CN102405333B - 内燃机的阀动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种带有升程可变的换气阀操纵的内燃机阀动装置。所述阀动装置包括具有承载轴(2)和在所述承载轴上抗相对转动地并且以能在轴向位置之间推移的方式布置的凸轮块(3)的凸轮轴(1)，所述凸轮块具有直接紧邻的、具有不同抬升的凸轮(5a-c、6a-c)的两个凸轮组和端侧的轴向滑槽(8)，用于在所述承载轴上移动所述凸轮块的操纵元件(9、10)能够联入到所述轴向滑槽中，并且所述凸轮块配置有在所述凸轮组之间分布的轴颈(16)，所述轴颈以旋转的方式支承在位置固定地布置在内燃机内的凸轮轴支承部位(17)中。在此，所述轴颈的直径(D)应该大于离所述轴颈最近的凸轮(5c、6a)的包络圆直径(d)，其中，所述凸轮和所述凸轮轴支承部位在所述凸轮块的所述轴向位置之一中轴向重叠。

Description

内燃机的阀动装置

技术领域

本发明涉及一种带有升程可变的换气阀操纵的内燃机阀动装置。该阀动装置包括具有承载轴和在承载轴上抗相对转动地并且以能在轴向位置之间移动的方式布置的凸轮块的凸轮轴，凸轮块具有直接紧邻的、具有不同抬升(Erhebung)的凸轮的两个凸轮组和端侧的轴向滑槽，用于在承载轴上移动凸轮块的操纵元件能够联入到该轴向滑槽中，并且凸轮块配置有在凸轮组之间分布的轴颈，该轴颈以旋转的方式支承在位置固定地布置在内燃机内的凸轮轴支承部位中。

背景技术

这种阀动装置的升程可变性依据已知通过如下方式产生，即，凸轮的不同抬升分别借助于常规地、刚性地构造的凸轮从动件选择性地传递到换气阀上。为了取决于工作点地激活相应的抬升，凸轮块抗相对转动地但可移动地布置在承载轴上并且相应于凸轮数量地在轴向位置之间来回移动。

带有多阀技术和居于气缸中心的凸轮轴支承部位、依据分类的阀动装置例如由DE 101 48 179 A1得知。然而，该阀动装置的升程可变性由于每个凸轮组仅两个凸轮而被限制在两级上。

在DE 10 2007 010 148 A1、DE 10 2007 010 149 A1、DE 10 2007010 150 A1和DE 10 2007 027 979 A1中提出了带有每个凸轮组三个凸轮的、较高可变的阀动装置。这种阀动装置的主要共同点在于，凸轮轴支承部位是径向地支撑在内燃机中的结构单元，该结构单元包围在凸轮组之间的轴颈，并且抛弃“经典的”、也就是刚性的凸轮轴支承结构，与凸轮块一起轴向地在承载轴上移动。尽管带有三个凸轮的相对宽的凸轮组，与居于气缸中心的凸轮轴支承结构和此外很小地间隔开的换气阀结合，这种支承结构仍能够实现轴颈的足够宽的并且不取决于凸轮块轴向位置的支撑宽度。

缺点是，因此带来的制造消耗和装配消耗，尤其是由于在可移动的凸轮轴支承部位上附加地引入的同心度公差，这是因为在凸轮轴允许的径向振摆(Radialschlag)方面的总公差要保持在不变的很窄的界限内。

发明内容

因此，本发明的任务在于，以如下方式改进开头所述类型的阀动装置，即，尽管维持了可简单且成本低廉地制造的支承结构，但仍提供了用于多于两级尤其是三级升程可变性的高潜力。

该任务的解决方案由权利要求1所表明的特征得知，而本发明的有利的改进方案和构造方式可从从属权利要求中得知。相应的，轴颈的直径应该大于离轴颈最近的凸轮的包络圆直径，其中，该凸轮和凸轮轴支承部位在凸轮块的轴向位置之一中轴向重叠。换句话说，设置有：原则上维持凸轮轴的经典刚性支承方案，但其中，轴颈的直径变大部和凸轮轴支承部位允许凸轮并且优选是所有凸轮沉入到所述凸轮轴支承部位中。相对于凸轮轴支承部位的一个或两个凸轮组的由此实现的轴向自由程，一方面即使在凸轮轴支承结构带有与凸轮轴支承部位相对小的阀间距的情况下仍形成了用于这种阀动装置的宽的适用性的基础，另一方面提高了用于三级或多级升程可变性的潜力。

