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具有用于调节凸轮轴的液压凸轮轴调节机构的内燃机

基本信息

  • 申请号 CN00810263.5 
  • 公开号 CN1360661A 
  • 申请日 2000/09/12 
  • 公开日 2002/07/24 
  • 申请人 大众汽车有限公司 液压环股份有限公司  
  • 优先权日期  
  • 发明人 E·-A·昆尼 A·克尼希特  
  • 主分类号  
  • 申请人地址 德国沃尔夫斯堡 
  • 分类号  
  • 专利代理机构 中国专利代理(香港)有限公司 
  • 当前专利状态 发明专利申请公布 
  • 代理人 苏娟 
  • 有效性 失效 
  • 法律状态 失效
  •  

摘要

本发明涉及一种具有一个缸头和至少一个设置在缸头上的凸轮轴(74)的内燃机,所述凸轮轴由一个曲柄轴驱动地操控着在缸头上的相应换气阀,其中在凸轮轴(74)上设置了一个凸轮轴调节机构(76),它为了改变换气阀的控制时间而借助液压地使凸轮轴(74)相对曲柄轴转动,在凸轮轴调节机构(76)上设置了一个液压输送装置。
在这里,液压输送装置被设计成与缸头分开的元件(10)形式并且它为每个凸轮轴(74)具有一个环(13),该环套在凸轮轴(74)局部上,每个环(13)具有两道环槽并且被套住的各凸轮轴(74)部具有两道环槽(82,84),它们分别对准了相应的环(13)的一条槽,一个环(13)的每个槽/环槽对(82,84)通过凸轮轴(74)内的各自液压流道(86,90)与设置在凸轮轴(74)上的凸轮轴调节机构(76)的液压腔(88,92)相连,此外,一个环(13)的每个槽/环槽对(82,84)通过在输送装置(10)中的各自液压流道(44,46,48或56)与一个液压阀(62,64)相连。
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权利要求书

1、一种具有一个缸头和至少一个设置在缸头上的凸轮轴(74)的 内燃机,所述凸轮轴由一个曲柄轴驱动地操控着在缸头上的相应换气 阀,其中在凸轮轴(74)上设置了一个凸轮轴调节机构(76),它为 了改变换气阀的控制时间而借助液压地使凸轮轴(74)相对曲柄轴转 动,在凸轮轴调节机构(76)上设置了一个液压输送装置,其特征在 于,液压输送装置被设计成与缸头分开的元件(10)形式并且它为每 个凸轮轴(74)具有一个环(12,13),所述环套在凸轮轴(74)的 局部上,其中每个环(12,13)具有两道环槽(38,42或62,60)并 且各自被套住的凸轮轴(74)部具有两道环槽(82,84),它们分别 对准了相应的环(12,13)的一条槽(38,42或62,60),一个环(12, 13)的每个槽/环槽对(38/82,42/84)通过凸轮轴(74)内的各自液 压流道(86,90)与设置在凸轮轴(74)上的凸轮轴调节机构(76) 的液压腔(88,92)相连,此外,一个环(12,13)的每个槽/环槽对 (38/82,42/84)通过在输送装置(10)中的各自液压流道(28,30, 32,34,36或40或44,46,48,50或54,56,58)与一个液压阀(62, 64)相连。
2、如权利要求1所述的内燃机,其特征在于,在独立元件(10) 内的液压输送装置一体地具有以下部分,即至少一个液压管接头(20, 22),至少一个液压容器管接头(72),至少一个用于一个液压阀(62, 64)的承座(14,15)以及相应的液压流道(24或26或28,30,32, 34,36或40或44,46,48,50或54,56,58),这些流道是如此形 成的,即它们分别使一个液压管接头(20,22)与用于一个液压阀(62, 64)的承座(14,15)连接,使每个液压阀(62,64)与一个环(12, 13)的一个槽/环槽对(38/82,42/84)相连并使用于一个液压阀(62, 64)的每个承座(14,15)与一个液压容器管接头(72)相连。
