CN106460595A - 用于内燃机的凸轮轴调节的调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于调节内燃机的凸轮轴的装置，其具有直接或紧靠在轴向可移动支承的凸轮轴上抗扭地设置的、构成了具有沿旋转方向变化的槽深的控制槽(12)的行程型廓组件(10)和设计用于通过受控的向控制槽中的嵌入引起轴向位移的、具有可电磁驱动的推杆单元(P1,P2)的操作器件(图4)，其中推杆单元与控制槽配合作用，使得其在旋转时在预定的槽部段中能够对推杆单元施加复位作用和/或带动件作用，其中推杆单元具有至少两个彼此相邻的并且优选轴平行设置的单独推杆(P1,P2)，所述推杆可以相互独立地被驱动，设计用于通过第一单独推杆(P2)啮合的控制槽至少沿环绕的槽侧构成径向环绕的壁，使得相邻的第二单独推杆(P1)在旋转中位于控制槽(12)之外，行程型廓组件在控制槽外具有设计用于与第二单独推杆配合作用的、沿径向高度改变的部段和/或斜坡部段(20)，使得在第一单独推杆(P2)通过控制槽复位或逆向于推杆驱动方向带动时引起第二单独推杆(P1)的复位和/或带动。

Description

用于内燃机的凸轮轴调节的调节装置

本发明涉及一种用于调节内燃机的凸轮轴的、按照独立权利要求的前序部分所述的调节装置。

这种类型的装置由DE 196 11 641 C1已知。按照现有技术的文献描述了发明背景，包含凸轮轴的结构设计实施方式、其支承装置和与内燃机的配合作用，对此在本发明中不再详细说明。

这种按照前序部分的已知的装置具体地示出，电磁驱动的推杆单元形式的操作器件通过与行程型廓的配合作用实现轴向的、通过控制槽的走向预设的凸轮轴的调节，例如为此目的为凸轮可切换地配备了不同的凸轮轨道。

在这种类型的作为已知的和此类构造的前提的装置中，通常使用多个推杆(操作销)，因而根据行程型廓组件(Hubprofilbaugruppe)的轴向位移位置，适当地相对控制槽竖立的销能够啮合并且分别导致期望的轴向位移。

同时，正好更新型的具有可变气门调节的、借助凸轮盘系统控制的内燃机要求紧凑(也就是在轴向上尽可能窄)的作为行程型廓组件的连接滑槽。这例如取决于，在用于操作气门的拖杆之间的间距由于较小的气缸间距受到限制并且相应的凸轮盘在凸轮轴上的轴向长度同样受限。

在实际的实施形式中，这在紧凑设计的连接滑槽(对于连接滑槽，若展开观察，槽走向是S或Z形的)中会导致，根据连接位置，推杆单元的单独推杆在轴向上超出行程型廓组件的端部或棱边。原理上这不会有问题，但是由于对操作器件的错误的控制(也就是说，不是正确的当前相对控制槽竖立的推杆被控制，而是相邻的、不与行程型廓组件的重合的推杆被控制)会引起推杆进给，而该推杆(当行程型廓组件继续旋转时)不能再次复位。因此典型地这种类型的或作为上位概念的前提的凸轮轴调节原理基于：虽然电磁驱动的推杆适用于嵌入控制槽，但是所涉及的推杆的复位(也就是带回)由此发生，即构造有变化的槽深的控制槽将所涉及的已移入的推杆再次带动回到初始位置中。

对于这种(前述的可能错误控制的)推杆，因为在所涉及的工作状态中还位于行程型廓组件之外，所以这种复位然而不再可能，并且由于缺乏其他复位机构因此这种问题会导致卡住或故障情况，这最多可能会导致发动机损伤。

这种问题可行的解决方案在于，为操作器件提供推杆单元，该推杆单元自动地(例如又电磁性地)从已驱动的进给位置再次被带回至复位的初始位置。但是这不仅导致了在实现用于操作器件的执行器时的显著的附加的设计耗费，而且还可能在本身有限的结构空间中、这种解决方案产生附加的空间缺点。

