CN103597175B - 凸轮轴调节设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种凸轮轴调节设备(3)，包括凸轮轴旋转轴线(D)和带有至少两个电磁的驱动单元的电磁的多挺杆调节设备(4)，该驱动单元可被控制用于将调节力施加到相应数量的、长形延伸的、相互轴线平行地支承的、分别限定一个垂直于凸轮轴旋转轴线(D)布置的挺杆纵向中轴线(A1)的推杆单元(9，10，11)上，以便通过推杆单元啮合到可调节的凸轮件(7)的开关槽(8)中，其中，驱动单元分别在面朝分别对应的推杆单元的作用端上形成能沿驱动单元的调节方向运动的作用面并且作用侧的、各挺杆单元(9，10，11)的背对分别对应的开关槽(8)的端面与该作用面共同作用。按本发明规定，至少一个推杆单元(9，10，11)相对凸轮轴旋转轴线(D)布置为，使得其平行于至少一个另外的推杆单元的推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)延伸的推杆纵向中轴线在容纳凸轮轴旋转轴线(D)且垂直于推杆纵向中轴线(9，10，11)延伸的平面(E)内与凸轮轴旋转轴线(D)间隔。

Description

凸轮轴调节设备
技术领域
本发明涉及一种凸轮轴调节设备，该凸轮轴调节设备包括凸轮轴旋转轴线和带有至少两个电磁的驱动单元的电磁的多挺杆调节设备，所述驱动单元可被控制用于将调节力施加到相应数量的长形延伸的、相互轴线平行地支承的、分别限定一个垂直于所述凸轮轴旋转轴线布置的推杆纵向中轴线的推杆单元，以便通过所述推杆单元啮合到可调节的凸轮件的开关槽内，其中，所述驱动单元分别在面朝分别对应的推杆单元的作用端上形成能沿所述驱动单元的调节方向运动的作用面并且作用侧的，各所述推杆单元的背离所述分别对应的开关槽的端面与所述作用面共同作用，所述凸轮轴旋转轴线由凸轮轴，尤其是凸轮轴的支承轴限定，以便所述凸轮轴调节设备可旋转所述凸轮轴。
背景技术
由于在汽车的全驱式发动机的区域内有限的安装空间，通常需要足够紧凑地实现包括多个(一般可选择地，亦即，彼此无关地)可控制的推杆单元的电磁式多推杆调节设备，以便一方面确保足够好的电磁功能性(大致针对推杆单元必要的调节行程以及反应或开关时间)，另一方面存在(机械上或电磁上)不期望的相互影响。
从DE102007040677A1中已知一种凸轮轴调节设备，其中，分别与驱动单元共同作用的推杆单元布置为，使得其各推杆纵向中轴线与凸轮轴的旋转轴线相切。同时，驱动单元沿凸轮轴的周边方向错位地布置，以便推杆单元的推杆纵向中轴线彼此成角度地延伸。由此导致需要较大的安装空间。制造技术上的困难也是不利的。
从DE102007028600A1中已知一种在安装空间需求方面优化的用于凸轮轴调节设备的电磁的多推杆调节设备，其中，结构空间最小化由此产生，驱动单元布置为，使得可由它操作的推杆单元或由推杆单元限定的推杆纵向中轴线平行成列地彼此前后布置，其中，在此所有的推杆纵向中轴线也与凸轮轴旋转轴线相交。已知的用于凸轮轴调节设备的电磁的调节设备证明是合适的。尤其是推杆单元彼此轴线平行的布置相比在凸轮轴的周边上错位布置的推杆单元，其中推杆纵向中轴线与凸轮轴旋转轴线相交，是经济且取决于系统的稳固的优点，但其中在推杆单元和促动器之间的重叠区域更可能小。存在这一目标，凸轮轴调节设备的电磁的调节设备构造得仍更紧凑且省结构空间，但其中应当确保在推杆单元和对应的驱动单元之间尽可能大的接触面。
发明内容
因此，本发明所要解决的技术问题是，创造一种凸轮轴调节设备，其包括按照本发明的电磁的多推杆调节设备，它还进一步优化结构空间，其中，应当同时确保在推杆单元作用侧的(驱动装置侧的)端面和各所属驱动单元的作用面之间尽可能大的重叠区域(接触面)。
