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使用在内燃机的阀机构中，以便改变阀打开时间和闭合时间，由此可以普遍性地改进内燃机的消耗值以及运行特性。

凸轮轴调节装置的实践中被证实为有利的实施方式具有带定子和转子的叶片室调节器，定子和转子限定出环形空间，该环形空间通过凸起和叶片划分成多个工作腔。工作腔可以有选择地由压力介质加载，该压力介质在压力介质循环回路中经由压力介质泵在转子的叶片的一侧从压力介质储存器供送到工作腔中，并在叶片的相应的另一侧从工作腔再次回引到压力介质储存器中。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了转子顺时针或逆时针相对定子扭转。压力介质流的控制以及进而凸轮轴调节装置的调节运动例如借助具有穿流开口和控制棱边的复杂结构的中央阀以及能在该中央阀中移送的阀体进行，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：它们在起动阶段中还没有完全用压力介质填满或者甚至可能在空转，从而转子由于由凸轮轴施加的交变力矩可能会实施相对定子的不受控的运动，这会导致提高的磨损和不期望的噪音生成。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将转子在对于起动有利的转动角定位中相对定子锁止。但是，在像例如在内燃机锁死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紧接着的起动阶段中必须以未锁止的转子运行。但是，由于当转子没有锁止在中间定位中时，有些内燃机具有非常差的起动特性，所以转子必须在起动阶段中自主地扭转并锁止到中间锁止定位中。

这种转子相对定子的自主的扭转和锁止例如由DE 10 2008 011 915 A1和DE 10 2005 011 916 A1公知。两个在那里所描述的锁止装置包括多个由弹簧加负荷的锁止销，它们在转子扭转时逐步地在设置在密封盖或定子上的锁止滑槽中锁止，并且在此，它们在到达中间锁止定位之前分别允许转子在中间锁止定位的方向上的扭转，但是截断转子在相反的方向上的扭转。在内燃机热机运转之后和/或在凸轮轴调节器用压力介质完全填满之后，锁止销受压力介质操纵地从锁止滑槽中被挤出，从而使得转子紧接着按规定为了调节凸轮轴的转动角位而可以相对定子扭转。

这个解决方案的缺点在于：转子的锁止仅可以利用多个要逐步锁止的锁止销来实现，这导致较高的成本。此外，锁止过程的前提是锁止栓功能可靠地相继锁止。只要其中一个锁止销没有锁止，那么锁止过程就会被中断，这是因为转子由此没有在一侧锁止在中间位置中，并且可能会再次回转。

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的凸轮轴调节器。

根据本发明的基本想法提出，止回阀在转子中设置在锁止销之外。通过止回阀，压力介质可以流入增大的工作腔中，而它不会同时在指向相反方向的、作用到凸轮轴上的力矩下又从该工作腔被挤出。由此，止回阀实际上形成一种自由运行(Freilauf)，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。止回阀在此优选布置在转子的转子毂中且布置在锁止销之外。止回阀的这样的布置的优点在于：止回阀不必整合在锁止销中，这由于狭窄的结构空间而在结构上是很难实现的。此外，通过止回阀在转子毂中在空间上定位在锁止销附近可以达到的是：压力介质依赖于锁止销的位置对止回阀的穿流即使在压力介质线路的简单引导的情况下也能实现。

此外还提出，设置有至少两个阀装置。通过两个阀装置，两个止回阀依赖于分别配属的阀装置在需要时可以在两个相反作用的工作腔之间切换。由现有技术公知中间锁止装置通常具有第一和第二锁止销。依赖于凸轮轴调节装置是否从“提早”或“滞后”方向运动到中间锁止定位中地，分别仅有一个锁止销在第一切换位置中，这是因为另一锁止销通过锁止滑槽保持在第二切换位置中。阀装置优选通过锁止销和引导锁止销的容纳室形成。备选地，可以利用锁止销的位置，以便控制单独的阀装置，这个单独的阀装置不通过锁止销和容纳室形成。因此，通过两个阀装置，依赖于锁止销的位置以及进而依赖于转动方向地，第一或第二止回阀与两个相反作用的工作腔在流体流动技术上连接。

此外，优选的是，邻接的第一压力介质线路划分成具有止回阀的压力介质线路和能自由穿流的第二压力介质线路。通过压力介质线路的这个布置，止回阀可以布置在转子毂中并且不必安置在锁止销中。由此得出如下优点，即，经由锁止销的位置可以建立起第一压力介质线路经由能自由穿流的第四压力介质线路或经由具有止回阀的第三压力介质线路与第二压力介质线路在流体流动技术上的连接。为此，优选使用3/2换向阀。在阀装置的第一切换位置中，第一压力介质线路与第二压力介质线路经由具有止回阀的第三压力介质线路在流体流动技术上连接，而在阀装置的第二切换位置中，第一压力介质线路与第二压力介质线路在流体流动技术上经由能自由穿流的第四压力介质线路连接。能自由穿流的压力介质线路在本文中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。

