CN100458107C - 阀控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于驱动至少一个阀(6)，特别是内燃机的进气阀或排气阀的阀控制装置，其中至少一个阀(6)的阀门升程尺寸对应于两个凸轮型线(1、2)的叠加，该两个凸轮型线之间的相位可以相互调节并且同步移动。本发明的目的是为了改进所述阀控制装置的结构和作用。结果是，中间件(4)和第一凸轮型线(1)之间的导向装置具体用作一第三凸轮型线(3)，该第三凸轮型线(3)相对于第一凸轮型线(1)以互补的方式形成，并且以同步的方式与之一起旋转。

Description

阀控制装置
技术领域
本发明涉及一种用于驱动至少一个阀，特别是权利要求1前序部分所述的内燃机进气阀或排气阀的阀控制装置。
背景技术
这种阀控制装置实际上可以从下列专利文献中得知：例如德国专利DE119741，DE3531000A1和英国专利GB170877，GB654240及GB2180597A。利用这种阀控制装置，只有在该控制装置的中间件由凸轮的两种型线同时驱动时，阀才能提升。阀的总升程对应于两个凸轮型线的叠加函数。阀的开启持续期和阀升程可以由各凸轮间的相互相位移动来调节。
调节该阀控制装置的阀升程和开启持续期的方式，例如从英国专利文献GB2180587A中能明确地确定。这些实施例的具体缺点在于：与标准的阀升程对比阀没有升起的时间，在中间件和凸轮型线之间，和/或在阀与驱动件之间存在非常大的游隙，这个游隙通常对应于凸轮的阀升程。
由于存在这个游隙，因此必须设置一个止动件来限制该提升驱动件的自由运动，以便保证凸轮型线要求的间隙(游隙)，对于闭阀凸轮型线，例如可以使用一个自动游隙补偿件。在另一方面，人们也尝试过通过合适的装置来保持两个凸轮型线始终与中间杆接合，正如英国专利GB2180597A中实施例所述的情况那样，此时，提升驱动件和该中间件之间的游隙必须利用每个运动桥接。在这种系统中，总需要一个诸如弹性力之类的力来消除该提升驱动件的不定中间位置。这方面的相应实施例描述在德国专利文献DE19802738A1和欧洲专利文献EP1022443B1中。
由于设置了止动件，例如如德国专利文献DE19802738A1所述，从而可以利用该中间件，而不需要在汽缸盖上以静止的方式设置另外的装置，来使该提升驱动件的运动实现止动，并且通过一个与运动轴线同心安装的支承型材件将该中间杆支承安装在凸轮轴上来实现止动。
图1表示EP1022443B1所述公知技术中所述的一种具有两个凸轮轴的可变阀控制装置。具有第一和第二凸轮型线1和2的两个同步反转可变相位凸轮轴，控制一中间件4，该中间件设计为一个带有两个接触滚轮的杆件，所述中间件通过支承轴将叠加运动传递给一根杆件，该杆件用作提升驱动件5并通过一游隙补偿装置9驱动一阀6。由于游隙补偿装置9的作用力，在提升相位为0时，提升驱动件5被压抵在一止动件8上。一弹簧7保证该中间件4始终与该接触滚轮接触，作为该中间件4和该第一凸轮型线1的第一导向区域111。在基圆相位时，该第二凸轮型线2和相应的接触滚轮之间存在一定的游隙，作为该中间件4的第二导向区域222。只有当两个凸轮型线1、2同时与中间件4接触时，阀才能提升。阀的开启通常是由两个凸轮轴中的一个实现的，同时第二个凸轮轴必须处于提升位置。闭阀运动可以借助于随着第二凸轮型线2在第二凸轮轴上从提升位置移动到的基圆相位而实现。阀的升程和开启持续期能由带有两个凸轮型线1、2的两个凸轮轴的相位之间的相互移动来改变。
