CN103403306B - 内燃机的液压气门机构 - Google Patents

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Abstract

建议了一种内燃机的液压可变的气门机构的结构组合件，该结构组合件具有能装配到液压壳体（3）中的导向套筒（4）、和用于操作气门（1）的能轴向移动地支承在导向套筒中的活塞（5）、以及阀元件（7），该阀元件与活塞的远离气门的端侧（10）一起在导向套筒中限定出液压压力腔（11），其中，阀元件是节流止回阀，节流止回阀借助永久开启的节流横断部（16）对从压力腔中出来的液压介质流进行节流，并且借助球形止回阀（17）允许液压介质流不经节流地进到压力腔中。结构组合件应该形成为在液压壳体外装配好的结构单元，其中，导向套筒和阀元件彼此固定，而活塞防脱落地保持在导向套筒中。

Description

内燃机的液压气门机构
技术领域
本发明涉及一种内燃机的液压可变气门机构的结构组合件，该结构组合件具有可装配到液压壳体中的导向套筒、和用于操作气门的能轴向移动地支承在导向套筒中的活塞、以及静止地布置在导向套筒的远离气门的端部区段上的阀元件。该阀元件与活塞的远离气门的端侧一起在导向套筒中限定出液压压力腔，其中，阀元件是节流止回阀，节流止回阀借助永久开启的节流横断部对从压力腔中出来的液压介质流进行节流，并且借助球形止回阀允许液压介质流不受节流地进到压力腔中。
背景技术
具有这种类型的结构组合件的电控液压可变气门机构由EP1344900A2公知。这种公知的、按照所谓的无效行程原则(Lost-Motion-Prinzip)工作的气门机构的主要组件是液压式阀制动部，在气门机构之中，带有可变地调节的液压体积的所谓的液压推杆在驱动侧(也就是凸轮轴的凸轮)与从动侧(也就是气门)之间延伸，该阀制动部不依赖于凸轮位置地控制正在关闭的气门的关闭速度，并将该速度限制于一个预先给定的数值，该数值在声学上和力学上是可接受的。
液压式阀制动部是实施为节流止回阀的阀元件。通过节流横断部实现了活塞的受控的制动，并且因此实现了沿关闭方向被加载弹力的气门的受控的制动，在气门的最后的关闭阶段，该节流横断部引起了从压力腔被排挤出的液压介质的有力的节流。与之相反，在阀关闭阶段中已经关闭的球形止回阀有如下任务，即，实现气门的快速的初始的开启速度，其方式为，基本上不受节流的并且相应较大的体积流可以在此时阀球打开的情况下流入到压力腔中。
阀元件静止地布置在液压壳体上，该液压壳体插入在内燃机的汽缸头中并且包含液压气门机构的主要元件。借助螺栓实现阀元件在液压壳体中的固定，该螺栓使得导向套筒相对阀元件以及使得阀元件相对导向套筒张紧。
发明内容
本发明的任务在于，建设性修改开头所述的结构组合件，从而在制作气门机构时简化气门机构的装配和性能检测。
本发明涉及一种内燃机的液压可变气门机构的结构组合件，该结构组合件具有能装配到液压壳体中的导向套筒、和用于操作气门的能轴向移动地支承在导向套筒中的活塞、以及静止地布置在导向套筒的远离气门的端部区段上的阀元件，该阀元件与活塞的远离气门的端侧一起在导向套筒中限定出液压的压力腔，其中，阀元件是节流止回阀，该节流止回阀借助永久开启的节流横断部对从压力腔中出来的液压介质流进行节流，并且节流止回阀借助球形止回阀允许液压介质流不受节流地进到压力腔中，其特征在于，结构组合件形成为在液压壳体外装配好的结构单元，其中，导向套筒和阀元件彼此固定，而活塞防脱落地保持在导向套筒中。从该结构组合件给出该任务的解决方案。因此，结构组合件应该形成为在液压壳体外装配好的结构单元，其中，导向套筒和阀元件彼此固定，而活塞防脱落地保持在导向套筒中。这种类型的结构单元在很多方面都是有利的。防止错误装配的可靠性被提高了，因为结构组合件的各个元件特别是阀元件和导向套筒不必彼此分离地在液压壳体中装配，并且因此装配错误的风险被降低了，比如发生歪斜/发生翘曲或缺少单个元件。然而显著的优点是，结构组合件的运作功能并且特别是液压式阀制动部的功能可以在把其装配到液压壳体中之前就已经得到测量或检测。由此，一方面，可以及时地，也就是说，在装配到液压壳体中之前剔除废件，并且另一方面，合格件在阀冲程平均分配(Ventilhubgleichverteilung)的意义上这样被编组，从而例如使所有装配在液压壳体中的结构单元的液压式阀制动功能具有通过编组而预先给定的较小的波动幅度。
