CN110462172A - 内燃机的升程可变的气门传动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种内燃机的气门传动装置，气门传动装置具有升程可变的气门，气门传动装置包括：支承轴(2)；凸轮件(3’、3”)，凸轮件抗旋转地且可轴向移动地布置在支承轴上，凸轮件包括凸轮组和轴向滑槽，凸轮组包括轴向相邻的具有不同升程的凸轮(4、5)，轴向滑槽包括在轴向上相反延伸的移动槽(10’、11’；10”、11”)，移动槽分别在凸轮旋转方向上依次地具有移动区域(18)和移出区域(19)；以及圆柱形的执行器销(12、13)，执行器销与移动槽接合地使凸轮件在支承轴上移动。在此，每个移动槽部分地或完全地通过仅一个如此的槽壁(15’、15”)轴向地限定移出区域，使得与移动区域接合的执行器销在该槽壁处使凸轮件在当前的移动方向上正加速。移动槽在其移出区域中的宽度(s)小于执行器销的直径(d)。

Description

内燃机的升程可变的气门传动装置

技术领域

本发明涉及一种内燃机的气门传动装置，该气门传动装置具有升程可变的气门，气门传动装置包括：

-支承轴，

-凸轮件，该凸轮件抗旋转地且可轴向移动地布置在支承轴上，凸轮件包括凸轮组和轴向滑槽，凸轮组包括轴向相邻的具有不同升程的凸轮，轴向滑槽包括在轴向上相反延伸的移动槽，移动槽分别在凸轮旋转方向上依次地具有移动区域和移出区域，

-圆柱形的执行器销，执行器销与移动槽接合地使凸轮件在支承轴上移动。

在此，每个移动槽部分地或完全地通过仅一个如此的槽壁轴向地限定移出区域，使得与移动区域接合的执行器销在该槽壁处使凸轮件在当前的移动方向上正加速。

背景技术

所谓的滑动凸轮气门传动装置已知是内燃机的升程可变的气门传动装置，其升程可变性通过具有升程不同的凸轮的凸轮件在可驱动旋转的支承轴上的轴向移动来产生。在此，对应的气门根据凸轮件在支承轴上的轴向位置可选地通过凸轮组的凸轮来操作。凸轮件的移动借助执行器销实现，执行器销交替地接合到凸轮件的具有两个在轴向上相反延伸的移动槽的轴向滑槽中，并且使(旋转的)凸轮件对应于移动槽的轴向延伸轮廓在轴向位置之间移动。

移动槽位于凸轮旁边，从而凸轮件的长度与凸轮组的宽度、即各个凸轮的个数和宽度；以及与轴向滑槽的宽度相关。

DE 10 2004 024 219A1公开了这种具有轴向滑槽的凸轮件，轴向滑槽构造得相对窄，使得移动槽在移出区域中的部分通过仅一个槽壁进行轴向限定。

发明内容

本发明的目的是提供这种类型的气门传动装置，气门传动装置具有凸轮件，该凸轮件具有长度进一步减小的结构空间需求，由此也适用于为凸轮件提供相对小的轴向结构空间的小型内燃机。

根据本发明，该目的通过设置移动槽在其移出区域中的宽度小于执行器销的直径来实现。通过设置每个移动槽在移出区域的以仅一个限定的槽壁轴向敞开的部分中比执行器销的直径更窄，相对于引用的现有技术进一步减小了轴向滑槽的结构空间需求。

一方面，这意味着，在移动槽的轴向敞开的移出区域中部分地或完全地取消了(缓慢的)凸轮件迄今在负加速、即在移动方向上减速的情况下执行器销支撑的槽壁。因为随着该槽壁也相应取消了连接在其上的轴向滑槽其余壁厚，使得轴向滑槽构造得减小了两倍于该其余壁厚的宽度。另一方面，因为移出区域相比于执行器销的直径窄一个差值，轴向滑槽还构造得附加地减小了两倍于该差值的宽度。