美国专利文献US5178105描述了一种试图产生一种没有任何游隙的结构，此时，两个凸轮形线设置有非常长并沿直径对置的斜面，从而允许在在调节范围内没有任何游隙地进行运行。然而，由于几何边界条件的限制，该调节范围是极为有限的，因此阀的提升驱动对内燃机中的无节流阀控制装置来说是不可能的。
发明内容
本发明关注的问题是改进上述缺点，即改进大的游隙、降低游隙自动补偿的困难，并改进在一凸轮的型线方向一方面需要非常大的压力而另一方面调节的范围非常有限的问题，同时提供一种通用的阀控制装置，利用它可以毫无问题地在特别是车用内燃机中进行无节流的负荷控制。
本发明解决这个复杂问题的技术方案涉及一种本发明权利要求1特征部分所述的通用阀控制装置。
本发明的优点和优化实施例是各从属权利要求要表达的目的。本发明是基于中间件的导向区域进行无压力的强迫导向这一整体构思得出的，该中间件将与两个凸轮型线中没有提升起来的那一个接触，而不使用一个另外的运动凸轮来实现这一目的。
在权利要求2所述的实施例中，全部的凸轮型线，即总共三个凸轮型线同心设置在一调节凸轮轴的基圆上，当采用常规的液压阀游隙补偿件时，该中间件不需要使用另外的止动件。该中间件被连续夹紧，在一侧的各凸轮型线和另一侧的提升驱动件之间不存在游隙。
附图说明
其他的优点和优化实施例描述在各附图中，其中(不包括图1，该图表示现有技术)：
图1表示EP1022443B1所述公知技术中所述的一种具有两个凸轮轴的可变阀控制装置。
图2、2A表示本发明的阀控制装置的第一基本实施例，在两种不同的设计中，该控制装置具有处于三个分开的凸轮轴上的三个分开的凸轮型线。
图3表示带有一调节凸轮轴的阀控制装置的第二实施例，该凸轮轴具有三个相互滚动啮合的凸轮型线，并具有一个中间件相对该阀的提升驱动件实现的轴向支承。
图4表示该阀控制装置的第三实施例，其中与图3所示实施例比较，在凸轮型线上采用滑动啮合而不是滚动啮合，并且采用通用的球铰支承而不是采用中间件的轴向支承。
图4A表示根据图4中IVA-IVA剖切线通过该阀控制装置的一区域剖取的剖视图。
图4B表示根据图4中IVB-IVB剖切线通过该阀控制装置的一区域剖取的剖视图。
图5表示根据图4所示的基本原理在凸轮型线上采用滚动啮合而不是如图4所示的滑动啮合的阀控制装置的一实施例。
图5A表示根据图5中VA-VA剖切线通过该阀控制装置的一区域剖取的剖视图。
图5B表示根据图5中VB-VB剖切线通过该阀控制装置的一区域剖取的剖视图。
图5C表示图5B所示变型的一替换实施例。
图6表示根据图3所示基本原理的阀控制装置的另一个实施例，在凸轮型线上进行滚动啮合，并且中间件的支承在提升驱动件上可以线形移动。
图7表示图6所示阀控制装置的改进，用滑动啮合代替了凸轮部分的滚动啮合。
图8表示图4所示阀控制装置的三维图。
图9表示图7所示阀控制装置的三维图。
图10表示具有本发明的件的阀控制装置，本发明的该件用于驱动一成对的阀，该成对的两个阀的中心连成一线，所述线沿着倾斜于凸轮轴线的方向延伸。
图11表示一个例如如图10所示的实施例那样，但带有用于驱动成对的阀的本发明的件的阀控制装置的具体实施例的剖视图。
具体实施方式
在所有附图中相同的标号表示相同功能的零部件。
根据图2所示，本发明的实施例的基本设计与图1所示的相应。最重要的区别在于：在发明的实施例中，弹簧7的功能是由一根具有一第三凸轮型线3的第三凸轮轴接替。该第三凸轮轴3形成一个对中间件4的第一导向区域111的受压导向，同时保持该第一导向区111和第一凸轮型线1之间连续接触。液压游隙补偿件9将提升驱动件5压紧抵靠住一可调止动件8。依赖于各凸轮型线1-3彼此间的位置，阀6通过该中间件4由具有第一和/或第二凸轮型线1、2的两个凸轮轴驱动，或者该中间件4在相应凸轮轴的凸轮型线1和3之间以受压的方式导向，因此该提升驱动件5和阀6不运动。在该相位处，在具有第二凸轮型线2的凸轮轴和该中间件4上作为第二导向区域222的滚轮之间存在游隙。
