CN107524490B - 用于内燃机的气门机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气门机构(1)，其具有凸轮轴(3)和凸轮从动件(4)，具有以抗扭矩的方式安装在凸轮轴(3)上的第一凸轮(5a)，以及以抗扭矩的方式布置且与第一凸轮(5a)沿轴向相邻地的第二凸轮(5b)，其中凸轮从动件(4)在第一位置与第一凸轮(5a)驱动地连接，并且在第二位置与第二凸轮(5b)驱动地连接。在此对于本发明必要的是，为了调节接合元件(8a、8b)，设置有控制轴(11)或控制滑块(12)，其在第一位置形成用于第一接合元件(8a)的止动件，而至少在第二位置形成用于第二接合元件(8b)的止动件，并且由此在第一位置将第一接合元件(8a)调节到其切换位置，而在第二位置将第二接合元件(8b)调节到其切换位置。

Description

用于内燃机的气门机构
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的具有凸轮轴并且具有凸轮从动件的气门机构。本发明还涉及一种具有这样的气门机构的内燃机。
背景技术
从DE19945340A1已知一种普遍的用于内燃机的气门机构，具有凸轮轴并且具有凸轮从动件，还具有以抗扭矩的方式安装在凸轮轴上的第一凸轮，而且具有以抗扭矩的方式布置并且沿轴向与第一凸轮相邻的第二凸轮。凸轮从动件在此在第一位置与第一凸轮驱动地连接，并且在第二位置与第二凸轮驱动地连接。
然而，现有技术中已知的气门机构的缺点在于，后者需要用于将凸轮从动件从其第一位置转移到其第二位置的致动器，其中这样的致动器不仅较贵(特别是相对于它们的组件成本)，而且另外还需要不容低估的安装空间要求，这特别是在狭窄的发动机舱的区域中是日益成为问题。
发明内容
本发明因此涉及如下问题：针对普遍类型的气门机构提出改进的或者至少是替代的实施例，其特别是能够以更有利的成本制造。
本发明基于如下的主要构思：首先指出具有可调节的凸轮从动件的气门机构，其没有用于凸轮从动件的调节的实际的主动致动器而进行控制。用于内燃机的气门机构在此以已知的方式具有凸轮轴和凸轮从动件，以及以抗扭矩的方式安装在凸轮轴上的第一凸轮，和以抗扭矩的方式布置且沿轴向与第一凸轮相邻地的第二凸轮。凸轮从动件在此驱动地与第一凸轮在第一位置连接，并且驱动地与第二凸轮在第二位置连接。根据本发明，现在设置有调节装置，其具有可调节的第一机械接合元件和可调节的第二机械接合元件，所述第一机械接合元件与布置在凸轮轴上的至少第一滑动引导件协作，所述第二机械接合元件与布置在凸轮轴上的至少第二滑动引导件协作。第一和第二接合元件在此在基础位置与切换位置之间分别是可调节的，在所述基础位置不存在与相关的滑动引导件的接触，在所述切换位置对应的接合元件与相关的滑动引导件协作。为了将接合元件调节到它们各自的切换位置，根据本发明现在在此没有设置致动器，而是只设置有控制轴或控制滑块，其在第一位置形成第一接合元件的止动件，以及至少在第二位置形成第二接合元件的止动件，并且由此在第一位置将第一接合元件调节到其切换位置，而在第二位置将第二接合元件调节到其切换位置。在第一位置，控制轴或控制滑块在此分别不具有用于第二接合元件的止动件，而是例如通过(pass-through)，使得控制轴或控制滑块分别在各自的第一位置不致动第二接合元件。因此，通过根据本发明的气门机构，只经由止动件并且没有要被主动切换的致动器来调节各个接合元件到其切换位置首次成为可能，使得致动器本身能够被免除，凭此不仅能够实现成本益处，而且能够实现显著的安装以及安装空间的益处。另外，对这样的致动器不必分别提供或安装单独的能量供给。
在根据本发明的技术方案的有益的进一步的发展中，控制轴被构造为凸轮轴。通过这样的凸轮轴，通过控制轴的简单的旋转，能够针对第一或第二接合元件设置止动件，并且能够根据凸轮轴的旋转位置来致动或不致动第一或第二接合元件。这样的凸轮轴在此例如能够由电机(特别是步进电机)来旋转。为了实现失效保护功能，控制轴或控制滑块分别能够例如通过弹簧被预加压到预先确定的位置。