该技术问题通过一种凸轮轴调节设备解决，所述推杆单元的至少一个相对于所述凸轮轴旋转轴线布置为，使得其平行于所述至少一个另外的推杆单元的所述推杆纵向中轴线延伸的推杆纵向中轴线在容纳所述凸轮轴旋转轴线且垂直于所述推杆纵向中轴线延伸的平面内与所述凸轮轴旋转轴线间隔。由至少两个在说明书和/或附图中公开的特征构成的所有的组合在落入本发明的框架内。
本发明基于的思想是，在凸轮轴调节设备中，其包括电磁的多推杆调节设备，彼此轴线平行的推杆单元布置为，使得至少一个推杆单元的推杆纵向中轴线对比现有技术的教导不与优选由支承轴限定的凸轮轴旋转轴线相交，而在前述旋转轴线所在的且垂直于所有推杆纵向中轴线的假想平面内间隔，尤其是间隔一个大于0.3mm，优选大于0.5mm。本发明因此有意识地考虑到优选轴向地相对前述的旋转轴线待调节的凸轮件相对旋转轴线偏心地施加力可能带来的缺点，以便由此以有利的方式实现具有所属推杆单元的驱动单元的结构空间优化的布置，其中，按本发明的推杆单元的布置有利地保证，存在推杆单元和驱动单元之间尽可能大面积的重叠。
优选，各驱动单元由尤其是永久磁性的衔铁构成。优选给各衔铁配有单独的线圈(可通电的绕组)，其中，也可以实现制造形状，其中，例如按DE202008015980U1中所描述的原理，驱动具有共同线圈的多个衔铁。
如之后还要阐述那样，根据安装情况可实现，仅一个唯一的推杆纵向中轴线在所描述的平面内与旋转轴线间隔并且至少一个另外的推杆纵向中轴线定位为，使得它与旋转轴线相交。推杆单元(纵向可移动地导引)也可以布置为，使得唯一的推杆纵向中轴线不与旋转轴线相交。同样也可以实现，多个推杆纵向中轴线在前述的平面内，优选与凸轮轴的旋转轴线，尤其是凸轮轴的支承轴间隔相同的距离并且至少一个，优选仅一个，推杆纵向中轴线与旋转轴线相交。
已表明特别有利的是，在多个推杆纵向中轴线与凸轮轴的旋转轴线间隔的情况下，它们在前述平面内分别与旋转轴线间隔相等的距离。特别适宜的是，在至少两个推杆纵向中轴线间隔的情况下，它们沿彼此相反的方向与旋转轴线间隔，也就是说布置为，使得至少一个推杆纵向中轴线在前述平面内逆着凸轮轴的旋转方向，至少另一个顺着旋转方向与旋转轴线间隔。在偶数个推杆纵向中轴线与凸轮轴的旋转轴线间隔布置的情况下，还进一步优选的是，它们均匀地在两个不同的方向上(逆着旋转方向和顺着旋转方向)与凸轮轴的旋转轴线间隔。
长形延伸的(甚至优选圆柱体的，进一步优选由金属材料实现的)推杆单元的驱动以本身已知的，例如在DE102007028600A1中记载的方式和方法这样地进行：推杆单元支承(优选在此借助磁作用附着)在各对应的驱动单元的作用面上，其中，作用面一般形成相关驱动单元的衔铁单元的远侧端部。
已表明特别有利的是，所述至少一个在前述平面内与凸轮轴的旋转轴线间隔的推杆纵向中轴线与旋转轴线间隔至少0.5mm的距离。特别优选，该距离为0.5mm到8.0mm之间，优选1.0mm到5.0mm之间，还进一步优选1.0mm到2.0mm之间，完全特别优选，该距离为大致1.5mm。在此特别优选的是，在提供总共三个推杆单元的情况下，就旋转轴线的纵向延伸而言中间的推杆单元或其推杆纵向中轴线与凸轮轴的旋转轴线间隔，即优选间隔从前述距离范围中选择的数值，其中，还进一步优选，两个另外的(外面的)推杆纵向中轴线在小于0.2mm的常见公差的框架内与旋转轴线相交。
特别优选的是，至少一个推杆纵向中轴线，优选所有的与凸轮轴的旋转轴线间隔的推杆纵向中轴线在该平面内与凸轮轴旋转轴线间隔一个距离，尤其是相等的距离，该距离基于所属开关槽的基圆半径计算。基圆半径在此理解为开关槽的槽底在其上延伸的假想的圆的半径。特别优选，在前述平面内测得的距离为与各推杆单元对应的、优选螺旋形延伸的开关槽的该基圆半径的大致3％到大致80％之间，优选大致3％到大致50％之间，还进一步优选在大致3％到大致30％之间，还进一步优选在大致3％到大致20％之间。一般优选的是，该距离为该基圆半径的小于15％和/或大于5％.
