CN108291460A - 用于内燃机的可变气门控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于具有至少一个换气门(32)的往复活塞式内燃机的可变气门控制装置(1)，换气门可由凸轮轴(3)借助凸轮装置(4)致动，凸轮装置连接至凸轮轴(3)而共同旋转且具有至少两个不同的凸轮轨道(7、8)，该凸轮轴被支承使得凸轮轴可绕凸轮轴轴线(2)旋转，其中，借助控制装置(10)，可交替地启用一个凸轮轨道(7、8)和停用至少一个其他凸轮轨道(8、7)，且其中，控制装置(10)具有可绕枢转轴线(11)枢转的至少一个控制杆(12)，且具有至少一个第一控制体(13)，第一控制体连接至凸轮轴(3)而共同旋转，且在第一控制体的表面中形成有至少一个第一控制槽(17)和至少一个第二控制槽(18)，其中，可交替地将控制杆(12)的第一控制柱(19)引导入第一控制槽(17)中，或将控制杆(12)的第二控制柱(20)引导入第二控制槽(18)中。为了实现几乎没有生产和构建复杂性的紧凑的可变气门控制系统，控制体(13)具有内第一侧表面(14)和外第二侧表面(15)，其中，第一侧表面(14)距凸轮轴轴线(2)的距离比第二侧表面(15)更小，且两个侧表面(14、15)同心于凸轮轴轴线(2)布置，且其中，彼此面对的两个侧表面(14、15)界定了基本环形控制空间(16)，且第一控制槽(17)形成在第一侧表面(14)中，第二控制槽(18)形成在第二侧表面(15)中。

Description

用于内燃机的可变气门控制装置

本发明涉及一种用于包括至少一个换气门的往复活塞式内燃机的可变气门控制装置，换气门能借助凸轮轴通过凸轮装置被致动，凸轮轴绕旋转轴线可旋转地安装，凸轮装置不能旋转地连接至凸轮轴且具有至少两个不同的凸轮轨道，其中，可借助控制装置交替地启用一个凸轮轨道和停用至少一个其他凸轮轨道，且其中，控制装置具有至少一个控制杆和至少一个第一控制体，控制杆能绕枢转轴线枢转，第一控制体不能旋转地连接至凸轮轴，在第一控制体的表面中形成有至少一个第一控制槽和至少一个第二控制槽，其中，可交替地将控制杆的第一控制柱引导入第一控制槽中，或将控制杆的第二控制柱引导入第二控制槽中。

由DE 10 2011 076 726 A1可知一种具有凸轮轴的内燃机的气门驱动，其具有支架轴且还有支架毂，支架毂布置在支架轴上，支架毂不可旋转且可在两个位置之间轴向移动。支架毂具有凸轮体，凸轮体具有两个轴向相邻的凸轮，这些凸轮的凸轮轨道具有不同的凸轮突出部和相同的基圆直径。圆柱形控制体至少具有一个第一螺旋控制槽和一个第二螺旋控制槽，在每个螺旋控制槽中，致动装置的安装在壳体侧的控制柱可被接合用于支架毂的轴向调整。致动装置具有倾斜杆，倾斜杆径向上相邻于控制体轴向对齐地布置且安装成可绕切向轴线枢转。倾斜杆在两端中的每端处具有控制销，且可通过致动部件以形状配合和/或摩擦锁定的方式枢转进入第一位置中，在第一位置中，控制销与所分配的控制槽接合。此外，倾斜杆可枢转入第二位置中，在该第二位置中，控制柱与相关联的控制槽脱离。同时，在该第二位置中，布置在倾斜杆的另一端处的第二控制销接合在相关联的第二控制槽中。不利的是，大量的结构空间被占据，使得该布置不适于许多应用场合。

从DE 10 2011 117 244 A1中可知包括凸轮轴的用于内燃机的其他气门驱动件。凸轮轴具有支架轴，支架轴包括至少一个不可旋转而可轴向移动的凸轮部分，该凸轮部分可通过切换部件从第一轴向末端位置移动入第二轴向末端位置中，且可被调节部件保持在该末端位置中。该部分具有切换带槽引导件，在该情形中，引导件具有槽，致动部件延伸进入槽中且符合槽的切换轮廓。凸轮部分可被锁定部件保持在末端位置中。调节部件被解锁，用于凸轮部分的轴向移动，且在所呈现的末端位置的区域中被锁定。切换部件通过摇杆联接至锁定部件。该气门驱动件还占据相对较大量的空间且还具有许多单独的部分，从而增加了生产支出。