在根据本发明的技术方案的替代实施例中，控制轴具有两个第一开口和两个特别是与第一开口正交、与其成角度的第二开口，其横向于控制轴的纵向轴线而延伸，并且其中控制轴依据旋转位置致动第一接合元件或者第二接合元件。因此，在第一旋转位置，控制轴致动第一接合元件，在该情况下由第一接合元件按压在控制轴上而用作止动件。开口在此能够形成为通孔，或只以盲孔的方式形成为开口。然而，在控制轴的该旋转位置，第二接合元件能够伸入穿过与其正交对齐的第二开口，并且由此不在控制轴处经受任何阻力，这会导致第二接合元件的切换。类似地如在具有凸轮轴的实施例中，在此以预定的角度(在开口彼此正交的情况下为90°)的旋转足够致动第一或第二接合元件。
在根据本发明的技术方案的进一步可替代的实施例中，控制滑块具有两个通孔，其中控制滑块依据滑动位置致动第一接合元件或者第二接合元件。在此，同样地，控制滑块再次用作两个接合元件中的一个的止动件，而在该位置相应的另一个接合元件伸入穿过相关的通孔并且由此横穿未受阻的控制滑块。
在根据本发明的技术方案的有益的进一步的发展中，凸轮从动件具有辊销以及可旋转地安装在其上的辊子。接合元件优选地在此被引导穿过辊销并且由此没有进一步附接地固定在凸轮从动件上。此外，在辊销本身中，针对每个接合元件能够布置制动装置(arresting device)，所述制动装置分别具有弹簧加压的制动元件，该弹簧加压的制动元件抵靠相关的接合元件上的相关的制动凹槽被预加压，并且将后者制动在其基础位置或切换位置。制动装置因此形成两个止动位置，即接合元件的分别的基础位置或切换位置，其中在基础位置也在切换位置中，弹簧加压的制动元件分别接合到布置在接合元件上的相关的制动凹槽中。这样的制动装置以简单、有利地定价但同时可靠的方式确保接合元件的分别的预先确定的位置。
在根据本发明的技术方案的进一步有益的实施例中，针对控制轴或控制轴或控制滑块的调节设置有调节装置，特别是电机或电调节器。这样的电机因此能够毫无困难地实现控制轴或控制滑块的分别的相对小的调节移动，并且另外是有利地定价且紧凑的，这特别是在狭窄的、现代发动机舱的区域中是大大有益的。
方便地，第一滑动引导件在端部具有斜坡结构，所述斜坡结构构造为使得第一接合元件能够脱离与第一滑动引导件的接合，并且因此被转移到其基础位置。这样的斜坡结构在此能够通过连续地减小滑动引导件的沟槽深度而以简单的方式实现。以相同的方式，这样的斜坡结构当然也能够被设置在第二滑动引导件上。
本发明还基于如下的主要构思：为内燃机装备前述的气门机构，凭此能够提供在安装空间方面被优化的内燃机，并且是有利地定价的。
本发明的进一步重要的特征和益处将从从属权利要求、附图以及通过附图辅助的相关附图描述显现。
应当理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，上述特征以及留待在下文中说明的特征不仅能够用在分别指示的结合中，而且还能够用在其他结合中或者单独使用。
附图说明
本发明的优选示例性实施例图示在附图中并且在接下来的描述中进一步地说明，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能上相同的部件。
分别示意性地示出有，
图1为根据本发明的用于内燃机的具有构造为凸轮轴的控制轴的气门机构，
图2为控制轴的替代实施例，
图3为根据本发明的具有控制滑块的气门机构的替代实施例。
具体实施方式
根据图1至图3，根据本发明的未示出的内燃机2的气门机构1具有凸轮轴3和凸轮从动件4。第一凸轮5a和第二凸轮5b在此以抗扭矩的方式布置在凸轮轴3上，所述凸轮的凸轮轮廓能够可替代地由凸轮从动件4拾取并且转移至相关的阀门，例如气缸的入口阀或出口阀。在此，两个凸轮5a，5b具有不同的凸轮轮廓，其中纯理论地，例如凸轮5b能够仅由基圆组成，并且由此引起气缸分离。
