专利名称：终身润滑的内燃机凸轮轴传动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种带有凸轮轴调节器的内燃机凸轮轴传动装置。
背景技术：
从DE 689 04 842 T2中已知的凸轮轴传动装置能够借助凸轮轴调节器调节并且固定内燃机曲轴相对于凸轮轴的相关转角位置。凸轮轴调节器拥有外壳，外壳支撑在凸轮轴调节器的侧面上。凸轮轴调节器的外壳通过端盖以密封不透气的方式闭锁在位于凸轮轴对面的端面上。借助来自油槽的机油泵给凸轮轴调节器供给液体，该液体用作工作液体并承担润滑的作用。
从DE 102 48 355 A1中已知的凸轮轴调节器拥有由三轴变速器构建的调节变速器和双偏心轮。凸轮轴传动装置在这种情况下拥有用作牵引单元的齿链。凸轮轴调节器被集成在气缸头中。伺服驱动装置在密封之下也被集成在气缸头中。彼此相对运动的凸轮轴调节器组件的接触面与滚动轴承借助存在于气缸头中的润滑物得以润滑。
同样，对应于DE 100 38 354 C2并拥有变频变速器的凸轮轴调节器借助齿链被驱动并被集成在气缸头中，从而借助存在于气缸头中的润滑物使得润滑得以实施。
发明内容
出于以上原因，本发明的任务是，公开一种凸轮轴传动装置，使得凸轮轴调节器的润滑在长期工作中通过简单的方法得以实现。
按照发明能够使得该任务通过独立权利要求1的特征得以解决。
凸轮轴调节相应拥有终身润滑。这样的终身润滑在制造凸轮轴调节器的时候一次性地装入到凸轮轴调节器中，并且不必在预定的保养期间内进行更新，而是为内燃机或凸轮轴调节器预定的寿命设置足够的润滑。对终身润滑来说，在这里可以将其任选为一种适宜的润滑物，特别是脂肪或油。
终身润滑从凸轮轴调节器中的泄漏可能会短期或长期导致凸轮轴调节器功能的损害，按照发明可以通过下述避免泄漏，即凸轮轴调节器拥有一个相对于周围密封的外壳，终身润滑设置在该外壳中。在这里，密封应理解为足以阻止润滑物从外壳中溢出的任意密封。用于密封外壳的适宜的措施在这里应与润滑物的粘度相匹配。另外还可以借助密封的外壳避免杂物、比如脏的微小颗粒进入凸轮轴调节器中。
本发明的根本优点在于，借助密封的外壳以及终身润滑使得外壳与其它润滑物回路的连接丧失必要性。更确切的说，凸轮轴调节器关于润滑描述有一个分离的独立的组件。这一组件对于凸轮轴调节器的安装与拆卸具有优点，因为不需要考虑可能的与其它润滑物回路的连接。作为其它的优点而言，当润滑物回路崩溃或者发生变化或者被污染的时候，这种按照发明的构造不会给凸轮轴调节器的功能带来反作用。如不然，可能会使得凸轮轴调节器功能损害，从而导致凸轮轴调节器中润滑物的污染，但不会导致其它润滑物回路的损害。因此能够避免例如在气缸头区域中产生较大的相应损伤。
另外按照发明得以实现的是，凸轮轴调节器不必非要设置在内燃机的气缸头中，而是能够设置于其外。由此会产生很多结构上的可能性。例如使得这样的凸轮轴调节器关联皮带传动而加以应用。
按照发明的凸轮轴调节器的其它结构，外壳拥有至少一侧敞开的内腔。依靠这样的外壳能够通过内腔的至少一个敞开侧方便地安装和/或拆卸。在工作期间借助密封盖实施密封，密封盖向外将外壳闭锁。这样的密封盖特别是指被压入或被夹入的密封盖。密封盖在这里能够单独满足一个或多个密封位置上的密封功能，从而应将密封盖实施为拥有较小的壁厚或较为柔软的形式。这样的密封盖除了密封功能还能够满足其它的功能，例如支撑凸轮轴调节器的组件。
为了保证密封可以为此考虑任意已知的组件。特别涉及到的是O形环、曲径式密封、间隙密封和/或径向轴密封圈。借助这类密封措施不但可以保障静止组件(例如外壳与密封盖)之间的密封，而且能够保障彼此相对运动的组件之间有效的密封作用。适宜的密封措施的选择需按照出现的相对速度、润滑物的粘度以及密封位置来实施。例如与彼此不发生相对运动的组件之间的密封位置相比，因为施加在润滑物上的离心力而旋转的组件的密封位置拥有较少的密封要求。
