CN107109966B - 内燃机用气门传动装置及具有发动机制动器的内燃机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种内燃机用气门传动装置，具有可轴向移动的凸轮元件(10)和调节装置(11)，调节装置包括第一配合元件(12)和第二配合元件(13)，第一配合元件被设置用于使得凸轮元件轴向移入第一转换位置，第二配合元件被设置用于使得凸轮元件轴向移入第二转换位置，调节装置具有第一滑轨(14)和第二滑轨(15)，在第一转换位置中第一配合元件在第一滑轨中被导引，在第二转换位置中第二配合元件在第二滑轨中被导引，第一配合元件构建为与第二配合元件强制耦合，中调节装置包括触发装置(16)，触发装置被设置用于以与复位力相反的方式将第一配合元件固定保持在第二转换位置中。本发明还涉及一种具有发动机制动器和该气门传动装置的内燃机。

Description

内燃机用气门传动装置及具有发动机制动器的内燃机
技术领域
本发明涉及一种内燃机用气门传动装置、一种具有发动机制动器的内燃机以及一种运行所述气门传动装置的方法。
背景技术
由DE 10 2007 048 915 A1已知一种内燃机用气门传动装置。该气门传动装置包括可轴向移动的凸轮元件和调节装置。该调节装置包括被设置用于使凸轮元件轴向移入第一转换位置的第一配合元件。该调节装置还包括被设置用于使凸轮元件轴向移入第二转换位置的第二配合元件。该调节装置具有第一滑轨，在第一转换位置中第一配合元件在所述第一滑轨中被导引。该调节装置还具有第二滑轨，在第二转换位置中第二配合元件在所述第二滑轨中被导引。该第一配合元件构建为与该第二配合元件强制耦合。
发明内容
本发明的目的特别是在于，实现内燃机的特别可靠的运行。所述目的通过根据如下所述的本发明的设计方案来实现。
本发明以一种内燃机用气门传动装置为出发点，其具有可轴向移动的凸轮元件和调节装置，该调节装置包括第一配合元件和第二配合元件，所述第一配合元件被设置用于使得凸轮元件轴向移入第一转换位置，所述第二配合元件被设置用于使得凸轮元件轴向移入第二转换位置，其中所述调节装置具有第一滑轨和第二滑轨，在第一转换位置中所述第一配合元件在所述第一滑轨中被导引，在第二转换位置中所述第二配合元件在所述第二滑轨中被导引，其中所述第一配合元件构建为与所述第二配合元件强制耦合。
本发明提出，所述调节装置包括触发装置，所述触发装置被设置用于以与复位力相反的方式将第一配合元件固定保持在第二转换位置中。这样一来，特别是即便在所述触发装置出现故障的情况下，也能实现特别可靠的发动机运行。可有利地避免附加的触发装置。此外，能够特别可靠地实施转换位置的频繁切换，这对特别是货运车辆的内燃机的发动机制动器特别有利。所述气门传动装置优选被设置用于货运车辆的内燃机。
所述凸轮元件优选以可旋转且可轴向移动的方式支承。“以可旋转且可轴向移动的方式支承的凸轮元件”特别是指：以可相对内燃机的气缸盖或另一位置固定地布置的构件旋转及轴向移动的方式支承的凸轮元件。优选地，一个支承元件以可旋转的方式容置所述凸轮元件，并且特别是与该凸轮元件共同以可轴向移动的方式支承在所述气缸盖中。“轴向”概念特别是与所述凸轮元件的主旋转轴线相关，故“轴向”表述特别是表示一个与该主旋转轴线平行或同轴线地延伸的方向。此外，“径向”概念特别是与所述凸轮元件的主旋转轴线相关，故“径向”表述特别是表示一个垂直于该主旋转轴线延伸的方向。
所述凸轮元件优选能够为实现气门行程转换而轴向移动。“气门行程转换”特别是应指至少两个气门操纵曲线之间的离散转换，这些气门操纵曲线定义至少一个换气气门的操纵。“凸轮元件”特别是指具有至少一个用于操纵换气气门的凸轮的元件。优选地，仅所述第一配合元件被设置用于使该凸轮元件沿两个相反方向轴向移动。就此而言，“第一转换位置”特别是指工作位置。就此而言，“第二转换位置”特别是指触发位置和/或发动机制动位置。所述复位力优选至少大体恒定。“被设置”特别是指专门构建、设计、配设和/或布置。
