CN104812998A - 升程可变的换气阀传动机构的凸轮轴 - Google Patents

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Abstract

提出一种内燃机的滑动凸轮阀传动机构的凸轮轴。具有不同大小的凸轮升程的可在承载轴(1)上移动的凸轮件(2)滚动支承在内燃机的凸轮轴支承部位(12)中。在此，滚动轴承(13)的外工作轨道(16)通过包围凸轮件的一件式的轴承环(17)形成，并且小于较大升程h2的环绕半径。

Description

升程可变的换气阀传动机构的凸轮轴
技术领域
本发明涉及一种内燃机的升程能变化的换气阀传动机构的凸轮轴。所述凸轮轴包括承载轴和凸轮件，所述凸轮件抗转动地且能轴向移动地支承在承载轴上并且所述凸轮件具有：至少两个直接相邻的具有不同升程的凸轮的至少一个第一凸轮组；和轴向滑槽，用于在承载轴上移动凸轮件的操纵元件能够耦联到轴向滑槽中；以及在第一凸轮组和轴向滑槽之间伸展的轴颈，在所述轴颈上容纳有在内燃机的凸轮轴支承部位中转动地支承凸轮件的滚动轴承。
背景技术
具有这种凸轮轴的通常称作为滑动凸轮阀传动机构的换气阀传动机构从DE 10 2009 030 373 A1中已知。借助在发动机缸的两个入口阀或出口阀之间的中央的轴颈来支承的凸轮件包括两个具有各三个凸轮的相同的凸轮组和一个端侧的轴向滑槽，两个用于将凸轮件移动到三个轴向位置中的操纵销能够选择性地耦联到所述轴向滑槽中。该文献除了流体动力的滑动支承之外替选地提出用于凸轮件的滚动支承。
尽管三级的升程可变性，已知的阀传动机构轴向极其紧凑地构成。这通过如下方式实现：当凸轮暂时没有活动的话，邻接于轴颈的凸轮能够降入凸轮轴支承部位中。对此的几何前提是，转动轴承的相应的尺寸设计，所述转动轴承的直径必须大于降入其中的凸轮的环绕圆。然而，在凸轮件滚动支承的情况下，所述尺寸设计会产生径向不期望大构成的凸轮轴支承部位。
发明内容
本发明基于如下目的，改进开始所述类型的凸轮轴，使得尽管存在凸轮件的滚动支承而径向尽可能紧凑的结构方式是可行的。
所述目的通过如下方式实现：滚动轴承的内工作轨道通过轴颈形成，所述滚动轴承的外工作轨道通过一件式的轴承环形成，并且凸轮件和轴承环具有如下几何特征：
a)h1<h2
b)max{rHK；rGK+h1}<rL<rGK+h2
c)rL<rAK
在此：
h1＝第一凸轮轴组的邻接于轴颈的一个凸轮的升程
h2＝第一凸轮组的另一个凸轮的升程
rHK＝第一凸轮组的凸轮的共同的包络圆半径
rGK＝第一凸轮组的凸轮的基圆半径
rL＝外工作轨道的半径
rAK＝轴向滑槽的环绕半径。
所述几何关系实现：外工作轨道的半径rL小于大的升程h2的环绕半径rGK+h2并且一件式的轴承环因此越过凸轮能够安装在轴颈上。进行安装使得轴承环首先在相对于凸轮件的转动轴线偏心的位置中串到凸轮上并且随后在轴颈的区域中在滚动体上定心。滚动体优选保持在滚动轴承罩中，所述滚动轴承罩在环周上是敞开的并且在安装轴承环之前在弹性展开的状态下安装在轴颈上。替选地，也能够使用多件式的罩。
即使在不可变的滚动支承的标准凸轮轴中也能够使用本发明。
附图说明
从下面的描述和从附图中得出本发明的其他的特征，在所述附图中阐述上述几何关系并且以实施例详细阐述。只要不另作说明，在此相同的或功能相同的特征或构件就设有相同的附图标记。三位数的附图标记的百位数表示附图的编号。其示出：
