CN117916455A - 具有复位功能的凸轮轴调节器 - Google Patents

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于尔根·韦伯
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Abstract

本发明涉及一种液压凸轮轴调节器(1)，该凸轮轴调节器具有定子(2)、能够相对于定子(2)在有限角度范围内旋转的转子(3)、以及具有两个工作通道(5、6)和切换阀(7)的液压供应装置(4)，其中，用于将转子(3)相对于定子(2)沿两个相反的作用方向调节的两个工作通道(5、6)能够根据切换阀(7)的切换位置(8、9)而连接至用于加压的泵(10)或连接至用于减压的贮存器(11)，其中，液压供应装置(4)具有返回泵(12)，该返回泵能够通过使切换阀(7)在切换阀的切换位置(8、9)之间移位来致动，并且通过该返回泵的致动，两个工作通道中的一个工作通道(6)能够被加压以用于使转子(3)返回到预定位置中。

Description

具有复位功能的凸轮轴调节器
技术领域
本发明涉及用于调节机动车辆传动系中的凸轮轴相对于曲轴的相位位置的液压凸轮轴调节器，该凸轮轴调节器具有：定子、特别是旋转地联接至曲轴的定子；可以相对于定子在有限角度范围内旋转的转子、特别是旋转地联接至曲轴的转子；以及具有两个工作通道和(第一)切换阀的液压供应装置，其中，用于将转子相对于定子沿两个相反的动作方向调节的两个工作通道可以根据切换阀的切换位置而连接至用于加压的泵或连接至用于减压的贮存器。液压凸轮轴调节器例如从JP H11-13 429A或DE 196 04865A1中已知。
背景技术
液压凸轮轴调节器在减压状态下必须具有静止位置，该静止位置在减压状态下被主动达到。例如，通常在减压状态下将转子和定子相对于彼此调节至限定位置、比如中心位置，车辆可以从该中心位置启动。返回至静止位置也称为所谓的故障安全功能。
已知的液压凸轮轴调节器通常具有集成的弹簧机构，该集成的弹簧机构用于使转子相对于定子返回至限定位置/端部位置，该集成的弹簧机构的(机械)回复力在减压状态下将转子设定至限定位置。
然而，现有技术具有的缺点在于，一方面，这种弹簧机构为弹簧机构本身以及容纳弹簧机构的部件带来附加成本和附加重量，并且另一方面，对于弹簧机构的布置需要轴向和径向安装空间，使得弹簧机构的集成抵消了对凸轮轴调节器尽可能紧凑、特别是轴向狭窄且不与中央磁体碰撞的要求。另外，设置这种弹簧机构具有的缺点在于，由于材料失效而在操作期间存在弹簧失效的风险，并且作用在转子上的弹簧张力——其沿两个调节方向中的一个调节方向作用——向转子施加反作用扭矩，这可以导致在一个调节方向或另一个调节方向上的不同的调节速度。
发明内容
因此，本发明的目的是避免或至少减轻现有技术的缺点，并提供一种凸轮轴调节器，在该凸轮轴调节器中实现上述返回至限定位置/静止位置(故障安全功能)，并且该凸轮轴调节器同时以特别成本有效且减轻重量的方式构造，而不限制凸轮轴调节器的功能。
本发明的目的通过具有权利要求1的特征的凸轮轴调节器来实现。有利的其他改进方案在从属权利要求中被要求保护。
因此，本发明的目的在根据本发明的通用凸轮轴调节器中实现，因为液压供应装置具有返回泵，该返回泵可以通过切换阀在切换阀的切换位置之间的移位来致动，并且通过该返回泵的致动，两个工作通道中的一个工作通道可以被加压以用于使转子返回至预定位置。
这意味着本发明的目的通过例如叶片单元类型的液压凸轮轴调节器来实现，该液压凸轮轴调节器具有形成在定子与转子之间的第一工作室以及形成在定子与转子之间的第二工作室，该第一工作室可以经由第一工作通道被供应有液压流体/液压介质/油以用于将转子相对于定子沿一个作用方向调节，该第二工作室可以经由第二工作通道被供应有液压流体/液压介质/油以用于将转子相对于定子沿另一个作用方向调节，其中，工作室的加压经由切换阀控制。在正常调节模式下，工作室中的一个工作室始终连接至用于加压的泵，而工作室中的另一个工作室连接至用于减压的贮存器。根据本发明，切换阀被设计成使得其具有泵功能(即，形成返回泵)，因为液压流体/油从未加压的贮存器中抽取并借助于切换阀的循环切换(并且因此通过切换阀的纵向运动(即，切换调节运动))被给送至工作室中的一个工作室。换句话说，向工作室中的一个工作室供应液压流体导致凸轮轴调节器在减压状态下返回至预定位置，使得实现电动液压返回功能。
