CN102282341A - 内燃机的气门机构 - Google Patents

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Abstract

提出一种内燃机的气门机构，所述气门机构具有凸轮轴(1)和操纵元件(11)，所述凸轮轴(1)包括承载轴(2)以及以在所述承载轴上抗相对转动并能在两个轴向位置中间移动的方式布置的凸轮件(3)，所述凸轮件具有至少一个凸轮组和轴向滑槽(8)，该至少一个凸轮组由直接相邻的、带有不同的凸轮突起部的凸轮(5、6)组成，该轴向滑槽带有两个在所述轴向滑槽的周边上轴向相反延伸的曲线轨道(9、10)，所述操纵元件能与所述轴向滑槽联接，用于在两个曲线轨道(9、10)的方向上移动凸轮件(3)。在此，曲线轨道(9、10)在轴向滑槽(8)的周向上一个接一个地布置。

Description

内燃机的气门机构
发明领域
本发明涉及一种内燃机的气门机构，所述气门机构具有凸轮轴和操纵元件，所述凸轮轴包括承载轴以及以在该承载轴上抗相对转动并可在两个轴向位置之间移动的方式布置的凸轮件，所述凸轮件具有至少一个凸轮组和轴向滑槽(Axialkulisse)，该至少一个凸轮组由直接相邻的、带有不同的凸轮突起部的凸轮组成，该轴向滑槽带有两个在其周边上轴向相反延伸的曲线轨道，所述操纵元件能与轴向滑槽联接，用于在两个曲线轨道的方向上移动凸轮件。
发明背景
这种气门机构用于借助于可移动的凸轮可变地操纵换气阀，并且在其中，每个凸轮件唯一的操纵元件是足够的，以便凸轮件在轴向滑槽的两个曲线轨道的方向上移动，这种气门机构由视为一般形式的DE10148177A1所公知。该处公开了带有可选地构造的轴向滑槽的两个凸轮件，其中，第一轴向滑槽具有用于形成内引导壁的居中的引导接板，用于呈沉入到轴向滑槽内的圆柱销形式的操纵元件，第二轴向滑槽仅由外引导壁构成。
后一种构造方案具有以下优点，即，用于轴向滑槽的制造耗费通过取消引导接板而明显更少。然而，鉴于气门机构的功能可靠性，在该设计方案中重要的风险在于，仅当凸轮件的惯性足够时，凸轮件的移动过程才会完整地也就是说无故障地结束，以便凸轮件在经过曲线轨道的交叉区域后，即使没有圆柱销的强制作用也会在一定程度上以自由飞行的方式运动到其另一个终点位置中。凸轮件足够惯性的前提显然是凸轮轴的最小转速，所述最小转速直接依赖于凸轮件和承载轴之间的摩擦。低于该最小转速旋转的凸轮件的移动可导致凸轮件停留“在半路”上，并且控制不住凸轮组多个凸轮的加载换气阀的凸轮从动件并且同时受高机械负载的加载。此外，在该情况下不再有可能接着将凸轮件借助于圆柱销移位到最终位置之一中，因为不再存在圆柱销和外引导壁之间的轴向配位。
但是，该功能风险在带有居中的引导接板的轴向滑槽的第一设计方案中明显更小，在凸轮件转速低时，该引导接板的内引导壁作用为进一步加速圆柱销的强制引导部。然而在这种情况下存在以下危险，即，圆柱销在经过交叉区域后不接入到预设的曲线轨道里，而是同样在高机械负载下与引导接板的正面相撞。
发明任务
因此，本发明的任务在于，以如下方式改进前述类型的气门机构，即，至少部分地排除所提到的功能局限和功能风险。该任务具体表述为，当使用唯一的操纵元件用于两个移动方向时，即使当凸轮轴低转速时，例如在内燃机的启动过程期间，确保凸轮件的成功的也就是说完整的转换过程。
发明概要
该任务通过权利要求1中特征部分的特征来解决，而本发明的有利的改进和设计方案由可由从属权利要求得出。相应的，曲线轨道应一个接一个地布置在轴向滑槽的周向上。相对于公知的现有技术，本发明的重要的区别涉及到在轴向滑槽上的曲线轨道的相互布置，这些曲线轨道现在一个接一个地(也就是说以串联方式)且不再并排地(也就是说以并联方式)分布，并且因此不再交叉。通过取消交叉区域，凸轮件的移动在轴向滑槽相对于与之联接的操纵元件持续强制引导的情况下进行，从而即使在凸轮轴最低转速时也确保凸轮件的完整的转换过程。
