转换阀和具有这样的转换阀的连杆的制作方法

本发明涉及转换阀、尤其是用于控制具有偏心轮调节装置的连杆的液压流体流的转换阀，所述连杆用于具有可变压缩比的内燃机，所述偏心轮调节装置用于调节有效的连杆长度。

背景技术：

在内燃机中，高压缩比对内燃机的效率起积极作用。压缩比通常理解为压缩前的全部汽缸容积与压缩后的剩余汽缸容积的比例。然而在具有固定的压缩比的、具有外源点火的内燃机、尤其是汽油发动机中，所述压缩比仅能允许选择为这样高，使得在全负荷运行中避免所谓的内燃机的“爆震”。然而对于频繁得多地出现的内燃机的部分负荷区域，亦即在汽缸充填少的情况下，所述压缩比可选择为具有较高数值，而不会出现“爆震”。当所述压缩比能可变地调节时，可改进内燃机的重要的部分负荷区域。为了调节所述压缩比例如已知具有可变连杆长度的系统。

用于具有偏心轮调节装置的连杆的转换阀例如由文献de102012112461a1已知，所述连杆用于具有可变压缩比的内燃机，所述偏心轮调节装置用于调节有效的连杆长度。

技术实现要素：

本发明的任务是提出一种转换阀以及具有转换阀的连杆，防止所述连杆状态的不期望的变化。

所提出的是一种用于借助于控制具有偏心轮调节装置的连杆的液压流体流的转换阀，所述连杆用于具有可变压缩比的内燃机，所述偏心轮调节装置用于调节有效的连杆长度，所述转换阀具有分接元件并且具有阀门外壳，所述阀门外壳具有第一工作接口和第二工作接口以及供流接口，所述供流接口能以液压流体的液压压力加载。所述分接元件布置在阀门外壳中并且能选择性地转移到第一接通位置或第二接通位置，其中在所述第一接通位置处，所述第一工作接口与供流接口或与油箱连接，并且在所述第二接通位置处，所述第二工作接口与供流接口或与油箱连接。按照本发明，设有止回阀，其能实现从第二工作接口朝向第一工作接口的液压流体流动。

在按照本发明的转换阀的第一工作接口处可连接有作为可调节的连杆的液压支撑室的第一汽缸、例如在所述连杆的惯性力侧(mks)上的汽缸，并且在所述第二工作接口处可连接有作为液压支撑室的第二汽缸、例如在所述连杆的燃气力侧(gks)上的汽缸。相应的室通常表示为mks室或gks室。

如下文所述地，按照本发明，在转换阀中设有止回阀，所述止回阀能实现所配属的汽缸的排空并且能把液压流体引向另一汽缸。所述止回阀可有利地直接布置在转换阀的分接元件中。

所述分接元件可移动地布置在阀门外壳的孔内并且可选择性地转移到第一接通位置或第二接通位置，其中在第一接通位置处，第一汽缸的出口与转换阀连接，并且在第二接通位置处，第二汽缸的出口与转换阀连接。在这种情况下，源自所述第二汽缸的出口的液压流体可在转换阀的第二接通位置中按照本发明地从转换阀的第二工作接口通过止回阀朝向第一工作接口引导并且因此用于填充第一汽缸。借此有利地避免了所述液压流体必须仅通过转换阀的供流接口引回，该供流接口汇入到通向油箱的供流管道中供流接口，并且避免所述液压流体仅能再次通过源自油箱的供流管道向第一汽缸供给。

因此有利地，在所述转换阀的第二接通位置中，液压流体可例如从连杆的gks室通过第二工作接口并且进一步通过打开的止回阀排出到分接元件的开口并且通过第一工作接口供给至连杆的mks室。反之，所述止回阀朝向gks室阻断，从而禁止mks室排空。以这种方式能实现mks室的快速填充。

同时，若gks室的容积大于mks室的容积，则多余的液压流体通过供流接口朝向供流管道节流地排出。

在这种情况下，液压流体通过转换阀的第一工作接口向mks室的供给可有利地以节流方式进行，以便实现偏心轮调节装置的稳定功能。所述第一工作接口的节流也可适宜地在转换阀之后才进行。

