CN1082608C - 内燃机气门机构挺杆 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种挺杆(1)，它有液压式间隙补偿机构(7)，在这种挺杆中，在操纵凸轮(5)的基圆区α内强迫打开它的止回阀(15)。按本发明为实现这一点用一调整元件(21)操纵止回阀(15)的闭合体(16)。此调整元件(21)穿过挺杆(1)的底并与凸轮(5)外表面(23)上的槽(22)配合作用。除凸轮的基圆区外此槽(22)沿凸轮(5)的整个周缘延伸。若现在基圆区α对着底(3)，则实施闭合体(16)的强制开启。因此，在凸轮(5)基圆区α内可以不再导致由挺杆(1)操纵的换气门不应有的卸荷，或不再由于凸轮(5)在间隙补偿机构(7)上不希望的伴随的开启运动而导致换气门开启。

Description

内燃机气门机构挺杆

本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述特征的内燃机气门机构挺杆。

在DE-OS4111610中公开了此类的一种挺杆。挺杆底被一调整元件穿过，调整元件的一端作用在间隙补偿机构的止回阀闭合体上，而另一端与所操纵凸轮外表面上的一个槽配合作用。此槽只沿凸轮外表面的一个小的局部区布设，并在凸轮尖端的两侧产生升程的凸轮上滚面和凸轮下滚面的区域内延伸。通过在凸轮槽所在区域之外打开止回阀闭合体应获得任意的气门进气相位和排气相位。尤其是力图达到受操纵的换气门关闭时刻自动根据转速变化。

然而，行家们由上述公开文件中完全没有得知，通过采取的措施如何能在凸轮基圆内为间隙补偿机构的高压腔卸荷，以防止在换气门凸轮基圆内凸轮轴偏移、凸轮轴横向振动及其他的影响如不圆度，这些不利的情况可能导致在基圆内打开涉及的换气门。

因此，本发明的目的是，创造一种前言所述类型的挺杆，它克服所提及的缺点，并尤其是采取简单的措施避免在基圆阶段它的换气门不希望地打开。

按本发明此目的通过权利要求1的特征达到，由从属权利要求可知本发明合乎目的的具体化。

通过使凸轮的槽除基圆区外沿其整个外表面延伸，确定了间隙补偿机构的止回阀并强迫其打开。由于这一“打开”，间隙补偿机构的高压腔和储备腔在液压上互相连通。在凸轮基圆内可能的凸轮轴偏移或凸轮轴横向振动或不圆度，均不再会如行家们已知的那样导致高压腔不希望的硬化和被沿闭合方向加载的换气门可能的卸荷或甚至打开换气门。但本发明的保护范围还包括这样一种方案，即，凸轮的槽还延伸到其基圆区的部分范围中。

因此，在刚才提及的强迫打开期间，可以在换气门提升阶段通过液压介质的流量平衡按已知的方式补偿形成的间隙。与此同时，防止在基圆阶段高压腔内不希望地形成高压。同样避免了附加凸轮如喷油泵凸轮在凸轮轴基圆内回授给液压式气门间隙补偿机构。还已知尤其在过渡工况，亦即从内燃机起动到它的高负荷运转，会在排气门上产生较大的伸长。这种长度变化在最不利的情况下可能导致间隙补偿机构由于其漏泄作用而不再能补偿这种长度变化，以及使换气门在凸轮基圆内保持开启一个部分量。就是这一缺点也能采取按本发明建议的措施用简单的方法排除。

在主权利要求中还建议，作用在闭合体上的弹性构件的弹性力设计为明显地大于迄今的那些弹性构件的弹性力。因此，止回阀的密封效果尤其还包括挺杆在大的加速度的情况下均显著改善。业已证明，为了打开闭合体，不需要由来自储备腔的液压介质最低压力来克服弹性构件的力。因为在迄今所设计的杯形挺杆中此最低压力例如在怠速区比较低，故用于止回阀的弹性构件的力同样必须设计得较小，以保证在怠速区间隙补偿机构也有按规定的间隙补偿功能。采用现在所建议的弹性构件较高的弹性力以初始的凸轮升程同时实现止回阀快速和可靠的闭合。与此同时还成功地做到了与迄今的那些升程相比此闭合体的升程明显增大，所以在初始的基圆阶段借助于调整元件可以立即在气门上形成较大的流通截面。也可以放松迄今对闭合体在升程区内保持比较窄的公差的要求，这对于加工技术是特别有利的。

