CN1912355A - 液压式阀门间隙补偿元件 - Google Patents

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Abstract

一种用于具有气缸阀门升程转换或升程关闭的内燃机的控制组件的液压式阀门间隙补偿元件，所述元件被一个或多个凸轮轴的凸轮加载并且构成为可切换的补偿元件(22)和(不可切换的)标准补偿元件(1)的组合，其中补偿元件(22，1)构成为反向弹簧元件或自由球元件，即分别具有一个控制阀(32，11)，控制阀的闭合体(41，20)在所属的凸轮的基圆区域内时位于开启位置，根据本发明，一可切换的补偿元件(22)的闭合体(41)的升程分别小于一标准补偿元件(1)的闭合体(20)的升程。

Description

液压式阀门间隙补偿元件
技术领域
本发明涉及一种用于具有气缸阀门升程转换(Hubumschaltung)或升程关闭(Hubabschaltung)的内燃机的控制组件(Steuertrieb)的液压式阀门间隙补偿元件，所述元件被一个或多个凸轮轴的凸轮加载并且构成为可切换的补偿元件和(不可切换的)标准补偿元件的组合，其中补偿元件构成为反向弹簧元件或自由球元件，即分别具有一个控制阀，控制阀的闭合体在所属的凸轮的基圆区域内时位于开启位置。
背景技术
液压式阀门间隙补偿元件用来补偿间隙，在将凸轮升程从凸轮轴上传递到内燃机的换气阀上时由于传动件之间的磨损或热膨胀而产生所述间隙。通过使用补偿元件，应当实现气门机构的低噪音和低磨损的工作方式并且实现凸轮升程与各个换气阀的升程最大可能的协调。
已知的这种方式的补偿元件具有各一个构成为止回阀的控制阀，其具有一个闭合体例如球体。闭合体可以被一个控制阀弹簧加载。在一个由文献DE102 04 673 A1中公开的可切换的具有一个控制阀的补偿元件中，闭合体被一个控制阀弹簧在闭合方向加载。由此控制阀基本上被封闭，并消除了补偿元件的空行程。然而在这个构造中存在补偿元件充气的危险。
这个缺点通过控制阀避免，其控制阀弹簧在开启方向上对闭合体加载或者其中完全弃用弹簧。具有这种类型的控制阀的补偿元件由于控制阀弹簧的逆向设置称为反向弹簧元件，或者在没有弹簧时称为自由球元件(Freeball-Element)。这种补偿元件在内燃机的热力学、有害气体排放和机械应力阀门产生积极影响并且因此越来越广泛地应用。
在所提及的已知的构造中，控制阀在凸轮的基圆区域内由于控制阀弹簧的弹簧力从而基本上封闭。然而在反向弹簧元件中，在这个区域内的控制阀通过控制阀弹簧的力保持开启，以及在自由球元件时不强迫闭合。因为一个这样的元件首先可以通过在凸轮升程开始时应用的、从高压腔流向低压腔的润滑油流通过流体动力学力和流体静力学力封闭，这个元件在换气阀的阀门升程的开始之前总是具有一个空行程。空行程的大小在每个发动机转速时取决于控制阀的闭合时间的长度并且又取决于在此用作液压介质的润滑油的粘度/密度。
为了闭合反向弹簧元件和自由球元件的控制阀，需要一个所述的临界的润滑油速度。所述速度取决于润滑油粘度和因此取决于润滑油温度。在高的润滑油粘度/密度时，即在较低的润滑油温度时，临界的润滑油速度比在较低的粘度和较高的润滑油温度时较低温度地并且因此较快地达到。这在冷启动时导致比在工作温度下的发动机时更短的控制阀闭合时间并且因此导致较小的空行程。较小的空行程然而意味着大的气门重叠。这导致较大的内部的废气再循环，这导致大噪声的小的空行程。这可以通过提供空转转速来改善，但是这导致废气排放和燃油消耗方面的负担。不能切换的反向弹簧元件例如由文献EP1298287A2，JP61-185607和US4054109已知。它们示出了这样的补偿元件，其中控制阀分别具有一个球体作为闭合体。在这些已知的公开文献中，闭合体导入钻孔中。
在反向弹簧元件和自由球元件时，控制阀的闭合体在凸轮的基圆区域内处在开启位置。为了闭合控制阀，必须有体积流流过闭合体，所述体积流引起在闭合体上的压力差，由此将控制阀闭合。具有气缸阀门升程转换或升程关闭的内燃机在其控制组件中不仅具有可切换的补偿元件，而且具有不可切换的补偿元件，与可切换的元件不同，不可切换的补偿元件在此称为标准补偿元件。为了使得可以为补偿元件在发动机壳体上形成具有相同尺寸的容纳空间，对于标准补偿元件和对于可切换的补偿元件而言由于元件的不同结构产生在活塞阀门区域和控制阀区域内不同的尺寸。从而在元件壳体中轴向可移动地导向的活塞在可切换的补偿元件时通常比在标准补偿元件时具有较小的直径。这在反向弹簧元件时导致不同的作用方式即不同的空行程，这对于发动机的热力学具有相应的负面作用。
在反向弹簧元件和自由球的作用方式时，产生元件壳体的期望的(gewollter)空行程，即在空行程时壳体相对于位于壳体中的不移动的活塞的轴向移动。这些空行程的差异应当在单个元件时尽量小。所有的设置在发动机中的反向弹簧元件和自由球元件彼此之间的空行程的差异应当尽可能小。当在发动机中安装具有不同的元件直径即活塞直径的反向弹簧元件或自由球时，这个元件的空行程必须被补偿。否则，对发动机的工作方式和怠速运转或圆周运动产生负面作用。
发明内容
本发明的目的在于，实现安装在发动机中的具有不同的元件直径或活塞直径的反向弹簧补偿元件或自由球补偿元件的空行程的匹配。如果在发动机中控制组件不仅包含标准补偿元件而且包括可切换的补偿元件，那么这些不同的元件的空行程应当彼此相互匹配。
上述目的根据本发明的一个建议这样实现，即可切换的补偿元件的闭合体的升程分别小于标准补偿元件的闭合体的升程。在控制阀的区域内的元件构件的尺寸在结构上这样选择，使得在两个不同类型的补偿元件时形成所述升程差别。
