CN114423931A - 电动液压换气阀控制系统的液压单元 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种内燃发动机的电动液压换气阀控制系统的液压单元(1)，所述液压单元包括：‑液压壳体(2)，所述液压壳体具有接纳开口(35)；‑活塞导引件(17)，所述活塞导引件借助于通过接纳开口的壁进行的自铆固紧固在所述液压壳体中；‑以及从动活塞(18)，所述从动活塞以能够轴向移动的方式在所述活塞导引件中被导引，并且所述从动活塞在壳体中界定在所述活塞导引件中延伸的压力室(9)，并且所述从动活塞致动所述壳体的外部的换气阀(23)。活塞导引件设计为具有引起自铆固的外部件(25)以及导引所述从动活塞的内部件(26)的多部件结构，所述外部件的内表面与所述内部件的外表面在自铆固的轴向区域中径向间隔开，并且所述外部件和所述内部件以轴向形状锁定的方式彼此连接，使得所述外部件的面向所述换气阀的第一端部部分(27)部分地或全部地形成在所述内部件的外周向凹部中。
Description
技术领域
本本发明涉及内燃发动机的电动液压换气阀控制系统的液压单元，包括：
-液压壳体，该液压壳体具有接纳开口，
-活塞导引件，所述活塞导引件借助于通过接纳开口的壁进行的自铆固紧固在液压壳体中，
-以及从动活塞，该从动活塞在活塞导引件中以可以轴向移动的方式被导引，并且该从动活塞在壳体中界定了在活塞导引件中延伸的压力室，并且该从动活塞致动壳体的外部的换气阀，
其中，活塞导引件设计为具有引起自铆固的外部件以及导引从动活塞的内部件的多部分结构，外部件的内表面与内部件的外表面在自铆固的轴向区域中径向间隔开。
背景技术
下述具有电动液压阀控制的内燃发动机已经由汽车制造商菲亚特汽车公司以“液压气门”的名称大规模生产了若干年：在所述内燃发动机中，用于从主动侧凸轮升降件至从动侧换气阀的液压传输所需的基本部件布置在附接至气缸盖的预组装液压单元中。
用于凸轮侧的主动活塞和换气阀侧的从动活塞的活塞导引件可以通过将它们旋拧到液压壳体中而紧固，如在DE 10 2006 008 676 A1中所提出的。
作为该旋拧紧固的替代方案，根据DE 10 2011 075 894 A1，用于主动活塞的活塞导引件借助于摩擦焊接接合连接至液压壳体。
DE 10 2011 002 680 A1公开了一种具有由轻金属制成的液压壳体的液压单元，该液压单元的用于活塞导引件的接纳开口衬有可以承受高机械应力的材料。
在DE 10 2013 214 651 A1和DE 10 2014 201 911 A1中，提出了在每种情况下借助于塑料材料成型将液压壳体分别与用于主动活塞和从动活塞的活塞导引件连接。在此过程中，由相对坚固的钢材料制成的活塞导引件被压入到由相对柔性的铝材料制成的液压壳体的接纳开口中，并且活塞导引件的局部过盈导致材料从壳体壁流动到活塞导引件的外环形凹槽中。这种无法以非破坏性方式再次释放的形状锁定连接在文献中被称为自铆固。
在自铆固期间，壳体壁的与径向向内材料流相关联的收缩不可避免地导致活塞导引件径向向内变形，其中，活塞导引件的对于从动活塞的精确导引所必需的柱形形状可能会受到难以接受的高程度的损害。
从随后公开的DE 10 2019 109 865 A1中已知一种通用液压单元。
发明内容
本发明的目的是关于从动活塞的自铆固活塞导引件的结构设计改进上述类型的液压单元。
该目的通过下述方式实现：外部件和内部件由于外部件的面向换气阀的第一端部部分部分地或完全地围绕外圆周形成在内部件的凹部中而以轴向形状锁定的方式彼此连接。