在该结构设计中，在该区域中不存在的槽壁的使凸轮件减速的功能基本由本来就需要的锁定装置承担，锁定装置使凸轮件卡锁在相对于支承轴的相应轴向位置中并且在卡入过程中制动。额外地或可替代地，凸轮件的制动可通过用作凸轮件的止档件的凸轮轴支承部位来实现。

在本发明的改进方案中，凸轮件可具有两个凸轮组，凸轮组沿轴向邻接在(位于他们中间的)轴向滑槽的两侧。这种凸轮件通常用于气门传动装置，其中支承轴不是支承在气缸的两个进气门或排气门之间，而是支承在内燃机的气缸之间。

此外，移动槽可分别具有在凸轮旋转方向上位于移动区域之前的移入区域。在此，移入区域具有在凸轮旋转方向上减小的槽底半径，移动区域具有恒定的槽底半径，并且移出区域具有在凸轮旋转方向上增大的槽底半径。移出区域的轴向间距大于移入区域的轴向间距。在前述的中间的轴向滑槽的情况下，移动槽的分离开的轴向延伸轮廓使得执行器销在移出区域中沿轴向与在此环绕的凸轮重叠。这提供了可选方案，即在每次凸轮件的移动过程之后，借助此时旋转经过的凸轮升程部将还沿移动槽的方向移出的执行器销送回到执行器中。

附图说明

从下面的描述和从附图中借助两个实施例得出本发明的其他的特征。只要不另作说明，在此相同的或功能相同的特征或构件就设有相同的附图标记。其示出：

图1示出了已知的滑动凸轮气门传动装置，

图2示出了根据本发明的凸轮件的第一实施例的立体图，

图3示出了根据本发明的轴向滑槽的周向展开的示意图，

图4示出了根据图2的凸轮件在不同的旋转位置中的俯视图，

图5示出了根据本发明的凸轮件的第二实施例在不同的旋转位置中的俯视图。

具体实施方式

从图1开始阐述本发明，图1示出了多缸内燃机的已知气门传动装置，气门传动装置具有升程可变的气门1。气门传动装置的基础工作原理能够如下总结：通常刚性构造的凸轮轴通过外部设齿的支承轴2和在其上借助内齿部抗旋转地且在此在两个位置之间可轴向移动地支承的凸轮件3来取代。每个凸轮件3具有两组包括轴向直接相邻的凸轮4和5的凸轮组，凸轮借助摇臂6将不同升程传递到气门1上。支承轴2在内燃机的气缸盖7中的支承经由凸轮件3实现，凸轮件分别借助在两个凸轮组之间的圆柱形的周向区段8在气缸盖7的凸轮轴支承部位9中可轴向移动并且径向被支承。凸轮轴支承部位9分别位于两个同类的气门1之间、即在同一气缸的两个进气门或排气门之间。

凸轮件3在支承轴2上的、用于与工作点相关地激活相应的凸轮4或5所需的移动分别经由具有螺旋形的移动槽10和11的轴向滑槽进行，移动槽在凸轮件3的两个端部上沿周向伸延。根据凸轮件3的当前的轴向位置，固定在气缸盖上的执行器(未示出)的圆柱形的执行器销12或13分别根据绘出的箭头方向接合到移动槽10和11中(移动槽对应其相反的移动方向在轴向上相反地延伸)，并且将随支承轴2旋转的凸轮件3移动到另一轴向位置。移动槽10、11分别具有在其整个周向延伸上的、以槽底14以及相对置的槽壁15和16构造的U形横截面。

凸轮件3在两个轴向位置上与支承轴2卡锁。这借助已知的且在此不可见的卡锁装置进行。在此，通常分别是在支承轴2的横向孔中的受弹簧加载的球体，其卡入凸轮件3的轴向相邻的内槽中。

