凸轮轴调节器的制作方法

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阀的配气正时，以便使曲轴与凸轮轴之间的相位关系可以在最大提前位置与最大滞后位置之间的限定的角度范围内以可变的方式设计。根据当前负载和转速调整配气正时降低了消耗和排放。为此目的，凸轮轴调节器整合在驱动系中，经由该驱动系将曲轴的转矩传递到凸轮轴上。该驱动系可以例如构造为皮带传动装置、链条传动装置或齿轮传动装置。

在液压凸轮轴调节器中，从动元件和驱动元件构造出一对或多对相互作用的能加载液压介质的压力腔。驱动元件和从动元件同轴布置。通过填充和清空各个压力腔产生驱动元件与从动元件之间的相对运动。在驱动元件与从动元件之间旋转作用的弹簧沿优势方向(Vorteilsrichtung)相对从动元件挤压驱动元件。该优势方向可以与旋转方向同向或反向。

液压凸轮轴调节器的一种结构形式是叶片室调节器。叶片室调节器具有定子、转子和带外齿部的驱动轮。转子作为从动元件以能与凸轮轴抗相对转动(drehfest)连接的方式构造。驱动元件包括定子和驱动轮。定子和驱动轮彼此抗相对转动地连接或替选地彼此一体式构造。转子与定子同轴地并且在定子内部布置。转子和定子利用它们的径向延伸的叶片形成相反作用的油腔，油腔能通过油压加载并且能够实现定子与转子之间的相对旋转。叶片要么与转子或定子一体式地构造，要么作为“插入的叶片”布置在转子或定子的为此设置的槽中。此外，叶片室调节器具有不同的密封盖。定子和密封盖通过多个螺纹连接件彼此锁定。

液压凸轮轴调节器的另一种结构形式是轴向活塞调节器。在此，经由油压使得移动元件轴向移动，该轴向元件经由斜齿部产生驱动元件与从动元件之间的相对旋转。

液压凸轮轴调节器的另一种结构形式是机电式凸轮轴调节器，其具有三轴变速器(例如行星变速器)。在此，其中一个轴形成驱动元件，而第二轴形成从动元件。经由第三轴可以借助执行装置、例如电动马达或制动器来给系统输送旋转能量或从系统输出旋转能量。附加地，弹簧可以布置成促进或阻碍驱动元件与从动元件之间的相对转动。

DE 10 201 1 007 883 A1示出一种凸轮轴调节器，其具有两个从动元件和一个驱动元件，从动元件和驱动元件具有叶片，叶片沿轴向方向遮盖各相邻元件的周侧面。

技术实现要素：

本发明的任务是说明一种凸轮轴调节器，其具有在凸轮轴调节器的与凸轮轴连接的从动元件与驱动元件之间的特别可靠的中部位定位。

根据本发明该任务通过权利要求1的特征来解决。

因此，根据本发明的解决方案包括如下液压凸轮轴调节器，其具有驱动元件、第一从动元件和第二从动元件，其中，驱动元件和两个从动元件具有多个叶片，其中，两个从动元件可以借助布置在从动元件之间的扩张弹簧沿周向方向张紧，其中，仅第一从动元件以能与凸轮轴连接的方式构造，并且锁止机构可以将两个从动元件彼此锁止或解锁，从而两个从动元件要么能一起相对驱动元件旋转，要么能彼此分开地分别相对驱动元件旋转，其中，第二从动元件的叶片接触驱动元件的叶片并且扩张弹簧将第一从动元件的叶片与驱动元件的叶片间隔开，并且由此第一从动元件相对驱动元件处于在第一从动元件与驱动元件之间的角度调节范围之内的角度位置中。

由此实现的是：能不依赖于油供应地到达中间位置，特别是在与凸轮轴连接或能与之连接的从动元件与驱动元件之间的中部位置。在中间位置不相应于端部止挡部中的角度位的情况下，中间位置存在于与凸轮轴连接或能与之连接的从动元件与驱动元件之间的调节范围之内。中部位置是调节范围之内的如下角度位，在该角度位中，沿周向方向到各个端部止挡部必须经过几乎相同的距离。

因此，与凸轮轴连接或能与之连接的第二从动元件以其叶片与驱动元件的叶片接触。这种接触可以通过锁定机构来锁定。用于构造能液压加载的工作腔的驱动元件、第一从动元件和第二从动元件的叶片由现有技术充分公知。对于第二从动元件的与驱动元件的叶片接触的叶片的理解范围并不仅限于构造能液压加载的工作腔，而是也包括支撑在驱动元件的叶片上的例如以扩张弹簧加载的阀门、活塞或诸如此类。在此重要的是，通过扩张弹簧将第一从动元件挤压或牵引到角度调节范围内。