在本发明的改进方案中，设置了带有在换气阀一侧分布的下轴瓦和由支承盖所形成的上轴瓦的、被分开的凸轮轴支承部位。在此，上轴瓦的支承宽度明显大于下轴瓦的支承宽度。本发明的这种结构上的构造方式考虑到：首先凸轮轴支承部位的背离换气阀的上部由于阀弹力和重力而受负载，并且鉴于轴颈在所有轴向位置中的足够承载能力的支撑仍然可以被拓宽，这是因为仅在下轴瓦一侧设置有操纵换气阀的凸轮从动件的相对于凸轮轴支承部位的轴向自由通路。但是，可选地，也可以设置凸轮轴在不被分开的凸轮轴支承部位中的隧道支承结构(Tunnellagerung)，其选择性地带有在其周边上可变的支承宽度。

此外，针对带有每个凸轮组三个直接紧邻凸轮的三级升程可变性的优选情况，仅设置有一个双向起作用的轴向滑槽，两个操纵元件能够交替地联入到该轴向滑槽中。在双向的轴向滑槽中，将朝两个轴向方向分布的弯道立体地整合，并且要么轴向彼此并排地要么径向彼此跟随地分布。与此相反地，依据开头所引用的DE 101 48 179 A1的凸轮块具有两个在其端部区段上分布的、各自仅带有一个弯道的单向轴向滑槽。带有轴向交叉弯道的双向轴向滑槽在DE 10 2007 051 739 A1中提出，而带有径向彼此跟随分布的弯道的双向轴向滑槽在未公开的DE 10 2009 009 080 A1中提出。

由开头所引用的DE 10 2007 010 149 A1得知带有轴向上彼此过渡的弯道的、同样双向的轴向滑槽，但该双向的轴向滑槽要求存在三个能交替地联入的操纵元件。所提及的双向的轴向滑槽的相对小的轴向结构空间需求导致轴向上短地构建的凸轮块，并且尤其在带有三个或多个凸轮的宽凸轮组的情况下能够保持凸轮块之间要求的轴向间距，这些凸轮块相应于内燃机点火顺序依次在承载轴上移动。

此外，三个凸轮中的一个是没有抬升的。该凸轮是所谓的基圆凸轮，基圆凸轮由于其纯圆柱体形形状导致所配属的换气阀停止运转。

优选地(可选地也可以设置滚动轴承)凸轮轴支承部位连同轴颈形成液压滑动轴承。出于该目的，凸轮轴支承部位由液压介质通道穿过，液压介质通道进入滑动轴承中的入口以如下方式配置有通道变窄部，即，该入口在凸轮块的所有轴向位置中都由轴颈遮盖。换句话说，由此防止：轴颈和液压介质通道在凸轮块的带有相应高的液压介质泄漏的外轴向位置中仅部分地重叠。

在结构上，通道变窄部可以是嵌入件内的通路，该嵌入件布置在凸轮轴支承部位的凹座中并且是滑动轴承面的一部分。该嵌入件可以构造为固定在凹座中的柱体形圆盘，而通路可以构造为基本上正交于凸轮轴转动轴线走向的长孔。

只要有可能并且有用，本发明的前述特征和构造方式也应该能够任意地彼此组合。

附图说明

本发明的其它特征由随后的描述和其中部分简化示出本发明实施例的附图获得。其中：

图1以凸轮轴支承结构的透视图示出内燃机阀动装置的部分图；

图2示出不带支承盖的由图1的部分图；

图3以纵剖面图(图1中的1-1剖面，不带有承载轴)示出依据图1的部分图；

图4作为放大示出的细节示出布置在凸轮轴支承部位(液压滑动轴承)中、用于在滑动轴承前形成通道变窄部的嵌入件。

具体实施方式

在图1至图3中公开了对理解本发明来说基本的、带有多阀技术和升程可变的换气阀操纵的内燃机阀动装置的部分图。对所述阀动装置的功能而言核心的组件是凸轮轴1，该凸轮轴包括承载轴2以及(相应于内燃机汽缸数量)在该承载轴上抗相对转动地并且以能在三个轴向位置之间移动的方式布置的凸轮块3。为了轴向移动的目的，承载轴2设置有外纵向啮合部，并且每个凸轮块3设置有为此匹配的内纵向啮合部。这些啮合部本身是已知的，这些啮合部中的内纵向啮合部4在图3中能识别出。