反之，在转换阀的第一接通位置中，止回阀朝向gks室截止，从而源自mks室的液压流体无法直接导向gks室，而是首先节流地排出到转换阀的供流接口中进而排出到连杆的供流管道中。于是，gks室仅能通过液压流体的补充进行填充，所述液压流体的补充通过源自油箱的供流管道进行。

在转换阀与偏心轮调节装置连接的情况下，所述第一接通位置对应于连杆的高压缩比(εhigh)的状态，而第二接通位置对应于连杆的低压缩比(εlow)的状态。

按照有利的设计方案，所述止回阀可设置在分接元件中。以这种方式能实现所述止回阀与转换阀的工作接口的有利连接，因为止回阀的接头借助于分接元件调整。因此得出所述转换阀的非常紧凑的构造，这降低了转换阀在连杆中的空间需求。

然而替代地也可行的是，所述止回阀布置在转换阀的阀门外壳中。所述分接元件能以这种方式有利地构造为紧凑的。

按照有利的设计方案，所述止回阀的打开方向沿分接元件的纵向定向。这样的定向能在运行中有利地影响止回阀的功能，因为止回阀打开和关闭的方向可通过分接元件的轴向运动辅助支持。此外，止回阀由于分接元件的频繁运动而卡住的可能性更是不会。

按照有利的设计方案，止回阀可包括紧固在分接元件中的盖以及预张紧的关闭元件、尤其是以弹簧进行弹簧加载的关闭元件。所述关闭元件例如可以是球状体或滑动件，其可被弹簧压入阀座并且可通过液压流体的压力沿反方向打开。因此，所述止回阀可有利地安装在分接元件的孔中并且借助于作为所述分接元件的终端的盖可靠地固定在关闭元件的预张紧的位置中。

按照有利的设计方案，朝向供流接口的液压流体流动通过节流部位进行。当液压流体能以节流方式通过供流接口流出时，在所述汽缸其中之一中在高压的情况下恰恰是有利的。因此，该汽缸的容积不会太快排空。尤其，液压流体的主要体积可从第二工作接口通过止回阀流向第一工作接口，并且所接通的第一汽缸因此可尽可能快地填充。

按照有利的设计方案，所述分接元件借助于以弹簧元件加载的止动元件可在至少一个凹槽中定位。以这种方式能够有利地实现转换阀的两个接通位置。通过所述止动元件确保分接元件的可靠功能。也因此实现转换阀的简单构造方式，这有利于转换阀的安装。

按照有利的设计方案，所述止动元件可布置在阀门外壳中并且所述至少一个凹槽可布置在分接元件中。由此能够简化分接元件在阀门外壳中的安装，因为所述弹簧加载的止动元件首先可布置在阀门外壳中，并且所述分接元件接着可借助于凹槽通过止动元件移动。因此，所述转换阀能以简单方式安装。

按照有利的设计方案，所述分接元件的移动路径可借助于在槽中引导的止动销限制。所述止动销提供限制所述分接元件的轴向运动的简单可能性，以便因此实现所述转换阀的两个接通位置。以这种方式，所述分接元件也可首先安装在阀门外壳中，此后所述止动销引入并固定到槽中，这合适地有利于转换阀的安装。

按照有利的设计方案，所述止动销可布置在阀门外壳中并且所述槽可布置在分接元件中。在该实施方式中，所述止动销也可在安装所述分接元件之后装入并且固定到阀门外壳中。因此能以合适的方式限制所述分接元件的轴向运动。

按照本发明的另一方案所提出的是用于具有可变压缩比的内燃机的连杆，所述连杆具有用于调节有效的连杆长度的偏心轮调节装置，其中所述偏心轮调节装置具有两个汽缸，并且其中既各设置一个入口用于向所述汽缸供给液压流体，又各设置一个出口用于从所述汽缸中排出液压流体。所述偏心轮调节装置具有与偏心杠杆共同作用的偏心轮、带有两个活塞，所述活塞分别在汽缸中可移动地引导并且在所述汽缸中支承有偏心轮调节装置的作用于偏心杠杆的偏心轮杆。所述汽缸分别配设有至少一个止回阀，所述止回阀能够将液压流体通过入口引向汽缸并且防止汽缸的排空。在这种情况下，所述偏心轮调节装置的行程距离可借助于转换阀调节。

