CN102245865B - 用于可变地调节内燃机的换气阀的控制时间的装置的控制阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种控制阀(30)，该控制阀用于可变地调节内燃机(1)的换气阀(9、10)的控制时间的装置(11)，该控制阀具有大体上中空的筒状阀壳(33)、单向阀(47)和环状过滤器(48)，其中环状过滤器(48)布置在阀壳(33)内并且单向阀(47)具有关闭体(49)和弹簧元件(50)。

Description

用于可变地调节内燃机的换气阀的控制时间的装置的控制阀

技术领域

本发明涉及一种控制阀，该控制阀用于可变地调节内燃机的换气阀的控制时间的装置，该控制阀具有大体上中空的筒状阀壳、单向阀和环状过滤器，其中环状过滤器布置在阀壳内并且单向阀具有关闭体和弹簧元件。

背景技术

在现代的内燃机中，使用可变地调节换气阀的控制时间的装置，以能够在最大提前位置和最大滞后位置之间的限定的角度范围中可变地调节曲轴与凸轮轴之间的相位关系。为此，该装置被整合在用于将扭矩从曲轴传输到凸轮轴的传动系中。所述传动系可以例如实现为带式驱动设备、链式驱动设备或者齿轮驱动设备。该装置具有由至少两个相互反作用的低压室组成的液压致动驱动设备。借助液压控制阀控制压力介质流入流出压力室。所述类型的控制阀具有液压部和致动驱动设备，压力介质经由该液压部被传导，且致动驱动设备控制该液压部。这里，所称的插装式阀是已知的，其布置在气缸头或者气缸盖的接受部中。所述控制阀的致动驱动设备固定连接到液压部。另外已知的是所称的中央阀，该中央阀的液压部被保持在装置中并随装置旋转。致动驱动设备被固定连接到气缸头或者连接到气缸盖，其中定位运动借助于柱塞杆传输到液压部。

所述类型的控制阀及装置例如从US6,971,353A1中已知。该装置包括布置成关于驱动输入元件可转动的驱动输出元件，其中驱动输入元件以传动方式连接到曲轴，并且驱动输出元件可转动地固定连接到凸轮轴。在各情况中，该装置借助于一个侧盖而被在轴向方向上限定，所述侧盖中的一个侧盖支撑驱动输入轮。驱动输出元件、驱动输入元件和两个侧盖限定多个压力空间，其中压力空间中的每一个通过叶片被划分为两个相互反作用的压力室。通过将压力介质供给到压力室和将压力介质从压力室排出，压力空间内的叶片被移动，由此产生驱动输出元件相对于驱动输入元件的目标转动且因此产生凸轮轴相对于曲轴的目标转动。

该装置借助于同时也作为控制阀的中心螺钉可转动地固定连接到凸轮轴。该控制阀具有阀壳，在阀壳内形成两个沿轴向相互偏移且沿中心轴向延伸的腔。在所述腔中的一个内布置有控制活塞，其能够在该腔内借助于电磁致动单元抵抗弹簧的力而轴向移动。第二腔与凸轮轴的利用压力介质作用在其上的内部连通。压力介质能够经由第二腔且经由驱动输出元件内的通向所述腔内的径向孔和轴向孔而供给到控制阀的布置在第一腔的区域中的供给连接部。根据第一腔内的控制活塞的位置，压力介质被供给到第一压力室或第二压力室，并且压力介质从其它压力室中排出。

所述实施方式的不足在于控制阀的复杂结构。特别地，在阀壳内形成两个腔要求复杂且昂贵的加工步骤，该两个腔沿轴向相互偏移且通过阀壳的材料而相互液力分离。另外，凸轮轴内部存在的污物颗粒能够透过控制阀并削弱控制阀的功能。另外，在装置中由于作用在凸轮轴上的交变扭矩所产生的压力峰值能够传播到压力介质回路中并导致对所连接的负载或压力介质泵的损坏。

根据DE102004036096A1已知另外的控制阀。所述控制阀具有布置在控制阀的阀壳内的环状过滤器。另外，还设置有单向阀，该单向阀具有以可轴向移动的方式布置在引导架内的关闭体且该关闭体利用弹簧元件的力作用。所述实施方式的不足在于布置在阀壳内的另外的部件（单向阀和环状过滤器）对于轴向安装空间的高的要求。

