專利名稱：可自由選擇鎖緊位置的凸輪軸調(diào)節(jié)器的制作方法
可自由選擇鎖緊位置的凸輪軸調(diào)節(jié)器
本項(xiàng)發(fā)明的內(nèi)容涉及的是根據(jù)權(quán)利要求1定義的、在汽車等內(nèi)燃 機(jī)中使用的凸輪軸調(diào)節(jié)裝置。
凸輪軸調(diào)節(jié)器的作用是改變內(nèi)燃機(jī)凸輪軸的位置，進(jìn)而影響燃?xì)?轉(zhuǎn)換閥的開啟與關(guān)閉時(shí)間、或者開啟尺寸。凸輪軸調(diào)節(jié)器有許多不同 的規(guī)格形式?，F(xiàn)有的包括在軸向上推動(dòng)液壓活塞的凸輪調(diào)節(jié)器，以及 斜向銜接的凸輪軸調(diào)節(jié)器。另有一種凸輪軸調(diào)節(jié)器的工作原理類似可 逆式液壓電動(dòng)機(jī)，它裝有至少一個(gè)定子和至少一個(gè)轉(zhuǎn)子。定子構(gòu)成了 一個(gè)固定的基點(diǎn)，而該基點(diǎn)在總體上可處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。轉(zhuǎn)子不斷改變 著其與定子上固定基點(diǎn)的相對(duì)位置。需要進(jìn)行調(diào)節(jié)的凸輪軸直接或間
接地被連接在轉(zhuǎn)子上。當(dāng)轉(zhuǎn)子改變其相對(duì)于定子的位置時(shí)，凸輪在凸 輪軸上的位置也隨之改變。
許多現(xiàn)有的凸輪軸調(diào)節(jié)器是用油驅(qū)動(dòng)的。所使用的可以是內(nèi)燃機(jī) 專用的液壓油，或者普通馬達(dá)油。當(dāng)內(nèi)燃機(jī)處于特殊的工作狀態(tài)，例 如在機(jī)器空轉(zhuǎn)、啟動(dòng)或關(guān)閉時(shí)，凸輪軸可能會(huì)趨向一個(gè)不利位置或狀 態(tài)。另外，內(nèi)燃機(jī)和凸輪軸調(diào)節(jié)器組成的系統(tǒng)是專為正常運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)而 設(shè)計(jì)的。這即意味著，在低溫條件下，特別是在寒冷季節(jié)，所用的馬 達(dá)油或液壓油的粘滯度會(huì)偏低。
所有這些條件都會(huì)引起內(nèi)燃機(jī)不理想的啟動(dòng)狀況。燃?xì)廪D(zhuǎn)換闊的 錯(cuò)誤開啟會(huì)導(dǎo)致內(nèi)燃機(jī)功率不必要的降低，使其噪音增大，廢氣排放 量不符合法定標(biāo)準(zhǔn)。
凡此種種，已成為專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)所熟知的問題。針對(duì)此問題，已發(fā) 明了許多具有鎖緊機(jī)構(gòu)的凸輪軸調(diào)節(jié)器。
GB2319071A中建議使用一種通過彈簧預(yù)加應(yīng)力的銷釘，以液壓 方式對(duì)該銷釘加以調(diào)節(jié)，可以使轉(zhuǎn)子停留在相對(duì)于定子的所謂的延遲 位置上。
EP1143113A2中建議使用一種完全液壓系統(tǒng)，它配有多個(gè)活塞， 可將轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子加以鎖定。
DE19856318A1中建議安裝一個(gè)通風(fēng)管道，該管道在轉(zhuǎn)子被釋放 后繼續(xù)保持無壓狀態(tài)。
DE19860418A1中同樣建議使用一種與鎖緊零件配合使用的彈簧。 在側(cè)壁上具有一個(gè)角度限制槽，該槽的端點(diǎn)被設(shè)計(jì)為起限制角度作用 的接觸面。限動(dòng)螺釘可在由角度限制槽構(gòu)成的偏轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)葉 輪，改變其相對(duì)于主動(dòng)輪的位置。
在三份公布文件 DE10133444A1 、 DE10133445A1 和 DE10162553A1中，基本上描述了同樣一種閥門控制裝置。在這里利用 兩個(gè)裝有彈簧的凸輪軸調(diào)節(jié)器進(jìn)行工作。根據(jù)已知的特性曲線，該裝 置包括一個(gè)鎖定區(qū)域和一個(gè)自由區(qū)域。在不同的油壓條件下，裝有磁 環(huán)的鎖緊銷釘在鎖定區(qū)域和自由區(qū)域之間往復(fù)切換。但盡管裝有磁環(huán)， 該系統(tǒng)仍可被看作鎖定區(qū)域和自由區(qū)域之間的靜態(tài)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
在兩份公布文件DE19606724A1和DE10213831A1中，描述了另 外幾種裝有兩個(gè)嚙合零件的閥門時(shí)間控制工具。DE19606724A1中介紹 了一種在軸向上推動(dòng)調(diào)節(jié)活塞的凸輪軸調(diào)節(jié)器。調(diào)節(jié)活塞上的一段與 其他部分斜向嚙合。DE10213831A1中，建議使用一個(gè)滯后角限制銷和 一個(gè)鎖緊銷。通常當(dāng)馬達(dá)停機(jī)時(shí)，轉(zhuǎn)子會(huì)向最為滯后的角度位置移動(dòng) 并停在該處，阻礙馬達(dá)的重新啟動(dòng)。使用了滯后角限制銷后，這種功 能在有限范圍內(nèi)得以發(fā)揮。特別是通過液壓電路圖可以清晰地看到，
