CN110366633B - 液压凸轮轴调节器 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种液压凸轮轴调节器(1)，其具有定子(2)和相对于定子(2)可运动设置的转子(3)，以及具有中心阀(4)，通过该中心阀控制液压凸轮轴调节器(1)的工作室(6，7)的供油，其中，在所述中心阀(4)和所述转子(3)之间设置可变形的密封套筒(5)，其中，所述密封套筒(5)在不受力的初始状态下沿轴方向具有初始长度(L0)并在安装之后具有如下形式的变形：使得密封套筒(5)的长度从初始长度(L0)改变到在组装状态中的长度(L1)，其中，所述密封套筒(5)在径向方向上至少区段地贴靠中心阀(4)并且贴靠转子(3)。本发明还涉及一种用于制造这种液压凸轮轴调节器(1)的方法。

Description

液压凸轮轴调节器
技术领域
本发明涉及一种液压凸轮轴调节器和用于制造这样的液压凸轮轴调节器的方法。
背景技术
液压凸轮轴调节器用在内燃机中，以将内燃机的进气门和排气门的气门正时适配于内燃机的负荷状态，从而提高内燃机的效率。从现有技术中已知液压凸轮轴调节器，其根据叶片式原理工作。液压凸轮轴调节器在其基本结构中通常具有可由内燃发动机的曲轴驱动的定子和可与内燃发动机的凸轮轴抗扭地连接的转子。在定子和转子之间设置有环形空间，其通过抗扭地与定子连接的、径向向内突出的凸起划分为多个工作室，工作室分别被径向从转子向外伸出的叶片划分为两个压力室。根据用压力介质对压力室的加载，转子相对于定子，进而还有凸轮轴相对于曲轴在“早”或“晚”的方向上进行调节。通过压力室的相应的液压加压，可以改变转子相对于定子的位置，从而可以调节内燃机的气门正时。
从DE 10 2012 112 059 A1已知液压凸轮轴调节器，其中，套筒被布置在所述凸轮轴调节器的转子和中心阀之间的环形空间中，并将该环形空间分成两个不同的子空间，其中，一个子空间与所述凸轮轴调节器的第一液压腔连接，并且第二子空间与凸轮轴调节器的第二液压腔连接。套筒被压入转子的孔中并通过密封环密封。
此外，套筒具有开口，使得液压流体可以从中心阀流入压力室。
从DE 10 2012 213 002 A1已知液压凸轮轴调节器，其中，圆柱形套筒设置在中心阀和转子之间，所述套筒具有多个密封套筒，用于液压密封到液压凸轮轴调节器的压力室的各个入口和出口，其中，所述套筒可以力配合和/或形状配合地与中心阀连接。
US201225509A1描述了一种液压凸轮轴调节器，其具有与中心阀同轴地布置的套筒，该套筒用于将油引导至液压凸轮轴调节器的相应压力室。
DE 10 2008 057 492 A1描述了一种液压凸轮轴调节器，其具有流体引导单元，中央螺栓的力流通过该流体引导单元。在这种情况下，流体引导单元在径向内侧上具有流体引导槽，通过该流体引导槽可以从中央螺栓液压地供应压力腔。
在DE 10 2015 200 538 A1示出了具有转子和与转子同心地设置的中央螺栓的凸轮轴调节器，其中，所述转子的内直径和中央螺栓的外直径之间形成至少两个相互液压地隔离的导油通道，其中，导油通道构成在插入转子的内直径中的构件中或通过在转子的内直径和中央螺栓的外直径之间压紧的构件彼此液压分离。
然而，已知解决方案的缺点在于转子和中心阀之间的密封相对复杂且成本高，并且在液压凸轮轴调节器的组装期间意味着相应的更多耗费。
发明内容
本发明的目的是提供一种中心阀和转子之间的液压密封，其能够低成本地制造和组装，并提供这两个部件之间的可靠的液压密封，从而提高了液压凸轮轴调节器的可调节性。
