凸轮轴调节器以及用于装配凸轮轴调节器的方法
技术领域
本发明涉及一种叶片式的凸轮轴调节器以及用于装配凸轮轴调节器的方法。
背景技术
这样的凸轮轴调节器被应用在内燃机的气门驱动装置中，以便能够最优化地且可变地调节在曲轴和凸轮轴之间的相位关系。
在现有技术中，尤其是出自DE102017114202B3的现有技术，已知用于内燃机的叶片式的凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器具有定子以及布置在定子的内部的且相对定子可转动的转子，所述转子被制备成用于调节凸轮轴的相位角。在此在定子和转子之间布置有弹簧，以便将定子和转子在静止位置中相对彼此定向。在此，弹簧通过弹簧容纳部与转子耦合，且弹簧容纳部构造为与转子同心的、套筒状的弹簧容纳部。在此，弹簧容纳部具有圆柱段以及轴向地连接在所述圆柱段上的环段，其中环段超过圆柱段的外直径。环段和圆柱段在此相互连接构成整体。环段和/或圆柱段具有平部区域，所述平部区域被制备成用于与转子形状锁合地连接。
这样的现有技术尤其针对液压的凸轮轴调节器提出，利用弹簧在转动方向上预紧所述液压的凸轮轴调节器。
发明内容
本发明的任务是，在结构和/或功能上改善一开始提及的凸轮轴调节器且更有效率地进行凸轮轴调节器的装配。
根据一方面，通过凸轮轴调节器解决本任务。凸轮轴调节器，尤其是叶片式的且用于内燃机的凸轮轴调节器，具有定子以及可相对于定子转动的转子，其中所述转子构造成用于调节凸轮轴的相位角。另外，凸轮轴调节器具有弹簧元件，以便将定子和转子在静止位置中相对彼此定向，以及具有适配器，所述弹簧适配器布置在弹簧元件与转子之间，以及具有轴向的固定装置，借助所述固定装置能够将弹簧适配器固定在转子上。
改善的凸轮轴调节器带有的优点是，借助弹簧适配器在凸轮轴调节器中装配处于未张紧状态中的弹簧元件之后也仍然能够将弹簧张紧施加在弹簧元件上。直到在转子上固定弹簧适配器时，在凸轮轴调节器中没有被施加弹簧张紧。借此，凸轮轴调节器的不受影响的生产线终端测试是可行的，这样有利于质量保障。转子是否例如被卡住或者剧烈地摩擦，这在没有预紧弹簧元件的情况下能够更准确地被测量或者压根才能被测量。
有优势的实施方式在一些实施例以及其它实施例中给出。
根据有优势的实施方式，弹簧元件构造为螺旋弹簧。在螺旋弹簧中，弹簧丝以螺旋形式被缠绕。这样的缠绕形式尤其良好地适用于可靠地容纳构件，在这里是弹簧适配器，所述构件设置用于张紧和/或锁定弹簧元件。弹簧适配器在弹簧元件上以及因此在凸轮轴调节器中的特别稳固的安置被确保。弹簧元件例如是扭转弹簧、螺旋弹簧或扭矩弹簧。
在尤其有优势的实施方式中提供防止旋转的、优选地借助旋拧部与定子连接的锁定盘，其中弹簧元件被锁定在锁定盘中。优选地构造有中央的装配口的锁定盘，用于遮盖转子以及密封在转子和定子之间的压力室。由于锁定盘与定子的防止旋转的连接，锁定盘非常好地适用于将弹簧元件锁定或锚固在定子上，尤其是作为弹簧适配器的匹配件，弹簧元件同样被锁定或挂在所述匹配件中。否则在弹簧元件与定子之间的长的连接距离因此容易地被克服。
再者优选地提供挡环，其中借助挡环在锁定盘中锁定弹簧元件。在此挡环防止旋转地且形状锁合地与锁定盘连接。挡环作为可替换的构件构造用于相对于弹簧元件的锁定盘的一种类型的保护构件。由此对于制造锁定盘可以使用轻的且软的材料，优选铝，并且因此在凸轮轴调节器中节省重量。因为可替换的挡盘与锁定盘相比非常小，在替换时还节省材料和成本。
