專利名稱：包括控制閥的用于液壓調(diào)節(jié)凸輪軸相位位置的凸輪軸相位設(shè)定器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及包括控制閥的凸輪軸相位設(shè)定器，所述凸輪軸相位設(shè)定器用于液壓調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸相對于曲軸的相位位置。本發(fā)明涉及凸輪軸相位設(shè)定器本身，并且還涉及安裝有該凸輪軸相位設(shè)定器的內(nèi)燃機(jī)。該內(nèi)燃機(jī)特別是可以用于機(jī)動車的驅(qū)動發(fā)動機(jī)或者在機(jī)動車中的驅(qū)動發(fā)動機(jī)。
背景技術(shù)：
為了增大用于公路車的內(nèi)燃機(jī)的輸出和扭矩，而且為了降低其燃料消耗和廢氣排放，用于改變?nèi)肟诨虺隹诳刂茣r間的凸輪軸相位設(shè)定器已變得很普及?？梢允褂脵C(jī)油根據(jù)液壓樞轉(zhuǎn)發(fā)動機(jī)原理進(jìn)行操作的液壓相位設(shè)定器自身已在高可靠性和良好的成本利益比率方面得以確定。不只是從成本的角度看，液壓式可操作的凸輪軸相位設(shè)定器已變得很普遍，在該液壓式可操作的凸輪軸相位設(shè)定器中，控制閥和電磁體居中設(shè)置在該凸輪軸的旋轉(zhuǎn)軸線上，其中控制閥用于控制壓力室的壓力施加，壓力室用來調(diào)節(jié)相位位置，電磁體用來操作控制閥。因?yàn)榭衫玫陌惭b空間很有限，并且由于成本壓力以及快速調(diào)節(jié)所需要的給油結(jié)構(gòu)中的較大的通道橫截面，已經(jīng)證明以下解決方案具有優(yōu)勢，在該解決方案中，到相位設(shè)定器的壓力油經(jīng)由設(shè)置在凸輪軸中的通道供給到同樣居中設(shè)置的控制閥，其中，相位設(shè)定器與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)。通常地，壓力油從汽缸蓋經(jīng)由其中一個凸輪軸軸承——優(yōu)選地經(jīng)由凸輪軸的樞轉(zhuǎn)軸承——供給到旋轉(zhuǎn)的凸輪軸。本發(fā)明特別涉及所描述的類型的相位設(shè)定
ο 有利地，將控制閥設(shè)置并構(gòu)造成使得該控制閥的特性曲線與油的壓力無關(guān)。否則， 在該凸輪軸的相位位置中設(shè)置中間位置將例如變得更困難或者甚至無法實(shí)現(xiàn)。因此期望的是如果由壓力油引起的合成軸向力不存在或僅有可忽略的、很小的合成軸向力施加在控制閥的閥塞上，那么盡管在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間壓力改變了，也不能破壞作用于閥塞上的電磁體和通常阻礙電磁體的閥彈簧之間的平衡力。
為了避免合成軸向推力，與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)并經(jīng)由凸輪軸供應(yīng)壓力油的相位設(shè)定器通常經(jīng)由供給結(jié)構(gòu)供應(yīng)壓力油，其中，所述供給結(jié)構(gòu)從外面朝向閥塞徑向地定向。這種類型的相位設(shè)定器在例如DE 199 55 507 C2、DE 103 46 443 Al和DE 196 54 926 C2中公開。然而，以此方式施用壓力油需要生產(chǎn)成本昂貴的通道導(dǎo)引裝置，特別是P-型輸送裝置。 構(gòu)造具有大通道橫截面的通道也是困難的，而大通道橫截面有利于高調(diào)節(jié)速度。
為了避免所描述的問題，例如從DE 198 48 706 Al和DE 103 22 394 Al中公知凸輪軸相位設(shè)定器，其中，中心控制閥被設(shè)置成使得其不可以相對于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼旋轉(zhuǎn)，使得凸輪軸相對于控制閥旋轉(zhuǎn)。到控制閥和出控制閥的不同的給油結(jié)構(gòu)和排油結(jié)構(gòu)借助于軸密封環(huán)彼此隔離，然而，這引起了增加的設(shè)計(jì)消費(fèi)和巨大額外成本，從而導(dǎo)致例如增加的對部件公差的需要，該部件公差確定控制閥相對于凸輪軸的徑向位置。
從所引用的現(xiàn)有技術(shù)中已知的另外的問題是以下情況引起的將電磁體的線圈設(shè)置為其優(yōu)選地相對于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼可旋轉(zhuǎn)地固定，同時電磁體的錨固件可旋轉(zhuǎn)地固定連接到控制閥的閥塞上。該旋轉(zhuǎn)錨固件存在實(shí)際上不可避免的相對于線圈的徑向偏離， 這引起了作用于錨固件并從而作用于閥塞的、不得不被閥外殼和閥塞的摩擦副吸收的徑向力。這反過來使?jié)M足閥的特性曲線的最小可能滯后的要求變得更困難，并且這增加了摩擦對的滑動區(qū)域的磨耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種節(jié)省成本的凸輪軸相位設(shè)定器，該凸輪軸相位設(shè)定器適合于大量生產(chǎn)，并且結(jié)合了節(jié)省空間的、優(yōu)選地在中心設(shè)置——相對于相位設(shè)定器的定子-轉(zhuǎn)子裝置在中心一一的控制閥的優(yōu)點(diǎn)，具有用于調(diào)節(jié)液壓流體的、簡單幾何形狀的供給結(jié)構(gòu)和排出結(jié)構(gòu)，但是盡管如此，并未顯示出閥的特性曲線與充斥在到閥的供給結(jié)構(gòu)中的流體壓力之間的任何實(shí)際上顯著的相關(guān)性。
相應(yīng)地，本發(fā)明涉及一種凸輪軸相位設(shè)定器，其包括優(yōu)選地在中心的控制閥，該控制閥用于控制液壓流體到壓力室的供給以及從壓力室的排出，該凸輪軸相位設(shè)定器用于調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸相對于曲軸的旋轉(zhuǎn)角位置。該壓力室可以是當(dāng)壓力被施加時調(diào)節(jié)凸輪軸以相對于曲軸向前的前向室(leading chamber)，或者當(dāng)壓力被施加時調(diào)節(jié)凸輪軸向后的后向室(trailing chamber) 0通過沿相反的旋轉(zhuǎn)方向重新設(shè)置，完成壓力的釋放。在優(yōu)選實(shí)施例中，凸輪軸相位設(shè)定器包括用于向前的一個或者多個壓力室以及用于向后的一個或者多個另外的壓力室。在這樣的實(shí)施例中，凸輪軸的相位位置通過以下方式設(shè)置，即借助于控制閥將加壓流體引入到用于向前的壓力室或者引入到用于向后的壓力室，以及在每種情況下將其他類型的壓力室連接到該流體的低壓側(cè)，優(yōu)選地連接到用于該流體的儲罐例如油槽。流體可以特別是用于潤滑內(nèi)燃機(jī)的潤滑油，在機(jī)動車的情況下，流體典型地是機(jī)油。
該控制閥包括閥外殼，該閥外殼包括至少一個操作口和用于流體的至少一個儲存口。操作口用于供給所述壓力流體到相位設(shè)定器的至少一個壓力室，而儲存口用于將所述的壓力流體排出到設(shè)置在流體的低壓側(cè)的儲罐。優(yōu)選地，操作口還用于經(jīng)由儲存口從壓力室排出流體。該控制閥還包括閥塞，該閥塞可以在該閥外殼中在第一活塞位置和第二活塞位置之間徑向地前向被調(diào)節(jié)。閥塞是中空的，即，其包括軸向的中空空間，來自高壓側(cè)的流體一一壓力流體——可以經(jīng)由閥塞入口引入到該中空空間中。被引入的壓力流體經(jīng)由活塞出口被輸導(dǎo)出中空空間。在第一活塞位置，活塞出口被連接到活塞外殼的操作口，使得可以穿過閥塞經(jīng)由壓力室的操作口供給壓力流體。在第二活塞位置，活塞出口與閥外殼的操作口分離。優(yōu)選地，在第二位置，閥塞出口連接到閥外殼的儲存口。在優(yōu)選的實(shí)施例中，閥外殼包括外殼入口，高壓側(cè)的流體穿過該外殼入口可以被引入到閥外殼中，并且可以穿過連接到外殼入口的活塞入口被引入到閥塞的中空空間中。
