CN103306772A - 凸轮轴调节器 - Google Patents

Abstract

本发明建议一种凸轮轴调节器(1)，其具有驱动件(2)和从动件(3)，其具有锁定机构(5)，所述锁定机构设置在锁孔(6)中并且恰好具有两个锁定活塞(8、9)和一个锁定弹簧(7)，其中，锁孔(6)由驱动件(2)或者由从动件(3)构成，不具有锁孔(6)的相应另一元件(2、3)具有属于锁定活塞(8、9)的锁定槽(10、11)。

Description

凸轮轴调节器

技术领域

本发明涉及一种凸轮轴调节器。

背景技术

凸轮轴调节器在内燃机中用于改变燃烧室气门的配气相位，以便可以在限定角度范围内、在最大提前位置和最大滞后位置之间可变地设计曲轴与凸轮轴之间的相位关系。配气相位与当前负荷和转速的匹配降低了消耗和排放。为实现该目的，凸轮轴调节器整合在传动系中，由此将力矩从曲轴传递至凸轮轴。该传动系例如可以是皮带、链条或者齿轮传动机构。

在液压凸轮轴调节器中，从动件和驱动件构成一对或者多对彼此相互作用的压力室，它们可被施加液压介质。驱动件和从动件以同轴方式设置。通过注入和清空各个压力室在驱动件和从动件之间产生相对运动。在驱动件和从动件之间旋转作用的弹簧朝向优势方向（Vorteilsrichtung）将驱动件压向从动件。优势方向可以是与旋转方向同向的或者逆向的。

液压凸轮轴调节器的结构类型是叶片腔室式调节器。该叶片腔室式调节器具有定子、转子和带有外齿的驱动轮。转子作为从动件在大多数情况下能不可相对转动地与凸轮轴相连。驱动件包含定子和驱动轮。定子和驱动轮不可相对转动地彼此相连或者替换地彼此构成为一体式的。转子与定子同轴并且设置在定子之内。转子和定子特征在于其径向延伸的叶片，相反作用的油室，其可被油压加载并且实现定子和转子之间的相对转动。叶片要么与转子或定子构成为一体，要么作为“插入式叶片”设置在转子或定子的为此设置的凹槽中。此外，叶片腔室式调节器具有不同的密封盖。定子和密封盖通过多个螺栓连接彼此固定。

液压凸轮轴调节器的另一结构类型是轴向活塞调节器。在此，通过油压轴向推动移动元件，其通过斜齿在驱动件和从动件之间产生相对转动。

US6,443,112B1示出一种具有锁定机构的凸轮轴调节器，锁定机构包括锁定活塞和锁定弹簧，其可以使得从动件相对于驱动件固定在中心位置或者最大滞后位置处。

发明内容

本发明任务在于提供一种凸轮轴调节器，其具有特别简单的锁定机构。

根据本发明，该任务通过权利要求1的特征得以解决。

本发明涉及具有驱动件和从动件的凸轮轴调节器，其中，所述驱动件能够相对于所述从动件围绕所述凸轮轴调节器的转动轴线在一角范围内旋转，锁定机构位于所述驱动件或所述从动件的锁孔中，其中，所述锁定机构能够处于锁定或解锁状态，以便卡止或释放所述驱动件和所述从动件之间的旋转，为了完成该任务，根据本发明的凸轮轴调节器的特征在于，所述锁定机构恰好具有两个锁定活塞，其中，至少一个锁定弹簧同时向两个锁定活塞施加力，其中，给各个所述锁定活塞分配锁定槽，以便固定所述驱动件和所述从动件之间的角位置，并且所述锁定槽设置在所述角范围内并且由不具有锁孔的、同一驱动件或从动件构成。

锁定槽可以理解为各种形式的缺口，例如凹槽、盲孔、凹部等。在本发明意义下，两个锁定槽被设计成缺口，以便固定角位置，也就是说，也可以使两个部分环绕的凹槽成形为锁定槽，其中，利用两个凹槽的端部共同固定地限定角位置并且在驱动件和从动件之间不再会出现旋转。因而锁定槽可以理解为沿周向定向的至少一个止挡面，在锁定机构的锁定状态下，该止挡面连同另一止挡面一起共同或者单独固定角位置。

