用于凸轮轴相位调节器的液压阀的活塞和用于凸轮轴的凸轮轴相位调节器的液压阀

摘要

本发明涉及用于凸轮轴相位调节器的液压阀的活塞，其中该活塞(4)构造成空心圆柱形，并且其中该活塞能在沿液压阀(1)的壳体(2)的第一纵轴线(3)延伸的中央开口(5)中轴向活动，其中尤其该壳体的工作接头(A，B)根据该活塞的就位打开和封堵，并且其中该活塞为了避免穿流该活塞的液压流体从该活塞的内部空间(9)不期望地流出至该活塞的配属于工作接头的穿流开口(29，30)而具有止回阀(25，26)。按照本发明，该活塞构造为使朝向其内部空间(9)打开的止回阀容置在该活塞的内部空间中，所述止回阀借助于布置在所述两个止回阀之间的间隔元件(27)固定。此外，本发明涉及用于凸轮轴的凸轮轴相位调节器的液压阀。

说明书

技术领域

本发明涉及按照权利要求1的前序部分所述的、用于凸轮轴相位调节器的液压阀的活塞以及按照权利要求10所述的、用于凸轮轴的凸轮轴相位调节器的液压阀。

背景技术

用于内燃机的凸轮轴的凸轮轴相位调节器的液压阀是众所周知的。所述液压阀具有能在液压阀的壳体内轴向活动的活塞，借助于所述活塞调节凸轮轴相位调节器的液压加载。液压阀具有各种不同的结构类型。所述壳体构造为空心圆柱形的。所述活塞也构造为空心圆柱形的。液压地调节所述凸轮轴相位调节器借助于能穿流的活塞的就位以及构造在壳体处的接头的相应的释放或关闭来进行。

由公开文献DE 10 2013 104 573 A1和DE 10 2013 104 575 A1已知下述液压阀，其具有在壳体端部处的供应接头，方式为能引起容置在壳体内的活塞的直接入流并且因此引起所述活塞借助于通过供给接头供应的液压流体的直线性加载。所述活塞具有复杂的外部几何构造，借以避免从工作接头至活塞的逆流。

由公开文献US 2014/0311333 A1和US 2014/0311594 A1得知下述液压阀，其具有构造在活塞的周面处的止回阀。由此，或是为了容置和固定所述止回阀而需要高成本的壳体设计，或是所述壳体构造为多件式的并且需要高装配成本。所述活塞构造为多件式的并且各个构件必须同中心地接合，由此，基于在压入部件时避免偏心距，需要高成本的装配。

由公开文献EP 2 966 272 A2已知另一种液压阀，其具有所谓的中心位置联锁。由于额外地布置在液压阀的壳体内的联锁接头，所述活塞具有复杂的外部几何结构。

发明内容

本发明的任务是，提供用于凸轮轴相位调节器的液压阀的活塞，其在成本有利地制造的同时是运行可靠的。本发明另一任务是给出一种液压阀，其能成本有利地制造。

按照本发明，该任务通过具有权利要求1的特征的、用于凸轮轴相位调节器的液压阀的活塞来完成。所述另一任务的解决方案通过具有权利要求10的特征的、用于凸轮轴的凸轮轴相位调节器的液压阀来实现。包括按照本发明的适宜且重要的改进方案的、优选的设计方案在各个从属权利要求中给出。

按照本发明的用于凸轮轴相位调节器的液压阀的活塞构造成空心圆柱形的。所述活塞能在沿所述液压阀的壳体的第一纵轴线延伸的中央开口中轴向活动，其中尤其所述壳体的工作接头根据活塞的就位借助于活塞打开和封堵。所述活塞为了避免穿流所述活塞的液压流体从活塞的内部空间不期望地流出至活塞的、配属于工作接头的穿流开口而具有止回阀。按照本发明，活塞构造为使得朝向其内部空间打开的止回阀容置在所述活塞的内部空间中，所述止回阀借助于布置在所述两个止回阀之间的间隔元件固定。

