颗粒分离系统的制作方法

文档序号:13798920阅读:211来源:国知局
颗粒分离系统的制作方法

本发明涉及一种颗粒分离系统,其用于向液压凸轮轴相位调节器供应作为压力介质的发动机润滑油。该颗粒分离系统集成到内燃机的润滑油循环中或者被提供用于结合到润滑油循环中。



背景技术:

一般要向液压凸轮轴相位调节器供应发动机润滑油,该发动机润滑油在相位调节器中用作为压力介质,该相位调节器用于调节凸轮轴关于内燃机的驱动曲柄的相位位置。相位调节器连接发动机的润滑油循环,并且因此经由润滑油循环的所谓主油分离器被供应润滑油。虽然主油分离器中是清洁的,但是通常要在相位调节器中布置过滤筛,主要是要保持原始污物远离相位调节器。

ep2578818b1披露了在相位调节器的控制阀的压力端口区域中布置过滤筛。在控制阀的工作端口周围布置过滤套也是已知的。因为安装空间小且同时要求有尽可能小的压力损失,而且由于要求过滤筛具有足够的机械稳定性,所以使用的过滤介质包括金属织物、塑料织物或者薄的穿孔(金属)片。筛孔的平均孔目尺寸或者孔宽度明显在100μm以上,一般在200μm左右,或者更大。虽然主油分离器和相位调节器中是清洁的,但是相位调节器中的故障以及相位调节器的可以相对于彼此移动的部件上的摩擦磨损是个问题。

通过使用不同污物混合物进行的系统性实验,即所谓的误用实验,本发明人发现甚至是颗粒尺寸小于100μm的固体颗粒也会造成摩擦磨损,尤其是在控制阀的液压功能元件上和在电磁阀致动器的磁锚的轴承上,并且还直接造成相位调节器的这些元件中的故障。例如这些颗粒具有导致相位调节器的控制阀中的阀活塞堵塞的危险。已经证明砂石和刚玉颗粒尤其会造成问题。在发动机生产过程中,这些颗粒作为型砂和排气材料会进入汽缸体曲柄箱的油道中,虽然主油分离器中的润滑油是清洁的并且虽然在相位调节器中额外布置了过滤筛,但是具有一定的统计学可能性会导致相位调节器故障。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种颗粒分离系统,用于包含在发动机润滑油中的固体颗粒,其有效地分离了会破坏凸轮轴相位调节器的颗粒,以便于降低相位调节器中的故障发生率且原则上还降低了在相位调节器的移动部件上的摩擦磨损。除了有效地防止污物颗粒的引入和相关的故障,该颗粒分离系统旨在长期运行而不需要维修。为了其在机动车辆制造中的应用,该颗粒分离系统的目标是在相应车辆的内燃机的使用寿命期间运行而不需要维修或者仅很少的维修,以及在内燃机使用寿命期间有效地保护一个或多个指定的凸轮轴相位调节器。尤其在商用车辆制造中,这是个挑战性目标。其中例如在货运卡车中使用该颗粒分离系统的情况,将需要15000到30000个小时的运行时间,在一些情况下高达50000个小时。

本发明是基于用于向液压凸轮轴相位调节器供应作为压力介质的发动机润滑油的颗粒分离系统进行的,所述颗粒分离系统包括主油分离器和额外的颗粒分离器,所述颗粒分离器布置在主油分离器的下游和凸轮轴相位调节器的上游,即在主油分离器与凸轮轴相位调节器或相位调节器控制阀之间,并且可选地部分在凸轮轴相位调节器内。主油分离器是相应内燃机的润滑油循环的主油分离器。因此主油分离器布置在发动机润滑油流中,在要被供应发动机润滑油的内燃机的润滑油路的上游,从而用于清洁可以经由润滑油路被供给到内燃机的所有发动机润滑油。术语“主流油分离器”或“发动机润滑油过滤器”也是普遍用于这些分离器的。

其中叙述了颗粒分离器布置在凸轮轴相位调节器的上游,这意味着该颗粒分离器在流体动力学方面布置在相位调节器的上游。颗粒分离器或者颗粒分离器的分离级因此可以布置在相位调节器的定子中。润滑油在其到达相位调节器的控制阀的压力端口之前,流动通过设置在定子中的颗粒分离器或者流动通过多级颗粒分离器的设置在定子中的分离级。控制阀应该理解为相位调节器的一部分。在这些实施方式中,颗粒分离器或多级颗粒分离器的分离级布置在控制阀的上游,即在控制阀的压力端口的上游。因此有效地保护了控制阀,但是颗粒分离器或分离级仍然可以独立于控制阀会施加的任何安装限制而实现。控制阀,尤其是控制阀的移动的阀活塞,是相位调节器的元件,是在由于污物颗粒而导致的堵塞危险方面尤其关键的元件。

大体上来说的分离器以及具体来说的发动机润滑油循环中的分离器在分离固体颗粒方面的效率可以通过一个或多个分离效率来描述,或者通过一条完整的分离曲线来描述。许多不同的分离器可以通过一个或多个分离效率或者通过它们的完整的分离曲线来彼此区分。分离效率定义为由相应的分离器或分离系统分离出的要被隔离的材料的量与引入到分离器或分离系统中的要被隔离的材料的量的比率,其中该种情况下要被隔离的材料是最小颗粒尺寸或最小颗粒尺寸以上的固体颗粒。可以等效地使用要被分离的颗粒的浓度来替代所述量。如果引入的浓度是c0,获得的浓度是c1,那么分离效率η定义为η=(c0–c1)/c0。

下文中无论什么地方提到分离效率,其总是指该分离效率作为要被隔离的固体颗粒的平均颗粒直径的函数。平均颗粒直径在下文中简单称为颗粒尺寸。因此,例如,表述“在50μm颗粒尺寸的50%的分离效率”意思是相关的分离器将包含在发动机润滑油中的呈现50μm的颗粒尺寸的固体颗粒的50%分离,而允许具有50μm的颗粒尺寸的固体颗粒的50%通过。大体上是不规则形状的颗粒的颗粒尺寸是从固体颗粒的已知的密度以及从其通过测量结果而测定的体积或质量来确定的,作为与颗粒的体积或质量等价的球的直径。颗粒尺寸的指数为3。因此表述“xμm的颗粒尺寸p”意思是具有颗粒尺寸p的颗粒具有与直径为x的球的体积或质量等价的体积或质量。在过滤技术中,该分离效率称为η3。

主油分离器在颗粒尺寸p1呈现50%的分离效率,即对于颗粒尺寸p1的颗粒来说分离效率是50%;以及在颗粒尺寸p2呈现至少90%的分离效率,即对于颗粒尺寸p2的颗粒来说分离效率为至少90%,其中颗粒尺寸p2大于颗粒尺寸p1。颗粒尺寸p1例如可以在10μm和20μm之间,尤其在12μm和15μm之间,其中分别包含颗粒尺寸的上限和下限。颗粒尺寸p2例如可以在30μm和50μm之间,尤其在30μm和40μm之间,其中还包含上限和下限。分离效率可以对应于在机动车制造中通用的主油分离器的分离效率。主油分离器可以是在机动车中通用的主流油分离器。

根据本发明,布置在主油分离器的下游的颗粒分离器在颗粒尺寸p3呈现50%的分离效率(η3,50),p3大于p1但小于100μm。在示出了相应分离器的作为颗粒尺寸的函数的分离效率的图表中,颗粒分离器的分离曲线因此相对于主油分离器的分离曲线在颗粒尺寸增大的方向上在x轴上向右偏置。

在优选实施方式中,布置在主油分离器下游的根据本发明的颗粒分离器一直到颗粒尺寸p2呈现至多50%的分离效率,即对于颗粒尺寸p2或者更小的颗粒来说分离效率至多50%,因此仅在颗粒尺寸p3(p3>p2)获得50%的分离效率。

因为根据本发明颗粒分离器与主油分离器协调,因此有效地分离了由本发明人确认为尤其破坏和/或严重危害功能性并且颗粒尺寸小于100μm但大于p1或者在优选实施方式中大于p2的颗粒。在有利的实施方式中,对于在可分离范围中偏上限尺寸范围内的颗粒,例如颗粒尺寸在70μm和90μm之间的颗粒,分离效率超过50%。该颗粒分离器分离了由本发明人确认为关键的颗粒的大部分,已知的过滤筛不能实现。颗粒分离器清洁了实际上不应该通过主油分离器的发动机润滑油的颗粒,这些颗粒例如在冷启动过程中绕过了主油分离器,或者这些颗粒直到主油分离器的下游之前没有被引入或者没有被放任进入润滑油循环。因为颗粒分离器比主油分离器更粗糙,从而防止了由于分离出的固体颗粒而导致的提前消耗和堵塞危险。这样,确认为关键的固体颗粒尤其被有效地分离,同时实现了无需维修的长时间运行。

对于无需维修的运行和/或对于长的使用寿命,如果颗粒分离器的分离效率是至多30%,或者优选地,对于达到颗粒尺寸p2的颗粒是至多10%,则是适合的。可能的是,通过使颗粒分离器的分离曲线不再与主油分离器的分离曲线重叠而是仅在颗粒尺寸p2以上或者理想地在颗粒尺寸p2处使用,而以特别有利的方式使颗粒分离器与主油分离器的分离特性协调。

在有利的实施方式中,颗粒分离器在小于100μm的颗粒尺寸p4呈现至少90%的重量分离效率。如果颗粒尺寸p4是至多90μm或者至多80μm则是有利的。在这些实施方式中,对于颗粒尺寸为90μm或者以上的颗粒来说,优选地对于颗粒尺寸为大约80μm的颗粒来说,颗粒分离器呈现至少90%的分离效率。如果颗粒分离器对于颗粒尺寸p4或更大的固体颗粒来说呈现至少95%的分离效率或者100%的分离效率则是同样有利的。

不同材料的污物颗粒包含在发动机润滑油中。发动机润滑油一般包含砂石颗粒、刚玉颗粒、金属颗粒和/或煤烟颗粒。分离器的分离特性不仅取决于颗粒尺寸而且取决于颗粒的材料。规定的分离效率至少适用于由来自于以下材料组的材料形成的颗粒,所述材料组由砂石、刚玉、金属和金属合金构成,其中金属和金属合金尤其可以是铁、铁基合金、铝和铝基合金。分离效率有利地至少适用于相应颗粒尺寸的刚玉颗粒和/或砂石颗粒。为了测定分离效率,因此在优选的测试程序中,相应颗粒尺寸的砂石颗粒和/或刚玉颗粒被添加到清洁的油中。一方面,砂石颗粒和刚玉颗粒明显会破坏凸轮轴相位调节器的移动部件,另一方面,由于颗粒的紧凑性它们非常适合于测试和比对的目的。它们比例如金属屑更接近球形形状。

使用由相应颗粒尺寸的颗粒形成的测试粉末,通过利用颗粒数的光学评估或者利用重量分析的重量评估可以在单次通过或多次通过的测试程序中测定分离效率。因此,举例来说,分离效率例如可以在根据iso4548-12的多次通过的测试程序中测定。

在颗粒尺寸方面还可以注意到的是颗粒被指定了给定的颗粒尺寸,所述颗粒的颗粒尺寸与给定的数值偏差至多5%。如果给定例如100μm作为颗粒尺寸,那么颗粒尺寸在95μm和105μm之间的所有颗粒则符合这一颗粒尺寸。如果对于颗粒尺寸来说给定例如10μm到20μm的尺寸范围,那么所述的5%已经结合在该范围限定的数值内了。

颗粒分离器可以设置在仅用于一个凸轮轴相位调节器或者共同用于多个凸轮轴相位调节器的发动机润滑油供给中。因此,颗粒分离器的第一实施方式可以配置成仅防止一个凸轮轴相位调节器受到污物颗粒影响,而颗粒分离器的第二实施方式可以配置成防止多个凸轮轴相位调节器的系统受到污物颗粒影响。颗粒分离器可以布置在润滑油流中,一旦通过颗粒分离器将其清洁,该润滑油流不仅供给到一个或多个凸轮轴相位调节器,而是分成两股或更多股分流,其中一股或多股分流供应到一个或多个其他的消耗器,例如涡轮增压器和/或液压阀驱动等效元件。然而,在有利的实施方式中,由颗粒分离器清洁的润滑油仅直接供应到一个或多个相位调节器。

考虑到发动机润滑油中的通常污物尺寸的分布范围,颗粒分离器配置成使得危害单个凸轮轴相位调节器或者多个调节器的系统的功能的小颗粒被分离,即到目前为止已经通过了现有技术中已知且布置在凸轮轴相位调节器中的过滤筛的颗粒。反过来,这种配置使得对于尽可能长的运行时间,优选地对于内燃机的整个使用寿命来说,避免了过载以及从而造成的颗粒分离器的故障,所述颗粒分离器被限制在可以在其设计中实现的结构尺寸内。因此根据本发明的一种措施是将颗粒分离器整体或者至少是颗粒分离器的分离级布置在相位调节器或相位调节器系统的上游。

在第一实施方式中,颗粒分离器仅包括一个分离级,即其是单级颗粒分离器。

在第二实施方式中,颗粒由颗粒分离器在多个分离级中分离。因此在第二实施方式中颗粒分离器包括多个分离级,具体地是第一分离级和至少一个额外的、第二分离级。第二分离级布置在发动机润滑油流动方向上的第一分离级的下游。这些分离级在它们的分离模式和/或分离精细度上可以彼此不同。因此第二分离级尤其可以配置成用于分离颗粒尺寸比第一分离级更小的颗粒。就分离效率而言,例如这可以意味着第一分离级对于第一颗粒尺寸的所有颗粒呈现50%的分离效率,而第二分离级对于比第一颗粒尺寸更小的第二颗粒尺寸的所有颗粒呈现50%的分离效率。在这种实施方式中,对于第二分离级来说,润滑油在第一分离级中进行了预清洁。第一分离级构成了第二分离级的预分离器。其减轻了分离更细颗粒的第二分离级的负担。然而,在第二分离级在其分离精细度方面与第一分离级相对应或者甚至在一些区域中比第一分离级更粗糙、或者第二分离级根据与第一分离级的分离原理没有可比性或难于比较的分离原理运行的实施方式中,减轻第二分离级的压力也是有利的。例如,如果第一分离级包括离心力分离器,而第二分离级包括以润滑油可以流动通过的过滤介质为特点的过滤器结构,那这两个分离级至少在离心力分离器包括用于吸收和捕获颗粒的吸收介质时是具有可比性的。在这种实施方式中,在精细度方面,吸收介质可以直接与过滤介质进行比对,例如通过一个或多个特定的分离效率。

