CN104812997A - 凸轮轴调节装置和用于凸轮轴调节装置的中央阀 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的凸轮轴调节装置，其具有-转子，该转子能与内燃机的凸轮轴抗相对转动地连接，和-能由曲轴驱动的、包围转子的、罐状的定子，和-在定子与转子之间存在的环形空间，该环形空间通过布置在定子上的、延伸至转子的定子接片划分成多个压力腔，其中，压力腔通过设置在转子上的叶片分别划分成两个工作室(A、B)，和-具有能移动的阀体(2)的中央阀(1)，经由该中央阀，从压力介质储备器(T)中经由压力介质泵(P)输送的压力介质依赖于阀体(2)的位置地以可选的方式能导入到叶片的一侧上的工作室(A、B)中，并且能从叶片的另一侧上的工作室(A、B)中输送回到压力介质储备器(T)中，其中，-在凸轮轴调节装置中设置有限压阀(15)，在超过凸轮轴调节装置中的预先确定的压力时，该限压阀可以实现将压力介质输送回到压力介质储备器(T)中或朝着压力介质泵(P)输送。

Description

凸轮轴调节装置和用于凸轮轴调节装置的中央阀
技术领域
本发明涉及一种具有权利要求1的前序部分的特征的凸轮轴调节装置和一种具有权利要求8的前序部分的特征的中央阀。
背景技术
凸轮轴调节装置通常在内燃机的气门传动装置中使用，以便改变气门打开和关闭时间，由此，通常可以改善内燃机的油耗值和运行特性。
凸轮轴调节装置的在实践中被证明是可行的实施方式具有叶片式调节器，该叶片式调节器具有界定环形空间的定子和转子，通过凸起部和叶片将该环形空间划分成多个工作室。这些工作室可选地能以压力介质来加载，该压力介质在压力介质循环回路中经由压力介质泵从压力介质储备器中输送到转子的叶片的一侧上的工作室中，并且从叶片的相应的另外的侧上的工作室中又输送回到压力介质储备器中。对压力介质流进而凸轮轴调节装置的调节运动的控制例如借助中央阀来实现，该中央阀具有穿流开口和控制边缘的复杂的结构以及能在中央阀中移动的阀体，该阀体依赖于其位置地封闭或打开穿流开口。阀体本身相对于中央阀是受弹簧负载的并且借助与用于调节转子相对定子的转动角度的执行器邻接的活塞反抗弹簧力地移动。转子通常与凸轮轴连接，而定子例如经由链条或皮带被内燃机的曲轴驱动，从而此外通过相对定子调节转子来调节凸轮轴相对曲轴的转动角度。
因此，凸轮轴调节装置包括多个具有压力介质通道、开口和控制边缘的复杂结构的构件，尤其是中央阀、阀体和转子属于这些构件。基于复杂的成型和出于成本原因，特定的构件例如中央阀的部件由塑料制成。
优选液压油作为压力介质来使用，该液压油在内燃机运行期间被加温直到100度的较高的温度并且通过内燃机的冷却介质循环回路持续冷却。压力介质至少在凸轮轴调节装置操作期间处于具有不可避免的压力峰值的压力下，该压力峰值尤其与较高的温度和塑料强度特性的由此造成的不利变化相结合地在极端情况下导致塑料件的损坏。
发明内容
因此，本发明的任务在于，提供一种凸轮轴调节装置，在该凸轮轴调节装置中减小了如下的可能性，即，存在于凸轮轴调节装置中的构件，尤其是塑料件，由于压力峰值的出现而受到损坏。
为了解决该任务，根据本发明的基本理念提出，在凸轮轴调节装置中设置有限压阀，在超过凸轮轴调节装置中的预先确定的压力时，该限压阀可以实现将压力介质输送回到压力介质储备器中或朝着压力介质泵输送。可以通过如下方式借助限压阀来限制在凸轮轴调节装置中的压力介质的压力，即，在出现压力峰值时，通过自动打开的限压阀压力介质可以流到压力介质储备器中或流回到向着压力介质泵引导的管路中。由此，可以减小凸轮轴调节装置中的构件的负荷，这尤其对在凸轮轴调节装置中的构件，尤其是塑料件的期望的使用寿命和易损性方面是有利的。可以通过限压阀的设计方案来预先确定压力差，在该压力差的情况下打开限压阀，其中，当限压阀以弹性质量系统为基础时，在此尤其是弹性的质量和限压阀的弹簧预应力可供使用。