耦連到閥塞的、用于軸向地調(diào)節(jié)閥塞的致動單元也是凸輪軸相位設(shè)定器的一部分。優(yōu)選地，致動單元是電磁致動單元，并且特別地，是軸向行程電磁體。優(yōu)選地，該耦連使得致動單元只向閥塞施加軸向的壓力；然而，可替代地或者另外還可采用的是，可以想到施加軸向的牽引力。對于到致動單元的耦連，閥塞優(yōu)選地包括耦連構(gòu)件，該耦連構(gòu)件穿過閉合閥外殼的軸向面對閉合壁突出。相應(yīng)地，耦連構(gòu)件可以相對于閥外殼的軸向面對閉合壁軸向地前后運(yùn)動；盡管如此，軸向面對閉合壁以所需的與耦連構(gòu)件緊密配合的方式密封閥外殼。優(yōu)選地，耦連構(gòu)件用作為軸向沖桿。
盡管流體流動穿過該閥塞，但是為了防止流體可以在中空的閥塞上施加任何實(shí)際相關(guān)的軸向壓力和合成的軸向推力，該閥塞包括徑向加寬結(jié)構(gòu)，即，徑向加寬的活塞部分， 該徑向加寬結(jié)構(gòu)被該閥外殼的互補(bǔ)加寬外殼部分緊密配合地包圍，并且可以沿指向離開軸向面對閉合壁的軸向方向?qū)⒏邏簜?cè)的流體施加到該加寬結(jié)構(gòu)。加寬結(jié)構(gòu)是橫截面尺寸確定為盡管耦連構(gòu)件穿過軸向面對閉合壁突出，流體在兩個軸向方向上以至少基本上大小相等的壓力作用于閥塞。如現(xiàn)有技術(shù)中普遍存在的，閥塞在整個軸向長度上具有相同的外圓周，那么，取決于流體壓力并作用在閥塞上的合成軸向壓力將對應(yīng)于閥塞的相互背離的、投影軸向平行的軸向面對區(qū)域之間的面積差與當(dāng)前流體壓力相乘的積。優(yōu)選地，該面積差將對應(yīng)于在軸向面對閉合壁的區(qū)域中的耦連構(gòu)件的橫截面區(qū)域，這是因?yàn)楫?dāng)在該流體的低壓側(cè)建立該耦連時，流體不可能被加到此區(qū)域。將致動單元設(shè)置在低壓側(cè)具有的優(yōu)勢是不必為該致動單元采取特殊的密封措施。
優(yōu)選地，閥塞的軸向中空空間是中心圓柱形中空空間，軸向中空空間在入口端以簡單的直線形式得當(dāng)?shù)刂饾u變細(xì)，從而形成具有對應(yīng)于中空空間橫截面的橫截面面積的活塞入口。從而當(dāng)閥塞位于相應(yīng)的軸向活塞位置時，流體以小的阻力流動到閥塞中并穿過活塞出口到達(dá)壓力室。優(yōu)選地，該活塞出口為在閥塞的圓周上的徑向出口。軸向流進(jìn)和徑向流出有助于供給結(jié)構(gòu)和排出結(jié)構(gòu)的簡單輪廓，并且相應(yīng)地有助于到閥塞的供給結(jié)構(gòu)和到壓力室及儲罐的排出結(jié)構(gòu)的通道橫截面具有廣泛的幾何自由度范圍。
在優(yōu)選實(shí)施例中，外殼入口形成在閥外殼的軸向面對側(cè)，使得流向控制閥的流體已軸向地流動到控制閥中。然而，原則上，該外殼入口可以是在閥外殼的圓周上的徑向入口。盡管不是優(yōu)選的，但是也不排除傾斜地導(dǎo)引到控制閥中的外殼入口。優(yōu)選地，操作口徑向地延伸穿過閥外殼的圓周。優(yōu)選地是，假設(shè)設(shè)置有另外的操作口，那么該操作口也優(yōu)選地沿簡單的直線徑向地延伸穿過閥外殼。徑向輪廓也有利于儲存口，假設(shè)設(shè)置有另外的儲存口，也有利于該另外的儲存口。在可替代的實(shí)施例中，儲存口、可選地另外的儲存口、操作口或者可選地另外的操作口，也可以斜著延伸穿過閥外殼的圓周。
優(yōu)選地，控制閥被設(shè)置成使得其與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，控制閥在凸輪軸的軸向端被插入到中心的容納空間內(nèi)，該中心的容納空間從軸向面對端朝向凸輪軸的軸向面對端敞開。然而，共同旋轉(zhuǎn)的控制閥——具體是相對于相位設(shè)定器在中心的控制閥，在原則上也可以只放置于凸輪軸的軸向面對端處。與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)的中心控制閥使凸輪軸相位設(shè)定器的設(shè)計(jì)節(jié)省空間，并可以實(shí)現(xiàn)穿過凸輪軸供給壓力流體的幾何簡單的方式。
優(yōu)選地，致動單元設(shè)置在流體的低壓側(cè)，并且特別地處于大氣壓力下，使得不必采取特殊的密封措施。優(yōu)選地，致動單元被設(shè)置成使得其不可以相對于內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼旋轉(zhuǎn)，并且設(shè)置成使得如果控制閥被有利地設(shè)置成與該凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)，閥塞的耦連構(gòu)件可以相對于致動單元旋轉(zhuǎn)，其中，致動單元被看作是一個整體。如已經(jīng)提到的，致動單元特別可以是包括電磁線圈和錨固件的電磁致動單元，該錨固件可以相對于線圈軸向地運(yùn)動， 并且被設(shè)置為或者至少被設(shè)置成使得它不可以相對于線圈旋轉(zhuǎn)，這是因?yàn)樵隈钸B構(gòu)件和致動單元之間的耦連中執(zhí)行相對旋轉(zhuǎn)。優(yōu)選地，致動單元和耦連構(gòu)件彼此直接地耦連接合。優(yōu)選地，耦連只是軸向壓力接觸——在直接接合的情況下，為致動單元的致動件和耦連構(gòu)件之間的壓力接觸——其中，致動件，例如所述錨固件，軸向地壓在耦連構(gòu)件的軸向面對端。
控制閥與閥塞結(jié)合本身也是有利的，不需要補(bǔ)償任何軸向推力，其中，該控制閥相對于相位設(shè)定器的轉(zhuǎn)子處于中心，并且可以被或者被可旋轉(zhuǎn)地固定連接到凸輪軸，該閥塞被設(shè)置成可以相對于致動單元的軸向可運(yùn)動作用件被轉(zhuǎn)動。假如實(shí)現(xiàn)了控制閥的液壓部分和致動單元的這樣的結(jié)合，那么假設(shè)閥塞包括所描述的軸向中空空間，并且高壓側(cè)的流體從而可以流動穿過該中空空間，則還是優(yōu)選的。耦連可以按照本發(fā)明范圍內(nèi)所公開的內(nèi)容實(shí)施。然而，可替代地，耦連也可以被構(gòu)造成使得，當(dāng)致動單元被具體為軸向沖程致動單元時，其作用件——例如，磁體的錨固件——穿過閥外殼的軸向面對閉合壁突出，并且在閥外殼內(nèi)作用于閥塞的面向它的軸向面對端上。原則上，這樣的作用元件也可以形成本文所要求保護(hù)的本發(fā)明的耦連構(gòu)件。
因此，在形成控制閥的旋轉(zhuǎn)部件和非旋轉(zhuǎn)部件之間的隔離點(diǎn)方面，本發(fā)明的目的特別還是包括控制閥的凸輪軸相位設(shè)定器，所述控制閥用于控制進(jìn)出壓力室的液壓流體的供給和排出，所述凸輪軸相位設(shè)定器用于調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸相對于曲軸的旋轉(zhuǎn)角位置， 該控制閥包括 a)閥外殼，該閥外殼包括外殼入口、到壓力室的操作口、以及到用于流體的儲罐的儲存口，并且閥外殼被可旋轉(zhuǎn)地固定連接到凸輪軸，或者由凸輪軸形成； b)閥塞，該閥塞可以在該閥外殼中、于第一位置和第二位置之間被軸向地前后調(diào)節(jié)，并且包括活塞供給結(jié)構(gòu)，該活塞供給結(jié)構(gòu)連接到外殼入口，在閥塞的第一位置，所述活塞供給結(jié)構(gòu)連接到操作口，在該閥塞的第二位置，所述活塞供給結(jié)構(gòu)與操作口分離； c)致動單元，該致動單元耦連到閥塞，并且包括電磁線圈和錨固件，其中，電磁線圈被可旋轉(zhuǎn)地固定連接到內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼，錨固件可以相對于線圈軸向地運(yùn)動；以及 d)耦連構(gòu)件，該耦連構(gòu)件在閥塞和錨固件之間軸向地延伸，并且穿過關(guān)閉閥外殼的軸向面對閉合壁而突出，使得致動單元的軸向致動力傳遞到閥塞； e)其中，閥塞可以相對于錨固件旋轉(zhuǎn)。
