CN106661965B - 具有改善的内轴与外轴之间的油输送的可调节凸轮轴 - Google Patents

Abstract

本发明涉及可调节凸轮轴(1)，其具有中空外轴(10)和可转动地容纳在外轴(10)中的内轴(11)，其中，所内轴(11)具有腔(12)，油能够注入到该腔(12)，以及其中外轴(10)具有至少一个第一径向开口(13)并且内轴(11)具有至少一个第二径向开口(14)，使得当第一径向开口(13)和第二径向开口(14)对准时，期间，油能够在腔(12)和外轴(10)的外侧之间流动。根据本发明，第一径向开口(13)在外轴(10)的内表面(15)上比在外轴(10)的外表面(16)上具有更大的横截面。

Description

具有改善的内轴与外轴之间的油输送的可调节凸轮轴

技术领域

本发明涉及可调节凸轮轴，其具有被设计的外轴和被容纳在外轴中以转动的内轴，其中，内轴具有能够被施加油的腔，并且其中，至少第一径向开口被构造在外轴中，并且至少第二径向开口被构造在内轴中，使得当第一径向开口被第二径向开口覆盖时油可以在腔和外轴的外侧之间流动。

背景技术

例如，DE 36 02 477 A1示出具有腔的凸轮轴，腔在凸轮轴的中心处延伸穿过凸轮轴，并且凸轮轴具有径向孔，使得油可以被在腔和凸轮轴的外侧之间输送。就此而言，输送到凸轮轴的外侧的油用于润滑滑动轴承，凸轮轴通过该滑动轴承被容纳在气缸盖中以转动。

从DE 10 2005 014 680 A1获知具有移相器的可调节凸轮轴，以及已知至少两个油连接结构用于激活移相器，压力油可以通过该连接结构被施加到移相器用于激活。为了将油施加到移相器，必须将压力连接从静止部件传递到转动的凸轮轴，这是因为移相器与凸轮轴一起转动。与移相器相邻的可调节凸轮轴的第一主轴承经常被用来利用油施加压力，并且压力油通过内轴瓦被输送到转动的凸轮轴，内轴瓦通过圆周沟槽与凸轮轴的外轴一起转动。就此而言，径向孔被设置在轴瓦中的圆周沟槽之间，径向孔通向轴瓦并且延伸通过轴瓦、外轴和内轴，并且内轴中的径向孔通向内轴中的腔。

从EP 2 527 607 A2获知可调节凸轮轴的其他例子，其中油从静止的轴瓦输送到与凸轮轴一起转动的移相器。内轴和外轴具有径向孔，其中，外轴中的孔必须具有沿圆周方向的延长区域，以允许通过内轴在外轴中角度的调节使外轴中的径向孔覆盖内轴中的径向孔。然而，不利地是，外轴由此被显著削弱。

如果内轴和/或外轴具有圆周沟槽，使得内轴中的径向孔和外轴中的径向孔之间的流体连接通过圆周沟槽来实现，就确实不需要覆盖径向孔，但是外轴和/或内轴承受应力的机械性能被圆周沟槽削弱。具体地，当沟槽与在圆周方向延伸的延长开口一起被提供时，该削弱加剧，使得凸轮轴的强度达到下极限值。

为了保证内轴在外轴中的角度调节的边界位置处油的平稳流动，需要在外轴中的孔圆周方向上构建延长区域，使得即便在内轴在外轴中转动的端角度位置处也可以保证内轴和外轴中的径向孔的基本完全覆盖。依赖内轴在外轴中的转动角度所需的转动范围，在一定转动角度上，第一径向孔的结构必须设计为在外轴的圆周方向上非常长，由此导致显著削弱凸轮轴。

发明内容

本发明的目的是进一步改善可调节凸轮轴，其没有由油输送位置导致的机械性能的明显削弱，其中，即使在内轴在外轴中的大转动范围的情况下也应当保证油在内轴的腔和外轴之间的输送。