根据优选实施方式，液压供应装置可以具有第二切换阀，该第二切换阀在第一切换位置中将两个工作通道中的一个工作通道(例如，第二工作通道)连接至返回泵，并且在第二切换位置中根据(第一)切换阀的切换位置将两个工作通道连接至泵或连接至贮存器。这意味着，在第二切换位置中，进行正常的调节操作，在该正常的调节操作中，工作通道以可切换的方式被加压和减压，并且在第一切换位置中，实现返回功能，在该返回功能中，流体经由返回泵被给送到一个工作室(例如，第二工作室)中，并且流体从另一个工作室(例如，第一工作室)排出，直至到达预定位置为止。这具有的优点在于，可以在正常功能与返回功能之间切换。
根据优选实施方式的另一改进方案，第二切换阀可以设计成以(油/流体)压力相关的方式进行先导控制，其中，第二切换阀在泵的减压状态下处于第一切换位置，并且当在泵处建立压力时处于第二切换位置。特别地，第二切换阀经由连接至泵的控制管线被致动，借助于该控制管线，当控制管线中不存在压力时，第二切换阀通过弹簧的回复力被调节至其未致动的第一切换位置，并且当控制管线中存在压力时，第二切换阀抵抗弹簧的回复力被调节至其致动的第二切换位置。这确保了在正常操作中，当在泵处建立压力时，第二切换阀处于第二切换位置，并且在减压状态下第二切换阀自动处于第一切换位置。以这种方式，可以提供控制第二切换阀的特别简单的方式。
根据优选实施方式的另一改进方案，液压供应装置可以具有中性管线，该中性管线在第二切换阀的第二切换位置中将返回泵连接至贮存器，以便形成与工作通道分开的敞开的中央部。这具有的优点在于，调节功能在正常操作期间不会受到返回泵的影响。
根据优选实施方式的另一改进方案，两个工作通道中的另一个工作通道(例如，第一工作通道)在第二切换阀的第一切换位置中可以经由节流阀连接至第一管线，并且优选地在不节流的情况下连接至第二管线，其中，第一管线和第二管线根据(第一)切换阀的切换位置将相同的工作通道(例如，第一工作通道)连接至泵或连接至贮存器。借助于节流，可以为第二切换阀提供足够高的压差。
根据优选实施方式的另一改进方案，第二切换阀可以设计为围绕切换阀同轴地布置的套筒结构。这具有的优点在于，第二切换阀可以以成本有效且节省空间的方式集成到现有的凸轮轴调节器中。
根据优选实施方式，返回泵的泵活塞可以由(第一)切换阀的切换阀电枢/切换阀滑动件一体地形成。根据替代性优选实施方式，返回泵的泵活塞可以设计成与(第一)切换阀的切换阀电枢/切换阀滑动件串联连接。这意味着切换阀电枢的纵向运动直接联接至泵活塞，使得(第一)切换阀的循环切换致动返回泵，并且因此实现转子的返回。这意味着先前用于使转子返回至预定位置的复位弹簧可以由现有部件替换。
根据优选实施方式，返回泵可以经由吸入管线连接至未加压的贮存器，其中，贮存器形成在凸轮轴调节器中的腔中。这具有的优点在于，吸入管线可以例如设计成相对较短。
根据优选实施方式，返回泵可以被设计成使得其体积流量大于1.2l/min。以这种方式，可以提供使转子返回所需的体积流量。
换句话说，在根据本发明的凸轮轴调节器中，返回功能不是借助于如已知的凸轮轴调节器中的弹簧机构来实现，而是借助于凸轮轴调节器系统中已经存在的部件或子系统来实现。因此，该凸轮轴调节器与已知的凸轮轴调节器的不同之处在于，返回是借助于修改的电动液压切换阀的循环切换而不是以弹簧驱动的方式来执行的，其中，修改包括在切换阀电枢的纵向运动期间的附加泵送功能。泵送功能可以例如通过泵活塞的切换阀电枢的串联连接的设计或者优选地一体设计来实现。替代性地，也可以设想其他泵概念、比如隔膜泵。在第一操作状态下，凸轮轴调节器处于减压状态，这是例如当发动机处于停止状态时的情况，因为润滑油泵不能建立任何供给压力。借助于如由ECU(发动机控制单元)启动的切换阀的循环，油从未加压的贮存器、例如凸轮轴调节器中的腔吸入，并经由压力管线和以发动机油压相关的方式先导控制的方向阀被给送至凸轮轴调节器，以便使凸轮轴调节器移动至预定位置/优选位置。方向阀可以优选地是围绕切换阀同轴布置的套筒结构，该套筒结构通过发动机油压抵抗复位弹簧而轴向移位，并相应地释放/关闭所需的油路径。在第二操作状态下，例如在启动发动机之后或者当存在发动机油压时，提供凸轮轴调节器的标准调节功能。另外，可能需要对油流进行略微节流，以便为先导控制的方向阀提供足够的压差。另外，可以为泵功能提供敞开的中央部，这防止了在该操作状态下对电动液压切换阀的切换行为的任何影响。
附图说明
下面借助附图对本发明进行说明。在附图中：
图1示出了根据本发明的凸轮轴调节器处于第一操作状态的示意图，以及
图2示出了根据本发明的凸轮轴调节器处于第二操作状态的示意图。
具体实施方式
