CN106103915A - 用于具有中间锁紧件的凸轮轴调节器的中心阀 - Google Patents

用于具有中间锁紧件的凸轮轴调节器的中心阀 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于凸轮轴调节设备的中心阀(1)，其具有带第一控制边缘(3)和第二控制边缘(4)的控制活塞(2)，第一和第二控制边缘围出第一环形槽(6)，中心阀还具有在其周壁上布置有开口(14、15、16、17、18)的阀壳体(26)以及在输入接口P与输出接口T之间延伸的压力介质路径，压力介质路径的能调整的走向通过控制边缘几何形状和开口(14、15、16、17、18)的布置方式预定，并且压力介质路径的经调整的走向与控制活塞(2)的相对的轴向位置有关。借助控制边缘几何形状的特殊实施方案，中心阀(1)可以实施附加功能，其中，所需的结构空间得到优化。

Description

用于具有中间锁紧件的凸轮轴调节器的中心阀
技术领域
本发明涉及比例换向阀领域，它们可以作为中心阀尤其用于控制所谓的凸轮轴调节器。凸轮轴调节器用于通过有针对性地影响换气过程来调节内燃机的运行。凸轮轴相位的调节改变其相对于曲轴相位的位置，因而换气阀的打开时间和关闭时间可以向连续的循环过程的较早或较晚时间点推移。中心阀具有多个切换位置，借助这些切换位置可以对在输入与输出之间的压力介质路径的走向进行调整，压力介质流将力施加到凸轮轴调节器上，该力与切换位置有关并促使调节至特定位置。
背景技术
DE 10 2012 201 567 A1示出这种凸轮轴调节器的中心阀。输入通过凸轮轴内的径向孔实现并且通过中心阀的凸轮轴侧的端部向其供应压力介质。输出通过阀壳体上的径向孔实现。为实现控制目的，中心阀具有两个供给接口，利用它们可以在凸轮轴调节器的输入接口与工作腔之间建立连接。这种凸轮轴调节器的进一步发展包含附加特征，例如锁紧活塞，其可机械固定调节器的可运动元件。需要另一供给接口和附加的切换位置，即，中心阀的扩展，利用该扩展可以驱控锁紧活塞。缺点是，常规扩展导致控制阀的延长，该延长影响所需结构空间。
发明内容
因而本发明任务在于提供具有扩展功能性的简单构造的中心阀，同时优化所需的结构空间。
该任务的解决方案由独立权利要求的特征部分得到，而本发明有利的改进方案和实施方案能由从属权利要求得到。因此，本发明要求保护一种用于凸轮轴调节装置的中心阀，其具有带第一控制边缘和第二控制边缘的控制活塞，第一和第二控制边缘围出第一环形槽，中心阀还具有在其圆周壁上布置有开口的阀壳体以及具有在输入接口P与输出接口T之间延伸的压力介质路径，该压力介质路径的能调整的走向通过控制边缘几何形状和开口的布置方式预定，并且该压力介质路径的调整出的走向与控制活塞的相对的轴向位置有关。
此外，(相应关于控制活塞的居中位置)第一控制边缘配属给第一开口并且相对于第一开口以负重叠的方式(negative)来设计，即，第一控制边缘在面对第二控制边缘的一侧上不覆盖第一开口，而第一控制边缘在背离第二控制边缘的一侧上刚好封闭(在阀壳体侧逐渐过渡到环形通道中的)第一开口，以及第二控制边缘配属给第二开口并且在其面对第一控制边缘的一侧上刚好封闭第二开口，其中，第三开口相对于第一开口沿周向错开地布置，并且其中，相对于第三开口以正重叠的方式(positive)来设计的第一控制边缘在面对第二控制边缘的一侧上刚好完全封闭第三开口。
根据对本发明的认知，可以取消(传统上认为必要的)给控制边缘配属其对应开口。通过开口沿圆周的合适布置方式，在这种情况下也中断了压力介质路径，即，控制边缘不覆盖或者甚至完全释放其对应开口。虽然压力介质经过释放的开口进入控制活塞的环形槽的区域中，但由于没有释放其他开口，穿流仍旧被中断。因而利用所建议的本发明可以实现使释放所提到的开口的控制边缘缩短。中心阀可以满足附加功能，并且同时关于其轴向结构空间需求得到优化。
在优选实施方案中，在第一和第二控制边缘之后的是第三控制边缘，其与第二控制边缘一起围出第二环形槽，其中，相对于第一和第三开口在轴向错开地布置有第四开口，并且相对于第一、第二和第三开口在轴向错开地布置有第五开口。因而请求保护的实施方案说明了一种中央阀，其适用于作为4/5比例换向阀的设计方案。