為了便于發(fā)揮其功能，該系統(tǒng)必須配備多個(gè)燃燒室。而每一位液壓系 統(tǒng)操作人員都想盡可能使用較少的燃燒室，同時(shí)設(shè)計(jì)人員也希望盡可 能減少部件數(shù)量和保持小的改裝容積。
在DE10253883A1中，介紹了一種設(shè)計(jì)非常完善的系統(tǒng)。該凸輪 軸調(diào)節(jié)器配有一個(gè)可在特殊運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下發(fā)生嚙合的鎖緊裝置。此外該 項(xiàng)發(fā)明的基本原理在于延遲調(diào)節(jié)速度；換言之，即鎖緊裝置部位上的 調(diào)節(jié)速度被降低。在此，通過一個(gè)固定的機(jī)械性接觸點(diǎn)進(jìn)行工作。該 項(xiàng)發(fā)明可以在被稱作慢速調(diào)節(jié)器的設(shè)備上使用。
US6155219和DE10213815A1中，介紹了其他類型的調(diào)節(jié)器，該 調(diào)節(jié)器具有一個(gè)加彈簧的鎖緊銷和一個(gè)彈簧。彈簧的位置與待調(diào)節(jié)的 軸相垂直。彈簧作用于一個(gè)套筒、圈環(huán)或鉤槽上。根據(jù)US6155219， 該彈簧可保證使轉(zhuǎn)子在初次點(diǎn)火前停留在一個(gè)超前或滯后位置上。在 DE10213852A1中，通過連接彈簧，可以阻止繞組片段發(fā)生傾斜。
因此本發(fā)明的基本任務(wù)在于，使類似DE10253883中介紹的高度 綜合系統(tǒng)得到進(jìn)一步改良，使凸輪軸的鎖緊位在超前位置和延遲位置 之間調(diào)節(jié)變化，從而在電動(dòng)機(jī)每次關(guān)閉時(shí)都可重復(fù)選擇鎖緊位。關(guān)鍵 是在整個(gè)調(diào)節(jié)區(qū)域內(nèi)應(yīng)沒有延遲位置。
根據(jù)權(quán)利要求1和權(quán)利要求10中的特征所設(shè)計(jì)發(fā)明的同類凸輪軸 調(diào)節(jié)器解決了上述問題。在附屬的權(quán)利要求項(xiàng)中，對(duì)本發(fā)明結(jié)構(gòu)上的 優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了闡述。
本項(xiàng)發(fā)明，即內(nèi)燃機(jī)使用的凸輪軸調(diào)節(jié)器，至少具有兩個(gè)位置相 對(duì)、容量可對(duì)應(yīng)變化的燃燒室。當(dāng)其中一個(gè)燃燒室的容量增大時(shí)，另 一個(gè)與其配合使用的燃燒室的容量將自動(dòng)減?。幌喾匆餐瑯尤绱?。該
凸輪軸調(diào)節(jié)器上裝有一個(gè)定子和一個(gè)轉(zhuǎn)子，二者之間可發(fā)生相對(duì)位移。 在轉(zhuǎn)子上有一個(gè)凸輪軸的容納位。借助燃燒室的油壓作用，轉(zhuǎn)子相對(duì)
于定子的位置會(huì)發(fā)生改變，凸輪軸調(diào)節(jié)器由此對(duì)凸輪軸進(jìn)行調(diào)節(jié)。通 過相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，凸輪軸調(diào)節(jié)器可改變凸輪軸相對(duì)于內(nèi)燃機(jī)曲軸的角度。 根據(jù)影響因素的不同，凸輪軸調(diào)節(jié)器會(huì)遵循給定的至少兩條特性曲線 中的一條。當(dāng)凸輪軸調(diào)節(jié)器遵循某條特性曲線時(shí)，它將不能同時(shí)遵循 另外一條，因此凸輪軸調(diào)節(jié)器是以變換方式遵循特性曲線。在某區(qū)域 內(nèi)通常低于lbar的油壓作用下，具體的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)位置發(fā)生變化。選擇
遵循哪條特性曲線，由影響因素決定。當(dāng)?shù)陀谕馆嗇S調(diào)節(jié)器機(jī)械性方 面的影響因素規(guī)定狀態(tài)時(shí)，鎖緊裝置將在多個(gè)備選的鎖定位置上進(jìn)行 選擇并形成閉鎖。
該凸輪軸調(diào)節(jié)器上裝有一個(gè)作為固定觸點(diǎn)的機(jī)械擋塊。 一旦超過 一定預(yù)應(yīng)力時(shí)，擋塊會(huì)被推動(dòng)。低于預(yù)應(yīng)力時(shí)，擋塊處于鎖定狀態(tài)， 此時(shí)它的位置將被固定而不能被推動(dòng)。
凸輪軸調(diào)節(jié)器配有不同的擋塊。在現(xiàn)有的技術(shù)條件下， 一個(gè)凸輪 軸調(diào)節(jié)器可以有一個(gè)最大和最小位置，即超前位置和延遲位置。這兩 個(gè)位置由具有機(jī)械性較為堅(jiān)固的擋塊所確定，兩個(gè)位置之間存在一個(gè) 可滑動(dòng)的部位。鎖緊位置便處于這個(gè)由擋塊確定的滑動(dòng)部位。
