CN104110287A - 用于可逆式电动机调节器的中心阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于可逆式电动机调节器的中心阀，包括：壳体管（101），其具有第一工作接头（A）、供给接头（P）、第二工作接头（B）和油箱排出接头（T）；由壳体管（101）包围的活塞（102），其能相对于壳体管运动，其中，在活塞的第一位置中第一工作接头与供给接头连接并且第二工作接头与油箱排出接头连接，在活塞的第二位置中活塞定位在中间位置中，在活塞的第三位置中第二工作接头与供给接头连接并且第一工作接头与油箱排出接头连接。按照本发明，活塞在其外侧上有一个或更多个第一止回阀（104），当活塞在其第三位置中并且在第一工作接头上存在超过阈值的压力时，第一止回阀打开从第一工作接头到第二工作接头的流动路径。

Description

用于可逆式电动机调节器的中心阀

技术领域

本发明涉及一种用于可逆式电动机调节器的中心阀。

背景技术

由DE102006012775A1已知这样的中心阀，该中心阀是可逆式电动机调节系统的部件，其包含转子，该转子能够通过其两个工作接头之一上的液压压力被调节到其两个旋转方向的各一个上。

可逆式电动机调节系统的持久的开发目标一方面是液压泵的尽可能小的负载（因为液压泵通常必须供给机动车的所有液压消耗器），另一方面是尽可能快速的可调节性。为了更好地满足相反的要求，已知的是在调节凸轮轴时通过止回阀利用压力峰值。

在由DE102006012775A1已知的可逆式电动机调节系统中，转子的压力腔设有止回阀，从而压力峰值如其在快速调节中出现的那样被利用。在此，液压液体的一部分从配设给一个旋转方向的压力腔输送给油泵的流，从而可为另一个压力腔提供较大体积流量。

由EP2375014A1已知，用于利用凸轮轴交变力矩的止回阀集成在中心阀中，其方式是带式止回阀设置在壳体管的内侧上。在壳体管的两个工作接头和供给接头上，各一个带式止回阀从内部压靠到壳体管上。当足够高的压力作用在相应的接头上时，带式止回阀打开，使得在一个工作接头上流入到中心阀中的液压液体连同来自供给接头的液压流体被输送给另一个工作接头。由中心阀的中间位置出发，首先转换位置是可比例控制的，在该转换位置中待泄压工作接头的压力峰值相对于待加载工作接头被阻断。接着可控制另一个用于利用凸轮轴交变力矩的转换位置。

由DE102010061337A1已知一种用于可逆式电动机调节器的阀，在该阀中每个工作接头A或B被分成用于利用凸轮轴交变力矩的工作接头A*或B*和用于将液压流体直接导通到可逆式电动机调节器的压力腔的工作接头A或B。用于利用凸轮轴交变力矩的工作接头A*和B*具有止回阀。在活塞的中间位置中，这两个工作接头A*和B*借助一个共同的环形肋板阻断。在中间位置中通过环形肋板的阻断改善在中间位置中的调节质量。

EP1596039B1涉及一种用于利用凸轮轴交变力矩的阀。在此，止回阀设置在空心活塞的环形肋板中。该调节完全通过凸轮轴交变力矩完成。不设置油箱排出接头。

发明内容

本发明的任务是，指出一条如何能够用成本低廉的中心阀以简单方式将快速的凸轮轴调节与液压泵的小负载结合的道路。

该任务通过按照本发明的中心阀解决。本发明的有利的扩展构型是从属权利要求的主题。

在按照本发明的中心阀中，在活塞的第一位置中第一工作接头与供给接头连接并且第二工作接头与油箱排出接头连接。在活塞的第二位置，即中间位置中，除泄漏流外第一工作接头和第二工作接头被阻断。在活塞的第三位置中，第二工作接头与供给接头连接并且第一工作接头与油箱排出接头连接。即，每个工作接头可以与油箱排出接头连接。唯一的油箱排出接头就足够了。但是也可以在中心阀的两侧都设置油箱排出接头。尤其当可逆式电动机调节器时是带有待润滑链条的链条调节器时，在电动机壳体出口的区域中的油箱排出接头是有利的。相反，齿形皮带调节器保持没有液压流体、尤其是没有油。

