CN102482956B - 具有凸轮轴调节器的凸轮轴 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操纵内燃机的换气阀的凸轮轴，包括凸轮轴管(1)、液压的凸轮轴调节器(2)、用于控制给凸轮轴调节器(2)供给的液压液体的阀(3)和在凸轮轴管(1)的内腔(4)中设置的操纵装置(5)，所述操纵装置用以操纵阀(3)，操纵装置(5)被固定，防止沿轴向方向移动。本发明的目的在于，提供一种这样的凸轮轴，它具有小的重量并且其中除操纵装置外和可能除阀外，也还可以在凸轮轴的内腔中集成其他的功能元件。也有可能，在凸轮轴的与凸轮轴调节器相对置的一端上设置油泵或真空泵，其可由凸轮轴驱动。本发明建议，将操纵装置(5)构成为电磁的、压电的或电动的促动器并且与凸轮轴管(1)不可相对转动地连接。

Description

具有凸轮轴调节器的凸轮轴
技术领域
本发明涉及一种用以操纵内燃机的换气阀的凸轮轴，包括凸轮轴管、液压的凸轮轴调节器、用于控制给凸轮轴调节器供给的液压液体的阀和在凸轮轴管的内腔中设置的操纵装置，所述操纵装置用以操纵阀，操纵装置被固定，防止沿轴向方向的移动。
背景技术
由公开文件WO2009/009328A1已知一种凸轮轴。操纵装置在该已知的凸轮轴中构成为电磁铁（螺管线圈），它在凸轮轴的旋转时不随凸轮轴管一起旋转。螺管线圈始终在气缸盖上固定地设置，亦即它固定地连接于发动机的气缸盖。它描述两种不同的实施形式，如何可以将螺管线圈设置在凸轮轴的内腔中。按照第一实施形式，螺管线圈经由一在凸轮轴管的内腔中设置的支承元件支承，而另一方面经由一管形的连接元件和一接头固定地连接于发动机的气缸盖。应该指出，连接元件（管形轴或扭矩管116）也可用于引导向螺管线圈供电的电缆。按照第二实施形式，螺管线圈比第一实施形式具有增大的长度并且本身直接地固定在发动机的气缸盖/气缸体上，从而可以放弃在第一实施形式所需要的支承元件和管形的连接元件。
此外，由WO2009/009328A1已知的用于在凸轮轴管的内腔中的设置操纵装置的方案具有的缺点是：即几乎凸轮轴管的整个内腔通过管形的连接元件（实施形式1）或通过加长的螺管线圈（实施形式2）被加载，并且因此不可能用于其他的构件的集成（如例如用于喷气的净化的油分离装置）或其他的应用。因此不再能将其他的功能元件集成于凸轮轴管的内腔中。在实施形式1中还由于在凸轮轴管的内腔中设置的支承元件需要凸轮轴管的内部加工，以便满足用于按规定安装轴承的高的精度要求。已知的凸轮轴的总重由于用于固定螺管线圈的连接元件和支承元件或由于螺管线圈的较大的长度是大的。
由WO2009/009328A1已知的方案的另一缺点是，由于将操纵装置固定于凸轮轴管的内腔中和连接于气缸盖的固定元件和连接元件，在凸轮轴的与凸轮轴调节器相对置的一端上不能设置油泵或真空泵并经由凸轮轴驱动。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种凸轮轴，用以操纵内燃机的换气阀，它具有小的重量并且其中除操纵装置外和可能除阀外也还能够在凸轮轴的内腔中集成其他的功能元件。也拟有可能，在凸轮轴的与凸轮轴调节器相对置的一端上设置油泵或真空泵，其可由凸轮轴驱动。
按照本发明将用于操纵阀的操纵装置构成为电磁的或压电的操纵装置并且与凸轮轴管不可相对转动地连接。因此操纵装置在本发明中随凸轮轴一起旋转并且不需要用于将操纵装置保持在凸轮轴管中并且将其固定在气缸盖上的单独的固定元件和连接元件。也不需要操纵装置沿轴向方向的延长，以便将其直接、亦即无单独的固定元件和连接元件固定在气缸盖/气缸体上。凸轮轴管的设置在操纵装置旁边的内腔仍然是空着并且可以用于在凸轮轴中装入其他的功能元件或用于其他的连接元件。
取消的单独的固定元件和连接元件或放弃操纵装置沿轴向方向的延长及其在气缸盖/气缸体上的直接固定导致显著的重量节省。在按照本发明的方案中不需要一在凸轮轴管的内腔中设置的用于安装操纵装置的支承元件，从而通过本发明与其有关也节省重量和成本（特别是材料成本和制造成本）。