此外提出，在凸轮轴调节装置上设置有止回阀，由压力介质泵输送的压力介质能穿过该止回阀引入到凸轮轴调节装置中，并且限压阀与止回阀并行作用地布置。在超出预先确定的压力差时，通过止回阀可以实现来自压力介质泵的压力介质的流入，而有意识地阻止了压力介质的回流。通过限压阀的并行作用的布置，在实践中可以跨接止回阀。在实践中提供了第二流动路径，在超出预先确定的压力差时，经由该第二流动路径可以使压力介质从止回阀旁边经过地向着压力介质泵流回。
这种解决方案通过如下方式可以在结构上特别简单地实现，即，止回阀包括第一穿流开口，该第一穿流开口是能借助第一封闭件反向于来自压力介质泵的压力介质的输送方向地被封闭的，并且限压阀包括第二穿流开口，该第二穿流开口可以实现压力介质在绕过止回阀的情况下的回流并且是借助第二封闭件封闭的，其中，第一和第二穿流开口都布置在封闭中央阀中的流入开口的封闭板中，并且第一和第二封闭件分别通过封闭在封闭板的不同的侧上的穿流开口的弹簧片来形成。在此，封闭板用作针对止回阀的弹簧片的分隔壁和关闭面，并且同时用作针对限压阀的弹簧片的分隔壁和关闭面。因此，可以实现具有非常低的制造成本和非常低的结构空间需求的附加设置的限压阀，而无需在结构上提供附加的压力介质管路或针对限压阀的分隔的流动路径。
替选地提出，限压阀布置在中央阀的或阀体的分隔壁中，该分隔壁将向工作室引导的压力介质管路与向压力介质储备器引导的压力介质管路分隔开。通过提出的对限压阀的布置方案，可以实现压力介质直接输送回到压力介质储备器中。因为施加在限压阀上的压力差由此大于将限压阀布置在压力介质的输入管路中的情况下的压力差，就这方面来说，对压力介质直接输送回到压力介质储备器中是有利的，这是因为在凸轮轴调节装置的几乎所有的运行状态中，在压力储备器中的压力介质的压力低于在来自压力介质泵的压力介质在输入管路中的压力。基于较大的压力差，可以设计出具有更大的预应力的限压阀，从而可以减小如下的可能性，即，限压阀被不期望地打开。
此外提出，阀体具有管式区段，该管式区段形成向压力介质储备器引导的压力介质管路的区段并且被向工作室流动的压力介质在其外侧处环流过，并且限压阀通过管式区段中的开口来形成，该开口在管式区段的径向内侧上通过环形套管来封闭。在相应的额定尺寸的情况下环形套管自主地支撑在管式区段上，从而在理想情况下可以取消用于对环形套管进行紧固的附加措施。于是，环形套管通过如下方式打开开口，即，在超出预先给定的压力差时，环形套管向内地变形并且压力介质可以穿过开口和在管式区段的内壁与环形套管之间形成的间隙地流向压力介质储备器。
此外提出，通过利用塑料的注塑包封将限压阀集成到凸轮轴调节装置的塑料件中。通过提出的解决方案，可以成本特别低廉地将限压阀布置在凸轮轴调节装置中，这是因为用于紧固限压阀的特别措施和部件不再是必要的了。
此外提出，在阀体与中央阀之间设置有弹簧，该弹簧支撑在中央阀的基面上并且将阀体挤压到初始位置中，并且限压阀通过基面中的开口来形成，该开口借助布置在弹簧与基面之间的封闭板来封闭。弹簧用于对阀体的弹簧预紧，借此，该阀体在经由执行器的邻接的活塞操纵之后又自动地运动回到初始位置中。此外，弹簧用于确保的是，阀体在初始位置中也以相对于活塞尽可能小的间隙来布置或者甚至持续地贴靠在活塞上。基于提出的解决方案，弹簧除了使阀体受弹簧负载外同时还用于使限压阀受弹簧负载，由此进一步简化了结构上的构建。因此，用于提供限压阀的唯一的耗费在于，在基面内设置穿流开口，该穿流开口通过布置在弹簧与基面之间的封闭板来封闭。
