用于调节至少一个凸轮部分的位置的凸轮轴调节装置

摘要

本发明涉及驱动器的、具体为机动车辆驱动器的用于调节至少一个凸轮部分的相位置的凸轮轴调节装置，其中，该凸轮轴调节装置包括至少一个凸轮轴和相位调节器，该相位调节器能够操作地连接到凸轮轴，其中，凸轮轴包括轴部分，该轴部分包括至少一个内轴和至少部分地围绕内轴的外轴，凸轮轴还包括用于驱动轴部分的驱动部分以及至少一个凸轮部分，该至少一个凸轮部分以形状配合和/或作用力配合的方式至少连接到外轴，以及其中，相位调节器包括转子元件和定子元件，其中，至少用于补偿在凸轮轴和相位调节器之间的组成部件公差的补偿元件至少部分地布置在转子元件和驱动部分之间。

说明书

技术领域

本发明涉及用于调节至少一个凸轮部分的位置的凸轮轴调节装置。

背景技术

基本已知可调节凸轮或凸轮部分关于它们在凸轮轴的轴杆上的定位(尤其是在阀控内燃机情形中)，用于关于可用动力和转矩具体地影响内燃机的阀的控制时间，其中，例如，还可以由此减少燃料消耗并且因此减少废气的排放。为了至少一个凸轮或凸轮部分的调节或定位(其中，凸轮部分也可以由至少两个凸轮构成，该至少两个凸轮包括彼此不同定向的或相对于彼此布置的或彼此不同的凸轮轮廓)，凸轮轴的外轴以已知的方式相对于凸轮轴的内轴转动，内轴布置为与外轴同轴并且反之亦然，因此，可转动地连接到外轴但是相对于内轴固定的凸轮相对于固定连接到外轴的凸轮运动。为了凸轮或凸轮部分相对于彼此的调节或定位，使用例如相位调节器，该相位调节器允许内轴相对于外轴转动，因此，可以实现阀控制时间的相移或可以改变阀的开启持续时间。

基本已知凸轮轴调节器或相位调节器设计为例如旋转电动机的形式，该旋转电动机设置有多个叶片以增加可传递转矩。所述相位调节器(也称为旋转电动机相位调节器)利用发动机油压来操作。而且，基本已知将该类型的相位调节器放置为在凸轮轴端的区域中进行力传递，并且该相位调节器包括驱动元件，该驱动元件直接地或间接地连接到内燃机的曲轴且由所述曲轴有益地驱动。该类型的相位调节器的调节元件由于液压致动而相对于驱动元件转动，从而允许凸轮轴相对于曲轴的预期相位调节。

当相位调节器连接到凸轮轴时，尤其是在相位调节器的转子元件布置在凸轮轴的内轴上并且相位调节器的定子元件布置在凸轮轴的外轴上这种构造中，彼此连接并且还彼此可操作地连接的各个部件(即，内轴、外轴、转子元件、定子元件等)的部件公差必须能够得到补偿，以例如避免部件的卡塞以及由此引起的部件的关联磨损还有对整个凸轮轴调节装置的损坏，并且确保凸轮的调节的可靠操作。

例如，WO 2011/133452 A2描述了柔性体的布置，该柔性体是以板的形式布置在凸轮调节器和凸轮轴的内轴以及外轴之间。然而，在凸轮调节器的整个连接表面上延伸的这种柔性体需要较大的构造空间，尤其是在轴向方向上。除了使用上述柔性体，申请人还从一般现有技术中获知有关双齿或其他插齿的结构，以能够补偿当相位调节器连接到凸轮轴时部件的公差。然而，该类型的齿不利地增加整个构造的成本，这特别地是因为集成了额外齿轮。此外，当使用齿轮时，通常已知的齿间隙还应当认为是不利的。

发明内容

因此，本发明的目的是至少部分地消除在凸轮轴调节装置中的上述缺点。具体地，本发明的目的是提供凸轮轴调节装置，该凸轮轴调节装置以简单且成本有效的方式允许至少一个凸轮或者至少一个凸轮部分的调节或定位，其中，避免由于各个部件公差导致的部件抵靠或相对于彼此卡塞或滑动，或者各个部件之间的间隙过大。

