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，以便改变阀打开和关闭时间，由此通常能够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经证实有利的实施方式具有带定子和转子的叶片室调节器(Flügelzellenversteller)，定子和转子限定出环形空间，环形空间被凸起和叶片划分成多个工作腔。工作腔能够有选择地用压力介质加载，这种压力介质在压力介质循环回路中通过压力介质泵从压力介质贮存器被运送到转子叶片的一侧上的工作腔中并且从叶片的相应另一侧上的工作腔再次被引回到压力介质贮存器中。容积在此增大的工作腔具有与容积减小的工作腔的作用方向相反的作用方向。作用方向因此意味着，工作腔的各个组的压力介质加载导致转子相对于定子要么顺时针要么逆时针扭转。对压力介质流并且进而对凸轮轴调节装置的调节运动的控制例如借助中间阀来实现，中间阀带有由通流孔和控制棱边构成的复杂结构和能在中间阀中移动的阀体，阀体依赖于其位置来封闭或释放通流孔。

这种凸轮轴调节装置的问题在于，其在启动阶段并未完全被压力介质填充或甚至可能进行空转，因此转子可能基于由凸轮轴施加的交变力矩而执行相对于定子不受控制的运动，运动可能导致变大的磨损并且导致产生不期望的噪音产生。为了避免这个问题公知的是，在转子与定子之间设锁定装置，该锁定装置使得转子在内燃机停止运转时相对于定子锁定在对启动有利的转角定位中。但在特殊情况下，例如在内燃机熄火时，锁定装置可能并未正常锁定转子，并且凸轮轴调节器在紧接着的启动阶段必须在转子未锁定的情况下运行。然而因为有些内燃机在转子未锁定在有利的中间定位中时具有非常差的启动特性，所以转子必须在启动阶段在中间锁定定位中自扭转并且锁定。

例如由DE 10 2008 011 915 A1和DE 10 2005 011 916 A1公知了转子相对于定子的这种自扭转和锁定。这两个在文献里所描述的锁定装置包括多个经弹簧加载的锁定销，锁定销在转子扭转时被相继锁定在设置在密封盖或定子上的锁定滑槽中，并且在此在达到中间锁定定位之前分别允许转子朝着中间锁定定位的方向的扭转，但阻断了转子朝相反方向的扭转。在内燃机的热机运转之后和/或在凸轮轴调节器完全被压力介质填充之后，锁定销经压力介质操纵地从锁定滑槽被挤出，从而转子随后按规定可以相对于定子扭转，用以调节凸轮轴的转角位。

这个解决方案的缺陷在于，转子的锁定仅能用多个相继锁定的锁定销来实现，这导致了更高的成本。此外，锁定过程的前提是锁定销功能可靠地依次锁定。只要其中一个锁定销没有锁定，那么锁定过程就可能中断，这是因为转子因此在一侧并未锁定在中间位置中且可能又转回。此外，在内燃机启动时必须确保锁定销被可靠地从锁定滑槽中挤出。

