CN110894798A - 用于可变气门机构的促动装置和用于制造操纵单元的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机的可变气门机构的促动装置，所述促动装置具有能沿着纵轴线(1)移动的推移元件(4)并且具有多个能随着所述推移元件移动的传递元件(5)，为了分别轴向地操纵至少一个能切换的气门机构部件，所述传递元件以预确定的间距(L)轴向相继地布置并且在所述推移元件(4)上横向于所述纵轴线(1)以具有预确定的长度(LA)的自由端部伸出，所述长度大于轴向的所述间距(L)，其中，所述推移元件(4)和所述传递元件(5)一件式地实施为操纵单元(2)。本发明还涉及一种用于制造操纵单元的方法，所述操纵单元用于内燃机的可变气门机构的促动装置。

Description

用于可变气门机构的促动装置和用于制造操纵单元的方法
技术领域
本发明涉及一种根据在权利要求1前序部分中详细限定的类型的、用于内燃机的可变气门机构的促动装置和一种根据在权利要求10前序部分中详细限定的类型的、用于制造操纵单元的方法，所述操纵单元用于内燃机的可变气门机构的促动装置。
背景技术
由DE 10 2017 101 792 A1已知一种活塞式发动机的可变气门机构。通过凸轮轴的至少一个初级凸轮和次级凸轮，气门行程能够借助于能切换的气门压杆选择性地被传递到至少一个配属的换气门上。气门压杆能通过切换销栓进行切换并且与杆状的连接元件连接，该杆状连接元件又以调节连接的方式与切换杆耦合。切换杆与配属的凸轮轴平行地布置在对应的气门压杆上方并且能借助于线性促动器抵抗弹簧元件的复位力从静止位态纵向移动到切换位态中。然而，在此存在以下问题：由于线性促动器和弹簧元件的布置会导致大的轴向安装长度。此外，多个构件需要费事的制造和装配，所述制造和装配由于所需的精确定位而耗时且昂贵。
发明内容
因此，本发明所基于的任务在于，在制造和装配方面简化并节省安装空间地构型前述类型的促动装置。此外，本发明的任务是，提出一种用于制造用于前述类型的促动装置的操纵单元。
该任务通过权利要求1的特征并且替代地通过权利要求10的特征来解决。由各个从属权利要求、说明书和附图得出其他有利构型。
在此，提出一种用于内燃机的可变气门机构的促动装置。所述促动装置包括能沿着纵轴线移动的推移元件和多个能移动地与该推移元件连接的传递元件。为了分别操纵至少一个能切换的气门机构部件，这些传递元件以预确定的轴向间距相继地布置在推移元件上并且以其具有预确定长度的自由端部在推移元件上横向于纵轴线地竖起。根据本发明，传递元件的预确定的长度大于其彼此间的对应轴向间距。在此，推移元件和传递元件一件式地制造为操纵单元。以这种方式实现了具有轴向安装长度减小的、节省安装空间的促动装置，此外通过一件式的实施方式，该促动装置可以降低制造开销和装配开销。同时，促动装置的位置公差链被缩短。在批量生产的情况下，可以以这种方式节省对两种类型的机器的投入，即，用于制造传递元件的机器和用于装配零件的机器。
操纵单元可以以特别简单的方式成本有利地由板材通过冲压和弯曲来制造。在此，可以由具有恒定材料厚度的板材半成品冲压和弯曲出操纵单元。
在本发明的另一变型中，操纵单元通过原型成型来制造。在此，操纵单元尤其可以通过压铸法、注塑法或精密铸造法或者通过金属粉末注塑借助工具在一个工序中来制造。由此，可以以简单的方式实现与弯曲法相比更精确的制造，由此还可以进一步减小整个促动装置的公差。此外，避免了在弯曲工艺期间由于塑性变形而影响或损坏材料结构，并且同时提高了抗疲劳断裂的安全性。此外，可以使用完全不适合于塑性弯曲工艺的高强度合金。因此可以进一步提高抗疲劳断裂的安全性。