发明内容

本发明所基于的目标是提供用于可变地调节内燃机的换气阀的控制时间的装置的控制阀，该控制阀中整合有单向阀和环状过滤器，其中控制阀的轴向安装空间应被优化。

根据本发明实现该目标，在本发明中，关闭体径向布置在环状过滤器内以能够在环状过滤器的轴向方向上移动。

该控制阀具有阀壳，阀壳具有至少一个腔，压力介质沿其路径从压力介质泵通过该至少一个腔流到压力室。环状过滤器和单向阀布置在所述腔中，结果，能够使污物颗粒远离阀的控制边缘，并且装置内产生的压力峰值不能透入到内燃机的润滑剂回路中。单向阀具有关闭体和弹簧元件，弹簧元件与所述关闭体分离地生产且通过沿阀座方向的力作用在关闭体上。关闭体布置在环状过滤器内。这里，整个关闭体能够通过压力介质和弹簧元件在环状过滤器的轴向方向上移动。除关闭体之外，弹簧元件也布置在环状过滤器内，并且所述弹簧可以实施为例如螺旋压力弹簧。由于关闭体布置在环状过滤器内的原因，与分离布置的功能元件相比，显著地减小了控制阀的安装空间要求。

在本发明的一个改进例中，环状过滤器设置有用于引导关闭体的引导面。环状过滤器可以有利地具有框架，该框架具有两个环状部和用于将所述两个环状部相互连接的支杆，其中引导面形成在支杆上。

因此，限定关闭体的径向位置和轴向位置的、另外的传统的分离引导架能够被省略。

关闭体能够以例如球、柱体的方式形成或者形成有锥形截面。

在本发明的一个实施例中，提出阀壳具有阶梯状设计的腔并且阶梯部用作环状过滤器的轴向止挡部。环状过滤器在其组装在阀壳中时的端部位置由此被限定，并且可靠地防止了错装。替代地或者另外地，可以如下设置，阀壳可以具有阶梯状设计的腔并且阶梯部用作环状过滤器的轴向止挡部。结果，不需要用以实现阀座的额外部件，从而降低了控制阀的安装空间要求和生产成本。替代地，用于关闭体的阀座可以形成在环状过滤器上。

附图说明

从下面的说明和附图能够获知本发明的进一步的特征，其中附图以简化的方式示出了本发明的示例性实施例，且在附图中：

图1以高度示意的形式示出了内燃机，

图2示出了沿图3的线II-II通过用于改变内燃机的换气阀的控制时间的装置的纵向截面，在该装置中布置有根据本发明的控制阀，

图3示出了沿线III-III通过图2的装置的横截面，

图4示出了通过根据本发明第一实施例的控制阀的纵向截面，

图5示出了布置在控制阀中的环状过滤器的透视图，和

图6示出了通过根据本发明第二实施例的控制阀的纵向截面。

具体实施方式

图1示了内燃机1的简图，其中安置在曲轴2上的活塞3被示出为处于气缸4中。在所示的实施例中，曲轴2在各情况中借助于一个牵引机构驱动设备5连接到进气凸轮轴6和排气凸轮轴7，其中第一和第二装置11能够用以提供曲轴2和凸轮轴6、7之间的相对转动。凸轮轴6的凸轮8和凸轮轴7的凸轮8分别致动一个或多个进气换气阀9和一个或多个排气换气阀10。同样地可以如下设置，仅凸轮轴6、7中的一个凸轮轴与装置11配合，或者仅设置一个凸轮轴6、7，该一个凸轮轴设置有装置11。

图2和图3以纵向截面或横截面示出了装置11的实施例。装置11具有驱动输入元件12和驱动输出元件14。驱动输入元件12具有壳体13和布置在壳体13的轴向侧面上的两个侧盖15、16。在所示的实施例中，驱动输出元件14以叶轮的形式设计并且具有大体上筒状的毂元件17，三个叶片18从毂元件17的外筒侧面沿径向方向向外延伸。

