凸轮轴调节装置的制作方法

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在内燃机的气门传动装置中使用，以便改变气门打开时间和闭合时间，由此可以普遍性地改进内燃机的油耗值以及运行特性。

凸轮轴调节装置的在实践中被证实为可行的实施方式具有带定子和转子的叶片室调节器，定子和转子界定出环形空间，通过凸起和叶片将环形空间划分成多个工作腔。这些工作腔可以有选择地加载以压力介质，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输送到转子的叶片的一侧上的工作腔中，并从叶片的相应的另外的侧上的工作腔中再次输送回到压力介质储备器中。其容积在此增大的压力腔具有与其容积在此减小的压力腔的作用方向相反的作用方向。据此，作用方向意味着对各自的工作腔组进行的压力介质加载导致转子顺时针或逆时针相对定子扭转。对压力介质流以及进而对凸轮轴调节装置的调节运动的控制例如借助中央阀来进行，该中央阀具有穿流开口和控制棱边的复杂结构以及能在该中央阀中移动的阀体，该阀体依赖于其位置关闭或者释放穿流开口。

这样的凸轮轴调节装置的问题在于：它们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定子的不受控的运动，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。为了避免这个问题而公知的是，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定子锁止在对于启动来说有利的转动角定位中。但是，在像例如在内燃机停转时那样的例外情况中，可能发生锁止装置不按规定将转子锁止，并且凸轮轴调节器在随后的启动阶段中必定以未锁止的转子来运行。但是，由于有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定位中时，转子就必定在启动阶段中自主地扭转到中间锁止定位中并被锁止。

转子相对定子的这种自主的扭转和锁止例如由DE 10 2008 011 915 A1和DE 10 2008 011 916 A1公知。两种在所述文献中描述的锁止装置包括多个由弹簧加负荷的锁止销，这些锁止销在转子扭转时依次地锁止到设置在密封盖或定子上的锁止滑槽中，并且在此，在到达中间锁止定位之前允许转子相应朝中间锁止定位的方向扭转，但是截断转子朝相反的方向扭转。在内燃机热机运转之后和/或在凸轮轴调节器完全填充以压力介质之后，锁止销受压力介质操纵地从锁止滑槽中被挤出，从而使得转子随后可以按规定扭转，用以调节凸轮轴相对定子的转动角位。

该解决方案的缺点在于：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，锁止过程的前提是：锁止钉功能可靠地相继锁止。只要其中一个锁止销没有被锁止，那么锁止过程就会被中断，这是因为转子由此没有单侧地锁止在中间位置中，并且又有可能会再次回转。

技术实现要素：

因此，本发明的任务是：提供一种具有转子的功能可靠且成本低廉的中间锁止装置的凸轮轴调节器。

根据本发明的基本想法提出的是，锁止销形成阀销，其中，阀销是分级销。由于将阀销用作锁止销，使得锁止销除了锁止的功能之外还承担阀的功能。特别有利的是，阀销被构造为分级销。分级销在此具有呈环形的槽，这些槽被用于释放与阀销的容纳室邻接的压力介质线路之间在流体流动技术上的连接。在此，在分级销上设置有至少两个凸起，利用这些凸起可以将邻接的压力介质线路相对容纳室在流体流动技术上密封。因此，依赖于锁止销的轴向位置地，使与阀销的容纳室在流体流动技术上连接的压力介质线路在不同的组合中在流体流动技术上彼此互连。

此外，有利的是，在第一切换位置中，流入压力介质线路与工作腔之间在流体流动技术上的连接仅经由至少一个止回阀进行，而在第二切换位置中，阀装置将至少一个流入压力介质线路与工作腔以自由流动的方式连接起来。因此，通过在流体流动技术上中间接有止回阀可以实现一种空载运行(Freilauf)，以便使转子相对定子锁止在中间锁止定位中。