而在关于操纵元件与轴向滑槽联接的结构设计方案中存在不同的可能性，曲线轨道应有效地分别构造为槽，并且操纵元件应构造为嵌接到槽中的圆柱销。在此优选的是，曲线轨道分别由带有界定槽的槽壁的不同轴向行程的、相互跟随的轨道区段组成，即，不带有行程的进入区段、斜坡区段和行程区段，其中，行程区段相比斜坡区段具有明显更大的轴向加速度(Axialbeschleunigung)。
此外，凸轮应具有共同的基圆区域，基圆区域最晚开始于第一曲线轨道的斜坡区段并且最早终止于第二曲线轨道的行程区段。因为共同的基圆区域可理解为凸轮件的在其中凸轮组的所有凸轮都没有突起部的角度区域，所以凸轮件的移动仅在配属于凸轮组的换气阀关闭时进行，并且待带入嵌接的凸轮在整个移动过程期间同样位于其基圆位置中。由此，在移动过程期间，没有提高凸轮件和承载轴之间的摩擦的阀门弹簧力作用到凸轮件上。为了保持凸轮件的轴向加速度尽可能的小，基圆区域的开始和结束以及移动过程的开始和结束最好相同。
此外，行程区段可以分别由带有界定槽的槽底的不同径向行程的、相互跟随的部分行程区段组成，即，不带有径向行程的第一部分行程区段和带有径向向外抬起的槽底的第二部分行程区段。在现有技术公知的槽的几何形状中，操纵销只在无轴向力的状态下，由径向升高的槽中“退出”到操纵销的无嵌接静止位置中，相对于此有利的是，槽的轴向行程和径向行程相叠加，以便最大化行程区段的分别所提供的凸轮角度，并因此将行程区段内相对较高的轴向加速度限定至机械可控的水平上。
最后，依据同样背景技术作如下设置，即，第二部分行程区段和进入区段分别直接地相互邻接，其中，槽底在从第二部分行程区段到进入区段的过渡区段上在径向上陡峭的下落。因此，特别是在关于轴向滑槽的周边垂直下落的槽底的情况下，也就是说在360°的曲线轨道的总角度中，当位于行程区段之间的进入区段的长度给定时，可以最大化行程区段的凸轮角度。
附图简短描述
本发明的其它特征由随后的描述和附图获得，在附图中示出了本发明的一个实施例。其中：
图1以纵剖面示出了依据本发明的气门机构；
图2以依据图5的X向的第一透视视图示出了轴向滑槽；
图3以依据图5的Y向的第二透视视图示出了轴向滑槽；
图4以依据图5的Z向的第三透视视图示出了轴向滑槽；
图5示出了依据图1的、带有径向配气相位图的轴向滑槽的侧视图；
图6示出了轴向滑槽的完整的行程图。
附图详细介绍
在图1中公开了内燃机的可变气门机构的用于理解本发明的基本剖面图。气门机构具有凸轮轴1，该凸轮轴1包括承载轴2以及与内燃机的缸数相符的、以在承载轴2上抗相对转动并可在两个轴向位置之间移动的方式布置的凸轮件3。为了轴向移动，承载轴2设有外纵向啮合部，且凸轮件3设有相应的内纵向啮合部。啮合部本身是公知的，且这里不做进一步介绍。
凸轮件3具有布置在轴承部位4两侧的凸轮组，这些凸轮组分别带有两个直接相邻的凸轮5和6，这些凸轮在相同的基圆半径上具有不同的凸轮突起部。凸轮件的移动在凸轮突起部外，在凸轮5、6的共同的基圆区域内进行。凸轮突起部分别以公知的方式，由在这里仅通过凸轮滚子7象征性示出的凸轮从动件(例如摇臂)依赖于凸轮件3的当前轴向位置来选择性地传递到没有示出的换气阀上。不同的凸轮突起部可以理解为各凸轮行程的不同数值和/或凸轮5、6的不同的气门正时。
