用于双凸轮轴的凸轮轴调节器、凸轮轴装置和液压系统
阅读说明：本技术 用于双凸轮轴的凸轮轴调节器、凸轮轴装置和液压系统 (Camshaft adjuster for a dual camshaft, camshaft arrangement and hydraulic system ) 是由 迪特玛·舒尔茨 安德烈·赛登施万 于 2021-02-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于双凸轮轴的凸轮轴调节器,其包括转子和定子,转子可相对于定子通过转子的转子轴线转动,转子轴线与定子的纵轴线同轴地构造,转子的叶片可定位地设置在定子的两个连接片之间,借助叶片,在两个连接片之间构造的空隙分成两个压力室,双凸轮轴包括构造为空心圆柱形的第一凸轮轴和至少部分地容纳于第一凸轮轴中的第二凸轮轴,凸轮轴可相对于彼此转动,两个凸轮轴之一与转子抗扭地连接,两个凸轮轴之一与定子抗扭地连接,为使凸轮轴转动,转子可借助在压力室中施加的压力运动。根据本发明,液压阀与凸轮轴和转子同心地在轴向上设置在第二凸轮轴与转子之间。本发明此外涉及一种凸轮轴装置和一种液压系统。(The invention relates to a camshaft adjuster for a dual camshaft, comprising a rotor and a stator, the rotor being rotatable relative to the stator by means of a rotor axis of the rotor, the rotor axis being configured coaxially to a longitudinal axis of the stator, vanes of the rotor being locatably arranged between two webs of the stator, a gap configured between the two webs being divided into two pressure chambers by means of the vanes, the dual camshaft comprising a first camshaft configured as a hollow cylinder and a second camshaft at least partially accommodated in the first camshaft, the camshafts being rotatable relative to one another, one of the two camshafts being connected rotationally fixed to the rotor, one of the two camshafts being connected rotationally fixed to the stator, and the rotor being movable by means of a pressure exerted in the pressure chambers in order to rotate the camshafts. According to the invention, the hydraulic valve is arranged axially between the second camshaft and the rotor concentrically to the camshaft and the rotor. The invention further relates to a camshaft arrangement and a hydraulic system.)