凸輪軸調(diào)節(jié)器工作時(shí)形成轉(zhuǎn)矩。轉(zhuǎn)矩通過凸輪軸、或通過燃燒室 中油壓的變化而產(chǎn)生。通常會(huì)同時(shí)產(chǎn)生兩個(gè)轉(zhuǎn)矩，其中一個(gè)為逆轉(zhuǎn)矩。 最好以機(jī)械方式使系統(tǒng)形成規(guī)定轉(zhuǎn)矩。
特別有利的設(shè)計(jì)為，用簡(jiǎn)單的機(jī)械性方法，使凸輪軸調(diào)節(jié)器系統(tǒng) 符合兩條特性曲線中的至少一條。最好通過機(jī)械零件或元件的連結(jié)， 使系統(tǒng)符合所規(guī)定的至少兩條特性曲線。
定子與轉(zhuǎn)子共同形成了一個(gè)可逆式液壓電動(dòng)機(jī)。轉(zhuǎn)子上裝有限制
轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度的隔片。通?？赡媸诫妱?dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)角度被設(shè)計(jì)在0。到30° 的范圍之間。多數(shù)情況下，可逆式電動(dòng)機(jī)的最大角度被設(shè)計(jì)為22°。電
動(dòng)機(jī)上具有一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的凸輪軸容納位，該容納位通常以凸輪軸調(diào)節(jié) 器的軸為中心。轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，從而將凸輪軸帶動(dòng)。
如前所述，所選擇的影響因素可以是馬達(dá)油壓，即內(nèi)燃機(jī)油壓， 或者是可反作用于油壓的內(nèi)燃機(jī)溫度和轉(zhuǎn)數(shù)。也可將內(nèi)燃機(jī)設(shè)計(jì)為同 時(shí)符合不同參數(shù)。根據(jù)影響因素不同，在不同的特性曲線之間交替切 換。這些特性曲線可以分別是持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)特性曲線、啟動(dòng)狀態(tài)特性曲線、 斷路特性曲線，或空轉(zhuǎn)特性曲線。啟動(dòng)狀態(tài)特性曲線和空轉(zhuǎn)特性曲線 也可能是同一條。
在通過彈簧的應(yīng)用使系統(tǒng)符合特性曲線時(shí)，曲軸轉(zhuǎn)角和油壓之間 的關(guān)系至少部分地表現(xiàn)為接近線性。在專業(yè)領(lǐng)域內(nèi)眾所周知，使用同 一個(gè)彈簧不能在所有應(yīng)力下保持線性參數(shù)關(guān)系。因此應(yīng)選擇在相關(guān)起 始點(diǎn)或鎖緊位置上使參數(shù)關(guān)系接近線性的彈簧。
此外，兩條特性曲線有可能部分重合。此時(shí)，由于鎖緊銷或鎖緊 ，裝置的作用，第二條特性曲線上至少具有一個(gè)不連續(xù)點(diǎn)，即斷點(diǎn)。特 性曲線由此被分為兩個(gè)區(qū)域，即一個(gè)受油壓影響的區(qū)域和一個(gè)不受油 壓等參數(shù)影響的區(qū)域。在不受參數(shù)影響的區(qū)域內(nèi)，特性曲線不呈現(xiàn)上 升趨向。
特別有利的是，在凸輪軸調(diào)節(jié)器中安裝一個(gè)螺旋彈簧，在鎖緊銷 上裝配另外一種彈簧。凸輪軸調(diào)節(jié)器內(nèi)的油壓同時(shí)作用于兩個(gè)彈簧。 其中一個(gè)彈簧為螺旋彈簧，另一個(gè)為圓柱形螺旋壓縮彈簧。
轉(zhuǎn)子與定子共同構(gòu)成了可逆式電動(dòng)機(jī)。定子上裝有從定子邊緣指 向中心的隔片。從廣義角度出發(fā)，定子類似于一個(gè)輻條輪。轉(zhuǎn)子處在 定子的中心，被后者所包圍。定子的隔片指向中心，但隔片相互間并 沒有在中心會(huì)合。轉(zhuǎn)子和定子共同組成了液壓燃燒室，后者的大小和 容量可通過轉(zhuǎn)子的偏轉(zhuǎn)發(fā)生改變。在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，液壓燃燒室中被灌入液
壓介質(zhì)，如液壓油或馬達(dá)油，液壓介質(zhì)上被施以壓力。轉(zhuǎn)子根據(jù)各個(gè) 燃燒室內(nèi)的不同壓力條件改變自身位置。轉(zhuǎn)子上裝有葉片，因此單個(gè) 轉(zhuǎn)子的外觀呈星形。由于液壓介質(zhì)向轉(zhuǎn)子葉片側(cè)面施加了不同的壓力， 葉片會(huì)向某個(gè)方向轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，凸輪軸調(diào)節(jié)器還可裝有一個(gè)彈簧，以 及一個(gè)鎖緊裝置?？梢允褂靡粋€(gè)單純的鎖緊銷作為簡(jiǎn)單的鎖緊裝置。 