在按照本发明的中心阀中，活塞在其外侧上有至少一个止回阀。当在第一工作接头上存在超过阈值的压力并且活塞位于其第三位置中时，该止回阀创造第一工作接头和第二工作接头之间的连接。

在本发明的有利扩展构型中，当在第二工作接头上存在超过阈值的压力并且活塞在其第一位置中时，至少另一个止回阀创造第二工作接头和第一工作接头之间的连接。

止回阀能够实现利用凸轮轴交变力矩。从一个工作接头向着油箱排出接头T的方向流动的液压流体被输送给待供给液压流体的另一个工作接头。因此能够将可逆式电动机调节器的快速调节与系统的液压泵的小负载结合。通过使止回阀在外部位于活塞上，流动路径可以从两个工作接头的各一个延伸到油箱排出接头T。不需要劈开工作接头A、B。即与DE102006012775A1不同，不是每个工作接头都必须分成用于直接导通到腔室的孔和用于利用凸轮轴交变力矩的止回阀-孔。当按照本发明的中心阀的止回阀打开时，液压液体在活塞的外侧和壳体管的内侧之间从两个工作接头之一流向供给接头P。

一个有利的扩展构型规定，多个第一止回阀位于活塞的外侧上并且多个第二工作阀位于活塞的外侧上，当活塞在其第三位置中并且在第一工作接头上存在超过阈值的压力时，这些第一止回阀创造第一工作接头和第二工作接头之间的连接，当活塞在其第一位置中并且在第二工作接头上存在超过阈值的压力时，这些第二止回阀打开在第二工作接头和第一工作接头之间的连接。当在工作接头上存在足够高的压力时，多个止回阀能够有利地允许更大量的液压液体流过，从而压力峰值可以被更好地利用。多个第一止回阀以及多个第二止回阀可以例如在圆周方向上围绕活塞分布地设置。

另一个有利的扩展构型规定，第一止回阀设置在其中插入活塞的套筒上。第二止回阀可以设置在同样的套筒中或设置在另一个其中插入活塞的套筒中。以该方式允许简单地组装中心阀，即通过将一个或更多个套筒套装到活塞上并且由此将止回阀在外面固定在活塞上。将第一和第二止回阀设置在不同的套筒中具有优点，同一构件能够以不同的定向套装在活塞上，以便将第一和第二止回阀固定在活塞上。

活塞可以在一种特别有利的设计方案中被实施为空心活塞。在这种情况下，空心活塞的内室可以毫无问题地被用于提供从两个工作接头的各一个到油箱排出接头T的流动路径。此外，壳体管的形成工作接头的开口能够在两个方向上被液压液体流过。与EP2375014A1不同，不是每个工作接头都必须分成用于直接导通到腔的孔和用于利用凸轮交变力矩的止回阀-孔。

附图说明

借助实施例参照附图描述本发明的其它细节和优点。相同的和彼此相对应的构件在图中设有相一致的附图标记。其示出：

图1示出没有所属的中心阀的可逆式电动机调节器的剖视图，

图2以从外面看的立体图示出图1的可逆式电动机调节器，

图3示出用于根据图1和图2的可逆式电动机调节器的中心阀的第一实施例的纵剖面，

图4示出中心阀的另一个实施例的纵剖面，

图5示出按照第一实施例的中心阀的纵剖面，其中，活塞位于中间位置中，和

图6示出图5的细节。

具体实施方式

在内燃机运行期间通过可逆式电动机调节器改变凸轮轴上的角度位置。通过凸轮轴的扭转让换气阀的打开和关闭时间点这样地移动，使得内燃机在相应的转速时产生其最佳功率。在此，可逆式电动机调节器能够实现对凸轮轴的无级调节。可逆式电动机调节器具有圆柱形的定子1，该圆柱形的定子与在图2中示出的齿轮2不可相对转动地连接。在该实施例中，齿轮2是链轮，一个未详细示出的链条通过该链轮引导。但是齿轮2也可以是齿形皮带轮，传动皮带作为驱动元件通过该齿形皮带轮引导。定子1通过驱动元件和齿轮2与曲轴以已知的方式驱动连接。

