CN110753784B - 用于内燃机的气门机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机气缸盖的气门机构，包括可旋转地支承在第一和第二凸轮轴轴承中的第一凸轮轴，该第一凸轮轴包括至少一个具有第一凸轮曲面和不同于第一凸轮曲面的第二凸轮曲面的凸轮，可通过第一或第二凸轮曲面操作换气阀，设置凸轮轴区段，借助该凸轮轴区段可通过执行机构这样移动凸轮，使得可通过第一或第二凸轮曲面操作换气阀，所述第一凸轮轴和凸轮具有彼此固定的位置并且第一凸轮轴可在第一和第二凸轮轴轴承中轴向移动，为凸轮轴设置轴向锁止装置。与现有技术相比，通过根据本发明的气门机构实现了生产成本的显著降低并且避免了不必要的啮合噪音。另外，凸轮轴根据哪个凸轮曲面与换气阀配合作用而轴向锁止。

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气缸盖的气门机构。
背景技术
关于技术背景例如参见欧洲专利申请EP 0 595 060 A1。由该专利申请已知一种内燃机的气门机构，该气门机构具有可在凸轮轴上轴向移动的预张紧的滑动凸轮。第一位置中的滑动凸轮可移动到第二位置中，在第一位置中滑动凸轮以第一升程曲线(Erhebungskurve)作用到进气门上并且在第二位置中滑动凸轮以第二升程曲线作用到进气门上。滑动凸轮在第一位置中形锁合地贴靠在连接在进气门和滑动凸轮之间的传动元件的止挡上，只要滑动凸轮以一个区段在止挡区域中转动。在到达滑动凸轮的基圆时，滑动凸轮移动到第二位置中。
滑动凸轮的另一种示例例如由德国专利申请DE 10 2005 006 489 A1已知。这是一种包括基轴和设置在其上、可轴向移动但不可旋转地保持的的凸轮架的凸轮轴组件。在此在凸轮架上构造有具有多个凸轮曲面的凸轮，这些凸轮分别具有一个共同的基圆和不同的凸轮曲面，所述凸轮曲面具有彼此不同的曲面轮廓。通过凸轮操作相配气缸的气门操作装置。设置用于执行切换过程的执行器，在切换过程中通过凸轮架在基轴上的轴向移动使凸轮的另一凸轮曲面与气门操作装置相接触。
DE 10 2004 022 833 A1公开了另一种用于内燃机的气门机构。该气门机构包括具有滑动凸轮装置的凸轮轴，该滑动凸轮装置包括相邻的凸轮作用在气门上的凸轮轨道，这些凸轮轨道具有不同凸轮形状和升程曲线，所述升程曲线与具有控制销的操作元件配合以调节滑动凸轮装置。
此外，参考德国专利DE 10 2009 057 633 B3。由该专利已知一种用于制造组合式(gebauten)凸轮轴的方法、一种凸轮轴基体和一种组合式凸轮轴。该专利保护一种用于制造组合式凸轮轴的方法，该组合式凸轮轴具有至少一个不可相对转动、但可轴向移动地设置在凸轮轴基体上的凸轮元件和至少一个不可相对转动且不可轴向移动地设置在凸轮轴基体上的凸轮元件，该方法包括下述方法步骤：
-提供杆状凸轮轴基体，
-通过下述方式加工凸轮轴基体：
-通过设置轴向延伸的外表面轮廓在至少一个第一轴向局部区段中对凸轮轴基体进行表面加工，
-通过将凸轮轴基体至少区域地扩大到扩大的外径，在至少一个在预定的穿线方向上看位于第一局部区段下游的第二轴向局部区段中对凸轮轴基体进行表面加工，
-提供多个具有轮毂横截面和在轴向上延伸并且与凸轮轴基体的外表面轮廓相关的内表面轮廓的凸轮元件，该轮毂横截面的最小内径小于凸轮轴基体的第二局部区段中的最大外径；
-安装凸轮元件，其中
-将至少一个第一凸轮元件在串起方向上套到凸轮轴主体上并越过所述至少一个第一轴向局部区段直到所述至少一个第二轴向局部区段的扩大区域前方，套上的凸轮元件相对于凸轮轴基体的预定参考位置角度精确地定向并且通过随后的凸轮元件与凸轮轴基体之间的轴向相对运动力锁合地与凸轮轴基体连接，并且随后
-将至少一个第二凸轮元件角度精确地在穿线方向上套到凸轮轴基体上直至所述至少一个第一局部区段并且在那里不可相对转动但可轴向移动地定位。
上述气门机构的缺点在于其复杂且昂贵的生产以及在内燃机运行期间基于具有公差的轴向啮合的干扰声学效果。
发明内容
