具有中心閥且無T形出口的凸輪軸調整裝置的製作方法

2023-09-15 23:39:50

本發明涉及一種用於內燃機(例如，如客車、卡車、巴士或農用車等機動車輛的汽油或柴油發動機)的葉片單元型/葉片單元結構方式的液壓式凸輪軸調整裝置，這種液壓式凸輪軸調整裝置具有(可抗扭地與內燃機的輸出軸連接的)定子，該定子設有/具有徑向向內敞開的工作腔室；液壓式凸輪軸調整裝置還具有徑向安置在定子內部的(且可與內燃機的凸輪軸連接的)轉子，其中，轉子一方面具有/安設有朝向工作腔室內延伸的、將工作腔室分為兩個分腔室的葉片，另一方面能夠根據在分腔室中調節的液壓壓力相對於定子繞著旋轉軸線旋轉；這種液壓式凸輪軸調整裝置還具有控制液壓壓力的中心閥，該中心閥設計用於將單個、匯入分腔室中的液壓通路彼此選擇性地連接和/或與供給通路選擇性地連接。

現有技術

從現有技術中已知不同的凸輪軸調整裝置。例如，美國專利文獻US 2003/0196625 A1公開了用於改變凸輪軸正時的裝置的排氣機構。例如，在此公開了另一VCT裝置(VCT＝可變凸輪軸正時裝置)，該VCT裝置具有殼體和相對於該殼體可旋轉的轉子。此外，該裝置還包括基本上被安置在殼體的外罩上的卡鎖件，其中該卡鎖件阻止殼體與轉子做相對轉動，並與流體流動無關地進行閉合。

此外，在美國專利文獻2003/0196626 A1中公開了一種用於改變凸輪軸正時的裝置的液壓式卡鎖件。在這種情況下，調整裝置具有殼體，還具有可旋轉安置在該殼體中的轉子。具有用於在第一腔室和第二腔室之間流體流的至少兩個開口的閥被這樣設計，使該閥的兩個開口中的至少一個保持封閉。此外，安置至少一個旁路，以便使殼體和轉子之間的轉動停止或制動，其中設有一種將殼體和轉子一起獨立於流體進行封鎖的閉合結構。

專利文獻DE 11 2011 103 133 T5公開了一種凸輪扭矩操作式、扭力支持式的調整裝置，其包括殼體和轉子，它們被安置為關於彼此進行轉動。此外，調整裝置還包括止回閥和控制閥，其中止回閥具有彈簧加載式、可在縱向方向上來回移動的控制滑閥，該控制滑閥可在至少一個凸輪扭矩操作式的(CTA-(CTA＝Camschaft Torque Actuated，凸輪扭矩致動))工作模式、至少一個扭力支持式(TA-)的工作模式和至少一個零位之間做有效運動，其中在不同的縱向位置上的控制滑閥將第一腔室、第二腔室、止回閥和操作流供給源相互連接。

此外，專利文獻DE 10 2010 019 530 A1還公開了一種凸輪軸調整裝置和一種用於密封凸輪軸調整裝置的葉片的徑向表面的U形密封件。

然而，由現有技術已知的設計方案往往比較複雜，並且通常由許多單獨的零件構成，從而使凸輪軸調整裝置的製造相對昂貴。此外，對於操作這些已知的設計方案，通常也需要一定的供給壓力。因此，在現有技術中，不是需要將現有的通路特別耗費地併入轉子中(其中通路被設計為多次方向改變)，就是需要將中心閥設計得相對複雜(以便能夠轉換不同的開關狀態)。

技術實現要素：

因此，本發明所要解決的技術問題是克服在現有技術中的這些缺點，並提供一種凸輪軸調整裝置，這種凸輪軸調整裝置的通路布置應出於降低製造成本的目的被簡化，同時應保持凸輪軸調整裝置的較高的功能多樣化。

所述技術問題可通過本發明這樣來解決，對於工作腔室的每個分腔室，設在葉片中的第一液壓通路內集成有止回閥裝置，其中這樣安置(和設計)所述止回閥裝置，使得止回閥裝置在由中心閥進入各自的分腔室的第一液壓流方向上起到持續的或持久的封閉作用，並且在與第一液壓流方向相反的第二液壓流方向上(由各自的分腔室進入中心閥)優選為能夠根據液壓被打開。

