CN101627186A - 用于液压控制往复式内燃机的换气阀的装置 - Google Patents

用于液压控制往复式内燃机的换气阀的装置 Download PDF

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Abstract

用于液压控制往复式内燃机的换气阀(1)的装置，其具有：与一个或多个换气阀(1)作用连接的从动缸(2)；主促动器(12)，其与可旋转地由往复式内燃机驱动的凸轮轴(35)的至少一个具有基本外形和凸轮外形(13)的凸轮(11)作用连接并且能够与从动缸(2)液压地连接；由促动构件(25)控制的控制装置(4)，该控制装置控制输入该从动缸(2)的液压流体的量；以及至少一个输入管路(6)，通过该输入管路借助于至少一个止回阀(5)可向所述装置输入来自于压力源的低压流体，其中，该主促动器(12)具有由可移动的叶片(10)、承载叶片的部件和壁(34)限定的小室(8)，并且所述叶片(10)与至少一个凸轮(11)的基本外形和凸轮外形(13)作用连接。

Description

用于液压控制往复式内燃机的换气阀的装置
技术领域
一种用于液压控制往复式内燃机的换气阀的装置，该装置具有：与一个或多个换气阀连接的从动缸；主促动器，其与可旋转地由往复式内燃机驱动的凸轮轴的至少一个具有基本外形和凸轮外形的凸轮作用连接并且能够与从动缸液压地连接；由促动构件控制的控制装置，该控制装置控制输入从动缸的液压流体的量；以及至少一个输入管路，通过该输入管路借助于至少一个止回阀可向所述装置输入来自于压力源的低压流体。
背景技术
由US 6,886,511 B1公开了一种用于液压控制往复式内燃机的换气阀的装置。在这种装置中，为每个从动缸都对应有设计成主促动器的柱塞，该柱塞与设置在凸轮轴上的凸轮连接。输入每个从动缸的液压流体的量由补偿活塞来控制，该补偿活塞的止挡由促动构件控制。此外，将用于低压流体的输入管路以及其它部件连接到所述装置上，用于通过止回阀补偿泄漏损失。这种公开的装置需要很大的结构上的开销，因为为每个换气阀或者说每组换气阀配设了各自的具有促动构件等部件的单元。
此外，DE 28 13 132公开了一种为每个换气阀配设了由从动缸和主促动器组成的用于液压控制换气阀的装置，其中通过主缸和/或从动缸上的关闭装置来控制输入相应的从动缸的液压流体。
在该装置中，结构上的开销也是相当大的。
此外，EP 1 273 770 A2公开了一种用于液压控制换气阀的装置，其中，同样分别设置了从动缸和主缸，其中为每个单元配设了蓄压器，当控制装置保持蓄压器中的关闭装置打开时，在该蓄压器中存储了并不用于从动缸的液压流体量。
在这种装置中，结构上的开销更大，因为蓄压器和控制装置是分开的。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种用于液压控制换气阀的装置，该装置避免了所描述的缺点并且减少了结构上的开销。
本发明的目的通过以下方法实现，即主促动器具有由可移动的叶片、承载叶片的部件和壁限定的小室，并且叶片与至少一个凸轮的基本外形和凸轮外形作用连接。通过该设计方案形成了具有多个小室的泵单元，这些小室与相应的从动缸连接，从而借助于仅仅一个凸轮和部件就能操作多个换气阀或多组换气阀。
在本发明的优选设计方案中，将承载叶片的部件构造成定子，该定子包围至少一个凸轮。
由此获得一种盘状的结构单元，在该结构单元中，凸轮改变了多个小室的液压容积。定子优选设计成环状的并且具有用于从动缸的端口。
当然也可以将承载叶片的部件设计成中央定子，并且将凸轮作为内凸轮布置在环上或者气缸上。
根据往复式内燃机的气缸的数量，可以有利地将两个或者多个具有凸轮和定子的结构单元并排设置，其中，凸轮并排布置在轴上或者说空心轴上。小室的数量和与从动缸的对应关系以及凸轮的数量必须与往复式内燃机的气缸数量和点火顺序相匹配。
通过这种设计方案，显著减少结构上的开销以及成本，因为用具有凸轮和承载多个叶片的定子的结构单元能够控制多个从动缸。
为了确保叶片和凸轮外形之间良好的并且密封的接触，将叶片在朝凸轮外形的方向上进行加载。这例如可以通过弹簧实现，或者也可以通过在凸轮外形方向上作用到叶片上的液压力实现。
可以通过定子中的补偿室在叶片上构建液压力，其中补偿室与用于液压流体的端口连接并且加载相应的压力。
主促动器与从动缸的液压连接优选通过液压管路实现，液压管路连接到小室上并且借助于止回阀连接到用于低压流体的输入管路上。
