CN111373501A - 具有至少一个电开关元件和凸轮轴的开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关装置，该开关装置具有至少一个开关元件(7)，该至少一个开关元件由凸轮轴(3)的凸轮致动。该开关装置的特征在于，凸轮被设计为立体凸轮(4)，并且该至少一个开关元件(7)被布置成可以基本上平行于凸轮轴(3)的轴线移动，以用于调节开关点。

Description

具有至少一个电开关元件和凸轮轴的开关装置

本发明涉及电开关装置，该电开关装置具有由凸轮轴的凸轮致动的至少一个开关元件。特别地，本发明涉及如下类型的开关装置，其中凸轮轴与杠杆或类似杠杆的执行机构相联接，以用于致动该开关装置，例如带错位开关(Bandschieflaufschalter)。

凸轮轴广泛存在于内燃发动机的气门传动装置中。在此，使用所谓的立体凸轮(Raumnocken)是已知的，其中通过改变立体凸轮上的平行于凸轮轴轴线的气门作用点(Ventil-Wirkangriffspunkt)的位置来影响气门的打开和关闭行为。在此，使凸轮轴沿其轴线移动，或者使中间机构(例如，牵引杠杆或摇转杠杆)移动。

此外，凸轮轴经常用在杠杆致动的开关装置中。在此，致动杠杆通常被紧固到设计为凸轮轴的、具有凸轮的换挡轴(Schaltwelle)，根据轴的旋转角度经由凸轮直接地或间接地致动一个或更多个开关。在此，安装人员通过杠杆在凸轮轴上的紧固角度来对开关点进行粗略的基本调节。相对地，精细调节是通过测量凸轮与致动元件之间的有效距离来实现的。

在文献JP 5279855B2中，描述了一种具有开关凸轮的开关装置，该开关凸轮具有外凸轮部分，该外凸轮部分可以经由调节螺纹旋转，该调节螺纹接合到内凸轮部分的配对螺纹中，该内凸轮部分相对于凸轮轴刚性地形成或者与该凸轮轴形成为一件式的。这里的缺点总是在于部件是难以装配的。

文献DE1241893B描述了一种具有开关凸轮的开关装置，该开关凸轮沿凸轮轴的轴线方向在圆周上设置有不同的台阶，以用于经由同轴布置的传动件来致动两个开关元件。在这里，开关过程通过在开关元件固定的情况下使凸轮轴旋转和/或轴向移动来实现。同轴布置的传动件在这里是必须的，关于开关点的可调节性则未进行描述。此外，还涉及一种开关装置，该开关装置用于限定具有可绕竖直轴线和水平轴线枢转的悬臂的设备(例如，起重机)的功能。

根据文献US 3,770,924A，开关点的调节经由布置在凸轮轴与开关元件之间的牵引杠杆的两个元件来实现。这里的缺点在于大量部件难以装配。

在文献DE 6906848U中描述的开关装置在开关壳体闭合时可以调节，但是对其的设计是耗费的，并且由于待调整的环形段状元件的弯曲的滑动导向而容易卡住。

因此，本发明的任务在于实现一种开关装置，该开关装置具有开关的开关点的简单可调节性，该开关装置操作可靠，由少量的部件组成并且易于装配。

该任务通过具有独立权利要求的特征的开关装置来解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。

根据本发明的开关装置的特征在于，凸轮被设计成立体凸轮，并且至少一个开关元件被布置成可以基本上平行于凸轮轴的轴线移动，以用于调节开关点。

在立体凸轮的情况下，凸轮的横截面沿凸轮轴的轴向方向变化。由于开关元件的可移动性，可以通过改变至少一个开关元件沿着凸轮轴的轴线的位置来改变该至少一个开关元件的开关点(也称为开关阈值)。在此，有利地，凸轮轴固定在其轴向位置。所描述的解决方案还可以用在具有多个开关元件的开关装置中，这些开关元件的位置可以单独地或共同地发生改变。

在开关装置的有利的实施方案中，至少一个开关元件被安装在滑动件上或者与该滑动件连接成一件式的，该滑动件能够实现平行于凸轮轴的轴线的移动。在此，滑动件在轴向方向上被引导，因此可以沿着凸轮轴的轴线方向移动。如果存在至少两个开关元件，则这些开关元件可以与不同的滑动件相关联，以便可以彼此独立地调节这些开关元件的开关点。

