CN107923271A - 补偿可调凸轮轴用移相器的定子和转子间容差的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种调节用于可调凸轮轴(12)的移相器(1)的定子(10)和转子(11)之间的间隙的方法，其中，定子(10)连接至可调凸轮轴(12)的外部轴(13)并且转子(11)连接至可调凸轮轴(12)的内部轴(14)，因此当转子(11)在定子(10)内旋转时相对于外部轴(13)对内部轴(14)的相位进行调节，并且其中在定子(10)上的至少一个滑动表面(15)和转子(11)上的至少一个滑动表面(16)之间形成间隙(5)。根据本发明，该方法至少包括以下步骤：以可移除的涂层(17)涂敷至少一个滑动表面(15、16)中；组装移相器(1)，包括将转子(11)结合在定子(10)中；通过使转子(11)在定子(10)中旋转来启动移相器，并且通过磨损至少部分厚度的涂层(17)来调节定子(10)和转子(11)之间的间隙。发明还涉及包括这种涂层(17)的移相器(1)。

Description

补偿可调凸轮轴用移相器的定子和转子间容差的方法
技术领域
本发明涉及一种用于补偿用于可调凸轮轴的移相器的定子和转子之间的容差的方法，其中定子连接至可调凸轮轴的外部轴，并且转子连接至可调凸轮轴的内部轴，因此，当转子在定子内旋转时，相对于外部轴的相位对内部轴的相位进行调节，并且其中在定子上的至少一个滑动表面与转子上的至少一个滑动表面之间形成间隙。此外，本发明涉及具有定子和转子的移相器，其中容差已经通过根据本发明的方法获得了补偿。
背景技术
例如，DE 11 2012 001 009 T5披露了一种用于补偿移相器的定子和转子之间的容差的方法，其中扭力驱动机构设置为允许对内部凸轮轴相对于外部凸轮轴的竖向位置和轴向对准进行调节，同时在凸轮轴调节器与同轴凸轮轴的内部凸轮轴或外部凸轮轴之间保持扭转刚性联接。扭力驱动机构由柔性轴联接器、横向分离的从动齿轮、横向分离的齿状环形齿轮、横向销齿轮或者销-槽组合式传动件中的任一者形成。不利的是，扭力驱动机构设计复杂并且需要额外的构建空间。
WO 2011/133452 A2提出在移相器和凸轮轴之间使用柔性联接元件，所述柔性联接元件通过不同的示例性实施方式进行不同的描述，例如联接件形成柔性盘或柔性环，导致对准误差能够被补偿。不利地，柔性联接件必须具有另一部件，并且由于移相器的转子或定子与内部轴或外部轴之间的柔性连接，凸轮轴和移相器之间的整体组装可能产生振动。
定子通常设计为杯状并且通常具有第一盖元件和第二盖元件。可相对于定子旋转的转子容纳在盖元件之间。如果转子例如以诸如螺钉的紧固装置紧固至内部轴，并且如果定子连接至外部轴，内部轴相对于外部轴的对准误差也被传递至转子在移相器的定子内部的位置。多个容差，尤其是由转子和内部轴之间以及定子和外部轴之间的连接点形成的多个容差，以及移相器的另外的部件相对于彼此之间的形状容差和位置容差形成的多个容差的叠加，可能导致故障甚至于移相器的阻塞，使得转子不再自由地在定子内旋转。如果在转子的滑动表面和定子的滑动表面之间选择过大的间隙，会引起与移相器一同运行的油的过量的泄露流动。基本上油密压力空间应该尤其能够在形成在转子上的叶片和形成在定子上的叶片之间形成，从而不会对移相器的效率造成负面影响。如果选择的间隙过大，转子和定子之间的油的泄露流动会过量，并且如果选择的间隙过小，会更经常地发生如上所述的定子内的转子的堵塞或阻塞。
发明内容
发明的目的是开发一种用于补偿布置在可调凸轮轴上的移相器的定子和转子之间的容差的方法，该移相器设计简单并且尽可能地不需要任何附加的部件。此外，发明的目的涉及提供一种以简单的方式补偿定子和转子之间的容差的移相器。
由根据权利要求1的已知特征的方法开始并且由根据权利要求7的前述部分所述的移相器开始，与每个案例中的特征性的特征一起实现这个目的。在从属权利要求中具体说明了发明的有利的发展。
本发明包括的技术教导是一种方法，该方法包括至少以下步骤：以可移除的涂层涂覆至少一个滑动表面；组装移相器，包括将转子结合在定子中；通过使转子在定子中旋转而启动移相器，并且通过磨损至少部分厚度的涂层来调节定子和转子之间的间隙。