技术领域
本发明涉及用于双凸轮轴的凸轮轴调节器、凸轮轴装置和液压系统。
背景技术
凸轮轴调节器形式的用于调节凸轮轴的调节装置在在现代的内燃发动机中应用，以优化油耗值和功率值，并且用于改变换气阀的开闭时间点，以能够在限定的角度范围内可变地塑造曲轴和凸轮轴之间的相位关系。为实现该目的，所述凸轮轴调节器集成地容纳于联轴装置中，通过所述联轴装置，扭矩从所述曲轴传递到所述凸轮轴上。所述凸轮轴调节器具有彼此同轴设置的转子和定子，其中，所述定子在径向上包括所述转子。在所述转子和所述定子之间设置有腔室，能够对所述腔室加载液压流体，所述腔室借助为所述转子配设的转子连接片分成互相作用的压力室。在所述内燃发动机运行期间，两个压力室始终被液压流体填充，所述转子和定子以此相对刚性地互相连接。所述换气阀的控制时间通过以下方式改变，即其中一个压力室中的压力降低时，升高另一压力室中的压力。对此，所述液压流体必须输入一个压力室，并且从另一压力室中输出后流至油箱，在所述凸轮轴和所述曲轴之间的角位置借此变化。
专利文件DE102012105284B4公开了一种用于双凸轮轴的凸轮轴调节器，其转子借助呈螺旋弹簧状的预张紧元件，相对于所述定子保持在特定的角位置中。所述双凸轮轴具有内部的凸轮轴，外部的凸轮轴至少部分地包围所述内部的凸轮轴。所述外部的凸轮轴与所述定子抗扭地连接，所述内部的凸轮轴与所述转子抗扭地连接。为了能够补偿在所述内部的凸轮轴和所述外部的凸轮轴与所述转子之间的由公差造成的错位和/或平行度偏差，设有补偿元件。此处，相对置的组件之间出现带有摩擦的相对运动，所述相对运动导致更高程度的磨损并且导致生热，从而带有所述双凸轮轴的所述凸轮轴调节器的寿命受到限制。
发明内容
本发明的任务在于，提供一种用于双凸轮轴的凸轮轴调节器，相较于现有技术，所述凸轮轴调节器具有更高的带有所述双凸轮轴的所述凸轮轴调节器的寿命。其它的任务在于，给出一种改进的、具有延长寿命的凸轮轴装置和一种优选的液压系统。
以根据本发明的特征解决前述任务以及其它任务。从说明书和附图中得到本发明的有利设计方案和优点。
建议一种用于双凸轮轴的凸轮轴调节器，其中，所述凸轮轴调节器包括转子和定子。所述转子可相对于所述定子通过所述转子的转子轴线转动，所述转子轴线与所述定子的纵轴线同轴地构造。所述转子的叶片可定位地设置在所述定子的两个连接片之间，其中，借助所述叶片，在所述两个连接片之间构造的空隙分成两个压力室。所述双凸轮轴包括构造为空心圆柱形的第一凸轮轴和至少部分地容纳于所述第一凸轮轴中的第二凸轮轴，其中，所述凸轮轴可相对于彼此转动。所述两个凸轮轴之一与所述转子抗扭地连接，所述两个凸轮轴的另一个与所述定子抗扭地连接。为使所述双凸轮轴转动，所述转子可借助在所述压力室中施加的压力运动。根据本发明，液压阀与所述凸轮轴和所述转子同心地在轴向上设置在所述第二凸轮轴与所述转子之间。在所述内部的凸轮轴的位置稳定过程中可以看到本发明的优点，所述内部的凸轮轴在本处上下文指的是所述第二凸轮轴。所述内部的凸轮轴轴向地相邻于所述液压阀定位。为了可靠地定位，所述液压阀能够例如在其面向所述内部的凸轮轴构造的端面上具有环，所述环用于所述凸轮轴的旋转运动，补充性地构造于嵌入所述内部的凸轮轴中的凹槽内。
只要所述液压阀设置在所述第一凸轮轴中，所述液压阀可同样应用于所述第一凸轮轴的至少径向的位置固定，所述第一凸轮轴在本处上下文指的是所述外部的凸轮轴。
在本发明的另一设计方案中，所述液压阀与所述双凸轮轴的凸轮轴轴承可通流地构造。因此可有利地从内燃发动机的润滑剂系统中将所述液压流体应用于所述凸轮轴调节器的通流，借此不再需要液压流体系统形式的可能的第二润滑剂系统，并且因此通过在所述凸轮轴调节器的结构中省去该种系统而减少成本，根据本发明的所述凸轮轴调节器和所述双凸轮轴配设给所述内燃发动机。