此外，为了解决该任务还提出了一种具有权利要求8的前序部分的特征的用于凸轮轴调节装置的中央阀，其中，在该中央阀中设置有限压阀，在超过压力介质中的预限定的压力时，该限压阀可以实现将压力介质输送回到压力介质储备器中或朝着压力介质泵输送。在该情况下，限压阀是集成到中央阀中的并且与该中央阀一同安装在凸轮轴调节装置中，从而使无需对凸轮轴调节装置进行结构上的改变来实现限压的附加功能成为可能。
附图说明
下面结合优选的实施例详细阐述本发明。其中详细地示出如下附图：
图1以截面图示出用于凸轮轴调节装置的中央阀；
图2示出中央阀的流入区段的放大的局部图；
图3示出具有止回阀和限压阀的套装件；
图4示出具有止回阀和限压阀的中央阀的液压线路图；
图5示出从由压力介质泵输送的压力介质的流入侧观察的套装件；
图6示出套装件的截面图；
图7示出从由压力介质泵输送的压力介质的流出侧观察的套装件；
图8示出在第二实施方式中的具有限压阀的中央阀；并且
图9示出在第三实施方式中的具有限压阀的中央阀。
具体实施方式
图1中可以看出根据本发明的用于凸轮轴调节装置的中央阀1，该中央阀在右侧处具有流入开口13，由压力介质泵P运送的压力介质沿箭头方向穿过该流入开口地流入。压力介质在中央阀1中穿过由压力介质管路和控制边缘组成的复杂的系统转送到其中一个流入和流出开口10或11中，用于调节凸轮轴相对于内燃机的曲轴的转动角度的压力介质经由流入和流出开口流出到工作室A或B的组中，而来自工作室A或B中相应的另外的组中的压力介质经由相应的另外的流入和流出开口10或11再次回流，并且经由中央阀1输送回到压力介质储备器T中。在此，在凸轮轴调节装置中通常设置有多个相同功能的工作室A和B，这些工作室经由流入和流出开口10或11同时以压力介质来加载并且被称为工作室A或B的组。
中央阀1包括中央螺栓12和抗相对推移且抗相对转动地布置在中央螺栓12中的置入件31，在该中央螺栓中布置有流入和流出开口10和11。置入件31通过形状稳定的例如由钢制成的引导套管3和塑料包封件4来形成。阀体2在引导套管3中以能移动的方式受引导，该阀体经由弹簧5支撑在塑料包封件4的基面上，从而阀体2在中央阀1中反向于推入方向地受弹簧负载。此外，阀体2通过卡圈32固定在防滑出的位置中并且经由弹簧5加预应力。阀体2在其径向外侧处配设有两个控制边缘和设置在控制边缘之间的凹处，其中，控制边缘形成阀体2在引导套管3中的引导部，而凹处形成压力介质管路7的区段或换言之形成在阀体2与引导套管3之间的压力腔。在引导套管3中配设有多个开口8和9，这些开口依赖于阀体2的位置地被控制边缘封闭或打开，并且在打开的位置中建立了在压力介质管路7与流入和流出开口10和11之间的流动连接。此外，在引导套管3和塑料包封件4中设置有其它的未看到的流动通道和开口，它们建立了从流入开口13至压力介质管路7的流动连接。此外，阀体2具有在中心的中央的且在一侧上是敞开的钻孔28和多个开口18，通过它们压力介质可以经由流入和流出开口10和11从工作室A或B中流回到压力介质储备器T中。
中央阀1的流入开口13借助封闭板16来封闭，该封闭板是在图2、图3、图5、图6和图7中放大示出的套装件6的部分。在套装件6上设置有过滤器14，该过滤器从流入的压力介质中过滤出颗粒。此外，套装件6具有多个卡夹臂19，套装件利用这些卡夹臂套装到置入件31的塑料包封件4上。
在封闭板16中设置有止回阀20和限压阀15，它们如同在图4中示出的液压线路图中可看出的那样彼此并行作用地布置。这在本发明的实施方式中通过如下来实现，即，止回阀20和限压阀15分别通过在封闭板16中的穿通开口21和23来形成，这些穿通开口通过布置在封闭板16的不同的侧上的封闭件22和29来封闭。封闭件22和29分别是利用一个端部固定地保持在封闭板16上的弹簧片的端部区段，这些端部区段通过它们的形状和沿封闭穿通开口21和23的关闭位置的方向的紧固而是弹簧预紧的。
