CN109519246A - 控制具有由外部致动器定位的阀芯的凸轮相位器的油控制阀 - Google Patents

控制具有由外部致动器定位的阀芯的凸轮相位器的油控制阀 Download PDF

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Abstract

一种用于内燃机的凸轮相位器的油控制阀，其中阀芯由外部致动器定位。压力进入油控制阀的端部，合成压力由阀芯的差动面积来平衡。阀芯包括两个板式止回阀，可根据阀芯位置实现油从A到B或从B到A的凸轮扭矩再循环。在中间位置，阀芯凸台封堵A和B以保持凸轮相位器位置。可以使用三个或五个位置。

Description

控制具有由外部致动器定位的阀芯的凸轮相位器的油控制阀
相关申请
本申请要求2017年9月19日提交的美国临时申请序列号62/522,624的优先权，并通过引用将其并入。
技术领域
本发明涉及用于内燃机的凸轮相位器的油控制阀，凸轮相位器中的阀芯由外部致动器定位。
背景技术
用于内燃机的凸轮相位器的液压阀在本领域中是公知的。液压阀包括活塞，该活塞可在液压阀的壳体中轴向移动并且控制凸轮相位器的液压负载。液压阀有许多不同的配置。壳体配置为中空圆柱形。活塞也配置为中空圆柱形。通过定位可流动活塞以及相应地打开和关闭在壳体中构造的连接部来液压控制凸轮相位器。
公开文献DE 10 2013 104 573A1和DE 10 2013 104 575A1公开了一种液压阀，其包括在壳体端处的供应连接部。因此，可以提供容纳在壳体中的活塞直接流动，从而可以提供活塞在通过供应连接部供给的液压流体下的直接负载。活塞具有复杂的外部几何形状来使得压力平衡，以使压力对活塞位置的影响最小化。
公开文献US2014/0311333A1和US2014/0311594A1公开了一种液压阀，其包括构造在活塞的圆周处的止回阀。这要么需要复杂的壳体结构来容纳和固定止回阀，要么壳体被构造成多个部件并且需要高度复杂的组装。活塞由多个部件构成，并且各个部件同心地连接，这需要复杂的组装，因为当部件被压在一起时必须避免轴向错位。
包括所谓的中心位置锁定的另一种液压阀可以从公开文献EP 2 966 272A2中获得。活塞具有复杂的外部几何形状，因为在液压阀的壳体中布置有额外的锁定连接部。
包括用于凸轮相位器的液压阀的特定活塞的另一种液压阀可以在2016年11月26日提交的专利申请US2014/0260882A1中找到，该专利申请以其整体并入本文。由本申请的发明人发明的这种液压阀具有本发明的许多共同特征。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于凸轮相位器的液压阀，该液压阀包括具有可在中心开口中轴向移动的阀芯的阀芯组件，以及第一止回阀和第二止回阀，该第一止回阀和第二止回阀防止液压流体以通过阀芯组件的开口的第一液流和通过阀芯组件的该开口的第二液流从阀芯组件的内腔非预期地流出阀芯组件，阀芯组件分别与第一操作连接部和第二操作连接部相关联。阀芯组件具有第一位置、第二位置和第三位置。当阀芯组件处于第一位置时，液压流体可从第一操作连接部流到第二操作连接部，当阀芯组件处于第二位置时，液压流体不在第一操作连接部与第二操作连接之间流动，当阀芯组件处于第三位置时，液压流体可从第二操作连接部流到第一操作连接部。根据阀芯组件的位置打开和封闭第一操作连接部和第二操作连接部。供流连接部可布置在液压阀的一端。阀芯组件可包括机加工的阀芯。阀芯组件可包括由塑料，例如冲压塑料或深拉塑料制成的其它阀芯部件。由塑料制成的其它部件可以是供流管和过流盘。可通过外部致动来定位阀芯。加压的液压流体可进入液压阀的一端，由此造成的压力由阀芯的差动面积平衡。第一止回阀和第二止回阀可实现液压流体的凸轮扭矩再循环。液压阀可以是油控制阀或内燃机油控制阀。阀芯组件可具有第一附加位置和第二附加位置，其中第一附加位置位于第一位置和第二位置之间，而第二附加位置位于第二位置和第三位置之间。当阀芯组件处于第一附加位置时，液压流体从第一操作连接部流到第二操作连接部，而当阀芯组件处于第二附加位置时，液压流体从第二操作连接部流到第一操作连接部。也可以包括储箱连接部，当阀芯组件处于第一位置或第三位置时，该储箱连接部是打开的，当阀芯组件处于第一附加位置、第二位置或第二附加位置时，该储箱连接部是被封闭的。