备选地，当定子1的另一侧可打开时，定子1和齿轮2也可以相互一体地构造。在此，定子1和齿轮2由金属材料和/或硬塑料制成。作为金属材料尤其考虑烧结金属、薄钢板和铝。定子1包括圆柱形的定子基体3，肋板4在该定子基体的内侧径向向内地以相同间距突出。在相邻的各肋板4之间形成压力室5，通过在图3和图4中所示的中心阀100控制地将压力介质加入压力室中。叶片6伸到相邻的肋板4之间，叶片径向向外地从转子8的圆柱形的转子基体7突出。叶片6将肋板4之间的压力室5各分成两个压力腔9和10。

肋板4以其端侧密封地贴靠在转子基体7的外周面上。叶片6本身以其端侧密封地贴靠在定子基体3的圆柱形内壁上。

转子8与未详细示出的凸轮轴不可相对转动地连接。为了改变凸轮轴之间的角度位置，使转子8相对于定子1转动。为此，视希望的旋转方向而定，使压力腔9或10中的压力介质经受压力，而相应的其它的压力腔10或9向着油箱卸压。

根据图2，可逆式电动机调节器具有螺旋弹簧12，转子8通过螺旋弹簧相对定子1被张紧以补偿在其中一个旋转方向上在凸轮轴上的摩擦力矩。螺旋弹簧12具有多个圈27。螺旋弹簧12以其里面的端部14不可相对转动地容纳在转子8的轮毂23上的空槽24中。螺旋弹簧12以其外面的端部15不可相对转动地固定在定子1上。在轮毂23内部设有中心孔25，中心阀100插入该中心孔中并且与凸轮轴旋紧。

图3以纵剖面示出用于可逆式电动机调节器的中心阀100。中心阀100具有壳体管101，该壳体管具有以轴向间距相对彼此设置的径向空槽97、98、99，所述径向空槽形成第一工作接头A、供给接头P和第二工作接头B。供给接头P优选设置在两个工作接头A、B之间。在所示的实施例中，壳体管101在端侧上具有油箱排出接头T。但是，油箱排出接头T也可以构造为径向接头。在所示的实施例中，壳体管101仅具有三个径向接头，即两个工作接头A、B和一个供给接头P。因此，壳体管101的所有径向空槽97、98、99具有到壳体管101的第一端部的三个距离之一。不为利用凸轮轴交变力矩设置单独的工作接头。

在壳体管101中设置有一个空心活塞102，该空心活塞能够克服复位弹簧103的复位力在纵向上相对于壳体管101运动并且具有径向开口95、96。在图中未示出的空心活塞102的第一位置中，第一工作接头A与供给接头P连接并且同时第二工作接头B与油箱排出接头T连接。相反，在空心活塞102的第二位置中，第一工作接头A和第二工作接头B被阻断。但是，该阻断包含很少的泄漏损失。第二位置指的是在图5中所示的中间位置。在图3中所示的空心活塞102的第三位置中，第二工作接头B与供给接头P连接并且同时第一工作接头A与油箱排出接头T连接。

在供给接头P下游设置有一个泵止回阀51。在该泵止回阀51下游跟着一个内室53。该内室53位于两个工作接头A、B之间的流动路径中。

空心活塞102在其外侧上有多个止回阀104、105。这些止回阀中的以下也称为第一止回阀104的那一半打开在第一工作接头A和内室53之间的连接，液压流体从供给接头P或者油泵52被输入该内室。因此，当空心活塞102在其第三位置中并且在工作接头A上存在超过阈值的压力时，液压流体能够通过内室53也在两个工作接头A、B之间流动。这些止回阀中的以下称为第二止回阀105的另一半打开第二工作接头B和供给接头P之间的连接。因此，当空心活塞102在其第一位置中并且在第二工作接头B上存在超过阈值的压力时，液压流体通过供给接头P也能够在两个工作接头A、B之间流动。当空心活塞102在其第一位置中或在其第三位置中时，止回阀104、105也可打开一个流动路径，在该流动路径上液压流体在空心活塞102的外侧和壳体管101的内侧之间从两个工作接头之一A或B流向内室53。因此，所述液压流体在提高的体积流量需求时可供另一个工作接头B或A使用。

