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CN110094241B - 用于凸轮轴的摆动马达式调节器和具有凸轮轴及摆动马达式调节器的凸轮轴装置 - Google Patents

用于凸轮轴的摆动马达式调节器和具有凸轮轴及摆动马达式调节器的凸轮轴装置 Download PDF

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CN110094241B CN201811449281.3A CN201811449281A CN110094241B CN 110094241 B CN110094241 B CN 110094241B CN 201811449281 A CN201811449281 A CN 201811449281A CN 110094241 B CN110094241 B CN 110094241B
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Abstract

本发明涉及一种用于凸轮轴的摆动马达式调节器，其具有定子和转子，定子通过驱动轮与曲轴驱动连接，驱动轮与定子基体或与同定子基体密封连接的定子盖抗扭或一体地构造，转子或与其共同作用的构件具有用于与在凸轮轴或凸轮轴构件上构造的第二接触面力锁合地连接的第一接触面，定子基体具有用于与在定子盖上构造的第四接触面力锁合地连接的第三接触面，设置有用于通过在转子和凸轮轴之间的和/或定子基体和定子盖之间的微接合来提高力锁合的连接的摩擦系数的介质。为了提高摩擦系数而设置有硬颗粒，硬颗粒在无附加的构件或者接触面的涂层的情况下与至少一个接触面连接或能与其连接。本发明还涉及一种具有凸轮轴和凸轮轴相位调节器的凸轮轴装置。

Description

用于凸轮轴的摆动马达式调节器和具有凸轮轴及摆动马达式 调节器的凸轮轴装置
技术领域
本发明涉及一种用于凸轮轴的摆动马达式调节器。本发明还涉及一种具有凸轮轴及摆动马达式调节器的凸轮轴装置。
背景技术
用于内燃机的凸轮轴的凸轮轴装置以及摆动马达式调节器是众所周知的。凸轮轴调节器在现代的内燃机中用于优化油耗值和功率值，并且用于改变换气阀的打开时间点和关闭时间点，以便在曲轴和凸轮轴之间的相位关系可以设计成在限定的角度范围内、在最大的提前位置和最大的延迟位置之间可变的。为此目的，凸轮轴调节器整合到传动系中，通过所述传动系将曲轴的扭矩传递到凸轮轴上。为此，凸轮轴调节器具有由曲轴驱动的定子以及与凸轮轴抗扭地连接的转子。在转子和定子之间设置有能加载液压流体的工作室，所述工作室通过配设给转子的叶片划分成互相作用的压力室。在内燃机运行期间，两个压力室持续地填充以液压流体，从而转子和定子相对不易活动地相互连接。通过如下方式改变换气阀的控制时间，即在其中一个压力室中压力升高，而在相应的另一个压力室中的压力降低。对此，液压流体必须输送给所述其中一个压力室并且由所述另一个压力室向油箱排出，由此改变凸轮轴和曲轴之间的角度位置。
摆动马达式调节器或者凸轮轴装置部分地承受在凸轮轴传动时的非常高的变换力矩和横向力。
例如在DE102009050779A1中已知，为了提高在凸轮轴和摆动马达式调节器之间的力锁合的连接的摩擦系数而设置有摩擦圆盘。
发明内容
本发明的任务在于特别是针对在变换力矩和横向力相当高时的使用而改进用于凸轮轴的摆动马达式调节器。
本发明的另一个任务在于，特别是针对在变换力矩和横向力相当高时的使用而改进具有凸轮轴和摆动马达式调节器的凸轮轴装置。
所述任务根据本发明通过用于凸轮轴的凸轮轴相位调节器以及凸轮轴装置来解决。包括本发明的符合目的的并且特殊的进一步改进方案的有利设计方案在各个实施例中给出。
