DE102013104031B4 - Central valve for a Schwenkmotorversteller - Google Patents
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Abstract
Zentralventil für einen Schwenkmotorversteller mit einem Gehäuserohr (101), das einen ersten Arbeitsanschluss (A), einen Versorgungsanschluss (P), einen zweiten Arbeitsanschluss (B) und einen Tankabflussanschluss (T) aufweist, wobei jedem der beiden Arbeitsanschlüsse (A, B) eine Radialausnehmung (97 bzw. 99) zugehörig ist, die von einem ersten Ende des Gehäuserohrs (101) jeweils einen von zwei Abständen aufweisen und von einem Ringsteg (60, 61) eines Kolbens (102) verdeckbar ist, der innerhalb des Gehäuserohrs (101) axial verschiebbar zu diesem angeordnet ist, wobei in einer ersten Stellung des Kolbens (102) der erste Arbeitsanschluss (A) mit dem Versorgungsanschluss (P) verbunden ist, indem der eine Ringsteg (61) die eine Radialausnehmung (99) zum Versorgungsanschluss (P) frei gibt, wobei in dieser ersten Stellung der zweite Arbeitsanschluss (B) von dem anderen Ringsteg (60) zum Tankabflussanschluss (T) freigegeben ist, wobei in einer zweiten Stellung des Kolbens (102) dieser in einer Mittelstellung positioniert ist, wobei in einer dritten Stellung des Kolbens (102) der zweite Arbeitsanschluss (B) mit dem Versorgungsanschluss (P) verbunden ist, indem der andere Ringsteg (60) die andere Radialausnehmung (97) zum Versorgungsanschluss (P) frei gibt, wobei in dieser dritten Stellung der erste Arbeitsanschluss (A) von dem einen Ringsteg (61) zum Tankabflussanschluss (T) freigegeben ist, wobei der Kolben (102) auf seiner Außenseite ein oder mehrere erste Rückschlagventile (104) trägt, die einen Strömungsweg von dem ersten Arbeitsanschluss (A) zum zweiten Arbeitsanschluss (B) zwischen der Außenseite des Kolbens (102) und der Innenseite des Gehäuserohrs (101) öffnen, wenn der Kolben (102) in seiner dritten Stellung ist und an dem ersten Arbeitsanschluss (A) ein Druck anliegt, der einen Schwellenwert übersteigt, und der Kolben (102) auf seiner Außenseite ein oder mehrere zweite Rückschlagventile (105) trägt, die einen Strömungsweg von dem zweiten Arbeitsanschluss (B) zu dem ersten Arbeitsanschluss (A) zwischen der Außenseite des Kolbens (102) und der Innenseite des Gehäuserohrs (101) öffnen, wenn der Kolben (102) in seiner ersten Stellung ist und an dem zweiten Arbeitsanschluss (B) ein Druck anliegt, der einen Schwellenwert übersteigt, wobei in der Mittelstellung beide Radialausnehmungen (97, 99) von den Ringstegen (60, 61) zum Tankabflussanschluss (T) hin mit Überdeckungen (59, 56) verdeckt sind, so dass Druckspitzen über den Schwellenwerten von den Arbeitsanschlüssen (A, B) zu den Rückschlagventilen (104, 105) stark gedrosselt sind.Central valve for a Schwenkmotorversteller with a housing tube (101) having a first working port (A), a supply port (P), a second working port (B) and a Tankabflussanschluss (T), wherein each of the two working ports (A, B) a Radial recess (97 or 99) is associated, each of which has one of two distances from a first end of the housing tube (101) and by an annular web (60, 61) of a piston (102) is concealed within the housing tube (101) in a first position of the piston (102), the first working connection (A) is connected to the supply connection (P) by the one annular web (61) forming a radial recess (99) to the supply connection (P). in this first position, the second working port (B) is released from the other annular web (60) to the tank discharge port (T), wherein in a second position of the piston (102) of this i n is positioned in a central position, wherein in a third position of the piston (102) of the second working port (B) to the supply port (P) is connected by the other ring land (60) the other radial recess (97) to the supply port (P) free in which, in this third position, the first working port (A) is released from the one annular land (61) to the tank discharge port (T), the piston (102) carrying on its outer side one or more first check valves (104) defining a flow path from the first working port (A) to the second working port (B) between the outside of the piston (102) and the inside of the housing tube (101) when the piston (102) is in its third position and at the first working port (A) a pressure is applied which exceeds a threshold value, and the piston (102) carries on its outside one or more second check valves (105) which form a flow path from the second working one opening (B) to the first working port (A) between the outside of the piston (102) and the inside of the housing tube (101) when the piston (102) is in its first position and at the second working port (B) pressure is present, which exceeds a threshold value, wherein in the middle position, both radial recesses (97, 99) from the ring lands (60, 61) to the tank drain port (T) are covered with covers (59, 56), so that pressure peaks above the thresholds of the Working ports (A, B) to the check valves (104, 105) are strongly throttled.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Zentralventil gemäß dem einteilig gefassten Patentanspruch 1.The invention is based on a central valve according to the single-
Ein solches Zentralventil ist Teil eines Schwenkmotorverstellsystems, das einen Rotor enthält, der durch hydraulischen Druck an einem seiner beiden Arbeitsanschlüsse in jeweils eine seiner beiden Drehrichtungen verstellt werden kann.Such a central valve is part of a Schwenkmotorverstellsystems containing a rotor which can be adjusted by hydraulic pressure at one of its two working ports in one of its two directions of rotation.