所述止回阀在活塞的内部空间中的布置导致所述活塞能以成本有利的方式制造其外部几何结构，其中借助于所述止回阀避免所述液压流体的非本意的溢流。

所述止回阀设置用于防止连接开口非本意的相互穿流。这尤其可在脉冲式液压压力的情况下发生。这说明，要么所述壳体必须使每个工作接头具有两个连接开口，要么所述活塞以耗费的槽状几何结构设计，借以能同步地实现所述凸轮轴相位调节器的压力室的填充和排空。

所述间隔元件用于固定所述止回阀并且确保所述止回阀在活塞的内部空间中的相互间距。因此，借助于间隔元件避免所述活塞的复杂内部几何结构，为了固定所述止回阀，所述复杂内部几何结构是必需的。通过所述止回阀容置在内部空间中并且借助于间隔元件来固定，所述活塞能一体制成。因此能实现所述活塞的成本有利的制造，因为随之取消了活塞的耗费的组装。

在一种设计方案中，所述间隔元件具有十字形或星形横截面。因此，流动通道这样能构造在间隔元件中，即从配属于工作接头的穿流开口开始引起所述液压流体在内部空间中有针对性的转向。如果例如所述活塞为了填充与工作接头连接的压力室而就位，则通过供应接头流入的液压流体从内部空间开始流向配属于所述工作接头的穿流开口。通过另一工作接头，所述液压流体至少部分地从其配属于所述工作接头的压力室通过止回阀流向内部空间。借助于构造在间隔元件中的流动通道，所述液压流体直接导向所述工作接头的穿流开口，所述填充通过所述工作接头进行。所述液压流体可以不首先在整个内部空间中蔓延，而是从配属于待排空的压力室的工作接头的穿流开口开始、直接导向配属于待填充的压力室的工作接头的穿流开口。由此实现快速填充并因此缩短所述凸轮轴相位调节器的反应时间。

为了在装配期间辅助所述间隔元件至活塞的引入，所述间隔元件在至少一个侧面边缘处具有斜边或所述侧面边缘构造成倒圆的。

已证实对于装配液压阀来说尤其适合的是，所述斜边构造有数值为15°的角度。更大的角度在装配中可能导致间隔元件的倾斜和卡住。具有更小数值、尤其是小于10°的角度未带来进一步改进的间隔元件的引入。

在其它设计方案中，所述间隔元件的外面与活塞的内直径匹配地构造。由此，一方面可有利地引起所述借助于间隔元件构造的流动通道的尽可能完全的分隔。另一方面，所述间隔元件由于在装配期间的表面摩擦而更牢固地保持在活塞中。

本发明的第二方面涉及用于凸轮轴的凸轮轴相位调节器的液压阀。所述液压阀包括壳体和能在沿所述壳体的第一纵轴线延伸的中央开口中轴向活动的活塞。尤其所述壳体的工作接头根据活塞的就位打开和封堵。所述活塞为了避免穿流所述活塞的液压流体从活塞的内部空间不期望地流出至活塞的、配属于工作接头的穿流开口而具有至少一个止回阀。按照本发明，所述活塞按照权利要求1至9之一所述地构造。

按照本发明的液压阀在相对于活塞路径改变穿流开口时是灵活的并且因此可在例如每个工作接头具有至少两个连接开口的液压阀中减少每个工作接头的连接开口的连接开口数量。这基于下述内容，即按照本发明的液压阀具有能借助于活塞活动的止回阀，所述止回阀相对于连接开口活动，反之在按照现有技术的液压阀中，所述止回阀是固定的。

此外，所述活塞由于其简单制造的外部几何结构能以其基本几何结构用于液压阀的不同的结构变型，从而能避免耗费的设计工作。因此，所述液压阀能成本有利地制造。

在按照本发明的液压阀的设计方案中，所述供应接头布置在管状构造的壳体的第一端部处，所述活塞由此能有利地直接入流且在无损耗降低的流动转向的情况下入流。这要求所述凸轮轴相位调节器的反应时间或反应速度。

