，变形件如下这样地具有凸轮状的和/或偏心的外轮廓，即，能够以有间隙的方式引入变形件，并且能够通过变形件的扭转来造成变形。
凸轮轴调节器可以如下这样地设计，即，例如作用在锁定栓与滑槽之间的锁定力增强了力锁合。由此可以有利地确保的是，即使在运行的情况下也保持住力锁合。
此外，该发明还涉及具有如上所描述的凸轮轴调节器的控制传动装置。
此外，该发明还涉及具有如上所描述的控制传动装置的内燃机。
换句话说，该任务的有创造性的解决方案可以如下面这样进行描述。如下地设计置入件，即，(至少)弹性的变形是可能的。通过在装配时的力作用，置入件发生变形，从而使该置入件可以置入到容纳置入件的构件，如定子、相对定子固定的构件、盖或链轮中。(“容纳”在本文中可以仅理解为力锁合的接触并且并不强制地理解为一个物体在几何结构上完全容纳在另外的物体中。)
然后，构件回弹或者弹性变形松弛并且因此置入件在容纳置入件的构件中张紧。容纳置入件的构件也可以被称为配对滑槽(Gegenpartkulisse)。因此，在随后的处理中，置入件紧固在容纳置入件的构件上或者说可以防止构件从容纳置入件的构件中掉落出来。容纳置入件的构件的装配方向因此可以与置入件无关地设置。
另外的变型方案可以设置的是，通过引入附加的构件，置入件弹性地或弹性塑性地变形，以便使置入件在容纳置入件的构件中张紧。附加构件可以与置入件一起保留在容纳置入件的构件中。因此设置有可变形的置入件。通过该变形能够使置入件在容纳置入件的部件中张紧。
变形尤其是可以如下程度地实现，即，直到置入件在松弛或回弹时在容纳置入件的构件中张紧。替选或累积地，附加的构件产生变形。附加的构件例如可以是销柱或楔形件。附加的构件可以与置入件一起保留在容纳置入件的构件中。
附图说明
下面借助两个实施例来详细阐述本发明。其中：
图1示出根据第一实施方式的具有已置入的置入件的链轮的立体视图；
图2示出图1的用II标记的区域的放大视图；
图3示出根据第一实施方式的链轮的立体视图；
图4示出图3的用IV标记的区域的放大视图；
图5示出根据第一实施方式的置入件的俯视图；
图6示出根据第一实施方式的置入件的立体视图；
图7示出根据第一实施方式的具有已置入的置入件并具有两个锁定栓的链轮的立体视图；
图8示出图7的用VIII标记的区域的放大视图；
图9示出根据本发明的第二实施方式的具有已置入的置入件并具有变形件的链轮的立体视图；
图10示出图9的用X标记的区域的放大视图；
这些图仅是示意性的，并且仅用来理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记。各个实施例的元件可以彼此互换。
具体实施方式
下面参照图1至图8描述本发明的第一实施方式。示出了具有定子2的液压的凸轮轴调节器1。设置有转子，但是未示出。定子2由链轮形成。在定子2的凹部3中设置有置入件4。根据第一实施方式的置入件4在图1至2和5至8中示出。
凹部3例如作为环状封闭的槽设有液压槽区段5和6、锁定栓接合区段7和8以及置入区段9。
第一实施方式表示用于中间锁定的凸轮轴调节器。与此相应地，两个锁定栓10嵌入到锁定栓接合区段7或8中。此外，与此相应地，在置入件4上设置有两个滑槽区域11。在滑槽区域11中，滑槽12分别形成为置入件4的表面区段。
在图7和图8中能够看到在锁定位置中的锁定栓10，其中，锁定栓10经由其各自的周侧面或外轮廓与置入件4的滑槽12以接触的方式贴靠。
在图中，具有区段5至9的凹部3敞开地示出。然而在完成装配的凸轮轴调节器中，凹部3被密封地封闭并且可以经由未示出的液压介质供应线路加载以液压压力。通过液压压力可以使栓10从锁定定位大致沿着栓中心线移出。