以上特征a)到特征e)可以由在本文所要求的保護(hù)范圍內(nèi)公開的任何一個特征進(jìn)行有利地補(bǔ)充；相反地，以上特征a)到特征e)——每一個是獨(dú)立的并且可以任意結(jié)合——也可以有利地發(fā)展本文中所要求保護(hù)的本發(fā)明。閥塞可以包括軸向中空空間；在這樣的實(shí)施例中，活塞供給結(jié)構(gòu)將是所述活塞入口。如果借助于閥塞要被控制的流體沒有被引入到閥塞中，而是如相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)而言，被導(dǎo)引到閥塞的外部圓周上，那么所述的活塞供給結(jié)構(gòu)是凹部，其中，該凹部形成在閥塞的圓周上并且將外殼入口連接到操作口，并且優(yōu)選地該凹部在相應(yīng)的活塞位置環(huán)繞閥塞的外部圓周。
盡管可以想到，耦連和致動單元被設(shè)置成使得致動單元既可以施加軸向的牽引力和又可以施加壓力，即，使得致動單元將閥塞壓到其中一個活塞位置位置并將活塞拉到另一活塞位置，但是在優(yōu)選實(shí)施例中，控制閥包括彈簧單元，優(yōu)選地，像例如螺旋壓力彈簧這樣的機(jī)械彈簧，該彈簧單元以其彈簧力作用于閥塞上以抵抗致動單元的致動力。彈簧單元可以有利地被設(shè)置成使得其一個彈簧端直接支撐在閥外殼上，而另一個彈簧端直接支撐在閥塞上，從而在相應(yīng)的軸向方向張緊閥塞。
假設(shè)面積差僅由耦連構(gòu)件引起，那么優(yōu)選地將加寬結(jié)構(gòu)的橫截面尺寸確定為使得補(bǔ)償至少大約并且優(yōu)選恰好一橫截面區(qū)域，其中，耦連構(gòu)件在所述橫截面區(qū)域上突出穿過軸向面對閉合壁。優(yōu)選地，閥塞在加寬活塞部分中在外部圓周上是環(huán)形-圓柱形的，使得該加寬結(jié)構(gòu)具有圓環(huán)狀區(qū)域，該圓環(huán)狀區(qū)域至少大約地并且優(yōu)選恰好地補(bǔ)償耦連構(gòu)件的橫截面區(qū)域。高壓側(cè)的流體在加寬結(jié)構(gòu)的軸向面對側(cè)施加到控制活塞，該加寬結(jié)構(gòu)的軸向面對側(cè)面向閥外殼的軸向面對閉合壁。盡管可以想到例如從閥塞外或者甚至從控制閥外供給這種補(bǔ)償壓力流體，但是如果流體被導(dǎo)引穿過閥塞的軸向中空空間到達(dá)由加寬結(jié)構(gòu)形成的補(bǔ)償區(qū)域上，則是更優(yōu)選的實(shí)施例。中空空間的罩殼或者優(yōu)選地是中空空間的軸向面對活塞壁，可以包括圍繞閥塞的中心縱軸線分布設(shè)置的單個通路或者多個通路，穿過所描述的通路，壓力流體可以流動到閥塞的、面向閥外殼的軸向面對閉合壁的軸向相對區(qū)域，以及特別是流動到加寬結(jié)構(gòu)的補(bǔ)償區(qū)域。
優(yōu)選地，加寬結(jié)構(gòu)形成閥塞的面向軸向面對閉合壁的軸向面對端，耦連構(gòu)件優(yōu)選地從該軸向面對端朝向致動單元凸起。在這樣的實(shí)施例中，由加寬結(jié)構(gòu)形成的補(bǔ)償區(qū)域是閥塞的、軸向地直接抵靠軸向面對閉合壁的端區(qū)域。然而，原則上，還可以想到不在閥外殼的軸向面對閉合壁附近的軸向端部中設(shè)置加寬結(jié)構(gòu)，而是在閥塞的中間軸向部分或者甚至在閥塞的遠(yuǎn)離軸向面對閉合壁的另一端部設(shè)置。然而，在閥塞的面向軸向面對閉合壁的這端形成加寬結(jié)構(gòu)允許流體在閥塞的背離活塞入口的這端處穿過軸向中空空間以特定簡單的方式供給。這可以使根據(jù)本發(fā)明的補(bǔ)償以簡單的方式從控制閥的控制功能中分離出來。
加寬外殼部分軸向地延伸超出加寬活塞部分，使得可以調(diào)節(jié)閥塞軸向運(yùn)動。在背離軸向面對閉合壁的這側(cè)，優(yōu)選地，只是低壓側(cè)的流體壓力在加寬結(jié)構(gòu)的區(qū)域中施加到閥塞。優(yōu)選地，儲存口或者在加寬的外殼部分中的另外的儲存口設(shè)置在加寬結(jié)構(gòu)的背離軸向面對閉合壁的這側(cè)，使得儲罐的流體壓力至少基本上充斥在這側(cè)。
在改進(jìn)中，閥塞的背離軸向面對閉合壁的一側(cè)包括徑向的并優(yōu)選周向的凹部，該凹部軸向地連接到加寬結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，閥外殼的操作口和儲存口以及凹部的軸向長度設(shè)置成使得在閥塞的第二活塞位置操作口經(jīng)由凹部連接到儲存口。在第一活塞位置，閥塞的限定凹部界線的控制邊緣將操作口與儲存口分離。優(yōu)選地，控制邊緣軸向地設(shè)置在閥塞上，并且致動單元可以被控制為使得閥塞還可以定位在第一位置和第二位置之間的中間位置，從而控制活塞還可以只是部分地覆蓋和釋放儲存口。如果閥塞從第一位置朝向第二位置或從第二位置朝向第一位置運(yùn)動的軸向運(yùn)動速度可以改變，即，如果閥塞還可以以不同的速度運(yùn)動，也是有利的。
在改進(jìn)中，凸輪軸相位設(shè)定器包括用于流體的另外的壓力室。高壓側(cè)的流體被施加到這些至少兩個壓力室中的一個或另一個。相應(yīng)地，對一個壓力室施加壓力，引起凸輪軸相對于曲軸沿向前的方向被調(diào)節(jié)，而當(dāng)壓力被加給另一個壓力室時，凸輪軸沿相反的旋轉(zhuǎn)方向被向后調(diào)節(jié)。在這樣的實(shí)施例中，控制閥被設(shè)置成選擇性地將壓力流體引導(dǎo)到一個壓力室中或另一個壓力室中。為了實(shí)現(xiàn)這個功能，閥外殼包括另外的操作口，流體可以穿過該另外的操作口流動到該另外的壓力室。該另外的操作口形成在閥外殼中，使得在第二活塞位置上活塞出口連接到該另外的操作口，并且在第一活塞位置上活塞出口與另外的操作口分離。優(yōu)選地，在第一活塞位置，該另外的操作口連接到儲罐，使得壓力流體可以從該另外的壓力室流出經(jīng)由該另外的操作口進(jìn)入到儲罐。為了實(shí)現(xiàn)這種壓力釋放，閥塞可以包括另外的徑向凹部，優(yōu)選同樣是周向凹部，在第一活塞位置，另外的徑向凹部將閥外殼的另外的操作口連接到儲罐，優(yōu)選地連接到閥外殼的連接到儲罐的另外的儲存口。盡管不太優(yōu)選，然而仍然可以在閥外殼中僅設(shè)置單個儲存口，并且可以將通道的輪廓構(gòu)造為使得在第一活塞位置，另外的操作口連接到這個相同的儲存口。
在實(shí)施例中，其中閥外殼包括所述兩個操作口和所述兩個儲存口，優(yōu)選地，這些口被設(shè)置成使得這兩個操作口被軸向地設(shè)置在這兩個儲存口之間，即，使得沿軸向方向看，其中一個儲存口后面為分配給它的操作口，該操作口后面為另一個操作口，另一個操作口后面為分配給所述另一個操作口的儲存口。借助于以此方式順序地設(shè)置，可以保持短的調(diào)節(jié)路徑，其中，閥塞沿該調(diào)節(jié)路徑以行進(jìn)以選擇性地將一個操作口連接到一種類型的壓力室或?qū)⒘硪粋€操作口連接到另一種類型的壓力室。在閥塞的外部圓周上軸向地延伸的凹部可以連接操作口，其中，該操作口確保所分配的壓力室中的壓力通過控制閥中的短的路徑釋放到所分配的儲存口。優(yōu)選地，包括外殼入口，供給結(jié)構(gòu)和排出結(jié)構(gòu)按照以下順序軸向地設(shè)置外殼入口形成在閥外殼的軸向面對端的附近或者優(yōu)選地形成在該閥外殼的軸向面對端處，接著是在閥外殼的另一個軸向面對端的方向上的另外的儲存口，再接著為另外的操作口，然后為第一操作口，最后為軸向地離外殼入口最遠(yuǎn)的第一儲存口。
