凸轮轴调相器和内燃机的制作方法

1.本发明涉及内燃机领域。本发明特别涉及一种凸轮轴调相器和包括该凸轮轴调相器的内燃机。


背景技术：

2.在机动车中，可以根据内燃机的当前运行工况，借助凸轮轴调相器改变曲轴与凸轮轴之间的相位来调节气门的配气相位，由此实现有利的效果，例如减少燃油的消耗和有害物质的产生。
3.在欧洲专利ep 1 596 040b1中公开了一种凸轮轴调相器。凸轮轴调相器具有由曲轴驱动的定子以及固定安装在凸轮轴或者凸轮轴的法兰部上的转子。转子通过液压执行机构被定子驱动，从而可以使得凸轮轴独立于曲轴地得到液压式的调节，由此调节配气相位，以获得最优配气效果。
4.已知在一些现有的实施方式中，在凸轮轴调相器中采用一个或多个螺旋弹簧，螺旋弹簧的两端分别连接在转子和与定子固定连接的部件上，以在转子未被另外致动时将转子沿预定方向相对于定子张紧至预定位置。
5.例如在美国专利申请文件us 2010/0064996a1中公开了一种安装有螺旋弹簧的凸轮轴调相器。在该凸轮轴调相器中，与定子固定连接的端盖设有用于容纳并固定螺旋弹簧的结构。
6.又例如在美国专利文件us 7,409,935b2中公开了一种在凸轮轴调相器中安装螺旋弹簧的方法，其中利用弹簧保持器安装螺旋弹簧。
7.又例如在欧洲专利申请文件ep 1 895 113a2中公开了一种凸轮轴调相器，其中的螺旋弹簧的一个支脚借助螺栓安装在转子上并且另一支脚安装在端盖内。
8.然而在一些螺旋弹簧安装于端盖内的方案中，螺旋弹簧的安装需要特殊的工装进行，并且在安装过程中需要旋转端盖并由此引起端盖与定子的连接螺栓的对中位置偏移，即使得螺栓在端盖的螺栓孔中是没有处于中心位置而处于偏置状态。另外，螺旋弹簧的一支脚支撑在端盖上，使端盖的结构复杂，增加了加工工艺难度，因而零件成本增加。