尤其是叶片腔室式结构的液压凸轮轴调节器是本发明优选应用领域，其具有驱动件和从动件，它们分别构成多个径向突出的叶片，其中，这些叶片分隔相反作用的工作室，并且工作室可以被压力施加液压介质，从而实现在驱动件和从动件之间围绕凸轮轴调节器转动轴线的相对旋转。

此外，在驱动件和从动件之间还可以设置旋转作用的弹簧，其朝向优势方向将驱动件压向从动件。优势方向可以是与旋转方向同向的或者相反的。

锁孔可以设置在液压凸轮轴调节器的叶片或者轮毂（尤其是从动件的轮毂）区域中。锁孔被设计成轴向通孔，具有两个锁定活塞和一个锁定弹簧的锁定机构设置在那里。锁定弹簧将两个锁定活塞彼此压离。如果液压介质作用于相应锁定活塞的背离锁定弹簧的端面，那么锁定活塞抵抗锁定弹簧力移动并且沉降在锁孔中。由此锁定机构从锁定状态进入解锁状态并且释放驱动件和从动件之间在角范围内的旋转。如果相应锁定槽与锁定活塞对置，那么在不存在作用于锁定活塞的背离锁定弹簧的端面的液压介质压力情况下，锁定活塞锁定到锁定槽中。锁定机构从解锁状态进入锁定状态并且将驱动件相对于从动件固定在所述角范围内的至少一个角位置处。

驱动件和从动件之间的角范围通过两个极端位置限定，其由固定和不可运动的止挡构成。按照典型方式，凸轮轴调节器的两个极端位置是处于“提前”或“滞后”的最大角位置。

通过本发明实现，针对凸轮轴调节器的锁定机构要求非常小的结构空间并同时减少锁定机构的构件。尤其是对于仅相对于曲轴调节凸轮轴的凸轮轴调节器，非常有利地减少成本和结构空间要求。

在本发明一个实施方式中，两个锁定活塞以其所属的锁定槽恰好确定一个角位置。所述角位置可以与驱动件和从动件的两个极端位置中的一个位置重叠，或者与两个极端位置之间的中间位置，按照理想方式是中心位置重叠。在此，这两个锁定槽优选沿轴向方向对齐地设置。按照理想方式，所有锁定槽由驱动件构成。

在一个有利实施方式中，两个锁定活塞以其所属锁定槽恰好固定两个角位置。其中一个角位置可以与驱动件和从动件的两个极端位置的其中一个重叠，而另一角位置与两个极端位置之间的中间位置，按照理想方式是中心位置重叠。替换地，两个角位置可以是极端位置。在此，两个锁定槽不对齐，因而可以实现两个角位置。按照理想方式，所有锁定槽由驱动件构成。

在一个特别优选的实施方式中，相对于所述第一和第二锁定槽存在第三锁定槽，其与所述第一或第二锁定槽沿周向相间隔，所述第一或第二锁定活塞能够啮合到其中。因而可以固定两个或者三个角位置。当所有三个锁定槽分别彼此沿周向相间隔并且不彼此对齐时，可以固定三个角位置。如果三个锁定槽中的两个锁定槽优选沿轴向方向彼此对齐，那么可以固定两个角位置。

三个角位置中的两个角位置可以与驱动件和从动件的两个极端位置重叠，而另一角位置与两个极端位置之间的中间位置，按照理想方式是中心位置重叠。替换地，一个角位置可以是极端位置，而剩余两个角位置可以是中间位置，其中，其中一个中间位置优选与中心位置重叠。按照理想方式，所有锁定槽由驱动件构成。

在本发明一个实施方式中，所述角位置对应于所述驱动件和所述从动件的两个极端位置之间的中间位置。所述中间位置优选同时是中心位置。

在一个优选实施方式中，所述锁定槽由所述驱动件构成，所述锁孔连同锁定机构由所述从动件构成。

驱动件可以是多部件的，进而具有至少一个侧盖，其在一轴向方向覆盖工作室。侧盖可以具有所有锁定槽，或者仅具有一个锁定槽。在后一种情况下，剩余锁定槽或者由与驱动件构成为一体式的轴向侧壁构成，或者由与第一侧盖在轴向方向对置的另一侧盖构成。

