用于改变内燃机控制时间的装置的控制阀的制作方法

专利名称：用于改变内燃机控制时间的装置的控制阀的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种按权利要求1或者2前序部分所述的用于改变内 燃机控制时间的装置的控制阀，和一种按权利要求18前序部分所述用 于改变内燃机控制时间的装置。
背景技术：
内燃机上为操作换气阀使用凸轮轴。凸轮轴这样安装在内燃机上， 使安装在其上面的凸轮紧贴在例如杯形挺杆、气门压杆或者平衡杆这 种凸轮随动件上。如果凸轮轴进行转动，那么凸轮在凸轮随动件上滚 动，这些随动件再操作换气阀。通过凸轮的位置和形状因此既确定换 气阀的打开持续时间也确定幅度，并且还确定换气阀的打开和关闭时 间点。现代化的发动机方案在于可变设计气门传动装置。 一方面，气门 行程和气门打开持续时间应可变构成，直至整体关闭单个气缸。为此 具有如可连接的凸轮随动件或者电子液压的或者电控的气门操作装置 等方案。此外证明具有优点的是，在内燃机工作期间可以对换气阀的 打开和关闭时间施加影响。在此方面特别值得追求的是可以对进气门 或排气门的打开或关闭时间点分开施加影响，以便例如有针对性地调 整确定的气门重叠。通过换气阀打开或关闭时间点的调整依赖于发动 机的实际特性曲线范围，例如依赖于实际转速或实际载荷，可以降低 单位燃料消耗、对废气状况产生积极影响，提高发动机效率、最大转 矩和最大功率。换气阀时间控制方面所介绍的可变性通过相对改变凸轮轴与曲轴 的相位实现。在此方面，凸轮轴大多通过链轮、皮带轮、齿轮传动装置或者同等作用的传动方案与曲轴传动连接。在由曲轴驱动的链轮、 皮带轮或者齿轮传动装置与凸轮轴之间安装一个用于改变内燃机控制 时间、下面也称为凸轮轴调节器的装置，其将转矩从曲轴传递到凸轮 轴上。在此方面该装置这样构成，使内燃机工作期间可靠保持曲轴与 凸轮轴之间的相位，并在需要时凸轮轴可以一定的角度范围相对于曲 轴扭转。在进气门和排气门各具有一个凸轮轴的内燃机上，这些凸轮轴可 以各自装备一个凸轮轴调节器。由此可以在时间上彼此相对推移进气 和排气换气阀的打开和关闭时间点，并有针对性地调整气门重叠。现代化凸轮轴调节器的底座一般处于凸轮轴的传动侧末端上。但 凸轮轴调节器也可以设置在中间轴、不旋转的部件或者曲轴上。该底 座由由曲轴传动、与其保持固定相位关系的传动轮、与凸轮轴传动 连接的传动部件和将传动轮的转矩传递到传动部件上的调整机构组 成。传动轮在凸轮轴调节器不设置在曲轴上的情况下可以作为链轮、 皮带轮或者齿轮构成并借助一个链轮、皮带轮或者齿轮传动装置由曲 轴驱动。调整机构可以电动、液压或者气动操作。可液压调整的凸轮轴调节器两种优选的实施方式是所谓的轴向活 塞调节器和旋转活塞调节器。在轴向活塞调节器上，传动轮与活塞和该活塞与传动部件各自通 过斜齿啮合连接。活塞将通过传动部件和传动轮形成的空腔分成两个 彼此轴向设置的压力室。如果供给一个压力室压力介质，而另一个压 力室与介质箱连接，那么活塞在轴向上移动。活塞的轴向移动通过斜 齿啮合转换成传动轮与传动部件的相对扭转，并因此转换成凸轮轴与 曲轴的相对扭转。凸轮轴调节器的第二实施方式是所谓的旋转活塞调节器。在该调节器上，传动轮与一个定子抗扭连接。定子和转子或传动元件彼此同 心设置，其中，转子例如借助压配合、旋接或者焊接与凸轮轴、凸轮 轴的加长段或者中间轴力量、造型或者材料配合地连接。定子上构成 多个切向上相距的空腔，其从转子出发径向向外延伸。空腔在轴向上 通过侧盖压力密封地限制。在每个这种空腔内，延伸与转子连接、将 每个空腔分成两个压力室的叶片。通过单个压力室与压力介质泵或介 质箱有针对性地连接，凸轮轴的相位可以相对于凸轮轴调整或保持。为控制凸轮轴调节器，传感器测定发动机的特性数据，例如像载 荷状态和转速。这些数据被输送到一个电子控制单元，该单元在将这 些数据与内燃机的特性数据范围比较后控制压力介质向不同压力室的 输送和排放。为相对于曲轴调整凸轮轴的相位，在液压凸轮轴调节器上，空腔 两个彼此相对作用的压力室之一与压力介质泵连接，而另一个与介质 箱连接。压力介质流向一个压力室，与压力介质从另一个压力室的排 放结合，使分隔压力室的活塞在轴向上移动，由此在轴向活塞调节器 上通过斜齿啮合，凸轮轴相对于曲轴扭转。在旋转活塞调节器上，通 过一个压力室的加压和另一个压力室的卸压使叶片移动并因此直接使 凸轮轴向曲轴扭转。为保持相位，两个压力室或者与压力介质泵连接， 或者既与压力介质泵也与介质箱分离。对压力介质流流向或流出压力室的控制借助控制阀来进行，主要借助4/3行程比例阀。控制阀具有阀门外壳，其为每个压力室配备有一 个接口 (工作接口)和至少两个供给接口。至少一个所述供给接口用 作为输送接口，经由其从压力介质泵将压力介质输送给控制阀。此外， 另外的供给接口用作为排放接口，经由其引导待离开压力室的压力介质。在此，例如可以设计排放接口与介质箱连通。在基本上空心圆柱体式构成的阀门外壳的内部设置轴向可移动的控制活塞。该控制活塞可以借助电磁式、气动式或液压式控制元件， 逆着弹簧件的弹力，轴向地被引入到在两个限定的端点之间的任意位 置上。