本发明包括以下技术教导：第一径向开口在外轴的内表面上比在外轴的外表面上具有更大的横截面，和/或第二径向开口在内轴的外表面上比在内轴的内表面上具有更大的横截面。

根据本发明，通过外轴中的第一径向开口的该构造或者通过内轴中的第二径向开口的该构造，即使在内轴在外轴中转动的角度极限位置处也能发生第一径向开口和第二径向开口的完全覆盖，并且第一径向开口不需要在外轴中延伸超过对应于内轴在外轴中调节的完整角度范围的圆周范围。以该方式，在实现腔和凸轮轴的外侧之间的最佳油流动的情况下，还可以实现另外的优点，即，在承受应力的能力方面凸轮轴仅被最小化地削弱。

第一径向开口具有通向内表面并且以斜面为边缘的部分和通向外表面的圆柱部分。以该方式，第一径向开口的结构可以被设计为梯形截面，以及具体地，朝向开口外侧的较小开口宽度允许保持外轴承受应力的能力，这是因为通过在外表面上沿径向更少的移除材料，使表面惯性矩减小得较少。以相同的方式，内轴中的第二径向开口例如在朝向内轴的外表面的部分中可以具有锥形变宽区域。

根据有益的实施例，第一径向开口可以具有通向内表面的横截面，该横截面确定为使得，在内轴在外轴中的转动范围中该横截面能够被内轴中的第二径向开口基本完全覆盖。例如，限定开口的朝向外轴的内表面的部分的边缘的斜面可以限定为使得，即使在内轴在外轴中的转动角度极限位置处，内轴中的第二径向开口也可以被第一径向开口的内表面开口区域完全覆盖。而且，第一径向开口可以具有在圆周方向上的延长区域，其中，斜面可以被设置在延长的径向开口的端部区域中。此外，但是斜面还可以额外地设置在侧面区域中，使得在第一径向开口的整个边缘上形成梯形形状。

就此而言，除了根据本发明的外轴中的第一径向开口的实施例，内轴中的第二径向开口的实施例可以构造为使得，第二径向开口也设置为在内轴的外表面上比在内轴的内表面上具有更大的横截面。因此，进一步增加用于开口的完全覆盖的角度范围。

用于控制移相器的油供给位置由外轴和内轴中的径向开口形成，其中，可以在外轴和内轴中设置在圆周上均匀分布地两个以及优选地三个径向开口。就此而言，根据另外的实施例，在外轴中的开口还可以为四个，并且可以不均匀地分布在圆周上，其中，与此同时，四个开口可以设置在内轴中，该四个开口以相同的角度划分分布在圆周上。

通过由相应的径向开口形成的在内轴的腔和外轴的外表面之间的连接，外轴的内表面和/或内轴的外表面可以至少在径向开口的区域中构造成无沟槽的。如果外轴和/或内轴不具有圆周沟槽，外轴和/或内轴由此也就不经历任何机械削弱，其中，即使在没有覆盖的转动的情况下，利用该圆周沟槽也能够在内轴和外轴的径向开口之间正常地输送油。

第一径向开口的朝着外表面的口部中的开口宽度与朝着内表面的口部中的开口宽度的比值可以为0.6到0.9，例如，优选地0.7到0.8，其中，该数值还可以用于根据本发明的内轴的实施例。第一径向开口的外表面的口部开口宽度越小，通向外轴外表面的第一径向开口的横截面越小，并且凸轮轴承受应力的能力削弱得越小。

根据本发明，在外轴中至少一个第一径向开口的几何形状实施例可以使用轴铣刀产生，例如，其中，轴铣刀以一定角度设置在开口中。同样地，也可以使用轮廓铣削工具。

另外，内轴可以具有在圆周上均匀分布的径向开口并且各个径向开口相对于彼此形成相同的角度，以及外轴可以具有在圆周上不均匀分布且具体为成对布置的径向开口。

或者，外轴可以具有在圆周上均匀分布的径向开口并且各个径向开口相对于彼此形成相同的角度，以及内轴可以具有在圆周上不均匀分布且具体为成对布置的径向开口。

在内轴和/或外轴上的径向开口为非均匀分布的情况下，在外轴上或者在内轴上的径向开口的分配将构造为使得，仅在内轴在外轴中的转动调节范围中心处发生内轴和外轴的所有开口的覆盖。就此而言，覆盖可以由于径向开口的较大口部横截面以及径向开口之间的角度选择而产生，使得在内轴在外轴中的转动范围上叠加的所有开口的流动横截面基本保持不变，并且使角度位置对移相器的调节速度和调节性能的影响被最小化，其中移相器通过径向孔被提供有压力装置。

