CN106715843A - 具有中心阀且无t形出口的凸轮轴调整装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种叶片单元型的液压式凸轮轴调整装置(1)，它具有定子(2)和在定子(2)径向内部安置的转子(6)，该定子具有径向向内敞开的工作腔室(3)，其中转子(6)一方面安设有朝向工作腔室(3)内延伸的、将工作腔室(3)分为两个分腔室(4，5)的叶片(7)，另一方面能够根据在分腔室(4，5)中调节的液压压力相对于定子(2)绕着旋转轴线(8)进行旋转，所述凸轮轴调整装置(1)还具有控制液压压力的中心阀(9)，该中心阀设为用于将单个、汇入分腔室(4，5)中的液压通路(10，11，12)彼此选择性地连接和/或与供给通路(13)选择性地连接，其中每个分腔室(4，5)的在叶片(7)中设置的第一液压通路(10)中都集成有止回阀装置(14，15)，该止回阀装置这样被安置，使得它在由中心阀(9)进入各自的分腔室(4，5)的第一液压流方向上起到持久的封闭作用，并且在与第一液压流方向相反的第二液压流方向上能够被打开。

Description

具有中心阀且无T形出口的凸轮轴调整装置
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机(例如，如客车、卡车、巴士或农用车等机动车辆的汽油或柴油发动机)的叶片单元型/叶片单元结构方式的液压式凸轮轴调整装置，这种液压式凸轮轴调整装置具有(可抗扭地与内燃机的输出轴连接的)定子，该定子设有/具有径向向内敞开的工作腔室；液压式凸轮轴调整装置还具有径向安置在定子内部的(且可与内燃机的凸轮轴连接的)转子，其中，转子一方面具有/安设有朝向工作腔室内延伸的、将工作腔室分为两个分腔室的叶片，另一方面能够根据在分腔室中调节的液压压力相对于定子绕着旋转轴线旋转；这种液压式凸轮轴调整装置还具有控制液压压力的中心阀，该中心阀设计用于将单个、汇入分腔室中的液压通路彼此选择性地连接和/或与供给通路选择性地连接。
现有技术
从现有技术中已知不同的凸轮轴调整装置。例如，美国专利文献US 2003/0196625A1公开了用于改变凸轮轴正时的装置的排气机构。例如，在此公开了另一VCT装置(VCT＝可变凸轮轴正时装置)，该VCT装置具有壳体和相对于该壳体可旋转的转子。此外，该装置还包括基本上被安置在壳体的外罩上的卡锁件，其中该卡锁件阻止壳体与转子做相对转动，并与流体流动无关地进行闭合。
此外，在美国专利文献2003/0196626 A1中公开了一种用于改变凸轮轴正时的装置的液压式卡锁件。在这种情况下，调整装置具有壳体，还具有可旋转安置在该壳体中的转子。具有用于在第一腔室和第二腔室之间流体流的至少两个开口的阀被这样设计，使该阀的两个开口中的至少一个保持封闭。此外，安置至少一个旁路，以便使壳体和转子之间的转动停止或制动，其中设有一种将壳体和转子一起独立于流体进行封锁的闭合结构。
专利文献DE 11 2011 103 133 T5公开了一种凸轮扭矩操作式、扭力支持式的调整装置，其包括壳体和转子，它们被安置为关于彼此进行转动。此外，调整装置还包括止回阀和控制阀，其中止回阀具有弹簧加载式、可在纵向方向上来回移动的控制滑阀，该控制滑阀可在至少一个凸轮扭矩操作式的(CTA-(CTA＝Camschaft Torque Actuated，凸轮扭矩致动))工作模式、至少一个扭力支持式(TA-)的工作模式和至少一个零位之间做有效运动，其中在不同的纵向位置上的控制滑阀将第一腔室、第二腔室、止回阀和操作流供给源相互连接。
此外，专利文献DE 10 2010 019 530 A1还公开了一种凸轮轴调整装置和一种用于密封凸轮轴调整装置的叶片的径向表面的U形密封件。