在本发明的改进方案中如下这样规定，阀元件具有阀壳体，该阀壳体由节流横断部穿过且设有球形止回阀的阀座，该阀壳体插入到导向套筒的远离气门的端部区段中。在由此备选的实施方案中，阀壳体也可以搭接在导向套筒的远离气门的端部区段上地或平坦放置在该端部区段上地固定在导向套筒上。考虑材料锁合(Stoffschluss)(比如焊接)、形状锁合(Formschluss)(比如螺丝或填缝)、以及力锁合(Kraftschluss)(比如挤压)作为固定方式。
优选的是，导向套筒的远离气门的端部区段设有圆柱形的沉孔，阀壳体借助挤压连接(Pressverband)来固定在沉孔中并且轴向支撑在由沉孔形成的轴向凸肩上。“支撑”可以直接实现，或借助夹紧在阀壳体与轴向凸肩之间的中间部件来实现。此外，阀壳体应该径向向内超出轴向凸肩，并且用作活塞的远离气门的端侧的端部止挡部。在此，导向套筒由横向孔穿过，横向孔与沉孔相交，使得轴向凸肩具有凹腔，根据支撑的类型，凹腔的横截面由阀壳体或中间部件限定成弓形。
横向孔和节流横断部一样用于在关闭阶段气门的制动。然而相对于节流横断部，横向孔被活塞越过，从而横向孔的自由的或有效的流动横截面依赖于活塞的当前的轴向位置。当横向孔不是具有圆形的横截面，而是正好仅具有弓形的，比如半圆形的有效的横截面时，那么得到了横向孔的有利的节流特征。并且这种横截面通过横向孔(制作为圆形)、横向孔与沉孔的相交部、以及通过阀壳体或通过中间部件的限定的根据本发明的几何上的相互配合而得到。
除此之外，阀壳体具有径向向外伸展的凸缘，该凸缘轴向夹紧在轴向凸肩与固定环的第一端面之间，其中，固定环的外壁与沉孔的内壁形成了挤压连接。在固定环沿远离气门的方向轴向超出阀壳体并且固定环的第二端面用于在液压壳体中轴向地支撑结构单元的情况下，那么固定环应该在其第二端面区域中设有液压介质溢出部。备选的是，在液压壳体中对结构单元的支撑也可以直接在导向套筒上实现，例如在导向套筒的远离气门的端部区段上，而不是在固定在导向套筒上的阀壳体上。固定环优选为由铝材料或钢材料构成。
在备选的没有固定环的设计方案中，可以如下这样规定，即，阀壳体的外壁与沉孔的内壁形成挤压连接。
附图说明
本发明进一步的特征由下述说明和附图得出，附图示出了本发明的实施例。只要没有其他说明，那么相同的或功能相同的特征或构件设有相同的附图标记。附图中：
图1以纵剖图的形式示出装配在电控液压可变气门机构的液压壳体中的结构单元；
图2以放大示图的形式示出了结合图1的、阀壳体利用固定环在导向套筒中的固定；
图3以相应于图2的示图的形式示出了结构单元的备选的实施方案，该结构单元带有相对于图1修改过的固定环；
图4以相应于图2的示图的形式示出了结构单元的备选的实施方案，该结构单元带有窄的固定环；
图5示出在导向套筒中的内部带锐边的圆柱形的沉孔的立体视图；
图6示出在导向套筒中的内部带倒棱的圆柱形的沉孔的立体视图；
图7以相应于图2的示图的形式示出没有固定环的结构单元的备选的实施方案。
具体实施方式
图1示出了内燃机的液压气门机构的从动侧，该气门机构用于冲程可变地操作气门1，该气门沿关闭方向被加载弹力。气门机构的结构组合件包含导向套筒4、活塞5、液压式阀间隙补偿元件6和阀元件7，该结构组合件装配在液压壳体3的容纳部2中。导向套筒4借助螺纹连接部8和密封环9尽量对压力介质密封地固定在液压壳体3中。活塞5和阀间隙补偿元件6轴向串联地、能轴向移动地支承在导向套筒4中。阀元件7静止地布置在导向套筒4的远离气门的端部区段上，并且该阀元件与活塞5的远离气门的端侧10一起在导向套筒4内部限定出压力腔11。从动侧的压力腔11以公知的方式通过在导向套筒4中的溢流通道12和通过作为液压式阀制动部起作用的阀元件7与驱动侧的压力腔13相连，为了在气门1中产生冲程变化，驱动侧的压力腔的液压介质体积通过可电驱控的液压阀部分地或全部地被调入降压腔(未分别示出)中。