在本发明的一个设计方案中，在锁止状态下，第一从动元件的叶片与第二从动元件的叶片至少部分相叠，其中，连同驱动元件的叶片构造出共有的能加压的工作腔，用以相对驱动元件调节两个从动元件。两个叶片的至少部分相叠以沿凸轮轴调节器的转动轴线的观察来理解。

在一个有利设计方案中，工作腔在周向方向上被驱动元件的叶片和第一从动元件的叶片限界，并且在轴向方向上被第二从动元件的叶片和与驱动元件抗相对转动地连接的盖元件限界。这些限界部被密封，至少使得通过输送来自油泵的油可以在工作腔中构建出压力。

在本发明的一个设计方案中，在两个从动元件彼此锁止的状态下，两个从动元件能一起借助液压介质压力相对驱动元件转动。在第二从动元件与驱动元件的接触位置中，工作腔具有如下体积，该体积小于工作腔在第二从动元件与驱动元件未接触的位置中的体积。因此，有利的是存在可变的压力比，其中，在接触位中可以利用油压和很小的油体积来操纵凸轮轴调节器，这是因为油压仅作用到第一从动元件的叶片的面上。现在，如果第一从动元件运动，那么第二从动元件通过锁入的锁止机构一起运动并且解除了第二从动元件的叶片与驱动元件的叶片的接触。油压现在也可以作用到第二从动元件的叶片上。因此，在进一步的调节中，油压作用到通过两个从动元件的在轴向方向上依次布置的叶片构造出的较大的压力面上。

可以允许或阻止在第一与第二从动元件之间的相对转动的锁止机构被设计成使得锁止活塞可以嵌接到锁止滑槽中，并且可以阻止两个从动元件之间的相对转动。

在一个优选构造方案中，锁止机构包括锁止活塞和具有部分环绕的槽的锁止滑槽，并且在锁止活塞锁入槽中时，第一从动元件相对第二从动元件能在驱动元件和第二从动元件的叶片贴靠的方向上旋转。构造为槽的锁止滑槽具有如下优点：锁止活塞可以特别可靠地与锁止滑槽嵌接。此外，槽限界出从中部位置延伸至止挡位置的角度范围，在止挡位置中第二从动元件的叶片接触驱动元件的叶片。就这点来说，两个从动元件在角度范围中能相对彼此从中部位旋转直至止挡位置并且通过扩张弹簧张紧。如果两个从动元件相对彼此抵抗扩张弹簧力地旋转(例如由于工作腔的液压压力加载)并且压力下降，那么中部位置可靠地通过扩张弹簧的松弛而实现。扩张弹簧也抵消了凸轮轴摩擦力矩，该凸轮轴摩擦力矩使得第一从动元件朝止挡位置的方向运动。如果现在内燃机突然停机，并且第一从动元件处于上面提到的角度范围之外，那么凸轮轴摩擦力矩使得第一从动元件运动到锁止位置中，在该锁止位置中，锁止活塞嵌接到构造为槽的锁止滑槽中。扩张弹簧将锁止活塞压向槽端部。为此，锁止活塞被第一或第二从动元件容纳，而锁止滑槽位于相应另一从动元件中。然而凸轮轴摩擦力矩不足以使扩张弹簧朝止挡位置的方向进一步预紧。就这点来说，由凸轮轴摩擦力矩导致的力仅在弹簧特征曲线的某一区域中高于弹簧力。

在本发明的另一设计方案中，锁止滑槽具有钻孔，其布置在部分环绕的槽内部，其中，当锁止活塞锁入钻孔中时，在从动元件之间不能进行转动运动。有利的是，通过钻孔，特别是在中部位置中，凸轮轴交变力矩的影响被降低。

在本发明的一个构造设计方案中，锁止滑槽由第二从动元件来构造，并且锁止活塞由第一从动元件来容纳。因此，有利的是，第二从动元件可以在轴向方向上占据最小的结构空间，这是因为第二从动元件承担了借助叶片在驱动元件的叶片上的支撑功能并且拥有锁止滑槽。而第一从动元件在沿轴向方向的结构空间中通过其被液压压力加载的叶片的轴向宽度来确定。因此，有利的是，锁止活塞容纳在与凸轮轴连接或能与之连接的第一从动元件中。