若建议闭合体的弹性构件有较大的弹性力，那么为了在凸轮基圆内打开闭合体所需要的液压介质的压差为Δp≥0.4bar，而目前由于刚才所说明的情况实现的最大压差为≤0.2bar。此压力在闭合体的通孔处测量，但未考虑惯性力和其他一些没有进一步说明的影响。根据挺杆的尺寸作用在闭合体上的弹性构件的力选得越大，那么闭合体的闭合特性越可靠。

还可设想，将凸轮未开槽的外表面区越过其基圆区向前凸轮区延伸。

还规定，沿凸轮的旋转方向看，缩短凸轮关闭斜面与凸轮回程段曲面的连接区。采取按本发明的措施(强迫打开止回阀)可以实现这一点，因为沿关闭斜面的整个长度无需再顾及间隙补偿机构不同的下降值。因此可以有利地影响内燃机的功率或扭矩，因为在整个期间可以确定一个较大的气门开启通过截面，以及减小与气缸上起相反作用的换气门开启斜面的重叠区。目前关闭斜面的高度约为0.1至0.2mm，而从现在起采用本发明关闭斜面的高度应＜0.1mm。这一类似于开启斜面高度的＜0.1的高度，业已证实还要求消除间隙补偿机构的可压缩性。

在按本发明的设计中，建议用简单的螺旋弹簧作为弹性构件，用已知的球阀作为止回阀。不过也可以设想其他的阀如盘形阀等。也可以使用螺旋弹簧、盘形弹簧或适用的类似媒介物作为弹性构件。

特别有利的是在杯形挺杆底部的孔同时有排气截面。通过此排气截面成功地做到以简单的方式将储备腔内存在的空气排入大气中。与此同时还可通过此横截面在凸轮起动区实现底部上侧某种程度的润滑。

通过在凸轮基圆区闭合体的强迫打开，还泄出可能在高压腔内存在的空气。因此不再需要将储备腔沿轴向看定位在高压腔的上方以便在那里聚集泄出的空气。从而提供了另一种可能性，即减小在压力活塞底与挺杆底之间的安装长度。

在调整元件处通过下列措施创造了特别有利的流动状况，即，将调整元件从闭合体出发设计成锥形的。调整元件在闭合体一侧的端面还可以有倒角，所以在此倒角处同样为液压介质创造了有利的流动状况。

本发明另一项设计特征在于，调整元件带有一个保险装置例如盘形弹簧。此盘形弹簧尤其用于在挺杆运输时防止此调整元件从挺杆内部不希望地掉出。此弹簧还防止调整元件作未规定的轴向运动。可设想是多个保险装置，它们与此调整元件连接成一体。

当然，本发明不仅涉及这里已说明的杯形挺杆，还涉及多种液压式凸轮随动机构。

下面借助于附图按合乎目的的方式进一步说明本发明。附图中：

图1为通过按本发明的挺杆的纵剖面局部视图；以及

图2为具有按本发明的槽的凸轮示意图。

由图1可见挺杆1，在这里无需详细说明它的功能。此挺杆1有一中空圆柱体形状的套筒2。挺杆1借助于此套筒2在内燃机缸盖的一个没有在图中表示的孔内振动。套筒2一端由底3封闭。底3的上侧4被凸轮5(可见图2)沿升程方向操纵。

朝着底3的下侧6，在中央设有一液压式间隙补偿机构7。间隙补偿机构7具有一套筒8，它直接作用在下侧6上。套筒8的外表面9(外套)被压力活塞10局部包围。压力活塞10有一个背对底3的底11。通过底11，整个间隙补偿机构7并因而挺杆1支承在图中未表示的换气门上。

在套筒8沿径向向里伸出的环形凸台12与底11之间，沿轴向延伸一个液压介质高压腔13。在环形凸台12上方，在它与底3之间形成一个液压介质的储备腔14。

在高压腔13内部装有止回阀15。此止回阀15由设计为球体的闭合体16和弹性装置17组成。此弹性装置17一端支承在承托架18上，另一端则沿着朝向底3的方向作用在闭合体16上。在图1所示的视图中，闭合体16关闭了环形凸台12上的通孔19。通孔19具有横截面A。

与此同时，一个设计为销子的调整元件21穿过底3中的中心孔20延伸。此调整元件21一端作用在闭合体上，另一端朝凸轮5的方向穿出底3的上侧4。凸轮5在其外表面23上还有一位置与调整元件21相对的槽22。此槽22在凸轮5基圆区α以外沿其全部周缘延伸。与一段调整元件21相结合的槽22有这样的深度，即，当调整元件21面对着槽22时，调整元件21使闭合体16卸荷到这样的程度，即，使闭合体完全封闭最好制成钻孔的通孔19。另一方面，调整元件21在接触凸轮5的基圆区α时，被迫朝压力活塞10底11的方向移动，使闭合体16与通孔19之间产生足够大的用于液压介质的流通截面。因此，一方面在凸轮5升程阶段为了补偿间隙而从高压腔13压出的液压介质量可以简单的方式再吸入高压腔13内。另一方面通过这种强迫打开，凸轮轴的横向振动、凸轮5的不圆度以及别的影响(可见说明书引言部分)不再对间隙补偿机构7的间隙补偿作用造成负面的影响。