此外还提出，止回阀如下这样地布置，即，使止回阀的穿流仅在流入压力介质线路朝压力介质室的方向穿流时才实现。通过止回阀的该作用方向，压力介质可以从流入压力介质线路经由流出压力介质线路仅朝工作腔的方向流动。由此，避免了压力介质从工作腔回流，从而使得工作腔的容积在一个切换位置中可以仅增大。因此，转子通过在启动阶段中起作用的交变力矩(Camshaft Torque Actuated(作用中的凸轮轴扭矩))朝一个方向相对定子转动，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，止回阀形成空载运行，其利用发挥作用的交变力矩使得转子自主地脉动式地从止挡位置的方向朝中间锁止定位的方向扭转。在此，特别重要的是，其余的工作腔在压力介质流入期间是短接的，位于其中的压力介质由此可以在其他工作腔之间溢流并且不阻碍转动运动。

此外，有利的是，阀装置可以经由第一和/或第二流出压力介质线路在流体流动技术上与工作腔连接，因此，经由第一或第二压力介质线路可以建立起容纳室与工作腔之间在流体流动技术上的连接。备选地，工作室可以经由第一和第二压力介质线路与容纳室连接，并且因此通过在流体流动技术上的并联提高了压力介质的体积流量。

优选地，在阀装置的第一切换位置中，流入压力介质线路仅与第二流出压力介质线路连接，而在第二切换位置中，第一流出压力介质线路和第二流出压力介质线路在流体流动技术上与流入压力介质线路都连接，其中，第一和第二流出压力介质线路在流体流动技术上并联。因此，例如可以与阀销的切换位置无关地，经由止回阀建立起容纳室与工作腔之间在流体流动技术上的连接。在第二切换位置中，除了经由止回阀的在流体流动技术上的连接外，容纳室在流体流动技术上还自由地与工作腔连接。能自由穿流的压力介质线路在本文中被理解为可以在两个穿流方向上不受阻碍或基本上不受阻碍地由压力介质穿流的压力介质线路；据此，具有止回阀的压力介质线路不能被自由地穿流。

此外，优选的是，止回阀设置在第二流出压力介质线路中。由此，阀装置经由两个在流体流动技术上并联的压力介质线路与工作腔连接，其中，一个流出压力介质线路能够实现在流体流动技术上自由的连接，而在另一流出压力介质线路中，经由止回阀实现流动。

在本发明的优选实施方式中，止回阀通过带式止回阀形成。带式止回阀提供了简单且紧凑的将止回阀整合在阀销中的可行方案。此外，通过带式止回阀可以实现一定的轴向延伸长度，从而经由止回阀可以与阀销的切换位置无关地将流入压力介质线路与第二流出压力介质线路在流体流动技术上连接起来。

此外，有利的是，带式止回阀布置在阀销上。由于带式止回阀的圆形形状，使得该带式止回阀可以简单地被整合在阀销的凸起之间。阀销的容纳室是呈柱体形的，由此使呈环形的带式止回阀可以毫无问题地随着阀销在容纳室中沿轴向方向运动。

此外，有利的是，带式止回阀在第一和第二切换位置中在流体流动技术上与流入压力介质线路以及与第一和第二流出压力介质线路都连接。因此，在第一切换位置中，经由止回阀建立起流入压力介质线路与第二流出压力介质线路之间在流体流动技术上的连接，从而压力介质仅可以朝工作腔的方向流动。在第二切换位置中，除了所述在切换位置中在流体流动技术上的连接外，还建立起流入压力介质线路与第一流出压力介质线路之间在流体流动技术上的连接。因此，压力介质并行地经由第一和第二流出压力介质线路流入工作腔中。一旦低于C端口处的一定的压力水平，那么阀销就被弹簧力运动到第一切换定位中。现在不再能够实现压力介质从工作腔经由第一流出压力介质线路的回流。压力介质经由第二流出压力介质线路的回流通过带式止回阀被截断。但是只要在流入压力介质线路还存在有剩余压力，那么压力介质还是可以从流入压力介质线路流入第二流出压力介质线路。

此外还提出，带式止回阀的带径向向外地被预紧。这意味着，带具有向外拱曲的趋势，其中，带可以通过压力介质加载被压到一起，并且在缺失压力介质加载的情况下防止了穿流。在有压力介质加载的情况下，带因此减小了其半径并释放了流体流动技术上的穿流。带式止回阀在这个实施方式中可以更简单地被整合到阀销中。但是原则上也可行的是，使带向内被预紧。