在图2A所示的一种改进的变型中，除现有技术中的复位弹簧7外，在图2所示实施例中仍然需要(与现有技术一致)的一止动件可以被省略。在图2A所示的实施例中，这一点是借助于将带有第三凸轮型线3的凸轮轴设置在中间件4的侧面来实现的，在该侧面，导向区域222可以与第二凸轮型线2铰接地接触。在该实施例中不需要止动件8。
在图3所示实施例中，三个凸轮型线1、2、3同心设置在一共同的凸轮轴上。为了能进行相位调节，相对固定连接到凸轮轴上的其它两个凸轮型线1和3，该第二凸轮型线2的相位是可变的。这个相位调节可以利用现有技术中为达到此目的而常用的常规设计措施来实现。例如，一公知的实施例由将可相互调节的凸轮型线安装在反转的同心凸轮轴上而组成，在其端部，该外凸轮轴具有用于连接到内轴上的凸轮型线的各径向凹腔。
在图3所示实施例中，凸轮轴的运动控制，一方面由第一凸轮型线1(该第一凸轮型线与中间件的第一导向区域111进行排他地配合)，并经过第二和第三凸轮型线(该第二和第三凸轮型线2、3与中间件4的第二导向区域222交替地进行排他地配合)传递给该中间件4。凸轮型线1的受压控制是由作为第一凸轮型线1的辅助型线的第三凸轮型线3的设计实现的。在第二凸轮型线2相对带有凸轮型线1、3的凸轮轴的其余部分进行相位移动时，该中间件4的改进运动是由凸轮型线1、3相对凸轮轴的其余部分获得的，因此可以获得阀6的提升和开启时间的变化。在阀由凸轮型线1、2开启的开启相位期间，第三凸轮型线3和中间件4之间不存在接触。
图4所示的阀控制装置的设计与图3所示的设计基本上是可比的，但在图4所示实施例中，与图3所示的相比，凸轮型线1-3的运动不是由滚动接触而是由滑动接触传递给中间件4。该中间件4通过一个通用球铰支承100与一提升驱动件5接触，从而驱动阀6。通过游隙补偿件9，由提升驱动件5和中间件4组成的作用力传递系统设置在第一、第三凸轮型线1、3和阀6之间且不存在游隙。在图4所示的实施例中，该中间件4的第一和第二导向区域111、222的轮廓示出在图4A和图4B所示剖视图中，此时可以看出由于凸轮型线1-3的设置和中间件4的形状是如何可能得出如此简单并节约空间的技术方案的。在图4A中，凸轮型线2和3的接触区域处于中间件5的内剖面11中，并且在第二凸轮型线2(此时为闭阀凸轮)和分开的第三凸轮型线3(复位凸轮)之间交替。分开的第一凸轮型线1(此处为开阀凸轮)具有足够的间隙，并且在其第二导向区域222不与中间件4接触。
在图4B中，这种布置正好相反，分开的第一凸轮型线1(此处为开阀凸轮)在外部区域12和13驱动中间件4，因此两个凸轮型线2和3不与中间件4接触。
图5所示实施例基本上与图4所示的一致，但除外的是在凸轮型线1-3上实行的是滚动啮合，此外，该中间件4通过轴支承101连接到提升驱动件5上。图5A和5B中所示的剖视图表示设置在该中间件4的第一导向区域111中的滚轮14可以与凸轮型线2和3(未示出)交替地接触。在图5B所示实施例中，也可以看出：该中间件4的第二导向部分222在此处是如何设计作为滚动啮合的滚轮的。图5C所示实施例保持了相同的结构。此时只有各滚轮的支承是由与该中间件4不同的材料形成和/或冲压而成。
图6表示节约空间的阀控制装置的一种非常简单设计。该中间件4通过一个可以由例如陶瓷构成的调节板17，与作为提升驱动件5的特殊设计的作动件10进行滑动接触。在带有凸轮型线1-3的凸轮轴的轴线方向，中间件4的支承是由该中间件4的各相对侧壁15获得的，其中这些侧壁与作为邻接部的凸轮型线1-3的各个基体接触。取代中间件4的各相对侧壁15，中间件4可以利用一个导向壁设计在任何内部区域内，该导向壁在作为相对的支承的凸轮型线之间进行啮合。
