CN102648337B - 用于可变地调节内燃机换气阀的控制时间的设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于凸轮轴（35）的凸轮轴调节器（11），通过该凸轮轴操纵内燃机的气门（12），其中，通过该凸轮轴（35），在凸轮接近的情况下在滞后的气门打开时间方向上的滞后转矩以及在凸轮退离的情况下在提前的气门打开时间方向上的反向的提前转矩返回作用到凸轮轴调节器（11）上，其中，通过控制装置（20）能够控制压力介质的输入和排出，其中，借助于该控制装置（20）能够选择性地调整出力矩模式或者泵模式，其中，在力矩模式下主要利用凸轮轴力矩用于在第一部分腔（A）或者第二部分腔（B）中构建压力，而在泵模式下，在第一部分腔（A）或者第二部分腔（B）中的压力构建主要借助于由压力介质泵（P）提供的压力介质进行。在此，控制装置包含具有内套筒（103）和外套筒（105）的控制阀，其中，通过控制阀能够调整出所期望的调节方向以及泵模式或力矩模式，并且通过内套筒（103）相对外套筒（105）的相对转动位置能够调整与所出现的凸轮轴力矩的适配。

Description

用于可变地调节内燃机换气阀的控制时间的设备

技术领域

本发明涉及用于可变地调节内燃机换气阀的控制时间的设备，具有液压的相位调节装置，其中，该相位调节装置能够带入与曲轴和凸轮轴的驱动连接中并且具有至少一个提前调节腔和至少一个滞后调节腔，通过压力介质管路可以向提前调节腔和滞后调节腔输入压力介质或者将压力介质从其中排出，其中，通过向调节腔的压力介质输入可以调节凸轮轴相对于曲轴的相位位置。

背景技术

在现代的内燃机中，将这些设备用于可变调节换气阀的控制时间，以便可以可变地设计在经限定的角度范围内、在最大提前定位和最大滞后定位之间的凸轮轴相对于曲轴的相位位置。为了此目的，该设备的液压相位调节装置整合到驱动系中，通过该驱动系将转矩从曲轴传递到凸轮轴上。该驱动系例如可以实现为皮带轮传动装置、链轮传动装置或齿轮传动装置。这种设备的主要特征是相位调节速度和对压力介质的需求。为了能够将相位位置优化地适配不同的行驶状况，高的相位调节速度是值得期望的。此外，在消耗降低措施的范围内要求总是更少的压力介质需求，以便能够将内燃机的压力介质泵设计得更小，或者能够在使用已调节的压力介质泵的情况下降低推送量。

这种设备例如已由EP0806550A1公开。该设备包含以叶片式结构的相位调节装置，其具有与曲轴建立驱动连接的驱动件和抗相对转动地与凸轮轴连接的从动件。在该相位调节装置的内部构造有多个压力室，其中，多个压力室中的每个借助叶片分为两个彼此相对作用的压力腔。通过压力腔的压力介质输入或压力介质排放将叶片在压力腔的内部移动，由此进行从动件和驱动件之间的相位位置的改变。在此，相位调节所需的压力介质由内燃机的压力介质泵提供并且借助于控制阀选择性地向提前调节腔或者滞后调节腔导引。从相位调节装置中流出的压力介质被导引到压力介质存储器（内燃机的油槽）中。由此，借助于由内燃机压力介质泵提供的系统压力进行相位调节。

其它的设备例如已由US5,107,804A公开。在该实施方式中同样以叶片式结构方式构造有相位调节装置，并且设置有多个提前调节腔或者滞后调节腔。与EP0806550A1的不同之处在于，不是通过压力腔的由压力介质泵的压力介质加载来进行相位调节，而是充分利用了作用到凸轮轴上的交变力矩。通过凸轮到利用各一个阀弹簧预张紧的换气阀上的滚动产生该交变力矩。在此，凸轮轴的旋转运动在打开换气阀期间被制动，并且在关闭期间被加速。将这些交变力矩传递到相位调节装置上，从而周期地在滞后止挡和提前止挡的方向上用力来加载叶片。由此，交替地在提前调节腔和滞后调节腔中产生压力峰值。如果相位位置应当保持恒定，那么阻止压力介质从压力腔排出。在向更提前的控制时间的方向进行相位调节的情况下阻止压力介质从提前调节腔的排出，即使在这样的时间点，即，在这些时间点中，在提前调节腔中产生了压力峰值。如果基于交变力矩在滞后调节腔中的压力上升，那么就利用该压力，以便将压力介质从处于形成压力峰值的压力下的滞后调节腔导引到提前调节腔中。以类似方式进行在更滞后的控制时间方向上的相位调节。附加地，压力腔与压力介质泵连接，然而仅用于平衡来自相位调节装置的泄露。由此，通过压力介质从待清空的压力腔转移到在形成压力峰值的压力下待充满的压力腔来进行相位调节。

其它的设备已由US2009/0133652A1公开。在该实施方式中，在小的交变力矩的情况下（类似于由EP0806550A1的设备），通过提前调节腔或者滞后调节腔的由压力介质泵的压力加载，在同时压力介质从另外的压力腔排出至内燃机的油槽的情况下来进行相位调节。在高的交变力矩的情况下（类似于由US5,107,804A的设备），利用这些交变力矩，以便将处于高的压力下的压力介质从提前调节腔（滞后调节腔）导引到滞后调节腔（提前调节腔）中。在此，从压力腔排出的压力介质被返回引导至控制阀，该控制阀控制向或者从压力腔的压力介质排出。该压力介质经由控制阀的内部的止回阀到达输入接口，该输入接口与压力介质泵连接，其中，压力介质的一部分被排出到内燃机的压力介质存储器中。

