專利名稱：用于改變凸輪軸相對于內燃機曲軸的相對角位置的裝置的制作方法
技術領域：
本發 明涉及一種用于改變凸輪軸相對于內燃機曲軸的相對角位置的裝置，其 中，裝置包括由曲軸通過齒輪驅動的驅動元件，該驅動元件以能夠相對于凸輪軸轉動的 方式支承，其中，在驅動元件與凸輪軸之間構造至少兩個液壓室，這些液壓室能夠被施 加壓力流體，以便調節驅動元件與凸輪軸之間的限定的相對轉動位置。
背景技術：
在現有技術中充分公知凸輪軸調節裝置，尤其是這種液壓工作的凸輪軸調節裝 置。在液壓凸輪軸調節器中存在葉輪，葉片造型或者布置在該葉輪中。葉片位于液壓室 內，該液壓室被加工到外轉子中。通過給液壓室的各側相應地施加液壓流體，可以實現 內轉子(與凸輪軸連接)相對于外轉子在“提前止擋”和“延遲止擋”之間的調節。在 此，通過電控換向閥來控制液壓油的流動。在這種情況下，通過與外轉子抗扭地連接的齒輪實現將曲軸轉動運動傳遞到外 轉子上。在現有技術中公知解決方案，在這些解決方案中，齒輪被實施為鏈輪并且布置 在外轉子的外周上或者與外轉子抗扭地連接。對此的例子公開在DE 100 54 798A1、DE 10 2004 007 050A1、DE 10 2004 038 695A1 和 DE 10 2004 062 038A1 中。通常通過如下方式實現凸輪軸在氣缸頭中的軸向支承，S卩，首先借助于中心螺 栓或者通過焊接將凸輪軸端部與凸輪軸調節器的內轉子連接起來。然后內轉子在凸輪軸 調節器中的軸向支承因此也負責凸輪軸的軸向支承。借助提到的齒輪實現將驅動力矩傳 遞到外轉子上。這種類型的軸向支承要求在凸輪軸外殼上帶有直徑差異的梯級式止擋。生產這 種在凸輪軸上的軸向止擋的缺點在于附加的制造開支或安裝支出和因此相應的成本。此外，通過這種設計可能失去成本優點和重量優點，這種成本優點和重量優點 通過作為凸輪軸基體的普通的管而存在。為了構成這種軸向止擋，凸輪軸就必須附加地 在徑向上變形或者被切削加工。以套管形式的止擋元件的力配合或者材料配合的連接有重量缺點和成本缺點。此外，齒輪-被構造為正齒輪-由于其在嚙合部輪緣的端側與調節器密封蓋的外 部端側之間的底切部，對研磨過程來說非常不利如果為了實現足夠的嚙合質量而應該 研磨齒面，那么研磨工具的生產技術上要求的出渣口(Auslauf)不再可能實現。
發明內容
本發明的任務在于通過如下方式改進開頭所稱類型的裝置，S卩，能夠通過如下 方式實現將凸輪軸軸向地支承在凸輪軸調節器中或凸輪軸調節器上，即，存在重量最優 的和成本最優的方案。這應該可以在已經與凸輪軸端部連接的凸輪軸調節器上實現。在 此，此外應該能夠實現以很高的質量無問題地制造所需的部件并且尤其是齒輪的嚙合 部。
該任務的解決方案通過本發明的特征在于，齒輪形成用于凸輪軸或者與該凸輪 軸抗扭地連接的構件軸向接合的支承面。在此，支承面優選構造為滑動支承面。該支承面尤其可以構造為平的環形面。齒輪優選構造為外嚙合的正齒輪。
驅動元件具有至少一個布置在端側的蓋部，其中，齒輪在軸向上與蓋部鄰接并 且與該蓋部形狀配合和/或材料配合地連接。在蓋部與齒輪之間特別優選地構造花鍵連 接部或者多齒連接部。在此，花鍵連接部可以具有一定數量的徑向向外延伸的花鍵或者 齒，這些花鍵或者齒布置在齒輪上并且延伸到蓋部內的相配的凹隙中。在此，花鍵連接 部可以具有以至少一個可塑變形部的形式在齒輪與蓋部之間的軸向固定部，該軸向固定 部被置入到花鍵或齒中和/或被置入到凹隙中。可供選擇地也能夠實現齒輪和蓋部借助于卡緊環形狀配合地相互連接。