根据本发明，活塞导引件的铆固引起的变形被外部件与内部件之间的径向(环形)间隙吸收，并且因此，在很大程度上或完全局限于外部件。因此，与铆固和支承从动活塞无关的内部件的导引孔不会变形，或者至少不会达到不允许的高的程度。外部件和内部件彼此牢固地连接，其中，优选的非硬化的外部件是局部形成的，并且带有凹部的成型部分产生轴向形状配合，这防止了内部件沿换气阀方向的相对移位。
优选实施方案是从属权利要求的主题。
附图说明
本发明的其他特征由以下描述和附图得出，这些附图示出了本发明的示例性实施方式。根据图1至图4的示例性实施方式的解释基于现有技术。除非另有说明，否则相同或在功能上相同的特征或部件具有相同的附图标记。在附图中：
图1以立体图示出了电动液压换气阀控制系统的已知的液压单元；
图2示出了沿着安装在液压单元中的主动单元穿过液压单元的横截面；
图3示出了沿着安装在液压单元中的从动单元穿过液压单元的横截面；
图4示出了沿着安装在液压单元中的液压阀穿过液压单元的横截面；
图5以纵向截面图示出了根据本发明的具有活塞导引件的从动单元的示例性实施方式；
图6示出了根据图5的细节X。
具体实施方式
图1示出了已知的液压单元1的整体视图，该液压单元被预组装以用于安装在具有电动液压换气阀控制系统的直列四缸内燃发动机的气缸盖中。连接至内燃发动机的油路的液压壳体2容纳由未示出的凸轮轴的凸轮驱动的主动单元3。电磁液压阀4位于液压壳体2的与主动单元3相对的纵向侧。
穿过相同的主动单元3中的一个主动单元的横截面在图2中示出。作为凸轮从动件，主动单元3包括摇臂6、弹簧加载的主动活塞8以及旋拧到液压壳体2中的活塞导引件32，摇臂通过作为凸轮丝锥的安装有针的滚子7枢转地安装在刚性支承元件5上，其中，主动活塞8以可以轴向移动的方式被导引。凸轮升力在壳体的外部传输至主动活塞8，该主动活塞界定了壳体内部的体积可变的压力室9。为了控制在压力室9中产生的液压介质压力处于200bar加上由于材料方面的压力脉动而引起的压力峰值的范围内，由旋拧至液压壳体的壳体覆盖件10封闭的液压壳体2被设计为压力密封的铝锻件。当液压阀4打开时，压力室9与减压室11连接，该减压室又通过蓄压器的弹簧加载的活塞12界定。旋拧到液压壳体2中的传感器13被用于检测液压介质温度。
图3示出了用于致动换气阀23中的一个换气阀的从动单元14，此处用虚线指示换气阀。从动单元14经由如在图2中所示的通道15以及通道16与主动单元3的主动活塞8进行液压操作连接，并且该从动单元包括筒形活塞导引件17、从动活塞18和液压制动器20，活塞导引件旋拧到液压壳体2的接纳开口35中，从动活塞在活塞导引件17的导引孔24中以可以轴向移动的方式被导引、并且界定壳体内部的压力室9、并且经由液压阀间隙补偿元件19致动壳体外部的换气阀23。这确保了换气阀23的明确的制动和缓慢关闭，该换气阀在升降阶段以液压的方式与相关的凸轮升降件断开联接，并且通过其阀弹簧在关闭方向上起作用，而当液压阀4打开时，液压介质从压力室9快速流出进入到减压室11中。
从在图4中所示的沿着液压阀4的横截面可以明显看出，通过液压阀4将压力室9与减压室11分开。通道15和16经由在液压阀4处延伸的环形凹槽21以液压的方式彼此连接，使得环形凹槽21与通道15和16一样是压力室9的一部分。当打开时，液压阀4允许液压流体从压力室9流动到减压室11中并且通过将减压室11连接至环形凹槽21的孔22往回流动。