在另一设计方案中，所述液压阀具有其它连接开口，以便调节具有中心位置联锁的凸轮轴相位调节器。与按照现有技术的液压阀相比，可以看到按照本发明的液压阀的优点是，其以很大程度上减少的结构空间的方式设置用于具有中心位置联锁的凸轮轴相位调节器。因此能实现紧凑的凸轮轴相位调节器，其相对于按照现有技术的具有中心位置联锁的凸轮轴相位调节器来说具有降低的结构空间需求。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节由优选实施例的下述说明以及根据附图来得出。上文在说明中所述的特征和特征组合以及接下来在附图说明中所述的和/或仅在附图中标示的特征和特征组合不仅能用在相应规定的组合中、而且也能用在其它组合中或独自使用，而不背离本发明的框架。相同或功能相同的元件配以相同的附图标记。为了一目了然可行的是，所述元件不在所有附图中配设其附图标记，然而不会失去其关系。其中：

图1以立体视图示出在第一实施例中的用于凸轮轴的凸轮轴相位调节器的、按照本发明的液压阀，

图2以另一立体视图示出按照图1的液压阀，

图3以纵剖图示出按照图1的液压阀，

图4以分解视图示出按照图1的液压阀，

图5以符号视图示出按照图1的处于不同位置处的液压阀，

图6以纵剖图示出按照图1的处于第一位置的液压阀，

图7以纵剖图示出按照图1的处于第二位置的液压阀，

图8以纵剖图示出按照图1的处于第三位置的液压阀，

图9a)以立体视图示出按照图1的按照本发明的液压阀的间隔元件，

图9b)以俯视图示出按照图9a)的间隔元件，

图9c)以沿割线IXc)-IXc)的剖视图示出按照图9a)的间隔元件，

图9d)以侧视图示出按照图9a)的间隔元件，

图10以立体视图示出按照图1的液压阀的活塞，

图11以透视图示出按照图10的活塞，

图12以符号视图示在第二实施例中处于不同位置处的液压阀，

图13以纵剖图示出按照图12的处于第一位置的液压阀

图14以纵剖图示出按照图12的处于第二位置的液压阀，

图15以纵剖图示出按照图12的处于第三位置的液压阀，

图16以纵剖图示出按照图12的处于第四位置的液压阀，

图17以立体视图示出按照图12的液压阀的活塞；并且

图18以透视图示出按照图17的活塞，

具体实施方式

按照本发明的、用于未更详细示出的凸轮轴的未更详细示出的凸轮轴相位调节器的液压阀1构造在按照图1的第一实施例中。液压阀1构造用于作为中央阀容置在凸轮轴相位调节器的未更详细示出的转子中。就是说换言之，液压阀1在凸轮轴相位调节器的中央开口中被所述凸轮轴相位调节器至少部分包围地容置。

液压阀1具有构造为能穿流的壳体2。为了对所述凸轮轴相位调节器进行液压供给在壳体2处设有多个接头A、B、P、T1、T2。在壳体2中，能沿液压阀1的第一纵轴线3轴向运动的活塞4容置在壳体2的中央开口5内。壳体2在大多数情况下构造为管状的。

所述凸轮轴相位调节器允许在未更详细示出的内燃机的运行期间引起内燃机的换气阀的打开时间和关闭时间的改变。为此，借助于所述凸轮轴相位调节器无级地改变内燃机的未更详细示出的凸轮轴相对于内燃机的未更详细示出的曲轴的相对角度位置，其中所述凸轮轴相对于曲轴扭转。由于所述凸轮轴的扭转，所述换气阀的打开时间点和关闭时间点如此推移，即所述内燃机在相应的转速的情况下能提供其最佳功效。

所述凸轮轴相位调节器的未更详细示出的定子抗扭地与所述凸轮轴的未更详细示出的驱动轮连接。在定子基体的内侧处，以规则的间隔这样构造有径向向内延伸的板条，即在各两个相邻的板条之间形成间隙。伸入所述间隙地布置有所述转子的未更详细示出的转子毂的未更详细示出的叶片。所述转子毂具有与所述间隙的数量相符的叶片的数量。因此，借助于所述叶片，每个间隙能分为两个压力室。在子空间中，借助于液压阀1来受控地引入压力介质、通常为液压流体。