在第一位置，凸轮从动件4的辊子6拾取凸轮5a的凸轮轮廓，而在第二位置凸轮从动件4的辊子6与第二凸轮5b驱动地连接并且由此拾取其轮廓。辊子6在此可旋转地安装在辊针7上。根据本发明，现在设置有调节装置10，其具有可调节的第一机械接合元件8a，所述第一机械接合元件8a与布置在凸轮轴3上的至少第一滑动引导件9a协作。而且，设置有可调节的第二机械接合元件8b，其与布置在凸轮轴3上的至少第二滑动引导件9b协作。第一和第二接合元件8a、8b在此分别在基础位置与切换位置之间可调节，在所述基础位置不存在与相关的滑动引导件9a、9b的接触，在所述切换位置相应的接合元件8a、8b与相关的滑动引导件9a、9b协作。
根据图1至图3，第一接合元件8a在此位于其基础位置，而第二接合元件8b位于其切换位置并且与凸轮轴3上的相关的滑动引导件9b协作。
根据本发明，现在设置有控制轴11(参见图1和图2)，或者控制滑块12(参见图2和图3)，其在第一位置形成第一接合元件8a的止动件，而至少在第二位置形成第二接合元件8b的止动件，并且因此在第一位置将第一接合元件8a调节到其切换位置，而在第二位置将第二接合元件8b调节到其切换位置。根据图1，控制轴1在此被构造为凸轮轴13并且具有第一和第二控制凸轮14、15，其中至少控制凸轮14根据旋转位置被构造为用于调节接合元件8a、8b，在其切换位置分别与接合元件8a、8b协作。
在此，根据本发明能够实现至少一个控制凸轮14、15，使得通过控制轴11的旋转至少一个接合元件8a、8b被直接调节到其切换位置。也能够想到的是，布置控制凸轮14、15使得依据旋转角度不同的气缸能够被分别致动或连接。由此，例如能够在发动机制动操作中操作不同的气缸，并且从而通过分别连接或分离另外的气缸而增加或减少动力。
观察根据图2的凸轮轴11，能够看出其具有两个第一开口16和两个与第一开口正交对齐的第二开口17，其中控制轴11依据旋转位置或者致动第一接合元件8a或者致动第二接合元件8b。在示出的示例中，开口16、17彼此正交地对齐，其中当然清楚的是这些也能够以彼此不同的角度定向。在根据图2图示出的状态中，第一开口16指向附图的平面内，并且由此横向于接合元件8a、8b的调节方向18而延伸，凭此控制轴11形成第二接合元件8b的止动件。在该位置，第二开口17与第一接合元件8a对齐，使得后者在凸轮从动件4向上移动时能够接合到开口17中并且由此不被控制轴11调节。另一方面，第二接合元件8b通过其头部撞击控制轴11，并且由此被从其基础位置调节到其切换位置。
根据图2，示出了用于旋转控制轴11(例如电机或电调节器)的调节装置19，其中调节装置19当然也能够被液压或气压地操作。以相同的方式，根据图2图示出的控制轴11也能够以平移的方式调节，用于将相应的接合元件8a、8b从它们的基础位置调节到它们的切换位置，使得在该情况下没有控制轴11的旋转发生，并且在该情况下其被构造为控制滑块12。
在根据图3图示的根据本发明的气门机构的实施例中，设置有相对简单的控制滑块12，其只具有两个通孔17＇，所述两个通孔17＇的功能对应于根据图2的第二通孔17，并且由此依据控制滑块12的位置使得相应的接合元件8a、8b穿过相关的通孔17＇伸入。根据图3图示的控制滑块12因此不需要任何进一步的通孔，而是通过沿着方向20的位移被简单地放置，使得控制滑块12首先针对相应的接合元件8a、8b用作止动件，并且为其他的接合元件8a、8b提供穿过相应的通孔17＇的可能性，使得其不被控制滑块12致动。
控制轴11也能够想到尽可能地用于多个气缸。在该情况下，控制凸轮14、15将具有不同的形状，从而随后能够顺序地与可通过的控制轴11连接。这变得是必需的，因为通过顺序的连接，控制轴11旋转到不同的位置中。为了也将顺序的连接与其他两个实施例结合，控制轴11具有(通)孔16、17以及控制滑块12(穿孔的板)，这些同样适用。如果可以，控制滑块12具有细长的孔，并且具有开口16、17的控制轴11能够在不同位置装备有多个开口16、17。
在示出的大多数实施例中，是这样的状况，迄今需要的用于调节分别相关的接合元件8a、8b的单独的致动器现在能够被免除，凭此根据本发明的气门机构1能够以最有利的成本构成，具有更紧凑的结构并且具有改进的功能可靠性。将各个接合元件8a、8b从其基础位置向其切换位置的调节在此优选地通过凸轮从动件4的向上移动而进行，在该过程中，通过各个接合元件8a、8b分别地撞击抵靠控制轴11或控制滑块12，于是调节接合元件8a、8b。因此在这些实施例中，为了调节接合元件8a、8b不需要另外的分别提供有能量的调节装置，或者另外的分别提供有能量的致动器。在此分别布置或构成各个控制凸轮14、15或开口16、17、17＇，使得只有相关的气缸受切换的影响，或者例如也能够以交替的方式调节。
