CN103717848B - 用于气门传动装置的凸轮元件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的气门传动装置的凸轮元件，其具有至少一个凸轮（10），所述凸轮至少具有两个邻近彼此布置的分凸轮（11，12），所述分凸轮至少在一个凸轮轴角度范围（13）内具有共同的基圆相位，所述分凸轮通过使凸轮从动件从所述分凸轮中的一个（11，12）移动到分凸轮中的另一个（11，12）上来实现气门升程转换。提出的是，分凸轮（11，12）重叠布置。

Description

用于气门传动装置的凸轮元件及其制造方法

技术领域

本发明涉及一种用于内燃机的气门传动装置的凸轮元件。

背景技术

由DE102008050776A1已知一种用于内燃机的气门传动装置的凸轮元件，其包括至少一个凸轮，该凸轮具有至少两个邻近彼此布置的分凸轮，所述分凸轮在至少一个凸轮轴角度范围内具有共同的基圆相位，所述分凸轮设置成通过使凸轮从动件从所述分凸轮中的一个移动到分凸轮中的另一个上来实现气门升程转换。

发明内容

本发明尤其基于下述任务，即进一步提升内燃机的效率。根据本发明，该任务和其它实施方案通过以下特征得到解决和得出。

本发明涉及一种用于内燃机的气门传动装置的凸轮元件，其具有至少一个凸轮，该凸轮至少具有两个邻近彼此布置的分凸轮，所述分凸轮在至少一个凸轮轴角度范围内具有共同的基圆相位，所述分凸轮设置成通过使凸轮从动件从所述分凸轮中的一个移动到分凸轮中的另一个上来实现气门升程转换。

所提出的是，所述分凸轮重叠布置。由此可以有利地使气门升程和气门打开持续时间与气缸中的燃烧过程协调一致，借此可以在热力学方面优化所述燃烧过程。通过所述重叠布置，可以由此实现燃料消耗方面以及燃烧残留物方面的优化，借此可以提高内燃机的效率。“凸轮元件”应尤其理解为凸轮轴的一部分，该凸轮元件形成有用于对换气气门进行控制的凸轮。“具有邻近彼此布置的分凸轮的凸轮”应尤其理解为这样一种凸轮，即该凸轮具有两个沿轴向方向邻近彼此布置的分凸轮，所述分凸轮设置成在凸轮元件的不同的、不连续的切换位置对同一换气气门进行不同的控制。在此，所述换气气门的控制特性由单个的分凸轮限定。“使凸轮从动件移动”在此应尤其理解为，设置成用于接触分凸轮的凸轮轮廓，并且用来对所述换气气门进行控制的单个凸轮从动件以及分凸轮彼此相对地沿着凸轮元件的旋转轴移动，其中相对移动可以通过凸轮元件的轴向运动来实现——与此同时凸轮从动件轴向上固定，或者通过凸轮从动件的轴向运动来实现——与此同时凸轮元件轴向上固定。“重叠布置”应尤其理解为，在任何情况下所述分凸轮各自仅部分地重叠，也就是说在任意给定的横截面中，一个分凸轮仅部分地遮盖另一分凸轮。“重叠布置”尤其应理解为，一个分凸轮不能完全布置在另一个分凸轮所覆盖的径向包络线中。“设置”应尤其理解为专门的布置和/或设计。

进一步提出的是，凸轮元件具有退刀槽(Freitisch)，该退刀槽被引入到两个分凸轮之间，使得可以简便地制造所述凸轮元件。“退刀槽”应尤其理解为在回转对称的内缘上的切除部，其具有特定的形状和确定的尺寸，该退刀槽既在制造过程中为所应用的工具提供了必要的空间余地(空隙)，也在装配过程中为邻接部分提供了空间余地，所述退刀槽优选符合DIN509。结合上下文，“之间”应尤其理解为，所述退刀槽沿着旋转轴在空间上布置在所述两个分凸轮之间。