附图说明

接下来借助优选实施例来更加详细地阐述本发明。在此，在附图中可以具体看到：

图1：示出根据本发明的凸轮轴调节装置的示意图，其中示出压力介质循环回路在转子的从“迟滞”方向到中间锁止定位的调节运动期间的线路图；

图2：示出凸轮轴调节装置的截面图，从其中可以获知阀装置在转子中的布置以及压力介质线路的走向；

图3：示出具有带式止回阀的阀装置的第一实施方式；

图4：示出具有止回阀的带的阀销；

图5：示出止回阀的带；

图6：示出本发明的第二实施方式，其具有在第二流出压力介质线路中的止回阀；

图7：示出本发明的第三实施方式，其具有在第二流出压力介质线路中的止回阀。

具体实施方式

在图1中可以看到具有公知的基础结构的凸轮轴调节装置，其带有示意性示出的叶片室调节器作为基础构件，该叶片室调节器包括能由未示出的曲轴驱动的定子16和能与同样未示出凸轮轴抗相对转动地(drehfest)连接的转子17，该转子具有多个从其径向向外延伸的叶片11和12。在上部的图示中可以看到展开的叶片室调节器，并且在左下方示意性地可以看到具有中间锁止装置26的转子17的截段，而在右下方示意性地可以看到形式为多通切换阀7的用于控制压力介质流的切换装置。多通切换阀7具有A端口、B端口和C端口，压力介质线路18、27和28在流体流动技术上联接到这些端口上。此外，多通切换阀7在流体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，压力介质泵将压力介质在回引之后从压力介质储备器T再次输送到压力介质循环回路中。

此外，可以看到具有多个压力介质线路1、3、4、6、8、13、14、14a、14b、15、18、27、28、29、31、32、34和42的压力介质回路，这些压力介质线路经由多通切换阀7可以有选择地与压力介质泵P或压力介质储备器T在流体流动技术上连接。

定子16具有多个定子隔板，这些定子隔板将定子16与转子17之间的环形空间划分为压力室24和25。压力室24和25又通过转子17的叶片11和12被划分为工作腔20、21、22和23，压力介质线路1、3、4和6通入这些工作腔中。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可以例如布置在与定子16螺接的密封盖中。

原则上，凸轮轴相对曲轴的转动角在正常运行中例如沿“迟滞”方向通过如下方式来调节，即，给工作腔21和23加载以压力介质并由此增大其容积，而同时将压力介质从工作腔20和22挤出并减小其容积。在图示中，“提前”止挡位置用F标记出，而“迟滞”止挡位置用S标记出。其容积在该调节运动中分别以成组方式增大的工作腔20、21、22和23在本发明的意义上被称为一个作用方向的工作腔20、21、22和23，而其容积同时减小的工作腔20、21、22和23被称为相反作用方向的工作腔20、21、22和23。于是，工作腔20、21、22和23的容积变化导致具有叶片11和12的转子17相对定子扭转。在上部的定子16的展开图示中，工作腔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，而工作腔20和22的容积同时通过压力介质经由多通切换阀7的A端口的回流而减小。容积变化导致了转子17相对定子16从“提前”方向朝向“迟滞”方向扭转。

此外，设置有阀功能钉35，其同样能直线移动并且由弹簧加负荷。阀功能钉35朝嵌入位置的方向由弹簧加负荷地嵌入锁止滑槽19中并且以如下方式布置在转子17中，即，使其在转子17的任何位置中都不阻碍转子17相对定子16的转动运动。阀功能钉35实际上仅被携动。为了可以实现转子17相对定子16的调节，中间锁止装置26首先通过如下方式被释放，即，经由压力介质泵P从多通切换阀7的C端口经由压力介质线路18给锁止滑槽19加载以压力介质。通过对锁止滑槽19的压力介质加载，锁止销2和5以及阀功能钉35从锁止滑槽19中被挤出，从而使得转子17随后可以相对定子16自由转动。