然而，由现有技术已知的设计方案往往比较复杂，并且通常由许多单独的零件构成，从而使凸轮轴调整装置的制造相对昂贵。此外，对于操作这些已知的设计方案，通常也需要一定的供给压力。因此，在现有技术中，不是需要将现有的通路特别耗费地并入转子中(其中通路被设计为多次方向改变)，就是需要将中心阀设计得相对复杂(以便能够转换不同的开关状态)。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是克服在现有技术中的这些缺点，并提供一种凸轮轴调整装置，这种凸轮轴调整装置的通路布置应出于降低制造成本的目的被简化，同时应保持凸轮轴调整装置的较高的功能多样化。
所述技术问题可通过本发明这样来解决，对于工作腔室的每个分腔室，设在叶片中的第一液压通路内集成有止回阀装置，其中这样安置(和设计)所述止回阀装置，使得止回阀装置在由中心阀进入各自的分腔室的第一液压流方向上起到持续的或持久的封闭作用，并且在与第一液压流方向相反的第二液压流方向上(由各自的分腔室进入中心阀)优选为能够根据液压被打开。
通过在叶片中安置止回阀装置以及通过止回阀装置的作用方向(Wirkrichtung)，特别紧密地设计凸轮轴调整装置，并且特别地，在转子中的通路可相对容易地进行制造。通常情况下，针对凸轮轴调整装置所使用的止回阀装置已特别节省空间地被安装在叶片中，其中作为单独部件的叶片又可相当便宜地被制造。此外，也省略了在中心阀上的输入及输出件，这样可更成本低廉地制造中心阀。
其它有利的实施方式在从属权利要求中得到保护，并在下面详细地进行解释。
此外，有利的是，将朝向工作腔室的第一分腔室一侧的第一止回阀装置安置在第一液压通路中。此外，在这种设计中还有利的是，将朝向工作腔室的第二分腔室侧的第二止回阀装置安置在第一液压通路中。由此能够实现止回阀装置的特别节省空间的安置。
如果在叶片的内部的空腔中安置/集成/固定/定位分腔室的止回阀装置，则止回阀装置可特别成本低廉地运行，其中止回阀装置仅需要基本满足止回阀的功能。通过止回阀装置的这种设计方案可在外周侧上不影响叶片的几何尺寸和叶片的密封元件。因此，能够特别成本低廉地制造各个止回阀装置以及整个凸轮轴调整装置。
此外，在这种情况下还有利的是，将每个止回阀装置设计为板部件，其中每个止回阀装置的板部段能够在第二液压流动方向上弹性弯曲。因此，通过这种弹性变形能够特别简单地设计止回阀的打开功能。在这种情况下也特别有利的是，两个止回阀装置是共同的板部件的一部分且因此设计为板部段的形式，所述板部段是板部件的集成地组成部分。因此，能够进一步节省成本地设计凸轮轴调整装置，其中凸轮轴调整设备的安装被进一步改善，因为它们能够被一起插入叶片中。
如果第一液压通路朝径向向内的方向、穿过转子连接在中心阀上，则可执行第一液压通路至中心阀的回引(Rückführung)，以及尤其直接地控制凸轮轴调整装置。
此外，在这种关系中还有利的是，第二液压通路将第一分腔室直接与中心阀相连和/或第三液压通路将第二分腔室直接与中心阀相连。因此，需要另外的接入分腔室的接入通路，以便使凸轮轴调整装置在不同位置上特别迅速地和高效地移动。
同样特别有利的是，凸轮轴调整装置(至少在某些工作状态/开关状态中)被设计为CTA-凸轮轴调整装置(CTA＝凸轮轴扭矩致动)，并由此凸轮轴调整装置可根据施加到转子的扭矩进行调整。因此，凸轮轴调整装无需额外的油路连接，因而使凸轮轴调整装置的制造变得更加容易。
此外，有利的是，供给通路能够与朝中心阀的方向输送液压介质的泵相连接，其中在泵与中心阀之间的供给通路中集成第三止回阀装置。因此，可根据止回阀的位置，供给通路和泵同样可以与中心阀连接，并且中心阀在特定开关状态中直接向泵供给控制压力。因此，凸轮轴调整装置可被这样设计，其在特定开关状态中作为CTA-凸轮轴调整装置并在其他开关状态中作为OPA-凸轮轴调整装置(OPA＝油压激活式)特别高效地工作。因此，凸轮轴调整装置被特别有效地运行。