在凸轮轴的与凸轮轴调节器相对置的一端上在本发明中可以毫无困难地设置油泵或真空泵，它可由凸轮轴驱动。借此设计人员与由现有技术已知的方案相比具有其他的可能性，用来充分利用通过凸轮轴旋转存在的驱动能量。
按照本发明的实施形式，将操纵装置力锁合或形锁合或力和形锁合地压入到凸轮轴管的内腔中。在这种情况下，不能或只能以较大的困难才从凸轮轴管中移除操纵装置，如果它例如损坏的话。在操纵装置的损坏的情况下一般则必须更换整个的凸轮轴。为了避免这一点，按照本发明可以设定，在操纵装置与凸轮轴管之间的连接是可拆式的连接。这样的可拆式连接可以例如是弹性卡扣连接或螺纹连接。
为了可以向操纵装置供给电流，在凸轮轴管的内腔中设置与所述凸轮轴管不可相对转动地连接的供电装置。它可以例如构成为电导线，其一方面连接于凸轮轴管而另一方面连接于操纵装置。
按照本发明的实施形式，电流经由与凸轮轴管不可相对转动地连接的各元件输送给各供电装置。这些元件可以例如设置在凸轮轴管的外圆周上或凸轮轴管的内腔中。这样各元件可以例如构成为环形的电刷、集电环或感应线圈。
可以给与凸轮轴管不可相对转动地连接的各元件配置固定的装置，通过它们将供应操纵装置的电流传向随凸轮轴一起旋转的各元件或在这些元件中感应电流。这些固定的装置可以例如构成固定的电刷、滑动触点或电磁线圈。
在电流传输的范围内按照本发明可以设定，与凸轮轴管不可相对转动地连接的各元件具有发送器元件，并且固定的各装置具有凸轮轴位置确定装置的传感器元件。按这种方式为电流传输需要的各构件可以同时用于构成一在大多数使用情况下本来需要的位置确定装置，用以确定凸轮轴的旋转位置。
按照本发明的另一实施形式，阀也设置在凸轮轴管的内腔中并且与所述凸轮轴管不可相对转动地连接。通过阀也在凸轮轴管的内腔中的这样集成便于通过操纵装置操纵阀并且这可以进一步减小对于凸轮轴所需要的轴向结构空间。
附图说明
以下借助示出实施例的附图更详细地说明本发明。其中：
图1示出按照本发明的凸轮轴的轴向半剖面图，
图2示出给操纵装置供电的第一供电可能性，
图3示出给操纵装置供电的第二可能性，
图4示出给操纵装置供电的第三可能性，
图5示出按照本发明的凸轮轴的相对于图1不同的实施形式，
图6示出按照本发明的凸轮轴的相对于图1和图5不同的实施形式，
图7示出按照本发明的凸轮轴，其包括一在供电装置中结合的凸轮轴位置确定装置。
具体实施方式
图1示出按照本发明的凸轮轴的轴向半剖面图。在凸轮轴管1的图1中的左端上以本身已知的方式和方法设置液压的凸轮轴调节器2。这样的凸轮轴调节器具有各驱动元件，所述驱动元件直接或间接连接于内燃机的曲轴并由该曲轴驱动。此外，这样的已知的凸轮轴调节器具有连接于凸轮轴管1的各调节元件，所述调节元件通过液压的操纵可以相对于各驱动元件转动，以便实现凸轮轴相对于曲轴的相位调节。
经由液压阀控制这样的已知的凸轮轴调节器。这意味着，经由一液压阀以对于所希望的调节必需的方式将实现调节的液压液体输送到液压的凸轮轴调节器。通过液压液体使凸轮轴调节器2的与凸轮轴管1不可相对转动连接的元件相对于由曲轴驱动的凸轮轴调节器2的元件转动。
在按照本发明的图1的凸轮轴中，将液压阀3设置在凸轮轴的内腔4中并且与凸轮轴管1不可相对转动地连接。
操纵液压阀3的操纵装置5也设置在凸轮轴管1的内腔4中并且与所述凸轮轴管不可相对转动地连接。按照本发明，操纵装置5构造成电磁的或压电的或电动的促动器。
由于操纵装置5与凸轮轴管1不可相对转动地连接，不需要设置单独的固定装置，借其操纵装置与发动机的气缸体/气缸盖间接或直接连接。全部的在图1中从操纵装置5开始向右、亦即朝向凸轮轴管1的与凸轮轴调节器对置的凸轮轴端部那边延伸的内腔4仍然是空着，从而在内腔4的空着的区域内例如可以集成一凸轮轴的其他的功能元件。可设想在这里集成例如一油分离装置用于从所谓喷气中分离出油。但保留空着的内腔4的其他的使用可能性在按照本发明的凸轮轴中也是可能的。
