具有改善的內軸與外軸之間的油輸送的可調節凸輪軸的製作方法

2023-05-17 12:41:37

本發明涉及可調節凸輪軸，其具有被設計的外軸和被容納在外軸中以轉動的內軸，其中，內軸具有能夠被施加油的腔，並且其中，至少第一徑向開口被構造在外軸中，並且至少第二徑向開口被構造在內軸中，使得當第一徑向開口被第二徑向開口覆蓋時油可以在腔和外軸的外側之間流動。

背景技術：

例如，DE 36 02 477 A1示出具有腔的凸輪軸，腔在凸輪軸的中心處延伸穿過凸輪軸，並且凸輪軸具有徑向孔，使得油可以被在腔和凸輪軸的外側之間輸送。就此而言，輸送到凸輪軸的外側的油用於潤滑滑動軸承，凸輪軸通過該滑動軸承被容納在氣缸蓋中以轉動。

從DE 10 2005 014 680 A1獲知具有移相器的可調節凸輪軸，以及已知至少兩個油連接結構用於激活移相器，壓力油可以通過該連接結構被施加到移相器用於激活。為了將油施加到移相器，必須將壓力連接從靜止部件傳遞到轉動的凸輪軸，這是因為移相器與凸輪軸一起轉動。與移相器相鄰的可調節凸輪軸的第一主軸承經常被用來利用油施加壓力，並且壓力油通過內軸瓦被輸送到轉動的凸輪軸，內軸瓦通過圓周溝槽與凸輪軸的外軸一起轉動。就此而言，徑向孔被設置在軸瓦中的圓周溝槽之間，徑向孔通向軸瓦並且延伸通過軸瓦、外軸和內軸，並且內軸中的徑向孔通向內軸中的腔。

從EP 2 527 607 A2獲知可調節凸輪軸的其他例子，其中油從靜止的軸瓦輸送到與凸輪軸一起轉動的移相器。內軸和外軸具有徑向孔，其中，外軸中的孔必須具有沿圓周方向的延長區域，以允許通過內軸在外軸中角度的調節使外軸中的徑向孔覆蓋內軸中的徑向孔。然而，不利地是，外軸由此被顯著削弱。

如果內軸和/或外軸具有圓周溝槽，使得內軸中的徑向孔和外軸中的徑向孔之間的流體連接通過圓周溝槽來實現，就確實不需要覆蓋徑向孔，但是外軸和/或內軸承受應力的機械性能被圓周溝槽削弱。具體地，當溝槽與在圓周方向延伸的延長開口一起被提供時，該削弱加劇，使得凸輪軸的強度達到下極限值。

為了保證內軸在外軸中的角度調節的邊界位置處油的平穩流動，需要在外軸中的孔圓周方向上構建延長區域，使得即便在內軸在外軸中轉動的端角度位置處也可以保證內軸和外軸中的徑向孔的基本完全覆蓋。依賴內軸在外軸中的轉動角度所需的轉動範圍，在一定轉動角度上，第一徑向孔的結構必須設計為在外軸的圓周方向上非常長，由此導致顯著削弱凸輪軸。

技術實現要素：

本發明的目的是進一步改善可調節凸輪軸，其沒有由油輸送位置導致的機械性能的明顯削弱，其中，即使在內軸在外軸中的大轉動範圍的情況下也應當保證油在內軸的腔和外軸之間的輸送。

該目的是根據權利要求1的前序部分的可調節凸輪軸結合特徵部分的特徵來完成的。本發明的其他有益改進顯示在從屬權利要求中。

本發明包括以下技術教導：第一徑向開口在外軸的內表面上比在外軸的外表面上具有更大的橫截面，和/或第二徑向開口在內軸的外表面上比在內軸的內表面上具有更大的橫截面。

根據本發明，通過外軸中的第一徑向開口的該構造或者通過內軸中的第二徑向開口的該構造，即使在內軸在外軸中轉動的角度極限位置處也能發生第一徑向開口和第二徑向開口的完全覆蓋，並且第一徑向開口不需要在外軸中延伸超過對應於內軸在外軸中調節的完整角度範圍的圓周範圍。以該方式，在實現腔和凸輪軸的外側之間的最佳油流動的情況下，還可以實現另外的優點，即，在承受應力的能力方面凸輪軸僅被最小化地削弱。