根据本发明的另一设计方案提出，所述触发装置包括电磁体，所述电磁体被设置用于以与复位力相反的方式将第一配合元件固定保持在第二转换位置中。优选地，所述触发装置被设置用于提供一个自凸轮元件出发径向延伸的触发力。这样便能特别长期及快速地激活和/或维持第二转换位置。在将所述气门传动装置用于发动机制动过程的情况下，此方案特别有利。
本发明还提出，所述触发装置包括复位弹簧，所述复位弹簧被设置用于以朝向第一滑轨的方式对第一配合元件施加复位力。所述复位弹簧优选形成一个螺旋压缩弹簧。此外，所述复位力优选径向朝向所述凸轮元件取向。这样便能有利地在无外部供能的情况下激活和/或维持第一转换位置。在所述电磁体出现故障的情形下，能够可靠地占据第一转换位置。
本发明还提出，所述复位弹簧被设置用于在电磁体关断后将第一配合元件送回第一滑轨，以实施转换至第一转换位置的转换过程。这样便能在电磁体出现电力故障的情况下，有利地在第一转换位置中继续工作。此外，为了实施转换至第一转换位置的转换过程，优选不需要外部能量，如特别是电能。
本发明还提出，所述第一滑轨被设置用于在凸轮元件在第一转换位置中旋转时，使得第一配合元件沿凸轮元件的径向振荡运动。优选地，在周缘延伸范围内视之，第一滑轨相对于凸轮元件的主旋转轴线具有不同距离。这样便能根据凸轮元件的旋转角有利地对第一配合元件进行导引。此举能够有利地提高运行可靠性。
本发明还提出，所述第一配合元件如此相对所述触发装置布置，使得在第一配合元件的运动分区中复位力大于触发装置的作用于第一配合元件上的触发力。就此而言，“触发力”特别是指保持力和/或磁力，特别是吸引磁力。就此而言，“运动分区”特别是指最大可能运动区域的一个分区。所述触发装置优选仅在触发力大于复位力的近区域内对第一配合元件起作用。这样便能有利地避免在凸轮元件的不期望的旋转角位置发生转换过程。优选地，也可以不精确地和/或独立于凸轮元件的旋转角位置对所述触发装置进行时间控制。
本发明还提出，所述调节装置包括杠杆元件，所述杠杆元件将第一配合元件以及第二配合元件围绕一个共用的摆动轴线支承。所述摆动轴线优选平行于凸轮元件的主旋转轴线延伸。这样便能在结构简单的设计方案中将第二配合元件的运动与第一配合元件耦合。不必再增设其他触发装置。能够特别运行可靠且长期地实现第一配合元件的运动与第二配合元件的运动之间的同步。
本发明还提出，所述气门传动装置包括用于以不能相对转动的方式将所述凸轮元件支承的凸轮轴，其中所述调节装置布置在该凸轮轴的自由的纵向端部上。这样便能特别简单地将所述气门传动装置整合在内燃机中。就此而言，“自由的纵向端部”特别是指关于元件主延伸方向自由的端部。
本发明还提出一种具有发动机制动器的内燃机，所述内燃机具有本发明的气门传动装置。在此情形下，可以特别频繁地转换所述凸轮元件，以可靠地激活发动机制动器。
本发明还提出一种借助调节装置使得旋转的凸轮元件沿两个相反方向自第一转换位置轴向移入第二转换位置的方法，其中第一配合元件与第二配合元件强制耦合，且其中藉由触发装置以与复位力相反的方式将所述第一配合元件固定保持在第二转换位置中。这样便能实现特别高的运行可靠性。
附图说明
更多优点参阅以下附图说明。图1至9示出本发明的实施例。附图、附图说明以及权利要求书包含大量特征组合。本领域技术人员也可以酌情将这些特征视作单个特征，并以其他合理的方式进行组合。其中：
图1为一个气门传动装置的等轴测图；
图2为所述气门传动装置的另一等轴测图；