本发明的另外一个实施例中，凸轮轴在密封下以末端区域从气缸头中伸出。通过该密封能够使得凸轮轴调节器与气缸头分离构造。凸轮轴调节器的外壳在朝向气缸头的侧面上相对于气缸头、相对于凸轮轴末端区域或者相对于伴随凸轮轴一起旋转的组件密封。由此可以保障的是，不会使得润滑物从凸轮轴调节器的外壳中沿着气缸头的方向溢出，并且不会使得杂物进入到外壳之中。当凸轮轴与一个从凸轮轴调节器的外壳中伸出的旋转的凸轮轴调节器组件可以形成抗扭连接时，应优选凸轮轴调节器的外壳相对于该组件密封。在这样的情况中实施的是凸轮轴单独的密封，例如相对于气缸头的密封。在该情况下，为了拆卸凸轮轴，凸轮轴调节器在朝向气缸头的一侧上也应实施密封。同样，与凸轮轴调节器的安装无关地，凸轮轴相对于气缸头向外被施以密封。在背离气缸头的侧面上，凸轮轴调节器的外壳相对于伺服电机的调节轴(或者相对于伴随调节轴旋转的组件)被密封。利用这种方法，外壳(可能的话和密封盖、调节轴以及凸轮轴一起)能构筑一个向外被密封的内腔，在该内腔中，凸轮轴调节器的变速器设有终身润滑。
优选的其它构造能够从下述权利要求、描述以及视图中显现出来。
本发明的其它特征显示在下面的描述以及相应的视图中的发明实施例中图1带有外壳的凸轮轴传动装置，外壳借助密封盖密封；图2按照图1的凸轮轴传动装置的空间视图的前视图；图3按照图1的凸轮轴传动装置的空间视图的后视图。
具体实施例方式
在发明的凸轮轴传动装置10中含有凸轮轴调节器13，它按照控制装置的指示调节驱动元件11与凸轮轴12之间的角位置，驱动元件11被牵引单元、例如链条或皮带驱动，通过考虑驾驶员功率要求、尾气排放要求、燃料节省要求以及发动机参数、传动参数和环境参数，控制装置确定出用于调节凸轮轴调节器13的适宜的调整信号。
在凸轮轴传动装置10中可以使用任意一个基于重叠变速器或三轴变速器工作的凸轮轴调节器。在这种变速器中，从驱动元件11到凸轮轴12的传动运动的传递依靠调节轴14的运动来进行，调节轴14与伺服驱动装置保持驱动连接。
图1所示的实施例涉及的变速器是双偏心轮变速器。就这种变速器而言，在驱动连接形成下(亦或是在有弹性的耦合元件41处于中间连接下)的调节轴14进入双偏心轮轴15的中心孔中。在突出调节轴14末端的双偏心轮轴15末端区域中含有两个轴向偏移的偏心圆周面16、17，它们分别支撑滚动轴承18、19。这两个圆周面16、17的极限(从凸轮轴调节器的纵轴X-X到圆周面16、17的最大距离范围)在圆周方向上彼此相差180°。
滚动轴承18、19在它们的外侧面上各自支撑中间齿轮20、21。中间齿轮20、21拥有许多分布在圆周方向上的孔22、23。通过孔22、23贯穿有一共同的连接片24，连接片24平行于凸轮轴调节器13的纵轴X-X延伸。连接片24在其末端区域内被中间齿轮20、21从外面分别支撑在圆环形支撑元件25、26中。通过支撑元件25的内孔贯穿有含有径向间隙的双偏心轮轴15。支撑元件26在径向上在内部与凸轮轴12抗扭连接。此外，支撑元件26借助旋入凸轮轴12端面的夹紧螺栓27撑牢凸轮轴12。
凸轮轴调节器13的外壳28拥有壁29，壁29呈空心圆柱状，它在径向上在外面支撑驱动元件11、特别是皮带轮，并且在径向上在里面构成齿环30。在双偏心轮轴15的极限范围内、也就是在面对的圆周区域中，中间齿轮20、21分别与齿环30啮合。图1中所示的实施例展示了中间齿轮20圆周面16的极限，中间齿轮20在这里与齿环30啮合。圆周面17的极限在图1中位于未被示出的半平面中，中间齿轮21的齿部在所示区域内不会与齿环30的内齿部啮合。孔22、23相对于连接片直径拥有一个这样的过盈，使得在中间齿轮20、21与连接片24之间通过极限而引起相关运动成为可能。
