用於凸輪軸調節器的調節閥的製作方法

2023-05-20 17:32:16 1

專利名稱：用於凸輪軸調節器的調節閥的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種根據權利要求1和權利要求3的前序部分的調節閥，其用於影響內燃機的凸輪軸調節器的壓力介質的施加。本發明還涉及一種根據權利要求6的前序部分的調節閥。
技術背景本專利申請人的未公開專利申請DE 10 2004 038 160.7以及DE 10 2005 037 480.8中公開了一種調節閥，其用於影響內燃機的凸輪軸調 節器的壓力介質的施加，其中調節活塞在閥殼的盲孔中軸向可移動。 這種調節閥具有壓力介質連接部、兩個存儲箱連接部和兩個運行連接 部，它們被分配給液壓凸輪軸調節器的、相對作用的工作室。在調節 活塞的軸向位置中，在調節閥內第一運行連接部與存儲箱連接部相互 連接，而第二運行連接部與壓力介質連接部相互連接，由此可以引發 凸輪軸調節器的調節運動，在所述調節運動中配屬於所述第二運行連 接部的工作室擴大其容積。在調節活塞的另一個軸向位置中，第二運 行連接部與存儲箱連接部相互連接，而第一運行連接部與壓力介質連 接部連接，由此可以引發相反方向的調節運動，在所述調節運動中配 屬於所述第一運行連接部的工作室擴大其容積。為了改變調節活塞的 軸向位置，調節活塞具有承壓件，為了引發調節活塞的移動，致動系 統作用到所述承壓件上。由於生產原因，承壓件與調節活塞被分別構 成，並且該承壓件藉助在外殼面、在閥殼的端面凹隙的在內殼面區域 中，被壓入所述閥殼中。發明內容本發明的任務在於，提供一種具有優化地整合的承壓件的調節閥。根據本發明，本發明的任務將通過獨立權利要求l的特徵部分來解 決。權利要求3的特徵部分給出了一種本發明的任務的另選解決方案。 此外，本發明的任務將通過獨立權利要求6的特徵部分來解決。本發明的其它實施樣式由從屬權利要求2、 4、 5以及7至9給出。本發明基於如下的認識在承壓件與調節活塞的形狀配合的和/或摩擦配合的連接下，在承壓件與調節活塞之間產生徑向指向的接觸力， 所述接觸力由於承壓件和/或調節活塞的徑向的彈性和/或者塑性形變 而產生，並且當壓入時將產生所述接觸力(例如承壓件的在外殼面相 對於調節活塞的在內殼面的過盈尺寸，尤其是在同時加熱的情況下)。調節活塞在由閥殼的盲孔構成的引導孔內運動。為了保證 -調節活塞的控制邊緣的效果； -在閥殼內調節活塞的良好引導；以及-調節活塞的輕微的可移動性，而調節活塞不會卡死在閥殼中； 下述情況是必須的調節活塞的在外殼面的直徑以及閥殼的引導 孔的直徑以一種配合來實現。鑑於下述預給定的直徑 -承壓件的在外殼面的直徑； -調節活塞的在內殼面的直徑；以及 -調節活塞的在外殼面的直徑；如果要優化上述這些構件的幾何外形或者優化壓入過程，這可能 導致一種目標衝突- 一方面將會達到承壓件與調節活塞的牢固連接，這需要在承壓 件與調節活塞之間相當大的接觸力。-另一方面作為壓入的後果應該獲得在外殼面的微小擴張，這需 要在承壓件與調節活塞之間比較小的接觸力。上述這種優化可能將更困難對調節活塞和閥殼之間的預給定的、 緊密配合區域提出的要求，在承壓件和調節活塞的預給定的材料特性 的情況下，尤其是在預給定了剛性的情況下，對承壓件的在外殼面的直徑以及調節活塞的在內殼面的直徑的製造，有嚴格的公差要求。作為補救辦法本發明建議在承壓件和調節活塞之間的接觸區域 內，至少一個構成了接觸面的承壓件殼面和/或調節活塞殼面具有部分 區域，所述部分區域相對於殼面的其它部分區域來說，具有較低的抗 徑向形變的剛性。