根据本发明的用于凸轮轴的摆动马达式调节器具有定子和转子，所述定子通过驱动轮与曲轴驱动连接，所述转子能与凸轮轴抗扭地连接并且能相对于定子扭转。驱动轮与定子基体或者定子盖抗扭地或一体地构造，所述定子盖与定子基体密封地连接。定子的每个叶片能在定子的两个连接片之间定位并且借助叶片将在两个连接片之间构造的间隙划分成第一压力室和第二压力室。转子或者与转子共同作用的构件具有第一接触面，该第一接触面用于与第二接触面力锁合地连接，所述第二接触面构造在凸轮轴或者凸轮轴构件上。此外，定子基体具有第三接触面，该第三接触面用于与在定子盖上构造的第四接触面力锁合地连接。
设置有用于通过在转子和凸轮轴之间的和/或在定子基体和定子盖之间的微接合来提高力锁合的连接的摩擦系数的介质。
根据本发明，为了提高摩擦系数而设置有硬颗粒，所述硬颗粒在无附加的构件或者接触面的涂层的情况下与至少一个所述接触面连接或者能与至少一个所述接触面连接。硬颗粒有利地提高了在两个相连接的摩擦副之间的接触面上的静摩擦。由此可以在摩擦副(在这里即在转子和凸轮轴之间和/或在定子基体和定子盖之间)的预加载力相同时传递更高的力矩或者横向力。同样，在可传递的力矩相同时可以减少摩擦副的预加载力。用于提高摩擦系数的附加的构件、与此相关的安装和对于附加构件的附加的构件加工可以省去。同样可以省去所述一个或多个接触面的附加的涂层以及与此关联的费用。通过省去附加的构件或者涂层可以有利地减少共同作用的构件的存在的公差链。
根据本发明的一种有利的构造方案，硬颗粒具有覆层，其中，硬颗粒通过覆层的熔化而与所述一个或多个接触面防脱落地连接或者能与所述一个或多个接触面防脱落地连接。熔化过程能实现硬颗粒的防脱落的附着。在此，所述硬颗粒可以在尺寸方面适配于出现的力矩和横向力。
优选地，硬颗粒可以局部地或者全面地施加在所述一个或多个接触面上，由此可以附加地调整摩擦系数的提高。
按照一种有利的实施方式，硬颗粒构造为具有镍覆层的工业金刚石并且借助于气体等离子喷涂工艺附着地施加。
在一种优选的实施方式中，接触面构造为端面，所述端面例如能借助于中央阀的中央螺栓简单地力锁合地连接。硬颗粒能简单地施加到端面上。
硬颗粒可以附着地施加在转子的第一接触面上和/或凸轮轴的第二接触面上和/或定子基体的第三接触面上和/或定子盖的第四接触面上。作为各实施方式，可以根据使用情况设想所有可能的组合。
备选地，转子具有适配器，在所述适配器上构造第一接触面。适配器可以由与转子不同的材料加工而成或者例如借助于热处理加工而成。
根据本发明的一种有利的实施方式，硬颗粒至少附着地施加在定子基体的第三接触面上，其中，第三接触面包括多个接触区域，所述接触区域设置在构造在隔片中的容纳孔的区域中。因此，提高摩擦系数的介质有针对性地设置在定子基体的高负载区域中。
接触区域优选是圆形的并且分别与各个容纳孔同心地构造，由此简化了在高负载区域中的有针对性的施加。
接触区域同样可以根据负载围绕各个容纳孔构造。换言之，也可设想接触区域的非对称的构造
为了使旋紧功能不受硬颗粒影响，所述接触区域优选地设置成分别以一定的距离与容纳孔间隔。这样的空隙优选可以借助遮盖/覆盖螺纹孔形成。
根据本发明的凸轮轴装置包括凸轮轴和以上描述的摆动马达式调节器。
凸轮轴和转子优选借助于中央螺栓力锁合地连接。
本发明的其它优点、特征和细节由实施例的以下说明以及借助于附图得出。在说明书中先前提到的特征和特征组合以及接下来在附图说明中提到的和/或仅在附图中示出的特征和特征组合不仅能用在各个给出的组合中、而且也能用在其它组合中或独自使用，而不背离本发明的范围。
附图说明
在图中：
图1示出摆动马达式调节器的横截面；
图2示出以纵剖面示出按照本发明的摆动式马达调节器的第一实施例以及第一接触面的放大的局部；
图3示出具有按照图2的摆动式马达调节器的按照本发明的凸轮轴装置的纵剖面以及连接后的接触面的放大的局部；
图4示出按照本发明的摆动马达式调节器的第二实施例的定子基体，以及
图5示出根据图4的定子基体的放大的局部Z。
具体实施方式
