CN105143616A - 凸轮轴调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸轮轴调节装置，其具有-叶片式调节器，叶片式调节器具有-能与内燃机的曲轴连接的定子(16)和-能转动地支承在定子(16)中的、能与凸轮轴连接的转子(17)和-用来将转子(17)相对于定子(16)锁止在中间锁止位置中的中间锁止装置(26)，其中，-中间锁止装置(26)具有至少两个能锁止在相对定子固定的锁止滑槽(19)中的且受弹簧负荷的锁止销(2、5)，锁止销在转子(17)从“提前”或“迟滞”止挡位置的方向扭转至中间锁止位置中的情况下从不同的方向锁止在锁止滑槽(19)中，其中，-在至少一个第一锁止销(2、5)上设置有阻断区段(31、32)和能自由穿流的压力介质管路(13、14)，经由阻断区段和能自由穿流的压力介质管路在第一锁止销(2)的不同的位置中能够建立或能够阻断不同的作用方向的两个工作室(20、21、22、23)之间的流动连接，并且，-不同的作用方向的工作室(20、21、22、23)能借助切换装置短接，并且，-在至少一个能够通过锁止销(2、5)的能自由穿流的压力介质管路(13、14)在流动技术上联接到压力介质循环回路上的压力介质管路(8、29)中设置有止回阀(9、10)，止回阀能够实现使压力介质流入到其中一个工作室(20、21、22、23)中并同时阻止从同一工作室(20、21、22、23)中回流，工作室的容积在转子(17)从其中一个“提前”或“迟滞”止挡位置的方向朝中间锁止位置的方向扭转时增大。

Description

凸轮轴调节装置
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的凸轮轴调节装置。
背景技术
凸轮轴调节装置通常用在内燃机的气门传动装置中，以便改变气门打开时间和关闭时间，由此，通常可以改善内燃机的油耗值和运行特性。
凸轮轴调节装置的在实践中被证明是可行的实施方式具有叶片式调节器，该叶片式调节器具有界定环形腔的定子和转子，通过凸起部和叶片将环形腔划分成多个工作室。这些工作室可选地能以压力介质来加载，压力介质在压力介质循环回路中经由压力介质泵从压力介质储备器中输送到转子的叶片的一侧上的工作室中并从叶片的相应的另外的侧上的工作室中又输送回到压力介质储备器中。其容积在此增大的工作室具有如下作用方向，该作用方向相反于其容积缩小的工作室的作用方向。因此，作用方向意味着：给相应的工作室组加载压力介质使转子相对于定子要么沿顺时针方向扭转要么沿逆时针方向扭转。对压力介质流并且进而是凸轮轴调节装置的调节运动的控制例如借助中央阀来实现，中央阀具有穿流开口和控制边缘的复杂的结构以及能在中央阀中移动的阀体，阀体依赖于其位置地封闭或释放穿流开口。
在这种凸轮轴调节装置中的问题是：其在启动阶段可能还没有完全填充以压力介质，或者甚至可能空载运行，从而转子由于由凸轮轴施加的交变力矩而可能会实施相对于定子的不受控制的运动，这些运动可能会导致磨损提高并且可能会导致不期望的噪音生成。为了避免该问题而公知的是，在转子与定子之间设置锁止装置，该锁止装置在内燃机停机时使转子相对于定子锁止在对于启动来说有利的转动角位置中。但在例外情况下，例如在内燃机停转的情况下可能的是，锁止装置没有按规定锁止住转子，并且凸轮轴调节器必定在随后的启动阶段中利用未锁止住的转子来运行。然而，因为一些内燃机具有非常差的启动特性，所以当转子没有被锁止在中间位置中时，转子就必定在启动阶段中自动扭转到中间锁止位置中并且被锁止。
转子相对于定子的这种自动扭转和锁止例如由DE102008011915A1和DE102005011916A1公知。两种在所述文献中描述的锁止装置包括多个受弹簧负荷的锁止销，这些锁止销在转子扭转时依次锁止到设置在密封盖或定子上的锁止滑槽中，并且在此，在达到中间锁止位置之前允许转子相应朝中间锁止位置的方向扭转，但阻挠转子朝相反的方向扭转。在内燃机预热运转和/或凸轮轴调节器完全填充以压力介质时，锁止销通过压力介质操作地从锁止滑槽中挤出，从而转子随后可以按规定扭转，用以调节凸轮轴相对于定子的转动角位置。