该解决方案的改进方案提供了在容纳凸轮轴和至少一个开关元件的共同壳体外部进行调整的可能性。如果能够调节或重新调节开关点(例如，在开关装置的运行期间)，而不必打开开关装置的壳体，则这是有利的。

为此，调节装置可以被布置在壳体中，借助于调节装置可以从外部直接或间接地调节一个开关点或多个开关点。在一个实施方案中，调节装置是一个或更多个调节轴，该调节轴安装在壳体中，并且至少在一个端部处被引导穿过壳体的壁中的开口，基于上平行于凸轮轴的轴线，并且分别设有相应的螺纹或螺纹状的轮廓。该轮廓与相应的滑动件中的对应的配对轮廓接合，使得相应的调节轴的旋转引起相关联的滑动件的移动。

在开关装置的另一有利的实施方案中，在调节开关点之后，至少一个开关元件以可释放地锁止的方式被固定。例如，这可以通过将滑动件设计成锁止滑动件(Rastschlitte)的方式来实现，该锁止滑动件能够实现基本上平行于凸轮轴的轴线移动以及可释放地锁止的固定。为此，滑动件可以具有接合到相应的配对轮廓中的锁止元件。锁止元件可以由齿形成，该齿在下文中被称为滑动件齿。因此，通过使滑动件移动并且啮合在期望的开关位置中，可以容易地并且必要时在不使用工具的情况下调节开关点。还可以提出，滑动件本身可以在不使用工具的情况下被装配在开关装置中以及从该开关装置中移除。进一步优选地，滑动件可以被制成一件式的，其中特别地，锁止元件和导向装置一起形成为整体。

在另一有利的实施方案中，开关装置具有用于读取所预期的开关点的标度。标度可以用作开关点的调节辅助工具。

有利地，本发明的实施方式例如可以用在杠杆致动的开关中，特别是用在带错位开关中。在此优选地，杠杆，特别是滚轮杠杆，与凸轮轴抗旋转地联接，以用于致动该杠杆致动的开关。

在下文中，借助于附图基于实施例来更详细地阐述本发明。其中：

图1示出了本发明的第一实施例中的不可以从外部调整的带错位开关；

图2示出了本发明第二实施例中的可以从外部的调整的带错位开关；

图3示出了在图1和图2的实施例中使用的凸轮轴连同立体凸轮；

图4示出了带错位开关的第三实施例；

图5示出了图4的实施例的滑板的一部分以及锁止滑动件的截面；

图6示出了图4的实施例的锁止滑动件；

图7示出了图4的实施例的滑板的局部视图；并且

图8示出了图4的实施例的锁止滑动件的截面。

附图中仅示出了与本发明相关的部件。为了清楚起见，没有示出通常从属于带错位开关的其他部件，例如壳体盖、锁止机构和复位机构。

在图1中，示出了带错位开关1作为具有壳体2的开关装置的示例。凸轮轴3可旋转地安装在该壳体中，该凸轮轴具有在其上固定保持或与其一件式实施的立体凸轮4。滚轮杠杆5与凸轮轴3连接，该滚轮杠杆克服复位弹簧6的力在旋转方向上致动凸轮轴3。

一个或更多个开关元件7的相应的面向凸轮轴3的致动元件8被布置在凸轮轴3旁边。例如，在这里示出的开关元件7是普通的微型开关，这些微型开关具有作为致动元件8的推杆。然而，具有任何其他致动元件(例如，滚轮推杆或杠杆)的任何其他类型的开关元件(例如，非接触式的开关元件或检测致动路径的开关元件)都是可以设想的。可以使用机电式开关元件或基于半导体的开关元件，例如霍尔传感器。

开关元件7被布置在滑动件9其中或其上，这些滑动件进而以适当的方式(在这里未示出)保持在与壳体连接的滑板10上，使得这些滑动件可以平行于凸轮轴3的轴线移动并且可以固定在任何期望的位置。为此，适当的保持选择方案(在附图中未示出)例如是螺纹夹持连接(Schraubklemmverbindung)。

选择立体凸轮4的轮廓，使得通过使滑动件9与开关元件7一起移动，可以根据期望调节滚轮杠杆5的角度(下文称为开关角度)，在该角度下，相应的致动元件8从对应的凸轮侧面11在一个方向或另一个方向上被致动超出对应的开关元件7的开关点。为此，立体凸轮4可以设有标度14作为调节辅助工具，该标度的值表示相应地由此产生的开关角度。