根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)條件，可使用許多不同種類的鎖緊裝置，它們包括一個(gè) 銷釘、 一個(gè)彈簧和一個(gè)液壓筒。前面提到的彈簧與鎖緊銷上的彈簧有 所區(qū)別。第一種彈簧借助一個(gè)牢固的機(jī)械連結(jié)支撐在定子上，它也可 通過夾緊方式與定子相連。所有使彈簧配有支座的不同設(shè)計(jì)方案，都 屬于在定子某點(diǎn)上的固定方法。在液壓作用下，轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生。彈 簧則構(gòu)成了一個(gè)相應(yīng)的逆轉(zhuǎn)矩。由此，在轉(zhuǎn)子的整個(gè)旋轉(zhuǎn)角度范圍內(nèi)， 都存在明顯的逆轉(zhuǎn)矩。根據(jù)彈簧的不同設(shè)計(jì)形式，逆轉(zhuǎn)矩與旋轉(zhuǎn)角之 間的關(guān)系可以呈現(xiàn)為線性。
此外，定子與轉(zhuǎn)子之間還具有一個(gè)墊圈式的彈簧座。從安裝方向 觀察，該彈簧座為封閉的圓環(huán)形狀。彈簧座某些位置上的弧形凸起有 著嚙合功能。這些齒部處于環(huán)形彈簧座的內(nèi)部和/或外部邊緣，分別可 與轉(zhuǎn)子或定子嵌接。為了實(shí)現(xiàn)齒部與定子或轉(zhuǎn)子之間的嚙合，將與轉(zhuǎn) 子連接的齒部的方向設(shè)計(jì)為朝向環(huán)的內(nèi)側(cè)，與定子連接的則朝向環(huán)的 外側(cè)。轉(zhuǎn)子與定子在嚙合范圍內(nèi)有較大的空隙。嚙合處與空隙處可位 于凸輪軸調(diào)節(jié)器中相互間平行的不同平面上，其外觀為兩個(gè)相互重疊 的環(huán)。轉(zhuǎn)子或定子的空隙處均為空轉(zhuǎn)區(qū)域。由于轉(zhuǎn)子和定子大體上都 呈圓形外觀，空轉(zhuǎn)區(qū)域可以被看作是彈簧座的溝槽部位。彈簧座的形 狀與支撐在定子某點(diǎn)上的彈簧，共同規(guī)定了一條或兩條特性曲線的走
向。彈簧座或彈簧繞巻的精巧設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，影響和決定著逆轉(zhuǎn)矩的走向， 從而獲得所呈現(xiàn)的特性曲線形式。
可用一種水平式螺旋彈簧作為固定彈簧使用。螺旋彈簧的彈簧鋼 圍繞著可逆式電動(dòng)機(jī)的的或總中心中軸，該彈簧與轉(zhuǎn)子相互平行。通 過使用這種結(jié)構(gòu)寬度較小的彈簧，可以避免發(fā)生夾緊、失衡，或移動(dòng)
不靈活等現(xiàn)象。在使用了較多部件的方案中，鎖緊銷上配有一個(gè)作為 鎖緊裝置的預(yù)張彈簧。鎖緊銷可以裝在某個(gè)葉片上，也可裝在轉(zhuǎn)子的 某個(gè)隔片上。當(dāng)鎖緊銷部位的液壓低于最小值時(shí)，鎖緊銷會(huì)移到轉(zhuǎn)子 與定子連接的位置上。鎖緊后余隙空間小是此方案的優(yōu)點(diǎn)。在閉鎖狀 態(tài)下，轉(zhuǎn)子相對(duì)于定子大體上沒有其他運(yùn)動(dòng)。此時(shí)轉(zhuǎn)子與定子同步運(yùn) 行。當(dāng)液壓低于最小值時(shí)，可逆式電動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓力條件可忽略不計(jì)。 因此，轉(zhuǎn)子與定子在不受壓力作用的條件下處于相同的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。在 此，鎖緊裝置上可配有一個(gè)的特殊閥門，它與凸輪軸調(diào)節(jié)器不為一體， 而是以液壓方式相連接。由可逆電動(dòng)機(jī)內(nèi)的壓力條件、轉(zhuǎn)數(shù)、溫度等 參數(shù)對(duì)液壓閥進(jìn)行控制，從而由這一另外加裝的的閥門確定鎖合點(diǎn)。 鎖緊裝置的應(yīng)力與配合彈簧的預(yù)張應(yīng)力之間，存在一定比例關(guān)系。
凸輪軸調(diào)節(jié)器上裝有護(hù)板。護(hù)板以埋頭釘、特別是以埋頭螺絲固 定在定子上。凸輪軸調(diào)節(jié)器的另一側(cè)，以鏈輪覆蓋。鏈輪與凸輪軸調(diào) 節(jié)器中軸垂直，它與護(hù)板構(gòu)成了凸輪軸調(diào)節(jié)器的外部界限。
對(duì)逆轉(zhuǎn)矩起著規(guī)定作用的彈簧，在其與定子不相接的一端，連著 一個(gè)彈簧座。作為另一種設(shè)計(jì)方案，彈簧可以位于定子護(hù)板的下方。 彈簧的另一端開向一個(gè)帶孔的環(huán)。圓環(huán)的卡口圍繞著轉(zhuǎn)子軸承。
參考以下相應(yīng)的示圖，可以更好地理解本發(fā)明的優(yōu)越性


圖1:以內(nèi)燃機(jī)曲軸旋轉(zhuǎn)角與壓力之間的關(guān)系為反映內(nèi)容的凸輪；
軸調(diào)節(jié)器力矩特性曲線；
圖2:本發(fā)明所依據(jù)的直線液壓原理的圖解；
圖3:帶彈簧座的凸輪軸調(diào)節(jié)器的結(jié)構(gòu)圖，除此外與圖4至圖9 中的凸輪軸調(diào)節(jié)器均類似；