将操纵装置5在按图1的实施形式中压入凸轮轴管1中，从而它与凸轮轴管1力锁合和/或形锁合地连接。或者在操纵装置5与凸轮轴管1之间的连接也可以构成为可拆式连接。在这种情况下，操纵装置5例如与凸轮轴管1的内壁形成间隙配合并且通过一装入凸轮轴管1中的或与其相配合作用的固定元件轴向地固定。这样的固定元件可以例如是一卡紧环，其装入到凸轮轴管1的内壁中的相应的凹槽内。也可设想一在操纵装置上的止动销，其嵌入凸轮轴管1中的相应的空隙中。不过在图1中未示出本发明的该实施形式。
在操纵装置5与凸轮轴管1之间的可拆卸的连接的优点是，如果操纵装置损坏一次，可以按简单的方式更换操纵装置5，它在这种情况不需要替换整个的凸轮轴。
经由与凸轮轴管1不可相对转动地连接的供电装置6给与凸轮轴管1不可相对转动地连接的操纵装置5供应电流。这只示意说明于图1中。在所示的实施例中沿径向方向从凸轮轴管1的外面实现供电。各供电装置6可以构造成不同的和不同地设置。对此以下另外更详细地讨论。
操纵装置5具有一操纵销11。根据供给操纵元件5的电流强度或根据对操纵元件5施加的电压沿轴向方向移动操纵销11。操纵销11作用到液压阀3的沿轴向方向可移动的控制活塞上，通过它又控制输送给凸轮轴调节器的液压液体。对此，操纵销11克服一复位弹簧12工作，如果由操纵销11没有力施加到控制活塞上，则通过复位弹簧将阀3的控制活塞压回或拉回一初始位置。
图2中示出第一可能性：如何能够给操纵装置5供给所需的电流。在本发明的该实施形式中，各供电装置6连接于一个与凸轮轴管1不可相对转动地连接的元件7。元件7构成为随凸轮轴一起旋转的电刷元件。为元件7配置一固定的装置8，通过它将供应操纵装置5的电流传递到元件7上。在按照图2的实施形式的装置8涉及一固定设置的电刷元件。
在图3所示的实施形式中设置一与图2相比不同的供电装置，与凸轮轴管1不可相对转动地连接的元件7构成为集电环。集电环与一个为其配置的构成为滑动触点的装置8相配合作用。
在按图4的实施形式中再次设置一不同的供电装置。在该实施例中通过感应产生对于操纵装置5所需要的电流。与凸轮轴管1不可相对转动地连接的元件7具有第一感应线圈13。为元件7配置一固定的装置8，它同样具有一可用电流供应的线圈14。通过在凸轮轴管1的旋转运动的过程中在元件7与装置8之间的相对运动，通过感应在第一感应线圈13中产生为操纵装置5需要的电流。
图2、3和4中所示的向操纵装置5供给电流的可能性仅仅是示例性的。可设想电流供给装置的其他的设置和构成。电流供给不必须沿径向方向实现，而它也可以沿轴向方向实现。此外供电装置也可以集成在凸轮轴管1的内腔4中，并且可以沿轴向方向实现供电。
图5示出本发明的相对图1改变的实施例。操纵装置5在本发明的该实施形式中与液压阀3构成一件的。这意味着，操纵装置5的壳体与阀3的壳体构成一件的或该两壳体至少构造成在组装之前预装入凸轮轴中的制成的组件。由此可以达到简单的组装。此外有可能，不经由操纵装置5的一操纵销11操纵液压阀3的控制活塞，如这在图1中所示，而将阀3的控制活塞与电磁的操纵装置5的衔铁固定地连接，或阀3的控制活塞本身构造成电磁的操纵装置5的衔铁。经由与凸轮轴管1不可相对转动地连接的各导线给操纵装置5供应电流。在凸轮轴管1的外面上不可相对转动地设置一第一感应线圈13。第一感应线圈13与凸轮轴管1一起相对于一固定设置的和电流流过的第二线圈14旋转。按这种方式通过在感应线圈13的感应产生为操纵操纵装置5所需要的电流并经由各导线15供给操纵装置。
图6示出本发明的一实施形式，包括一沿轴向方向实现的向操纵装置5的供电。集电环套筒16不可相对转动地装入到凸轮轴管1的内腔4中。集电环套筒16具有集电环17、18。在集电环套筒16的内部设置一固定的供电线19，它经由滑动触点20、21与环绕的集电环17、18处于接触。供电线19具有导电的各金属丝，经由它们将为控制操纵装置5所需的电流供给滑动触点20、21。经由集电环17、18将控制电流传递到各导线15并且供给操纵装置5。
经由环形的元件22，供电线19对中地保持在集电环套筒16的内腔中。环形的元件22可以可选地具有抵抗（例如来自于凸轮轴的周围）的油的密封件。环形的元件22也可以构成为轴承，例如构成为滚动轴承。构成为轴承的元件22也可以包括密封元件，从而除轴承功能外也实现密封功能。