在所述第二凸轮轴与所述液压阀之间优选地设置有联接器，所述联接器特别地构造为奥尔德姆联接器。借此能够以简单的方式补偿轴向和径向的错位和第一凸轮轴与第二凸轮轴之间的角度偏差。
为了能够将在所述凸轮轴调节器的运行中相邻于所述联接器的组件和所述联接器之间自行出现的摩擦和因此由于所述摩擦而发生的磨损与产热保持在较小水平，所述液压阀构造用于为所述联接器和/或所述双凸轮轴供应润滑剂。换言之，所述液压阀构造用于将润滑剂或者液压流体继续引导至所述联接器和/或所述双凸轮轴。
在另一设计方案中，为继续引导，所述液压阀在其面向所述联接器构造的端面上具有可通流的开口。液压流体以此能够从所述液压阀通过所述开口输入所述联接器，或者通过所述开口流向所述联接器，所述液压流体可以是所述内燃发动机的润滑剂。
为了能够以简单的方式制造所述开口，所述开口构造在所述液压阀的端盖中。所述液压阀通常由空心圆柱形的套筒构成，所述套筒在其空腔中容纳有能够轴向运动的活塞。为简单地制造所述套筒，所述空腔实施为孔洞状，从而所述套筒在其两端开口。所述活塞被引入所述空腔中，并且为了通过促动器进行操控，在所述两端的其中之一上相对于所述套筒凸出。通常以端盖将所述另一端至少在很大程度上关闭。所述开口仅能够为所述联接器供应润滑剂而装入该端盖中，其中，为了成本低廉地制造，所述开口特别地构造为孔状。
在根据本发明的凸轮轴调节器的另一设计方案中，所述联接器的联接器元件具有用于通流的流动通路。因此，由所述液压阀输入所述联接器的润滑剂能够自行在所述联接器中继续分散，所述润滑剂尤其能够引导到所述联接器的背向所述液压阀的面上，所述面对置于所述内部的凸轮轴构造。因此，除了为所述内部的凸轮轴和所述联接器的相互接触的表面供应润滑剂的可能性，还存在通过所述内部的凸轮轴为构造于所述内部的凸轮轴和所述外部的凸轮轴之间的运动间隙供应润滑剂的可能性，其中，通过将所述内部的凸轮轴容纳在所述外部的凸轮轴中，为了使所述两个凸轮轴相对彼此转动而必需所述轴套形的运动间隙。
本发明的另一方面涉及一种凸轮轴装置，包括第一凸轮轴和第二凸轮轴，其中，所述第二凸轮轴可转动地容纳于所述第一凸轮轴中。借助根据本发明构造的凸轮轴调节器，所述凸轮轴可转动。因为所述凸轮轴调节器能够降低成本地构造，所以除减小结构空间的凸轮轴装置外还能在降低成本的凸轮轴装置看到根据本发明的凸轮轴装置的优点。
本发明第三方面涉及一种液压系统，所述液压系统包括凸轮轴调节器和对所述凸轮轴调节器加载液压的液压阀，其中，所述液压阀优选地呈中心阀形状构造，所述中心阀同样被称为中心螺栓。
附图说明
从下面的
附图说明
中得到其它的优点。在附图中示出本发明的实施例。附图、说明书含有大量的特征的组合。本领域技术人员也可以适当地单独考虑这些特征并且总结出有意义的其它组合。唯一的附图以纵剖面图示例性地示出根据本发明的凸轮轴调节器。
具体实施方式
所述附图仅仅示出一个实施例，并且不应理解为具有限制性。
根据本发明的用于双凸轮轴12的凸轮轴调节器10根据所述附图构造。所述凸轮轴调节器10与所述双凸轮轴12构成凸轮轴装置14。
借助所述凸轮轴调节器10，在未进一步示出的内燃发动机运行期间，所述内燃发动机的曲轴和所述双凸轮轴12或者所述双凸轮轴12，即第一凸轮轴16和第二凸轮轴18的两个同心的凸轮轴之一之间的角位置变化。通过所述双凸轮轴12的转动推迟所述内燃发动机的换气阀的开闭时间点，即所谓的控制时间，使得所述内燃发动机能够将其最优的功率体现在分别相应的转速上。所述凸轮轴调节器10使相对于所述曲轴无极地调节所述双凸轮轴12成为可能。