這樣可能會產生如下優點-所述具有較低剛性的部分區域能夠減少周邊的部分區域中的剛 性，由此公差受限的偏差在分部的接觸幾何體的製造過程中，將引發 所出現的接觸力的較小的變化。由此通過壓入過程生成的承壓件和調 節活塞之間的連接，較低程度地依賴於製造公差。-另一方面本發明的這種實施樣式還基於這樣的認知對於在兩 個圓柱形殼面之間的接觸，接觸力非恆定地分配到整個周邊上。根據 本發明，在這些剛性降低了的部分區域中可以預先給定有針對性的較 小的接觸力，而在其它的部分區域中可以提供有針對性的較大的接觸 力的接觸區。-此外通過所述這些減少了剛性的部分區域的尺寸的預定，以及 通過剛性的選擇(例如通過在所述這些部分區域中選擇材料)，結構 性地預先確定了所必須的、用於把承壓件壓入調節活塞的結合力。-通過使用所述這些降低了剛性的部分區域，可以降低在承壓件 和調節活塞之間的接觸區域中的徑向作用力，也可以通過選擇承壓件 和/或調節活塞的符合相互關係的剛性的基礎材料來降低所述作用力。 這些措施可能導致調節活塞在壓入區中的較低的擴張。具有較低剛性的部分區域能夠以較軟的、更具韌性的材料製成， 來作為其它那些部分區域的部分區域。根據本發明的優選實施樣式， 具有較低剛性的部分區域被具有徑向的凹隙地形成。這種類型的徑向 的凹隙例如可以是徑向的鑽孔或者沿徑向延伸的槽或者螺旋形槽。這些凹隙由此構成了剛性為零的部分區域，從而在調節活塞的在外殼面 與閥殼的在內引導面之間的接觸力僅存在於位於凹隙旁邊的那些部分 區域中。這些凹隙能夠徑向朝外地引入到調節活塞中或者也可以徑向朝內 地引入到承壓件的在外殼面中，其中，這些凹隙能夠在生產過程中立 刻就被引入，或者也可以額外地例如藉助切削加工(例如銑和鑽)來 引入。對於即在調節活塞中又在承壓件中引入凹隙的情況下，這些凹 隙即可以沿徑向方向相互套合地過渡，或者也可以沿徑向和/或者軸向 方向地相互錯開地布置。通過在切線方向上結構性地預定凹隙的延展B，能夠以簡單的方式 預先確定結合力的大小。同樣可以想到的是在切線方向上凹隙的延 展在軸向進行變化，由此能夠預先給定沿軸向的接觸力的變化和調節 活塞的彈性擴張的變化，或者例如伴隨承壓件逐漸引入到調節活塞而 引發結合力的上升。優選的是軸向的凹隙多功能地構成除了預先給定結合力和壓緊 力之外，特別是當這些凹隙沿承壓件的全部長度延展地被構造出來或 者從承壓件的端面出發的情況下，這些徑向的凹隙將用作通道，所述 通道服務於調節活塞的內部空間或者壓力室與調節活塞的外部的連 接，特別是與配屬於承壓件的端面的連接。例如通過這些凹隙能夠實現活塞的內部空間的排氣。另選的或者累積的也可以布置於內部空 間中的壓力介質通過構成有徑向凹隙的通道在調節活塞的端面的區域 中排出來。例如可以在端面的區域中，設置一種具有磁棒和適合的支 承以及電樞內空間的電磁致動系統。在這種情況下，為了潤滑的目的 而進行的壓力介質的更換和為了致動系統特別是為了冷卻電樞內空間 的散熱，壓力介質可以通過這些徑向的凹隙進行交換。此外這種壓力 介質流可以服務於磁性支承的潤滑和/或者服務於在承壓件和作用到該 承壓件上的磁棒之間的摩擦的降低。在這種情況下，調節活塞的內部空間的排氣能夠這樣實現通過 這些凹隙穿流出來的壓力介質，被從調節活塞的內部空間輸送到位於 致動系統和承壓件之間的無壓力的中間空間中，並且該壓力介質能夠 從那裡流入到發動機機油盤中。通過在運行中的調節閥的旋轉，在壓 力介質中存有的空氣將被分離出來，這些空氣同樣也可以通過這些徑 向凹隙被排出。一個另選的或者累積的、基於本發明的解決方案在承壓件的壓入 區中、在調節活塞的在外殼面與閥殼的引導孔之間提供間隙。