在可逆式电动机调节系统中，为了调节转子8，转子的第一压力腔9通过两个工作接头之一A或B连接到供给接头P上，而同时转子8的第二压力腔10通过另一个工作接头B或A连接到油箱排出接头T上。在调节转子时，液压压力施加在与油箱排出接头T连接的工作接头上。液压压力越大，则调节发生得越迅速。当这样的压力超过阈值时，所示的中心阀100的止回阀104、105打开，并且由此能够实现压力峰值的利用。因此，中心阀100能够在可逆式电动机调节系统的液压泵负载较小的情况下实现更快的调节。

第一止回阀104可以设置在套筒94中，该套筒固定在空心活塞102上。复位弹簧103能够以一个端部支撑在套筒94上。复位弹簧103的另一个端部能够支撑在壳体管101的内面上。套筒94能够在空心活塞102的第二位置中封闭径向空槽99，从而除了泄漏流外阻止来自和通向第一工作接头A的液压流。

套筒94可以例如被压紧到空心活塞102上。套筒94和空心活塞102之间的刚性连接的另一个可能性是焊接连接。第二止回阀105可以设置在相同的套筒94中或者设置在第二套筒93中，该第二套筒同样套装在空心活塞102上。

带有第二止回阀105的套筒93可以在空心活塞102的第二位置中封闭径向空槽97，从而除了泄漏流外阻止来自和通向第一工作接头B的液压流。

止回阀104、105可以例如是球阀，即球形式的关闭体90。第一和第二止回阀104、105的关闭体90分别在空心活塞102的纵向上相对于空心活塞102可运动。第一止回阀104和第二止回阀105在此相反地取向。

空心活塞102的径向开口95、96——液压液体能够穿过这些径向开口——分别位于空心活塞102的一个端部区段中。第一止回阀104和第二止回阀105固定在空心活塞102的中间区段的外侧上，该中间区段没有径向开口。

关闭体90在该实施例中没有弹簧也够用。即相应的关闭体90可在阀座70和路程限制器80或81之间的边界中自由运动。在此，来自供给接头P的内压负责关闭止回阀104、105。止回阀104、105在轴向地指向供给接头P的方向上具有路程限制器80、81。路程限制器80、81阻止关闭体90轴向地向供给接头P流动这么远，以至于用于关闭止回阀104或105的时间持续过长时间。路程限制器80、81从空心活塞102径向向外延伸。路程限制器80、81设置在限制器套筒79上，该限制器套筒在两个止回阀104、105之间居中地套装在空心活塞102上。

图4示出用于可逆式电动机调节器的中心阀100的另一个实施例。该实施例与图3的实施例的区别尤其在于，止回阀不是球阀。第一止回阀104在该实施例中具有共同的环形的关闭体。该关闭体在空心活塞102的纵向上可克服压力弹簧106的力运动，该压力弹簧以一个端部压靠在该关闭体上。压力弹簧106的另一个端部压靠在第二止回阀105的相同构造的关闭体。