所述第一凸轮轴16实施为空心圆柱形并且在其空腔20中容纳所述第二凸轮轴18。所述第二凸轮轴18同样实施为空心圆柱形，但能够同样实施为实心。所述两个凸轮轴16、18同轴地设置，其中，它们可相对于彼此围绕旋转轴22有限地转动。所述两个凸轮轴16、18的相对彼此的转动引起入口侧和/或出口侧的所述控制时间的相移。
所述凸轮轴调节器10具有定子24和转子28，所述定子24具有纵轴线26，所述转子28具有转子轴线30，其中，所述转子28可相对于所述定子24通过所述转子轴线30转动，所述转子轴线30与所述纵轴线26同轴地构造。
所述定子24与作用元件32抗扭地连接，所述作用元件32造成所述双凸轮轴12和所述曲轴之间的连接，其中，所述作用元件32能够例如构造为齿轮形。通过所述齿轮32引导作为传动元件的所谓控制链，从而所述定子24与所述曲轴有效连接地构造。所述作用元件32同样可以是齿形皮带轮，通过所述齿形带轮引导作为传动元件的传动带。
与所述第一凸轮轴16抗扭地连接的所述定子24具有在径向上内突的连接片34。通过外周，分别在所述连接片34之间设置有所述转子28的未进一步示出的叶片。所述转子28的叶片安装在转子毂36上，所述转子毂36与所述第二凸轮轴18抗扭地连接。对此，所述转子毂36与呈所谓中心阀形状的液压阀38连接。液压系统40借此构造为包括所述凸轮轴调节器10和所述液压阀38。
压力室42位于所述转子28和所述定子24之间，能够将液压流体加载给所述压力室42，所述压力室42通过所述叶片分成相互作用的压力室42，其中，所述液压流体借助所述液压阀38，通过在所述转子毂36中构成的通流开口44受控地加载给所述压力室42。为了构成相对于周围环境压力密封的所述压力室42，盖罩46与所述压力室42轴向上相接地设置在所述定子24和所述转子28的两边。
为了使所述转子28和所述定子24相对刚性地互相连接，所述压力室42在所述内燃发动机的运行中持续以液压流体填充。为了改变所述双凸轮轴12和所述曲轴之间的角位置，所述转子28相对于所述定子24转动。对此，相关于期望的转动方向，通过输入液压流体和通过将液压流体输出到未进一步示出的油箱来给所述压力室42加载或者减载。
在本实施例中，未进一步示出的呈排气凸轮形式的凸轮配设给所述第一凸轮轴16，呈进气凸轮形式的凸轮48配设给所述第二凸轮轴18。因为所述第二凸轮轴18形成为所述双凸轮轴12的内置的凸轮轴，所以所述第二凸轮轴18的凸轮48实施为具有用于容纳所述第一凸轮轴16的轴容纳孔50，其中，所述第一凸轮轴16当然地可以在所述轴容纳孔50中转动。为了使所述凸轮48在所述第二凸轮轴18转动时直接地共同实施所述转动，所述凸轮48借助销钉52与所述第二凸轮轴18抗扭地连接。
为了能够对由所述凸轮48操控的呈进气阀形式的换气阀无阻碍地加载，所述凸轮48具有空心圆柱状的轴套区段54，所述轴套区段54具有通孔56，用于造成与所述第二凸轮轴18的抗扭的连接的销钉52插入所述通孔56。换言之，所述销钉52既与所述轴套区段54，并且因此与所述凸轮48，又与所述第二凸轮轴18牢固地连接。
所述第一凸轮轴16当然并非必须具有呈排气凸轮形式的凸轮或者根据排气阀数量而具有一定数量的排气凸轮。因此，所述第二凸轮轴18并非必须具有呈进气凸轮形式的凸轮48或者根据进气阀数量而具有一定数量的进气凸轮。所述第一凸轮轴16同样可具有用于操控所述进气阀的呈进气凸轮形式的凸轮，并且所述第二凸轮轴18可具有用于操控所述排气阀的呈排气凸轮形式的凸轮。所述双凸轮轴12同样可设计为仅用于操控排气阀或者仅用于操控进气阀。
为实现所述内燃发动机启动时在所述定子24和所述转子28之间必要的相对的定位，设置有未进一步示出的预张紧元件，借助所述预张紧元件，所述转子28在其相对于定子24的正确位置转动。换言之，所述转子28相对于所述定子24预张紧地构造。借助未进一步示出的闭锁装置实现所述正确位置的固定，为了解开和造成所述固定，所述闭锁装置借助所述液压阀38是可被加载的。
