凸輪軸調節器的製造方法

2023-09-21 09:52:35

凸輪軸調節器的製造方法
【專利摘要】本發明建議一種凸輪軸調節器（1）的布置方案，該凸輪軸調節器具有驅動元件（2）和至少兩個從動元件（3、4），其中，驅動元件（2）和從動元件（3、4）具有多個徑向定向的葉片（6），所述葉片在軸向方向（7）上覆蓋相鄰元件的周面（9）。
【專利說明】凸輪軸調節器
【技術領域】
[0001 ] 本發明涉及一種凸輪軸調節器。
【背景技術】
[0002]凸輪軸調節器在內燃機中用於改變燃燒室閥的控制時間。控制時間與當前負載的匹配減少了消耗和排放。擴展的結構形式是葉片室型調節器。葉片室型調節器具有定子、轉子和驅動輪。轉子通常與凸輪軸抗相對轉動地連接。定子和驅動輪同樣地彼此間連接，其中，轉子與定子同軸並且處於定子的內部。轉子和定子具有徑向葉片，這些徑向葉片彼此間形成對置起作用的油室(葉片室)，這些油室可被施加油壓力並使在定子和轉子之間的相對運動成為可能。此外，葉片室型調節器具有各種密封蓋。定子、驅動輪和密封蓋的連結通過多個螺紋連接件來確保。
[0003]US2009/0173297A1表明了一種可液壓操縱的凸輪軸調節器，該凸輪軸調節器具有驅動輪和與驅動輪同軸的定子以及兩個與定子同心布置的轉子。此外，定子可以單件地或者由多個構件構造。轉子和定子具有徑向定向的葉片。因此，定子與轉子構造工作室，可用液壓劑給這些工作室加載壓力，從而進行在各個轉子和定子之間的圍繞凸輪軸調節器的轉動軸線的相對轉動。布置在這些轉子之間的分離壁作為定子的組成部分將這些轉子軸向彼此分開。每個轉子可以與一個凸輪軸連接。在該情況下，該凸輪軸被構造為空心軸，而另一凸輪軸由實心材料組成。兩個凸輪軸彼此同心地布置。相應配屬給凸輪軸的凸輪與凸輪的凸輪軸以如下方式連接，以便可以發生凸輪或者各個凸輪軸彼此間的圓周側的相對轉動，並因此能無級且可變地調整配屬給凸輪的進氣門和排氣門。
[0004]轉子的葉片和定子的葉片具有一個確定的面，該面在給工作室填充液壓劑時承受壓力並因此在產生相對運動的圓周方向上承受一個力。這種液壓凸輪軸調節器的響應特性由該面和液壓劑的壓力來確定，該液壓劑的壓力由壓力劑泵產生。

【發明內容】

[0005]本發明的任務是提供一種具有特別緊湊的結構形式的凸輪軸調節器。
[0006]根據本發明，該任務由權利要求1的特徵來完成。
[0007]驅動元件和從動元件原則上各自具有兩個端面，這些端面在最大程度上垂直於凸輪軸調節器的轉動軸線地布置。在這些端面之間，元件由周面界定並形成圓柱形輪轂。多個葉片從該周面出發在徑向方向上延伸，這些葉片為了構造工作室而以如下方式布置，即，在用液壓劑給工作室加載壓力時，在一個葉片對之間的圓周側的間隔被改變並且使在驅動元件和從動元件之間的相對轉動運動成為可能。葉片在周面上的布置類似於星形或者花形。葉片的中間空間在軸向方向上由盤界定，這些盤與各個從動元件或者驅動元件間接地或者直接地、抗相對轉動地連接。
[0008]根據本發明，在向由兩個從動元件的葉片形成的工作室加載壓力時，在兩個葉片之間的圓周側的間隔該或者工作室的容積增大。因此實現了藉助液壓劑通道來影響在從動元件之間的角度位置而且不依賴於從動元件相對驅動元件的調節。
[0009]在給第一從動元件到驅動元件之間或者第二從動元件到驅動元件之間的一個工作室填充液壓劑時，在驅動元件和相應的從動元件之間的角度可以被改變。在同時給從動元件到驅動元件之間的所有工作室填充時，從動元件自身之間的角度位置同時也受到影響。給在從動元件之間的工作室填充液壓劑引起從動元件自身之間以直接方式的相對轉動，而不對從動元件相對驅動元件的角度位置產生影響。