图1示出已知的升程可变的换气阀传动机构；
图2示出根据本发明的凸轮件的第一实施例的立体图；
图2a-e以轴承环的不同的安装位置示出第一凸轮件；
图3示出根据本发明的凸轮件的几何形状的根据图2的示意图A；
图4示出根据本发明的凸轮件的第二实施例的立体图；
图4a-f在轴承环的不同的安装位置中示出图4中的第二凸轮件；
图5示出根据本发明的凸轮件的第三实施例的纵截面图；
图6示出根据本发明的凸轮件的第四实施例的纵截面图；
图7示出根据本发明的凸轮件的第五实施例的纵截面图。
具体实施方式
从图1开始阐述本发明，所述图1示出内燃机的三级升程可变的换气阀传动机构。已知的阀传动机构的基础的工作原理能够如下总结：常规刚性构成的凸轮轴通过具有外装齿部的承载轴1和凸轮件102的凸轮轴取代，所述凸轮件——对应于内燃机的缸数——抗转动地设置在所述承载件上且在三个轴向位置之间可移动地设置。每个凸轮件具有两个相同组的直接相邻的凸轮103至105，所述凸轮在基圆半径相同的情况下具有不同的升程。凸轮抓取经由将凸轮升程选择性地传递到换气阀7上的滚动摇臂6进行。
凸轮件102在承载轴1上的需要用于与工作点相关地激活相应的凸轮103、104或105的移动经由槽形的轴向滑槽108进行，根据凸轮件的当前的轴向位置，电磁执行器(未示出)的两个销形的操纵元件9、10中的一个耦联到所述轴向滑槽中，以便在凸轮的整个基圆相位之内移动凸轮件。锁定设备用于在轴向位置中稳定凸轮件，所述锁定设备(在此不可见)在承载轴1的内部中伸展并且锁止到所述凸轮件的内部中。
为了将凸轮轴径向地支承在内燃机中，凸轮件102在这两个凸轮组之间设有轴颈111，所述轴颈转动地支承在凸轮轴支承部位12中，所述凸轮轴支承部位位置固定地且缸中央地设置在内燃机中。所述凸轮轴支承部位是具有旋拧上的在此未示出的轴承盖的分开的凸轮轴支承部位。示出轴颈在凸轮轴支承部位中的流体动力的滑动支承，其中支承已知地也能够构成为滚动支承。
图2示出用于两级升程可变的换气阀传动机构的凸轮件202的第一实施例，其中凸轮件的轴颈211根据本发明由滚动轴承213包围。与在图1中的已知的凸轮件102不同，远离轴向滑槽208地设置的第一凸轮组的凸轮升程定向成，使得邻接于轴颈的一个凸轮203的升程h1小于另一个凸轮204的升程h2。于是，对于第一凸轮组适用如下关系：
a)h1<h2(也见图3)
剖开的且极度简化示出的滚动轴承213是具有固持在罩处的滚针214的滚针轴承，所述滚针的内工作轨道215通过轴颈211形成并且所述滚针的外工作轨道216通过拉动到凸轮件202上的一件式的轴承环217形成。塑料滚针保持架218结合固持在其中的滚针在下面称作为滚针环圈19、即在图2中设有附图标记219。轴承环217的宽度大致是滚针214的长度的双倍大，所述滚针根据凸轮件的轴向位置或者在固定在内燃机中的轴承环的轴向的工作轨道半部中或者在另外的轴向的工作轨道半部中滚动。
图3阐述凸轮件202(凸轮件402至702与此相应)处的几何的半径比或直径比，所述凸轮件根据图2中的视角A投影到纸面中。这两个凸轮203和204具有半径为rHK的共同的包络圆，所述包络圆包围所述凸轮的这两个不同的升程h1和h2和相同的基圆半径rGK。然而在所示出的情况下，较小的升程h1关于其角位置不完全地在较大的升程h2之内伸展，并且围绕凸轮轴轴线20转动的凸轮203的环绕半径rGK+h1大于共同的包络圆半径rHK。为了安装轴承环217而尽可能小的外工作轨道216的半径rL现在通常是这两个半径rGK+h1和rHK的较大的数值，使得还适用如下关系：
