凸輪軸調(diào)節(jié)器和用于運(yùn)行凸輪軸調(diào)節(jié)器的方法
【專利摘要】一種凸輪軸調(diào)節(jié)器(1)包括調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置(2)，所述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置具有輸入軸(7)、設(shè)計(jì)用于與凸輪軸抗轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的輸出軸(6)、以及調(diào)節(jié)軸(8)，其中調(diào)節(jié)軸(8)通過(guò)執(zhí)行器(3)驅(qū)動(dòng)。執(zhí)行器(3)在克服與所述調(diào)節(jié)軸的角位置相關(guān)的扭矩(MB)的情況下驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)軸(8)，由此提供輸出軸(6)的優(yōu)選位置、尤其是鎖定位置。
【專利說(shuō)明】
凸輪軸調(diào)節(jié)器和用于運(yùn)行凸輪軸調(diào)節(jié)器的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種設(shè)計(jì)用于應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)中的凸輪軸調(diào)節(jié)器以及一種用于運(yùn)行凸 輪軸調(diào)節(jié)器的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 從DE 102 48 335A1中已知一種具有調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置的電驅(qū)動(dòng)的凸輪軸調(diào)節(jié)器，所 述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置能夠構(gòu)成為雙偏心輪傳動(dòng)裝置或雙行星傳動(dòng)裝置。調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置具有小的 摩擦以及例如1:250的高傳動(dòng)比。
[0003] 從DE 10 2004 038 695 A1中已知另一凸輪軸調(diào)節(jié)器，所述凸輪軸調(diào)節(jié)器具有內(nèi) 偏心輪傳動(dòng)裝置或行星傳動(dòng)裝置作為調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置。行星傳動(dòng)裝置也是從DE 100 54 797 A1中已知的凸輪軸調(diào)節(jié)器的一部分，其中在該情況下能夠液壓地或電地進(jìn)行調(diào)節(jié)。DE 10 2011 004 077 A1公開(kāi)一種適合于凸輪軸調(diào)節(jié)器的軸傳動(dòng)裝置。通常，凸輪軸調(diào)節(jié)器的軸傳 動(dòng)裝置能夠?qū)嵤楣奘絺鲃?dòng)裝置或構(gòu)成為扁平傳動(dòng)裝置。軸傳動(dòng)裝置為三軸傳動(dòng)裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明所基于的目的是:相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)尤其在能量方面改進(jìn)可電驅(qū)動(dòng)的凸輪軸 調(diào)節(jié)器。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明，所述目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1的用于運(yùn)行凸輪軸調(diào)節(jié)器的方法來(lái)實(shí) 現(xiàn)。此外，所述目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求6的適合用于執(zhí)行該方法的凸輪軸調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)。下 面結(jié)合凸輪軸調(diào)節(jié)器闡述的本發(fā)明的設(shè)計(jì)方案和優(yōu)點(diǎn)大體上也適用于運(yùn)行方法并且反之 亦然。