通過在葉片中安置止回閥裝置以及通過止回閥裝置的作用方向(Wirkrichtung)，特別緊密地設計凸輪軸調整裝置，並且特別地，在轉子中的通路可相對容易地進行製造。通常情況下，針對凸輪軸調整裝置所使用的止回閥裝置已特別節省空間地被安裝在葉片中，其中作為單獨部件的葉片又可相當便宜地被製造。此外，也省略了在中心閥上的輸入及輸出件，這樣可更成本低廉地製造中心閥。

其它有利的實施方式在從屬權利要求中得到保護，並在下面詳細地進行解釋。

此外，有利的是，將朝向工作腔室的第一分腔室一側的第一止回閥裝置安置在第一液壓通路中。此外，在這種設計中還有利的是，將朝向工作腔室的第二分腔室側的第二止回閥裝置安置在第一液壓通路中。由此能夠實現止回閥裝置的特別節省空間的安置。

如果在葉片的內部的空腔中安置/集成/固定/定位分腔室的止回閥裝置，則止回閥裝置可特別成本低廉地運行，其中止回閥裝置僅需要基本滿足止回閥的功能。通過止回閥裝置的這種設計方案可在外周側上不影響葉片的幾何尺寸和葉片的密封元件。因此，能夠特別成本低廉地製造各個止回閥裝置以及整個凸輪軸調整裝置。

此外，在這種情況下還有利的是，將每個止回閥裝置設計為板部件，其中每個止回閥裝置的板部段能夠在第二液壓流動方向上彈性彎曲。因此，通過這種彈性變形能夠特別簡單地設計止回閥的打開功能。在這種情況下也特別有利的是，兩個止回閥裝置是共同的板部件的一部分且因此設計為板部段的形式，所述板部段是板部件的集成地組成部分。因此，能夠進一步節省成本地設計凸輪軸調整裝置，其中凸輪軸調整設備的安裝被進一步改善，因為它們能夠被一起插入葉片中。

如果第一液壓通路朝徑向向內的方向、穿過轉子連接在中心閥上，則可執行第一液壓通路至中心閥的回引(Rückführung)，以及尤其直接地控制凸輪軸調整裝置。

此外，在這種關係中還有利的是，第二液壓通路將第一分腔室直接與中心閥相連和/或第三液壓通路將第二分腔室直接與中心閥相連。因此，需要另外的接入分腔室的接入通路，以便使凸輪軸調整裝置在不同位置上特別迅速地和高效地移動。

同樣特別有利的是，凸輪軸調整裝置(至少在某些工作狀態/開關狀態中)被設計為CTA-凸輪軸調整裝置(CTA＝凸輪軸扭矩致動)，並由此凸輪軸調整裝置可根據施加到轉子的扭矩進行調整。因此，凸輪軸調整裝無需額外的油路連接，因而使凸輪軸調整裝置的製造變得更加容易。

此外，有利的是，供給通路能夠與朝中心閥的方向輸送液壓介質的泵相連接，其中在泵與中心閥之間的供給通路中集成第三止回閥裝置。因此，可根據止回閥的位置，供給通路和泵同樣可以與中心閥連接，並且中心閥在特定開關狀態中直接向泵供給控制壓力。因此，凸輪軸調整裝置可被這樣設計，其在特定開關狀態中作為CTA-凸輪軸調整裝置並在其他開關狀態中作為OPA-凸輪軸調整裝置(OPA＝油壓激活式)特別高效地工作。因此，凸輪軸調整裝置被特別有效地運行。

換言之，凸輪軸調整裝置由此被轉換為VCT(可變凸輪正時)系統的形式，其中，中心閥不具有T形埠(Port)/T形出口。在這兩個腔室之間油/液壓介質藉助油/液壓介質通過在兩個腔室(分腔室)之間的葉片中安置的止回閥(止回閥裝置)而被改道。擴大的腔室與P-埠(供給通路)連接並且縮小的腔室的油/液壓介質與對面的腔室連接。在止回閥之前與之後的壓力差控制油/液壓介質的流動。

附圖說明

現在參照附圖更詳細地闡述本發明，在這方面，也會闡述不同的實施例。

在附圖中：

圖1是根據本發明的第一實施方式的凸輪軸調整裝置的剖視圖，其中特別是在葉片中以及在轉子中的第一液壓通路的導引方式以及結構可被辨認出，並且用箭頭表示出在第二液壓流方向上流動的壓力流體，

圖2示出了如在圖1中已經示出的凸輪軸調整裝置的相同的剖視圖，但這裡示出了在第一液壓流方向上液壓介質的流動或者擠壓，

圖3是圖1的根據本發明的凸輪軸調整裝置的縱剖圖，其中，在凸輪軸的端部處安置的凸輪軸調整裝置能夠特別清楚地被辨認，並且作用在中心閥的調整執行器可清楚地被辨認出，並且其中剖切面沿凸輪軸調整裝置的旋轉軸線延伸，

