CN107313823B - 具有轴向弯曲的扭转弹簧和弹簧盖件的凸轮轴调整装置 - Google Patents

具有轴向弯曲的扭转弹簧和弹簧盖件的凸轮轴调整装置 Download PDF

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Abstract

本发明建议一种凸轮轴调整装置(1)，它具有轴向弯曲的扭转弹簧(2)，所述扭转弹簧在圆周方向上压紧凸轮轴调整装置(1)的驱动件(3)和从动件(4)，所述凸轮轴调整装置(1)还具有弹簧盖件(5)，所述弹簧盖件被固定在驱动件(3)或者从动件(4)上，其中，将所述扭转弹簧(2)布置在弹簧盖件(5)和从动件(4)之间，其中，通过驱动件(3)进行操作的所述扭转弹簧(2)的悬挂装置(6)被轴向地布置在从动件(4)的内部。

Description

具有轴向弯曲的扭转弹簧和弹簧盖件的凸轮轴调整装置
技术领域
本发明涉及一种具有轴向弯曲的扭转弹簧和板状弹簧盖件的凸轮轴调整装置。
现有技术
在内燃机中凸轮轴调整装置被用来改变燃烧室气门的正时，以便能够变化地调整在曲轴和凸轮轴之间在限定的角度范围内、在最先位置和最后位置之间的相位关系。调整正时以匹配实时的负载和转速，从而降低了消耗和排放。出于这种目的，将凸轮轴调整装置集成在驱动系中，通过该驱动系可将扭矩从曲轴传递到凸轮轴上。这种驱动系能够例如设计为皮带传动、链条传动或者齿轮传动。
在液压式凸轮轴调整装置中，从动件和驱动件构成一对或多对相互作用的压力室，这些压力室能够被加载液压介质。该驱动件和从动件被同轴地布置。通过填充和放空单个压力室可在驱动件和从动件之间形成相对运动。可旋转地作用在驱动件和从动件之间的弹簧沿着有利的方向挤压驱动件抵靠从动件。所述有利的方向能够与旋转方向相同或相反。
液压凸轮轴调整装置的构造方式是叶片式调整装置。叶片式调整装置具有定子、转子和配备外齿的驱动轮。转子设计为主要可与凸轮轴抗扭转地连接的从动件。驱动件包括定子和驱动轮。定子和驱动轮抗扭转地相互连接，或者备选的是，定子和驱动轮一体式设计。转子与定子同轴并且被布置在定子内部。转子和定子借助它们的径向延伸的叶片，形成相对作用的油腔，所述油腔能够通过油压进行进气冲击，并且能够实现在定子和转子之间的相对转动。所述叶片不是与转子或定子一体式设计，就是被设计为“插入式叶片”被布置在转子或定子的为此而设的凹槽中。此外，叶片式调整装置具有各式各样的密封遮盖件。定子和密封遮盖件通过多个螺栓连接而相互固持。
液压凸轮轴调整装置的另外的构造方式是轴向活塞式调整装置。为此，通过油压轴向移动移动件，该移动件通过斜齿在驱动件和从动件之间形成相对旋转。
凸轮轴调整装置的另外的构造方式是电机式凸轮轴调整装置，它具有三轴传动装置(例如行星传动装置)。在这种情况下，其中一个轴构成驱动件，第二轴构成从动件。通过第三轴能够借助调节装置(例如电动机或制动装置)向系统传输旋转能量，或者从系统中输出旋转能量。能够附加地布置弹簧，该弹簧支持或者返回在驱动件和从动件之间的相对旋转。
US 6 039 016 A示出一种气门正时控制装置。这种装置具有凸轮轴，该凸轮轴能旋转地构造在发动机的缸头部中，该装置还具有旋转传递件，用来从曲轴盘传递旋转力，该旋转传递件安装在凸轮轴的圆周面上，以便相对于该圆周面在预定的区域内旋转，所述装置还具有许多叶片，这些叶片设在凸轮轴上或者旋转传递件上，所述装置还具有流体腔室，它设在凸轮轴和旋转传递件之间并且通过叶片被分为前部腔室和后部腔室，所述装置还具有用于向从前部腔室和后部腔室中选择的至少一个腔室通过压力输送流体的流体输送装置，所述装置还具有螺旋弹簧，它被安置在凸轮轴和旋转传递件之间，所述装置还具有用于限制螺旋弹簧的径向运动的限制装置。