[0006] 凸輪軸調(diào)節(jié)器包括調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置，所述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置具有輸入軸、輸出軸和調(diào)節(jié) 軸，其中輸入軸借助于牽引機(jī)構(gòu)傳動(dòng)裝置能夠由內(nèi)燃機(jī)的曲軸驅(qū)動(dòng)，并且輸出軸抗轉(zhuǎn)動(dòng)地 與內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸連接。調(diào)節(jié)軸能夠通過(guò)執(zhí)行器驅(qū)動(dòng)，所述執(zhí)行器優(yōu)選構(gòu)成為電動(dòng)機(jī)。然 而，在電執(zhí)行器的部位處也設(shè)有液壓執(zhí)行器。調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置優(yōu)選為三軸傳動(dòng)裝置；同樣能夠 實(shí)現(xiàn)作為四軸傳動(dòng)裝置的實(shí)施方式。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明，要由執(zhí)行器施加以旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)軸的扭矩與調(diào)節(jié)軸的角位置相關(guān)。在優(yōu) 選的設(shè)計(jì)方案中，要由執(zhí)行器施加的驅(qū)動(dòng)力矩周期地波動(dòng)，其中驅(qū)動(dòng)力矩的波動(dòng)的周期持 續(xù)小于調(diào)節(jié)軸的半轉(zhuǎn)。在調(diào)節(jié)軸中作用的扭矩的波動(dòng)在此例如能夠描述正弦形或鋸齒形的 變化。同樣地，其他周期性波動(dòng)的、與調(diào)節(jié)軸的角位置相關(guān)的扭矩變化曲線是可行的，所述 扭矩變化曲線例如一一至少近似地一一能夠通過(guò)多項(xiàng)式或三角函數(shù)描述。
[0008]與通過(guò)扭矩變化描述的曲線的精確形狀無(wú)關(guān)，在無(wú)負(fù)載的調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置的調(diào)節(jié)軸 轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈的情況下，在執(zhí)行器和調(diào)節(jié)軸之間作用的扭矩優(yōu)選分別經(jīng)過(guò)至少兩個(gè)最小值和 最大值，例如分別經(jīng)過(guò)四個(gè)或十個(gè)最小值和最大值。
[0009]在調(diào)節(jié)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)在所述調(diào)節(jié)軸中作用的扭矩的波動(dòng)對(duì)應(yīng)于輸出軸相對(duì)于輸入軸 的限定的優(yōu)選位置。輸出軸僅能夠借助調(diào)節(jié)軸的沿兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向提高的扭矩調(diào)節(jié)離開(kāi)優(yōu)選 位置。如果凸輪軸調(diào)節(jié)器處于優(yōu)選位置中，那么這表示:相對(duì)于輸出軸的其他位置在能量方 面尤其有利地調(diào)節(jié)凸輪軸調(diào)節(jié)器。需要用于調(diào)節(jié)凸輪軸調(diào)節(jié)器的、要從執(zhí)行器傳遞到調(diào)節(jié) 軸上的扭矩的角度相關(guān)性的優(yōu)點(diǎn)因此在于：凸輪軸調(diào)節(jié)器以相對(duì)小的能量耗費(fèi)能夠保持在 優(yōu)選位置中。
[0010]要導(dǎo)入到調(diào)節(jié)軸中的扭矩的角度相關(guān)的波動(dòng)遠(yuǎn)超過(guò)常規(guī)的發(fā)動(dòng)機(jī)變速器裝置的 可能的扭矩波動(dòng)。優(yōu)選地，從執(zhí)行器傳遞到調(diào)節(jié)軸上的最大扭矩和最小扭矩之間的差相當(dāng) 于在調(diào)節(jié)軸中作用的平均扭矩的至少20%。甚至在沿相同方向調(diào)節(jié)期間，調(diào)節(jié)軸中的扭矩 的符號(hào)的變換是可行的。因此這等同于：凸輪軸調(diào)節(jié)器自動(dòng)地進(jìn)入到其優(yōu)選位置中。一旦凸 輪軸調(diào)節(jié)器處于優(yōu)選位置中，那么能夠停止對(duì)執(zhí)行器通電。