在此挡环优选地由硬质金属制造，尤其优选地由钢制造。硬质金属相对于磨损或划伤是耐抗的，所述磨损和划伤是由在挡环中被锁定的弹簧元件引起。由此确保的是，弹簧元件不会陷入到挡环中并且因此改变所述弹簧元件的位置和力特性。
根据优选的实施方式，弹簧适配器具有用于传递扭矩的内部轮廓。在此优选地构造内部轮廓，使得弹簧适配器借助普遍使用的工具能够被转动或调节。通过扭转弹簧适配器来张紧弹簧元件。因此能够以非常容易的方式执行张紧弹簧元件和/或固定弹簧适配器。
根据另外的优选的实施方式，采用至少一个固定销构造轴向的固定装置。在此固定销将弹簧适配器与转子轴向地且形状锁合地连接。在这里优选地使用两个或者多个固定销，以便借助固定销实现对中所述弹簧适配器和/或在固定或连接弹簧适配器与转子时达到更高的稳定性。
弹簧适配器以及转子相应地分别构造有至少一个固定口，其中固定口设置用于容纳至少一个固定销。由此容易轴向地且形状锁合地连接弹簧适配器与转子。在此，在弹簧适配器上的至少一个固定口优选地构造为贯穿的开口。因此固定销在装配之后或者将弹簧适配器布置在弹簧元件与转子之间之后也能够导入或者压入到固定口中。
根据本发明有优势地，以镰刀状的轮廓构造转子，所述轮廓设置用于引导至少一个固定销。在此，镰刀状的轮廓优选地将固定销借助于扭转弹簧适配器从开始或开端位置引导至终点或卡入位置，所述固定销在弹簧适配器的朝向转子的一侧突出来。因此按规定地张紧弹簧元件以及径向相对于转子地精准地定位弹簧适配器被确保并且在操作上明显地被易化。
此外转子优选地具有至少一个凹部，弹簧适配器能够卡入到所述凹部中。在此凹部构造成使得弹簧适配器的整个形状范围和/或至少一个突出部能够容纳在所述凹部中。由此按规定地将弹簧适配器放置在初始位置被确保并且在操作上被易化。
按照另外的方面，本任务通过按照上面的实施方式的一种实施方式的、用于装配凸轮轴调节器的方法被解决。所述方法与根据本发明的凸轮轴调节器一样带来相似的优点且包含将弹簧适配器放置到转子上，将弹簧元件挂入到弹簧适配器中，将弹簧元件防止旋转地与定子连接，借助扭转弹簧适配器来张紧弹簧元件，并且将弹簧适配器轴向地固定到转子上。借助所述方法，装配凸轮轴调节器包括质量检测或生产线终端测试是可行的，在所述生产线终端测试中不存在弹簧元件的弹簧预紧。另外，借此能够准确地执行用于预防磨损的摩擦检测以及在在转子和定子之间的压力室中的压力检测。再者，如果在系统中或在要装配的构件之间不存在应力，则装配明显地更容易了。
在方法的有优势的实施方式中，在转子中的镰刀状的轮廓中引导弹簧适配器的扭转。如同已经提到的，镰刀状的轮廓优选地设置用于引导至少一个固定销，其中借助转动弹簧适配器将固定销从开位置引导至终点位置中。由此按规定张紧弹簧元件并且将弹簧适配器带入到准确的、对轴向的固定必要的位置中。
再者根据本发明有优势的是，在扭转弹簧适配器时将在弹簧适配器中的至少一个固定口与在转子中的至少一个固定口设置成彼此齐平。齐平实现将弹簧适配器十分容易地固定在转子上，齐平借此在这里表示配合精确地对齐两个固定口。
接着进行的是实现轴向的固定，优选地借助将固定销导入至在弹簧适配器和转子中的固定口中实现。然后将固定销贯穿地通过弹簧适配器推移到转子中，从而在弹簧适配器与转子之间产生形状锁合，固定销优选地是销钉。