圖4是根據第一實施方式的凸輪軸調整裝置的縱剖圖，其中所示出的與圖3相似，但這裡示出的對凸輪軸調整裝置連同凸輪軸進行剖切的剖切面相對圖3的剖切面轉動，

圖5是在圖3的剖面中的根據本發明的凸輪軸調整裝置的細節圖，其中為了清楚起見，不同的、可通過凸輪軸調整裝置的內部的中心閥調節的流動方向由箭頭指示，

圖6是在圖4的剖面中的根據本發明的凸輪軸調整裝置的細節圖，其中在此轉子在第一液壓通路所位於的角度範圍內被剖切，並且指示液壓介質從供給通路經由中心閥被擠壓進入止回閥的流向箭頭也被示出，

圖7示出了如在圖6中已經示出的在一個剖切範圍內的中心閥的細節圖，其中，在中心閥內不同的流方向及比例能夠特別清楚地被辨認，並且關於泵的供給通路與中心閥的內部連接，以及

圖8示出了如在圖5中已經示出的在一個剖視圖範圍內的中心閥的細節圖，其中，中心閥在位於那種位置中，使得在其中第一分腔室與中心閥連接，但第二分腔室相對中心閥被封鎖，並由此兩個分腔室彼此分離。

附圖僅僅是示意性的，並且僅用於理解本發明。相同的元件被給予相同的附圖標記。

具體實施方式

在附圖1-4中，根據本發明的液壓式凸輪軸調整裝置1的基本結構被特別清楚地展示。液壓式凸輪軸調整裝置1是根據葉片單元結構方式/葉片單元類型而構成。在這種情況下，根據本發明的凸輪軸調整裝置1，基本上與專利文獻DE 10 2010 019 530 A1公開的凸輪軸調整裝置的構造和功能相同，因此該專利文獻的保護範圍應當也被納入本發明的保護範圍之內。

如普通情況一樣，液壓式凸輪軸調整裝置1具有定子2，該定子具有與牽引傳動裝置形成抗扭式連接的器件，即外齒。由此，在內燃機的工作狀態中，定子2與內燃機的輸出軸抗扭地連接。定子2具有徑向向內敞開的工作腔室3。還可以注意到，定子2不是僅具有一個工作腔室3，而是具有多個(即，四個)工作腔室3，這些工作腔室沿著(定子2的)圓周彼此間隔地設置。在每個彼此幾何相隔的工作腔室3中都容納有與轉子6連接的葉片7。轉子6又可旋轉地徑向設在定子2內。抗扭地安置在轉子6的外側/外周側上的葉片7又在徑向延伸進入工作腔室3中。在這種情況下，葉片7這樣地伸入其所配屬的工作腔室3中，使得葉片7將工作腔室3分為兩個彼此液壓獨立的可被控制的分工作腔室/分腔室4和5。

與普通情況一樣，轉子6在凸輪軸調整裝置1/內燃機的工作狀態下抗扭地與內燃機的凸輪軸23連接。通過進一步觀察，對於定子2的每個工作腔室，轉子6都具有葉片7，其中只有一個葉片7被插入/向內伸入到工作腔室3中。葉片7這樣密封式地設在定子2上，使得工作腔室3的兩個分工作腔室4和5在操作狀態下彼此獨立地被密封，並可充滿液壓流體。因此，根據在分腔室4和5中的液壓調整/調節凸輪軸調整裝置1。轉子6根據液壓相對於定子2繞著旋轉軸線8(圖3)被調節到所期望的旋轉位置。

此外，凸輪軸調整裝置1包括中心閥9，該中心閥設為用於將單個、匯入所述分腔室4和5中的液壓通路10，11，12彼此選擇性地連接或者與供給通路13選擇性地連接。中心閥9根據其位置/其在軸向方向上可移動的活塞16的位置來控制在轉子6和定子2之間待到達的相對旋轉位置，並能夠調節在各自的分腔室4或5中的所期望的液壓。

