CN103244223A - 方向阀及凸轮轴调节器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方向阀（2）和凸轮轴调节器（90）。该方向阀用于控制从压力接口（80）通过凸轮轴调节器（90）的工作室向油箱接口（88）的液压油流动。所提供的方向阀（2）包括蓄能器接口（86），用于将至少一部分从工作室排出的液压油在排入油箱接口（88）之前导入体积蓄能器（126）。

Description

方向阀及凸轮轴调节器

技术领域

本发明涉及一种方向阀，用于控制从压力接口通过凸轮轴调节器的工作室向油箱接口的液压油流动。

背景技术

凸轮轴调节器是用于移调内燃机内的曲轴与凸轮轴之间相位的技术组件。

DE102010012479A1公开了通过方向阀控制液压油的流动，该方向阀中心旋入凸轮轴内并这样同时将凸轮轴调节器的转子固定在凸轮轴上。

发明内容

本发明的目的在于，改进已知的方向阀。

该目的通过独立权利要求的特征得以实现。优选的进一步构成是从属权利要求的主题。

本发明提出，在方向阀中集成用于凸轮轴调节器体积蓄能器的接口。

该方案基于这种考虑，即，可以在凸轮轴调节器中集成与凸轮轴调节器的压力室连接的体积蓄能器。如果压力室内出现液压油的真空，那么这种真空可以通过体积蓄能器得到平衡。可以通过止回阀阻止平衡相对于体积蓄能器通常存在的过压。

这种考虑基于本发明的创意是，将从凸轮轴调节器的压力室排出的液压油供给体积蓄能器。为此从压力室排出的油不是导向油箱接口，而是导向蓄能器接口，通过该蓄能器接口体积蓄能器可以加注油。压力油通过体积蓄能器之后才通过油箱接口排出。

本发明因此提供一种方向阀，用于控制从压力接口通过凸轮轴调节器的工作室向油箱接口的液压油流动，该方向阀包括蓄能器接口，用于将至少一部分从工作室排出的液压油在排入油箱接口之前导入体积蓄能器。

在本发明的一种进一步构成中，所提供的方向阀包括控制活塞和里面容纳控制活塞的中心螺栓。在此方面，中心螺栓具有螺杆和轴向安装在螺杆上的螺栓头。通过中心螺栓，方向阀不仅可以用于控制液压油流动，而且也可以用于固定凸轮轴调节器的部件，例如像转子。

在本发明的一种附加的进一步构成中，蓄能器接口包括穿过中心螺栓的螺杆的径向孔。径向孔可以设置在螺杆的轴向平面上，该平面不同于螺杆的里面构成工作接口或压力接口的轴向平面。按照这种方式，可以将中心阀无定向地旋接在凸轮轴调节器内，因为可以环绕蓄能器接口的径向孔构成将液压油从任何角位置导入径向孔的环形槽。

在本发明的一种可选择或附加的进一步构成中，蓄能器接口包括穿过中心螺栓的螺栓头的径向孔。该径向孔作为对穿过螺杆的径向孔的替代或附加构成并与穿过螺杆的径向孔使用相同的技术标准。

在本发明的一种特殊的进一步构成中，穿过螺杆的径向孔在一个与用于向凸轮轴调节器的工作室供给压力油的接口共用的轴向平面上构成。按照这种方式，中心阀并因此还有凸轮轴调节器坐落在中心阀上的相应部件轴向可以特别节省位置构成。当中心阀可以定向以确定的角位置旋接在凸轮轴调节器内，而且穿过中心阀的径向孔这样可以配合精确地连接在转子或定子的将液压油导入凸轮轴调节器的压力室之一的相应接口上时，特别适合在与凸轮轴调节器的工作接口共用的轴向平面上构成用于蓄能器接口的径向孔。

在本发明的一种特别优选的进一步构成中，控制活塞轴向从螺栓头凸起，其中，蓄能器接口在控制活塞的轴向凸起的区域内构成。按照这种方式，凸轮轴调节器形成压力室的部件不必非得轴向扩展，以便同样容纳蓄能器接口的径向孔。此外，在液压油通过轴向凸起的区域排出时，出现最小的液压阻力并因此出现最小的损失。

本发明还提供一种凸轮轴调节器，其包括用于吸收内燃机曲轴旋转能量的定子、可旋转地支承在定子内的用于将旋转能量传输到用于控制内燃机的凸轮轴上的转子和用于将转子固定在凸轮轴上的可轴向旋入凸轮轴内的方向阀。

