具有控制销的凸轮轴调节器的制作方法

1.本发明涉及一种用于调节在机动车的曲轴和凸轮轴之间的相位的凸轮轴调节器。凸轮轴调节器具有定子、相对于定子可转动的转子以及在定子和转子之间构成的工作腔，所述工作腔分别由转子的翼部分成第一子腔和第二子腔，其中子腔可借助液压流体(油)加载，以相对于定子调节转子。


背景技术：

2.从现有技术中已经已知这种叶片式凸轮轴调节器。这种凸轮轴调节器例如从de 10 2016 218 793 a1中已知。
3.在这种凸轮轴调节器中，为了调节凸轮轴的转动角可以使用作用于凸轮轴的交变力矩，这也称作为凸轮轴力矩操纵的调节(camshaft torque actuated(cta))。在此，液压介质/液压流体通过作用于凸轮轴的交变力矩引导/吸入到存在负压的子腔中。附加地，为了调节凸轮轴的转动角，能够使用外部的液压介质输送装置，如泵，这也称作为油压操纵的调节(oil pressure actuated(opa))。在此，一个子腔通过液压介质输送装置加载压力并且另一子腔与无压力的储罐/储存容器连接，以用于导出液压介质。
4.经由凸轮轴力矩调节的优点在于，仅需要非常小的液压介质流。然而，经由凸轮轴力矩的调节仅在如下情况下是可行的，即作用于凸轮轴的交变力矩是足够大的，因为在交变力矩低的情况下可实现的调节速度是过小的。经由油压的调节的优点在于，调节即使在调节跳跃小的情况下也可借助低的调节速度可良好地调控。然而，需要必须经由外部液压介质输送装置输送的相对大的液压介质流，这对所需要的结构空间起到负面作用。
5.为了避免两种调节类型(opa和cta)的缺点，已开发了所谓的智能调相器，其提供的主要优点是，其将opa和cta调节原理组合，以便在液压介质的量较小时确保较大的调节速度。此外，在智能调相器中，能够衰减调节时的噪声和压力冲击。
6.智能调相器是开放系统，其中液压流体从储存容器中获取，这带来如下缺点，可能从储存容器中抽吸空气，并且在凸轮轴调节器的调控位置/保持位置中也从储存容器中抽吸液压流体。也存在如下凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器构成为封闭系统并且将opa和cta调节原理组合，其方式为：液压流体直接在两个子腔之间接入止回阀的条件下循环泵送。


技术实现要素：

7.因此，本发明的目的是，避免或至少减少现有技术中的缺点。尤其地，应提供一种尤其简单地构造的凸轮轴调节器，所述凸轮轴调节器利用opa和cta调节原理的组合的优点并且同时避免开放系统的缺点，如在智能调相器中。
8.本发明的目的通过根据本发明的凸轮轴调节器来实现。有利的实施方式在本发明中要求保护。
9.尤其地，所述目的在这种设备中根据本发明通过如下方式实现，凸轮轴调节器具
有将两个子腔彼此流体连接的短接通道以及在短接通道中设置的控制销。在此，控制销(设置和)构成为，使得其根据两个子腔之一中存在的压力打开或阻断通过短接通道的流体穿流。简单地说，根据本发明，提出一种压力致动的、尤其真空致动的控制销，用于根据压力连接两个子腔。这就是说，在子腔之一中存在特定的(负)压力时，尤其低于0bar或小于0bar的压力时，控制销打开在子腔之间的直接流体连接并且能够实现循环泵送。
10.这具有如下优点，opa和cta调节原理能够通过压力致动的直接的循环泵送在封闭系统中组合，使得不需要储存容器并且不可能吸入空气。在短接通道中设置的控制销的另一优点在于，子腔的压力(侧向地)作用在控制销上，使得在两个子腔之一中存在较高的(支撑)压力时，通过作用于控制销的压力产生附加的摩擦，所述压力反作用于控制销的移动，从而在凸轮轴调节器的常规运行中阻止控制销的调节。