所述控制活塞此外配备有控制边缘，由此工作接口可以与供给 接口连接，以及因此单个压力室或压力室的组可以选择性地与压力介 质泵或与介质箱连接。同样可以设计控制活塞的位置，在其上，压力 介质室既与压力介质泵分离，也与压力介质箱分离。US 6,363,896 Bl公开了这样一种控制阀。该控制阀由基本上空心 圆柱体式构成的阀门外壳和可轴向移动地设置在里面的控制活塞组 成。在阀门外壳上构成两个工作接口、 一个输送接口和一个排放接口。 两个工作接口和输送接口作为彼此轴向相距的开口在阀门外壳圆柱体 的外壳面内构成。在此，输送接口轴向上处于两个工作接口之间。此 外具有一个轴向排放接口，通过其压力介质可以从控制阀排出。阀门外壳内部具有一个控制活塞，其借助一个电磁控制单元可轴 向上相对于阀门外壳移动。在控制活塞的外壳面上构成一个环形槽， 经由其，依赖于控制活塞相对于阀门外壳的位置，可以选择性地，或者第一或者第二工作接口与输送接口连接。排放接口可以依赖于控制活塞在阀门外壳内部的相对位置，或者 直接与一个工作接口或者借助一个在控制活塞内部构成的压力介质通 道与另一个工作接口连接。 '此外具有一个供给管，经由其输送接口与向控制阀连续输送压力 介质的压力介质泵连通。输送接口在工作接口之间的位置需要传动元件内部复杂的压力介 质输送。 一方面，处于传动元件轴向部件内部的，既有径向分布的压 力介质管(从工作接口之一出发)，又有轴向分布的供给管(从径向 的供给接口出发)。管道在一个轴向部件内的这种堆集降低了其最大流通断面。另一个缺点是，轴向供给管与径向压力介质管之间的连接必然受 到妨碍。为此目的，现有技术中供给管通过多个相互连通的细孔构成， 通过其从凸轮轴轴承向输送接口输送压力介质。这些孔的构成成本很 高且容易损坏。此外有损于过程安全性，因为细钻头在孔的构成期间 易于折断。发明内容本发明的目的因此在于，避免所述的这些缺陷并因此提供一种液 压控制阀，其中，向输送接口的压力介质输送和从介质箱接口的压力 介质排放可以通过简单、低成本制造的结构特征来实现。另一目的在 于，实现工作接口与凸轮轴调节器的压力室之间一种简单和可低成本制造的连接。在第一实施方式中，用于可变地调整内燃机换气阀控制时间的装 置的控制阀具有基本上空心圆柱体式构成的阀门外壳，以及在其里面 轴向可移动地设置的控制活塞，其中，在阀门外壳上仅构成两个工作 接口、仅构成一个第一和仅构成一个第二供给接口，其中，可以经由 一个供给接口从压力介质泵向控制阀输送压力介质，并经由另一个供 给接口从控制阀向介质箱排放压力介质，其中，两个工作接口和第一 供给接口由阀门外壳的外壳面内的至少一个径向开口构成，其中，工 作接口和第一供给接口轴向上彼此相距设置，以及其中第一供给接口 与供给管连通，该目的依据本发明由此得以实现，即工作接口轴向上 直接相邻设置，且第一供给接口轴向上在供给管那侧与工作接口连接。依据本发明控制阔由基本上空心圆柱体式构成的阀门外壳和在其 里面轴向可移动地设置的控制活塞组成。阀门外壳设置在一个周围结 构的一个阀座内部，例如凸轮轴、气缸盖或者凸轮轴调节器传动元件， 其中，阀门外壳的外径与阀座的内径相配合。阀门外壳的外壳面上以阀门外壳径向开口的方式构成至少三个轴向彼此相距的接口 。 一个径 向接口作为供给接口使用。其余的径向接口作为工作接口使用，通过 其可将压力介质导向装置的压力室或者从压力室排出。在此方面，供 给接口可以作为输送接口使用，经由其向控制阀输送压力介质，或者 作为排放接口使用，经由其将压力介质从控制阀排放。供给接口轴向 上这样设置，使其与控制阀的一个轴向末端之间不设置工作接口。通过供给接口的这种设置，在与工作接口连通的压力介质管和与 供给接口连接的供给管之间，在轴向上形成严格的分离。因此不仅压 力介质接口，而且还有从其出发的压力介质管轴向上彼此分离，由此 减少压力介质系统的复杂性。轴向分布的供给管不再进入与工作接口 连通的径向分布的压力介质管区域内。另外优点在于，可以构成更大横截面积的压力介质通道。这一点整体上明显简化了压力介质系统并因此降低了装置的制造 成本。在本发明一种具有优点的进一步构成中，供给管至少分段作为环 形室在阀门外壳与周围结构之间构成。作为选择，供给管可以至少分 段作为至少一个设置在控制活塞的外壳面上的、通入供给接口的槽来 构成。压力介质系统由此得到进一步简化，即供给管由阀门外壳与周围 结构的阀座之间的一个间隙实现。在此，可以具有一个包围阀门外壳 的环形通道或者一个或者多个切向上彼此相距、通入径向供给接口内 的纵向槽。在环形通道的第一种情况下，阀座的内径设计为大于阀门 外壳的外径。在纵向槽的情况下，这些纵向槽可以在阀座的内表面上 或者在阀门外壳的外壳面上构成。在两种情况下，这一点在成型过程 期间均可以低成本或成本适中地完成。由此现有技术中所介绍的转子、凸轮轴或者气缸盖内部的孔均无 必要，从而在制造装置方面明显降低成本和提高过程可靠性。此外， 由此消除了被钻孔的转子的强度或疲劳限度问题。也可以设想将一个环形通道与至少一个与其连接的、轴向分布的 通道相组合。这种方案特别是对控制阀作为中心阀门使用的实施方式 具有优点。在这种情况下，阀门外壳里面构成轴向分布通道的区域可 以用于装置在凸轮轴上定中心。