所述退刀槽有利地具有生产轴，该生产轴与旋转轴偏移地布置。在此，“生产轴”应尤其理解为虚拟轴，所述退刀槽关于该轴至少在部分区域中是对称的、尤其是回转对称的。“偏移”尤其应理解为，所述生产轴相对于旋转轴、优选沿一个方向移动，该方向与所述分凸轮中的一个的压力侧或反压力侧相对应。

此外当所述退刀槽具有截锥形状时，是有利的。由此可以在分凸轮之间实现尤其有利的过渡。“截锥形状”应尤其理解为这样一种形状，即该形状至少与例如在凸轮元件的纵截面中的截锥基本上相符，其中所述退刀槽相比于几何上理想的截锥而言——尤其在边缘处——可以具有成倒圆的形状。纵截面尤其应理解为这样一个截面，即该截面沿旋转轴延伸或与该旋转轴轴向平行地延伸。

进一步提出的是，所述退刀槽至少在基圆相位中以一个平缓的角度过渡到所述分凸轮。由此，可以有利地获得凸轮从动件的切换性能。在此，“平缓的角度”应尤其理解为，凸轮从动件的跑合面与退刀槽的表面围成的角度至少在所述跑合面与退刀槽之间的过渡区域中小于45°、优选小于40°、尤其有利地小于35°。

此外，提出了一种气门传动装置，其具有根据本发明的凸轮元件，以及气门升程切换单元；该气门升程切换单元设置成使凸轮元件沿着其旋转轴移动。由此可以提供构造简单且具有高效率的气门传动装置。

此外，提出了一种用来制造用于内燃机的气门传动装置的凸轮元件的方法，该凸轮元件具有至少一个凸轮，该凸轮具有至少两个邻近彼此布置的分凸轮，所述分凸轮在至少一个凸轮轴角度范围中具有共同的基圆相位，所述分凸轮设置为通过使凸轮从动件从一个分凸轮移动到另一个分凸轮上来实现气门升程转换。本发明尤其涉及一种用来制造根据本发明的凸轮元件的方法，其中退刀槽被引入到两个分凸轮之间。由此可以尤其简便地制造所述凸轮元件。

在引入退刀槽之后，所述分凸轮优选单独地成型。由此，可以为每个分凸轮设置独有的轮廓。结合上下文，“单独地”应尤其理解为，免除了对两个分凸轮的跑合面同时进行机加工的制造步骤。

附图说明

其它优点由下文中的附图说明得出。在附图中示出了本发明的一个示例性实施例。附图、说明书和权利要求书包含众多组合的特征。本领域技术人员将方便地单独考虑所述特征以及将这些特征综合成有意义的其它组合。其中：

图1示出了一种气门传动装置的透视图，其具有根据本发明的凸轮元件；

图2以横截面示出了所述凸轮元件；以及

图3以纵截面示出了所述凸轮元件。

具体实施方式

图1至图3示意性地示出了内燃机气门传动装置，其具有根据本发明的凸轮元件17。该内燃机气门传动装置设置成用于具有至少两个成列排布的气缸的内燃机，所述气缸具有不同的气门控制时间。但该内燃机气门传动装置还可以应用于其中成列排布有三个、四个或更多气缸的内燃机，例如具有四个气缸的直列式发动机或具有六个气缸的V型发动机。

所述内燃机气门传动装置包括凸轮轴18，其具有凸轮元件17以及另一个设计相似的凸轮元件。凸轮元件17构成为凸轮支架。凸轮10布置在凸轮元件17上，该凸轮具有两个凸轮轮廓不同的分凸轮11、12。凸轮元件17还具有其它设计相似的凸轮。凸轮10的分凸轮11、12彼此直接邻近地布置。凸轮元件17可以轴向移动。通过凸轮元件17的轴向移动，可以在凸轮10内从分凸轮11、12中的一个切换到分凸轮11、12中的另一个上。因此，凸轮元件17具有两个不连续的切换位置，在所述切换位置中针对一个或多个与凸轮元件17关联的气缸，切换到不同的气门升程。