此外还提出，具有止回阀的压力介质线路设置在其中至少两个阀装置上。通过至少两个止回阀在流体流动技术上分别与一个阀装置连接可以实现的是，分别为了从位置“提早”和“滞后”运动到中间锁止定位中，使另一止回阀在流体流动技术上在不同作用方向的两个工作腔之间切换。在此，第一止回阀的作用方向被设定成使得两个相反作用的工作腔在流体流动技术上的连接仅在从位置“滞后”运动到中间锁止定位中时才能实现。在第二止回阀中，作用方向被设定成使得两个相反作用的工作腔在流体流动技术上的连接仅在从位置“提早”运动到中间锁止定位中时才能实现。

此外还提出，只要至少一个阀装置位于第二切换位置中，那么其中至少一个其容积在转子从其中一个止挡位置“提早”或“滞后”朝中间锁止定位的方向扭转时减小的工作腔就在流体流动技术上与另一相反作用方向的工作腔短接。由此，避免了凸轮轴调节装置的运动在运动到中间锁止定位中时被截断。

此外，有利的是，通过止回阀防止了压力介质从其他工作腔中的至少一个工作腔回流。通过两个阀装置，两个相反作用的工作腔经由止回阀在流体流动技术上的连接被设定成使得转子可以通过在起动阶段中作用的交变力矩(Camshaft Torque Actuated(作用中的凸轮轴扭矩))在一个方向上相对定子转动，而在相应另一方向上的转动运动通过止回阀相应地被截止。由此，止回阀实际上形成一种自由运行，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。

有利的是，至少一个其容积在定子相对转子的受控制的调节中增大的工作腔通过阀装置在流体流动技术上以压力介质泵P连接。因此，确保了定子与转子之间的相对角的受控制的设定是能调整的。为此，压力介质泵与一个作用方向的至少一个其容积在调节运动中增大的工作腔连接。通过压力介质泵与工作腔经由阀装置在流体流动技术上的连接确保了只要压力介质线路不施加压力，就进行经由止回阀与工作腔的连接。由此达到的是：在内燃机被切断时可以利用压力介质线路中的剩余压力，以便使凸轮轴调节器已经在中间锁止定位的方向上运动。

此外，有利的是，至少一个其容积在定子相对转子的受控制的调节中减小的工作腔在流体流动技术上与压力介质储存器T连接。通过其容积在调节运动中减小的工作腔与压力介质储存器在流体流动技术上的连接，多余的压力介质可以流走。

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性图示，其中示出压力介质循环回路在转子的从“滞后”方向到中间锁止定位的调节运动期间的位置中的切换图；

图2示出根据本发明的凸轮轴调节装置的示意性图示，其中示出压力介质循环回路在转子的从“提早”方向到中间锁止定位的调节运动期间的位置中的切换图；

图3示出根据本发明的凸轮轴调节装置的示意性图示，其中示出压力介质循环回路在正常运行中的调节运动期间的切换图。

具体实施方式

在图1至图3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，该凸轮轴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转子17的具有中间锁止装置26的截段，而在右下方示意性地可以看到多路切换阀7形式的用于控制压力介质流的切换装置。多路切换阀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，多路切换阀7在流体流动技术上与压力介质储存器T和压力介质泵P连接，在驱动凸轮轴调节装置时，压力介质泵将压力介质在回引之后从压力介质储存器T再次供送到压力介质循环回路中。

此外，可以看到压力介质回路具有多个压力介质线路1、3、4、6、8、13、14、15、18、27、28、29、31、32、33、34、38、39、40、41和42，这些压力介质线路经由多路切换阀7可以有选择地与压力介质泵P或压力介质储存器T在流体流动技术上连接。

定子16具有多个定子接片，这些定子接片将定子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，这两个锁止销为了将转子17相对定子16锁止而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在“滞后”方向上通过如下方式来调节，即，工作腔21和23由压力介质来加载并由此增大其容积，而同时将压力介质从工作腔20和22挤出并减小其容积(参见图3)。在图示中，止挡位置“提早”用F标记出，而止挡位置“滞后”用S标记出。其容积在这个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的容积变化导致转子17以叶片11和12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的容积通过经由多路切换阀7的B端口的压力介质加载被增大，而工作腔20和22的容积同时通过压力介质经由多路切换阀7的A端口的回流被减小。这个容积变化导致转子17相对定子16扭转，这在图3的展开的图示中导致叶片11和12沿箭头方向向左移动。