本发明所要解决的技术问题在于，紧凑地构造按照独立权利要求的前序部分所述的、用于调节凸轮轴的装置，并且改善推杆单元的可靠复位性和回引性，使得推杆单元可以不必自动复位地并且仅通过与行程型廓组件的配合作用复位到初始位置，即使行程型廓组件具有紧凑的轴向延伸长度并且允许这样的连接状态或推杆位置，在所述连接状态或推杆位置中沿轴向、推杆单元的单独推杆在轴向上定位在行程型廓组件之外。

所述技术问题通过按照主权利要求以及独立权利要求4所述的用于调节凸轮轴的装置解决；本发明有利的扩展设计在各从属权利要求中描述。

以按照本发明有利的方式，按照第一发明方案，推杆单元的两个彼此相邻的并且优选相互轴平行设置的推杆能够实现的是，至少一个单独推杆在每个运行状态的框架中在控制槽之上或与控制槽配合作用地定位，使得第一单独推杆的控制(更确切的说：优选配属的电磁执行器被激活以引起推杆的进给)已经在推杆单元和行程型廓组件之间产生定义的轴向关系。若可能由于对其他的单独推杆或凸轮轴的未定义的旋转的位置前述的错误控制，第二单独推杆处于无意的和无效的移出的(进给)位置，则首先通过该结构设计上的实施方式将第二单独推杆带入至与行程型廓组件重合的轴向位置(和在控制槽之外)，其中，附加的按照本发明的在行程型廓组件上、在控制槽外构成的径向的(也或可选的轴向的)高度改变的(也就是升高的)部段或斜坡部段在轴的继续旋转过程中(连同其上的行程型廓组件)通过斜坡作用引起第二单独推杆的复位或带动(Mitnehmen)。换句话说，具有两个相互独立控制的并且可驱动的单独推杆的、按照本发明的第一解决方案的实施形式保证，自身无意地或错误地进给的单独推杆在控制槽(其对于另一个配合作用的单独推杆引起按照规定的复位)外被移回或复位，因此按规定处于退回的初始位置中的推杆单元对于继续的激活和连接过程不会产生损坏发动机的危险。

按照本发明的第二解决方案实现了相同的有利的作用；然而在此，单独推杆相互机械耦连，使得其中一个单独推杆的驱动或复位自动地引起另一个单独推杆的相同的运动，因此这在第一变型方案的径向高度改变的部段或斜坡部段的成对解决方案中是不需要的。按照本发明用于实现第二变型方案(权利要求4)的典型的实施形式在申请人的DE 202008 008 142 U中示出，而用于单独地、独立控制单独推杆的可行的实施形式示例性地在申请人的WO 2008/155119中公开。在这些设计的实施形式中，前述文献的公开内容被认为属于本发明并且包含在本申请中。

设计上特别有利地是，在第一解决方案方面，径向高度改变的部段(或斜坡部段)的高度型廓构造为，使得其对应槽深的走向。因此，在(又优选的)相互平行布置的和定向的单独推杆中，引起这种相同定向的在相应的复位行程中的复位运动。还优选的是，高度型廓(在圆周展开的投影图中)至少部分区段线形地构造，用于保证在复位或带动运动中的均匀性。

按照一种扩展设计特别有利的是，控制槽构造为，使得控制槽沿其走向(围绕行程型廓组件)在两侧被径向突起的壁限定边界，其中壁按照另一种有利的扩展设计具有恒定的壁厚，因此用于将简化的几何关系与简单的可制造性相组合。

在优选的扩展设计中还特别优选的是，行程型廓组件的环绕的表面区域在控制槽之外沿径向尺寸设计为，使得该表面区域不高于最深的槽深，因此通过控制槽外的、占据控制槽的单独推杆实现其最大的进给行程，而不会已经进行部分的复位。另一方面优选的是，表面区域的径向的高度设置不低于控制槽的最深的槽深，因此在考虑通常的公差时、作用在行程型廓组件外部的表面区域上的单独推杆在考虑到加速或其他动态作用的情况下、不会从所属的执行器或驱动组件上松开。