在改進(jìn)中，凸輪軸相位設(shè)定器被構(gòu)造成使得，當(dāng)因調(diào)節(jié)相位位置的需要而釋放壓力室中的壓力時，流體并且優(yōu)選地是流動穿過控制閥的任何流體，穿過與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)的相位設(shè)定器的一個或者多個部件流回到發(fā)動機(jī)外殼內(nèi)，并且不首先流到附連到發(fā)動機(jī)外殼的外面的附連外殼例如鏈條殼內(nèi)，其中流體必須從所述附連外殼被導(dǎo)引回儲罐。在這樣的實(shí)施例中，內(nèi)燃機(jī)——例如其發(fā)動機(jī)外殼——不是必須特定地設(shè)置為用于從相位設(shè)定器流出的流體的回輸結(jié)構(gòu)。這使有利于安裝相位設(shè)定器。在有利的實(shí)施例中，回輸結(jié)構(gòu)延伸穿過當(dāng)被安裝有凸輪軸時可旋轉(zhuǎn)地固定連接到凸輪軸的相位設(shè)定器的轉(zhuǎn)子，其中該轉(zhuǎn)子設(shè)置有相應(yīng)的回輸結(jié)構(gòu)，為此目的，回輸結(jié)構(gòu)優(yōu)選地為以軸向直線穿過轉(zhuǎn)子的通路。盡管單個通路可以形成回輸結(jié)構(gòu)，然而如果回輸結(jié)構(gòu)包括圍繞轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸線分布設(shè)置的多個通路，則是優(yōu)選的。連接到轉(zhuǎn)子的回輸結(jié)構(gòu)的連續(xù)回輸結(jié)構(gòu)在定子中延伸，其中，該連續(xù)回輸結(jié)構(gòu)可以由例如在定子中的一個或者多個孔形成，或者由成形為槽形的或完全周向的一個或者多個內(nèi)部加寬結(jié)構(gòu)形成，或者可以由徑向地在外側(cè)的定子和徑向地在內(nèi)側(cè)的凸輪軸共同限定。如果控制閥包括所述的另外的儲存口，那么優(yōu)選地，調(diào)節(jié)凸輪軸的相位位置所需要的流體穿過與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)的相位設(shè)定器、經(jīng)由兩個儲存口被導(dǎo)引回發(fā)動機(jī)外殼中。
在被設(shè)置成使得與凸輪軸一起被旋轉(zhuǎn)并且在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間旋轉(zhuǎn)的相位設(shè)定器內(nèi)的回輸結(jié)構(gòu)在其本身方面也是有利的，例如不需要通過加寬閥塞來補(bǔ)償，即，甚至不需要主要權(quán)利要求的特征部分。然而，在凸輪軸相位設(shè)定器內(nèi)的回輸結(jié)構(gòu)，即，在相位設(shè)定器的、被設(shè)置成使得在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間與凸輪軸一起旋轉(zhuǎn)的一個或者多個部件內(nèi)的回輸結(jié)構(gòu)，通常也是有利的，并且其不只是與流體可以流動穿過的中空閥塞連接。在相位設(shè)定器內(nèi)的回輸結(jié)構(gòu)因此也可以有利于包括中心控制閥的相位設(shè)定器，其中，中心控制閥包括閥塞， 流體只是在外部圓周上被供給到該閥塞，即流體不會流動穿過該閥塞。然而，具有盡可能簡單的通道輪廓的中空閥塞是有利的。此外，因而包括流體可以流動穿過的中空閥塞或者包括流體不能流動穿過的閥塞的中心控制閥，還可包括致動單元，其中，這不優(yōu)選，該致動單元包括錨固件，該錨固件相對于線圈不旋轉(zhuǎn)，而是例如被可旋轉(zhuǎn)地固定連接到閥塞上。
因此，在相位設(shè)定器內(nèi)的回輸結(jié)構(gòu)方面，本發(fā)明還涉及用于借助液壓流體來調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸相對于曲軸的旋轉(zhuǎn)角位置的凸輪軸相位設(shè)定器，所述凸輪軸相位設(shè)定器包括 a)定子，其由曲軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動； b)用于流體的壓力室； c)轉(zhuǎn)子，其可旋轉(zhuǎn)地固定連接到凸輪軸，并且耦連到定子以傳遞轉(zhuǎn)矩，并且該轉(zhuǎn)子可以通過將流體引入到壓力室中的方式來調(diào)節(jié)其相對于定子的旋轉(zhuǎn)角； d)閥外殼，其包括外殼入口、到壓力室的操作口、以及到用于流體的儲罐的儲存口，并且該閥外殼被可旋轉(zhuǎn)地固定連接到凸輪軸，或者由凸輪軸形成； e)閥塞，其可以在閥外殼中、于第一位置和第二位置之間軸向地前后調(diào)節(jié)，并且該閥塞包括連接到外殼入口、且在閥塞的第一位置連接到操作口、而在閥塞的第二位置與操作口分離的活塞供給結(jié)構(gòu)； f)致動單元，其耦連到閥塞，用于軸向地調(diào)節(jié)閥塞；以及 g)回輸結(jié)構(gòu)，最多除了流體泄漏之外，所有流動穿過閥外殼的流體都可以穿過回輸結(jié)構(gòu)被供給回到內(nèi)燃機(jī)的、可旋轉(zhuǎn)地安裝凸輪軸的發(fā)動機(jī)外殼中， h)其中，該回輸結(jié)構(gòu)只從儲存口穿過凸輪軸相位設(shè)定器延伸至發(fā)動機(jī)外殼。
以上特征a)到特征h)可以由在本文所要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)公開的任何一個特征進(jìn)行有利地補(bǔ)充；相反地，以上特征a)到特征h)——每一個是獨(dú)立的并且可以任意結(jié)合——也可以有利地發(fā)展本文所要求保護(hù)的本發(fā)明。該閥塞可以包括軸向中空空間；在這樣的實(shí)施例中，活塞供給結(jié)構(gòu)將是所述的活塞入口。如果借助于閥塞要被控制的流體沒有被引入到該閥塞中，而是——如現(xiàn)有技術(shù)而言——被導(dǎo)引到閥塞的外部圓周上，那么所述的活塞供給結(jié)構(gòu)為凹部，其中，該凹部形成在閥塞的圓周上并且將外殼入口連接到操作口， 并且優(yōu)選地在相應(yīng)的活塞位置環(huán)繞閥塞的外部圓周。
特別地，閥外殼可以被旋到凸輪軸上，其中，該閥外殼優(yōu)選地包括外部螺紋，并且該凸輪軸相應(yīng)地包括在容納空間中的用于螺旋連接的內(nèi)部螺紋。假設(shè)該閥外殼和該凸輪軸借助于螺旋連接而彼此連接，那么如果在相位設(shè)定器內(nèi)設(shè)置有回輸結(jié)構(gòu)則該閥外殼的螺旋頭也可以同時閉合用于流體的所述回輸結(jié)構(gòu)。特別地，該閥外殼可以用作用于安裝凸輪軸相位設(shè)定器的轉(zhuǎn)子和定子的張緊螺旋件，使得螺旋連接建立時相位設(shè)定器也同時安裝好。 被形成為中心張緊螺旋件的閥外殼可以具有用于凸輪軸相位設(shè)定器的轉(zhuǎn)子的中心定位件的功能，該中心定位件通過相對于凸輪軸來中心定位轉(zhuǎn)子。在可替代的實(shí)施例中，閥外殼還可以被形成為外殼筒，該外殼筒僅軸向地插入到凸輪軸中并且然后由緊固設(shè)備例如緊固環(huán)軸向地緊固。外殼筒或者可以設(shè)有螺紋的閥外殼，可以例如通過焊接連接另外地或者專門地以材料配合的方式軸向地緊固。還是在其他的實(shí)施例中，閥外殼也可以直接由凸輪軸本身形成，或者借助于材料配合連接的方式接合到該凸輪軸的軸向端。然而，可以以形狀配合的方式或者以摩擦配合的方式進(jìn)行安裝的閥外殼是優(yōu)選的。
耦連構(gòu)件突出穿過的軸向面對閉合壁可以由閉合圓盤方便地形成，其中，該閉合圓盤被固定地接合到閥外殼的罩殼。該閉合圓盤例如可以通過壓配合或者借助螺旋連接或者焊接連接以及包括作為示例被引用的這些接合方法的結(jié)合而被接合到該閥外殼的罩殼。
在從屬權(quán)利要求以及從屬權(quán)利要求的組合中也公開了有利的特征。


下面基于

本發(fā)明的示例性實(shí)施例。示例性實(shí)施例所公開的特征以單獨(dú)特征的形式以及以特征任意組合的形式有利地產(chǎn)生了本權(quán)利要求的主題和上文描述的實(shí)施例。見 圖1第一示例性實(shí)施例的凸輪軸相位設(shè)定器的縱向剖面視圖； 圖2在相位設(shè)定器的、背離凸輪軸的軸向面對側(cè)的俯視圖，其中蓋子被取下； 圖3相位設(shè)定器的控制閥的沿圖1中A-A的橫截面視圖； 圖4圖1的凸輪軸相位設(shè)定器的中心區(qū)域； 圖5第二示例性實(shí)施例的凸輪軸相位設(shè)定器； 圖6第三示例性實(shí)施例的凸輪軸相位設(shè)定器； 圖7控制閥的沿圖6中A-A的橫截面視圖；以及 圖8第四示例性實(shí)施例的凸輪軸相位設(shè)定器。