Ständiges Ziel der Entwicklung von Schwenkmotorverstellsystemen ist einerseits eine möglichst geringe Belastung der hydraulischen Pumpe, da diese in der Regel alle hydraulischen Verbraucher eines Fahrzeugs versorgen muss, und andererseits eine möglichst rasche Verstellbarkeit. Um diese an sich gegenläufigen Anforderungen besser zu erfüllen, ist es bekannt, Druckspitzen bei der Nockenwellenverstellung über Rückschlagventile auszunutzen.The constant goal of the development of Schwenkmotorverstellsystemen is on the one hand as low as possible load on the hydraulic pump, since these usually have to provide all the hydraulic consumers of a vehicle, and on the other hand the fastest possible adjustability. To better meet these opposing requirements, it is known to exploit pressure peaks in the camshaft adjustment via check valves.
Bei dem aus der
Aus der
Aus der
Die
Aus der
Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, einen Weg aufzuzeigen, wie bei einem axial kurzen Zentralventil für einen Schwenkmotorversteller die Regelungsqualität in der Mittelstellung verbessert werden kann.Object of the present invention is to show a way, as in an axially short central valve for a Schwenkmotorversteller the control quality can be improved in the center position.
Diese Aufgabe wird durch ein Zentralventil mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.This object is achieved by a central valve having the features specified in
Bei einem erfindungsgemäßen Zentralventil ist in einer ersten Stellung des Kolbens der erste Arbeitsanschluss mit dem Versorgungsanschluss und der zweite Arbeitsanschluss mit dem Tankabflussanschluss verbunden. In einer zweiten Stellung – d. h. der Mittelstellung des Kolbens – sind der erste Arbeitsanschluss und der zweite Arbeitsanschluss bis auf Leckageströme abgesperrt. In einer dritten Stellung des Kolbens ist der zweite Arbeitsanschluss mit dem Versorgungsanschluss und der erste Arbeitsanschluss mit dem Tankabflussanschluss verbunden. Jeder Arbeitsanschluss kann also mit dem Tankabflussanschluss verbunden werden. Ein einziger Tankabflussanschluss genügt. Es können jedoch auch beidseitig des Zentralventils Tankabflussanschlüsse vorgesehen sein. Ein Tankabflussanschluss im Bereich des Motorgehäuseaustritts ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Schwenkmotorversteller ein Kettenversteller mit einer zu schmierenden Kette ist. Zahnriemenversteller sind hingegen außen von Hydraulikfluid – insbesondere Öl – frei zu halten.In a central valve according to the invention, the first working port is connected to the supply port and the second working port is connected to the tank drain port in a first position of the piston. In a second position - ie the center position of the piston - the first working port and the second working port are shut off except for leakage currents. In a third position of the piston, the second working connection is connected to the supply connection and the first working connection is connected to the tank discharge connection. Each work connection can therefore be connected to the tank drain connection. A single tank drain connection is sufficient. However, it can also be provided on both sides of the central valve Tankabflussanschlüsse. A tank drain connection in the Area of the motor housing outlet is particularly advantageous if the Schwenkmotorversteller is a chain adjuster with a chain to be lubricated. On the other hand, timing belt adjusters are to be kept free of hydraulic fluid - especially oil.