每个工作接头A、B配属有压力室。如此，所述第一工作接头1配属有第一压力室，并且所述第二工作接头B配属有第二压力室。为了改变在所述凸轮轴和曲轴之间的角度位置，使所述压力介质在第一压力室或在第二压力室中受压的同时，使所述第二压力室或第一压力室减压。所述减压通过所述第一油箱接头T1或第二油箱接头T2进行，其中所述液压流体能通过所述油箱接头T1、T2流出。

按照本发明的液压阀1在图3中以纵剖图画出。活塞4构造为空心圆柱形的并且具有第一穿流开口6、第二穿流开口7和第三穿流开口8。每个穿流开口6、7、8构造成完全穿透活塞4的，从而所述液压流体能从活塞4的内部空间9开始通过穿流开口6、7、8流入工作接头和油箱接头A、B、T1、T2。流体至供应接头P的逆流由第一止回阀10阻止，所述第一止回阀布置在壳体2的端部11的区域中、在壳体2中借助于锁止元件12的位置固定的流体过滤器13下游。在构造成环形止回阀的止回阀10与流体过滤器13之间，在壳12中容置有阀瓣(flowdisc)14，所述阀瓣的阀瓣开口15能借助于第一止回阀10关闭。

第一止回阀10借助于第一预张紧元件16朝向阀瓣4加载压力。就是说换言之，为了关闭所述阀瓣开口15，借助于第一预张紧元件16朝向阀瓣14施压。只要流经供应接头P的液压流体具有大于第一预张紧元件16的预应力的压力，第一止回阀10就从阀瓣14抬起并且所述液压流体通过阀瓣开口14进入活塞4的、与内部空间9能穿流地连接的进入通道17。

为了活塞4的锁定和引导，所述活塞在其第一活塞端部21处具有至少部分地显示出进入通道17的栓状引导元件18。所述引导元件18嵌接地容置在锁定盖19中，除了所述锁定和引导，所述锁定盖用于液压阀1的校准。此外，所述锁定盖19用于在所述第一预张紧元件16的背向于第一止回阀10构造的一侧上支撑所述第一预张紧元件。所述引导元件18嵌接地布置在锁定盖19的中央的盖开口20内。

所述活塞4在其背向于第一活塞端部21构造的第二活塞端部28处与未更详细示出的致动器有效连接。在第二活塞端部28处就位有活塞盖22，所述活塞盖封闭内部空间9以防止流体溢出。从第二工作接头B流出、流入第二油箱接头T2的流体通过构造于壳体2和活塞4之间的间隙引导至第二油箱接头T2。

此外，未更详细示出的致动器冲头在活塞盖22处嵌接在所述活塞盖的背向于内部空间9构造的盖面23处，从而借助于所述致动器使活塞4就位在中央开口5内。为了活塞4的可靠就位设有第二预张紧元件24，所述第二预张紧元件布置在活塞4和锁定盖19之间、在中央开口5内。

按照本发明的液压阀1具有用于保护第二穿流开口7的第二止回阀25和用于保护第三穿流开口8的第三止回阀26，以防止液压流体从所述两个穿流开口7、8向工作接头A、B流出，所述第二和第三止回阀通过构造在壳体2中的第一连接开口29或构造在壳体2中的第二连接开口30能穿流地连接。为了所述两个止回阀25、26的流体引导和就位保护，在它们之间布置有间隔元件27。

在图4中以分解视图画出按照本发明的第一实施例的液压阀1。

图5以符号视图示出处于不同位置处的、按照本发明的液压阀1。在图5中示出的符号视图的左部示出按照在图6中示出的活塞4的第一位置的液压阀1的穿流。在所述第一位置处，第二工作接头B以液压流体加载。就是说换言之，所述液压流体从供应接头P开始流经内部空间9和第一穿流开口6，该第一穿流开口释放与第二工作接头B连接的第二连接开口30。此外，源自第一工作接头A的液压流体能至少部分地通过第一连接开口29并且通过第一止回阀25的打开流入内部空间9，其中所述液压流体通过间隔元件27引向第一穿流开口6。所述液压流体从那里继续通过第二连接开口30流向第二工作接头B。从第一工作接头A流出的所述流体的其它部分流经第一排出通道31到构造在壳体2的第三连接开口45中，所述排出通道在第二穿流开口7的区域中构造为槽状的，所述第三连接开口配属于第一油箱接头T1。第一排出通道31尤其从图11中看出。