根据本发明，该目的通过液压凸轮轴调节器实现，该液压凸轮轴调节器具有定子和相对于定子可运动设置的转子，以及具有中心阀，通过该中心阀控制液压凸轮轴调节器的工作室的供油，其中，在所述中心阀和所述转子之间设置可变形的密封套筒，其中，所述密封套筒在不受力的初始状态下沿轴方向具有初始长度并在安装之后具有如下形式的变形，使得密封套筒的长度从初始长度改变到在组装状态中的长度，其中，所述密封套筒在径向方向上至少区段地贴靠中心阀并且贴靠转子。优选地，密封套筒在初始状态下具有如下长度：该长度不等于转子的夹紧长度。由此提供了一种液压凸轮轴调节器，其可特别容易地组装，并且最小化中心阀和转子之间的密封件。由此，可以减少凸轮轴调节器的油耗，并且可以提高液压凸轮轴调节器的可调节性。
根据本发明提出，密封套筒的侧表面以波纹管的方式形成。如果以波纹管的方式形成密封套筒的侧表面，那么密封套筒通过组装力有针对性地在波纹管的褶皱处变形，以使相应的尖端贴靠转子和中央螺栓。在这种情况下，密封套筒具有高弹性，使得仅需要用于所需变形的小的组装力。
在液压凸轮轴调节器的优选实施形式中提出，密封套筒具有不同于圆柱形状的轮廓。通过不同于圆柱形状的轮廓，可以降低密封套筒的刚度。因此，在组装期间密封套筒的限定的变形和弯曲是可能的，由此有利于密封套筒在转子和中心阀的相应部位处的限定的贴靠。
根据本发明的一个有利的改进方案提出，密封套筒具有第一部段和至少一个第二部段，第一部段具有第一直径，第二部段具有第二直径，第二直径大于第一直径。通过具有第一直径的第一部段和直径较大的第二部段，可以以简单的方式在相应的接触部位之间形成对应的导油通道，使得液压凸轮轴调节器的油可从中心阀流入液压凸轮轴调节器的相应工作室中和再次回流，所述接触部位用于在中心阀和所述转子之间进行密封。
在液压凸轮轴调节器的另一优选实施形式中提出，密封套筒在其侧表面上具有至少一个开口，优选多个开口，用于液压凸轮轴调节器的工作室的液压供应。通过多个开口，可以在中心阀和液压凸轮轴调节器的工作室之间产生多个液压连接。由此，可以减少节流损失并且可以实现相应的工作室的相应快速填充或排空。
根据本发明的进一步改进提出，在密封套筒的侧表面上形成凸起，所述凸起分别半球形或斜坡形地突出超过密封套筒的圆柱形基本结构。
在液压凸轮轴调节器的另一优选实施例中提出，液压凸轮轴调节器具有液压可切换的中心锁定装置。在具有中心锁定装置的液压凸轮轴调节器中，高泄漏会导致凸轮轴调节器从锁定位置意外解锁。在此，控制液压凸轮轴调节器的锁定销的锁定的通道中的压力以如下程度增加：使得锁定销被压入解锁位置。通过具有可变形的密封套筒的根据本发明的方案避免了泄漏，或至少减少泄漏，使得锁定销的意外解锁的危险被消除并在相应的液压操控时始终可靠地锁定或解锁所述锁定销。
根据本发明，提供了一种制造液压凸轮轴调节器的方法，所述液压凸轮轴调节器具有定子和转子和中心阀，通过该中心阀控制液压凸轮轴调节器的工作腔的供油，其中，在所述中心阀和所述转子之间设置可变形的密封套筒，所述密封套筒在不受力的初始状态下在安装之前具有一定长度并通过安装力弹性和/或塑性变形，使得密封套筒的长度从初始长度改变到在组装状态中的长度，其中，所述密封套筒通过变形在径向方向上至少区段地贴靠所述中心阀并且贴靠转子。通过在中心阀和转子之间放置可变形的套筒，转子和中心阀之间的间隙被最小化或完全关闭，从而确保两个部件之间的密封。
