CN102317583B - 气门机构切换装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种尤其是用于发动机的用于对气门机构进行切换的气门机构切换装置，所述气门机构切换装置具有至少一个切换衔铁元件(10)和一切换元件(11)，所述切换衔铁元件设置用于进行切换运动，所述切换元件设置用于与凸轮元件(13)的切换滑槽(12)联接。本发明提出，气门机构切换装置具有联接单元(14)，所述联接单元设置用于使所述切换衔铁元件(10)和切换元件(11)以在至少一个自由度上可动的方式相互联接。

Description

气门机构切换装置
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1前序部分所述的气门机构切换装置。
背景技术
DE 10 2006 051 809 A1公开了一种尤其是发动机的用于对气门机构/气门传动机构（Ventiltrieb）进行切换的气门机构切换装置，该气门机构切换装置具有至少一个切换衔铁元件和一切换元件，该切换衔铁元件被设置用于进行切换运动，该切换元件被设置用于与凸轮元件的切换滑槽（Schaltkulisse）联接，其中，切换衔铁元件与切换元件可沿纵向相对运动。
由DE 10 2006 015 233 A1已知一种尤其是发动机的用于对气门机构进行切换的气门机构切换装置。该气门机构切换装置具有至少一个切换衔铁元件和一切换元件，该切换衔铁元件被设置用于进行切换运动，该切换元件被设置用于与凸轮元件的切换滑槽联接，其中，切换衔铁元件与切换元件相互联接。
DE 10 2006 059 188 A1公开了一种尤其是发动机的用于对气门机构进行切换的气门机构切换装置，该气门机构切换装置具有至少一个切换衔铁元件和一切换元件，该切换衔铁元件被设置用于进行切换运动，该切换元件被设置用于与凸轮元件的切换滑槽联接，其中，使切换衔铁元件与切换元件相联接。
发明内容
本发明的目的尤其在于，优化气门机构切换装置触发的切换过程。这个目的根据本发明通过权利要求1的特征来实现。从属权利要求给出了其它的构造方案。
本发明提出一种尤其是用于发动机的对气门机构进行切换的气门机构切换装置，该气门机构切换装置具有设置用于进行切换运动的至少一个切换衔铁元件和设置用于与凸轮元件的切换滑槽联接的切换元件。
本发明提出，气门机构切换装置具有联接单元，所述联接单元设置用于使所述切换衔铁元件和切换元件以在至少一个自由度上可动的方式相互联接。由此能实现对切换元件的有利引导，从而能特别简单地优化借助气门机构切换装置实施的切换过程。“自由度”应尤其理解为系统的独立于其它参数的运动参数、例如线性运动和/或转动运动。联接单元优选具有至少两个自由度，特别优选具有至少三个自由度。
优选的是，切换元件至少部分地构造为滑座。由此，该切换元件可特别有利地与切换滑槽相联接。
另外提出，切换衔铁元件至少部分地构造为切换销。由此，切换元件可特别简单地与切换衔铁的切换运动相耦合。
此外提出，联接单元被设置成具有至少一个设计成转动运动的自由度。由此，可在切换元件与切换衔铁元件之间实现特别简单和有利的联接。
此外提出，该至少一个自由度被设计成围绕一沿所述切换衔铁元件的主延伸方向（延伸）的转动轴线进行的转动运动。由此，可使切换元件的取向特别有利地匹配于滑槽道的变化，并且特别简单地跟随滑槽道的移动曲线的变化。转动运动优选设计成自由的转动运动，其中可能的转动运动角度为360°，由此实现了自由的转动运动。但是，原则上也可以对该转动运动进行限制。
另外提出，所述至少一个自由度被设计成围绕一沿所述切换元件的主延伸方向（延伸）的转动轴线进行的转动运动。由此可有效补偿切换元件的侧向翻转。有利的是，这种转动运动被设计成受限制的转动运动，也就是说可能的角度被限制到小于360°的角度范围。
此外提出，所述至少一个自由度被设计成围绕一垂直于所述切换衔铁元件的主延伸方向和/或垂直于所述切换元件的主延伸方向（延伸）的转动轴线进行的转动运动。由此可特别有利地补偿滑槽道的高度变化。优选的是，这种转动运动也被设计成受限制的转动运动。
此外提出，联接单元包括球头和与该球头对应的缺口。由此，联接单元可实施成结构特别简单。尤其是由此可提供仅具有转动运动自由度的联接单元。