EP2075421A1公开了一种针对凸轮轴调节器的阀。该阀包含阀活塞，该阀活塞可转动地布置在阀壳体中。如此地布置压力油的输入和排出，即，通过阀活塞的位置可以向调节腔和向锁定机构导引压力油。在此，锁定装置不仅可以在凸轮轴调节器的端部位置中、即在滞后位置或提前位置内的止挡处被激活，而且也可以在中间位置中被激活。由此使得中间位置锁定成为可能，该中间位置锁定根据马达应用的不同可以是有意义的。

DE19850947示出用于控制内燃机的控制时间的设备，其具有至少一个驱动器具、至少一个带有凸轮的凸轮轴、至少一个可液压操纵的调节装置用于调节在驱动器具和凸轮轴之间的相对扭转角度、至少一个用于调节装置的加载的液压供应装置以及至少一个强制控制装置，通过该强制控制装置可以依赖于凸轮轴和/或凸轮的绝对扭转角度地至少短时地和/或至少部分地影响调节装置的液压加载。在此情况下，当出现通过转矩引起的压力波动（这些压力波动会在凸轮接近或者退离的情况下由凸轮轴返回作用到调节腔上）时，有针对性地然后中断向调节腔的流体连接。

US6,186,104B1公开了一种用于内燃机的、以叶片式结构的阀时间控制设备，其中，在压力室和操控该压力室的控制阀之间接入有压力分配设备，通过该压力分配设备减弱干扰的凸轮轴力矩。为此，当出现提前转矩时，例如在滞后调节的情况下然后中断向压力室的油输入。反之，当出现滞后转矩时，在提前调节的情况下然后中断向压力室的油输入。可与DE19850947相比较的是，基于反向的凸轮轴力矩的调节因此中断了调节装置的回摆。

发明内容

本发明的任务在于提供具有较高相位调节速度的用于可变地调节内燃机换气阀的控制时间的设备。

根据本发明，该任务通过用于凸轮轴的凸轮轴调节器来解决，通过该凸轮轴操纵内燃机的气门，其中，通过凸轮轴，在凸轮接近的情况下在滞后的气门打开时间的方向上的滞后转矩以及在凸轮退离的情况下在提前的气门打开时间方向上的反向的提前转矩返回作用到凸轮轴调节器上，

该凸轮轴调节器具有压力腔和布置在该压力腔中的调节器具，

其中，该调节器具将压力腔分为第一部分腔和第二部分腔，

其中，压力介质能够输入第一和第二部分腔或者压力介质能够从第一和第二部分腔排出，从而能够通过在第一部分腔和第二部分腔之间的压力差将调节器具运动，由此获得凸轮轴的扭转，

其中，在所述第一部分腔中的压力较高的情况下获得凸轮轴朝向提前的气门打开时间方向的扭转，并且在第二部分腔中的压力较高的情况下获得凸轮轴朝向滞后的气门打开时间方向的扭转，

并且其中，通过控制装置能够控制压力介质的输入和排出，

其中，借助于该控制装置能够选择性地调整出力矩模式或者泵模式，

其中，在力矩模式中主要利用凸轮轴力矩用于在第一部分腔或者第二部分腔中的压力构建，而在泵模式下，在第一部分腔或者第二部分腔中的压力构建主要借助于由压力介质泵提供的压力介质进行。

在现有技术中，至今针对液压凸轮轴调节遵循两种策略：一方面通过压力介质泵（通常是马达油润滑回路的油泵）提供压力介质，或者充分利用凸轮轴力矩用于生成所需的调节压力。第一策略也被称为“油压致动”（OPA），并且第二策略被称为“凸轮扭矩致动”（CTA）。现在本发明基于这样的认识，即，OPA方法和CTA方法的各自的优点可以依赖于内燃机的运行状态按照有利方式彼此结合。在其中提供了压力介质泵的高的泵压力的运行状态下按照有利方式选择泵模式（也就是OPA方法），而在低的泵压力但高的凸轮轴力矩的情况下使用力矩模式（也就是CTA方法）。在此，在CTA方法中除了充分利用凸轮轴力矩之外当然可以完全地由压力介质泵对调节提供支持，反之亦然。

在此，本发明并不局限于凸轮轴调节器的确定结构型式，因此例如可以应用叶片式调节器，在该叶片式调节器中形成了多对部分腔，其中，调节器具是分隔这些部分腔的叶片，叶片例如由转子一体式地形成或者插入该转子中。

控制装置优选具有在凸轮轴中居中定位的控制阀，控制阀具有阀活塞，该阀活塞能够在阀壳体中引导，其中，阀壳体具有内套筒和在内套筒的径向外部并且围绕该内套筒的外套筒，其中，该内套筒通过抗扭转装置克服转动运动地固定，而外套筒能够转动。

在阀壳体的单件式实施方式中进而在以抗转动的方式固定的阀活塞和可转动的阀壳体相对转动的情况下，在某些情况下在阀活塞轴向调节时会出现卡住或者影响调节速度或者调节精度。现在通过如下方式克服该可能的缺点，即，阀壳体被两件式地实施，具有抗转动固定的内套筒和可转动的外套筒。此外，该方案具有其它的优点，例如按照有利方式设计切换顺序和经改善的锁定功能，这在下面作进一步阐释。