在本发明的一种进一步构成中，转子在与蓄能器接口相切的轴向平面上具有在其对着方向阀的径向内侧上的环形槽。当方向阀以不确定的角位置安装在凸轮轴调节器内时，方向阀上的蓄能器接口通过环形槽与转子上的蓄能器接口连接。

在本发明的另一种进一步构成，转子径向上向外呈阶梯形。按照这种方式，为将蓄能器接口装入所提供的凸轮轴调节器内，仅需轴向扩展径向处于深处的区域，而转子的径向外部区域以及因此定子的径向外部区域（其中例如可以设置凸轮轴调节器的盖螺栓）则可以保持其原始的轴向长度。

在本发明的一种特殊的进一步构成中，定子包括轴向盖用于封闭容纳转子的室，其中，轴向盖具有从旋转轴观察对着转子的轴向斜面。通过斜面，轴向盖可以拦截来自中心阀的液压油并通过凸轮轴调节器运行中的离心力继续导向转子。按照这种方式，转子内可以构成体积蓄能器，其中，轴向盖可以同时用作体积蓄能器的供给管路。

在本发明的一种特别优选的进一步构成中，轴向盖包括用于使控制活塞运动的促动器的套管和用于密封在套管与促动器之间的径向间隙的密封件。按照这种方式，可以将凸轮轴调节器轴向端面上的液压油损耗保持地较小。

附图说明

下面借助附图对本发明的实施例进行详细说明。其中：

图1示出第一位置上中心阀的双视图；

图2示出第二位置上中心阀的双视图；

图3示出具有图1和2中心阀的凸轮轴调节器的剖面图；

图4示出另一中心阀的剖面图；

图5示出具有图4中心阀的凸轮轴调节器的剖面图；以及

图6示出具有另一中心阀的凸轮轴调节器的剖面图。

具体实施方式

附图中相同的部件具有相同的附图符号并只介绍一次。

参照图1和图2。图1和2以双视图示出中心阀2。图1示出第一位置上的中心阀2的剖面图，而图2则示出相对于第一位置45°扭转的第二位置上的中心阀2的剖面图。中心阀2环绕旋转轴3旋转对称地构成。为更好示出实际情况，在中心阀22的剖面图中以不同的轴向位置示出中心阀2的几个部件。

中心阀2具有中心螺栓4、阀门外壳6、控制活塞8、止回阀10、弹簧12和涨圈14。

中心螺栓4具有螺栓头16、螺杆18和内腔20。螺杆18连接在螺栓头16上。在其与螺栓头16相对的轴向末端上构成外螺纹22，该外螺纹可以旋入例如还要介绍的凸轮轴上相应的螺母螺纹内。从螺杆18出发轴向观察，在中心螺栓4的第一轴向平面上构成第一径向中心螺栓孔24，在第二轴向平面上构成第二径向中心螺栓孔26，在第三轴向平面上构成第三径向中心螺栓孔28，在第四轴向平面上构成第四径向中心螺栓孔30并在在第五轴向平面上构成第五径向中心螺栓孔31。轴向中心螺栓孔32引导通过中心螺栓4的螺栓头16。径向中心螺栓孔24–30和轴向中心螺栓孔32使中心螺栓4的内腔20向外敞开。螺栓头16此外具有六方34，里面可以嵌入相应的六方扳手，以向中心螺栓施加扭矩。

止回阀10容纳在中心螺栓4的内腔20内。该中心阀通过轴向的中心螺栓孔32一直插到中心螺栓4的内腔20与轴向的中心螺栓孔32相对的轴向末端。止回阀10具有空心圆柱体36，里面构成圆周上的止回阀槽38。在止回阀槽38内，径向止回阀孔40引导穿过空心圆柱体36。止回阀槽38处于第一中心螺栓孔24所处的同一轴向平面上，从而止回阀槽38通过第一中心螺栓孔24向外打开。与空心圆柱体36轴向连接球轴承保持架42。球轴承保持架42在其对着空心圆柱体36的面上具有轴向的球轴承保持架孔44，球体46紧贴在该球轴承保持架孔上。球体在与球轴承保持架孔44相对的面上利用未详细示出的弹簧支承在球轴承保持架内腔48内，该弹簧将球体46轴向压入球轴承保持架孔44内。球轴承保持架内腔48通过径向的球轴承保持架孔50向外打开。

