[发明专利]具有锁紧装置的凸轮轴调节器

说明书

发明领域

本发明归于内燃机的技术领域，并且涉及一种用于内燃机的凸轮轴调节器，其配备有锁紧装置，用于将传动部件和从动部件锁紧在锁紧转动位置。

现有技术

在内燃机中，换气阀的机械操作借助被由曲轴置于转动的凸轮轴来进行，其中，可以通过凸轮的布置和形状有针对性地调整换气阀的打开时间点和关闭时间点。

如果依据内燃机的瞬时运行状态以合适的方式控制换气阀的打开时间点和关闭时间点的话，可以达到一系列具有优点的效果，诸如：有害物质排放的减少、燃料消耗的减低、以及内燃机的效率、最大扭矩和最大功率的提高。换气阀的打开时间点和关闭时间点可以通过改变凸轮轴与曲轴之间的相对转动位置(相位)来调节，为了这个目的，在现代的机动车中使用特殊的装置—所谓的凸轮轴调节器。

凸轮轴调节器包括：与曲轴保持传动连接的传动部件、利用凸轮轴固定的从动部件以及接在传动部件与从动部件之间的调整机构(Stelltrieb)，该调整机构将传动部件的扭矩传递到从动部件上，并且实现了对传动部件与从动部件之间转动位置的固定和调节。

在旋转活塞调节器中，利用凸轮轴固定的同心的内转子(“转子”)以可转动调节的方式支承在由曲轴驱动的外转子(“定子”)的中心中空腔内。在作为叶片式调节器(Flügelzellenversteller)的构造方案中，在定子中形成在周向上分布的工作腔，其中，与转子连接的径向叶片分别延伸进入该工作腔内，由此，每个工作腔被分成两个基本上压力密封的压力室。与凸轮轴的工作方向相关地，每个叶片将工作腔分成在先的压力室和在后的压力室。通过有针对性地对压力室进行压力加载，叶片可以在工作腔内发生枢转，这就导致：通过与凸轮轴抗扭地(drehfest)连接的转子引起凸轮轴与曲轴之间的相对转动位置(相位)的改变。转子与定子之间调节角度的边界通过叶片抵着工作腔径向壁的止挡或者通过特殊的用于界定调节角度的装置来进行。

对叶片式调节器的控制通过电子控制装置来进行，该控制装置基于内燃机的电子检测得到的特征数据(例如转速和负载、压力介质向各压力室的进流及从各压力室的出流)通过例如构成为比例阀的控制阀加以调控。

在内燃机运行期间，在凸轮轴上出现变换力矩。对此的原因在于，凸轮在其起动斜面区域中必须将由阀弹簧保持在关闭位置的换气阀以对抗弹簧力的方式打开，由此，变换力矩变大，并且在其停动斜面区域受到弹簧力加载，由此，变换力矩变小。所产生的变换力矩传递到与凸轮轴抗扭地连接的转子上。

当压力介质供应不足时，如例如在内燃机的启动阶段期间或者空转时是这种情况，由凸轮轴传递到转子上的变换力矩导致：转子以不受控制的方式运动，这样的后果是，叶片在工作腔以内来回碰撞，这就增加了磨损并且造成不希望的噪音产生。此外，曲轴与凸轮轴之间的相位剧烈波动，从而内燃机无法启动或者不平稳地运转。

为了避免这些问题，液压凸轮轴调节器配备了用于抗扭地锁紧定子和转子的锁紧装置。这样的锁紧装置例如包括容纳在转子中的轴向锁闩，锁闩通过弹簧在轴向上被从其容纳处中挤出，并且能形状配合地嵌入锁紧槽中，锁紧槽成型于定子的轴向侧板上。为了解锁，锁闩在端侧被加载压力介质，并且被挤压回到转子中其容纳处中。

定子和转子的锁紧在凸轮轴的称为基本位置的、对于内燃机的启动在热力学上有利的相位中进行。依赖于内燃机的设计方案，选择早-位置、迟-位置或中间位置作为基本位置。关于定子或者凸轮轴的传动方向，迟-位置相应于在在后方向上转子的终转动位置(在该终转动位置中，在先的压力室的容积最大)，早-位置相应于在在先方向上转子的终转动位置(在该终转动位置中，在后压力室的容积最大)，以及中间位置相应于处于早-位置与迟-位置之间的相位。

中间位置被称为中心位置，其至少几乎处于早-位置与迟-位置之间的中心。在与定子或凸轮轴的传动方向相同的转动方向上调节转子的相位被称为早-调节。在与之相反的转动方向上调节转子的相位被称为迟-调节。

这种带有用于将定子和转子抗扭地锁紧在基本位置中的锁紧装置的叶片式调节器已充分公开，并且例如在申请人的文献DE 20 2005 008264 U1、EP 1 596 040 A2、DE 10 2005 013 141 A1和DE 199 08 934 A1中深入介绍。

如果在内燃机停止工作时没有达到基本位置(例如在发动机“熄火”时)，转子基于摩擦力矩自主调节到迟-位置中。如果转子应在早-位置或者中间位置中锁紧，则因此采取特殊的预防措施，由此，转子相对于定子调节。为了这个目的，例如在常规的凸轮轴调节器中设置有扭簧，扭簧将转子朝向所希望的基本位置的方向预紧。