该解决方案的缺点是：对转子的锁止仅可以利用多个依次锁止的锁止销来实现，这导致成本更高。此外，锁止过程的前提条件是：锁止钉功能可靠地依次锁止。如果其中一个锁止销没有被锁止，那么锁止过程会被中断，这是因为转子因此没有单侧地锁止在中间位置中，并且又有可能会转动回去。
发明内容
因此，本发明的任务是提供一种凸轮轴调节器，其具有转子的功能可靠的并且廉价的中间锁止装置。
根据本发明的基本思想提出的是，在至少一个第一锁止销上设置阻断区段和可自由穿流的压力介质管路，经由压力介质管路可以在第一锁止销的不同的位置中建立或阻断在不同的作用方向的两个工作室之间的流动连接，并且不同的作用方向的工作室能够借助切换装置短接，并且在至少一个压力介质管路(其可以通过锁止销的可自由穿流的压力介质管路在流动技术上联接到压力介质循环回路上)中设置有止回阀，止回阀能够实现使压力介质流入到其中一个工作室中并同时阻止从该工作室中回流，该工作室的容积在转子从其中“提前”或“迟滞”止挡位置的方向朝中间锁止位置的方向扭转时增大。
通过所提出的解决方案，转子可以在充分利用在内燃机的启动阶段中作用到凸轮轴上的交变力矩(CTACamshaftTorqueActuated)的情况下朝一个方向相对于定子转动，而朝相应的另一方向的转动运动通过止回阀相应地被阻断。由此实现一种单向运转(Freilauf)，通过单向运转，转子可以从“提前”或“迟滞”止挡位置朝中间锁止位置的方向自动转动，直到其最后锁止在中间锁止位置中。为了使转子的运动同时不被其他的工作室内的压力介质所阻止，这些其他的工作室通过所设置的切换装置短接。在此，止回阀有意地布置在通向工作室的压力介质管路中，从而转子或定子在压力腔的区域中不必改变。
此外提出的是，在两个锁止销中分别设置有可自由穿流的压力介质管路，并且在能够通过锁止销的可自由穿流的压力介质管路联接到压力介质循环回路上的不同的压力介质管路中设置有两个止回阀，其中，止回阀以如下方式取向，即，其能够实现压力介质流入到不同的作用方向的工作室中，并且阻止压力介质从这些工作室中回流。
此外提出的是，一个或若干个锁止销能够在第一位置中实现压力介质通过可自由穿流的压力介质管路流至一个或若干个止回阀，而在第二位置中经由阻断区段阻止流入，并且一个或若干个锁止销朝第一位置的方向受弹簧负荷。通过所提出的解决方案，锁止销在内燃机停机的情况下自动地被挤压到第一位置中，只要这些锁止销位于相对于锁止滑槽的相应的使这一点成为可能的位置中。由此，为了使转子复位到中间锁止位置中，压力介质可以在内燃机的启动阶段中在充分利用凸轮轴交变力矩的情况下立即流入相应的工作室中并且相应地扭转转子。
此外提出的是，用于短接工作室的切换装置由控制压力介质流入压力介质储备器或从中流出的多通切换阀来形成。也被称为中央阀的多通切换阀是已被证实是可行的构件，经由该构件控制转子的调节运动。该多通切换阀通过所提出的解决方案附加地用于控制工作室之间的短接，其中，此外通过多通切换阀还控制了锁止销的锁止运动和解锁运动以及压力介质注入工作室和从中流走。
此外提出的是，在转子中设置有一个或多个呈部分环形的或呈环形的压力介质管路，至少若干通向工作室的压力介质管路通入呈部分环形的或呈环形的压力介质管路中。通过所提出的解决方案可以非常简单地建立起压力介质管路的走向，其中，由此，一个作用方向的多个工作室与不同的作用方向的工作室组尤其可以以仅唯一的切换装置来短接。
附图说明
下面，借助优选的实施例详细阐述本发明。在此，在附图中能详细看到的是：
图1示出根据本发明的凸轮轴调节装置的示意图，其具有转子从“迟滞”方向调节运动至中间锁止位置期间的情况下的压力介质循环回路的线路图；
图2示出根据本发明的凸轮轴调节装置的示意图，其具有转子从“提前”方向调节运动至中间锁止位置期间的情况下的压力介质循环回路的线路图；
图3示出根据本发明的凸轮轴调节装置的示意图，其具有在正常运行时的调节运动期间压力介质循环回路的线路图。
具体实施方式
图1至图3中可以看到具有公知的基本结构的凸轮轴调节装置，其具有示意性地示出的作为基本构件的叶片式调节器，该叶片式调节器包括可由未示出的曲轴驱动的定子16和可与同样未示出的凸轮轴抗相对转动地连接的转子17，转子具有多个径向地从其中向外延伸的叶片11和12。在上方图示中可以看到展开的叶片式调节器，而在左下方示意性地示出了转子17和中间锁止装置26的截段，在右下方示意性地示出了用于控制压力介质流的形式为多通切换阀7的切换装置。多通切换阀7具有A端口、B端口和C端口，压力介质管路18、30和28在流动技术上与这些端口联接。此外，多通切换阀7在流动技术上与压力介质储备器T和压力介质泵P连接，在驱控凸轮轴调节装置时，压力介质泵使压力介质在导回之后又从压力介质储备器T中输送到压力介质循环回路中。