本发明的方法提出，密封套筒在轴向方向上被压缩，从而密封套筒的长度在轴向方向上从初始长度减小并且密封套筒的侧表面在径向方向上向外和/或向内移动，使得所述侧表面区段地贴靠转子和中心阀。通过密封套筒的压缩，密封套筒在径向方向上变宽，以使得中心阀和所述转子之间的间隙被关闭，并且密封套筒可靠地贴靠这两个部件。通过套筒径向变宽，可以补偿制造引起的直径公差、中心阀与转子之间的同轴度误差和倾斜状态。此外，转子的几何形状可以简化，因为容纳中心阀的转子直径不必再具有凸肩。另外，可以省略在中心阀的外直径处的研磨过程，因为根据本发明的解决方案允许更大的直径公差。由此可以降低液压凸轮轴调节器的制造成本。
在该方法的一个替代实施形式中提出，所述密封套筒在径向方向上被压缩，使得密封套筒的长度在轴向方向上从初始长度增加，并且优选膨胀到转子的整个夹紧长度。在这种情况下，密封套筒可以制造成使得它在未安装状态下在轴向上比转子的夹紧长度短。通过将套筒接合到转子的中心开口中，套筒沿径向被压缩，使得套筒沿轴向方向膨胀。在此，密封套筒上的相应的半圆形或斜坡形轮廓有助于支持密封套筒的限定的弯曲和与其关联的变形。
附图说明
下面将参考附图根据优选实施例说明本发明。相同部件或具有相同功能的部件由相同的附图标记标识。其中：
图1示出根据本发明的液压凸轮轴调节器，其具有位于中心阀和转子之间的密封套筒；
图2示出处于无负载状态下的和通过组装力的变形的密封套筒的截面；
图3示出密封套筒的另一剖视图；
图4示出插入转子和中心阀之间的密封套筒的三维视图；
图5以三维示图和剖视图示出密封套筒的另一实施例；
图6示出组装期间密封套筒的变形和长度变化的示意图。
具体实施方式
图1示出用于调节内燃机的气门正时的液压凸轮轴调节器1。液压凸轮轴调节器1具有定子2和转子3。在这种情况下，转子3和定子2围绕共同的中心轴线17同心地布置。转子3具有中心开口15，在该中心开口中布置有用于液压控制液压凸轮轴调节器1的工作室6，7的中心阀4。在定子2和/或转子3中，形成用于将液压流体供应或排出到工作室6，7中的通道。在转子3和中心阀4之间形成间隙16，密封套筒5插入该间隙中。密封套筒5既可以间隙配合地插入到间隙16中，也可以按压到转子3的开口中或者中心阀4的外直径上。从图1中的图示可以看出，在将液压凸轮轴调节器1安装到未示出的凸轮轴之前的无作用力未安装的状态下，转子3的夹紧长度LKR比密封套筒5的轴向长度L0小一个长度ΔL。由于密封套筒5的几何形状，密封套筒5的轴向压缩导致密封套筒5的径向扩展。在转子3中的中心开口15可以被设计为圆柱形孔，并且不必具有用于形成导油通道的凸肩，因为这些导油通道通过在密封套筒5和转子3之间的密封套筒5的第一部段9形成并且由密封套筒5的相应的第二部段10分开。
在图2中，密封套筒5在未负载的初始状态下和在安装液压凸轮轴调节器1之后以剖视图示出。密封套筒5的几何形状选择成，使得密封套筒5的从初始长度L0在轴向方向上减小长度ΔL到长度L1的压缩引起所述套筒从X0到X1的径向扩展。长度变化ΔL与扩展ΔX之间的确切关系可以通过密封套筒5的几何形状确定。如果量ΔX至少与间隙16一样高，则密封套筒5在转子3和中心阀4之间密封。即使密封套筒5的扩展ΔX比间隙16更小，只要X1比中心阀4和转子3之间迄今可能的径向间隙小，那么与以前的设计相比也存在改进的密封。一方面密封套筒5满足中心阀4和转子3之间的密封功能。另一方面，密封套筒5用作将油分配到液压凸轮轴调节器1的工作室6，7中的套筒。为此，密封套筒5在第一部段9处具有第一直径D1，其优选是密封套筒5的最小直径并且允许密封套筒5套到中心阀5上。