在中心螺栓4的内腔20内，阀门外壳6轴向套装在止回阀10上。该阀门外壳具有第一径向阀门外壳孔52、第二径向阀门外壳孔54、第三径向阀门外壳孔56、第四径向阀门外壳孔57、第五径向阀门外壳孔58和第六径向阀门外壳孔59。阀门外壳6此外包括第一轴向阀门外壳槽60、第二轴向阀门外壳槽61和第三轴向阀门外壳槽62。在这些部件中，图1和2出于概览的原因始终仅一个部件具有附图符号。第一径向阀门外壳孔52设置在第二径向中心螺栓孔26的第二轴向平面上且第六径向阀门外壳孔59设置在第五中心螺栓孔31的第五轴向平面上，而第二径向阀门外壳孔54则设置在第三径向中心螺栓孔28的第三轴向平面与第四径向中心螺栓孔30的第四轴向平面之间的轴向平面上且第三径向阀门外壳孔56设置在第四径向中心螺栓孔30的第四轴向平面与第五径向中心螺栓孔31的第五轴向平面之间的轴向平面上。第二径向阀门外壳孔54通过第一轴向阀门外壳槽60与第三径向中心螺栓孔28连接，而第三径向阀门外壳孔56则通过第二轴向阀门外壳槽61与第四径向中心螺栓孔30连接。最后，第三轴向阀门外壳槽62将第四与第五径向阀门外壳孔57、58相互连接。

控制活塞8可轴向移动地设置在阀门外壳6的内部。控制活塞8在轴向上利用弹簧12对着球轴承保持架42得到支承，从而球轴承保持架42与控制活塞8之间构成弹簧室64。此外，控制活塞8向着弹簧12在轴向上通过壁66封闭，从而控制活塞室68与弹簧室64之间不会进行液压液的互换。控制活塞8上此外构成第一圆周控制活塞槽70、第二圆周控制活塞槽72和第三圆周控制活塞槽74。第一圆周控制活塞槽70通过第一径向控制活塞孔76向控制活塞室68内打开，而第三圆周控制活塞槽74则通过第二径向控制活塞孔78向控制活塞室68内打开。第二圆周控制活塞槽72不向控制活塞室68内打开。

控制活塞8可以例如通过未示出的中心磁铁从第一轴向位置向第二轴向位置移动，该中心磁铁作用于控制活塞8的与弹簧12相对的轴向末端上。弹簧12然后使控制活塞8从第二轴向位置重新返回到第一轴向位置。在图1和2中，控制活塞8的第一轴向位置处于旋转轴3的上方，而控制活塞8的第二轴向位置则处于旋转轴3的下方。

在中心阀2的运行中，控制活塞8为使凸轮轴调节器运行而往复运动，以将凸轮轴调节器的压力室加注液压液并排空。

通过压力接口80可以向中心阀2通过第一中心螺栓孔24输送处于压力下的液压油，该液压油通过环形空心圆柱体槽38和径向空心圆柱体孔40流动到止回阀10内。在那里，液压油将球体46压入球轴承保持架42并通过径向球轴承保持架50经由第三轴向阀门外壳槽62流入第二环形控制活塞槽72。第二控制活塞槽72按照这种方式与位置无关地始终被从压力接口80供给液压油。

在控制活塞8的第一轴向位置上，第二控制活塞槽72轴向处于第三径向阀门外壳孔56上方。按照这种方式，通向凸轮轴调节器第一压力室的第一工作接口82从调节器的压力接口80通过第四径向中心螺栓孔30供给液压油。与此相应以本领域技术人员公知的方式，凸轮轴调节器的第二压力室向第二工作接口84输出液压油。所输出的该液压油通过第三径向中心螺栓孔28和第一轴向阀门外壳槽60向第二径向阀门外壳孔54继续传输。在第二径向阀门外壳孔54上，轴向第一环形控制活塞槽70接收从第二压力室排出的液压油并将其通过第二径向控制活塞孔78导入控制活塞室68。液压油从该控制活塞室通过第一径向控制活塞孔76进入第三环形控制活塞槽74流入第六径向阀门外壳孔59并因此流入第五径向中心螺栓孔31。在该第五径向中心螺栓孔31上设置体积蓄能器接口86，其将液压油继续导入凸轮轴调节器的体积蓄能器，该体积蓄能器用于平衡凸轮轴调节器压力室内的真空。

在控制活塞8的第二轴向位置上，第二控制活塞槽72利用来自压力接口80的液压油轴向处于第二径向阀门外壳孔54上方，从而第二工作接口84被供给液压油并且液压油被从第一工作接口82压出。在控制活塞8的第二轴向位置上，第三环形控制活塞槽74轴向同时处于第三径向阀门外壳孔56和第六径向阀门外壳孔59上方，从而液压油从第一工作接口82直接通过第三环形控制活塞槽74导入体积蓄能器接口86。