此外存在如下方案，S卩，齒輪和蓋部借助于齒輪的卷起的區段形狀配合地相互 連接。蓋部可以借助于螺栓連接與驅動元件連接。齒輪優選地具有空心圓柱體形的基體。軸向兩側上在直徑方面縮小的空心圓柱 體形區段可以與該空心圓柱體形的基體鄰接。面向蓋部的空心圓柱體形區段在該空心圓 柱體形區段的端面內還可以具有呈環形槽形狀的車削部。與驅動元件的外徑相比，齒輪的外徑優選地更小。也使本發明適應于如下的設計，S卩，在密封蓋的端側與內燃機的氣缸頭之間實 現用于凸輪軸-凸輪軸調節器系統的軸向止擋。在此，優選將構造為正齒輪的齒輪和密 封蓋構造為兩部分。為了傳遞驅動轉矩，密封蓋與齒輪之間的連接優選構造為帶有形狀 配合的多齒-型廓。在已經組合成的形狀連接中，以多齒_形狀配合方式的連接的齒隙 可以通過齒輪上的形狀配合型廓的軸向的可塑變形來消除。在此，形狀配合地、力配合地或者材料配合地固定在凸輪軸端部上的凸輪軸調 節器呈現為凸輪軸在氣缸頭上的軸向支承。正齒輪的遠離凸輪軸調節器的端側充當軸向 止擋。通過成型、除去(Abtragen)、板疊(Blechpaketieren)、鍛造、澆鑄、燒結、壓
固、淬火、研磨或以類似方式可以以很高的生產質量將正齒輪制造為單件。密封蓋呈現為具有用于與凸輪軸調節器的定子產生螺栓連接的螺絲孔或者螺紋 組的環形構件。蓋部可以通過成型、沖壓、除去、鍛造、澆鑄、燒結、研磨、車削或以 類似方式來制造。實施為正齒輪的齒輪可以在其一個端側上設有嚙合的輪轂，其中，該嚙合部徑 向地嵌合到密封蓋的內徑上的相配的型廓上，并且因此產生齒輪(正齒輪)與密封蓋之間 的用于將驅動力矩從正齒輪傳遞到凸輪軸調節器的定子上的形狀配合。在將兩個嚙合的構件齒輪和密封蓋軸向地接合之后，可以通過如下方式消除導 致嚙合部中齒隙的制造公差，即，在互相作用的嚙合部或者凹隙上進行可塑變形。這可 以借助特殊的工具來實現。由此保證在齒輪與密封蓋之間的無間隙的形狀配合。也可能的是齒隙通過在嚙合的輪轂的內徑上的徑向擴展來實現，這可以借助 撐開工具來實現。在此也可能使用壓入的擴展套管。
也可以在端側上在齒輪的輪轂區段與密封蓋之間構成所稱的形狀配合。在此， 正齒輪軸向地接合到密封蓋中，直至輪轂上的端側的嚙合部無間隙地軸向地嵌合到密封 蓋內的端側的配合嚙合部中。在此，正齒輪通過輪轂的附加的定心部相對于密封蓋內徑 來引導，并且通過橫向支撐在軸向方向上固定在該定心部中。在此也可能實現通過粘合 來防止微小移動的附加地鎖定。通過使凸輪軸軸向支承在正齒輪上或者在凸輪軸調節器的密封蓋上并且優選通 過將正齒輪和密封蓋實施為兩部分以及通過正齒輪與密封蓋之間的形狀配合連接部可以 減少凸輪軸_凸輪軸調節器系統的重量和成本并且滿足對齒輪的嚙合部的高質量要求。
在附圖中示出本發明的實施例。其中圖1示出用于改變凸輪軸相對于內燃機曲軸的相對角位置的裝置的徑向剖面 圖，也就是用于改變凸輪軸調節器的相對角位置的裝置；圖2示出凸輪軸調節器的蓋部的徑向剖面圖，該蓋部與凸輪軸調節器的齒輪連 接；圖3以根據圖2的視圖“C”示出包括齒輪的凸輪軸調節器的蓋部；圖4以根據圖2的視圖“D”示出包括齒輪的凸輪軸調節器的蓋部；圖5以透視圖示出根據圖2的包括齒輪的凸輪軸調節器的蓋部；圖6以透視圖示出根據圖2的包括齒輪的凸輪軸調節器的蓋部；其中，觀察方向 與圖5比較已改變；以及圖7以本發明的可供選擇的設計方案示出包括齒輪的凸輪軸調節器的蓋部的徑 向剖面圖。