图1示出摆动马达式调节器1的横截面，所述摆动马达式调节器在未详细示出的内燃机的运行期间能实现内燃机的换气阀的打开时间和关闭时间的改变。为此，借助于所述摆动马达式调节器1无级地改变内燃机的未详细示出的凸轮轴相对于内燃机的未详细示出的曲轴的相对角度位置，其中，所述凸轮轴相对于曲轴扭转。通过所述凸轮轴的扭转，换气阀的打开时间点和关闭时间点如此推移，使得内燃机在相应的转速下达到其最佳效率。
摆动马达式调节器1具有圆柱形的定子2，所述定子抗扭地与凸轮轴的驱动轮3连接。驱动轮3构造为链轮，经由所述链轮引导作为驱动元件的未详细示出的链条。通过这样的驱动元件和驱动轮3驱动连接定子2和曲轴。备选地，驱动轮可以构造为皮带轮、齿轮或者链轮。
定子2具有基本上圆柱形的定子基体4，在所述定子基体4上，在其内侧以规则的间距构造有径向向内延伸的连接片8，这样构造，使得在每两个相邻的连接片8之间形成间隙。在这些间隙中借助于未详细示出的液压阀受控地引入压力介质、通常是液压流体。液压阀可以作为中央阀设置在摆动马达式调节器1中或者作为非中心的阀设置摆动马达式调节器1之外。
定子基体4与一个或者两个基本上圆盘形构造的定子盖密封地连接，其中，螺栓19贯穿连接片8的容纳孔17以用于将定子基体4与所述一个或两个定子盖连接。
定子基体4可以与定子盖一体构造。此外，驱动轮3可以与定子基体4或者定子盖一体构造。
叶片9伸入到间隙中而定位，所述叶片设置在转子7的转子毂14上。转子毂14与间隙的数量相对应地具有一定数量的叶片9。因此，借助叶片9，所述间隙分别划分成第一压力室10和第二压力室11。为了减少在第一压力室10和第二压力室11中的压力损失，连接片8构造为以其端面密封地紧贴在转子毂14的外表面上。同样，叶片9以其端面密封地紧贴在定子基体4的与所述外表面对置地定位的内壁上。
转子7抗扭地与内燃机的凸轮轴5连接，所述凸轮轴与摆动马达式调节器1共同形成凸轮轴装置20。为了改变在凸轮轴5和曲轴之间的角度位置，使转子7相对于定子2围绕旋转轴线转过一定的调节角度，其中，定子2设置为与转子7共轴。为此，按照所选择的转动方向，在第一压力室10中的或者在第二压力室11中的压力介质处于压力下，而第二压力室11或者第一压力室10卸载。所述卸载借助油箱口实现，该油箱口为卸载而打开。
摆动马达式调节器1在运行时部分地承受在凸轮轴传动处的相当高的变换力矩和横向力。为了特别是针对在变换力矩相当高时的使用而改进摆动马达式调节器1和凸轮轴装置20，设置用于通过在转子7和凸轮轴5(或者凸轮轴构件)之间和/或在定子基体4和定子盖之间的微接合提高力锁合的连接的摩擦系数的介质。转子7或者其转子毂14或者与转子共同作用的构件在其端面上具有第一接触面12，所述第一接触面用于与在凸轮轴5上构造的第二接触面13力锁合地连接。
定子基体4在其端面上具有第三接触面16，所述第三接触面与定子盖的作为第四接触面21的处于内部的端面贴靠以便力锁合地连接。
根据本发明，为了提高摩擦系数而设置硬颗粒6，所述硬颗粒无附加的构件或者在接触面上附加的涂层的情况下与至少一个所述接触面12、13、16、21连接或者是能与至少一个所述接触面连接的。在此，可设想的是，将硬颗粒6施加到仅一个接触面12、13、16、21上或者施加到两个共同作用的接触面上。
所述硬颗粒6例如构造为工业金刚石，借助气体等离子喷涂工艺将所述硬颗粒6附着地施加到所述一个接触面12、13、16、21或者所述多个接触面上，其方式为，硬颗粒6的覆层15通过熔化与相应的接触面连接。
覆层15可以优选设置为能轻易熔化的镍层。在此，硬颗粒6可以在尺寸方面适配于各个应用情况和在此出现的力矩和横向力以及适配于各材料副。熔化过程能实现硬颗粒6与相应的接触面12、13、16、21的防脱落的连接。
图2示出摆动马达式调节器1的第一实施例的纵剖面，在所述实施例中硬颗粒6施加在转子7的第一接触面12上。由放大的局部Z可看出转子7的局部及其端面，所述端面形成第一接触面12。所述局部示意性地示出通过熔化的镍覆层15与转子7连接的硬颗粒6，所述硬颗粒在图中示意性地放大地示出。在此，根据提高摩擦系数的需求，硬颗粒6可以局部地或者全面地施加到第一接触面12上。