上述目的由具有权利要求1的特征的用于调节至少一个凸轮部分的位置的凸轮轴调节装置来实现。本发明的另外特征和细节出现在从属权利要求、说明书和附图中。

驱动器的(具体为机动车辆驱动器的)根据本发明的用于调节至少一个凸轮部分的相位置的凸轮轴调节装置包括至少一个凸轮轴和相位调节器，相位调节器能够操作地连接到凸轮轴。凸轮轴本身包括轴部分，轴部分包括至少一个内轴和至少部分地围绕内轴的外轴，凸轮轴还包括用于驱动轴部分的驱动部分以及至少一个凸轮部分，至少一个凸轮部分以形状配合和/或作用力配合的方式至少连接到外轴。相位调节器包括至少一个转子元件和定子元件。根据本发明，至少用于补偿在凸轮轴和相位调节器之间的组成部件公差的补偿元件至少部分地布置在转子元件和驱动部分之间。

因此，凸轮轴调节装置包括凸轮轴，凸轮轴的外轴有益地构造为管并且具体为空心轴的形式，内轴延伸穿过外轴的通孔，因此，外轴和内轴相对于彼此同心地或同轴地布置。有益地，内轴是实心轴。有益地，内轴至少经由径向轴承和/或轴向轴承相对于外轴进行定位和安装。在本发明的文本中，可以想到外轴包括固定连接到外轴的至少一个凸轮部分，其中，至少一个可移动凸轮部分(具体为调节凸轮部分)布置在内轴上。在本发明的文本中，将凸轮部分理解为意味着单个凸轮或在几何构造和/或相对于外轴或内轴的定位方面彼此不同的至少两个凸轮的布置。

根据本发明，通过相位调节器(其转子元件连接到内轴，并且其定子元件连接到外轴)，有益地，内轴相对于外轴在限定角度范围内无限可变地转动。

因此，有益地，可以改变阀升程的开启持续时间，或者，可以调控在阀(例如，在进气阀和排气阀)之间的阀升程轮廓，以及具体地阀控制时间调节。通过该方式，通过改变进气阀关闭时间可以有益地例如使内燃机的气体交换最优化并且相应地使可变压缩比最优化，从而减少污染物和CO₂的排放。通过该方式，可以基于排气阀的可变性，可以有益地控制废气后处理系统(例如，颗粒过滤再生器)和/或控制废气涡轮增压系统。

有益地，驱动部分是齿轮，该齿轮可操作地连接到凸轮轴的外轴，以具体地使凸轮轴的轴部分绕着轴部分或凸轮轴的转动轴线运动。在本发明的文本中，驱动部分有益地以扭转刚性方式连接到外轴，其中，驱动部分可以用形状配合和/或作用力配合或材料结合的方式连接到外轴。因此，可以想到使驱动部分焊接到、按压到或焊合到外轴，或者使用相应类似的结合方式连接到外轴。

将补偿元件布置在驱动部分和转子元件之间，补偿元件至少用于补偿在凸轮轴和相位调节器之间(具体为在轴部分的内轴和外轴之间)的部件公差，以例如有益地避免部件卡塞在一起以及由此避免对部件的损害或避免部件之间的过度晃动。

在本发明的文本中，可以想到补偿元件是密封元件，具体为密封环。有益地，密封元件有益地包括矩形横截面，以能够被布置为平靠着转子元件的限定壁或表面并且还平靠着补偿部分的限定壁或表面，以避免来自定子元件区域(这意味着来自相位调节器和/或内轴的内部)流体的泄露。因此，可以通过补偿元件进行相对于凸轮轴是同轴的和/或相对于凸轮轴是径向的密封，因此，补偿元件还有益地用作密封元件。然而，还可以想到使补偿元件包括圆形的、椭圆形的或与它们几何形状不同的横截面，因此，并非将补偿元件的形状限制为限定的几何形状。有益地，补偿元件包括弹性材料，例如，橡胶，这意味着例如天然橡胶或合成橡胶。基于补偿元件的弹性，可以有益地使相位调节器柔性地连接到凸轮轴。同样可以想到使补偿元件包括至少一个非弹性并且有益地是刚性或刚硬的材料，并且构造为具体是钢元件的形式，例如，钢圈元件的形式。

在本发明的文本中，还可以想到使补偿元件通过弹簧元件由弹簧加载，具体为压缩弹簧加载的。有益地，弹簧元件是压缩弹簧元件或压缩弹簧，其向补偿元件的至少一个区域施加弹簧力使得补偿元件在驱动部分的方向上受到挤压并且由此被压靠在驱动部分上。

因此，弹簧元件可以从转子元件的凹部开始在转子元件和补偿元件之间延伸，并且向补偿元件施加压缩力。有益地，转子元件的凹部是弹簧可以有益地定位在其中而不滑落的切口或凹陷。因此，弹簧元件在一个弹簧端接触或触及转子元件的壁(具体为转子元件的凹部或切口的壁)，并且在另一个弹簧端接触或触及补偿元件。由于弹簧的压缩力，补偿元件至少在驱动部分方向上运动，并且如果没有另外的部件定位在驱动部分和补偿元件之间，补偿元件就与驱动部分直接接触。通过弹簧元件，可以有益地获得使补偿元件抵靠驱动部分(具体为抵靠驱动部分的壁)的足够的接触压力。