技术实现要素：

因此，本发明所要解决的技术问题是，提供一种具有转子的功能可靠且成本低廉的中间锁定部的凸轮轴调节器。

按照本发明的基本想法提出，设置有用于在流体流动技术上自由地连接两个第一工作腔的跨接线路，其中，跨接线路能通过阀销切换。两个第一工作腔是不同作用方向的两个工作腔，这两个工作腔用于使转子自主地从“提前”或“滞后”方向运动到中间锁定定位中。为此，两个第一工作腔在内燃机切断的情况下在转子从“提前”或“滞后”方向运动到中间锁定定位中期间经由止回阀在流体流动技术上相互连接。依赖于转子是否从“提前”或“滞后”方向运动到中间锁定定位中，具有第一作用方向或具有第二作用方向的止回阀在流体流动技术上接在第一工作腔之间。因此，确保了仅其中一个第一工作腔增大了其容积并且因此实现了转子相对于定子仅朝着中间锁定定位方向的运动。在重新启动内燃机时，锁定销必须再次从锁定滑槽中运动出来。为此，用压力介质加载锁定滑槽，以便锁定销抵抗弹簧力运动返回到转子毂中。同时，通过压力介质加载，两个第一工作腔中的一个被加载了压力介质，因此在定子与转子之间产生了扭矩；不同作用方向的其余的工作腔在这个运行状态中经由第一阀功能栓在流体流动技术上短接。在这种状态下，锁定销还并未完全从锁定滑槽中挤出，这导致至少一个锁定销可以通过所施加的扭矩在锁定滑槽上夹紧。锁定销可能由于该夹紧作用而并不或仅延迟地从锁定滑槽运动出来。通过按本发明的跨接线路，可以在这个运行状态下建立起在两个第一工作腔之间的在流体流动技术上自由的直接的接。能自由地穿流的压力介质线路在上下文中指的是如下压力介质线路，该压力介质线路可以在两个通流方向上不受阻碍地或基本上不受阻碍地被压力介质穿流；具有止回阀的压力介质线路因此不能被自由地穿流。由于这种流体流动技术上的短接，在这个运行状态下在定子与转子之间没有扭矩起作用，因此防止了锁定销在锁定滑槽上的夹紧。跨接线路在此能通过阀销被控制，其中，阀销优选能通过在锁定滑槽中的压力介质控制。通过跨接线路借助阀销在流体流动技术上的切换可以确保仅在如下的运行状态下才能实现在两个第一工作腔之间的流体流动技术上的短接，即，在该运行状态下应当避免夹紧，也就是说，在内燃机的启动与正常运行之间的阶段内。在所有其他的运行状态中，跨接线路并没有在流体流动技术上接在两个第一工作腔之间。因此，实现了在内燃机的启动阶段期间可靠地从中间锁定定位中解锁。

提出的是，在锁定滑槽中设置有用于容纳阀销的凹部。通过凹部一方面产生了如下优点，即，阀销可以具有附加的阀位置。另一方面，当锁定滑槽无压力地接通时，阀销在两个切换位置中可以运动。首先阀销以面朝锁定滑槽的端面在转子相对于定子运动时朝着中间锁定定位的方向沿着锁定滑槽的基面滑行，直至阀销到达设置有凹部的部位。阀销在那里通过弹簧力被压到凹部中并且因此具有附加的切换位置。

进一步提出的是，将凹部以如下方式布置在相对定子固定(statorfest)的锁定滑槽中，即，阀销在中间锁定定位中至少能以端部区段运动到凹部中。凹部的这种特殊布置因此提供了如下优势：附加的切换位置仅可以在中间锁定定位中被达到。用于在流体流动技术上通过跨接线路自由地连接两个第一工作腔的附加的切换位置必须仅在内燃机启动期间在中间锁定定位中实现。

此外，还有利的是，当端部区段完全处于凹部中时，跨接线路在流体流动技术上开放地接在两个第一工作腔之间。因此，确保了仅当在锁定滑槽中还没有达到足够的压力水平且能够实现锁定销的夹紧时，两个第一工作腔才在流体流动技术上自由地连接。锁定销的弹簧力在此不必与阀销的弹簧力一致。阀销的弹簧力优选大于锁定销的弹簧力。因此，锁定销首先从锁定滑槽中运动出来。只要锁定销通过压力介质如下程度地从锁定滑槽中运动出来，即，不再能进行夹紧，那么阀销也抵抗弹簧力地运动且因此取消了在两个第一工作腔之间的流体流动技术上的自由的连接。

阀销的伸入凹部中的端部区段优选朝着阀销的端部的方向变细。对于停止的内燃机，锁定滑槽并不加载压力介质，因此阀销的端部在转子从“提前”或“滞后”方向运动到中间锁定定位中时沿着基面滑行，直至阀销的端部已经到达凹部。通过变细，在端部与基面之间的摩擦阻力减小并且使得端部区段到凹部中的插入变得容易。