本发明的另一个目的是提供一种用于凸轮相位器的液压阀，该液压阀包括具有可在中心开口中轴向移动的阀芯的阀芯组件，以及第一止回阀和第二止回阀，其防止液压流体以通过阀芯组件的开口的第一液流和通过阀芯组件的该开口的第二液流从阀芯组件的内腔非预期地流出阀芯组件，阀芯组件分别与第一操作连接部和第二操作连接部相关联。阀芯组件具有第一位置、第二位置、第三位置、第四位置和第五位置。当阀芯组件处于第一位置或第二位置时，液压流体从第一操作连接部流到第二操作连接部，当阀芯组件处于第三位置时，液压流体不在第一操作连接部与第二操作连接部之间流动，当阀芯组件处于第四位置或第五位置时，液压流体从第二操作连接部流到第一操作连接部。根据阀芯组件的位置以及作用在第一止回阀和第二止回阀的压力而打开和封闭第一操作连接部以及第二操作连接部。液压阀还可包括储箱连接部。当阀芯组件处于第一位置或第五位置时，储箱连接部打开，而当阀芯组件处于第二位置、第三位置或第四位置时，储箱连接部被封闭。
附图说明
本发明的其它优点、特征和细节可以从有益实施例的后续描述和附图中得出。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，在前面的描述中叙述的特征和特征组合以及在附图说明和附图中单独叙述和示出的特征和特征组合不仅可以在分别列举的组合中使用，而且可以在其它组合中使用或者单独使用。同一或功能相同的元件用相同的附图标记表示。为清楚起见，可能不会在所有附图中用附图标记指定元件，但它们的关联不会消失，其中：
图1示出了用于内燃机的凸轮相位器的油控制阀的组装图，其中油控制阀装配在一起；
图2示出了处于0mm行程(起始位置)的油控制阀；
图3示出了处于1.5mm行程(中间位置)的油控制阀；
图4示出了处于3mm行程(终端位置)的油控制阀；
图5示出了处于各种位置的油控制阀的符号图；
图6示出了示例性的阀芯组件；
图7示出了另一种示例性的阀芯组件；
图8示出了根据本发明的第二个实施例的用于内燃机的凸轮相位器的油控制阀的组装图，其中油控制阀装配在一起；
图9示出了根据本发明的第二个实施例的油控制阀，其处于0mm行程(起始位置或第一位置)；
图10示出了根据本发明的第二个实施例的油控制阀，其处于0.6mm行程(第二位置)；
图11示出了根据本发明的第二个实施例的油控制阀，其处于1.5mm行程(中间或保持位置)；
图12示出了根据本发明的第二个实施例的油控制阀，其处于2.7mm行程(第四位置)；
图13示出了根据本发明的第二个实施例的油控制阀，其处于3.2mm行程(第五位置或终点位置)；
图14示出了根据本发明的第二个实施例的油控制阀在各种位置的符号图；
图15示出了根据本发明的第二个实施例的利用各种固定方法的油控制阀1000。
具体实施方式
本发明涉及一种用于内燃机的凸轮相位器的油控制阀，其中阀芯由外部致动器定位。压力进入油控制阀的端部，所造成的压力由阀芯的差动面积平衡。阀芯包括两个板式止回阀，使油根据阀芯位置从A到B或从B到A的凸轮扭矩再循环成为可能。在中间位置，阀芯凸台封阻A和B以保持凸轮相位器位置。
图1示出了用于内燃机的凸轮相位器的油控制阀100的组装图。油控制阀包括中央阀壳10、弹簧12，校准帽14、弹簧16、止回阀18、过流盘20、供流过滤器22、卡环24、阀芯组件26、具有用于封阻油流的凸台和用于允许油流动的凹槽的阀芯30、止回阀32、止回阀33、供流管34和过流盘35、校准止动件36和弹簧38。板式止回阀32、33轴向布置在阀芯30中并具有相反的打开方向。它们择一地抵靠在阀芯30的凹口、过流盘35或单独的止回阀盘904(见图8)上。
图2示出了处于0mm行程(起始位置)的油控制阀100。在该起始位置，两个板式止回阀造成油从A到B的凸轮扭矩再循环。为了液压地供流凸轮相位器，设有多个连接部A、B、P、T1(位于壳体10的中部)、T2(位于左端)。
图3示出了处于1.5mm行程(中间位置或保持位置)的油控制阀100。在该中间位置，阀芯凸台封阻A和B以保持凸轮相位器位置。中间位置没有再循环或排流。