同样可以想到使上述弹簧元件至少部分地布置在驱动部分的凹部或切口中，并且朝向转子元件的方向延伸。因此，基本位于弹簧元件或驱动部分和转子元件之间的补偿元件在朝向转子元件的方向上受到弹簧力(具体为压缩弹簧力)并且由此压靠转子元件。

在本发明的文本中，定子元件至少部分地由转子元件围绕。有益地，相位调节器具有内定子元件，因此，定子元件至少部分地由转子元件围绕。这意味着转子元件有益地至少在一些部分中围绕定子元件，其中定子元件从凸轮轴开始径向向外延伸，因此例如可以形成压力空间。通过转子元件的相应设计，还可以至少部分地构造外壳盖。而且，补偿元件由此可以直接接触驱动部分。

而且，可以想到使定子元件至少部分地在补偿元件和驱动元件之间延伸。在相位调节器的这种构造中，因此补偿元件直接在转子元件和定子元件之间延伸，并且还间接在转子元件和驱动部分之间延伸。然而，这里补偿元件除了转子元件之外仅仅与定子元件直接接触。在该构造中，还可以想到如前的补偿元件由弹簧加载，具体为压簧加载。

在本发明的文本中，同样可以想到使内轴通过相位调节器(具体为通过相位调节器的定子元件)进行轴向安装。具体地因为定子元件本身就可以作为轴向轴承，因此有益地可以通过外轴避免内轴的轴向轴承。这可以实现结构简单且成本有效，并且避免凸轮轴的外轴成本密集的几何构造。根据有益的实施例，这里可以想到使内轴具有几何形状为轴肩形式和轴承肩形式的突出部，该突出部至少部分地适配在例如定子元件的凹部中，因此，在轴向方向上作用在内轴上的力可以由定子元件吸收。在相应设计的轴承肩的情形中，从内轴开始在径向方向上作用的力也有益地通过定子元件吸收。

内轴可以通过相位调节器(具体为定子元件)进行径向安装。因此，可以有益地减小在外轴和内轴之间以及连接到它们的部件之间的待补偿公差。

因此，定子元件有益地用作轴向轴承和径向轴承。因此，还可以想到使定子元件(即，相位调节器)在一侧以及驱动部分在另一侧具体地用于内轴的轴向安装。

还可以想到使凸轮轴调节装置包括用于从转子元件向内轴传递转矩的传递元件。传递元件(也可以称为中间元件)有益地用于将转矩从相位调节器的转子元件传递到内轴，以允许凸轮或凸轮部分的相移动。例如，传递元件被设计为中间环的形式，并且，有益地由转子元件和内轴在两侧支撑。例如，传递元件包括非弹性且有益地不可变形以及抗热且抗酸的材料，例如，金属、陶瓷或塑料。传递元件还可以包括弹性材料，例如，橡胶。

在本发明的文本中，转子元件可以通过形状配合、作用力配合和/或材料结合的方式直接连接到内轴。因此，转子元件例如通过使用过盈配合组件能够连接到内轴，其中，还可以想到使内轴和转子元件彼此焊接、焊合或拧紧，或使用可类似的结合方法使两者彼此连接。有益地，当内轴直接连接到转子元件时，例如，可以避免使用上述传递元件。通过该方式，可以有益地减少凸轮轴调节装置的构造成本。

还可以想到，凸轮轴调节装置包括用于将转子元件连接到内轴的连接元件。连接元件构造为例如螺纹元件(具体为中心螺钉)的形式。有益地，连接元件用于将转子元件以转矩可以从转子元件传递到内轴的方式布置在内轴上。这意味着将转子元件以转矩可以直接地传递到内轴或经由上述传递元件间接地传递到内轴的方式放置在内轴上。

连接元件有益地设计为用于允许油流的调控。因此，使用单个部件来实现在凸轮轴调节装置中的多个功能，因此，可以通过简单且成本有效的方式制造凸轮轴。

还可以想到转子元件是凸轮轴调节装置的外壳的至少一部分。因此，可以将外壳(具体为凸轮轴调节装置外壳)布置为或定向为相对于定子元件可运动，其中，将驱动部分本身设计为相对于外壳可运动，具体为关于凸轮轴调节装置的转动轴线可转动。因此，转子元件和驱动部分可以共同形成布置为相对于定子元件可运动的外壳。因此，可以避免单独外壳或额外外壳的布置，因此，可以有益地减小制造和安装成本。