在此，能够以有利的方式将往复式内燃机的无论如何都要用于润滑的油泵用作压力源，因为持续需要的低压流体只需要用于补偿泄漏并且因此是很少量的。
在本发明的另一设计方案中，在所述小室之间设置有空间，使得小室相互间具有一定的间距。溢流管路可连接到空间上，溢流管路优选由至少一个流出阀或过压阀控制，用于将空间内一定的流体量和/或流体压力设置成相对于小室的平衡力。
如果凸轮的凸轮外形沿圆周方向看在通常的阀门突出曲线(Erhebungskurve)的尺寸上进行加宽，那么就能够形成用于换气阀的宽的突出曲线。由此，例如能够在运行期间在上死点中在换气阀之间产生更大的重叠或者说改变该重叠。通过控制装置能够很容易地产生用于相应换气阀的更狭长的突出曲线，其中，到达从动缸的液压流体的量被改变。
在本发明的优选设计方案中，控制装置具有与小室连接的流出口，该流出口的横截面可调节。为此，能够在至少一个壁中设置相应于小室数量的流出口。根据所述方案，将所述壁设计成可旋转的，其中在小室和相邻的空间之间的流出口可偏转。由此，凸轮能够根据流出口的位置来控制到达从动缸的量的改变。
如果流出口的径向延伸部分根据本发明大致相应于凸轮外形的径向延伸部分，那么根据流出口的位置也能够对输送量进行零控制。
本发明的另一优选设计方案提出，控制装置具有连接至液压管路的补偿活塞，该补偿活塞由弹簧进行加载的并与可调节的端部止挡连接。端部止挡优选设计成止挡杆并且优选设计成盆状的，使得其能够容纳弹簧的一部分。
止挡杆或补偿活塞在相互面对的表面上具有环形槽，该环形槽能够使补偿活塞相对于止挡杆进行终端位置减振。在此，要么止挡杆要么所述补偿活塞以有利的方式具有法兰，该法兰匹配第二结构部件中的区段，从而形成中心的环形槽。
止挡杆以有利的方式支撑在可旋转地支承的偏心盘上，其中偏心盘能够固定在配属的共同的轴上，该轴与促动构件连接，该促动构件设计成旋转调节件。
当补偿活塞和止挡杆优选径向指向地设置到承载叶片的部件中时，获得成本和空间上特别节省的设计方案。在此，能够将止挡杆与控制环进行连接，该控制环具有匹配止挡杆的控制面，该控制面的深度沿着圆周变化。通过旋转控制环，该控制面沿着止挡杆移动，从而沿径向改变止挡杆的位置并且补偿活塞能够执行更大或者更小的补偿运动。在此，控制环能够直接支承在定子上。
当控制环具有传动件、优选蜗杆螺纹时，给出了简单调节控制环以及控制装置的方案，所述传动件与第二传动件、优选蜗杆连接。在此，所述第二传动件与促动构件连接，使得所述第二传动件的旋转运动引起到达从动缸的液压流体量的调节。
至少一个凸轮、多个具有配属的结构部件的小室、多个补偿活塞和止挡杆以及控制环能够组成轮状/盘状的结构单元，使得主促动器能够与配属的控制单元组成节省空间并且成本低廉的单元，通向从动缸的液压管路连接到该单元上。
如已经提到的那样，也可以并排设置多个这种轮状/盘状的结构单元。
附图说明
参照附图进一步解释本发明，在附图中示意性地示出了本发明的实施例。
图中示出：
图1是用于液压控制换气阀的简略装置，其中承载叶片的定子和凸轮外形被展开，
图2是具有两个叶片的定子和凸轮外形的圆周延伸部分的截取部分以及换气阀所属的冲程曲线，
图3是类似于图2的图示，然而其中沿圆周方向将凸轮外形加长了，从而获得更宽的突出曲线，
图4是类似于图1的实施例，其中将溢流管路连接至小室之间的空间，
图5是类似于图4的设计方案，其中设置有补偿活塞用于改变输送量，
图6是一种设计方案，其中以放大的比例尺示出了小室、具有换气阀的从动缸和控制装置的细节，
图7和8是具有流出口的主促动器单元的剖面，
图9和10是根据图7和8的具有位置变动了的流出口的主促动器单元的剖面，
图11和12是根据图7和8的具有位置再次变动了的流出口的主促动器单元的剖面，以及
图13是具有凸轮、小室、控制装置以及其各个部分的结构单元的侧视图。
具体实施方式
在图1到13中大体上详细地示出了，用1表示的换气阀与从动缸2连接，使得其在加载压力时能够打开换气阀。液压管路3分别连接至每个从动缸2，液压管路由以“黑匣子”示出的控制装置4控制。液压管路3在控制装置4的另一侧上在分支之后再一侧通向止回阀5，该止回阀与用于低压流体的输入管路6连接，其中该输入管路连接至油泵7。液压管路3在其分支之后在一侧通向小室8，该小室由定子9、叶片10和凸轮11限定。该凸轮11在图13示出的凸轮轴35上进行导向。分别通过壁来实现侧向的限定。小室、定子、叶片和凸轮这些单元也称为主促动器12。