此外，至少两个轴向分布、彼此相对隔开的压力介质通道可以在 控制活塞上构成，其中，每个压力介质通道在控制活塞的任何位置上 均与供给接口之一连通，其中，每个压力介质通道通过控制活塞相对 于阀门外壳的适当定位可与至少一个工作接口连接，以及其中至少一 个压力介质通道相对控制阀的纵轴线非旋转对称地构成。通过在控制活塞上构成两个轴向分布、彼此相对分离的压力介质 通道，其中，至少一个压力介质通道相对控制阀的纵轴线非旋转对称 地构成，达到结构简单和低成本制造的目的，两个轴向上直接相邻的 工作接口可以有选择地与径向或者与轴向供给接口连接。特别是可以 产生径向供给接口和轴向上与其进一步远离的工作接口之间的连接， 而供给接口不同时与处于附近的工作接口连通。由此结构复杂的措施，例如像附加的转接件或者在阀门外壳上构 成其他供给接口等均无必要，由此可以进一步降低装置的成本。在另一种实施方式中，用于可变地调整内燃机换气阀的控制时间 的装置的控制阀具有基本上空心圆柱体式构成的阀门外壳，以及在其 里面轴向可移动地设置的控制活塞，其中，在阀门外壳上构成两个工 作接口和两个供给接口，其中，每个工作接口由阀门外壳的外壳面内的至少一个径向开口构成，其中，工作接口轴向上彼此相距，其中， 至少两个轴向分布、彼此相对分离的压力介质通道在控制活塞上构成， 其中，每个压力介质通道在控制活塞的任何位置上均与供给接口之一 连通，其中，每个压力介质通道可以通过控制活塞相对于阀门外壳的适当定位与至少一个工作接口连接，该目的依据本发明由此得以实现， 即至少一个压力介质通道相对阀门外壳的纵轴线非旋转对称地构成。通过至少一个压力介质通道相对阀门外壳的纵轴线非旋转对称地 构成，控制活塞可以用在不同的阀门外壳构成。在此，例如控制阀内 可以具有一个部件，在其阀门外壳上直接相邻设置工作接口。同样可以设想控制阀内的部件在其径向工作接口之间具有供给接口。因此可 以将一个和同一个部件用于不同构成的控制阀，从而在装置制造方面 明显节省开支。此外构成外置的部件，特别是在直接相邻的工作接口情况下，可 以明显简化并因此节省结构空间和成本。在本发明的进一步构成中，工作接口轴向上直接相邻设置。在阀门外壳上可以仅构成两个工作接口和/或者仅构成两个供给 接口。此外，供给接口之一可以作为输送接口构成，经由其向控制阀输 送压力介质，和/或者供给接口之一作为排放接口构成，经由其可以从 控制阀向介质箱排放压力介质。通过轴向上直接相邻设置工作接口，可以减少控制阀的轴向结构 空间需求。此外，可以更简单地向轴向外置的供给接口输送或排放压 力介质。依据本发明相对控制阀的纵轴线非旋转对称地构成至少一个 压力介质通道产生的优点是，在进一步远离径向供给接口的工作接口之间与供给接口建立联系，而不与处于其间的工作接口产生连接。在 此方面，这一点可以毫无问题地实现如转接件的结构特征，其中，此 外可以取消在阀门外壳上构成其他的供给接口。在两种实施方式中，至少一个压力介质通道在控制活塞的外壳面 上构成。在本发明的这种实施方式中，压力介质通道之一在控制活塞的内 部构成和作为第二压力介质通道在控制活塞的外壳面上还具有轴向分 布的槽。从轴向分布的槽引出一个或者两个轴向彼此相距的、在切向 上延伸的槽，其在阀门外壳内的第二压力介质通道与切向上与该压力 介质通道相距的径向开口之间产生构成工作接口的连接。在切向上延伸一个槽的情况下，控制活塞上具有两个径向开口， 经由其，控制活塞的外部可与控制活塞的内部连通。在此方面，该切 向上延伸的槽在控制活塞的外壳面上，轴向上处于开口之间和处于工 作接口之间，而开口在轴向上包围工作接口。依赖于控制活塞相对于 阀门外壳的位置，切向上延伸的槽可以或者与第一，或者与第二工作 接口连通。同时控制活塞的两个开口之一与另一个工作接口连通。在切向上延伸两个槽的情况下，控制活塞上具有一个径向开口。 该开口轴向上处于两个在切向上延伸的通道之间和处于工作接口之 间，其中，切向上延伸的槽包围工作接口。依赖于控制活塞相对于阀 门外壳的位置，两个切向上延伸的槽之一可与对应的工作接口连通， 而另一个槽与另一个工作接口的连接断开。同时控制活塞的开口与另 一个工作接口连通。在两种情况下，控制件可以这样设置在控制活塞上，使得存在一 个中间位置，在该位置上或者两个工作接口都仅与输送接口连通，或 者都不与供给接口连通。在控制活塞的该位置上保持装置的相位。作为选择，所有压力介质通道均可以在控制活塞的内部构成。在 此， 一个将压力介质通道保持分开的壁可与控制活塞整体构成。同样 可以设想，控制活塞构成为基本上空心圆柱体式的部件，在其内部具 有一个单独加工的装入件，其中，装入件在与控制活塞的内表面共同 作用下构成压力介质通道。在这种实施方式中，在控制活塞的内部构成至少两个彼此分开的 压力介质通道，其经由径向开口与控制活塞的外部连通并因此可与工 作接口连接。这种实施方式的优点在于，阀门外壳此外可以旋转对称 构成，且压力介质的输送或排放仅通过控制活塞的内部实现。由此压 力介质系统大大简化，减少结构空间和成本。具有优点的是，每个压力介质通道可以通过控制活塞相对于阀门 外壳的适当定位与每个工作接口连接。通过这种措施达到仅需两个供给接口 ，即 一个输送接口和一个排 放接口，来用于操作装置。