第一徑向開口具有通向內表面並且以斜面為邊緣的部分和通向外表面的圓柱部分。以該方式，第一徑向開口的結構可以被設計為梯形截面，以及具體地，朝向開口外側的較小開口寬度允許保持外軸承受應力的能力，這是因為通過在外表面上沿徑向更少的移除材料，使表面慣性矩減小得較少。以相同的方式，內軸中的第二徑向開口例如在朝向內軸的外表面的部分中可以具有錐形變寬區域。

根據有益的實施例，第一徑向開口可以具有通向內表面的橫截面，該橫截面確定為使得，在內軸在外軸中的轉動範圍中該橫截面能夠被內軸中的第二徑向開口基本完全覆蓋。例如，限定開口的朝向外軸的內表面的部分的邊緣的斜面可以限定為使得，即使在內軸在外軸中的轉動角度極限位置處，內軸中的第二徑向開口也可以被第一徑向開口的內表面開口區域完全覆蓋。而且，第一徑向開口可以具有在圓周方向上的延長區域，其中，斜面可以被設置在延長的徑向開口的端部區域中。此外，但是斜面還可以額外地設置在側面區域中，使得在第一徑向開口的整個邊緣上形成梯形形狀。

就此而言，除了根據本發明的外軸中的第一徑向開口的實施例，內軸中的第二徑向開口的實施例可以構造為使得，第二徑向開口也設置為在內軸的外表面上比在內軸的內表面上具有更大的橫截面。因此，進一步增加用於開口的完全覆蓋的角度範圍。

用於控制移相器的油供給位置由外軸和內軸中的徑向開口形成，其中，可以在外軸和內軸中設置在圓周上均勻分布地兩個以及優選地三個徑向開口。就此而言，根據另外的實施例，在外軸中的開口還可以為四個，並且可以不均勻地分布在圓周上，其中，與此同時，四個開口可以設置在內軸中，該四個開口以相同的角度劃分分布在圓周上。

通過由相應的徑向開口形成的在內軸的腔和外軸的外表面之間的連接，外軸的內表面和/或內軸的外表面可以至少在徑向開口的區域中構造成無溝槽的。如果外軸和/或內軸不具有圓周溝槽，外軸和/或內軸由此也就不經歷任何機械削弱，其中，即使在沒有覆蓋的轉動的情況下，利用該圓周溝槽也能夠在內軸和外軸的徑向開口之間正常地輸送油。

第一徑向開口的朝著外表面的口部中的開口寬度與朝著內表面的口部中的開口寬度的比值可以為0.6到0.9，例如，優選地0.7到0.8，其中，該數值還可以用於根據本發明的內軸的實施例。第一徑向開口的外表面的口部開口寬度越小，通向外軸外表面的第一徑向開口的橫截面越小，並且凸輪軸承受應力的能力削弱得越小。

根據本發明，在外軸中至少一個第一徑向開口的幾何形狀實施例可以使用軸銑刀產生，例如，其中，軸銑刀以一定角度設置在開口中。同樣地，也可以使用輪廓銑削工具。

另外，內軸可以具有在圓周上均勻分布的徑向開口並且各個徑向開口相對於彼此形成相同的角度，以及外軸可以具有在圓周上不均勻分布且具體為成對布置的徑向開口。

或者，外軸可以具有在圓周上均勻分布的徑向開口並且各個徑向開口相對於彼此形成相同的角度，以及內軸可以具有在圓周上不均勻分布且具體為成對布置的徑向開口。

在內軸和/或外軸上的徑向開口為非均勻分布的情況下，在外軸上或者在內軸上的徑向開口的分配將構造為使得，僅在內軸在外軸中的轉動調節範圍中心處發生內軸和外軸的所有開口的覆蓋。就此而言，覆蓋可以由於徑向開口的較大口部橫截面以及徑向開口之間的角度選擇而產生，使得在內軸在外軸中的轉動範圍上疊加的所有開口的流動橫截面基本保持不變，並且使角度位置對移相器的調節速度和調節性能的影響被最小化，其中移相器通過徑向孔被提供有壓力裝置。

