凸轮轴调节器的制造方法
【专利摘要】描述一种用于内燃机的凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器由构成为三轴传动装置的调节传动装置构成，所述调节传动装置具有：由内燃机驱动的驱动轮(1)，经由所述驱动轮导入用于凸轮轴的驱动力矩；与凸轮轴抗转动耦联的传动装置输出端(5)；与驱动马达耦联的传动装置输入轮(3)，经由所述传动装置输入轮将引起驱动轮(1)和传动装置输出端(5)之间的相对转动的调节力矩引入到调节传动装置中，其中设有引起锁止调节传动装置的故障安全机构(11)，所述故障安全机构在缺少经由传动装置输入轮(3)引入的调节力矩的情况下作用于位于驱动轮(1)和传动装置输出端(5)之间的传动元件(2)。
【专利说明】凸轮轴调节器
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的凸轮轴调节器。
【背景技术】
[0002]从DE 10 2005 018 956 Al或DE 102 48 355 Al中已知内燃机的电凸轮轴调节器。凸轮轴由曲轴以半回转的方式驱动，对此凸轮轴的凸轮轴驱动轮与曲轴耦联。在凸轮轴和凸轮轴驱动轮之间的调节传动装置允许调节凸轮轴驱动轮的和凸轮轴的相位。调节传动装置例如能够构成为双行星齿轮传动装置或构成为谐波驱动传动装置。
[0003]DE 103 52 255 Al示出具有构成为三轴传动装置的调节驱动装置的凸轮轴调节器。电动机空间上与调节传动装置的调节轴分开设置，所述调节力矩通过柔性的轴传递。
[0004]在控制电子元件和/或电动机故障时，凸轮轴调节器必须将凸轮轴置于零位置或紧急运行位置中并且在凸轮轴驱动轮和凸轮轴之间的这样限定的相对转动被维持，以便能够继续运行内燃机或在停机之后再次运行。
[0005]在EP I 504 172 BI中描述一种凸轮轴调节器，在所述凸轮轴调节器中，在伺服马达故障的情况下，所述凸轮轴调节器制动地作用(即相对于凸轮轴驱动轮减小转速)进而引起驶向端部位置、即故障安全位置。因此，驶向NW的最大前部位置或后部位置。没有描述，如何将凸轮轴保持在所述位置中。当伺服马达在故障情况下或在控制电子元件故障情况下仅产生少量的制动力矩时，也没有提出措施。在这些情况下，可能没有达到故障安全位置或不确保:凸轮轴保持在故障安全位置中或不可控地离开所述位置。
[0006]PCT/EP2011/050861示出一种具有偏置弹簧的凸轮轴调节器，所述偏置弹簧将凸轮轴调节器向回按压到相应的端部位置(凸轮轴的最大的前部位置或最大的后部位置)。所述弹簧在整个调节范围上是主动的，这关于吸收能量不是有利的。如果电伺服马达在故障的情况下产生相应高的制动力矩(例如通过绕组短路)，不能够通过这种复位弹簧实现期望的端部止挡。
[0007]DE 103 32 264 Al描述凸轮轴调节器的故障安全系统，所述凸轮轴调节器具有可移动的机械的端部止挡。所述端部止挡通过各一个弹簧在一个方向上预紧，使得其朝故障安全位置的方向相应地减小调节范围，即NW调节器的最大后部位置或前部位置减小。在无干扰的正常运行中，所述可移动的止挡由机械装置锁定，使得能够使用NW调节器的整个调节范围。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于，提出凸轮轴调节器的相对于已知的解决方案改进的实施方案，并且所述凸轮轴调节器尤其具有以结构简单的方式实现的故障安全系统。
[0009]应实现一种故障安全机构，所述故障安全机构是非常简单构造的，即尽可能不需要附加的致动器。此外，所述目的应尽可能不影响凸轮轴调节器的正常运行或凸轮轴调节器针对正常运行的设计方案。故障安全模式应仅通过又可能对伺服马达的控制而被禁用，即能够引回到正常运行中。最后，所述机构应需要少的结构空间或使用已经存在的结构空间。