本发明的任务在于避免上述缺点。本发明的另一任务在于防止在内燃机运行期间凸轮轴的轴向移动。
所述任务通过一种用于内燃机气缸盖的气门机构来解决，所述气门机构包括可旋转地支承在第一凸轮轴轴承和第二凸轮轴轴承中的第一凸轮轴，该第一凸轮轴包括至少一个凸轮，所述凸轮具有第一凸轮曲面和不同于第一凸轮曲面的第二凸轮曲面，能通过第一或第二凸轮曲面操作换气阀，设有凸轮轴区段，借助该凸轮轴区段能通过执行机构移动凸轮，使得能通过第一或第二凸轮曲面操作换气阀，其中，所述第一凸轮轴和凸轮具有彼此固定的位置，并且第一凸轮轴能在第一和第二凸轮轴轴承中轴向移动，为凸轮轴设置轴向锁止装置。
基于一体的、可轴向移动的凸轮轴并且由于没有轴向啮合大大降低了制造成本并且避免了声学问题。此外，基于所提出的轴向锁止装置可最小化内燃机运行期间所产生的凸轮轴与执行机构的相对运动。
根据本发明，轴向锁止装置具有径向围绕凸轮轴环绕的滑槽，该滑槽具有彼此轴向相邻的第一滑槽轨道和第二滑槽轨道，通过弹簧元件预张紧的锁止元件嵌入所述第一滑槽轨道和第二滑槽轨道中，该轴向锁止装置的实施方式是一种优选实施方式。
借助本发明的一种实施方式，第一滑槽轨道和第二滑槽轨道通过圆柱形区段彼此间隔开，可实现凸轮轴的简单切换并同时将其锁止在端部位置中。
根据本发明，第一和第二滑槽轨道与凸轮轴轴线分别形成2°和45°之间的相对角度α，该角度范围是特别优选的角度范围。
根据本发明，所述滑槽在凸轮轴上滚动支承或滑动支承，借助该实施方式使摩擦最小化。
根据本发明，所述滑槽在滑槽轨道和圆柱形区段上具有轴向凹槽，借助该实施方式显著简化了切换过程并使磨损最小化。
附图说明
下文参考五个附图中的实施例详细阐述本发明。附图如下：
图1示出根据本发明的气门机构的俯视图；
图2示出具有轴向锁止装置的根据本发明的气门机构的俯视图；
图3示出轴向锁止装置的锁止元件的剖面图；
图4示出轴向锁止装置的剖面图；
图5示出与轴向锁止装置作用连接的锁止元件的剖面图。
具体实施方式
下面在图1至5中相同的附图标记用于相同的部件。
图1示出根据本发明的用于内燃机气缸盖的气门机构1的俯视图。未标出附图标记的气缸盖无气门盖地示出，因此可以看到气门机构1。气门机构1设置在进气侧并且设置用于两个气缸，其具有四个相同作用的、在图2中示出的换气阀。
根据本发明的气门机构1具有可旋转地支承在第一和第二凸轮轴轴承2、3和另一未标出附图标记的凸轮轴轴承中的第一凸轮轴4。在排气侧设有未标出附图标记的第二凸轮轴。在本实施例中，第一凸轮轴4具有四个凸轮5，用于内燃机的两个气缸的四个未示出的换气阀，其中仅一个凸轮5标有附图标记。凸轮5具有第一凸轮曲面6和不同于第一凸轮曲面6的第二凸轮曲面7。在内燃机运行时换气阀可经由中间元件、如摇臂拖杆由第一凸轮曲面6或由第二凸轮曲面7操作。
此外，设有凸轮轴区段8，执行机构9的不可见的销借助在径向外部环绕的控制槽嵌接到该凸轮轴区段中，从而可这样移动具有凸轮5的凸轮轴4，使得换气阀可由第一凸轮曲面6或由第二凸轮曲面7操作。
凸轮轴4和凸轮5优选是材料一致的并且是一体的。在另一种实施方式中，凸轮也可热压配合或接合到凸轮轴4上。为了驱动凸轮轴4，设置正齿轮17，该正齿轮可由另一未标出附图标记的齿轮驱动。
为了在内燃机运行期间减小执行机构9的销的负荷，根据本发明，为可轴向移动的凸轮轴4设置在下述附图中示出的轴向锁止装置10。
图2示出用于第一凸轮轴4的轴向锁止装置10的俯视图。第一凸轮轴4在图2中具有两个凸轮5，再次以附图标记仅标出单个凸轮5。在图2中可以清楚地看到第一凸轮曲面6和不同于第一凸轮曲面6的第二凸轮曲面7。在图2的图示中也可看到换气阀19，其分别具有一个气门弹簧20，其中仅一个气门弹簧标有附图标记。再次以附图标记17标出用于凸轮轴4的驱动齿轮、即正齿轮。轴向锁止装置10是图4中示出的径向围绕凸轮轴4环绕的滑槽11，其具有彼此轴向相邻的第一和第二滑槽轨道12、13，通过弹簧元件14预张紧的锁止元件15嵌入所述滑槽轨道中。通过弹簧元件14预张紧的锁止元件15设置在弓形件21中。轴向锁止装置10借助螺纹连接件18安装在第一凸轮轴4上。