对于压力介质泵P被激活的情况，处于压力下的压力介质导入到流入开口13中，由此挤压开止回阀20的封闭件22，并且压力介质可以穿过被打开的穿通开口23进入到中央阀1中。对于在凸轮轴调节装置中出现超出确定的压力的压力峰值的情况，以相同方式在流入开口13的方向上挤压开限压阀15的封闭件29，从而压力介质可以沿箭头方向F(参见图2)穿过穿通开口21地朝着压力介质泵P排出。由于能够实现压力峰值的压力降低，从而可以降低凸轮轴调节装置中的和中央阀1中的部件的负荷和尤其是位于其中的塑料件的负荷，由此可以减小整个凸轮轴调节装置的损伤可能性。
在本发明的实施方式中，限压阀15构造为长形的弹簧片，该弹簧片利用在连接位置17中的一个端部固定地保持在封闭板16上，并且利用另外的形成封闭件29的端部以弹簧预紧的方式封闭穿通开口21。止回阀20从原理上看相同地构造并且布置在封闭板16的另外的侧上，从而限压阀15和止回阀20的作用方向是相反的，并且即使在止回阀20是关闭的情况下也尤其使压力介质经由限压阀15的回流成为可能。通过限压阀15的并行作用的布置，在实践中在使用相同的压力介质管路的情况下可以跨接止回阀20，其中，相对于迄今为止使用的中央阀1而言，所需的结构上的唯一的变化在于，穿流开口21和限压阀15的封闭件29必须布置在封闭板16上。
在图8中可以看出本发明的替选的实施方式，其中，限压阀15通过在置入件31的塑料包封件4的基面中的穿流开口25和封闭板24来形成，弹簧5经由该封闭板支撑在基面上并且该封闭板封闭穿流开口25。塑料包封件4的基面形成分隔壁，该分隔壁将止回阀20与流入和流出开口10和11之间的压力介质管路的区段30与阀体2中的钻孔28分隔开。当在凸轮轴调节装置中如上文所述那样出现压力峰值时，封闭板24反抗弹簧5的弹簧力地在附图中向左移动，从而打开穿流开口25，并且压力介质可以经由阀体2的钻孔28直接流出到压力介质储备器T中。
在图9中示出了本发明的另外的替选的实施方式，其中，限压阀15通过在阀体2的凹处中的穿流开口26和在径向内侧封闭穿流开口26的环形套管27来形成。阀体2在如下区段中形成在钻孔28与压力介质管路7之间的分隔壁，在该区段中布置有穿流开口26，从而在出现压力峰值时压力介质可以从压力介质管路7中经由钻孔28同样直接流回到压力介质储备器T中。
附图标记列表
1   中央阀
2   阀体
3   引导套管
4   塑料包封件
5   弹簧
6   套装件
7   压力介质管路
8   开口
9   开口
10  流入和流出开口
11  流入和流出开口
12  中央螺栓
13  流入开口
14  过滤器
15  限压阀
16  封闭板
17  连接位置
18  开口
19  卡夹臂
20  止回阀
21  穿流开口
22  封闭件
23  穿通开口
24  封闭板
25  穿流开口
26  穿流开口
27  环形套管
28  钻孔
29  封闭件
30  压力介质管路
31  置入件
32  卡圈

Claims (9)

1.一种用于内燃机的凸轮轴调节装置，所述凸轮轴调节装置具有
-转子，所述转子能与内燃机的凸轮轴抗相对转动地连接，和
-能由曲轴驱动的、包围所述转子的、罐状的定子，和
-在所述定子与所述转子之间存在的环形空间，所述环形空间通过布置在所述定子上的、延伸至所述转子的定子接片划分成多个压力腔，其中，所述压力腔通过设置在所述转子上的叶片分别划分成两个工作室(A、B)，和
-具有能移动的阀体(2)的中央阀(1)，经由所述中央阀，从压力介质储备器(T)中经由压力介质泵(P)输送的压力介质依赖于所述阀体(2)的位置地以可选的方式能导入到所述叶片的一侧上的工作室(A、B)中，并且能从所述叶片的另一侧上的工作室(A、B)中输送回到所述压力介质储备器(T)中，其特征在于，