附图说明

以下将使用附图结合本发明优选示例性实施例的描述更详细地显示改善本发明的另外方式。其中：

图1是根据现有技术的可调节凸轮轴的剖视图，

图2a是根据第一个示例性实施例的具有本发明特征的可调节凸轮轴的剖视图，

图2b是根据图2a中示例性实施例的在可调节凸轮轴外轴中的第一径向开口的放大细节图，

图3是示意性示出地具有连接到移相器的油通道的可调节凸轮轴的剖视图，

图4是沿着如图3中所示的剖面线A-A的可调节凸轮轴的剖视图，

图5a是根据第二示例性实施例的具有本发明特征的可调节凸轮轴的剖视图，其中，内轴示为处于其中第一径向开口显示为部分被第二径向开口部分覆盖的转动位置，

图5b是根据图5a中示例性实施例的可调节凸轮轴的剖视图，其中，内轴示为处于其中第一径向开口显示为被第二径向开口完全覆盖的转动位置，以及

图5c是根据图5a或5b中示例性实施例的可调节凸轮轴的剖视图，其中，内轴示为处于其中两个第一径向开口显示为被两个第二径向开口完全覆盖并且其余第一径向开口显示为没有被第二径向开口覆盖的转动位置。

具体实施方式

图1示出根据现有技术的可调节凸轮轴1的剖视图，凸轮轴1具有外轴10和内轴11，并且内轴11延伸通过构造为中空的外轴10。两个轴10和11可以绕着转动轴线20共同转动。

内轴11具有部分地延伸通过内轴的腔12，例如，压力油可以施加到该腔12。在外轴10的外侧，轴承套圈21绕着外轴10延伸，并且轴承套圈21具有开口24。如果压力油通过未示出的另一个轴承套圈施加到轴承套圈21的外侧，油就进入开口24，该开口24与外轴10中的第一径向开口13在它们的位置相一致。为了允许油在轴承套圈21和腔12之间流动，在内轴11中设置第二径向开口14，并且第一径向开口13必须构造为延伸过一定的圆周角度并且在圆周方向上延长，使得即使在内轴11在外轴10中的转动期间的角度极限位置处，也能保证第一径向开口13和第二径向开口14的充分覆盖。该图示出转动的内轴11，使得开口13和开口14仅仅部分地覆盖。因此，腔12和轴承套圈21之间的油流动减小。

图2a示出根据本发明进一步改善的可调节凸轮轴，该凸轮轴具有在外轴10中形成的第一开口13，该第一开口在外轴10的内表面15上比在外轴10的外表面16上具有更大的横截面。示为转动的内轴11具有两个径向开口14，该径向开口显示为尽管转动但被通向内表面15的第一径向开口13完全覆盖。因此，可以避免在腔12和轴承套圈21之间的油流动的减弱；而且，第一径向开口13在外轴10的外表面16上具有较小的横截面尺寸，由此减小了外轴10的机械削弱。

图2b示出第一径向开口13的梯形几何结构，并且部分18具有通向圆柱部分19的斜面17。这导致第一径向开口13的梯形截面形状。

而且，放大图示出在轴承套圈21中的周向环形间隙22，通过该周向环形间隙将油供应到开口24，以将油输送到外轴10中的第一径向开口13，这即使在轴承套圈21在另一个轴承套圈中的转动期间仍然能够保证。