传递元件以特别有利的方式实施为，沿推移元件的推移方向是弹性的，例如实施为板簧。由此，在气门机构部件的不同切换时间可以通过对传递元件的预紧和对气门机构部件的单独切换在进行驱动的凸轮轴的不受力的对应凸轮基圆相位中无需附加构件地传递轴向的调节运动。在此，该切换过程可以在全行程阶段(Vollhubphase)中已经开始，在该全行程阶段中，对应的板簧被预紧，使得在凸轮基圆相位中通过已分别预紧的板簧将轴向的调节运动传递到气门机构部件的切换元件、例如切换销栓上，并且切换元件或者说切换销栓被移动。
当推移元件由板材通过冲压被冲压为扁平的推移板条并且传递元件被作为板簧从该推移板条中冲压出并且在推移板条上以自由端部被弯曲时，操纵单元可以特别简单地一件式地制造。在此，可以由板材半成品冲压和弯曲出操纵单元。可以通过板簧的材料厚度和/或几何形状或者说形状和尺寸来设计板簧的弹簧刚度。
替代地，可以通过原型成型一件式地制造具有扁平的推移板条和作为板簧的传递元件的操纵单元。在此优选，传递元件以与推移板条的材料厚度相比减小的材料厚度被原型成型。操纵单元可以特别成本有利地尤其通过压铸法、注塑法或精密铸造法或者通过金属粉末注塑借助工具在一个工序中来制造。在此，避免了在弯曲工艺期间由于塑性变形而影响或损坏材料结构，并且同时提高了抗疲劳断裂的安全性。
在此，板簧可以制造为具有与推移板条的材料厚度相比减小了约四分之一的材料厚度。替代地或补充地，可以通过板簧的几何形状或者说形状和尺寸来设计板簧的弹簧刚度。
也可以考虑，以三维打印法作为所谓的3D打印一件式地制造具有扁平的推移板条和作为板簧的传递元件的操纵单元。
在本发明的一个特别优选的构型中，推移元件构造为具有两个构造为板簧的传递元件的推移板条，所述传递元件相对于纵轴线在推移板条上以其自由端部伸出地(abstehend)分别与至少一个能切换的气门机构部件处于轴向的调节连接中，用于进行操纵。
在本发明的一个有利扩展方案中，操纵模块以节省安装空间的方式布置在推移元件的轴向地位于两个传递元件之间的区域中，用于将轴向的推移运动传递到推移元件上。
操纵模块可以以节省安装空间的方式至少部分地被接收在推移元件的槽口中。在此优选，所述槽口由两个相继布置的传递元件轴向地限界。
在本发明的另一个优选构型中，操纵模块具有换向单元，通过所述换向单元能将由驱动元件垂直于纵轴线所产生的直线运动作为沿纵轴线的方向的推移运动传递到推移元件上。
在另一个有利的、尤其节省安装空间的布置方案中，推移元件能移动地被操纵模块穿过。在此优选，推移元件同时支撑在操纵模块上。在此优选，推移元件在换向单元和与该换向单元连接的支撑部之间被穿过。
也通过一种用于制造操纵单元的方法来解决根据本发明的任务，所述操纵单元用于内燃机的可变气门机构的促动装置。所述操纵单元包括能沿着纵轴线移动的推移元件和多个能随着该推移元件移动的传递元件，用于轴向地分别操纵至少一个配属的能切换的气门机构部件。根据本发明，推移元件由板材通过冲压制造为推移板条，从所述推移板条中冲压出作为板簧的两个以预确定的间距轴向地相继布置的传递元件。在此，所述板簧之一被冲压为具有增大了一个预确定的附加长度的长度并且在中间工序中以所述附加长度弯曲出接片。接下来，两个板簧以其具有相同长度的自由端部在推移板条上伸出地被弯曲。通过制造附加接片，避免了在制造板簧时出现材料重叠(Materialüberlappung)。以这种方式，可以一件式地具有减小的安装长度地以节省空间的方式容易地制造操纵单元。根据本发明的方法可以以特别有利的方式用于制造根据前述权利要求中任一项所述的操纵单元，所述操纵单元用于内燃机的可变气门机构的促动装置。