图5和细节图6为第一实施例——即为图3——示出在第二位置中的空心活塞102。空心活塞102的第二位置是中间位置。在该中间位置中，第一工作接头A和第二工作接头B被阻断。在此，两个环形肋板60、61以重叠部59、58、57、56遮盖径向空槽97、99。向着油箱排出接头T的重叠部59、56大于向着供给接头P的重叠部58、57。在该例子中，向着油箱排出接头T的重叠部59、56是向着供给接头P的重叠部58、57的两倍大小。在此，向着油箱排出接头T的重叠部59、56大约为2/10mm。而向着供给接头P的重叠部58、57大约为1/10mm。因为空心活塞102相对于壳体管101可轴向移动，所以在那里必然存在径向间隙。因此在重叠部59、58、57、56上也必然存在间隙，所述间隙能够实现强节流的液压流体流。在此，间隙处的节流随着重叠部的长度、即间隙长度增加。向着油箱排出接头T的重叠部59、56在此如此大，以至于在那里节流非常强。少量的液压流体——其在压力腔中的压力冲击时在重叠部59、56上流过长的间隙——流向油箱排出接头T并且不能从后面打开止回阀104或105。在体积流量如此小时，通向油箱排出接头的流动阻力非常小。因此在由于凸轮轴交变力矩引起的交变压力冲击中在中间位置中不会导致调节问题。

因为到供给接头P的间隙长度比较短，所以两个工作接头A、B也由供给接头P供应经节流的液压压力。因此，这时转子8相对于定子1被液压地张紧。因此，为了在中间位置中的液压张紧，中心阀在流动比方面按照DE19823619A1实施。

图5以虚线示出一种变换的实施方式。在此示出液压流200、201。当省去了径向开口95、96时，该实施方式尤其有意义。这时空心活塞102的内室可以或者用于其它的油路功能。备选地，取代空心活塞102设置由实心材料制成的活塞。液压流201在外面沿着空心活塞102或活塞从第一工作接头A通向第一油箱排出接头T1。液压流200在外面沿着空心活塞102或活塞从第二工作接头B通向第二油箱排出接头T2。在此，要么在盘203中设置孔202，要么省去盘203。尤其是当要用液压流体或油润滑的链条被用于驱动可逆式电动机调节器时，向外的第二油箱排出接头T2是有意义的。

在其它实施方式中，要么仅省去径向开口95或者仅省去另外的径向开口。

在中间位置中，第一工作接头A和第二工作接头B不必被阻断。在本发明的备选设计中，在来自油泵的压力足够的情况下也可以省去两个相互靠近的重叠部58、57。因此，两个工作接头A、B由供给接头P供给液压压力。因此，转子8可以相对于定子1液压地张紧。

在另一种备选实施方式中，一个工作接头A或B可以通过止回阀104或105由从相应的另一个工作接头B或A至油箱排出接头的流中抽吸液压流体。这能够尤其是结合适当的螺旋弹簧12实现，该螺旋弹簧适合于优选其中一个旋转方向。

在所有的实施例中节流部位300、301是可见的，这些节流部位在下面借助图3和图6详细阐述并且也是未公布的DE102012111033.6的主题。通过这样的节流部位300或301实现在可逆式电动机凸轮轴调节器中高的调节质量。

在图3中可见的电磁致动器303被设置用于操作空心活塞102。在此，在电磁致动器303上的电流的撤回时已经比较早地开始将液压流体从压力腔导出到油箱排出接头T。此外特征曲线比较线性地延伸，该特征曲线表示关于电流强度的导出体积流量。

如在图6中可见，环形肋板60具有面向电磁致动器303的控制棱边304。因此在壳体管101内部形成室305，该室一方面由空心活塞102上的套筒93限界，另一方面由盘203限界。液压流体能够从该室305经由径向开口95或备选地经由孔202导出到油箱排出接头T。

但是，如果节流部位300不存在，则与能够从室305穿过径向开口95或孔202压出的液压流体相比，可逆式电动机凸轮轴调节器——例如由于凸轮轴交变力矩——力求将更多液压流体压入到室305中。这时在电磁铁上的电流强度快速下降时空心活塞102首先能够不朝着经由第一工作接头A承受比较高压力的室305移动。即，空心活塞102不能够跟随电磁致动器303并且在那里打开一个缺口。在缺少空心活塞102的移动的情况下，工作接头A、B上的流动横截面也不会改变。因此，节流部位300设置在第一工作接头A和室305之间。由于由此仅以很少的量从工作接头A补充液压流体，室305能够更快地通过开口95或孔202泄压并且更早地向油箱排出接头T导出。特征曲线由此与没有节流部位300时相比更加直线地延伸，该特征曲线表示关于电流的导出通流量。由此能够实现精确的调节。