当本发明特别适用于(在轴向上狭窄的)行程型廓组件时，所述行程型廓组件(在展开形式中)具有S形或Z形的控制槽，则本发明同样不局限于这种槽走向或型廓。因此在本发明的框架内可以考虑的是，沿行程型廓组件的旋转方向或展开方向也可以相继设置两个或多个S形或Z形控制槽，因此例如借助第一S形状、轴向运动沿第一方向定向，然后对应于连接的反置的S形状、轴向复位运动沿一周(360°)定向。在有利的狭窄的轴向延伸长度方面，还有利的和按照扩展设计的是，行程型廓组件的轴向延伸长度限定为单独推杆相互的间距的(分别通过各个推杆中心轴线的间距测定)的最大三倍、优选最大两倍并且进一步优选地最大1.5倍。但是在此还涉及有利的扩展设计，本发明的原理上的可应用性不受限于其他的几何关系。

因此本发明以出人意料的简单、设计上和机械上完美的方式解决了多推杆凸轮轴调节在有限的结构空间中的困境，其中即使不清楚的旋转位置和/或未定义控制的单独推杆也可以在引起机械复位的、具体配属的控制槽之外实现始终到未进给的推杆初始位置中可靠的复位。

本发明其他的优点、特征和细节由以下对优选实施例的描述以及几何附图得出，在附图中：

图1(a)至图1(c)示出行程型廓组件的构造的示意图，其具有控制槽和示意配属控制槽的、由两个按照第一实施形式的两个单独推杆的推杆单元，其中子视图(a)是在垂直展开的视图中具有示意的槽走向和第一单独推杆在沿行程型廓组件的一周啮合时的位置的侧视图，子视图(b)是在展开的视图中具有一对单独推杆的三个可能的不同位置的槽走向的俯视图，并且子视图(c)是剖切按照子视图(b)的装置的展开的纵截面视图；

图2(a)至图2(g)示出图1的第一实施例的槽纵截面视图和示意图，其中在图2中所示的具有所属的截面的位置2对应图1的视图，并且图2的位置1示出单独推杆相对行程型廓组件的可选的相对位置；

图3(a)至图3(c)与图1的视图相似地示出相对图1或图2的第一实施例改变的第二实施例，其中，一对单独推杆相互耦连；

图4(a)至图4(c)示出相对图2的第二实施例的、相对图2的连接状态(连接位置)单独推杆的(耦连的)对的轴向改变的连接位置；

图5(a)至图5(g)示出图3或图4的第二实施例的视图，其中图5中所示的位置1对应图4并且图5中所示的位置2对应图3，其具有分别配属的、沿槽走向和在其附近的截面图；

图6(a)至图6(g)示出第三实施例的示意图，其附加地改变了图3至图5的第二实施例，其中在图3至5的展开图中显示的简单的Z走向在图6中附加地以另外的、沿展开的圆周轴向反置的Z走向补充；

图7示出具有推杆单元的操作器件的立体图；和

图8示出用于图1、2的第一实施例的、在控制槽12之外的斜坡部段20的可选的结构方案的示意图。

图1首先以子视图(b)的展开的俯视图示出，如在行程型廓组件10(连接滑槽)的环绕的外表面上构成控制槽12，该控制槽12沿展开的圆周(0°至360°)具有所示的S形或Z形的槽走向。该控制槽12具有在图1的子视图(a)中可见的变化的槽深走向(虚线14)，在最大槽深16和坡状减小的槽深18(按照子视图(a)所示)之间阐明所示的(第一)单独推杆P2的机械复位的原理。

通过连接滑槽并因此控制槽12的旋转，在最小槽深的位置上，嵌入的单独推杆从其原始移出的位置(在最大的槽深16的区域中)被带回至其回移的、未伸出的位置中。

图1的第一实施例附加地具有通过在控制槽之外的阴影区域20所示的斜坡部段，该斜坡部段具有与控制槽相对应的高度型廓(更确切的说：线性增大的走向)。由于该坡道部段，(潜在的不必要的或错误移出的)第二单独推杆P1被再次带回到其回移的初始位置中。这实现的方式是，从图1(b)的上部的位置(也就是单独推杆P1位于行程型廓组件的轴向侧面和外部)首先通过第一单独推杆P2的啮合作用轴向移动该装置，直至P1也位于行程型廓组件之上，同时位于控制槽外；这表示在图1(b)的展开视图的中心的位置P1’。然后在行程型廓组件继续旋转时，升高的斜坡区域20发挥作用，因此在下部位置P1”中，斜坡20已经将单独推杆P1复位(这通过以相同的高度型廓延伸的用于推杆P2的槽14平行地发生)，然而P1不会与控制槽啮合。这导致，在调节运动结束时(在展开图中通过图1的子视图的下部区域表示)两个单独推杆分别位于其回移的初始位置中并且能够为了再次的运行过程、按照规定地被控制。

