CN1646794A - 电磁液压阀,特别是用于控制相对于内燃机的曲轴调整凸轮轴旋转角度装置的比例阀及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电磁液压阀(1)，主要由带有电枢(3)的电磁铁(2)和带有轴向孔(5)的阀体(4)以及设置在孔内的活塞阀(6)组成。阀体(4)具有多个环形槽(8，9，10)，槽内分别加工多个通入轴向孔(5)内的径向开口(11，12，13)，液压阀(1)通过这些开口与一个压力接口(P)，一个油箱接口(T)和两个用户接口(A，B)液压连接。活塞阀(6)与电磁铁(2)的电枢(3)力传递连接，并具有两个环状控制段(14，15)，它们通过活塞阀(6)的轴向移动将压力接口(P)和油箱接口(T)有选择地与用户接口(A，B)之一连接。依据本发明，阀体(4)内的径向开口(11，12，13)作为横截面上四边形的窗口构成，其利用活塞阀(6)的控制段(14，15)释放的横截面环形弓状构成并这样变化，使在活塞阀(6)的所有位置上的通过径向开口(11，12，13)的流量与电磁铁(2)的电枢(3)的各自位置呈线性。

Description

电磁液压阀，特别是用于控制相对于内燃机的曲轴 调整凸轮轴旋转角度装置的比例阀及其制造方法
技术领域
本发明涉及按权利要求1前序部分所述的电磁阀及其制造方法，本发明特别是具有优点地在用于控制相对于内燃机的曲轴调整凸轮轴旋转角度装置的比例阀上得以实现。
背景技术
DE 198 53 670 A1公开了一种分类构成的比例阀，用于控制相对于内燃机的曲轴调整凸轮轴旋转角度的装置，主要由带有里面轴向移动电枢的空心圆柱体电磁铁和带有轴向孔的圆柱体阀体以及设置在孔内的活塞阀组成。在此方面，作为空心活塞构成的活塞阀与电磁铁的电枢通过推杆这样有效连接，使电磁铁绕流时轴向移动电枢的磁力传递到活塞阀上，并将该活塞阀在阀体的贯通轴向孔内逆压力弹簧的力轴向移动。此外，阀体在其圆周上具有三个彼此相距的环形槽，槽内分别加工多个均匀圆周分布设置通入阀体轴向孔内的径向孔。通过这些径向孔以及通过阀体内单侧敞开的孔，该比例阀与一个压力接口，一个油箱接口和两个用户接口液压连接，通过这种连接，调节向或者从用于调整凸轮轴旋转角度装置的压力室输送的或者排放的液压液。在此方面，各自的流量通过活塞阀末端上的两个环状控制段调节，控制段根据电磁铁的绕流和取决于之的活塞阀的轴向位置，将用户接口径向孔的一部分开口横断面释放，并因此将压力接口和油箱接口有选择地与用户接口之一连接。同时，活塞阀的控制段和每个用户接口各径向孔之间各自形成的阀体的中间接片构成活塞阀在阀体轴向孔内部的导向装置，利用该装置避免活塞阀轴向移动时夹紧。
这样构成的比例阀无疑具有的优点是，活塞阀的控制段同时也是其在阀体轴向孔内的导向面，因此无论活塞阀还是阀体均具有相当短的结构长度。然而与此相应的缺点是，阀体内至少用户接口所属的径向孔由于其整体上相当小的开口横断面，只能使很低的流量通过该阀门，由于径向孔的半圆的开口横截面的形状，在活塞阀的各个位置通过阀的液压液的流量与电磁铁的电枢的各自位置非线性。在将这种比例阀用于控制凸轮轴旋转角度调整的装置时，一方面造成的后果是，该阀门具有很大的内部液压阻力，该阻力通过用户接口上很高的压力降表现出来，并至少在具有相当大排量的装置上，导致其最大调整速度低于允许的最低值。另一方面造成非线性的流量通过阀门，使对于快速调整过程所需的调整压力相当迟缓才能在装置各自的压力室内出现，因为在随着活塞阀的继续轴向移动，开口横断面越来越大和只有到达所需调整压力的最终位置之前，活塞阀的直线控制段首先仅在具有最小开口横断面的孔边缘上打开用户接口的圆形径向孔。此外，阀体内的径向孔在加工技术方面证明也是具有缺点的，因为径向孔的精密钻孔非常耗费时间且成本高，为排除加工屑和毛刺还需要费时的后续加工。