[0011]凸輪軸調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置例如構(gòu)成為軸傳動(dòng)裝置。軸傳動(dòng)裝置不僅在構(gòu)成為 罐式傳動(dòng)裝置的情況下而且在構(gòu)成為扁平傳動(dòng)裝置的情況下包括彈性的有齒的構(gòu)件。除了 該構(gòu)件之外，在優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中，調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置的其他構(gòu)件至少稍微可彈性變形地構(gòu)成。 在此，其尤其為調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置中的滾動(dòng)軸承的軸承環(huán)。彈性的軸承環(huán)的優(yōu)點(diǎn)尤其明顯地在 于:相應(yīng)的滾動(dòng)軸承具有偶數(shù)個(gè)滾動(dòng)體。
[0012] 因?yàn)樵谳S傳動(dòng)裝置中在滾動(dòng)軸承的相反置的位置處出現(xiàn)負(fù)荷最大值，所以在軸承 環(huán)的相應(yīng)的位置處由于偶數(shù)個(gè)滾動(dòng)體數(shù)量而總是或者存在兩個(gè)滾動(dòng)體或者存在兩個(gè)間隙。 滾動(dòng)體優(yōu)選被預(yù)緊，使得出現(xiàn)軸承環(huán)的彈性減振，其中所述滾動(dòng)體是構(gòu)成為軸傳動(dòng)裝置的 調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置中的軸發(fā)電機(jī)的一部分，其中所述彈性減振與最大力導(dǎo)入的彼此錯(cuò)開(kāi)180°的 區(qū)域是否位于滾動(dòng)軸承的環(huán)周部段中極其相關(guān)，在所述環(huán)周部段中通過(guò)滾動(dòng)體支撐軸承環(huán) 或者由于相鄰的滾動(dòng)體之間的間隙而較容易變形。較容易的變形性對(duì)應(yīng)于調(diào)節(jié)軸的較容易 的可旋轉(zhuǎn)性。在極端情況下，扭矩變化曲線的最小值構(gòu)成為鎖定位置。
[0013] 在最簡(jiǎn)單的情況下，在操縱凸輪軸調(diào)節(jié)器時(shí)引起顯著的扭矩波動(dòng)，其方式在于，作 用為軸發(fā)電機(jī)的部件的滾動(dòng)軸承的軸承環(huán)、尤其外環(huán)是薄壁的，使得其能彈性變形進(jìn)而產(chǎn) 生鎖定效果。替選地，滾動(dòng)軸承的接觸滾動(dòng)體的軸或內(nèi)環(huán)在環(huán)周上波形地構(gòu)成。同樣可行的 是:滾動(dòng)軸承的至少一個(gè)軸承環(huán)具有圍繞其環(huán)周變化的壁厚度。也通過(guò)在滾動(dòng)體滾道之下 的孔能夠?qū)崿F(xiàn)有針對(duì)性地降低滾動(dòng)軸承的徑向剛性。
[0014] 滾動(dòng)軸承在調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置中的鎖定效果也通過(guò)應(yīng)用滾動(dòng)體是可行的，所述滾動(dòng)體 的橫截面不同于圓形。例如，非圓的滾子或滾針能夠具有稍微橢圓形的或多邊形的橫截面。 同樣地，能夠在滾動(dòng)軸承之內(nèi)應(yīng)用不同的滾動(dòng)體，所述滾動(dòng)體具有彼此稍微不同的直徑。例 如，在滾動(dòng)軸承的環(huán)周方向上總是能夠交替存在兩個(gè)較小的滾動(dòng)體和一個(gè)較大的滾動(dòng)體。
[0015] 凸輪軸調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置具有高的減速比，所述減速比即使在調(diào)節(jié)軸的僅粗 略的鎖定的情況下引起輸出軸相對(duì)于輸入軸的角位置的多倍精細(xì)的鎖定。優(yōu)選地，存在輸 出軸的至少30個(gè)鎖定位置。輸出軸因此能夠固定在其機(jī)械的端部止擋部之間的大量的位置 中、即優(yōu)選位置中，其中為了保持輸出軸，即為了相對(duì)于曲軸固定凸輪軸，最多必須通過(guò)執(zhí) 行器施加小的扭矩。執(zhí)行器在優(yōu)選位置中至少盡可能地減負(fù)荷，而輸出軸大部分地或完全 地通過(guò)阻力保持在調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置之內(nèi)。
[0016] 原則上，即使在任何自鎖的傳動(dòng)裝置中也存在傳動(dòng)裝置輸出元件的這種自動(dòng)的固 定。然而，根據(jù)本發(fā)明的凸輪軸調(diào)節(jié)器的調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置與其的區(qū)別基本上在于:僅在某些角 位置中存在傳動(dòng)裝置的輸出軸的自動(dòng)的固定。相反，用于調(diào)節(jié)凸輪軸調(diào)節(jié)器所需的平均扭 矩顯著小于在自鎖的傳動(dòng)裝置中的扭矩。與之相應(yīng)地，根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置的效率 能夠高于50%，這在自鎖的傳動(dòng)裝置中則不是這種情況。