另外提出，球头设置在切换衔铁元件的一端部上。由此可实现联接单元的特别简单的构造方式。
此外提出，缺口至少部分地形成在切换元件内。由此可为切换元件提供特别简单的引导装置。此外，通过将切换元件内的缺口构造成球头接纳部的构造方式，可节省附加的结构空间。在此，“切换元件内”应尤其理解为存在于切换元件的功能面之间的空间。
优选的是，联接单元设置成用于进行形锁合（formschluessig）联接。由此，可在切换衔铁元件与切换元件之间提供组装特别简单并具有高承载能力的联接。
另外提出，切换元件构造为非旋转对称的。由此，可借助切换滑槽来有利地引导切换元件。在此，“非旋转对称”应尤其理解为至少部分是椭圆形的。
此外提出，切换元件具有缝隙，所述缝隙被设置用于提供弹性结构，所述弹性结构用于在所述切换衔铁元件与所述切换元件之间的形锁合连接。由此，可提供特别简单的、用于产生便于组装的形锁合连接的弹性结构，因为由此可设置用于卡扣连接的联接单元。但是，原则上也可设想用于在切换元件与切换衔铁元件之间建立卡扣连接的其它弹性结构。例如也可以设置一嵌入切换元件中的套管来提供弹性结构。
另外提出，切换元件具有侧面，所述侧面至少部分地构造成至少一个功能面，所述侧面设置成与所述切换滑槽的滑槽道的至少一个侧面相对应。由此，可在功能面与滑槽道的侧面之间实现游移的接触点，从而可提高气门机构切换装置的各部件对于角误差的容限。由此，尤其是可以切实有效地、简单地降低切换元件和滑槽道的磨损。“功能面”应尤其理解为在切换元件的侧面上的用于与切换滑槽功能联接的区域。“相对应”应尤其理解为功能面的曲率与滑槽道的侧面的曲率相匹配。
附图说明
其它的优点从下面的对附图的描述得出。附图中示出本发明的实施例。附图、说明书和权利要求书包括大量呈组合形式的特征。本领域技术人员也可适当地单独考虑这些特征以及将它们组合为合适的其它组合。
在此：
图1示出具有能轴向移动的凸轮元件的气门机构切换装置的俯视图；
图2示出气门机构切换装置的致动执行器；
图3示出处于拆分状态下的致动执行器的切换元件和切换衔铁元件；
图4示出处于组装状态下的切换元件和切换衔铁元件；
图5示出切换衔铁元件和切换元件的视图；以及
图6示出处于切换状态下的切换元件。
具体实施方式
图1示出用于发动机的气门机构切换装置。该气门机构切换装置具有至少一个凸轮元件13，该凸轮元件以能轴向移动而不能相对转动的方式与基轴30连接。另外，气门机构切换装置具有致动装置31，借助该致动装置提供用于使至少一个凸轮元件13移动的切换力。
致动装置31具有切换单元32，该切换单元包括至少一个致动执行器33和一切换滑槽12，该切换滑槽具有至少一个滑槽道29。致动执行器33包括切换衔铁元件10以及切换元件11。在使切换衔铁元件10移出的切换位置中，切换元件11接合到切换滑槽12中，由此凸轮元件13的转动运动提供沿轴向作用的切换力。在一中性位置/非作用位置中，切换元件11从切换滑槽12退回。以类似的方式构造未详细示出的、用于接合到第二滑槽道中的第二致动执行器。
致动执行器33具有包括定子单元35和衔铁单元36的电磁单元34。定子单元35包括线圈37和线圈芯38，借助该线圈芯使通过线圈37产生的线圈磁场加强。衔铁单元36包括与切换衔铁元件10固定连接的永磁体39。借助线圈37和永磁体39提供用于对切换衔铁元件10进行切换的致动力，该致动力沿切换衔铁元件10的主延伸方向15起作用。切换衔铁元件10被支承成能沿其主延伸方向15运动。
致动执行器33的切换衔铁元件10部分地构造为切换销40。致动执行器33的切换元件11构造为滑座（参见图2）。构造为滑座的切换元件11一体形成并在所述切换位置中与滑槽道29接合。切换销40被支承在致动执行器33的执行器壳体41中。该切换销穿过执行器壳体41。
如果线圈37不被通电，那么永磁体39与周围的材料相互作用。在中性位置中，永磁体39尤其与电磁单元34的由可磁化的材料构成的线圈芯38相互作用。在切换位置中，永磁体39尤其与致动执行器33的执行器壳体41相互作用。在不被通电的运行状态下，永磁体39使切换元件11在切换位置或中性位置中稳定。致动执行器33被实施为在不被通电的状态下实现切换位置或中性位置的双稳态系统。