根据本发明的促动装置还可以以特别有利的方式用于操纵内燃机的气门机构中的一个或多个能切换的气门压杆。也可以考虑，所述促动装置用于操纵用于气门压杆的其他能切换的气门机构部件、尤其至少一个能切换的杯形挺杆或滚子挺杆或至少一个能切换的支撑元件。
附图说明
由以下说明书和附图得出本发明的其他特征，其中，简化地示出本发明的多个实施例。附图：
图1在第一实施例中示出根据本发明的用于内燃机可变气门机构的促动装置，
图2以单独视图示出促动装置的根据本发明的操纵单元，
图3在第二实施例中示出根据本发明的促动装置，
图4以单独视图示出图3的促动装置的根据本发明的操纵单元。
具体实施方式
在图1中在第一实施例中示出根据本发明的用于内燃机可变气门机构的促动装置。该促动装置具有能沿着纵轴线1移动的、一件式地实施的操纵单元2，该操纵单元用于操纵至少一个未示出的能切换的气门机构部件。图2以单独视图示出促动装置的操纵单元2。操纵模块3布置在操纵单元2的位于轴向端部之间的区域中并且用于将轴向推移运动传递到操纵单元2上。该操纵单元具有能沿着纵轴线1移动的推移元件4，所述推移元件承载两个与该操纵单元一件式地连接的传递元件5。推移元件4实施为扁平的推移板条并且与作为板簧的传递元件5一件式地制造，所述板簧实施为沿着推移板条的推移方向可弹性弯曲。通过板簧5能够分别传递推移板条4的推移运动作为轴向调节运动，用于切换分别配属的气门机构部件。
推移板条4构造为扁平杆，其具有横向于纵轴线1定向的、在材料厚度方向上窄的平坦纵向侧6和垂直于这些纵向侧定向的宽的纵向侧7。板簧5以预确定的间距L轴向对齐地相继布置。在此，所述板簧横向于纵轴线1以具有预确定的净长度LA的自由端部伸出地布置在推移板条4上，所述净长度大于板簧5相对彼此间的轴向间距L。由此可以明显缩短操纵单元2的轴向安装长度。间距L和长度LA尤其通过使用条件和安装条件被预给定。
操纵单元2通过原型成型，尤其通过注塑、压铸或精密铸造或者通过金属粉末注塑一件式地制造。在此，推移板条4和板簧5可以在一个制造工序中借助工具来制造。板簧5实施为用于使弹簧刚度匹配于具有相应弹簧几何形状并具有与推移板条4的材料厚度S相比减小的材料厚度s的使用条件。在该实施例中，推移板条4具有材料厚度S＝2mm，而板簧5构造为具有材料厚度s＝1.5mm。
板簧5的材料厚度s与推移板条4的材料厚度S的比例关系不限于一比四。不同的比例关系可以匹配于不同的使用条件。也可以考虑，例如推移板条4具有材料厚度S＝3mm，而板簧5实施为具有材料厚度s＝1mm。这使得板簧5的材料厚度相对于推移板条4的材料厚度S减小了三分之二。最小的材料厚度受原型工艺或成型工艺的限制。
操纵模块3多件式地实施并且包括支撑区段和具有壳体12的换向单元。通过该换向单元，由未示出的驱动元件(尤其推移促动器或者线性促动器)垂直于纵轴线1所产生的线性运动作为沿纵轴线1方向的推移运动能传递到推移元件4上。操纵模块3以支撑区段被部分地接收到推移板条4的窄的纵向侧或者说材料厚度侧6上的、轴向地位于板簧5之间并且由这些板簧轴向地被限界的槽口8中。推移板条4在支撑区段和换向单元或者说壳体12之间在槽口8的区域中能移动地被穿过。因此，操纵模块3和推移板条4可以通过支撑区段支撑在内燃机的位置固定的构件上、尤其内燃机的缸盖上。