所述尤其在图9a)至图9d)中详细示出的间隔元件27一方面具有流动导向元件的功能、且另一方面具有间隔元件的功能。如尤其在图9c)中可见地，其具有对称的交叉横截面，该图示出间隔元件27的、沿图9b)的割线IXc)-IXc)的剖面。

所述流体从内部空间9溢流至相应的连接开口29、30或相应的接头A、B以便填充配属于各个接头A、B的压力室，仅通过第一穿流开口6进行。由于在本实施例中，所述穿流开口6具有四个子开口，因此所述间隔元件27包括四个以直角相互布置的分隔板条32。为此，所述分隔板条32设计为在圆柱形内部空间9中构造有四个流动通道，从而给每个子开口提供穿流通过第一穿流开口6的流体分部。由此可在很大程度上缩短填充相应的压力室的反应时间。

分隔板条32构造为紧贴到活塞4的、邻接内部空间9的内壁33处。为了使所述流体分部部分地溢流至穿流开口6的相应的子开口，分隔板条32具有凹部34。

为了避免可能出现的流动分离，所述凹部34在其面向间隔元件27的第二纵轴线35构造的内面边缘36处具有第一半径R1以及在其背向于第二纵轴线35构造的外面边缘37处具有第二半径R2。优选所述两个半径出于特别是制造技术的原因而大小相同。然而，它们也适配于液压阀1的相应的使用领域并且构造成大小不同的。

为了在装配液压阀1时改进间隔元件27至内部空间9的引入，所述分隔板条32在其侧面边缘38处分别具有斜边42，所述斜边具有数值优选为15°的角度α。

间隔元件27具有面向内壁33构造的、成拱形的具有外直径D1的外面43，所述外直径构造为匹配活塞4的内直径DI1。为了引起所述流体的有利的流动特性，所述凹部34的内面44具有直径D2并且因此与所述直径D2相应匹配地设计为拱形的。

总体上，所述间隔元件由所构造的半径R1、R2和成拱形的面43、44使流动最佳化地形成，因为至少减少了所述流动在尖锐边缘处通常出现的突然中断。

在以符号示出的液压阀1的中部区段中，液压阀1在活塞4的第二位置处的穿流以符号画出，所述第二位置对应于在图7中示出的活塞位置。在所述第二位置处不进行工作接头A、B的穿流。

活塞4的第三位置在图8中画出并且与在图5的右部示出的穿流的符号视图相对应。在该位置处，第一工作接头A以液压流体加载。就是说换言之，所述液压流体从供应接头P开始流经内部空间9和第一穿流开口6，所述第一穿流开口释放能与第一工作接头A连接的第一连接开口29。此外，源自第二工作接头B的液压流体能至少部分地通过第二连接开口30并且通过第二止回阀26的打开流入内部空间9，其中所述液压流体通过间隔元件27引向第一穿流开口6。所述液压流体从那里通过第一连接开口29流入第一工作接头A。

从第二工作接头B流出的所述流体的其它部分通过第二排出通道39流向第二油箱接头T2，所述第二排出通道在第三穿流开口8的区域内构造为槽状的。第二排出通道39尤其从图11中看出。为了进一步说明，在图10和图11中示出活塞4。

按照本发明的液压阀1也可构造为具有所谓的中心位置联锁的液压阀1，如按照图12至图16的第二实施例示出地。所谓的中心位置联锁应理解为转子与定子的联锁，其能够在没有电的控制的情况下引起。为此，除了到目前为止由第一实施例已知的工作接头A、B，液压阀1还具有其它能穿流的接头。所述其它接头，即第一联锁接头S和第二联锁接头L，设置用于加载所述凸轮轴相位调节器的联锁系统。所述联锁接头S、L通常由于制造技术和结构技术的优点与工作接头A、B串联地沿壳体2的第一纵轴线3布置。由此必然得出壳体沿其第一纵轴线3的更大的延伸尺寸。换言之就是说，所述液压阀1与可对比的不具有中心位置联锁的液压阀1相比具有更大的结构长度。