3、如权利要求2所述的内燃机,其特征在于,用于一个液压阀(62, 64)的承座(14,15)被布置成与环(12,13)轴向平行或与之垂直。
4、如前述权利要求之一所述的内燃机,其特征在于,液压阀(62, 64)是一个4/2比例换向阀。
5、如前述权利要求之一所述的内燃机,其特征在于,如此设计输 送装置,即它可被固定在缸头上。
6、一种把液压介质送往内燃机凸轮轴(74)的凸轮轴调节机构(76) 的输送装置,其特征在于,输送装置被设计成与缸头分开的元件(10) 形式并且它为每个凸轮轴(74)具有一个环(12,13),所述环套着 凸轮轴(74)的局部,其中每个环(12,13)具有两个槽(38,42或 62,60),这些槽通过在输送装置内的各自液压流道(28,30,32,34, 36或40或44,46,48,50或54,56,58)与一个液压阀(62,64) 相连。
7、如权利要求6所述的输送装置,其特征在于,如此设计该输送 装置,即它可被固定在缸头上。
8、如权利要求6或7所述的输送装置,其特征在于,独立元件(10) 一体地具有以下部分,即至少一个液压管接头(20,22),至少一个 液压容器管接头(72),至少一个用于一个液压阀(62,64)的承座 (14,15)以及相应的液压流道(24或26或28,30,32,34,36或 40或44,46,48,50或54,56,58),这些流道是如此形成的,即 它们分别使一个液压管接头(20,22)与用于一个液压阀(62,64) 的承座(14,15)连接,使每个液压阀(62,64)与一个环(12,13) 的一个槽/环槽对(38/82,42/84)相连并使用于一个液压阀(62,64) 的每个承座(14,15)与一个液压容器管接头(72)相连。
9、如权利要求8所述的输送装置,其特征在于,用于一个液压阀 (62,64)的承座(14,15)被布置成与环(12,13)轴向平行或与 之垂直。
10、如权利要求6-9之一所述的输送装置,其特征在于,液压阀 (62,64)是一个4/2比例换向阀。
11、一种制造如权利要求6-10之一所述的输送装置的方法,其特 征在于,与环和用于液压阀的承座成一体地制成独立元件,随后通过 形成盲孔或通孔而在独立元件内制作出液压管接头或液压流道,其中 构成各液压流道的盲孔或通孔的朝外开口的端部被封闭起来。
12、如权利要求11所述的方法,其特征在于,独立元件是铸成的。
13、如权利要求11或12所述的方法,其特征在于,借助配合被压 入的球封闭了通孔的开口端。
14、如权利要求11或13所述的方法,其特征在于,液压管接头配 备有一个单向阀。
15、如权利要求11或14所述的方法,其特征在于,对相应贴靠着 缸头的独立元件的凸缘面进行后续加工且尤其是磨削。
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说明书

本发明涉及一种如权利要求1前序所述的具有一个缸头和至少一个 支承在缸头上的凸轮轴的内燃机,凸轮轴由曲柄轴驱动地操控着在缸 头上的对应换气阀,在这里,在凸轮轴上设置了一个凸轮轴调节机构, 为了改变换气阀的控制时间,所述凸轮轴调节机构借助液压使凸轮轴 相对曲柄轴转动,其中一个液压输送装置设置在凸轮轴调节机构上。
本发明还涉及一种如权利要求6前序所述的把液压介质送往内燃机凸 轮轴的凸轮轴调节机构的输送装置。