如果颗粒分离器包括第一和第二分离级,那么至少第一分离级布置在凸轮轴相位调节器的上游。如果第二分离级也布置在相位分离器的上游则是有利的。如果颗粒分离器包括第一和第二分离级以及可选的在流动方向上串联布置的一个或者多个额外的分离级,那么在优选实施方式中,每个额外的分离级也布置在相位分离器的上游。

分离级尤其可以在发动机润滑油的流动方向上紧挨着连续布置,使得在流动方向上每个分离级后面接着后续的分离级,并且在任意两个分离级之间不布置不服务于颗粒分离器的分离功能而且会将污物颗粒引入到润滑油中的功能元件。这些分离级有利地仅经由管道路径彼此连接。然而,用于支持分离功能的一个或多个结构可以布置在相应的连接管道中。

如果颗粒分离器包括多个分离级,包括上面提到的第一分离级和第二分离级,那么这些分离级的设计可以彼此不同。因此,第二分离级或者可选地布置在第二分离级下游的额外的、第三分离级尤其可以是以发动机润滑油可以流动通过的过滤介质为特点的过滤器结构。至少最下游的分离级适宜地是以发动机润滑油可以流动通过的过滤介质为特点的过滤器结构。相应的过滤器结构的过滤介质有利地是打褶的,即围绕过滤器轴线的周圈的至少一部分且优选全部是折叠放置的。

如果颗粒分离器包括多个分离级,例如提到的第一分离级和第二分离级,那么第一分离级或者在发动机润滑油的流动方向上布置在第一分离级上游的可选的额外的分离级可以是离心力分离器或者离心分离器或者这二者的组合。根据本发明,“离心力分离器”指的是这样的分离器或分离级,在该分离器或分离级中发动机润滑油绕相关分离器或分离级的纵向轴线执行转动运动,其中在发动机润滑油的转动运动过程中围绕该发动机润滑油的分离器或分离级的周向壁可以围绕纵向轴线转动或者可以是静止的。根据本发明,“离心分离器”应该理解为这样的分离器或分离级,在该分离器或分离级中当颗粒分离器运行时离心分离器的周向壁围绕纵向轴线转动。因此,离心分离器包括以中空空间为特点的转动体,在所述中空空间中相关的转动体通过其自身的转动在发动机润滑油上施加转动运动。离心分离器还可以包括一个或多个流动引导结构,所述流动引导结构通过在发动机润滑油流动进入或通过离心分离器时给发动机润滑油额外加上转动脉冲来支持所述转动运动,其支持由离心分离器的转动体的转动所产生的转到脉冲,即作用在相同的转动方向上。下文中无论什么地方提到离心力分离器,其旨在包含非转动的离心力分离器和离心分离器。第一分离级或者布置在第一分离级上游的可选的额外的分离级还可以形成为旋风分离器。

在有利的实施方式中,离心力分离器可以形成在可以被转动驱动的转动体的中空空间中,即在当内燃机运行时转动的本体中。转动体尤其可以是凸轮轴或者在原理上还可以是不同的转动体,在所述不同的转动体中可以通过其中空空间向相位调节器供应润滑油。在凸轮轴中形成离心力分离器具有特别的优点,即这种离心力分离器可以靠近相位分离器布置。离心力分离器例如可以在凸轮轴的轴向端部部分中实现,在所述轴向端部处安装有或者可以安装相位调节器的转子。

相位调节器的定子可以包括中空空间以便于形成离心力分离器。在这种实施方式中,离心力分离器再次布置在相位调节器的控制阀的压力端口的上游,因此在流体动力学方面布置在相位调节器的上游。形成在定子中的离心力分离器具有的优点是定子中空空间可以具有距离定子的转动轴线相对大的径向距离,从而使得根据该径向距离,大的离心力作用在中空空间中的润滑油上。如果定子围绕转子且定子包括向内伸出的叶片而转子包括向外伸出的叶片,在它们之间形成用于调节转子相对于定子的转动角度位置的压力腔室,那么中空空间自压力腔室在径向外侧上延伸。润滑油被适宜地供给到转动轴线附近的相位调节器,正如在相位调节器的纵向截面所看到的,从压力腔室在径向外侧上被引导,围绕压力腔室,通过中空空间,然后回来朝向转动轴线,到达控制阀的压力端口。中空空间可以围绕定子的转动轴线360°延伸,作为中空空间环。替代地,中空空间还可以仅在角区段上延伸并且可以相应地仅是中空空间环形区段。如果中空空间仅在角区段上延伸,那么在有利的实施方式中两个或更多个中空空间环形区段以围绕转动轴线的分布在周向方向上彼此相邻布置,以便于获得呈现围绕转动轴尽可能均匀的质量分布并且因此呈现尽可能小的不平衡的定子。定子的转动轴线是中空空间环或者一个或多个中空空间环形区段的中心纵向轴线,在相应的中空空间中的润滑油与定子一起围绕所述转动轴线执行转动运动,并且其相对于所述转动轴线经历了离心力。

在简单的实施方式中,通过将中空空间径向、轴向局部加宽部可以在相应的中空空间中形成离心力分离器,从而使得污物颗粒由于离心力的作用聚集在加宽位置。在优选实施方式中,离心力分离器包括在中空空间的周向壁处或附近围绕转动体的转动轴线延伸的开孔吸收介质或者吸收结构。多孔的吸收介质可以衬设在周向壁的整个360°周向上或者在至少大部分周向上。吸收结构可以包括污物颗粒的吸收凹口。吸收凹口可以形成在中空中间的周向壁上或者可以通过与周向壁配合的向内凸出的结构(例如铲)形成。替代性地,相应中空空间的周向壁可以设置有结构化的表面以便于捕获污物颗粒。

吸收介质尤其可以是或者包含纤维材料、织物材料、筛网或者开孔泡沫材料。其还可以包括这些材料中的多种或者所有提到的材料的组合,例如以径向层叠的布置方式。离心力分离器还可以通过所提到的设计的组合而形成在中空空间中,具体说是,简单的加宽部和/或吸收介质和/或构型的吸收结构和/或结合有结构化的表面。因此可以在轴向上邻近吸收结构布置吸收介质,或者将吸收介质布置在径向加宽部中,或者在轴向上邻近吸收介质和/或吸收结构布置加宽部。吸收介质吸收污物颗粒并将它们永久捕获,从而使得当离心力中断时它们不会再次逃逸。这同样适用于吸收结构。如果离心力分离器仅包括具有平滑的周向壁的径向加宽部,那么用于捕获污物颗粒的中空空间可以被限定在环形间隙的上游,这防止由于离心力而被分离进入加宽部中的颗粒能够在离心力减小或中断时从中空空间朝向相位调节器无阻碍地流出。

离心力分离器可以有利地在在相当长的轴向长度上延伸。径向加宽部和/或吸收材料和/或吸收结构的轴向长度应该理解成是离心力分离器的轴向长度。在有利的实施方式中,以这种方式理解的离心力分离器的轴向长度是至少10cm,更优选地是至少20cm,并且可以有利地大于30cm或者大于40cm。就离心力分离器而言,越长越好。在商用车辆中,离心力分离器甚至可以呈现50cm或者更长的长度。如果相位调节器吸收了润滑油,那么具体来说为了改变凸轮轴关于驱动曲柄轴的转动角度位置,所述油在轴向上流动通过离心力分离器。随着离心力分离器的长度增加,润滑油在离心力分离器中的存在时间以及因此可用于分离到加宽部和/或吸收介质和/或吸收结构中的时间周期增加。存在时间越长,在离心力分离器中分离污物颗粒越有效。对分离的另一个辅助是将已经在吸收介质和/或吸收结构中的污物颗粒在径向上向外推送更长,从而更远,因此将其更牢固地捕获在吸收介质或吸收结构中。在吸收介质中,由于污物颗粒在径向上向外移动,因此转动体或润滑油的转动流的转动轴线附近的径向内部深度范围可以保持用于更长地吸收额外的污物颗粒。从尽可能长的无需维修的运行时间的角度,离心力分离器的吸收容量随着离心力分离器的轴向长度而增加也是有利的。离心力分离器可以实现10g或者更多的污物颗粒吸收容量,在优选实施方式中是至少20g,对于所有的意图和目的而言甚至是50g或更多的吸收容量。

可以在中空空间中设置移位体,从而使得在中空空间内的移位体的区域中,润滑油仅流动通过一环形体积,所述环形体积在其内侧上由移位体限定并且在其外侧上由形成中空空间的本体的周向壁限定。这减小了中空空间内的死体积(deadvolume)。移位体可以布置在中空空间中,其还包括这样的实施方式,其中移位体没有紧固到形成中空空间的本体本身上而是紧固到不同的本体上。移位体可以在中空空间的整个长度或者仅在一些长度上延伸。移位体例如可以是柱形的,尤其是圆柱形的。移位体可以在形成中空空间的本体本身上对中,并且例如包括在其外周上的伸出部,所述伸出部例如是在安装时接触本体的周向壁的对中凸缘的形式。这种移位体可以在轴向上插入中空空间中并且利用伸出部在形成中空空间的本体上立即使自身对中。移位体尤其可以设置在由凸轮轴形成的中空空间中。

替代地或者附加地,离心力分离器还可以形成在非转动体中,尤其是布置在相位调节器上游的压力存储部。在这些实施方式中,离心力分离器尤其可以实施为以润滑油的切向入流为特点的旋风分离器。取代切向入流方向或者优选地除了切向入流方向之外,可以在中空空间内实现一个或多个流动引导装置,所述流动引导装置在润滑油流动通过中空空间时给润滑油加上转动脉冲,并有利地放大已经可用的转动脉冲。以切向方向元件为特点的用于润滑油入流的入口和/或在相应的中空空间中实现的用于随着切向方向元件而偏转的不同的流动引导装置还可以有利地实现为与在可被转动驱动的转动体中实施离心力分离器相结合。在这种实施方式中,离心力分离器同时也是离心分离器。

当以润滑油可以流动通过的过滤介质为特点的过滤器结构在中空空间中延伸时,中空空间中的润滑油关于中空空间的周向壁的转动流动在原理上也是有利的。这种过滤器结构的过滤介质可以凸出进入中空空间、凸出通过中空空间、或者可以紧固在中空空间中。无论什么地方提到在中空空间中布置过滤器结构,其旨在包含在中空空间中延伸的至少这三种方式。过滤介质可以绕过滤器结构的过滤器轴线延伸,从而使得其围绕沿着过滤器轴线延伸的过滤器的内部空间。过滤器结构可以布置在中空空间中,使得润滑油从外部流动通过过滤介质到达内部并且通过过滤器的内部空间和过滤器出口流出。这种过滤对于以下情况也是有利,所述情况为如果润滑油没有精确地在径向上流动通过过滤介质而是还在外周圈处围绕过滤介质流动,包括在轴向方向和/或切向方向上,从而实现横向过滤。因此不仅是对于结合离心力分离器来说,而且对于利用润滑油可以流动通过的过滤介质的过滤来说,相对于中空空间的周向壁产生转动流动也是有利的。然而,离心力分离器可以围绕过滤介质或者过滤介质的轴向上的至少一部分,以便于还能够通过在过滤介质的轴向高度处进行离心分离而抽出污物颗粒。然而,在优选的实施方式中,离心力分离器设置在上游或者至少也是过滤器结构的上游,即过滤器结构的过滤介质的上游,以便于减小过滤介质上的负荷。

可以将离心力分离器还有过滤器结构布置在中空空间中。还可以将离心力分离器和过滤器结构布置在彼此分离但是通过一个或多个连接管道和/或连接通道连接的两个中空空间中。

如果颗粒分离器包括以润滑油为了清洁目的而流动通过的过滤介质为特点的过滤器结构,且如果这种过滤器结构是仅有的分离级或者颗粒分离器的最下游的分离级,那么所述过滤器结构尤其可以呈现为权利要求1中的颗粒分离器而规定的分离效率。在有利的实施方式中,遵循所提到的先决条件,过滤器结构还呈现为从属权利要求中的颗粒分离器而规定的或者产生的一个或多个分离效率。因此过滤器结构可以隔离地受到分离效率的验证。布置在过滤器结构上游的一个或多个分离级进行预清洁,以便于防止过滤器结构的过滤介质过早消耗。反过来,在有利的实施方式中,离心力分离器还实现了为颗粒分离器规定的一个或多个或者所有的分离效率。

布置在主油分离器下游的离心力分离器或者旋风分离器本身已经是有利的。因此申请人保留应用到这样的颗粒分离系统中的权力,所述颗粒分离系统包括描述过的主油分离器和以离心力分离器和/或旋风分离器为特点的额外的颗粒分离器,这能够但不是必须对应于权利要求1中的特征1.3。

一种颗粒分离器包括以润滑油可以流动通过的过滤介质为特点的过滤器结构并且布置在主油分离器的下游和相位调节器的控制阀的压力端口的上游,所述颗粒分离器类似地代表自包含的主题。这种过滤器结构,即其过滤介质尤其可以呈现根据权利要求1中的特征1.3的分离效率以及可选地在从属权利要求中规定的一个或多个分离效率。

无论在什么地方提到颗粒分离器包括离心力分离器和/或以润滑油可以流动通过的过滤介质为特点的过滤器结构,这意味着相应的颗粒分离器可以包括除了离心力分离器和/或过滤器结构之外的一个或多个其他的分离器,或者其可以由仅由离心力分离器或者仅由过滤器结构或者仅由离心力分离器和过滤器结构组成。文字“包括”总是包括“由……组成”的意思。

一种颗粒分离器包括多个分离级,至少一个分离级布置在相位调节器的上游或者共同经由颗粒分离器供应作为压力介质的润滑油的多个相位调节器的系统的上游,所述颗粒分离器也可以是权利要求的自包含主题。一种颗粒分离系统包括对应于权利要求1的主油分离器以及有利地可以但不是必须对应于权利要求1中的特征1.3的多级颗粒分离器,所述颗粒分离系统也是权利要求的自包含主题。将颗粒分离器具体体现为多级颗粒分离器在原理上有助于使其与主油分离器的分离特性协调。