附图本质上仅是示意性的并且仅用于理解本发明。相同的元件具有相同的附图标记。各个实施方式的特征可以互换。
图1和图2以两种不同的操作模式示出了根据本发明的液压凸轮轴调节器1。凸轮轴调节器1用于调节机动车辆传动系中的凸轮轴相对于曲轴的相位位置。凸轮轴调节器1具有定子2和转子3，该转子可以相对于定子2在有限的角度范围内旋转/调节。定子2旋转地联接至曲轴，并且转子3旋转地联接至凸轮轴。在附图中，定子2和转子3仅通过示例的方式示出为双作用式液压缸，其中，液压缸沿一个方向的调节表示转子3沿第一作用方向的旋转，并且液压缸沿另一个方向的调节表示转子3沿与第一作用方向相反的第二作用方向的旋转。
为了相对于定子2调节转子3，凸轮轴调节器1具有液压供应装置4，该液压供应装置在附图中以液压回路图的形式示出。液压供应装置4具有第一工作通道5和第二工作通道6，该第一工作通道连接至形成在转子3与定子2之间的第一工作室，该第二工作通道连接至形成在转子3与定子2之间的第二工作室。当压力施加至第一工作通道5(或第一工作室)(并且压力从第二工作通道6释放)时，转子3沿第一作用方向(附图中的右侧)被调节。当压力施加至第二工作通道6(或第二工作室)(并且压力从第一工作通道5释放)时，转子3沿第二作用方向(附图中的左侧)被调节。
液压供应装置4具有切换阀7，该切换阀可以在第一切换位置8与第二切换位置9之间调节。在所示出的实施方式中，切换阀7被设计为2/2通阀。在第一切换位置8中，第一工作通道5可以连接至或连接至用于加压的泵10，并且第二工作通道6可以连接至或连接至用于减压的箱/贮存器11。在第二切换位置9中，第一工作通道5可以连接至或连接至用于减压的箱/贮存器11，并且第二工作通道6可以连接至或连接至用于加压的泵10。切换阀7被设计为可以由未示出的控制单元(ECU)致动/切换的电动液压阀。
根据本发明，液压供应装置4具有返回泵12。返回泵12可以通过切换阀7在切换阀的切换位置8、9之间的移位来致动/操作。这意味着在切换阀7的纵向运动期间提供附加的泵送功能。通过致动返回泵12，可以对两个工作通道5、6中的一个工作通道、在所示出的实施方式中为第二工作通道6进行加压，以便使转子3返回至预定(静止)位置。
在所示出的实施方式中，返回泵12具有泵活塞14，该泵活塞可以在泵室13中移位，通过泵活塞的移位，液压流体可以从箱/贮存器11中经由吸入管线15抽出并经由压力管线16引入到第二工作通道6中。泵活塞14通过切换阀7的纵向运动/切换运动移动。泵活塞14可以例如抵抗弹簧17的回复力而减小连接至吸入管线15和/或压力管线16的压力室18的尺寸。在吸入管线15中可以布置有止回阀19，该止回阀防止从压力室18经由吸入管线15到贮存器11中的反向流动。在压力管线16中也可以布置有止回阀20，该止回阀防止从第二工作通道6经由压力管线16到压力室18中的反向流动。
优选地，泵活塞14可以由切换阀7的切换阀电枢/切换阀滑动件一体地形成。替代性地，泵活塞14可以设计成与切换阀7的切换阀电枢/切换阀滑动件串联连接。进一步替代性地，返回泵12可以设计为隔膜泵等，即使这未示出。
在工作通道5、6与切换阀7或返回泵12之间，布置有呈方向阀形式的另一切换阀21，该切换阀可以在第一切换位置22与第二切换位置23之间进行调节。切换阀21根据泵10的油压被先导控制。这意味着切换阀21经由连接至泵10的控制管线24被致动，并且切换阀在泵10处于减压状态时处于未致动的第一切换位置22(参见图1)并且在泵10被加压时抵抗弹簧25的回复力处于致动的第二切换位置23(参见图2)。
在第一切换位置22中，第一工作通道5连接至管线26，该管线在切换阀7的第一切换位置8中连接至泵10，并且第一工作通道连接至管线27，该管线在切换阀7的第一切换位置中连接至贮存器11。在第一切换位置22中，第一工作通道5经由限制流体流量的节流阀28连接至管线26。第二工作通道6在第一切换位置22中连接至压力管线16。借助于切换阀7的启动循环，返回泵12从贮存器11抽取流体并经由压力管线16和切换阀21将流体给送到第二工作室中，使得转子3被调节至预定(静止)位置/默认位置。流体可以经由管线27从第一工作室排出。
在第二切换位置23中，第一工作通道5连接至管线26，该管线在切换阀7的第一切换位置8中连接至泵10并且在切换阀7的第二切换位置9中连接至贮存器11。在第二切换位置22中，第二工作通道6连接至管线27，该管线在切换阀7的第一切换位置8中连接至贮存器11并且在切换阀7的第二切换位置9中连接至泵10。在第二切换位置23中，压力管线16经由中性管线29连接至贮存器11。因此，返回泵12在第二切换位置23中具有敞开的中央部，使得切换阀7的切换行为不受影响。
