CN105452618A - 凸轮轴调节器 - Google Patents

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Abstract

一种用于内燃机的凸轮轴调节器(1)，所述凸轮轴调节器包括设置在壳体中的、具有调节轴(8)的调节传动装置(6)，其中所述壳体与牵引机构传动装置的驱动轮(4)紧固地连接。壳体的壁部构成为与凸轮轴(3)同心的轴承套(5)，所述轴承套引导穿过气缸盖壁部(2)，其中在凸轮轴(3)和轴承套(5)之间形成的环形间隙(13)设置在所述气缸盖内部，并且与轴承套(5)连接的驱动轮(4)设置在所述气缸盖外部。

Description

凸轮轴调节器
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的适合用于内燃机的、尤其具有带传动的凸轮轴的内燃机的凸轮轴调节器。
背景技术
这类凸轮轴调节器从DE102010018205A1中已知。该凸轮轴调节器的驱动轮与中间部件紧固地连接，所述中间部件从驱动轮处朝向凸轮轴的方向延伸。中间部件上的一个区域设置作为用于将凸轮轴支承在气缸盖中的径向和轴向滑动轴承。
另一个凸轮轴调节器例如从WO2006/045389A1中已知。该凸轮轴调节器具有相对于周围环境密封的壳体，所述壳体与带轮紧固地连接。带轮经由齿形带由内燃机的曲轴驱动，使得提供带轮的角度位置和曲轴的角度位置之间的固定的相位关系。凸轮轴调节器的调节传动装置径向地设置在带轮内部并且实现对内燃机的带轮和凸轮轴之间的相位关系的调节。根据WO2006/045389A1的整个凸轮轴调节器设置在内燃机的气缸盖的外侧上。在凸轮轴调节器的壳体中存在润滑剂，其中润滑设计为终生润滑。不同的静态的和动态的密封件用于持久地密封凸轮轴调节器的壳体。
发明内容
本发明基于如下目的：相对于所提到的现有技术在可靠地密封以及节能地运行的同时尤其关于紧凑的、坚固的构造方式进一步发展凸轮轴调节器。
该目的根据本发明通过具有权利要求1的特征的凸轮轴调节器实现。该凸轮轴调节器设置用于内燃机、例如汽油机，所述内燃机包括至少一个通过牵引机构、尤其链或者齿形带经由驱动轮、例如带轮驱动的凸轮轴。
作为凸轮轴调节器的功能核心部件的调节传动装置具有壳体，所述壳体与驱动轮、尤其带轮紧固地连接或者一件式地构成。调节传动装置的与凸轮轴同心的调节轴优选通过电动机驱动。该电动机以已知的方式同样如牵引机构传动装置的驱动轮那样位于内燃机的气缸盖壁部的外侧上。
调节传动装置伸入气缸盖中，其中在凸轮轴和轴承套之间形成的环形间隙位于气缸盖内部。轴承套在此是调节传动装置的壳体的壁部并且引导穿过气缸盖壁部以及在其外侧上与牵引机构传动装置的、尤其带传动装置的驱动轮抗扭地连接。调节轴借助于球轴承支承在调节传动装置中，所述球轴承位于驱动轮的两个端侧之间。
如果通过凸轮轴调节器调节一方面在带轮或者其它的驱动轮和进而曲轴之间的相位关系并且另一方面也调节带轮或者其它的驱动轮和凸轮轴之间的相位关系，那么对环形间隙限界的部件、即轴承套和凸轮轴也相对于彼此扭转。在优选的设计方案中不设有在这些部件之间的该部位处起作用的分开的、动态的密封件。
而密封可相对于彼此扭转的部件的密封件设置在气缸盖壁部中以及设置在气缸盖壁部的外侧上。中央地位于凸轮轴调节器的轴承套内部的调节轴相对于轴承套优选通过如下密封环密封，所述密封环位于调节传动装置的背离气缸盖壁部的端侧上进而位于驱动轮的背离气缸盖壁部的端侧上。该密封环在优选的设计方案中具有如下外直径，所述外直径小于凸轮轴的最大直径。
同样另一个小尺寸的密封环设置用于相对于气缸盖壁部密封轴承套。该密封环的内直径优选小于首先提到的、相对于轴承套密封调节轴的密封环的外直径。轴承套的最大的外直径优选比凸轮轴的最大外直径大至多30％、例如至多20％、尤其至多10％。在优选的设计方案中，调节传动装置的任何部件的直径都不大于轴承套。
通过将所提到的密封环径向地设置在优选构成为带轮的驱动轮的转动轴线附近进而也设置在凸轮轴的转动轴线附近，将在凸轮轴驱动器内部的公差链保持得短，使得可以使用具有非常小的径向挠性并且同时已经由于小的有效直径而具有小的摩擦的密封环，所述密封环具有长期保持不变的特性。此外，待密封的部位的数量相对于常规的解决方案是极其小的。
在一个变型的实施方式中，与轴承套连接的驱动轮构成为齿轮，其中凸轮轴的驱动例如能够经由顶置凸轮轴驱动轴实现。在这种情况下，驱动轮也设置在气缸盖外部。
沿着径向方向在驱动轮内部所提供的、原则上可通过传动装置完全填满的构造空间，在优选的设计方案中仅相对小的部分由凸轮轴调节器的调节传动装置利用。优选地，轴承套的外直径为驱动轮的直径的至多50％、尤其至多30％。