优选地，在内套筒的外侧上形成开口盖部，其中，在外套筒中形成与第一部分腔A连通的多个第一开口和与第二部分腔B连通的多个第二开口，并且其中，根据内套筒相对于外套筒的转动角度位置，通过开口盖部释放或者截止第一开口和第二开口。

在该实施方式中，因此压力介质向部分腔的输入以及从部分腔的排出借助于控制阀、内套筒和外套筒以及凸轮轴中的开口或者油道实现。在此，依赖于凸轮轴的转动角度地进行压力介质的输入或者排出。该凸轮轴的转动角度又相应于凸轮轴力矩，从而压力介质的输入和排出能够依赖于所期望的调节方向与各自的凸轮轴力矩相应地同步化。在此，根据出现的凸轮轴力矩和所期望的调节方向，开口盖部释放与待操控的部分腔相应的第一或第二开口。在此，第一和第二开口不一定非要位于与其余的凸轮轴一体构造的区域中，在这个意义下，随着凸轮轴转动的附接构件、适配器或类似物也被看做是凸轮轴。

进一步优选的是，第一开口和第二开口彼此在周边上以一角度间距相等地间隔并且关于开口盖部相位正确地如此布置，即，阀活塞相对于阀壳体相对转动上述角度间距导致几何形状相同的布置。进一步优选的是，可以如此地设计该开口盖部，即，其在凸轮轴力矩相对零位线的不对称移动方面适配。尤其由于摩擦力矩出现这样的不对称移动，该摩擦力矩与角度无关地在滞后方向上作用到凸轮轴上。由此凸轮轴分布的大约呈正弦型的曲线因此以相应于摩擦力矩的数值整体地被移动。由此可以有利地，将开口盖部的各自的局部宽度适配于提前转矩或者滞后转矩的、从现在开始缩短或者延长的有效时间。例如于是“展开”示出的开口盖部不再相应于具有等长的最大相位和最小相位的对称的矩形曲线，而是针对最大相位或者最小相位会获得各不同的长度。

优选地，阀活塞通过电磁体可沿轴向移动，其中，电磁体克服复位弹簧挤压阀活塞，阀活塞能够通过该复位弹簧复位，其中，复位弹簧支撑在支承套筒中，并且其中，同时地设置有支承弹簧，该支承弹簧与复位弹簧相对地一方面支撑在支承套筒中，并且另一方面支撑在凸轮轴上。进一步优选地，支承弹簧承载支承活塞，该支承活塞大致呈点状地支撑在与凸轮轴连接的支承销上。在该实施方式中尤其可能的是，通过平衡的支承弹簧将制造公差链保持很小。此外，通过支承活塞在支承销上的近似呈点状的支撑获得了固定的阀活塞相对于转动的凸轮轴的低摩擦的支承。

优选地，泵模式或者力矩模式能够通过在控制阀的阀壳体中布置的阀活塞的轴向移动来调节。进一步优选地，该阀壳体具有泵开口，通过该泵开口能够调节压力介质要么向第一部分腔要么向第二部分腔的输入，从而要么第一部分腔要么第二部分腔处于压力下，其中，压力介质从第一部分腔或者从第二部分腔经由阀壳体中的部分腔开口的排出是能够调节的。

因此该方案通过控制压力介质的排出而实现调节。将压力介质经由阀壳体中的泵开口向部分腔输入，其中，根据第一开口或第二开口的位置的不同，泵开口与第一部分腔或者第二部分腔相应。通过释放部分腔（该部分腔在所期望的调节方向的情况下变小），使得压力介质从该部分腔中的排出成为可能，从而通过在另外的部分腔中的压力将压力介质排出并且实现调节。

优选地，针对阀活塞的相对轴向位置能够调整出五个切换位置，其中，

在第一位置中，调整出泵模式用于按照滞后的气门打开时间调节凸轮轴，

在沿轴向紧随的第二切换位置中，调整出力矩模式用于按照滞后的气门打开时间调节凸轮轴，

在沿轴向紧随的第三切换位置中，阻止凸轮轴调节，

在沿轴向紧随的第四切换位置中，调整出力矩模式用于按照提前的气门打开时间调节凸轮轴，以及

在沿轴向紧随的第五切换位置中，调整出泵模式用于按照提前的气门打开时间调节凸轮轴。

由此，借助于这五个切换位置通常已经可以适配于各自的马达运行状况实现充分的调节。例如：当在压力介质泵的足够大的压力的情况下在第一切换位置中进行凸轮轴的滞后调节和在第五切换位置中进行提前调节时，可以在小的压力的情况下通过充分利用凸轮轴力矩在第二切换位置中进行滞后调节并且在第四切换位置中进行提前调节。中间位置（第三切换位置）可以用于阻止调节。此外，双套筒实施方式提供了这样的设计可能性，即，切换位置如上述沿轴向彼此相邻，也就是说，按照提前的切换位置沿轴向不会与按照滞后的切换位置相邻，由此产生减少的切换速度并且产生减少的调节消耗。

优选设置有锁定机构，通过该锁定机构将凸轮轴调节器机械地对抗调节而阻止在锁定位置中，其中，锁定机构能够借助于压力介质液压地解锁，并且其中，压力介质向锁定机构的输入如此地切换，即，首先在阀活塞的与按照提前的气门打开时间的调节相应的轴向切换位置中解锁锁定装置。