[0010]所述目的通过权利要求1的特征性的特征来实现。改进方案在从属权利要求中得出。
[0011]本发明提出一种用于内燃机的凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器由构成为三轴传动装置的调节传动装置构成，所述调节传动装置具有:由内燃机驱动的驱动轮，经由所述驱动轮导入用于凸轮轴的驱动力矩；与凸轮轴抗转动耦联的传动装置输出端；与驱动马达耦联的传动装置输入轮，经由所述传动装置输入轮将引起驱动轮和传动装置输出端之间的相对转动的调节力矩导入到调节传动装置中，其中设有引起锁止调节传动装置的故障安全机构，所述故障安全机构在缺少经由传动装置输入轮引入的调节力矩的情况下作用于位于驱动轮和传动装置输出端之间的传动元件。
[0012]为了进行根据本发明的凸轮轴调节，在调节传动装置中因此设有锁定或阻挡装置，所述锁定或阻挡装置在达到凸轮轴调节器的、即凸轮轴相对于其驱动轮的特定的相位置时，将调节传动装置在所述位置中锁定或阻挡以抵抗继续调节。
[0013]所述根据本发明的锁定或阻挡装置以锁止的方式在凸轮轴的驱动轮和传动装置输出端、即调节传动装置的相对于凸轮轴固定的部分之间。根据本发明，锁定或阻挡装置作用于位于驱动轮和传动装置输出端之间的传动部分。其他的传动部分在此优选是传动装置的加速元件，例如传动装置输入轴、传动装置输入轮或行星齿轮。因此，明显减少对于这种锁定或阻挡装置所必需的力。尤其地，由此可能的是，这种设备由塑料构成。
[0014]锁定或阻挡装置在其激活时阻挡调节传动装置以抵抗拧开直至达到特定的分离力矩。装置的分离力矩设计成，使得尽管将交变转矩施加在凸轮轴上、将摩擦力矩施加在伺服马达上以及尽管伺服马达的在转速改变时作用的惯性力矩，调节传动装置不离开故障安全位置。
[0015]根据本发明的阻挡装置尤其设计成，使得所述阻挡装置能够在基本上没有附加转矩的情况下激活。如果操作调节传动装置并且凸轮轴的调节角度达到能够激活阻挡装置的相应的位置，那么在该区域中几乎不需要附加的转矩来激活阻挡装置。如果再次离开所述位置，那么对此仅需要特定的最小的分离力矩。这能够有针对性地由伺服马达施加。
[0016]锁定装置还能够设计成，使得伺服马达不能够借助自身的力将锁定装置解锁。解锁随后例如手动地在车间中进行。
[0017]必要的分离力矩也能够根据方向选择成是不同大小的。
[0018]改进地，同样可能的是，根据转速来设计必要的分离力矩。因此，可能的是，机构受到凸轮轴转速的转速相关的离心力。因此，所述装置能够设计成，使得需要的分离力矩随着凸轮轴转速增大而增大或减小。
[0019]锁定或阻挡装置能够借助于磁体激活。在此，能够将永磁铁安置在凸轮轴驱动轮上或安置在调节传动装置的相对于凸轮轴固定的部分上。在调节传动装置的特定的位置中，永磁铁距其他传动部分的距离最小或与所述其他传动装置接触。如果再次离开调节传动装置的所述特定的角度位置，那么需要特定的分离力矩，使得永磁铁和相应的传动部分之间的间距能够再次增大。在调节传动装置的所有其他角度位置中，永磁铁距相应的传动部分的间距大到，使得磁力是可忽略的并且不需要附加必要的调节力矩。附加的致动器能够将锁定装置再次解锁。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]此外，根据附图描述本发明的实施例。
【具体实施方式】
[0021]图1示出本身已知的凸轮轴调节器的俯视图，所述凸轮轴调节器由驱动轮I构成，所述驱动轮由没有示出的内燃机驱动。在示出的实施例中，驱动轮I构成为链轮并且经由链由曲轴以半回转的方式驱动。驱动轮I也能够构成为齿盘，所述齿盘与相应的齿带共同作用。驱动轮I的转动方向进而凸轮轴的转动方向由箭头表示。