为了产生阀动装置的升程可变性，每个凸轮块3具有两个凸轮组，这些凸轮组分别具有三个直接紧邻的凸轮5a-c和6a-c，这些凸轮在相同的基圆半径(Grundkreisradius)的情况下具有不同的抬升。将这些抬升有选择性地，也就是说取决于凸轮块3的当前轴向位置，借助于拖动杆26传递到换气阀7上。应将不同的抬升理解为相应凸轮升程的不同数值和/或凸轮5a-c和6a-c的不同阀控制时间。所以，凸轮5a和6a是所谓的基圆凸轮，这些基圆凸轮是没有抬升的并且分别导致换气阀7停止运转。

凸轮块3在其轴向位置之间的移动在所述抬升之外在凸轮5a-c和6a-c的共同基圆阶段期间实现。为此需要的执行机构基本上例如由开头所引用的DE 101 48 179 A1公知，并且包括在凸轮块3上的槽形轴向滑槽8和圆柱形执行器销(Aktuatorstift)形式的两个操纵元件9和10(在这里非常简化地示出)，这些操纵元件关于凸轮轴1轴向位置固定地、但是径向朝凸轮轴1去能位移地布置在内燃机中，并且为了移动凸轮块3的目的能够联入到轴向滑槽8中。当前，凸轮块仅具有端侧布置的轴向滑槽8，但是该轴向滑槽以双向起作用的方式构造带有两个径向彼此跟随的并且在轴向上相反的弯道11和12。通过交替地将两个以凸轮宽度在轴向上间隔的操纵元件9、10联入到弯道11、12中，能够将凸轮块3在其三个轴向位置中连续地移动。关于这种轴向滑槽8的细节请参阅开头所引用的DE 10 2009 009 080 A1。

在凸轮块相应的轴向位置中通过锁定装置来防止凸轮块3不受控制地移动。该本身已公知且在这里未详细示出的锁定装置包括受弹簧加载的压块，该压块支承在承载轴2的横向钻孔中并且(根据凸轮块3的轴向位置的不同)卡入到在凸轮块3的内周上的三个环形槽13、14和15之一中(参见图3)。

为了将凸轮轴1径向地支承在内燃机中，凸轮块3在凸轮组之间设置有轴颈16，该轴颈以旋转的方式支承在位置固定地并且居于气缸中心地布置在内燃机中的凸轮轴支承部位17中。被分开的凸轮轴支承部位17由下轴瓦18和上轴瓦19组合而成，下轴瓦18在换气阀7一侧分布，而上轴瓦19通过被拧紧的支承盖形成。定位在凸轮轴支承部位17两侧上的拖动杆26操纵气缸的两个进气阀7。

如在依据图2的除去支承盖19的图示中能识别的并且尤其由依据图3的已标注的图示中得知的那样，轴颈16的直径D依据本发明大于所有凸轮5a-c和6a-c的最大包络圆直径d。凸轮轴支承结构的这种结构上的构造方式能够实现：在凸轮块3的两个外轴向位置中，不仅离轴颈16最近的凸轮5c和6a而且所有的凸轮5a-c和6a-c都能够沉入到凸轮轴支承部位17中。尽管拖动杆26与凸轮轴支撑部位17的间距很小，以这种方式仍然能够实现阀动装置的三级升程可变性，所述三级升程可变性相应于凸轮块3的关于三个凸轮宽度的轴向总位移。

图3针对凸轮块3的在那里的左外轴向位置示出，凸轮5a-c和6a-c如何用凸轮轴支承部位17轴向遮盖。在该当前轴向位置中，具有最大抬升的凸轮5c和6c与拖动杆26嵌接。基圆凸轮6a完全沉入到凸轮轴支承部位17中，而这对于凸轮6b而言仅在通过支承盖所形成的上轴瓦19方面适用，该上轴瓦的支承宽度B依据负载明显大于下轴瓦18的支承宽度b。凸轮5c和6c在凸轮块3的两个外轴向位置中具有小的、与上轴瓦19的轴向遮盖。

轴颈16与凸轮轴支承部位17形成液压滑动轴承。液压介质通道20用于向该滑动轴承供给液压介质，该液压介质通道以钻孔的形式穿过承载着下轴瓦的桥21，并且该液压介质通道进入滑动轴承的入口配置有朝凸轮轴转动轴线的通道变窄部22。通道变窄部22造成：液压介质通道20的入口即使在凸轮块3的两个外轴向位置中也完全由轴颈16遮盖，从而不会构成液压的泄漏流直接到滑动轴承的无压力的周围环境中。