圖4:根據(jù)本發(fā)明凸輪軸調(diào)節(jié)器的一例設(shè)計(jì)方案的外觀圖； 圖5:圖4中凸輪軸調(diào)節(jié)器剖面A-A方向上的結(jié)構(gòu)； 圖6:圖4中凸輪軸調(diào)節(jié)器剖面B-B方向上的結(jié)構(gòu)； 圖7:圖4中凸輪軸調(diào)節(jié)器剖面C-C方向上的結(jié)構(gòu)；
圖8:圖4中凸輪軸調(diào)節(jié)器剖面D-D方向上的結(jié)構(gòu)； 圖9:圖4中凸輪軸調(diào)節(jié)器的另一不帶護(hù)板的側(cè)面結(jié)構(gòu)。
圖1中所示的是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的凸輪軸調(diào)節(jié)器。圖中反映了與 曲軸相關(guān)的凸輪軸調(diào)節(jié)變化。該圖中有至少三個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)。特性曲線在 超前位置Y和延遲位置Z之間運(yùn)動(dòng)。另外圖中標(biāo)有一個(gè)選定的空轉(zhuǎn)位
置L和起始位置X?？v坐標(biāo)上是以bar為單位的液壓介質(zhì)的壓力值P， 此處也可以是供油系統(tǒng)的入口壓力。特性曲線反映出了曲軸角度變化、 凸輪軸轉(zhuǎn)矩以及壓力之間的關(guān)系。轉(zhuǎn)矩增大時(shí)形成了一個(gè)逆轉(zhuǎn)矩。圖3 或圖9中的復(fù)位彈簧200規(guī)定了特性曲線U的傾角大小。在轉(zhuǎn)子空轉(zhuǎn) 區(qū)域I中，復(fù)位彈簧不起作用。在第二個(gè)區(qū)域II中，復(fù)位彈簧200的 作用以傾角U的形式體現(xiàn)出來。起始點(diǎn)X的位置由鎖緊裝置確定，通 過復(fù)位彈簧和鎖緊裝置的優(yōu)化選擇，起始位置可以是超前位置Y和延 遲位置Z之間的任意一點(diǎn)，它僅可通過內(nèi)燃機(jī)的要求來確定。起始位 置X上的壓力在圖中被標(biāo)為Pl,通常該區(qū)域內(nèi)的壓力值介于0.5bar到 lbar之間，或者也可高于或低于該數(shù)值范圍。在圖1中，延遲位置點(diǎn) 被標(biāo)為P2，空轉(zhuǎn)位置L上的壓力被標(biāo)為P3。在閉鎖狀態(tài)下，特性曲線 在起始位置上有一處非連續(xù)點(diǎn)。只有在壓力改變時(shí)，逆轉(zhuǎn)矩才會(huì)起作 用。因?yàn)榇嬖诜沁B續(xù)點(diǎn)，所以可以看作有兩條轉(zhuǎn)矩特性曲線。當(dāng)沒有 彈簧力矩時(shí)，呈現(xiàn)第一條特性曲線。當(dāng)越過非連續(xù)點(diǎn)時(shí)，開始存在第 二個(gè)力矩。因?yàn)榕c其他參數(shù)相比較，壓力數(shù)值更易測(cè)出并易受影響， 因此圖中的特性曲線以壓力變化為條件。在壓力與轉(zhuǎn)矩之間存在一個(gè) 清楚明確的關(guān)系。由于轉(zhuǎn)矩與液壓介質(zhì)的壓力成正比關(guān)系，因此在實(shí) 踐中先測(cè)出壓力，然后用以下公式表示出轉(zhuǎn)矩-
其中
l...葉片的寬度
P...液壓介質(zhì)壓力
dr...葉片的不同長(zhǎng)度
r...葉片的動(dòng)態(tài)變化長(zhǎng)度
n...葉片的個(gè)數(shù)
MF化eg小..葉片的力矩 MR。t。r…轉(zhuǎn)子的力矩
b...葉片的偏心長(zhǎng)度
該特性曲線為專利申請(qǐng)人及汽車制造領(lǐng)域內(nèi)的大量客戶提供了一 種常規(guī)命名方式。第二種常用的表示方法是曲軸與凸輪軸之間的角度 差。第三種方法僅表示與曲軸的相對(duì)關(guān)系。在校準(zhǔn)鎖緊銷時(shí)，轉(zhuǎn)子跟 隨定子在一個(gè)方向上轉(zhuǎn)動(dòng)，而在另一個(gè)方向上為空轉(zhuǎn)。僅當(dāng)?shù)竭_(dá)接觸 點(diǎn)時(shí)彈簧才會(huì)起作用。
對(duì)于直線液壓活塞模型，其特性曲線的圖示關(guān)系與圖2中類似。 直線液壓缸1裝有外殼7。液壓缸上配有螺旋彈簧3，該彈簧支撐在軸 承5上?；钊?與擋塊11的作用方向相反，擋塊11的接觸面上被 彈簧3施加以預(yù)加應(yīng)力。包括活塞面9的活塞13配有平衡管道或通風(fēng) 管道15?；钊?3上有一個(gè)鎖緊裝置，該裝置由鎖緊銷19以及后者的 預(yù)張彈簧23構(gòu)成。在液壓作用下，彈簧23將鎖緊銷19頂向外殼7。 在圖2中的閉鎖狀態(tài)下，當(dāng)鎖緊銷與凸起位置17、即空轉(zhuǎn)位置17上的
外殼壁接觸時(shí)，鎖緊銷19便為活塞13阻止了空轉(zhuǎn)。在壓力條件下，
液壓介質(zhì)通過控制管路21將鎖緊銷19壓向預(yù)張彈簧23，將鎖緊銷頂 出固定位置。隨后活塞可在第一個(gè)擋塊和第二個(gè)擋塊之間空轉(zhuǎn)。空轉(zhuǎn) 區(qū)域17由導(dǎo)向面限定，該導(dǎo)向面位于圖2中所示剖面以外的另一平面 上。