图3示出凸轮轴1的剖视图，以进一步解释根据本发明的具有开口13的可调节凸轮轴1的实施例，在端侧上，在凸轮轴1上移相器23示为与驱动轮27相邻，其中驱动轮27与外轴10耦合。就此而言，驱动轮还可以是移相器23的外壳的一部分。

为了使内轴11在外轴10中来回转动，必须通过两个油通道轮流地向移相器23供应油，并且第一油通道25包括腔12、第二径向开口14、第一径向开口13以及轴承套圈21中的开口24。第一油通道25例如通过由静止的外轴承套圈(未示出)的压力施加来供应，轴承套圈21被容纳在该外轴承套圈中并且与其形成滑动轴承。

第二油通道26由轴承套圈21中和外轴中的其它开口形成，然而，其中，第二油通道26不穿过内轴11。

当凸轮轴1绕着转动轴线20转动时，通过轴承套圈21和开口24发生第一油通道25的压力施加以相应地激活移相器23。就此而言，示出根据本发明的第一径向开口13的实施例，该第一径向开口在内侧上朝向第二径向开口14开口。就此而言，第一径向开口13在外轴10的内表面15上的口部中比在外轴10的外表面16上的口部中具有更大的横截面。

最终，图4示出根据图3剖面线沿着A-A的视图。在剖视图中，示出轴承套圈21、外轴10和内轴11的横截面，其中，该横截面经过开口13和14。就此而言，该剖视图示出在圆周上均匀分布的外轴10中的三个第一径向开口13和内轴11中的三个第二径向开口14。详细地，示出具有本发明特征的第一径向开口13的几何结构，并且第一径向开口13在外轴10的内表面上比在外轴10的外表面上具有更大的横截面。第一径向开口13的侧面区域由朝向外表面的圆柱部分19和由斜面17侧向限定的朝向内表面的部分18为边缘。

图5a、5b和5c示出了内轴11在外轴10中的不同转动位置处可调节凸轮轴1的其他示例性实施例的横截面。例如，内轴11具有四个径向开口14，并且径向开口14均匀地分布在圆周上并且各个相对于彼此形成90°的角度。外轴10还具有四个开口13，其中沿直径以180°彼此相对的两对开口13形成小于90°的角度α。因此，内轴11可以转动成使得，内轴11的四个开口14中的仅仅两个开口被外轴10的开口13覆盖。

在图5a中示出了内轴11在外轴10中的转动位置，其中，内轴11的所有四个开口14显示为被外轴10的开口13部分覆盖。该部分覆盖通过本发明的以下实施例增大，即，第二径向开口14在内轴11的外表面28上比在内轴11的内表面29上具有更大的横截面。例如，在外轴10中的开口13相对于彼此成对布置，并且两个相邻开口13之间的角度α选择为在调节范围中心处内轴11的所有开口14被部分覆盖。

图5b示出第一转动极限位置，其中，内轴11中四个开口14中的两个开口被外轴10中的开口13覆盖。

图5c示出第二转动极限位置，其中，内轴11中四个开口14的另外两个开口被外轴10中的开口13覆盖。

就此而言，图5a、5b和5c示出本发明的示例性实施例，其中，第二径向开口14在内轴11的外表面28上比在内轴11的内表面29上具有更大的横截面。以该方式，即使在内轴11在外轴10中的转动极限位置中也可以实现两个开口13和14被完全覆盖的相同效果。

通过图5a、5b和5c的示例性实施例，内管几何形状的采用并不是绝对必要的，并且不需要利用端铣刀铣削外轴10的内表面15。就此而言，可以以明显更简单的方式切削加工所示的内轴11的外表面28。

本发明实施例不限于以上示出的优选示例性实施例。相反，可以利用甚至根本不同类型的实施例中提出的方案想到若干变形。包括设计细节和空间布置在内的从权利要求、说明书或者附图中显而易见的所有特征和/或优点的本身和最不同的组合这两者对于本发明是必要的。