特别优选凸轮轴调节设备的实施形式，其中，多推杆调节设备包括总共至少三个，优选仅仅三个分别带有所属推杆单元的驱动单元，其中，至少三个推杆单元，尤其是仅三个推杆单元可以如下列阐述那样布置。
按第一优选的实施形式可行的是，多个推杆纵向中轴线的仅唯一一个与凸轮轴旋转轴线相交，其中，另外的推杆纵向中轴线，优选两个另外的推杆纵向中轴线在前述的平面内与旋转轴线的凸轮轴，优选间隔相等的距离。特别适宜的是，在设置总共三个推杆单元的情况下，就旋转轴线的纵向延伸而言中间的推杆单元与旋转轴线相交。
按第二优选的实施变型，至少两个，优选至少三个，尤其是仅三个推杆纵向中轴线的仅两个与凸轮轴旋转轴线相交。优选在此是两个沿凸轮轴的旋转轴线的纵向延伸的方向并排的，亦即，相邻的推杆纵向中轴线。
按第三变型，所有的至少三个，优选仅三个推杆纵向中轴线在前述的平面内与凸轮轴旋转轴线间隔，尤其是分别间隔相等的距离。
已表明特别有利的是，在凸轮轴旋转轴线的纵向延伸方向上前后依次布置的推杆纵向中轴线沿该轴向相等地间隔。换句话说，各推杆纵向中轴线限定一个容纳各推杆纵向中轴线的挺杆平面，其中，分别在旋转轴线的纵向延伸方向上并排布置的挺杆平面彼此间隔相等的距离。
推杆单元的布置由此是特别紧凑的，至少一个推杆单元以其作用侧的端面偏心地和/或以作用侧的端面的仅一部分面支承在所属作用面上。
在优选的实施形式的框架内，已证实有利的是，驱动单元配有共同的壳体，特别优选的是，该壳体端侧与壳体导引段共同作用，该壳体导引段(一般以彼此平行延伸的通口，尤其是通孔的形式)给多个推杆单元提供导引，其中，它们彼此相对的且相对凸轮轴旋转轴线布置，使得至少一个推杆纵向中轴线不与前述的旋转轴线相交。
因此，通过本发明以惊人简单和绝妙的方式形成这种布置，该布置在确保推杆单元和驱动单元之间宽敞的重叠区域的同时将紧凑的结构形状与易安装性、高的运行安全性和最佳的开关和磁性特性结合。
附图说明
本发明其它优点、特点和细节从优选实施例的下列说明中以及根据附图获得。附图中：
图1是具有可变化的换气阀传动装置的用于内燃机的凸轮轴调节设备局部剖切的明显简化的整体纵向视图，
图2是凸轮轴调节装置横向视图，
图3是具有总共三个推杆单元的凸轮轴调节设备的调节设备的仰视图，其中，中间的推杆单元的推杆纵向中轴线与凸轮轴的旋转轴线间隔，
图4是用于凸轮轴调节设备的调节设备的备选实施例，其中，三个推杆纵向中轴线中的两个在不同侧上与凸轮轴旋转轴线间隔，并且
图5是凸轮轴调节设备的多挺杆调节设备的另一个备选的实施例，其中，外部的推杆单元的推杆纵向中轴线侧向与凸轮轴的旋转轴线错位地布置，另外的两个推杆纵向中轴线与凸轮轴旋转轴线相交。
相同元件的图和具有相同功能的元件以相同的附图标记标示。
具体实施方式
在图1和图2中示出用于图1中示意的内燃机2的可变换气阀传动装置的实施例。图1和图2在此示出具有电磁的多挺杆调节驱动装置4的凸轮轴调节设备3的可能的结构方案。按图1和图2的凸轮轴调节设备3分别包括具有支承轴6的凸轮轴5，在该支承轴6上抗扭地且轴向地可移动地设有凸轮件7，该凸轮件7具有多个不同几何形状和尺寸的凸轮突起。支承轴6借助内燃机2围绕凸轮轴旋转轴线D可旋转地驱动。在凸轮件7中装入与凸轮突起相邻的螺旋形构造的开关槽8中，其中，开关槽8配有在所示的实施例3中的多个推杆单元9，10，11。根据凸轮轴调节设备3的结构方案，开关槽8可以配有唯一一个推杆单元或多个推杆单元。推杆单元9，10，11可以借助调节驱动装置4的未单独示出的驱动单元嵌接到开关槽8中，以便由此凸轮件轴向地相对支承轴6调节。根据在支承轴6上的凸轮件7的轴向调节，凸轮件7的不同的凸轮突起与与凸轮随动件12一起以本身已知的方式作用到沿关闭方向施加弹簧力的换气阀13上。
圆柱体的、长形延伸的推杆单元9，10，11的每个限定一个推杆纵向中轴线A1，A2，A3，其中，推杆纵向中轴线A1，A2，A3相互平行地以及垂直于凸轮轴旋转轴线D布置。
推杆单元9，10，11分别通过背对凸轮件7的、未示出的(作用侧的或促动器侧的)端侧以在DE102007028600A1中详细描述的方式和方法与各驱动单元共同作用，更具体地说与各驱动单元的平坦作用面共同作用。就推杆单元在驱动单元上的布置和共同作用而言，参考本申请人DE102007028600A1的公开内容，其中，该专利文献的公开内容视为属于本发明且包含在本发明公开内容中。