本发明还涉及一种如权利要求11 前序所述的制造上述输送装置的方法。
从DE19745670A1中知道了一种改变内燃机换气阀的控制时间的装 置,其中在操控换气阀的凸轮轴的一端侧端部上设置了一个凸轮轴调 节机构。
借助设置在壳盖内的高压介质流道,给凸轮轴调节机构提供 液压以使凸轮轴相对驱动凸轮轴的曲柄轴转动。
但是,壳盖的制造和 安装很费事并且成本高昂。
从DE19747244A1中知道了这样的技术,即在凸轮轴轴承区内并且 在凸轮轴的一端上,在缸头上设置了一道环槽并且通过这道环槽把液 压介质供给一个设置在凸轮轴上的凸轮轴调节机构。
为了避免在凸轮 轴轴承区内的液压介质分接时的损耗,在轴承的一个半套中加入了一 个搭接该半套的滑动轴承圈。
但是,在缸头中整合加入液压介质供应 结构造成了缸头制造起来很费事并且成本高昂。
另外,由于通过在缸 头中的凸轮轴轴承的轴承套来输送液压介质,所以相应地降低了这个 轴承的强度。
因此,本发明的任务是提供一种上述类型的内燃机、输送装置以及 方法,在这里,克服了上述缺陷,从而提供了一种功能可靠的改进型 凸轮轴调节机构。
根据本发明,通过具有权利要求1特征部分特征的上述类型的内燃 机、具有权利要求6特征部分特征的上述类型的输送装置以及具有权 利要求11特征部分特征的上述类型方法完成了这项任务。
从属权利要 求给出了本发明的有利设计方案。
在上述类型的内燃机中,本发明规定了,液压输送装置被设计成与 缸头分开的元件的形式并且它为每个凸轮轴具有一个环,所述环套在 凸轮轴的局部上,每个环具有两道环槽并且被套住的各凸轮轴部具有 两道环槽,它们分别对准了相应的环的一条槽,一个环的每个槽/环槽 对通过凸轮轴内的各自液压流道与设置在凸轮轴上的凸轮轴调节机构 的液压腔相连,此外,一个环的每个槽/环槽对通过在输送装置中的各 自液压流道与一个液压阀相连。
这具有以下优点,即提供了一种用于凸轮轴的凸轮轴调节机构的制 造和安装起来简单的液压介质输送装置。
在一个优选实施例中,在独立元件内的液压输送装置一体地具有以 下部分,即至少一个液压管接头,至少一个液压容器管接头,至少一 个用于一个液压阀的承座以及相应的液压流道,这些流道是如此形成 的,即它们分别使一个液压管接头与用于一个液压阀的承座连接,使 每个液压阀与一个环的一个槽/环槽对相连并使用于一个液压阀的每个 承座与一个液压容器管接头相连。
在这种情况下,用于一个液压阀的 承座如被布置成与环轴向平行或与之垂直。
当液压阀是一个4/2比例换向阀时,在获得了其摆动角如大于6度 的大摆动可能性的同时,人们获得了具有在相应的终端位置之间的凸 轮轴调整的任意中间位置的凸轮轴摆动可能性。
如此设计输送装置是适当的,即它可被固定在缸头上。
在一种上述类型的输送装置中,本发明规定了,输送装置被设计成 与缸头分开的元件的形式并且它为每个凸轮轴具有一个环,所述环套 在凸轮轴的局部上,其中每个环具有两道槽,这些槽通过在输送装置 内的各自液压流道与一个液压阀相连。
这具有以下优点,即通过相应开设于被套着的凸轮轴部内的带液压 流道的环槽,制造和安装起来都简单地提供了一种用于凸轮轴调节机 构的液压介质供应装置。
在一个优选实施例中,独立元件一体地具有以下部分,即至少一个 液压管接头,至少一个液压容器管接头,至少一个用于一个液压阀的 承座以及相应的液压流道,这些流道是如此形成的,即它们分别使一 个液压管接头与用于一个液压阀的承座连接,使每个液压阀与一个环 的一个槽/环槽对相连并使用于一个液压阀的每个承座与一个液压容器 管接头相连。
在这种情况下,用于一个液压阀的承座如被布置成与环 轴向平行或与之垂直。
当液压阀是一个4/2比例换向阀时,在获得了其摆动角如大于6度 的大摆动可能性的同时,人们获得了具有在相应的终端位置之间的凸 轮轴调整的任意中间位置的凸轮轴摆动可能性。