在方法的有优势的改进方案中，张紧弹簧元件和固定弹簧适配器由贯穿地通过防止旋转地与定子连接的锁定盘的装配口来实现。如同先前已经提到的，锁定盘优选地构造有中央的装配口，例如以孔的形式构造。需要所述装配口，以便在马达或内燃机上装配时在凸轮轴调节器与凸轮轴之间的位置置入中央螺栓。从外面贯穿地通过装配口，在完全装配好的凸轮轴调节器中在弹簧元件上施加预紧并且在转子上固定弹簧适配器。
在另外的优选的实施方式中将弹簧适配器暂时地、优选地在从装配厂到最终装配的地方运输期间，借助至少一个固定销固定在转子上。在此，弹簧元件保持不预紧。借此将弹簧适配器稳固地保持在运输位置并且在最终装配之前不使弹簧元件负载。
再者优选地选择至少一个固定销的材料和/或构造，使得固定销在在转子上轴向地固定弹簧适配器之后至少如此长时间地保持固定销的固定功能，直到中央螺栓在弹簧适配器与转子之间固定了摩擦连接。因此固定销被视为在最终装配之后变得多余的运输和装配辅助。这所具有的优点是，只是相对短的时间使固定销负载。由此最小化固定销的材料疲劳问题。
本发明的另外的优点由说明书和附图得知。
附图说明
接下来根据在附图中示出的实施例更一步地解释本发明。示出：
图1是根据本发明的凸轮轴调节器的第一实施例的立体视图；
图2是根据图1中的II-II的纵剖图；
图3是根据本发明的凸轮轴调节器的第二实施例的透视分解图；
图4是图3中的凸轮轴调节器的立体的局部视图；
图5是在未张紧状态中的根据本发明的凸轮轴调节器的第三实施例的立体的分解局部展示图；
图6是在预紧状态中的图5中的凸轮轴调节器的立体的分解局部展示图；以及
图7是用于装配根据本发明的凸轮轴调节器的根据本发明的方法的流程图。
具体实施方式
在接下来的图1至6中展示的叶片式的凸轮轴调节器1基本上用于在内燃机的气门驱动装置中调节曲轴和凸轮轴之间的相位关系。
图1示出完全装配好的状态中的凸轮轴调节器1。凸轮轴调节器1具有锁定盘2，所述锁定盘借助多个旋拧部3与凸轮轴调节器1连接。在此，锁定盘2在中心或在锁定盘的径向的中央具有装配口4，穿过所述装配口能够识别出弹簧适配器5。弹簧适配器5具有中央口6，所述中央口构造有内部轮廓7，以及布置在所述中央口的外缘上的锁定缺口8。再者弹簧适配器5构造有第一固定口9和第二固定口10，其中在第一固定口9中布置有第一固定销11以及在第二固定口10中布置有第二固定销12。
锁定盘2首先出于将凸轮轴调节器1借助中央螺栓与凸轮轴连接的目的而具有装配口4。额外地，在此处示出的根据本发明的凸轮轴调节器1中可行的是，贯穿地通过装配口4抓取弹簧适配器5。由此，能够将与中央口6的内部轮廓7配合精确的工具导入到弹簧适配器5中，以便将弹簧适配器5扭转到固定位置中。固定销11、12在扭转弹簧适配器5时还没有或者至少还没有完全被插入或沉入固定口9、10中。只有当弹簧适配器5被置入到固定位置中了时，才将固定销11、12完全地沉入到固定口9、10中，以便固定弹簧适配器5。此处在图1中展示出在固定弹簧适配器5之后的最终状态。
在图2中，在纵剖图中展示出自图1的凸轮轴调节器1。从在图1中例举的构件中，此处在图2中展示出具有装配口4的锁定盘2，以及具有中央口6和内部轮廓7的弹簧适配器5。此处额外地展示出定子13和转子14，所述定子和转子构成凸轮轴调节器1的根本的构件。在锁定盘2与弹簧适配器5之间布置有弹簧元件15和挡环16。