US 6 662 769 B2示出一种气门正时调节控制装置。这种装置具有旋转件，该旋转件能旋转地被安置在内燃机的曲轴和内燃机的凸轮轴之间的扭矩传递路径上。旋转传递件相对于旋转件旋转。压力腔室通过旋转件和旋转传递件构成。叶片安置在旋转件上或旋转传递件上，并且将压力腔室分成超前腔室和延迟腔室。螺旋弹簧具有螺旋部段、用于与旋转件啮合的第一端部部段和用于与旋转传递件啮合的第二端部部段，并且旋转件在超前方向上被预压紧，用来扩大超前腔室。所述装置具有用于向超前腔室和延迟腔室输送和推入流体以及从超前腔室和延迟腔室输出和排出流体的控制装置，用来控制在旋转件和旋转传递件之间的相位偏差，其中，螺旋弹簧的其中一个端部部段在假想的径向平面上延伸，该径向平面沿着螺旋部段的径向方向布置。
US 7 013 856 B2示出一种气门正时调节控制装置。这种装置具有转子、壳体(能够相对于转子转动)、凸出部段(它设在壳体上，以便能够在转子的外周上滑移)、流体腔室(限定在转子和壳体之间)、叶片(它设在转子上并且将流体腔室分为延迟角度腔室和超前角度腔室)和扭转螺旋弹簧(用来在超前角度方向上相对于壳体预压紧转子)，在超前角度方向上降低了延迟角度腔室的容积并增大了超前角度腔室的容积，并且该扭转螺旋弹簧在在旋转的情况下下以预定的角度布置，从而该扭转螺旋弹簧非摩擦式地接触转子和壳体。
DE 102 138 25 B5描述了一种用于调节内燃机的气门的打开时间的气门正时控制装置。这种装置具有扭转弹簧，它具有与底部壳体啮合的端部和与叶片转子啮合的另外的端部，用来将叶片转子相对于底部壳体朝向前侧或者后侧挤压。扭转弹簧的与叶片转子啮合的端部能够与叶片转子共同旋转，并且在径向方向上以扭转弹簧为参考向内指向。叶片转子具有钩形凹槽，借助该钩形凹槽与扭转弹簧的向内指向的端部啮合。因此，具有叶片转子的被驱动的部件能够被更小地构造。此外，并不强求在叶片内部构造钩形凹槽，从而在叶片强度方面没有妥协，并且借助叶片实现密封。
DE 10 2009 009 252 A1描述了一种具有由板件构成的封闭螺栓的凸轮轴调整装置。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种凸轮轴调整装置，它能够实现轴向弯曲的扭转弹簧与凸轮轴调整装置特别可靠的装配。
所述技术问题通过一种凸轮轴调整装置解决，它具有轴向弯曲的扭转弹簧，所述扭转弹簧在圆周方向上压紧凸轮轴调整装置的驱动件和从动件，所述凸轮轴调整装置还具有弹簧盖件，所述弹簧盖件被固定在驱动件或者从动件上，其中，将所述扭转弹簧布置在弹簧盖件和从动件之间，根据本发明所述技术问题由此解决，用于通过驱动件进行操作的扭转弹簧的悬挂装置在轴向上被布置在从动件的内部。
关于“在轴向上被布置在从动件的内部”可以这样理解，两个将腔室轴向限制的平面构成一个中间腔室，根据本发明将所述悬挂装置布置在该中间腔室中。在从动件的轴向侧上的工作腔室限制的平面优选与从动件的直接邻接在工作腔室上的端面几乎重合。这种邻接的端面能够由从动件的一个或多个叶片构成。
扭转弹簧以它的由其弹簧圈形成的轴线与凸轮轴调整装置的旋转轴线几乎同轴地布置，用来降低由偏心度或中心线偏移(Desachsierung)而形成的不平衡性。
由此实现了，能够简单地装配扭转弹簧，因为在装配时避免了倾斜。本发明能够实现扭转弹簧的在两个能相互分离的装配方向上的装配，即轴向输送和在用于压紧的沿圆周侧的旋转。此外可实现，将两个弹簧悬挂装置安置在从动件内部。扭转弹簧几乎完全地布置在从动件内，并且能够因此明显节省空间地被弹簧盖件密封地遮盖。如果凸轮轴调整装置借助中央螺栓被固定在凸轮轴上，则能够设有弹簧盖件的中央开口，用于装配的中央螺栓穿过该中央开口，并且随后该开口被封闭件密封地遮盖。扭转弹簧被封装在由弹簧盖件和从动件构成的弹簧空间内。此外，根据本发明还能够实现，扭转弹簧可以与弹簧盖件或与从动件进行预装配，其中，扭转弹簧的倾斜不仅在预装配状态下，即在为此而设的结构空间中，而且在装配期间都可被避免，因为不是用于从动件就是用于弹簧盖件的扭转弹簧的容纳部被设计为弹簧导引部。此外，能够省去用于悬挂在弹簧盖件或在从动件上的附加部件，例如销钉。有利的是，弹簧盖件能够由板件构成。