具體實(shí)施例方式圖1示出了凸輪軸相位設(shè)定器的縱向剖面視圖。凸輪軸相位設(shè)定器設(shè)置在凸輪軸 1的軸向面對側(cè)的端部，用于調(diào)節(jié)凸輪軸1相對于內(nèi)燃機(jī)的曲軸——例如為機(jī)動車的驅(qū)動馬達(dá)——的相位位置，即，旋轉(zhuǎn)角位置。凸輪軸1被可旋轉(zhuǎn)地安裝在汽缸蓋外殼中，使得凸輪軸1可以在內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼2中繞旋轉(zhuǎn)軸線R旋轉(zhuǎn)。
凸輪軸相位設(shè)定器包括定子3和轉(zhuǎn)子7，其中定子3可以由該曲軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，轉(zhuǎn)子 7可旋轉(zhuǎn)地固定連接到凸輪軸1。定子3包括例如鏈輪的驅(qū)動輪4、蓋子6和葉輪5，該葉輪 5軸向地設(shè)置在該驅(qū)動輪4和該蓋子6之間。驅(qū)動輪4、葉輪5和蓋子6彼此可旋轉(zhuǎn)地固定連接。定子3和轉(zhuǎn)子7形成液壓樞轉(zhuǎn)馬達(dá)。
圖2示出了該定子-轉(zhuǎn)子裝置3、7的在軸向面對側(cè)的俯視圖。定子3的蓋子6被取下，使得可以看見定子3的葉輪5和形成為葉輪的對置輪的轉(zhuǎn)子7。葉輪5形成樞轉(zhuǎn)馬達(dá)的外部部件，而該轉(zhuǎn)子7形成樞轉(zhuǎn)馬達(dá)的內(nèi)部部件。中空的葉輪5的內(nèi)部圓周包括徑向向內(nèi)突出的葉片。轉(zhuǎn)子7包括徑向向外凸起的、且與葉輪5的葉片一起形成第一壓力室8 和第二壓力室9的葉片。在周向方向上每一個壓力室8被設(shè)置為在轉(zhuǎn)子7的葉片的左側(cè)， 而在周向方向上每一個壓力室9被設(shè)置為在轉(zhuǎn)子7的葉片的右側(cè)。假設(shè)壓力室8被加壓， 而壓力室9被減壓，那么在圖2中轉(zhuǎn)子7相對于定子3順時針旋轉(zhuǎn)，最多到達(dá)圖2中假定的端位置。假設(shè)壓力室9被加壓，而壓力室8被減壓，那么轉(zhuǎn)子7逆時針旋轉(zhuǎn)。相對于定子3 在一個旋轉(zhuǎn)方向上進(jìn)行的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動對應(yīng)于凸輪軸1向前于曲軸；而在另一個方向上進(jìn)行的相對旋轉(zhuǎn)運(yùn)動對應(yīng)于凸輪軸1落后于曲軸。
凸輪軸相位設(shè)定器包括控制閥，該控制閥相對于定子-轉(zhuǎn)子裝置3、7居中設(shè)置，并且該控制閥包括閥外殼10和閥塞20，該閥塞20設(shè)置成使得其可以在該閥外殼10中軸向前后運(yùn)動從而被軸向地調(diào)節(jié)。閥塞20是中空的，其包括軸向延伸的中空空間21、在一個軸向端處的活塞入口 22、以及徑向地穿過閥塞20的罩殼的活塞出口 23，其中，該閥塞20的罩殼環(huán)繞該中空空間21。閥塞20的背離活塞入口 22的另一個軸向端包括用于耦連到致動單元15的耦連構(gòu)件25，其中，該致動單元15實(shí)現(xiàn)閥塞20的軸向調(diào)節(jié)。耦連構(gòu)件25擔(dān)當(dāng)閥塞 20的沖桿。耦連構(gòu)件25可以和環(huán)繞中空空間21的活塞罩殼形成一個件，或者可適用地軸向固定地接合到該活塞罩殼。耦連構(gòu)件25在該閥塞20的軸向地面向致動單元15的軸向面對端處突出。該耦連構(gòu)件25突出穿過該閥外殼10的軸向面對閉合壁11。軸向面對閉合壁11以緊密配合的方式圍繞該耦連構(gòu)件25，從而確保盡管耦連構(gòu)件25可以前后運(yùn)動，但閥外殼10是閉合的，是流體密封的。
致動單元15為電磁致動單元，在示例性實(shí)施例中為軸向行程電磁體，包括可以被供給電流的線圈16和線圈16所環(huán)繞的錨固件17。該線圈16可旋轉(zhuǎn)地固定連接到內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼2。在示例性實(shí)施例中，該線圈16可旋轉(zhuǎn)地固定連接到到蓋子2b，該蓋子2b 又固定地連接到安裝在該發(fā)動機(jī)外殼2上的相位設(shè)定器外殼加。錨固件17可以相對于該線圈16軸向地運(yùn)動。該錨固件17和該耦連構(gòu)件25直接耦連接合，該耦連接合形成為軸向壓力接觸。當(dāng)該線圈16被供給電流時，在該耦連接合——純粹地軸向壓力接觸——期間， 軸向指向該耦連構(gòu)件25的致動力作用在該錨固件17上，并作用在該耦連構(gòu)件25上，從而作用在該閥塞20上。優(yōu)選地，在閥塞20和致動單元15之間的分離點(diǎn)處只發(fā)生點(diǎn)接觸，其中，該閥塞20在運(yùn)轉(zhuǎn)期間與凸輪軸1 一起旋轉(zhuǎn)，而該致動單元15不旋轉(zhuǎn)。該錨固件17的接觸該耦連構(gòu)件25的端部優(yōu)選地具有球形表面?；蛘?，該耦連構(gòu)件25可以在其軸向面對端具有球形表面。在一改進(jìn)中，該錨固件17的接觸端通過將球形件以球面方式自由地可旋轉(zhuǎn)地安裝在該錨固件17的承窩中的方式形成為球形滑動軸承。
控制閥包括彈簧單元14，該彈簧單元14的彈簧力抵抗該致動單元15的致動力。 彈簧單元14直接支撐于該閥外殼10上，并且在致動單元15的方向支撐于該閥塞20上。該致動單元15由該內(nèi)燃機(jī)的控制器進(jìn)行控制——即，被供應(yīng)電流。優(yōu)選地，使用存儲在發(fā)動機(jī)控制器的存儲器中的特性映射來控制該致動單元15，例如，根據(jù)曲軸的旋轉(zhuǎn)速度、載荷或者其他的和/或另外的與內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)有關(guān)的參數(shù)。
該閥塞20被設(shè)置在該閥外殼10的中心軸向中空空間中，使得閥塞20可以以所說明的方式前后運(yùn)動。閥外殼10的背向該軸向面對閉合壁11的軸向端包括外殼入口 Pa， 該外殼入口 Pa軸向地并且中心地通向該外殼的中空空間，并且加壓流體可以經(jīng)由該凸輪軸 1—即該凸輪軸1的壓力入口 P——供給到該外殼入口 Pa。具體地，該流體可以是用來潤滑內(nèi)燃機(jī)以及還用來潤滑例如該凸輪軸1的樞轉(zhuǎn)軸承的潤滑油。優(yōu)選地例如通過該凸輪軸 1的樞轉(zhuǎn)軸承，即將壓力口 P連接到用于該樞轉(zhuǎn)軸承的潤滑油供給裝置，壓力流體被供給到控制閥。壓力流體在P處流到該凸輪軸1中，穿過該軸向外殼入口 Pa到達(dá)該閥外殼10中， 并且穿過與該外殼入口 Pa軸向齊平的活塞入口 22到達(dá)中空空間21中。活塞出口 23從該中空空間21橫向地分支出來，優(yōu)選地例如在徑向方向上分支出來，并且根據(jù)該閥塞20的軸向位置，壓力流體穿過該活塞出口 23供給到壓力室8或壓力室9，以設(shè)置轉(zhuǎn)子7相對于定子 3的相位位置，從而設(shè)置凸輪軸1相對于曲軸的相位位置。該活塞出口 23由穿過該閥塞20 的罩殼的徑向通路形成，其中，這些徑向通路被設(shè)置為沿該閥塞20的圓周分布。該活塞出口 23設(shè)置在該閥塞20的軸向中間部分中。
閥外殼10包括導(dǎo)引穿過其罩殼的口，這些口用于供給流體到壓力室8和9以及從壓力室8和9排出流體。這些口包括操作口 A、操作口 B、分配給該操作口 A的儲存口 TA、以及分配給該操作口 B的儲存口 TB。口 A和口 Tb中的每一個都是穿過該閥外殼10的罩殼的線性通路。口 A、B和Ta以最短路徑徑向地延伸穿過該罩殼。該儲存口 Tb向外傾斜地延伸到相位設(shè)定器外殼加中。
圖3僅示出包括閥外殼10和閥塞20的控制閥的、沿圖1中A-A的橫截面視圖。此截面表示圖具體示出了該閥塞20的活塞出口 23和該閥外殼10的操作口 B，其中，該操作口
13B同樣地由徑向地延伸并因而以短通路形成，所述短通路穿過該閥外殼10的罩殼并且設(shè)置為沿該閥塞10的圓周分布。口 A、Ta和Tb的每一個同樣地由多個通路通道形成，這些通路通道圍繞中心軸線R設(shè)置分布。