为了制造上述输送装置,例如与环和用于液压阀的承座成一体地制 成如铸成独立元件,随后,通过形成盲孔或通孔而在独立元件内制作 出液压管接头或液压流道,其中构成各液压流道的盲孔或通孔的朝外 开口的端部被封闭起来。
借助配合被压入的球封闭了通孔的开口端并 且液压管接头配备有一个单向阀,这是适当的。
为了更好地密封安装 在缸头上的元件,对相应贴靠着缸头的独立元件的凸缘面进行后续加 工且尤其是磨削。
从从属权利要求以及以后结合附图的本发明说明中得到了本发明的 其它特点、优点和有利设计方案。
其中: 图1是本发明输送装置的一个优选实施例的前视图; 图2是其后视图; 图3是其沿图1的箭头III方向的侧视图; 图4是其沿图1的箭头IV方向的视图; 图5是其沿图1的箭头V方向的侧视图; 图6是其沿图1的箭头VI方向的视图; 图7是其沿图1的线A-A的截面图; 图8是其沿图1的线B-B的截面图; 图9是其沿图6的线C-C的截面图; 图10是其沿图5的线D-D的截面图; 图11是其沿图6的线E-E的截面图; 图12是其沿图1的线H-H的截面图; 图13是其沿图1的线J-J的截面图; 图14是本发明输送装置的液压环路的示意框图; 图15是在工作中的已安装好的输送装置的截面示意图。
图16是调节系统的示意线路图。
为了更好地理解图3-图8及图13各图的相互关系,在这些图中, 相关地绘出了用“x”表示的虚线。
图1-图13所示的在未示出的凸轮 轴调节机构上的本发明液压介质输送装置的优选实施例被设计成具有 两个环12和用于未示出液压阀的承座14的独立元件10的形式。
环12 分别在预定部位上套在一个未示出的凸轮轴上并起到了液压介质转入 凸轮轴以及与凸轮轴相连的凸轮轴调节机构的过渡交接区的作用,这 在以下还要详细说明。
可以借助穿过孔16的螺栓(未示出)把该独立元件固定在未示出 的缸头上。
在这种情况下,在图2中用阴影线或虚线示出的面构成了 缸头上的相应支承面。
在元件10上固定着一个支座18,它被用于一个 未示出的且用于一条设置在曲柄轴(未示出)和被环12、13套着的凸 轮轴之间的驱动链或传动皮带(未示出)的滑轨。
根据本发明,元件具有一个由液压介质流道构成的系统,以后对这 个系统进行详细说明。
这个由液压介质流道构成的系统是在例如借助 铸造出元件10后通过在元件10内引入相应的盲孔或通孔而形成的。
在这种情况下,对于所有盲孔或通孔来说,出现了通向外界的相应开 口。
如果元件10的工作不需要这些开口,则用被压入的球或栓气密地 封闭住这些开口。
例如,在图15中示出了球112。
如图2所示,元件10在背面或缸头侧具有两个分开的液压管接头 20、22,它们从缸头中接收液压介质。
第一液压管接头20如图10所 示地通过第一液压流道24与第一承座10相连,第二液压管接头22如 图7、10所示地通过第二液压管接头26与承座15相连。
在这里,第 一液压流道24从支座18起穿过第一承座14地伸向第一液压管接头20 并在支座侧被气密地封闭起来。
第二液压流道26在侧面(图7、10的 左侧)穿过第二液压管接头22地伸向第二承座15并在靠外的钻孔处 也被气密地封闭起来。
第一承座14如图8、9、12所示地通过第三液压流道28、第四液 压流道30、第五液压流道32和第六液压流道34及第七液压流道36与 第一环12中的第一槽38相连。
第一承座还如图11、12所示地通过第 八液压流道40与第一环12的第二槽42相连。
第二承座15如图9、11、12、13所示地通过第九液压流道44、第 十液压流道46、第十一液压流道48和第十二液压流道50与第二环13 的第一槽52相连。