附图标记列表
1 凸轮轴调节器
2 定子
3 转子
4 液压供应装置
5 第一工作通道
6 第二工作通道
7 切换阀
8 第一切换位置
9 第二切换位置
10 泵
11 贮存器
12 返回泵
13 泵室
14 泵活塞
15 吸入管线
16 压力管线
17 弹簧
18 压力室
19 止回阀
20 止回阀
21 第二切换阀
22 第一切换位置
23 第二切换位置
24 控制管线
25 弹簧
26 第一管线
27 第二管线
28 节流阀
29 中性管线

Claims (10)

1.一种用于调节机动车辆传动系中的凸轮轴相对于曲轴的相位位置的液压凸轮轴调节器(1)，所述凸轮轴调节器具有定子(2)、能够相对于所述定子(2)在有限角度范围内旋转的转子(3)、以及具有两个工作通道(5、6)和切换阀(7)的液压供应装置(4)，其中，用于将所述转子(3)相对于所述定子(2)沿两个相反的作用方向调节的所述两个工作通道(5、6)能够根据所述切换阀(7)的切换位置(8、9)而连接至用于加压的泵(10)或连接至用于减压的贮存器(11)，其特征在于，所述液压供应装置(4)具有返回泵(12)，所述返回泵能够通过所述切换阀(7)在所述切换阀的切换位置(8、9)之间的移位来致动，并且通过所述返回泵的致动，所述两个工作通道中的一个工作通道(6)能够被加压以用于使所述转子(3)返回至预定位置。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述液压供应装置(4)具有第二切换阀(21)，所述第二切换阀在第一切换位置(22)中将所述两个工作通道中的一个工作通道(6)连接至所述返回泵(12)，并且在第二切换位置(23)中根据所述切换阀(7)的所述切换位置(8、9)将所述两个工作通道(5、6)连接至所述泵(10)或所述贮存器(11)。
3.根据权利要求2所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述第二切换阀(21)被设计成以压力相关的方式进行先导控制，其中，所述第二切换阀(21)在所述泵(10)的减压状态下处于所述第一切换位置(22)并且当在所述泵(10)处建立压力时处于所述第二切换位置(23)。
4.根据权利要求2或3所述的凸轮轴调节器，其特征在于，所述液压供应装置(4)具有中性管线(29)，所述中性管线在所述第二切换阀(21)的所述第二切换位置(23)中将所述返回泵(12)连接至所述贮存器(11)，以便形成与所述工作通道(5、6)分开的敞开的中央部。
5.根据权利要求2至4中的任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述两个工作通道中的另一个工作通道(5)在所述第二切换阀(21)的所述第一切换位置(22)中经由节流阀(28)连接至第一管线(26)和第二管线(27)，其中，所述第一管线(26)和所述第二管线(27)根据所述切换阀(7)的所述切换位置(8、9)将所述工作通道(5)连接至所述泵(10)或连接至所述贮存器(11)。
6.根据权利要求2至5中的任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述第二切换阀(21)设计为围绕所述切换阀(7)同轴地布置的套筒结构。
7.根据权利要求1至6中的任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述返回泵(12)的泵活塞(14)由所述切换阀(7)的切换阀电枢一体地形成。
8.根据权利要求1至6中的任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述返回泵(12)的泵活塞(14)设计成与所述切换阀(7)的切换阀电枢串联连接。
9.根据权利要求1至8中的任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述返回泵(12)经由吸入管线(15)连接至未加压的贮存器(11)，其中，所述贮存器(11)形成在所述凸轮轴调节器(1)中的腔中。
10.根据权利要求1至9中的任一项所述的凸轮轴调节器(1)，其特征在于，所述返回泵(12)设计成使得其体积流量大于1.2l/min。
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