进一步优选的是，端部区段的变细通过锥形形状或球形形状来形成。球形形状或锥形形状能简单且成本低廉地被制造且提供了如下优势：在基面与凹部之间的过渡不是跳跃式的，而是在持续的运动中进行。由此也得到如下优点：在转子与定子之间进行调整运动时阀销可以更容易地从凹部中运动出来。阀销因此不仅可以通过液压的力而且也可以通过机械的力从凹部中运动出来。

有利的是，凹部的形状与端部区段的外轮廓相匹配，从而当端部区段完全处在凹部中，压力介质可以在凹部与端部区段之间流动。因此能够实现的是，阀销可以通过锁定滑槽中的压力介质抵抗起作用的弹簧力地从凹部中运动出来。因此，可以取消用于将阀销再次从凹部运动出来的附加的装置。

此外，还优选的是，阀销由第一阀功能栓形成。该阀功能栓本来就设置在凸轮轴调节装置中并且通过锁定滑槽中的压力介质水平来控制。因此，可以通过最小的结构上的变化，依赖于阀功能栓的切换位置地将跨接线路在流体流动技术上接在两个第一工作腔之间。

优选的是，第一阀功能栓在第三切换位置中通过跨接线路使第一工作腔在流体流动技术上自由地相互连接。仅当凸轮轴调节装置处在中间锁定定位中时并且因此阀功能栓或其端部区段可以运动到凹部中时，才可以达到阀功能栓的第三切换位置。如果凸轮轴调节装置并未处在中间锁定定位中，那么阀功能栓仅具有第一或第二切换位置。在中间锁定定位中，仅当阀功能栓没有由于锁定滑槽中的压力介质加载而运动到第一或第二切换位置中时，才可以达到附加的第三切换位置。

阀销可以进一步由附加的第二阀功能栓形成。第二阀功能栓因此可以不依赖于第一阀功能栓地进行控制。但第二阀功能栓优选也能够通过锁定滑槽中的压力介质水平来控制。在本发明的一个实施方式中，第二阀功能栓优选具有两个切换位置。在第二锁定装置的第一切换位置中，两个第一工作腔之间的流体流动技术上的自由的连接被阻断。当第二功能销或其端部区段并未被压入凹部中时，达到第二锁定装置的第一切换位置。在第二阀功能栓的第二切换位置中，两个第一工作腔在流体流动技术上通过跨接线路自由地相互连接；第二功能销在这个切换位置中被压入凹部中。

附图说明

接下来借助优选的实施例详细阐释本发明。在此，在附图中可以详细地看到：

图1示出了按本发明的凸轮轴调节装置的示意图，具有在中间锁定定位中的压力介质循环回路的接线图，其中，第一阀功能栓在第三切换位置中；

图2示出了按本发明的凸轮轴调节装置的示意图，具有在中间锁定定位中的压力介质循环回路的接线图，其中，第一阀功能栓在第二切换位置中；

图3示出了按本发明的凸轮轴调节装置的示意图，具有在中间锁定定位中的压力介质循环回路的接线图，其中，附加的第二阀功能栓在第二切换位置中。

具体实施方式

在图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，其具有示意性示出的叶片室调节器作为基本构件，叶片室调节器包括能被未示出的曲轴驱动的定子16和能抗相对转动地与同样未示出的凸轮轴连接的转子17，转子带有多个从转子处径向向外延伸的叶片11和12。在上方的示图中可以以展开的方式看到叶片室调节器，而在左下方可以示意性地看到带有中间锁定装置26的转子17的截面并且在右下方可以示意性地看到形式为多路切换阀7的切换装置用于控制压力介质流。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在流体流动技术上接连在这些端口上。此外，多路切换阀7在流体流动技术上与压力介质贮存器T和压力介质泵P连接，在引回之后，当驱控凸轮轴调节装置时压力介质泵P将压力介质从压力介质贮存器T输送到压力介质循环回路中。

还可以看到带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、42、48和49的压力介质循环回路，这些压力介质线路可以通过多路切换阀7有选择地与压力介质泵P或压力介质贮存器T在流体流动技术上连接。