在凸轮轴调节器的一个有利构造方案中，凸轮轴调节器具有第二弹簧，其使得第一从动元件和/或第二从动元件相对驱动元件张紧。有利的是，第二弹簧可以使得两个从动元件的锁止的组件相对驱动元件在优势方向上预紧。

在一个有利设计方案中，两个从动元件都具有凹陷部，在凹陷部中容纳构造为螺旋弹簧的扩张弹簧。在此，扩张弹簧的节省空间的容纳是有利的。

在本发明的另一构造方案中，第一从动元件具有液压介质通道，液压介质通道与工作腔连通，工作腔通过驱动元件的叶片与第二从动元件的叶片的贴靠来限界。有利的是，对于从动元件组件的旋转所需的油被可靠地引入工作腔中。

通过第二从动元件和驱动元件在凸轮轴调节器中的根据本发明的布置方案，当马达突然停止时，在向中部位置的调节方面实现了与油温无关。

附图说明

在附图中描述了本发明的实施例。其中：

图1示出根据本发明的沿其转动轴线剖开的凸轮轴调节器；

图2示出在第一从动元件处于基本位置时的根据图1的凸轮轴调节器的横截面；

图3示出在第一从动元件处于第一端部止挡位置时的根据图1的凸轮轴调节器的横截面；

图4示出在处于中部位置时的根据图1的凸轮轴调节器的横截面；以及

图5示出在第一从动元件处于第二端部止挡位置时的根据图1的凸轮轴调节器的横截面。

具体实施方式

图1示出根据本发明的沿其转动轴线19剖开的凸轮轴调节器1。该剖面沿着后面附图中的剖面线F-F。凸轮轴调节器1具有第一从动元件3a、第二从动元件3b和驱动元件2。两个从动元件3a和3b以它们的端面彼此面式地靠置并且沿着转动轴线19依次布置。第一从动元件3a放置在凸轮轴调节器1的面朝凸轮轴的那一侧上并且以能与在此未示出的凸轮轴连接的方式构造或者说与在此未示出的凸轮轴连接。第二从动元件3b布置在凸轮轴调节器1的背离凸轮轴的那一侧上。两个从动元件3a和3b首先彼此沿周向方向8交叠，在后面的附图中还将对此进行详细描述。

在轴向上，凸轮轴调节器1一方面通过布置在面朝凸轮轴的那一侧上且与驱动元件2抗相对转动地布置的盖元件10来限界并且该盖元件密封地靠置在第一从动元件3a上，并且在另一方面通过布置在凸轮轴调节器1的背离凸轮轴的那一侧上的且同样与驱动元件2抗相对转动地连接且密封的前盖20来限界。两个从动元件3a和3b在面朝彼此的端面上分别具有凹陷部16，在凹陷部中容纳扩张弹簧7。扩张弹簧7沿周向方向8将两个从动元件3a和3b挤压开，从而使得从动元件3a和3b的各个叶片5和6仅部分地在轴向方向上相叠，并且使得叶片5和6的压力面沿周向方向8彼此间隔开，这些压力面被加载以工作腔A、B的压力油。

从动元件3a具有与锁止滑槽12的钻孔14对齐的钻孔21，该钻孔21容纳锁止机构9的锁止弹簧17和套筒18、锁止活塞11。只要在锁止活塞上不施加油压，构造为压力弹簧的锁止弹簧17就将锁止活塞11挤压到锁止滑槽12中。由于锁止活塞11与钻孔21和钻孔14相叠，所以两个从动元件3a和3b彼此抗相对转动地固定。锁止弹簧17一方面支撑在布置于第一从动元件3a的钻孔21中的套筒18上并且另一方面支撑在锁止活塞11上。锁止活塞11沿轴向方向止挡在前盖20上。套筒18沿轴向方向止挡在盖元件10上。锁止滑槽12由从动元件3b来构造并且包围钻孔21和沿周向方向延伸的槽13。钻孔21布置在槽13内部。因为锁止活塞11并不能完全沉入钻孔21中，从而该锁止活塞并不与锁止滑槽12嵌接，所以防止了两个从动元件3a和3b之间的不受控的旋转，其中，由此也确保了工作腔A和B保持压力密封地构造，并且确保了叶片5和6不会扩张到使得工作腔A和B之间会出现液压短接。