在进一步有益的实施例中，控制凸轮15也能够设置有零冲程，其中通过零冲程气缸分离或者通过使用具有小冲程的发动机制动操作，控制凸轮14必须被实施为：使得在控制轴11的旋转时接合元件8a、8b被直接开动，而没有凸轮冲程(因为其不存在)。在此，控制轴的经由控制凸轮轮廓的旋转移动被变换为线性移动，由此与接合元件8a、8b接触，并且由此在轴向方向上调节后者。接合元件8a、8b的复位经由滑动引导件9a中的斜坡结构进行。
再次观察图1至图3，能够看出接合元件8a、8b被引导穿过辊销7并且由此被后者保持。而且，如清楚地根据图1至图3示出的，针对每个接合元件8a、8b，制动装置(arrestingarrangement)21优选地布置在辊销7中，所述制动装置分别具有弹簧加压的制动元件22，其被预加压抵靠在相关的接合元件8a、8b上的相关的制动凹槽23，并且将相关的接合元件8a、8b锁定在其基础位置或切换位置中的两个不同的止动位置。
各个接合元件8a、8b从其切换位置向其基础位置的复位例如能够通过未进一步详细示出的分别相关的滑动引导件9a、9b的斜坡结构来实现，这例如通过沟槽深度的减小来实现。因此能够做出如下设置：第一滑动引导件9a在端部可选地或者逐渐地具有斜坡结构，所述斜坡结构构造为使得第一接合元件8a与第一滑动引导件9a脱离接合并进入其基础位置，和/或第二滑动引导件9b在端部具有斜坡结构，所述斜坡结构构造为使得第二接合元件8b与第二滑动引导件9b脱离接合并进入其基础位置。
另外，能够设置安全装置24，其将控制轴11或控制滑块12放置到预先确定的位置中，并且由此实现失效保护。复位能够例如通过弹簧25进行，或者在调节装置19内、特别是在电调节器内进行。预先确定的位置例如能够通过弹簧加压的止动位置实现。
通过根据本发明的气门机构1，并且特别是分别通过具有根据本发明的控制轴11或控制滑块12(其例如能够构造为价格有利的穿孔板)，因为不需要致动器，所以接合元件8a、8b的特别简单的调节就能够将其从它们的基础位置进入它们的切换位置。据此，整个气门机构1不仅能够以更加有利的成本，而且在功能方面更加紧凑且更加可靠地制造。

Claims (15)

1.一种用于内燃机(2)的气门机构(1)，
-具有凸轮轴(3)和凸轮从动件(4)，
-具有以抗扭矩的方式安装在所述凸轮轴(3)上的第一凸轮(5a)，以及以抗扭矩的方式布置且与所述第一凸轮(5a)沿轴向相邻的第二凸轮(5b)，
-其中所述凸轮从动件(4)在第一位置与所述第一凸轮(5a)驱动地连接，并且在第二位置与所述第二凸轮(5b)驱动地连接，
其特征在于，
-设置有调节装置(10)，其具有可调节的第一机械接合元件(8a)以及可调节的第二机械接合元件(8b)，所述第一机械接合元件(8a)与布置在所述凸轮轴(3)上的至少一个第一滑动引导件(9a)协作，所述第二机械接合元件(8b)与布置在所述凸轮轴(3)上的至少第二滑动引导件(9b)协作，
-第一和第二机械接合元件(8a、8b)在基础位置与切换位置之间分别是可调节的，在所述基础位置不存在与相关的滑动引导件(9a、9b)的接触，而在所述切换位置各个机械接合元件(8a、8b)与相关的滑动引导件(9a、9b)协作，
-设置有控制轴(11)或控制滑块(12)，其在第一位置形成用于第一机械接合元件(8a)的止动件，而至少在第二位置形成用于第二机械接合元件(8b)的止动件，并且由此在所述第一位置将所述第一机械接合元件(8a)调节到其切换位置，而在所述第二位置将所述第二机械接合元件(8b)调节到其切换位置，
其中，所述控制轴(11)被构造为具有第一和至少一个第二控制凸轮(14、15)的凸轮轴(13)或者具有两个第一开口(16)和两个以与其成角度的方式与其对齐的第二开口(17)的凸轮轴(13)，并且所述控制滑块(12)具有两个通孔(17＇)。