此外，在置入件4上设置有两个紧固区域13。在紧固区域13上，紧固区段14形成为置入件4的表面区段。此外，在链轮2上，在锁定栓接合区段7、8至置入区段9的过渡部中设置有紧固区段15。紧固区段15与紧固区段14互补地构造。如由图7和8的图示能够看到的是，栓10经由滑槽12和滑槽区域11、紧固区域13和紧固区段14压挤到定子2的紧固区段15上。在紧固区段14与15之间出现紧固力。因此，以如下方式产生了力锁合，即，使置入件4紧固在凹部3中。在此，锁定力增强了紧固力。
在紧固区域13的紧固区段14之间设置有变形区域16，该变形区域具有两个变形节段17或具有置入件4的两个节段17。节段17沿长度变化方向18延伸，其中，节段17相对长度变化方向18具有凸的形状。为清楚起见，长度变化方向18只在图5中示出。如果现在通过在图5中由力箭头19所示的力对节段17进行挤压，那么紧固区域13沿长度变化方向18运动。在这方面，置入件4的弹性变形导致置入件4发生长度变化。如果在置入件4的在第一实施方式中所示的几何结构的情况下撤销沿力箭头19的方向的力，并且将置入件4置入到置入区段9中，那么紧固区段14和15就力锁合地彼此接触。因此，由于引起了沿力箭头19的方向的弹性变形而能够导致置入件4的造成力锁合的长度变化。
下面结合图9和10对本发明的第二实施方式进行探讨。为了避免重复，根据可行方案仅描述了第二实施方式相对第一实施方式的不同之处。
在图9和10中示出了凸轮轴调节器20。在凸轮轴调节器20中将置入件21置入到定子2中。置入件21包括两个各具有一个滑槽12的滑槽区域11、两个各具有一个紧固区段14的紧固区域13、具有两个变形节段22的变形区域16。
置入件21在装配到定子2的凹部3中时以不存在力的方式并且/或者有间隙地置入。然后，将变形件23压入到两个节段22之间。在此，变形件23具有经倒角的栓的形状。通过将变形件23压入到两个节段22之间使得两个节段22被推挤开并发生弹性塑性变形。
置入件21的用变形件21来产生的弹性塑性变形与第一实施方式的置入件4相比具有更高的变形量。由此，置入件21与凹部3之间的间隙配合可以以具有很大间隙的方式设计，并且置入件21可以快速且以仅很小的精度的方式置入到定子2中。因此，第二实施方式的置入件21能够比第一实施方式的置入件4以更少的公差要求来制造。此外，工作步骤“置入”和“变形”在时间上彼此分开。因此，例如可以省略置入工具。
通过节段22的变形促成/导致置入件21的长度变化18。由此，紧固区域13被相向牵引，从而使置入件21的紧固区段14和定子2的紧固区段15彼此力锁合地接触。
因此，置入件21力锁合地紧固在定子2上。在随后的装配步骤期间，置入件21不再能够从定子2掉落出来。
在这方面，在第二实施方式中，置入件21能够有间隙地引入到凸轮轴调节器20的定子2中，并且借助变形件23确保在置入件21与定子2之间的力锁合的过盈配合。
根据第二实施方式的未在附图中示出的改进方案，置入件可以设置有单节段式的变形区域。在该情况下，变形件压入到置入区段9的表面与变形区域之间，这导致了置入件的变形和进而长度变化以及造成了力锁合。
附图标记列表
1 凸轮轴调节器
2 定子
3 凹部
4 置入件
5、6 液压槽区段
7、8 锁定栓接合区段
9 置入区段
10 锁定栓
11 滑槽区域
12 滑槽
13 紧固区域
14、15 紧固区段
16 变形区域
17 节段
18 长度变化方向
19 力箭头
20 凸轮轴调节器
21 置入件
22 节段
23 变形件

Claims (13)