圖4只示出根據(jù)圖1的凸輪軸相位設(shè)定器的中心區(qū)域。圖1、3和4示出了由彈簧單元14保持在第一軸向活塞位置的閥塞20。在該第一活塞位置，活塞出口 23連接到操作口 B。經(jīng)由壓力口 P供給到凸輪軸1的壓力流體在軸向方向上流動穿過軸向外殼入口 &和活塞入口 22，到達(dá)該閥塞20的中空空間21，并且在中空空間穿過分支活塞出口 23到達(dá)壓力室8，根據(jù)圖2的表示，該壓力室8被分配給該操作口 B。連接到操作口 A的壓力室9經(jīng)由該操作口 A和形成在該閥塞20的外部圓周上的凹部沈連接到儲存口 Ta，并且經(jīng)由該儲存口 Ta和回輸結(jié)構(gòu)4’連接到儲罐，其中，該回輸結(jié)構(gòu)4’與凸輪軸1 一起旋轉(zhuǎn)，因而壓力室9 被減壓。該凹部沈在該閥塞20的整個外部圓周上延伸。從該凹部沈沿軸向方向觀察到， 在活塞出口 23的后面，另外的軸向延伸凹部27形成在該閥塞20的外部圓周上，并且同樣地在該閥塞20的整個外部圓周上延伸。在第一活塞位置，該凹部27連接到儲存口 TB。該儲存口 Tb被分配給該操作口 B。然而，在該第一活塞位置，借助于該閥塞20的密封板，該儲存口 Tb與該操作口 B流體隔離，其中該密封板形成在活塞出口 23和凹部27之間。
假設(shè)通過對致動單元15相應(yīng)地供應(yīng)電流而將超過彈簧單元14的彈簧力的致動力施加到錨固件17，那么，該致動單元15朝向外殼入口 Pa軸向地將閥塞20推離所示出的第一活塞位置，并且，如果該致動力相當(dāng)大，就會推到遠(yuǎn)至軸向第二活塞位置，在第二活塞位置中，連接到活塞出口 23的口不再是操作口 B而是另一操作口 A。在第二活塞位置，該閥塞 20的形成在活塞出口 23和凹部沈之間的密封板將該操作口 A和分配給它的儲存口 Ta隔離，使得在第二活塞位置壓力流體被施加到壓力室9。在該第二活塞位置，凹部27還將操作口 B連接到儲存口 TB，使得流體可以從壓力室8流出從而對這些壓力室8減壓。轉(zhuǎn)子7沿圖2所示的逆時針方向相對于葉輪5相應(yīng)地運(yùn)動，從而相對于定子3運(yùn)動。可旋轉(zhuǎn)地固定連接到轉(zhuǎn)子7的凸輪軸1在其活塞位置中相對于曲軸被以相同的旋轉(zhuǎn)角度調(diào)節(jié)。
流動穿過外殼入口 Pa到達(dá)控制閥中的高壓側(cè)流體向閥塞20施加沿致動單元15方向作用的第一軸向力。為了抵消該第一軸向力，流體可以沿該致動單元15的方向流動穿過閥塞20，使得在其面向該致動單元15的后側(cè)、于所述后側(cè)和軸向面對閉合壁11之間建立流體壓力，其中所述流體壓力向該閥塞20的后側(cè)施加抵抗力——第二軸向力。因?yàn)轳钸B構(gòu)件 25突出穿過軸向面對閉合壁11的橫截面區(qū)域使得可以被施加壓力流體的投影區(qū)域減少， 因而根據(jù)耦連構(gòu)件25的橫截面面積，軸向抵抗力——第二軸向力——會小于第一軸向力。 根據(jù)流體壓力，將會產(chǎn)生根據(jù)投影區(qū)域之間的差異而改變的合成軸向推力?？刂崎y的特性曲線會相應(yīng)地改變，這會導(dǎo)致嚴(yán)重的失真，這是因?yàn)榱黧w壓力在內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)期間會波動。
為了增大第二軸向力，閥塞20包括徑向加寬的活塞部分觀，在下文中稱為加寬結(jié)構(gòu)28，并且閥外殼10包括互補(bǔ)加寬外殼部分18，該互補(bǔ)加寬外殼部分18以緊密配合的方式圍繞該加寬結(jié)構(gòu)觀。只要該閥外殼10和閥塞20以密封的形式協(xié)作，除了加寬結(jié)構(gòu)觀之外，閥塞20在其整個外部圓周上具有例如相同的圓柱形橫截面。為了將壓力流體導(dǎo)引到閥塞20的后側(cè)，該閥塞20包括供給結(jié)構(gòu)M，從外殼入口 22觀察，該供給結(jié)構(gòu)M軸向地位于活塞出口 23的后面，該供給結(jié)構(gòu)M由閥塞20的基部中的繞中心軸線R分布的多個通路通道形成。該加寬結(jié)構(gòu)28和相應(yīng)的外殼部分18的尺寸設(shè)計(jì)成使得由加寬結(jié)構(gòu)28提供的、面對著致動單元15的投影區(qū)域F28的增加至少主要抵消耦連構(gòu)件25的“不能用于”補(bǔ)償?shù)臋M截面區(qū)域F25。該補(bǔ)償區(qū)域是投影區(qū)域G8的外部環(huán)狀區(qū)域。軸向地面對著軸向面對閉合壁11的附加投影區(qū)域——加寬結(jié)構(gòu)觀的補(bǔ)償區(qū)域——優(yōu)選地恰好與橫截面區(qū)域F25 —樣大，耦連構(gòu)件25在橫截面區(qū)域Fm上突出穿過該軸向面對閉合壁11。這樣的結(jié)果是沿致動單元15方向作用的第一軸向力被相反的第二軸向力抵消，從而不會產(chǎn)生合成軸向推力。 投影區(qū)域——當(dāng)流體流動穿過閥塞20時每個投影區(qū)域產(chǎn)生軸向力——在兩個軸向方向上是等尺寸的。
加寬結(jié)構(gòu)觀優(yōu)選地在閥塞20的軸向面對側(cè)的端部形成，該軸向面對側(cè)面向致動單元15。加寬外殼部分18呈現(xiàn)出足夠的軸向延伸以使得可以調(diào)節(jié)閥塞20的運(yùn)動。加寬部分觀形成凹部27的面向致動單元15的端部。加寬外殼部分18在錐形結(jié)構(gòu)13處逐漸縮減到窄的橫截面，該窄橫截面在之后的軸向剖面中是恒定的。錐形結(jié)構(gòu)13形成在凹部27 范圍內(nèi)，例如軸向地位于儲存口 Tb的區(qū)域中。
鎖定件30將轉(zhuǎn)子7相對于定子3鎖定在的特定的旋轉(zhuǎn)角位置處。鎖定件30借助于彈簧單元偏置到鎖定位置。流體壓力沿另一方向作用，以使得當(dāng)流體壓力增加時鎖定件 30移離該鎖定位置。
圖5示出了第二示例性實(shí)施例的凸輪軸相位設(shè)定器，其同樣地以縱向剖視圖示出，剖視圖包括凸輪軸1的旋轉(zhuǎn)軸線R。與第一示例性實(shí)施例不同的是，閥外殼10不形成為用于相位設(shè)定器的張緊螺紋件，并且也不借助于螺紋連接而連接到凸輪軸1。閥外殼10體現(xiàn)為外殼筒，該外殼筒穿過該凸輪軸1的在軸向面對側(cè)上的開口端插入到其中心容納空間 la，到達(dá)并且抵接抵接件，而且一旦插入就以徑向地緊密配合的方式定位在中空的凸輪軸1 中。閥塞10借助于緊固件31相對于凸輪軸1軸向地緊固，該緊固件31例如為緊固環(huán)。
與第一示例性實(shí)施例不同，容納空間Ia在凸輪軸1內(nèi)以軸向連續(xù)的方式延伸。該容納空間Ia借助于被插入到凸輪軸1中的隔離元件Ib從連續(xù)中空空間中隔離，特別是以流體方式隔離，以導(dǎo)引流體穿過凸輪軸1的壓力口 P到達(dá)容納空間Ia中，并且從容納空間 Ia穿過同樣的軸向外殼入口 Pa到達(dá)閥塞20中。
與第一實(shí)施例不同，遠(yuǎn)離外殼入口 Pa的儲存口 Tb像其他的口 A、B和Ta —樣形成為在閥外殼10的罩殼中的短的徑向通路。與第一示例實(shí)施例的閥塞20相比，本閥塞20本身只在供給結(jié)構(gòu)M方面進(jìn)行改進(jìn)，該供給結(jié)構(gòu)M用于對軸向力進(jìn)行補(bǔ)償，并且不像在第一示例實(shí)施例中那樣在軸向面對閉合壁11的方向上基本上軸向地延伸，而是從活塞的中空空間21斜地向外伸展。如在第一示例實(shí)施例中一樣，以圍繞中心軸線R分布的方式，在閥塞20的后側(cè)設(shè)置有多個通路孔。
第二示例性實(shí)施例的相位設(shè)定器的其他方面與第一示例性實(shí)施例的相位設(shè)定器一致。
圖6示出了第三示例性實(shí)施例的凸輪軸相位設(shè)定器，也以包括凸輪軸1的旋轉(zhuǎn)軸線R的縱向剖視圖形式示出。圖7只示出了相位設(shè)定器的包括閥外殼10和閥塞20的中心控制閥的A-A橫截面。除了一個例外之外，本實(shí)施例的閥塞20與第一示例性實(shí)施例的閥塞 20—致。與第一示例實(shí)施例不同，本示例的活塞出口 23不是由簡單的孔形成，而是由以裂隙形式在周向方向上延伸的通路形成?？凇┑絋b是如第二示例性實(shí)施例中的短的徑向通路，例如也是在閥外殼10中沿圓周分布設(shè)置的通路孔。