技术实现要素：

9.因此，本发明所要解决的技术问题在于克服上述在现有方案中存在的缺陷，提供一种凸轮轴调相器，其便于装配并且具有较低的成本。
10.上述技术问题在一方面通过一种凸轮轴调相器解决，该凸轮轴调相器其包括定子、转子和弹簧元件，其中，定子具有环形本体和从定子的环形本体沿径向向内延伸的凸出部，转子具有环形本体及从转子的环形本体沿径向向外延伸的叶片，其中，转子容纳在定子的径向内部，定子的凸出部和转子的叶片在周向上交错布置。
11.在此，定子优选为由曲轴驱动的主动轮。转子优选为固定安装在凸轮轴或者凸轮轴的法兰部上的从动轮。定子和转子在此优选地同轴线地布置，该轴线在此即为转子的旋
转轴线。在凸轮轴调相器内、尤其在定子的凸出部和转子的叶片之间形成有液压腔。液压控制阀受控地将液压介质输送到相应的液压腔中，从而驱动转子相对定子偏转，进而可以使得凸轮轴独立于曲轴地得到液压式的调节，由此调节配气相位，以获得最优配气效果。
12.根据本发明的设计方案，弹簧元件具有主体、第一支脚和第二支脚，其中，主体容纳在构造于转子内的主体容纳部中，第一支脚装配在构造于转子上的第一支脚容纳部中，第二支脚装配在构造于定子上的第二支脚容纳部中，使得转子以旋转角度相对定子被张紧。
13.在这种情况下，主体容纳部中例如构造为沿转子的轴向延伸的优选同心布置的环形槽。第一支脚可以根据安装方式容纳在第一支脚容纳部中。第一支脚例如以过盈配合、过渡配合或间隙配合的方式容纳在第一支脚容纳部。第二支脚可以根据安装方式容纳在第二支脚容纳部中。第二支脚例如以过盈配合、过渡配合或间隙配合的方式容纳在第二支脚容纳部。由此，弹簧元件可以完全包含在转子中，弹簧元件的第一支脚支撑在转子中，其第二支脚支撑在定子上。在转子和定子上对应的容纳部易于成型。由此无需再在端盖上设置用于支撑第二支脚的结构，进而可以简化端盖的结构，降低端盖的成本。另外，在凸轮轴调相器的装配过程中，弹簧元件通过工装装配在转子和定子内，在此端盖可以直接放置于转子、定子和弹簧元件上，而无需旋转，因此螺栓的拧紧不受弹簧元件的影响，消除了螺栓的偏置，易于装配。
14.在一种优选的实施方式中，第一支脚容纳部构造在转子的叶片处。
15.有利地，第一支脚容纳部构造为通孔或盲孔。
16.在一种优选的实施方式中，第二支脚容纳部构造在定子的凸出部处。
17.有利地，第二支脚容纳部构造为通孔或盲孔。
18.特别有利地，在转子的轴向端面设置有供第二支脚延伸经过的容纳槽。容纳槽的周向位置对应第二支脚容纳部的周向位置，并且容纳槽的周向尺寸大于或等于第二支脚容纳部的周向尺寸，由此第二支脚可以延伸经过容纳槽直至插入到第二支脚容纳部中。
19.在此，具体地，容纳槽的周向尺寸对应转子的旋转行程。由此可以保证转子在工作旋转角度内可以正常旋转。
20.在一种优选的实施方式中，弹簧元件构造为沿转子的旋转轴线布置的螺旋弹簧。优选地，第一支脚和第二支脚在轴向上相互偏离地布置。第一支脚由此容纳在转子的轴向内部区域。第二支脚由此容纳在转子的轴向端部区域。
21.在此，优选地，螺旋弹簧的第一支脚垂直于旋转轴线延伸和/或螺旋弹簧的第二支脚垂直于旋转轴线延伸。在这种情下，可以有利地减少螺旋弹簧、甚至凸轮轴调相器的轴向尺寸。
22.上述技术问题在另一方面通过一种内燃机解决，其包括如上所述的凸轮轴调相器。
附图说明
23.下面结合附图来示意性地阐述一种优选实施方式。附图为：
24.图1是根据一种优选实施方式的凸轮轴调相器的轴向剖视图，
25.图2是根据图1的凸轮轴调相器的俯视图，
26.图3是图2的局部视图，以及
27.图4是根据图1的凸轮轴调相器的端盖的立体图。
具体实施方式
28.图1是根据一种优选实施方式的凸轮轴调相器的轴向剖视图。如图1所示，该凸轮轴调相器包括可以由曲轴驱动的定子1以及用于固定安装在凸轮轴或者凸轮轴的法兰部上的转子2。定子1具有环形本体和从定子1的环形本体沿径向向内延伸的凸出部。转子2具有环形本体及从转子2的环形本体沿径向向外延伸的叶片。在此，转子2容纳在定子1的径向内部，使得定子1的凸出部和转子2的叶片在周向上交错布置。定子1和转子2在此优选地同轴线地布置，该轴线在此即为转子的旋转轴线。在凸轮轴调相器内形成有液压腔。液压控制阀受控地将液压介质输送到相应的液压腔中，从而驱动转子2相对定子1偏转。
29.图2是根据图1的凸轮轴调相器的俯视图。图3是图2的局部视图。结合图1至图3可见，凸轮轴调相器还包括构造为螺旋弹簧4的弹簧元件。螺旋弹簧4的中轴线与上述旋转轴线重合布置。螺旋弹簧4具有环形的主体、第一支脚41和第二支脚42。第一支脚41和第二支脚42在轴向上相互偏离地布置。在本实施方式中，第一支脚41和第二支脚42均垂直于上述旋转轴线延伸，由此可以有利地减少凸轮轴调相器的轴向尺寸。在转子2上同心地构造有环形凹槽形式的主体容纳部。螺旋弹簧4的主体容纳在主体容纳部中。在转子2上构造有通孔形式的第一支脚容纳部21。第一支脚容纳部21在此构造在转子2的叶片的轴向中间区域。第一支脚41在此例如通过过盈配合装配到第一支脚容纳部21中。尤其在图3中所示，定子1上构造有盲孔形式的第二支脚容纳部12。第二支脚容纳部12在此构造在定子1的凸出部的轴向端部区域。第二支脚42在此例如通过间隙配合装配在第二支脚容纳部12中，使得转子2可以成旋转角度地相对定子1被张紧。在转子2的轴向端面设置有供第二支脚42延伸经过的容纳槽22。该容纳槽22的周向尺寸、即槽宽大于等于对应转子3的工作旋转角度的旋转行程，由此可以保证转子2在工作旋转角度内可以正常旋转。
30.如图1所示，凸轮轴调相器还包括端盖3。端盖3通过多个螺栓5固定在定子1上。尤其如由图4示出的端盖3的立体图所示，端盖3朝向转子2和定子1的端面基本是平滑的，没有设置用于容纳和支撑螺旋弹簧4的结构。也就是说，螺旋弹簧4可以完全包含在转子中，螺旋弹簧4的第一支脚41支撑在转子2的叶片中，其第二支脚42支撑在定子1的凸出部上。转子2和定子1上对应的容纳部易于成型。由此可以简化端盖3的结构，降低端盖3的成本。另外，在凸轮轴调相器的装配过程中，螺旋弹簧4通过工装装配在转子2和定子1内，端盖3可以直接放置于转子2、定子1和螺旋弹簧4上，而无需进行旋转，因此螺栓的拧紧不受螺旋弹簧的影响，消除了螺栓的偏置，易于装配。
31.虽然在上述说明中示例性地描述了可能的实施例，但是应该理解到，仍然通过所有已知的和此外技术人员容易想到的技术特征和实施方式的组合存在大量实施例的变化。此外还应该理解到，示例性的实施方式仅仅作为一个例子，这种实施例绝不以任何形式限制本发明的保护范围、应用和构造。通过前述说明更多地是向技术人员提供一种用于转化至少一个示例性实施方式的技术指导，其中，只要不脱离权利要求书的保护范围，便可以进行各种改变，尤其是关于所述部件的功能和结构方面的改变。
32.附图标记列表
[0033]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
定子
[0034]
12
ꢀꢀꢀꢀ
第二支脚容纳部
[0035]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
转子
[0036]
21
ꢀꢀꢀꢀ
第一支脚容纳部
[0037]
22
ꢀꢀꢀꢀ
第二支脚容纳槽
[0038]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
端盖
[0039]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
弹簧元件
[0040]
41
ꢀꢀꢀꢀ
第一支脚
[0041]
42
ꢀꢀꢀꢀ
第二支脚
[0042]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
螺栓