在图1中可以看到，在转子17的转子毂30中在空间上靠近锁止销2和5分别布置有止回阀9和10。但是，要将这个图示理解为示意性的，从而止回阀9和10在备选的实施方式中也可以布置在锁止销2和5中。

在第一切换位置的方向上，锁止销2和5由弹簧加负荷，在第一切换位置中，这些锁止销嵌入锁止滑槽19中，如参照图1中的锁止销2看到的那样。在此，第二流出压力介质线路8连同布置在其中的止回阀9如下这样地布置在转子毂30中，即，使其在锁止销2的第一位置中将流入压力介质线路14与第二流出压力介质线路8在流体流动技术上连接，第二流出压力介质线路又经由第一压力介质线路1通入工作腔20中。压力介质线路27在流体流动技术上与通入工作腔22中的压力介质线路4连接并且同时通入多通阀7的A端口。止回阀9被定向成使得压力介质能够流入工作腔20中，而防止了压力介质从工作腔20流出。转子17在该位置中在内燃机停机之后不被锁止并且沿“迟滞”止挡位置的方向扭转，这可以例如在内燃机停转时发生。锁止销5不嵌入锁止滑槽19中并且抵抗起作用的弹簧力地移动到第二切换位置中，在第二切换位置中，能自由穿流的第一流出压力介质线路32在流体流动技术上通过在第二切换位置中的锁止销5与流入压力介质线路29连接。压力介质线路29在流体流动技术上与压力介质线路6连接并且经由压力介质线路28联接到多通切换阀7的B端口上。为了空载运行以及进而为了凸轮轴调节器到中间锁止定位中的运动，压力室24的工作腔20和21以及压力室25的工作腔22和23在流体流动技术上必须是短接的。这经由阀功能钉35来实现，通过对锁止滑槽19进行压力介质加载，使该阀功能钉从第一切换位置运动到第二切换位置中，并且进而使压力介质线路15与压力介质线路34经由压力介质线路42在流体流动技术上连接。因此，能够实现在两个相反工作的工作腔20、21、22和23之间的压力介质的溢流，其中，这依赖于定子16相对转子17的相对角地经由止回阀9或10或者经由能自由穿流的压力介质线路13或32进行。

在内燃机的启动阶段期间，交变力矩作用到凸轮轴上并且进而也作用到转子17上。在此沿箭头方向作用到转子17上的力矩导致压力介质从工作腔21和23中经由压力介质线路3和6被挤出，参见图1。在转子17从“迟滞”方向运动到中间锁止定位中时，锁止销5位于第二切换位置中，由此第一流出压力介质线路32与流入压力介质线路29在流体流动技术上连接。因此，压力介质可以从压力介质线路3经由压力介质线路32、15、42、34、27、14、8和1流入工作腔20中；因此，流动经由止回阀9来实现。此外，压力介质可以从工作腔21也经由压力介质线路3、32、15、42、34、27和4流入工作腔22中。来自工作腔23的压力介质经由压力介质线路6、29、15、42、34、27和4流入工作腔22中，或者经由压力介质线路6、29、15、42、34、27、14、8和1流入工作腔20中；在此，流动同样经由止回阀9来实现。

因此，在出现沿图1中的箭头方向的力矩时工作腔20、21、22和23是短接的。而针对力矩逆着箭头方向作用的情况，压力介质由于止回阀9的定向而不能从工作腔20出来，转子17在该转动方向上经由止回阀9处的压力介质来支撑。由此，实际上实现了一种空载运行，通过这种空载运行，转子17自主地在充分利用起作用的凸轮轴交变力矩的情况下脉动式地扭转到中间锁止定位中，直至锁止销2在侧向被止挡在锁止滑槽19的止挡部上，并且锁止销5同样受弹簧力支持地被锁止在锁止滑槽19中。