b1)max{rHK；rGK+h1}＜rL
另一方面为了将具有滚针轴承213的凸轮件202的径向结构空间保持得尽可能小，还适用如下关系，借此外工作轨道半径rL小于较大的凸轮204围绕凸轮轴轴线20的环绕半径：
b2)rL＜rGK+h2
对于在根据图3的凸轮几何形状中的外工作轨道半径rL的示例计算为：
从
rGK：15.0mm
h1：6.4mm
h2：11.3mm
得到
rHK：20.6mm
rHK+h1：21.4mm
max{rHK；rGK+h1}＝21.4mm
rGK+h2：26.3mm
进而大小关系适用于外工作轨道半径：
21.4mm＜rL＜26.3mm
根据图2a至2e阐述将轴承环217拉动到凸轮件202上。
图2a：在环周上敞开的滚针环圈219径向弹性地扩展并且从侧向方向卡到轴颈211上。滚针保持架218的宽度和轴颈的宽度基本上相同大，使得滚针保持架由第一凸轮组的凸轮203的或第二凸轮组的邻接于轴颈的内部的凸轮204的彼此朝向的端侧221和222直接轴向地支撑。
图2b：轴承环217相对于凸轮轴轴线20偏心地串到靠外的凸轮204上。在该情况下，较小的升程h1关于其角位置完全地在较大的升程h2之内延伸，并且外工作轨道216的半径rL稍微大于凸轮203、204的具有rHK＝1/2(2rGK+h2)的共同的包络圆半径rHK。所绘制的半径rAK表示轴向滑槽208的外部的环绕半径并且同样大于外工作轨道半径rL：
c)rL＜rAK
图2c：轴承环217在偏心位置中在靠外的凸轮203、204上方移动，直到露出靠外的凸轮204。
图2d：轴承环217在凸轮轴轴线20上定心。
图2e：轴承环217在滚针214之上移动。
图4示出根据本发明的凸轮件402的第二实施例。所述凸轮件与之前阐述的凸轮件202的区别主要在于滚针保持架418的轴向支撑。根据图4a至4f阐述将轴承环417拉动到凸轮件上。
图4a：轴承环417相对于凸轮轴轴线20偏心地串到靠外的凸轮404上并且在靠外的凸轮403和404之上移动，直到露出靠外的凸轮404。滚针环圈419朝内部的凸轮组移动，以便实现轴承环417的轴向的通过。
图4b：滚针环圈419和相对于凸轮轴轴线20定心的轴承环417移动到彼此中。
图4c：由塑料构成的在环周上敞开的间隔环423径向弹性地扩展并且从侧向方向卡到轴颈411上。
图4d：间隔环423插入到第二凸轮组的内部的凸轮404和内工作轨道415之间的环形槽424中。
图4e：轴承环417朝内部的凸轮404移位，直到在靠外的凸轮403和内工作轨道415之间的另一环形槽425能自由接近。
图4f：如在图4c中，将另一间隔环423插入另一环形槽425中，使得彼此朝向的凸轮端侧421和422借助于间隔环423轴向支撑滚针保持架418。
图5示出根据本发明的凸轮件502的第三实施例。在该情况下，具有隆起的内工作轨道515的轴颈511径向强烈分阶地构成，其中径向阶梯的这两个端侧526和527轴向地支撑围绕所述径向阶梯接合的滚针保持架518。
图6示出根据本发明的凸轮件602的第四实施例。在该第四实施例中，滚针保持架618的轴向的支撑由第二实施例和第三实施例中的支撑的组合形成：轴向的支撑一方面借助于间隔环623在凸轮端侧621上进行并且另一方面直接在径向阶梯的端侧626上进行。