根据本发明，结构组合件形成了在液压壳体3外装配好的、就其液压功能被检测以及可选地根据预先给定的特征值被编组的结构单元。在此，导向套筒4和阀元件7彼此固定，并且活塞5连同阀间隙补偿元件6一起防脱落地保持在导向套筒4中。通过轴向止挡部，形状锁合地实现“保持”，其方式为，带缘套筒14(其固定在阀间隙补偿元件6的补偿壳体上)相对角环15(其固定在导向套筒4上)轴向地止挡。不言而喻的是，轴向止挡部不是在运作的安装状态、而是仅在结构单元的拆除状态中起作用以避免阀间隙补偿元件6和活塞5从导向套筒4中的脱落，其中，轴向止挡部的自由的冲程被相应地尺寸定得较大。
在图2中的放大示图中给出了阀元件7和它在导向套筒4上的固定。如开头所述那样，阀元件7是节流止回阀，其带有永久开启的节流横断部16和球形止回阀17，节流横断部在气门1的最后的关闭阶段有力地限制液压介质流从压力腔11中流出来，球形止回阀在气门1的初始的开启阶段允许液压介质流不受节流地流进到压力腔11中。阀元件7包含由外盖18和内盖19组成的阀壳体20，其中，节流横断部16和用于阀球22的阀座21在外盖18之内或之上延伸，并且阀球22轴向可动地通过内盖19来保持。
阀壳体20插入到导向套筒4的圆柱形的沉孔23中，并且阀壳体借助径向向外伸展的凸缘24相对由沉孔23形成的轴向凸肩25轴向地得到支撑。借助固定环26来实现阀壳体20在导向套筒4中的固定，固定环的外壁结合沉孔23的内壁形成挤压连接，并且固定环的第一端面27使凸缘24相对轴向凸肩25张紧。
固定环26轴向地超出阀壳体20，并且固定环26的第二端面28用于在液压壳体3的容纳部2的底板上轴向地支撑结构单元。四个缺口29用作在驱动侧的压力腔13与阀壳体20之间的液压介质溢出部，所述四个缺口中断第二端面28。
阀壳体20径向向内地超出轴向凸肩25，以便相应于气门1的关闭位置形成用于活塞5的远离气门的端侧10的轴向端部止挡部。正如也能在结合图5或图6的概览中清晰看到的这样，在溢流通道12的轴向上方，横向孔30穿过导向套筒4。这如同节流横断部16一样引起了正在关闭的气门1的制动，其方式为，回行的活塞5逐渐遮盖横向孔30，并且被提供用于流出的液压介质的横截面相应地逐渐变小。当横向孔30的有效的横截面不再是圆形而仅是弓形时，那么得到了特别适用于制动特征的活塞冲程-横截面-曲线。为此目的，以圆形横截面来制作的横向孔30与沉孔23如下这样相交，即，轴向凸肩25具有凹腔31。横向孔的横截面通过放置在轴向凸肩25上的阀壳体20限定为弓形，并且在此大致为半圆形。
在图3中公开的实施例与前面所述的例子不同之处仅在于液压介质溢出部呈孔32状，该孔在固定环的第二端面的区域中穿过固定环26’。
在图4中公开的实施例与前面所述的例子不同之处在于窄的固定环26”，该固定环没有轴向地超出阀壳体20，而是相反，相对于阀壳体有所回退。因此，直接在导向套筒4的端面处实现了结构单元在液压壳体3中的轴向支撑。
图5和图6以两种变化方案示出圆柱形的沉孔23，即，一种具有对于活塞导向孔34带有锐边的过渡部33，而另一种具有对于活塞导向孔34带有倒棱或倒圆的过渡部33’。过渡部的设计方案连同上活塞边35(参见图3，在那里也是带锐边的)的设计方案一起对液压介质在紧挨回行的活塞5的端部位置之前从横向孔30流出的流动特性有显著的影响。