根据本发明的方法允许简单地补偿移相器的定子和转子之间的容差，其中，通过根据本发明的方法，使转子和定子之间能够无间隙运动。在转子和定子之间发生形状偏差和位置偏差的情况下，移除后留下的剩余涂层厚度在移相器启动的第一时期内被调节，使得转子在定子内恰好不会阻塞并且可以自由地旋转。根据本发明的方法不需要校正定子中的转子的形状偏差和位置偏差，该转子布置在内部轴上并且该转子布置在外部轴上，而且所期望的间隙以下述方式由其自身调节的尽可能小：间隙的调节完成后，移相器允许与具有理想的尺寸精确的转子和定子的移相器相同的功能效果。
如果具有移相器的凸轮轴投入运行，至少在容差偏差存在时，涂层被部分地或完全地移除，尤其是通过以受控的方式引起的磨损移除。至少部分厚度的涂层即被移除，直到形成理想的间隙以及直到涂层不再被相对的滑动表面或者相对的滑动表面上的涂层磨损。
如果在凸轮轴投入运行时，通过与涂层相对的滑动表面的摩擦过程移除涂层是特别有利的。相对的表面也可以是另一涂层的表面。主要通过磨损过程并因此通过磨耗而机械地移除涂层。为了该目的，涂层具有比移相器的部件硬度，即例如转子或定子的材料硬度更低的硬度，尤其是显著更低的硬度。
根据有利的改进，涂层由防磨漆或另一适用材料形成。在此将例如是防磨漆的涂层施加至部件的滑动表面的整个表面区域，其中有利地是，其中也可以仅将涂层在有限的范围内施加至部分区域，尤其是在有限的范围内局部地施加至滑动表面，该滑动表面抵靠相对的滑动表面运动，并且可以产生基于磨损的移除。因此，定子在内侧上不必被完全地涂敷，转子在外侧上不必被完全地涂敷，并且涂层限定至部分区域且用于后续的在相对表面上的滑动运动。例如，可以设置多个部分区域，这些部分区域通过定子或转子上的涂层在例如环形滑动表面的区段上以点状的方式或至少在局部有限的范围内形成。
根据发明的方法规定，通过启动凸轮轴来启动移相器，以便至少部分地移除涂层并且形成轴向间隙，并且凸轮轴仅在例如内燃机的气缸盖上的布置中，即在随后的运行环境中启动。涂层可以例如通过凸轮轴或者凸轮轴容纳的凸轮轴模块的常规启动而被移除。替代性地，甚至在内燃机的凸轮轴实际启动之前，移相器已投入磨合状态的运行中，尤其是在使用了不打算随后进入油回路中的涂层物质时，其中，也可以考虑选择可存在于油回路中的涂层材料，而不使所述涂层材料造成损害。。然而，在有利的方式中，涂层由在内燃机运行期间不会由于油中的固溶体造成损害的物质形成。然后例如通过过滤器系统将制成为非常细的颗粒的移除的涂层组分沉积在内燃机中。。凸轮轴仅在例如内燃机的气缸盖上的布置中，即在后面的操作环境中起动。
发明还涉及用于可调凸轮轴的具有定子和转子的移相器，其中定子可连接至可调凸轮轴的外部轴并且转子可连接至可调凸轮轴的内部轴，其中，在定子上的至少一个滑动表面和转子上的至少一个滑动表面之间形成至少一个间隙，并且根据本发明提供的是，至少一个滑动表面包括涂层，该涂层可以通过移相器的启动而至少部分摩损性地移除，并且因此产生与该功能相对应的间隙尺寸。
在本发明的内容中，如果在磨损之后形成间隙尺寸，则形成具有最小磨损和最少需要油的恒定移相器，产生与功能相对应的间隙尺寸。
定子和转子有利地设计成可绕纵向轴线共同旋转，其中纵向轴线具体形成凸轮轴的旋转轴线。定子上的至少一个滑动表面或转子上的至少一个滑动表面在此处被设计为使得——至少在理想化的视角下且忽略边缘角度误差——纵向轴线在滑动表面上形成表面法线。理想地，表面法线在每种情况下都在滑动表面上形成表面法线，并且如果转子例如以角度误差置于内部轴上，在滑动表面的布置的背景下以理想化的形式观察，纵向轴线同样在所述滑动表面上形成表面法线。
涂层尤为有利地设计成可通过摩损从滑动表面移除。此处的磨损操作有利地以这样的方式设计，即磨损操作仅发生在移相器的第一操作周期内，并且特别是在转子和定子之间的期望间隙尺寸已经在第一次磨损之后产生。。
根据移相器有利的改进，定子包括第一盖元件，通过该第一盖元件，定子可连接至可调凸轮轴的外部轴，其中涂层被施加至第一盖元件。具体地，涂层被施加至盖元件的内侧面，所述内侧面面向转子布置。此外，定子可能具有与第一盖元件相对的第二盖元件，并且在安装移相器时，转子定位在第一盖元件和第二盖元件之间的布置中。定子通过第二盖元件在此朝向外侧面至少部分地封闭，并且涂层被施加至第二盖元件，尤其是在内侧面上。因此，定子包括两个盖元件，其中至少一个盖元件包括设置有涂层并且朝向转子的滑动表面。以同样的方式，转子也包括面向其中一个盖元件并且在盖元件上施加有涂层的侧面表面。这尤其导致了有利的可能性，即补偿定子和/或转子在外部轴上或内部轴上布置的位置和角度误差。