图1的视图对应图2中的位置2的视图，对应子视图(c)或(d)和沿截面Y-Y以及X-X的槽走向(其中与图1相比，图2在图平面中以向上的方向示出运动方向0°至360°，与图1的视图相反)。

补充地，单独推杆P1、P2相对组件10的作为位置1的在图2中标记的可选定向示出，在此推杆P2的可能的(通常是不合理的、但是在错误情况中可能出现的)操作不会干扰或损坏装置：即若定位在槽12外的在图2(b)中的推杆P2的操作使推杆P2下降，则该推杆P2仅会到达行程型廓组件10的外表面上(截面Z-Z)并且在此处沿继续的旋转滑动，直到到达槽12。然后一旦P2嵌入槽12中，虽然其达到了槽底16，但是在继续旋转时立即沿斜坡18又移出，因此在完整的旋转360°时无损坏地又建立了原始状态。因此位置1的附加旋转也表明，所示装置很大程度上是故障安全的或抗干扰的。

通过相似的虚拟处理和视图，图3至5借助本发明的第二实施例示出本发明的解决方案的第二方面。相同的附图标记表示相同的或作用相同的部件，其中图3至5的实施例与图1、2的实施例的区别在于，在图3至5中，一对单独推杆P1、P2相互机械地耦连，而在图3至5中一对单独推杆P1、P2相互独立地驱动。图7很大程度作为上面已经讨论的并包含的DE 202008 008 142U中的局部示出这种耦连的可能的设计上的实现方式。两个推杆P1、P2支承在带动盘28上并且借助永磁体30的力保持在带动盘上。带动盘28和永磁体30又是在轴向上作为线圈单元32的通电的反应可移动的衔铁部件，该可移动的衔铁部以其他已知的方式实现轴向的冲程运动；附图标记34示出(仍是已知的)导磁的用于形成引起驱动的磁回路的弧形部段。这种示范性构成的按照图7的装置相应地并且作为图3至5的运行状态的基础引起两个单独推杆P1、P2的同步运动。

在具体的实施形式中，图3-5的第二实施例与第一实施例的区别在于，行程型廓组件(连接滑槽)10在控制槽12(其自身如第一实施例的控制槽12一样成型)之外不具有斜坡，而是具有径向的(柱形的)外表面，其高度对应于最深的槽深16。但是，在此通过在图7的例示性描述的单独推杆P1、P2的机械耦连、在旋转过程中并且尤其在升高的槽走向18中将槽外部运行的单独推杆P1带动直至以此复位操作的单独推杆P2的最小槽深，并且同样引回到移入的复位位置。

在此在图3至5中可见的、分别在侧面限定槽12的壁部段22保证当无意的或错误的驱动该推杆时超过槽内运行的推杆的引导装置不会例如无意地使位于槽外的推杆(例如在图3中的P1或图4中的P2)滑入槽中。鉴于图5，在那示出的位置1(全部子视图(a)和(b)以及截面Z-Z和Y-Y)对应图4的视图，并且图5所示的位置2连同子视图(c)和(d)对应图3的截面Y-Y和X-X。非常简化的截面视图不包含在槽的两侧描述的壁22。

作为补充，图6的视图作为第三实施例示出第二实施例的扩展设计并且延续图5的构造；但与图5不同的是，槽走向12沿0°至360°的圆周不包含在展开图中的简单的S或Z形的走向(如图5(a)至5(d)所示)，反而是沿圆周构成两个S或Z形状，因此图6的实施例中的走向在一个半周0°至180°的范围内已经能够实现第二实施例的运动(图3至图5)，而第二半周180°至360°描述了反向的S形或Z形走向。因此图6的变型实现了更复杂的、超出前述实施例的运动状态的前进和复位。

最后图8的实施例作为附加的、图1和图2的第一实施例的附加的、衍生的结构设计和扩展设计示出这种可能性：在控制槽外侧构成的斜坡20不设计成沿圆周方向上升的面，而是作为横向于圆周方向(亦即沿轴向)延伸的斜边21，如图8在相对中间的俯视图的截面图A-A。在此清楚的是，借助位于槽外的推杆P1沿在此轴向倒角的斜坡21的滑动可以实现与图1和2等效的带动或运动状态。