而沿着轴向方向，关于凸轮轴的以及驱动轮的转动轴线，凸轮轴调节器的部件与在根据现有技术的解决方案中相比是明显更扩展的。沿着轴向方向测量的凸轮轴调节器的总长度优选为轴承套的直径的至少两倍大，其中调节传动装置的所有传动装置部件设置在轴承套的外直径内部。
优选地，轴承套本身形成调节传动装置的传动装置部件，其中至少一个内齿部直接成形在轴承套的内环周上。以尤其优选的方式不仅在气缸盖壁部的外侧上而且在气缸盖壁部的内侧上分别设置调节传动装置的至少一个内齿部。整个调节传动装置优选构成为三轴传动装置。调节传动装置的位于凸轮轴内部的部段的沿着轴向方向测量的扩展优选大于凸轮轴的最大外直径。调节传动装置的绝大部分通过轴承套形成的壳体包围润滑剂腔，所述润滑剂腔例如被上油或者用油来润滑。
附图说明
接下来根据附图详细阐述本发明的一个实施例。其中示出：
图1示出用于内燃机的凸轮轴调节器的剖视图。
具体实施方式
整体上以附图标记1表示的凸轮轴调节器用于调节构成为汽油机或者柴油机的内燃发动机、通常也称为内燃机的未示出的换气阀的控制时间。关于凸轮轴调节器1的原则上的功能参照一开始参引的现有技术。
作为内燃机的部件，在图1中气缸盖壁部2是以隐含的方式可见的。在根据图1的装置中位于气缸盖壁部2左方的腔位于气缸盖外部，气缸盖壁部2右方的腔位于气缸盖内部。在气缸盖内部也存在以附图标记3表示的凸轮轴。而驱动凸轮轴3的带轮4位于气缸盖的外侧上。带轮4是牵引机构传动装置的干式运转的驱动轮。
带轮4与轴承套5紧固地连接，所述轴承套是整体上以附图标记6表示的调节传动装置的传动装置部件，所述调节传动装置建立凸轮轴调节器1的功能性，也就是说，调节带轮4和凸轮轴3之间的相位关系。
轴承套5沿着凸轮轴3的轴向方向延伸穿过气缸盖壁部2并且相对于该气缸盖壁部借助于密封环7密封。在穿过气缸盖壁部2的穿引部的区域中，轴承套5相对于直接毗连的、位于气缸盖外部或内部的区域明显缩窄。轴承套5的最大外直径用DV来表示。凸轮轴3具有用DN表示的最大外直径，所述用DN表示的最大外直径大于轴承套5的最大外直径DV的90％。
调节传动装置6的调节轴8中心地位于轴承套5内部并且相对于该轴承套通过密封环9密封。球轴承10用于将调节轴8支承在调节传动装置6中。球轴承10构成为双列轴承，其中内环11直接位于调节轴8上并且外环12直接接触轴承套5的内壁部。球轴承10在轴向上位于带轮4的这两个端侧之间。在带轮4的背离气缸盖壁部2的端侧上，调节轴8作为调节传动装置6的唯一部件沿着轴向方向大致伸出于带轮4。
在内燃机以曲轴和凸轮轴3之间的恒定的相位关系运行时，在带轮4和凸轮轴3之间建立抗扭的连接，对应于在没有凸轮轴调节器的情况下的凸轮轴驱动。在这种运行状态中，调节轴8以凸轮轴3的转速、即曲轴转速的一半转动。调节轴8在此通过电动机驱动，如原则上例如从WO2006/074734A1中已知的那样。调节传动装置6是高传动比的三轴传动装置。如果调节轴8相对于带轮4通过未示出的电动的驱动器以特定的角度转动，那么凸轮轴3相对于带轮4以小得多的角度转动。凸轮轴3的朝向气缸盖壁部2的端侧对环形间隙13限界，所述环形间隙也通过轴承套5位于气缸盖内部的端侧限界。环形间隙13由此在可彼此调节的部件、即一方面是紧固地与带轮4连接的轴承套5并且另一方面凸轮轴3之间形成。分开的密封元件不存在于环形间隙13上。从环形间隙13离开的油流入到气缸盖中。
关于轴承套5内部或外部的密封环9、7，下述名称和关系是适用的：
密封环9的外直径D9a大于气缸盖壁部2中的密封环7的内直径D7i。此外，在轴承套5和调节轴8之间的密封环9的外直径D9a小于凸轮轴3的最大直径DN。由于密封环7、9在径向方向上的小的尺寸，不仅在凸轮轴调节器1运行时待考虑的公差方面变得有利而且在通过密封环7、9产生的制动力矩方面变得有利。
凸轮轴调节器1沿着径向方向极其节省空间的构造方式也通过如下方式来促进：轴承套5不仅是壳体部件而且是调节传动装置6的传动装置部件。轴承套5的一个内齿部14位于轴承套5的设置在气缸盖壁部2的外部的部分中。而调节传动装置6的另一个内齿部15位于凸轮轴调节器1的设置在气缸盖内部的部分中。凸轮轴调节器1的位于气缸盖内部的部分具有轴向长度LA，所述轴向长度大于凸轮轴3的直径DN。整体上，凸轮轴调节器1沿着轴向方向充满如下构造空间，所述构造空间部分地位于带轮4中，部分地位于气缸盖壁部2中以及部分地位于凸轮轴3内部。通过使凸轮轴调节器1的机械部件紧密地围绕凸轮轴3的转动轴线集中，此外仅提供凸轮轴调节器1的小的惯性力矩，这在可行的调节速度以及在用于驱动调节轴8的电动机的要求方面是尤其有利的。
附图标记列表
1凸轮轴调节器
2气缸盖壁部
3凸轮轴
4带轮、驱动轮
5轴承套
6调节传动装置
7密封环
8调节轴
9密封环
10球轴承
11内环
12外环
13环形间隙
14内齿部
15内齿部
D7i密封环7的内直径
D9a密封环9的外直径
DN凸轮轴的最大外直径
DV轴承套的最大外直径
LA凸轮轴调节器的位于气缸盖内部的部分的轴向长度