在本发明一种具有优点的进一步构成中，控制活塞可以由塑料组 成并借助注塑法制造。为注塑过程加工已经具有加工部件所有典型几何形状特征的注 模。部件的制造通过将塑性塑料注入注模并随后将材料硬化完成。在 此方面，底切或者空腔的成型借助滑阀和/或者拉芯技术进行，其中， 未填充材料的空腔利用一个或者多个模制体在注塑过程期间填充。这 些模制体是注塑模具的部件并可以在注塑过程结束后从工件中取出重 新使用。原则上也可以设想使用一次性的型芯。同样可以实现控制活塞由金属组成并借助也称为金属注射成型(Metal Injection Molding (MIN))的冶金注塑法制造。这种方法过程 上与上述的塑料注塑法类似，其中，在这种情况下所要加入铸模内的 材料由细金属粉末和有机粘结剂混合而成。在此方面，金属粉末的体 积比例一般高于50%。注塑过程结束后，在后面的脱模过程中去除有 机粘结剂和可能存在的一次性型芯。这一点可以或者通过热分解和随 后的蒸发或者也可以通过溶剂提取进行。剩下的多孔模制体通过在不 同保护气体下或者真空下烧结致密成为具有最终几何形状特性的部 件。这种制造方法的优点在于，可以低成本和功能可靠地制造相对控 制活塞的纵轴线非旋转对称构成的结构。在一种用于可变地调整内燃机换气阀的控制时间的装置中，具有 一个控制阀，其设置在周围结构的阀座内，具有基本上空心圆柱体式 构成的阀门外壳，以及在其里面轴向可移动地设置的控制活塞，其中， 阀门外壳上构成至少两个工作接口和至少一个第一供给接口，其中， 通过供给接口可以向控制阀或者从压力介质泵输送压力介质或者从控 制阀向介质箱排放压力介质，其中，第一供给接口由阀门外壳的外壳 面内的至少一个径向开口构成，以及轴向上设置在一面的工作接口与 另一面的供给管之间，供给接口与该供给管连通，该目的依据本发明 由此得以实现，即供给管至少分段通过在周围结构的阀座内表面上构 成的槽来构成，所述槽通入第一供给接口内。用于可变调整内燃机换气阀的控制时间的装置包括至少两个彼此 相对作用的压力室，借助其可以在凸轮轴与曲轴之间选择性地调整或 者保持相位。为此目的，向压力室输送压力介质或从其排放。为控制 压力介质流具有一个控制阀，其上构成至少两个工作接口和至少两个 供给接口，以输送接口和排放接口的方式。至少一个供给接口作为至 少一个径向开口在阀门外壳的外壳面上构成，其中，该供给接口在控 制阀的轴向上与径向构成的工作接口连接。该供给接口与一个供给管连通，该供给管至少分段作为在周围结构的阀座上构成的、径向分布 的槽来构成。在此，周围结构例如可以是凸轮轴调节器的转子、凸轮 轴、气缸盖罩或者气缸盖。槽可以成本适中地在制造周围结构期间构成。该槽例如可以在由 烧结钢制造转子时通过简单改变成型工具成本适中地实现。具有优点的是，工作接口同样可以作为轴向相距的径向开口在阀 门外壳内构成，其中，这些工作接口轴向上在供给接口远离槽的侧上 与其连接。此外具有一个轴向供给接口，其中，控制活塞上构成至少 两个压力介质通道，其中，每个压力介质通道与供给接口连接。具有 优点的是，至少一个压力介质通道相对控制阀的纵轴线非旋转对称地 构成。在此，所有压力介质通道均可以在控制活塞的内部构成。在此， 将压力介质通道彼此分开的壁与控制活塞整体构成。作为选择，控制 活塞可以构成为基本上空心圆柱体式的部件，在其内部具有一个单独 加工的装入件，其中，装入件在与控制活塞内表面的共同作用下构成 压力介质通道。


本发明的其他特征来自下列说明和其中示意示出本发明实施例 的附图。其中图1示出内燃机的大体示意图；图2a示出具有依据本发明的控制阀的、用于改变内燃机控制时间 的装置的纵剖面；图2b示出图2a的装置的无控制阀的沿线段IIB-IIB的横截面；图2C示出依据本发明的控制阀的纵剖面；图3示出依据本发明控制阀的控制活塞第一实施方式的纵剖面； 图3a示出图3所示控制活塞沿线段IIIA-niA的横截面； 图3b示出图3所示控制活塞沿线段IIIB-niB的横截面； 图3c示出图3所示控制活塞沿线段IIIC-IIIC的横截面；图4示出依据本发明的控制阀的控制活塞第二实施方式的纵剖面；图4a示出图4所示控制活塞沿线段IVA-IVA的横截面； 图4b示出图4所示控制活塞沿线段IVB-IVB的横截面； 图4c示出图4所示控制活塞沿线段IVC-IVC的横截面； 图4d示出图4所示控制活塞沿线段IVD-IVD的横截面；图5示出依据本发明的控制阀的控制活塞第三实施方式的纵剖面；图5a示出图5所示控制活塞沿线段VA-VA的横截面； 图5b示出图5所示控制活塞沿线段VB-VB的横截面； 图5c示出图5所示控制活塞沿线段VC-VC的横截面； 图5d示出图5所示控制活塞沿线段VD-VD的横截面；具体实施方式