为了在凸轮5和6之间的转换，凸轮件3设有带有作为单件制造的并借助过盈装配来接合的轴向滑槽8。在轴向滑槽8的周边上构造有两个自身在轴向上相反延伸的并且在轴向滑槽8的周向上一个接一个布置的呈槽状的曲线轨道9、10，操纵元件11可联接到这些槽中。这由图2至图4进一步得知，在这些图中，轴向滑槽8由不同的角度透视示出。操纵元件11是圆柱销，该圆柱销是同样公知的且在这里没有进一步阐释的、用于这种气门机构的执行器的部件。圆柱销11相关于凸轮轴1以在轴向上固位，但在径向上可移位的方式布置在内燃机里，并且用于在两个曲线轨道9、10的方向上移动凸轮件3。
曲线轨道9、10的造型由图2至图6的共同展示而得知。在图2至图4中示出的轴向滑槽8的视图，与图5中的视图箭头x、y或z对应，在图5中，以侧视图示出的轴向滑槽8依据虚线附加地设有曲线轨道9、10的径向配气相位图。在图1、图2和图5中示出的箭头标明了凸轮轴1的转动方向。带有曲线轨道9、10的径向和轴向行程的完整的行程图作为凸轮轴角度的函数由图6得知。
两个曲线轨道9、10分别由带有界定槽的槽壁12的不同轴向行程的(图6中的实线)、相互跟随的轨道区段组成。这些轨道区段是不带有轴向行程的进入区段F或C、用于补偿圆柱销11相对于槽壁12的轴向位置公差的斜坡区段A或D和行程区段B或E，其中，行程区段B、E的轴向加速度相比斜坡区段明显更大。在示出的实施例中，凸轮5、6的共同的基圆区域与轨道区段A到E相一致，也就是说，共同的基圆区域开始于第一曲线轨道9的斜坡区段A并终止于第二曲线轨道10的行程区段E。与此相反，凸轮5、6的凸轮突起部位于进入区段F的区域内。
行程区段B和E分别由相互跟随的部分行程区段B1和B2或E1和E2组成，这些部分行程区段的不同在于槽底13(图5和6中的虚线)的径向行程。在此，第一部分行程区段B1和E1具有带有恒定的、与区段F和A或C和D一致的深度的槽底13，而槽底13自身在第二部分行程区段B2和E2上在径向上向外抬起，以便在凸轮件3的移动过程期间就已经将圆柱销11从相应槽中退出到圆柱销的无嵌接的静止位置中。
凸轮件3的转换沿着第一曲线轨道9进行，也就是说，由当前起作用的凸轮5通过如下方式转换到凸轮6上(见图1)，即，圆柱销11沉入到进入区段F中(这根据凸轮突起部的尺寸和持续时间在换气阀打开期间已进行)，并且随后经过斜坡区段A以及行程区段B，而旋转着的且支撑在圆柱销11上的凸轮件3移动到凸轮件的第二轴向位置中。圆柱销11在经过第二部分行程区段B2的过程中已经通过在径向上升高的槽底13来提升，并且在移动过程的终点完全地由曲线轨道9中退出到圆柱销的无嵌接的静止位置中。
与之类似地，凸轮件3的回推沿着第二曲线轨道10进行，也就是说，从起作用的凸轮6以如下方式回推到凸轮5上，即，圆柱销11沉入到进入区段C中，并且随后经过斜坡区段D以及行程区段E，而旋转着的且支撑在圆柱销11上的凸轮件3回移到凸轮件的第一轴向位置中。同样在这种情况下，圆柱销11在经过第二部分行程区段E2的过程中通过径向升高的槽底13来提升，并且在移动过程的终点完全地由曲线轨道10中退出到圆柱销11的无嵌接的静止位置中。
如同在图2至图5中所明确的，第二部分行程区段B2或E2分别和进入区段C或E直接相互邻接，其中，槽底13在这些区段的过渡部上径向地垂直下落，以便在进入区段C的预设长度的情况下首先将行程区段B的长度最大化。
在图1中示出的止动装置用于将凸轮件3固定在凸轮件的相对于承载轴2的径向位置上。该止动装置包括两个在承载轴2的构造为通孔的径向孔14中、在直径上对置的、可移动地支承的止动体15和在凸轮件3的内周边上分布的、构造为周边槽的止动槽16和17，在分别所属的轴向位置中，由弹簧器具18在径向向外的方向上加载力的止动体15锁止在这些止动槽中。
止动体15是一侧打开的、薄壁的板改型件。止动体的打开的侧分别构造为支承在径向孔14中的并且包围构造为螺旋压缩弹簧的弹簧器具18的空心圆柱，而连在空心圆柱上的封闭的侧分别是朝着止动槽16、17的方向变细的空心体，所属空心体首先构造为呈锥形的且在正面呈球形的。为了在凸轮件3的移动过程中确保止动体15低阻力地进入到径向孔14中，止动体15在空心体的呈锥形的区域设有卸压开口19。