推移板条4在槽口8的区域中在宽的纵向侧7上具有在俯视图中为矩形的、沿纵轴线1的方向相继布置的两个开口9，10。具有换向单元的操纵模块3以布置在壳体12中的所标出的90°换向杆嵌合到第一开口9中，用于将推移运动传递到推移板条4上，所述第一开口构造为，沿纵轴线1的方向是窄的而横向于该纵轴线是宽的。该换向杆具有两个彼此成直角布置的臂并且以两个臂围绕轴11能枢转地支承在驱动元件3的壳体12上。通过能由未示出的驱动元件传递的线性运动能垂直于纵轴线1地操纵所述臂之一，而换向杆以另一个臂沿推移方向形状锁合地嵌合到推移板条4的第一开口9中。在第二开口10中布置有未示出的复位弹簧，所述第二开口在纵轴线1的方向上以大的长度延伸而横向于该方向以较小的长度延伸，所述复位弹簧在一侧支撑在开口10中而在另一侧支撑在壳体12上。通过操纵驱动元件并且使换向杆枢转，推移板条4能抵抗复位弹簧的弹簧力从初始位态中移动出，在结束操纵之后所述复位弹簧使推移板条4复位到初始位态中。
在图3和4中的根据本发明的促动装置的第二实施例中，不同于根据图1和2的实施方案，操纵单元2通过冲压和弯曲一件式地制造。为此，首先推移板条4由板材通过冲压制造。在推移板条4的宽的纵向侧7上，轴向地在一侧冲压出板簧5并且轴向地在这些板簧之间冲压出槽口8，而在另一侧相继冲压出开口9，10。在推移板条4上，冲压出的板簧5沿推移方向垂直于纵轴线1以具有相同净长度LA的自由端部在推移板条4的纵向侧7上伸出地被弯曲。在此，板簧5由制造所决定地实施有附加接片14。板簧5以预确定的轴向间距L轴向相继地布置，其中，该间距小于长度LA。由此可以明显缩短操纵单元2的轴向安装长度。在此，为了避免在冲压出板簧5时出现轴向的材料重叠，这些板簧在推移板条4上被冲压为具有在轴向方向上彼此背离的端部，并且以相反的弯曲方向彼此平行地在推移板条4上沿相同方向伸出地被弯曲。为了可以在弯曲状态下预给定有短的轴向间距L的情况下使推移板条4上的板簧5保持相同的长度LA，板簧5之一在推移板条4上被冲压为具有附加长度ΔL。为了可以在弯曲状态下实现预确定的间距长度LA，需要在弯曲工艺中通过附加接片14的附加弯曲对所述板簧5的附加长度ΔL再次进行补偿。通过附加接片14处的弯曲的双箭头标出附加长度ΔL。
弯曲的板簧5以宽的纵向侧13沿推移板条4的推移方向定向并且在自由端部处构成至少一个平坦的轴向接触面15，用于切换各个气门机构部件。为了增大接触面15，在自由端部处对宽的纵向侧13进行扩宽。
以特别有利的方式，根据本发明的促动装置可以用于操纵内燃机的气门机构中的一个或多个能切换的气门压杆。优选，传递元件5或者说板簧以接触面在其自由端部处分别与集成到各个气门压杆中的切换元件处于接触中。通过推移元件4的移动，可以通过传递元件5传递轴向的调节运动，用于切换对应的气门压杆。所述一个或多个气门压杆能由内燃机的一个或多个凸轮轴借助凸轮行程运动来驱动。这种凸轮行程运动能在对应的气门压杆的杆端部区域处被传递，用于操纵内燃机的至少一个换气门。优选，操纵单元以推移元件4平行于凸轮轴地布置。也可以考虑，促动装置具有多个操纵单元，所述操纵单元分别由一个推移元件4和一个或多个传递元件5构成。能切换的气门压杆在各个不同的实施方式中已知。基本上，这些气门压杆由两个彼此内嵌地支承的杆组成，其中优选，所述杆之一、即所谓的初级杆持续地与内燃机的至少一个换气门处于接触中，而另一个杆、即所谓的次级杆能枢转运动地支撑在初级杆上。根据需要，例如在要求大的气门行程时，可以接通或关断次级杆。由此可以实现行程切换或行程关断或者说气缸关断。在关断模式中，次级杆一般实施空行程作为所谓的无效行程运动(Lost-Motion-Bewegung)。
