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CN102947554B - 用于控制内燃机气门控制时间的设备 - Google Patents

用于控制内燃机气门控制时间的设备 Download PDF

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Abstract

本发明涉及用于控制和/或影响内燃机气门控制时间的设备(1)、特别是凸轮轴调节设备，该设备包括利用螺栓连接(4)固定在附加部件(3)上的驱动元件(2)，其中，驱动元件(2)和/或附加部件(3)由纤维增强的原料制成。为了可以实现更轻的结构并减小拧紧力，依据本发明，在驱动元件(2)与附加部件(3)之间的接触面(5、6)中的至少一个接触面至少部分经历切削加工，增强纤维埋入基本材料的基质内，且所述增强纤维经切削加工后暴露。

Description

用于控制内燃机气门控制时间的设备
技术领域
本发明涉及一种用于控制和/或影响内燃机气门控制时间的设备、特别是凸轮轴调节设备，该设备包括利用螺栓连接固定在附加部件上的驱动元件，其中，驱动元件和/或附加部件由纤维增强的原料制成。
背景技术
该类型的设备例如由EP 1 485 580 B1所公开。这里介绍了用于车辆的气门传动机构控制的驱动装置，其中，特别是考虑凸轮轴调节设备。该设备具有至少一个驱动轮和功能部件、特别是凸轮轴调节器的定子。
公知的是，为必要的元件、特别是为链轮或者说齿形皮带轮使用钢或铁基的烧结原料。由此可以达到构件的高强度。特别是在必须借助螺栓连接固定在其他构件上的部位上需要这种高强度。在此情况下不利的是钢构件或者说烧结金属构件的巨大的重量。公知也将铝或另外的轻金属作为针对所述构件的原料使用。
为了可以将构件的重量保持得很低使用塑料、特别是热固性塑料，正如已提到的EP 1 485 580 B1中所介绍的那样。由热固性塑料材料可以因此例如也制成齿形皮带轮。这样制造的构件比钢构件或烧结金属构件相应地更轻，但材料强度也相应较低。构件强度因此通过如下方式得到提高，即，将增强纤维、例如玻璃纤维加入基本材料内。再借助螺栓连接制造在两个构件之间的连接。
如果因此将金属材料作为针对构件的原料使用，那么在高重量的情况下获得高强度。惯性力或者说(在转动时)惯性力矩也相应很高，这对系统的高动力来说是缺点。此外，大多数情况下需要进行附加的表面处理或者说热处理，以便将构件最佳地运转(紧密度)。因此当使用这种解决方案时，大多由于相对耗费的制造产生高成本。
如果选择使用塑料的解决方案，那么构件强度相应较低，尽管使用了增强纤维。特别的薄弱部位是借助螺栓连接固定在附加部件上的那些地方。
发明内容
本发明的任务在于，这样地设计开头所提到类型的设备，即，可以使用低密度的原料(塑料)，从而使得产生低的构件重量。但在此有针对性地在借助螺栓连接固定在其他部件上的部位上应当采取措施，以便在简单的和轻的设计方案的情况下获得螺栓连接的足够的强度。因此应当实现了轻的结构，其中，尽管降低了拧紧力，仍应当确保了螺栓连接的高强度。
该任务的通过本发明的解决方案的特征在于，在驱动元件与附加部件之间的接触面中的至少一个接触面至少部分经历切削加工，增强纤维埋入基本材料的基质内，且所述增强纤维经切削加工后暴露。
至少一个接触面在此优选研磨。但该至少一个接触面例如也可以铣削。
驱动元件优选是皮带轮或链轮。附加部件优选是凸轮轴调节设备的定子。
驱动元件的和/或附加部件的纤维增强的原料优选是聚合物原料。该原料可以由酚醛树脂组成或具有酚醛树脂。聚合物原料依据本发明的优选设计方案也可以是热固性塑料。
该原料可以具有通过玻璃纤维、矿物纤维或碳纤维的纤维增强。
本发明的特别优选的实施方式设置，仅附加部件由纤维增强的原料制成并且仅附加部件的接触面经历切削加工。
对于所述参与的构件而言因此优选设置有纤维增强的聚合物原料。增强纤维(例如玻璃纤维或矿物纤维)埋入基本材料的基质内。
螺栓连接通过所提出的设计方案变得更加稳定和牢固。这可以通过如下方式来实现，即，通过切削加工接触面使构件材料的纤维材料得到暴露并导致在接触面上的摩擦系数的明显提高。
在塑料的纤维增强材料制成构件之后，该构件的表面即首先相对光滑。增强纤维没有穿过基体原料的基质外露。如果为螺栓连接进行接触面的切削加工，那么将纤维材料伴随着已提到的效果暴露。暴露纤维在待安置的构件上的接触明显有助于提高摩擦系数。
因此当通过螺栓连接产生较低压紧力时，就已经达到螺栓连接的预先给定的或者说所需的强度。由此，通过提高拧紧的构件的摩擦系数可以容忍拧紧力的降低，而不降低螺栓连接的强度。
由此可以以有利的方式使用较小或较不牢固的螺栓，这导致重量减轻或者说成本下降。由此也出现通过拧紧力的很小的构件变形，从而使得一般能够预料到较少的泄漏损耗。在螺栓连接内的压应力也很小，从而使得可以使用更轻的、但也较低不牢固的材料(例如其他聚合物原料或轻金属)。
所提出的方案在内燃机(无论是汽油机还是柴油机)的控制传动装置中所需的组件或者说构件上使用。在这种情况下，例如和特别是考虑针对齿形皮带的驱动轮，其中，这些齿形皮带既可以设置在曲轴侧，也可以设置在凸轮轴侧。此外，主要考虑凸轮轴调节器及其组件，特别是其齿形皮带轮、定子和壳体盖。
通过使用纤维增强的原料、特别是聚合物原料，以有利的方式达到很轻的构件重量。因此车辆的重量总体上也较轻。惯性力矩通过更小的质量也相应很小，从而使得针对内燃机气门的控制系统可以更加动态地工作。由此原则上可以实现系统动力的提高并由此实现较少的燃料消耗，此外由此改善系统的振动性能。
附图说明
附图中示出本发明的实施例。其中：
图1示意性在侧视图中示出具有旋接的皮带轮的凸轮轴调节器；
图2示意性示出凸轮轴调节器的在其上旋接有皮带轮的部位上的确切地说在构件的注塑过程之后的表面；以及
图3在根据图2的视图中示出在执行研磨加工后的表面。
具体实施方式
图1中示意性示出内燃机的凸轮轴调节器1。凸轮轴调节器1以公知的方式用于借助通常液力操纵(未示出)的叶轮相对于定子3调节与内燃机的凸轮轴8连接的内转子，从而使得可以在“提前止挡”与“滞后止挡”之间进行调节。定子3在这里称为附加部件。
凸轮轴调节器1具有齿形皮带轮形式的由内燃机的曲轴借助皮带9驱动的驱动元件2。驱动元件2与附加部件3拧紧，为此使用螺栓连接4。定子3由驱动元件2驱动，在内燃机运行时以凸轮轴转速绕转动轴旋转。
附加部件3具有接触面5，该接触面用于抵靠驱动元件2的对应接触面6。在驱动元件2安装在附加部件3上时，接触面5和6相互抵靠并利用螺栓连接4产生固定。
附加部件3在这里由里面嵌入增强纤维的聚合物原料制成。附加部件3或者其壳体部件通过注塑过程制造。纤维材料在针对注塑过程预加工熔液时被混入。如果注塑过程结束，那么纤维处于基本材料的基质内部。附加部件3的表面因此光滑，这一点在图2中示出，那里示出已注塑并且尚未进一步处理的附加部件3的部分表面的俯视图。
在安装驱动元件2之前，将附加部件3的表面在接触面5的区域内进行如下预加工：使表面经受研磨过程。该研磨过程切除附加部件3的表面上的材料。由此暴露出处于附加部件(也就是壳体)3的原料内的纤维。图3中示意性示出这一点，在那里可以看到的是，纤维7变得可见并呈现在表面上。
这导致在研磨区域内明显提高附加部件3的表面摩擦系数。
为了提高借助螺栓连接4夹紧的接触面5的摩擦系数，因此使用切削加工方法、优选研磨，由此去除表面材料，从而使得暴露出纤维7。暴露的纤维7与摩擦副的接触明显有助于提高摩擦系数。
通过切削加工因此去除了基本材料的基质并露出在螺栓连接的至少一个夹紧面上的纤维。
如果现在将驱动元件2牢牢拧紧在附加部件3上，那么在部件2与3之间需要大大减少的压紧力以提供限定的保持。因此可以利用尺寸较小的螺栓进行工作或者说利用具有较低强度的螺栓进行工作。
附图标记列表
1  用于控制和/或影响内燃机气门控制时间的设备
   (凸轮轴调节设备)
2  驱动元件(齿形皮带轮)
3  附加部件(定子)
4  螺栓连接
5  接触面
6  接触面
7  增强纤维
8  凸轮轴
9  皮带