在从属权利要求中和从属权利要求的组合中还披露了颗粒分离系统和颗粒分离器本身的有利特征。

本发明的特征还在下面构想出的方面中进行了描述。这些方面是以权利要求的方式撰写的并且可以将它们进行替换。这些方面中披露的特征还可以是对权利要求的补充和/或修饰,指明对单个特征的替代和/或对要求保护的特征的扩大。加括号的参考标记指的是下面在图中示出的本发明的示例性实施方式。它们并不将在这些方面中所描述的特征限制到它们文字上的意思,相反地,而是指明实现相应特征的优选方式。进一步的申请的权利要求的主题尤其也来自这些方面。

方面1、一种颗粒分离系统,用于向液压凸轮轴相位调节器供应作为压力介质的清洁的发动机润滑油,其中所述凸轮轴相位调节器(10)包括可以被转动驱动的定子(11)、连接或可以连接到凸轮轴(6)的转子(12)、以及用于液压调节所述转子(12)相对于所述定子(11)的转动角度位置的控制阀(13-19),其中所述颗粒分离系统包括:

1.1主油分离器(3),其布置在发动机润滑油的液流中,位于要被供应发动机润滑油的内燃机的润滑油路(5)的上游,以及

1.2颗粒分离器(20;30;40;50;80),布置在所述主油分离器(3)的下游和所述凸轮轴相位调节器(10)或控制阀(13-19)的上游,以便于对用于凸轮轴相位调节器(10)的发动机润滑油进行清洁。

协调这些分离器

方面2、根据前述方面所述的颗粒分离系统,其中

2.1所述主油分离器(3)对于颗粒尺寸p1的颗粒呈现至少50%的分离效率,以及在颗粒尺寸p2呈现至少90%的分离效率,其中p2>p1,

2.2所述颗粒分离器(20;30;40;50;80)在颗粒尺寸p3呈现50%的分离效率,其中p1<p3<100μm。

方面3、根据前述方面所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器(20;30;40;50;80)在颗粒尺寸p4呈现至少90%的分离效率,其中p2<p4<100μm。

方面4、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中在颗粒尺寸p2,所述颗粒分离器(20;30;40;50;80)的分离效率是至多30%,优选地是至多10%。

方面5、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中p2<p3。

方面6、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中p3>40μm和/或p3<80μm。

方面7、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒尺寸p3是至多70μm或者至多60μm。

方面8、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中p4<90μm或者p4<80μm。

方面9、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中p2>30μm和/或p2<50μm。

方面10、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中p1>10μm和/或p1<20μm。

方面11、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述分离效率是初始分离效率。

方面12、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中与相应颗粒的体积或质量等价的球形体积的直径用作为相应的颗粒尺寸,使得分离效率是η3,50和η3,90分离效率。

方面13、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述分离效率是使用由具有相应颗粒尺寸(p1,p2,p3,p4)的颗粒制成的测试粉末在单次通过或多次通过的测试程序中通过利用颗粒数的光学评估或通过重量分析的重量评估来测定的分离效率。

方面14、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述分离效率是根据iso4548-12在多次通过的测试程序中测定的分离效率。

方面15、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述分离效率至少适用于由来自于由砂石、刚玉、金属和金属合金构成的材料组中的材料形成的颗粒,其中金属和金属合金尤其可以是铁、铁基合金、铝和铝基合金。

方面16、根据与方面2结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述分离效率至少适用于刚玉颗粒和/或砂石颗粒。

整体在控制阀或相位调节器上游的单级或多级颗粒分离器

方面17、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器(20;30;40;50;80)包括布置在所述凸轮轴相位调节器(10)的上游或所述控制阀(13-19)的上游的用于分离颗粒的至少一个分离级(21,22;28,22;31,32;40,32;51,62;81)。

方面18、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述凸轮轴相位调节器(10)可以作为设计单元安装,所述颗粒分离器(20;30;40;50)包括布置在所述凸轮轴相位分离器(10)的上游并与所述凸轮轴相位调节器(10)分离的用于分离颗粒的至少一个分离级(21,22;28,22;31,32;40;51,62)。

方面19、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器(20;30;40;50)包括用于分离颗粒的第一分离级(21;28;31;40;51)和在所述第一分离级的下游的用于分离颗粒的第二分离级(22;32;62),其中至少所述第一分离级(21;28;31;40;51)以及可选的还有所述第二分离级(22;32;62)在发动机润滑油的流动方向上布置在所述凸轮轴相位调节器(10)的上游或者所述控制阀(13-19)的上游。

方面20、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述第一分离级(21;28;31;40;51)是离心力分离器和/或离心分离器(21,28;31;51)或者是旋风分离器(40)。

方面21、根据前两个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述第二分离级(22;32;62)是以过滤介质(23;33;63)为特点的过滤器结构(22;32;62),发动机润滑油可以流动通过所述过滤介质(23;33;63)。

方面22、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(22;32;62)是滤筒。

方面23、根据前四个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述第二分离级(22;32;62)配置成与所述第一分离级(21;28;31;40;51)相比分离更小的颗粒。

方面24、根据前五个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述第二分离级(22;32;62)呈现为根据方面1-16中至少一项所述的颗粒分离器(20;30;40;50)所规定的分离效率。

方面25、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述第一分离级(21;28;31;40;51)在所述颗粒尺寸p3呈现小于50%的分离效率。

方面26、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中:

-所述凸轮轴相位调节器(10)包括压力腔室,所述压力腔室用于通过使用发动机润滑油向所述转子(12)施加压力而液压地调节所述转子(12)相对于所述定子(11)的转动角度位置,以及

-所述控制阀(13-19)包括用于供应发动机润滑油的压力端口(p;84)、连接到所述压力腔室的用于发动机润滑油的工作端口(a,b)、用于排出发动机润滑油的储罐端口(t)、和可以在第一控制位置与第二控制位置之间往复移动的阀活塞(14),

-所述工作端口(a,b)在所述第一控制位置上连接到所述压力端口(p;84),并且在所述第二控制位置上与所述压力端口(p;84)分离并连接到所述储罐端口(t),以及

-所述颗粒分离器(20;30;40;50;80)包括布置在所述压力端口(p;84)的上游的用于分离颗粒的至少一个分离级(21,22;28,22;31,32;40;51,62;81)。

方面27、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述至少一个分离级(21,22;28,22;31,32;40;51,62;81)紧靠所述压力端口(p;84)的上游布置。

方面28、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中根据前两个方面中任一项的所述至少一个分离级(21,22;28,22;31,32;40;51,62)的出口(25;35;65)供给到所述控制阀(13-19)的压力端口(p)中,优选地与轴向取向的压力端口(p)轴向对准,并且其中所述出口(25;35;65)优选地形成所述颗粒分离器(20;30;40;50)整体的出口。

以流体可以流动通过的过滤介质为特点的过滤器结构

方面29、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器(20;30;50),例如根据方面19的所述第二分离级,包括过滤器结构(22;32;62),所述过滤器结构(22;32;62)包括用于捕获包含在发动机润滑油中的颗粒的过滤介质(23;33;63),发动机润滑油可以流动通过的所述过滤介质(23;33;63)。

方面30、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述过滤介质(23;33;63)例如以360°的周向角度围绕所述过滤器结构(22;32;62)的纵向轴线(r),并且是圆柱形或者在所述过滤器的纵向方向上例如呈圆锥形地加宽。

方面31、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述过滤介质(23;33;63)朝向所述凸轮轴相位调节器(10)加宽。

方面32、根据前三个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤介质(23;33;63)是打褶的。

方面33、根据前四个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中:

-所述过滤器结构(22;32;62)布置在中空空间(7;37,39;67);

-所述中空空间(7;37,39;67)包括入口(8;38;68),且所述过滤器结构(22;32;62)包括用于发动机润滑油的过滤器出口(25;35;65);

-所述过滤介质(23;33;63)围绕所述过滤器的内部空间,且环形的中空空间体积(9;39)保持围绕所述过滤介质(23;33;63)的外周,其中发动机润滑油可以围绕所述过滤介质(23;33;63)的所述外周流动;以及

-其中所述中空空间(7;37,39;67)的所述入口(8;38;68)和所述过滤器出口(25;35;65)关于所述过滤器结构(22;32;62)以这种方式布置成使得流动通过所述入口(8;38;68)进入所述中空空间(7;37,39;67)中的发动机润滑油以具有径向分量的方式流过所述过滤器结构(22;32;62)。

方面34、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述中空空间(7;37,39;67)的所述入口(8;38;68)和所述过滤器出口(25;35;65)关于过滤器结构(22;32;62)以这种方式布置成使得流动通过所述入口(8;38;68)进入所述中空空间(7;37,39;67)中的发动机润滑油流动通过所述过滤器结构(22;32;62)从外部流动到内部。

方面35、根据前六个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(22;32;62)布置在所述凸轮轴(6)或者不同的转动体(36)的中空空间(7;37,39;67)中。

方面36、根据前七个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤介质(23;33;63)呈现用于发动机润滑油的流入侧和流出侧并且具体体现为分级介质,使得所述过滤介质(23;33;63)在所述流入侧上比所述流出侧上更开放。

方面37、根据前八个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(22;32;62)形成所述颗粒分离器。

方面38、根据前九个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(22;32;62)包括仅一层的所述过滤介质(23;33;63)。

方面39、根据方面29到37中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(22;32;62)包括在通路方向上连续的多层的所述过滤介质(23;33;63),所述过滤介质(23;33;63)在孔隙率方面彼此不同,各层的孔隙率在通路方向上减小,优选地在通路方向上从一层到相应的下一层减小。

方面40、根据方面29到39中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤介质(23;33;63)具体体现为深床过滤器。

方面41、根据方面29到40中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤介质(23;33;63)包含例如羊毛材料的纤维材料、和/或织物材料、和/或筛网、和/或开孔的泡沫材料、和/或包括穿孔或栅格结构。

方面42、根据方面29到41中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤介质(23;33;63)包含烧结的金属纤维材料、和/或金属织物材料、和/或金属筛网、和/或开孔的金属泡沫材料、和/或包括金属的穿孔或栅格结构。

方面43、根据方面29到42中任一项所述的颗粒分离结构,其中所述过滤器结构(22;32;62)在所述控制阀(13-19)的工作端口(a)或压力端口(p)的上游延伸,优选地在控制阀(13-19)的整个上游延伸。

方面44、根据方面29到43中任一项所述的颗粒分离系统,其中:

-所述过滤器结构(62)包括管状的流出部(69),用于发动机润滑油从所述相位调节器(10)流出;

-所述过滤介质(63)围绕所述流出部(69)延伸;以及

-在所述流出部(69)与所述过滤介质(63)之间形成所述过滤器的内部空间,所述过滤器包括用于发动机润滑油流动到所述控制阀(13-19)的过滤器出口(65)。

方面45、根据方面29到44中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(22;32;62)呈现为根据方面1-16中至少一项所述的颗粒分离器(20;30;40;50)规定的一个或多个分离效率。

离心力分离器

方面46、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中

-发动机润滑油可以通过由一个或多个本体(6;6,36;41,42;6,56;11)所限定的中空空间(7;37,39;47;57,67;87)被供给到所述凸轮轴相位调节器(10),以及

-其中

-设置有流动引导装置(8,26;38;48;54,58,68;83a,83b),其在发动机润滑油流动进入所述中空空间和/或当发动机润滑油流动通过中空空间时为发动机润滑油加上围绕纵向轴线(r)的转动脉冲,所述纵向轴线(r)关于所述中空空间(7;37,39;47;57,67;87)居中,和/或

-限定所述中空空间(7;37,39;57,67;87)的本体(6;6,36;11)是当所述凸轮轴相位调节器(10)运行时围绕纵向轴线(r)转动的转动体,所述纵向轴线(r)关于所述中空空间(7;37,39;57,67;87)居中。

方面47、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器(20;30;40;50;80),例如根据方面19所述的第一分离级,包括离心力分离器(21;28;31;46;51;81),其围绕所述中空空间(7;37,39;57,67;87)中的居中的所述纵向轴线(r)延伸,用于吸收和捕获由于离心力而进入所述离心力分离器(21;28;31;46;51;81)的颗粒。

方面48、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述离心力分离器(21;28;31;46;51;81)包括吸收介质,所述吸收介质衬设在围绕所述中空空间(7;37,39;57,67;87)的周向壁上在径向外侧上和/或与所述周向壁形成用于颗粒的吸收凹口(29),和/或所述周向壁包括用于捕获颗粒的结构化的表面(81)。

方面49、根据前两个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述离心力分离器(21;28;31;51)呈现至少20cm或至少30cm或至少40cm的轴向长度。

方面50、根据前三个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述流动引导装置(8,26;38;48;54,58,68;83a,83b)包括中空空间(7;37,39;47;57,67;87)的入口(8;38;48;58,68;83a,83b),所述入口(8;38;48;58,68;83a,83b)实现为使得发动机润滑油以具有关于所述中心纵向轴线(r)呈切向的方向分量的方式流动进入所述中空空间(7;37,39;47;57,67;87)中。

方面51、根据前四个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述流动引导装置(8,26;54,58,68)包括在所述中空空间(7;57)中的一个或多个偏转结构(26;54),所述偏转结构使所述中空空间(7;57)内的发动机润滑油在关于中心纵向轴线(r)呈切向的方向上偏转。

方面52、根据前六个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述凸轮轴(6)或者不能关于所述定子(11)或所述转子(12)转动的另外的转动体(36;11)在径向外侧和/或在径向内侧上限定了所述中空空间(7;37,39;57,67;87)。

方面53、根据前七个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述中空空间(87)在所述定子(11)的外周圈附近在所述定子(11)中延伸,所述定子(11)的转动轴线(r)形成了关于所述中空空间(87)居中的纵向轴线(r)。

方面54、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中中空空间环形区段形式的多个中空空间(87)在所述定子(11)的外周圈附近在所述定子(11)中周向上连续地延伸。

方面55、根据前两个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中一个或多个供给通道(82a)在所述定子(11)中径向向外延伸,润滑油可以通过所述供给通道供应到所述一个或多个中空空间(87),一个或多个连续排放通道(82b)在所述定子(11)中径向向内延伸,润滑油可以通过所述连续排放通道从所述一个或多个中空空间(87)排放出。