附圖說明

以下將使用附圖結合本發明優選示例性實施例的描述更詳細地顯示改善本發明的另外方式。其中：

圖1是根據現有技術的可調節凸輪軸的剖視圖，

圖2是根據第一個示例性實施例的具有本發明特徵的可調節凸輪軸的剖視圖，

圖2a是根據圖2中示例性實施例的在可調節凸輪軸外軸中的第一徑向開口的放大細節圖，

圖3是示意性示出地具有連接到移相器的油通道的可調節凸輪軸的剖視圖，

圖4是沿著如圖3中所示的剖面線A-A的可調節凸輪軸的剖視圖，

圖5a是根據第二示例性實施例的具有本發明特徵的可調節凸輪軸的剖視圖，其中，內軸示為處於其中第一徑向開口顯示為部分被第二徑向開口部分覆蓋的轉動位置，

圖5b是根據圖5a中示例性實施例的可調節凸輪軸的剖視圖，其中，內軸示為處於其中第一徑向開口顯示為被第二徑向開口完全覆蓋的轉動位置，以及

圖5c是根據圖5a或5b中示例性實施例的可調節凸輪軸的剖視圖，其中，內軸示為處於其中兩個第一徑向開口顯示為被兩個第二徑向開口完全覆蓋並且其餘第一徑向開口顯示為沒有被第二徑向開口覆蓋的轉動位置。

具體實施方式

圖1示出根據現有技術的可調節凸輪軸1的剖視圖，凸輪軸1具有外軸10和內軸11，並且內軸11延伸通過構造為中空的外軸10。兩個軸10和11可以繞著轉動軸線20共同轉動。

內軸11具有部分地延伸通過內軸的腔12，例如，壓力油可以施加到該腔12。在外軸10的外側，軸承套圈21繞著外軸10延伸，並且軸承套圈21具有開口24。如果壓力油通過未示出的另一個軸承套圈施加到軸承套圈21的外側，油就進入開口24，該開口24與外軸10中的第一徑向開口13在它們的位置相一致。為了允許油在軸承套圈21和腔12之間流動，在內軸11中設置第二徑向開口14，並且第一徑向開口13必須構造為延伸過一定的圓周角度並且在圓周方向上延長，使得即使在內軸11在外軸10中的轉動期間的角度極限位置處，也能保證第一徑向開口13和第二徑向開口14的充分覆蓋。該圖示出轉動的內軸11，使得開口13和開口14僅僅部分地覆蓋。因此，腔12和軸承套圈21之間的油流動減小。

圖2示出根據本發明進一步改善的可調節凸輪軸，該凸輪軸具有在外軸10中形成的第一開口13，該第一開口在外軸10的內表面15上比在外軸10的外表面16上具有更大的橫截面。示為轉動的內軸11具有兩個徑向開口14，該徑向開口顯示為儘管轉動但被通向內表面15的第一徑向開口13完全覆蓋。因此，可以避免在腔12和軸承套圈21之間的油流動的減弱；而且，第一徑向開口13在外軸10的外表面16上具有較小的橫截面尺寸，由此減小了外軸10的機械削弱。

圖2a示出第一徑向開口13的梯形幾何結構，並且部分18具有通向圓柱部分19的斜面17。這導致第一徑向開口13的梯形截面形狀。

而且，放大圖示出在軸承套圈21中的周向環形間隙22，通過該周向環形間隙將油供應到開口24，以將油輸送到外軸10中的第一徑向開口13，這即使在軸承套圈21在另一個軸承套圈中的轉動期間仍然能夠保證。

圖3示出凸輪軸1的剖視圖，以進一步解釋根據本發明的具有開口13的可調節凸輪軸1的實施例，在端側上，在凸輪軸1上移相器23示為與驅動輪27相鄰，其中驅動輪27與外軸10耦合。就此而言，驅動輪還可以是移相器23的外殼的一部分。