Claims (10)

1.一种用于内燃机的凸轮轴调节器(1)，所述凸轮轴调节器包括设置在壳体中的、具有调节轴(8)的调节传动装置(6)，其中所述壳体与牵引机构传动装置的驱动轮(4)紧固地连接，并且其中所述壳体的壁部构成为与所述凸轮轴(3)同心的轴承套(5)，所述轴承套引导穿过气缸盖壁部(2)，其中在所述凸轮轴(3)和所述轴承套(5)之间形成的环形间隙(13)设置在所述气缸盖内部，并且与所述轴承套(5)连接的所述驱动轮(4)设置在所述气缸盖外部，
其特征在于，所述调节轴(8)借助于球轴承(10)支承在所述调节传动装置(6)中，所述球轴承位于所述驱动轮(4)的两个端侧之间。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述轴承套(5)通过密封环(9)相对于所述调节轴(8)密封。
3.根据权利要求2所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述密封环(9)的外直径(D9a)小于所述凸轮轴(3)的最大直径(DN)。
4.根据权利要求2或3所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述轴承套(5)相对于所述气缸盖壁部(2)通过密封环(7)密封，该密封环的内直径(D7i)小于相对于所述轴承套(5)密封所述调节轴(8)的所述密封环(9)的所述外直径(D9a)。
5.根据上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述轴承套(5)的最大外直径(DV)比所述凸轮轴(3)的最大外直径(DN)大至多30％。
6.根据上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述轴承套(5)形成所述调节传动装置(6)的传动装置部件，其中至少一个内齿部(14)直接在所述轴承套(5)的内环周上形成。
7.根据权利要求6所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，在所述气缸盖壁部(2)的外侧上和所述气缸盖壁部(2)的内侧上分别设置有所述调节传动装置(6)的内齿部(14，15)。
8.根据上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述调节传动装置(6)的一个部段位于所述凸轮轴(3)的内部，所述部段的沿着所述凸轮轴(3)的轴向方向所测量的长度(LA)大于所述凸轮轴(3)的最大外直径(DN)。
9.根据上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述调节传动装置(6)构成为三轴传动装置。
10.根据上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述调节传动装置(6)的所述壳体包围润滑剂腔，并且所述驱动轮(4)构成为带轮。
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