-在所述凸轮轴调节装置中设置有限压阀(15)，在超过所述凸轮轴调节装置中的预先确定的压力时，所述限压阀能够实现将所述压力介质输送回到所述压力介质储备器(T)中或朝着所述压力介质泵(P)输送。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-在所述凸轮轴调节装置上设置有止回阀(20)，通过所述止回阀能将由所述压力介质泵(P)输送的压力介质引入到所述凸轮轴调节装置中，并且
-所述限压阀(15)相对于所述止回阀(20)并行作用地布置。
3.根据权利要求2所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述止回阀(20)包括第一穿流开口(23)，所述第一穿流开口是能借助第一封闭件(22)反向于来自所述压力介质泵(P)的所述压力介质的输送方向地被封闭的，并且
-所述限压阀(15)包括第二穿流开口(21)，所述第二穿流开口能够实现所述压力介质在绕过所述止回阀(20)的情况下的回流并且是借助第二封闭件(29)封闭的，在超过所述凸轮轴调节装置中的预先确定的压力时，所述第二封闭件自动地打开所述第二穿流开口(21)，其中，
-所述第一和第二穿流开口(23、21)布置在封闭所述中央阀(1)中的流入开口(13)的板(16)中，并且
-所述第一和第二封闭件(22、29)分别通过封闭在所述板(16)的不同的侧上的所述穿流开口(21、23)的弹簧片来形成。
4.根据权利要求1所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述限压阀(15)布置在所述中央阀(1)或所述阀体(2)的分隔壁中，所述分隔壁将向所述工作室(A、B)引导的压力介质管路(7、30)与向所述压力介质储备器(T)引导的压力介质管路(28)分隔开。
5.根据权利要求4所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述阀体(2)具有管式区段，所述管式区段形成向所述压力介质储备器(T)引导的压力介质管路(28)的区段并且在其外侧上被向所述工作室(A、B)流动的压力介质环流过，并且
-所述限压阀(15)通过所述管式区段中的开口(26)来形成，所述开口在所述管式区段的径向内侧上是通过环形套管(27)来封闭的。
6.根据上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-所述限压阀(15)是通过利用塑料的注塑包封集成到所述凸轮轴调节装置的塑料件(6)中的。
7.根据上述权利要求中任一项所述的凸轮轴调节装置，其特征在于，
-在所述阀体(2)与所述中央阀(1)之间设置有弹簧(5)，所述弹簧支撑在所述中央阀(1)的基面上并且将所述阀体(2)挤压到初始位置中，并且
-所述限压阀(15)通过所述基面中的开口(25)来形成，所述开口是借助布置在所述弹簧(5)与所述基面之间的封闭板(24)来封闭的。
8.一种用于凸轮轴调节装置的中央阀(1)，所述中央阀具有
-能移动的阀体(2)，其中，从压力介质储备器(T)中经由压力介质泵(P)输送的压力介质依赖于所述阀体(2)的位置地以可选的方式能导入到所述凸轮轴调节装置的不同的工作室(A、B)中，并且能输送回到所述压力介质储备器(T)中，
其特征在于，
-在所述中央阀(1)中设置有限压阀(15)，在超过所述压力介质中的预先确定的压力时，所述限压阀能够实现将所述压力介质输送回到所述压力介质储备器(T)中或朝着所述压力介质泵(P)输送。
9.根据权利要求8所述的中央阀，其特征在于，所述中央阀根据权利要求2至8中的任一特征部分来构造。
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