同样定子元件可以与驱动部分一体成型。因此，定子元件和驱动部分有益地形成可以通过简单且成本有效的方式制造且安装的单个部件。因此，有益地避免使用额外的连接元件。

附图说明

以下参照附图更详细地描述根据本发明的凸轮轴调节装置的实施例，其中：

图1在横向剖视图中示出根据本发明的凸轮轴调节装置的实施例，

图2在横向剖视图中示出根据本发明的凸轮轴调节装置的另一个实施例，

图3在横向剖视图中示出根据本发明的凸轮轴调节装置的第三实施例，以及

图4在横向剖视图中示出根据本发明的凸轮轴调节装置的第四实施例。

具体实施方式

在图1到图4，用相同的附图标记表示具有相同功能和操作方式的元件。

图1在横向剖视图中示意性地示出根据本发明的凸轮轴调节装置1的实施例。凸轮轴调节装置包括凸轮轴10和相位调节器20，凸轮轴10具有轴部分13和至少一个凸轮部分(这里未示出)。轴部分13由外轴12和与外轴12同心布置的内轴11构成，其中，外轴12构造为空心轴的形式，而内轴11构造为至少部分为实心轴的形式。

在图1中示出的相位调节器20包括转子元件21和定子元件22，其中，转子元件21是向凸轮轴10(具体是向凸轮轴10的轴部分12的内轴11)施加转矩的驱动元件。当相对于相位调节器20的整体观察时，定子元件22是被转子元件21从外周几乎完全且有益地全部围绕的内元件。因此，转子元件21形成外壳、具体为相位调节器外壳的至少一部分。

此外，图1示出连接到外轴12的驱动部分14，以驱动凸轮轴10或使凸轮轴10绕着其转动轴线D进行转动运动。驱动部分14被有益地构造为分别与第二齿轮、皮带轮或其他链轮(这里未示出)相互作用的齿轮、皮带轮或其他链轮的形式，因此，通过经由相应元件与驱动部分相互作用的曲轴(这里未示出)的运动，凸轮轴10也可以绕着其转动轴线D进行转动运动。

如图1的实施例中示出的，补偿元件2在驱动部分14和转子元件21之间延伸，具体是为了允许补偿由相位调节器20和凸轮轴10的柔性连接导致的部件公差。补偿元件2有益地由弹簧加载。这意味着弹簧元件3(有益地是压缩弹簧元件)向补偿元件2施加限定的压缩力，使得补偿元件2抵靠驱动元件14的壁的至少部分区域中。有益地，将弹簧元件3至少部分地引入到转子元件21的凹部4中，因此，避免弹簧元件3滑落。因此，弹簧元件3从凹部4开始在补偿元件2的方向上延伸，其中，补偿元件2相应地布置在凹部4的开口处。而且，可以想到使驱动部分14包括切口8，该切口8以材料切掉的形式从驱动部分14的表面开始延伸而进入驱动部分14的材料厚度中。例如，转子元件21的一部分(具体为转子元件21的其上布置有补偿元件2的那部分)占据所述切口8。通过在转子元件21的端部区域中的阶梯或支撑区域的几何构造，还可以有益地进行在转子元件21和驱动部分14之间的径向安装。

而且，图1示出传递元件5，其用于将转子元件21产生的转矩传递到内轴11，或者使得内轴11转动或绕其转动轴线D转动。因此，传递元件5用作在转子元件21和内轴11之间的中间元件。图1中示出的并且包括阀7.1的连接元件7，有益地用于将相位调节器20连接到凸轮轴10。因此，具体地，转子元件21被布置为通过连接元件7与传递元件5接触，因此，在传递元件5的与其接触转子元件21的一侧相对的那一侧上，可以与内轴11接触连接。

如图1中所示，轴承元件或轴向轴承元件6布置在内轴11和定子元件22之间，以允许内轴11相对于相位调节器20(具体为相对于定子元件22)在轴向方向上的安装。为此，内轴11包括轴肩11.1或轴承肩11.1，内轴11利用该轴肩11.1或轴承肩11.1与轴向轴承元件6接触。由于使用轴向轴承元件6，所以通过外轴12的相应几何构造来有益地避免内轴11的轴向安装，因此，可以以简单的方式构造并且可以成本有效地制造轴部分13。

图1中由附图标记23表示的虚线示出了被所呈现的区域掩盖的转子元件的叶片元件的布置。所述叶片元件23的尺寸和/或几何构造由补偿元件及密封边缘的几何构造、尺寸和/或成分有益地界定，其中在转子元件或驱动部分的区域中，密封边缘由补偿元件密封以具体避免液压短路。