尤其在马达停机时需要锁定凸轮轴调节器，从而在重新起动情况下当调节器中还没有足够的油压时，不会出现能自由运动的调节器元件的震颤（klapperndes）的撞击（Anschlagen）。由此，在马达停机时通常进行按照滞后的调节并且进行借助于锁定销的锁入。在常见的设计方案中，锁定销与其中一个部分腔相应，从而在马达起动之后的足够的压力构建之后，来自部分腔的压力介质克服弹簧向回挤压可液压解锁的锁定销，进而解锁调节器。在上述方案中现在设置，压力介质向锁定装置的单独的输入如此地被切换，即，在相应于按照滞后的调节的状态期间没有压力介质经由控制阀到达锁定销。由此确保了马达起动之后锁定机构不会已经通过压力脉冲（例如通过由挤入的压力介质被推入的空气）解锁。因为在滞后的情况下调整出基本位置，所以当应当改变凸轮轴的转动位置（也就是按照提前调节）时，才解锁调节器。为此，将阀活塞沿轴向由基本位置运动。

优选地，在将控制阀装配在凸轮轴中时，将内套筒和外套筒相对彼此如此地移动，即，松开内套筒和外套筒之间的抗相对转动的连接。进一步优选的是，抗扭转装置嵌入电磁体的留空中，其中，通过装配电磁体，内套筒能够相对外套筒轴向移动。

上述调节方案要求内套筒和外套筒相对于凸轮轴具有限定的角度位置，这是因为必须将交变作用与在固定的角度位置的情况下出现的凸轮轴力矩同步。这个限定的转动位置现在通过装配简化被如此地实现，即，将内套筒和外套筒彼此固定在正确的位置中，并且然后将整个控制阀安装在凸轮轴上，该凸轮轴同样在之前已转动到限定的角度位置中。在安装时，在内套筒和外套筒之间的形状锁合通过轴向移动来解除，从而可以实现内套筒和外套筒之间的相对转动。这按照有利方式通过如下方式实现，即，用于调节阀活塞所使用的磁体居中地被法兰连接在凸轮轴之前并且在此推动内套筒。在此抗扭转装置（例如内套筒上的销或者凸起）可以附加地嵌入磁体中的相应的留空部中，其中，按照有利方式首先进行该嵌接，并且然后附着磁体，并且在此，通过抗扭转装置推动内套筒。

附图说明

由以下说明以及由简单示出本发明实施例的附图得到本发明的其他特征。图中：

图1仅非常示意性地示出内燃机；

图2示出控制阀的示意图；

图3示出阀活塞和阀壳体；

图4示出依赖于凸轮轴转动角度的凸轮轴力矩的视图；

图5至图14示出在OPA方法中各种不同切换位置的示意图；

图15示出在OPA方法中依赖于切换位置的在各种不同控制棱边上的流量变化的视图；

图16示出在OPA方法中依赖于切换位置的控制棱边打开的视图；

图17至图20示出在CTA方法中各种不同切换位置的示意图；

图21示出在CTA方法中依赖于切换位置的在各种不同控制棱边上的流量变化的视图；

图22示出在CTA方法中依赖于切换位置的控制棱边打开的视图；

图23以立体图示出在双套筒实施方式中的控制阀的阀壳体；

图24示出穿过布置在凸轮轴中的控制装置的纵剖图，该控制装置具有锁定设备。

具体实施方式

图1中示意出内燃机1，其中，表示出在气缸4中坐落到曲轴2上的活塞3。在所示的实施方式中，曲轴2通过各一个牵引工具传动装置5与进气凸轮轴6或者排气凸轮轴7连接，其中，第一和第二凸轮轴调节器11可以为了可变地调节内燃机1的换气阀9、10的控制时间而引起曲轴2与凸轮轴6、7之间的相对转动。凸轮轴6、7的凸轮8操纵一个或多个进气换气阀9或者一个或多个排气换气阀10。进气换气阀9和排气换气阀10以下简称气门12。同样可以设置，仅其中一个凸轮轴6、7配备有设备11，或者仅设置有一个设有凸轮轴调节器11的凸轮轴6、7。以下结合术语凸轮轴35总结进气凸轮轴6和排气凸轮轴7。

图2中以示意图示出控制装置20。控制装置20包含阀壳体29和布置在其中的阀活塞27。在所示举例中，控制阀20用一个端部布置在凸轮轴35中。在那里，复位弹簧31作用到阀活塞27上。复位弹簧31通过实施为滚动轴承的轴向支承装置33支承。阀活塞27在其背离凸轮轴35的端部与磁活塞23连接，该磁活塞23可以通过电磁体21沿轴向运动。抗扭转装置25如此地将磁活塞23与阀活塞27连接，即，其不可扭转。当然也可以设想，随着相应变化的环境配置，进行通过阀壳体29的轴向运动以及进行通过阀活塞27的转动运动。

图3以立体图示出阀活塞27和阀壳体29。阀壳体29具有多个绕其周边分布的第一开口41。与第一开口41沿轴向错开地大约在阀壳体29的中间布置有多个绕周边分布的第三开口45。也沿轴向错开跟随的然后是多个第二开口43，这些第二开口沿周边方向布置在如第一开口41那样的相同的定位中。将阀活塞27转动正确地插入空心的阀壳体29中。阀活塞27在其表面53上具有开口盖部51，该开口盖部51由表面53的沿径向升高的部分形成。开口盖部在阀活塞27的一个轴向端部上具有第一部分盖部51A，并且在对置的端部上具有第二部分盖部51B。这两个部分盖部51A、51B呈冠状构造，也就是说它们形成具有各自的外边缘BT、AT的绕表面53的环。第一部分盖部51A的外边缘BT同时形成阀活塞27的一个轴向端部，而第二部分盖部51B的外边缘AT同时形成阀活塞27的另一轴向端部。部分盖部51A、51B的各沿轴向指向到表面53的中间的内边缘PB、PA以呈矩形的方式呈锯齿状。在此，部分盖部51A、51B的各一个冠形齿52在周边方向上如此地定向，即，它们位于另一部分盖部51B、51A的两个冠形齿52之间，但是其中，在内边缘PB、PA之间存在轴向间距。