方面56、根据前三个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中中空空间环形区段形式的多个相互分离的中空空间(87)在所述定子(11)的外周圈附近在所述定子(11)中周向上连续地延伸,每个中空空间(87)被分配有用于向相应的中空空间(87)供给润滑油的供给通道(82a)和用于从相应中空空间(87)排放润滑油的连续排放通道(82b)。

方面57、根据前四个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中为了捕获包含在润滑油中的颗粒,相应的中空空间(87)的外周向壁包括结构化的表面(81)和/或布置在相应的中空空间(87)中的颗粒吸收介质。

方面58、根据方面46到52中任一项所述的颗粒分离系统,其中:所述凸轮轴相位调节器(10)的所述转子(12)通过中空体(36)不可转动地连接到所述凸轮轴(6);所述中空体(36)不可转动地连接到所述凸轮轴(6)的轴向端部部分并且围绕所述端部部分;形成在所述凸轮轴(6)的轴向延伸中的所述中空体(36)中的中空空间(39)呈现至少与所述凸轮轴(6)的所述端部部分的外横截面一样大的横截面;所述颗粒分离器(30)的分离级(32)布置在所述中空体(36)的所述中空空间(39)中。

方面59、根据与方面47结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述离心力分离器(21;31;51;81)包括用于颗粒的开孔吸收介质。

方面60、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述吸收介质包含例如羊毛材料的纤维材料、和/或织物材料、和/或筛网、和/或开孔泡沫材料、和/或包括穿孔或栅格结构。

方面61、根据前两个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述吸收介质包含烧结的金属纤维材料、和/或金属织物材料、和/或金属筛网、和/或开孔的金属泡沫材料、和/或包括金属的穿孔或栅格结构。

中空空间中的过滤器结构

方面62、根据方面46-52和59-61中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器(20;30;50)包括布置在所述中空空间(7;37,39;67)中的过滤器结构(22;32;62),所述过滤器结构(22;32;62)包括过滤介质(23;33;63),所述过滤介质围绕所述中空空间(7;37,39;67)的转动轴线(r)延伸,并且发动机润滑油可以流动通过所述过滤介质,并且所述过滤介质围绕所述过滤器的内部空间的至少一部分并且被中空空间体积(9;37,39;67)围绕,其中所述过滤器结构(22;32;62)布置并实现为使得流动进入所述中空空间体积(9;37,39;67)中的发动机润滑油流动通过所述过滤介质(23;33;63)并通过所述过滤器的所述内部空间流出。

方面63、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(22;32)对应于方面21、22和29-45中的任一项。

方面64、根据与方面20或47结合的前两个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述离心力分离器(21;28;31;51)布置在所述过滤器结构(22;32;62)的上游。

方面65、根据与方面20或47结合的前三个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(22)在轴向上凸出进入或穿过所述离心力分离器(21;28),中空空间(9)在径向上保持在所述过滤器结构(22)与所述离心力分离器(21;28)之间,在所述中空空间(9)中发动机润滑油能够围绕所述过滤介质(23;33)的外周圈流动。

方面66、根据与方面20或47结合的前四个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述过滤器结构(32;62)的至少大部分的轴向长度布置在所述离心力分离器(31;51)的外部。

吸收凹口

方面67、根据与方面20或47结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述离心力分离器(28)包括在所述中空空间(7)的外周向壁上的用于颗粒的吸收凹口(29)。

方面68、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中用于捕获所述颗粒的所述吸收凹口在切向方向上被从下部切开并且敞开。

移位体

方面69、根据与方面46结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中在所述中空空间中设置有移位体,使得在所述中空空间中获得了润滑油可以流动通过的环形体积,所述环形体积在径向内侧上由所述移位体围绕且在径向外侧上由形成所述中空空间的本体的周向壁围绕,其中所述周向壁围绕所述移位体。

方面70、根据与方面20或47结合的前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述离心力分离器或所述离心力分离器的至少一轴向局部部分围绕所述移位体或者所述移位体的至少一轴向局部部分。

旋风分离器

方面71、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器包括旋风分离器(40),所述旋风分离器(40)包括:涡旋部(47a),其具有旋风轴线(z)并且包括入口(48),所述入口(48)用于关于所述旋风轴线(z)具有切向分量的发动机润滑油的流入;轴向分离部(47c),其连接到所述涡旋部(47a),用于吸收在所述涡旋部(47a)中在轴向上朝向所述分离部(47c)流动的颗粒;以及润滑油的出口(49)。

方面72、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述旋风轴线(z)延伸穿过所述分离部(47c),所述分离部(47c)的围绕所述旋风轴线(z)延伸的周圈衬设有用于颗粒的开孔吸收介质(46),例如羊毛材料和/或织物材料。

方面73、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述吸收介质(46)包含例如羊毛材料的纤维材料、和/或金属织物材料、和/或金属筛网、和/或开孔泡沫材料、和/或包括穿孔或栅格结构。

方面74、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述吸收介质(46)包含烧结的金属纤维材料、和/或金属织物材料、和/或金属筛网、和/或开孔金属泡沫材料、和/或包括金属穿孔或栅格结构。

方面75、根据前四个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中布置在所述凸轮轴相位调节器(10)的上游的用于润滑油的压力存储部形成了所述旋风分离器(40)。

方面76、根据前一方面所述的颗粒分离系统,其中所述压力存储部包括可以抵消弹性恢复力而在所述涡旋部(47a)中移动的活塞(43),并且限定了所述涡旋部(47a),并且形成了所述分离部(47c)。

方面77、根据前六个方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述涡旋部(47a)经由漏斗部(47b)连接到所述分离部(47c),所述漏斗部(47b)朝向所述分离部(47c)渐缩。

包括环形间隙的离心力分离器

方面78、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离器,其中:

-可以通过中空空间(57)向所述凸轮轴相位调节器(10)供给发动机润滑油,所述中空空间围绕转动轴线(r)延伸,并且在径向内侧上由第一本体(6)限定而在径向外侧上由围绕所述第一本体(6)的第二本体(56)限定;

-至少其中一个本体(6,56)可以绝对围绕转动轴线(r)且相对于另一个本体(56,6)而被转动驱动;

-所述中空空间(57)形成和/或包含离心力分离器(51),所述离心力分离器用于吸收由于离心力而进入所述离心力分离器(51)的颗粒;以及

-在所述离心力分离器(51)的下游在所述第一本体(6)与所述第二本体(56)之间保留环形间隙(55),其中所述环形间隙(55)围绕所述转动轴线(r)延伸并且限定了所述中空空间(57),所述润滑油在其到达所述凸轮轴相位调节器(10)的进程中必须流动通过所述环形间隙(55)。

方面79、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中所述凸轮轴(6)形成所述第一本体。

方面80、根据前一个方面所述的颗粒分离系统,其中用于转动安装所述凸轮轴(6)的支承本体(56)形成所述第二本体。

磁分离器

方面81、根据前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器(20;30;40;50;80)包括用于捕获铁颗粒的磁性材料。

方面82、根据前一方面所述的颗粒分离系统,其中根据方面21、22、29-44和55-59中任一项所述的过滤器结构(22;32;62)的所述过滤介质(23;33;63)包含用于捕获铁颗粒的磁性材料。

方面83、根据前两方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中根据方面20和44-74中任一项所述的离心力分离器或旋风分离器(21;28;31;40;51;81)的吸收介质或吸收结构(28,29)包含用于捕获铁颗粒的磁性材料。

方面84、根据与方面17-28中任一项结合的前述方面中任一项所述的颗粒分离系统,其中所述颗粒分离器(20;30;40;50;80)包括铁分离器,所述铁分离器包括用于捕获铁颗粒的磁性材料,所述铁磁分离器形成了额外的分离级,该额外的分离级在润滑油的流动方向上布置在所述颗粒分离器的不同的分离级(21,22;22,28;31,32;40;51;62;81)的上游。

具有内部润滑油排出系统的相位调节器

方面85、一种用于调节凸轮轴(6)关于内燃机的曲柄轴的转动角度位置的相位调节器,所述相位调节器包括:

(a)可以被转动驱动的定子(11);

(b)连接或可以连接到所述凸轮轴(6)的转子(12);

(c)压力腔室,用于通过使用作为压力介质的发动机润滑油向所述转子(12)施加压力而液压地调节所述转子(12)关于所述定子(11)的转动角度位置;以及

(d)控制阀(13-19),用于液压地调节所述转子(12)关于所述定子(11)的所述转动角度位置;

(e)所述控制阀(13-19)包括:

(e1)阀壳体(13),其包括用于供给发动机润滑油的压力端口(84)、连接到所述压力腔室的工作端口(a,b)、和用于排出发动机润滑油的储罐端口(t);以及

(e2)阀活塞(14),可以在所述阀壳体(13)的中空空间中在第一控制位置与第二控制位置之间往复移动;

(f)其中所述工作端口(a,b)在所述第一控制位置上连接到所述压力端口(84)并且在所述第二控制位置上与所述压力端口(84)分离并连接到所述储罐端口(t);

(g)其中所述工作端口(a,b)在所述第二控制位置上通过所述阀活塞(14)的中空空间连接到所述储罐端口(t)。

方面86、根据前一个方面所述的颗粒分离器,其中所述储罐端口(t)供给到在轴向上与所述阀活塞(14)相对的所述阀壳体(13)的中空空间中。

方面87、一种用于调节凸轮轴(6)关于内燃机的曲柄轴的转动角度位置的相位调节器,所述相位调节器包括:

(a)可以被转动驱动的定子(11);

(b)连接或可以连接到所述凸轮轴(6)的转子(12);

(c)压力腔室,用于通过使用作为压力介质的发动机润滑油向所述转子(12)施加压力而液压地调节所述转子(12)关于所述定子(11)的转动角度位置;以及

(d)控制阀(13-19),用于液压地调节所述转子(12)关于所述定子(11)的转动角度位置;

(e)所述控制阀(13-19)包括:

(e1)阀壳体(13),其包括用于供给发动机润滑油的压力端口(84)、连接到所述压力腔室的工作端口(a,b)、和用于排出发动机润滑油的储罐端口(t);

(e2)阀活塞(14),可以在所述阀壳体(13)的中空空间中在第一控制位置与第二控制位置之间往复移动;

(f)其中所述工作端口(a,b)在所述第一控制位置上连接到所述压力端口(84)并且在所述第二控制位置上与所述压力端口(84)分离并连接到所述储罐端口(t);

(g)其中所述储罐端口(t)供给到在轴向上与所述阀活塞(14)相对的所述阀壳体(13)的中空空间中。

方面88、根据前一个方面所述的相位调节器,其中所述工作端口(a,b)在所述第二控制位置上通过所述阀活塞(14)的中空空间连接到所述储罐端口(t)。

方面89、根据前四个方面中任一项所述的相位调节器,其中所述储罐端口(t)永久地连接到所述阀活塞(14)的中空空间。

方面90、根据前五个方面中任一项所述的相位调节器,其中所述储罐端口(t)从所述阀壳体(13)的轴向端面向上延伸并进入到所述阀壳体(13)的中空空间中。

方面91、根据前六个方面中任一项所述的相位调节器,其中所述储罐端口(t)供给到在轴向上与所述阀活塞(14)的中空空间面对的所述阀壳体(13)的中空空间中。

方面92、根据前七个方面中任一项所述的相位调节器,其中:

-所述压力腔室形成了领先腔室,当向所述领先腔室施加压力时,相对于所述定子(11)在领先方向上调节所述转子(12);

-所述相位调节器(10)包括形成落后腔室的额外的压力腔室,当向所述落后腔室施加压力时,相对于所述定子(11)在与所述领先方向相反的落后方向上调节所述转子(12);

-所述工作端口(a)连接到所述领先腔室;

-所述阀壳体(13)包括连接到所述落后腔室的额外的工作端口(b);

-所述额外的工作端口(b)在所述第二控制位置上连接到所述压力端口(84),且在第一控制位置上与所述压力端口(84)分离并连接到同一储罐端口(t)。

方面93、根据前八个方面中任一项所述的相位调节器,其中所述储罐端口(t)连接到所述凸轮轴(6)的中空空间(7),用于排出发动机润滑油。

方面94、根据前九个方面中任一项所述的相位调节器,其中所述储罐端口(t)连接到过滤器结构(62)的流出部(69),所述过滤器结构包括围绕所述流出部(69)延伸的过滤介质(63),当发动机润滑油流动到所述控制阀(13-19)的所述压力端口(84)时发动机润滑油流动通过所述过滤介质。

方面95、根据前十个方面中任一项所述的相位调节器,包括带驱动器,其干式运行而没有发动机润滑油,用于转动驱动所述定子(11)。

方面96、根据前十一个方面中任一项所述的相位调节器,包括:驱动轮,其不能关于所述定子(11)转动并且可以由所述定子(11)形成;和环绕所述驱动轮的带,其中所述相位调节器(10)通过在所述定子(11)的两侧上的轴密封环(75,76;89)而被密封防止发动机润滑油溢出,从而所述带干式转动而没有发动机润滑油。

方面97、根据前十二个方面中任一项所述的相位调节器,其中所述相位调节器(10)形成了在方面1-84中提到的相位调节器。

附图说明

下面基于示例性实施方式描述本发明。这些示例性实施方式披露的特征有利地扩展了权利要求的主题、上面描述的这些方面还有实施方式的主题。示出了:

图1是包括根据本发明的颗粒分离系统的润滑油循环;

图2是用于具有多个相位调节器的系统的包括多个颗粒分离器的颗粒分离系统;

图3是用于多个相位调节器的包括一个颗粒分离器的颗粒分离系统;

图4是颗粒分离系统的主油分离器和额外颗粒分离器的分离曲线;

图5是包括第一示例性实施方式的颗粒分离器的相位调节器;

图6是图5的颗粒分离器的放大视图;

图7是图5中的a-a横截面;

图8是图5中的b-b横截面;

图9是替代性的离心力分离器;

图10是图5中相位调节器的回流阀的支撑结构;

图11是第二示例性实施方式的颗粒分离器;

图12是图11中的a-a横截面;

图13是图11中的b-b横截面;

图14是第三示例性实施方式的颗粒分离器;

图15是图14中的a-a横截面;