图3为所述气门传动装置在最大振荡角下的侧视图；
图4为所述气门传动装置的沿Ⅳ-Ⅳ的剖视图；
图5为所述气门传动装置在最小振荡角下的另一侧视图；
图6为所述气门传动装置在触发过程中的剖视图；
图7为所述气门传动装置在卡入过程中的另一剖视图；
图8为所述气门传动装置在压下过程中的另一侧视图；以及
图9为所述气门传动装置在关闭过程中的另一侧视图。
具体实施方式
图1及2示出用于未详细绘示的内燃机的气门传动装置。所述内燃机具有发动机制动器。所述气门传动装置包括可轴向移动的凸轮元件10。所述气门传动装置具有凸轮轴22。凸轮轴22被设置用于以不能相对转动的方式将凸轮元件10支承。为此，凸轮元件10以不能相对转动的方式与凸轮轴22连接。凸轮元件10以可围绕主旋转轴线23旋转的方式支承。凸轮轴22以可围绕主旋转轴线23旋转的方式支承。凸轮轴22具有两个未详细绘示的采用不同设计方案的凸轮。其中所述不同的凸轮具有相同的基圆半径。所述不同的凸轮分别适用于不同的工作模式，如特别是点火模式与发动机制动模式。
所述气门传动装置具有调节装置11。调节装置11包括第一配合元件12。第一配合元件12被设置用于使得凸轮元件10轴向移入第一转换位置。第一配合元件12呈圆柱形。
调节装置11具有第一滑轨14。第一滑轨14具有不同的区段。一个区段形成第一接合区段27。另一区段形成第一调节区段28。第一接合区段27沿周向延伸，并且具有三个沿周向错开120°的突出部。故在周缘延伸范围内视之，第一滑轨14相对于凸轮元件10的主旋转轴线23具有不同距离。若第一配合元件12在第一接合区段27上运行，则所述第一配合元件在凸轮元件10旋转期间实施振荡运动。在位于所述突出部中的一个上时，第一配合元件12达到最大振荡角。在处于两个突出部之间的中心处时，第一配合元件12达到最小振荡角。第一滑轨14被设置用于在凸轮元件10在第一转换位置中旋转时，使得第一配合元件12沿凸轮元件10的径向19振荡运动。
在第一接合区段27旁连接有第一调节区段28。第一调节区段28具有一包含径向及轴向分量的方向。借助所述轴向分量，凸轮元件10能够轴向移动。第一调节区段28的径向深度相应于第一接合区段27的径向深度。第一调节区段28的第一导引壁29的径向高度保持不变。
调节装置11包括第二配合元件13。第二配合元件13被设置用于使得凸轮元件10轴向移入第二转换位置。调节装置11布置在凸轮轴22的自由的纵向端部26上。第二配合元件13呈圆柱形。
调节装置11具有第二滑轨15。第二滑轨15与第一滑轨14间隔一定轴向距离。第二滑轨15具有不同的区段。一个区段形成第二接合区段30。第二接合区段30沿周向延伸，且其在周向上相对于主旋转轴线23的距离保持不变。在第二接合区段30旁连接有第二调节区段31。第二调节区段31具有一包含径向及轴向分量的方向。借助所述轴向分量，凸轮元件10能够轴向移动。与第二接合区段30相比，第二调节区段31与主旋转轴线23间隔的距离更远。
在第二接合区段30与第二调节区段31之间构建有一个在整个周缘范围内延伸的台阶。第二调节区段31的第二导引壁32的高度沿周向减小。第二调节区段31被设置用于在激活所述第二转换位置时将第二配合元件13沿第二导引壁32导入接合区段30。其中使得凸轮元件10轴向移动。第二导引壁32与凸轮元件10的主旋转平面互成一锐角。所述主旋转平面垂直于主旋转轴线23延伸。
第一配合元件12在第一转换位置中在第一滑轨14中受到导引。在此情形下，所述气门传动装置处于点火模式中。第一配合元件12在第一滑轨14上沿径向上下运动。图3示出具有最大振荡角的第一配合元件12。在此情形下，第一配合元件12最靠近主旋转轴线23。如图4所示，第一配合元件12位于第一接合区段27的两个突出部之间。所述突出部中的一个在凸轮元件10进一步旋转的情况下挤压第一配合元件12，使其远离主旋转轴线23。图5示出具有最小振荡角的第一配合元件12。在此情形下，第一配合元件12与主旋转轴线23间隔的距离最远。其中第一配合元件12位于第一接合区段27的突出部中的一个上。