[0017]在凸輪軸調(diào)節(jié)器中使用的調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置也稱作為準(zhǔn)自鎖的傳動(dòng)裝置或具有去干 擾(gerasterter)的自鎖裝置的傳動(dòng)裝置。這兼有自鎖的傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn)，即自動(dòng)地保持傳 動(dòng)裝置輸出元件，與非自鎖的傳動(dòng)裝置的主要優(yōu)點(diǎn)，即與自鎖的傳動(dòng)裝置相比顯著更高的 效率。
[0018] 與調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)類型無(wú)關(guān)，用于旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)軸所需的扭矩優(yōu)選至少在對(duì)應(yīng)于 優(yōu)選位置的、狹窄受限的角范圍中顯著小于在常規(guī)的、電操縱的凸輪軸調(diào)節(jié)器中的扭矩，即 使所述凸輪軸調(diào)節(jié)器一一如常見(jiàn)的那樣一一具有非自鎖的傳動(dòng)裝置。相反，在兩個(gè)點(diǎn)狀的 或近似點(diǎn)狀的優(yōu)選位置之間的角區(qū)域中能夠施加扭矩，所述扭矩大于用于操縱常規(guī)的凸輪 軸調(diào)節(jié)器所需的扭矩，并且位于對(duì)于自鎖的傳動(dòng)裝置典型的數(shù)量級(jí)中或高于所述數(shù)量級(jí)。 由于在調(diào)節(jié)過(guò)程中對(duì)扭矩取平均值并且由于如下事實(shí)，即根據(jù)本發(fā)明的凸輪軸調(diào)節(jié)器在其 運(yùn)行持續(xù)時(shí)間的絕大部分期間在大量的優(yōu)選位置中的一個(gè)中運(yùn)行，所以凸輪軸調(diào)節(jié)器的能 量需求最終與現(xiàn)有技術(shù)相比顯著下降。
【附圖說(shuō)明】
[0019] 下面，根據(jù)附圖詳細(xì)闡述本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例。其中示出：
[0020] 圖1示出具有以扁平結(jié)構(gòu)形式構(gòu)成的軸傳動(dòng)裝置的凸輪軸調(diào)節(jié)器的示意剖面圖， [0021]圖2示出具有罐結(jié)構(gòu)類型的軸傳動(dòng)裝置的凸輪軸調(diào)節(jié)器的類似于圖1的視圖，
[0022]圖3示出設(shè)計(jì)用于軸傳動(dòng)裝置的滾動(dòng)軸承，所述滾動(dòng)軸承具有在不同的角位置中 與角度相關(guān)的彈性的可變形性，
[0023]圖4示出圖3的細(xì)節(jié)，
[0024] 圖5示出用于凸輪軸調(diào)節(jié)器的軸傳動(dòng)裝置的滾動(dòng)軸承的另一實(shí)施方式，
[0025] 圖6示出在操縱凸輪軸調(diào)節(jié)器時(shí)調(diào)節(jié)軸中的扭矩變化曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0026] 在全部附圖中，原則上彼此相對(duì)應(yīng)的或起相同作用的部分設(shè)有相同的附圖標(biāo)記。
[0027] 圖1和2非常簡(jiǎn)化地分別示出適合于應(yīng)用在內(nèi)燃機(jī)、尤其在汽油機(jī)中的電運(yùn)行的凸 輪軸調(diào)節(jié)器1的一個(gè)實(shí)施方式，關(guān)于其原理性的功能參考開(kāi)頭引用的現(xiàn)有技術(shù)。
[0028] 凸輪軸調(diào)節(jié)器1包括調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2以及執(zhí)行器3,即電動(dòng)機(jī)，其中在實(shí)施例中離合 器4連接在執(zhí)行器3和調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2之間。調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2不僅在根據(jù)圖1的實(shí)施例中而且 在根據(jù)圖2的實(shí)施例中構(gòu)成為軸傳動(dòng)裝置。在這兩種情況下，鏈輪5用作為凸輪軸調(diào)節(jié)器1的 驅(qū)動(dòng)元件，而調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2的輸出軸6與未示出的凸輪軸固定地連接。