图2示出根据本发明的凸轮轴调节装置1的另一个实施例，其大致包括图1中提到的部件，因此，此处几乎可以完全使用之前关于图1的描述。图2中示出的根据本发明的凸轮轴调节装置1的实施例与图1中所示的根据本发明的凸轮轴调节装置1的实施例的不同之处在于，当在轴向方向上观察时，定子元件22不再由转子元件21从外周完全地围绕或包围。因此，可以想到转子元件21包括具有比图1中的实施例更小的尺寸并且在轴向方向上延伸的部分。结果，在转子元件21和驱动部分14之间形成距离或间隙。因此，定子元件22的至少一部分可以至少部分地在转子元件21和驱动部分14之间、具体地在补偿元件2和驱动部分14之间延伸。因此，补偿元件2通过弹簧元件3而压靠定子元件22的壁。因此，凸轮轴调节装置1的构造有益地不限于仅仅位于内侧的定子元件22，因此，还可以使用相位调节器20的具有不同构造的定子元件22，其中，可以进一步实现如上所述的部件公差的补偿。如已经关于图1提到的，图2也通过虚线示出转子元件的叶片元件23(在所呈现的区域中不可见)的布置。

图3示出根据本发明的凸轮轴调节装置1的第三实施例，其包括与图1和图2中示出的实施例基本相当或相同的部件，因此，对上述图1和图2详细的描述同样可以用于解释图3。图3中示出的根据本发明的凸轮轴调节装置与图1和图2中示出的实施例的大致不同在于，图3中示出的实施例不包括任何传递元件。相反，根据图3的实施例，由转子元件21引入的转矩被直接传递到内轴11而不必通过布置在转子元件21和内轴11之间的传递元件5(参照图1和图2)传递。省去传递元件有益地允许以更简单且更成本有效的方式构造凸轮轴调节装置1。

而且，可以从图3得出，内轴11还可以独立于外轴12径向地和/或轴向地安装。为此，例如，可以使用定子元件22的相应突出部22.1。因此，内轴11的轴承肩11.1的壁可以与突出部22.1的壁接触，其中，两个壁沿着从转动中心轴线D开始的径向方向基本彼此平行地延伸。与轴承肩11.1的和突出部的壁接触的壁相对的壁主要与轴向轴承元件6接触。由于内轴11的、具体地内轴11的轴承肩的在径向方向上延伸的两个壁的接触连接，所以内轴11可以相对于相位调节器20进行轴向安装。基于内轴11的轴承肩11.1的端壁与定子元件22的相应壁或表面接触连接，内轴11可以有益地相对于相位调节器20进行径向安装。轴承肩11.1的端壁有益地是在轴向方向上延伸并且由相应地在径向方向上延伸的侧壁限制的壁。

图4示出根据本发明的凸轮轴调节装置1的第四实施例，其中，该实施例还包括与图1到图3中示出的根据本发明的凸轮轴调节装置1的实施例基本相当的部件。因此，此处参照或者可以参照关于图1到图3中示出的这些实施例的解释。图4中示出的凸轮轴调节装置1的实施例与上述实施例不同之处在于，具体为既没有传递元件也没有轴向轴承元件。这有益地省去适配额外的部件并且允许成本有效地制造凸轮轴调节装置。内轴11有益地经由内轴11的轴承肩11.1进行轴向安装。所述轴承肩11.1首先与相位调节器20的定子元件22的突出部22.1的相应凹部或壁接触，并且其次与驱动部分14、具体地与驱动部分14的壁接触。因此，内轴11的轴承肩11.1具有极少运动地布置在定子元件22和驱动部分14之间，因此，避免轴承肩11.1以及由此内轴11在轴向方向上(即，在沿着转动轴线D的方向上)的运动。

根据本发明的凸轮轴调节装置的上述实施例应当理解为仅仅是示例而非穷尽。因此，可以想到凸轮轴调节装置的此处未提到的另外构造以及具体地凸轮轴调节装置的各个部件的未明确提到的其他构造。此外，这还涉及内轴在径向方向上以及在轴向方向上的安装，并且还涉及定子元件和/或转子元件和/或还有驱动部分的构造和/或补偿元件的布置或几何构造。

附图标记列表

1凸轮轴调节装置

2补偿元件

3弹簧元件

4凹部

5传递元件

6轴向轴承元件

7连接元件

7.1阀

8切口

10 凸轮轴

11 内轴

11.1 轴承肩

12 外轴

13 轴部分

14 驱动部分

20 相位调节器

21 转子元件

22.1 突出部

22 定子元件

23 叶片元件

D转动轴线