根据本发明的凸轮件3’的在图2中示出的第一实施例与根据图1的已知的凸轮件3有多处不同。凸轮件3’没有在气缸的进气门或排气门之间，而是在内燃机的气缸之间支承在支承轴上。因此不是凸轮件3’、而是支承轴直接支承在气缸盖的凸轮轴支承部位中。轴向滑槽不是位于凸轮件3’的两个端部，而是位于分别具有凸轮4和5的两个凸轮组之间，从而两个移动槽10’和11’直接紧邻。

在沿轴向在两侧紧邻轴向滑槽的凸轮组之间为轴向滑槽留有的结构空间由分别活动的凸轮4或5的与进气门或排气门的气门间距相等的间距和凸轮4和5的宽度得出。凸轮宽度同时对于每个移动槽10’和11’的轴向升程是重要的。因为在内燃机的气缸孔相对小的情况下气门间距相应小并且凸轮4、5具有由机械引起的最小宽度，根据图1向具有在整个周向上呈U形的移动槽的轴向滑槽提供的结构空间也过小。

图3通过根据图2的轴向滑槽的示意性的360°展开图示出了关于该结构空间问题的解决方案。示出了两个镜像对称的移动槽10’、11’，并且两个在其中交替接合的执行器销12或13分别在三个相对于轴向滑槽的不同相对位置中沿通过箭头示出的凸轮旋转方向上旋转。每个移动槽10’、11’在凸轮旋转方向上依次具有在其中接合的执行器销12或13的移入区域17、移动区域18和移出区域19。槽底14(参见图2)在移入区域17中具有在凸轮旋转方向上连续减小的半径并且在移出区域19中具有在凸轮旋转方向上连续增大的半径，从而使执行器销12或13在移动过程结束时主动地从移动槽10’或11’中输出。槽底14在移动区域18具有恒定半径。

相比于根据图1的已知的轴向滑槽，两个移动槽10’、11’的彼此的轴向延伸轮廓是在凸轮旋转方向分离开的。因为移动槽10’、11’沿轴向不是逐渐汇聚，而是彼此离开，从而移出区域19比移入区域17具有更大的轴向间距。移入区域17沿轴向仅通过间隔部20(参见图2)彼此分开，间隔部的宽度明显小于执行器销12和13的直径d。出于材料强度的原因，在移入区域17中也可选地取消的间隔部20的宽度由两个紧邻的槽壁15’(参见图2)的轴向最小间距得出，在槽壁上执行器销12、13在移动区域18中使凸轮件3’在当时的移动方向上正加速。移入区域17和移出区域19在周向上重叠，从而移动槽10’、11’的圆周角明显大于360°。

相比于现有的轴向滑槽，轴向滑槽的宽度w降低了，其实现方式是：将移动槽10’、11’至少在移出区域19中基本轴向地如此地切断，使得移动槽10’、11’的移出区域19部分地或全部地仅通过邻近的槽壁15’沿轴向限定并且移动槽10’、11’在该处的宽度s始终小于圆柱形的执行器销12、13的直径d。在该实施例中，移出区域19全部地以及移动区域18部分地、即在至移出区域19的过渡区域中仅通过槽壁15’轴向限定。这种情况在图3中通过在该区域中不存在的槽壁16’的局部虚线的示意图显示。

如果执行器销12、13在与旋转的凸轮4、5碰撞之前通过执行器和/或通过在凸轮旋转方向上径向提升的槽底14从凸轮升程部的周向区域中移出，那么处于接合的执行器销12、13与凸轮4或5的轴向重叠是无害的。可替代地，如果在环绕的凸轮4、5的升程部控制执行器销12或13、即借助可接受的机械负荷从凸轮周向区域移出，那么凸轮碰撞甚至是期望的。

使凸轮件3’在当时的移动方向上负加速(即减速)的槽壁16’的部分缺失通过开头所述的锁定装置来补偿，锁定装置使凸轮件3’减速直至锁定装置卡入其新的轴向位置。可替代地或额外地，凸轮件3’也可止挡在相邻的凸轮轴支承部位，必要时带有液压或机械的止挡缓冲器。