图2示出在第一从动元件3a处于基本位置时的根据图1的凸轮轴调节器1的横截面。为了解释机构的工作方式参考第一象限。很清楚的是，叶片4、5、6和工作腔A、B和压力介质供应通道沿周向方向在其他象限重复。

与第二从动元件3b一体式地构造的叶片6与驱动元件2的一体式构造的叶片4接触。扩张弹簧7使得第一从动元件3a与第二从动元件3b如下方式地交叠，即，使得第一从动元件3a的叶片5与叶片6部分相叠，并且工作腔A在周向方向8上被限界。工作腔A沿轴向方向的限界在背离凸轮轴的那一侧上通过前盖20和第二从动元件3b的叶片6来实现，而在面朝凸轮轴的那一侧上通过盖元件10来实现。

可以清晰地看出由槽13和钻孔14阶梯状构造的锁止滑槽12的槽13的轮廓。锁止活塞11与钻孔14嵌接。锁止的锁止活塞11借助叶片4和6之间的贴靠防止了可能会导致工作腔A减小的调节。可能会导致工作腔B减小的调节可以通过经由液压介质通道a的压力介质输送(压力油)来实现。工作腔A可以被填充并加压，并且两个从动元件3a和3b可以沿顺时针运动，而锁止活塞11不会与钻孔14脱接。优选的是，液压介质通道a在此可以将压力油几乎无其入口遮盖物地带入工作腔A中。

图3示出在第一从动元件3a处于第一端部止挡位置时的根据图1的凸轮轴调节器1的横截面。

如果将压力油输送给锁止活塞11，那么该锁止活塞从钻孔14运动离开直至其端侧与槽13的槽底对齐。现在可以通过工作腔B被加压和/或通过凸轮轴摩擦力矩使工作腔A减小，并且叶片5朝叶片4移动，直至它们彼此接触并且构造出第一端部止挡位置。第一从动元件3a的第一端部止挡位置可以通过两个从动元件3a和3b的叶片5和6同时与驱动元件2的叶片4的接触来构造或通过槽13来构造。

锁止活塞11在调节过程期间在槽13内部移行。槽13可以构造出第一端部止挡位置，其中，由槽13实现的调节范围选择得小于叶片4与6之间可以实现的调节范围。在这种情况下，在叶片4和6彼此接触之前，锁止活塞11止挡在槽13的端部上。

扩张弹簧在该过程期间被压紧，以便在工作腔B中的油压力消除时使第一从动元件3a可以再次返回到基本位置中。锁止活塞11在此在槽13中引导，锁止活塞与钻孔14对齐并且可以锁止在其中或者止挡在槽13的另一端部。

图4示出在第一从动元件3a处于中部位置时的根据图1的凸轮轴调节器1的横截面。

虽然在第一从动元件3a的该角度位置中工作腔A和B的体积并不等大，但是第一从动元件3a的叶片5到叶片4沿周向方向8分别具有几乎相同的间距。因此，叶片5沿着顺时针或逆时针与第一或第二端部止挡位置有几乎相同的距离(角度)。扩张弹簧7在凸轮轴调节器1的该状态下具有与图2一样的预紧。锁止机构9如在图2中的状态那样同样保持锁止。

图5示出在第一从动元件3a处于第二端部止挡位置时的根据图1的凸轮轴调节器1的横截面。

凸轮轴调节器1的轮廓基本相应于图2和图4中的轮廓。然而现在从动元件3a的叶片5与驱动元件2的图3中沿周向方向的下一个叶片4接触。现在第二从动元件3b的叶片6相对图5的该叶片4沿周向方向8具有间距。因此，工作腔B沿周向方向8通过叶片6和4来限界并且沿轴向方向在朝向凸轮轴的那一侧通过叶片5和盖元件1来限界以及在背离凸轮轴的那一侧通过密封构造的前盖20来限界。通过叶片6与叶片4的间隔以及工作腔B的与之关联的构造，工作腔B可以很好地被填充以压力油。在此优选的是，液压介质通道可以将压力油几乎无其入口遮盖物地带入工作腔B中。

附图标记列表

1)凸轮轴调节器

2)驱动元件

3a)第一从动元件

3b)第二从动元件

4)叶片

5)叶片

6)叶片

7)扩张弹簧

8)周向方向

9)锁止机构

10)盖元件

11)锁止活塞

12)锁止滑槽

13)槽

14)钻孔

15)------

16)凹陷部

a)液压介质通道

A)工作腔

B)工作腔

17)锁止弹簧

18)套筒

19)转动轴线

20)前盖