图12以第二实施例示出按照本发明的液压阀1，其具有以符号示出的处于不同的位置的所谓的中心位置联锁。

联锁接头S、L的串联布置的结果是活塞4的更长的工作行程或活塞4的延长的冲程。为了使用于凸轮轴调节的所述接头A、B、T1、T2、S、L符合功能要求地穿流，第二工作接头B还需要在活塞4中配设有额外的穿流开口，其被称为第四穿流开口40。根据工作接头A、B的就位，所述额外的穿流开口也可配设给第一工作接头A。这取决于液压阀1的构造方式。

为了避免从内部空间9穿流所述第四穿流开口40，所述穿流开口40也配设有止回阀，即第四止回阀41。在此应提到，容置在活塞4中的止回阀25、26、41构造为带状止回阀。

在图12中画出的符号视图的左部与按照在图13中示出的活塞4的第一位置的液压阀1的穿流相对应。在所述第一位置处，第一联锁接头S以液压流体加载。就是说换言之，所述液压流体从供应接头P开始流经内部空间9和第一穿流开口6、流经构造在壳体2内的第四连接开口46、流入第一联锁接头S。同时，配属于第一工作接头A和第二工作接头B的所述两个压力室至少部分地这样排空，即所述液压流体从所述压力室流经工作接头A、B和其配属的连接开口29、30，在止回阀25、26作用的情况下流入内部空间9并且从那里流经第一穿流开口6、流向第一联锁接头S。与此同时，所述联锁系统通过第二联锁接头L排空至第一油箱接头T1，所述第二联锁接头在壳体2中配属有第五连接开口47。

第二实施例的间隔元件27的分隔板条32具有三个沿第二纵轴线35串联布置的凹部34。为了第三穿流开口8和第四穿流开口40能穿流，这是必需的。间隔元件27的这个变型的优点在于，活塞盖22与间隔元件27能一体构造，正如其在当前的第二实施例中的情况那样。由此简化活塞4的装配。

在转子相对于定子的偏转阶段期间，在该偏转阶段中，配属于第二工作接头B的压力室以液压流体填充，活塞4如在图14中所示地就位。所述液压流体从供应接头P开始流经内部空间9和第一穿流开口6，所示第一穿流开口与第二工作接头B能穿流地连接，其中释放第二连接开口30。此外，源自第一工作接头A的液压流体能至少部分地通过第一连接开口29并且通过第一止回阀25的打开流入内部空间9，其中所述液压流体通过间隔元件27引向第一穿流开口6。所述液压流体从那里进一步流经第二连接开口30、流向第二工作接头B。其余的接头S、L借助于活塞4封堵

只要既封堵第一工作接头A又封堵第二工作接头B，活塞4就位于所谓的静止位置。此外，被称为第三位置的该位置在图15中示出，或者在符号视图中在右边的第二区段中画出。

为了穿流所述第一工作接头A，活塞4处于第四位置处，其中第一连接开口29由第一穿流开口6释放。在所述位置处，在排空配属于第二工作接头B的压力室的情况下，进行配属于第一工作接头A的压力室的填充。所述液压流体从供应接头P开始流经内部空间9和第一穿流开口6，所示第一穿流开口与第一工作接头A能穿流地连接，其中释放第一连接开口29。此外，源自第二工作接头B的液压流体能至少部分地通过第二连接开口30并且通过第四止回阀41的打开流入内部空间9，其中所述液压流体借助于间隔元件27、通过第三止回阀26引向第一穿流开口6。所述液压流体从那里进一步流经第一连接开口29、流向第一工作接头A。其余的接头S、L借助于活塞4封堵。

在图17和图18中以第三实施例示出按照本发明的液压阀1，其中穿流开口6、7、8构造成长孔形式的。活塞盖22借助于呈卡紧环形式的另一锁止元件48固定在活塞4上。