从该第一直径D1开始，密封套筒5具有至少一个具有较大直径D2的第二区段10，其中第二区段10分别形成密封套筒5在转子3上的接触面。在密封套筒5的侧表面8上形成多个开口11，以允许液压凸轮轴调节器1的液压控制介质从中心阀4到液压凸轮轴调节器1的工作室6，7中地穿流密封套筒5。从圆柱形基体14开始密封套筒5具有多个凸起13，凸起优选地在径向方向上以半圆形或斜坡形状突出超过圆柱形基体14。在这种情况下，多个突起13可以按照波纹管12的方式彼此连接，以允许在该区域内所述密封套筒5的特别简单的变形和必要时产生一个、多个相继的密封边缘。为了在凸起13的区域中实现特别简单的变形，密封套筒5在凸起13的区域中可以具有与凸起的基体14相比减小的材料厚度。然而，材料厚度优选地在整个密封套筒5上基本恒定，以便实现尽可能低成本地制造密封套筒5。通过密封套筒5以值X1径向扩展和密封套筒5的弹性设计，由制造引起的直径公差、中心阀4和转子3之间的同轴度公差和倾斜状态可以被补偿。此外，转子3的几何形状在中心开口15的区域中被简化，因为转子3的内直径不必再具有凸肩，其中在转子中容纳中心阀4。作为转子3的内部几何形状，圆柱形面就足够了。此外，取消了对中心阀4的外直径的研磨过程，该研磨过程在现有技术已知的设计中对于维持公差和泄漏而言是必须的。
在图3中示出了密封套筒5的另一视图。可以看出，开口11分别仅形成在相应的凸起13的侧面18中的一个中，从而使相应的凸起13的圆顶与转子3形成密封座，其将各个供油通道彼此液压分离。图4示出了具有多个凸起的这种密封套筒5的三维视图，所述凸起将从中心阀4到工作室6，7的导油通道液压地彼此分离。
替选地，密封套筒5也可以通过径向压缩进行轴向膨胀。在这种情况下，如图5和图6中示出的密封套筒6这样制成，使得其在未安装和不受力状态中具有轴向长度L0，其在轴向上比转子3的夹紧长度LKR短一个量ΔL。密封套筒5的径向尺寸X1在初始状态下比中心阀4和转子3之间的间隙16大。如果密封套筒5被插入转子3的中心开口15中并且中心阀4被安装，密封套筒5在径向方向上从初始高度X1压缩到间隙16的宽度，即高度X0。在图6中示意性地示出了这种接合过程以及在此产生的密封套筒5的变形。为了能够安装密封套筒5，密封套筒5的无阻碍的轴向生长对于该径向压缩必须是可行的。密封套筒5可以在轴向方向上至多延伸长度ΔL，使得密封套筒在安装状态下最大达到转子3的夹紧长度LKR。相应的密封套筒在图5中示出。
图5示出对于密封套筒5的设计有意义的是，斜坡形或半圆形的凸起13突出超过密封套筒5的圆柱形基体14，所述凸起在接合时限定地变平，并因此导致密封套筒5在轴向方向上的膨胀。在这种情况下，凸起13分别具有第一和第二侧面18，它们优选地围绕凸起13的顶点镜像对称地形成。如果在图5中所示的密封套筒5插入到液压凸轮轴调节器1中并且借助中央螺栓4夹紧，则可以看出，在凸起13之间分别形成的导油通道，借助所述导油通道能从中心阀4进行压力室6，7的液压供给。凸起13的数量在此可以与图2至5中所示的数量不同，并且取决于液压凸轮轴调节器1的相应的液压设计。
附图标记列表
1 凸轮轴调节器
2 定子
3 转子
4 中心阀
5 密封套筒
6 第一工作室
7 第二工作室
8 侧表面
9 第一部段
10 第二部段
11 开口
12 波纹管
13 凸起
14 基本结构/基体
15 开口
16 间隙
17 中心轴线
18 侧面
ΔL 由于变形导致的长度变化
L0 初始状态下密封套筒的长度
L1 变形状态下密封套筒的长度
LKR 转子的夹紧长度