在第三示例性實(shí)施例的相位設(shè)定器中，流體穿過致動單元15附近的儲存口 1排出，不排出到相位設(shè)定器外殼加中并且經(jīng)由該相位設(shè)定器外殼加排回到發(fā)動機(jī)外殼2中， 或者經(jīng)由回輸結(jié)構(gòu)以其他方式排回到用于流體的儲罐中，其中該回輸結(jié)構(gòu)在相位設(shè)定器內(nèi)延伸進(jìn)入發(fā)動機(jī)外殼直至低壓側(cè)。該回輸結(jié)構(gòu)包括穿過轉(zhuǎn)子7延伸的回輸結(jié)構(gòu)7a，并包括圍繞中心軸線R分布設(shè)置的多個回輸通道，一個回輸通道7a用于通路中的每一個，所述回輸通道和通路共同形成儲存口 Tb。優(yōu)選地，這些回輸通道例如每一個在轉(zhuǎn)子7中形成為軸向線性通路通道?；剌斀Y(jié)構(gòu)7a通向連接回輸結(jié)構(gòu)如中，該連接回輸結(jié)構(gòu)如在徑向內(nèi)側(cè)上由凸輪軸1限定，在徑向外側(cè)上由定子3限定，在這種情況下徑向外側(cè)由驅(qū)動輪4限定。在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)期間將通過儲存口 Tb排出的流體供回與凸輪軸1 一起旋轉(zhuǎn)的相位設(shè)定器內(nèi)，這大大降低了流體回輸?shù)馁M(fèi)用，這是因?yàn)橄辔辉O(shè)定器的功能所需要的任何流體的回輸也通過安裝相位設(shè)定器而自動地得以確保。在外殼入口 Pa附近的另一儲存口 Ta如以上在第一示例實(shí)施例中所述地以短的路徑導(dǎo)引回到發(fā)動機(jī)外殼2中到達(dá)低壓側(cè)。這也應(yīng)用到所有示例性實(shí)施例；通過對比，新穎的是還經(jīng)由儲存口 Tb的集成回輸結(jié)構(gòu)^、7a，儲存口 Tb在凸輪軸 1外側(cè)位于軸向更遠(yuǎn)處。連續(xù)的回輸結(jié)構(gòu)如是用于儲存口 Ta和Tb 二者的共同回輸結(jié)構(gòu)。
使用閥外殼10在軸向面對側(cè)的端部密封回輸結(jié)構(gòu)7a還有利于相位設(shè)定器的設(shè)計(jì)構(gòu)造盡可能簡單。該閥外殼10如第一示例實(shí)施例中所述的那樣借助于螺紋連接來連接到凸輪軸1。然而，在第三示例實(shí)施例中，螺旋頭19具有另外的功能，即用作回輸結(jié)構(gòu)7a的密封件，從而使其輪廓可以簡化，簡化成例如穿過轉(zhuǎn)子7的簡單線性通路。儲存口 Tb和回輸結(jié)構(gòu)7a之間的連接也被構(gòu)造得簡單，S卩，以在轉(zhuǎn)子7的軸向面對端處的徑向凹槽的形式構(gòu)造。
關(guān)于第一示例性實(shí)施例進(jìn)行的說明也可以其它方式應(yīng)用于第三示例性實(shí)施例。
圖8示出第四示例性實(shí)施例的凸輪軸相位設(shè)定器，同樣地以包括凸輪軸1的旋轉(zhuǎn)軸線R的縱向剖面示出。與其他的實(shí)施例不同，高壓側(cè)的流體不是簡單地徑向流動到控制閥，而是經(jīng)由徑向壓力口已徑向流動到控制閥。閥外殼10在其軸向內(nèi)部軸向面對端部處是閉合的?？凇┑絋b如第二示例性實(shí)施例中所述的那樣形成。關(guān)于第一示例實(shí)施例進(jìn)行的說明也可以以別的方式應(yīng)用至第四示例性實(shí)施例。
附圖標(biāo)記列表 1凸輪軸 Ia容納空間 Ib隔離件 2樞轉(zhuǎn)軸承，發(fā)動機(jī)外殼 2a相位指定器外殼 2b蓋子 3定子 4驅(qū)動輪 4’回輸結(jié)構(gòu) 4a回輸結(jié)構(gòu) 5葉輪 6蓋子 7轉(zhuǎn)子 7a回輸結(jié)構(gòu) 8壓力室 9壓力室 10閥外殼 11軸向面對閉合壁 12螺紋連接 13錐形結(jié)構(gòu) 14彈簧單元 15致動單元 16線圈 17錨固件 18加寬外殼部分 19螺旋頭 20閥塞 21中空空間 22活塞入口 23活塞出口 24補(bǔ)償供給結(jié)構(gòu) 25耦連構(gòu)件 26凹部 27凹部 28加寬結(jié)構(gòu)，加寬活塞部分 29- 30鎖定件 31緊固件 A操作口 B操作口 P壓力口 Pa軸向外殼入口 Pr徑向外殼入口 R旋轉(zhuǎn)軸線，中心軸線 TA儲存口 Tb儲存口
權(quán)利要求
1.一種包括控制閥的凸輪軸相位設(shè)定器，所述控制閥用于控制液壓流體到壓力室(8) 的供給以及從壓力室(8)的排出，所述凸輪軸相位設(shè)定器用于調(diào)節(jié)內(nèi)燃機(jī)的凸輪軸(1)相對于曲軸的旋轉(zhuǎn)角位置，所述控制閥包括a)閥外殼(10)，其包括通到所述壓力室⑶的操作口⑶和通到用于流體的儲罐的儲存口(Ib)；b)閥塞(20)，其能夠在所述閥外殼(10)中、于第一位置和第二位置之間軸向地前后被調(diào)節(jié)，并且所述閥塞00)包括軸向中空空間(21)、用于將流體引入到所述中空空間中的活塞入口 02)、以及通向所述中空空間的外部的活塞出口(23)，并且在所述閥塞 (20)的所述第一位置，所述活塞出口連接到所述操作口(B)，而在所述閥塞OO)的所述第二位置，所述活塞出口 03)與所述操作口(B)分離；c)致動單元(15)，其耦連到所述閥塞(20)，用于軸向地調(diào)節(jié)所述閥塞OO)；以及d)耦連構(gòu)件(25)，其穿過軸向面對閉合壁(11)突出，并將所述致動單元(1 耦連到所述閥塞(20)，其中，所述軸向面對閉合壁(11)閉合所述閥外殼(10)；其特征在于e)所述閥塞OO)包括徑向加寬結(jié)構(gòu)( )，其中，所述閥外殼(10)的互補(bǔ)加寬外殼部分(18)包圍所述加寬結(jié)構(gòu)(觀)，并且流體沿指向遠(yuǎn)離所述軸向面對閉合壁(11)的軸向方向施加到所述加寬結(jié)構(gòu)( )，從而產(chǎn)生軸向壓力，并且f)所述加寬結(jié)構(gòu)08)的尺寸確定為使得盡管存在所述耦連構(gòu)件(25)，但流體仍在兩個軸向方向上以至少基本上相等大小的壓力作用在所述閥塞OO)上。
2.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述閥外殼(10)可旋轉(zhuǎn)地固定連接到所述凸輪軸(1)，或者所述閥外殼(10)由所述凸輪軸形成，使得當(dāng)所述凸輪軸(1)旋轉(zhuǎn)時，所述控制閥與所述凸輪軸(1) 一起旋轉(zhuǎn)。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于所述致動單元 (15)包括電磁線圈(16)和錨固件(17)，其中，所述錨固件(17)能夠相對于所述線圈(16) 軸向運(yùn)動；所述線圈(16)可旋轉(zhuǎn)地固定連接到所述內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼O)，其中，所述發(fā)動機(jī)外殼( 可旋轉(zhuǎn)地安裝所述凸輪軸(1)；所述錨固件(17)軸向地作用在所述耦連構(gòu)件 (25)上；并且所述耦連構(gòu)件05)能夠相對于所述錨固件(17)旋轉(zhuǎn)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，彈簧單元(14) 在所述第一位置的方向上作用在所述閥塞OO)上，并且所述致動單元(1 在所述第二位置的方向上經(jīng)由所述耦連構(gòu)件05)作用在所述閥塞OO)上。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述加寬結(jié)構(gòu) (28)形成所述閥塞OO)的朝向所述軸向面對閉合壁(11)的軸向端區(qū)域(F28),并且所述耦連構(gòu)件0 優(yōu)選地從所述端區(qū)域(F28)軸向地突出。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述儲存口 (Tb)在所述加寬結(jié)構(gòu)08)的背離所述軸向面對閉合壁(11)的一側(cè)設(shè)置在所述加寬外殼部分(18)中，使得至少基本上只有所述儲罐的壓力被在這一側(cè)施加到所述加寬結(jié)構(gòu)08)上。