定子16具有多个定子隔片，这些定子隔片将定子16与转子17之间的环形空间划分成压力室24和25。压力室24和25又通过转子17的叶片11和12划分成工作腔20、21、22和23，压力介质线路1、3、4和6通入这些工作腔。中间锁定装置26包括两个锁定销2和5，锁定销为了将转子17相对于定子16锁定而锁定在相对定子固定的锁定滑槽19中。锁定滑槽19可以例如被布置在与定子16螺接的密封盖中。

原则上，在正常运行中，凸轮轴相对曲轴的转角例如在“滞后”方向上以如下方向进行调节，即，工作腔21和23被用压力介质加载并且因此它们的容积增大，而同时压力介质被从工作腔20和22挤出并且它们的容积减小。在图示中，止挡位置“提前”用F标注，并且止挡位置“滞后”用S标注。容积在这种调节运动中分别被成组地增大的工作腔20、21、22和23在本发明的范围内被称为作用方向的工作腔20、21、22和23，而容积同时被减小的工作腔20、21、22和23则被称为相反作用方向的工作腔20、21、22和23。工作腔20、21、22和23的容积变化随后导致带有叶片11和12的转子17相对于定子16扭转。在从“提前”向“滞后”运动期间，在定子16的在上方的展开图中，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而增大，而工作腔20和22的容积则同时由于压力介质经由多路切换阀7的A端口的回流而减小。这种容积变化导致转子17相对于定子16扭转，这在图2的展开图中导致了叶片11和12沿箭头方向向左从所示的中间锁定定位移出。

图1和2示出了本发明的第一实施方式，而在图3中则示出了备选的第二实施方式，其中，在实践中优选使用第一实施方式。

在图1至3中可以看到，根据按本发明的解决方案，在转子17的转子毂30中，各有一个止回阀9和10在空间上靠近锁定销2和5地布置。锁定销2经由压力介质线路14与压力介质线路27在流体流动技术上连接。此外，压力介质线路1经由压力介质线路8和13与锁定销2的容纳室43在流体流动技术上连接。压力介质线路8和13在流体流动技术上并联。压力介质线路8或13依赖于第一阀装置36的切换位置地与第二压力介质线路14在流体流动技术上连接。第一阀装置36因此由容纳室43和在容纳室中导引的锁定销2形成。第一阀装置36在第一切换位置中将压力介质线路8在流体流动技术上经由压力介质线路38与压力介质线路14连接(参看图1)。在第一阀装置36的第二切换位置中，在压力介质线路13与压力介质线路14之间的流体流动技术上的连接经由压力介质线路39建立(参看图2)。止回阀9在此被布置在第三压力介质线路8中，其中，止回阀9的作用方向是如下这样的，即，能实现以压力介质在工作腔20的方向上穿流。这类似地适用于通过支承在容纳室44中的锁定销5而形成的第二阀装置37，其中，容纳室44与压力介质线路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压力介质线路31在流体流动技术上通过压力介质线路40与压力介质线路33连接(参看图1)。在第二阀装置37的第二切换位置中，在压力介质线路32与压力介质线路33之间的流体流动技术上的连接通过压力介质线路41建立(参看图2)。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处在压力介质线路31中，其中，止回阀10的作用方向如下地调整，即，实现了以压力介质仅在工作腔21的方向上穿流。作为止回阀9和10在转子毂30中在锁定销2和5之外的布置方案的替选，这些止回阀也可以直接设置在第一和/或第二阀装置36和37中。

图1示出了按本发明的凸轮轴调节装置，在该凸轮轴调节装置中，用于切换跨接线路50的阀销45由第一阀功能栓46形成。第一阀功能栓46能直线地移动且被弹簧加载。此外，第一阀功能栓朝着到锁定滑槽19中的嵌入位置的方向被弹簧加载并且与转子17以如下方式布置，即，使得第一阀功能栓不会妨碍转子17相对于定子16的转动运动。第一阀功能栓46实际上仅进行随动。为了能够实现转子17相对于定子16的调节首先释放中间锁定装置26，为此锁定滑槽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用压力介质加载。由于锁定滑槽19的压力介质加载，将锁定销2和5以及第一阀功能栓46从锁定滑槽19排挤出，因而转子17紧接着能相对于定子16自由地转动。