1.一种叶片腔室型的液压的凸轮轴调节器(1)，所述凸轮轴调节器具有定子(2)和转子，其中，所述转子以能相对于定子(2)转动的方式受支承，并且其中，设置有至少一个锁定栓(10)，以便在与置入件(4)的滑槽(11)接触时使得所述转子相对定子(2)至少沿一个转动方向受到限制，其中，所述置入件(4)紧固在相对定子固定的构件中，其中，所述置入件(4)具有紧固区域(13)，在所述紧固区域与所述相对定子固定的构件之间存在力锁合，其特征在于，所述置入件(4)在材料和几何结构上如下地提供，即，使变形导致所述置入件(4)的长度变化，所述长度变化造成所述力锁合，其中，对于置入件(4)来说，至少弹性的变形在置入之前存在并且在置入之后至少部分地被撤销。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述置入件(4)在所述紧固区域(13)之间具有变形区域(16)，所述变形区域具有至少两个节段(17)，其中，所述节段(17)分别将所述紧固区域(13)彼此连接，并且其中，所述置入件(4)的区段如下地彼此相协调，即，所述节段(17)的彼此朝向或相互离开的至少弹性的变形导致所述长度变化。
3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述紧固区域(13)沿所述长度变化的方向突出。
4.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，设置有两个锁定栓(10)，以便在分别与所述置入件的滑槽(12)接触时限制所述转子相对所述定子(2)的转动运动。
5.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，在中间锁定中能够限制所述转子相对所述定子(2)的转动。
6.一种叶片腔室型的液压的凸轮轴调节器(20)，所述凸轮轴调节器具有定子(2)和转子，其中，所述转子以能相对于定子(2)转动的方式受支承，并且其中，设置有至少一个锁定栓(10)，以便在与置入件(21)的滑槽(11)接触时使得所述转子相对定子(2)至少沿一个转动方向受到限制，其中，所述置入件(21)紧固在相对定子固定的构件中，其中，所述置入件(21)具有紧固区域(13)，在所述紧固区域与所述相对定子固定的构件之间存在力锁合，其特征在于，所述置入件(21)在材料和几何结构上如下地提供，即，使变形导致所述置入件(21)的长度变化，所述长度变化造成所述力锁合，其中，独立于置入件的变形件(23)安装到所述置入件(21)中，所述变形件在被置入的状态下促成所述置入件(21)的变形。
7.根据权利要求6所述的凸轮轴调节器(20)，其特征在于，所述置入件(21)在所述紧固区域(13)之间具有变形区域(23)，所述变形区域具有至少两个节段(22)，其中，所述节段(22)分别将所述紧固区域(13)彼此连接，并且其中，所述置入件(21)的区段如下地彼此相协调，即，所述节段(22)的彼此朝向或相互离开的至少弹性的变形导致所述长度变化。
8.根据权利要求6或7所述的凸轮轴调节器(20)，其特征在于，所述紧固区域(13)沿所述长度变化的方向突出。
9.根据权利要求6或7所述的凸轮轴调节器(20)，其特征在于，设置有两个锁定栓(10)，以便在分别与所述置入件的滑槽(12)接触时限制所述转子相对所述定子(2)的转动运动。
10.根据权利要求6或7所述的凸轮轴调节器(20)，其特征在于，在中间锁定中能够限制所述转子相对所述定子(2)的转动。
11.根据权利要求6或7所述的凸轮轴调节器(20)，其特征在于，对于置入件(21)来说，所述变形在置入之后存在。
12.根据权利要求6或7所述的凸轮轴调节器(20)，其特征在于，所述变形件(23)是销柱、螺栓或锥形件，其中，所述变形件(23)由实心材料构建或者由空心材料形成。
13.根据权利要求6或7所述的凸轮轴调节器(20)，其特征在于，所述变形件(23)如下这样地具有凸轮状的和/或偏心的外轮廓，即，使所述变形件(23)能够以有间隙的方式引入，并且能够通过所述变形件(23)的扭转造成所述变形。
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