未单独示出的驱动单元容纳在共同的、圆柱体的壳体14中，它的端侧与壳体导引段15共同地作用，挺杆单元9，10，11以可纵向移动的方式在该壳体导引段15中导引。
如从图2中得知，中间的(第二)推杆单元10的推杆纵向中轴线A2在一个平面E内与凸轮轴旋转轴线D(旋转轴线)侧向间隔地或错位地布置，也就是说不与该凸轮轴旋转轴线D相交。前述的平面E容纳凸轮轴旋转轴线D，并且垂直于所有的推杆纵向中轴线A1，A2，A3延伸。另外的两个(外部的)或第一和第二推杆单元9，11布置为，使得它们与旋转轴线D在平面E内相交。
在图3中，示出另外在图3中未进一步示出的凸轮轴调节设备3的电磁的多推杆调节设备4的实施例的仰视图。已示出凸轮轴旋转轴线D，该旋转轴线D布置在垂直于推杆纵向中轴线A1至A3的平面E内。推杆单元9，10，11在壳体的导引段15中这样地纵向可移动地导引，使得两个沿凸轮轴旋转轴线D的纵向延伸方向观察外面的推杆纵向中轴线A1和A3在平面E内与凸轮轴旋转轴线D相交，而中间的推杆单元10的推杆纵向中轴线A2布置为与凸轮轴旋转轴线D侧向间隔距离a，所示的实施例中大致1.5mm。两个外部的推杆纵向中轴线A1，A3在凸轮轴旋转轴线D的轴向延伸的方向上与中间的推杆纵向中轴线A2间隔相等，即间隔距离b，所示的实施例中大致7mm。在该实施例中，圆柱体的推杆单元9，10，11的直径为大致4.5mm。空心圆柱体的壳体14的直径为大致20mm。
在图4中，示出凸轮轴调节设备3的多推杆调节设备4备选的实施形式。又可见布置在平面E内的凸轮轴旋转轴线D，推杆纵向中轴线A1至A3垂直于该凸轮旋转轴线D延伸。在所示的实施例中，推杆单元9，10，11布置为，使得沿凸轮轴旋转轴线D的纵向延伸方向观察中间的(第二)推杆单元10或其推杆纵向中轴线A2在平面E内与凸轮轴旋转轴线D相交，而与中间的挺杆纵向中轴线A2平行的、外部的推杆单元9，10的推杆纵向中轴线A1，A3在平面E内与凸轮轴旋转轴线D间隔即相同的距离绝对值a，在所示的实施例中大致1.5mm。可见外部的推杆纵向中轴线A1，A3布置在凸轮轴旋转轴线D的不同侧。沿轴向就凸轮轴旋转轴线D而言观察，分别两个相邻的推杆纵向中轴线A1，A2；A2，A3相同地彼此间隔即在凸轮轴旋转轴线D的方向上测得的距离b，在所示的实施例中为7mm。
按图5的凸轮轴调节设备3的多推杆调节设备4的实施例与按图3的实施例有一个共同点，仅一个推杆纵向中轴线在平面E内与凸轮轴旋转轴线D间隔。但相比按图3的实施例，间隔的这个推杆纵向中轴线不是中间的推杆纵向中轴线，而是一个外部的推杆纵向中轴线A1，此处为第一推杆单元9，而中间的(第二)推杆单元和第三推杆单元11的推杆纵向中轴线A2，A3与凸轮轴旋转轴线D相交。
附图标记列表
1 换气阀传动装置
2 内燃机
3 凸轮轴调节设备
4 多推杆调节设备
5 凸轮轴
6 支承轴
7 凸轮件
8 开关槽
9 (第一)推杆单元
10 (第二)推杆单元
11 (第三)推杆单元
12 凸轮随动件
13 换气阀
14 壳体
15 壳体导引段
A1 (第一)推杆纵向中轴线
A2 (第二)推杆纵向中轴线
A3 (第三)推杆纵向中轴线
D 凸轮轴旋转轴线
a 凸轮轴旋转轴线横向于凸轮轴旋转轴线的纵向延伸的距离
b 凸轮轴的纵向延伸方向上的轴向距离。

Claims (12)

1.一种凸轮轴调节设备(3)，该凸轮轴调节设备包括凸轮轴旋转轴线(D)和带有至少两个电磁的驱动单元的电磁的多挺杆调节设备(4)，所述驱动单元可被控制用于将调节力施加到相应数量的长形延伸的、相互轴线平行地支承的、分别限定一个垂直于所述凸轮轴旋转轴线(D)布置的推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)的推杆单元(9，10，11)，以便通过所述推杆单元(9，10，11)啮合到可调节的凸轮件(7)的开关槽(8)内，其中，所述驱动单元分别在面朝分别对应的推杆单元(9，10，11)的作用端上形成能沿所述驱动单元的调节方向运动的作用面并且作用侧的各所述推杆单元(9，10，11)的背离所述分别对应的开关槽(8)的端面与所述作用面共同作用，
其特征在于，