汽缸的入口和出口也可相应地构造为共同的液压管道。

有利地，所述转换阀可包括分接元件和阀门外壳，所述阀门外壳具有第一工作接口和第二工作接口以及供流接口，所述供流接口能以液压流体的液压压力加载。所述分接元件布置在阀门外壳中并且可选择性地转移到第一接通位置或第二接通位置，其中在第一接通位置处，第一汽缸的出口与供流管道连接，并且在第二接通位置处，第二汽缸的出口与供流管道连接。在这种情况下，在转换阀中设有至少一个止回阀，所述止回阀能实现第二汽缸的排空并且能把液压流体引向第一汽缸。

在按照本发明的转换阀的第一工作接口处可连接有作为可调节的连杆的液压支撑室的第一汽缸、例如在所述连杆的惯性力侧(mks)上的汽缸，并且在所述第二工作接口处可连接有作为液压支撑室的第二汽缸、例如在所述连杆的燃气力侧(gks)上的汽缸。

借助于按照本发明的转换阀能实现直接由gks室的容积直接对mks室进行填充。此外，避免所述连杆在一定的运行条件下改变其状态，即，从低压缩比的状态非本意地变为高压缩比的状态。在内燃机的较高转速的情况下可恰好发生下述情况，即，在牵引式内燃机中，所述mks室无法再可靠地通过在mks室上游的止回阀由液压流体的供流管道进行填充，因为在转速渐增的情况下，惯性力和压力对于止回阀的打开总是不利的。所述mks室可由于泄漏而排空，但是由于止回阀没有打开，所述mks室不再被填充。在gks室上游的止回阀不为上述条件所决定，从而所述gks室缓慢地填充。由于缺乏燃气力，仅有惯性力还起作用，所述gks室不再排空。

通过具有集成的止回阀的转换阀可避免这种情况，因为按照本发明，所述mks室可直接由gks室的液压流体体积进行填充。所述止回阀在这种情况下有利地防止所述mks室在此期间能再次回到gks室而排空。

因此有利地，在所述转换阀的第二接通位置中，液压流体可例如从连杆的gks室通过第二工作接口并且进一步通过打开的止回阀排出到分接元件的开口并且通过第一工作接口供给至连杆的mks室。反之，所述止回阀朝向gks室截止，从而禁止mks室排空。以这种方式能实现mks室的快速填充。

同时，若gks室的容积大于mks室的容积，多余的液压流体通过供流接口朝向供流管道节流地排出。

在这种情况下，液压流体通过转换阀的第一工作接口的供给可有利地以节流方式进行，以便实现偏心轮调节装置的稳定功能。所述第一工作接口的节流也可适宜地在转换阀之后才进行。

反之，在转换阀的第一接通位置中，止回阀朝向gks室截止，从而源自mks室的液压流体无法直接导向gks室，而是首先向转换阀的供流接口排出并且进而朝向连杆的供流管道节流地排出。于是，gks室仅能通过液压流体的补充进行填充，所述液压流体的补充通过源自油箱的供流管道进行。

在转换阀与偏心轮调节装置连接的情况下，所述第一接通位置对应于连杆的高压缩比(εhigh)的状态，而第二接通位置对应于连杆的低压缩比(εlow)的状态。

按照有利的设计方案，所述止回阀可设置在分接元件中。以这种方式能实现所述止回阀与转换阀的工作接口的有利连接，因为止回阀的接头借助于分接元件调整。因此得出所述转换阀的非常紧凑的构造，这降低了转换阀在连杆中的空间需求。

然而替代地也可行的是，所述止回阀布置在转换阀的阀门外壳中。所述分接元件能以这种方式有利地构造为紧凑的。

按照有利的设计方案，所述止回阀的打开方向沿分接元件的纵向定向。这样的定向能在运行中有利地影响止回阀的功能，因为止回阀打开和关闭的方向可通过分接元件的轴向运动辅助支持。此外，止回阀由于分接元件的频繁运动而卡住的可能性更是不会。