图1示出了在内燃机启动时在中间锁定定位中的凸轮轴调节装置。压力介质泵P在这个运行状态中与多路切换阀7的B端口在流体流动技术上连接。多路切换阀7的C端口在这个切换位置中与压力介质贮存器T在流体流动技术上连接。

接下来描述转子到中间锁定定位中的调节运动。接下来所描述的调节运动在时间上先于在图1中示出的状态完成。在转子17相对于定子16从“提前”方向运动到中间锁定定位中时，第一阀装置36处在第二切换位置中，而第二阀装置37则处在第一切换位置中。因此，止回阀10接在两个第一工作腔20和21之间，因而剩余的压力介质仅可以从工作腔20流入工作腔21中并且因此可以发生朝着中间锁定定位的方向的运动。在这种到中间锁定定位中的调节运动中，锁定滑槽19无压力地接通，这导致第一阀功能栓46从第二切换位置通过弹簧力运动到第一切换位置中。在第一切换位置中，压力介质线路15经由压力介质线路42与压力介质线路34在流体流动技术上连接，其中，在压力介质线路48和49之间的流体流动技术上的连接被阻断。在第二切换位置中在压力介质线路15和34以及48和49之间不存在流体流动技术上的连接。只要凸轮轴调节装置没有处在中间锁定定位中，那么第一阀功能栓46通过锁定滑槽19的基面51保持在第一切换位置中。因此在转子17从“提前”方向运动到中间锁定定位中时，通过压力介质线路1、13、39、14、27、34、42、15、33、40、31和3建立了在第一工作腔20和21之间的流体流动技术上的连接。压力介质在此经由止回阀10流动。在转子17相对于定子16从“滞后”方向调节进入中间锁定定位中时可以类似地使用该功能原理。于是第一阀装置36处在第一切换位置中并且第二阀装置37处在第二切换位置中。在此实现了经由压力介质线路3、32、41、33、15、42、34、14、38、8和1从工作腔21到工作腔20的流动。压力介质在这种调节方向下经由止回阀9流动。

如果凸轮轴调节装置处在中间锁定定位中(参看图1)，那么就无法实现压力介质经由止回阀9和10的回流。因此，在内燃机启动时，两个第一工作腔20和21在流体流动技术上自由地经由跨接线路50连接。其余的工作腔22和23经由压力介质线路42在第一阀功能栓46中在流体流动技术上被短接。在内燃机启动时，作用方向的工作腔20、21、22和23在锁定销2和5从锁定滑槽19中运动出来之前就已经通过压力介质泵P用压力加载。在没有附加的跨接线路50的情况下，可以在第一工作腔20和21中基于止回阀9和10而不发生压力均衡，因此扭矩在定子16与转子17之间起作用。锁定销2和5在这种运行状态下至少仍局部凸伸到锁定滑槽19中，这可以导致至少一个锁定销2或5与锁定滑槽19夹紧。

在本发明的第一实施方式中，跨接线路50设置在第一阀功能栓46中，跨接线路在第一阀功能栓46的附加的第三切换位置中可以在流体流动技术上接在压力介质线路48和49之间，参看图1。第一工作腔20和21因此可以经由压力介质线路1、48、50、49和3在流体流动技术上自由地短接。能自由地穿流的压力介质线路在上下文中指的是如下压力介质线路，该压力介质线路可以在两个通流方向上不受阻碍地或基本上不受阻碍地被压力介质穿流；带有止回阀9或10的压力介质线路8或31因此无法被自由地穿流。这导致在内燃机启动时防止锁定销2和5在锁定滑槽19上夹紧。