附图说明
下面结合附图和本发明的一个有利的示例性实施方式的描述，更详细地说明改进本发明的其它方法，其中：
图1示出了布置在可调凸轮轴上的移相器的示意图，该移相器具有理想化的位置和尺寸精度；
图2示出了布置在可调凸轮轴上的移相器，该移相器具有转子在内部轴上的轴向偏移；
图3示出了根据本发明构造的移相器，该移相器在定子的内侧上具有涂层以实施该方法；以及
图4示出了根据图3的布置在凸轮轴上的移相器，其中涂层被施加至移相器的转子。
具体实施方式
图1和图2每个都示出了根据现有技术的布置在凸轮轴12上的移相器1。图1示出了具有理想化构造的移相器1，以及图2示出了部件在相对于彼此的位置上具有尺寸偏差的移相器1，并且因此使用根据本发明的用于补偿发生的容差的方法，以校正示出的尺寸偏差并且校正实际功能的相关位置误差，即，使得所述位置误差在不校正例如转子和定子之间的实际几何位置误差的情况下是无害的。
移相器1和可调凸轮轴12以简化的示意图形式示出，并且移相器1具有定子10和转子11。定子10例如构造为具有第一盖元件20和第二盖元件21，并且中间元件22位于盖元件20和21之间，中间元件22也可以与第一盖元件20或第二盖元件21一体形成。
可调凸轮轴12具有外部轴13和内部轴14，并且外部轴13和内部轴14以及定子10和转子11可以绕共同的纵向轴线18旋转。在第一盖元件20的上方以简化的形式示出了定子10在外部轴13上的布置。转子11和内部轴14之间的连接包括紧固装置19，并且紧固装置19设计为例如螺钉元件。
现有技术的图1和图2的比较视图表明，内部轴14的末端表面23的简单尺寸偏差已经导致了转子11在定子10中的可观的位置偏差。如果移相器投入运行，定子10或者仅在限定的范围内执行该功能或者甚至完全地阻碍该功能。功能受限于间隙5的偏差，间隙5在图1中以理想化的形状示出并且因此在各处都一致，并且，该偏差在图2所示的点处可能导致例如由于定子10内的转子11的位置偏差而产生的阻塞。
定子10包括内侧滑动表面15，并且转子11包括外侧滑动表面16。在移相器1的运行期间，滑动表面15和滑动表面16在彼此上运动，并且在滑动表面15和滑动表面16之间需要间隙5，以通过用油润滑允许滑动表面15和滑动表面16在彼此上滑动。如果间隙5不存在，并且转子11例如仅在一点处或者在定子10上的相对点处发生堵塞，则移相器1阻塞。
图3示出了根据本发明的移相器1的第一示例性实施方式，移相器1在定子10的内侧滑动表面15上具有涂层17。转子11布置在内部轴14上，以紧固装置19紧固，其中转子11具有位置误差。通过在定子10的内侧滑动表面15上使用的涂层17，当移相器1启动，转子11通过涂层17被转子11的运动磨损地移除至少部分厚度而进入涂层17。这导致了包括最小气隙的间隙5的产生，并且尽管存在进入定子10内的转子11的位置偏差，仍然发生了移相器1的无干扰运行，。这里自动进行涂层17的部分厚度或整个厚度的必要的移除，因为启动时，涂层17被精确地移除部分厚度直到产生所需的间隙5。
定子10具有第一盖元件20和第二盖元件21，并且涂层17被施加至例如两个盖元件20、21的内侧滑动表面15，即定子10以超大尺寸安装，这样减小了用于转子11的容纳空间。
在图3、图4的改型中示出了发明的示例性实施方式，其中涂层17被施加至转子11的滑动表面16，即转子11以超大尺寸装配。滑动表面16面向相对的定子10的内侧表面，根据图3所示内侧表面被涂敷。当然还存在以下可能性，将图3和图4的示例性实施方式结合，在定子10的滑动表面15和转子11的滑动表面16两者上均提供涂层。
涂层17的被移除物质在移相器1的油中运走。运走磨损地移除的涂层17使移相器1随后在功能上能够可靠地运行。
根据图3示出在定子10的滑动表面15上以及根据图4示出在转子11的滑动表面16上的涂层17仅是用于施加涂层17的可能的示例性实施方式。在本发明的范围内，还提供如下的可能性：例如提供定子10的中间元件22，中间元件22的内侧具有涂层，或者转子11包括外侧涂层。例如在外部轴13上的定子10或内部轴14上的转子11的轴向偏移布置的情况下，需要这种特别是用于补偿径向运动的可移除的涂层。
本发明不使其设计受限于如上所述的有利的示例性实施方式。相反地，即使在完全不同类型的实施方式中也可以想到利用所提出的解决方案的多种不同的变体。权利要求、说明书或附图中所披露的所有特征和/或优点，包括结构细节或局部布置，以其本身或者以不同的结合对于本发明来说都可能是必要的。