第二承座15还尤其是如图7、11、12所示地通过 第十三流道54、第十四流道56和第十五流道58与第二环13的第二槽 60对准。
在图1-图13中未示出的凸轮轴在被环12、13套住的部位上具有 相应的环槽,这些环槽对准了第一环12的槽38、42或第二环13的槽 52、60。
这些环槽又与凸轮轴内的液压流道相连,所述液压流道与设 置在凸轮轴上的凸轮轴调节机构的相应的液压腔相连。
在这种情况下, 通过上述各液压流道的环12、13的各第一流道38、52提供液压介质 导致了曲柄轴的凸轮轴在一个方向上摆动,而通过上述各液压流道的 环12、13的各第二流道42、60提供液压介质导致了曲柄轴的凸轮轴 在一个相应的反方向上摆动。
一个方向导致了“提前位置”,即阀操 作提前进行或者曲柄轴运动在前,相应的另一个方向导致了“滞后位 置”,即阀操作晚一些进行或者曲柄轴运动在后。
通过设置在承座14、15内的4/2比例换向阀,也可以稳定地调节 这两个终端“提前位置”和“滞后位置”之间的中间状态。
凸轮轴调 节机构被锁定在最外侧的“提前位置”上是适当的,以便没有施压地 使该状态保持不变,而且这个状态也不受通过阀操作而作用在凸轮轴 上的力的影响。
为了使在环12、13中转动的凸轮轴摆动,设置在承座14、15中的 液压阀受一个未示出的控制装置(以下将参见图16进行说明)控制地 给离开承座14、15的相应液压流道提供液压介质。
例如,如果要在一 个方向(如提前位置)上使在第一环12中转动的凸轮轴摆动,则设置 在承座14中的液压阀使液压流道28、30、32、34、36(参见按这个顺 序的图8、9)接受液压介质,这些液压介质随后通过第一环12中的第 一槽38流入凸轮轴并进而被引向凸轮轴调节机构的相应的液压腔。
如 果要在另一个方向上(如滞后位置)使在第一环12中转动的凸轮轴摆 动,则设置在承座14内的液压阀使液压流道40(参见图11、12)接 受液压介质,这些液压介质随后经过第一环12的第二槽42流入凸轮 轴并进而又被引向凸轮轴调节机构的相应的液压腔。
如果要调节出在 提前位置和滞后位置之间的中间状态,则设置在承座14内的液压阀使 液压流道28、30、32、34、36以及液压流道40都接受液压介质并如 此调节这两个压力,即产生了理想的凸轮轴摆动或调节。
如果要在一个方向(如提前位置)上使设置在环13中的凸轮轴摆 动,则设置在承座15内的液压阀使液压流道44、46、48、50(参见按 这个顺序的图13、9)接受液压介质,这些液压介质随后经过第二环13 中的第一槽52流入凸轮轴并进而又被引向凸轮轴调节机构的相应的液 压腔。
如果要在另一个方向(如滞后位置)上使设置在第二环13中的 凸轮轴摆动,则设置在承座15内的液压阀使液压流道54、56、58(参 见按这个顺序的图7、11)接受液压介质,所述液压介质随后经过第二 环13的第二槽60流入凸轮轴并进而又被引向凸轮轴调节机构的相应 的液压腔。
如果要调节出提前位置和滞后位置之间的中间状态,则设 置在承座15中的液压阀使液压流道44、46、48、50以及液压流道54、 56、58都接受液压介质并如此调节这两个压力,即产生了理想的凸轮 轴摆动或调节。
图14示意地表示一条按照本发明地设置在独立元件10内的液压环 路,它具有液压阀62、64的液压管接头20、22,其中每个液压管接头 20、22具有一个单向阀66、68并且与一个液压泵70相连。
液压阀62、 64或是被设计成4/2换向阀S/W的形式,或是被设计成4/2比例换向 阀的形式。
每个液压阀62、64还和一个液压容器管接头72相连。
图15示出了液压阀62、64的功能以及元件10、凸轮轴74和凸轮 轴调节机构的功能配合。
图15只是理解示意图,它不象在图1-图13 中液压阀被装入承座14、15内地描绘出液压阀62、64的准确空间布 置结构。