在夹紧螺栓27的头部与双偏心轮轴15之间连接有另外一个滚动轴承，这里为滚针轴承31。凸轮轴12在密封元件32的密封之下从气缸头33中伸出。
面对着外壳28的支撑元件25、26能够借助适宜的滑动轴承被引入，并且在齿环30的根部向内支撑、而且各自借助适宜的安全锁紧元件34沿纵轴X-X的方向向外支撑。
当调节轴14通过伺服驱动装置被一个偏离凸轮轴12的角速度所驱动时，极限开始移动，并且中间齿轮20、21之间的接触点在圆周方向上相对于齿环30移动。对此，驱动元件11与凸轮轴12之间的角度也随之变化。
关于带有双偏心轮变速器的凸轮轴调节器的构造的其它原理细节在申请人的公开文献DE 102 48 355 A1中有所指点。
彼此关联运动并且相对滚落的接触面以及滚动轴承18、19、31设有终身润滑。通过应用密封盖36、37可以避免这种终身润滑从外壳28中溢出，它们能将壁29的两个开口闭锁。
图1所示的实施例中，密封盖36、37与外壳28一起旋转。密封盖36被夹入外壳28的相适宜的槽中。径向内部有一密封元件38连接在密封盖36与调节轴14之间。
密封元件39在密封盖37与外壳28之间连接。在径向上在内部的密封盖37拥有轴环，密封元件40在径向上在内部支撑轴环，密封元件40与气缸头33在径向上在外部进入有效连接。
对于不管是径向内部的还是径向外部的接触区域的、带有相邻组件的密封盖36，37，可以替代地或积累地想到例如下述的解决方案-密封盖36，37能够以力封闭的形式被置入或被夹入相邻的组件中。在这里，密封盖36，37通过密封盖36、37的弹性自行被压向相邻组件、或通过附带的弹性元件被压向相邻组件，从而形成密封作用。
-接着，密封盖能够被相邻组件以形式封闭的形式容纳，例如容纳在槽中。
-在密封盖36、37与相邻组件之间连接有密封元件，例如密封垫圈或径向密封圈。
-然后可以应用间隙密封或曲径式密封，它们适合特殊的传动要求，例如转动速度、离心力、润滑粘度以及出现的温度。
密封盖36首要应在径向在外的末端区域内支撑壁29。替代的可能是支撑支撑元件25，在这种情况下必须在支撑元件25与壁29之间设置另外的密封。
密封盖36在径向上在内部支撑调节轴14。同样可替代的可能是密封盖36支撑双偏心轮轴15。在这种情况下必须保证的是，调节轴14与双偏心轮轴15之间形成紧密的连接。
密封盖37在轴向上在外面支撑壁29。可以替代的是密封盖37支撑支撑元件26，这种情况下在支撑元件26与壁29之间设有密封。密封盖37在径向上在内部支撑气缸头33或凸轮轴12。
当凸轮轴12和/或调节轴14未被插入凸轮轴调节器、而是在其外部与从凸轮轴调节器13中伸出的轴耦合时，对于这根伸出来的轴的密封得以实施。
密封盖36，37应优选为不易弯曲的元件，例如铁皮件。可以替换的是密封盖构成为至少部分较软，特别是构成为密封皮腔或类似物。如果考虑外壳28、支撑元件25、连接片25、双偏心轮轴15和调节轴14之间或者是外壳28、支撑元件26、连接片24和凸轮轴12之间的密封，对本发明的其它实施例来说，可以完全弃用密封盖36，37。
在遵循本发明的另外一个实施例中，在调节轴14与双偏心轮轴15之间连接了一根具备如橡胶般弹性的耦合元件41。这样就能够使得密封盖36相对于弹性耦合元件41或相对于调节轴的密封得以实施。在这种情况下设置间隙密封就够了，因为由于离心力，终身润滑在径向上会被甩向外面。
在发明中设置的凸轮轴调节器涉及的是一种可以是任意构造的凸轮轴调节器。作为调节单元而言可以实施例如带有BLDC电动机的方案、带有稀土磁的方案以及带有固定的定子的方案，特别是带有双向控制的方案。其它任意的发动机、比如通过电刷保障的直流发电机也是可行的。
此外凸轮轴调节器单元也是适用的，依靠其可使发动机与变速器一起转动。