在每個葉片7中(其中，以下示例性地描述了一個葉片7、該葉片所配屬的工作腔室3和配屬於該工作腔室3的兩個分腔室4和5)，都安置有第一液壓通路10。第一液壓通路10在葉片7內的徑向方向上基本上直線延伸。該第一液壓通路10在葉片7的徑向內側(在該區域中，葉片7與轉子6連接)上進入轉子6。因此，第一液壓通路10通過(徑向向外設置的)第一段部伸入葉片7中及通過(徑向向內設置的)第二段部伸入轉子6中。第一液壓通路10在徑向上穿過轉子6延伸並朝向轉子6的內側、中心閥9開口。因此，在所組裝的中心閥9中，中心閥與該第一液壓通路10相連接。

第一液壓通路10將葉片7分為兩個傳導部段18和19。每個傳導部段18或19分別匯入各自的分腔室4或5中。在圖1中觀察到，第一液壓通路10通過逆時針沿著圓周延伸的第一傳導部段18匯入第一分腔室4中，而通過順時針沿著圓周延伸的第二傳導部段19匯入第二分腔室5中。

在第一液壓通路10和第一分腔室4之間的過渡區域(即，第一傳導部段18)中，在葉片7中安置/安裝/使用第一止回閥裝置14，並且在在第一液壓通路10和第二分腔室5之間的過渡區域(即，第二傳導部段9)中，在葉片7中安置/安裝/使用第二止回閥裝置15。

每個止回閥裝置14和15起到止回閥的作用。每個止回閥裝置14和15通過板部段20或21構成。兩個板部段20和21基本上是成形為鉗狀/梨狀/Ω形狀的板部件的組成部分。每個板部段20和21被設計為可彈性變形/彎曲的條帶狀的板部段20或21。板部段20和21如此被安置和設計，使得只在將液壓流從各自的分腔室4和5中擠壓進第一液壓通路10的情況下、從第一液壓通路10和各自的分腔室4和5之間開始形成特定壓力差起才打開板部段20和21。此方向被稱為第二液壓流方向。在與第二液壓流方向相反的第一液壓流方向上，板部段20和21又在凸輪軸調整裝置1的操作期間起到持久的封閉作用。換言之，止回閥裝置14和15被設計為基本構造為板鉗的板部件的形式。該板部件被插入在葉片7的內部的空腔22中，即大致咬合/嚙合，並由此被形狀配合地和或作用力接合地固持。

因此，第一板部段20被構造為第一止回閥裝置14並被這樣安置，使得該第一板部段可彈性變形，並在第一分腔室4內的壓力大於第一液壓通路10中的壓力的情況下允許液壓介質流由第一分腔室4流入第一液壓通路10。隨後，液壓介質從第一分腔室4流出，經過隨即變形的第一板條20流入第一液壓通路10、並進而流向中心閥9。如果在如圖1中所示的凸輪軸調整裝置1的另一位置處，在第二分腔室5內的液壓高於第一液壓通路10中的液壓，則第二板部段21這樣地被彈性變形，使得第二板部段21允許液壓介質流由第二分腔室5流至第一液壓通路10、並進而流向中心閥9。因此，液壓介質能夠在該另一位置處從分腔室5流入中心閥9，接著從此處被引入第一分腔室4中。兩個板部段20和21因此直接承擔止回閥的功能。

在第一液壓流方向上，如可在圖2中清楚地看到，這兩個板部段20和21再次這樣起作用，即被這樣安置，使得它們關閉/密封各自的傳導部段18和19、並且避免/阻止液壓介質由第一液壓通路10流入各自的分腔室4或5。

此外，在圖4中特別清楚地看出，第一液壓通路10基本位於中央，即在轉子軸向的中央/中心處延伸。第一液壓通路10被設計為由葉片7向中心閥9延伸的直孔。除了第一液壓通路10之外，針對每個分腔室4或5還有由中心閥9至分腔室4和5的另一液壓通路11或12。在這種情況下，第一分腔室4藉助在徑向向內延伸的第二液壓通路11直接與中心閥9連接，第二分腔室5藉助另外的在徑向向內延伸的第三液壓通路12直接與中心閥9連接。在這種情況下，不同的液壓通路10、11和12特別清楚地在圖5中被看出，其中它們的延伸方向標有各自配屬的指示箭頭。以附圖標記24標記的第一指示箭頭表示出第一液壓通路10的延伸方向。以附圖標記25標記的第二指示箭頭表示出第二液壓通路11的延伸方向。以附圖標記26標記的第三指示箭頭表示出第三液壓通路12的延伸方向。