在鏈輪5的位置處， 在皮帶傳動(dòng)的凸輪軸的情況下，也能夠設(shè)有皮帶輪。驅(qū)動(dòng)齒圈7與鏈輪5連接，所述驅(qū)動(dòng)齒圈 是調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2的輸入軸7。通過(guò)執(zhí)行器3,經(jīng)由離合器4能夠驅(qū)動(dòng)作為調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2的第 三軸的調(diào)節(jié)軸8。只要調(diào)節(jié)軸8以輸入軸7的轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)，那么輸出軸6就以該轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029] 因此，在內(nèi)燃機(jī)的曲軸和凸輪軸之間的角關(guān)系在該運(yùn)行狀態(tài)下保持不變。通過(guò)執(zhí) 行器3以與鏈輪5的轉(zhuǎn)速不同的轉(zhuǎn)速驅(qū)動(dòng)調(diào)節(jié)軸8的方式，進(jìn)行凸輪軸的調(diào)節(jié)。在根據(jù)圖1和2 的每個(gè)實(shí)施方式中，調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2為加速的傳動(dòng)裝置，使得在調(diào)節(jié)軸8和輸入軸7之間的角 度關(guān)系所變化的特定的量值引起在輸入軸7和一方面鏈輪5和另一方面輸出軸6之間的角度 關(guān)系變化了較小倍數(shù)的量值。
[0030] 調(diào)節(jié)軸8在圖1和2中示出的這兩個(gè)實(shí)施方式中分別設(shè)計(jì)用于操縱軸發(fā)電機(jī)9。軸發(fā) 電機(jī)9包括滾動(dòng)軸承10,所述滾動(dòng)軸承(在圖1和2中不可見(jiàn))橢圓形地構(gòu)成。在此，滾動(dòng)軸承 10的內(nèi)環(huán)11橢圓形地成形，而相對(duì)薄壁的外環(huán)12匹配內(nèi)環(huán)11的形狀。作為滾動(dòng)體13的滾珠 在內(nèi)環(huán)11和外環(huán)12之間滾動(dòng)。
[0031] 在根據(jù)圖1的調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2的結(jié)構(gòu)形式中，正齒輪14直接位于外環(huán)12上，所述正 齒輪同樣能夠變形，并且所述正齒輪具有與外環(huán)12相同的沿軸向方向測(cè)量的寬度。正齒輪 14的外齒部與驅(qū)動(dòng)齒圈7的內(nèi)齒部嗤合，其中這大約占據(jù)正齒輪14的一半寬度。一方面正齒 輪14的和另一方面驅(qū)動(dòng)齒圈7的齒部?jī)H在兩個(gè)彼此錯(cuò)開(kāi)180°的位置處彼此接合，在根據(jù)圖1 的裝置中在調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2的上部以及下部的區(qū)域中彼此接合。在全部其余的角范圍中，由 于滾動(dòng)軸承10的橢圓形狀，正齒輪14被驅(qū)動(dòng)齒圈7提升。
[0032] 類似地，正齒輪14與從動(dòng)齒圈15共同作用，所述從動(dòng)齒圈以小的間距軸向地設(shè)置 在驅(qū)動(dòng)齒圈7旁邊并且同樣具有內(nèi)齒。通過(guò)一方面驅(qū)動(dòng)齒圈7的和另一方面從動(dòng)齒圈15的不 同的齒數(shù)，在內(nèi)環(huán)11完整旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，驅(qū)動(dòng)齒圈15相對(duì)于驅(qū)動(dòng)齒圈7略微旋轉(zhuǎn)。例如，驅(qū)動(dòng)齒 圈7的齒的數(shù)量與從動(dòng)齒圈15的齒的數(shù)量相差兩個(gè)。從動(dòng)齒圈15與輸出軸6固定地連接。
[0033] 根據(jù)圖2的實(shí)施例，關(guān)于原理上的運(yùn)動(dòng)學(xué)對(duì)應(yīng)于根據(jù)圖1的實(shí)施例，其中在根據(jù)圖2 的裝置中，在正齒輪14的和從動(dòng)齒圈15的位置處設(shè)有唯一的、罐形的從動(dòng)輪16,所述從動(dòng)輪 與輸出軸6連接。從動(dòng)輪16具有與驅(qū)動(dòng)齒圈7的內(nèi)齒部嚙合的外齒部，所述外齒部的齒數(shù)與 驅(qū)動(dòng)齒圈7的內(nèi)齒部的齒數(shù)稍微不同，例如相差兩個(gè)。至少在齒部的區(qū)域中，從動(dòng)輪16是足 夠彈性的，以便通過(guò)軸發(fā)電機(jī)9變形。