图3示出具有通过弹簧元件14预张紧的锁止元件15的弓形件21的剖面图。弓形件21具有两个固定孔23。锁止元件15是通过弹簧14预张紧的销，在此可通过盖形螺母22调节所述预张紧。
图4示出没有预张紧的锁止元件15的轴向锁止装置10的剖面图。在本实施例中具有彼此轴向相邻的第一和第二滑槽轨道12、13的滑槽11通过滚动轴承25、在本实施例中为滚珠轴承径向支承在凸轮轴4上。在另一种实施例中这也可以是滑动轴承。凸轮轴轴线以附图标记16表示。在第二滑槽轨道13与凸轮轴轴线16之间的角度以α表示。此外，在本实施例中第一和第二滑槽轨道12、13通过圆柱形区段24彼此轴向间隔开。优选第一和第二滑槽轨道12、13与凸轮轴轴线16形成2°至45°之间的角度。
图5示出锁止元件15和滑槽11的剖面图。通过弹簧元件14的预张紧由锁止元件15上的指向滑槽11方向的箭头表示。锁止元件15在滑槽11上的移动行程以附图标记26表示。该移动行程26相应于凸轮曲面6、7的宽度。在滑槽轨道12、13之间的角度用β表示。
在另一种特别优选的实施例中，滑槽11在滑槽轨道12、13和圆柱形区段24上具有轴向凹槽，锁止元件15可在该轴向凹槽中轴向移动。
通过使用根据本发明的轴向锁止装置10可最小化所产生的第一凸轮轴4与执行元件9的销的相对运动。这能实现一件式的滑动凸轮轴。
附图标记列表
1 气门机构
2 第一凸轮轴轴承
3 第二凸轮轴轴承
4 第一凸轮轴
5 凸轮
6 第一凸轮曲面
7 第二凸轮曲面
8 凸轮轴区段
9 执行机构
10 轴向锁止装置
11 滑槽
12 第一滑槽轨道
13 第二滑槽轨道
14 弹簧元件
15 锁止元件
16 凸轮轴轴线
17 正齿轮
18 螺纹连接件
19 换气阀
20 气门弹簧
21 弓形件
22 盖形螺母
23 安装孔
24 圆柱形区段
25 滚动轴承
26 移动行程
α 在凸轮轴轴线和滑槽轨道之间的角度
β 在各滑槽轨道之间的角度

Claims (5)

1.用于内燃机气缸盖的气门机构(1)，所述气门机构包括可旋转地支承在第一凸轮轴轴承(2)和第二凸轮轴轴承(3)中的第一凸轮轴(4)，该第一凸轮轴包括至少一个凸轮(5)，所述凸轮具有第一凸轮曲面(6)和不同于第一凸轮曲面(6)的第二凸轮曲面(7)，能通过第一或第二凸轮曲面(6、7)操作换气阀，设有凸轮轴区段(8)，借助该凸轮轴区段能通过执行机构(9)移动凸轮(5)，使得能通过第一或第二凸轮曲面(6、7)操作换气阀，
其特征在于，所述第一凸轮轴(4)和凸轮(5)具有彼此固定的位置，并且第一凸轮轴(4)能在第一和第二凸轮轴轴承(2、3)中轴向移动，为凸轮轴(4)设置轴向锁止装置(10)，所述轴向锁止装置(10)是径向围绕凸轮轴(4)环绕的滑槽(11)，该滑槽具有彼此轴向相邻的第一滑槽轨道和第二滑槽轨道(12、13)，所述第一滑槽轨道和第二滑槽轨道(12、13)通过圆柱形区段(24)彼此间隔开，所述滑槽(11)在滑槽轨道(12、13)和圆柱形区段(24)上具有轴向凹槽。
2.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于，通过弹簧元件(14)预张紧的锁止元件(15)嵌入所述第一滑槽轨道和第二滑槽轨道中。
3.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于，所述第一滑槽轨道和第二滑槽轨道(12、13)与凸轮轴轴线(16)分别形成2°和45°之间的相对角度α。
4.根据权利要求2所述的气门机构，其特征在于，所述第一滑槽轨道和第二滑槽轨道(12、13)与凸轮轴轴线(16)分别形成2°和45°之间的相对角度α。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的气门机构，其特征在于，所述滑槽(11)在凸轮轴(4)上滚动支承或滑动支承。
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