Bei einem erfindungsgemäßen Zentralventil trägt der Kolben auf seiner Außenseite Rückschlagventile.In a central valve according to the invention, the piston carries on its outside check valves.
Das eine Rückschlagventil leitet Hydraulikfluid vom ersten Arbeitsanschluss dem Hydraulikstrom vom Versorgungsanschluss zu. Dort steht damit von dem Versorgungsanschluss ein erhöhter Volumenstrom für den zweiten Arbeitsanschluss zur Verfügung, wenn an dem ersten Arbeitsanschluss ein Druck anliegt, der einen Schwellenwert übersteigt, und sich der Kolben in seiner dritten Stellung befindet.The one check valve supplies hydraulic fluid from the first working port to the hydraulic flow from the supply port. There is thus available from the supply connection, an increased volume flow for the second working port, if at the first working port, a pressure is applied, which exceeds a threshold, and the piston is in its third position.
In analoger Weise sieht es bei einem weiteren Rückschlagventil aus. Dieses weitere Rückschlagventil leitet Hydraulikfluid vom zweiten Arbeitsanschluss dem Hydraulikstrom vom Versorgungsanschluss zu. Dort steht damit von dem Versorgungsanschluss ein erhöhter Volumenstrom für den ersten Arbeitsanschluss zur Verfügung, wenn an dem zweiten Arbeitsanschluss ein Druck anliegt, der einen Schwellenwert übersteigt, und der Kolben in seiner ersten Stellung ist.In an analogous way, it looks at another check valve. This further check valve supplies hydraulic fluid from the second working port to the hydraulic flow from the supply port. There is thus available from the supply port, an increased volume flow for the first working port, if at the second working port, a pressure is applied, which exceeds a threshold, and the piston is in its first position.
Die Rückschlagventile ermöglichen somit eine Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten. Hydraulikfluid, das von einem Arbeitsanschluss in Richtung zu einem Tankabflussanschluss T fließt, wird dem mit Hydraulikfluid zu versorgendem anderen Arbeitsanschluss zugeführt. Somit kann eine rasche Verstellung des Schwenkmotorverstellers mit einer geringen Belastung der Hydraulikpumpe des Systems verbunden werden. Indem die Rückschlagventile außen auf dem Kolben sitzen, kann ein Strömungspfad von jeweils einem der beiden Arbeitsanschlüsse zu dem Tankabflussanschluss T verlaufen. Es ist keine Aufspaltung der Arbeitsanschlüsse A, B erforderlich ist. D. h. im Gegensatz zur
In besonders vorteilhafter Weise benötigt das erfindungsgemäße Zentralventil somit keinen axialen Bauraums für separate Arbeitsanschlüsse A* und B* zur Nutzung von Nockenwellenwechselmomenten. Dabei ist der Kolben innerhalb des Gehäuserohrs axial verschiebbar. Das Gehäuserohr weist Radialausnehmungen auf. Diese Radialausnehmungen sind den Arbeitsanschlüssen A und B zugeordnet. In der Mittelstellung sind die beiden Radialausnehmungen von den Ringstegen zum Tankabflussanschluss T hin mit Überdeckungen verdeckt. Somit werden Druckspitzen über den Schwellenwerten von den Arbeitsanschlüssen A, B zu den Rückschlagventilen sehr stark über Leckagespalte gedrosselt. Das Hydraulikfluid fließt nicht durch die Rückschlagventile sondern es fließt zum Tankabflussanschluss T hin ab. Es kann in der Mittelstellung nicht zu Wechselwirkungen zwischen den Rückschlagventilen kommen, so dass auch keine Probleme mit der Regelqualität entstehen.In a particularly advantageous manner, the central valve according to the invention thus requires no axial space for separate working connections A * and B * for the use of camshaft alternating torques. In this case, the piston is axially displaceable within the housing tube. The housing tube has radial recesses. These radial recesses are assigned to the working ports A and B. In the middle position, the two radial recesses are covered by the annular webs to the tank drain port T with coverages. Thus, pressure spikes above the thresholds from the working ports A, B to the check valves are very much throttled over leakage gaps. The hydraulic fluid does not flow through the check valves but flows out to the tank drain port T. It can not come in the middle position to interactions between the check valves, so that no problems arise with the control quality.