换言之，凸轮轴调整装置由此被转换为VCT(可变凸轮正时)系统的形式，其中，中心阀不具有T形端口(Port)/T形出口。在这两个腔室之间油/液压介质借助油/液压介质通过在两个腔室(分腔室)之间的叶片中安置的止回阀(止回阀装置)而被改道。扩大的腔室与P-端口(供给通路)连接并且缩小的腔室的油/液压介质与对面的腔室连接。在止回阀之前与之后的压力差控制油/液压介质的流动。
附图说明
现在参照附图更详细地阐述本发明，在这方面，也会阐述不同的实施例。
在附图中：
图1是根据本发明的第一实施方式的凸轮轴调整装置的剖视图，其中特别是在叶片中以及在转子中的第一液压通路的导引方式以及结构可被辨认出，并且用箭头表示出在第二液压流方向上流动的压力流体，
图2示出了如在图1中已经示出的凸轮轴调整装置的相同的剖视图，但这里示出了在第一液压流方向上液压介质的流动或者挤压，
图3是图1的根据本发明的凸轮轴调整装置的纵剖图，其中，在凸轮轴的端部处安置的凸轮轴调整装置能够特别清楚地被辨认，并且作用在中心阀的调整执行器可清楚地被辨认出，并且其中剖切面沿凸轮轴调整装置的旋转轴线延伸，
图4是根据第一实施方式的凸轮轴调整装置的纵剖图，其中所示出的与图3相似，但这里示出的对凸轮轴调整装置连同凸轮轴进行剖切的剖切面相对图3的剖切面转动，
图5是在图3的剖面中的根据本发明的凸轮轴调整装置的细节图，其中为了清楚起见，不同的、可通过凸轮轴调整装置的内部的中心阀调节的流动方向由箭头指示，
图6是在图4的剖面中的根据本发明的凸轮轴调整装置的细节图，其中在此转子在第一液压通路所位于的角度范围内被剖切，并且指示液压介质从供给通路经由中心阀被挤压进入止回阀的流向箭头也被示出，
图7示出了如在图6中已经示出的在一个剖切范围内的中心阀的细节图，其中，在中心阀内不同的流方向及比例能够特别清楚地被辨认，并且关于泵的供给通路与中心阀的内部连接，以及
图8示出了如在图5中已经示出的在一个剖视图范围内的中心阀的细节图，其中，中心阀在位于那种位置中，使得在其中第一分腔室与中心阀连接，但第二分腔室相对中心阀被封锁，并由此两个分腔室彼此分离。
附图仅仅是示意性的，并且仅用于理解本发明。相同的元件被给予相同的附图标记。
具体实施方式
在附图1-4中，根据本发明的液压式凸轮轴调整装置1的基本结构被特别清楚地展示。液压式凸轮轴调整装置1是根据叶片单元结构方式/叶片单元类型而构成。在这种情况下，根据本发明的凸轮轴调整装置1，基本上与专利文献DE 10 2010 019 530 A1公开的凸轮轴调整装置的构造和功能相同，因此该专利文献的保护范围应当也被纳入本发明的保护范围之内。
如普通情况一样，液压式凸轮轴调整装置1具有定子2，该定子具有与牵引传动装置形成抗扭式连接的器件，即外齿。由此，在内燃机的工作状态中，定子2与内燃机的输出轴抗扭地连接。定子2具有径向向内敞开的工作腔室3。还可以注意到，定子2不是仅具有一个工作腔室3，而是具有多个(即，四个)工作腔室3，这些工作腔室沿着(定子2的)圆周彼此间隔地设置。在每个彼此几何相隔的工作腔室3中都容纳有与转子6连接的叶片7。转子6又可旋转地径向设在定子2内。抗扭地安置在转子6的外侧/外周侧上的叶片7又在径向延伸进入工作腔室3中。在这种情况下，叶片7这样地伸入其所配属的工作腔室3中，使得叶片7将工作腔室3分为两个彼此液压独立的可被控制的分工作腔室/分腔室4和5。
与普通情况一样，转子6在凸轮轴调整装置1/内燃机的工作状态下抗扭地与内燃机的凸轮轴23连接。通过进一步观察，对于定子2的每个工作腔室，转子6都具有叶片7，其中只有一个叶片7被插入/向内伸入到工作腔室3中。叶片7这样密封式地设在定子2上，使得工作腔室3的两个分工作腔室4和5在操作状态下彼此独立地被密封，并可充满液压流体。因此，根据在分腔室4和5中的液压调整/调节凸轮轴调整装置1。转子6根据液压相对于定子2绕着旋转轴线8(图3)被调节到所期望的旋转位置。