[0010]優選地，通過根據本發明的布置方案提高了所有元件的調節角度，因為用於劃分工作室(由葉片來劃分)的圓周側的結構空間得到更好地利用。另外，通過單獨的用於兩個從動元件彼此間的相對轉動的液壓劑通道以及各自的用於各從動元件對驅動元件的相對轉動的液壓劑通道而使液壓劑的供給設計得更簡單且更低廉。
[0011]在從動元件之間的工作室內的液壓劑的液壓式張緊使得在從動元件之間的角度位置保持恆定，其中，目前存在以下可能性:通過向驅動元件和各個從動元件之間的工作室中的一個加載壓力來對該角度位置單獨產生影響。由此產生以下優點，即，可使得用於控制液壓劑在工作室內的導入或導出的控制閥設計得並建造得更簡單。
[0012]在本發明的構造方案中，第一從動元件的葉片軸向地超過第一從動元件的與端面平行錯開的面地突出並覆蓋第二從動元件的周面，或者通過與第一從動元件相似的設計使葉片覆蓋其輪轂。在此，第二從動元件的葉片在軸向方向上基本上不超過其端側界定部地延伸。驅動元件的葉片因此延伸超過兩個從動元件的周面，其中，從動元件沿著轉動軸線同軸地依次布置。驅動元件的葉片與第一從動元件的葉片構造成一葉片對，用液壓劑給該葉片對加載壓力使得第一從動元件與驅動元件一起旋轉。第二從動元件的葉片與驅動元件的葉片構造成另一葉片對，用液壓劑給該葉片對加載壓力使得第二從動元件與驅動元件一起轉動。通過葉片對的不依賴性而使工作室優選為可不依賴地藉助液壓劑來控制並填充，並且實現每個從動元件對驅動元件的彼此不依賴的相對轉動運動。有利的是，從動元件上的葉片的重疊的、嵌套的布置方案以及減少了軸向結構空間。
[0013]在本發明的其它設計方案中，如同第一從動元件的葉片軸向超過第二從動元件的周面延伸一樣，第二從動元件的葉片同樣超過第一從動元件的周面而延伸。驅動元件在此軸向覆蓋兩個從動元件。由此實現的是，結構空間在軸向方向上通過兩個從動元件的彼此重置進一步被減少。
[0014]在本發明的設計方案中，第一從動元件在其端面之間具有與所述端面平行錯開的接觸面。錯開的接觸面與第二從動元件的軸向相繼的面直接接觸。因此，兩個從動元件軸向嵌套地布置。有利的是，該接觸面安置在從動元件的輪轂的區域內。平行錯開的接觸面導致產生另一周面，該另一周面在最大程度上完全繞轉圓周方向地構造。替選地在端面處構造有類似錐體的突出部，可以在這之後在端面外部布置接觸面，兩個從動元件通過該突出部彼此被定中心且同軸地布置。
[0015]在可選設計方案中，使兩個從動元件觸碰的接觸面設有密封部件。因此，不會通過該接觸面傳遞液壓劑。
[0016]接觸面可以被構造為圓環形的平坦的平面。圓環形作為特殊情況也可以是指圓形。替選的是，接觸面也可以構造為不平坦的或者不垂直於轉動軸線的。
[0017]在特別優選的設計方案中，從動元件各自通過彈簧部件至少以一個預定的角度範圍與驅動元件張緊。這具有的優點是，當液壓劑的壓力是非主導性的時，各從動元件相對驅動元件運動到靜止位置或者閉鎖位置。作為彈簧部件可以首先考慮扭力彈簧或者渦卷彈簧。此外，從動元件可以附加地或者不依賴於這種預張緊地彼此通過一個彈簧部件而張緊。該彈簧部件可以使兩個從動元件克服在兩個從動元件之間的工作室中的加載壓力狀態而以如下方式張緊，即，兩個從動元件的葉片在未加壓的狀態下觸碰並因此建立一種在從動元件之間的基本狀態。替選的是，該彈簧元件也可以布置成用於支持根據本發明構造的工作室的加載壓力狀態。
[0018]在本發明的設計方案中，凸輪軸調節器具有閉鎖機構，該閉鎖機構使從動元件與驅動元件在閉鎖情況下聯結並因此抗相對轉動地相互連接，並且在解鎖情況下脫開並因此使各個從動元件對驅動元件的相對轉動運動成為可能。這種閉鎖機構確保在工作室的未加壓狀態下的從動元件對驅動元件的位置。