在这里构造为螺旋弹簧的弹簧元件15，不仅在弹簧适配器5上而且也借助挡环16被锁定在锁定盘2上。因此弹簧元件15借助扭转弹簧适配器5被张紧并且在该状态下借助固定弹簧适配器5被保持在转子14上。这样地预紧弹簧元件15是必要的，以便将定子13和转子14在凸轮轴调节器1的静止位置中相对彼此定向。
在最后的装配步骤中才张紧弹簧元件15，由此凸轮轴调节器1的不受影响的生产线终端测试是可行的。
图3示出凸轮轴调节器1的分解展示图，所述分解展示图也可以涉及图1和图2中的凸轮轴调节器1。凸轮轴调节器1既具有定子13还具有转子14。定子13与转子14的中间空间中布置有压力室17。在从转子的分解展示图中看出的是，相继地展示出在装配时以同样的顺序被组装的弹簧适配器5、弹簧元件15和挡环16。
转子14具有圆形的凹部18，镰刀状的轮廓19连接到所述凹部上。在凹部18的内部布置有第一固定口20和第二固定口21，其中第一固定销11部分插入在第一固定口20中并且第二固定销12部分插入在第二固定口21中。在这里弹簧适配器5也具有带有内部轮廓7的中央口6(未示出)、锁定缺口8、以及第一固定口9和第二固定口10。弹簧适配器5的固定口9、10以及转子14的固定口20、21与固定销11、12共同构造出所谓的轴向的固定装置22。此外在凹部18的内部布置有多个油孔23，然而所述油孔不是轴向的固定装置22的组成部分。
弹簧元件15在所述弹簧元件的朝向弹簧适配器5的端部上具有第一锁定支撑部24以及在弹簧元件的朝向挡环16的端部上具有第二锁定支撑部25。在此，第一锁定支撑部24要布置在弹簧适配器8的锁定缺口8中。挡环16相应地具有锁定缺口26，第二锁定支撑部25要布置到所述锁定缺口中。
图3中的凸轮轴调节器1的构件在最终的装配状态中被展示，在所述装配状态中弹簧元件15被预紧并且弹簧适配器5被固定在转子14上。如同已经在图1处描述的，预紧弹簧元件15通过借助于精确配合中央口6或所述中央口的内部轮廓7的工具来扭转弹簧适配器5实现。接着将固定销11、12贯穿地推过弹簧适配器5的固定口9、10直到推入转子14的固定口20、21内，由此将弹簧适配器5固定在转子14上。为了实现这样的固定，必须将固定口9、10与固定口20、21设置成齐平。在接下来的对图4的说明中解释实现所述齐平的方式。
在图4中展示的是图3中的凸轮轴调节器1的立体的局部视图，所述局部视图只示出定子13、转子14和弹簧适配器5。在这里也能够在定子13和转子14之间重新识别出压力室17。在这里弹簧适配器5被置入转子14的凹部18内并且借助轴向的固定装置22被固定在转子14上。如同已经提到的，轴向的固定装置22包含弹簧适配器5的固定口9、10、转子14的固定口20、21和固定销11、12。直接连接在转子14的凹部18上的镰刀状的轮廓19是能够识别的。同样展示出的是引导凸缘27，所述引导凸缘被构造成与弹簧适配器5集成一体地或单件地并且被布置在镰刀状的轮廓19的内部。
展示出的构件位于最终的装配状态中。因此弹簧适配器5已经被固定在转子14上。为此必要地使固定口9、10与固定口20、21齐平借助弹簧适配器5的引导凸缘27和在转子14中的镰刀状的轮廓19来实现。在此，引导凸缘27和镰刀状的轮廓19只允许朝向确定的转动方向并且以确定的转动角度来扭转弹簧适配器5。那么只要引导凸缘27在扭转弹簧适配器5时到达镰刀状的轮廓19的末端止动件，则固定口9、10恰好位于固定口20、21的上方或者与所述固定口20、21相应地齐平。