图4示出了处于3mm行程(终端位置)的油控制阀100。在该终端位置，两个板式止回阀造成油从B到A的凸轮扭矩再循环。
图5示出了处于各种位置的油控制阀100的符号图。图5中所示的符号图的右侧部分示出了根据图2中所示的起始(第一)位置的油控制阀100的流通。图5中所示的符号图的中间部分示出了根据图3中所示的中间(第二)位置的油控制阀100的流通。图5中所示的符号图的左侧部分示出了根据图4中所示的终端(第三)位置的油控制阀100的流通。
在根据图2的起始位置中，第二操作连接部B被加载液压流体。这意味着液压流体从第一供流连接部P流过壳体10的内部空间11、供流管34和阀芯30的第一流通开口13，其释放与第二操作连接部B连接的壳体10的第二连接开口15。此外，液压流体可从第一操作连接部A至少部分地流过壳体10的第一连接开口17、阀芯30的第二流通开口19(A1)、过流盘35，并且通过打开右侧止回阀33，液压流体可从阀芯30的内部空间21流入第一流通开口13。从那里，液压流体通过第二连接开口15流入第二操作连接部B。从第一操作连接部A流出的另外部分流体流过开口17和阀芯30的第一排放通道23进入第三连接开口25，该第三连接开口与紧邻壳体10中的第一连接开口17的储箱连接部T1相关联。
在根据图3的中间位置或保持位置，流动由于阀芯30的凸台27、29的位置而停止。
在根据图4的终端位置中，第一操作连接部A被加载液压流体。这意味着液压流体从第一供流连接部P通过内部空间11和供流管34流入阀芯30的内部空间21和第一流通开口13，其释放与第一操作连接部A连接的第一连接开口17。此外，液压流体可从第二操作连接部B至少部分地流过第二连接开口15、阀芯30的第三流通开口31(B1)，并且通过打开左侧止回阀32，液压流体可流入内部空间21进入第一流通开口13。从那里，液压流体流过第一连接开口17进入第一操作连接部A。从第二操作连接部B流出的另外部分的流体流过开口15和阀芯30的第二排出通道39进入壳体10的第四连接开口37，该第四连接开口与左侧的储箱连接部T2相关联。图6示出了示例性的阀芯组件26。激光焊接部702是360度焊接，以将阀芯30和校准止动件36保持就位并密封以防止泄漏。焊接或压接704以固定供流管34。一些部件可由冲压或深拉件706制成。供流管34和过流盘35可以由塑料制成单个部件。将过流盘35轻轻压接(压接708)到阀芯30中以实现油封。可以通过焊接止挡件来实现保持。
图7示出了另一示例性阀芯组件。阀芯组件(有时称为活塞)包括替代的阀芯，它更容易机加工且更容易清洗而无盲孔。根据图7的阀芯30是具有两个开口端的中空活塞。盘40固定在阀芯30中并密封左端的内部空间21。
图8示出了根据本发明第二个实施例的用于内燃机的凸轮相位器的油控制阀1000的组装图。油控制阀包括中央阀壳10、弹簧12、校准帽14、弹簧16、止回阀18、过流盘20、供流过滤器22、卡环24、阀芯组件26、具有用于封阻油流动的凸台和用于允许油流动的凹槽的阀芯30、止回阀32和33、弹簧38、盘902、止回阀盘904和止回阀管43。该油控制阀1000具有替换的阀芯组件26，其保留了止回阀32、33。阀芯30的内径更容易机加工，从而提供更低成本的阀芯组件26。
图9、图10、图12和图13示出了在图11的“保持”位置(无排流)两侧的多个位置。图9和图13中所示的位置示出了在行程两端的储箱开口。该操作特别有利于四缸应用，其中凸轮扭矩再循环有利于低发动机速度的相位速率，而油压致动有益于高发动机速度的相位速率。该功能可以添加到各种阀芯设计中。
图9示出了根据本发明第二个实施例的油控制阀1000，其处于0mm行程(起始位置或第一位置)。在该第一位置，液压流体从供流连接部P流过阀芯延伸部41，该液压流体在校准帽14、止回阀管43、阀芯的第一流通开口13和第二连接开口15中被引导至第二操作连接部B。止回阀管43的右端定位在阀芯30的凹口51中。板式止回阀33打开，以允许通过第一连接开口17、第二流通开口19、止回阀管43的开口45(见图9的线)、内部空间21、第一流通开口13到第二连接开口15实现从A到B的凸轮扭矩再循环。为了液压地供流至凸轮相位器而提供了多个连接部A、B、P、T1(紧邻壳体10中的连接部A)、T2(位于壳体10的左端)。T1打开，允许从A流过右端凸台47流到第三连接开口25和T1。