图16是第四示例性实施方式的颗粒分离器;

图17是第五示例性实施方式的颗粒分离器;

图18是第五示例性实施方式的颗粒分离器的横截面;以及

图19是用于向第五示例性实施方式的颗粒分离器供给润滑油的结构布置。

参考标记

1润滑油泵

2冷却器

3主油分离器

3a旁通阀

4第二流油分离器

5润滑油路(gallery)

5i润滑油消耗点

6凸轮轴

7中空空间

8入口、入口通道(channel)

9中空空间体积

10凸轮轴相位调节器

11定子

12转子

13阀壳体

14阀活塞

15阀弹簧

16电磁装置

16a壳体

17阻挡构件

18阻挡构件弹簧

19支撑结构

20颗粒分离器

21离心力分离器、吸收介质

22过滤器结构

23过滤介质

24支撑结构

25过滤器出口

26偏转结构

26a安装环

27流动引导结构

28离心力分离器

29吸收凹口

29a安装环

30颗粒分离器

31离心力分离器、吸收介质

32过滤器结构

33过滤介质

34支撑结构

34a臂

35过滤器出口

36中空体

37中空空间

38入口

38a供给部

38b环形通道

38c入口通道

39中空空间

40颗粒分离器、旋风分离器

41壳体部

42盖

43活塞

44弹簧

45浸没支撑部

46吸收介质

47旋风空间

47a涡旋部

47b漏斗部

47c分离部

48入口

49出口

50颗粒分离器

51离心力分离器

52加宽部

53–

54偏转或从动结构

55环形间隙

56本体

57中空空间

58入口

59出口

60–

61–

62过滤器结构

63过滤介质

64支撑结构

65过滤器出口

66–

67中空空间

68入口

69流出部

70–

71带输出轮

72连接通道

73压力通道

74通路(passage)

75轴密封环

76轴密封环

77阀活塞端

78致动器

79–

80颗粒分离器

81离心力分离器

82外部结构

82a供给通道

82b排放通道

83内部结构

83a入口

83b出口

84压力通道、压力端口

85通路

86本体

87中空空间

88供给通道

89轴密封环

a工作端口

b工作端口

p压力端口

r转动轴线、纵向轴线

s润滑油箱(reservoir)

t储罐端口(tankport)

z旋风轴线

具体实施方式

图1示出了用于向内燃机供应发动机润滑油的润滑油循环。该润滑油循环包括润滑油箱s和润滑油泵1,所述润滑油泵1经由润滑油路5将发动机润滑油从润滑油箱s输送到消耗点5i,以便于例如对消耗点51进行润滑以及对消耗点5n例如通过喷射冷却进行冷却以及同样适用地进行润滑。一旦其对相关的消耗点5i进行了冷却和/或冷却之后,润滑油流回到润滑油箱s。

凸轮轴相位调节器10(在下面称作相位调节器10)或者多个相位调节器10的系统作为额外的润滑油消耗体与润滑油循环相连。发动机润滑油用作相应的相位调节器10的压力介质,用于关于内燃机的曲柄轴来调节分配给相应的相位调节器的凸轮轴相位。泵1经由冷却器2和主油分离器3向消耗点5i和(一个或多个)相位调节器10输送润滑油,与在机动车中的常见的那样。尤其可以配置成用于分离煤烟颗粒的第二流油分离器由4表示。

结合在内燃机的润滑油循环中的颗粒分离系统非常可靠地确保将润滑油作为压力介质供应到相位调节器10,其中必须从所述润滑油中最大可能程度地去除破坏性的或剧烈危害性的污物颗粒。在润滑油经由润滑油路5到达单个的消耗点5i和相位调节器10之前,润滑油泵1的整个输送液流通过主油分离器3进行输送。低至50μm以及更小颗粒尺寸的污物颗粒在主油分离器3中被分离。因此已经在主油分离器3中被清洁的在主油分离器3的出口处的润滑油至少基本上仅呈现小于50μm的污物颗粒。主油分离器3如在机动车中常见的那样在30μm到40μm范围内的颗粒尺寸处实现了90%以及更高的分离效率。因此主油分离器3包括一个或多个相应的精细分离装置。

由于与清洁相关的压力下降,设置有旁通阀3a以便于当发动机仍然是冷的时候,即在冷启动过程中,将因此是未过滤的润滑油绕过主油分离器3输送到消耗点5i。当是冷的时候,旁通阀3a保护主油分离器3避免被在润滑油泵1的出口处特别高的压力破坏。一旦内燃机的运行将润滑油充分加热,旁通阀3a关闭,润滑油流动通过主油分离器3到达消耗点5i和相位调节器10。

在图1中,消耗点5i和相位调节器10关于润滑油流并联布置,使得润滑油从主油分离器3仅经由必要的供给管道直到分别流动到相应的消耗点5i和相位调节器10。然而,原理上,消耗点5i还可以布置在相位调节器10的上游。同样地消耗点5i可以布置在相位调节器10的下游,从而使得润滑油经由上游的消耗点5i供给到相位调节器10和/或从相位调节器10经由下游的消耗点5i回到润滑油箱s中。

除了主油分离器3之外,在供给到相位调节器10的润滑油中设置了颗粒分离器20,以便于与已知的分离系统相比提高利用其确保由于污物颗粒以及原理上还有相位调节器10上的摩擦磨损而引起的故障不再发生的可能性。因此颗粒分离器20布置在主油分离器3的下游和相位调节器10的上游。颗粒分离器20尤其可以紧挨相位调节器10上游布置,使得已经由颗粒分离器20最大可能程度地去除了潜在破坏性污物颗粒的润滑油直接可用于相位调节器,而不会经由长的供给管道或者甚至插入的消耗点而间接流动到相位调节器10。

颗粒分离器20至少部分地布置在相位调节器10的上游。这意味着至少颗粒分离器20的某部分布置在相位调节器10的压力端口的上游。如果颗粒分离器20包括关于润滑油的流动方向连续连接的多个分离级,则至少一个分离级布置在相位调节器10的压力端口的上游。多级颗粒分离器20的一个分离级或一些分离级原理上可以布置在相位调节器10中,并且例如凸出穿过相位调节器10的压力端口进入到相位调节器10的控制阀中;然而,适宜地,颗粒分离器20整个布置在相位调节器10的外部。将其至少部分地且优选整个地布置在相位调节器10的外部能够使颗粒分离器20被配置成不受由于相位调节器中可用的非常有限的安装空间而造成的限制,传统地布置在相位调节器中的过滤筛会受到这种限制。这开启了根据同样构成颗粒分离系统的一部分的主油分离器3的分离特性而配置颗粒分离器20的迄今为止未使用过的范围。

图2示出了具有多个相位调节器10的系统,每个相位调节器10被分配有它们自己的颗粒分离器20。上面关于图1做出的阐述适用于每一个由相位调节器10和分配的颗粒分离器20所构成的对。图2的相位调节器10和颗粒分离器20可以替代图1中的相位调节器10和颗粒分离器20。在图2中通过示例方式示出了两个相位调节器10和相应的两个颗粒分离器20。如果内燃机包括两个以上的在转动角度位置方面可以被调节的凸轮轴以及相应的两个以上的相位调节器10,那么相位调节器10的相应延伸系统中的每个相位调节器10可以被分配有其自己的颗粒分离器20,虽然图2中仅示出为两个相位调节器10分配。

图3示出了具有多个相位调节器10的系统,其与图2中的系统不同,仅被分配有一个共享的颗粒分离器20。示出的系统仅包括两个相位调节器10。如果该系统包括两个以上的相位调节器10,那么可以对三个或更多个相位调节器10供应已经由共享的颗粒分离器20清洁了的润滑油。包括共享的颗粒分离器20的相位调节器10的系统可以取代图1的润滑油循环中的相位调节器10和颗粒分离器20。

如果相位调节器10的系统包括三个或更多个相位调节器10,在对相位调节器供应清洁的润滑油方面图2和3中示出的布置的混合形式也是可行的。如果存在例如三个相位调节器10,那么两个相位调节器10可以经由共享的颗粒分离器20供应润滑油,如图3中所示,而第三个相位调节器10可以经由仅分配给该相位调节器的其自身的颗粒分离器20供应润滑油,如图2中所示。如果存在四个相位调节器10,那么这些相位调节器10中的每两个例如可以结合起来形成一组,如图3中所示,并经由共享的颗粒分离器20分别向它们供应清洁的润滑油。

图4示出了主油分离器3的分离曲线a3;一个颗粒分离器20的各个分离曲线a20、a20′和a20″;以及为了对比,如在现有技术中一般布置在相位调节器中的过滤筛的分离曲线afp。这些分离曲线显示出了相对于颗粒尺寸p的分离效率百分比,相应的分离效率是在所述颗粒尺寸p处获得的,即作为p的函数。关于分离曲线a3,这意味着主油分离器3对于颗粒尺寸p1的污物颗粒呈现50%的分离效率,而对于尺寸p2的污物颗粒呈现几乎100%的分离效率。如果润滑油在内燃机处于其运行温度时流动通过主油分离器3,那么包含在润滑油中的颗粒尺寸p1的颗粒的50%以及颗粒尺寸p2的颗粒的几乎100%将被捕获在主油分离器3中,而颗粒尺寸p1的颗粒的50%和更小的颗粒的更高百分比将流动通过主油分离器3并进入润滑油路5(图1)中。颗粒尺寸p1可以例如在10μm到20μm的范围内,尤其在12μm到15μm的范围内。颗粒尺寸p2可以例如在30μm到50μm内,尤其在30μm到40μm的范围内。这对应于比如在机动车制造中通用的主油分离器3的分离效率。

分离曲线a20、a20′和a20″示出了将颗粒分离器20与主油分离器3的分离特性进行协调的方式。

分离曲线a20′与分离曲线a3重叠。如果颗粒分离器20呈现分离曲线a20′,那么流动通过主油分离器3的甚至非常小的污物颗粒将因此在颗粒分离器20中被分离到可测量的程度。明显的分离甚至对于颗粒尺寸在p1和p2之间的颗粒生效。

分离曲线a20″与分离曲线a3存在一定程度的偏置。这意味着呈现分离曲线a20″的颗粒分离器20仅在颗粒尺寸p2以上的颗粒尺寸处或以上将污物颗粒分离到可测量的程度。在这种颗粒分离器20中分离可以例如仅在60μm或70μm的颗粒尺寸或以上生效,而90%的分离效率是在颗粒尺寸为p4″处实现的,其中p4″<100μm,例如p4″=90μm。

根据分离曲线a20来配置颗粒分粒器20,一方面对于尽可能有效地保护所分配的相位调节器10或所分配的相位调节器10系统是尤其有利的,另一方面对于运行而不需要维修以及尽可能长的使用寿命是尤其有利的。在颗粒分粒器20呈现分离曲线a20的情况下,可测量的污物颗粒分离在颗粒尺寸p2或以上立即生效。分离曲线a20不与主油分离器3的分离曲线a3重叠,或者分离曲线a20在颗粒尺寸p2处或至少在颗粒尺寸p2附近在标准测试程序中不可测量的,但是是从此处直接开始的,其中在所述颗粒尺寸p2主油分离器3实现至少90%或者更优选地几乎100%的分离效率。颗粒分离器20在小于100μm的颗粒尺寸p4实现90%的分离效率,并且对于平均颗粒尺寸p5的颗粒实现几乎100%的分离效率,其中p5>p4。颗粒分离器20在颗粒尺寸p4呈现90%的分离效率,所述颗粒尺寸p4有利地小于90μm并且可以尤其小于80μm。使用分离曲线a20,对于颗粒尺寸p5的颗粒,颗粒分离器20已经实现了几乎100%(比如例如97%)的分离效率,所述颗粒尺寸p5小于颗粒分离器20的平均颗粒尺寸p4″,根据分离曲线a20″但是仍然根据本发明其更粗糙。在所有三种情况中,仅在颗粒尺寸p3获得50%的分离效率,其中p3>p2。由于空间的原因,没有为分离曲线a20′和a20″标示出η3,50分离效率的颗粒尺寸。

颗粒分离器20尤其适合于使得来自于内燃机的生产的仍然存在于润滑油循环中的原始污物远离一个或多个相位调节器10。原始污物例如是由仍然留存的来自发动机机体的压铸件和/或来自发动机的在引导润滑油的管道的区域中的喷砂处理件的砂石和刚玉颗粒形成的。在发动机试车过程中,原始污物如果没有被一个或多个颗粒分离器20有效分离,则其可以到达一个或多个相位调节器10。原则上,原始污物即使在很长的运行周期之后还可以脱离,并且如果没有设置颗粒分离器20,那么在其在主油分离器3中被分离之前可以到达一个或多个相位调节器10。具有潜在破坏性颗粒尺寸的污物颗粒还可以在内燃机冷启动阶段中首先进入润滑油循环中,特别是在旁通阀3a打开而润滑油泵1因此通过绕过主油分离器3的方式而将润滑油输送到润滑油路5中时。引入相对大的污物颗粒的其他原因包括在与润滑油接触的内燃机的部件上进行修理工作、以及还有在主油分离器3已经达到为其设计的使用寿命之后而按程序进行的主油分离器3的更换。反过来,因为一个或多个颗粒分离器20仅在平均颗粒尺寸p3处实现50%(η3,50)的分离效率,其中所述颗粒尺寸p3大于颗粒尺寸p1,且优选地大于对于主油分离器3的90%的分离效率(η3,90)来说的颗粒尺寸p2,这消除了颗粒分离器20堵塞的危险。

如在为了对比目的而在图4的图表中标出的分离曲线afp所示的,迄今为止用于相位调节器的相应布置在相位调节器中的过滤筛仅对于颗粒尺寸在p6与p7之间的污物颗粒实现了50%的分离效率、90%和几乎100%的分离效率,其中p6和p7明显在100μm以上并且一般甚至在200μm以上。本发明的颗粒分离系统可以包括在相应的相位调节器10中的颗粒分离器,尽管这不是所需要的,因为有利地布置在相位调节器10附近或者优选地就布置在相位调节器10上的颗粒分离器20确保了更有效的颗粒分离。