液压流道的结构也不完全等同于图1-图13的情况。
在元件 10的承座15中,设置了液压阀64,它具有一个活塞78。
活塞78通过 承座15并根据承座位置情况而有选择地使借助液压管接头22和液压 流道26的液压供应装置与液压流道44、46、48或液压流道56连接起 来。
此外,液压阀64具有液压容器管接头72。
借助螺栓80与元件10 和凸轮轴调节机构76相连的凸轮轴74具有两个环槽82、84,其中在 完全围绕凸轮轴74局部的环13内,第一环槽82和液压流道48是流 通的,而第二环槽84与液压流道56是流通的。
在图15中,没有示出 第二环13的槽52、60。
第一环槽82通过一条在凸轮轴74中环绕螺栓 80的液压流道86与凸轮轴调节机构76的第一液压腔88相连。
第二环 槽84通过一条液压流道90与第二液压腔92相连。
根据这两个液压腔 88、92中的哪个腔接受液压介质,凸轮轴调节机构76在一个方向或另 一个方向上使与一个齿轮94有关的凸轮轴74转动,这个齿轮通过未 示出的传动装置(齿轮传动装置或传动皮带)与一个未示出的曲柄轴 相连。
在图15的视图中,该系统没有压力,而凸轮轴调节机构75借 助销栓96被锁定在滞后位置上。
当通过液压流道24、56、84、90使第二液压腔92接受液压介质时, 使凸轮轴74相对曲柄轴摆入提前位置。
在这里,销栓96不作用于齿 轮94。
而当通过液压流道24、44、46、48、82、86使第一液压腔88 接受液压介质时,凸轮轴74又摆入滞后位置。
销栓96又锁定在齿轮94 内并又可以使该系统没有压力。
如果既通过液压流道24、56、84、90 使第二液压腔92接受液压介质,又通过液压流道24、44、46、48、82、 86使第一液压腔88接受液压介质,则该系统处于调节状态并且根据调 节器的预先规定调节出在终端的提前位置和滞后位置之间的中间状 态。
图16示意地画出了这样的调节系统。
CPU98(中央处理器)获得节 流阀100、测量在发动机油泵104区域内的油温的油温计102、曲柄轴 传感器106以及凸轮轴传感器108的数据,所述凸轮轴传感器与信号 发生器110一起工作,以便确定凸轮轴76的位置。
根据这些数据,CPU98 相应地控制液压阀64,以便在终端提前位置和终端滞后位置之间调节 出凸轮轴74的理想摆动角度。
                 附图标记一览表 10-独立元件;12-环;13-环;14-用于液压阀的第一承座;15- 用于液压阀的第二承座;16-孔;18-用于滑轨的支座;20-第一液 压管接头;22-第二液压管接头;24-第一液压流道;26-第二液压 流道;28-第三液压流道;30-第四液压流道;32-第五液压流道;34 -第六液压流道;36-第七液压流道;38-第一环中的第一槽;40- 第八液压流道;42-第一环的第二槽;44-第九液压流道;46-第十 液压流道;48-第十一液压流道;50-第十二液压流道;52-第二环 的第一槽;54-第十三液压流道;56-第十四液压流道;58-第十五 液压流道;60-第二环的第二槽;62-液压阀;64-液压阀;66-单 向阀;68-单向阀;70-液压泵;72-液压容器管接头;74-凸轮轴; 76-凸轮轴调节机构;78-活塞;80-螺栓;82-第一环槽;84-第 二环槽;86-液压流道;88-第一液压腔;90-液压流道;92-第二 液压腔;94-齿轮;96-销栓;98-CPU;100-节流阀;102-油温计; 104-发动机油泵;106-曲柄轴传感器;108-凸轮轴传感器;110- 信号发生器;112-球; 展开

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