按照有利的设计方案，所述转换阀可这样布置，使得所述分接元件的纵向平行于连杆孔的连杆孔轴线定向。以这样的布置方式进行所述分接元件平行于连杆孔轴线的运动，并且此时所述止回阀也以其打开方向平行于连杆孔轴线。因此，所述分接元件的线性运动以及止回阀的关闭元件的线性运动均可不受所述连杆的运动妨碍地进行。两个元件因此不会由于连杆承受额外的力，所述额外的力会辅助支持朝向一个或另一个方向的运动。

按照有利的设计方案，所述转换阀可这样布置，使得所述分接元件的纵向倾斜于连杆孔的连杆孔轴线定向。在备选地设计方案中，所述分接元件的运动以及止回阀的关闭元件的运动相对于连杆孔轴线倾斜地进行、尤其是垂直地进行。因此，所述分接元件的运动可通过惯性力至少部分地被辅助支持或被阻碍。同样地，所述止回阀的打开和关闭通过所述关闭元件的惯性、根据连杆的运动方向至少部分地被辅助支持或被阻碍。

附图说明

其它优点由下述附图说明得出。在附图中示意性地示出本发明的实施例。所述附图、说明书和权利要求书包括很多特征组合。本领域技术人员将以符合目的的方式对众特征进行单个考虑和将这些特征总结成合理的其它组合。

其中示例性地：

图1以侧视图示出按照本发明的转换阀；

图2以旋转90°的侧视图示出图1中的转换阀；

图3以具有标出的剖面g-g、h-h的横剖面示出图1中的转换阀；

图4以图3中的纵剖面g-g示出转换阀；

图5以图3中的纵剖面h-h示出转换阀；

图6以具有标出的剖面a-a、b-b、c-c的侧视图示出处于第二接通位置的图1的转换阀；

图7以图6中的纵剖面a-a示出转换阀；

图8以图6中的横剖面b-b示出转换阀；

图9以图6中的横剖面c-c示出转换阀；

图10以具有标出的剖面a-a、d-d的侧视图示出处于第一接通位置的图1的转换阀；

图11以具有标出的剖面f-f的、图10中的纵剖面a-a示出转换阀；

图12以图10中的横剖面d-d示出转换阀；

图13以具有标出的剖面e-e的另一侧视图示出处于第一接通位置的转换阀；

图14以图13中的横剖面e-e示出转换阀；

图15以图11中的横剖面f-f示出转换阀；

图16以前视图示出按照本发明的连杆；和

图17示出按照本发明的连杆的液压的线路图。

具体实施方式

在附图中用相同的附图标记表示相同或同类的部件。所述附图仅示出示例而不应理解为限制性的。

图1以侧视图示出按照本发明的转换阀10，而图2以旋转90°的侧视图示出所述转换阀10。在图3中，以具有标出的剖面g-g、h-h的横剖面示出所述转换阀10。所述纵剖面g-g和h-h在图4或图5中示出。

如在图16中所示地，所述转换阀10尤其设置用于控制具有偏心轮调节装置102连杆101的液压流体流，所述连杆用于具有可变压缩比的内燃机，所述偏心轮调节装置用于调节有效的连杆长度。

所述转换阀10具有在阀门外壳16中的分接元件12，所述阀门外壳具有第一工作接口18和第二工作接口20以及供流接口22，所述供流接口能以液压流体的液压压力加载。在图2中，在阀门外壳16的外侧上可看到所述工作接口18、20以及供流接口22。

所述分接元件12可移动地布置在阀门外壳16的孔17中并且能选择性地转移到第一接通位置s1或第二接通位置s2，其中在第一接通位置s1处，第一工作接口18与供流接口22或替代地与油箱、像是例如曲轴箱连接，并且在第二接通位置s2处，第二工作接口20与供流接口22或替代地与油箱、像是例如曲轴箱连接。

图3以横剖面示出在阀门外壳16中的分接元件12，所述分接元件在其导向部中。

如在图4中可见地，分接元件12可借助于止动元件24和弹簧元件25在所述两个接通位置s1、s2其中之一处锁定，其中所述止动元件24和弹簧元件25与构造在分接元件12中的凹槽26、27共同作用。所述止动元件24布置在阀门外壳16中并且所述凹槽26、27布置在分接元件12中。如可见地，在这种情况下，所述止动元件24借助于弹簧元件25朝向分接元件12预张紧。止动元件24和弹簧元件25借助于呈夹子形式的弹簧卡子28固定在阀门外壳16中。总共设有两个凹槽26、27，从而凹槽26、27分别设置用于针对转换阀10的第一以及第二接通位置s1、s2容纳止动元件24。在图4中，所述止动元件24定位在凹槽27中，分接元件12借以在第二接通位置s2中锁定。