本发明的目的在于避免所提到的缺点，并用低的生产和构建支出(生产和结构耗费)获得紧凑的可变气门控制件。

这通过本发明的以下内容来实现：控制体具有内第一侧表面(第一内侧表面)和外第二侧表面(第二外侧表面)，其中，第一侧表面距凸轮轴轴线的距离比第二侧表面更小，且两个侧表面同心于所述凸轮轴轴线布置，且其中，彼此面对的两个侧表面界定了基本环形控制腔室，且第一控制槽形成在第一侧表面中，第二控制槽形成在第二侧表面中。

因而，在凸轮轴的同一轴向截面中，第一控制槽和第二控制槽沿径向一个布置在另一个上方，其中，第一控制槽和第二控制槽关于控制腔室相对地布置且彼此面对。因而，可沿凸轮轴的轴向节省结构空间。

为了允许借助控制杆对由控制槽形成的切换轮廓的简单制成，基本圆筒形控制腔室有利地实施成在优选地面向凸轮装置的第一端面处敞开，其中，控制杆布置成突出通过敞开的第一端面进入控制腔室中。

为了允许简易制造，有利的是，第二侧表面布置在套管部分的内侧上，套管部分固定地连接至凸轮轴，优选地被压配在凸轮轴上，其中，特别优选的是，凸轮轴与套管部分之间的连接在控制腔室的背向凸轮装置的第二端面处产生。

如果控制杆的枢转轴线平行于凸轮轴轴线布置，则气门控制装置占据极少的结构空间。替代地，可设置成，控制杆的枢转轴线倾斜于凸轮轴轴线布置，其中，在法向于凸轮轴轴线的至少一个投影面中，枢转轴线与凸轮轴轴线之间具有0°至60°之间、优选为0°至30°之间的夹角。特别是在顶置凸轮轴(OHC)气门控制件的结构性约束的情形中，该实施例可提供设计优势。

在本发明的第一优选实施变型例中可规定，控制杆具有优选地分叉的切换部件，该切换部件接合在布置成可在凸轮轴上移动的凸轮装置的驱动部件(Mitnehmerelement，从动元件)上。在该情形中，驱动部件优选地由与凸轮轨道轴向隔开的环形成，该环优选地布置在凸轮装置面朝控制体的端部处。形成为环的驱动部件可容易地与凸轮轴一起被制造，且允许凸轮装置沿凸轮轴轴线的轴向调整，而无论凸轮轴的旋转角度如何。凸轮装置可通过倾斜杆或气门挺杆作用在至少一个换气门上。

根据本发明的第二优选实施变型例可规定，控制杆具有优选地分叉切换部件，分叉切换部件接合在传动部件上，传动部件不可移动地连接至凸轮轴且被凸轮装置致动，且该传动部件形成为可平行于凸轮轴轴线移动。传动部件有利地是滚动体，滚动体可在气门杆上旋转和轴向移动。在该情形中，凸轮装置可与凸轮轴一体形成，且凸轮轨道可直接形成在凸轮轴中。

有利的是，凸轮装置或传动部件可通过至少一个弹簧锁止部件被锁定。因而，在凸轮装置和/或传动部件的末端位置中，避免了在控制装置的各部件的制造相关的游隙内的轴向运动，这些轴向运动增加了磨损且还可在声音方面具有不利影响。