本發明 的這種實施樣式考慮了實際情況承壓件的壓入將會引發配屬調節活 塞的壓入區的或多或少的徑向增大，由此無論如何都會發生調節活塞 與閥殼之間的配合的改變。對於下述情況尤其是具有缺點的當調節 活塞的在外殼面在承壓件的壓入區中構成了引導面時，在調節活塞軸 向移動時所述引導面貼合在閥殼的引導孔處，並且有時還要滿足附加 的密封功能。根據本發明，該引導面從承壓件的壓入區移走。取而代 之的是，在承壓件的壓入區中、在調節活塞和閥殼之間提供間隙，由 此對於承壓件的壓入引發的調節活塞的徑向擴展來說，調節活塞在壓 入區中不會貼合到閥殼的引導孔。由此能夠有效地避免調節活塞在引 導孔中的卡死，也可能不依賴於承壓件和/或調節活塞和/或引導孔的制 造過程中可能的公差。對於這種情況引導孔，特別是在其在軸向運動過程中由壓入區 所覆蓋的軸向區域中，被構造成具有恆定直徑的連貫的盲孔，前面提 到的間隙可以以簡單的方式這樣實現，即在承壓件的壓入區中，調節 活塞的在外殼面具有減小直徑的區域，所述區域例如通過橫截面的擴 展過渡到引導面中。權利要求6的特徵部分給出了一種本發明另選的或者累積的解決 方案。根據這些，承壓件在朝向致動系統的端面區域中至少具有被硬化的表面。在這種實施樣式中這尤其不是必須的對整個調節活塞施 以硬化工藝，其考慮到致動系統和承壓件之間的連接或者接觸。對於 這種情況對於整個調節閥實施這種硬化，這可能導致調節活塞的變 形， 一方面這會消極影響在承壓件和調節活塞之間的接觸面的形成， 另一方面這也會消極影響調節活塞和閥殼之間的接觸面的形成。更進 一步地根據本發明承壓件可以與調節活塞分離地被硬化。通過把承壓 件置入硬化池(Hartebad)中，硬化可以通過充分利用承壓件的剩餘碳 元素含量來進行。例如可以把用於很多個調節閥的承壓件一同置入硬 化池中。根據本發明的另一實施樣式，在承壓件和致動系統之間的接觸區 域中的表面的硬化可以藉助深衝方法來進行。使用深衝方法特別用於 具有U形承壓件縱截面的承壓件的大約盆狀的實施樣式。製造精度的提升優選地能夠這樣實現，即緊接著深衝方法步驟 使用校準等級，對於所述校準等級，緊接著所述深衝方法步驟，該承 壓件該被壓入到另一模具中，在該模具中承壓件的最終尺寸至少被接 近了。另選的或者附加的，被硬化的表面可以通過使用熱處理來硬化。由權利要求、說明書和附圖能夠得到本發明的具備優點的改進方 式。在說明書導言部分提到的特徵以及多個特徵的結合的優點僅是示 例性的，而不必強迫性地由根據本發明的實施形式達到。其它特徵， 特別是所示的幾何形狀和多個構件相互之間的相對尺寸以及其相對布 置方式和有效連接方式，可以在附圖中找到。本發明的不同的實施形 式的特徵的結合或者不同權利要求的特徵的結合也有可能與多個權利 要求的所選回溯關係有偏差並且由此受到啟發。這當然也涉及這些特 徵，其在各個附圖中示出或者其說明中被提及。這些特徵也可以與不 同的多個權利要求的特徵相結合。在權利要求所引用的特徵中可以不包括在本發明的其它實施形式中。


根據下述說明並結合附圖可以得到本發明的其它特徵，其中附圖 圖解性地示出了本發明的實施例。圖中圖l示出用於控制液壓凸輪軸調節器的控制閥的縱剖面圖，所述控 制閥帶有被壓入到調節活塞中的承壓件並且帶有閥殼；圖2示出調節活塞與承壓件連接的、根據本發明的第一實施樣式的 縱剖面圖；圖3示出從調節閥的致動系統的方向看過去的、根據圖2的承壓件 與調節活塞的連接；圖4示出承壓件與調節活塞連接的、根據本發明的第二實施樣式的 縱剖面圖；圖5示出從調節閥的致動系統的方向看過去的、根據圖4的承壓件 與調節活塞的連接；圖6示出根據本發明的帶有壓入到其中的承壓件的調節活塞的另 選實施樣式的縱剖面圖；圖7示出從調節閥的致動系統方向看過去的、帶有其中壓入了承壓 件的調節活塞。