为避免这些缺点已经公开了大量的解决方案，其中，与DE 100 51614 A1所公开的解决方案相类似的比例阀在阀体内具有活塞阀，将其在轴向孔内设置在活塞阀末端上的两个附加导向轴颈的环形面上进行引导。活塞阀上的这种附加的导向轴颈可以使活塞阀的控制段再也不必承担导向功能，因此可以相对于阀体轴向孔内的两个连续的环形槽自由设置。这些环形槽分别由两个环形接片从侧面限制，并通过阀体内各自一个大面积的单侧径向开口与用户接口连接。在此方面，这些环形槽的环形接片与活塞阀的控制段这样有效连接，从而根据电磁铁的绕流和与之相关活塞阀的的轴向位置向环形槽释放一个整体环形的开口横断面，因此压力接口和油箱接口有选择地与用户接口之一连接。
因此，这样构成的比例阀的优点首先在于活塞阀任何位置上相当大的环形开口横断面，可以使很高的并因此与电磁铁的电枢的位置构成线性的液压液流量通过阀门，因此保证凸轮轴旋转角度调整装置上的快速调整过程。然而在这种情况下的缺点必然在于，活塞阀由于附加的导向轴颈具有相当大的结构长度，因此需要相应长度构成的阀体以及阀门相应深的插入孔。由于阀体内的径向开口无论是对用户接口还是对压力接口和油箱接口均单侧定向，所以这种比例阀还需要精确的安装定向，因此只能在相应设置连接管线情况下才能使用。
发明内容
本发明的目的因此在于提供一种电磁液压阀，特别是比例阀，用于控制相对于内燃机的曲轴调整凸轮轴旋转角度的装置，它制造简单，成本低廉，集公知比例阀的优点于一体，在缩短阀体以及活塞阀结构长度的情况下，具有径向开口上很大的开口横断面，以及可以有很高的并与电磁铁的电枢的位置构成线性的通过该阀门液压液的流量。
该目的在按权利要求1前序部分所述的电磁液压阀依据本发明由此得以实现，即通入阀体轴向孔内的径向开口作为横截面上尽可能四边形的窗口构成，其与活塞阀的控制段释放的横截面环形弓状构成并通过活塞阀的轴向移动这样变化，使在活塞阀的所有位置上的通过径向开口的流量与电磁铁的电枢的各自位置呈线性。
在依据本发明构成的电磁液压阀依据目的的进一步构成中，作为四边形窗口构成的径向开口在此方面优选具有矩形开口横断面，其较长的轴向边在阀体的切线方向上延伸并与活塞阀的控制段平行设置。在此方面，径向开口轴向边的彼此距离与控制段的宽度相应，从而用户接口的矩形径向开口在活塞阀的中间位置上也能完全封闭。
在依据本发明构成的电磁液压阀的另一构成中，在带有矩形开口横断面各径向开口的长度方面证明具有优点的是，该长度这样确定，使阀体的每个环形槽内在一共用的纵向轴线上均匀圆周分布设置仅三个这样的径向开口。由此当活塞阀在用户接口的径向开口上轴向移动时，以所要求的方式形成相当大的环形弓状开口横断面，它们明显降低了阀门内部的液压阻力并可以使大流量的液压液通过该阀门。在这种构成中，同时确保阀门的活塞阀通过在三个各自保留在用户接口径向开口之间的矩形中间接片上其控制段无夹紧地受到引导。
在依据本发明构成的电磁液压阀可选择的构成中，作为矩形窗口构成的径向开口当然也可以仅正方形构成，并且如果证明有必要或者在流量方面足够的话，在阀体的每个环形槽内设置多于三个的这种径向开口。也可以设想相对于对着阀门压力接口或者油箱接口的径向开口的用户接口上不同数量的径向开口和/或者在用户接口的径向开口和阀门压力接口或者油箱接口之间不同的横截面形状。同样，在所有径向开口矩形构成的情况下，可以在每个环形槽内设置少于或者多于三个径向开口，或者改变用户接口和压力接口或者油箱接口之间的数量和横截面形状，其中，至少在用户接口上争取相同的总横截面并必须为活塞阀存在足够的引导。