图10示出了根据本发明第二个实施例的油控制阀1000，其处于0.6mm的行程(第二位置)。在该第二位置，板式止回阀33造成油从A到B的凸轮扭矩再循环。相比于根据图9的第一位置，由阀芯30的右端凸台47封闭了到第三连接开口25并且进而到T1的流动。
图11示出了根据本发明第二个实施例的油控制阀1000，其处于1.5mm的行程(中间或保持位置)。在该位置，阀芯凸台27、29阻挡A和B以保持凸轮相位器位置。在中间位置或保持位置没有再循环。
图12示出了根据本发明第二个实施例的油控制阀1000，其处于2.7mm的行程(第四位置)。在该第四位置，板式止回阀32引起油从B到A的凸轮扭矩再循环。T2由阀芯30的左端凸台49封闭。
图13示出了根据本发明第二个实施例的油控制阀1000，其处于3.2mm的行程(终端位置)。在该终端位置，液压流体从供流连接部P经过阀芯延伸部41、止回阀管43、阀芯的第一流通开口13和第一连接开口17流到第一操作连接部A。板式止回阀32打开，以允许通过第二连接开口15、第三流通开口31、止回阀32、内部空间21、第一流通开口13到第一连接开口17实现油从B到A的凸轮扭矩再循环。T2打开，允许从B流过左端凸台49流到第四连接开口37和T2。
图14示出了根据本发明第二个实施例的油控制阀1000在各种位置的符号图。图14中所示的符号图的最右侧部分示出了根据图9中所示的第一位置的油控制阀1000的流通。图14中所示的符号图的最右侧部分旁边的部分示出了根据图10中所示的第二位置的油控制阀1000的流通。图14中所示的符号视图的中间部分示出了根据图11中所示的中间(第三)位置的油控制阀1000的流通。图14中所示的符号视图的中间部分左侧的部分示出了根据图12中所示的第四位置的油控制阀1000的流通。图14中所示的符号视图的最左侧部分示出了根据图13中所示的第五(终端或最后)位置的油控制阀1000的流通。
在该起始位置，第二操作连接部B被液压流体加载。这意味着液压流体从第一供流连接部P流过内部空间和第一流通开口，其释放与第二操作连接部B连接的第二连接开口。此外，液压流体可从第一操作连接部A至少部分地流过第一连接开口，并且通过打开右侧止回阀32，液压流体可流入内部空间进入第一流通开口。从那里，液压流体通过第二连接开口流入第二操作连接部B。从第一操作连接部A流出的另外部分流体流过开口进入与储箱连接部T1相关联的第三连接开口。
除了储箱连接部T1被封闭之外，第二位置的操作类似于起始位置。
在这个中间位置或保持位置，流动停止。
在终端位置或第五位置，第一操作连接部A被液压流体加载。这意味着液压流体从第一供流连接部P流过内部空间和第二流通开口，其释放与第一操作连接部A连接的第一连接开口。此外，液压流体可从第二操作连接部B至少部分地流过第二连接开口，并且通过打开左侧止回阀32，液压流体可流入内部空间进入第一流通开口。从那里，液压流体通过第一连接开口流入第一操作连接部A。从第二操作连接部B流出的另外部分的流体流过开口进入与左侧的储箱连接部T2相关联的第四连接开口。流入左侧的储箱连接部T2的另外部分的液压流体从第二操作连接部B流出。
除了储箱连接部T2被封闭之外，第四位置的操作类似于第五位置。
图15示出了根据本发明第二个实施例的利用各种固定方法的油控制阀1000。具体地，可在第一位置1702处使用卷边或点焊，可在第二位置1704使用点焊或压接，可在第三位置1706处使用点焊或压接，并且可在第四位置1708处使用压接。
本发明具有许多优点，包括低成本、良好的再循环油流动和易于组装。阀芯组件可以低成本制造。更具体地，能机加工阀芯30，而阀芯组件中的其它阀芯部分可通过更具成本效益的方法制造，例如冲压或深拉，或任何其它合适的价格划算的方法。并且阀芯组件中的其它阀芯部分可由塑料或任何其它合适的廉价材料制成。
发生再循环油的良好流动是因为轴向止回阀18、32、33带来了超过其它阀、例如带式止回阀的流动改进。本发明更容易组装，因为在停止焊接期间可通过固定工具保持供流管与阀芯的同心度。