[0019]在特別優選的設計方案中，從動元件中的一個具有閉鎖機構。在此該閉鎖機構可以布置在從動元件的葉片內或者在從動元件的輪轂內。從動元件具有滑件，可移動的閉鎖元件與該滑件嵌接，以便阻止相對轉動運動。將閉鎖機構布置在輪轂的區域內是有利的，因為藉助該設計方案將從動元件的葉片在其圓周側的延伸部中構造得較薄，並因此可以實現在相對轉動時的大的旋轉角度。
[0020]替選於此或者附加於此的是，閉鎖機構可以使兩個從動元件彼此間抗相對轉動地聯結或者在閉鎖機構的脫開的狀態下允許在兩個從動元件之間的相對轉動。
[0021 ] 在本發明的其它設計方案中，葉片配備有在徑向方向上彈性地構造的密封部件。該密封部件使工作室彼此密封並因此通過減少內部洩漏來提高凸輪軸調節器的效率。在此有利的是，密封部件的彈性產生補償了在徑向方向上的公差和間隙。
[0022]能夠有利地產生彈性的密封部件可以替選地或者與密封部件在葉片上的布置方案相結合地布置在從動元件的周面或者從動元件上。周面界定從動元件的輪轂。通過在周面上的布置方案，葉片需要較少的圓周側的結構空間。
[0023]只要葉片構造為插入元件，那麼這些葉片自身可以作為密封部件來執行功能。有利的是，密封的葉片作為插入元件在徑向方向上彈性地支承。
[0024]在從動元件與驅動元件的根據本發明的布置方案的有利構造方案中，從動元件可以與各自配屬的凸輪軸連接。凸輪軸同心地布置，其中，外凸輪軸被構造為空心軸，並且內凸輪軸被構造為空心軸或者由實心材料構造。驅動元件例如通過牽引傳動機構與曲軸有效連接。每個凸輪軸具有一組用於確定的功能的凸輪，例如一個凸輪軸具有用於排氣門的凸輪，並且另一凸輪軸具有用於進氣門的凸輪。用於內凸輪軸的凸輪支承在外空心軸上，然而所述凸輪藉助銷連接件與內凸輪軸抗相對轉動地連接。銷連接件在此穿過外空心軸的長孔而突出。從動元件與相應的凸輪軸的機械連接是以力鎖合(kraftschluessig)、形狀鎖合(formschluessig)或者材料鎖合(stoffschluessig)的形式實現的。
[0025]在本發明的特別優選的構造方案中，通過從動元件彼此的相對轉動運動，不僅使所屬的凸輪軸彼此旋轉，由此可實現氣門升程相交，而且使從動元件相對於驅動元件彼此旋轉，這引起用於曲軸的控制時間的變更。
[0026]有利的布置方案能在嚴格界定的結構空間中實現。提供一種凸輪軸調節器，該凸輪軸調節器可連接到凸輪軸調節系統上，由此可使凸輪對彼此相對旋轉用於變更氣門升程相交，並且附加的是，為了用於活塞位置的控制時間調節，可藉助與曲軸有效連接的驅動元件來調節凸輪軸。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]在附圖中示出本發明的實施例。其中:
[0028]圖1以沿著凸輪軸調節器的轉動軸線的橫截面圖的形式示出根據本發明的凸輪軸調節器；以及
[0029]圖2以垂直於凸輪軸調節器的轉動軸線的縱截面圖的形式示出根據本發明的凸輪軸調節器。
【具體實施方式】
[0030]圖1以垂直於凸輪軸調節器I的轉動軸線5的橫截面圖的形式示出根據本發明的凸輪軸調節器I。在該示圖中，工作室A、B、C的構造方案通過帶有驅動元件2的從動元件3和4來說明。從動元件3的葉片6與驅動元件2的葉片6構造工作室A。而從動元件4以可比較的方式與驅動元件2構造工作室C。在第一從動元件3的葉片6和第二從動元件4的葉片6之間構造有工作室B。從動元件3和4的葉片6的徑向外端部具有密封部件14，密封部件14使工作室油密封地彼此分開。密封部件14優選被構造為密封條，密封條在徑向方向15上產生彈性。此外，凸輪軸調節器I至少在從動元件3和4之間具有在圓周方向12上的彈簧元件13。替選地能夠在從動元件3或4中的一個與驅動元件2之間布置彈簧元件13。