11.根据一个优选的实施方式，凸轮轴调节器能够具有带有第一控制销的第一短接通道，其中第一控制销构成为，使得其根据第一子腔中存在的压力打开或阻断通过第一短接通道的流体穿流。此外，凸轮轴调节器能够具有带有第二控制销的第二短接通道，其中第二控制销构成为，使得其根据第二子腔中存在的压力打开或阻断通过第二短接通道的流体穿流。这就是说，各子腔设有一个控制销，所述控制销通过相关联的子腔中的压力被操纵。因此，能够使用在结构上尤其简单地构成的控制销。在下文中，为了简单起见更详细地阐述一个控制销的构造，其中所描述的特征在第一控制销中和在第二控制销中能够以类似的方式存在。
12.根据一个优选的实施方式，控制销(或两个控制销)能够(设置和/或)构成为，使得当相关联的子腔中的压力大于预先确定的压力时，其阻断流体穿流，并且当相关联的子腔中的压力小于等于预先确定的压力时，其能够实现流体穿流。这就是说，控制销在低于预先确定的压力时才打开流体穿流。换言之，控制销是低压控制的。
13.根据该优选的实施方式，预先确定的压力能够处于0bar和-1bar之间。这就是说，预先确定的压力优选为0bar或更小。例如，预先确定的压力处于-0.35bar和-0.95bar之间，最好处于-0.55bar和-0.9bar之间，优选地处于-0.7bar和0.85bar之间。换言之，预先确定的压力选择成，使得其在调控位置中/在保持位置中不降低到低于预先确定的压力。
14.根据一个优选的实施方式，预先确定的压力能够为-0.8bar和/或基本上对应于凸轮轴调节器的饱和压力。这就是说，预先确定的压力是凸轮轴调节器的设计标准并且优选被限定在气蚀极限值之前不远。因此，即使在高温和低温下也能够确保高的调节速度。
15.根据一个优选的实施方式，凸轮轴调节器能够具有弹簧，其中弹簧设置成，使得控制销能够抵抗弹簧的弹簧力从其阻断流体穿流的位置移动到释放流体穿流的位置中。这就是说，控制销由于弹簧力保持在其阻断位置/零位置中。这具有如下优点，例如弹簧的尺寸，如通过选择弹簧特征曲线，能够选择成，使得控制销在存在预先确定的压力时才移动并且在较高的压力下保持在其零位置中。
16.根据该优选的实施方式的一个改进方案，控制销和弹簧的尺寸能够设计成，使得其固有频率大于等于180hz。这就是说，控制销的重量和/或弹簧的弹簧常数选择成，使得不低于180hz的固有频率。这种配置已证实为对于在三缸发动机中使用是尤其有利的。在此，控制销的重量和/或弹簧的弹簧常数是输入参数。
17.例如，控制销能够具有大约一克的重量并且弹簧能够具有大约1300n/m的弹簧常
数。所述值已证实为是尤其有利的。
18.根据该优选的实施方式的一个改进方案，控制销和弹簧的尺寸可以设计成，使得其固有频率大于等于240hz。这就是说，控制销的重量和/或弹簧的弹簧常数选择成，使得不低于240hz的固有频率。这种配置已证实为对于在四缸发动机中使用是尤其有利的。
19.根据一个优选的实施方式，控制销能够设置在凸轮轴调节器中的(轴向)留空部中，其中留空部在控制销的一侧上与相关联的子腔流体连接并且在控制销的另一侧上与排气开口连接。这就是说，由于在环境压力和在相关联的子腔中存在的压力之间的压差使控制销致动。因此，能够确保控制销的可靠的致动。
20.根据该优选的实施方式，留空部能够设置在转子的翼部中。留空部能够以特别简单的方式，例如通过钻孔，引入到凸轮轴调节器中。此外，在构成在翼部中时，能够以简单的方式建立在两个子腔之间的可通过控制销中断的流体连接。例如，在翼部之一中能够设置有第一控制销并且在另一翼部中能够设置有第二控制销。
21.换言之，创造性的解决方案在于使用两个附加的控制销/智能销，其装入凸轮轴调节器中，尤其转子中。当压力例如由于在调节时的凸轮轴力矩在与泵/液压机构供应装置连接的、即在调节期间增大的子腔中下降到低于预先确定的压力，尤其进入到真空(负压)时，控制销能够实现在两个子腔之间的直接的液压介质交换。因此，如在智能调相器中那样，将液压介质吸入到存在负压的子腔中，其中液压介质根据本发明直接在两个子腔之间循环泵送并且可以弃用储存容器。这具有如下优点，没有空气能够被吸入到子腔中。