具體實施方式
一種如開始部分提到的、現有技術中未曾公開的凸輪軸調節器， 通常具有定子和轉子，其中，驅動輪與定子抗轉動地連接。定子相對 於轉子可轉動地支承，其中，定子具有在切線方向上相互間隔的多個 凹隙。這些凹隙被從轉子徑向延伸出來的多個葉輪分隔成兩個壓力室， 其中，壓力關係在相互對置的壓力室內的改變伴隨著凸輪軸調節器的 調節運動。這些壓力室通過合適的供給管路分別與調節閥3的運行連接部1， 2 連接。調節閥3具有在閥殼4內沿徑向可移動的調節活塞5。為了引發凸輪軸調節器的調節運動,運行連接部l， 2可以根據調節活塞5在閥殼4內 的各個軸向位置分別與壓力介質連接部6或者存儲箱連接部7連接。調 節閥3優選整合在凸輪軸調節器的轉子的居中的軸向凹隙中。關於在凸輪軸調節器中的調節闊的其它構造方式和整合方式可以 在開始提到的本發明人的其它未公開專利申請文件中找到。根據圖l，調節活塞5在縱剖面圖中大約是U形構建的，其具有底邊 8和兩個側邊9， 10。調節活塞5的內部形成了內部空間11，所述內部空 間11通過邊8， 9， IO以及與底邊對置的、被壓入到側邊9， IO中的承壓 件12來限定。承壓件12在壓入區13中藉助徑向的接觸力被壓入到調節 活塞5中。承壓件12在壓入區13中具有在外的、圓柱形的殼面14，而調 節活塞5具有在內的、圓柱形的殼面15，其中，殼面14, 15形成壓配合。承壓件12具有U形縱向橫截面，其帶有底邊16和兩個側邊17， 18。 調節活塞5和承壓件12的U形縱向橫截面按照對置校準的方式被相互套 接。側邊17， 18的長度對應於壓入區13沿軸向的延伸。根據圖3，調節活塞5具有同軸且軸向相互間隔的引導面19， 20， 21， 22，其中，最密封的引導面22在壓入區13中延伸並且根據圖2超過 該壓入區13地延伸出來，所述引導面22配屬於調節活塞5的配屬於承壓 件12的端面27。根據圖3，閥殼4具有沿切線方向均勻分布的、徑向朝外的凹隙23， 24, 25， 26。凹隙23至26以槽形地，沿軸向從端面27出發，經過整個、 帶有超出區28的壓入區13，經過承壓件12延伸。凹隙23至26都被構造 成圖3所示的大約U形的橫截面，帶有槽底29和兩個平行的、大約朝向 徑向的界定邊30， 31。在超出區28的區域中，凹隙23至26構成了開口 32，該開口32實現了內部空間ll與凹隙23-26之間的壓力介質連接。承 壓件12可以具有不包括凹隙的圓柱形在外殼面14。在圖3所示的凹隙實施例中可以看到承壓件12也具有沿徑向朝內的凹隙33， 34， 35， 36， 它們過渡到凹隙23至26中，由此通道構成帶有大約長方形的橫截面。 通過把承壓件12壓入到調節活塞5中，-得到了部分區域37，承壓件12的殼面14藉助在調節活塞5的殼面 15上產生的接觸力貼合在所述部分區域37上，並且-得到了沿著切線方向在部分區域37之間布置的部分區域38，在 這些部分區域38的區域中，承壓件12和調節活塞5沒有在徑向上相互貼 合，而是在這些部分區域38中，承壓件12和調節活塞5具有通道。對於圖4和圖5中所示的實施例，調節活塞5沒有凹隙23至26。承壓 件12的凹隙33至36與圖2、 3所示的實施例不同地以更大的深度如此構 成這些凹隙33至36完全穿過側邊17、 18地延展，由此承壓件12在側 邊17、 18的區域中非包圍地構建，而是僅僅帶有在凹隙36至33之間在 部分區域37內延展的"指形區域"39。