圖3中所示的是根據(jù)本發(fā)明的轉(zhuǎn)子350的結(jié)構(gòu)。左側(cè)為本發(fā)明凸 輪軸調(diào)節(jié)器頂部的內(nèi)平面。該平面朝右側(cè)方向有開口。在下方的平面 上，轉(zhuǎn)子350還可配裝彈簧座300。彈簧200的端點(diǎn)204和202被固定 在彈簧座300以及轉(zhuǎn)子100上。彈簧座300具有包括302和304在內(nèi) 的輪齒。其中一個(gè)輪齒與轉(zhuǎn)子350嚙合，另一個(gè)輪齒的主要作用為， 在彈簧座的另一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)位置上鎖定定子100。輪齒302和304可以處于 不同高度。凸輪軸調(diào)節(jié)器51的其他部件與圖4、圖5、圖6、圖7和圖 8中所示的部分大體相符。
圖4所示是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的凸輪軸調(diào)節(jié)器50。觀測(cè)角度為裝有 輪齒54的鏈輪52的旁側(cè)。鏈輪上作有零位標(biāo)記48。鏈輪52由圓柱形 銷70固定。第一個(gè)孔眼60、第二個(gè)孔眼62、第三個(gè)孔眼64、第四個(gè) 孔眼66，以及第五個(gè)孔眼68分別穿過定子IOO的隔片110、 112、 114、 116、 118，定子100在此同時(shí)作為汽缸的一部分?？籽?0、 62、 64、 66、 68用于固定埋頭釘。在此所用的埋頭釘可以是尺寸為M4、 M5、 M6、 M7的埋頭螺絲。
圖5中從另一個(gè)視角展示了圖4所示凸輪軸調(diào)節(jié)器50的剖面A-A。 圖中可看到轉(zhuǎn)子120的位置，即容納位90。在護(hù)板80下方，裝有環(huán)繞 容納位90的螺旋彈簧200，它的位置較為特殊。轉(zhuǎn)子120和定子100 被蓋盤78遮蔽，蓋盤上裝有安裝埋頭釘64所用的孔眼。
圖6顯示了圖5中凸輪軸調(diào)節(jié)器50的剖面B-B。圖7是圖5剖面 C-C的另外一種圖解。在圖6中，凸輪軸調(diào)節(jié)器50的剖面B-B上裝有
隔片，第一個(gè)到第五個(gè)隔片分別被標(biāo)為110、 112、 114、 116、 118。 轉(zhuǎn)子120的位置上，可安裝第一種或第二種類型的燃燒室。圖中第二 種類型燃燒室170、 172、 174、 176、 178為最小容量狀態(tài)。與之相對(duì) 的是第一種類型的燃燒室160、 162、 164、 166、 168，處于最大容量狀 態(tài)。液壓介質(zhì)通過管道150、 152、 154、 156、 158進(jìn)行循環(huán)。葉片122、 124、 126、 128、 130處于液壓介質(zhì)中，通過轉(zhuǎn)子120帶動(dòng)，它們?cè)谙?應(yīng)的隔片110、 112、 114、 116、 118之間往返運(yùn)動(dòng)。
圖7中的第一至第五個(gè)管道分別被標(biāo)記為220、 222、 224、 226、 228。其余部件與圖6均類似。
在圖8中，可清晰地看到鎖緊裝置。該裝置為分級(jí)銷釘190，它 通過彈簧擋板192與彈簧194連接，穿過鎖緊銷導(dǎo)板140。彈簧194為 止動(dòng)彈簧，作用是形成預(yù)應(yīng)力。
圖9中顯示了凸輪軸調(diào)節(jié)器50上螺旋彈簧200與圖4所示側(cè)面相 對(duì)的另一的側(cè)。螺旋彈簧202的一端固定在蓋盤78的溝槽208上，另 一端204指向圍繞轉(zhuǎn)子軸承210的墊圈206。圖中還顯示了處于接觸位 置的輪齒302。輪齒旁邊為空轉(zhuǎn)區(qū)域，轉(zhuǎn)子在該區(qū)域內(nèi)的運(yùn)動(dòng)在受彈性 應(yīng)力作用影響，沒有轉(zhuǎn)矩。只有到達(dá)另一個(gè)接觸點(diǎn)時(shí)，才需要克服彈 簧的附加逆轉(zhuǎn)矩。
使用螺旋彈簧200與鎖緊裝置，或另一種設(shè)計(jì)方案中可通過加壓 進(jìn)行調(diào)節(jié)的鎖緊銷，凸輪軸調(diào)節(jié)器具有符合圖1的特性曲線，即具有 逆轉(zhuǎn)矩平衡的中位閉鎖狀態(tài)。在非鎖定的自由狀態(tài)下，彈簧產(chǎn)生彈力 轉(zhuǎn)矩，當(dāng)內(nèi)燃機(jī)內(nèi)待調(diào)節(jié)的凸輪軸向延遲位置運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈力轉(zhuǎn)矩增大。 當(dāng)凸輪軸調(diào)節(jié)器僅用了一種燃燒室或鎖緊銷液壓介質(zhì)時(shí)，閉鎖在壓力 界限X處解除，從壓力界限開始的區(qū)域n內(nèi)，彈性力矩與曲軸轉(zhuǎn)角及
所施壓力之間呈線性比例關(guān)系。
通過選擇彈簧，鎖緊銷的結(jié)構(gòu)，以及嚙合裝置的規(guī)格，凸輪軸調(diào) 節(jié)器的鎖定位置得以確定。