为了布置凸轮元件17，凸轮轴18包括驱动轴19。驱动轴19包括用于连接到未详细示出的曲轴上的曲轴连接件。该曲轴连接件可以借助凸轮轴调节器构成，该凸轮轴调节器为此设置，即对凸轮轴18与所述曲轴之间的相位进行调节。

凸轮元件17可以轴向移动，并且抗转动地布置在驱动轴19上。驱动轴19在其外圆周上具有直齿。凸轮元件17在其内圆周上具有相对应的与驱动轴19的直齿啮合的直齿。

所述内燃机气门传动装置进一步包括切换轨道(Schaltkulisse)20。切换轨道20为此设置，即，使凸轮元件17和其它凸轮元件在切换过程中按顺序移动。为了使凸轮元件17移动，切换轨道20包括两个滑槽道。第一滑槽道为此设置，即，使凸轮元件17和第二凸轮元件沿着第一切换方向从第一切换位置移动到第二切换位置。第二滑槽道为此设置，即，使凸轮元件17和第二凸轮元件沿着第二切换方向从第二切换位置移动到第一切换位置(参看图1)。

所述内燃机气门传动装置进一步包括切换单元21，该切换单元具有两个用于接合所述滑槽道的切换销。切换单元21具有定子壳体，该定子壳体固定地与内燃机的发动机缸体连接。所述切换销布置在所述定子壳体中以便能沿着它们的主延伸方向移动。所述滑槽道实施为凹槽，所述切换销在该凹槽中可以在两侧上得到强制引导。在沿第一切换方向的切换过程中，第一切换销与第一滑槽道接合。在沿第二切换方向的切换过程中，第二切换销与第二滑槽道接合。

所述滑槽道至少在部分区域中具有轴向倾角。当所述切换销中的一个接合到相应的滑槽道中时，则凸轮元件17围绕其旋转轴16的转动引发该切换销在凸轮元件17上施加轴向作用力，该作用力致使凸轮元件17沿着旋转轴16移动。由此，被设置成接触凸轮轮廓的凸轮从动件从一个分凸轮11、12移动到另一个分凸轮11、12上。在这种设计方案中，所述凸轮从动件轴向上固定，而凸轮元件17轴向上可移动。而原则上也可以想到的是，凸轮元件17设计成轴向固定的，而凸轮从动件设计成轴向可移动的。

两个分凸轮11、12在凸轮轴角度范围13内具有共同的基圆相位。在被设置用于气门升程转换的共同基圆相位中，凸轮从动件从一个分凸轮11、12移动到另一个分凸轮11、12。在该共同的基圆相位中，两个分凸轮11、12关于凸轮元件17的旋转轴16具有基本相同的径向延伸。

凸轮10的分凸轮11、12重叠布置。在凸轮轴18的至少一个凸轮轴角度范围22中，第一分凸轮11具有径向延伸，该径向延伸大于第二分凸轮12在凸轮轴角度范围22中的径向延伸。在凸轮轴角度范围22中，由第一分凸轮11所提供的气门升程大于由第二分凸轮12所提供的气门升程。在凸轮轴18的与第一凸轮轴角度范围22相邻的凸轮轴角度范围23中，第二分凸轮12具有径向延伸，该径向延伸大于第一分凸轮11在凸轮轴角度范围23中的径向延伸。在凸轮轴角度范围23中，由第二分凸轮12所提供的气门升程大于由第一分凸轮11所提供的气门升程。由此，第二分凸轮12没有完全处于由第一分凸轮11覆盖的径向包络线内。相反地，第一分凸轮11也没有处于由第二分凸轮12覆盖的径向包络线内。

由制造所决定地，凸轮元件17具有退刀槽14，该退刀槽被引入到两个分凸轮11、12之间。退刀槽14通过金属切削工艺、尤其是铣切或车削工艺被引入到凸轮元件17中。退刀槽14在凸轮元件17的整个外圆周上延伸，作为外部退刀槽被引入到凸轮元件17的外圆周中。