图5示出了相位调节器10和仅分配给该相位调节器10的颗粒分离器20,如在图1和2中示意性示出的那样。相位调节器10包括定子11和转子12,所述定子11由内燃机的曲柄轴以与该曲柄轴固定的转速关系驱动,所述转子12不可转动地连接到凸轮轴6。定子11在转子12的外周圈上围绕转子12。定子11和转子12可以绕凸轮轴6的转动轴线r转动,其中转子12可以在相对于定子11的预定的转动角度范围内在领先方向和与该领先方向相反的落后上往复移动,以便于能够调节凸轮轴6关于曲柄轴的转动角度位置。

相位调节器10具体体现为叶片马达。相应地,一个或多个叶片自定子11的内周圈径向向内凸出,同时一个或多个叶片自转子12的外周圈径向向外伸出,从而使得在定子11的叶片与在周向方向上邻接的转子12的叶片之间分别形成压力腔室,作为压力介质的润滑油可以引入所述压力腔室。在相位调节器10中形成至少两个这种压力腔室,即用于在一个转动方向上调节转子的一个压力腔室和用于在另一个转动方向上调节的另一个压力腔室,从而使得可以选择性地将转子12调节为相对于定子11领先或落后。定子11和转子12尤其可以分别包括以这种方式配合的多个叶片,从而使得在定子11与转子12之间以围绕转动轴线r的分布形成了用于在领先方向上调节的多个压力腔室和用于在落后方向上调节多个压力腔室。

相位调节器10包括以阀壳体13和阀活塞14为特征的控制阀,所述阀活塞14可以在阀壳体13中在控制位置之间往复移动。通过阀弹簧15向阀活塞14在其可以移动的一个方向上施加弹簧力,而阀活塞14通过电磁装置16可以抵抗阀弹簧15的弹性回复力而在相反的方向上移动。

控制阀包括压力端口p、工作端口a、工作端口b和至少一个储罐端口t,在该示例性实施方式中是两个储罐端口t。控制阀在压力端口p处接入润滑油循环,使得增压的润滑油可以流动通过压力端口p进入控制阀中,并且因此进入相位调节器10中。工作端口a和b中的一个连接到用于在领先方向上调节转子12的一个或多个压力腔室,工作端口a和b中的另一个连接到用于在落后方向上调节转子12的一个或多个压力腔室。根据阀活塞14的控制位置,压力端口p连接到工作端口a或者工作端口b,使得增压的润滑油经由相关的工作端口a或b流入到分配的压力腔室中,并且转子12相对于定子11在相应的转动方向上得到了调节。工作端口a和b中的另一个同时连接到其中一个储罐端口t,使得润滑油可以经由所述工作端口a或b中的所述另一个和分配的储罐端口t流出到润滑油箱s(图1),同时分配的压力腔室得到了压力释放。

控制阀具体体现为所谓的中心阀,即其居中地在轴向方向上凸出进入转子12中。阀壳体13同时用于将转子12不可转动地连接到凸轮轴6。为了实施该功能,其穿过转子12朝向凸轮轴6的安装端凸出并且固定连接到凸轮轴6,例如在安装端的区域中通过螺纹或压配合连接到凸轮轴6上。

回流阀布置在阀壳体13中的压力端口p与工作端口a和b之间。回流阀包括阻挡构件17、阻挡构件弹簧18和支撑结构19。阻挡构件17尤其可以是球。阻挡构件弹簧18在阻挡位置的方向上作用在阻挡构件17上,在所述阻挡位置上阻挡构件17密封压力端口p,从而防止润滑油朝向颗粒分离器20回流。当达到一定的最小压力时,阻挡构件17被从其位置上提起,使得润滑油可以流动进入控制阀,并且根据阀活塞14的控制位置,经由工作端口a或工作端口b进入相应的分配的压力腔室。阻挡构件弹簧18的与阻挡构件17相对的端部支撑在支撑结构19上。支撑结构19通过锁定连接以强制联锁配合保持在阀壳体13中。

在ep2578818b1中,还有在us9,021,997b2中描述了该设计的其他细节以及相位调节器10的功能的其他细节。关于相位调节器10的有利实施方式参见这些文献。

颗粒分离器20布置在相位调节器10的上游并且完全在相位调节器10的外部,虽然其就在相位调节器10的附近,尤其直接在相位调节器10的压力端口p上。颗粒分离器20布置在凸轮轴6的中空空间7中。润滑油相应地通过凸轮轴6具体是通过中空空间7被供给到相位调节器10。更确切地说,中空空间7形成在凸轮轴6的端部部分中,相位调节器10通过阀壳体13紧固到该端部部分。这样能够将颗粒分离器20尽可能靠近相位调节器10布置。

图6以放大视图示出了用于安装相位调节器10的凸轮轴6的所述端部部分,以及布置在其中颗粒分离器20。

颗粒分离器20包括上游的第一分离级21和关于润滑油的流动方向在下游的第二分离级22,其中润滑油在其通过压力端口p进入控制阀从而进入相位调节器10之前依次流动通过这些分离级。第一分分离级21是离心力分离器,在其中包含在润滑油中的污物颗粒由于离心力而分离。第二分离级22形成为过滤器结构,其包括用于润滑油的过滤介质23。润滑油在其到达相位调节器10的进程中必须流动通过过滤介质23。

润滑油经由入口8流动进入中空空间7中。当内燃机运行时,凸轮轴6围绕转动轴线r转动,所述转动轴线r同时也是中空空间7的中心纵向轴线。润滑油设定成由于凸轮轴6的转动运动而在中空空间7中处于围绕转动轴线r的转动运动。为了放大这种转动运动,入口8体现为使得润滑油以具有与转动轴线r呈切向的方向分量的方式流入中空空间7中,其中流入方向指向凸轮轴6的转动方向。可以在凸轮轴6与本体(例如围绕凸轮轴6的支承本体)之间形成环形间隙,其中呈现切向方向分量的一个或多个入口通道从环形间隙向内引导到一个或多个入口开口,所述入口开口供给到中空空间7中。就在环形通道的上游,非转动的油供给通道已经可以与转动轴线r呈切向地供给到环形通道中,其中这种上游供给通道方便地在凸轮轴6的转动方向上供给到环形通道中。因此润滑油甚至在其流入环形通道中时就获得了转动脉冲,其由转动的凸轮轴6冲入环形通道中并且在凸轮轴6的介于环形通道与入口开口之间的入口区域中同样以具有切向分量的方式被导入中空空间7中。

布置在中空空间7中的第一分离级21上游的偏转结构26使润滑油再次偏转一方向分量,所述方向分量在与凸轮轴6的转动方向相同的方向上与转动轴线r呈切向指向,从而进一步增加在中空空间7中的润滑油流的转动速度。润滑油流的转动速度在其流动进入中空空间7中或通过偏转结构26之后立即有利地大于凸轮轴6的转速,从而使得在转动方向上润滑油流比凸轮轴6更快。

图7示出了图6中的a-a横截面,即其尤其示出了偏转结构26。偏转结构6包括绕转动轴线r分布的多个板状、翼状或碗状的偏转元件,在这些偏转元件之间润滑油可以在轴向方向上流动通过偏转结构26,其中润滑油在切向方向上被偏转。在图7中同样由26表示的这些偏转元件布置在用于紧固在中空空间中的安装环26a上并且从安装环26a径向向内凸出。

正如已经提到的,第一分离级21是离心力分离器。其包括在偏转结构26的下游衬设在中空空间的内周向壁上的套筒形的吸收介质。由于作用在润滑油上的离心力,污物颗粒被向外压向并进入离心力分离器21的吸收介质。吸收介质形成为使其捕获一定的颗粒尺寸及以上的被吸收的污物颗粒。

图8以图6中的b-b横截面尤其示出了布置在离心力分离器21的下游的过滤器结构22。过滤器结构22包括润滑油可以流动通过的过滤介质23、以及支撑过滤介质23同时也用于安装过滤器结构22的支撑结构24(图6和7)。过滤介质23是打褶的,即围绕转动轴线r的周圈折叠放置,以便于获得尽可能大的过滤表面。过滤介质23围绕过滤器的轴向细长的内部空间,该内部空间没有过滤材料,清洁的润滑油可以通过该内部空间在轴向方向上直接流出到压力端口p。支撑结构24形成了过滤器结构22的在轴向上面对压力端口p的端部区域、以及过滤器结构22的背向压力端口p的端部区域。面对压力端口p的端部区域包括作为润滑油的中心通路的过滤器出口25。过滤器出口25与压力端口p在轴向上对准,使得清洁的润滑油可以以非常的小的阻力流出。

正如可以在图6到8中看出的,两个分离级21和22,即离心力分离器21和过滤器结构22,以转动轴线r作为中心过滤器轴线相对于彼此同心地布置。过滤器结构22的过滤介质23在轴向上凸出进入离心力分离器21中;在该示例性实施方式中,过滤介质23凸出穿过离心力分离器21。为了使流体仍然继续流动土过分离级21和22,在中空空间7中布置有套筒形状的流动引导结构27,其中该流动引导结构27的面向入口8的一侧包括封闭的底部,即润滑油不能流动通过的底部,并且该流动引导结构27自所述底部在轴向上凸出进入在离心力分离器21与过滤器结构22之间的环形的中空空间体积9中,如优选但仅是示例性的,一直伸入到离心力分离器的下游端的附近。

流动引导结构27限定了径向向内的偏转结构26。结果是,流动引导结构27迫使流动通过入口8进入中空空间中的润滑油径向向外流动,从而使得其必须流动通过偏转结构26。一旦其流动通过偏转结构26之后,润滑油就在轴向上流动——且在其轴向运动上叠加有转动运动——通过一外部环形空间,所述外部环形空间在径向外侧上由离心力分离器21限定而在径向内侧上由流动引导结构27限定,在流动引导结构27的端部处被朝向过滤介质23在径向上向内偏转,并且由于其输送压力而在流动引导结构27与过滤介质23之间保持通畅的内部环形空间中在过滤介质23的外表面上均匀地分布。如果相位调节器10获取了润滑油,那么利用离心力分离器21预先清洁的润滑油在轴向和切向方向上围绕过滤介质23流动,以便于最终流动通过过滤介质23进入到过滤器的中空的内部空间中并从那里流到过滤器出口25,并通过该过滤器出口25进入并通过相位调节器10的压力端口p。

离心力分离器21的吸收介质尤其可以包含纤维材料或者由纤维材料构成。羊毛材料是尤其合适的。吸收介质还可以替代地是织物材料或者筛网或者可以包含织物材料和/或筛网,例如除了羊毛材料之外。开孔的泡沫材料同样是合适的吸收介质且可以代替所提到的其他吸收介质或者与这些其他吸收介质中的一个或多个结合而形成离心力分离器21的吸收介质。吸收介质可以是单层的或多层的,且可以例如包括以径向分层布置的一层或多层羊毛以及一层或多层织物。其可以形成为分级介质,从而使得其孔隙率在其指向过滤器结构22的内周圈处相对较高但是径向向外逐渐减小。在其他修改例中,离心力分离器21可以包括套筒形状的穿孔挡板。穿孔的套筒结构可以呈现比中空空间7稍小的外径,从而使得当从转动轴线r看时,用于在离心力分离器21中分离出的污物颗粒的吸收空间在径向上保持在这种穿孔的筛状结构之后。羊毛材料和/或织物材料和/或筛网材料和/或开孔泡沫材料可以布置在吸收空间中,以便于甚至更牢固地捕获分离出的污物颗粒。

吸收介质可以包含或由塑料、玻璃或纸构成,例如塑料纤维和/或玻璃纤维和/或塑料织物和/或由塑料制成的开孔海绵。替代地或者附加地,吸收介质可以包含金属材料,例如金属纤维和/或金属颗粒和/或金属织物材料和/或金属绒毛和/或开孔的金属泡沫。塑料材料和金属材料的结合也是可行的。如果使用磁性金属材料,那么该吸收介质还可以分离铁磁颗粒,而与它们的尺寸无关。

关于吸收介质的材料而进行的阐述还同样适用于过滤介质23的材料。

图9以穿过凸轮轴6的横截面示出了离心力分离器21的一个替代性实施方式,其中这可以是与图8中相同的横截面。图9中的离心力分离器28可以替代图8中的离心力分离器。离心力分离器28包括围绕转动轴线r分布的多个铲子,其中这些铲子从中空空间7的周向壁基本在切向方向上径向向内凸出,从而在周向壁与这些铲子之间形成了凹口29,用于吸收由离心力向外推的污物颗粒。吸收凹口29在凸轮轴6的转动方向上敞开。除了吸收污物颗粒之外,这些铲子还执行转动地驱动润滑油的功能。然而转动驱动还通过离心力分离器21的吸收介质相对于中空空间的平滑的周向壁得到加强。图9中的离心力分离器28还包括用于安装的安装环29a,铲子从所述安装环29a在切向方向上径向向内凸出。

图10示出了布置在控制阀(图5)中的回流阀的支撑结构19。支撑结构19包括在一个轴向端部上的润滑油可以流动通过的支撑盘以及从支撑盘轴向伸出并径向向外延伸的保持臂。支撑结构19成形为使得其对流动通过压力端口p进入控制阀中的润滑油带来尽可能小的阻力。支撑臂的在轴向上远离支撑盘的端部包括向外伸出的保持元件,经由所述保持元件支撑结构19在后面抓住设置在阀壳体13中的轴环,以便于能够吸收阻挡构件弹簧18的力。

图11示出了第二示例性实施方式中的颗粒分离器30。颗粒分离器30同样紧挨着布置在相位调节器10的上游。该相位调节器10可以完全对应于第一示例性实施方式的相位调节器10,或者如在图11中可以看出的以及在下面描述的,可以在一些细节上可以有偏差。在任何没有更详细描述分配给颗粒分离器30的相位调节器10的地方,其在任何情况下均对应于第一示例性实施方式的相位调节器10。

颗粒分离器30同样包括第一分离级31和第二分离级32,润滑油在其到达相位调节器10的进程中依次(即按顺序)流动通过所述第一分离级31和第二分离级32。上游的第一分离级与第一示例性实施方式中一样成形为离心力分离器31。下游的第二分离级与第一示例性实施方式中一样同样形成为过滤器结构32。然而,分离级31和32不仅在润滑油的流动方向上而且也在轴向方向上连续布置或者至少基本连续布置。离心力分离器31完全布置在凸轮轴6的中空空间37内并且包括布置在凸轮轴6的内周圈上的吸收介质。至于离心力分离器31的吸收介质,关于第一示例性实施方式的阐述同样适用。吸收介质尤其可以是衬设在中空空间37的周向壁的轴向部分中的纤维材料。也可以替代地或者附加地使用描述过的替代吸收介质。