[0034] 在圖3中在不同的狀態(tài)下示出的滾動(dòng)軸承10分別作為軸發(fā)電機(jī)9的部件能夠應(yīng)用 在根據(jù)圖1的裝置中和應(yīng)用在根據(jù)圖2的裝置中。主負(fù)荷方向HR在圖3中通過(guò)徑向定向的箭 頭表示，力沿所述主負(fù)荷方向作用于滾動(dòng)軸承10上。由執(zhí)行器3驅(qū)動(dòng)的內(nèi)環(huán)11的轉(zhuǎn)動(dòng)方向通 過(guò)沿環(huán)周方向的箭頭表明。在滾動(dòng)軸承10的圖3左側(cè)的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)從驅(qū)動(dòng)齒圈7筆直地通 過(guò)滾動(dòng)體13到內(nèi)環(huán)11的力線。薄壁的外環(huán)12的變形在該裝置中實(shí)際上不可行，所述外環(huán)通 過(guò)驅(qū)動(dòng)齒圈7的齒部直接地?cái)D壓到滾動(dòng)體13上。
[0035] 相反，在圖3右側(cè)示出的裝置中，內(nèi)環(huán)12旋轉(zhuǎn)至，使得實(shí)現(xiàn)居中地處于兩個(gè)相鄰的 滾動(dòng)體13之間的沿主負(fù)荷方向HR作用的力。由于外環(huán)12薄壁地構(gòu)成，該外環(huán)在相應(yīng)的區(qū)域 中、如在圖4中通過(guò)虛線表明的區(qū)域中變形。外環(huán)12的負(fù)荷區(qū)設(shè)有附圖標(biāo)記BZ，在所述負(fù)荷 區(qū)中設(shè)有變形。只要負(fù)荷區(qū)位于兩個(gè)滾動(dòng)體13之間，外環(huán)12在負(fù)荷區(qū)BZ中的彈性減振以期 望的方式產(chǎn)生調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2的鎖定效果。因?yàn)橥馆嗇S調(diào)節(jié)器的輸出軸6比調(diào)節(jié)軸8轉(zhuǎn)動(dòng)慢 數(shù)倍，并且調(diào)節(jié)軸8已經(jīng)能夠占據(jù)多個(gè)鎖定位置，即相當(dāng)于滾動(dòng)體13的數(shù)量的數(shù)量，所以輸 出軸6能夠極其精細(xì)地被鎖定。
[0036] 在圖5中示出調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2的滾動(dòng)軸承10的變型形式，所述變型形式同樣能夠應(yīng) 用在根據(jù)圖1和2的每個(gè)裝置中。在此，滾動(dòng)軸承10的鎖定效果通過(guò)內(nèi)環(huán)11的非圓的造型產(chǎn) 生。內(nèi)環(huán)11在其環(huán)周上具有展平部17,所述展平部的數(shù)量相當(dāng)于滾動(dòng)體13的數(shù)量，在所述展 平部處，內(nèi)環(huán)11的表面從其柱形的基本形狀起分別加深深度t。深度t為用dk表示的滾動(dòng)體 直徑的0.2%和20%之間。在圖5中，還能夠看到設(shè)計(jì)用于引導(dǎo)滾動(dòng)體13的保持架18。滾動(dòng)體 13同樣如在根據(jù)圖3和4的變型形式中一樣為滾珠。替選地，例如滾針或滾柱也能設(shè)置作為 滾動(dòng)軸承1 〇的滾動(dòng)體。
[0037]在圖6中表明在操縱凸輪軸調(diào)節(jié)器1時(shí)在調(diào)節(jié)軸8中作用的扭矩的變化曲線。根據(jù) 圖6的示圖適用于根據(jù)圖3和4的滾動(dòng)體10的變型形式，還適用于根據(jù)圖5的變型形式。示出 了稱作為操縱力矩ME的、在調(diào)節(jié)軸8中作用的扭矩與其角位置的相關(guān)性，其中用φ表示的角 度在根據(jù)圖6的圖表中覆蓋多個(gè)周期的扭矩波動(dòng)。如從圖6中得出：操縱力矩MB大致正弦形 地變化;平均的操縱力矩用MB_av表示，最小的操縱力矩用表示，并且最大的操縱力 矩用MB_max表示。圖6中繪制的曲線的最小值對(duì)應(yīng)于滾動(dòng)軸承10的圖4中示出的狀態(tài)。輸出 軸6在此與輸入軸7同樣位于優(yōu)選位置中，在所述優(yōu)選位置中所述輸出軸能夠通過(guò)執(zhí)行器3 以最小的能量耗費(fèi)保持。
[0038]通常，在輸入軸7中作用的扭矩MB和在輸出軸6中作用的、用MA表示的輸出扭矩之 間的關(guān)聯(lián)能夠如下描沭：
[0039