阀活塞27现在转动正确地布置在阀壳体29内，从而使得开口盖部51在各个正确的相位位置释放或者截止第一开口41和第二开口43。因此，控制向压力腔的部分腔的压力介质输入，进而也控制凸轮轴的相位位置的调节。之后会对此进行详细阐释。

图4以四缸马达为例，相对于在x方向上表示的凸轮轴转动位置在y方向上示出凸轮轴力矩分布。在此，不考虑在相同转速情况下的由凸轮轴的摩擦得到的恒定的转矩。大于零的凸轮轴力矩相应于在提前调节的方向上的力矩，也就是说在该方向上会出现气门12的较提前打开。小于零的凸轮轴力矩相应于在滞后调节的方向上的力矩，也就是说在该方向上会出现气门12的较滞后打开。可以看出，凸轮轴力矩依赖于凸轮轴的转动位置具有大约正弦型分布。在各固定的角度位置中会出现提前转矩，与滞后转矩交替。现在有针对性地在调节凸轮轴时将对此加以充分利用。

图5中如此地示意性表示用于调节凸轮轴的切换位置，即，在一个平面内展开示出阀活塞27的开口盖部51。由此针对第一部分盖部51A得到具有内棱边PB和直的外棱边BT的矩形轮廓。对置地于是示出具有内棱边PA和外棱边AT的第二部分盖部51B。在外棱边AT上，阀活塞27与复位弹簧31连接，该复位弹簧将阀活塞27压向未示出的磁体21。

此外还示意性示出第一开口41和第二开口43，它们怎样相应于阀壳体29相对于阀活塞27的轴向位置和转动位置相对开口盖部51布置。第一开口41与第二部分腔B相应，并且第二开口43与第一部分腔A相应。部分腔A、B由形成调节器具67的叶片67分隔，该叶片将压力腔69分为部分腔A、B。叶片67与凸轮轴调节器11的转子65连接。压力腔69在凸轮轴调节器11的定子63中形成。第一油道71通向第一部分腔A，第二油道73通向第二部分腔B。在此，仅示出凸轮轴调节器11的截段。凸轮轴调节器11实施成叶片式调节器并且具有多个压力腔、部分腔、叶片和输入通道，它们在此为了概览性起见并未示出。

根据图5的示例发生在气门12的滞后打开时间方向上的凸轮轴调节：压力油被输入给第二部分腔B并从第一部分腔A排出。为此，在此处所示的切换位置中，第一部分盖部51A通过内棱边PB在很大程度上释放第一开口41，从而使得压力油从泵P经由在阀壳体29中的第三开口45到达第二部分腔B。同时，通过第二部分盖部51B的外棱边AT略微打开第二开口43，从而使得油可以从第一部分腔A被输出到油箱T中。在部分腔A、B之间如此产生的压力差导致沿转动方向向左到叶片67上进而到转子65上的力。转子65与凸轮轴35连接。由此，出现凸轮轴35在方向“滞后”上的扭转。

通过第一开口41的较宽释放实现强烈的去节流，由此显著降低吸入空气的危险。利用较小释放向油箱的第二开口43来调节排出控制。

图5在阀活塞27和阀壳体的第一和第二开口41、43的示意图的右边示出凸轮轴力矩的依赖于凸轮轴35的转动角度的、由图4已知的分布。现在阀壳体29进而第一和第二开口41、43以经限定的方式相对于该凸轮轴分布转动，如通过相对位置（Gegenüberstellung）示出的那样。由此，第一和第二开口在图5中恰好与滞后凸轮轴力矩是同步的。这导致，第二开口43获得了在滞后调节的方向上的压力峰值，由此，处于第一部分腔A中的油可以被快速推出。附加地，泵P的油压通过宽的打开的、作为强烈地去节流的第一开口41作用到第二部分腔B中。作为结果获得了凸轮轴35的非常快速的调节。以相应方式也实现在提前方向上的快速调节。

图6示出对应于图5的视图，然而现在第一和第二开口41、43相对于开口盖部51扭转。时间上，这相应于提前凸轮轴转矩的出现。第一开口41通过第一部分盖部51A仅略微释放，而第二开口43为了来自泵P的压力供应而较宽打开。泵P作用到两个部分腔A、B上。在部分腔B中该泵相对提前转矩起作用，由此，基本上出现补偿并且不进行调节。部分腔A由压力介质贯穿流过并且排空到油箱T中。

图5和图6示出用于按照“滞后”的调节的切换位置，在该调节中，调节方法根据“油压致动”（缩写OPA）原理实现而且到滞后调节方向上。该切换位置因此主要地充分利用了泵的调节力并且在那里凸轮轴力矩仅仅是支持性的，通过阀活塞27的所示的轴向位置来实现该切换位置。借助于磁体21调节轴向切换位置。在所示的示例中，这是基本位置，电磁体21未通电。如已阐释的那样，在该轴向切换位置中实现了阀活塞27相对阀壳体29的不同转动位置，并且由此附加地充分利用了相应的凸轮轴力矩。图7和图8示出用于按照“提前”的调节的相应视图。在此，交换针对部分腔A、B的作用，另外相对图5和图6的阐释依据意义地适用。