与第一示例性实施方式中的类似,过滤器结构32包括润滑油可以流动通过过的过滤介质33、以及支撑过滤介质33并用于将过滤器结构32直接安装在压力端口p上的支撑结构34。与第一示例性实施方式中的一样,过滤介质33通过以围绕转动轴线r的周圈折叠放置而被打褶。润滑油一旦流动通过离心力分离器31就到达过滤器结构32,其围绕过滤器结构32外周圈在轴向方向上流动但是叠加有转动运动,即螺旋地流动通过过滤介质33,并在过滤器的未受阻挡的中心内部空间中在轴向方向上流动到与过滤器的该内部空间轴向对准的压力端口p,这与第一示例性实施方式中的一样。

只要相位调节器10没有获取任何润滑油,至少离心力分离器31是有效的,其中当驻留时间增加时,包含在润滑油中的更高比例的污物颗粒通过离心方式进入到离心力分离器31的吸收介质中。将离心力分离器31布置在凸轮轴6的管部中能够使离心力分离器31实现为具有大的轴向长度上的吸收介质,这对于通过离心方式析出污物颗粒是有利的。离心力分离器31的轴向长度越长,吸收污物颗粒的能力越大,所有其他安装条件是相同的,而润滑油在中空空间37的由离心力分离器31所围绕的部分中驻留的时间更长。这同样适用于第一示例性实施方式的离心力分离器21,并且在原理上也适用于布置在转动体上而不是布置在凸轮轴6上的离心力分离器。然而,将其布置在凸轮轴6上具有的优点是,像第一示例性实施方式的离心力分离器21一样,离心力分离器31可以在靠近相位调节器10的润滑油的流动路径上实现,从而防止污物颗粒随后被引入到清洁的润滑油中。

与第一示例性实施方式不同的是,过滤器结构32没有基本形成在离心力分离器31内。正如可以在图11中看到的,在离心力分离器31与过滤器结构32之间存在微小的轴向重叠,但是过滤器结构32的大部分的轴向长度在相位调节器10的方向上凸出超过离心力分离器31。轴向长度比第一示例性实施方式中大的缺点被以下优点弥补:获得了在径向方向上的用于过滤器结构32且因此也用于过滤介质33的设计空间;以及当形成在凸轮轴6中的中空空间37的直径对应于第一示例性实施方式的中空空间7的直径时,过滤介质33可以具有比第一示例性实施方式的过滤介质23更大的径向宽度。

在第二示例性实施方式中,通过一部分的过滤器结构32在轴向上凸出到凸轮轴6之外并进入中空体36的径向加宽的中空空间中也在径向方向上获得了设计空间。中空体36用于将相位调节器10安装在凸轮轴6的端部部分上。其通过压配合或螺纹连接到凸轮轴6的外周圈上或者以其他方式不可转动地连接到凸轮轴6,以便于获得中空空间37的径向加宽的端部部分39。中空体36延长了凸轮轴6的中空端部部分并且将其中空空间37加宽成径向加宽的中空空间39,从而使得根据中空空间39的更大的直径形成了用于控制阀(可以看到其阀壳体13、阻挡构件17和阻挡构件弹簧18)以及过滤器结构32的设计空间。相位调节器10的转子12通过阀壳体13不可转动地连接到中空体36并且经由中空体36不可转动地连接到凸轮轴6。

为了最佳可能地使用设计空间,过滤器结构32,尤其是其过滤介质33,呈现截锥形状,其中逐渐变细的端部凸出进入凸轮轴6的中空空间37中,而径向较宽的端部凸出进入中空体36的中空空间39中。为此,凸轮轴6可以在其轴向外端部处加宽,正如可以在图11中看到的,以便于甚至在此加宽中空空间37。过滤器结构32通过锁定连接被保持在阀壳体13上,其中该锁定连接是在支撑结构34与阀壳体13的形成在压力端口p上的径向附件之间。过滤器出口35和压力端口p彼此在轴向上对准,与第一示例性实施方式中的一样。支撑结构34包括细的径向伸出的臂34a用于将其居中布置在中空空间(37,39)中。臂34a还可以用于在轴向上支撑过滤器结构32,以便于在轴向上将过滤器结构32保持就位,甚至是在阀壳体13的锁定连接松开的情况下。

图12以图11的a-a横截面示出了进入凸轮轴6的中空空间37的入口。可以看到切向供给部38a,其已经基于第一示例性实施方式描述过了且形成在当发动机运行时静止的本体(例如凸轮轴6的支承本体)中。供给部38a供给到形成在凸轮轴6与所述本体之间的环形间隙38b中,并且从环形间隙38b经由穿过凸轮轴6导通的入口通道38c流入到中空空间37中。入口通道38c同样关于转动轴线r以切向方向分量指向。因此,在第二示例性实施方式中,润滑油流的转动脉冲再次增大,不仅由于凸轮轴6的转动运动而且还由于加倍的切向供给。供给部38a和入口通道38c适合地指向凸轮轴6的转动方向。

图13示出了图11中的b-b横截面。尤其可以看到打褶的过滤介质33以及过滤器的中心内部空间还有支撑结构34的臂34a。

图14和15示出了第三示例性实施方式的颗粒分离器40:在图14中是中心纵向截面;在图15中是图14中的a-a横截面。颗粒分离器40是旋风分离器。其形成在压力存储部中,经由所述压力存储部向相位调节器10供应作为压力介质的润滑油。在us8,061,317b2和us9,200,546b2中描述了包括压力存储部的凸轮轴相位调节器,仅举两个例子。

压力存储部和/或旋风分离器40包括以壳体部41和盖42为特征的壳体,所述盖42在与壳体部41的底部轴向相对的位置封闭壳体部41。活塞43容纳在壳体(41,42)中,使得其能够在轴向上往复移动。通过弹簧44在盖42的方向上将弹簧力施加到活塞43上。旋风分离器40在对相位调节器10的润滑油供给中布置在相位调节器10的上游,从而使得润滑油通过旋风分离器40仅可以达到相位调节器10。

润滑油流动通过入口48进入旋风空间47,所述旋风空间47由壳体部41、盖42和活塞43限定在旋风分离器40中。入口48被实现为使得旋风空间47中的润滑油执行围绕中心旋风轴线的转动运动。当入口48处的压力升高时,转动运动被放大。正如可以在图15中看到的,入口48包括供给通道,所述供给通道切向地指向旋风分离器40的中心纵向轴线(中心旋风轴线z)并且切向地供给到旋风空间47中,从而在旋风空间47中形成所述涡旋流动。旋风空间47中的润滑油作用在活塞43上并使其克服弹簧44的弹簧力而在扩大该旋风空间47的方向上移动。

旋风空间47包括轴向柱形的涡旋部47a,其在轴向上由盖42以及由活塞43的面向所述盖42的前侧限定。涡旋部47a被轴向取向的漏斗部47b连接,旋风空间47在所述漏斗部47b中逐渐收缩。漏斗部47b的收缩端供给到分离部47c中。用于要被分离的污物颗粒的吸收介质46布置在分离部47c中。分离部47c尤其可以在轴向上是圆柱形的,正如可以在图14中看到的。吸收介质46衬设于分离部47c的周向壁,从而使得污物颗粒由于离心力而被压入并捕获在吸收介质46中。已经去除了分离出的污物颗粒的润滑油经由出口49朝向相位调节器10的压力端口p流出。

吸收介质46尤其可以形成为使得与第一示例性实施方式的吸收介质相对应,即其例如可以包括一层或多层纤维材料和/或一层或多层织物和/或可以是分级介质。

出口49延伸穿过盖42。与旋风轴线z平行地从盖42导出的出口49延伸进入到旋风空间47中,使得在侧向上流动的润滑油不能立即经由出口49流出。延伸部以诸如在旋风分离器中已知的浸没管的方式由浸没支撑部45形成。然而,浸没支撑部45仅凸出进入旋风空间47中很短的轴向距离。浸没支撑部45可以凸出进入旋风空间47中的长度受活塞43限制。

入口48形成在旋风空间47的周向壁上,在示例性实施方式中,形成在壳体部41的周向壁上。相对地,出口49居中地沿着旋风轴线z在轴向上延伸穿过盖42。浸没支撑部45在轴向上延伸到旋风空间47中,并且适宜地如平行于旋风轴线z所测量到的在入口48的整个高度上与入口48重叠,以便于相对于入口48遮蔽出口49。

活塞43形成漏斗部47b还有分离部47c,从而使得压力存储部和/或旋风分离器40可以设计成在轴向上是短的。如果润滑油的输送压力下降到由弹簧44确定的值以下,那么该弹簧44将活塞43在轴向上朝向盖42推送直到其抵接在盖上。在抵接位置上,涡旋部47a的轴向长度最小。当活塞43假设在其抵接位置上时,浸没支撑部45可以凸出到漏斗部47b中。但是,活塞43在其抵接位置上不应该密封入口48。

旋风分离器40可以仅是替换第一示例性实施方式中的颗粒分离器20或者更优选地替换离心力分离器21。然而,在其他实施方式中,除了第一示例性实施方式的颗粒分离器20之外,还可以设置旋风分离器40,并且在这些实施方式中其可以布置在颗粒分离器20的上游。如果旋风分离器40仅是替换离心力分离器21,那么包括过滤介质优选是打褶的过滤介质的过滤器结构再次布置在旋风分离器40的下游,与例如第一示例性实施方式或者第二示例性实施方式中的一样。旋风分离器40还可以布置在第二示例性实施方式中的颗粒分离器30的上游,以便于向离心力分离器31供给已经预先清洁的润滑油。在另一种修改例中,其可以替换离心力分离器31。

图16示出了第四示例性实施方式的颗粒分离器50。颗粒分离器50以协同作用的方式形成在凸轮轴6与不可转动的本体56之间。凸轮轴6在轴向上延伸穿过本体56。本体56尤其可以是凸轮轴6的支承本体。

凸轮轴6和本体56一起形成中空空间57,所述中空空间在径向内侧上由凸轮轴6限定而在径向外侧上由本体56限定。入口58供给到中空空间57中,其中润滑油通过入口58流动进入中空空间57中。入口58可以实现为与第一示例性实施方式中描述的一样,或者可以实现为类似第二示例性实施方式的供给部38a(图12),以便于甚至在润滑油流入时就为润滑油加上在凸轮轴6的转动方向上的转动脉冲。在中空空间57中,转动的凸轮轴6为润滑油加上额外的转动脉冲。通过将从动结构54不可转动地连接到凸轮轴6甚至可以更多地放大转动脉冲。从动结构54可以包括伸出部并且例如形成叶轮,以便于在润滑油流动围绕或通过该从动结构时在润滑油上施加切向加速度和/或径向加速度。从动结构54布置在中空空间57的轴向部分中,在该轴向部分中中空空间57在径向方向上被加宽,以便于形成离心力分离器51。加宽部由52表示。在从动结构54和加宽部52的下游,中空空间57被约束以形成环形间隙55,润滑油在轴向方向上流动通过所述环形间隙55。环形间隙55将中空空间57连接到颗粒分离器50的出口59。润滑油一旦流过颗粒分离器50就流动通过颗粒分离器50的出口59进入到中空空间7中,与第一和第二示例性实施方式中一样,所述中空空间7形成在凸轮轴6的安装有相位调节器10的端部中。因此润滑油通过出口59和中空空间7到达相位调节器10的压力端口p。

颗粒分离器50以计量轴承的方式形成。离心力分离器51的下游的环形间隙55防止载有污物颗粒的润滑油简单地流动通过中空空间57。在这种情况下从动结构54同样起作用。被捕获的污物颗粒首先由离心力离心分离到径向加宽部52中,它们在该径向加宽部中被捕获。凸轮轴6关于本体56的转动运动防止环形间隙55堵塞。

用于吸收和捕获污物颗粒的吸收介质可以布置在加宽部52中。关于可选的吸收介质,已经关于第一示例性实施方式的离心力分离器21进行的阐述同样适用。举两个例子,吸收介质尤其可以包含纤维材料或织物材料,或者由纤维材料或织物材料构成。然而,替代性地,还可以在加宽部52中形成吸收凹口,例如对应于图9中的吸收凹口29。

在该示例性实施方式中,从动结构54不可转动地连接到凸轮轴6。在一个修改例中,可以提供固定连接到本体56的偏转结构来代替从动结构54,该偏转结构可以对应于第一示例性实施方式(图6和7)中的偏转结构26包括围绕转动轴线r分布的偏转元件,以便于使润滑油偏转具有关于转动轴线r的切向分量,以及由此放大离心力的效果和转动运动。

与其他示例性实施方式中的一样,颗粒分离器50以多个分离级执行其分离功能。离心力分离器51形成第一分离级。在离心力分离器51的下游,颗粒分离器50包括第二分离级62,该第二分离级与在第一和第二示例性实施方式中的一样是过滤器结构62,该过滤器结构62包括过滤介质63和用于过滤介质63的支撑结构64。在离心力分离器51中预先清洁过的润滑油必须流动通过过滤介质63以便到达相位调节器10的压力端口p。

关于其过滤特性,过滤器结构62对应于前述示例性实施方式的过滤器结构22和32。与第一和第二示例性实施方式中的一样,过滤介质62是打褶的,即其围绕与转动轴线r同轴的过滤器轴线折叠放置。过滤介质63同样可以与第一和第二示例性实施方式的过滤介质23和33对应。

中空空间7的面向相位调节器10的端部在径向上加宽,因此凸出形成加宽的中空空间67,并因此形成用于控制阀的阀壳体13以及用于过滤器结构62的设计空间。过滤器结构62容纳在中空空间7的径向加宽的端部部分中。其在轴向上在一个方向上被支撑在阀壳体13的面向端面上,并在相对的方向上被支撑在凸轮轴6的轴环上。