在本发明另一实施方式中，两个锁定活塞具有同一外直径，其为了在所述锁孔中的引导而设。外直径在锁定活塞的整个长度上大小相等，以便当获得锁定机构处于锁定状态下锁孔中的可靠支撑时同时获得锁定活塞的最大引导长度。此外，在被液压介质压力加载的锁定活塞端面（其啮合到锁定槽中）和面对对置的锁定活塞的端面之间得到有效密封。因而液压介质在锁定弹簧所在的弹簧空间中的积聚并由此会阻碍锁定运动的可能性被降至最低。为了进一步提高锁定运动可靠性而设置排气开口，其一方面通入弹簧空间，另一方面通向外部环境。多余液压介质通过排气开口排放至外部环境。

在本发明一个实施方式中，在所述锁定机构处于锁定状态时，所述锁定活塞的外直径与相应锁定活塞的锁定槽啮合。按照有利方式，在所述锁定机构处于锁定状态时，通过保持不变的外直径避免缺口应力，降低制造成本和锁定活塞与锁定槽之间沿周向接触的赫兹压力。

在一个有利实施方式中，所述锁定活塞布置有用于所述锁定弹簧的支撑部，从而在所述锁定机构处于锁定状态时，所述支撑部轴向设置在所述锁定槽之内。锁定活塞呈空心圆柱形且具有敞开和封闭的端面，在内部具有锁定弹簧。锁定弹簧在锁定活塞内部支撑在封闭端面的内侧上。在所述锁定机构处于锁定状态时，所述支撑部位于锁定槽之内，由此一方面增加了轴向弹簧空间，另一方面锁定活塞因而具有更轻的重量。

在一个特别优选的实施方式中，所述锁定活塞的构造相同。按照有利方式可以在锁定机构中安装（verbauen）两个结构相同的锁定活塞，由此降低成本和安装复杂度。

通过本发明锁定机构的本发明实施方式得到非常简单和紧凑的结构方式，其可靠且节约成本。锁定槽的设置方式可以在实现成本和结构空间优点的同时得到限定的、固定的角位置的多种多样的可能性。

附图说明

附图中示出本发明实施例。

图中：

图1a示出穿过叶片腔室式结构的凸轮轴调节器的锁孔的横截面，处于第一角位置，其中，锁定机构的第一锁定活塞锁定在其锁定槽中；

图1b示出根据图1a的横截面，处于第二角位置，在该第二角位置处，两个锁定活塞沉降在锁孔中；

图1c示出根据图1a的横截面，处于第三角位置，在该第三角位置处，锁定机构的第二个锁定活塞锁定在其锁定槽中；

图2是凸轮轴调节器的内部的前视图，处于驱动件和从动件之间的中心位置。

具体实施方式

图1a示出穿过叶片腔室式结构的凸轮轴调节器1的锁孔6的横截面，处于第一角位置，其中，锁定机构5的第一锁定活塞8锁定在其锁定槽10中。

凸轮轴调节器1具有驱动件2、从动件3和两个侧盖15、16，它们全部都具有凸轮轴调节器1的同一转动轴线4。驱动件2与两个侧盖15、16不可相对转动地连接。侧盖16在其外直径上具有齿部，该齿部可以与牵引机构啮合。从动件3以可相对于驱动件2在一角度范围内旋转的方式设置。根据现有技术已知，从动件3和驱动件2具有多个在周边分布的叶片20和21，它们分隔相反作用的工作室A和B，工作室A和B又是可填充和排空液压介质的，因而可以实现从动件3相对于驱动件2转动。

从动件3具有轮毂22，四个叶片20从轮毂22沿径向方向延伸出来。在该轮毂22的区域中设有锁孔6，其具有锁定机构5。轮毂22自身又由中央开口17贯穿，凸轮轴调节器1通过中央开口17可与未示出的凸轮轴，例如通过螺栓连接相连。锁定机构5包括两个锁定活塞8和9以及锁定弹簧7。锁孔6被设计成通孔。锁定弹簧7处于预张紧情况下并且将两个锁定活塞8和9彼此挤压分开。锁定活塞8啮合在为其设置的锁定槽10中，而锁定活塞9与为其设置的锁定槽11啮合。锁定机构5是旋转对称的。