三个突起部20从壳体13的外周壁19向内径向延伸。在所示的实施例中，突起部20与周壁19形成单体，叶片18与毂元件17形成单体。驱动输入元件12借助于突起部20的径向内周壁相对于驱动输出元件14布置以能够关于驱动输出元件14旋转。

链齿21布置在第一侧盖15的外周面上，扭矩能够通过链式驱动设备（未示出）从曲轴2经由链齿21传递到驱动输入元件12。驱动输出元件14通过被实现为中心螺钉的控制阀30连接到凸轮轴6、7。为此，控制阀30设置有螺纹31和接触面32。控制阀30延伸通过驱动输出元件14的中心孔并且借助于螺纹31被拧到凸轮轴6、7。同时，接触面32抵靠装置11的远离螺纹31的侧面，使得所述装置11以摩擦接合的方式被紧固到凸轮轴6、7。替代地，装置11还可以被紧固到曲轴2或者紧固到中间轴。

在各情况中，侧盖15、16中的一个侧盖被布置在且可转动地固定连接到壳体13的轴向侧面中的一个轴向侧面。为此，在每个突起部20中设置轴向开口22。另外，在各情况中，在侧盖15、16中设置三个开口，所述开口被布置成与轴向开口22对准。在各情况中，一个紧固元件（在所示实施例中，螺钉）延伸通过第二侧盖16的开口、轴向开口22和第一侧盖15的开口22。这里，螺钉23的螺纹部接合到形成在第二侧盖16的开口中的螺纹部内。

在装置11内，在各情况中，压力空间24形成在沿周向方向相邻的两个突起部20之间。每个压力空间24在周向方向上由相邻突起部20的相对的大体上径向延伸的限定壁25限定、在轴向方向上由侧盖15、16限定、在径向向内方向上由毂元件17限定、且在径向向外方向上由周壁19限定。叶片18突出到每个压力空间24内，且叶片18被设计成抵靠侧盖15、18两者且还抵靠周壁19。每个叶片18因此将各个压力空间24划分为相互反作用的两个压力室26、27。

驱动输出元件14布置成可相对于驱动输入元件12在限定的角度范围内转动。该角度范围在驱动输出元件14的一个转动方向上受限，因为叶片18在各情况中抵靠压力空间24的一个相应的限定壁25（提前止挡部28）。类似地，该角度范围在另一个转动方向上受限，因为叶片18抵靠压力室24的另一个限定壁25，该另一个限定壁25用作滞后止挡部29。

驱动输入元件12关于驱动输出元件14的相位（且因此凸轮轴6、7关于曲轴2的相位）能够借助于压力室26、27中被加压的一组压力室和被泄压的另一组压力室而变化。该相位能够借助于压力室26、27中被加压的两组压力室来保持恒定。

控制阀30在图4中以更大比例示出。所述控制阀30具有阀壳33和控制活塞34。阀壳33具有大体上中空的筒状设计。腔35在阀壳33内沿轴向方向延伸，该腔35形成为通孔以在阀壳33的两个轴向侧面处开口。因此，腔35能够在一个加工步骤中产生。省略了如在背景技术中说明的第二腔的形成。由此，显著地减少了生产费用。分隔元件36布置在腔35中，该分隔元件36将腔35划分为第一部分空间37和第二部分空间38。分隔元件36与阀壳33分离地形成且位置固定地连接到阀壳33。在所示的实施例中，分隔元件36形成为金属板部件且以压配合的方式连接到腔35的壁。形式配合或者粘着连接同样是可以想到的。分隔元件36设计成防止部分空间37、38之间的直接压力介质流动，即分隔元件36将部分空间37、38相互液力分开。

在各情况中，与压力室26、27组中的一个连通的供给连接部P和两个工作连接部A、B形成在阀壳33上的第一部分空间37的区域中。在所示的实施例中，所述液压连接部A、B、P形成为阀壳33的径向开口，该径向开口与第一部分空间37连通。另外设置排出连接部T。在所示的实施例中，所述排出连接部T形成为阀壳33的轴向开口。