此外可以看到具有许多压力介质管路1、3、4、6、8、13、14、15、18、27、28、29和30的压力介质循环回路，这些压力介质管路可以经由多通切换阀7可选地在流动技术上与压力介质泵P或压力介质储备器T连接。
定子16具有多个定子隔板，定子隔板将定子16与转子17之间的环形腔划分为压力腔24和25。压力腔24和25又通过转子17的叶片11和12划分为工作室20、21、22和23，压力介质管路1、3、4和6通入这些工作室中。中间锁止装置26包括两个锁止销2和5，为了使转子17相对于定子16锁止，将锁止销锁止在相对定子固定的锁止滑槽19中。锁止滑槽19例如可以布置在与定子16拧接的密封盖中。
原则上，凸轮轴相对于曲轴的转动角例如沿“提前”方向通过如下方式进行调节，即，给工作室20和22加载以压力介质，并且由此增大它们的容积，而与此同时，将压力介质从工作室21和23中挤出来，并且使这两个工作室的容积缩小。“提前”止挡位置在图示中用F表示，而“迟滞”止挡位置在图示中用S表示。容积在该调节运动中分别成组地增大的工作室20、21、22和23在本发明的意义中被称为一个作用方向的工作室20、21、22和23，而容积同时缩小的工作室20、21、22和23被称为相反的作用方向的工作室20、21、22和23。工作室20、21、22和23的容积变化导致了具有叶片11和12的转子17相对于定子16扭转。
在图3中可以看到在正常运行期间的凸轮轴调节装置。在此，在上方的定子16的展开图中的工作室21和23的容积通过经由多通切换阀7的B端口进行压力介质加载而增大，而与此同时，工作室20和22的容积通过经由多通切换阀7的A端口使压力介质回流而减小。容积变化导致了转子17相对于定子16扭转，这在经展开的图示中导致叶片11和12沿箭头方向向左移动。为了使转子17相对于定子16进行调节成为可能，首先松开中间锁止装置26，其方法是，经由压力介质管路18，通过泵P从多通切换阀21的C端口给锁止滑槽19加载以压力介质。通过对锁止滑槽19进行压力介质加载，使锁止销2和5从锁止滑槽19中被挤出来，从而紧接着转子17可以相对于定子16自由转动。总的来看，该凸轮轴调节装置相应于现有技术。
按照根据本发明的解决方案，在锁止销2和5中分别设置有可自由穿流的压力介质管路13和14以及阻断区段31和32。锁止销2和5朝第一位置的方向受弹簧负荷，在该第一位置中，锁止销嵌入锁止滑槽19中，如根据图1中的锁止销2可以看到的那样。在此，压力介质管路14以如下方式布置在锁止销2上，即，该压力介质管路在锁止销2的第一位置中将压力介质管路27与在流动技术上联接到通入工作室20中的压力介质管路1上的压力介质管路8连接起来。压力介质管路27在流动技术上与通入工作室21的压力介质管路3和通入工作室23的压力介质管路6连接。此外还设置有另一压力介质管路28，其将压力介质管路27与多通切换阀7的B端口连接起来。止回阀9有意地如下这样地取向，即，压力介质能够流入工作室20中，而阻止压力介质通过压力介质管路8从工作室20流出。此外，压力介质管路8在流动技术上与又在流动技术上联接到多通切换阀7的A端口上的压力介质管路30连接。在该情况中，转子17在内燃机停机之后不被锁止，这例如在内燃机停转的情况下会发生。锁止销5没有嵌入锁止滑槽19中，并且与起作用的弹簧力相抗地移动到第二位置中，并且阻断区段32使压力介质管路15与压力介质管路29彼此分离。此外，A端口和B端口的设置在多通切换阀7中的压力介质管路被短接，从而在多通切换阀7中的压力介质可以从A端口流动至B端口，而不必在此穿流过通向压力介质泵P的输送管路中的止回阀。