下文中将基于非限制性附图更详细地阐述本发明。在附图中：

图1示出了根据本发明的可变气门控制装置的第一实施例在第一移动位置中的斜视纵向剖视图；

图2示出了该可变气门控制装置在第二移动位置中的斜视纵向剖视图；

图3示出了该可变气门控制装置在第一移动位置中的纵向剖视图；

图4示出了该可变气门控制装置在第二移动位置中的纵向剖视图；

图5示出了根据本发明的可变气门控制装置的第二实施例在第一移动位置中的斜视纵向剖视图；

图6示出了该可变气门控制装置在第二移动位置中的斜视纵向剖视图；

图7示出了该可变气门控制装置在第一移动位置中的纵向剖视图；

图8示出了该可变气门控制装置在第二移动位置中的纵向剖视图；

图9示出了该可变气门控制装置的另一立体图；以及

图10示出了该可变气门控制装置的侧视图。

在实施例中，功能相同的部分设有相同的附图标记。

图1至4示出了本发明的第一实施例，图5至10示出了本发明的第二实施例。

两个实施变型例都共有以下特征：用于内燃机的可变气门控制装置1具有至少一个凸轮轴3，凸轮轴3安装(支承)成可绕凸轮轴轴线2旋转，其中，具有至少两个凸轮5、6和凸轮轨道7、8的凸轮装置4不可旋转地连接至凸轮轴3。在示例性实施例中，凸轮装置4作用在传动部件30上，传动部件30实施为例如传动装置31的滚动体，传动装置31例如是气门杆，该传动装置31致动图9和图10中所示的内燃机的至少一个换气门32。

可通过控制装置10分别交替地启用或停用凸轮轨道7、8中的一个。控制装置10具有至少一个控制杆12和至少一个控制体13，控制杆12可绕枢转轴线11枢转，且被安装使得其可沿枢转轴线11在两个末端位置之间轴向移动，控制体13不可旋转地连接至凸轮轴3，且控制体13在第一内侧表面14与第二外侧表面15之间夹出控制腔室16。在示例性实施例中，枢转轴线11平行于凸轮轴轴线2布置，还可被实施为在法向于凸轮轴轴线2的投影面中观察时相对于凸轮轴轴线2成锐角倾斜。基本圆筒形的侧表面14、15同心于凸轮轴轴线2布置。径向向内定向的第二侧表面15比径向向外定向的第一侧表面14离凸轮轴轴线2更远。

基本圆筒形控制腔室16实施成在面向凸轮装置4的第一端面16a处敞开，其中，控制杆12布置成突出通过敞开的端面16a进入控制腔室16中。

在示例性实施例中，第二侧表面15布置在套管部分9的内侧上，套管部分9固定地连接至凸轮轴3，例如被压配在凸轮轴3上，其中，凸轮轴3与套管部分9之间的连接在控制腔室16背向凸轮装置4的第二端面16b处产生。

螺旋第一控制槽17形成在第一侧表面14中，螺旋第二控制槽18形成在第二侧表面15中，这些控制槽17、18形成带槽的引导路径。控制槽17、18形成为沿不同方向转入侧表面14、15中，即一个控制曲线向右转、另一控制曲线向左转。

控制杆12具有第一控制柱19和第二控制柱20，其中，两个控制柱19、20布置在控制杆12的相同的第一杆臂21上。第一控制柱19和第二控制柱20关于凸轮轴轴线2基本上径向地(但定向不同)固定附连在第一杆臂21上，例如与其一体形成。在该情形中，第一控制柱19面向第一侧表面14，第二控制柱20面向第二侧表面15。控制杆12的第一杆臂21在基本圆筒形控制腔室16的敞开的第一端面16a的区域中被引导到其内部中。

控制杆12可通过接合在第二杆臂22上的致动件(未示出更多细节)在第一位置与第二位置之间枢转，其中，在第一位置中启用第一凸轮轨道7，在第二位置中启用第二凸轮轨道8。

为了凸轮装置4或传动部件30的轴向调整，第一控制柱19或第二控制柱20通过控制杆12的切换(“非黑即白”式切换)而被压入相反的控制槽17、18中。

在图1和图5中的每个情形中所示的控制杆12的第一位置中，第一控制柱19被引导出第一控制槽17，而第二控制柱20接合在第二控制槽18中。在凸轮轴3和因此还有控制体13的旋转时，控制杆12因而沿第一方向轴向移动，并由此引起凸轮装置4的轴向调整(图1至图4)或连接至凸轮装置4的接触传动部件30沿该第一方向的轴向调整(图5至图10)。在图2和图6中的每个情形中所示的第二位置中，以上内容是相反的：第二控制柱20被引导出第二控制槽18，而第一控制柱19接合在第一控制槽17中。在凸轮轴3和因此还有控制体13的旋转时，控制杆12因而沿与第一方向相反的第二方向轴向移动，并由此通过控制杆12的分叉切换部件23引起凸轮装置4的轴向调整(图1至图4)或连接至凸轮装置4的接触传动部件30沿该第二方向的轴向调整(图5至图10)。在该情形中，控制杆12通过分叉切换部件23或25分别作用在凸轮装置4(图1至图4)的驱动部件24或传动部件30(图5至图10)的驱动部件26上。