图2示出了根据本发明的凸轮轴调节装置的截面图。可以看到第一阀装置36，该第一阀装置基本上通过容纳室43和被引入容纳室中的锁止销2形成。锁止销2在此形成阀销40。阀装置36如下这样地布置，即，使锁止销2的轴向运动沿凸轮轴调节装置的旋转轴线的方向进行，其中，凸轮轴调节装置的旋转轴线垂直于图面地延伸。在左侧示出的第一阀装置36示意性地表现出两个可能的切换位置，其中，在第一切换位置中实现了经由止回阀9的压力介质的流动。示意性地示出：在第一阀装置36的第二切换位置中，压力介质线路1在流体流动技术上能自由地与压力介质线路3或6连接，而在第一切换位置中，压力介质线路1与压力介质线路3或6之间在流体流动技术上的连接经由止回阀9进行。此外，在图1中可以看到，经由多通切换阀27，使具有相同作用方向的工作腔20和22在流体流动技术上能与压力介质泵P连接。

接下来描述针对第一阀装置36的具体的实施方式。这些实施方式可以类似地应用到第二阀装置37上，该第二阀装置基本上通过容纳室44和置于该容纳室中的锁止销5形成。

图3示出第一阀装置36的实施方式，其中，止回阀9设置在锁止销2中。阀销40通过锁止销2形成，其中，阀销40是分级销。因此，阀销40具有至少两个凸起38和至少一个环形的槽39。经由凸起38，邻接的流入压力介质线路14或第一和第二流出压力介质线路13和8可以相对容纳室43在流体流动技术上被截断。通过环形的槽39，在邻接的流入压力介质线路或第一和第二流出压力介质线路13和8之间建立起与容纳室43在流体流动技术上的连接。依赖于阀销40地因此也确定了第一阀装置36的切换位置的定位，流入压力介质线路14可以在不同的组合中与第一或第二流出压力介质线路13或8在流体流动技术上连接。

在图3的实施方式中，止回阀9通过带式止回阀46形成。带式止回阀46在此布置在阀销40的两个凸起38之间的环形的槽39中。优选地，带33径向向外地被预紧，也就是说，在发生穿流时，从径向外部给带33加载以压力介质并且抵抗预紧力地压到一起，从而释放在流体流动技术上的连接。在发生沿阻断方向的穿流时，从径向内部给带33加载以压力介质并被挤向流进开口，从而在流体流动技术上截断了该穿流。因此确保了，压力介质可以从流入压力介质线路14经由带式止回阀33流动到第二流出压力介质线路8中；通过带式止回阀46防止了压力介质从第二流出压力介质线路8回流到流入压力介质线路14中。在备选的实施方式中，带33也可以径向向内被预紧。

图4示出了具有带33的阀销40。可以看到，在阀销40与带33之间的过渡部处设置有两个半径。由此，实现了阀销40与带33之间的均匀的过渡。此外，在图4中还可以看到，带33牢固地与阀销40连接，从而使其在阀销40进行轴向调节运动时被携动。

图5示出带33的具有大于360°的卷绕的优选的几何结构。带式止回阀基本上呈圆形，其中，带33的部分区段41径向向内伸出。此外，也能想到针对带33的备选的几何结构。