在本发明的范围内，硬颗粒6同样可以设置在凸轮轴5的第二接触面13上或者设置在两个接触面12、13上。
硬颗粒6有利地提高了在两个相连接的摩擦副、即转子7和凸轮轴5之间的接触面12、13上的静摩擦。由此，在摩擦副的预加载力相同时传递更高的力矩或者横向力。同样，可以在可传递的力矩相同时减小摩擦副的预加载力并且可以省去用于提高摩擦系数的附加部件以及随之而来的装配。
图3示出凸轮轴装置20，其具有凸轮轴5以及力锁合地接合在该凸轮轴上的摆动马达式调节器1。放大的局部Z在这里示出转子7和凸轮轴5的现在连接的接触面12和13。可看出的是，硬颗粒6压入到两个接触面12、13中。压入深度在此与转子7和凸轮轴5的材料副相关。转子7和凸轮轴5的材料可以是不同的并且比硬颗粒软。转子7和/或定子2比如可以由铝构成。
由于省去附加的构件或者接触面12、13上的涂层，接触面12、13无间距地相互力锁合地连接，亦即在转子7和凸轮轴5之间的分界面中存在零间隙，因此可以有利地实现减少共同作用的构件的现存的公差链。
在转子7和凸轮轴5之间的力锁合的连接可以以简单的方式通过中央阀的未示出的中央螺栓进行。此外，在使用中央阀时得到控制中央阀的致动器的行程减少，因为在这里也可以显著地减少或者完全消除在致动器行程方面的公差。
根据一种未示出的备选的实施例，转子7可以包含适配器，在所述适配器上构造第一接触面12。凸轮轴5同样可以包含未示出的适配器。所述适配器均可以由与转子7或凸轮轴5不同的材料加工而成或者例如借助热处理加工而成。
图4示出根据本发明的摆动马达式调节器的第二实施例的定子基体。图5示出放大的局部Z。
为了提高摩擦系数，定子基体4的第三接触面16具有硬颗粒6，所述硬颗粒在无附加的保持基层的情况下与接触面防脱落地连接或能与所述接触面防脱落地连接。
硬颗粒6有利地提高了在两个相连接的摩擦副、即定子基体4和定子盖之间的接触面16、21上的静摩擦。由此，在摩擦副的预加载力相同时可以传递更高的力矩和横向力。同样，可以在可传递的力矩相同时减小摩擦副的预加载力并且可以省去用于提高摩擦系数的附加的构件以及随之而来的装配。
如从图4可看出的那样，定子基体4的第三接触面16包括多个接触区域18，所述接触区域设置在连接片8中构造的容纳孔17的区域中。如上所述，定子基体4借助螺栓19与所述一个或多个定子盖连接。螺栓19以一定的预加载力固定，从而所述盖和定子基体形成所谓的摩擦副，在所述摩擦副之间通过旋紧发生静摩擦。
接触区域18构造为圆形并且分别与各个容纳孔17的中心点同心，然而同样也可以根据负载而围绕各个容纳孔构造。换言之，也可设想接触区域的非对称的构造。
为了不影响旋紧功能，可选的是，接触区域18均以一定的间距a与容纳孔17间隔开地设置。
在容纳孔17的区域中的这样的空隙优选可以借助遮盖/覆盖螺纹孔产生。通过实施遮盖产生多个使接触区域18断开的连接片22。
在本发明的范围内，也可设想各实施例或者实施方式的组合。因此，可以将提高摩擦系数的硬颗粒与在摩擦副之间的摩擦圆盘组合。硬颗粒同样可以施加到设置在摩擦副之间的摩擦圆盘上。
本发明的优点概括如下：
-摩擦系数提高：在摩擦副的预加载力相同时传递更高的力矩和/或横向力。在可传递的力矩相同时减少摩擦副的预加载力(缩减)。
-防脱落：通过熔化覆层，将硬颗粒材料锁合地进而防脱落地与一个或多个接触面连接。在此，可以局部地施加到接触面上。
-适配于应用情况：硬颗粒可以在尺寸方面适配于各个应用情况和在此出现的力矩和横向力以及适配于各材料副。同样可以按照应用情况将硬颗粒施加到一个或多个接触面上。
1.用于凸轮轴5的摆动马达式调节器1，其具有定子2和转子7，所述定子通过驱动轮3与曲轴驱动连接，所述转子能与凸轮轴5抗扭地连接并且能相对于定子2扭转，
其中，驱动轮3与定子基体4或者与定子盖抗扭地或一体地构造，所述定子盖与定子基体4密封地连接，