第二配合元件13在点火模式期间与第二滑轨15间隔一定距离。第一配合元件12构建为与第二配合元件13强制耦合。调节装置11包括杠杆元件33。杠杆元件33将第一配合元件12以及第二配合元件13围绕一个共用的摆动轴线21支承。所述共用的摆动轴线21平行于凸轮元件10的主旋转轴线23延伸。
触发装置16包括复位弹簧18。复位弹簧18对第一配合元件12施加一复位力。其中复位弹簧18被设置用于朝向第一滑轨14将所述复位力施加至第一配合元件12。复位弹簧18形成一个螺旋压缩弹簧。所述复位力径向朝向凸轮元件10取向。
调节装置11包括触发装置16。触发装置16被设置用于改变工作模式。更确切言之，触发装置16被设置用于激活发动机制动模式。为此，触发装置16以与所述复位力相反的方式将第一配合元件12固定保持(图6)。为此，触发装置16包括电磁体17。电磁体17被设置用于以与所述复位力相反的方式将第一配合元件12固定保持在第二转换位置中。可通过电缆34对电磁体17进行电控制。
触发装置16被设置用于提供一个自凸轮元件10出发径向延伸的触发力。在本实施例中，所述触发力相应于一个磁保持力。在径向自主旋转轴线23出发的情况下，电磁体17设于第一配合元件12后。在激活状态下，电磁体17吸引第一配合元件12。电磁体17包括磁线圈24。电磁体17还包括磁壳体25，磁线圈24设于所述磁壳体中。复位弹簧18布置在磁壳体25内。复位弹簧18被磁线圈24包围。复位弹簧18相对磁线圈24同轴布置。
其中第一配合元件12如此相对触发装置16布置，使得在第一配合元件12的运动分区20中复位力大于触发装置16的作用于第一配合元件12上的触发力。其中由本领域技术人员如此设计电磁体17之间的距离以及电磁体17的磁力，使得所述触发力仅在所述最小振荡角的范围内超出所述复位力。
若例如在所述最大振荡角的范围内激活电磁体17，则触发装置16不实施触发，因为作用于配合元件12的磁力小于复位弹簧18的复位力。随着振荡角减小，以及随着第一配合元件12因而靠近电磁体17，所述磁力对第一配合元件12的作用增大，并最终在一个近距离内超出所述复位力。第一配合元件12随即被吸引至电磁体17。
通过杠杆元件33使得第二配合元件13抵靠在第二滑轨15上。凸轮元件10通过第二配合元件13抵靠在第二导引壁32上而轴向移动并于是运动到第二接合区段30中。这样便实现凸轮元件10的轴向闭锁(图7)。在此情形下占据第二转换位置。第一配合元件13在第二转换位置中抵靠在电磁体17上。
为转换回到所述第一转换位置，将电磁体17关断。复位弹簧18被设置用于在电磁体17关断后将第一配合元件12送回第一滑轨14，以实施转换至第一转换位置的转换过程。在电磁体17出现故障的情况下，同样实施转换至第一转换位置的转换过程。
如图8所示，在电磁体17关断后，复位弹簧18将第一配合元件12压向第一滑轨14。其中第一配合元件12位于第一调节区段28的轴向高度上。在到达第一导引壁29时，凸轮元件10轴向移动(图9)。最后，凸轮元件10位于第一接合区段27中。
参考标号清单
10 凸轮元件
11 调节装置
12 配合元件
13 配合元件
14 滑轨
15 滑轨
16 触发装置
17 电磁体
18 复位弹簧
19 径向
20 运动分区
21 摆动轴线
22 凸轮轴
23 主旋转轴线
24 磁线圈
25 磁壳体
26 纵向端部
27 接合区段
28 调节区段
29 导引壁
30 接合区段
