CN1707072A - 叶片凸轮轴调整器 - Google Patents

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Abstract

一种叶片凸轮轴调整器，其包括定子和可与凸轮轴连接的转子，转子具有径向设置并插入叶片槽中的多个叶片，其中叶片槽具有槽侧面、槽底和在槽侧面和槽底之间底切槽侧面且被倒圆的过渡区，其特征在于，被倒圆的过渡区至少部分地构成为底切槽底(17、35)的圆弧段(18、19、33、34)。

Description

叶片凸轮轴调整器
技术领域
本发明涉及一种叶片凸轮轴调整器，其包括定子和可与凸轮轴连接的转子，转子具有径向设置并插入叶片槽中的多个叶片，其中叶片槽具有槽侧面、槽底和在槽侧面和槽底之间底切槽侧面且被倒圆的过渡区。
背景技术
为了改变阀的打开或者关闭的控制时间，使用凸轮轴调整器。因此取消在凸轮轴和驱动它的曲轴之间的固定角度关系，并且能够依据转数和其他参数最佳地调整控制时间。凸轮轴调整器可以使凸轮轴相关于曲轴相对转动。
已知的叶片凸轮轴调整器具有带有多个径向设置叶片的转子，叶片通过弹簧的力被径向外压在定子外壳上。在定子上构成有多个向内凸起的挡块，它们在两个转动方向上限制转子的调整运动，如果叶片靠着挡块运动。叶片通过它的端缘位于定子上，所以每个叶片侧和定子的挡块的相邻侧形成腔室，一种流体，通常是机油通过附属于凸轮轴调整器的阀供给到该腔室中。定子一方面用于分离和密封流体腔室的作用，另一方面用于固定在凸轮轴和曲轴之间的调整角度。
在转子中传导的转矩通过在槽中插着的叶片支撑于定子上并且液压地支撑于定子腔室中的油垫上。因此在叶片上作用的力在自身方面在转子的槽中产生反作用力。力作用在转子外径上的槽缘，所属的反作用力作用在槽底中的相对的槽侧。这两个力在槽侧面至槽底的两个过渡中产生组合的伸拉负荷和弯曲负荷。在槽侧面至槽底的过渡上的拐角中，通过这种缺口作用将产生动态的负荷集中。由于这个原因，在传统的叶片凸轮轴调整器中过渡区域被倒圆，所以它底切槽侧面。但是在拐角区域总是产生很大的应力，该应力在通常的运行负载中对于所使用的材料是临界的。
发明内容
因此本发明的目的在于，提供仅产生较小应力的叶片凸轮轴调整器。
为了在根据本发明的前述类型的叶片凸轮轴调整器中解决该问题，被倒圆的过渡区域至少部分构成为底切槽底的圆弧段。
在根据本发明的叶片凸轮轴调整器中，槽底不构成为平的，而是拐角区域构成为底切槽底的圆弧段。仅仅槽底的中间区域是平的，因为弹簧支撑于那里。根据本发明的解决方案具有如下优点：仅仅要求很小的加工技术的改变。通过最佳的叶片槽的横截面能够减小负荷，特别是在过渡区域中的负荷，所以放弃昂贵的材料，因此获得成本的节约。
在根据本发明的叶片凸轮轴调整器中，从槽底到槽侧面的下端的距离和槽的宽度之比为0.4～0.55，特别近似于0.48。通过该参数在过渡区域中的应力集中已经能够显著地减小。槽的宽度设置的足够大，所以插入于叶片槽中的叶片能够经得起产生的力。
在根据本发明的叶片凸轮轴调整器中特别优选的，圆弧段的半径是从槽底到槽侧面的下端的距离的0.5至0.6倍。特别地该半径是该距离的0.56倍。
也可以如此设置，从槽的对称线到圆弧段的中心点的水平距离是槽的宽度的0.3至0.4倍。特别优选的值是0.35。
在根据本发明的叶片凸轮轴调整器中，圆弧段的中心点到槽底的垂直距离是圆弧段半径的0.90至0.99倍。特别优选的值是0.95。给出的几何形状值和参数没有严格的限制，它们能够改变，只要因此能够取得希望的应力减小。
如果槽侧面具有平衡沟槽，在根据本发明的叶片凸轮轴调整器中，获得产生应力的另一个优化。在根据本发明的结构中，几何形状的优化不限于被倒圆的过渡区域，因为槽侧面同样具有优化的形式。通过平衡沟槽，从上部槽缘开始的力的分布沿转子中心方向平稳地转换到宽的圆弧中，所以在槽底中不会产生高的应力集中。产生的力和应力将通过平衡沟槽平稳地分配，所以减小了材料负荷。
特别优选地，平衡沟槽与槽侧面的槽底一侧的端部隔开一定距离。因此叶片位于槽的上面外端，而且叶片在平衡沟槽和在槽底附近的倒圆区域之间位于槽侧面上，所以它保持在槽中。
如果根据本发明叶片凸轮轴调整器的平衡沟槽至少部分构成为圆弧段，那么可以获得特别有效的应力减小。在使用圆弧段中，放弃导致应力升高的拐角。
在根据本发明的另一种结构中可以如此设置，平衡沟槽的槽底一侧的端部近似垂直于槽侧面形成并且平衡沟槽的相对端部相切于槽侧面形成。在这样构成的转子中，能够再一次显著地减小应力。