附图标记列表

1 可调节凸轮轴

10 外轴

11 内轴

12 腔

13 第一径向开口

14 第二径向开口

15 内表面

16 外表面

17 斜面

18 部分

19 圆柱部分

20 转动轴线

21 轴承套圈

22 周向环形间隙

23 移相器

24 开口

25 第一油通道

26 第二油通道

27 驱动轮

28 外表面

29 内表面

α 角度

Claims (14)

1.一种可调节凸轮轴(1)，具有构造为中空的外轴(10)和被容纳在所述外轴(10)中以转动的内轴(11)，其中，所述内轴(11)具有腔(12)，油能够被施加到所述腔(12)，并且其中，至少第一径向开口(13)被构造在所述外轴(10)中并且至少第二径向开口(14)被构造在所述内轴(11)中，使得在所述第一径向开口(13)覆盖所述第二径向开口(14)期间，油能够在所述腔(12)和所述外轴(10)的外侧之间流动，

其特征在于，

在与所述可调节凸轮轴(1)的转动轴线(20)相垂直的方向上，所述第一径向开口(13)在所述外轴(10)的内表面(15)上比在所述外轴(10)的外表面(16)上具有更大的横截面，和/或

在与所述可调节凸轮轴(1)的转动轴线(20)相垂直的方向上，所述第二径向开口(14)在所述内轴(11)的外表面(28)上比在所述内轴(11)的内表面(29)上具有更大的横截面。

2.根据权利要求1所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述第一径向开口(13)具有通向所述内表面(15)并且以斜面(17)为边缘的部分(18)以及通向所述外表面(16)的圆柱部分(19)。

3.根据权利要求1或2所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述第一径向开口(13)具有朝向所述内表面(15)的横截面，所述横截面被确定为在所述内轴(11)在所述外轴(10)中的转动范围中所述横截面能够被所述内轴(11)中的所述第二径向开口(14)基本完全覆盖。

4.根据权利要求2所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述第一径向开口(13)具有在圆周方向上的延长区域，其中，所述斜面(17)被设置在延长径向开口(13)的端部区域中。

5.根据权利要求1或2所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，用于控制移相器(23)的油供给位置由所述外轴(10)和所述内轴(11)中的所述径向开口(13，14)形成，其中，在圆周上均匀分布的两个所述径向开口(13，14)设置在所述外轴(10)和所述内轴(11)中。

6.根据权利要求1或2所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，用于控制移相器(23)的油供给位置由所述外轴(10)和所述内轴(11)中的所述径向开口(13，14)形成，其中，在圆周上均匀分布的三个所述径向开口(13，14)设置在所述外轴(10)和所述内轴(11)中。

7.根据权利要求1或2所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述外轴(10)的所述内表面和/或所述内轴(11)的所述外表面至少在所述径向开口(13，14)的区域中构造为除所述径向开口(13，14)之外无圆周沟槽。

8.根据权利要求1或2所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述第一径向开口(13)的朝向所述外表面(16)的口部中的开口宽度与朝向所述内表面(15)的口部中的开口宽度的比值为0.6到0.9。

9.根据权利要求1或2所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述第一径向开口(13)的朝向所述外表面(16)的口部中的开口宽度与朝向所述内表面(15)的口部中的开口宽度的比值为0.7到0.8。

10.根据权利要求1所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述内轴(11)具有在圆周上均匀分布并且各个相对于彼此形成相同角度的径向开口(14)，并且所述外轴(10)具有在圆周上不均匀分布的径向开口(13)。

11.根据权利要求10所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述外轴(10)具有成对分布的径向开口(13)。

12.根据权利要求1所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述外轴(10)具有在圆周上均匀分布并且各个相对于彼此形成相同角度的径向开口，并且所述内轴(11)具有在圆周上不均匀分布的径向开口(14)。

13.根据权利要求12所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述内轴(11)具有成对分布的径向开口(14)。

14.根据权利要求10-13中任一项所述的可调节凸轮轴(1)，其特征在于，所述径向开口(13，14)在所述外轴(10)上或在所述内轴(11)上的分配构造为，在所述转动范围的转动范围中心处存在所述内轴(11)和所述外轴(10)的所有所述开口(13，14)的部分覆盖。