22.更确切地说，两个装入的控制销可以在转子中，例如在翼部中使用，并且通过弹簧保持在零位置中。第一控制销在调节时朝向一个方向，即朝早，激活，而第二控制销在调节时朝向另一方向，即朝晚，激活。控制销的运动能够通过子腔(腔a和b)中的压力来控制，其中一个控制销优选通过腔a中的压力并且另一控制销优选地通过腔b中的压力来控制。在控制销的另一端部处存在排气，使得环境压力作用。当在调节时增大的子腔中的压力下降时，尤其当产生真空时，通过所述子腔控制的控制销抵抗弹簧的弹簧力移动，由此在两个子腔(腔a和b)之间形成直接连通。为了能够实现所述连通，在翼部中或在两个子腔(腔a和b)之间引入孔，例如钻孔。所述孔能够根据控制销的位置通过控制销中断或释放，这阻断或能够实现在子腔之间的流动，即直接的循环泵送。如果在两个子腔中压力都不低于特定的压力，即不存在负压，那么控制销由于弹簧的弹簧力保持在其零位置中，使得在两个子腔之间的直接流动是不可能的。通过在调控位置中，两个子腔中的压力交互地达到真空，但是相邻腔中的相应另外的压力(支撑压力)那么明显更高，所述支撑压力侧向地作用在控制销处，使得由此产生的摩擦反作用于控制销的运动。此外，弹簧的弹簧强度能够设计成，使得控制销的运动并非立即地、即在低于0bar的压力时发生，而是当低于特定的压力极限时才发生，以便防止控制销在调控位置中运动。有利地，频率分析已经示出，根据本发明的凸轮轴调节器能够支持凸轮超程频率。
附图说明
23.本发明在下文中借助于附图阐述。附图示出：
24.图1从前部示出凸轮轴调节器的示意图，
25.图2示出在阻断短接通道的位置中凸轮轴调节器的(第二)短接通道和(第二)控制
销的示意图，
26.图3示出在释放短接通道的位置中凸轮轴调节器的(第二)短接通道和(第二)控制销的示意图，
27.图4从后方示出凸轮轴调节器的示意图，
28.图5示出在阻断短接通道的位置中凸轮轴调节器的(第一)短接通道和(第一)控制销的示意图，和
29.图6示出在释放短接通道的位置中凸轮轴调节器的(第一)短接通道和(第一)控制销的示意图，和
30.图7示出凸轮轴调节器的控制销和作用于控制销的弹簧的示意图。
31.附图仅是适宜性的并且仅用于理解本发明。相同的元件设有相同的附图标记。
具体实施方式
32.图1至6示出根据本发明的凸轮轴调节器1的示意图。凸轮轴调节器1用于调节在机动车的曲轴和凸轮轴之间的相位。凸轮轴调节器1具有定子2。定子2尤其能够与曲轴转动耦联或是可转动耦联的。凸轮轴调节器1具有转子3。转子3尤其能够与凸轮轴转动耦联或者是可转动耦联的。转子3相对于定子2可转动并且优选地相对于定子2在径向内部且同心地设置。凸轮轴调节器1具有在定子2和转子3之间构成的工作腔4，所述工作腔分别由转子3的翼部分成第一子腔5(a腔)和第二子腔6(b腔)。子腔5、6可以借助液压流体加载，以相对于定子2调节转子3。
33.凸轮轴调节器1具有将两个子腔5、6彼此流体连接的短接通道7。此外，凸轮轴调节器1具有在短接通道7中设置的控制销8。控制销8构成为，使得其根据两个子腔5、6之一中存在的压力打开或阻断通过短接通道7的流体穿流。尤其地，控制销8构成为，使得当在相关联的子腔5、6中的压力大于预先确定的压力时，其阻断流体穿流，而当相关联的子腔5、6中的压力小于等于预先确定的压力时，其能够实现流体穿流。
34.优选地，预先确定的压力能够在0bar和-1bar之间。尤其地，预先确定的压力能够为-0.8bar。优选地，预先确定的压力能够基本上对应于凸轮轴调节器1的饱和压力。