也可以如此设置，槽底区域中的圆弧段的半径如此选择，使得它相切地通到平衡沟槽的圆弧段中。依照这个通过两个圆弧段的边界放置套子，其具有一定的半径。
如果平衡沟槽区域中的圆弧段的半径是槽的高度的0.75至0.85倍，那么可以达到最佳应力比例。特别优选的值是0.81。
在根据本发明的叶片凸轮轴调整器中，槽底区域中的圆弧段的半径是平衡沟槽区域中的圆弧段的半径的约0.20至0.28倍。特别优选的值是0.24。
附图说明
图1示出具有定子和使用叶片的转子的传统叶片凸轮轴调整器；
图2示出在叶片槽区域中的图1的放大剖视图；
图3示出根据本发明第一实施例的凸轮轴调整器的叶片；以及
图4示出根据本发明第二实施例的凸轮轴调整器的叶片。
具体实施方式
图1示出传统的叶片凸轮轴调整器1，其包括定子2和具有多个插入到叶片槽4中的叶片5的转子3。
定子2是链传动或带传动的部分，因此通过链或带的曲轴的转动通过定子2和转子3传送到凸轮轴上。定子2具有用作叶片5的挡块的凸起6。在图1中叶片5位于端部位置。在转子3中，在每个叶片槽4的左侧和右侧设置有孔，通过这些孔流体能够流入到在叶片5旁边的室中或者从其中流出。通过流入或流出的流体，获得在转子3和定子2之间的相对转动并且因此获得在内燃机的曲轴和凸轮轴之间的相对转动。
在叶片5上作用有用箭头表示的力7，其与作用在转子3的轴上的转矩8互相反作用。
图2示出在叶片槽4区域中的图1的放大剖视图。
作用于叶片5上的力引起在槽侧面10的外端部上的反作用力9。同时在相对的侧面12上引起另一个反作用力11。力9、11在槽侧面10、12直到槽底13的过渡区域产生组合的伸拉负荷和弯曲负荷。尽管在槽底13和槽侧面10、12之间的过渡形成为在槽侧面的底切，但是在拐角区，特别在图2左边示出的拐角在材料中产生非常高的应力。
图3示出根据本发明第一实施例的凸轮轴调整器的叶片槽。
根据图2的传统叶片槽的轮廓在图3中对照用虚线画出。
在图3中示出的叶片槽14中，在槽侧面15、16和槽底17之间的过渡区构成为圆弧段18、19，它们至少部分底切槽底17。通过计算显示，通过在图3中示出最佳几何形状能够使得最大的主要应力减小13％。
在示出的实施例中，从槽底17到槽侧面15、16的下端的距离和叶片槽14的宽度之比约为0.48。圆弧段18、19的半径是从槽底17到槽侧面15、16的下端的距离的0.56倍。从叶片槽14的对称线到圆弧段18、19中心点的水平距离是叶片槽14的宽度的0.35倍。圆弧段18、19的中心点至槽底17的垂直距离是圆弧段18、19半径的0.95倍。
图4示出根据本发明第二实施例的凸轮轴调整器的叶片槽。
与在图3中示出的实施例不同，叶片槽在槽侧面26、27的区域具有平衡沟槽28、29。平衡沟槽28、29与槽侧面26、27的槽底一侧的端部30、31隔开一定距离，所以在该区域的叶片位于槽侧面26、27上并且被保持。
平衡沟槽28、29至少部分构成为具有半径32的圆弧段。平衡沟槽28、29的槽底一侧的端、即图4中的下端，与槽侧面26、27近似垂直形成。相对端、即图4中平衡沟槽28、29的上端，与槽侧面26、27相切地形成。因为平衡沟槽28、29的半径32至少部分与在槽底35区域内的圆弧段33、34的半径相一致，所以从上部槽缘开始的力的分布转换到宽的圆弧中，所以在拐角区域，特别是在图4中左边示出的圆弧段33的附近能避免产生应力集中。
槽底35区域中的圆弧段33、34的半径36如此选择，使得圆弧段33、34相切地通到平衡沟槽28、29的圆弧段中。
在示出的实施例中，平衡沟槽28、29的区域中的圆弧段的半径32是槽的高度37的0.81倍。槽底35区域中的圆弧段33、34的半径36是平衡沟槽28、29的区域中的圆弧段的半径32的0.24倍。
计算得出，通过根据第二实施例的最佳几何形状，应力可以减小30％。
附图标记
1叶片凸轮轴调整器
2定子
3转子
4叶片槽
5叶片
6凸起
7力
8转矩
9反作用力
10槽侧面
11反作用力
12槽侧面
13槽底
14叶片槽
15槽侧面
16槽侧面
17槽底
18圆弧段
19圆弧段
20槽宽
21水平距离
22垂直距离
23垂直距离
24半径
25叶片槽
26槽侧面
27槽侧面
28平衡沟槽
29平衡沟槽
30槽侧面的端部
31槽侧面的端部
32半径
33圆弧段
34圆弧段
35槽底
36半径
37槽高度