附图标记表
1 移相器
5 间隙
10 定子
11 转子
12 可调凸轮轴
13 外部轴
14 内部轴
15 (定子上的)滑动表面
16 (转子上的)滑动表面
17 涂层
18 纵向轴线
19 紧固装置
20 第一盖元件
21 第二盖元件
22 中间元件
23 末端表面

Claims (10)

1.一种补偿用于可调凸轮轴(12)的移相器(1)的定子(10)和转子(11)之间的容差的方法，其中，所述定子(10)连接至所述可调凸轮轴(12)的外部轴(13)，并且所述转子(11)连接至所述可调凸轮轴(12)的内部轴(14)，并且因此，当所述转子(11)在所述定子(10)内旋转时，相对于所述外部轴(13)的相位对所述内部轴(14)的相位进行调节，并且其中，在所述定子(10)上的至少一个滑动表面(15)和所述转子(11)上的至少一个滑动表面(16)之间形成间隙(5)，并且其中，所述方法至少包括以下步骤：
以可移除的涂层(17)涂敷至少其中一个所述滑动表面(15、16)，
组装所述移相器(1)，包括将所述转子(11)结合在所述定子(10)中，
通过使所述转子(11)在所述定子(10)中旋转来启动所述移相器(1)，
通过磨损至少部分厚度的所述涂层(17)来调节所述定子(10)和所述转子(11)之间的所述间隙(5)。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，当所述凸轮轴(12)投入运行时，凭借与所述涂层(17)相对的所述滑动表面(15、16)通过磨损过程移除所述涂层(17)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，将由可适用的漆、尤其是耐磨漆构成的所述涂层(17)施加至所述滑动表面(15、16)。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的方法，其特征在于，将所述涂层(17)在有限的范围内施加至所述定子(10)和/或所述转子(11)的部分区域，尤其是在有限的范围内局部地施加至至少其中一个所述滑动表面(15、16)。
5.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其特征在于，随着所述凸轮轴(12)的启动而启动所述移相器(1)，所述凸轮轴(12)布置在内燃机的气缸盖上。
6.一种具有定子(10)和转子(11)的用于可调凸轮轴(12)的移相器(1)，其中，所述定子(10)能够连接至所述可调凸轮轴(12)的外部轴(13)，并且所述转子(11)能够连接至所述可调凸轮轴(12)的内部轴，并且其中，在所述定子(10)上的至少一个滑动表面(15)和所述转子(11)上的至少一个滑动表面(16)之间形成至少一个间隙(5)，
其特征在于，至少其中一个所述滑动表面(15、16)具有涂层(17)，通过启动所述移相器(1)，所述涂层(17)能够通过一定程度的磨损而被移除，从而产生与功能对应的间隙尺寸。
7.根据权利要求6所述的移相器(1)，其特征在于，所述定子(10)和所述转子(11)设计成能够绕共同的纵向轴线(18)旋转，其中，以所述纵向轴线(18)在所述滑动表面(15、16)上形成表面法线的方式在所述定子(10)上形成所述至少一个滑动表面(15)和/或在所述转子(11)上形成所述至少一个滑动表面(16)。
8.根据权利要求6或7所述的移相器(1)，其特征在于，所述涂层(17)设计成能够通过磨损从所述滑动表面(15、16)移除。
9.根据权利要求6至8中的一项所述的移相器(1)，其特征在于，所述定子(10)包括第一盖元件(20)，所述定子(10)能够通过所述第一盖元件(20)连接至所述可调凸轮轴(12)的所述外部轴(13)，其中所述涂层(17)施加至所述第一盖元件(20)。
10.根据权利要求6至9中的一项所述的移相器(1)，其特征在于，所述定子(10)包括与所述第一盖元件(20)相对设置的第二盖元件(21)，所述定子(10)通过所述第二盖元件(21)至少部分地对外侧封闭，并且其中，所述涂层(17)施加至所述第二盖元件(21)。
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