液压阀4和液压壳体2借助于本身已知的自铆固不可分开地连接。相反地，在没有额外的措施的情况下不可以用液压壳体2中的这种自铆固来代替活塞导引件17的旋拧紧固来避免与旋拧连接的相对较高的制造和组装工作或者过早松动有关的缺点和风险。其原因是从动活塞18与导引孔24之间只有几微米的导引间隙，导引孔由于自铆固而产生的径向向内的变形将远远大于导引间隙，并且因此将导致从动活塞18卡在导引孔24中。
将在下面参照图5和图6中所示的示例性实施方式解释的根据本发明的从动单元14的活塞导引件17的多部件设计解决了这个问题。活塞导引件17具有多部件设计，该多部件设计具有外部件25和牢固地连接至外部件的内部件26。紧固主要通过轴向形状锁定连接并且额外地通过过盈配合来实现。轴向形状锁定连接包括外部件25的面向换气阀23的第一端部部分27，该第一端部部分与内部件26的外周向凹部径向重叠。该凹部为环形凹槽28。在将内部件26插入外部件25之后，通过将第一端部部分27部分周向地或者如在当前情况下沿径向向内方向完全周向地形成在环形凹槽28中来产生重叠。成型是借助于已知的冲压、铆固或滚光工艺执行的。
如在图6中放大示出的，支承形状锁定连接的过盈配合存在于外部件25的邻近于第一端部部分27的内表面部分29与内部件26的邻近于环形凹槽28的外表面部分30之间。外部件25和内部件26以过盈配合的液压密封的方式彼此连接，使得通过与液压阀制动器20相关的功能防止液压介质经由外部件25与内部件26之间的环形间隙31不受控制地从压力室9流出。从动活塞18包括液压阀间隙补偿元件19，该液压阀间隙补偿元件的液压供应经由在环形凹槽28的轴向区域中横向穿过内部件26的开口33来实现。
外部件25的在壳体的内部的第二端部部分、即背离换气阀23的第二端部部分具有在端面上对抵靠其搁置的内部件26进行轴向支承的底部46。活塞导引件17具有在结构上一体的止回阀，这使得可以特别是关于在液压阀制动器20在其紧固在液压壳体2中之前的正常工作对从动单元14进行测试。该止回阀朝向从动活塞18打开，以允许液压流体穿过底部46中的开口34流动到压力室9中，并且该止回阀包括阀球38、压入到底部46中的第一阀座36、以及由底部46本身或者如在当前情况下由轴向夹在底部46与第一阀座36之间的盘状件37形成的第二阀座。当止回阀关闭时，阀球38以密封的方式搁置在第一阀座36上，而当止回阀打开时，阀球以密封的方式搁置在盘状件37上。额外插入的盘状件37的优点在于，与外部件25不同，盘状件37为了第二阀座的永久耐磨性的益处而被硬化。另一优点是，在平坦的盘状件37上比在相对凹陷较深的底部46上更容易进行的第二阀座的成形。
外部件25和内部件26两者均由钢材料制成。只有内部件26具有导引孔24的相对于从动活塞18的轴向导引所需的表面耐磨性，并且为此目的被硬化。相反地，在没有热处理的情况下制造外部件25，以利于成型并且还实现低制造成本。出于用(由铝制成的)液压壳体2的接纳开口35的甚至“更软”的壁进行自铆固的目的，因此由“柔性”钢材料制成的外部件25的外表面设置有环形凹槽39和界定该环形凹槽的直径阶状部40，该直径阶状部在未变形的状态下与接纳开口35的直径重叠很多使得将活塞导引件17压入到液压壳体2中导致了壁的局部材料流动到环形凹槽39中，因此，活塞导引件17以形状锁定的方式不可释放地紧固在接纳开口35中。
活塞导引件17的多部件设计允许内部件26的外表面在自铆固的轴向区域中、即至少局部地在环形凹槽39的轴向区域中与外部件25的内表面径向间隔开。相应较大的环形间隙31——该相应较大的环形间隙在当前情况下至少在自铆固之前从底部46延伸至内部件26的径向突出的外表面部分30——定尺寸成使得外部件25的不可避免地伴随着接纳开口35的铆固而产生的径向变形没有转移或者没有显著地转移至内部件26，并且因此，内部件的导引孔24保持具有精确导引从动活塞18所需的公差窄且小的导引间隙的筒形形状。未变形的环形间隙的尺寸是零点几毫米。