通过闭合体16在整个基圆区α释放通孔19，不再会导致带来行家们已知的缺点的高压腔13不希望的硬化并因而换气门卸荷或甚至开启换气门。弹性装置17也不再需要借助于来自储备腔14沿横截面A作用的液体平均压力通过闭合体16打开。因此，与迄今设计的弹性力相比，弹性装置17的力可大大提高。

在储备腔14内部，调整元件21的外表面24上装有碟簧状小板25。虽然此小板25允许调整元件21朝底11的方向轴向运动，但可防止调整元件21从它的孔20掉落。

               符号表1     挺杆                  16  闭合体2     套筒                  17  弹性装置3     底                    18  承托架4     上侧                  19  通孔5     凸轮                  20  孔6     下侧                  21  调整元件7     液压式间隙补偿机构    22  槽8     套筒                  23  外表面9     外表面                24  外表面10    压力活塞              25  小板11    底                    A   通孔19横截面12    环形凸台              α  基圆区13    高压腔                β  关闭斜面14    储备腔                γ  凸轮回程段曲面15    止回阀

Claims (9)

1.内燃机的气门机构，包括一个受凸轮轴的凸轮(5)操纵的挺杆(1)，该挺杆(1)以其套筒2在气缸盖的一个孔中振动并在其底(3)的上侧(4)受凸轮(5)操纵，液压式间隙补偿机构(7)以套筒(8)压靠在底(3)的下侧上，该套筒(8)在其一个外表面(9)上受一个可相对于套筒(8)轴向移动的压力活塞(10)加载，此压力活塞(10)通过它的底(11)面对至少一个换气门，其中沿轴向在底(11)和套筒(8)的环形凸台(12)之间形成液压介质的高压腔(13)以及最好沿轴向在环形凸台(12)与底(3)之间形成一液压介质的储备腔(14)，环形凸台(12)至少有一个通孔(19)，通孔在高压腔(13)侧被一个可朝高压腔(13)的方向打开的止回阀(15)关闭，止回阀的闭合体(16)受弹性装置(17)朝储备腔(14)的方向加载，以及，此闭合体(16)通过一个穿过底3的孔(20)的调整元件(21)可朝底(11)的方向移动，该调整元件(21)与凸轮(5)外表面(23)上的槽(22)配合作用，其特征为：槽(22)除凸轮基圆区α外沿凸轮(5)的整个外表面(23)延伸，其中槽(22)有这样的深度，即，使延伸到槽(22)内的调整元件(21)将闭合体(16)释放到这样的程度，即，使闭合体在其弹性构件(17)的力作用下贴靠在通孔(19)上；以及，弹性构件(17)力的大小设计成这样，即，在接触凸轮(5)的基圆区α时，为了打开闭合体(16)，在通孔(19)的截面A处需要液压介质的压差Δp≥0.4bar。

2.按照权利要求1所述的气门机构，其特征为：作为弹性装置(17)使用一个螺旋弹簧，作为止回阀(15)使用一个球阀。

3.按照权利要求1所述的气门机构，其特征为：孔(20)同时设计作为储备腔(14)的排气小道。

4.按照权利要求1或3所述的气门机构，其特征为：调整元件(21)从其阀端起制成锥形、部分锥形或有逐渐增大的外径。

5.按照权利要求1或4所述的气门机构，其特征为：作为调整元件(21)使用一个销子或类似销子的构件。

6.按照权利要求1所述的气门机构，其特征为：调整元件(21)在储备腔(14)内部它的外表面(24)上连接保险装置(25)。

7.按照权利要求6所述的气门机构，其特征为：保险装置(25)设计为弹簧，该弹簧支承在底(3)的下侧(6)，其中，此弹簧的力明显小于弹性装置(17)的力。

8.按照权利要求6或7所述的气门机构，其特征为：保险装置(25)制成朝底(3)的方向的碟簧状小板或制成圆盘等。

9.按照权利要求1所述的气门机构，其特征为：沿凸轮(5)旋转方向看连接在凸轮回程段曲面(γ)上的关闭斜面(β)的高度＜0.1mm。

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