本发明不局限于所示的实施例，反而也适用于凸轮轴调节装置的任意其他的变型和构造。在此处的公开内容的框架中，由公开内容可得出的特征的任意组合和下一级的组合也被视作属于本发明并且相应地被公开。

Claims (10)

1.一种用于调节内燃机的凸轮轴的调节装置，所述调节装置具有直接或紧靠在轴向可移动支承的凸轮轴上抗扭地设置的、构成了具有沿旋转方向变化的槽深的控制槽(12)的行程型廓组件(10)，和设计用于通过受控的向控制槽中的嵌入引起轴向位移的、具有可电磁驱动的推杆单元(P1,P2)的操作器件(图4)，

其中推杆单元与控制槽配合作用，使得控制槽在旋转时在预定的槽部段中能够对推杆单元产生复位作用和/或带动件作用，

其特征在于，推杆单元具有至少两个相邻的并且优选轴平行设置的单独推杆(P1,P2)，所述单独推杆(P1,P2)可以相互独立地被驱动，

设计用于通过第一单独推杆(P2)啮合的控制槽至少沿环绕的槽侧构成径向环绕的壁，使得相邻的第二单独推杆(P1)在旋转中位于控制槽(12)之外并且行程型廓组件在控制槽外具有设计用于与第二单独推杆配合作用的、沿径向高度改变的和/或斜坡部段(20)，使得在第一单独推杆(P2)通过控制槽复位或逆向于推杆驱动方向带动时引起第二单独推杆(P1)的复位和/或带动。

2.按照权利要求1所述的调节装置，其特征在于，所述沿径向高度改变的或斜坡部段(20)具有径向的高度型廓，所述高度型廓平行于槽深的走向延伸。

3.按照权利要求2所述的调节装置，其特征在于，所述高度型廓具有至少局部区段直线的走向。

4.一种用于调节内燃机的凸轮轴的调节装置，所述调节装置具有直接或紧靠在轴向可移动支承的凸轮轴上抗扭地设置的、构成了具有沿旋转方向变化的槽深的控制槽(12)的行程型廓组件(10)，和设计用于通过受控的向控制槽中的嵌入引起轴向位移的、具有可电磁驱动的推杆单元(P1,P2)的操作器件(图4)，

其中推杆单元与控制槽配合作用，使得控制槽在旋转时在预定的槽部段中能够对推杆单元施加复位作用和/或带动件作用，

其特征在于，推杆单元具有至少两个彼此相邻的并且优选轴平行设置的单独推杆(P1,P2)，所述单独推杆共同地相互驱动和复位，使得在第一单独推杆上的驱动和复位作用引起第二单独推杆的驱动或复位，并且设计用于通过第一单独推杆啮合的控制槽至少沿环绕的槽侧面构成径向环绕的壁，使得相邻的第二单独推杆在旋转时位于控制槽外。

5.按照权利要求4所述的调节装置，其特征在于，所述第一和第二单独推杆磁性地、尤其永磁性地、附着地紧靠或直接设置在操作器件的电磁的执行器单元的共同的驱动面上。

6.按照权利要求1至5之一所述的调节装置，其特征在于，通过第一和第二推杆限定的平面平行于凸轮轴纵轴线。

7.按照权利要求1至6之一所述的调节装置，其特征在于，控制槽在两侧和环绕地被径向突出的壁限定，所述壁优选具有环绕的恒定的壁厚。

8.按照权利要求1至7之一所述的调节装置，其特征在于，行程型廓组件的环绕的表面区域在控制槽外具有径向高度，所述径向高度不高于最深的槽深(16)，优选在径向上相当于最深的槽深。

9.按照权利要求1至8之一所述的调节装置，其特征在于，沿行程型廓组件的圆周展开地观察、控制槽具有S或Z形的走向。

10.按照权利要求1至9之一所述的调节装置，其特征在于，行程型廓组件的轴向延伸长度不大于与之平行的第一和第二单独推杆就各自的推杆中心轴线而言的推杆间距的3倍、优选不大于所述推杆间距的2倍、更优选不大于所述推杆间距的1.5倍。