此外，凸轮轴调整装置1包括中心阀9，该中心阀设为用于将单个、汇入所述分腔室4和5中的液压通路10，11，12彼此选择性地连接或者与供给通路13选择性地连接。中心阀9根据其位置/其在轴向方向上可移动的活塞16的位置来控制在转子6和定子2之间待到达的相对旋转位置，并能够调节在各自的分腔室4或5中的所期望的液压。
在每个叶片7中(其中，以下示例性地描述了一个叶片7、该叶片所配属的工作腔室3和配属于该工作腔室3的两个分腔室4和5)，都安置有第一液压通路10。第一液压通路10在叶片7内的径向方向上基本上直线延伸。该第一液压通路10在叶片7的径向内侧(在该区域中，叶片7与转子6连接)上进入转子6。因此，第一液压通路10通过(径向向外设置的)第一段部伸入叶片7中及通过(径向向内设置的)第二段部伸入转子6中。第一液压通路10在径向上穿过转子6延伸并朝向转子6的内侧、中心阀9开口。因此，在所组装的中心阀9中，中心阀与该第一液压通路10相连接。
第一液压通路10将叶片7分为两个传导部段18和19。每个传导部段18或19分别汇入各自的分腔室4或5中。在图1中观察到，第一液压通路10通过逆时针沿着圆周延伸的第一传导部段18汇入第一分腔室4中，而通过顺时针沿着圆周延伸的第二传导部段19汇入第二分腔室5中。
在第一液压通路10和第一分腔室4之间的过渡区域(即，第一传导部段18)中，在叶片7中安置/安装/使用第一止回阀装置14，并且在在第一液压通路10和第二分腔室5之间的过渡区域(即，第二传导部段9)中，在叶片7中安置/安装/使用第二止回阀装置15。
每个止回阀装置14和15起到止回阀的作用。每个止回阀装置14和15通过板部段20或21构成。两个板部段20和21基本上是成形为钳状/梨状/Ω形状的板部件的组成部分。每个板部段20和21被设计为可弹性变形/弯曲的条带状的板部段20或21。板部段20和21如此被安置和设计，使得只在将液压流从各自的分腔室4和5中挤压进第一液压通路10的情况下、从第一液压通路10和各自的分腔室4和5之间开始形成特定压力差起才打开板部段20和21。此方向被称为第二液压流方向。在与第二液压流方向相反的第一液压流方向上，板部段20和21又在凸轮轴调整装置1的操作期间起到持久的封闭作用。换言之，止回阀装置14和15被设计为基本构造为板钳的板部件的形式。该板部件被插入在叶片7的内部的空腔22中，即大致咬合/啮合，并由此被形状配合地和或作用力接合地固持。
因此，第一板部段20被构造为第一止回阀装置14并被这样安置，使得该第一板部段可弹性变形，并在第一分腔室4内的压力大于第一液压通路10中的压力的情况下允许液压介质流由第一分腔室4流入第一液压通路10。随后，液压介质从第一分腔室4流出，经过随即变形的第一板条20流入第一液压通路10、并进而流向中心阀9。如果在如图1中所示的凸轮轴调整装置1的另一位置处，在第二分腔室5内的液压高于第一液压通路10中的液压，则第二板部段21这样地被弹性变形，使得第二板部段21允许液压介质流由第二分腔室5流至第一液压通路10、并进而流向中心阀9。因此，液压介质能够在该另一位置处从分腔室5流入中心阀9，接着从此处被引入第一分腔室4中。两个板部段20和21因此直接承担止回阀的功能。
在第一液压流方向上，如可在图2中清楚地看到，这两个板部段20和21再次这样起作用，即被这样安置，使得它们关闭/密封各自的传导部段18和19、并且避免/阻止液压介质由第一液压通路10流入各自的分腔室4或5。
此外，在图4中特别清楚地看出，第一液压通路10基本位于中央，即在转子轴向的中央/中心处延伸。第一液压通路10被设计为由叶片7向中心阀9延伸的直孔。除了第一液压通路10之外，针对每个分腔室4或5还有由中心阀9至分腔室4和5的另一液压通路11或12。在这种情况下，第一分腔室4借助在径向向内延伸的第二液压通路11直接与中心阀9连接，第二分腔室5借助另外的在径向向内延伸的第三液压通路12直接与中心阀9连接。在这种情况下，不同的液压通路10、11和12特别清楚地在图5中被看出，其中它们的延伸方向标有各自配属的指示箭头。以附图标记24标记的第一指示箭头表示出第一液压通路10的延伸方向。以附图标记25标记的第二指示箭头表示出第二液压通路11的延伸方向。以附图标记26标记的第三指示箭头表示出第三液压通路12的延伸方向。