通道变窄部22是嵌入件23中的通路，该嵌入件23布置在凸轮轴支承部位17的凹座24中并且形成滑动轴承面的一部分。依据图4，嵌入件23构造为柱体形圆盘，该柱体形圆盘压入在以下轴瓦18中沉陷部的形式的凹座24中，并且在拧紧了支承盖19的情况下与凸轮轴支承部位17一起被加工完成。与此相应地，将圆盘23的背离钻孔20的端面25柱体形地凹形地成型。通路22具有正交于凸轮轴转动轴线走向的长孔的形式，该长孔的宽度明显小于钻孔20的直径，而该长孔的长度明显大于钻孔20的直径。此外，鉴于穿流过去的液压介质的尽可能小的节流，该长孔的尺寸以如下方式构造，即，长孔22和钻孔20具有基本上相同大小的横截面积。

附图标记列表

1 凸轮轴

2 承载轴

3 凸轮块

4 内纵向啮合部

5 带有凸轮5a-c的凸轮组

6 带有凸轮6a-c的凸轮组

7 换气阀

8 轴向滑槽

9 操纵元件

10 操纵元件

11 弯道

12 弯道

13 环形槽

14 环形槽

15 环形槽

16 轴颈

17 凸轮轴支承部位

18 下轴瓦

19 上轴瓦/支承盖

20 液压介质通道/钻孔

21 桥

22 通道变窄部/通路

23 嵌入件/圆盘

24 凹座

25 圆盘的端面

26 拖动杆

D 轴颈的直径

d 包络圆直径

B 上轴瓦的支承宽度

b 下轴瓦的支承宽度

Claims (7)

1.带有升程可变的换气阀操纵的内燃机阀动装置，包括具有承载轴（2）和在所述承载轴上抗相对转动地并且以能在轴向位置之间移动的方式布置的凸轮块（3）的凸轮轴（1），所述凸轮块具有直接紧邻的、具有不同抬升的凸轮（5a-c、6a-c）的两个凸轮组和端侧的轴向滑槽（8），用于在所述承载轴（2）上移动所述凸轮块（3）的操纵元件（9、10）能够联入到所述轴向滑槽中，并且所述凸轮块配置有在所述凸轮组之间分布的轴颈（16），所述轴颈以旋转的方式支承在位置固定地布置在所述内燃机内的凸轮轴支承部位（17）中，其特征在于，所述轴颈（16）的直径（D）大于离所述轴颈（16）最近的凸轮（5c、6a）的包络圆直径（d），其中，所述凸轮（5c、6a）和所述凸轮轴支承部位（17）在所述凸轮块（3）的所述轴向位置之一中轴向重叠，其中，所述凸轮轴支承部位（17）是被分开的，被分开的所述凸轮轴支承部位带有在换气阀（7）一侧分布的下轴瓦（18）和由支承盖所形成的上轴瓦（19），所述上轴瓦的支承宽度（B）明显大于所述下轴瓦（18）的支承宽度（b）。

2.根据权利要求1所述的阀动装置，其特征在于，所述轴颈（16）的直径（D）大于所述凸轮块（3）的所有所述凸轮（5a-c、6a-c）的最大包络圆直径（d）。

3.根据权利要求1所述的阀动装置，其特征在于，设置有每个凸轮组的直接紧邻的三个凸轮（5a-c、6a-c）和仅一个双向起作用的轴向滑槽（8），两个所述操纵元件（9、10）能够交替地联入到所述轴向滑槽中。

4.根据权利要求3所述的阀动装置，其特征在于，三个所述凸轮中的一个凸轮（5a、6a）没有抬升。

5.根据权利要求1所述的阀动装置，其特征在于，所述凸轮轴支承部位（17）连同所述轴颈（16）形成液压滑动轴承，并且出于该目的由液压介质通道（20）穿过，所述液压介质通道进入所述滑动轴承中的入口以如下方式配置有通道变窄部（22），即，所述入口在所述凸轮块（3）的所有轴向位置中都由所述轴颈（16）遮盖。

6.根据权利要求5所述的阀动装置，其特征在于，所述通道变窄部（22）是嵌入件（23）内的通路，所述嵌入件布置在所述凸轮轴支承部位（17）的凹座（24）中并且是滑动轴承面的一部分。

7.根据权利要求6所述的阀动装置，其特征在于，所述嵌入件（23）构造为固定在所述凹座（24）中的柱体形圆盘，而所述通路（22）构造为基本上正交于凸轮轴转动轴线走向的长孔。