在本发明的设计方案中，所述悬挂装置由弹簧盖件构成。将悬挂装置布置在从动件内的弹簧盖件上会节省特别多的结构空间。弹簧盖件与驱动件抗扭式地相连接。用于扭转弹簧的第二端部的另外的悬挂装置能够有利地同样被布置在从动件内。
在有利的设计方案中，弹簧盖件具有伸入到从动件内的凸缘。通过这种凸缘，扭转弹簧的弹簧圈不仅能够用于在弹簧盖件中进行扭转弹簧与从动件的装配，而且能够导引扭转弹簧的运行。这种凸缘与从动件构成弹簧空间，将扭转弹簧封装在该弹簧空间中，并且因此使其免于受到环境影响。该凸缘和从动件相互插入地构成。因此，在特别优选的设计方案中，凸缘具有用于导引扭转弹簧的弹簧圈的外周面。
在本发明的设计方案中，凸缘的端侧贴靠在从动件上。优选的是，由此构成封闭的弹簧空间，它被尽可能大范围地密封。在本发明的这个设计方案中，凸轮轴调整装置的轴向支承设在凸缘的端侧和从动件之间。备选的是，在凸轮轴调整装置中的轴向支承还能够设在弹簧盖件与从动件之间的液压腔室的区域内，其中，在凸缘的端侧和从动件的与这个端侧轴向对置的限制面之间留有缝隙。
在优选的设计方案中，弹簧盖件上的扭转弹簧的悬挂装置被设计为缝隙，所述缝隙位于凸缘的轴向端部上。设计为缝隙的弹簧悬挂装置对于设计为钩形的弹簧端部的装配是特别有利的。
备选于设计为缝隙的悬挂装置的方案，凸缘能够具有非圆形的外周面，该外周面与和它互补设计的弹簧端部互相咬合，并且能够在它们之间传递扭矩。这样的形状配合式连接能够例如设计为多边形或者八角形。
在本发明的另外的设计方案中，弹簧盖件具有内周面，所述内周面具有螺纹，其中，封闭件能够被拧入所述螺纹内。以这种方式，全部地凸轮轴调整装置能够被油密封。
在本发明的设计方案中，通过从动件进行操作的扭转弹簧的悬挂装置由从动件构成，并且设计为端侧开口的凹槽。设计为凹槽的弹簧悬挂装置对于设计为钩形的弹簧端部的装配是特别有利的。
弹簧端部优选设计为径向向外和径向向内弯曲的端部。径向向外定向的端部能够与从动件相连接，并且径向向内定向的端部能够与弹簧盖件相连接。
在弹簧盖件的有利的设计方案中，弹簧盖件由板件构成。在弹簧盖件由板件构成的情况下，使得所有的功能面完整地由构件模制出。
在有利的设计方案中，弹簧盖件同时是密封盖件，它密封可液压操作的工作腔室和/或弹簧腔室。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例。
附图为：
图1示出根据本发明的凸轮轴调整装置的实施方式的剖面图，
图2示出由弹簧盖件和扭转弹簧构成的被预装配的结构组的第一实施方式，和
图3示出由从动件和扭转弹簧构成的被预装配的结构组的第二实施方式。
具体实施方式
图1示出根据本发明的凸轮轴调整装置1的实施方式的剖面图，
凸轮轴调整装置1，尤其叶片式调整装置的结构和功能在现有技术中是已知的。下面描述根据本发明的设计方案的特殊之处。