控制杆12的切换时间与凸轮轴3的旋转角无关，这是由于控制槽17、18被实施使得，调整程序仅发生在凸轮轨道7、8的基圆的区域中。

为了保持驱动部件24或26跟随分叉切换部件23、25(与分叉切换部件在一起)，且还保持第一控制柱19和第二控制柱20在末端位置中无摩擦地跟随第一控制槽17和第二控制槽18，凸轮部件4或传动部件30可分别通过弹簧锁止部件27或28被锁定。

在图1至图4中所示的第一实施变型例中，凸轮装置4不可旋转地但可轴向移动地布置在凸轮轴3上。在该情形中，凸轮装置4在面向控制体13的一侧上具有驱动部件24。由于具有控制槽17、18的凸轮轴3的旋转运动，控制柱19、20和因而具有切换部件23的控制杆12和因而凸轮装置4通过与切换部件23接合的驱动部件24轴向移动。在该情形中，驱动部件24形成为环24a，环24a与凸轮5、6轴向隔开地形成在凸轮装置4中。

弹簧锁止部件27布置成其可在凸轮轴3的径向钻孔中移动且具有通过弹簧27a向外加载的锁止体27b。第一环形槽29a和与其轴向隔开的第二环形槽29b布置在凸轮装置4的内侧表面中，其中，在图1和图3中所示的凸轮装置4的第一末端位置中，锁止体27b接合在第一环形槽29a中，且在图2和图4中所示的凸轮装置4的第二末端位置中，锁止体27b接合在第二环形槽29b中，并因而将凸轮装置4锁定在相应的末端位置中。

在所示的第一示例性实施例中，凸轮装置4通过传动装置31作用在换气门上(未示出更多细节)。传动装置31可常规地设计为具有或不具有滚动体的倾斜杆或凸轮随动件，或设计为筒形挺杆。在传动部件设计为滚动体的情形中，可旋转的滚动体可被设计成不可轴向移动的。

在图5至图10中所示的第二实施变型例中，凸轮装置4固定地连接至凸轮轴3，例如与其一体地形成。例如通过可绕气门杆轴线31a旋转的倾斜杆或凸轮随动件形成的传动装置31具有传动部件30，传动部件例如是滚动体，该滚动体安装使得其可在传动装置31上绕轴线30a旋转，其布置成可在第一位置与第二位置之间轴向移动。在该情形中，分叉切换部件25接合在传动部件30的驱动部件26上。由于具有控制槽17、18的凸轮轴3的旋转运动，控制柱19、20和因而具有切换部件25的控制杆12和因而传动部件30通过与切换部件25接合的驱动部件26而轴向移动。在该情形中，驱动部件26可例如是设计成滚动体的传动部件30的支承环。

在所示的第二实施变型例中，弹簧锁止部件28布置成其可在形成为气门杆的传动装置31中、特别是在相对于气门杆轴线31a的径向钻孔中径向移动，且具有通过弹簧28a被径向向内加载的锁止体28b。控制杆12在其面向弹簧锁止部件28的表面中具有第一槽12a，和沿气门杆轴线的方向与其隔开的第二槽12，其中，在图9中所示的传动部件30的第一末端位置中，锁止体28b接合在第一槽12a中，而在传动部件30的第二末端位置中，锁止体28b接合在第二槽12b中且因而将传动部件30轴向锁定在相应末端位置中。在所示的第二实施变型例中，控制杆12被安装使得其可绕气门杆轴线31a旋转，枢转轴线11因而与气门杆轴线31a重合。

Claims (10)