图4a至图4c示出了根据图2的凸轮件3’在不同旋转位置中的俯视图，以示出移动槽10’、11’的完整延伸轮廓以及用于减速的槽壁16’和16”的部分缺失。

其中表示：

r-G：凸轮4、5的(无升程部的)基圆的半径

r-H：轴向滑槽的顶圆半径

r-V：在移动区域中的槽底半径

在移入区域17中，槽底14的半径在绘出的凸轮旋转方向上从顶圆半径r-H开始减小到槽底半径r-V，槽底半径在移动区域18中是恒定的并且小于凸轮基圆半径r-G。在移出区域19中，槽底的半径从r-V增回到顶圆半径r-H。

此外适用关系r-H＞r-G，因为在移出区域19中沿轴向与凸轮4、5重叠的执行器销12或13最迟从开始重叠的相对位置起必须具有相对于凸轮4和5的径向通路。由此顶圆半径r-H始终大于凸轮基圆半径r-G。

在图5a至图5c中类似示出的根据本发明的凸轮件3”的第二实施例与第一实施例的不同一方面在于，移动槽10”、11”在移出区域19中的宽度s明显更小并且轴向滑槽的宽度w相应更小。另一方面，凸轮4和5的升程部位于在凸轮旋转方向上相对于移出区域19更早的周向位置，从而该环绕的凸轮升程部将执行器销12或13主动地移送回到执行器中。

Claims (5)

1.内燃机的气门传动装置，所述气门传动装置具有升程可变的气门，所述气门传动装置包括：

-支承轴(2)，

-凸轮件(3’、3”)，所述凸轮件抗旋转地且能轴向移动地布置在所述支承轴(2)上，所述凸轮件包括凸轮组和轴向滑槽，所述凸轮组包括轴向相邻的具有不同升程的凸轮(4、5)，所述轴向滑槽包括在轴向上相反延伸的移动槽(10’、11’；10”、11”)，所述移动槽分别在凸轮旋转方向上依次地具有移动区域(18)和移出区域(19)，

-以及圆柱形的执行器销(12、13)，所述执行器销与所述移动槽(10’、11’；10”、11”)接合使所述凸轮件(3’、3”)在所述支承轴(2)上移动，

其中，每个移动槽(10’、11’；10”、11”)部分地或完全地通过仅一个如此的槽壁(15’、15”)轴向地限定所述移出区域(19)，使得与所述移动区域(18)接合的执行器销(12、13)在所述槽壁处使所述凸轮件(3’、3”)在当前的移动方向上正加速，

其特征在于，所述移动槽(10’、11’；10”、11”)在其移出区域(19)中的宽度(s)小于所述执行器销(12、13)的直径(d)。

2.根据权利要求1所述的气门传动装置，其特征在于，所述凸轮件(3’、3”)具有两个凸轮组，所述凸轮组沿轴向邻接在所述轴向滑槽的两侧。

3.根据权利要求1或2所述的气门传动装置，其特征在于，所述移动槽(10’、11’；10”、11”)分别具有在凸轮旋转方向上位于所述移动区域(18)之前的移入区域(17)，其中，所述移入区域(17)具有在凸轮旋转方向上减小的、槽底(14)的半径，所述移动区域(18)具有恒定的、槽底(14)的半径(r-V)，并且所述移出区域(19)具有在凸轮旋转方向上增大的、槽底(14)的半径，并且其中，所述移出区域(19)的轴向间距大于所述移入区域(17)的轴向间距。

4.根据权利要求3所述的气门传动装置，其特征在于，所述移入区域(17)沿轴向仅通过间隔部(20)彼此分开，所述间隔部的宽度明显小于所述执行器销(12、13)的直径(d)。

5.根据前述权利要求中任一项所述的气门传动装置，其特征在于，每个移动槽(10’、11’；10”、11”)通过仅一个槽壁(15’、15”)部分地轴向地限定所述移动区域(18)并且完全地轴向地限定所述移出区域(19)。