ΔX 由于变形引起的径向高度变化
X0 初始状态下密封套筒的径向高度
X1 变形状态下密封套筒的径向高度

Claims (8)

1.一种液压凸轮轴调节器(1)，具有定子(2)和相对于定子(2)能运动设置的转子(3)，以及具有中心阀(4)，通过所述中心阀控制液压凸轮轴调节器(1)的工作室(6，7)的供油，其特征在于，在所述中心阀(4)和所述转子(3)之间设置能变形的密封套筒(5)，其中，所述密封套筒(5)在不受力的初始状态下沿轴方向具有初始长度(L0)并在安装之后具有如下形式的变形：使得所述密封套筒(5)的长度从所述初始长度(L0)改变到在组装状态中的长度(L1)，其中，所述密封套筒(5)在径向方向上至少区段地贴靠所述中心阀(4)并且贴靠所述转子(3)，其中所述密封套筒(5)的侧表面(8)以波纹管(12)的方式形成。
2.根据权利要求1所述的液压凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述密封套筒(5)具有不同于圆柱形形状的轮廓。
3.根据权利要求1或2所述的液压凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述密封套筒(5)具有：具有第一直径(D1)的第一部段(9)和具有第二直径(D2)的至少一个第二部段(10)，所述第二直径大于所述第一直径(D1)。
4.根据权利要求1或2所述的液压凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述密封套筒(5)在其侧表面(8)上具有至少一个开口(11)，用于液压供给所述工作室(6，7)。
5.根据权利要求1或2所述的液压凸轮轴调节器(1)，其特征在于，在侧表面(8)上形成凸起(13)，所述凸起分别半球形或斜坡形地突出超过所述密封套筒(5)的圆柱形基本结构(14)。
6.根据权利要求1或2所述的液压凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述液压凸轮轴调节器(1)具有液压地能切换的中心锁定装置。
7.一种用于制造液压凸轮轴调节器(1)的方法，所述液压凸轮轴调节器具有定子(2)和转子(3)和中心阀(4)，通过所述中心阀控制所述液压凸轮轴调节器(1)的工作室(6，7)的供油，其特征在于，在所述中心阀(4)和所述转子(3)之间设置能变形的密封套筒(5)，所述密封套筒(5)在不受力的初始状态下在安装之前具有初始长度(L0)并在安装期间被加载安装力，所述安装力导致所述密封套筒(5)的弹性和/或塑性变形，使得所述密封套筒(5)的长度从所述初始长度(L0)改变到在组装状态中的长度(L1)，其中，所述密封套筒(5)通过变形在径向方向上至少区段地贴靠所述中心阀并且贴靠所述转子(3)，其中所述密封套筒(5)沿轴向被压缩，使得所述密封套筒(5)的长度在轴向方向上从所述初始长度(L0)减小，并且所述密封套筒(5)的侧表面(8)在径向方向上向外移动，使得所述侧表面(8)区段地贴靠所述转子(3)和所述中心阀(4)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述密封套筒(5)从径向方向上被压缩，使得所述密封套筒(5)的长度在轴向方向上从所述初始长度(L0)变大，并且膨胀到所述转子(3)的整个夹紧长度(LKR)。
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