7.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述閥塞OO)包括徑向凹部(27)，所述徑向凹部(XT)軸向地連接到所述加寬結(jié)構(gòu)08)的背離所述軸向面對閉合壁(11)的一側(cè)，其中，所述凹部(XT)優(yōu)選是周向凹部，并且在所述閥塞OO)的所述第二位置所述凹部07)將所述操作口(B)連接到所述儲存口(Tb)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于設(shè)置有用于流體的另外的壓力室(9)；所述壓力室(8、9)其中之一在所述凸輪軸⑴向前的方向上作用， 而另一個在所述凸輪軸(1)向后的方向上作用；所述閥外殼(10)包括與所述操作口(B)軸向地間隔開的另外的操作口(A)，以便將流體導(dǎo)引到所述另外的壓力室(9)；并且在所述閥塞OO)的所述第二位置，所述活塞出口連接到所述另外的操作口(A)，而在所述閥塞(20)的所述第一位置，所述活塞出口03)與所述另外的操作口(A)分離。
9.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述閥塞OO)包括徑向凹部( )，優(yōu)選是周向凹部( )，所述凹部06)將所述閥外殼(10)的所述另外的操作口 (A)連接到所述儲罐，優(yōu)選地連接到所述閥外殼(10)的另外的儲存口(Ta)，其中，在所述閥塞OO)的所述第一位置，所述另外的儲存口(Ta)連接到所述儲罐。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于所述閥外殼 (10)包括另外的操作口㈧和另外的儲存口(Ta)；所述閥塞出口 03)在所述閥塞OO)的所述第二位置連接到所述另外的操作口(A)，而在所述閥塞OO)的所述第一位置與所述另外的操作口(A)隔離；并且所述閥塞OO)在所述閥塞OO)的所述第一位置將所述另外的操作口㈧連接到所述另外的儲存口(Ta)。
11.根據(jù)前一權(quán)利要求所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述閥外殼(10)按照下列軸向順序包括所述口 (A，B，Ta，Tb)另外的儲存口 (TA)、另外的操作口(A)、操作口 (B) 和儲存口(Tb)；并且優(yōu)選地包括所述外殼入口(Pa扎)，其中，所述外殼入口(Pa;Pr)軸向地位于所述另外的儲存口(Ta)的前面。
12.根據(jù)前述四項(xiàng)權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，流體能夠在回輸結(jié)構(gòu)( ，7a，4’ )中從所述儲存口(Tb)或者可選的所述另外的儲存口(Ta)供回到所述內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼O)中，其中，所述回輸結(jié)構(gòu)( ，7a，4’ )能夠與所述凸輪軸(1) 一起旋轉(zhuǎn)，所述發(fā)動機(jī)外殼( 可旋轉(zhuǎn)地安裝所述凸輪軸(1)。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，具有下列特征中至少一個特征(i)所述外殼入口(Pa)在所述閥外殼(10)的軸向面對側(cè)軸向地通入所述閥外殼(10)中；(ii)所述活塞入口0 在所述閥塞OO)的軸向面對側(cè)軸向地通入所述中空空間(21)中。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述閥外殼 (10)被插入到所述凸輪軸(1)的容納空間(Ia)中，并且所述閥外殼(10)螺旋地?cái)Q到所述凸輪軸(1)中，或者所述閥外殼(10)借助于緊固件(31)軸向地緊固，其中，能夠螺旋地?cái)Q到所述凸輪軸(1)的張緊螺旋件優(yōu)選地形成所述閥外殼(10)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，包括定子C3)和轉(zhuǎn)子(7)， 其中，所述定子C3)能夠由所述曲軸旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，所述轉(zhuǎn)子(7)可旋轉(zhuǎn)地固定連接到所述凸輪軸(1)并且耦連到所述定子( 使得轉(zhuǎn)矩被傳遞，并且通過將該流體引入到所述壓力室(8) 中，能夠調(diào)節(jié)所述轉(zhuǎn)子(7)相對于所述定子(3)的旋轉(zhuǎn)角。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述儲存口(Tb)以及還有如果被提供了的、根據(jù)權(quán)利要求9到12中任何一項(xiàng)的所述另外的儲存口(Ta)被連接到回輸結(jié)構(gòu)( ，7a，4’)，其中，所述回輸結(jié)構(gòu)Ga，7a，4’ )在包括所述定子(3)、所述轉(zhuǎn)子(7)、 所述控制閥和所述凸輪軸(1)的裝置內(nèi)延伸，并且所述回輸結(jié)構(gòu)Ga，7a，4’)能夠與所述凸輪軸(1) 一起旋轉(zhuǎn)，使得優(yōu)選地經(jīng)由至少基本上軸向地延伸的回輸結(jié)構(gòu)( ，7a，4’)，導(dǎo)引流體回到所述內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼( 中，其中，所述發(fā)動機(jī)外殼( 可旋轉(zhuǎn)地安裝所述凸輪軸(1)。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于設(shè)置有回輸結(jié)構(gòu)( ，7a，4’)，其中，至多除了泄漏流體以外，所有流動穿過所述閥外殼(10)的流體能夠穿過所述回輸結(jié)構(gòu)( ，7a，4’ )供回到所述內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動機(jī)外殼O)中，其中，所述發(fā)動機(jī)外殼(2)可旋轉(zhuǎn)地安裝所述凸輪軸(1)；并且所述回輸結(jié)構(gòu)( ，7a，4’ )從所述儲存口 (Tb)和假設(shè)根據(jù)權(quán)利要求9到12中任何一項(xiàng)提供了的所述另外的儲存口(Ta)延伸，只穿過所述凸輪軸相位設(shè)定器到達(dá)所述發(fā)動機(jī)外殼(2)。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)與權(quán)利要求12、16和17中的任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，所述閥外殼(10)或者能夠被螺旋地?cái)Q到所述凸輪軸(1)中，并且所述閥外殼(10)的螺紋頭(19)閉合用于流體的所述回輸結(jié)構(gòu)Ga，7a)。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的凸輪軸相位設(shè)定器，其特征在于，固定地接合到所述閥外殼(10)的閉合盤形成所述軸向面對閉合壁(11)。
全文摘要
一種包括控制閥的用于調(diào)節(jié)液壓凸輪軸相位位置的凸輪軸相位設(shè)定器，該控制閥包括a)閥外殼(10)；b)閥塞(20)；c)致動單元(15)；以及d)耦連構(gòu)件(25)；其中e)閥塞(20)包括徑向加寬結(jié)構(gòu)(28)，閥外殼(10)的互補(bǔ)加寬外殼部分(18)包圍該加寬結(jié)構(gòu)(28)，并且流體可以沿指向遠(yuǎn)離軸向相對閉合壁(11)的軸向方向施加到該加寬結(jié)構(gòu)(28)，使得產(chǎn)生軸向壓力，f)并且該加寬結(jié)構(gòu)(28)被定的尺寸，確定為以使得盡管存在耦連構(gòu)件(25)，但流體仍在兩個軸向方向上以至少基本上相等大小的壓力作用在該閥塞(20)上。
文檔編號F01L1/344GK102191963SQ20111005489
公開日2011年9月21日 申請日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月9日
發(fā)明者克勞斯·韋爾特, 烏韋·邁尼希, 于爾根·博納 申請人:斯瓦本冶煉廠汽車股份有限公司