图1示意示出一个内燃机100，其中，与曲轴101配合的活塞102 处于气缸103内。曲轴101在所示的实施方式中通过各一个牵引工具 传动装置104或105与进气凸轮轴106或排气凸轮轴107连接，其中， 第一和第二装置1可以使曲轴101与凸轮轴106、 107之间相对旋转。 凸轮轴106、 107的凸轮108、 109操作进气换气阀IIO或排气换气阀 111。同样可以仅以一个凸轮轴106、 107装备装置1，或者仅设置凸轮 轴106、 107，其被配置给装置1。图2a、 2b示出用于可变地调整内燃机100的换气阀110、 111的 控制时间的装置1的第一实施方式。调整装置la基本上由传动轮5、定子2和与其同心设置、下面称 为传动元件3的转子组成。传动元件3由一个轮毂4组成，其外圆周 上构成径向向外延伸的五个叶片6。此外，调整装置la具有一个分阶 的中心孔4b，在其里面，在装置l的安装状态下，在图2a中所示，左 侧嵌入凸轮轴3a。在装置1的安装状态下，该装置例如可以借助力量、 摩擦、造型或者材料配合的连接，或者借助固定件与凸轮轴3a抗扭地 连接。在所示的实施方式中，装置1借助中心螺栓17与凸轮轴3a抗扭连接。定子2构成为薄壁板材件，其中，该定子由内部圆周壁7和外部圆周壁8组成，其通过侧壁9相互连接。内部和外部圆周壁7、 8基本 在切向上延伸。通过紧贴在传动元件3的圆柱体圆周壁上的内部圆周 壁7，定子2可转动地支承在传动元件3上。从内部圆周壁7出发，侧 壁9基本上在径向上向外延伸并过渡到外部圆周壁8内。通过这种结 构构成多个，在所示的实施方式中五个压力室10，其轴向上由传动轮 5和密封垫12压力密封地封闭。叶片6这样设置在传动元件3的外壳面上，使每个压力室10内仅 延伸一个叶片6。在此，叶片6径向紧贴在定子2的外部圆周壁8上。 叶片6的宽度这样构成，使其轴向紧贴在传动轮5和密封垫12上。由 此每个叶片6将一个压力室IO分成两个彼此相对作用的压力室14、15。定子2和传动元件3设置在罐状外壳11的内部，其将这些部件通 过与传动轮5的共同作用而压力介质密封地封闭。为此目的，外壳ll 的敞开末端油密封地与传动轮5连接。传动轮5与外壳11之间的连接 可以借助一种密封的接合方法或者通过使用一个未示出的密封件实 现。在所示的实施方式中，具有切向上连续的焊接连接16a。外壳11的底面13上具有一个与中心孔4b同心设置的开口 16。中 心螺栓17穿过开口 16和中心孔4b，其中，中心螺栓17具有螺纹的部 分与凸轮轴3a的容纳处18啮合。中心螺栓17此外具有一个轮缘19， 其在中心螺栓17的安装状态下或者直接或者间接支承在传动元件3上 并因此将该传动元件与凸轮轴3a抗扭地连接。中心螺栓17设置在传动元件3内部的区域构成为控制阀20。中心 螺栓17的该区域在起到阀座4a作用的中心孔4b内部延伸。中心螺栓 17具有盲孔式的容纳处21，其一直延伸到中心螺栓17远离凸轮轴的轴向末端。控制阀20的、由此形成的圆柱体外壳形外表面起到阀门外壳22的作用。在此，阀门外壳22的外径与传动元件3的内径相配合。阀门外壳22此外具有三组轴向彼此相距的开口 23a、 b、 c，经由 其阀门外壳22的外部可与容纳处21连通。每组开口 23a、 b、 c构成控 制阀20的一个压力介质接口，其中，凸轮轴侧的开口 23a的组构成供 给接口24，并且另外两组开口23b、 c作为工作接口A、 B使用。在中心孔4b的内表面上，以径向向内敞开的环形槽方式构成两个 轴向彼此相距的环形通道25a、 25b，其由阀门外壳22径向向内限制。 每个环形通道25a、 25b与工作接口A、 B之一连通。在传动元件3的 内部构成两组压力介质管26，其中，每个压力介质管26—方面与压力 室14、 15之一，且另一方面各自与一个环形通道25a、 25b连通。阀门外壳22的供给接口 24在所示的实施方式中作为输送接口 P 构成，经由其从压力介质泵向控制阀20输送压力介质。该供给接口与 在中心螺栓17与凸轮轴3a之间构成的供给管27流动连接。供给管27 通过在凸轮轴轴承部位28的区域内构成的穿孔29并通过一个未示出 的旋转通道与一个同样未示出的压力介质泵连通。容纳处21的内部可轴向移动地容纳基本上空心圆柱体式构成的控 制活塞30。在此，其外径与阀门外壳22容纳处21的内径相配合。控 制活塞30借助调整单元31通过挺杆32逆着弹簧件33的力，轴向上 在阀门外壳22的内部任意定位。控制活塞30的外壳面上构成三个轴 向彼此相距的环形槽39a、 39b、 39c,其中，第一环形槽39a的内部构 成第一径向开口 34a，第二环形槽39b的内部构成第二径向开口 34b， 以及第三环形槽39c的内部构成第三径向开口 34c。通过径向开口 34a、 34b、 34c，各自的环形槽39a、 39b、 39c与控制活塞30的内部连通。 此外，控制活塞30远离凸轮轴的末端上构成第四径向开口 35。这些开 口构成第二供给接口 24,在所示的实施方式中为排放接口 T，通过其可以将压力介质从控制阀20排出。经由穿孔29和供给管27，可以向输送接口 P输送压力介质，其 依赖于控制活塞30相对于阀门外壳22的位置可以导向两个工作接口 A、 B之一。压力介质经由与工作接口 A、 B对应的环形通道25a、 25b 和对应的压力介质管26到达各自的压力室14、 15。通过将压力介质输 送到压力室14、 15之一，该压力室以其他压力室14、 15为代价膨胀， 其中，压力介质从其他压力室14、 15经由对应的压力介质管26、对应 的环形通道25a、 25b和工作接口 A、 B进入控制阀20的内部。在控制 活塞30的内部，压力介质流向排放接口 T并从那里进入曲轴外壳。