2.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
所述控制轴(11)被构造为具有第一和至少一个第二控制凸轮(14、15)的凸轮轴(13)-包含至少一个控制凸轮(14、15)，使得通过控制轴(11)的旋转至少一个接合元件(8a、8b)被直接调节到其切换位置，和/或
-至少一个凸轮(5a，5b)具有零冲程或小于6mm的冲程，并且至少一个控制凸轮(14)被构造为使得在所述控制轴(11)旋转时所述接合元件(8a、8b)被直接激活而没有分别使用杆移动或者没有发生杆移动。
3.根据权利要求2所述的气门机构，
其特征在于，
所述控制凸轮(14、15)被布置使得依据的角度,不同的气缸能够分别被致动或连接或分离。
4.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
所述控制轴(11)具有两个第一开口(16)和两个以与其成角度的方式与其对齐的第二开口(17)，其中依据旋转位置，所述控制轴(11)用作第一机械接合元件(8a)或第二机械接合元件(8b)的止动件，并且使其致动。
5.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
所述控制滑块(12)具有两个通孔(17＇)，其中依据滑动位置所述控制滑块(12)用作第一机械接合元件(8a)或第二机械接合元件(8b)的止动件，并使其致动。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的气门机构，
其特征在于，
所述凸轮从动件(4)具有辊销(7)和可旋转地安装到其上的辊子(6)。
7.根据权利要求6所述的气门机构，
其特征在于，
机械接合元件(8a、8b)被引导穿过所述辊销(7)。
8.根据权利要求6所述的气门机构，
其特征在于，
在用于每个机械接合元件(8a、8b)的辊销(7)中布置有制动装置(21)，其分别具有弹簧加压的制动元件(22)，所述制动元件(22)抵靠相关的机械接合元件(8a、8b)上的相关的制动凹槽(23)进行预加压，并且在其基础位置或切换位置对相关的机械接合元件(8a、8b)进行制动。
9.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
-所述第一滑动引导件(9a)在端部具有斜坡结构，所述斜坡结构被构造为使得第一机械接合元件(8a)脱离与所述第一滑动引导件(9a)的接合并且被带入到其基础位置，和/或
-所述第二滑动引导件(9b)在端部具有斜坡结构，所述斜坡结构被构造为使得所述第二机械接合元件(8b)脱离与所述第二滑动引导件(9b)的接合并且被带入到其基础位置。
10.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
为了所述控制轴(11)或所述控制滑块(12)的调节，设置有调节装置(19)。
11.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
为了所述控制轴(11)或所述控制滑块(12)的调节，设置有电机。
12.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
为了所述控制轴(11)或所述控制滑块(12)的调节，设置有电调节器。
13.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
所述控制轴(11)或所述控制滑块(12)具有安全装置(24)，其将所述控制轴(11)或所述控制滑块(12)放置到预先确定的位置中。
14.根据权利要求13所述的气门机构，
其特征在于，
所述安全装置(24)具有弹簧(25)，所述弹簧(25)将所述控制轴(11)或所述控制滑块(12)预加压到预先确定的位置中。
15.一种内燃机(2)，其具有根据前面权利要求中的一项所述的气门机构(1)。
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