控制活塞34以可轴向移动的方式布置在第一部分空间37内。控制活塞34同样具有大体上中空的筒状设计，且所述控制活塞34的外侧面与第一部分空间37的区域中的腔37匹配。环状槽39形成在控制活塞34的外侧面上，该环状槽39在控制活塞34相对于阀壳33的全部位置中与供给连接部P连通。另外，径向开口40设置在控制活塞34的远离第二部分空间38的侧上。

控制活塞34通过借助于致动单元（未示出）抵抗弹簧41的力而能够在轴向方向上被推压，并且被保持在两个止挡部42之间的任意所期望的位置。弹簧41的一端支撑在控制活塞34上而另一端支撑在分隔元件36上。

第二部分空间38具有一个第一开口43和多个第二开口44。第一开口43形成在阀壳33的远离第一部分空间37的侧上，结果，第二部分空间38与中空的凸轮轴6、7的内部连通。第二开口44形成为阀壳33的径向开口并且经由驱动输出元件14中的轴向孔45与供给连接部P连通。

在内燃机1的运行期间，压力介质泵46将压力介质以高的压力传送到凸轮轴6、7内，所述压力介质通常是发动机油。所述压力介质从凸轮轴内经由第一开口43、第二部分空间38、第二开口44和轴向孔45进入流入连接部P并且由此进入第一环状槽39。压力介质根据控制活塞34相对于阀壳33的位置而传送到第一工作连接部A（且因此传送到第一压力室26）或者传送到第二工作连接部B（且因此传送到第二压力室27）。同时，来自其它压力室26、27的未加压的压力介质经由各个工作连接部A、B传送到控制活塞34的内部，并且经由径向开口40和流出连接部T从控制阀30排出。这里，分隔元件36将从各个压力室26、27中排出的、在第一部分空间37中的未加压的压力介质与在第二部分空间38中的加压的压力介质分开。

在第二部分空间38中，单向阀47和环状过滤器48沿压力介质的流动方向布置在第一开口43和第二开口44之间。单向阀47包括关闭体49和弹簧元件50。弹簧元件50的一侧支撑在分隔元件36上而另一侧与实施为球的关闭体49接合。除了关闭体49被实施为球的实施例之外，筒状关闭体或者具有锥形截面的关闭体也是可以想到的。弹簧元件50利用与压力介质的流动方向相反地定向的力作用在关闭体49上。腔35形成为具有在较大直径的区域和较小直径的区域之间的阶梯部51的阶梯状孔，其中阶梯部51布置在第二部分空间38中。阶梯部51用作用于单向阀47的关闭体49的阀座。因此，不要求用作阀座的额外部件，结果，控制阀30能够被设计成在轴向方向上较短。在装置11内发生压力峰值的情况中，关闭体49被压入阀座（阶梯部51）中使得压力峰值不能传播到内燃机1的润滑剂回路中。由此，能够抵抗对压力介质泵46或对其它连接的负载的损伤。

图5示出了环状过滤器48。所述环状过滤器48由例如由适当的塑料构成的框架52构成，框架52具有两个环状部，两个环状部借助于四个支杆54相互连接。其中布置有筒状过滤织物53的通道开口设置在支杆54之间。过滤织物53被保持在框架52中。这可以例如通过在框架52的生产过程中将过滤织物53置于注射模制工具中来提供。环状过滤器48布置在第二开口44的区域中。因此，进入第二部分空间38的压力介质必须通过过滤织物53，以传送到第二开口44。由此，防止污物颗粒进入第一部分空间37中和防止污物颗粒导致控制活塞34在阀壳34内被堵塞。环状过滤器48抵靠阶梯部51，结果限定了所述环状过滤器48的轴向位置。

关闭体49布置在环状过滤器48内，其中环状过滤器48的轴向支杆54形成用于关闭体49的引导架。为此，在支架54上形成引导面，该引导面在关闭体49的轴向移动过程中引导关闭体49。关闭体49的径向位置借助于所设置的分布在框架52的环状部的整个外周上的三个或更多个支杆54（在所示的实施例中，四个支杆54）限定。