图5示出凸轮轴调节器1在未张紧的状态中的立体的分解局部视图。在此也可以涉及出自图1和图2的凸轮轴调节器1。然而在这里的图5中只是展示出转子14、弹簧适配器5和弹簧元件15、以及轴向的固定装置22。在这里转子14也具有多个油孔23。固定装置22又包含在弹簧适配器5中的第一固定口9和第二固定口10，以及包含在转子14中的第一固定口20和第二固定口21，以及包含第一固定销11和第二固定销12。固定装置22在这里还包含镰刀状的轮廓28。在这里应该明确地指明的是，所述镰刀状的轮廓28与在图3和4中的镰刀状的轮廓19有区别。例如转子14的第一固定口20在这里布置在镰刀状的轮廓28的内部。
在这里弹簧适配器5也具有带有内部轮廓7的中央口6、锁定缺口8、以及已经例举的固定口9、10。同样地，弹簧元件15在弹簧元件的朝向弹簧适配器5端部上又具有第一锁定支撑部24并且在弹簧元件的背离弹簧适配器5的端部上具有第二锁定支撑部25。
在图5中的凸轮轴调节器1位于未张紧的状态，由此弹簧元件15不具有预紧，并且锁定支撑部24、25彼此被布置在结构上预定的静止位置中。锁定支撑部25的位置被设置用于锁定在这里未展示出的定子并且因此在锁定支撑部的位置中是不可变的或静止的。由此在未张紧的弹簧元件15中，锁定支撑部24的位置也是预定的。而锁定支撑部24由于锁定支撑部在锁定缺口8中的布置而固定弹簧适配器5的转动位置并且进而也固定用于固定销11、12的固定口9、10的位置。
镰刀状的轮廓28被布置在转子14中，使得固定销11在被推入到第一固定口9中时卡入在镰刀状的轮廓28中。然而第二固定销12在被推入到第二固定口10中时碰到转子14上的点，所述点位于镰刀状的轮廓28的外部。固定销11、12中没有一个固定销在该时间点上或装配状态中位于被布置在转子14中的固定口20、21中的一个固定口之内。
因为第一固定销11在被推入到第一固定口9中时碰上镰刀状的轮廓28，则所述第一固定销比第二固定销12能够通过弹簧适配器5被更远地贯穿地推移。在第二固定销被推入到弹簧适配器5中后，第二固定销12在弹簧适配器5的背离转子14的一侧上还突出第二固定口10大约二到五毫米。从该装配状态出发，凸轮轴调节器1借助扭转以及固定弹簧适配器5能够被转换到最终的装配状态中。在此将被卡入的第一固定销11沿着镰刀状的轮廓28引导至所述镰刀状的轮廓的末端止动件。由此将弹簧适配器5的固定口9、10与转子的固定口20、21设置成齐平，进而固定销11、12能够朝转子14的方向被推移至所述固定销的相应的端部位置。再者锁定缺口8的位置以及在锁定缺口内被锁定的或被悬挂的锁定支撑部24的位置改变，借此将弹簧元件15转换到预紧的状态。在图6中展示出凸轮轴调节器1的最终的装配状态。
在图6中展示出图5中的预紧状态中的并且因此是最终的装配状态中的凸轮轴调节器1的立体的分解局部视图。在此，弹簧元件15的第一锁定支撑部24、弹簧适配器5连同其锁定缺口8与其固定口9、10、以及固定销11、12为了展示在图5中被布置为转动了和/或推移了借助镰刀状的轮廓28预定义的角度和路程。在这里示出的全部的构件以及所述构件的功能已经在图5中详细地描述了并且因此在这里不重新解释。