其中，转子7的叶片9能分别在定子2的两个连接片8之间定位并且在两个连接片8之间构造的间隙借助叶片9划分成第一压力室10和第二压力室11，
其中，转子7或者与转子7共同作用的构件具有第一接触面12，所述第一接触面用于与构造在凸轮轴5上或凸轮轴构件上的第二接触面13力锁合地连接，
其中，定子基体4具有第三接触面16，所述第三接触面用于与构造在定子盖上的第四接触面21力锁合地连接，并且其中，设置有用于通过在转子7和凸轮轴5之间的和/或在定子基体4和定子盖之间的微接合来提高力锁合连接的摩擦系数的介质，其特征在于，为了提高摩擦系数而设置有硬颗粒6，所述硬颗粒在无附加的构件或者接触面的涂层的情况下与至少一个所述接触面12、13、16、21连接或者能与至少一个所述接触面连接。
2.根据编号1所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述硬颗粒6具有覆层15，其中，所述硬颗粒6通过覆层15的熔化与所述一个或多个接触面12、13、16、21防脱落地连接或者能与所述一个或多个接触面防脱落地连接。
3.根据编号1或2所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述硬颗粒6局部地或全面地施加在所述一个或多个接触面12、13、16、21上。
4.根据前述编号之一所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述硬颗粒6构造为具有镍覆层15的工业金刚石并且通过气体等离子喷涂工艺附着地施加。
5.根据前述编号之一所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述接触面12、13、16、21构造为端面。
6.根据前述编号之一所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述硬颗粒6附着地施加在转子7的第一接触面12上和/或凸轮轴5的第二接触面13上和/或定子基体4的第三接触面16上和/或定子盖的第四接触面21上。
7.根据前述编号之一所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述转子7包含适配器，在所述适配器上构造第一接触面12。
8.根据编号6所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述硬颗粒6至少附着地施加在定子盖的第三接触面16上，其中，第三接触面16包括多个接触区域18，所述接触区域设置在构造在连接片8中的容纳孔17的区域中。
9.根据编号8所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述接触区域18构造为圆形并且分别与各个容纳孔17同心。
10.根据编号8所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述接触区域18根据负载围绕各个容纳孔17构造。
11.根据编号8至10之一所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述接触区域18分别设置成以一定的距离a与容纳孔17间隔。
12.根据前述编号之一所述的摆动马达式调节器1，其特征在于，所述硬颗粒6的尺寸根据使用情况而设定。
13.凸轮轴装置20，其具有凸轮轴5和根据前述编号1至12之一所述的摆动马达式调节器1。
14.根据编号13所述的凸轮轴装置20，其特征在于，所述凸轮轴5和转子7借助中央螺栓力锁合地连接。

Claims (13)

1.用于凸轮轴(5)的摆动马达式调节器(1)，其具有定子(2)和转子(7)，所述定子通过驱动轮(3)与曲轴驱动连接，所述转子能与凸轮轴(5)抗扭地连接并且能相对于定子(2)扭转，
其中，驱动轮(3)与定子基体(4)或者与定子盖抗扭地或一体地构造，所述定子盖与定子基体(4)密封地连接，