尽管已经详细描述了本发明的若干实施例及其优点，但应该理解，在不脱离本发明的教导的情况下，可以在其中进行改变、替换、变换、修改、变化、置换和变更，本发明的精神和范围由所附权利要求阐述。

Claims (16)

1.一种用于凸轮相位器的液压阀，包括：
阀芯组件，其包括在中心开口中可轴向移动的阀芯；以及
第一止回阀和第二止回阀，其防止液压流体以通过所述阀芯组件的开口的第一液流和通过阀芯组件的所述开口的第二液流从阀芯组件的内腔非预期地流出所述阀芯组件，所述阀芯组件分别与第一操作连接部和第二操作连接部相关联；
其中所述阀芯组件具有第一位置、第二位置和第三位置，
其中，当所述阀芯组件处于所述第一位置时，液压流体从所述第一操作连接部流到所述第二操作连接部，
其中，当所述阀芯组件处于所述第二位置时，液压流体不在所述第一操作连接部与第二操作连接之间流动，
其中，当所述阀芯组件处于所述第三位置时，液压流体从所述第二操作连接部流到第一操作连接部，
其中，所述第一操作连接部和第二操作连接部根据阀芯的位置被打开和封闭。
2.根据权利要求1所述的液压阀，还包括布置在所述液压阀的一端的供流连接部。
3.根据权利要求1所述的液压阀，其中所述阀芯组件包括机加工的阀芯。
4.根据权利要求1所述的液压阀，其中所述阀芯组件包括由塑料制成的其它阀芯部件。
5.根据权利要求4所述的液压阀，其中由塑料制成的其它部件由冲压塑料或深拉塑料制成。
6.根据权利要求4所述的液压阀，其中由塑料制成的其它部件是供流管和过流盘。
7.根据权利要求1所述的液压阀，其中所述阀芯通过外部致动来定位。
8.根据权利要求1所述的液压阀，其中加压的液压流体从所述液压阀的一端进入，其所造成压力由所述阀芯的差动面积平衡。
9.根据权利要求1所述的液压阀，其中所述第一止回阀和所述第二止回阀能够实现液压流体的凸轮扭矩再循环。
10.根据权利要求1所述的液压阀，其中所述第一止回阀和第二止回阀轴向设置在所述阀芯中并具有相反的打开方向。
11.根据权利要求1所述的液压阀，其中所述液压阀是油控制阀。
12.根据权利要求1所述的液压阀，其中所述液压阀是内燃机油控制阀。
13.根据权利要求1所述的液压阀，
其中，所述阀芯组件具有第一附加位置和第二附加位置，所述第一附加位置位于所述第一位置与所述第二位置之间，而所述第二附加位置位于所述第二位置与所述第三位置之间，
其中，当所述阀芯组件处于所述第一附加位置时，液压流体从所述第一操作连接部流到所述第二操作连接部，并且
其中，当所述阀芯组件处于所述第二附加位置时，液压流体从所述第二操作连接部流到所述第一操作连接部。
14.根据权利要求13所述的液压阀，还包括：
储箱连接部，
其中，当所述阀芯组件处于所述第一位置或第三位置时，所述储箱连接部是打开的
其中，当所述阀芯组件处于所述第一附加位置、所述第二位置或所述第二附加位置时，所述储箱连接部是被封闭的。
15.一种用于凸轮相位器的液压阀，包括：
阀芯组件，其包括在中心开口中可轴向移动的阀芯；
第一止回阀和第二止回阀，其防止液压流体以通过所述阀芯组件的开口的第一液流和通过阀芯组件的所述开口的第二液流从阀芯组件的内腔非预期地流出所述阀芯组件，所述阀芯组件分别与第一操作连接部和第二操作连接部相关联；
其中所述阀芯组件具有第一位置、第二位置、第三位置、第四位置和第五位置，
其中，当所述阀芯组件处于所述第一位置或第二位置时，液压流体从所述第一操作连接部流到所述第二操作连接部，
其中，当所述阀芯组件处于所述第三位置时，液压流体不在所述第一操作连接部与第二操作连接部之间流动，
其中，当所述阀芯组件处于所述第四位置或第五位置时，液压流体从所述第二操作连接部流到所述第一操作连接部，
其中，所述第一操作连接部和第二操作连接部根据阀芯组件的位置而被打开和封闭。
16.根据权利要求15所述的液压阀，还包括：
储箱连接部，
其中，当所述阀芯组件处于所述第一位置或第五位置时，所述储箱连接部是打开的，并且
其中，当所述阀芯组件处于所述第二位置、第三位置或第四位置时，所述储箱连接部是被封闭的。
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