如果凸轮11以其凸轮外形13沿着叶片10移动，那么会改变小室8中的体积，则液压流体通过液压管路3输向控制装置4并且从那里以所需要的量输向从动缸2。
在小室旁边设置了空间14，该空间确保了小室8之间的间距。
在图2和3中分别以放大的比例尺示出了小室8并且还示出了用于换气阀的突出曲线，凸轮外形13在图2中具有圆周延伸部分L1，由此产生冲程曲线15，而在图3中该圆周延伸部分L2显著更大，从而产生宽的突出曲线16。
在图4中，对图1的设计方案进行补充地将溢流管路17连接至空间14，该溢流管路由流出阀18控制。
在根据图5的实施例中，将过压阀19连接至溢流管路17并且还将用20标记的蓄压器连接至溢流管路，使得泄漏油不会从空间14中流出，而是保持在确定的压力水平上。此外，可以从图5中获知，通常用4表示的控制装置具有补偿活塞21，该补偿活塞连接至液压管路3。借助于压力弹簧22对补偿活塞21进行加载，压力弹簧支撑在止挡杆23上。止挡杆23的位置由设置在轴上的偏心盘24控制，其中轴和偏心盘24的位置由促动构件25确定。
在小室8中通过缩小其体积来形成压力时，也在该设计方案中将液压流体输送通过液压管路3，其中自确定的压力形成起，所述补偿活塞21沿止挡杆23的方向运动，并且容纳一定量的液压流体直到所述补偿活塞21紧靠在止挡杆23上。随后才在从动缸2中形成压力并且实现换气阀1的开启冲程。对于本领域技术人员来说不言而喻的是，将压力弹簧22的力调整到换气阀的关闭弹簧的开启力上。
此外，在图5中可以看出，定子9中的叶片10与补偿室26作用连接，补偿室通过分支管路与相应的液压管路3连接，从而在小室中形成压力时实现了补偿室26中的压力上升，由此挤压叶片10用于更好地对凸轮外形13进行密封。
在图6的放大的比例尺中可以看出，压力室27连接至液压管路3，该压力室由补偿活塞21限制。止挡杆23具有法兰28，该法兰包围补偿活塞上的区段。止挡杆23的法兰28与补偿活塞21一起形成环形槽29，该环形槽用于补偿活塞21在止挡杆23上的终端位置减振。
此外，在图7到12中示出了小室8的壁，该壁用34表示。在壁34中设置了相应于小室数量的流出口30。因为壁34可以旋转，所以能够如此调整所述流出口30，使得其完全处于空间14中或者完全处于小室8中。
也可以如图9和10所示的一样处于中间位置中。如果流出口30处于空间14的区域中，那么在凸轮外形运动到小室中时以完全输送液压流体来正常形成小室中的压力。如果流出口30部分地处于空间14中并且部分地处于小室8中、更确切地说处于超前于凸轮外形的运动的位置中，那么如图9和10所示，用减少的输送量来延迟压力形成，因为流量会泄漏到空间14中，该空间在此自然会释放压力或者仅仅加载微小的压力。
如从图11和12中获知，流出口30具有如此的径向高度、如凸轮外形13，从而在流出口30处于小室8的区域中时，没有在小室8中形成显著的压力，因为不能压缩处于流出口30径向外部的容积。
在图13中，所有用于产生压力并且控制流量的结构部件组成结构单元。止挡杆23从定子9径向突出并且与设置在控制环32上的控制面31作用连接，该控制环围绕定子9设置。控制环32具有蜗杆螺纹，该蜗杆螺纹与用33表示的蜗杆作用连接，从而在轴向固定的蜗杆旋转时控制环32围绕着定子9旋转，使得止挡杆23通过控制面31径向运动并且由此控制量。
如此集成该结构单元，使得止回阀5也设置在定子9上。
参考标号
1   换气阀          18  流出阀
2   从动缸          19  过压阀
3   液压管路        20  蓄压器
4   控制装置        21  补偿活塞
5   止回阀          22  压力弹簧
6   输入管路        23  止挡杆
7   油泵            24  偏心盘
8   小室            25  促动构件
9   定子            26  补偿室
10  叶片            27  压力室
11  凸轮            28  法兰
12  主促动器        29  环形槽
13  凸轮外形        30  流出口
14  空间            31  控制面
15  冲程曲线        32  控制环
16  突出曲线        33  蜗杆
17  溢流管路        34  壁
                    35  凸轮轴

