[发明专利]用于轴相位调整的调整装置

说明书

本发明涉及权利要求1前序部分所述的用于轴相位调整的调整装置，尤其是用于凸轮轴相位调整的调整装置。

内燃机、尤其是活塞式内燃机的阀门通过凸轮轴来控制。凸轮轴通过驱动轴或曲轴经传动装置而旋转。为了使阀门的打开时刻和关闭时刻能够与各实际功率输出和／或发动机转数相匹配，传动装置带有调整器用于调整凸轮轴旋转对准的相位。这种调整器能够对进气阀和／或排气阀的控制时间按需求施加影响，使得可以首先改变所谓的阀门提升曲线的交叉。目前这种转角调整器主要应用于进气阀凸轮轴。但是同时也越来越多地应用于排气阀凸轮轴的旋转调整。

调整器最好位于由链条或齿带驱动的凸轮轴轮与凸轮轴之间。但是对应于各传动装置在必要时也可以采用其它调整器布置，例如在驱动轴与驱动轴轮之间。驱动轴与驱动轴轮之间的相对转角可以在给定的范围内变化。优选0°-30°的凸轮轴扭转范围已经足够。对于四冲程发动机，其凸轮轴以曲轴的一半转数旋转，该范围相当于曲轴的扭转范围0°-60°。如果两个凸轮轴可以同时调整时，则使用双重可变凸轮轴控制(Doppel Vanos)。这使发动机的转矩曲线更加丰满并这样使混合处理最佳化，使废气中的有害物质减少。

调整器的任务在于，通过凸轮轴的从“滞后”到“提前”或者相反来调整阀门升程的开始和结束。这一点必须通过大的发动机转数范围来实现。调整最好是无级和自动地实现。正确调整的优点是：在低转数和中转数范围输出更多的转矩，在怠速时排出更少的未燃烧剩余气体，改善怠速，更少的有害气体排放，在较低转数下实现内部的废气再循环，更快的催化剂加热和冷启动以后更微少的粗排放(Rohemission)，在热循环中对于混合物匹配的特殊功能，降低动力消耗和更微小的发动机噪声。

本发明具体说涉及由液压控制的调整器。必要时调整器由附加的液压泵供油。但是供油最好应该通过发动机的润滑油泵来满足，这是特别廉价而有利于使用的。

通过阀门操纵，凸轮轴经受到强烈的转矩波动，传动装置必需承受这种波动。理想的调整器应该能够在足够短的时间内建立起不取决于作用在凸轮轴上转矩的所期望的转角调整并能够保持住。为此调整器的工作能力以及调整功率必须相应强大。当通过润滑油泵供油时在高油温和发动机低转数情况下由于提供的油压低而产生泵的问题。期望得到快的调整速度。必需的供油压力和供油量应该尽可能地低。同时结构尺寸应该这样小，使得不必在发动机上进行大的结构变化。调整器最好在径向上位于凸轮轴轮内部而在轴向上很短。

公知的调整器利用轴向作用的液压活塞来轴向调整联轴器。联轴器包括内斜齿啮合和外斜齿啮合，其中两个齿啮合由逆向导程构成。联轴器的外齿啮合啮合在与凸轮轴轮固定连接的内齿啮合上而联轴器的内齿啮合啮合在与凸轮轴固定连接的齿啮合上。通过轴向调整联轴器实现凸轮轴轮与凸轮轴之间的转角调整。调整范围受到轴向结构长度的限制。如果加大倾斜角度，就必需在所传递的调整扭矩相同的情况下来加大工作活塞，这又导致更大的活塞直径。由此也使强制运动所必需的齿隙更加起作用，这将由于凸轮轴周期性变化的转矩而导致所不期望的噪声和加快磨损。在最大转矩期间使液压活塞工作的油流可能流向错误的方向，尤其是当低发动机转数情况下工作油压低于来自凸轮轴转矩的节流压力的时候。用这种方法将降低调整速度和定位精度。如果要避免这些，就必需明显加大油泵尺寸。这将导致更大的能量损失，尤其是在高发动机转数情况下。逆向斜齿啮合的另一个缺点是其昂贵的加工费用。

另一种公知的调整器由所谓的翼片调整器构成。外壳体部件与凸轮轴轮固定连接并在径向上包围向中心凸起的区域，该区域将环室分成多个分环室。翼片从固定在凸轮轴上的轴部件上径向向外突进分环室。这些翼片侧向及径向向外紧靠在分环室边缘上，由此实现回转活塞系统。通过在所有翼片的一侧输入油而在所有翼片的另一侧排出油可以实现外壳体与轴部件之间的扭转。通过半径与工作压力乘积在翼片表面的积分来确定传递转矩和调整转矩。在圆周上设置的翼片越多，在给定油压下产生的转矩越大。但是同时在较多翼片的情况下最大调整角度变小，因为在圆周方向上的结构空间受到限制。

在发动机起动的时候，有时也在油温较高的时候，润滑油泵的油压对于要在调整器上产生大于最大凸轮轴转矩的转矩来说太低。凸轮轴转矩峰值调整调整器的转动位置直至翼片紧靠在分室边缘上。由于凸轮轴转矩在正负最大值之间振荡，调整器在油压太低时偏离所期望的转动位置而在两个转动方向上交变直至翼片靠接。这将导致太强烈的磨损和太不舒服的噪声。为了防止这种所不期望的效果，例如使用制动元件，该元件在低油压时阻尼振荡运动。