构造用于至少控制所述凸轮轴调节器10的所述液压阀38具有空心圆柱形的套筒58，所述套筒58可移动地容纳活塞60。为了在轴向上运动，所述活塞60构造在所述纵轴线26的方向上，并且与所述促动器62通过冲头63有效连接。借助在其金属表面64上构造的控制边缘66，在所述套筒58中构造的用于通流的套筒通道68打开或者封闭，其中，所述套筒通道68与工作接口A、B和至少一个油箱接口T和供应接口P可通流地连接。为了通流，所述活塞60实施为空心。
在所述套筒58的背向所述冲头63的尾端构造有端盖70，所述端盖70用于可靠地容纳复位元件72，所述复位元件72用于所述活塞60的预张紧和定位。
在所述套筒58和所述第二凸轮轴18之间构造有联接器74，所述联接器74包括圆片状的联接器元件76。所述联接器74实施为奥尔德姆联接器的形式，并且尤其用于消除、或者至少减小所述要连接的组件的径向的错位，本情形中的所述组件指所述第二凸轮轴18和所述套筒58。
在这里要提到的是，所述联接器74用于补偿运行中出现的磨损和生产技术的公差，从中产生径向、轴向和角方向上的错位。
所述液压阀38的面向所述联接器元件76构造的第一端面78设计用于造成与所述联接器元件76的形状配合连接，所述联接器元件76呈奥尔德姆联接器74的形式。所述第二凸轮轴18的面向所述联接器元件76构造的第二端面80同样设计用于造成与所述联接器元件76的形状配合连接，所述联接器元件76呈奥尔德姆联接器74的形式。在本实施例中，所述联接器74实施用于将所述组件以卯—榫—连接的形式连接。同样可在所述组件18、58和所述联接器元件76之间构成用于形状配合连接的连接元件。
通过与所述凸轮轴调节器10最接近的凸轮轴轴承88进行所述两个凸轮轴16、18的润滑剂供应，在所述内燃发动机的通常的润滑剂循环中，借助输送泵为所述凸轮轴轴承88供应润滑剂。对此，所述第一凸轮轴16具有将其在径向上完全穿透的润滑剂开口90。
为了减小所述联接器74的磨损，设置有润滑剂供应装置，其中，借助所述液压阀38进行所述润滑剂供应。通过所述润滑剂开口90流入的所述润滑剂，通过配设给所述供应接口P的具有筛件94和止回阀96的套筒供应开口92，流进构造在所述活塞60上的环形槽98。借助用于拦截所述润滑剂中的颗粒的所述筛件94，可将所述润滑剂作为液压流体应用。
为了由所述端盖70处进入构造在所述端盖70中的可通流的盖罩开口82并且绕所述联接器元件76流动，并且为了流到所述联接器元件76和所述第一端面78之间，根据以箭头标注的所述流线，所述液压流体从所述环形槽98通过构造在所述活塞60和所述套筒58之间的环形间隙100流入构造为空心圆柱状的所述端盖70。如通过虚线画出的流线示例性所示，所述液压流体同样可在对于所述奥尔德姆联接器来说常见的卯—榫—间隙之间流动。
所述联接器元件76具有流动通路84，所述液压流体能够经由所述流动通路84通过所述联接器元件76到达所述第二端面80和所述联接器元件76之间。所述液压流体同样能够到达所述第一凸轮轴16和所述第二凸轮轴18之间，从而可构成额外的润滑。由此，能够为所述联接器元件76的、所述液压阀38的和所述第二凸轮轴18的所有相互对置的表面供应润滑剂，因为避免或者至少减小了固体摩擦，所述磨损借此显著减小。
为了使通过所述盖罩开口82流动的液压流体不妨碍所述凸轮轴调节器10的调节，所述活塞60在其面向所述复位元件72的第三端面86上关闭，在本实施例中借助气缸102实现。构造于所述第一凸轮轴16中的第二润滑剂开口104用于液压流体的流出。
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