通过压力介质接口以输送接口 P、工作接口A、 B、工作接口A、 B的、轴向上的顺序设置，提供了明显简化向输送接口 P输送压力介 质的结构构成的可能性。取代如现有技术中所提出的供给管27，借助 凸轮轴3a和传动元件3内部的来孔实现，在这种情况下，压力介质可 以在阀门外壳22与周围结构之间的界面上输送到输送接口 P。在所示的实施例中，中心螺栓17的外径在穿孔29与传动轮5之 间的区域内设计为小于容纳处18的外径，从而产生一个环形室38a。 在与其连接的区域内，具有至少一个轴向分布的槽38b，其将环形室 38a与输送接口 P连接。槽38b可以或者在周围结构的，在所示的情况 下为凸轮轴3a和传动元件3的，内壁上，或者在阀门外壳22的外壳面 上构成。在任何情况下，这些槽均可以在各自部件的制造过程期间成本适 中或者仅增加少量开支地构成。这一点与现有技术中所介绍的钻孔相 比明显简化，其中，同时提高过程可靠性并由此降低废品率。这一点 总体上明显降低了制造装置1方面的成本。在此，这种控制阀20的应用并不局限在所示的实施例上。同样可以设想，传动元件3不是利用中心螺栓17,而是采用其他摩擦、材料、力量或者造型配合的手段与凸轮轴3a抗扭地连接，其中，在传动元件 3的中心孔4b内部设置控制阀20。依据本发明的控制阀20同样也可以作为所谓的插入式或者卡式阀 门构成，其设置在一个在气缸盖或者气缸盖罩上构成的阀座4a内。在使用中心阀门的情况下，控制阀20根据装置1的结构，例如可 以设置在传动元件3、凸轮轴3a或者凸轮轴3a的加长段内部。输送接口 P和排放接口 T可以设置在控制阀20靠近或者远离凸轮 轴的末端上，或者不同的末端上。在此，径向供给接口 24可以既作为 输送接口 P也作为排放接口 T使用。下面详细介绍依据本发明的控制阀20的构成和功能。图2c、 3、 3a-c示出依据本发明的控制阀20的第一实施方式。基 本上空心圆柱体式构成的控制活塞30外壳面的外径与阀门外壳22的 内径相配合。此外，在控制活塞30的外壳面上构成三个环形槽39a、 b、 c，其中，这些环形槽轴向上彼此相距设置。控制活塞30的内部构成一个第一中心压力介质通道40，与其径向 上外置地连接两个第二压力介质通道41，其在控制活塞30的横截面上 仅在小于360°的角区内部延伸。压力介质通道40、 41在控制活塞30的内部通过壁42彼此分开， 其中，两个第二压力介质通道41相对控制活塞30的纵轴线36相互对 立地设置。第二压力介质通道41通过第一或第三径向开口 34a、 34c 与第一或第三环形槽39a、 39c连通。第一压力介质通道40通过第二径 向开口 34b与第二环形槽39b连通。在此，第二径向开口 34b相对于第一和第三径向开口 34a、 34c切向上以90°偏移，由此达到第一压力 介质通道40仅与第二环形槽39b，且第二压力介质通道41仅与第一和 第三环形槽39a、 39c连通。第一环形槽39a这样构成，使其在控制活塞30相对于阔门外壳22 的任何位置上均与输送接口 P连通。经由输送接口 P进入控制阀20的 压力介质到达第一环形槽39a内并经由第二压力介质通道41流向第三 环形槽39c。在此，压力介质在控制活塞30的内部从第二环形槽39b 旁流过，其中，其通过通道上的壁42防止经由第二径向开口 34b并因 此进入第二环形槽39b内。依赖于控制活塞30相对于阀门外壳22的位置，压力介质或者经 由第一环形槽39a流向工作接口 B，或者经由第三环形槽39c流向工作 接口 A，并从那里流向各自的压力室14、 15。压力介质同时从各自其 他的压力室14、 15导向各自其他的工作接口 A、 B，并从那里进入第 二环形槽39b。压力介质经由第二径向开口 34b进入中心压力介质通道 40，从那里轴向上导向排放接口 T，并因此从控制阀20排出。在此， 壁42再次阻止所要排放的压力介质进入第一或者第三环形槽39a、 39c 内。压力介质通道40、 41在该实施方式中通过装入件43构成，其相 对于控制活塞30单独地加工并随后借助力量、造型、摩擦或者材料配 合的连接设置在其内部。图4、 4a-d示出依据本发明的控制阀20的控制活塞30的另一种 构成。该控制活塞其他部分与图3所示的控制活塞30相同。与第一实 施方式的区别在于，压力介质通道40、 41之间的隔开借助与控制活塞 30整体构成的壁42实现。在该实施方式中，也构成一个第一中心压力 介质通道40，与其径向上连接两个相对的第二压力介质通道41。第二 压力介质通道41也非旋转对称地相对控制活塞30的纵轴线36构成。第一压力介质通道40—方面与排放接口 T且另一方面与第二环形 槽39b连通。第二压力介质通道41分别既与第一也与第三环形槽39a、 39c连通。图5、 5a-5d示出依据本发明的控制阀20的控制活塞30的第三实 施方式，其与前两个实施方式其它部分相同。但在该实施方式中，控 制活塞30的内部设置两个第一和两个第二压力介质通道41。第一和第 二压力介质通道40、 41也在轴向上延伸，但在该实施方式在切向上交 替地设置。隔开压力介质通道40、 41的壁42不是像前两个实施方式 中那样作为圆形筋构成，而是沿控制活塞30两个彼此垂直的内径分布。