图9示出中间位置，在该中间位置中，在出现滞后转矩时第二开口43完全截止。由此阻止调节。相应地，图10中示出在出现提前转矩时的第一开口41的完全截止。由此，图9和图10描述了阀活塞27的一种轴向切换位置，在该轴向切换位置中阻止了凸轮轴35的调节，该凸轮轴因此在相对于曲轴的给定的相对角度位置的情况下应当被保持。

图5至图10说明了多个切换位置，在这些切换位置中提供了泵P的较高的压力，即，通常内燃机在高转速下的运行状态。然而如果现在所提供的泵P压力应当是不高的，尤其是要明显低于通过凸轮轴力矩所施加的压力，那么可以通过选择其他切换位置来调节适配的OPA方法。这将结合图11至图14说明。

图11相应于图5。也就是应当在“滞后”方向上调节。在此，滞后转矩有利于调节。在图12中，在出现提前转矩时清楚示出，基于阀活塞27的相对图6发生变化的轴向定位，出现第一开口41的完全覆盖。也就是说在图6中在略微打开第一开口41的情况下还提供了高的泵压力用于补偿提前转矩，而在低的泵压力的情况下，该提前转矩通过完全截止第一开口41被减弱。图13和图14再次示出在按照“提前”的调节的情况下的相应视图。

到现在所示的切换位置可以总结如下：提供了两种OPA调节方法，一种方法用在低的泵压力情况下，并且一种方法用在高的泵压力情况下。这些轴向切换位置可以被缩写如下：

切换位置I：高的泵压力，按照滞后调节，图5、图6

切换位置II：低的泵压力，按照滞后调节，图11、图12

切换位置III：已阻止的调节，图9、图10

切换位置IV：低的泵压力，按照提前调节，图13、图14

切换位置V：高的泵压力，按照提前调节，图7、图8

该可调节性的优点尤其在于，通过这种可调节性，在泵压力高并且力矩与所期望的调节方向相反作用的情况下不完全封闭到各自的部分腔A、B的输入开口41或者43，由此，尽管存在相反作用的凸轮轴力矩，但还是可以利用与较弱的凸轮轴力矩相比较高的泵功率进行调节。也就是说，也可以充分利用在其中出现相反作用的凸轮轴力矩的时间用于调节，由此获得快速的调节。但是如果泵功率低于凸轮轴力矩，那么相反作用的力矩借助于完全封闭的开口41或者43减弱，从而不会出现反调节。

图15中示出压力介质在各自的内棱边和外棱边PA、PB、BT、AT上的流量怎样依赖于切换位置改变。在此，虚线示出具有按照提前的凸轮轴力矩的时间分布并且实线示出在按照滞后的凸轮轴力矩的情况下的分布。作为示例阐释针对第一部分盖部51A的内棱边PB的线：在按照滞后的凸轮轴力矩的情况下，在内棱边PB上的流量相对所有的轴向位置处于高位，而该流量在按照提前的力矩的情况下从切换位置I直至切换位置II和随后的切换位置快速降至零。

图16针对切换位置I至V，示意性示出从各个内棱边PB、PA和外棱边BT、AT观察的开口41、43依赖于切换位置I至V和调节方向的打开程度。完全画有阴影的区域相应于完全截止的开口41、43，完全白色的区域相应于完全打开的开口41、43，并且部分画有阴影的区域相应于部分截止的开口41、43。

目前的实施方式涉及一种调节方法，其中，主要借助于由泵P提供的压力来调节，并且其中通过凸轮轴力矩生成的压力在适当的切换位置中支持地起作用。以下除了这种泵模式之外现在要说明力矩模式，在该力矩模式中，主要利用通过凸轮轴力矩生成的压力峰值来调节，而由泵P提供的压力必要时支持该调节。

在图17中选择相应于图5至图14的视图，以便阐释借助充分利用滞后转矩进行的按照滞后的调节。在这里，开口盖部51如此地借助阀活塞27的轴向定位来调节，即，在出现滞后转矩时，获得两个部分腔A和B通过第一和第二开口41、43的连接。在此，第一开口41宽地打开，从而再次获得强烈的去节流，进而吸入空气的风险小。第二开口43很小地打开，以便调节由第一部分腔A出来的排出控制。现在通过按照滞后转动的凸轮轴力矩构建出压力峰值，该压力峰值通过第一和第二开口41、43的各种不同的打开比例在第一部分腔A中产生比之在第二部分腔B中更高的压力，并且由此在油从第一部分腔A挤压到第二部分腔B中的情况下造成了叶片67的移动，进而造成了凸轮轴35的按照滞后的调节。从泵P经由第三开口45进入的油支持了该调节并且补偿了泄漏损失。

图18示出与图17相同的轴向切换位置，在此，仅在阀活塞27和阀壳体29之间的相对转动位置改变，这是因为现在凸轮轴35处于其中出现提前转矩的转动定位中。因为还要继续进行按照滞后的调节（阀活塞27的未改变的轴向位置），所以必须使得该提前力矩在其调节作用方面减弱。为此，第一部分盖部51A完全截止第一开口41。由此，油不能从第二部分腔B漏出，并且不进行调节。该完全截止阻止了回摆。通过完全打开的第二开口43进而强烈地去节流，泵P将不介入调节（verstellneutral）的油泵入第一部分腔A中。由此阻止吸入空气。