如在图5中可见地，分接元件12的移动路径可借助于在槽48中引导的止动销46限制。在这种情况下，所述止动销46布置在阀门外壳16中并且所述槽48布置在分接元件12中。然而替代地，所述止动销46也可布置在分接元件12中并且所述槽48也可布置在阀门外壳16中。

按照本发明，在分接元件12中设有止回阀30，所述止回阀能实现从第二工作接口20朝向第一工作接口18的液压流体流动。然而替代地，所述止回阀30也可直接布置在阀门外壳16中。

如在图4和图5的纵剖面中可见地，所述止回阀30包括紧固在分接元件12中的盖32以及以弹簧34进行弹簧加载的、呈封闭板形式的关闭元件36。也可将球状体用作关闭元件36。在这种情况下，所述止回阀30的打开方向沿分接元件12的纵向l定向。

图6以具有标出的剖面a-a、b-b、c-c的侧视图示出处于第二接通位置s2的图1的转换阀10。图6中的纵剖面a-a、以及横剖面b-b和c-c分别在图7、图8和图9中示出。在这种情况下，当所述转换阀10在连杆中使用时，接通位置s2例如对应于低压缩比(εlow)的状态。

正如通过象征所述液压流动的箭头在图7至图9中所表明地，在这种情况下，源自接通的汽缸的液压流体可借助于在分接元件12和阀门外壳16中的各孔通过第二工作接口20以及孔38、并且进一步通过打开的止回阀30排出到分接元件12的开口42中(参见图7)。接着，所述液压流体可通过分接元件12中的孔40并且通过第一工作接口18向另一汽缸供给(参见图9)。同时，所述液压流体通过供流接口22朝向供流管道p通过节流部位44节流地排出(参见图8)。所述节流部位44在这种情况下设置在分接元件12中。

所述止回阀30沿相反的流动方向截止，从而接通的汽缸被截止以防排空。

图10以具有标出的剖面a-a、d-d的侧视图示出处于第一接通位置s1的转换阀10。图10中的具有标出的剖面f-f的纵剖面a-a在图11中示出，而图10中的横剖面d-d在图12中示出。图13以另一具有标出的剖面e-e的侧视图示出处于第一接通位置s1的转换阀10，其中横剖面e-e在图14中示出，并且横剖面f-f在图15中示出。在这种情况下，当所述转换阀10在连杆中使用时，接通位置s1例如对应于高压缩比(εhigh)的状态。

正如通过象征所述液压流动的箭头在图11和图14中所表明地，在这种情况下，源自gks室的排出流通过第二工作接口20截止，反之，mks室可通过第一工作接口18和供流接口22朝向供流管道p排空。

在所述接通位置s1中不需要止回阀30，从而截止分接元件12中的、配设给止回阀30的所有孔38(图11、图12)、40(图15)。

图16以前视图示出按照本发明的、用于具有可变压缩比的内燃机的连杆100。连杆100具有用于调节有效的连杆长度的偏心轮调节装置102。

所述偏心轮调节装置102具有两个汽缸110、111。既各设置一个用于将液压流体通过供流管道p供给到汽缸110、111中的(不可见的)入口，又各设置一个用于从汽缸110、111排出液压流体的(不可见的)出口。所述偏心轮调节装置102具有与偏心杠杆103共同作用的偏心轮104、带有两个活塞112、113。所述活塞分别在汽缸110、111中可移动地引导并且在所述活塞中支承有偏心轮调节装置102的作用于偏心杠杆103的偏心轮杆108、109。偏心轮104以连杆孔106的连杆孔轴线107布置在所述连杆孔中。

汽缸110、111分别配设有一个止回阀130、132，所述止回阀能够将液压流体通过入口引向汽缸110、111并且防止汽缸110、111的排空。所述偏心轮装置102的行程距离可借助于转换阀10调节。汽缸的入口和出口也可相应地构造为共同的液压管道。