在图5a-5d中垂直方向上相对的第二压力介质通道41也将第一与 第三环形槽39a、 39c连接，而水平相对的第一压力介质通道40将排放 接口 T与第二环形槽39b连接。除了控制阀20与中心螺栓17整体构成，装置1通过其固定在凸 轮轴3a上外，同样可以设想的实施方式是，装置l借助力量、造型或 者材料配合的连接固定在凸轮轴3a上，且控制阀20作为单独的部件构 成。同样可以设想依据本发明的控制阀20作为所谓的插入式或者卡式 阀门使用，其安装在气缸盖或者气缸盖罩内的阀座4a内，其中，控制 阀20的工作接口 A、B借助适当的压力介质管和旋转通道通向调节器。具有优点的是，依据本发明的控制阀20的控制活塞30或装入件 43借助注塑法制造。在此方面可以设想，这些部件由适当的塑料借助 塑料注塑法或者由金属借助公知也称为金属注射成型(Metal-Injection Molding)方法的冶金注塑法制造。在两种方法中，制备已经具有与部件相反的所有典型几何形状特 征的模制体。在塑料注塑法的情况下，塑性塑料在压力下注入模制体内。随后将塑料硬化并可以在该加工步骤后从可以再次使用的模制体 内取出。在粉末冶金注塑法的情况下，模制体在注塑过程期间利用由细金 属粉末和有机粘结剂的混合料填充。随后将有机粘结剂例如通过蒸发 或者溶剂提取去除并将剩下的坯料通过在相应的保护气体下或者真空 下烧结致密成为最终的控制活塞30。对于制造非旋转对称地构成的部件来说，注塑法的优点在于，部 件的成型可以在无例如像铣削或者钻孔这类高成本的切削再加工的情 况下完成。在轴向上直接相邻设置工作接口 A、 B的情况下，所示实施例中压力介质通道40、 41非旋转对称地构成的优点是，阀门外壳22的圆 柱体外壳面上无需构成附加的开口，并因此必然实现更少的结构特征。 这一点明显降低了控制阀面20制造方面的成本。除了所示的实施方式或者适用的变化方案外，还存在的可能性是， 压力介质通道40、 41之一在控制活塞30的内部构成而另外的压力介 质通道40、 41在控制活塞30的外壳面上构成。在这种情况下，工作 接口A、 B必须切向上设置在阀门外壳22的标出位置上。此外，在阀 门外壳22与控制活塞30之间必须具有一个防扭转装置。附图标记1装置la调整装置2定子3传动元件33凸轮轴4轮毂4a阀座4b中心孔传动轮6叶片7内圆周壁8外圆周壁9侧壁10压力室11外壳12密封垫13底部14第一压力室15第二压力室16开口16a焊接连接17中心螺栓18容纳处19轮缘20控制阀21容纳处22阀门外壳23a开口23b开口23c开口24供给接口25a第一环形通道25b第二环形通道26压力介质管27供给管28凸轮轴轴承部位29穿孔30控制活塞31调整单元32挺杆33弹簧件34a第一径向开口34b第二径向开口34c第三径向开口35第四径向开口36纵轴线38a环形室38b槽39a第一环形槽39b第二环形槽40第一压力介质通道41第二压力介质通道42壁43装入件100内燃机101曲轴102活塞103气缸104 牵引工具传动装置105 牵引工具传动装置106 进气凸轮轴107 排气凸轮轴108 凸轮109 凸轮110 进气换气阀111 排气换气阀 A 工作接口B 工作接口P 输送接口T 排放接口
权利要求
1.控制阀(20)，用于装置(1)，用于可变地调整内燃机(100)的换气阀(110、111)的控制时间，所述控制阀具有-基本上空心圆柱体式构成的阀门外壳(22)，-以及在其里面轴向可移动地设置的控制活塞(30)，-其中，在所述阀门外壳(22)上构成两个工作接口(A、B)和两个供给接口(24)，-其中，每个工作接口(A、B)通过所述阀门外壳(22)的外壳面内的至少一个径向开口(23b、23c)构成，-其中，工作接口(A、B)轴向上彼此相距，-其中，在所述控制活塞(30)上构成至少两个轴向分布的、彼此相邻的压力介质通道(40、41)，-其中，每个所述压力介质通道(40、41)在所述控制活塞(30)的任何位置上均与所述供给接口(24)之一连通，-其中，每个所述压力介质通道(40、41)通过所述控制活塞(30)相对于所述阀门外壳(22)的适当定位，可与至少一个所述工作接口(A、B)连接，其特征在于，-至少一个所述压力介质通道(40、41)相对所述控制阀(20)的所述纵轴线(36)非旋转对称地构成。
2. 控制阀(20)，用于装置(1)，用于可变地调整内燃机(100) 的换气阀(110、 111)的控制时间，所述控制阀具有- 基本上空心圆柱体式构成的阀门外壳(22)，- 以及在其里面轴向可移动地设置的控制活塞(30)，- 其中，所述阀门外壳(22)上仅构成两个工作接口 (A、 B)、 仅构成一个第一和仅构成一个第二供给接口 (24)，其中，经由一个 所述供给接口 (24)可以从压力介质泵向所述控制阀(20)输送压力 介质，并经由另一个所述供给接口 (24)可以从所述控制阀(20)向 介质箱排放压力介质，- 其中，两个工作接口 (A、 B)和所述第一供给接口 (24)由 所述阀门外壳(22)的外壳面内的至少一个径向开口 (23a、 23b、 23c) 构成，- 其中，所述工作接口 (A、 B)和所述第一供给接口 (24)轴 向上彼此相距地设置，- 以及其中所述第一供给接口 (24)与供给管(27)连通，其 特征在于，- 所述工作接口 (A、 B)在轴向上直接相邻地设置，- 以及所述第一供给接口 (24)在所述供给管(27)侧与所述 工作接口 (A、 B)连接。