與中心閥9連接的、又繼續與泵(為清楚起見在此未示出)連接的供給通路13向中心閥9的內部延伸。通過同樣被設計為止回閥的第三止回閥裝置17可將在中心閥9之外延伸的供給通路13的第一段部(相對應地，供給通路13的第二段部在中心閥9內延伸)封閉。因此，供給通路13根據第三止回閥裝置17的位置將泵/供給泵直接與中心閥9的內部連接。第三止回閥裝置17這樣作用，使得在液壓介質由泵流至中心閥9以及流至各自的液壓通路10、11、12的第一流動方向(以第三指示箭頭27標記)上、從第一部段中相對中心閥9的內部/第二段部的特定高的液壓壓力起打開該第三止回閥裝置(圖6和圖7)。在與第一流動方向相反的第二流動方向上，即由中心閥至泵的方向上，第三止回閥裝置17被持久地封閉(圖5和圖8)。因此，如圖7中所示，可能的是，在第一工作位置/第一工作狀態中，中心閥9的內部始終被供給期望的工作壓力，並且凸輪軸調整裝置1作為OPA-凸輪軸調整裝置被使用。另一方面，如在圖8中特別清楚看出，在第二工作位置/第二工作狀態中可能的是，中心閥9的內部與泵斷開連接，並且與由泵提供的工作壓力無關地通過液壓通路11和12控制分腔室4和5，從而使凸輪軸調整裝置1隨後作為CTA-凸輪軸調整裝置被使用。

換言之，與之前已知的調整裝置不同的是，在根據本發明的類型的凸輪軸調整裝置1的內部結構中設置具有止回閥14，15的至少一個轉子葉片(葉片7)。在這種情況下，每個葉片7都集成有兩個止回閥14，15。止回閥14，15安置在葉片7中，並且可在兩個方向(由第一分腔室4至第一液壓通路10和由第二分腔室5至第一液壓通路10)上根據壓力差打開及關閉止回閥。止回閥14，15將通過的油/液壓介質由腔室A(第一分腔室4)或腔室B(第二分腔室5)徑向地引入中心閥9，並且由此與油道P(供給管道/壓力管道/供給通路13)連接。轉子6具有第三油道(第一液壓通路10，所謂的R-通道)。該轉子6安置在軸向中部，但也可在外部，即不位於軸向中部。調整裝置1無T形出口(油路-出口)。操作方式可進行如下解釋：調整裝置1和中心閥9首先以較低油壓被填充，使得無空氣存在於系統中。在系統中不存在T-出口，也就是說，對於這種油填充只需達到這樣的程度，油通過洩露將存有的空氣擠出。如果在腔室A或B中由於變化力矩(Wechselmoment)產生了超壓，則止回閥14，15被激活，並且超壓通過中心閥9向中心閥9中的P-管道(供給通路13)洩壓。由於中心止回閥(第三止回閥裝置17)的作用，壓力不能從中心閥9回流，即不能輸向泵，所以超壓被導向腔室A或B(分腔室14和15)中。如果由於變化力矩在腔室A(14)或B(15)中產生了我們不能調節的超壓，則超壓可經由油道A(11)或B(12)返回至中心閥9並在此被導入P-(13)或R-腔室(10)。因而出現處處相等的壓力，且止回閥14，15還由於彈性預應力不能再被打開。因此，形成了液壓支持且調整裝置1在不被期望的方向不再被調整。中心閥9與額外的管道R(第一液壓通路10)連接，該管道R直接與P-管道(供給通路13/供給通路13的第一段部)相連。由於在A-和B-腔室之間形成油的移動且沒有油流出油管，所以調整系統1不需要額外供給壓力。僅需要的是通過洩露將其排出去。如果設計更密封的調整裝置系統，則不會形成油損失。在發動機構造中進一步節約了能量。在該結構中，中心閥9不必一定是T-出口。因此，可以省去例如在活塞頭(閥芯)處的許多孔。設置較小的開口/孔就足以將活塞後的腔室(Todraum)中的氣放出。同時，省去了第三和第四控制窗口。在活塞上的兩個控制邊緣和在殼體上的兩個控制邊緣不再被需要。又節約了製造單個部件的成本。

附圖標記列表

1 凸輪軸調整裝置

2 定子

3 工作腔室

4 第一分腔室

5 第二分腔室

6 轉子

7 葉片

8 旋轉軸線

9 中心閥

10 第一液壓通路

11 第二液壓通路

12 第三液壓通路

13 供給通路

14 第一止回閥裝置

15 第二止回閥裝置

16 活塞

17 第三止回閥裝置

18 第一傳導部段

19 第二傳導部段

20 第一板部段

21 第二板部段

22 空腔

23 凸輪軸

24 第一指示箭頭

25 第二指示箭頭

26 第三指示箭頭

27 第四指示箭頭