图7示出另一个没有单独的固定环的实施例。在这种情况下，无凸缘的圆柱形的阀壳体20’压入沉孔23的内壁中，并且借助中间部件36相对轴向凸肩25得到支撑。类似于上面的描述，实施为孔板的中间部件36一方面作为用于活塞5的轴向端部止挡部起作用，并且另一方面，用于横向孔30的弓形限定。阀壳体20’来源于通常的液压式阀间隙补偿元件的批量生产，在那里，阀壳体用作补偿活塞。对于本文当前的应用作为节流止回阀所需要的节流横断部不能在截面图中看出。同样未示出的是在阀壳体20’的远离气门的端面处的液压介质溢出部，当结构单元通过阀壳体20’被支撑在液压壳体3的容纳部2的底板上时，液压介质溢出部是必要的。
附图标记列表
1气门
2液压壳体的容纳部
3液压壳体
4导向套筒
5活塞
6阀间隙补偿元件
7阀元件
8螺纹连接部
9密封环
10活塞的远离气门的端侧
11从动侧的压力腔
12溢流通道
13驱动侧的压力腔
14带缘套筒
15角环
16节流横断部
17球形止回阀
18阀壳体的外盖
19阀壳体的内盖
20阀壳体
21阀座
22阀球
23沉孔
24凸缘
25轴向凸肩
26固定环
27固定环的第一端面
28固定环的第二端面
29缺口/液压介质溢出部
30横向孔
31凹腔
32孔/液压介质溢出部
33活塞导向孔的过渡部
34活塞导向孔
35上活塞边
36中间部件

Claims (6)

1.一种内燃机的液压可变气门机构的结构组合件，所述结构组合件具有能装配到液压壳体(3)中的导向套筒(4)、和用于操作气门(1)的能轴向移动地支承在所述导向套筒中的活塞(5)、以及静止地布置在所述导向套筒(4)的远离气门的端部区段上的阀元件(7)，所述阀元件与所述活塞(5)的远离气门的端侧(10)一起在所述导向套筒(4)中限定出液压的压力腔(11)，其中，所述阀元件(7)是节流止回阀，所述节流止回阀借助永久开启的节流横断部(16)对从所述压力腔(11)中出来的液压介质流进行节流，并且所述节流止回阀借助球形止回阀(17)允许液压介质流不受节流地进到所述压力腔(11)中，其特征在于，所述结构组合件形成为在所述液压壳体(3)外装配好的结构单元，其中，所述导向套筒(4)和所述阀元件(7)彼此固定，而所述活塞(5)防脱落地保持在所述导向套筒(4)中，其中，所述阀元件(7)具有阀壳体(20、20’)，所述阀壳体由所述节流横断部(16)穿过且设有所述球形止回阀(17)的阀座(21)，所述阀壳体插入到所述导向套筒(4)的远离气门的端部区段中。
2.根据权利要求1所述的结构组合件，其特征在于，所述导向套筒(4)的远离气门的端部区段设有圆柱形的沉孔(23)，所述阀壳体(20、20’)借助挤压连接来固定在所述沉孔中并且轴向支撑在由所述沉孔(23)形成的轴向凸肩(25)上。
3.根据权利要求2所述的结构组合件，其特征在于，所述阀壳体(20)或夹紧在所述轴向凸肩(25)与所述阀壳体(20’)之间的中间部件(36)径向向内超出所述轴向凸肩(25)，并且用作所述活塞(5)的远离气门的端侧(10)的轴向端部止挡部，其中，所述导向套筒(4)由横向孔(30)穿过，所述横向孔与所述沉孔(23)相交，使得所述轴向凸肩(25)具有凹腔(31)，所述凹腔的横截面由所述阀壳体(20)或所述中间部件(36)限定成弓形。
4.根据权利要求2所述的结构组合件，其特征在于，所述阀壳体(20)具有径向向外伸展的凸缘(24)，所述凸缘轴向夹紧在所述轴向凸肩(25)与固定环(26、26’、26”)的第一端面(27)之间，其中，所述固定环(26、26’、26”)的外壁与所述沉孔(23)的内壁形成了所述挤压连接。
5.根据权利要求4所述的结构组合件，其特征在于，所述固定环(26、26’)沿远离气门的方向轴向超出所述阀壳体(20)，其中，所述固定环(26、26’)的第二端面(28)用于在所述液压壳体(3)中轴向地支撑所述结构单元，并且其中，所述固定环(26、26’)在其第二端面(28)区域中设有液压介质溢出部(29、32)。
6.根据权利要求2所述的结构组合件，其特征在于，所述阀壳体(20’)的外壁与所述沉孔(23)的内壁形成所述挤压连接。
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