锁定活塞8和9具有统一的外直径12，其沿锁定活塞8、9的整个轴向长度保持不变。外直径12与锁孔6的内直径相匹配，由此各个锁定活塞8、9在锁孔6中引导。各个锁定活塞8、9均具有盲孔，锁定弹簧7设置在该盲孔中，从而锁定弹簧7在锁定活塞8、9的内直径上引导并且保持与锁定活塞8、9同轴。盲孔的端面13、14与锁定弹簧7的相应端部接触。按照有利方式，通过盲孔的轴向深度为锁定弹簧7提供了非常多的结构空间。锁定活塞8和9是相同构造的。

如果锁定活塞8与其锁定槽10啮合，那么锁定机构5就卡止从动件3和驱动件2之间的角位置。锁定槽10被设计成侧盖15的尽量圆形的缺口，其中，可以通过由侧盖15构造的油槽18对锁定槽10输入液压介质。按照有利方式，角位置或者可以设置处于“滞后”，“提前”，或者在其之间。此处示例性选择的是处于“滞后”的角位置。通过向锁定槽10输入液压介质，锁定机构5从锁定状态转移至解锁状态。在此，锁定活塞8抵抗锁定弹簧7的弹簧力运动进入锁孔6。如果锁定活塞8的面对锁定槽10的端面经过锁孔6的开口，那么又可以在驱动件2和从动件3之间发生旋转。另一锁定活塞9支撑在侧盖16的端面上。为了锁定机构5从解锁状态转移至锁定状态，在锁定槽10中不存在液压介质。锁定弹簧7将锁定活塞8压入锁定槽10。

图1b示出根据图1a的横截面，处于第二角位置，在该角位置处，两个锁定活塞8和9沉降在锁孔6中。

如果两个锁定活塞8和9沉降在锁孔6中，那么驱动件2和从动件3之间可以旋转。基于锁定槽10和11被设计成尽量圆形的缺口，只要锁定槽10和/或11不与锁定活塞8和9对置，就不需要对锁定活塞8和9施加液压介质。锁定活塞8、9的面对相应锁定槽10、11的端面支撑在相应侧盖15和16的端面上并且不阻止驱动件2和从动件3之间的旋转。锁定活塞8、9的彼此面对的端面在锁定机构5的这种解锁状态下具有轴向间距。由锁定机构可以形成机制，进而锁定弹簧7在锁定机构5的解锁状态下不会被压实。可以设置锁定机构5的排气部，尤其是弹簧空间。

图1c示出根据图1a的横截面，处于第三角位置，在该角位置处，锁定机构5的第二个锁定活塞9锁定在其锁定槽11中。

现在锁定活塞9与其锁定槽11啮合并且锁定机构5卡止从动件3和驱动件2之间的角位置。锁定槽11被设计成侧盖16的尽量圆形的缺口，其中，可以通过由侧盖16构造的油槽19对锁定槽11输入液压介质。按照有利方式，角位置或者可以设置处于“滞后”，“提前”，或者在其之间。此处示例性选择的是处于“提前”的角位置。通过向锁定槽11输入液压介质，锁定机构5从锁定状态转移至解锁状态。在此，锁定活塞9抵抗锁定弹簧7的弹簧力运动进入锁孔6。如果锁定活塞9的面对锁定槽11的端面经过锁孔6的开口，那么又可以在驱动件2和从动件3之间发生旋转。另一锁定活塞8现在支撑在侧盖15的端面上。为了将锁定机构5从解锁状态转移至锁定状态，在锁定槽11中不存在液压介质。锁定弹簧7将锁定活塞9压入锁定槽11。

图2示出凸轮轴调节器1内部的前视图，其处于驱动件2和从动件3之间的中心位置。

从动件3的叶片20位于该中心位置，即，叶片20尽量与驱动件2的两个侧面叶片21保持同一周侧间距。驱动件2与从动件3一样，同样具有四个叶片21，它们沿径向方向延伸。如现有技术已知那样，通过叶片20和21的交替设置方式形成工作室A和B，它们在加入液压介质情况下实现驱动件2和从动件3之间的调节。