具體實施例方式圖1示出用于改變凸輪軸2相對于(未示出的)內燃機曲軸的相對角位置的裝置 1 (凸輪軸調節器)。凸輪軸2圍繞轉動軸線16轉動。裝置的基本組成部分是驅動元件 4，液壓調節裝置并入到該驅動元件4中，該液壓調節裝置可以在外部的環形件(定子) 與凸輪軸2(轉子)之間實現角度扭轉，以便以公知的方式影響內燃機的控制時間。為此在驅動元件4和凸輪軸2之間有效地布置成對的液壓室(不能詳盡看出 來)，這些成對的液壓室能夠被施加壓力流體，從而可以調節所稱的扭轉。在周邊上面存 在多個這種成對的液壓室。驅動元件4在此抗扭地與曲軸聯接。這種轉動聯接通過齒輪3來產生，該齒輪 3當前被實施為正齒輪并且抗扭地與定子連接。更準確地說，正齒輪3與蓋部7抗扭地 連接；蓋部7通過螺栓連接12與定子緊固。正齒輪3在其外周上承載嚙合部，該嚙合 部-未示出-與配合齒輪嵌合，該配合齒輪與曲軸抗扭地連接。因此，曲軸的轉動運動 通過齒輪3和蓋部7傳遞到驅動元件4 (定子)上。 基本的是齒輪3在其遠離凸輪軸調節器1的端側上形成用于凸輪軸2或者與該 凸輪軸2抗扭地連接的構件6軸向接合的支承面5。當前凸輪軸2與構件6固定地連接， 從而構件6可以接合在支承面5上，以此針對凸輪軸2實現了在凸輪軸調節器1上的軸向支承。此外基本的是在齒 輪3和蓋部7之間可以傳遞用于驅動元件4的驅動轉矩。 如從另外的圖2至圖6中所獲知的那樣，在那里繪出的實施例中設置齒輪3由空心圓柱 體形的基體組成，空心圓柱體形區段13或者14在兩個軸向端部區域中與該基體鄰接(參 見圖1)。當前通過如下方式實現齒輪3在蓋部7上的限定的軸向接觸面，即，將環形槽 狀的車削部15加工到在空心圓柱體形區段13的緊貼在蓋部7上的端側中。參照圖2至圖6可以看出，通過花鍵連接部8實現齒輪3和蓋部7之間的轉矩傳 遞。據此，空心圓柱體形區段13在其軸向端部區域中具有徑向向外延伸的花鍵9，這些 花鍵9形狀配合地嵌合到蓋部7中相配的凹隙中(參見圖3和圖6)。在圖7中繪出齒輪3與蓋部7之間的一種可供選擇的固定方案。這里使用卡緊 環10，該卡緊環10布置在具有環形槽狀的凹隙中，該凹隙通過卷起的區段11來形成。因而能夠以簡單和成本低的方式實現帶有用于正齒輪3與氣缸頭之間的凸輪軸 的軸向支承的凸輪軸調節器。附圖標記列表1裝置(凸輪軸調節器)2凸輪軸3 齒輪4驅動元件5支承面6連接的構件7 蓋部8花鍵連接部/多齒連接部9花鍵/齒10卡緊環11卷起的區段12螺栓連接13空心圓柱體形區段14空心圓柱體形區段15車削部16轉動軸線
權利要求
1.用于改變凸輪軸( 相對于內燃機曲軸的相對角位置的裝置(1)，其中，所述裝置 ⑴包括由所述曲軸通過齒輪⑶驅動的驅動元件G)，所述驅動元件以能夠相對所 述凸輪軸( 轉動的方式支承，其中，在所述驅動元件(4)與所述凸輪軸( 之間構造 至少兩個液壓室，所述至少兩個液壓室能夠被施加壓力流體，以便調節所述驅動元件(4) 與所述凸輪軸( 之間的限定的相對的轉動位置，其特征在于，所述齒輪C3)形成用于所 述凸輪軸( 或者與所述凸輪軸( 抗扭地連接的構件(6)軸向接合的支承面(5)。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述支承面( 被構造為滑動支承面。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特征在于，所述支承面( 被構造為平的環形面。