另一优选的实施方案规定，第四开口相对于第三开口沿轴向如此错开地布置，即，相对于第四开口以正重叠的方式来设计的第二控制边缘在面对第三控制边缘的一侧上刚好完全释放第四开口。控制边缘正重叠意味着，控制边缘的高度大于开口的宽度。所述实施方案的优点在于使第一和第二控制边缘的所需控制边缘长度最小化。
在另一优选实施方案中，第二和第三控制边缘相对于第二或第五开口以零重叠的方式来设计，从而它们封闭第二或第五开口。在所述实施方案中优点在于，使控制边缘的所需长度最小化。如果控制边缘与开口齐平地密闭则存在零重叠。没有完全齐平地密闭的控制边缘几何形状同样应当被视为零重叠。借助有针对性地对排出进行节流，对凸轮轴调节器的静态特性产生影响，由此可以实现附加功能。
有利实施方案规定，(分别向外指向地)供给接口A联接至第二开口，供给接口C联接至第三和第四开口以及供给接口B联接至第五开口。以这种方式可以实现用于4/5比例换向阀的结构，其已被证实特别有利于驱控凸轮轴调节器。具有供给接口C的设计方案被证实是特别有利的。因而凸轮轴调节器可以与其工作腔无关地受驱控。
在另外的有利实施方案中，通过第三开口能够形成在供给接口C与输出接口T之间的压力介质路径，通过第四开口能够形成在供给接口C与输入接口P之间的压力介质路径，其中，第一开口过渡到环形通道中，供给接口A借助该环形通道能够与输出接口T连接。要求保护的实施方案被证实特别有利于驱控装备有锁紧活塞的凸轮轴调节器。这种锁紧活塞尤其适用于将调节器的能相对运动的元件固定在中间位置处。供给接口C的所建议的实施方案确保的是，锁紧活塞要么与输入接口P连接要么与输出接口T连接。
中心阀的优选实施方案规定，在第一切换位置，供给接口A和C与输入接口P连接，并且供给接口B与输出接口T连接，在第二切换位置，供给接口C与输入接口P连接，并且供给接口A和B借助控制边缘被阻断，在第三切换位置，供给接口B和C与输入接口P连接，并且供给接口A与输出接口T连接，而在第四切换位置，供给接口C与输出接口T连接以及供给接口B与输入接口P连接，并且供给接口A借助控制边缘被阻断。具有控制边缘的相应几何形状的中心阀的构造方案有利于实现适用于控制具有中间锁紧件的凸轮轴调节器的特殊的切换逻辑。
因而有利改进方案在于，在如下的凸轮轴调节装置中使用中心阀，该凸轮轴调节装置包括相对于定子同轴且能旋转地布置的转子以及至少一个锁紧活塞C，借助其能够将转子关于定子的位置固定在规定的方位中。
中心阀优选用于控制叶片式调节器。叶片式调节器包括定子和转子作为基本元件。定子与驱动轮抗相对转动地(drehfest)连接并且通过牵引机构传动装置由曲轴驱动。转子形成从动元件。
转子与定子同心地布置并且被定子围绕。在定子内沿周向布置有凹处，该凹处在不限制转子与定子之间沿周向的可运动性情况下在侧向通过盖或通过侧向器壁并且在内直径处通过转子的外周壁封闭成压力密封的空腔。与转子牢固连接且将空腔分为可压力密封地封闭的两个室A和B的叶片嵌接到空腔中。通过压力室A和B的有针对性地要么与输入接口P连接要么与输出接口T连接可以生成压差，由此力作用到叶片上。叶片与转子共同地沿周向推移。
由于转子的推移导致凸轮轴相位相对于曲轴相位发生变化。如果凸轮轴沿顺时针方向转动并且压力室B超前于压力室A，则叶片朝向压力室B的方向的调节促成将打开或关闭时间调节至较早的时间点。借助锁紧活塞C可以将转子相位相对于定子相位以机械的方式固定在规定位置处。
尤其优选是如下的实施方案，在其中，中心阀能够通过供给接口A和B与凸轮轴调节装置的压力室A和B连通以及通过供给接口C与至少一个锁紧活塞C连通，并且至少一个锁紧活塞C由于施加压力介质而解锁。该实施方案在切换逻辑中显现出优点，该切换逻辑可以利用要求保护的中心阀来实现，仅在第四切换位置中，供给接口C与输出接口T连接，由此锁紧活塞C可以移入锁紧滑槽中并且机械地固定凸轮轴调节器的能相对运动的元件。
在中心阀的改进方式中规定，在第三控制边缘之后的是第四控制边缘，其与第三控制边缘围出第三环形槽，其中，给第三控制边缘配属第六开口。该实施方案的优点在于，要求保护的中心阀可以扩展有另外的切换位置。因而，尤其可以实现5/5比例换向阀。
附图说明
现在结合实施例详细阐述本发明，其中，参引附图。
图1示出在中心壳体内的控制阀的剖视图。
具体实施方式