在为阀体优选使用轻金属或者有色金属的情况下，作为制造依据本发明构成的电磁液压阀的方法最后还提出，阀体内的径向开口在每个环形槽最多三个窗口数量的情况下通过车床上所谓的多边车削加工。专业领域本身在旋转工件的圆周上制造偶数的外表面，如主导面，四边形面或者六边形面，在这种公知的方法中，使用与阀体轴向同旋转方向平行旋转的刀盘，带有三个在环形槽的距离上轴向并排设置的车刀，它们各自具有四边形切削几何形状，利用它们在一道工序内制造阀体所有三个环形槽内的全部径向开口。在此方面，刀盘轴和车床主轴之间的转速比与每个环形槽的径向开口的数量相应在3∶1和1∶1之间，也就是说，每个环形槽一个径向开口时为1∶1，每个环形槽两个径向开口时为2∶1，每个环形槽三个径向开口时为3∶1。如果阀体的圆周面和/或者径向开口之间各自保留的接片宽度允许的话，那么也可以通过刀盘轴和车床主轴之间其他的转速比和/或者通过改变每个环形槽的车刀数，利用这种方法制造每个槽多于或者少于三个径向开口。此外，作为依据本发明构成的电磁液压阀阀体可选择的制造方法，也可以采用圆盘铣刀铣削径向开口或者通过铝压力铸造制造带有整体内部轮廓和外部轮廓的阀体，但事实证明，新采用的径向开口的多边车削成本最低。
为控制相对于内燃机的曲轴调整凸轮轴旋转角度的装置，依据本发明构成的电磁液压阀，特别是比例阀与从现有技术中公知的液压阀相比因此具有的优点是，其阀体由于没有附加的导向装置而缩短的活塞阀具有缩短的结构长度，但通过阀体环形槽内的径向开口，保证了活塞阀在保留在其间中间接片上的可靠引导以及对着用户管线相当大的开口横断面。通过依据本发明径向开口的矩形横截面形状，因此通过阀门的液压液流量几乎可以达到带有附加活塞导筒的比例阀的数值。同时矩形径向开口也是以下方面的原因，即作为输出量的通过阀门的液压液流量，从现在起在活塞阀的每个位置上均与确定电枢位置的电磁铁绕流一样各自的输入量呈线性或成正比。为控制相对于内燃机的曲轴调整凸轮轴旋转角度的装置使用依据本发明构成的比例阀时，优点是该阀门仅具有很小的内部液压阻力，该装置由此在其压力室内压力快速形成，并因此具有很高的调整速度。此外，通过依据本发明制造电磁液压阀的方法，加工带有矩形径向开口的阀体还可以无需复杂的后续加工而成本极低和有效构成，并因此降低了液压阀的总制造成本。
附图说明
下面借助附图的实施例对本发明作详细说明。其中：
图1示出依据本发明构成的液压阀在纵向分开的绕流和无绕流状态下局部纵剖面的总图；
图2示出依据本发明构成的液压阀阀体和活塞阀的纵剖面；
图3示出依据本发明构成的液压阀阀体连同活塞阀的局部展开图。
具体实施方式
从图1可以清楚看出电磁液压阀1，它主要由带有在其中轴向移动电枢3的空心圆柱体电磁铁2和带有轴向孔5的圆柱体阀体4以及设置在孔内的活塞阀6组成。在此方面，作为空心活塞构成的活塞阀6与电磁铁2的电枢3通过未详细示出的推杆力传递连接，并如图1中沿纵向中心线分开的图示所示，在阀体4的贯通轴向孔5内可逆压力弹簧7的力轴向移动。
此外在图1中可以看到，阀体4在其圆周上具有三个彼此轴向相距的环形槽8，9，10，槽内分别加工多个在圆周上均匀分布设置通入阀体4轴向孔5内的径向开口11，12，13。液压阀1通过这些径向开口11，12，13以及通过阀体4内一侧敞开的轴向孔5与一个压力接口P，一个油箱接口T和两个用户接口A，B液压连接，通过这种连接，调节向或者从一未示出的用于调整凸轮轴旋转角度装置的压力室输送的或者排放的液压液。
此外从图2和3中可以看出，活塞阀6为通过液压阀1控制液压液的流量，在其末端上具有两个环状控制段14，15，它们通过活塞阀6的轴向移动将压力接口P和油箱接口T有选择地与用户接口A，B之一连接，并与分别保留在每个用户接口A，B的单个径向开口11，13之间的中间接片16，17同时构成活塞阀6在阀体4的轴向孔5内部的导向装置。
通过图3中阀体4和活塞阀6的展开图同样可以看出，通入阀体4轴向孔5内的径向开口11，12，13依据本发明作为横截面上尽可能四边形的窗口构成，通过这些窗口与圆形径向开口相比可以明显提高通过液压阀1的液压液的流量。与活塞阀6的控制段14，15在用户接口A，B的径向开口11，13上释放的和图中影线示出的横截面18，19，在此方面环形弓状构成并通过活塞阀6的轴向移动这样变化，使在活塞阀6的所有位置上的通过径向开口11，12，13的流量与电磁铁2的电枢3的各自位置呈线性。