根據(jù)本發(fā)明、但不完全按照?qǐng)D示制造的調(diào)節(jié)器，處于穩(wěn)定測(cè)試狀 態(tài)時(shí)，其性能與圖1中的特性曲線基本吻合。在測(cè)試過程中，通過施 加可變壓力，在不同的調(diào)節(jié)角度之間進(jìn)行選擇。鎖緊銷在圖1中X點(diǎn)、 即受油壓影響的位置上閉合。在特性曲線區(qū)域II上，可測(cè)出受油壓影 響的逆轉(zhuǎn)矩。
本發(fā)明可配裝一種特別的彈簧座，也可使用具有類似彈簧座功能 的其他部件。
由于可逆式電動(dòng)機(jī)具有不容質(zhì)疑的優(yōu)越性，因此本發(fā)明對(duì)不同設(shè) 計(jì)結(jié)構(gòu)下運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)作說明闡釋時(shí)，以可逆式電動(dòng)機(jī)，即凸輪軸調(diào)節(jié)器 的不同特性曲線為主。專業(yè)人士當(dāng)然也可以在本發(fā)明的基礎(chǔ)上另行研 制某種軸向柱塞式，或斜齒嚙合式的凸輪軸調(diào)節(jié)器。
附圖標(biāo)記
I. 根據(jù)本發(fā)明的液壓缸一一線形
3.彈簧一一此處為螺旋彈簧 5.軸承 7.外殼
9.活塞面，墊圈——用于密封
II. 擋塊 13.活塞
15.通風(fēng)管道 17.空轉(zhuǎn)區(qū)域 19.鎖緊銷 21.控制管路 23.預(yù)張彈簧 48.標(biāo)記
50. 凸輪軸調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)式說明
51. 凸輪軸調(diào)節(jié)器圖表式說明
52. 鏈輪
54.齒輪的輪齒
60，62，64，66，68.用于埋頭釘?shù)慕邮湛?第一個(gè),第二個(gè)，第三個(gè)，第四 個(gè),第五個(gè)孔眼)
70.圓柱形銷釘 78,蓋盤 80.護(hù)板
90.凸輪軸容納位 100.定子
110,112,114,116,118.隔片 120.轉(zhuǎn)子
122,124,125,128,130.葉片 140.鎖緊銷導(dǎo)板
150,152,154，156，158.通向燃燒室的油管
160,162,164,166,168.第一種類型燃燒室
170，172,174，176，178.第二種類型的燃燒室
190.分級(jí)銷釘
192.彈簧擋板
194.彈簧
200.復(fù)位彈簧
202,204.螺旋彈簧端點(diǎn)
206.墊圈
208.溝槽
210.轉(zhuǎn)子軸承
300.彈簧座
302,304.輪齒
350.第二種類型的轉(zhuǎn)子
L空轉(zhuǎn)位置
U傾角(由于復(fù)位彈簧、特別是復(fù)位彈簧的彈性力矩而產(chǎn)生) X起始位置 Y超前位置 Z延遲位置
權(quán)利要求
1.凸輪軸調(diào)節(jié)器(50，51)，包括一個(gè)轉(zhuǎn)子(120，350)和一個(gè)定子(100)，由轉(zhuǎn)子與定子共同構(gòu)成可逆式液壓電動(dòng)機(jī)，其中該轉(zhuǎn)子(100)具有朝向可逆電動(dòng)機(jī)中心的隔片(110，112，114，116，118)，由隔片與轉(zhuǎn)子(120，350)一起組成液壓介質(zhì)燃燒室(160，162，164，166，168，170，172，174，176，178)，在液壓介質(zhì)的壓力作用下，轉(zhuǎn)子(120，350)的葉片(122，124，126，128，130)在燃燒室內(nèi)運(yùn)動(dòng)，凸輪軸調(diào)節(jié)器上還配有一個(gè)彈簧(200)以及一個(gè)鎖緊銷(190)，其特征在于，該凸輪軸調(diào)節(jié)器(50，51)具有一個(gè)作為接觸位置的機(jī)械擋塊(206，300，302)，擋塊(300，302)在超過一定預(yù)應(yīng)力時(shí)會(huì)發(fā)生移動(dòng)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)，其特征還在于， 彈簧(200)在定子(100)的某點(diǎn)(204)上接觸固定，作用為產(chǎn)生一個(gè)與已有轉(zhuǎn)矩相反的逆轉(zhuǎn)矩，該逆轉(zhuǎn)矩特別相對(duì)于在燃燒室(160， 162， 164， 166， 168， 170， 172， 174， 176， 178)內(nèi)液壓作用下轉(zhuǎn)子 (120， 350)的葉片(122， 124， 126， 128， 130)形成的轉(zhuǎn)矩，或者 由于引入凸輪軸而形成的轉(zhuǎn)矩。
3. 根據(jù)以上權(quán)利要求中某一項(xiàng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)，其特 征還在于，機(jī)械靜止的接觸位置(302， 304)與通過鎖緊銷(190)閉合而形 成的鎖緊位置相同。
4. 根據(jù)以上權(quán)利要求中某一項(xiàng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)，其特 征還在于，在定子(100)和轉(zhuǎn)子(120， 350)之間有一個(gè)彈簧座(300)， 該彈簧座最好為封閉的圓環(huán)形狀，其上配有可與轉(zhuǎn)子(120， 350)和 定子(100)相嚙合的輪齒(302， 304)，并且在轉(zhuǎn)子(120， 350)和/或定子(100)上有弧形的空轉(zhuǎn)區(qū)域。