布置在凸轮轴调整装置1的背向凸轮轴的一侧19的弹簧盖件5与驱动件3被固定地螺栓连接。弹簧盖件5不仅贴靠在驱动件3的端面16上，而且贴靠在从动件4的端面17上，端面16和端面17处于共同的平面18内。显而易见的是，在现实中不能实现完全的重合性，即使在弹簧盖件5和从动件4之间不再存在间隙，因为随后驱动件3和从动件4将不能够再相互旋转。更确切地说，这样理解“处于共同的平面内”，这种平面18是对在凸轮轴调整装置1的第一轴向侧上的液压工作腔室的限制。在凸轮轴调整装置1的朝向凸轮轴的一侧20上盖件15与驱动件3被固定地螺栓连接。盖件15不仅贴靠在驱动件3的与端面16对置的端面21上，而且贴靠在从动件2的与端面17对置的端面22上，其中，端面21和端面22在此处于共同的平面23内。该平面23限制在凸轮轴调整装置1的第二轴向侧上的液压工作室的边界。两个平面18和23限定其中布置扭转弹簧2的轴向中间室。扭转弹簧2与从动件4同轴地布置，并且位于从动件4的中央孔24内。中央孔24理论上朝向背离凸轮轴的一侧19开口，而且在朝向背离凸轮轴的一侧19被弹簧盖件5和封闭件12遮盖，理想地被压力介质密封，从而不会向外界或凸轮轴调整装置1的外部泄露油。在中央孔24的内周面和弹簧盖件5的外周面8之间布置扭转弹簧2。扭转弹簧2的轴向延伸的弹簧圈在外周面8上被导引。与现有技术相比，根据本发明至少一个弹簧悬挂装置6位于两个之前定义的平面18和23之间。这种弹簧悬挂装置6通过弹簧遮盖件5的缝隙9构成。所述缝隙9位于由弹簧盖件5构成的凸缘7的轴向端部上，该凸缘7与凸轮轴调整装置1的旋转轴线同轴地布置。另外的弹簧悬挂装置13(在图3中可被更好地看到)位于从动件4上，并且设计为在从动件4的叶片27内的凹槽。扭转弹簧2的钩形的弹簧端部26嵌入到弹簧悬挂装置13中，并且另外的钩形的弹簧端部25嵌入到缝隙9中。弹簧悬挂装置13或钩形的弹簧端部26以及弹簧悬挂装置6或钩形的弹簧端部25在这个实施方式中被安置在通过平面18和23限定的轴向的中间空间内。通过这种布置，一方面实现了凸轮轴调整装置1相对外部环境的更好的密封，并且同时节省了轴向的结构空间。借助螺纹11将封闭件12嵌入到弹簧盖件5的内周面10内。
图2示出由弹簧盖件5和扭转弹簧2构成的被预装配的结构组的第一实施方式。该实施方式描述的是，扭转弹簧2首先与弹簧盖件5接合，并且随后将该预装配的结构组向凸轮轴调整装置1输送。与现有技术相比优点在于，用于弹簧端部25和26的两个悬挂装置在一个装配方向(在此为轴向)上向弹簧盖件2和从动件4输送。这种设计通过弹簧悬挂装置6和13的根据本发明的布置设计能够实现。因此，避免了扭转弹簧在装配时的倾斜。在完成装配后通过弹簧盖件5相对于从动件4的相对旋转实现对扭转弹簧2的压紧，其中，从动件4和弹簧盖件5的端面有利地相互滑动，并且扭转弹簧2的弹簧圈通过凸缘7被导引，从而将在钩形的弹簧端部25，26和悬挂装置6与13之间出现接触失效(滑脱，不再接触)的风险最小化。悬挂装置6与13通过弹簧盖件5和从动件4被这样封装，从而在压紧时它们不会丢失与弹簧端部25，26的接触。因此，设计为缝隙的悬挂装置6被从动件4在凸缘7的端侧上遮盖，并且同时在径向延伸上的弹簧空间14具有这样的尺寸，从而钩形的弹簧端部25自身在径向偏移时仍具有与悬挂装置6可靠的接触。以类似的方式，悬挂装置13由从动件4的凹槽构成，该凹槽在完成装配后在轴向上被弹簧盖件5遮盖。在这个位置上，弹簧端部26的径向移动也不会导致与悬挂装置13的接触遗失，因为凸缘7的外周面8(该凸缘用来导引弹簧圈)限制悬挂装置13的结构空间的边界。
图3示出由从动件4和扭转弹簧2构成的被预装配的结构组的第二实施方式。与图2相比，扭转弹簧1已经与从动件4预装配，并且随后输送弹簧盖件5。这种输送沿着轴向进行，其中，弹簧盖件5的凸缘嵌入到扭转弹簧2的弹簧圈中并被导引。端侧开口的缝隙9在输送时与弹簧端部25对齐，并且一旦弹簧盖件5的端面贴靠到端面17上，就与弹簧端部25嵌接。随后，在凸缘7的端侧之间存在与中央孔24的与该凸缘7的端侧相对置的限制面的间距。