中空空间67中布置有过滤器结构62,该中空空间67包括关于转动轴线r呈现切向分量的入口68,所述转动轴线r还形成了中心过滤器轴线和中空空间67的中心纵向轴线。从中空空间57的出口59流入到入口68中的润滑油因此在其流动通过入口68时获得了关于转动轴线r的切向分量。因此,当相位调节器10获取了润滑油时,润滑油以具有切向分量的方式流动通过中空空间67。润滑油还相应地围绕过滤器结构62流动。因此润滑油不仅在径向方向上流动通过过滤介质63而且还在周向方向和轴向方向上流动通过过滤介质63。这形成了横流过滤。

相位调节器10的一个特点是,如果相对于定子11调节转子12,那么当执行调节时释放了压力的一个或多个压力腔室就不会通过控制阀将压力释放到相位调节器10的外部环境中。释放过压力的压力腔室的润滑油从相应的工作端口a或b排入到阀壳体13的中空空间中或者排入到形成在阀活塞14中的中空空间中,以及通过阀壳体13的储罐端口t从相关的中空空间排出。在该示例性实施方式中,润滑油流动通过储罐端口t进入中空的凸轮轴6中,尤其是进入其中空空间7中,由此润滑油朝向润滑油箱s(图1)流出。

压力端口p和储罐端口t设置在阀壳体13的相同的轴向端部处并且分别一直延伸到到阀壳体13的轴向端面。储罐端口t一直延伸到并进入阀壳体13的中空空间中。阀活塞14的中空空间在轴向上面对储罐端口t。因此,根据阀活塞14在阀壳体13中假设的位置,或者是工作端口b通过绕过阀活塞14而穿过阀壳体13的中空空间连接到储罐端口t,或者是工作端口a通过阀活塞14的中心中空空间替代地连接到储罐端口t。阀活塞14的中空空间开放通入阀壳体13的中空空间中,在轴向上面对储罐端口t。

当压力释放后,润滑油从工作端口a和工作端口b两者经由储罐端口t排出。

储罐端口t形成为阀壳体13中的轴向通路。储罐端口t将阀壳体13的中空空间以及还有阀活塞14的中空空间连接到凸轮轴6的中空空间7,其中阀活塞14布置在阀壳体13的中空空间中使其可以往复移动。

与第一和第二示例性实施方式不同的是,过滤器结构62包括中心管状流出部69,润滑油通过该流出部69从相位调节器10中流出。流出部69布置在控制阀的储罐端口t上,与其轴向对准。因此润滑油可以以很小的阻力经由在阀壳体13中轴向延伸的储罐端口t以及经由与储罐端口t轴向对准地连接的流出部69流出。流出的润滑油从流出部69进入凸轮轴6的中空空间7并经由中空空间7朝向润滑油箱s(图1)流出。

第五示例性实施方式的相位调节器10经由带驱动器以与曲柄轴固定的转速关系驱动。定子11不可转动地连接到带驱动器的带输出轮71。在该示例性实施方式中,带输出轮71在初始的模制工艺中与定子11的中间部件一体地模制,其中该定子11由多个部件结合在一起。带输出轮71围绕实际定子11的整个外周圈。

带驱动器实施为干式运行的带驱动器。因此从相位调节器10流出的润滑油不会像第一和第二示例性实施方式中的那样经由连接到相位调节器10的外部环境中的储罐端口t(图5)排出,而是经由已经提到的轴向的储罐端口t穿过相位调节器10内的中空阀壳体13并在储罐端口t的轴向延伸部中穿过流出部69。因此,相位调节器10,即相位调节器10的与润滑油接触的元件,与外界环境密封阻隔,并因此与带驱动器密封阻隔。其通过在面对凸轮轴6的一侧上的轴密封环75和在面对电磁装置16的一侧上的轴密封环76,轴向地在由定子11和转子12构成的排列的两侧上进行密封。径向轴密封环用作每个密封环75和76。

相位调节器10的液压区域通过轴密封环75与本体56密封阻隔。相位调节器10的液压部件通过轴密封环76与电磁装置16的壳体16a密封阻隔。壳体16a和本体56不能相对于彼此移动。它们以未示出的方式固定连接到内燃机的机壳。本体56尤其可以是机壳的铸造区域。壳体16a可以相对于机壳固定地安装在机壳上或者连接到机壳的另外的结构上。因此带可以在机壳的中空空间中干式转动,即没有从相位调节器10流出的润滑油。

过滤器结构62包括在轴向上面对阀壳体13的过滤器出口65,其围绕流出部69延伸。相位调节器10包括以多个压力端口通道为特点的压力端口p,所述多个压力端口通道以围绕转动轴线r分布的方式布置且供给到阀壳体13的端面,在轴向上与过滤器出口65相对,且所述多个压力端口通道中的每个延伸穿过阀壳体13,从它们供给到所述端面处向外倾斜地指向到转动轴线r。向外倾斜地流动穿过过滤器出口65到达压力端口p并穿过压力端口通道的润滑油在阀壳体13的外周圈上的一个或多个连接通道72中被引导进入到一个或多个压力通道73中,所述压力通道73或每个所述压力通道73在径向上穿过阀壳体13朝向阀活塞14延伸。根据阀活塞14的假定控制位置,压力端口p经由71和73连接到工作端口a或工作端口b。

在图16中,阀活塞14具有假定的控制位置,在该控制位置上压力端口p连接到工作端口a。在该控制位置上,工作端口b连接到形成在阀壳体13中的中空空间,并且经由所述中空空间连接到储罐端口t和过滤器结构62的流出部69。因此由颗粒分离器50清洁过的润滑油流动通过压力端口p和工作端口a进入分配给工作端口a的压力腔室中,而来自于分配给工作端口b的压力腔室的润滑油经由储罐端口t和流出部69流出。如果通过电磁装置16切换阀活塞14,即使其克服阀弹簧15的力移动到其他控制位置上,则压力通道73与工作端口a之间的连接中断,而压力通道73连接到工作端口b。工作端口a同时经由形成在阀活塞14中的一个或多个通路74连接到阀壳体13的中空空间,从而使得润滑油可以通过储罐端口t和流出部69从工作端口a流出。

因此过滤器结构62执行双重功能。在其首要功能中,其用于清洁要被供应到相位调节器10的润滑油。在其第二功能中,其用于排出相位调节器10在执行其设定的功能中所消耗的润滑油。

关于过滤器结构62的几何形状还可以阐述的是过滤介质63围绕管状流出部69延伸。在过滤介质63与流出部69之间留下的过滤器的环形内部空间包括在轴向面对控制阀(尤其是压力端口p)的端部处的过滤器出口65。过滤介质63朝向压力端口p加宽。

电磁装置16连接到用于内燃机的发动机控制器并从发动机控制器接收控制信号,基于该控制信号电磁装置16确定与阀弹簧15配合的阀活塞14的控制位置。电磁装置16包括电磁运行的致动器78,该致动器与阀活塞14轴向压接触,并且当电流通过电磁装置16的线圈时,该致动器使阀活塞14克服阀弹簧15的力移动到其他控制位置。阀活塞14与致动器78之间的抵接和/或压接触是触点形式的。为此,致动器78的面对阀活塞14的端部可以朝向阀活塞14球状弯曲或以其他方式鼓凸弯曲,如在第一示例性实施方式的图5中所示。在第五示例性实施方式中,阀活塞14包括朝向致动器78是球状或鼓凸状的端部77,该端部77在轴向上面对致动器78,而致动器78的面对阀活塞14的端部是基本平坦的。阀活塞侧上的鼓凸具有的优点是,如果在安装时阀活塞14和致动器78没有严格相互轴向对准,那么阀活塞14与致动器78之间的接触点也不会漂移。

示例性实施方式中的过滤介质23、33和63以及根据本发明的颗粒分离器的过滤器结构的过滤介质一般可以是单层或多层的。它们尤其可以包括一层或多层纤维材料和/或一层或多层织物材料和/或一层或多层筛网。它们可以形成为分级介质。当形成为分级介质时,它们在各自的流入侧上要比在流出侧上更粗糙。与示例性实施方式中的一样,流入侧尤其可以由相应的过滤介质的外周圈形成。

根据本发明的离心力分离器的吸收介质和/或颗粒分离器的过滤器结构的过滤介质可以包含磁化的金属材料或者由磁化的金属材料构成,以便于与铁颗粒的颗粒尺寸无关地捕获铁颗粒。铁颗粒尤其会对相位调节器的电磁致动器造成破坏。磁化的金属材料例如还可以布置在第四示例性实施方式的离心力分离器51的加宽部52中。颗粒分离器除了所描述过的分离级之外,尤其是在第一分离级的上游,可以包括以磁化的金属材料为特点的铁分离器,即用于铁颗粒的分离级。附加地或替代地,用于铁颗粒的分离级可以在润滑油的流动方向上设置在第一分离级与第二分离级之间。

图17示出了包括第五示例性实施方式的颗粒分离器80的相位调节器10。颗粒分离器80由形成在定子11的中空空间87中的离心力分离器81构成。在进一步的改进中,颗粒分离器80可以包括一个或多个额外的分离级,例如布置在离心力分离器81上游的分离级和/或布置在离心力分离器81下游的分离级。第四示例性实施方式的包括环形间隙55的离心力分离器51于是例如可以连接在离心力分离器81的上游,和/或包括流体可以流动通过的过滤介质的过滤器结构于是例如可以连接在离心力分离器81的下游。

润滑油通过一个或多个供给通道88以及连接到它们的一个或多个入口通道8在相位调节器10的压力端口p处被供给到相位调节器10。供给通道88形成在安装凸轮轴6的支承本体86中。供给通道88通过一个或多个入口通道8连接,所述入口通道8在凸轮轴6的端部部分中延伸并供给到压力端口p中。围绕转动轴线r分布的多个供给通道82a自压力端口p径向向外延伸。供给通道82a每个经由入口83a连接到颗粒分离器80。

图18以截面示出了第五示例性实施方式的相位调节器10。仅示出了相位调节器10的定位有颗粒分离器80的外周区域。在该横截面图中还可以看出相位调节器10具体体现为叶片马达。

颗粒分离器80包括在定子11的外周圈附近围绕转动轴线r延伸的多个中空空间87。这些中空空间87每个仅在一个角度区段上延伸,即它们是中空空间角度区段。这些中空空间87将定子11细分成外部定子环和包括径向向内凸出的叶片的定子的内部区域。定子环和定子的内部区域经由在径向方向上在相邻的中空空间87之间延伸的支撑结构连接。

在该示例性实施方式中,这些中空空间87彼此分离。它们彼此相邻并且在周向方向上等高,其中在每两个相邻的中空空间87之间延伸有一个支撑结构。外部定子环、定子的内部区域以及连接的支撑结构可以在初始模制方法中一体地模制,尤其通过压铸、冲压和烧结。然而,在一些修改例中,这些中空空间87还可以在周向方向上彼此连接,形成环绕转动轴线(r)360°的连续的中空空间87。在这些实施方式中,支撑结构不再是在示例性实施方式中的彼此分离的多个中空空间87的整个轴向长度上延伸,而是仅在某些轴向长度上延伸。在另一种修改例中,如果外部定子环和定子的内部区域彼此固定连接,在每个端面上形成密封,那么可以省略在中间的支撑结构。在这种修改例中,外部定子环、定子的内部区域以及端面上的连接结构可以彼此单独地生产并连接在一起形成定子。

润滑油在轴向方向上流动通过中空空间87。其通过在一个端面上的相应分配的入口83a供给到相应的中空空间87,并通过在另一个、轴向相对的端面上的分配的出口83b以及与出口83b连接的后续的排放通道82b流出。在排放通道82b中,润滑油朝向转动轴线r流回,并经由一个或多个压力通道84进入阀壳体13的中空空间。压力通道84形成控制阀的压力端口。

在图17中,阀活塞14具有假定的控制位置,在该控制位置上压力端口p经由离心力分离器81和压力通道84连接到控制端口a。控制端口b通过阀壳体13的中空空间连接到控制阀的储罐端口t,并经由储罐端口t以及接续的通道释放压力。如果通过电磁装置16将阀活塞14切换到另一个控制位置,工作端口b连接到压力通道84,而工作端口a经由形成在阀活塞14中的一个或多个通路85连接到储罐端口t,从而使得分配给工作端口a的压力腔室进行压力释放。

入口83a和出口83b供给到每个中空空间87中,从而使得润滑油在定子11的转动方向上从相应的入口83a流到相应的出口83b。如果相位调节器10获取了润滑油,那么中空空间87中的润滑油因此不仅以定子的转速转动而且还呈现指向转动方向的附加速度。

中空空间87中的外周向壁的表面可以被结构化,正如通过图18中以示例方式可以看到的,以便于与利用相应中空空间87中的平滑的周向壁相比更牢固地捕获由离心力而向外离心的颗粒。然而,在原理上中空空间87的外周向壁也可以是平滑的,因为当污物颗粒通过离心方式析出时它们彼此粘结,即使在相对平滑的周向壁上也逐渐形成了一种污物颗粒的泥浆或者块状物。定子11例如可以直接在其初始模制时在中空空间87中被设置有结构化表面。

在一个有利的改进中,所描述类型的吸收介质,例如纤维材料,可以布置在相应的中空空间87的外周向壁上,以便于提高离心力分离器81的捕获性能。

图19示出了结合形成压力端口p的外部结构82和内部结构83、从压力端口p径向向外导通到离心力分离器81的供给通道82a、以及入口83a。结构82和83是平坦的结构,当相位调节器10组装后,所述结构结合到定子11的中间部件并且在轴向上彼此抵接,从而使得它们不能转动并且在端面上不能封闭形成在定子11与转子12之间的压力腔室。由外部结构82和内部结构83构成的另一个这种排列设置在定子11的另一端面上,并且以相同的方式不可转动地连接到中间部件,以便于在该另一端面上封闭压力腔室并形成出口83b和接续的排放通道82b(图17)。供给通道82a由外部结构82中的平边凹痕形成。内部结构83可以简单地形成为平面盘,与示例性实施方式中一样,以便于以简单的设计朝向压力腔室向内密封排放通道82b。以相同的方式在另一端面上由该端面上的结构82和83形成从中空空间环形区段87出来的接续的排放通道82b和出口83b。

与第四示例性实施方式中一样,相位调节器10由带驱动器驱动。定子11的外周向面设有用于与驱动带啮合的齿轮。与第四示例性实施方式中一样,该带是干式运行带。因此,在每种情形中通过径向轴密封环89将相位调节器10的面向凸轮轴6的端面及上面布置有电磁装置16的相对的端面进行密封。

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