退刀槽14具有生产轴15，该生产轴与凸轮元件17的旋转轴16偏移地布置。退刀槽14关于生产轴15对称。退刀槽14至少在基圆相位的凸轮轴角度范围13中关于生产轴15回转对称，也就是说，退刀槽在基圆相位的凸轮轴角度范围23中具有中心落在生产轴15上的基圆。在制造凸轮元件17的过程中，凸轮元件17围绕生产轴15被车削。在该过程中，生产轴15相对于旋转轴16轴向平行地移动。

退刀槽14具有截锥形状。在退刀槽14的基圆的区域中，凸轮元件17的表面平行于生产轴15延伸。在侧面上，退刀槽14至少在所述基圆相位中以平缓的角度过渡至分凸轮11、12，也就是说，分凸轮11、12的跑合面与退刀槽14区域内的表面围成的角度始终小于45°，所述跑合面被设置用于凸轮从动件。该角度优选处于10°至30°之间。

在由坯件制造凸轮元件17的过程中，首先将退刀槽14引入到两个分凸轮11、12之间。在此，以切削工艺引入该退刀槽14。而原则上也可以想到的是，通过成型或成形工艺例如直接在所述坯件的制造过程中引入退刀槽14。

在引入退刀槽14之后，两个分凸轮11、12单独地成型。免除了两个分凸轮11、12的同时成型，例如免除了基圆相位区域中的两个分凸轮11、12的跑合面的同时研磨。在引入退刀槽14之后，两个分凸轮11、12单独地借助研磨工具进行研磨，该研磨工具的宽度仅比单个分凸轮11、12的宽度略大。在此，对分凸轮11、12进行研磨的顺序是任意的。

附图标记列表

10凸轮

11分凸轮

12分凸轮

13凸轮轴角度范围

14退刀槽

15生产轴

16旋转轴

17凸轮元件

18凸轮轴

19驱动轴

20切换轨道

21切换单元

22凸轮轴角度范围

23凸轮轴角度范围

Claims (6)

1.一种用于内燃机的气门传动装置的凸轮元件，该凸轮元件具有至少一个凸轮(10)，所述凸轮至少具有两个邻近彼此布置的分凸轮(11，12)，所述分凸轮至少在一个凸轮轴角度范围(13)内具有共同的基圆相位，所述分凸轮设置成通过使凸轮从动件从所述分凸轮(11，12)中的一个移动到分凸轮(11，12)中的另一个上来实现气门升程转换，

其特征在于，

分凸轮(11，12)重叠布置，在两个分凸轮(11，12)之间引入退刀槽(14)，退刀槽(14)具有生产轴(15)，所述生产轴与旋转轴(16)偏移地布置。

2.根据权利要求1所述的凸轮元件，其特征在于，退刀槽(14)具有截锥形状。

3.根据至少权利要求1所述的凸轮元件，其特征在于，退刀槽(14)至少在所述基圆相位中以平缓的角度过渡至所述分凸轮(11，12)。

4.一种气门传动装置，其具有根据上述权利要求中任一项所述的凸轮元件(17)，和气门升程切换单元；所述气门升程切换单元设置成使得凸轮元件(17)沿着其旋转轴(16)移动。

5.一种用来制造用于内燃机的气门传动装置的凸轮元件(17)的方法，所述凸轮元件具有至少一个凸轮(10)，所述凸轮具有至少两个邻近彼此布置的分凸轮(11，12)，所述分凸轮在至少一个凸轮轴角度范围(13)中具有共同的基圆相位，所述分凸轮设置为通过使凸轮从动件从分凸轮(11，12)中的一个移动到分凸轮(11，12)中的另一个上来实现气门升程转换；

其特征在于，

在两个分凸轮(11，12)之间引入退刀槽(14)。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，分凸轮(11，12)在引入退刀槽(14)之后单独地成型。