油槽18与工作室A以流体连通方式相连，即，在给工作室A注入液压介质时，同时向锁定槽10输送液压介质，锁定活塞8可以运动进入锁孔6。锁定机构5进入解锁状态。

油槽19与工作室B以流体连通方式相连，即，在给工作室B注入液压介质时，同时向锁定槽11输送液压介质，锁定活塞9可以运动进入锁孔6。锁定机构5进入解锁状态。

图2显示出有效利用结构空间的优点。仅需要一个锁孔6，以便利用锁定机构5限定两个角位置，在这两个角位置处可以卡止驱动件2和从动件3之间的旋转。或者不同于该实施例，锁定槽10、11可以设置在同一角位置处，由此两个锁定活塞8、9同时锁定在该角位置处，并且锁定机构5进入锁定状态。因而有利地，锁定功能更可靠，这是因为锁定了至少一个锁定活塞8或9，以便卡住角位置。该角位置可以设置在“提前”，“滞后”或者“提前”和“滞后”之间的中间位置处，其中按照理想方式，规定中心位置为该中间位置。除了锁定槽10和11之外，通过在侧盖15和/或16上设置其他锁定槽可以利用本发明锁定机构5卡止其他角位置。

附图标记列表

1         凸轮轴调节器

2         驱动件

3         从动件

4         转动轴线

5         锁定机构

6         锁孔

7         锁定弹簧

8         锁定活塞

9         锁定活塞

10        锁定槽

11        锁定槽

12        外直径

13        支撑部

14        支撑部

15        侧盖

16        侧盖

17        中央开口

18        油槽

19        油槽

20        叶片

21        叶片

22        轮毂

A         工作室

B         工作室

Claims (10)

1.凸轮轴调节器（1），其具有

驱动件（2）和从动件（3），

其中，所述驱动件（2）能够相对于所述从动件（3）围绕所述凸轮轴调节器（1）的转动轴线（4）在一角范围内旋转，

锁定机构（5）位于所述驱动件(2)或所述从动件（3）的锁孔（6）中，

其中，所述锁定机构（5）能够处于锁定或解锁状态，以便卡止或释放所述驱动件(2)和所述从动件（3）之间的旋转，

其特征在于，

所述锁定机构（5）恰好具有两个锁定活塞（8、9），其中，至少一个锁定弹簧（7）同时向两个锁定活塞（8、9）施加力，

其中，给各个锁定活塞（8、9）分配锁定槽（10、11），以便固定所述驱动件（2）和所述从动件（3）之间的角位置，并且

所述锁定槽（10、11）设置在所述角范围内并且由不具有所述锁孔（6）的、同一所述驱动件(2)或所述从动件（3）构成。

2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，两个锁定活塞（8、9）以其所属的锁定槽（10、11）恰好固定一个角位置。

3.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，两个锁定活塞（8、9）以其所属的锁定槽（10、11）固定两个角位置。

4.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，相对于第一和第二锁定槽（10、11）存在第三锁定槽，所述第三锁定槽与所述第一或第二锁定槽（10、11）沿周向相间隔，所述第一或第二锁定活塞（8、9）能够啮合到其中。

5.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，所述角位置对应于所述驱动件（2）和所述从动件（3）的两个极端位置之间的中间位置。

6.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，所述锁定槽（10、11）由所述驱动件（2）构成，所述锁孔（6）由所述从动件（3）构成。

7.根据前述权利要求之一所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，两个锁定活塞（8、9）具有同一外直径（12），其为了在所述锁孔（6）中引导所述锁定活塞（8、9）而设。

8.根据权利要求7所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，在所述锁定机构（5）的锁定状态下，所述外直径（12）与相应锁定活塞（8、9）的锁定槽（10、11）啮合。

9.根据权利要求7或8所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，所述锁定活塞（8、9）具有用于所述锁定弹簧（7）的支撑部（13、14），在所述锁定机构（5）的锁定状态下，所述支撑部轴向设置在所述锁定槽（10、11）之内。

10.根据权利要求7至9之一所述的凸轮轴调节器（1），其特征在于，所述锁定活塞（8、9）的构造相同。

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