替代设置闭合体的不同升程，根据本发明的另外一个建议，可不同地设置控制阀弹簧的弹簧力、控制阀的流动横截面或补偿元件的活塞和壳体之间的泄漏间隙。
附图说明
下面借助于附图对本发明进行阐述。其中：
图1 一个不可切换的反向弹簧元件的纵向剖视图；
图2 一个可切换的反向弹簧元件的纵向剖视图。
具体实施方式
在图1中示出的阀门间隙补偿元件构成为不可切换的反向弹簧元件形式的液压推杆。它在下面称为标准补偿元件1并且具有一个旋转对称的壳体2，所述壳体2具有一个设置在底端上的未示出的滚子，所述滚子与凸轮轴的凸轮处于啮合中。壳体2具有一个阶梯形的盲孔，所述盲孔构成一个高压腔3。一个空心圆柱形的活塞4以密封间隙在所述高压腔中引导。活塞4具有一个下端的活塞底部5和一个上端的活塞底部6。所述活塞在水平方向上分成一个活塞下部7和一个活塞上部8。高压腔3位于下端的活塞底部5的下方。在下端的活塞底部5的上方设置一个低压腔9，其由活塞4的内腔构成并且用作储油室。
高压腔3通过一个中心的轴向钻孔19与低压腔9连通，所述中心的轴向钻孔19设置在下端的活塞底部5中。所述轴向钻孔是一个设有控制阀弹簧10的控制阀11的一部分。所述控制阀11一直延伸入下端的活塞底部5的下方的高压腔3内。压力弹簧12支承在高压腔3的底部14上的中心凹槽13内。压力弹簧通过它的压力作用在活塞4和因此阀动装置上。上端的活塞底部6在其外侧15上具有一个中心的锥形的沉孔16，用于引导例如一个未示出的推杆的球形端部17。另外一个位于上端的活塞底部6中的中心的轴向钻孔18在低压腔9与阀动装置的润滑油供给之间建立连通。补偿元件1的闭合体20是一个球体。由活塞4的外圆柱形表面和壳体2的内圆柱形表面构成一个在元件横截面上呈环形的泄漏间隙21。活塞4的外直径D1例如可以是15mm。
图2示出了一个可切换的补偿元件22，其同样如同图1中示出的阀门间隙补偿元件构成为液压的反向弹簧元件形式的液压推杆并且与一个凸轮轴的凸轮处于啮合。在此补偿元件中，在一个外部的壳体23中附加地轴向可移动地设置一个内部的壳体24。在此内部的壳体24中轴向可移动地设置一个活塞25。此活塞分开构成并且具有一个活塞下部26和一个活塞上部27。所述活塞与将其包围的内部的壳体24构成一个在元件横截面上呈环形的泄漏间隙28。
可切换的补偿元件22与标准补偿元件1一样以同样的方式构成为多部件的，即具有一个在其内部的壳体24中的阶梯形的盲孔，壳体24构成一高压腔29；一个活塞25；一个位于所述活塞内的低压腔30；一个作为具有一个控制阀弹簧33的控制阀32的一部分的中心的轴向钻孔31；一个压力弹簧34，其支承在高压腔29的底部36的一个中心凹槽35内并且作用在活塞25上；以及一个活塞上部27的外表面37，其具有一个用于引导一个推杆的球形端部39的中心的锥形的沉孔38。在此，一个另外的位于活塞上部27中的中心轴向钻孔40将低压腔30与阀动装置的润滑油供给相连通，并且补偿元件22的闭合体41是个球体。活塞25的外直径D2可以例如是12.7mm。
为了实现阀门断开和阀门接通，补偿元件22具有两个作为用于外部的壳体23和内部的壳体24的耦合件的活塞42、43，所述活塞可移动地设置在内部的壳体24的径向钻孔44中并且受压力弹簧45加载。一个止挡环46限定活塞42和43在壳体24中的径向朝内运动，这个运动由液压装置的压力引起的。由于压力弹簧45的作用，活塞42和43向外运动并且因此进入到外壳体23的环状的凹槽47中，当凹槽47与内部的壳体24的径向钻孔44对齐时。通过这种方式，外壳体23和内壳体24彼此锁定。
                附图标记清单
1  标准补偿元件                26  活塞下部
2  壳体                        27  活塞上部
3  高压腔                      28  泄漏间隙
4  活塞                        29  高压腔
5  下端的活塞底部              30  低压腔
6  上端的活塞底部              31  轴向钻孔
7  活塞下部                    32  控制阀
8  活塞上部                    33  控制阀弹簧
9  低压腔                      34  压力弹簧
10 控制阀弹簧                  35  凹槽
11 控制阀                      36  底部
12 压力弹簧                    37  外表面
13 凹槽                        38  沉孔
14 底部                        39  球形端部
15 外表面                      40  轴向钻孔
16 沉孔                        41  闭合体
17 球形端部                    42  活塞
18 轴向钻孔                    43  活塞
19 轴向钻孔                    44  径向钻孔
20 闭合体                      45  压力弹簧
21 泄漏间隙                    46  止挡环
22 可切换的补偿元件            47  凹槽
23 外壳体                      D1  直径
24 内壳体                      D2  直径
25 活塞