其中，转子(7)的叶片(9)能分别在定子(2)的两个连接片(8)之间定位并且在两个连接片(8)之间构造的间隙借助叶片(9)划分成第一压力室(10)和第二压力室(11)，
其中，转子(7)或者与转子(7)共同作用的构件具有第一接触面(12)，所述第一接触面用于与构造在凸轮轴(5)上或凸轮轴构件上的第二接触面(13)力锁合地连接，
其中，定子基体(4)具有第三接触面(16)，所述第三接触面用于与构造在定子盖上的第四接触面(21)力锁合地连接，并且其中，设置有用于通过在转子(7)和凸轮轴(5)之间的和/或在定子基体(4)和定子盖之间的微接合来提高力锁合连接的摩擦系数的介质，其特征在于，为了提高摩擦系数而设置有硬颗粒(6)，所述硬颗粒在无附加的构件或者接触面的涂层的情况下与至少一个所述接触面(12、13、16、21)连接或者能与至少一个所述接触面连接，
其中，所述硬颗粒(6)具有覆层(15)，其中，所述硬颗粒(6)通过覆层(15)的熔化与所述一个或多个接触面(12、13、16、21)防脱落地连接或者能与所述一个或多个接触面防脱落地连接。
2.根据权利要求1所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述硬颗粒(6)局部地或全面地施加在所述一个或多个接触面(12、13、16、21)上。
3.根据权利要求1或2所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述硬颗粒(6)构造为具有镍覆层(15)的工业金刚石并且通过气体等离子喷涂工艺附着地施加。
4.根据权利要求1或2所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述接触面(12、13、16、21)构造为端面。
5.根据权利要求1或2所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述硬颗粒(6)附着地施加在转子(7)的第一接触面(12)上和/或凸轮轴(5)的第二接触面(13)上和/或定子基体(4)的第三接触面(16)上和/或定子盖的第四接触面(21)上。
6.根据权利要求1或2所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述转子(7)包含适配器，在所述适配器上构造第一接触面(12)。
7.根据权利要求5所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述硬颗粒(6)至少附着地施加在定子盖的第三接触面(16)上，其中，第三接触面(16)包括多个接触区域(18)，所述接触区域设置在构造在连接片(8)中的容纳孔(17)的区域中。
8.根据权利要求7所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述接触区域(18)构造为圆形并且分别与各个容纳孔(17)同心。
9.根据权利要求7所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述接触区域(18)根据负载围绕各个容纳孔(17)构造。
10.根据权利要求7所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述接触区域(18)分别设置成以一定的距离(a)与容纳孔(17)间隔。
11.根据权利要求1或2所述的摆动马达式调节器(1)，其特征在于，所述硬颗粒(6)的尺寸根据使用情况而设定。
12.凸轮轴装置(20)，其具有凸轮轴(5)和根据前述权利要求1至11之一所述的摆动马达式调节器(1)。
13.根据权利要求12所述的凸轮轴装置(20)，其特征在于，所述凸轮轴(5)和转子(7)借助中央螺栓力锁合地连接。
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