1.一种用于包括至少一个换气门(32)的往复活塞式内燃机的可变气门控制装置(1)，所述至少一个换气门能借助凸轮轴(3)通过凸轮装置(4)被致动，所述凸轮轴绕凸轮轴轴线(2)能旋转地安装，所述凸轮装置不能旋转地连接至所述凸轮轴(3)且具有至少两个不同的凸轮轨道(7、8)，其中，借助控制装置(10)，能交替地启用一个凸轮轨道(7、8)和停用至少一个其他凸轮轨道(8、7)，且其中，所述控制装置(10)具有至少一个控制杆(12)和至少一个第一控制体(13)，所述至少一个控制杆能绕枢转轴线(11)枢转，所述至少一个第一控制体不能旋转地连接至所述凸轮轴(3)，在所述至少一个第一控制体的表面中形成有至少一个第一控制槽(17)和至少一个第二控制槽(18)，其中，能交替地将所述控制杆(12)的第一控制柱(19)引导入所述第一控制槽(17)中，或将所述控制杆(12)的第二控制柱(20)可引导入所述第二控制槽(18)中，

其特征在于，所述控制体(13)具有第一内侧表面(14)和第二外侧表面(15)，其中，第一侧表面(14)距所述凸轮轴轴线(2)的距离比第二侧表面(15)更小，且两个侧表面(14、15)同心于所述凸轮轴轴线(2)布置，且其中，彼此面对的所述两个侧表面(14、15)界定了基本环形控制腔室(16)，且所述第一控制槽(17)形成在所述第一侧表面(14)中，所述第二控制槽(18)形成在所述第二侧表面(15)中。

2.根据权利要求1所述的气门控制装置(1)，其特征在于，基本圆筒形控制腔室(16)实施成在优选地面向所述凸轮装置(4)的第一端面(16a)处敞开，其中，所述控制杆(12)布置成突出通过敞开的第一端面(16a)进入所述控制腔室(16)中。

3.根据权利要求1或2所述的气门控制装置(1)，其特征在于，所述第二侧表面(15)布置在套管部分(9)的内侧上，所述套管部分固定地连接至所述凸轮轴(3)，优选地被压配在所述凸轮轴上，其中，特别优选地，所述凸轮轴(3)与所述套管部分(9)之间的连接在所述控制腔室(16)的背向所述凸轮装置(4)的第二端面(16b)处产生。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的气门控制装置(1)，其特征在于，所述控制杆(12)的所述枢转轴线(11)平行于所述凸轮轴轴线(2)布置。

5.根据权利要求1至3中任一项所述的气门控制装置(1)，其特征在于，所述控制杆(12)的所述枢转轴线(11)倾斜于所述凸轮轴轴线(2)布置，其中，在法向于所述凸轮轴轴线(2)的至少一个投影面上，所述枢转轴线(11)与所述凸轮轴轴线(2)夹有0°至60°之间的角度。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的气门控制装置(1)，其特征在于，所述控制杆(12)具有优选分叉的切换部件(23)，所述切换部件接合在所述凸轮装置(4)的驱动部件(24)上，所述凸轮装置布置成能在所述凸轮轴(3)上轴向移动(图1至4)。

7.根据权利要求6所述的气门控制装置(1)，其特征在于，所述驱动部件(24)由与所述凸轮轨道(7、8)轴向隔开的环形成，所述环优选地布置在所述凸轮装置(4)的面向所述控制体(13)的端部处。

8.根据权利要求1至5中任一项所述的气门控制装置(1)，其特征在于，所述控制杆(12)具有优选分叉的切换部件(25)，所述切换部件接合在传动部件(30)处，所述传动部件由以不能移动的方式连接至所述凸轮轴(3)的所述凸轮装置(4)致动，所述传动部件(30)形成使得其能平行于所述凸轮轴轴线(2)移动，其中，优选地，所述凸轮装置(4)与所述凸轮轴(3)一体形成(图5至10)。

9.根据权利要求8所述的气门控制装置(1)，其特征在于，所述传动部件(30)是滚动体，且能在气门杆上旋转和轴向移动。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的气门控制装置(1)，其特征在于，所述凸轮装置(4)或传动部件(30)能通过至少一个弹簧锁止部件(27、28)锁定。