可调节的偏心轮调节装置102的扭转在内燃机的惯性力和负载力的作用下开始，所述惯性力和负载力在内燃机的工作周期中对偏心轮调节装置102施加影响。在工作周期期间，作用在偏心轮调节装置102上的力的作用方向连续地改变。所述转动运动或调节运动由以液压流体、尤其是机油加载的集成在连杆中的不可见的活塞112，113辅助，或者活塞112，113防止偏心轮调节装置102由于作用在偏心轮调节装置102上的力的变化的力作用方向而复位。

活塞112、113借助于偏心轮杆108、109在两侧与偏心轮调节装置102的偏心杠杆103有效连接。活塞112、113可移动地布置在汽缸110、111中并且通过连杆100中的入口从连杆轴承孔115或另一压力源开始通过止回阀130、132以液压流体加载。在这种情况下，所述止回阀防止液压流体从汽缸110、111回流至入口并且进入连杆轴承孔115的轴瓦114中，并且能实现把液压流体重吸至汽缸110、111。汽缸110、111进一步与众出口连接，所述出口与上述转换阀10共同作用。

在转换阀10的第一接通位置s1处，第一汽缸110的出口与供流管道p连接，在第二接通位置s2处，第二汽缸111的出口与供流管道p连接，其中在转换阀10中设有至少一个止回阀30，所述止回阀能实现所配属的汽缸111的排空并且将液压流体引向另一汽缸110。

转换阀10这样有利地布置，使得分接元件12的纵向l的平行于连杆孔106的连杆孔轴线107定向。

对此，在图17中示出按照本发明的连杆100的液压线路图。

在这种情况下，所述连杆100连同在汽缸110、111中引导的活塞112、113仅示意性地表明。

所述转换阀10包括分接元件12和阀门外壳16，所述阀门外壳具有第一工作接口18和第二工作接口20以及供流接口22，所述供流接口能以液压流体的液压压力加载。

第一汽缸110借助于构造为合并的入口和出口的液压管道134与转换阀10的第一工作接口18连接、以及通过止回阀130与供流管道p连接。第二汽缸111借助于构造为合并的入口和出口的液压管道136与转换阀10的第二工作接口20连接、以及通过止回阀132与供流管道p连接。两个汽缸110、111可通过止回阀130、132从供流管道p以液压流体供给。向供流管道p的回流仅能通过转换阀10实现，因为止回阀130、132沿该方向阻断。

分接元件12布置在阀门外壳16中并且可选择性地转移到第二接通位置s2(在图17中示出)或第一接通位置s1，其中在第二接通位置s2处，第二出口通过液压管道136与供流管道p连接，并且在第一接通位置s1处，第一出口通过液压管道134与供流管道p连接。在转换阀10中设有止回阀30，其能在第二接通位置s2处实现所配属的汽缸111的排空并且能将液压流体引向另一汽缸110。

如在图17中可见地，在第二接通位置s2中，液压流体从第二汽缸111通过液压管道136流向转换阀10的第二工作接口20，所述第二接通位置对应于连杆100的低压缩比(εlow)的状态。

在转换阀10中，液压流体进一步通过分接元件12和止回阀30从第一工作接口18流向液压管道134并且可因此填充第一汽缸110。在这种情况下，朝向第一汽缸110的流入通过节流部位45进行，以便使液压流动均匀。源自第二汽缸111的一部分液压流体可通过节流部位44朝向供流接口22流出并且从那里流出到供流管道p。当第二汽缸111的容积比第一汽缸110的容积大时，这是尤其有利的。基于止回阀30和130的状态，所述液压流体无法再从第一汽缸110回流。

如从分接元件12的液压线路图可见地，在第一接通位置s1中，若分接元件12在图17的液压线路图中向上移动并且所述接通位置s1对应于高压缩比(εhigh)的状态，那么进入第二汽缸111的液压流体仅能通过止回阀132从供流管道p补充，因为第二工作接口20接着由分接元件12截止。反之，源自第一汽缸110的液压流体可从液压管道134引出到第一工作接口18中、通过节流部位45并且通过分接元件12从供流接口22朝向供流管道p引出，从而可排空第一汽缸110。