从动活塞18借助于夹持套筒41被固定以防止从活塞导引件17轴向延伸。夹持套筒41在外圆周上与内部件26中的阶状孔的内表面部分42夹持接触并且在其中保持成可以抵抗夹持接触力轴向移位。夹持套筒41的径向向内的套环43用作阀间隙补偿元件19的轴向止动件，因此该轴向向内的套环保持在所示的缩进位置。这种状态一直存在，直到液压单元1安装在内燃发动机中并投入运行，使得从动活塞18的液压致动使夹持套筒41移位到延伸的操作位置中为止。
内部件26设置有另一环形凹槽44和插入在该另一环形凹槽中的密封环45，以相对于接纳开口35的口部对阀间隙补偿元件19的液压供应进行密封。
Claims (7)
1.一种内燃发动机的电动液压换气阀控制系统的液压单元(1)，包括：
-液压壳体(2)，所述液压壳体具有接纳开口(35)，
-活塞导引件(17)，所述活塞导引件借助于通过所述接纳开口(35)的壁进行的自铆固紧固在所述液压壳体(2)中，
-以及从动活塞(18)，所述从动活塞以能够轴向移动的方式在所述活塞导引件(17)中被导引，并且所述从动活塞在壳体中界定在所述活塞导引件(17)中延伸的压力室(9)，并且所述从动活塞致动所述壳体的外部的换气阀(23)，
其中，所述活塞导引件(17)是具有实现自铆固的外部件(25)以及实现从动活塞导引的内部件(26)的多部件，并且所述外部件(25)的内表面与所述内部件(26)的外表面在自铆固的轴向区域中径向间隔开，其特征在于，所述外部件(25)和所述内部件(26)以轴向形状配合的方式彼此连接，使得所述外部件(25)的面向所述换气阀(23)的第一端部部分(27)部分地或完全地形成在所述内部件(26)的外周向凹部中。
2.根据权利要求1所述的液压单元(1)，其特征在于，所述凹部为环形凹槽(28)。
3.根据权利要求2所述的液压单元(1)，其特征在于，所述从动活塞(18)包括液压阀间隙补偿元件(19)，所述液压阀间隙补偿元件的液压供应经由在所述环形凹槽(28)的轴向区域中横向穿过所述内部件(26)的开口(33)来实现。
4.根据前述权利要求中的任一项所述的液压单元(1)，其特征在于，所述外部件(25)的邻近于所述第一端部部分(27)的内表面部分(29)与和所述内部件(26)的邻近于所述凹部的外表面部分(30)借助于过盈配合以液压密封的方式彼此连接。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的液压单元(1)，其特征在于，所述液压壳体(2)由铝材料制成，并且所述外部件(25)由钢材料制造并以没有热处理的方式制造，从而增加所述外部件的表面硬度。
6.根据前述权利要求中的任一项所述的液压单元(1)，其特征在于，所述外部件(25)的背离所述换气阀(23)的第二端部部分具有在端面处轴向支承所述内部件(26)的底部(46)。
7.根据权利要求6所述的液压单元(1)，其特征在于，所述活塞导引件(17)具有朝向所述从动活塞(18)打开的止回阀，并且所述止回阀具有阀球(38)、压入到所述底部(46)中的第一阀座(36)以及由所述底部(46)或由轴向地夹持在所述底部(46)与所述第一阀座(36)之间的盘状件(37)形成的第二阀座，其中，当所述止回阀关闭时，所述阀球(38)抵靠所述第一阀座(36)搁置，而当所述止回阀打开时，所述阀球抵靠所述第二阀座搁置。
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