Claims (10)

1.用于控制和/或影响内燃机气门控制时间的设备(1)，所述设备包括利用螺栓连接(4)固定在附加部件(3)上的驱动元件(2)，其中，所述驱动元件(2)和/或所述附加部件(3)由纤维增强的原料制成，其特征在于，在所述驱动元件(2)与所述附加部件(3)之间的接触面(5、6)中的至少一个接触面至少部分经历切削加工，增强纤维埋入基本材料的基质内，且所述增强纤维经切削加工后暴露。
2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个接触面(5、6)被研磨。
3.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述至少一个接触面(5、6)被铣削。
4.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动元件(2)是皮带轮或链轮。
5.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述附加部件(3)是凸轮轴调节设备的定子。
6.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述驱动元件(2)的和/或所述附加部件(3)的所述纤维增强的原料是聚合物原料。
7.按权利要求6所述的设备，其特征在于，所述聚合物原料是酚醛树脂或具有酚醛树脂。
8.按权利要求6所述的设备，其特征在于，所述聚合物原料是热固性塑料。
9.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述原料具有通过玻璃纤维、矿物纤维或碳纤维(7)的纤维增强。
10.按权利要求1所述的设备，其特征在于，仅所述附加部件(3)由纤维增强的原料制成，并且仅所述附加部件(3)的所述接触面(5)经历切削的加工。
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