在内燃机的启动阶段期间，交变力矩作用到凸轮轴上，并且因此也作用到转子17上。在此在图1中沿箭头方向作用到转子17上的力矩导致压力介质经由压力介质管路3和6从工作室21和23中挤出来。然后，在压力介质管路3中的压力介质流过压力介质管路27、经由锁止销的可自由穿流的压力介质管路14流至压力介质管路8中，并且最后经由止回阀9进入压力介质管路1并流到工作室20中。由此，工作室20和21实际上经由锁止销2被短接。同时，压力介质不能在相同的路径上实现回流，这是因为止回阀9沿相反的方向上阻断了压力介质管路8。来自于工作室23的压力介质同时经由压力介质管路6进入压力介质管路28中且导引至多通切换阀7的B端口。由于B端口和A端口在多通切换阀7的第一切换位置中短接，所以压力介质可以经由A端口回到压力介质管路30中并从该压力介质管路经由压力介质管路4流入工作室22中。因此，工作室22和23经由多通切换阀7短接，从而位于工作室23中的压力介质不会阻止转子17的转动运动。转子17可以通过锁止销2和5的所描述的位置沿箭头方向转动，而阻挠转子朝相反的方向的转动运动。在力矩朝相反的方向起作用的情况下，转子17经由止回阀9处的压力介质来支撑，这是因为止回阀9通过其在压力介质循环回路中的布置和取向形成一种单向运转。由此，转子17在单侧充分利用凸轮轴交变力矩的情况下脉动式地朝中间锁止位置的方向自动扭转，直到锁止销5通过起作用的弹簧力从第二位置挤压到第一位置中并嵌入到锁止滑槽19中。
图2中可以看到在转子17从“提前”止挡位置的方向锁止到中间锁止位置中的情况下转子17的和锁止销2和5的位置。在该情况下，压力介质在力矩沿箭头方向作用到转子17上的情况下从工作室20和22挤到压力介质管路1和4中。然后，压力介质管路1中的压力介质经由压力介质管路30导入到多通切换阀7的A端口中，并且通过短接，经由B端口进一步进入压力介质管路28和压力介质管路3中，进而导入工作室21中。然后，压力介质管路4中的压力介质经由压力介质管路30、锁止销5中的压力介质管路13并导入到压力介质管路29中。在压力介质管路29中，压力介质基于止回阀10的取向可以流入压力介质管路27中，然后，压力介质可以从该压力介质管路经由压力介质管路3和6流入工作室21和23中。
引导至工作室20、21、22和23的压力介质管路1、3、4和6分别通入呈部分环形的或呈环形的压力介质管路27和30中，这两个压力介质管路经由压力介质管路28间接地或在压力介质管路27的情况下直接地在流动技术上联接到多通切换阀7的A端口或B端口上。此外，压力介质管路27和30在压力介质管路27的情况下直接与锁止销2中的压力介质管路14联接，而在压力介质管路30的情况下间接地经由压力介质管路15联接到锁止销5的压力介质管路13上。此外，具有在其中布置有止回阀9和10的压力介质管路8和29联接到压力介质管路27和30上。因此，压力介质管路27和30形成主管路，压力介质从具有减小了的容积的两个工作室20和22输送给主管路，并且压力介质随后从主管路中又导出到具有增大了的容积的工作室21和23中。在此重要的是，所输送的压力介质流在体积方面相应于所导出的压力介质流，因此并不妨碍转子17的转动运动。
图3中可以看到在正常运行时，在转子17相对于定子16调节的情况下的凸轮轴调节装置。多通切换阀7从第一切换位置移动至第二切换位置，在第二切换位置中，压力介质经由压力介质泵P输送给C端口和A端口，同时压力介质可以经由A端口回流到压力介质储备器T中。通过对C端口进行压力介质加载，压力介质经由压力介质管路18导入锁止滑槽19中并使锁止销2和5与起作用的弹簧力相抗地从第一位置移动到第二位置中，在第二位置中，锁止销使相同的作用方向的工作室20和22或21和23经由可自由穿流的压力介质管路13和14在流动技术上彼此连接。同时，A端口和B端口在多通切换阀7的第二位置中不再被短接，从而压力介质不再能够在不同的作用方向的工作室20、21、22和23之间溢流。于是，压力介质从B端口经由压力介质管路28和6导入工作室23并且经由压力介质管路28、27和3导入工作室21，从而增大了工作室21和23的容积。同时，压力介质从工作室20和22中经由压力介质管路1、4和30、经由多通切换阀7的A端口回流到压力介质储备器T中，从而缩小了工作室20和22的容积。基于工作室20、21、22和23的容积变化，使具有叶片11和12的转子17在上方的展开图中沿箭头方向相对于定子16向左扭转。
附图标记列表
1压力介质管路
2锁止销
3压力介质管路
4压力介质管路
5锁止销
6压力介质管路
7多通切换阀
8压力介质管路
9止回阀
10止回阀
11叶片
12叶片
13压力介质管路