图1示出具有控制活塞2的中心阀1，控制活塞的图示的居中位置以简单方式示出表示对于本发明来说表征性的控制边缘几何形状。控制活塞2具有第一、第二和第三控制边缘3、4、5以及第一和第二环形槽6、7。此外，控制活塞2空心地实施，从而压力介质可以穿过控制活塞空腔8。为实现此目的，在两个端部上设置有进入开口或排出开口。在所示实施方案中，在第一端部9上有端侧开口，在第二端部10上有另外的开口。在第二端部10上的开口沿活塞头11的圆周来布置(活塞头开口12)，活塞头具有相对于控制边缘区段缩小的直径。控制活塞2以能在引导套筒13中沿轴向移动的方式受引导。引导套筒13具有第一至第五开口(14、15、16、17、18)，它们错开布置。第一和第三开口沿周向错开布置。
引导套筒13以塑料来注塑包封(塑料注塑包封件19)。在塑料注塑包封件19上也有开口，这些开口可以实现压力介质在中心阀1与围绕中心阀1的、未示出的凸轮轴调节器之间转移(转移开口)：第一至第四转移开口(20、21、22、23)。此外，塑料注塑包封件19形成用于弹簧25的弹簧座24，弹簧力作用于控制活塞2的端部9。控制活塞2连同引导套筒13和塑料注塑包封件19插入中心壳体26。在中心壳体26之内，塑料注塑包封件19支撑在靠置面27上，在塑料注塑包封件19与中心壳体26之间还设置套筒，其包括止回阀27a。在相对置一侧上布置有挡圈28，用以固定。在中心壳体26上设置法兰29，其将中心阀1对准未示出的凸轮轴的容纳中心阀1的空腔并将中心阀支撑在该空腔内。
在中心壳体26上也设有开口，这些开口可以实现压力介质在中心阀与凸轮轴调节器之间转移(壳体开口)，壳体开口构成供给接口A、B和C以及输入接口P和输出接口T：
供给接口A通过第二转移开口21与第二开口15连接；
供给接口B通过第四转移开口23与第五开口18连接；
供给接口C通过第三转移开口22与第三开口16和第四开口、17连接；
原则上第三和第四开口也可以与分开的壳体开口连接；
第一转移开口20与第一开口14连接。第一转移开口20在壳体侧封闭并因而形成环形通道，该环形通道为压力介质释放从供给接口A经过第一环形槽6、第一转移开口14以及控制活塞空腔8和活塞头开口12至输出接口T的压力介质路径。
在所示的居中位置中，
第三控制边缘5覆盖第五开口18，从而阻断供给接口B。第三控制边缘5相对于第五开口18以零重叠的方式来设计：
-控制边缘与开口齐平地密闭；
第二控制边缘4覆盖第二开口15，从而阻断供给接口A。第二控制边缘4也以零重叠的方式来设计；
第一控制边缘3覆盖第三开口16，其中，第二控制边缘4刚好释放第四开口17，从而供给接口C可以通过第二环形槽7与输入接口P连接。
控制活塞2沿第一端部9的方向的推移释放第三开口16；因而第一控制边缘3必须在其背离第二控制边缘4的一侧上封闭第一开口14，借此，供给接口C不同时与输入接口P和输出接口T连接。此外，供给接口A与输入接口P连接，供给接口B与输出接口T连接。第一控制边缘3相对于第一开口14以负重叠的方式来设计：控制边缘高度因而小于开口宽度。随着控制活塞2沿第二端部10的方向的推移，借助第二控制边缘4封闭第四开口17并且在背离第一环形槽3的一侧上释放第三开口16。因而第一控制边缘3的高度可以如此设计，即，其刚好相当于第三开口16和第四开口17的轴向延伸的总和。因此，使控制边缘高度，即，其沿轴向的长度最小化。此外，阻断供给接口A，并且供给接口B通过第二环形槽7与输入接口P连接。
附图标记列表
1 中心阀
2 控制活塞
3 第一控制边缘
4 第二控制边缘
5 第三控制边缘
6 环形槽、第一环形槽
7 第二环形槽
8 控制活塞空腔
9 第一端部
10 第二端部
11 活塞头
12 活塞头开口
13 引导套筒
14 第一开口
15 第二开口
16 第三开口
17 第四开口
18 第五开口
19 塑料注塑包封件
20 第一转移开口、环形通道
21 第二转移开口
22 第三转移开口
23 第四转移开口
24 弹簧座
25 弹簧
26 中心壳体
27 靠置面
27a 止回阀
28 挡圈
29 法兰
P 输入接口、压力接口
T 输出接口、油箱接口
A 供给接口A
B 供给接口B
C 供给接口C

Claims (10)

1.一种用于凸轮轴调节装置的中心阀，所述中心阀具有：
控制活塞(2)，所述控制活塞具有第一控制边缘(3)和第二控制边缘(4)，所述第一控制边缘和第二控制边缘围出环形槽(6)；