[0022]驱动轮I与没有示出的内齿部耦联，所述驱动轮通过主传动装置驱动，所述主传动装置又经由三个齿轮2驱动，所述三个齿轮根据行星齿轮的类型围绕中心设置的传动装置输入轮3设置并且与所述传动装置输入轮接合。根据行星齿轮的类型围绕传动装置输入轮3设置的齿轮2轴向固定地安装在承载盘4的栓上，所述承载盘与传动装置输出端5、即凸轮轴或到凸轮轴的中间元件抗转动地连接(中心螺栓6)。图1a)示出具有中心螺栓6的调节传动装置的侧视图，所述中心螺栓用于将传动装置输出端5与凸轮轴(没有示出)、可相对于传动装置输出端5旋转的驱动轮1、传动装置输入轮3以及围绕传动装置输入轮3设置的齿轮2抗转动地连接。相对于驱动轮I调节传动装置输出端5 (凸轮轴)通过将转矩从没有示出的伺服马达(电动机)导入到中心的传动装置输入轮3上来进行。
[0023]在图1中示出不同的止挡7、8、9、10，所述止挡限定传动装置输出端5、凸轮轴以及驱动轮I相互间的最大可转动性，最终即限定凸轮轴的最大的前部位置和最大的后部位置。驱动侧的端部止挡7对传动装置输出端5的最大的向后调节、凸轮轴相对于驱动盘I的最大的向后调节限制，即对凸轮轴的后部位置限制，其方式在于，所述端部止挡与凸轮轴侧的端部止挡8共同作用。相位角Φ相应于在驱动轮I和传动装置输出端、凸轮轴之间的相对角度。
[0024]在凸轮轴侧固定的端部止挡9与驱动侧的端部止挡10共同作用从而限定最大的向前调节、即凸轮轴的前部位置。
[0025]图1最后示出呈锁止设备的形式的根据本发明的故障安全机构11，所述锁止设备以还要描述的方式与齿轮2共同作用。故障安全机构11的锁止设备借助于固定螺丝安置在驱动轮I上并且抗转动地与所述驱动轮连接。故障安全机构11在示出的实施例中与在图中示出的三个齿轮2中的上部的齿轮相关联。
[0026]在图2中不出驱动轮I相对于传动装置输出端5、即相对于凸轮轴在朝向最大的后部位置的方向上的相对转动。所述转动通过经由中心的传动装置输入轮3导入相应的转矩引起，由此齿轮2沿示出的方向箭头转动并且经由驱动轮I的内齿部产生相对转动。在靠近凸轮轴的最大的后部位置的所述位置中，在图中分别在上部示出的齿轮2接近故障安全机构11。在驱动轮I和传动装置输出端5之间的所属的相位角Φ相对于在图1中的相位角减小。
[0027]在传动装置输出端5相对于驱动轮I继续转动时，齿轮2的头部区域与故障安全机构11的可枢转安装的锁止爪12接触。锁止爪12的造型和枢转安装是这样的，使得其沿自由运动方向由沿箭头的方向转动的齿轮2压入，即不阻碍齿轮2沿所述转动方向的转动，所述齿轮2引起朝向最大的后部位置调节凸轮轴。因此，凸轮轴能够移动到最大的后部位置中，更确切地说，所述位置与具有锁止爪12的故障安全机构11相关联。
[0028]图3以及故障安全机构11的图4-6的放大图示出，通过压力弹簧13的力沿锁止方向(在此顺时针)张紧的可枢转安装的锁止爪12如何给沿箭头的方向转动的齿轮2的齿部让路，即不阻碍转动。
[0029]图4-9示出，锁止爪12在围绕其他枢转轴线15 (平行于枢转轴承14)安装的轴承部分16中具有其枢转轴承14，所述轴承部分通过其他的压力弹簧17逆时针预紧。压力弹簧17在此支撑在基座部分18上，所述基座部分具有用于轴承部分16的枢转轴承15进而承载故障安全机构11的所描述的部分。
[0030]图4-6示出，锁止爪12如何通过沿箭头方向转动的齿轮2-所述转动方向引起驶向最大的后部位置——逆时针枢转。在图7中描述达到最大的后部位置，锁止爪12现在通过压力弹簧13的力锁止齿轮2。
[0031]齿轮2的抵抗向回转动的锁止但是仅作用直至特定的转矩。由于枢转轴承14、15的杠杆关系结合压力弹簧13、17的特性曲线，锁止爪12能沿相反方向直至特定的力矩以锁止的方式抵抗齿轮2的转动。如果超过特定的力矩，那么锁止爪12抵抗压力弹簧17沿顺时针方向枢转轴承部分16从而又释放齿轮2。现在引起离开最大的后部位置的、齿轮2的转动在图8和9中借助方向箭头示出。