与中心阀9连接的、又继续与泵(为清楚起见在此未示出)连接的供给通路13向中心阀9的内部延伸。通过同样被设计为止回阀的第三止回阀装置17可将在中心阀9之外延伸的供给通路13的第一段部(相对应地，供给通路13的第二段部在中心阀9内延伸)封闭。因此，供给通路13根据第三止回阀装置17的位置将泵/供给泵直接与中心阀9的内部连接。第三止回阀装置17这样作用，使得在液压介质由泵流至中心阀9以及流至各自的液压通路10、11、12的第一流动方向(以第三指示箭头27标记)上、从第一部段中相对中心阀9的内部/第二段部的特定高的液压压力起打开该第三止回阀装置(图6和图7)。在与第一流动方向相反的第二流动方向上，即由中心阀至泵的方向上，第三止回阀装置17被持久地封闭(图5和图8)。因此，如图7中所示，可能的是，在第一工作位置/第一工作状态中，中心阀9的内部始终被供给期望的工作压力，并且凸轮轴调整装置1作为OPA-凸轮轴调整装置被使用。另一方面，如在图8中特别清楚看出，在第二工作位置/第二工作状态中可能的是，中心阀9的内部与泵断开连接，并且与由泵提供的工作压力无关地通过液压通路11和12控制分腔室4和5，从而使凸轮轴调整装置1随后作为CTA-凸轮轴调整装置被使用。
换言之，与之前已知的调整装置不同的是，在根据本发明的类型的凸轮轴调整装置1的内部结构中设置具有止回阀14，15的至少一个转子叶片(叶片7)。在这种情况下，每个叶片7都集成有两个止回阀14，15。止回阀14，15安置在叶片7中，并且可在两个方向(由第一分腔室4至第一液压通路10和由第二分腔室5至第一液压通路10)上根据压力差打开及关闭止回阀。止回阀14，15将通过的油/液压介质由腔室A(第一分腔室4)或腔室B(第二分腔室5)径向地引入中心阀9，并且由此与油道P(供给管道/压力管道/供给通路13)连接。转子6具有第三油道(第一液压通路10，所谓的R-通道)。该转子6安置在轴向中部，但也可在外部，即不位于轴向中部。调整装置1无T形出口(油路-出口)。操作方式可进行如下解释：调整装置1和中心阀9首先以较低油压被填充，使得无空气存在于系统中。在系统中不存在T-出口，也就是说，对于这种油填充只需达到这样的程度，油通过泄露将存有的空气挤出。如果在腔室A或B中由于变化力矩(Wechselmoment)产生了超压，则止回阀14，15被激活，并且超压通过中心阀9向中心阀9中的P-管道(供给通路13)泄压。由于中心止回阀(第三止回阀装置17)的作用，压力不能从中心阀9回流，即不能输向泵，所以超压被导向腔室A或B(分腔室14和15)中。如果由于变化力矩在腔室A(14)或B(15)中产生了我们不能调节的超压，则超压可经由油道A(11)或B(12)返回至中心阀9并在此被导入P-(13)或R-腔室(10)。因而出现处处相等的压力，且止回阀14，15还由于弹性预应力不能再被打开。因此，形成了液压支持且调整装置1在不被期望的方向不再被调整。中心阀9与额外的管道R(第一液压通路10)连接，该管道R直接与P-管道(供给通路13/供给通路13的第一段部)相连。由于在A-和B-腔室之间形成油的移动且没有油流出油管，所以调整系统1不需要额外供给压力。仅需要的是通过泄露将其排出去。如果设计更密封的调整装置系统，则不会形成油损失。在发动机构造中进一步节约了能量。在该结构中，中心阀9不必一定是T-出口。因此，可以省去例如在活塞头(阀芯)处的许多孔。设置较小的开口/孔就足以将活塞后的腔室(Todraum)中的气放出。同时，省去了第三和第四控制窗口。在活塞上的两个控制边缘和在壳体上的两个控制边缘不再被需要。又节约了制造单个部件的成本。
附图标记列表