在电磁单元34被通电的运行状态中，永磁体39的永磁体磁场与线圈37的线圈磁场相互作用。在这种情况下，根据永磁体39和电磁单元34的极化/极性，可实现吸引力和排斥力。可借助给线圈37通电的电流方向来设定电磁单元34的极化。为使切换衔铁元件10从其中性位置移出至切换位置中，以使电磁单元34与永磁体39之间作用有排斥力的电流方向给线圈37通电。
为了提供轴向作用的切换力，滑槽道29具有轴向方向分量和径向方向分量。如果致动执行器33处于切换位置中，则通过滑槽道29的轴向方向分量使得凸轮元件13的转动运动作为轴向作用力起作用，借助该轴向作用力使凸轮元件13移动。为了在凸轮元件13移动后使致动执行器33运动到其中性位置中，滑槽道29具有脱开段42，在该脱开段中滑槽道29的槽底43一直上升至基圆水平（Grundkreisniveau）。通过脱开段42，对致动执行器33作用一力，该力使切换衔铁元件10返回到其中性位置中。
在借助脱开段42使切换衔铁元件10从其切换位置运动到中性位置的移入切换过程中，切换衔铁元件10在第一阶段中通过永磁体39与执行器壳体41之间的相互作用实现所述切换位置。在第二阶段中，切换衔铁元件10从槽底43脱离并通过永磁体39与线圈芯38之间的相互作用实现所述中性位置。切换衔铁元件10通过永磁体39与线圈芯38之间的相互作用，在第二阶段中与凸轮元件13的转动运动无关地运动到其中性位置中。
切换衔铁元件10和切换元件11借助联接单元14以可动方式相互联接。联接单元14包括设置在切换衔铁元件10的一端部21上的球头19以及设置在切换元件11中的与该球头19对应的缺口20（参见图3）。切换衔铁元件10和球头19一体形成。在组装状态下，切换衔铁元件10和切换元件11借助球头19和对应的缺口20以形锁合方式相互连接。切换元件11的缺口20将球头19接纳在其中。借助联接单元14，切换衔铁元件10和切换元件11以在三个自由度上可动的方式相互联接。
这三个自由度是彼此独立的、在切换衔铁元件10与切换元件11之间的转动运动。借助球头19和缺口20限定全部三个自由度的转动轴线16、18、44。这三个转动轴线16、18、44具有一公共的交点45。这三个转动轴线16、18、44彼此垂直（参见图6）。
用于第一自由度转动运动的转动轴线16沿切换衔铁元件10的主延伸方向15延伸。切换元件11可围绕形成转动轴线16的切换衔铁元件10主延伸方向15在360°的角度（范围）中自由转动。原则上可借助导向元件将第一自由度的转动运动限制到确定的角度范围、例如在与滑槽道29相匹配的角度范围。用于第二自由度转动运动的转动轴线18沿切换元件11的主延伸方向17延伸（参见图4）。围绕转动轴线18的转动运动受到限制。用于第三自由度转动运动的转动轴线44以垂直于切换元件11的主延伸方向17并且垂直于切换衔铁元件10的主延伸方向15的方式延伸。围绕转动轴线44的转动运动同样受到限制。
为了安装致动执行器33，联接单元14具有弹性结构23，借助该弹性结构可使与球头19对应的缺口20扩大，以使球头19进入缺口20中。弹性结构23构造成与切换元件11一体形成。为了形成弹性结构23，切换元件11具有沿切换元件11的主延伸方向17布置的缝隙22。缝隙22居中地形成在切换元件11中。该缝隙穿过切换元件11的主要部分。在后区域46中，切换元件11的两个半体47、48通过缝隙22彼此分开。在前区域49内，两个半体47、48通过切换元件11的一体式构造而相互连接。
在组装联接单元14时，在球头19被压入缺口20中期间缝隙22在短时间内被扩宽。通过移入的球头10的力压动缝隙22并且将构造成滑座的切换元件11的半体47、48彼此压开，使球头19接合到缺口20中。一旦球头19处于缝隙20中，切换元件11的两半体47、48便再次恢复到它们的起始位置中。通过借助缝隙22形成的弹性结构23防止球头19从缺口20脱出。
构造为滑座的切换元件11具有非旋转对称的基本形状50（参见图5）。构造为滑座的切换元件11的非旋转对称的基本形状50具有两个功能面25、26，所述功能面构造为切换元件11的侧面24的一部分。功能面25、26设置用于接合到滑槽道29中。功能面25、26被构造为切换元件11与滑槽道29的侧面27、28之间的接触面。功能面25、26与滑槽道29的侧面27、28相对应。功能面25、26的曲率大于滑槽道29的最大曲率。在切换过程期间凸轮元件13移动时，至少是相应功能面25、26的相关部分总是与滑槽道29的相应的侧面27、28相接触。