由于关闭体49布置在环状过滤器48内，能够进一步降低控制阀30的轴向安装空间要求。由于在环状过滤器48的框架52上形成引导面，可以省略分离的引导架，结果，减少了控制阀30的部件的数目并且因此降低了控制阀的生产成本。

图6示出了根据本发明的控制阀30的另一个实施例。在所述实施例中，用于关闭体49的阀座57形成在框架52上。

在控制阀30的所示的实施例中，控制阀30被实施为中心螺钉并且因此借助于该控制阀30实现了装置11到凸轮轴6、7的紧固，除了控制阀30的所示的实施例之外还可以想到其它的实施方式。例如，凸轮轴6、7到装置的紧固能够以一些其它的方式实现，例如以粘接的方式、形式配合的方式或者压配合的方式，并且控制阀30仅能够进行传导压力介质流进和流出装置的功能。在这样的情况中，可以省略螺纹31和接触面32。同样，能够想到以插装式阀实现本发明。

附图标记列表

1      内燃机

2      曲轴

3      活塞

4      气缸

5      牵引机构驱动设备

6      进气凸轮轴

7      排气凸轮轴

8      凸轮

9      进气换气阀

10     排气换气阀

11     装置

12     驱动输入元件

13     壳体

14     驱动输出元件

15     侧盖

16     侧盖

17     毂元件

18     叶片

19     周壁

20     突起部

21     链齿

22     轴向开口

23     紧固元件

24     压力空间

25     限定壁

26     第一压力室

27     第二压力室

28     提前止挡部

29     滞后止挡部

30     控制阀

31     螺纹

32     接触面

33     阀壳

34     控制活塞

35     腔

36     分隔元件

37     第一部分空间

38     第二部分空间

39     环状槽

40     径向开口

41     弹簧

42     止挡部

43     第一开口

44     第二开口

45     轴向孔

46     压力介质泵

47     单向阀

48     环状过滤器

49     关闭体

50     弹簧元件

51     阶梯部

52     框架

53     过滤织物

54     支杆

57     阀座

A      第一工作连接部

B      第二工作连接部

P      供给连接部

T      排出连接部

Claims (8)

1.一种控制阀（30），所述控制阀用于可变地调节内燃机（1）的换气阀（9、10）的控制时间的装置（11），所述控制阀具有：

大体上中空的筒状阀壳（33）、单向阀（47）和环状过滤器（48），

所述环状过滤器（48）布置在所述阀壳（33）内，并且

所述单向阀（47）具有关闭体（49）和弹簧元件（50），

其特征在于，所述关闭体（49）径向布置在所述环状过滤器（48）内，以便能够在所述环状过滤器（48）的轴向方向上移动，且所述单向阀（47）和环状过滤器（48）布置成使污物颗粒能够远离所述控制阀的控制边缘，并且所述装置内产生的压力峰值不能透入到内燃机的润滑剂回路中。

2.根据权利要求1所述的控制阀（30），其中，所述环状过滤器（48）具有用于引导所述关闭体（49）的引导面。

3.根据权利要求1所述的控制阀（30），其中，用于所述关闭体（49）的阀座（57）形成在所述环状过滤器（48）上。

4.根据权利要求2所述的控制阀（30），其中，所述环状过滤器（48）具有框架（52），所述框架（52）具有两个环状部并且具有用于将所述环状部相互连接的支杆（54），所述引导面形成在所述支杆（54）上。

5.根据权利要求1所述的控制阀（30），其中，所述关闭体（49）以球、柱体的方式形成或者形成有锥形截面。

6.根据权利要求1所述的控制阀（30），其中，所述阀壳（33）具有阶梯状设计的腔（35），并且阶梯部（51）用作所述环状过滤器（48）的轴向止挡部。

7.根据权利要求1所述的控制阀（30），其中，所述阀壳（33）具有阶梯状设计的腔（35），并且阶梯部（51）用作所述关闭体（49）的阀座。

8.根据权利要求1所述的控制阀（30），其中，所述阀壳（33）具有阶梯状设计的腔（35），并且阶梯部（51）用作所述环状过滤器（48）的轴向止挡部且用作所述关闭体（49）的阀座。

Images