图7示出根据本发明的凸轮件702的第五实施例。所述第五实施例是第四实施例的一个变型形式，其方式在于，间隔环723一件式地模制在滚针保持架718上。
附图标记列表(没有与附图相关的百位数)
1     承载轴
2     凸轮件
3     凸轮
4     凸轮
5     凸轮
6     滚动摇臂
7     换气阀
8     轴向滑槽
9     操纵元件
10    操纵元件
11    轴颈
12    凸轮轴支承部位
13    滚动轴承/滚针轴承
14    滚动体/滚针
15    内工作轨道
16    外工作轨道
17    轴承环
18    滚动轴承罩/滚针罩
19    滚针环圈
20    凸轮轴轴线
21    凸轮端侧
22    凸轮端侧
23    间隔环
24    环形槽
25    另一环形槽
26    径向阶梯的端侧
27    径向阶梯的端侧

Claims (6)

1.一种内燃机的升程能变化的换气阀传动机构的凸轮轴，包括承载轴(1)和凸轮件(2)，所述凸轮件抗转动地且能轴向移动地支承在所述承载轴(1)上，并且所述凸轮件具有：至少两个直接相邻的具有不同升程(h1，h2)的凸轮(3，4)的至少一个第一凸轮组；和轴向滑槽(8)，用于在所述承载轴(1)上移动所述凸轮件(2)的操纵元件(9，10)能够耦联到所述轴向滑槽(8)中；以及在所述第一凸轮组和所述轴向滑槽(8)之间伸展的轴颈(11)，在所述轴颈上容纳有在所述内燃机的凸轮轴支承部位(12)中转动地支承所述凸轮件(2)的滚动轴承(13)，
其特征在于，所述滚动轴承(13)的内工作轨道(15)通过所述轴颈(11)形成，所述滚动轴承(13)的外工作轨道(16)通过一件式的轴承环(17)形成，并且所述凸轮件(2)和所述轴承环(17)具有如下几何特征：
a)h1<h2
b)max{rHK；rGK+h1}<rL<rGK+h2
c)rL<rAK
h1＝所述第一凸轮轴组的邻接于所述轴颈(11)的一个凸轮(3)的升程
h2＝所述第一凸轮组的另一个凸轮(4)的升程
rHK＝所述第一凸轮组的凸轮(3，4)的共同的包络圆半径
rGK＝所述第一凸轮组的凸轮(3，4)的基圆半径
rL＝所述外工作轨道(16)的半径
rAK＝所述轴向滑槽(8)的环绕半径。
2.根据权利要求1所述的凸轮轴，其特征在于，所述滚动轴承(13)的所述滚动体(14)保持在环周上敞开的滚动轴承罩(18)中。
3.根据权利要求2所述的凸轮轴，其特征在于，所述轴颈(11)借助隆起的内工作轨道(15)径向地分阶，其中径向阶梯的端侧(26，27)中的至少一个轴向地支撑所述滚动轴承罩(18)。
4.根据权利要求2所述的凸轮轴，其特征在于，所述凸轮件(2)具有直接相邻的具有不同升程(h1，h2)的至少两个凸轮(3，4)的第二凸轮组，其中所述凸轮组的邻接于所述轴颈(11)的凸轮(3，4)的彼此朝向的端侧(21，22)中的至少一个轴向地支撑所述滚动轴承罩(18)。
5.根据权利要求4所述的凸轮轴，其特征在于，所述凸轮端侧(21，22)直接轴向地支撑所述滚动轴承罩(18)。
6.根据权利要求4所述的凸轮轴，其特征在于，所述凸轮端侧(21，22)中的至少一个借助于在所述环周上敞开的间隔环(23)轴向地支撑所述滚动轴承罩(18)。
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