[0040] 其中i_BA表示調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2的傳動(dòng)比，并且eta表示傳遞系數(shù)，所述傳遞系數(shù)與 角度Φ相關(guān)。傳遞系數(shù)eta的與角度相關(guān)的波動(dòng)再現(xiàn)了在圖5中示出的振蕩曲線。在傳遞特 性與輸入軸和輸出軸的角位置無(wú)關(guān)的傳動(dòng)裝置中，與角度不相關(guān)的有效系數(shù)會(huì)被置于eta (φ )的位置處。在凸輪軸調(diào)節(jié)器1的調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2中，傳遞系數(shù)eta的關(guān)于所有角度f(wàn)取平 均的平均值大于0.5。調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置2因此不能夠歸類為自鎖的傳動(dòng)裝置。
[0041] 如果與調(diào)節(jié)軸8的角度φ相關(guān)地繪制的、描述近似簡(jiǎn)諧振動(dòng)的曲線不同于圖6地達(dá) 到負(fù)區(qū)域中，其中所述曲線表示用于旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)軸8所需要的操縱力矩ΜΒ，那么這表示：調(diào)節(jié) 軸8自動(dòng)地被拉到相應(yīng)的優(yōu)選位置中，其中平均操縱力矩MB_av在該情況下也是正的。在該 設(shè)計(jì)方案中僅需要對(duì)執(zhí)行器3通電，以便將與凸輪軸連接的輸出軸6從第一鎖定位置調(diào)節(jié)到 另一鎖定位置中。鎖定位置或優(yōu)選位置的數(shù)量從旋轉(zhuǎn)的數(shù)量與滾動(dòng)軸承10的滾動(dòng)體13的數(shù) 量的乘積中得出，其中所述旋轉(zhuǎn)是用于將輸出軸6從一個(gè)端部止擋部調(diào)節(jié)到第二端部止擋 部所需的。
[0042]如果傳動(dòng)比i_BA例如為90并且在輸出軸6的端部止擋部之間的旋轉(zhuǎn)角剛好為60°， 即為一整圈的六分之一，那么調(diào)節(jié)軸8會(huì)旋轉(zhuǎn)90/6 = 15轉(zhuǎn)，以便從一個(gè)端部止擋部達(dá)到第二 端部止擋部。如果軸發(fā)電機(jī)9的滾動(dòng)軸承10如在圖3中繪制的那樣具有十八個(gè)滾動(dòng)體13,其 中分別在兩個(gè)相鄰的滾動(dòng)體13之間提供調(diào)節(jié)軸8的優(yōu)選位置，那么在十五圈期間存在總共 15 X 18 = 270個(gè)優(yōu)選位置，所述優(yōu)選位置均勻地分布在輸出軸6的所提出的60°寬的調(diào)節(jié)范 圍上。
[0043]附圖標(biāo)記列表
[0044] BZ 負(fù)荷區(qū)
[0045] dk 滾動(dòng)體直徑
[0046] eta 傳遞系數(shù)
[0047] HR 主負(fù)荷方向
[0048] i_BA 傳動(dòng)比
[0049] MA 輸出扭矩
[0050] MB 操縱力矩，扭矩
[0051 ] MB_av 平均的操縱力矩
[0052] MB_min 最小的操縱力矩
[0053] MB_max 最大的操縱力矩
[0054] t 深度
[0055] φ 角度
[0056] 1 凸輪軸調(diào)節(jié)器
[0057] 2 調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置
[0058] 3 執(zhí)行器
[0059] 4 離合器
[0060] 5 鏈輪
[0061 ] 6 輸出軸
[0062] 7 輸入軸，驅(qū)動(dòng)齒圈
[0063] 8 調(diào)節(jié)軸
[0064] 9 軸發(fā)電機(jī)
[0065] 1〇 滾動(dòng)軸承
[0066] 11 內(nèi)環(huán)
[0067] 12 外環(huán)
[0068] 13 滾動(dòng)體
[0069] 14 正齒輪
[0070] 15 從動(dòng)齒圈
[0071] 16 從動(dòng)輪
[0072] 17 展平部
[0073] 18 保持架
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于運(yùn)行凸輪軸調(diào)節(jié)器（1)的方法，所述凸輪軸調(diào)節(jié)器包括調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置(2)， 所述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置具有輸入軸(7)、設(shè)計(jì)用于與凸輪軸抗轉(zhuǎn)動(dòng)地連接的輸出軸(6)、W及調(diào) 節(jié)軸(8)，其中所述調(diào)節(jié)軸(8)通過(guò)執(zhí)行器(3)驅(qū)動(dòng)， 其特征在于，所述執(zhí)行器(3)在克服與所述調(diào)節(jié)軸的角位置C φ)相關(guān)的扭矩(MB)的情 況下驅(qū)動(dòng)所述調(diào)節(jié)軸(8)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，從所述執(zhí)行器(3)傳遞到所述調(diào)節(jié)軸(8)上 的所述扭矩(MB)周期地波動(dòng)，其中扭矩波動(dòng)的周期持續(xù)小于所述調(diào)節(jié)軸(8)的半轉(zhuǎn)。