Claims (12)

1.叶片凸轮轴调整器，包括定子和与凸轮轴连接的转子，转子具有径向设置并插入叶片槽中的多个叶片，其中叶片槽具有槽侧面、槽底和在槽侧面和槽底之间底切槽侧面且被倒圆的过渡区，其特征在于，被倒圆的过渡区至少部分地构成为底切槽底(17、35)的圆弧段(18、19、33、34)。
2.如权利要求1所述的叶片凸轮轴调整器，其中从槽底(17)到槽侧面(15、16)的下端的距离(23)和槽的宽度之比为0.4至0.55，特别近似于0.48。
3.如权利要求1或2所述的叶片凸轮轴调整器，其中圆弧段的半径(24)是从槽底(17)到槽侧面(15、16)的下端的距离(23)的0.5至0.6倍，特别是0.56倍。
4.如前述权利要求中任一项所述的叶片凸轮轴调整器，其中从槽(14)的对称线到圆弧段(18、19)的中心点的水平距离(21)是槽的宽度(20)的0.3至0.4倍，特别是0.35倍。
5.如前述权利要求中任一项所述的叶片凸轮轴调整器，其中圆弧段(18、19)的中心点到槽底(17)的垂直距离(22)是圆弧段(18、19)的半径(24)的0.90至0.99倍，特别是0.95倍。
6.如前述权利要求中任一项所述的叶片凸轮轴调整器，其中槽侧面(26、27)具有平衡沟槽(28、29)。
7.如权利要求6所述的叶片凸轮轴调整器，其中平衡沟槽(28、29)与槽侧面(26、27)的槽底一侧的端部(30、31)隔开一定距离。
8.如权利要求6或7所述的叶片凸轮轴调整器，其中平衡沟槽(28、29)至少部分构成为圆弧段。
9.如权利要求8所述的叶片凸轮轴调整器，其中平衡沟槽(28、29)的槽底一侧的端部近似垂直于槽侧面(26、27)形成，平衡沟槽(28、29)的相对端部相切于槽侧面(26、27)形成。
10.如权利要求8或9所述的叶片凸轮轴调整器，其中如此选择槽底(35)区域中的圆弧段(33、34)的半径(36)，使得它相切地通到平衡沟槽(28、29)的圆弧段中。
11.如权利要求8至10中任一项所述的叶片凸轮轴调整器，其中平衡沟槽(28、29)区域中的圆弧段的半径(32)是槽的高度的0.75至0.85倍，特别是0.81倍。
12.如权利要求8至11中任一项所述的叶片凸轮轴调整器，其中槽底(35)区域中的圆弧段(33、34)的半径(36)是平衡沟槽(28、29)区域中的圆弧段的半径(32)的约0.20至0.28倍，特别是0.24倍。
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