[0031]由此，在用填充液壓劑填充工作室A或C時可以使從動元件3對從動元件4相對旋轉，其中，工作室A和C的容積提高並且工作室B的容積減少。在同時填充工作室A和C時，對在從動元件3和4之間的角度產生影響。這在此例如由控制閥25的第一位置來表明。控制閥具有多個位置，用於有針對性地使液壓劑流入液壓劑通道21、22、23到達工作室A、B和C，工作室A、B和C在滑動方向27上是可選擇的。通過控制閥操縱機構26來操縱控制閥25，其可以是電磁式地或液壓式地構造。給工作室B填充液壓劑引起從動元件3和4自身之間以直接的方式相對轉動。驅動元件2可與第二從動元件4通過閉鎖機構16機械聯結和脫開。替選地，該閉鎖機構16可以有利地構造在兩個從動元件3和4之間，由此例如直到脫開，兩個從動元件3和4以及因此還有可與所述從動元件抗相對轉動地連接的凸輪軸17和18彼此間具有一個限定的角度並且它們可以在需要氣門升程相交時被脫開，其中，凸輪軸17例如可以是進氣凸輪軸並且凸輪軸18可以是排氣凸輪軸。
[0032]圖2以沿著凸輪軸調節器I的轉動軸線的縱截面圖的方式示出了根據本發明的凸輪軸調節器I。凸輪軸調節器I具有驅動元件2、兩個從動元件3和4、兩個盤19、多個密封元件14以及各自配屬給從動元件的閉鎖機構16。驅動元件2在外周面上具有用於接納未進一步圖示的牽引部件的齒圈。此外，驅動元件2具有多個在徑向方向15上延伸的葉片6。從動元件3和4與驅動元件2同心地布置。從動元件3和4同樣具有多個在徑向方向上延伸的葉片6。從動元件3和4的葉片6各自與驅動元件2形成多個工作室A、B、C。從動元件3的至少一個葉片6具有閉鎖機構16。在軸向方向7上，驅動元件3在其外部尺寸方面由端面9界定。在這些端面9之間，從動元件3具有平行錯開的接觸面10。從動元件3以其輪轂抗相對轉動地固定在內凸輪軸17上。從動元件4同樣具有多個徑向定向的葉片6，其中，至少一個葉片6具有閉鎖機構16。閉鎖機構14平行於轉動軸線5地布置並且構造有聯結活塞和未示出的彈簧元件13。在從動元件3和4之間布置有密封部件14。該密封部件14用於使在這裡未示出的工作室A、B、C在最大程度上油密封地彼此分開。從動元件4同樣具有在其端面9之間布置的平行錯開的面11，該面11與從動元件3的接觸面10直接接觸。從動元件4抗相對轉動地與外凸輪軸18連接。把兩個盤19軸向地置於凸輪軸調節器I兩側。這些盤15具有滑件接納部，閉鎖機構16的聯結活塞可以被鎖入在該滑件接納部內，以便因此建立在各個從動元件3或4和驅動元件2之間的抗相對轉動的連接。
[0033]圖2說明了閉鎖機構16的聯結活塞的閉鎖位置。從動元件3和4在背向凸輪軸的端側具有排氣通道20，該排氣通道20將來自閉鎖機構16、特別是在內部布置有閉鎖彈簧的彈簧空間的異物排出到環境或者將來自凸輪軸調節器I的異物導出到環境。這些排氣通道20由各個從動元件3或4與背向凸輪軸的盤19的軸向地面布置而形成並在徑向方向15上延伸。
[0034]從動元件3的葉片6在軸向方向7上延伸超過從動元件4的周面8。同樣,從動元件4的葉片6延伸超過從動元件3的周面8。在該覆蓋區域內，密封部件14布置在葉片6和周面8之間的徑向縫隙內。
[0035]此外，該布置方案具有兩個控制閥25，其中，一個控制閥構造為中央閥，並且另一個控制閥構造為插裝閥(Cartridgeventil)。通過控制閥操縱機構26來操縱這些控制閥25，這些控制閥可以構造為電磁鐵。
[0036]附圖標記列表
[0037]1凸輪軸調節器
2驅動元件
3第一從動元件
4第二從動元件
5轉動軸線
6葉片
7軸向方向
8周面
9端面
10接觸面
11面
12 圓周方向
13彈簧元件
14密封部
15徑向方向
16閉鎖機構