5. 根據(jù)以上權(quán)利要求中某一項(xiàng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)，其特征還在于，彈簧(200)為水平螺旋彈簧，該彈簧的安裝位置與轉(zhuǎn)子(120， 350)平行，且圍繞著可逆式電動(dòng)機(jī)的整體中心。
6. 根據(jù)以上權(quán)利要求中某一項(xiàng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)，其特 征還在于，在葉片(122， 124， 126， 128， 130)其中至少一個(gè)上配有預(yù)加應(yīng) 力(194)的鎖緊銷(190)，在低于最小液壓值的范圍內(nèi)，該鎖緊銷 會(huì)將轉(zhuǎn)子(120， 350)固定在定子(100)上，使轉(zhuǎn)子(120， 350)不 受壓力影響而與定子(100)作相同的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
7. 根據(jù)以上權(quán)利要求中某一項(xiàng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)，其特 征還在于，凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)裝有護(hù)板(80)，護(hù)板由埋頭釘、最好 是埋頭螺絲固定在定子(100)上，在凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)與護(hù)板 (80)相對(duì)的另一側(cè)上，裝有一個(gè)與凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)的中軸 相垂直的鏈輪(52)。
8. 根據(jù)以上權(quán)利要求中某一項(xiàng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)，其特 征還在于，彈簧(200)通過它的遠(yuǎn)離在定子(100)上固定點(diǎn)的一端(204) 與彈簧座(300)相作用。
9. 根據(jù)以上權(quán)利要求中某一項(xiàng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)，其特 征還在于，彈簧(200)的一端(202)夾緊在定子(100)的蓋盤(78)上， 另一端(204)伸向一個(gè)圍繞轉(zhuǎn)子(50)的圓環(huán)(206)，其中該圓環(huán) 用作轉(zhuǎn)子(50)相對(duì)于定子(100)的固定軸承(210)。
10. 具有至少兩個(gè)相對(duì)容量可變的燃燒室(160， 162， 164， 166， 168， 170， 172， 174， 176， 178)的內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)， 該凸輪軸調(diào)節(jié)器包括一個(gè)定子(100)和一個(gè)轉(zhuǎn)子(50， 51)，定子與 轉(zhuǎn)子之間可相對(duì)運(yùn)動(dòng)，調(diào)節(jié)器上具有凸輪軸的容納位(90)，通過改 變油壓進(jìn)行調(diào)節(jié)，其中該凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)適用于調(diào)節(jié)凸輪軸 相對(duì)于曲軸運(yùn)動(dòng)時(shí)的旋轉(zhuǎn)角，其特征在于，凸輪軸調(diào)節(jié)器(50， 51)在所加的油壓作用下，可根據(jù)因油壓變 化而交替遵循的至少兩條力矩特性曲線，特別是在內(nèi)燃機(jī)的油壓作用 下能夠調(diào)節(jié)凸輪軸(50， 51)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求第IO項(xiàng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器，其特征為，具有權(quán)利 要求1至9的特征。
全文摘要
凸輪軸調(diào)節(jié)器的作用是改變內(nèi)燃機(jī)凸輪軸的位置。這樣的凸輪軸調(diào)節(jié)器配有可自由選擇的鎖緊位置的結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)F01L1/344GK101115910SQ200480042384
公開日2008年1月30日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月11日
發(fā)明者安德烈亞斯·克內(nèi)希特, 戈?duì)枛|·諾伊德費(fèi)爾, 拉爾夫·瑙曼 申請(qǐng)人:海德潤(rùn)有限公司