备选的是，凸缘7的端面能够与中央孔24的轴向面相贴靠，由此完成弹簧盖件5的轴向输送。这种情况是可能的，因为弹簧盖件5与驱动件3螺栓连接，并且在弹簧盖件5和从动件4之间留有较小的轴向间隙来使从动件4能够相对于驱动件3旋转，并且在这种情况下，凸缘7的端面在工作时作为用于从动件4的轴向贴靠面。但是根据本发明还可以设置，在凸缘7的端面和中央孔24的轴向面之间保留有间隙，并且从动件4与弹簧盖件5能够在液压腔室的区域内贴靠。该区域在图1中位于面16，17和/或面21，22上。通过面17和21(它们与弹簧盖件5或与盖件15接触)构成凸轮轴调整装置1的轴向支承。
附图标记列表
1 凸轮轴调整装置
2 扭转弹簧
3 驱动件
4 从动件
5 弹簧盖件
6 悬挂装置
7 凸缘
8 外周面
9 缝隙
10 内周面
11 螺纹
12 封闭件
13 悬挂装置
14 弹簧空间
15 盖件
16 端面(驱动件)
17 端面(从动件)
18 平面(背向凸轮轴)
19 背向凸轮轴的一侧
20 朝向凸轮轴的一侧
21 端面(驱动件)
22 端面(从动件)
23 平面(朝向凸轮轴)
24 中央孔
25 第一弹簧端部
26 第二弹簧端部
27 叶片

Claims (10)

1.一种凸轮轴调整装置(1)，它具有轴向弯曲的扭转弹簧(2)，所述扭转弹簧在圆周方向上压紧凸轮轴调整装置(1)的驱动件(3)和从动件(4)，所述凸轮轴调整装置(1)还具有弹簧盖件(5)，所述弹簧盖件被固定在驱动件(3)上，其中，将所述扭转弹簧(2)布置在弹簧盖件(5)和从动件(4)之间，
其特征在于，
通过驱动件(3)进行操作的所述扭转弹簧(2)的悬挂装置(6)被轴向地布置在从动件(4)的内部；所述扭转弹簧的一个端部(26)与所述悬挂装置(6)配合，所述扭转弹簧的另一个端部(25)与形成在所述从动件(4)的叶片(27)中的另一悬挂装置(13)配合。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述悬挂装置(6)由弹簧盖件(5)构成。
3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述弹簧盖件(5)具有伸入到从动件(4)中的凸缘(7)。
4.根据权利要求3所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述凸缘(7)具有用于导引扭转弹簧(2)的弹簧圈的外周面(8)。
5.根据权利要求3所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述凸缘(7)的端侧贴靠在从动件(4)上。
6.根据权利要求3所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，在弹簧盖件(5)上的所述扭转弹簧(2)的悬挂装置(6)被设计为缝隙(9)，所述缝隙位于凸缘(7)的轴向端部上。
7.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述弹簧盖件(5)具有内周面(10)，所述内周面具有螺纹(11)，其中，封闭件(12)能够被拧入所述螺纹(11)内。
8.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，通过从动件(4)进行操作的所述扭转弹簧(2)的悬挂装置(13)由从动件(4)构成，并且设计为端侧开口的凹槽。
9.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述弹簧盖件(5)由板件构成。
10.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述弹簧盖件(5)同时是密封盖件，它密封能够液压操作的工作腔室和/或弹簧腔室(14)。
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