1 凸轮轴调整装置
2 定子
3 工作腔室
4 第一分腔室
5 第二分腔室
6 转子
7 叶片
8 旋转轴线
9 中心阀
10 第一液压通路
11 第二液压通路
12 第三液压通路
13 供给通路
14 第一止回阀装置
15 第二止回阀装置
16 活塞
17 第三止回阀装置
18 第一传导部段
19 第二传导部段
20 第一板部段
21 第二板部段
22 空腔
23 凸轮轴
24 第一指示箭头
25 第二指示箭头
26 第三指示箭头
27 第四指示箭头

Claims (10)

1.一种叶片单元型的液压式凸轮轴调整装置(1)，它具有定子(2)和在所述定子(2)径向内部安置的转子(6)，所述定子设有径向向内敞开的工作腔室(3)，其中所述转子(6)一方面安设有朝向所述工作腔室(3)内延伸的、将所述工作腔室(3)分为两个分腔室(4，5)的叶片(7)，另一方面能够根据在所述分腔室(4，5)中调节的液压压力相对于所述定子(2)绕着旋转轴线(8)进行旋转，所述凸轮轴调整装置(1)还具有控制液压压力的中心阀(9)，所述中心阀设为用于将单个、汇入所述分腔室(4，5)中的液压通路(10，11，12)彼此选择性地连接和/或与供给通路(13)选择性地连接，其特征在于，其中每个分腔室(4，5)的在所述叶片(7)中设置的第一液压通路(10)中都集成有止回阀装置(14，15)，所述止回阀装置这样被安置，使得它在由所述中心阀(9)进入所述各自的分腔室(4，5)的第一液压流方向上起到持久的封闭作用，并且在与所述第一液压流方向相反的第二液压流方向上能够被打开。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，朝向所述工作腔室(3)的第一分腔室(4)一侧的第一止回阀装置(14)安置在所述第一液压通路(10)中。
3.根据权利要求1或2所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，朝向所述工作腔室(3)的第二分腔室(5)一侧的第二止回阀装置(15)安置在所述第一液压通路(10)中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述分腔室(4，5)的止回阀装置(14，15)设置在所述叶片(7)的内部的空腔(22)中。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，每个止回阀装置(14，15)设计为板部件，其中各个止回阀装置(14，15)的板部段能够在所述第二液压流方向上弹性弯曲。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述第一液压通路(10)从所述叶片(7)朝径向向内的方向、穿过所述转子(6)与所述中心阀(9)连接。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述第二液压通路(11)将所述第一分腔室(4)直接与所述中心阀(9)连接。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述第三液压通路(12)将所述第二分腔室(5)直接与所述中心阀(9)连接。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述供给通路(13)能够与朝所述中心阀(9)的方向输送液压介质的泵连接，其中在所述供给通路(13)集成第三止回阀装置(17)。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的凸轮轴调整装置(1)，其特征在于，所述凸轮轴调整装置(1)能够根据施加到转子(6)上的转矩被调整。
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