借助非旋转对称的基本形状50和构造为滑座的切换元件11的自由转动性，与滑槽道29的相应侧面27相接触的接触点51是游移的，该接触点通过功能面25、26与相应侧面27、28之间的接触确定。根据滑槽道29的角度，接触点51相对于切换元件11或者说切换元件11的功能面25、26的相对位置是游移的。

Claims (14)

1.一种用于发动机用于对气门机构进行切换的气门机构切换装置，所述气门机构切换装置具有至少一个切换衔铁元件（10）和一切换元件（11），所述切换衔铁元件设置用于进行切换运动，所述切换元件设置用于与凸轮元件（13）的切换滑槽（12）联接，其特征在于，设有联接单元（14），所述联接单元设置用于使所述切换衔铁元件（10）和切换元件（11）以在至少一个自由度上可动的方式相互联接。
2.根据权利要求1所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述切换元件（11）至少部分地构造成滑座。
3.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述切换衔铁元件（10）至少部分地构造为切换销（40）。
4.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述联接单元（14）被设置成具有至少一个设计成转动运动的自由度。
5.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述至少一个自由度被设计成围绕一沿所述切换衔铁元件（10）的主延伸方向（15）延伸的转动轴线（16）进行的转动运动。
6.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述至少一个自由度被设计成围绕一沿所述切换元件（11）的主延伸方向（17）延伸的转动轴线（18）进行的转动运动。
7.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述至少一个自由度被设计成围绕一垂直于所述切换衔铁元件（10）的主延伸方向（15）和/或垂直于所述切换元件（11）的主延伸方向（17）延伸的转动轴线（44）进行的转动运动。
8.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述联接单元（14）包括球头（19）和与所述球头（19）对应的缺口（20）。
9.根据权利要求8所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述球头（19）设置在所述切换衔铁元件（10）的一端部（21）上。
10.根据权利要求8所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述缺口（20）至少部分地形成在所述切换元件（11）内。
11.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述联接单元（14）设置用于进行形锁合联接。
12.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述切换元件（11）构造成非旋转对称的。
13.根据权利要求12所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述切换元件（11）具有缝隙（22），所述缝隙被设置用于提供弹性结构（23），所述弹性结构用于在所述切换衔铁元件（10）与所述切换元件（11）之间的形锁合连接。
14.根据权利要求1或2所述的气门机构切换装置，其特征在于，所述切换元件（11）具有侧面（24），所述侧面至少部分地构造成至少一个功能面（25、26），所述侧面设置成与所述切换滑槽（12）的滑槽道（29）的至少一个侧面（27、28）相对应。
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