14压力介质管路
15压力介质管路
16定子
17转子
18压力介质管路
19锁止滑槽
20工作室
21工作室
22工作室
23工作室
24压力腔
25压力腔
26中间锁止装置
27压力介质管路
28压力介质管路
29压力介质管路
30压力介质管路
31阻断区段
32阻断区段

Claims (5)

1.一种凸轮轴调节装置，其具有
-叶片式调节器，所述叶片式调节器具有
-能与内燃机的曲轴连接的定子(16)和
-能转动地支承在所述定子(16)中的、能与凸轮轴连接的转子(17)，其中，
-在所述定子(16)上设置有多个隔板，所述隔板将所述定子(16)与所述转子(17)之间的环形腔划分为多个压力腔(24、25)，其中，
-所述转子(17)具有多个径向向外延伸的叶片(11、12)，所述叶片将所述压力腔(24、25)划分为两组分别能加载以在压力介质循环回路中流入或流出的压力介质的具有不同的作用方向的工作室(24、25、26、27、28、32)，并且，
-所述叶片式调节器还具有中间锁止装置(26)，用以使所述转子(17)相对于所述定子(16)锁止在中间锁止位置中，其中，
-所述中间锁止装置(26)具有至少两个能锁止在相对定子固定的锁止滑槽(19)中的且受弹簧负荷的锁止销(2、5)，所述锁止销在所述转子(17)从“提前”或“迟滞”止挡位置的方向扭转至所述中间锁止位置中的情况下从不同的方向锁止在所述锁止滑槽(19)中，
其特征在于，
-在至少一个第一锁止销(2、5)上设置有阻断区段(31、32)和能自由穿流的压力介质管路(13、14)，经由所述阻断区段和能自由穿流的压力介质管路在所述第一锁止销(2)的不同的位置中能够建立或能够阻断不同的作用方向的两个工作室(20、21、22、23)之间的流动连接，并且，
-所述不同的作用方向的工作室(20、21、22、23)能借助切换装置短接，并且，
-在至少一个能够通过所述锁止销(2、5)的能自由穿流的压力介质管路(13、14)在流动技术上联接到所述压力介质循环回路上的压力介质管路(8、29)中设置有止回阀(9、10)，所述止回阀能够实现使压力介质流入到其中一个所述工作室(20、21、22、23)中并同时阻止从所述工作室(20、21、22、23)中回流，所述工作室的容积在所述转子(17)从其中一个所述“提前”或“迟滞”止挡位置的方向朝所述中间锁止位置的方向扭转时增大。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-在两个锁止销(2、5)中分别设置有能自由穿流的压力介质管路(13、14)，并且
-在不同的压力介质管路(8、29)中设置有两个止回阀(9、10)，所述不同的压力介质管路能够通过所述锁止销(2、5)的能自由穿流的压力介质管路(13、14)联接到所述压力介质循环回路中，其中，
-所述止回阀以如下方式取向，即，所述止回阀能够实现压力介质流入到不同的作用方向的工作室(20、21、22、23)中并阻止压力介质从所述工作室(20、21、22、23)中回流。
3.根据前述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-一个或若干个所述锁止销(2、5)能够在第一位置中实现压力介质通过所述能自由穿流的压力介质管路(13、14)流至一个或若干个所述止回阀(9、10)，而在第二位置中经由阻断区段(31、32)阻止流入，并且
-一个或若干个所述锁止销朝所述第一位置的方向受弹簧负荷。
4.根据前述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-用于短接所述工作室(20、21、22、23)的所述切换装置由控制压力介质流入压力介质储备器(T)或从所述压力介质储备器流出的多通切换阀(7)来形成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-在所述转子(17)中设置有一个或多个呈部分环形的或呈环形的压力介质管路(27、30)，至少若干通向所述工作室(20、21、22、23)的压力介质管路(1、3、4、6)通入到所述呈部分环形的或呈环形的压力介质管路中。
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