图19和图20示出相应于图18和图19的调节，仅针对反向的按照提前的调节方向。

现在可以通过如下方式构建切换位置的特别有利的顺序，即，如下地选择沿轴向彼此跟随的切换位置：

切换位置I：泵模式（OPA），按照滞后调节，图5、图6

切换位置II：力矩模式（CTA），按照提前调节，图19、图20

切换位置III：已阻止的调节，图9、图10

切换位置IV：力矩模式（CTA），按照滞后调节，图17、图18

切换位置V：泵模式（OPA），按照提前调节，图7、图8

由此可能的是，根据存在要么泵P的起主导作用的压力要么起主导作用的凸轮轴力矩，针对凸轮轴调节要么调整出泵模式要么调整出力矩模式。图21中针对切换位置的该顺序再次示出，压力介质在各自的控制棱边（即内棱边和外棱边PA、PB、AT、BT）上的流量怎样依赖于阀活塞27和阀壳体29的轴向定位（即切换位置I至V）改变。

图22针对切换位置I至V，示意性示出从各个内棱边PB、PA和外棱边BT、AT观察的开口41、43依赖于切换位置I至V和调节方向的打开程度。完全画有阴影的区域相应于完全截止的开口41、43，完全白色的区域相应于完全打开的开口41、43，并且部分画有阴影的区域相应于部分截止的开口41、43。

目前的多个视图和示例涉及一种变型方案，其尤其适用于所谓的中央阀实施方式，也就是说，用于控制压力介质相对部分腔的输入和输出的控制阀居中地布置在凸轮轴中。以下示出一种变型方案，其中，控制阀布置在凸轮轴外面并且与转动传递器共同作用，该转动传递器与控制阀和凸轮轴一起控制用于控制压力介质相对部分腔的输入和输出的控制装置20。在此情况下，转动传递器承担适配各自的凸轮轴力矩的功能，而通过控制阀调节针对提前调节、滞后调节或者保持的调节。这例如可以通过以下实施方式来实现：

图23示出阀壳体29，其由内套筒103和外套筒105构建。内套筒103沿径向向外具有开口盖部51，该开口盖部51形成在已装配状态下邻接到外套筒105的内侧上的表面。开口盖部51由凹座106中断。输入开口103P通入凹座106中，这些输入开口103P用于向锁定装置121输送压力介质或者用于在力矩模式下连接部分腔A、B。在开口盖部51中布置有第一排出开口103A和第二排出开口103B，它们穿过内套筒103贯穿地引导到内套筒103的空心内部。此外，锁定开口123贯穿穿过内套筒103。

在一个轴向端部（其在装配状态下指向磁体21）上，在内套筒103上形成抗扭转装置25作为轴向隆起。通过该抗扭转装置25到抗扭转装置容纳部153（参见图34）中的嵌接，将内套筒103抗扭转地固定。装配凸起145与外套筒105上的装配凹座147嵌接用于固定内套筒103相对于外套筒105的角度位置。进行装配之后释放该固定，从而外套筒105相对于内套筒103是可转动的（参见图34）。外套筒105具有与第一部分腔A连通的第一开口41以及与第二部分腔B连通的第二开口43，此外，在外套筒中设置有锁定窗口129，通过这些锁定窗口可以控制向锁定设备121的压力介质输入，如之后阐释的那样。

图24以纵剖图示出已装配状态。凸轮轴调节器11中的锁定设备121包含锁定销122、锁定弹簧124、锁定引导部126以及形成在定子65中的锁定滑杆（Verriegelungskulisse）127。布置在锁定引导部126上的锁定弹簧124无压力地挤压锁定销122到锁定滑杆127中，由此阻止调节。如果压力介质通过锁定供给管路125导引至锁定销122，那么压力介质就挤压锁定销122抵抗锁定弹簧124返回并且释放调节。马达起动之后首先还不会有足够的压力。因此锁定应当保持存在，这是因为不这样会出现调节器11的震颤（Klappern）。然而在某些情况下例如空气柱可能已经导致锁定销122的不期望的解锁。为了阻止不期望的解锁，下面继续说明怎样阻止解锁直至首次提前方向的调节。

磁体21用于在轴向方向上（在附图中向右）轴向调节阀活塞27。借助于复位弹簧31进行复位。复位弹簧31支撑在支承套筒135中，支承套筒135在对应侧上自身通过支承弹簧131支撑。将支承活塞133保持在支承弹簧131中。该支承活塞133以平头贴靠在支承销137上，该支承销137又拧入凸轮轴35中。在运行中，阀活塞27、其复位弹簧31、支承套筒135、支承弹簧131和支承活塞133是抗转动的，而支承销137随同凸轮轴35转动。支承销137具有倒圆的头，支承活塞133贴靠在该倒圆的头上。由此获得具有很小的摩擦的大致呈点状的接触。支承销137也固定实施成片式接板（Blechlasche）的止回阀139，通过该止回阀139可以封闭供应开口141，通过该供应开口可以输入压力介质。

阀活塞27具有由两个径向凸出部形成的控制棱边KAT、KPA、KBT、KPB，通过这些控制棱边基本可以调整部分腔A、B的排出和输入。两个其他的径向凸出部得出控制棱边V1、V2、P1、P2。相对在现有技术中的、通过其进行了凸轮轴调节的传统液压控制的阀实施方式，本实施方式尤其具有附加的控制棱边P1、P2和V1、V2的特殊性，其中，后者用于锁定设备121的供应。在与凸轮轴35中的第一和第二开口41、43和开口盖部51的共同作用中现在可以依赖于马达运行状态、尤其是依赖于马达油压和凸轮轴力矩的强度来调节各种不同的切换位置。