為了使內軸11在外軸10中來迴轉動，必須通過兩個油通道輪流地向移相器23供應油，並且第一油通道25包括腔12、第二徑向開口14、第一徑向開口13以及軸承套圈21中的開口24。第一油通道25例如通過由靜止的外軸承套圈(未示出)的壓力施加來供應，軸承套圈21被容納在該外軸承套圈中並且與其形成滑動軸承。

第二油通道26由軸承套圈21中和外軸中的其它開口形成，然而，其中，第二油通道26不穿過內軸11。

當凸輪軸1繞著轉動軸線20轉動時，通過軸承套圈21和開口24發生第一油通道25的壓力施加以相應地激活移相器23。就此而言，示出根據本發明的第一徑向開口13的實施例，該第一徑向開口在內側上朝向第二徑向開口14開口。就此而言，第一徑向開口13在外軸10的內表面15上的口部中比在外軸10的外表面16上的口部中具有更大的橫截面。

最終，圖4示出根據圖3剖面線沿著A-A的視圖。在剖視圖中，示出軸承套圈21、外軸10和內軸11的橫截面，其中，該橫截面經過開口13和14。就此而言，該剖視圖示出在圓周上均勻分布的外軸10中的三個第一徑向開口13和內軸11中的三個第二徑向開口14。詳細地，示出具有本發明特徵的第一徑向開口13的幾何結構，並且第一徑向開口13在外軸10的內表面上比在外軸10的外表面上具有更大的橫截面。第一徑向開口13的側面區域由朝向外表面的圓柱部分19和由斜面17側向限定的朝向內表面的部分18為邊緣。

圖5a、5b和5c示出了內軸11在外軸10中的不同轉動位置處可調節凸輪軸1的其他示例性實施例的橫截面。例如，內軸11具有四個徑向開口14，並且徑向開口14均勻地分布在圓周上並且各個相對於彼此形成90°的角度。外軸10還具有四個開口13，其中沿直徑以180°彼此相對的兩對開口13形成小於90°的角度α。因此，內軸11可以轉動成使得，內軸11的四個開口14中的僅僅兩個開口被外軸10的開口13覆蓋。

在圖5a中示出了內軸11在外軸10中的轉動位置，其中，內軸11的所有四個開口14顯示為被外軸10的開口13部分覆蓋。該部分覆蓋通過本發明的以下實施例增大，即，第二徑向開口14在內軸11的外表面28上比在內軸11的內表面29上具有更大的橫截面。例如，在外軸10中的開口13相對於彼此成對布置，並且兩個相鄰開口13之間的角度α選擇為在調節範圍中心處內軸11的所有開口14被部分覆蓋。

圖5b示出第一轉動極限位置，其中，內軸11中四個開口14中的兩個開口被外軸10中的開口13覆蓋。

圖5c示出第二轉動極限位置，其中，內軸11中四個開口14的另外兩個開口被外軸10中的開口13覆蓋。

就此而言，圖5a、5b和5c示出本發明的示例性實施例，其中，第二徑向開口14在內軸11的外表面28上比在內軸11的內表面29上具有更大的橫截面。以該方式，即使在內軸11在外軸10中的轉動極限位置中也可以實現兩個開口13和14被完全覆蓋的相同效果。

通過圖5a、5b和5c的示例性實施例，內管幾何形狀的採用並不是絕對必要的，並且不需要利用端銑刀銑削外軸10的內表面15。就此而言，可以以明顯更簡單的方式切削加工所示的內軸11的外表面28。

本發明實施例不限於以上示出的優選示例性實施例。相反，可以利用甚至根本不同類型的實施例中提出的方案想到若干變形。包括設計細節和空間布置在內的從權利要求、說明書或者附圖中顯而易見的所有特徵和/或優點的本身和最不同的組合這兩者對於本發明是必要的。

附圖標記列表

1 可調節凸輪軸

10 外軸

11 內軸

12 腔

13 第一徑向開口

14 第二徑向開口

15 內表面

16 外表面

17 斜面

18 部分

19 圓柱部分

20 轉動軸線

21 軸承套圈

22 周向環形間隙

23 移相器

24 開口

25 第一油通道

26 第二油通道

27 驅動輪

28 外表面

29 內表面

α 角度