伴隨凹隙33至36的擴大了的深 度，凹隙33至36在端面27的區域中形成了開口40、 41、 42、 43，在這 些開口的區域中生成了內部空間11與調節活塞5的端面27的周邊44之 間的直接的壓力介質連接。周邊44特別是涉及承壓件和圖中未示出的致動系統之間的接觸 面，可能帶有與發動機機油盤和/或其它構件、制動系統的潤滑部位或 者冷卻部位的壓力介質連接。對於圖6、 7所示的實施例，調節活塞5的在外殼面在配屬於承壓件 12的端面27的區域中，具有包括圓柱形外殼面的部分區域47，所述部 分區域47在端面27的方向以橫截面收縮46位於帶有凸肩45的引導面22 之前。對於被置入閥殼的調節活塞5來說，在閩殼4的在內殼面48與部 分區域47之間構成了徑向環繞的間隙49，該間隙的高度與橫截面收縮 46相符合。為了在部分區域47中避免調節活塞45和閥殼4之間的接觸， 橫截面收縮46被結構性適合地預製出來，以便能夠適應承壓件12壓入 之後的調節活塞5的預料之中的擴大。這意味著例如對於壓力配合連接的覆蓋的預定值的擴大來說，橫截面收縮46也必須擴大。部分區域47的長度X必須適應於這樣的區域，在該區域中由於承壓 件12的壓入將會導致調節活塞5的橫截面擴展。對於在圖6、 7中示出的 實施例，X小於壓入區13，由此壓入區13大約延伸到引導區域22的中間。承壓件12的端面27具有接觸面50，在該接觸面50的區域中，致動 系統、特別是致動系統的磁棒或者推桿作用到承壓件12上，以使得調 節活塞5軸向在閥殼4中移動。為了避免承壓件12的磨損，在接觸面50 的區域中接觸面50、承壓件12的端面27、或者整個承壓件12的表面可 以被硬化。這樣一種硬化一方面可以通過帶有緊接著的校準等級的深衝制 造，而另一方面可以通過承壓件12的相應的熱處理來執行。這種硬化 在此僅應用於承壓件12，由此就可以避免各別處理整個調節活塞5以 用於保證接觸面的持久耐用。藉助凹隙23至26以及33至36能夠進行內部空間11的排氣，和/或者 保證足夠的洩流用於為承載致動系統、例如承載磁裝置提供壓力介質。凹隙23至26以及33至36示出了結合直徑的部分的降低，由此能影 響壓力或者壓入力。總體來說通過本發明的措施能夠簡化具有承壓件 12的調節活塞5的製造。凹隙23至26以及33至36的寬度B，亦即特別是 槽底29的寬度可以結構性地合適地被預設定或者進行改變，以便在連 接中影響所需結合力的高低和保持力。寬度B的預定值的目標是避免 調節活塞5在壓入區13中的擴張，以避免調節活塞5卡死在閥殼4中。在壓入區13中調節活塞15具有在外殼面51。附圖標記列表1運行連接部2運行連接部3調節閥4閥殼5調節活塞6壓力介質連接部7存儲箱連接部8底邊9,10側邊11內部空間12承壓件13壓入區14,15殼面16底邊17,18側邊19-22引導面23-26凹隙27端面28超出區29槽底30，31界定邊32開口33-36凹隙37，38部分區域39指形區域40-43開口44周邊45凸肩46橫截面收縮47 部分區域48 殼面49 間隙50 接觸面51 殼面
權利要求
1.調節閥，用於影響對內燃機的凸輪軸調節器的壓力介質的施加，所述調節閥帶有a)閥殼(4)以及b)布置在所述閥殼(4)中的、軸向可移動的調節活塞(5)，其中c)依賴於所述調節活塞(5)的軸向位置，對壓力介質連接部(6)、存儲箱連接部(7)和至少一個運行連接部(1、2)的壓力介質的施加是可改變的，並且d)所述調節活塞(5)具有承壓件(12)，da)所述承壓件(12)在壓入區(13)中藉助在外殼面(14)被壓入到所述閥殼(4)的端面側的凹隙的在內殼面(15)中進而壓入到所述閥殼(4)中，並且db)為了引發所述調節活塞(5)的移動，致動系統作用到所述承壓件(12)上，其特徵在於，e)所述在外殼面和/或所述在內殼面至少具有部分區域(38)，所述部分區域(38)相對於其它部分區域(37)來說，具有較低的抗徑向形變的剛性。