作为通过调节板17调节游隙的一种替换方式，具有不同厚度的作动件也可以用来调节该游隙。
在图7所示的实施例中，凸轮型线1-3上的滚动啮合由滑动啮合代替。调节板17作为提升驱动件5直接设置在阀6和中间件4之间。该作动件10只用作导向件，由一另外的弹性支承件16没有游隙地设置在该调节板17上。
图10表示一个具有本发明的件的阀控制装置，用于驱动成对的阀，其带有一提升传动件5的旋转轴线19，该旋转轴线相对一凸轮轴轴线倾斜地延伸。这种阀结构在下面称之为“轴向扭转”。这样的阀控制装置可以通过一个传动装置实现，该传动装置由图4、5特别是图8所示实施例之一的中间件4，和一个例如图8所示的提升驱动件5组成。在图8所示实施例中，一“第三凸轮型线3”也设置在本发明的共用凸轮轴上，但在使用“轴向扭转”阀的场合，如图10所示实施例那样，相对该装置的优点，与“轴向扭转”阀一起使用时，这样的凸轮型线基本上可以省略。在缺少本发明的“第三凸轮型线3”的情况下，在图1所示的现有技术状况下，弹簧7是必要的，该弹簧设置在凸轮轴和阀之间，从而确保该中间件4在传动装置内与凸轮型线1、2始终接触。该弹簧7设置在图10所示的装置中，但图中看不出，因为在图中它处在中间件4后面。图10所示装置的作用的关键因素是中间件4和提升驱动件5之间的通用球铰支承100。只有通过这种支承才能将驱动力从一凸轮轴传递给“轴向扭曲”阀。在极端情况下，方向偏离的量可多达90°。由于该通用球铰支承100，中间件4的倾斜运动可以根据凸轮的驱动毫无问题地得到补偿，就如阀提升过程中基于凸轮轴的轴线18和中间件4与该提升驱动件5一起的枢轴线19的相对运动那样。在图10所示实施例中，尽管有不同的轴线18和19，具有这种“轴向扭转”对齐的常用阀桥可以省略。
图11所示实施例的中间件4和提升驱动件5基本上与图10所示实施例相同。特别是，图11中示出了弹簧7(如前面所述的现有技术那样，在缺少本发明的“第三凸轮型线”的情况下，该弹簧7是必要的，但在图10中已经被省略了)处于特殊的支承形状。该支承通过接触件21和/或22实现，该接触件形成在该中间件4和提升驱动件5中。这两个零部件4和5在还没有安装在该控制装置中时，形成一个可移动的复合件，在其中它们可以安装到该控制装置中去。
具体地，接触件21、22的造型可以根据中间件4确定，从而得到该中间件4相对轴向侧壁的轴向导向，以便该中间件4相对一狭缝23的轴向侧壁20穿过邻接部21。
在图11所示的实施例中，止动件24设置在中间件4上，作为一个接触区域，从图1和2实施例所示的止动件8的意义上讲，该区域与该中间件4的旋转轴线同心设置，以便能对阀游隙提供自动补偿9，特别是在缺少“第三凸轮型线”时，更是如此。
在图10和11所示的实施例中，第一和第二凸轮型线1和2可以相互之间进行相位变化。
对于这一点，应该再一次强调的是，如图10和11所示缺少“第三凸轮型线”的各实施例仅仅是如图8所示的本发明带有“第三凸轮型线”的各实施例的上位概念化，具体是为了表示这样的优点，即，在本发明的意义上说，通过采用一个由一个通用球铰支承100连接到一提升驱动件5上的中间件4，在带有第一和第二凸轮型线的凸轮轴的一“轴向扭转”阀布置中可基本上获得的优点。
本文所述的所有功能性原理仅仅是作为示例，并且可以按任何理想的方式进行结合。本发明的阀控制装置原理较好的是可利用一个凸轮组来驱动一个或多个阀。

Claims (13)

1.一种用于驱动至少一个阀(6)的阀控制装置，其中：
-该至少一个阀(6)的升阀装置相应于使两个凸轮型线(1，2)同步运动，