3. 按权利要求2所述的控制阔(20)，其中，在所述控制活塞(30) 上构成至少两个轴向分布的、彼此相邻的压力介质通道(40、 41)， 其中，每个所述压力介质通道(40、 41)在所述控制活塞(30)的任 何位置上均与所述供给接口 (24)之一连通，其中，每个所述压力介 质通道(40、 41)通过所述控制活塞(30)相对于所述阀门外壳(30) 的适当定位，可与至少一个所述工作接口 (A、 B)连接，以及其中至 少一个所述压力介质通道(40、 41)相对所述控制阀(20)的所述纵 轴线(36)非旋转对称地构成。
4. 按权利要求l所述的控制阔(20)，其中，所述工作接口 (A、 B)轴向上直接相邻地设置。
5. 按权利要求1所述的控制阀(20)，其中，在所述阀门外壳(22) 上仅构成两个工作接口 (A、 B)。
6. 按权利要求1所述的控制阀(20)，其中，在所述阀门外壳(22) 上仅构成两个供给接口 (24)。
7. 按权利要求l所述的控制阀(20)，其中，所述供给接口 (24)之一构成为输送接口 (P)，经由所述输送接口向所述控制阀(20)输 送压力介质。
8. 按权利要求l所述的控制阔(20)，其中，所述供给接口 (24) 之一构成为排放接口 (T)，经由所述排放接口可以从所述控制阀(20) 向介质箱排放压力介质。
9. 按权利要求l或3之一所述的控制阀(20)，其中，每个所述 压力介质通道(40、 41)通过所述控制活塞(30)相对于所述阀门外 壳(22)的适当定位可与每个所述工作接口 (A、 B)连接。
10. 按权利要求1或3之一所述的控制阀(20)，其中，所有压 力介质通道(40、 41)在所述控制活塞(30)的内部构成。
11. 按权利要求IO所述的控制阀(20)，其中，将所述压力介质 通道(40、 41)彼此隔开的壁(42)与所述控制活塞(30)整体构成。
12. 按权利要求10所述的控制阀(20),其中，所述控制活塞(30) 构成为基本上空心圆柱体式的部件，在其内部具有一个单独加工的装 入件(44)，其中，所述装入件(44)在与所述控制活塞(30)的内表面的共同作用下构成所述压力介质通道(40、 41)。
13. 按权利要求1或3之一所述的控制阀(20)，其中，至少一 个压力介质通道(40、 41)在所述控制活塞(30)的外壳面上构成。
14. 按权利要求1或2之一所述的控制阀(20)，其中，所述控 制活塞(30)由金属组成，并借助冶金注塑法制造。
15. 按权利要求1或2之一所述的控制阀(20)，其中，所述控 制活塞(30)由塑料组成，并借助注塑法制造。
16. 按权利要求2所述的控制阀(20)，其中，所述供给管(24) 至少分段地作为环形室(38a)在所述阀门外壳(22)与周围结构(3) 之间构成。
17. 按权利要求2所述的控制阀(20)，其中，所述供给接口 (24) 至少分段地作为至少一个设置在所述控制活塞(30)外壳面上的、通 入所述第一供给接口 (24)的槽(38b)来构成。
18. 装置(1),用于可变地调整内燃机(100)的换气阀(110、 111)的控制时间，所述装置具有- 控制阀(20)，所述控制阀设置在周围结构(3)的阀座(4a)内，- 基本上空心圆柱体式构成的阀门外壳(22)，- 以及在其里面轴向可移动地设置的控制活塞(30),- 其中，在所述阀门外壳(22)上构成至少两个工作接口 (A、 B)和至少一个第一供给接口 (24)，- 其中，经由所述供给接口 (24)可以从压力介质泵向所述控 制阀(20)输送压力介质，或者从所述控制阀(20)向介质箱排放压 力介质，- 其中，所述第一供给接口 (24)由所述阀门外壳(22)的外 壳面内的至少一个径向开口 (23a)构成，以及轴向上设置在一面的所 述工作接口 (A、 B)与另一面的所述供给管(24)之间，所述供给接 口与所述供给管连通，- 其特征在于，- 供给管(24)至少分段地通过在所述周围结构(3)的所述阀 座(4a)的内表面上构成的槽(38b)来构成，所述槽通入所述第一供 给接口 (24)内。
全文摘要
本发明涉及一种用于可变地调整内燃机(100)的换气阀(110、111)的控制时间的装置(1)的控制阀(20)。在控制阀(20)阀门外壳(22)的外壳面上构成两个工作接口(A、B)和一个供给接口(24)，其中，工作接口(A、B)直接相邻设置且供给接口(24)与其连接。此外，控制活塞(30)上构成两个压力介质通道(41、41)，其中，至少一个压力介质通道(40、41)相对控制活塞(30)的纵轴线(36)非旋转对称地构成。
文档编号F01L1/34GK101253312SQ200680032197
公开日2008年8月27日 申请日期2006年8月4日 优先权日2005年9月1日
发明者延斯·霍佩, 格哈德·沙伊迪希, 赖纳·奥特斯巴赫, 阿里·巴伊拉克达尔 申请人:谢夫勒两合公司