Erfindungsgemäß sind auf der Außenseite des Kolbens jedem Arbeitsanschluss A bzw. B mehrere Rückschlagventile zugeordnet. Wenn an dem Arbeitsanschluss ein ausreichend hoher Druck anliegt, können mehrere Rückschlagventile vorteilhaft eine größere Menge Hydraulikflüssigkeit hindurch strömen lassen, so dass Druckspitzen noch besser ausgenutzt werden können. Mehrere erste Rückschlagventile sowie mehrere zweite Rückschlagventile können beispielsweise in Umfangsrichtung um den Kolben herum verteilt angeordnet sein.According to the invention, a plurality of non-return valves are assigned to each working connection A or B on the outside of the piston. If a sufficiently high pressure is present at the working connection, a plurality of check valves can advantageously allow a larger amount of hydraulic fluid to flow through, so that pressure peaks can be utilized even better. Several first check valves and a plurality of second check valves may for example be arranged distributed in the circumferential direction around the piston.
Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die ersten Rückschlagventile in einer Hülse angeordnet sind, in welcher der Kolben steckt. Die zweiten Rückschlagventile können in derselben Hülse oder in einer weiteren Hülse angeordnet sein, in welcher der Kolben steckt. Auf diese Weise lässt sich das Zentralventil einfach zusammenbauen, nämlich indem eine oder mehrere Hülsen auf den Kolben aufgeschoben und so die Rückschlagventile außen an dem Kolben befestigt werden. Erste und zweite Rückschlagventile in verschiedenen Hülsen anzuordnen hat den Vorteil, dass dasselbe Bauteil in unterschiedlicher Orientierung auf den Kolben aufgesteckt werden kann, um erste und zweite Rückschlagventile an dem Kolben zu befestigen.A further advantageous embodiment provides that the first check valves are arranged in a sleeve in which the piston is inserted. The second check valves may be arranged in the same sleeve or in a further sleeve in which the piston is inserted. In this way, the central valve can be easily assembled, namely by one or more sleeves pushed onto the piston and so the check valves are attached to the outside of the piston. To arrange first and second check valves in different sleeves has the advantage that the same component can be plugged onto the piston in a different orientation in order to fix first and second check valves to the piston.
Der Kolben kann in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung als Hohlkolben ausgeführt sein. In diesem Fall kann dessen Innenraum problemlos dafür genutzt werden, um einen Strömungspfad von jeweils einem der beiden Arbeitsanschlüsse zu dem Tankabflussanschluss T zur Verfügung zu stellen. Zudem können Öffnungen des Gehäuserohrs, welche die Arbeitsanschlüsse bilden, in beiden Richtungen von Hydraulikflüssigkeit durchströmt werden. Im Gegensatz zur
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Gleiche und einander entsprechende Bauteile sind darin mit übereinstimmenden Bezugszeichen versehen. Es zeigen: Further details and advantages of the invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Identical and corresponding components are provided therein with matching reference numerals. Show it:
Mit einem Schwenkmotorversteller wird während des Betriebes eines Verbrennungsmotors die Winkellage an der Nockenwelle verändert. Durch Verdrehen der Nockenwelle werden die Öffnungs- und Schliesszeitpunkte der Gaswechselventile so verschoben, dass der Verbrennungsmotor bei der jeweiligen Drehzahl seine optimale Leistung bringt. Der Schwenkmotorversteller ermöglicht dabei eine stufenlose Verstellung der Nockenwelle. Der Schwenkmotorversteller hat einen zylindrischen Stator
Der Stator
Die Stege
Der Rotor
Gemäß
In dem Gehäuserohr
Stromabwärts des Versorgungsanschlusses P ist ein Pumpenrückschlagventil
Dieser Innenraum
Der Hohlkolben
In einem Schwenkmotorverstellsystem sind zum Verstellen des Rotors
Die ersten Rückschlagventile
Die Hülse
Die Hülse
Die Rückschlagventile
Die radialen Öffnungen
Die Schließkörper
Da die Spaltlängen zu dem Versorgungsanschluss P relativ kurz sind, werden auch beide Arbeitsanschlüsse A, B vom Versorgungsanschluss P mit gedrosseltem hydraulischem Druck versorgt. Damit ist dann der Rotor
In weiteren Ausführungsformen wird entweder nur auf die einen radialen Öffnungen
In sämtlichen Ausführungsbeispielen sind Drosselstellen
Es ist ein in
Wie in
Wäre die Drosselstelle
Damit ist an der Hülse
Die gleiche Situation stellt sich an der Drosselstelle
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