-这两个凸轮型线(1，2)之一主要确定阀的开启范围，另一个凸轮型线(2，1)主要确定阀的关闭范围，
-这两个凸轮型线(1，2)相互之间可产生相位变化，
-该至少一个阀(6)的阀门升程持续期和开启持续期可以通过相位移动改变，
-这两个凸轮型线(1，2)通过作用在阀(6)的提升驱动件(5)上的中间件(4)确定阀门的升程，
-中间件(4)，包括第一导向区域(111)和第二导向区域(222)，第一导向区域(111)在所有旋转位置都与该两个凸轮型线(1，2)的第一个接触，而第二凸轮型线(2)相对第二导向区域(222)，至少在该第二凸轮型线(2)的基圆区域的部分区域内，两者不总接触，
-一导向装置为该中间件(4)在第一凸轮型线(1)上的第一导向区域(111)提供恒定的接触，
其特征在于：该导向装置被设计为一第三凸轮型线(3)，该第三凸轮型线与第一凸轮型线(1)同步旋转，并相比于该第一凸轮型线(1)具有互补的形状。
2.如权利要求1所述阀控制装置，其特征在于：所有三个凸轮型线(1，2，3)都同心地设置在一个共同调节的凸轮轴的基圆上。
3.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：只有第二凸轮型线(2)进行相位调节。
4.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：中间件(4)从外部以V形围绕带有各凸轮型线(1-3)的凸轮轴，该V形具有设置在端部的所述第一和第二导向区域(111，222)，因此第一凸轮型线(1)始终只与第一导向区域(111)接触，而第二和第三凸轮型线相互之间交替地与第二导向区域(222)进行排他性的接触。
5.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：只设置单个的第二导向区域(222)用于该第二和第三凸轮型线(2，3)的交替导向。
6.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：该中间件(4)安装得相对该提升驱动件(5)进行线性移动。
7.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：该中间件(4)安装得绕一轴线相对该提升驱动件(5)转动。
8.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：该中间件(4)通过一个通用球铰支承(100)连接到该提升驱动件(5)上。
9.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：凸轮型线(1-3)中至少一个的基体设计作为轴向导向支承，其在该凸轮型线(1-3)的旋转轴线方向用于中间件(4)。
10.如权利要求1所述阀控制装置，其特征在于：凸轮型线(1-3)中的至少一个设计为两部分，呈以一定距离隔开的两个窄凸轮幅的形状。
11.如权利要求10所述阀控制装置，其特征在于：其他凸轮型线(1-3)中的至少一个设置在两个窄的凸轮幅之间。
12.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：液压阀补偿件(9)与阀(6)的提升驱动件(5)联合对游隙进行补偿。
13.如权利要求1或2所述阀控制装置，其特征在于：该中间件(4)是一由金属板制成的杆，为了确保凸轮型线(1-3)用的间隙，其平行于凸轮轴的横截面形状设计为W形和/或楼梯形，其在确保所需的强度的情况下没有产生结合。
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