[0032]要用于再次离开通过锁止爪12固定的最大的后部位置的转矩通过故障安全机构11的所描述的元件的相应的尺寸设计来选择，使得仅在功能正常的并且用于驱动的驱动马达(电动机)的情况下能够离开所述位置，也就是说所述驱动马达因此经由中心的传动装置输入轮3引起齿轮2的向回转动。在运行中在凸轮轴上作用的交变力矩由于传动装置的高的传动比和缺少马达的驱动力矩而不是足够的。
[0033]附图标记列表:
[0034]I 驱动轮，链轮，驱动侧
[0035]2 齿轮，行星齿轮
[0036]3 传动装置输入轮
[0037]4 承载盘
[0038]5 传动装置输出端，输出侧
[0039]6 中心螺栓,连接凸轮轴
[0040]7 端部止挡
[0041]8 端部止挡
[0042]9 端部止挡
[0043]10 端部止挡
[0044]11 锁止装置，故障安全机构
[0045]12 锁止爪
[0046]13 压力弹簧(锁止爪)
[0047]14 枢转轴承(锁止爪12)
[0048]15 枢转轴承(轴承部分16)
[0049]16 轴承部分
[0050]17 压力弹簧(轴承部分16)
[0051]18 基座部分(故障安全机构)
【权利要求】
1.一种用于内燃机的凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器由构成为三轴传动装置的调节传动装置构成，所述调节传动装置具有:由所述内燃机驱动的驱动轮(I)，用于凸轮轴的驱动力矩经由所述驱动轮导入；与所述凸轮轴抗转动耦联的传动装置输出端(5);与驱动马达耦联的传动装置输入轮(3)，引起驱动轮(I)和传动装置输出端(5)之间的相对转动的调节力矩经由所述传动装置输入轮导入到所述调节传动装置中，其中设有引起锁止所述调节传动装置的故障安全机构(11)，所述故障安全机构在缺少经由所述传动装置输入轮(3)引入的调节力矩的情况下作用于位于驱动轮(I)和传动装置输出端(5)之间的传动元件(2)。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器， 引起所述调节传动装置的锁止的所述故障安全机构(11)将所述调节传动装置保持在端部位置中的对应于所述凸轮轴的最大的前部或后部位置的一个端部位置中。
3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调节器， 引起所述调节传动装置的锁止的所述故障安全机构(11)配属有致动器，借助于所述致动器能够解除锁止。
4.根据权利要求1和2所述的凸轮轴调节器， 引起所述调节传动装置的锁止的所述故障安全机构(11)能够通过施加要由所述传动装置输入轮(3)施加的最小调节力矩松开。
5.根据上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节器， 引起所述调节传动装置的锁止的所述故障安全机构(11)构成为通过弹簧(13)预紧的锁止爪(12)，所述锁止爪与在驱动轮⑴和传动装置输出端(5)之间接入的齿轮(2)共同作用。
6.根据权利要求5所述的凸轮轴调节器， 通过弹簧(13)预紧的所述锁止爪(12)安置在与所述驱动轮(I)或所述传动装置输出端(5)抗转动地耦联的基座部分(18)上。
7.根据权利要求4和5所述的凸轮轴调节器， 通过弹簧(13)预紧的所述锁止爪(12)安置在通过另一个弹簧(17)张紧的并且能够相对于所述基座部分(18)枢转安装的轴承部分(16)上。
【文档编号】F01L1/352GK104271901SQ201380023392
【公开日】2015年1月7日 申请日期:2013年3月21日 优先权日:2012年5月3日
【发明者】费利克斯·库夫纳, 迈克尔·舍贝尔 申请人:麦格纳动力系有限两合公司