为使弹簧室64排气，此外可以存在油箱接口88，其通过第一径向阀门外壳孔52和第二径向中心螺栓孔26使弹簧室64排气。

在本实施例中，液压油通过螺杆导向中心螺栓的体积蓄能器86。

现借助图3详细介绍液压油向体积蓄能器内的继续输送，该图示出具有图1和2的中心阀2的凸轮轴调节器90的剖面图。在图3中，不再对图1和2中已经介绍的中心阀2的几个部件标注附图符号。

凸轮轴调节器90除了中心阀2外具有轴向套装在中心阀2上的转子92、里面容纳转子92的定子94、轴向套装在定子94上的前盖96、轴向套装在定子94上的后盖98、用于将盖96、98旋接在定子94上的螺栓100、夹紧在转子92与定子94之间的螺旋弹簧102和覆盖螺旋弹簧102的弹簧盖104。

转子92轴向容纳在定子94内。轴向在定子94上套装前盖96和后盖98并利用螺栓100旋接。转子92与定子94以本领域技术人员公知的方式共同构成在图1和2的框架内已经提到的压力室。

图3中所示的两个螺栓100之一在其尖端上具有轴向加长部106，螺旋弹簧102在定子侧悬挂在该轴向加长部内。螺旋弹簧102在转子侧可以悬挂在未详细示出的缝隙内。后盖98此外具有圆周缝隙108，里面径向夹紧弹簧盖104。

定子94此外在其圆周上具有齿110，其啮合通过内燃机未示出的曲轴驱动的驱动件，例如像链条，以使定子94转动。转子92轴向夹紧在中心螺栓4的螺栓头16与凸轮轴112之间并这样与凸轮轴固定连接。按照这种方式，由定子94从曲轴接收的旋转能量通过转子92传递到凸轮轴112上。

为将转子92夹紧在螺栓头16与凸轮轴112之间，凸轮轴112具有向凸轮轴调节器90打开的轴向内腔114，在其末端上构成内螺纹116。在该内螺纹116内旋接中心螺栓4的外螺纹22，从而转子92可以固定地夹紧在螺栓头16与凸轮轴112之间。

通过穿过凸轮轴112的径向孔118，液压油可以加注入内腔114内并导向压力接口80。在转子92对着中心阀2的面上，构成第一圆周槽120、第二圆周槽122和第三圆周槽124。第一和第二圆周槽120、122相应径向处于第一和第二工作接口82、84上并将向压力室流动的或来自压力室的液压油在圆周上环绕中心螺栓4分布，从而液压油可以与中心螺栓4相对于转子92的角位置无关地始终从或向相应的径向中心螺栓孔28、30流动。

以相同的方式，第三圆周槽124以未示出的方式处于体积蓄能器接口84上。图3中未示出的径向孔从第三圆周槽124穿过转子92通入在转子92与前盖96之间构成的体积蓄能器126，该体积蓄能器负责凸轮轴调节器90压力室内的真空平衡。多余的液压油从体积蓄能器126通过出口128导出凸轮轴调节器90，该出口还连接中心阀2的油箱接口86。

在本实施例中，转子92径向阶梯形构成。前盖96向转子92径向倾斜地套装在该转子上。按照这种方式，如果凸轮轴调节器90转动的话，体积蓄能器126内的液压液在该凸轮轴调节器90的运行中通过作用于液压液的离心力和前盖96的形状而被自动导向转子92。

图4示出另一中心阀2的剖面图，而图5则示出具有图4的中心阀2的凸轮轴调节器90的剖面图。图4中的中心阀2的位置与图2中的中心阀2的位置相应。

在图4和5的实施例中，第五径向中心螺栓孔31引导穿过中心螺栓4的螺栓头16。按照这种方式，转子92可以轴向缩短构成。体积蓄能器126在本实施例中由螺栓头16、转子92和前盖96限制。

图5此外示出用于令控制活塞8以开头所述方式轴向运动的中心磁铁130以及在体积蓄能器126内用于真空时向压力室供给液压油的止回阀132。

图6示出凸轮轴调节器90的剖面图，其具有图4的经修改过的中心阀2。图6中的中心阀2的位置与图1中的中心阀2的位置相应。

在图6中，体积蓄能器接口86在控制活塞8的轴向头部内构成。从压力室通过工作接口82、84流出的液压油通过该体积蓄能器接口86流入前盖96，其中，如同前面的实施例中那样，液压油通过在凸轮轴调节器90运行中出现的离心力导向转子92并通过相应的止回阀132导向压力室。