仅当第一阀功能栓46的端部区段52伸入为此设置的凹部35中时，才可以达到第一阀功能栓46的第三切换位置。凹部35以如下方式布置在锁定滑槽19中，即，端部区段52仅在中间锁定定位中时才可以伸入凹部中。在转子17从“提前”或“滞后”方向进入中间锁定定位中的调节运动期间，第一阀功能栓46通过弹簧力运动到第一切换位置中且在那里被基面51保持在该第一切换位置中。一旦达到了中间锁定定位，那么第一阀功能栓46就处在凹部35的部位上，因而端部区段52通过弹簧力运动到凹部35中。端部区段52朝着第一阀功能栓46的端部的方向优选通过球形形状，更优选通过锥形形状变细。因此避免了端部区段52到凹部35中的跳跃式的过渡运动。此外，凹部35的轮廓以如下方式来设计，即，在端部区段52完全处在凹部中的情况下，来自锁定滑槽19的压力介质可以在凹部35与端部区段52之间流动。因此，确保了通过压力介质将抵抗弹簧力的力施加到第一阀功能栓46上以及该第一阀功能栓因此可以从锁定滑槽19中运动出来。锁定销2和5的弹簧的预紧力在此可以不同于第一阀功能栓46的预紧力。锁定销2和5的预紧力被调整得小于阀销45的预紧力。因此，实现了锁定销2和5首先以如下程度从锁定滑槽19中运动出来，即，防止了锁定销2和5与锁定滑槽19夹紧。一旦锁定销2和5以如下程度从锁定滑槽19中运动出来，即，排除了夹紧，那么第一阀功能栓46就运动到第二切换位置中，由此压力介质线路48和49以及15和34在流体流动技术上被阻断；这个状态在图2中示出。锁定销2和5在这个运行状态下同样处在第二切换位置中。因此，在不同作用方向的工作腔20、21、22和23之间的所有流体流动技术上的连接都被阻断。工作腔21和23经由压力介质线路28和6以及28、29、33、41、32和3通过多路切换阀7的C端口与压力介质泵P连接。相反作用的工作腔20和22的剩余的压力介质则可以通过压力介质线路1、13、39、14、27以及通过压力介质线路4和27经由多路切换阀27的A端口流入压力介质贮存器T中。

图3示出了本发明的第二实施方式，在该实施方式中，阀销45由附加的第二阀功能栓47形成。第一阀功能栓46因此仅具有已经公知的第一和第二切换位置；第三切换位置被取消。第二阀功能栓47同样具有两个切换位置。在第一切换位置中，阻断了压力介质线路48和49的在流体流动技术上的自由连接。在第二切换位置中，可以通过跨接线路50建立第一工作腔20和21之间的在流体流动技术上的自由连接。压力介质因此可以在第一工作腔20和21之间经由压力介质线路1、48、50、49和3自由地流动。与第一阀功能栓46类似，第二阀功能栓47也仅在阀功能栓47的端部区段52完全运动到凹部35中时才达到第二切换位置。凹部35在此以如下方式布置在锁定滑槽19中，即，仅在中间锁定定位中时，第二阀功能栓47才可以达到凹部。如果多路切换阀7的C端口无压力地接通且达到了中间锁定定位中，那么在本实施方式中第二阀功能栓47就处在第二切换位置中且因此形成了在第一工作腔20和21之间的在流体流动技术上的自由连接。第一阀功能栓46同时处在第一切换位置中，因此不同作用方向的其他工作腔22和23在流体流动技术上短接。因此，防止了在空转期间转子17相对于定子16的扭转被阻断。其他作用原理相应于图1和2中的第一实施例的作用原理。因此，即使在图3的第二实施方式中也能可靠地防止锁定销2和5在锁定滑槽19上夹紧。

附图标记列表

1 压力介质线路

2 锁定销

3 压力介质线路

4 压力介质线路

5 锁定销

6 压力介质线路

7 多路切换阀

8 压力介质线路

9 止回阀

10 止回阀

11 叶片

12 叶片

13 压力介质线路

14 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 锁定滑槽

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 中间锁定装置

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 压力介质线路

32 压力介质线路

33 压力介质线路

34 压力介质线路

35 凹部

36 阀装置

37 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

45 阀销

46 第一阀功能栓

47 第二阀功能栓

48 压力介质线路

49 压力介质线路

50 跨接线路

51 基面

52 端部区段