2. 根據權利要求l所述的調節閥，其特徵在於，部分區域(38) 以較低剛性、帶有徑向的凹隙(23-26; 33-36)地形成。
3. 調節閥，用於影響內燃機的凸輪軸調節器的壓力介質的施加， 所述調節閥帶有a) 閥殼(4)以及b) 布置在所述閥殼(4)中的、軸向可移動的調節活塞(5)，其中c) 依賴於所述調節活塞(5)的軸向位置，對壓力介質連接部(6)、存儲箱連接部(7)和至少一個運行連接部(1、 2)的壓力介質的施加 是可改變的，並且d) 所述調節活塞(5)具有承壓件(12)，da) 所述承壓件(12)在壓入區(13)中藉助在外殼面(14) 被壓入到所述閥殼(4)的端面側的凹隙的在內殼面(15)中 進而壓入到所述閥殼(4)中，並且db) 為了引發所述調節活塞(5)的移動，致動系統作用到所 述承壓件(12)上，特別是根據前述權利要求之一所述的調節閥， 其特徵在於，e) 在所述承壓件(12)的所述壓入區(13)中、在所述調節活 塞(5)的在外殼面(51)和所述閥殼(4)的引導孔(48)之間提供 間隙(49)。
4. 根據權利要求3所述的調節閥，其特徵在於，在所述承壓件(12) 的所述壓入區(13)中，所述調節活塞(5)的所述在外殼面(51)具 有減少直徑(橫截面收縮46)的部分區域(47)。
5. 根據權利要求4所述的調節閥，其特徵在於，所述調節活塞(5) 的引導面(22)連接到所述減少直徑的部分區域(47)處。
6. 調節閥，用於影響內燃機的凸輪軸調節器的壓力介質的施加， 所述調節閥帶有a) 閥殼(4)，b) 布置在所述閥殼(4)中的、軸向可移動的調節活塞(5)， 其中c) 依賴於所述調節活塞(5)的軸向位置，對壓力介質連接部(6)、 存儲箱連接部(7)和至少一個運行連接部(1、 2)的壓力介質的施加 是可改變的，並且d) 所述調節活塞(5)具有承壓件(12),為了引發所述調節活塞(5)的移動，致動系統作用到所述承壓件(12)上，特別是根據前述權利要求之一所述的調節閥， 其特徵在於，e)所述承壓件(12)至少在與所述致動系統相互作用的接觸面 (50)的區域中具有被硬化的表面。
7. 根據權利要求6所述的調節閥，其特徵在於，所述被硬化的表 面通過使用深衝方法來硬化。
8. 根據權利要求7所述的調節閥，其特徵在於，緊接著所述深衝 方法的使用之後使用校準等級。
9. 根據權利要求6至8之一所述的調節閥，其特徵在於，所述被 硬化的表面通過使用熱處理方法來硬化。
全文摘要
本發明涉及一種調節閥，該調節閥用於內燃機的液壓凸輪軸調節器，其中致動系統作用到被壓入調節活塞(5)裡的承壓件(12)上。為避免由於承壓件的壓入導致的調節活塞(5)的擴張而產生的在調節閥的閥殼裡調節活塞(5)的卡死，本發明建議承壓件(12)和/或調節活塞(5)在壓入區(13)裡設有多個徑向凹隙(34)，通過這些凹隙預先確定結合力和調節活塞(5)的必然的徑向擴張。另選的或附加的調節活塞(5)的殼面在壓入區(13)裡具有橫截面收縮。
文檔編號F01L1/34GK101283164SQ200680037300
公開日2008年10月8日 申請日期2006年9月7日 優先權日2005年10月5日
發明者安德烈亞斯·羅爾, 延斯·霍佩 申請人:謝夫勒兩合公司