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，在所述執(zhí)行器(3)和所述調(diào)節(jié)軸（8)之 間，在沿相同方向調(diào)節(jié)期間扭矩(MB)的符號(hào)是變換的。4. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的方法，其特征在于，在無(wú)負(fù)載的所述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置(2)的所 述調(diào)節(jié)軸（8)轉(zhuǎn)動(dòng)一整圈的情況下，在所述執(zhí)行器（3)和所述調(diào)節(jié)軸（8)之間作用的扭矩 (MB)分別經(jīng)過(guò)至少兩個(gè)最小值(MB_min)和最大值(MB_max)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，在所述執(zhí)行器(3)和所述調(diào)節(jié) 軸(8)之間作用的最大扭矩(MB_max)和在所述執(zhí)行器(3)和所述調(diào)節(jié)軸(8)之間作用的最小 扭矩(MB_min)之間的差，相當(dāng)于在所述執(zhí)行器（3)和所述調(diào)節(jié)軸（8)之間作用的平均扭矩 (]?8_曰￥)的至少20%。6. -種凸輪軸調(diào)節(jié)器（1)，其包括 -調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置(2)，所述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置具有輸入軸(7)、設(shè)計(jì)用于與凸輪軸抗轉(zhuǎn)動(dòng)地連 接的輸出軸(6)、W及調(diào)節(jié)軸(8)，其中存在所述輸出軸(6)的多個(gè)優(yōu)選位置，能夠借助沿兩 個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)方向提高的扭矩(MB)調(diào)節(jié)所述輸出軸(6)離開(kāi)所述優(yōu)選位置， -設(shè)計(jì)用于驅(qū)動(dòng)所述調(diào)節(jié)軸（8)的執(zhí)行器（3)，所述執(zhí)行器構(gòu)成用于將與角度相關(guān)地改 變的扭矩(MB)傳遞到所述調(diào)節(jié)軸(8)上。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的凸輪軸調(diào)節(jié)器（1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置(2)構(gòu)成為 軸傳動(dòng)裝置。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的凸輪軸調(diào)節(jié)器（1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置(2)包括滾 動(dòng)軸承(10)，所述滾動(dòng)軸承具有偶數(shù)個(gè)滾動(dòng)體(13)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7或8所述的凸輪軸調(diào)節(jié)器（1)，其特征在于，所述調(diào)節(jié)傳動(dòng)裝置(2)的 部件中的至少一個(gè)，即軸承內(nèi)環(huán)（11)和軸承外環(huán)（12)中的至少一個(gè)，具有在相應(yīng)環(huán)周之上 變化的幾何造型。10. 根據(jù)權(quán)利要求6至9中任一項(xiàng)所述的凸輪軸調(diào)節(jié)器（1)，其特征在于，所述輸出軸(6) 的優(yōu)選位置構(gòu)成為鎖定位置，所述輸出軸(6)在沒(méi)有通過(guò)所述執(zhí)行器(3)加載扭矩的情況下 保留在所述鎖定位置中。
【文檔編號(hào)】F01L1/352GK105940192SQ201480074169
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2014年12月9日
【發(fā)明人】邁克·科爾斯, 延斯·舍費(fèi)爾, 馬爾科·希爾德布蘭德
【申請(qǐng)人】舍弗勒技術(shù)股份兩合公司