附图标记列表
1 纵轴线
2 操纵单元
3 操纵模块
4 推移元件、推移板条
5 传递元件、板簧
6 纵向侧或者说材料厚度侧
7 纵向侧
8 槽口
9 开口
10 开口
11 轴
12 壳体
13 纵向侧
14 附加接片
15 接触面
S 材料厚度
s 材料厚度
LA 间距长度
L 间距
ΔL 附加长度。

Claims (10)

1.一种用于内燃机的可变气门机构的促动装置，所述促动装置具有能沿着纵轴线(1)移动的推移元件(4)并且具有多个能随着所述推移元件移动的传递元件(5)，为了分别轴向地操纵至少一个能切换的气门机构部件，所述传递元件以预确定的间距(L)轴向相继地布置并且在所述推移元件(4)上横向于所述纵轴线(1)以具有预确定的长度(LA)的自由端部伸出，所述长度大于轴向的所述间距(L)，其中，所述推移元件(4)和所述传递元件(5)一件式地实施为操纵单元(2)。
2.根据权利要求1所述的促动装置，其特征在于，所述操纵单元(2)由板材通过冲压和弯曲来制造。
3.根据权利要求1或2所述的促动装置，其特征在于，所述操纵单元(2)通过原型成型来制造。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的促动装置，其特征在于，所述推移元件(4)由板材通过冲压制造为扁平的推移板条，所述传递元件(5)被作为板簧从所述推移板条中冲压出并且以自由端部伸出地被弯曲。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的促动装置，其特征在于，通过原型成型将所述推移元件(4)制造为扁平的推移板条并且将所述传递元件(5)制造为板簧，所述板簧具有与所述推移板条(4)的材料厚度(S)相比减小的材料厚度(s)。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的促动装置，其特征在于，操纵模块(3)布置在轴向地位于两个所述传递元件(5)之间的区域中，用于将轴向的推移运动传递到所述推移元件(4)上。
7.根据权利要求6所述的促动装置，其特征在于，所述操纵模块(3)至少部分地被接收在所述推移元件(4)的槽口(8)中，所述槽口被两个轴向相继地布置的传递元件(5)轴向地限界。
8.根据权利要求6或7所述的促动装置，其特征在于，所述操纵模块(3)具有换向单元，通过所述换向单元能将由驱动元件垂直于所述纵轴线(1)所产生的线性运动作为沿所述纵轴线(1)的方向的推移运动传递到所述推移元件(4)上。
9.根据权利要求6至8中任一项所述的促动装置，其特征在于，所述推移元件(4)能移动地被所述操纵模块(3)穿过和支撑。
10.一种用于制造操纵单元的方法，所述操纵单元用于内燃机的可变气门机构的促动装置，所述操纵单元具有能沿着纵轴线(1)移动的推移元件(4)并且具有能随着所述推移元件移动的多个传递元件(5)，所述传递元件用于分别轴向地操纵至少一个配属的能切换的气门机构部件，其中，所述推移元件(4)由板材冲压成型为推移板条，从所述推移板条中冲压出作为板簧的两个以预确定的间距(L)轴向相继地布置的传递元件(5)，其中，所述板簧之一被冲压为具有增大了一个预确定的附加长度(ΔL)的长度并且以具有所述附加长度(ΔL)的附加接片(14)被弯曲，接下来，两个板簧以其具有相同长度(LA)的自由端部在所述推移板条上伸出地被弯曲。
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