Claims (9)

1.用于凸轮轴（35）的凸轮轴调节器（11），通过所述凸轮轴操纵内燃机的气门（12），其中，通过所述凸轮轴（35），在凸轮接近的情况下在滞后的气门打开时间方向上的滞后转矩以及在凸轮退离的情况下在提前的气门打开时间方向上的反向的提前转矩返回作用于所述凸轮轴调节器（11），所述凸轮轴调节器

·具有压力腔（69）和布置在所述压力腔（69）中的调节器具（67），

·其中，所述调节器具（67）将所述压力腔（69）分为第一部分腔（A）和第二部分腔（B），

·其中，压力介质能够输入所述第一部分腔（A）和所述第二部分腔（B），或者压力介质能够从所述第一部分腔（A）和所述第二部分腔（B）排出，

·从而所述调节器具（67）能够由于在所述第一部分腔（A）和所述第二部分腔（B）之间的压力差而运动，由此获得所述凸轮轴（35）的扭转，

·其中，在所述第一部分腔（A）中的压力较高的情况下，获得所述凸轮轴（35）朝向提前的气门打开时间方向的扭转，并且在所述第二部分腔（B）中的压力较高的情况下，获得所述凸轮轴（35）朝向滞后的气门打开时间方向的扭转，

·并且其中，通过控制装置（20）能够控制压力介质的输入和排出，

其特征在于，

·借助于所述控制装置（20）能够选择性地调整出力矩模式或者泵模式，

·其中，在所述力矩模式下主要利用凸轮轴力矩用于在所述第一部分腔（A）或者所述第二部分腔（B）中的压力构建，

·而在所述泵模式下，在所述第一部分腔（A）或者在所述第二部分腔（B）中的所述压力构建主要借助于由压力介质泵（P）提供的压力介质进行；

所述控制装置（20）具有在所述凸轮轴（35）中居中定位的控制阀，所述控制阀具有阀活塞（27），所述阀活塞能够在阀壳体（29）中得到引导，其中，所述阀壳体（29）具有内套筒（103）和在所述内套筒（103）的径向外部并且围绕所述内套筒的外套筒（105），其中，所述内套筒（103）通过抗扭转装置（25）抵抗转动运动地固定，而所述外套筒（105）能够转动。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器（11），其中，在所述内套筒（103）的外侧上形成有开口盖部（51），并且在所述外套筒（105）中形成有与所述第一部分腔（A）连通的多个第一开口（41）和与所述第二部分腔（B）连通的多个第二开口（43），其中，根据所述内套筒（103）相对所述外套筒（105）的转动角度位置，通过所述开口盖部（51）释放或者截止所述第一开口（41）和所述第二开口（43）。

3.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器（11），其中，所述泵模式或者所述力矩模式能够通过所述阀活塞（27）的轴向移动来调整。

4.根据权利要求3所述的凸轮轴调节器（11），其中，所述阀活塞（27）能通过电磁体（21）轴向移动，其中，所述电磁体（21）克服复位弹簧（31）挤压所述阀活塞，所述阀活塞（27）能够通过所述复位弹簧复位，其中，所述复位弹簧（31）支撑在支承套筒（135）中，并且其中，同时设置有支承弹簧（131），所述支承弹簧与所述复位弹簧（31）相对地一方面支撑在所述支承套筒（135）中，并且另一方面支撑在所述凸轮轴（35）上。

5.根据权利要求4所述的凸轮轴调节器（11），其中，所述支承弹簧（131）承载支承活塞（133），所述支承活塞大致呈点状支撑在与所述凸轮轴（35）连接的支承销（137）上。

6.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器（11），其中，针对所述阀活塞（27）的相对轴向位置能够调整出五个切换位置，其中，

·在第一位置中，调整出所述泵模式用于按照滞后的气门打开时间调节所述凸轮轴（35），

·在沿轴向紧随的第二切换位置中，调整出所述力矩模式用于按照滞后的气门打开时间调节所述凸轮轴（35），

·在沿轴向紧随的第三切换位置中，阻止凸轮轴调节，

·在沿轴向紧随的第四切换位置中，调整出所述力矩模式用于按照提前的气门打开时间调节所述凸轮轴（35），以及

·在沿轴向紧随的第五切换位置中，调整出所述泵模式用于按照提前的气门打开时间调节所述凸轮轴（35）。

7.根据权利要求3所述的凸轮轴调节器（11），其中，设置有锁定机构（121），通过所述锁定机构将所述凸轮轴调节器（11）机械地对抗调节地阻止在锁定位置中，其中，所述锁定机构（121）能够被借助于压力介质而液压解锁，并且其中，压力介质向所述锁定机构（121）的输入如此地切换，即，首先在所述阀活塞（27）的与按照提前的气门打开时间的调节相应的轴向切换位置中解锁所述锁定机构（121）。

8.根据权利要求4所述的凸轮轴调节器（11），其中，在将所述控制阀装配在所述凸轮轴（35）中时，所述内套筒（103）和所述外套筒（105）相对彼此移动，从而松开在内套筒（103）和外套筒（105）之间的抗相对转动的连接。

9.根据权利要求8所述的凸轮轴调节器（11），其中，所述抗扭转装置（25）嵌入所述电磁体（21）的留空部，其中，通过装配所述电磁体（21），所述内套筒（103）能够相对于所述外套筒（105）沿轴向移动。