因此，在套筒93上在套筒的背离另一个套筒94的那侧上设有控制棱边304。室305在壳体管101内部一方面由该一个套筒93限界并且另一方面由相对于壳体管固定的盘202限界。径向开口95或孔202离开室305。开口95或孔202将室305与通向油箱排出接头T的流出通道310液压地连接。在控制棱边304和室305之间设有节流部位300。

相同的情况在节流部位301上显现。但是效果更小。

Claims (14)

1.用于可逆式电动机调节器的中心阀，包括：

壳体管（101），所述壳体管具有第一工作接头（A）、供给接头（P）、第二工作接头（B）和油箱排出接头（T），

由壳体管（101）包围的活塞（102），所述活塞能相对于所述壳体管（101）运动，其中，

在所述活塞（102）的第一位置中所述第一工作接头（A）与所述供给接头（P）连接并且所述第二工作接头（B）与所述油箱排出接头（T）连接，

在所述活塞（102）的第二位置中所述活塞定位在中间位置中，和

在所述活塞（102）的第三位置中所述第二工作接头（B）与所述供给接头（P）连接并且所述第一工作接头（A）与所述油箱排出接头（T）连接，

其特征在于，

所述活塞（102）在其外侧上有一个或更多个第一止回阀（104），当所述活塞（102）在其第三位置中并且在所述第一工作接头（A）上存在超过阈值的压力时，所述第一止回阀打开从所述第一工作接头（A）到第二工作接头（B）的流动路径。

2.根据权利要求1所述的中心阀，其特征在于，所述活塞（102）在其外侧上有一个或更多个第二止回阀（105），当所述活塞（102）在其第一位置中并且在所述第二工作接头（B）上存在超过阈值的压力时，所述第二止回阀打开从所述第二工作接头（B）到第一工作接头（A）的流动路径。

3.根据权利要求1或2所述的中心阀，其特征在于，在所述活塞（102）的第二位置中所述第一工作接头（A）和所述第二工作接头（B）被阻断。

4.根据权利要求1或2所述的中心阀，其特征在于，在所述活塞（102）的第二位置中所述第一工作接头（A）和所述第二工作接头（B）被加载压力。

5.根据权利要求1所述的中心阀，其特征在于，所述第一止回阀（104）设置在包围所述活塞（102）的套筒（94）上。

6.根据权利要求5所述的中心阀，其特征在于，所述套筒（94）刚性地与所述活塞（102）连接。

7.根据权利要求5或6所述的中心阀，其特征在于，所述套筒套装在所述活塞（102）上或者与所述活塞焊接。

8.根据权利要求5至7之一所述的中心阀，其特征在于，所述活塞（102）能在所述壳体管（101）中克服复位弹簧（103）的力运动，所述复位弹簧支撑在所述套筒（94）上。

9.根据权利要求2所述的中心阀，其特征在于，所述第二止回阀（105）设置在另一个包围所述活塞（102）的套筒（93）中。

10.根据权利要求2所述的中心阀，其特征在于，所述第一止回阀（104）和所述第二止回阀（105）具有共同的压力弹簧（106）。

11.根据权利要求2、9或10所述的中心阀，其特征在于，所述活塞（102）在其外侧上具有多个第一止回阀（104）和多个第二止回阀（105）。

12.根据权利要求1所述的中心阀，其特征在于，所述止回阀（104、105）具有关闭体（90），所述关闭体在所述活塞（102）的纵向上运动。

13.根据权利要求12所述的中心阀，其特征在于，所述关闭体（90）能在阀座（70）和路程限制器（80、81）之间的边界中自由运动。

14.根据以上权利要求之一所述的中心阀，其特征在于，所述壳体管（101）仅具有三个径向接头（A，P，B）并且由此所有的径向开口（97，98，99）具有到所述壳体管（101）的第一端部的三个间距之一。