在穿过前盖96的套管与中心磁铁130的挺杆136之间的间隙134在此方面需要密封，以将油耗保持地尽可能低。

附图文字

2      中心阀

3      旋转轴

4      中心螺栓

6      阀门外壳

8      控制活塞

10     止回阀

12     弹簧

14     涨圈

16     螺栓头

18     螺杆

20     内腔

22     外螺纹

24     径向中心螺栓孔

26     径向中心螺栓孔

28     径向中心螺栓孔

30     径向中心螺栓孔

31     径向中心螺栓孔

32     轴向中心螺栓孔

34     六方

36     空心圆柱体

38     环形的止回阀槽

40     径向的止回阀孔

42     球轴承保持架

44     球轴承保持架孔

46     球体

48     球轴承保持架内腔

50     径向球轴承保持架孔

52     径向阀门外壳孔

54     径向阀门外壳孔

56     径向阀门外壳孔

57     径向阀门外壳孔

58     径向阀门外壳孔

59     径向阀门外壳孔

60     轴向阀门外壳槽

61     轴向阀门外壳槽

62     轴向阀门外壳槽

64     弹簧室

66     壁

68     控制活塞室

70     控制活塞槽

72     控制活塞槽

74     控制活塞槽

76     径向控制活塞孔

78     径向控制活塞孔

80     压力接口

82     工作接口

84     工作接口

86     体积蓄能器接口

88     油箱接口

90     凸轮轴调节器

92     转子

94     定子

96     前盖

98     后盖

100    螺栓

102    螺旋弹簧

104    弹簧盖

106    轴向加长部

108    圆周缝隙

110    齿

112    凸轮轴

114    凸轮轴的内腔

116    内螺纹

118    穿过凸轮轴的径向孔

120    转子上的圆周槽

122    转子上的圆周槽

124    转子上的圆周槽

126    体积蓄能器

128    用于油箱接口的出口

130    中心磁铁

132    止回阀

134    间隙

136    挺杆

Claims (10)

1.方向阀（2），用于控制从压力接口（80）通过凸轮轴调节器（90）的工作室向油箱接口（88）的液压油流动，该方向阀包括蓄能器接口（86），用于将至少一部分从工作室排出的液压油在排入所述油箱接口（88）之前导入体积蓄能器（126）。

2.按权利要求1所述的方向阀（2），包括控制活塞（8）和里面容纳控制活塞（8）的中心螺栓（4），其中，中心螺栓（8）具有螺杆（18）和轴向安装在螺杆（18）上的螺栓头（16）。

3.按权利要求2所述的方向阀（2），其中，蓄能器接口（86）包括径向孔（31），该径向孔穿过中心螺栓（4）的螺杆（18）和/或螺栓头（16）。

4.按权利要求3所述的方向阀（2），其中，穿过螺杆（18）的径向孔（31）与用于向凸轮轴调节器（90）的工作室供给压力油的接口（82、84）构成在一个共用的轴向平面上。

5.按权利要求2–4之一所述的方向阀（2），其中，控制活塞（8）从螺栓头（16）轴向凸起，并且蓄能器接口（86）构成在控制活塞（8）的轴向凸起的区域内。

6.凸轮轴调节器（90），包括：定子（94），其用于吸收内燃机的曲轴的旋转能量；转子（92），其以可旋转的方式支承在所述定子（94）内，用于将所述旋转能量传输到用于操控所述内燃机的凸轮轴（112）上；和能够轴向旋入所述凸轮轴（112）内的按前述权利要求之一所述的方向阀（2），其用于将所述转子（92）固定在所述凸轮轴（112）上。

7.按权利要求6所述的凸轮轴调节器（90），其中，转子（92）在与蓄能器接口（86）相切的轴向平面上具有在该转子的对着方向阀（2）的径向内侧上的环形槽（120、122）。

8.按权利要求6或7所述的凸轮轴调节器（90），其中，转子（92）径向上向外呈阶梯形。

9.按权利要求6–8之一所述的凸轮轴调节器（4），其中，定子（94）包括轴向盖（96）用于封闭容纳转子的室，其中，轴向盖（96）具有从旋转轴（3）观察对着转子（92）的轴向斜面。

10.按权利要求9所述的凸轮轴调节器（90），其中，轴向盖（96）包括用于令控制活塞（8）运动的促动器（130）的套管和用于密封在套管与促动器（130）之间的径向间隙（134）的密封件。

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