4.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述齒輪(3)被構造為外嚙合的正齒輪。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述驅動元件(4)具有至少一個布置在 端側的蓋部(7)，其中，所述齒輪C3)在軸向上與所述蓋部(7)鄰接并且與所述蓋部(7) 形狀配合或者材料配合地連接。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，在所述蓋部(7)與所述齒輪(3)之間構 造花鍵連接部(8)或者多齒連接部。
7.根據權利要求6所述的裝置，其特征在于，所述花鍵連接部(8)具有一定數量的徑 向向外延伸的花鍵(9)或者齒，所述花鍵或者齒布置在所述齒輪C3)上并且延伸到所述蓋 部(7)內的相配的凹隙中。
8.根據權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述花鍵連接部(8)具有以至少一個可 塑變形部的形式在所述齒輪C3)與所述蓋部(7)之間的軸向固定部，所述軸向固定部被置 入到所述花鍵(9)或齒和/或被置入到所述凹隙中。
9.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述齒輪(3)和所述蓋部(7)借助于卡 緊環(10)形狀配合地相互連接。
10.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述齒輪(3)和所述蓋部(7)借助于 所述齒輪(3)的卷起的區段(11)形狀配合地相互連接。
11.根據權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述蓋部(7)借助于螺栓連接(12)與 所述驅動元件(4)連接。
12.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，所述齒輪C3)具有空心圓柱體形的基體。
13.根據權利要求12所述的裝置，其特征在于，軸向兩側上在直徑方面縮小的空心圓 柱體形區段(13、14)與所述空心圓柱體形的基體鄰接。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特征在于，面向所述蓋部(7)的所述空心圓柱體 形區段(1 在所述空心圓柱體形區段(1 的端面內具有呈環形槽形狀的車削部(15)。
15.根據權利要求1所述的裝置，其特征在于，與所述驅動元件的外徑相比，所 述齒輪(3)的外徑更小。
全文摘要
本發明涉及一種用于改變凸輪軸相對于內燃機曲軸的相對角位置的裝置，其中，裝置(1)包括由曲軸通過齒輪(3)驅動的驅動元件(4)，該驅動元件(4)以能夠相對于凸輪軸(2)轉動的方式安裝，其中，在驅動元件(4)和凸輪軸(2)之間構造至少兩個液壓室，這兩個液壓室能夠被施加壓力流體，以便調節驅動元件(4)與凸輪軸(2)之間的限定的相對的轉動位置。為了以重量最優和成本最優的方式產生凸輪軸的軸向支承，本發明設置齒輪(3)形成用于凸輪軸(2)或者與該凸輪軸(2)抗扭地連接的構件(6)軸向接合的支承面(5)。
文檔編號F01L1/344GK102022155SQ20101012931
公開日2011年4月20日 申請日期2010年3月8日 優先權日2009年9月18日
發明者于爾根·韋伯, 克里斯托夫·貝茨, 賴納·奧特斯巴赫 申請人:謝夫勒科技有限兩合公司