Claims (24)

1.一种用于液压控制往复式内燃机的换气阀(1)的装置，所述装置具有：与一个或多个所述换气阀(1)作用连接的从动缸(2)；主促动器(12)，所述主促动器与可旋转地由所述往复式内燃机驱动的凸轮轴(35)的至少一个具有基本外形和凸轮外形(13)的凸轮(11)作用连接并且能够与所述从动缸(2)液压地连接；由促动构件(25)控制的控制装置(4)，所述控制装置控制输入从动缸(2)的液压流体的量；以及至少一个输入管路(6)，通过所述输入管路借助于至少一个止回阀(5)向所述装置输入来自于压力源的低压流体，其特征在于，所述主促动器(12)具有由可移动的叶片(10)、承载叶片的部件和壁(34)限定的小室(8)，并且所述叶片(10)与至少一个凸轮(11)的所述基本外形和凸轮外形(13)作用连接。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，承载所述叶片(10)的部件被设计为定子(9)，所述定子包围所述至少一个凸轮(11)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述小室(8)的数量和与所述从动缸(2)的配属关系以及凸轮(11)的数量与内燃机的气缸数量和点火顺序相匹配。
4.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，将所述叶片(10)在朝凸轮外形(13)的方向上、例如借助于弹簧或者液压力进行加载。
5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述叶片(10)与定子(9)中的补偿室(26)作用连接，其中所述补偿室(26)与用于液压流体的端口连接。
6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述主促动器(12)与所述从动缸(2)的液压连接通过液压管路(3)实现，所述液压管路连接到所述小室(8)上并且借助于所述止回阀(5)连接到用于低压流体的所述输入管路(6)上。
7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述往复式内燃机的油泵(7)用作压力源。
8.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，在所述小室(8)之间设置有空间(14)。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，优选由至少一个流出阀(18)或过压阀(19)控制的溢流管路(17)连接到所述空间(14)上。
10.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述凸轮外形(13)沿圆周方向看在换气阀(1)的常规的冲程曲线(15)的尺寸上进行了加宽。
11.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制装置(4)具有与所述小室(8)作用连接的流出口，所述流出口的横截面是能够调节的。
12.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，在至少一个壁(34)中设置了相应于所述小室(8)数量的流出口(30)。
13.根据权利要求11或12所述的装置，其特征在于，所述壁(34)可旋转地设计，其中所述流出口(30)能够在所述小室(8)和相邻的所述空间(14)之间偏转。
14.根据权利要求11至13中任一项所述的装置，其特征在于，所述流出口(30)的径向延伸部分大致相应于所述凸轮外形(13)的径向延伸部分。
15.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制装置(4)具有连接至所述液压管路(3)的补偿活塞(21)，所述补偿活塞由弹簧进行加载并与可调节的端部止挡连接。
16.根据权利要求15所述的装置，其特征在于，所述端部止挡设计为止挡杆(23)并且优选设计为盆状的，用于容纳压力弹簧(22)。
17.根据权利要求15或16所述的装置，其特征在于，所述止挡杆(23)和所述补偿活塞(21)在相互面对的表面上形成了用于终端位置减振的环形槽(29)。
18.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述止挡杆(23)与可旋转地支承的偏心盘(24)作用连接。
19.根据权利要求15至18中任一项所述的装置，其特征在于，所述偏心盘(24)设置在共同的轴上，该轴与促动构件(25)连接。
20.根据权利要求15至17中任一项所述的装置，其特征在于，所述补偿活塞(21)和所述止挡杆(23)优选径向指向地设置在所述定子(9)中。
21.根据权利要求20所述的装置，其特征在于，所述止挡杆(23)与控制环(32)作用连接，所述控制环具有配合止挡杆(23)的控制面(31)，所述控制面的径向深度沿着圆周变化，使得所述控制环(32)的扭转改变了止挡杆(23)的位置。
22.根据权利要求20或21所述的装置，其特征在于，所述控制环(32)支承在所述定子(9)上。
23.根据权利要求20至22中任一项所述的装置，其特征在于，所述控制环(32)具有传动件、优选具有蜗杆螺纹，所述传动件与第二传动件、优选为蜗杆(33)连接，其中所述第二传动件与所述促动构件(25)连接。
24.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其特征在于，至少一个凸轮(11)、多个具有配属的结构部件的小室(8)、多个补偿活塞(21)和止挡杆(23)以及控制环(32)组成了轮状/盘状的结构单元。
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