17第一凸輪軸
18第二凸輪軸
19盤
20排氣
21液壓劑通道A
[0038]22液壓劑通道B
23液壓劑通道C
24壓力彈簧
25控制閥
26控制閥操縱機構
27滑動方向A工作室
B工作室
C工作室
P液壓劑供給
T油箱
【權利要求】
1.一種凸輪軸調節器(1)，其具有: 一驅動元件(2)、第一從動元件(3)和第二從動元件(4)； 一其中，每個所述元件(2、3、4)與所述凸輪軸調節器(I)的轉動軸線(5)同軸地布置； 一所述第一和第二從動元件(3、4)在軸向方向上相繼地布置； 一其中，所述從動元件(3、4)和所述驅動元件(2)具有多個徑向定向的葉片(6)； 一從而所述葉片構造多個工作室(A、B、C)，能用液壓劑給所述工作室加載壓力； 一從而使得在所述驅動元件(2)和所述從動元件(3、4)之間的相對轉動成為可能； 其特徵在於: 工作室(A、B、C)由所述第一從動元件(3)的葉片(6)與所述第二從動元件(4)的葉片(6)形成，由此，在用液壓劑給所述工作室(A、B、C)加載壓力時，所述工作室(A、B、C)的容積或者在所述兩個葉片(6)之間的圓周側的間隔(X)增大。
2.根據權利要求1所述的凸輪軸調節器(1)，其特徵在於，所述第一從動元件(3、4)的葉片(6)在軸向方向(7)上沿著所述第二從動元件(3、4)的周面(8)延伸。
3.根據權利要求2所述的凸輪軸調節器(1)，其特徵在於，所述第二從動元件(3、4)的葉片(6)在軸向方向(7)上沿著所述第一從動元件(3、4)的周面(8)延伸。
4.根據權利要求1所述的凸輪軸調節器(1)，其特徵在於，所述第一從動元件(3)具有兩個端面(9)並且在這些端面(9)之間具有平行錯開的接觸面(10)，其中，所述接觸面(10)與所述第二從動元件(4)的軸向相繼的面(11)直接接觸。
5.根據權利要求1所述的凸輪軸調節器(1)，其特徵在於，所述從動元件(3、4)中的一個從動元件與所述驅動元件(2)在圓周方向(12)上由彈簧元件(13)預張緊,或者所述從動元件(3、4)彼此間在圓周方向(12)上由彈簧元件(13)預張緊。
6.根據權利要求1所述的凸輪軸調節器(1)，其特徵在於，所述葉片(6)具有密封部(14)，所述密封部在徑向方向(15)上彈性地構造。
7.根據權利要求1所述的凸輪軸調節器(I)，其特徵在於，所述凸輪軸調節器(I)具有閉鎖機構(16 ),所述閉鎖機構阻止或允許所述驅動元件(2 )與所述從動元件(3、4 )中的一個從動元件的相對轉動運動。
8.根據權利要求7所述的凸輪軸調節器(1)，其特徵在於，所述從動元件(3、4)中的一個從動元件具有閉鎖機構(16),所述閉鎖機構阻止或允許所述驅動元件(2)與所述從動元件(3、4)中的一個從動元件的相對轉動運動。
9.根據上述權利要求中任一項所述的凸輪軸調節器(1)，其特徵在於，所述第一從動元件(3)能與第一凸輪軸(17)連接，並且所述第二從動元件(4)能與第二凸輪軸(18)連接。
10.根據權利要求9所述的凸輪軸調節系統，其特徵在於，所述第一從動元件(3)與第一凸輪軸(17)連接，並且所述第二從動元件(4)與第二凸輪軸(18)連接，其中，在用液壓劑給工作室(A、B、C)加載壓力時，發生所述兩個從動元件(3、4)彼此間且因此也是所述凸輪軸(17、18)彼此間的相對旋轉，以及發生所述從動元件(3、4)相對於所述驅動元件(2)的另一相對旋轉。
【文檔編號】F01L1/344GK103477038SQ201280018771
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年2月23日 優先權日:2011年4月21日
【發明者】羅伯特·海內曼 申請人:謝夫勒科技股份兩合公司