此外，设置有阀功能栓35，其同样能直线移动并且由弹簧加负荷。阀功能栓35在嵌入位置的方向上由弹簧加负荷而嵌入锁止滑槽19中，并且以如下方式与转子17布置，即，使其不阻碍转子17相对定子16的转动运动。阀功能栓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，锁止滑槽19经由压力介质线路18从多路切换阀7的C端口经由压力介质泵P被加载压力介质。通过对锁止滑槽19的压力介质加载，锁止销2和5以及阀功能栓35从锁止滑槽19中被挤出，从而使得转子17紧接着可以相对定子16自由转动。在这方面，该凸轮轴调节装置对应于现有技术。

在图1至图3中可以看到，按照根据本发明的解决方案，在转子17的转子毂30中在空间上靠近锁止销2和5地分别布置有止回阀9和10。锁止销2经由第二压力介质线路14与压力介质线路27连接。此外，第一压力介质线路1经由第三和第四压力介质线路8和13与锁止销2的容纳室43连接。第三和第四压力介质线路8和13在流体流动技术上并联。第三或第四压力介质线路8或13依赖于第一阀装置36的切换位置与第二压力介质线路14在流体流动技术上连接。由此，第一阀装置36通过容纳室43和引入其中的锁止销2形成。第一阀装置36在第一切换位置中将第三压力介质线路8在流体流动技术上经由压力介质线路38与第二压力介质线路14连接(参见图1)。在第一阀装置36的第二切换位置中，经由压力介质线路39建立起第四压力介质线路13与第二压力介质线路14之间在流体流动技术上的连接(参见图2)。止回阀9在此布置在第三压力介质线路8中，其中，止回阀9的作用方向使得用压力介质在工作腔20的方向上的穿流成为可能。类似地，这也适用于第二阀装置37，该第二阀装置通过支承在容纳室44中的阀销5形成，其中，容纳室与第二、第三和第四压力介质线路33、31和32在流体流动技术上连接。第二阀装置37在第一切换位置中将第三压力介质线路31在流体流动技术上经由压力介质线路40与第二压力介质线路33连接(参见图2)。在第二阀装置37的第二切换位置中，经由压力介质线路41建立起第四压力介质线路32与第二压力介质线路33之间在流体流动技术上的连接(参见图1)。第三和第四压力介质线路31和32在此在流体流动技术上并联。止回阀10位于第三压力介质线路31中，其中，止回阀10的作用方向被设定成使得用压力介质仅在工作腔21的方向上的穿流是可行的。

锁止销2和5在第一切换位置的方向上由弹簧加负荷，这些锁止销在第一切换位置中嵌入锁止滑槽19中，如参照图1中的锁止销2看到的那样。在此，第三压力介质线路8连同布置在其中的止回阀9布置在转子毂30中，从而使其在锁止销2的第一位置中将第四压力介质线路14与第三压力介质线路8经由压力介质线路38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路阀7的A端口。止回阀9故意被定向成使得压力介质能够流入工作腔20中，而防止压力介质从工作腔20流出。转子17在这个位置中在内燃机停机之后不锁止(这可以例如在内燃机锁死时发生)并且在止挡位置“滞后”的方向上扭转。锁止销5不嵌入锁止滑槽19中并且抵抗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，能自由穿流的第四压力介质线路32在流体流动技术上经由压力介质线路41与第二压力介质线路33连接。因此，压力介质线路3和29同样在流体流动技术上自由地经由压力介质线路32、41和33彼此连接。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联接到多路切换阀7的B端口上。为了自由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。这经由阀功能栓35来实现，该阀功能栓通过对锁止滑槽19的压力介质加载而从第一切换位置运动到第二切换位置中，并且进而将压力介质线路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，能够实现在两个相对工作的工作腔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第四压力介质线路13或32进行。

在内燃机的起动阶段期间，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。在转子17从“滞后”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，由此第四压力介质线路32经由压力介质线路41与第二压力介质线路33在流体流动技术上连接(参见图1)。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、41、33、15、42、34、27、14、39、8和1流入工作腔20中；由此，流动经由止回阀9进行。此外，压力介质可以从工作腔21也通过压力介质线路3、32、41、33、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，或者说经由压力介质线路6、29、15、42、34、27、14、38、8和1流入工作腔20中；在此，流动同样经由止回阀9进行。