35.尤其地，凸轮轴调节器1对于子腔5、6分别具有短接通道7和控制销8。这就是说，凸轮轴调节器1具有第一短接通道9和第一控制销10(用于第一子腔5)(参见图4至6)以及第二短接通道11和第二控制销12(用于第二子腔6)(参见图1至3)。第一控制销10构成为，使得其根据第一子腔5中存在的压力打开或阻断通过第一短接通道9的流体穿流。这就是说，第一控制销10与第一子腔5连接并且第一子腔5中的压力用作为用于使第一控制销10致动的压力信号。第二控制销12构成为，使得其根据第二子腔6中存在的压力打开或阻断通过第二短接通道11的流体穿流。这就是说，第二控制销12与第二子腔6连接并且第二子腔6中的压力用作为用于使第二控制销12致动的压力信号。
36.此外，凸轮轴调节器1具有弹簧13，所述弹簧设置成，使得控制销8抵抗弹簧13的弹簧力可以从其阻断流体穿流的位置移动到释放流体穿流的位置中。尤其地，凸轮轴调节器1具有作用于第一控制销10的第一弹簧14以及作用于第二控制销12的第二弹簧15。例如，控制销8能够中空地构成，使得弹簧13至少部分地径向地设置在控制销8中(参见图7)。
37.尤其地，控制销8和弹簧13的尺寸能够设计成，使得其固有频率大于等于180hz。这
尤其适合于三缸发动机。例如，控制销8能够具有一克的重量。弹簧13例如能够具有1300n/m的弹簧常数。尤其地，控制销8和弹簧13的尺寸设计成，使得其固有频率大于等于240hz。这尤其适合于四缸发动机。
38.优选地，控制销8可以设置在凸轮轴调节器1的留空部16中。留空部16例如可以构成为轴向凹部。留空部16尤其可以在转子3中，例如在转子3的翼部中构成。
39.留空部16能够优选地在控制销8的一侧上与相关联的子腔5、6流体连接。这就是说，其中设置有第一控制销10的留空部16具有与第一子腔5连接的连接端17，并且其中设置有第二控制销12的留空部16具有与第二子腔6连接的连接端18。在控制销8的相应另一侧上，留空部16优选可以与排气开口19连接。
40.凸轮轴调节器1因此构成为，使得当相应的子腔5、6中的压力下降到低于尤其为0bar或更低(负压)的特定压力时，相应的弹簧14、15的弹簧力允许相应的控制销10、12的运动(参见图4和6)，并且当相应的子腔5、6中的压力高于特定压力时，即当不存在负压/真空或压力高于预先确定的(负)压时，相应的弹簧14、15的弹簧力阻碍相应的控制销10、12的运动。
41.为了油压控制地进行调节，两个子腔5、6分别经由工作通道20、21与中央阀22连接。因此，第一子腔5根据中央阀22的切换位置经由第一工作通道20与泵连接以用于加载压力，或者与储罐连接以用于释压，并且第二子腔6根据中央阀22的切换位置经由第二工作通道21与泵以用于加载压力，或者与罐连接以用于释压。
42.附图标记列表：
43.1凸轮轴调节器
44.2定子
45.3转子
46.4工作腔
47.5第一子腔
48.6第二子腔
49.7短接通道
50.8控制销
51.9第一短接通道
52.10第一控制销
53.11第二短接通道
54.12第二控制销
55.13弹簧
56.14第一弹簧
57.15第二弹簧
58.16留空部
59.17连接端
60.18连接端
61.19排气开口
62.20第一工作通道
63.21第二工作通道
64.22中央阀

技术特征：