在按照本发明的凸轮轴中，有利的是以特别简单的方式有可能将一在许多情况下本来需要的凸轮轴位置确定装置集成在用于给操纵装置5供电的供电装置中。这在按图4、5的感应的供电装置的实例上示例性示于图7中。
在与凸轮轴管1不可相对转动地连接的、包括第一感应线圈13的元件7中集成一发送器元件9。被带动旋转的发送器元件9可以例如是一取下的金属的传感器环、例如由现有技术基本上已知的触发器轮，或者传感器环可以例如由包括浇注的金属粒子的塑料制成，或由塑料以及集成的金属部分构成为传感器环。
在固定设置的装置8中，它配设有与凸轮轴管1不可相对转动地连接的元件，除了第二供给电流的感应线圈14外，还集成一传感器元件10。作为传感器10，考虑已知的凸轮轴位置传感器例如所谓霍尔传感器或磁阻的位置传感器。按照发送器元件9的实施形式，也可以采用其他的传感器元件。按照本发明重要的不是采用哪一种探测元件或哪一种传感器元件或哪一种发送器元件和传感器元件的组合，而是发送器元件和传感器元件集成在供电装置的元件7和装置8中。因此不需要一单独的凸轮轴位置确定装置。
在固定的装置8中设置的传感器元件10经由各导线23连接于未示出的评价和控制装置。
附图标记列表
1   凸轮轴管
2   凸轮轴调节器
3   阀
4   内腔
5   操纵装置
6   供电装置
7   元件
8   装置
9   发送器元件
10  传感器元件
11  操纵销
12  复位弹簧
13  感应线圈
14  线圈
15  导线
16  集电环套筒
17  集电环
18  集电环
19  供电线
20  滑动触点
21  滑动触点
22  元件
23  导线

Claims (9)

1.用于操纵内燃机的换气阀的凸轮轴，包括凸轮轴管（1）、液压的凸轮轴调节器（2）、用于控制输送给凸轮轴调节器（2）的液压液体的阀（3）和在凸轮轴管（1）的内腔（4）中设置的操纵装置（5），所述操纵装置用以操纵阀（3），所述操纵装置（5）被固定，防止沿轴向方向移动；其特征在于，操纵装置（5）构造成电动的促动器并且与凸轮轴管（1）不可相对转动地连接。
2.按照权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，在操纵装置（5）与凸轮轴管（1）之间的连接是可拆式的连接。
3.按照权利要求1或2所述的凸轮轴，其特征在于，在凸轮轴管（1）的内腔（4）中设有与所述凸轮轴管不可相对转动地连接的供电装置（6），用于给操纵装置（5）供给电流。
4.按照权利要求3所述的凸轮轴，其特征在于，设有与凸轮轴管（1）不可相对转动地连接的各元件（7），电流经由与凸轮轴管（1）不可相对转动地连接的各元件能够输送给各供电装置（6）。
5.按照权利要求4所述的凸轮轴，其特征在于，给与凸轮轴管（1）不可相对转动地连接的各元件（7）配设固定的装置（8），用于供给操纵装置（5）的电流通过所述固定的装置传递到与凸轮轴管（1）不可相对转动地连接的各元件（7）上或在与凸轮轴管（1）不可相对转动地连接的各元件（7）中感应产生。
6.按照权利要求5所述的凸轮轴，其特征在于，与凸轮轴管（1）不可相对转动地连接的各元件（7）具有发送器元件（9）并且固定的装置（8）具有一凸轮轴位置确定装置的传感器元件（10）。
7.按照权利要求1至2之一项或4至6之一项所述的凸轮轴，其特征在于，阀（3）设置在凸轮轴管（1）的内腔（4）中并且与所述凸轮轴管不可相对转动地连接。
8.按照权利要求3所述的凸轮轴，其特征在于，阀（3）设置在凸轮轴管（1）的内腔（4）中并且与所述凸轮轴管不可相对转动地连接。
9.按照权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，操纵装置（5）构造成电磁的或压电的促动器。
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