由此，工作腔20、21、22和23在出现力矩的情况下沿图1所示的箭头方向是短接的。相对地，针对力矩沿箭头方向的反方向作用的情况，压力介质由于止回阀9的定向而不会从工作腔20中流出，转子17在这个转动方向上经由压力介质支撑在止回阀9上。由此，实际上实现了一种自由运行，通过该自由运行，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朝中间锁止定位扭转，直至锁止销2侧向贴靠到锁止滑槽19的止挡上并且锁止销5同样以支持弹簧力的方式锁止在锁止滑槽19中。

在图2中可以看到，转子17从止挡位置“提早”的方向到中间锁止定位的方向的反转的转动运动。在此，压力介质按照相同的原理在沿箭头方向出现的力矩的情况下从工作腔20和22溢流到相反作用的工作腔21和23中。在此，多余的压力介质从工作腔20经由压力介质线路1、13、39、14、27、34、42、15、33、40、31和3流到工作腔21中。压力介质在这个调节运动中穿流在第三压力介质线路31中的止回阀10，其中，止回阀的作用方向使得压力介质在工作腔21的方向上的穿流时可行的。但是，通过止回阀10防止了压力介质从工作腔21的回流。来自工作腔22的多余的压力介质经由压力介质线路4、27、34、42、15、33、40、31和3流入工作腔21中；在此，压力介质也穿流止回阀10。又通过止回阀10的定向防止了转子17的回转运动。

在图3中可以看到，在正常运行期间在转子17相对定子16进行调节时的凸轮轴调节装置。多路切换阀7从第一切换位置移动到第二切换位置中，在该第二切换位置中，压力介质经由压力介质泵P供送给C端口和B端口，而该压力介质可以经由A端口回流到压力介质储存器T中。通过C端口的压力介质加载，压力介质经由压力介质线路18被导入锁止滑槽19中，并且锁止销2和5以及阀功能栓35抵抗作用的弹簧力而从第一位置移动到第二位置中，在第二位置中，它们将相同作用方向的工作腔20和22或21和23经由能自由穿流的压力介质线路13和32在流体流动技术上彼此连接。

阀功能栓35位于第二切换位置中并且进而将压力介质线路15和34彼此分开。因此，压力介质不再在不同作用方向的工作腔20、21、22和23之间穿流。压力介质从B端口于是经由压力介质线路28和6被导入工作腔23中并且经由压力介质线路28、29、33、41、32和3被导入工作腔21中，从而使得工作腔21和23的容积增大。同时，压力介质从工作腔22经由压力介质线路1、13、39、14、27并且从工作腔22经由压力介质线路4和17经由多路切换阀7的A端口回流到压力介质储存器T中，从而使得工作腔20和22的容积减小。由于工作腔20、21、22和23的容积变化，转子17以叶片11和12在展开图示上部沿箭头方向相对定子16向左扭转。

优选的是，如在图1至图3中示出的那样，阀装置36和37实施为3/2换向阀。通过优选使用3/2换向阀，可以实现节省空间的线路引导。但是备选地存在如下可行方案，即，例如使用2/2换向阀代替3/2换向阀。为此，两个第二压力介质线路14和33在它们到达锁止销2或5的容纳室43或44之前划分成两个在流体流动技术上并联的压力介质线路。

在图1至图3所示的实施例中，相反作用的工作腔20、21、22和23在流体流动技术上的短接经由阀功能栓35进行。备选地，该流体流动技术上的短接也可以经由多路切换阀7进行。为此，A端口与B端口在流体流动技术上短接，而C端口与压力介质储存器T在流体流动技术上连接。此外，还存在如下可行方案，即，相反作用的工作腔20、21、22和23中的仅一部分经由阀功能栓35在流体流动技术上短接。剩余的相反作用的工作腔20、21、22和23于是经由多路切换阀7在流体流动技术上短接。

附图标记列表

1 第一压力介质线路

2 锁止销

3 第一压力介质线路

4 压力介质线路

5 锁止销

6 压力介质线路

7 多路切换阀

8 第三压力介质线路

9 止回阀

10 止回阀

11 叶片

12 叶片

13 第四压力介质线路

14 第二压力介质线路

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 压力介质线路

30 转子毂

31 第三压力介质线路

32 第四压力介质线路

33 第二压力介质线路

34 压力介质线路

35 阀功能栓

36 第一阀装置

37 第二阀装置

38 压力介质线路

39 压力介质线路

40 压力介质线路

41 压力介质线路

42 压力介质线路

43 容纳室

44 容纳室