31 调节区段
32 导引壁
33 杠杆元件
34 电缆

Claims (10)

1.一种内燃机用气门传动装置，具有可轴向移动的凸轮元件(10)和调节装置(11)，所述调节装置包括第一配合元件(12)和第二配合元件(13)，所述第一配合元件被设置用于使得凸轮元件(10)轴向移入第一转换位置，所述第二配合元件被设置用于使得凸轮元件(10)轴向移入第二转换位置，其中所述调节装置(11)具有第一滑轨(14)和第二滑轨(15)，在第一转换位置中所述第一配合元件(12)在所述第一滑轨中被导引，在第二转换位置中所述第二配合元件(13)在所述第二滑轨中被导引，其中所述第一配合元件(12)构建为与所述第二配合元件(13)强制耦合，
其特征在于，
所述调节装置(11)包括触发装置(16)，所述触发装置被设置用于以与复位力相反的方式将所述第一配合元件(12)固定保持在第二转换位置中，并且所述第一滑轨(14)被设置用于在所述凸轮元件(10)在第一转换位置中旋转时使得所述第一配合元件(12)沿凸轮元件(10)的径向(19)振荡运动。
2.根据权利要求1所述的气门传动装置，
其特征在于，
所述触发装置(16)具有电磁体(17)，所述电磁体被设置用于以与复位力相反的方式将所述第一配合元件(12)固定保持在第二转换位置中。
3.根据权利要求2所述的气门传动装置，
其特征在于，
所述触发装置(16)包括复位弹簧(18)，所述复位弹簧被设置用于以朝向所述第一滑轨(14)的方式对所述第一配合元件(12)施加复位力。
4.根据权利要求3所述的气门传动装置，
其特征在于，
所述复位弹簧(18)被设置用于在所述电磁体(17)关断后将所述第一配合元件(12)送回所述第一滑轨(14)，以实施转换至第一转换位置的转换过程。
5.根据权利要求1所述的气门传动装置，
其特征在于，
所述触发装置(16)包括复位弹簧(18)，所述复位弹簧被设置用于以朝向所述第一滑轨(14)的方式对所述第一配合元件(12)施加复位力。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的气门传动装置，
其特征在于，
所述第一配合元件(12)如此相对所述触发装置(16)布置，使得在第一配合元件(12)的运动分区(20)中复位力大于触发装置(16)的作用于第一配合元件(12)上的触发力。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的气门传动装置，
其特征在于，
所述调节装置(11)包括杠杆元件(33)，所述杠杆元件将所述第一配合元件(12)以及所述第二配合元件(13)围绕一个共用的摆动轴线(21)支承。
8.根据权利要求1至5中任一项所述的气门传动装置，
其特征在于，
具有用于以不能相对转动的方式将所述凸轮元件(10)支承的凸轮轴(22)，其中所述调节装置(11)布置在所述凸轮轴(22)的自由的纵向端部(26)上。
9.一种具有发动机制动器的内燃机，所述内燃机具有如上述权利要求中任一项所述的气门传动装置。
10.一种借助如权利要求1至8中任一项所述的气门传动装置中的所述调节装置(11)使得旋转的凸轮元件(10)自第一转换位置轴向移入第二转换位置的方法，其中第一配合元件(12)与第二配合元件(13)强制耦合，
其特征在于，
藉由所述触发装置(16)以与复位力相反的方式将所述第一配合元件(12)固定保持在第二转换位置中，并且在所述凸轮元件(10)在第一转换位置中旋转时藉由所述第一滑轨(14)使得所述第一配合元件(12)沿凸轮元件(10)的径向(19)振荡运动。
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