作为特别具有优点的实施方式在此方面可以明显看出，图中示出的阀体4在每个环形槽8，9，10内各自一个共用纵轴线上各自具有三个径向开口11，12，13，带有在阀体4的切线方向上延伸的矩形开口横断面，如图2所示，其与活塞阀6的控制段14，15平行设置的轴向边具有与活塞阀6控制段14，15的宽度b相应的彼此距离a。各自三个在径向开口11，13之间保留的，依据图3同样矩形构成的中间接片16，17然后构成活塞阀6的控制段14，15在阀体4轴向孔5内的导向装置，通过该装置活塞阀6可无夹紧地在阀体4内轴向移动。
此外，由轻金属组成的阀体4内每个环形槽8，9，10的三个径向开口11，12，13的制造通过车床上多边车削加工完成，其中，使用与阀体4轴向平行旋转的刀盘，带有三个在环形槽8，9，10的距离上轴向并排设置的四边形切削几何形状的车刀，其中，刀盘轴和车床主轴之间的转速比为3∶1。

Claims (4)

1.电磁液压阀，特别是比例阀，用于控制相对于内燃机的曲轴调整凸轮轴旋转角度的装置，具有以下特征：
·液压阀(1)主要由带有在其中轴向移动电枢(3)的空心圆柱体电磁铁(2)和带有轴向孔(5)的圆柱体阀体(4)以及设置在孔内的活塞阀(6)组成，
·作为空心活塞构成的活塞阀(6)与电磁铁(2)的电枢(3)力传递连接，并在阀体(4)的贯通轴向孔(5)内可逆压力弹簧(7)的力轴向移动，
·阀体(4)在其圆周上具有多个彼此轴向相距的环形槽(8，9，10)，槽内分别加工多个在圆周上均匀分布设置通入阀体(4)轴向孔(5)内的径向开口(11，12，13)，
·液压阀(1)通过径向开口(11，12，13)以及通过阀体(4)内一侧敞开的轴向孔(5)与至少一个压力接口(P)，一个油箱接口(T)和两个用户接口(A，B)液压连接，
·活塞阀(6)具有至少两个环状控制段(14，15)，它们通过活塞阀(6)的轴向移动将压力接口(P)和油箱接口(T)有选择地与用户接口(A，B)之一连接，
·控制段(14，15)和分别在每个用户接口(A，B)的单个径向开口(11，13)之间形成的中间接片(16，17)同时构成活塞阀(6)在阀体(4)轴向孔(5)内部的导向装置，其特征在于，
·通入阀体(4)轴向孔(5)内的径向开口(11，12，13)作为横截面上尽可能四边形的窗口构成，
·其由活塞阀(6)的控制段(14，15)释放的横截面(18，19)环形弓状构成并通过活塞阀(6)的轴向移动这样变化，
·使在活塞阀(6)的所有位置上通过径向开口(11，12，13)的流量与电磁铁(2)的电枢(3)的各自位置呈线性。
2.按权利要求1所述的电磁液压阀，其中，
·作为四边形窗口构成的径向开口(11，12，13)优选具有在阀体(4)的切线方向上延伸的矩形开口横断面，
·其与活塞阀(6)的控制段(14，15)平行设置的轴向边具有与活塞阀(6)控制段(14，15)的宽度(b)相应的彼此距离(a)。
3.按权利要求2所述的电磁液压阀，其中，
·在阀体(4)的每个环形槽(8，9，10)内优选设置三个径向开(11，12，13)，带有一共用纵轴线上的矩形开口横断面，
·活塞阀(6)通过在各自三个在径向开口(11，13)之间形成的矩形中间接片(16，17)上其控制段(14，15)引导。
4.制造按权利要求1特征所述的电磁液压阀的方法，其中，阀体由轻金属或者有色金属组成，其特征在于，
·阀体(4)内的径向开口(11，12，13)在每个环形槽(8，9，10)最多三个窗口的情况下通过车床上多边车削加工，
·其中，使用与阀体(4)轴向平行旋转的刀盘，带有三个在环形槽(8，9，10)的距离上轴向并排设置的四边形切削几何形状的车刀，
·其中，刀盘轴和车床主轴之间的转速比与每个环形槽(8，9，10)的径向开口(11，12，13)的数量相应在3∶1和1∶1之间。
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