图7示出用于装配来自图1至6的凸轮轴调节器1的方法的流程图。所述方法包含将弹簧适配器5靠置100到转子14上，将弹簧元件15悬挂110到弹簧适配器5中，将弹簧元件15与定子13防止旋转地连接120，借助装配工具扭转弹簧适配器5来张紧130弹簧元件15，以及最终在转子14上轴向地固定140弹簧适配器15。
另外的实施方式包括用于内燃机的叶片式的凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器具有：定子；可相对于定子转动的转子，其中转子构造成用于调节凸轮轴的相位角；弹簧元件，用于在定子和转子之间产生扭矩；弹簧适配器，所述弹簧适配器被布置在弹簧元件与转子之间并且在装配时为张紧弹簧元件被扭转并且接着采用固定装置被固定，其中通过机械的止动件将弹簧适配器的扭转限定，所述止动件为了固定弹簧适配器而定义角度取向。
例如转子或在扭转弹簧适配器时与转子固定的部件具有第一止挡面。弹簧适配器或在扭转弹簧适配器时与弹簧适配器固定地连接的部件具有第二止挡面。
根据另外的实施方式，在扭转弹簧适配器时可以在两个止挡面之间布置至少一个另外的部件作为中间元件，使得两个止挡面不具有直接的接触。例如中间元件是装配设备的元件。中间元件也可以是预装配的固定装置的元件。
根据优选的实施方式，将转子和定子在张紧弹簧元件之前相对彼此定位，将弹簧适配器轴向地定位并且将弹簧元件在未张紧状态下轴向地定位。通过转动弹簧适配器将弹簧元件张紧并且弹簧适配器的固定装置的元件在转动弹簧适配器时还没有被装配或预装配。根据另外的实施方式，弹簧适配器能够在弹簧元件的未张紧的位置与弹簧元件的张紧的位置之间任意地被转动。弹簧适配器或者在扭转弹簧适配器时与弹簧适配器固定连接的部件为张紧弹簧元件具有作为用于工具的驱动元件的轮廓。旋转轴线通过张紧工具的驱动元件的轮廓或者弹簧适配器的内部的或外部的轮廓来构造。弹簧元件例如是扭转弹簧或螺旋弹簧。
在弹簧元件的端部区域与转子或与转子固定的部件之间存在固定的作用连接并且在弹簧元件的第二端部区域与定子或与定子固定的部件之间存在另外的固定的作用连接。例如提供防止旋转地与定子连接的锁定盘，其中弹簧元件被锁定在锁定盘中。
弹簧适配器的固定装置优选地构造有至少一个固定销。在此弹簧适配器以及转子分别构造有至少一个固定口，其中固定口设置用于容纳至少一个固定销。
根据特别有优势的实施方式，转子具有镰刀状的轮廓，所述镰刀状的轮廓构造在扭转弹簧适配器时在张紧弹簧元件时用于至少一个固定销的通道并且用作为固定销的止动件以用于相对于转子扭转地定位弹簧适配器。
例如转子具有至少一个凹部，弹簧适配器能够卡入到所述凹部中。
用于装配凸轮轴调节器的方法包括以下步骤：将弹簧适配器连同未张紧的在弹簧适配器和定子中或在与定子固定的部件中悬挂的弹簧元件轴向地靠置到转子上，借助将弹簧适配器扭转到机械的止动件处来张紧弹簧元件，以及接着在转子上轴向地固定弹簧适配器。
优选地，在扭转弹簧适配器时将在弹簧适配器中的至少一个固定口与在转子中的至少一个固定口设置成彼此齐平。例如借助将固定销导入至在弹簧适配器和转子中的固定口中来实现轴向的固定。
根据有优势的实施方式，张紧弹簧元件和固定弹簧适配器由贯穿地通过防止旋转地与定子连接的锁定盘的装配口来实现。