Claims (4)

1.一种用于具有气缸阀门升程转换或升程关闭的内燃机的控制组件的液压式阀门间隙补偿元件，所述元件被一个或多个凸轮轴的凸轮加载并且构成为可切换的补偿元件(22)和(不可切换的)标准补偿元件(1)的组合，其中各补偿元件(22，1)构成为反向弹簧元件或自由球元件，即分别具有一个控制阀(32，11)，控制阀的闭合体(41，20)在所属的凸轮的基圆区域内时位于开启位置，其特征在于，一可切换的补偿元件(22)的闭合体(41)的升程分别小于一标准补偿元件(1)的闭合体(20)的升程。
2.一种用于具有气缸阀门升程转换或升程关闭的内燃机的控制组件的液压式阀门间隙补偿元件，所述元件被一个或多个凸轮轴的凸轮加载并且构成为可切换的补偿元件(22)和(不可切换的)标准补偿元件(1)的组合，其中各补偿元件(22，1)构成为反向弹簧元件或自由球元件，即分别具有一个控制阀(32，11)，控制阀的闭合体(41，20)在所属的凸轮的基圆区域内时位于开启位置，其特征在于，在使用反向弹簧元件时，即分别具有一个对闭合体(41，20)加载的控制阀弹簧(33，10)的元件，一可切换的补偿元件(22)的控制阀弹簧(33)的弹簧力小于一标准补偿元件(1)的控制阀弹簧(10)的弹簧力。
3.一种用于具有气缸阀门升程转换或升程关闭的内燃机的控制组件的液压式阀门间隙补偿元件，所述元件被一个或多个凸轮轴的凸轮加载并且构成为可切换的补偿元件(22)和(不可切换的)标准补偿元件(1)的组合，其中各补偿元件(22，1)构成为反向弹簧元件或自由球元件，即分别具有一个控制阀(32，11)，控制阀的闭合体(41，20)在所属的凸轮的基圆区域内时位于开启位置，其特征在于，一可切换的补偿元件(22)的开启的控制阀(32)的流动横截面大于一个标准补偿元件(1)的开启的控制阀(11)的流动横截面。
4.一种用于具有气缸阀门升程转换或升程关闭的内燃机的控制组件的液压式阀门间隙补偿元件，所述元件被一个或多个凸轮轴的凸轮加载并且构成为可切换的补偿元件(22)和(不可切换的)标准补偿元件(1)的组合，其中各补偿元件(22，1)构成为反向弹簧元件或自由球元件，即分别具有一个控制阀(32，11)，控制阀的闭合体(41，20)在所属的凸轮的基圆区域内时位于开启位置，通过所述开启位置一由圆柱形壳体(24，2)构成的高压腔(29，3)与一低压腔(30，9)连通，所述低压腔由一个在壳体(24，2)中轴向可移动的活塞(25，4)构成，其中活塞(25，4)和包围活塞的壳体(24，2)构成一泄漏间隙(28，21)，其特征在于，一可切换的补偿元件(22)泄漏间隙(28)大于一标准补偿元件(1)的泄漏间隙(21)。
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