所述推杆单元(9，10，11)的至少一个相对于所述凸轮轴旋转轴线(D)布置为，使得其平行于所述至少一个另外的推杆单元(9，10，11)的所述推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)延伸的推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)在容纳所述凸轮轴旋转轴线(D)且垂直于所述推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)延伸的平面(E)内与所述凸轮轴旋转轴线(D)间隔。
2.按权利要求1所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
所述至少一个与所述凸轮轴旋转轴线(D)间隔的推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)在所述平面内间隔一个垂直于所述凸轮轴旋转轴线(D)测得的距离，间隔距离范围在0.5mm到8.0mm之间。
3.按前述权利要求之一所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
所述至少一个与所述凸轮轴旋转轴线(D)间隔的推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)在所述平面内与所述凸轮轴旋转轴线(D)间隔所属开关槽(8)的基圆半径的3％到80％之间。
4.按权利要求1所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
设置至少三个带有所属推杆单元(9，10，11)的驱动单元。
5.按权利要求4所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
所述推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)的唯一一个与所述凸轮轴旋转轴线(D)相交。
6.按权利要求4所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
至少两个所述推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)与所述凸轮轴旋转轴线(D)相交。
7.按权利要求1所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
所有的推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)在所述平面内与所述凸轮轴旋转轴线(D)间隔。
8.按权利要求1所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
各推杆纵向中轴线(A1，A2，A3)限定一个由所述凸轮轴旋转轴线(D)垂直贯穿的挺杆平面，并且对于所有分别相邻的挺杆平面，在所述凸轮轴旋转轴线(D)的纵向延伸的方向上分别在两个相邻的所述挺杆平面之间测得的距离都相等。
9.按权利要求1所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
所述推杆单元(9，10，11)的至少一个以其作用侧的端面偏心地支承在所属作用面上和/或以所述作用侧端面的仅一个部分面支承在所属作用面上。
10.按权利要求1所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
所述驱动单元布置在共同的空心圆柱体的壳体(14)中。
11.按权利要求1所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
所述推杆单元(9，10，11)磁性粘附地固定在至少一个执行单元上。
12.按权利要求1所述的凸轮轴调节设备，
其特征在于，
所述推杆单元(9，10，11)分别具有硬化的、与至少一个所述开关槽(8)相互作用的啮合端。
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