阀壳体(26)，在所述阀壳体的周壁上布置有开口；以及
在输入接口P与输出接口T之间延伸的压力介质路径，所述压力介质路径的能调整的走向通过控制边缘几何形状和开口的布置方式预定，并且所述压力介质路径的经调整的走向与所述控制活塞的相对的轴向位置有关，
其特征在于，分别关于所述控制活塞的居中位置地，所述第一控制边缘(3)配属给第一开口(14)并且相对于所述第一开口(14)以负重叠的方式来设计，即，所述第一控制边缘(3)在面对所述第二控制边缘(4)的那侧上不覆盖所述第一开口(14)，而所述第一控制边缘(3)在背离所述第二控制边缘(4)的那侧上刚好封闭所述第一开口(14)，所述第一开口在阀壳体侧过渡到环形通道中，以及所述第二控制边缘(4)分配给第二开口(15)并且在所述第二控制边缘的面对所述第一控制边缘(3)的那侧上刚好封闭所述第二开口，
其中，第三开口(16)相对于所述第一开口(14)沿周向错开地布置，并且
其中，相对于所述第三开口(16)以正重叠的方式设计的所述第一控制边缘(3)在面对所述第二控制边缘(4)的那侧上刚好完全封闭所述第三开口(16)。
2.根据权利要求1所述的中心阀，其特征在于，在所述第一控制边缘(3)和第二控制边缘(4)之后的是第三控制边缘(5)，所述第三控制边缘与所述第二控制边缘(4)围出第二环形槽(7)，其中，相对于第一开口(14)和第三开口(16)在轴向错开地布置有第四开口(17)，并且相对于第一开口(14)、第二开口(15)和第三开口(16)在轴向错开地布置有第五开口(18)。
3.根据权利要求2所述的中心阀，其特征在于，所述第四开口(17)相对于所述第三开口(16)沿轴向以如下方式错开地布置，即，相对于所述第四开口(17)以正重叠的方式设计的所述第二控制边缘(4)在面对所述第三控制边缘(5)的那侧上刚好完全释放所述第四开口(17)。
4.根据权利要求3所述的中心阀，其特征在于，所述第二控制边缘(4)和所述第三控制边缘(5)相对于第二开口(15)或第五开口(18)大致以零重叠的方式设计，从而所述第二控制边缘和所述第三控制边缘封闭所述第二开口(15)或所述第五开口(18)。
5.根据权利要求4所述的中心阀，其特征在于，以分别向外指向的方式，供给接口A联接至所述第二开口(15)，供给接口C联接至所述第三开口(16)和所述第四开口(17)以及供给接口B联接至所述第五开口(18)。
6.根据权利要求5所述的中心阀，其特征在于，通过所述第三开口(16)能够形成在所述供给接口C与所述输出接口T之间的压力介质路径，而通过所述第四开口(17)能够形成在所述供给接口C与所述输入接口P之间的压力介质路径，并且所述第一开口(14)过渡到环形通道(20)中，借助所述环形通道所述供给接口A能够与输出接口T连接。
7.根据权利要求6所述的中心阀，其特征在于，
在第一切换位置，所述供给接口A和所述供给接口C与所述输入接口P连接，并且所述供给接口B与所述输出接口T连接，
在第二切换位置，所述供给接口C与输入接口P连接，并且所述供给接口A和所述供给接口B借助控制边缘(4、5)被阻断，
在第三切换位置，所述供给接口B和所述供给接口C与输入接口P连接，并且所述供给接口A与所述输出接口T连接，并且
在第四切换位置，所述供给接口C与所述输出接口T连接以及所述供给接口B与所述输入接口P连接，并且所述供给接口A借助控制边缘(4)被阻断。
8.根据权利要求5至7中任一项所述的中心阀，其特征在于，在如下的凸轮轴调节装置中使用所述中心阀(1)，所述凸轮轴调节装置包括相对于定子同轴且能旋转地布置的转子以及至少一个锁紧活塞C，借助所述至少一个锁紧活塞能够将所述转子关于所述定子的位置固定在规定的方位中。
9.根据权利要求8所述的中心阀，其特征在于，所述中心阀(1)能够通过所述供给接口A和所述供给接口B与所述凸轮轴调节装置的压力室A和B连通以及通过所述供给接口C与至少一个锁紧活塞C连通，并且所述至少一个锁紧活塞C由于施加压力介质而解锁。
10.根据权利要求3所述的中心阀，其特征在于，在所述第三控制边缘(5)之后的是第四控制边缘，所述第四控制边缘与所述第三控制边缘(5)围出第三环形槽，其中，给所述第三控制边缘配属第六开口。
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