止动装置的功能不局限于仅将凸轮件3固定在两个轴向位置中，还包括在凸轮件的轴向运动方向上相对部分行程区段B2和E2的终点制动凸轮件3。该制动通过弹簧负载的止动体15在止动槽16、17的在顶点20两侧轴向相邻分布的槽壁上的接触摩擦来产生。不同于在图1示出的，有利的是，止动槽16、17实施为几何上相一致的，并且顶点20，关于凸轮件3的从属于止动槽16、17的轴向位置的间距，居中地分布。
附图标记
1     凸轮轴
2     承载轴
3     凸轮件
4     轴承部位
5     凸轮
6     凸轮
7     凸轮滚子
8     轴向滑槽
9     第一曲线轨道
10    第二曲线轨道
11    操纵元件/圆柱销
12        槽壁
13        槽底
14        径向孔
15        止动体
16        止动槽
17        止动槽
18        弹簧器具/螺旋压缩弹簧
19        卸压开口
20        止动槽的顶点
A         斜坡区段
B 1、2    行程区段
C         进入区段
D         斜坡区段
E1、2     行程区段
F         进入区段

Claims (6)

1.内燃机的气门机构，所述气门机构具有凸轮轴(1)和操纵元件(11)，所述凸轮轴(1)包括承载轴(2)以及以在所述承载轴上抗相对转动并能在两个轴向位置之间移动的方式布置的凸轮件(3)，所述凸轮件具有至少一个凸轮组和轴向滑槽(8)，所述至少一个凸轮组由直接相邻的、带有不同的凸轮突起部的凸轮(5、6)组成，所述轴向滑槽(8)带有两个在所述轴向滑槽的周边上轴向相反延伸的曲线轨道(9、10)，所述操纵元件(11)能与所述轴向滑槽(8)联接，用于在两个曲线轨道(9、10)的方向上移动所述凸轮件(3)，其特征在于，所述曲线轨道(9、10)在所述轴向滑槽(8)的周向上一个接一个地布置。
2.按照权利要求1所述的气门机构，其特征在于，所述曲线轨道(9、10)分别构造为槽，所述操纵元件(11)构造为嵌接到所述槽(9、10)中的圆柱销。
3.按照权利要求2所述的气门机构，其特征在于，所述曲线轨道(9、10)分别由带有界定所述槽的槽壁(12)的不同轴向行程的、相互跟随的轨道区段(F、A、B或C、D、E)组成，即，不带有轴向行程的进入区段(F或C)、斜坡区段(A或D)和行程区段(B或E)，其中，所述行程区段(B或E)相比所述斜坡区段(A或D)具有明显更大的轴向加速度。
4.按照权利要求3所述的气门机构，其特征在于，所述凸轮(5、6)具有共同的基圆区域，所述基圆区域最晚开始于第一曲线轨道(9)的所述斜坡区段(A)，并且最早结束于第二曲线轨道(10)的所述行程区段(E)。
5.按照权利要求3所述的气门机构，其特征在于，所述行程区段(B、E)分别由带有界定所述槽的槽底(13)的不同径向行程的、相互跟随的部分行程区段(B1、B2或E1、E2)组成，即，不带有径向行程的第一部分行程区段(B1或E1)和带有自身径向向外抬起的槽底(13)的第二部分行程区段(B2或E2)。
6.按照权利要求5所述的气门机构，其特征在于，所述第二部分行程区段(B2或E2)与所述进入区段(C或F)分别直接地相互邻接，其中，所述槽底(13)在从所述第二部分行程区段(B2或E2)到所述进入区段(C或F)的过渡部上在径向上陡峭地下落并且关于所述轴向滑槽(8)的周边优选垂直下落地分布。
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