图3左侧的插图示出了在第二切换位置中的第一阀装置36，在第二切换位置中，给锁止滑槽19加载以压力介质，并且由此使得阀销40抵抗弹簧力地运动。在第二切换位置中，通过环形的槽39建立起流入压力介质线路14与第一流出压力介质线路13之间在流体流动技术上的连接。附加地，还存在流入压力介质线路14与第二流出压力介质线路8之间在流体流动技术上的连接。因此，在第一切换位置中，压力介质从流入压力介质线路14经由两个在流体流动技术上并联的流出压力介质线路13和8流入工作腔20中。在图3右侧画出了在第一切换位置中的第一阀装置36。锁止滑槽19不被施加压力，从而使得阀销40通过弹簧力被压入第一切换位置中。在阀销40的这个定位中，凸起38截断了容纳室43与第一流出压力介质线路13之间在流体流动技术上的连接。尽管阀销40运动到第一切换位置中，但是经由带式止回阀33仍然存在流入压力介质线路14与第二流出压力介质线路8之间在流体流动技术上的连接，也就是说，流入压力介质线路14与第二流出压力介质线路8之间在流体流动技术上的连接与切换位置无关。带式止回阀46的轴向延伸长度是使流入压力介质线路14和流出压力介质线路8在两个切换位置中都连接的那么大。此外，在带式止回阀46上还设置有流动开口46，这些流动开口与阀销在流体流动技术上与流出压力介质线路8连接的切换位置无关。流动开口45被导到带式止回阀46的内部中，从而当压力介质从第二流出压力介质线路8的方向流动时，使得从径向内部给带33加载以压力介质；从该放下不能实现止回阀的穿流。如果压力介质从流入压力介质14的方向流动，那么带就被压到一起并且使带释放了向流动开口45的在流体流动技术上的连接。在带式止回阀46上设置有至少一个流动开口45，但优选径向靠外地在带式止回阀46的周侧面上设置有多个流动开口45。流动开口45通入环绕的环形通道47中，其中，环形通道48的轴向延伸长度是使得流动开口45与流出压力介质线路8之间在流体流动技术上的连接与切换位置无关地得到维持的那么大。在带式止回阀46与流入压力介质线路14之间在流体流动技术上的连接同样与阀销40的切换位置无关地得到维持。在这个实施方式中，第一阀装置36形成3/2换向阀。备选地，利用带式止回阀46的实施方式也可以换成4/2换向阀。为此，流入压力介质线路14在容纳室43之前被划分成两个流入压力介质线路14a和14b。

图6示出了本发明的第二实施方式。止回阀9在此布置在第二流出压力介质线路8中。图6左侧的插图示出了在第二切换位置中的阀销40。流入压力介质线路14在此在流体流动技术上与第一流出压力介质线路13连接；同时，流入压力介质线路14还与第二流出压力介质线路8连接，止回阀9布置在该第二流出压力介质线路中。在图6右侧的插图中，阀销40位于第一切换位置中，由此凸起38截断了容纳室43与第一流出压力介质线路13之间在流体流动技术上的连接。在流入压力介质线路14与第二流出压力介质线路8之间在流体流动技术上的连接在此仍存在。因此，如在图3的第一实施例中那样，阀装置通过3/2换向阀形成。但是，止回阀在图8的实施方式中布置在第二流出压力介质线路8中。优选地，止回阀9是球式止回阀。但是备选地，也能想到其他的止回阀。

图7示出了本发明的第三实施方式，其与图6的第二实施方式的区别在于：流入压力介质线路14在其通入容纳室43中之前被划分成两个流入压力介质线路14a和14b；因此，形成了4/2换向阀。在第二切换位置中(参见图7左侧)，流入压力介质线路14b通过槽39与第一流出压力介质线路13在流体流动技术上连接。在该切换位置中，流入压力介质线路14a与第二流出压力介质线路8之间在流体流动技术上的连接被凸起38截断。在第一切换位置中(参见图7右侧)，存在有流入压力介质线路14a与第二流出压力介质线路8之间在流体流动技术上的连接；流入压力介质线路14b与流出压力介质线路13之间在流体流动技术上的连接在流体流动技术上被截断。流入压力介质线路14a与其中布置有止回阀9的流出压力介质线路8之间在流体流动技术上的连接在该实施例中依赖于阀销40的切换位置。

附图标记列表

1 压力介质线路

2 锁止销

3 压力介质线路

4 压力介质线路

5 锁止销

6 压力介质线路

7 多通切换阀

8 第二流出压力介质线路

9 止回阀

10 止回阀

11 叶片

12 叶片

13 第一流出压力介质线路

14 流入压力介质线路

14a 流入压力介质线路

14b 流入压力介质线路

15 压力介质线路

16 定子

17 转子

18 压力介质线路

19 锁止滑槽

20 工作腔

21 工作腔

22 工作腔

23 工作腔

24 压力室

25 压力室

26 中间锁止装置

27 压力介质线路

28 压力介质线路

29 流入压力介质线路

30 转子毂

31 第一流出压力介质线路

32 第二流出压力介质线路

33 带

34 压力介质线路

35 阀功能钉

36 第一阀装置

37 第二阀装置

38 凸起

39 槽

40 阀销

41 部分区段

42 压力介质线路

43 容纳室

44 容纳室

45 流动开口

46 带式止回阀

47 环形通道