1.一种用于调节在机动车的曲轴和凸轮轴之间的相位的凸轮轴调节器(1)，所述凸轮轴调节器具有定子(2)、相对于所述定子可转动的转子(3)以及在所述定子(2)和所述转子(3)之间构成的工作腔(4)，所述工作腔分别由所述转子(3)的翼部分成第一子腔(5)和第二子腔(6)，其中所述子腔(5、6)可借助液压流体加载，以相对于所述定子(2)调节所述转子(3)，其特征在于，所述凸轮轴调节器(1)具有将两个子腔(5、6)彼此流体连接的短接通道(7)以及在所述短接通道(7)中设置的控制销(8)，其中所述控制销(8)构成为，使得其根据两个子腔(5、6)之一中存在的压力打开或阻断通过所述短接通道(7)的流体穿流。2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述凸轮轴调节器(1)具有带有第一控制销(10)的第一短接通道(9)，其中所述第一控制销(10)构成为，使得其根据所述第一子腔(5)中存在的压力打开或阻断通过所述第一短接通道(9)的流体穿流，并且所述凸轮轴调节器(1)具有带有第二控制销(12)的第二短接通道(11)，其中所述第二控制销(12)构成为，使得其根据所述第二子腔(6)中存在的压力打开或阻断通过所述第二短接通道(11)的流体穿流。3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述控制销(8)构成为，使得当在相关联的子腔(5、6)中的压力大于预先确定的压力时，所述控制销阻断流体穿流，并且当在相关联的子腔中的压力小于等于预先确定的压力时，所述控制销能够实现流体穿流。4.根据权利要求3所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述预先确定的压力处于0bar和-1bar之间。5.根据权利要求3或4所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述预先确定的压力为-0.8bar和/或基本上对应于所述凸轮轴调节器(1)的饱和压力。6.根据权利要求1至5中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述凸轮轴调节器(1)具有弹簧(13)，所述弹簧设置成，使得所述控制销(8)能够抵抗所述弹簧(13)的弹簧力从其阻断流体穿流的位置移动到其释放流体穿流的位置中。7.根据权利要求6所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述控制销(8)和所述弹簧(13)的尺寸设计成，使得其固有频率大于等于180hz。8.根据权利要求7所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述控制销(8)和所述弹簧(13)的尺寸设计成，使得其固有频率大于等于240hz。9.根据权利要求1至8中任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述控制销(8)设置在所述凸轮轴调节器(1)中的留空部(16)中，其中所述留空部(16)在所述控制销(8)的一侧上与相关联的子腔(5、6)流体连接并且在所述控制销(8)的另一侧上与排气开口(19)连接。10.根据权利要求9所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述留空部(16)设置在所述转子(3)的翼部之一中。

技术总结
本发明涉及一种用于调节在机动车的曲轴和凸轮轴之间的相位的凸轮轴调节器(1)，所述凸轮轴调节器具有定子(2)、相对于定子可转动的转子(3)以及在定子(2)和转子(3)之间构成的工作腔(4)，所述工作腔分别由转子(3)的翼部分成第一子腔(5)和第二子腔(6)，其中凸轮轴调节器(1)具有将两个子腔(5、6)彼此流体连接的短接通道(7)以及在短接通道(7)中设置的控制销(8)，其中控制销(8)构成为，使得其根据两个子腔(5、6)之一中存在的压力打开或阻断通过短接通道(7)的流体穿流。通道(7)的流体穿流。通道(7)的流体穿流。


技术研发人员：布拉尼米尔
受保护的技术使用者：舍弗勒技术股份两合公司
技术研发日：2022.11.21
技术公布日：2023/5/23