作为调节轴14与电动机之间的耦合元件可以把具备橡胶般弹性的耦合元件41集成到调节轴14中，当然也有其它可能，例如应用滑键或者是花键轴的凸出部分。在所述的双内偏心变速器旁也能按照已知的类型和方法设置其它的变速器，例如单向内偏心变速器、变频变速器、瓦楞变速器、行星齿轮变速器以及其它高换算变速器。
终身润滑应该首选为终身脂肪填料。在被提高的密封要求下，其它的润滑例如机油(比如在利用链传动驱动的发动机中)也是可行的。
附图标记10凸轮轴传动装置11驱动元件12凸轮轴13凸轮轴调节器14调节轴15双偏心轮轴16圆周面17圆周面18滚动轴承19滚动轴承20中间齿轮21中间齿轮22孔23孔24连接片25支撑元件26支撑元件27夹紧螺栓28外壳29壁30齿环31滚针轴承32密封元件33气缸头34安全锁紧元件36密封盖37密封盖38密封元件39密封元件
40密封元件41弹性耦合元件
权利要求
1.带有凸轮轴调节器(13)的内燃机凸轮轴传动装置，其特征在于，凸轮轴调节器(13)具有相对于周围密封的外壳(28)，在该外壳(28)中设置有终身润滑。
2.按照权利要求1所述的凸轮轴传动装置，其中，凸轮轴调节器(13)拥有皮带传动的驱动元件(11)。
3.按照权利要求1或2所述的凸轮轴传动装置，其中，外壳(28)拥有至少一侧敞开的内腔，该内腔为了实现密封而利用密封盖(36，37)向外被锁紧。
4.按照前述权利要求之一所述的凸轮轴传动装置，其中，借助密封元件(32；38；39；40)实施密封，尤其借助O形环、曲径式密封、间隙密封和/或径向轴密封圈。
5.按照权利要求1至4之一所述的凸轮轴传动装置，其中，a)在凸轮轴调节器(13)处于中间连接的情况中与驱动元件(11)保持驱动连接的凸轮轴(12)在密封之下以末端区域从气缸头(33)中伸出，b)凸轮轴调节器(13)的外壳(28)在朝向气缸头(33)的侧面上相对于气缸头(33)或相对于凸轮轴(12)的末端区域或相对于伴随凸轮轴(12)一起转动的组件施以密封，并且c)凸轮轴调节器(13)的外壳(28)在朝向气缸头(33)的侧面上相对于伺服电机的调节轴(14)或相对于伴随调节轴(14)一起转动的组件施以密封。
6.按照权利要求5所述的凸轮轴传动装置，其中，凸轮轴调节器(13)的外壳(28)在径向上在内部容纳凸轮轴调节器(13)的变速器，外壳(28)拥有两个相对的敞开端面，端面被分别利用密封盖(36，37)锁紧，凸轮轴(12)穿过在朝向气缸头(33)的侧面上设置的密封盖(37)，调节轴(14)穿过另一密封盖(36)。
7.按照权利要求6所述的凸轮轴传动装置，其中，外壳(28)与驱动元件(11)形成一体。
8.按照前述权利要求之一所述的凸轮轴传动装置，其中，凸轮轴调节器(13)设置在气缸头(33)之外。
9.按照权利要求8所述的凸轮轴传动装置，其中，驱动元件(11)是皮带轮。
全文摘要
本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴调节装置。当凸轮轴调节器(13)拥有终身润滑时可以使得凸轮轴调节装置能够长时间的工作并保障其功能，该终身润滑设置在借助密封盖(36，37)相对于周围密封的外壳(28，36，37)中。通过发明可以实现的是，凸轮轴调节器不必非要设置在气缸头(33)之内，而是可以不依赖于润滑循环而作为单独的单元安装在气缸头(33)或内燃机上。因此，凸轮轴调节器(13)的使用范围能够扩展到皮带传动上。
文档编号F01L1/344GK101048575SQ200580036346
公开日2007年10月3日 申请日期2005年9月27日 优先权日2004年10月22日
发明者延斯·舍费尔, 马丁·施泰格瓦尔德, 安德烈亚斯·特尔克 申请人:谢夫勒两合公司