图2示出了另一个带错位开关1作为开关装置的第二实施例。在该实施例中，相同的附图标记表示与第一实施例中相同或作用相同的元件。

与第一实施例不同，图2的带错位开关1的壳体2具有用于容纳调节轴13的孔12。调节轴13可以是以适当的方式可旋转地安装在壳体2内并且可以从外部直接地(例如，经由一件式成型的曲柄)或者借助于辅助工具(例如，螺丝刀)在旋转方向上被致动的螺纹杆、蜗杆轴或适于调整的类似元件。调节轴13的旋转运动经由其螺纹、蜗杆或类似物传递到被设计为配对件(一个或多个)的一个滑动件9或多个滑动件9上，随后这些滑动件可以在凸轮轴3的轴向方向上移动。利用滑动件9可以相应地将开关元件7带到开关元件7被切换到期望的开关角度的位置。

在图3中分别示出了图1和图2的带错位开关1的凸轮轴3连同立体凸轮4。在这里示出的示例中，立体凸轮4的凸轮侧面11具有与开关角度在调整范围的末端之间的线性延伸的变化相对应的走向(Verlauf)。然而，在几何可实现性的范围内，凸轮侧面11的任何其他期望的走向也是可行的。还可以经由凸轮高度的走向(在这里未示出)和因此致动元件的可变冲程来调节开关元件的操作行为。同样地，这里在标度14上示出的开关角终值15应被视为示例。同样地，在几何可实现性的范围内，任何其他终值也是可能的。此外，还可以施加超出在本文示出的终值的其他开关角度值，或者选择完全不同的适当形式的标度表示。

在图4中，示出了带错位开关1的另一实施例，该带错位开关1具有带有立体凸轮4的凸轮轴3。再次地，在该实施例中相同的附图标记表示与前两个实施例中相同或作用相同的元件。在基本结构方面，第三实施例与前两个实施例一致。在这方面，明确参考对前两个实施例的描述。在此，也可以使用图3中所示的凸轮轴3。下面特别解释了与前两个实施例的不同之处。

在本实施例中，滑动件9可调整地被设计为锁止滑动件。这些滑动件在下文中也被称为锁止滑动件9。应当理解，还可以提出，这两个滑动件9中只有一个滑动件被设计成这种锁止滑动件。

图5示出了锁止滑动件9在滑板10上的布置。滑板10具有导向槽19和带有齿(下文中称为板齿17)的锁止槽20，其中槽19和20基本上平行于凸轮轴3的轴线延伸。锁止滑动件9通过钩状的导向元件21在垂直于滑板10的方向上以及在垂直于导向槽19并且平行于滑板10的方向中的一个方向上被引导。在锁止滑动件9的与导向元件21相对的端部处，该锁止滑动件经由设有齿(下文中称为滑动件齿16)的锁止元件18保持在垂直于滑板10以及平行于锁止槽20的方向上，该锁止元件在其下部端部处是钩状的。通过借助于释放元件23使齿16和17脱离接合，锁止滑动件9和与其对应的开关元件7可以平行于凸轮轴3移动。通过使锁止滑动件9移动，开关角度被设定到期望的值。当齿16和17彼此接合时，锁止滑动件9被固定在其适当位置，并且经调节的开关角度固定。

在所示的示例中，以如下方式将锁止滑动件9装配在滑板10上：首先，将导向元件21引导穿过导向槽19，随后锁止滑动件9垂直于凸轮轴的轴线移动，使得导向元件21接合到滑板10的下方。随后，通过致动释放元件23使锁止元件18偏转，使得在锁止滑动件9围绕导向元件21做铰接状的枢转运动中，可以引导锁止元件18的钩状的下部端部穿过锁止槽20。随后，将释放元件23释放，由此结束锁止元件18的偏转，锁止元件18接合到滑板10的下方并且滑动件齿16接合到板齿17中。

图6用于示出导向销22，当装配锁止滑动件9时，导向销22紧靠在锁止槽20的与板齿17相对的一侧，并且在垂直于锁止槽20、远离板齿17并且平行于滑板10的方向上以及由此在垂直于导向槽19且平行于滑板10的另一个方向上引导锁止滑动件。

图7示出了滑板10的局部视图，该滑板具有导向槽19和包括板齿17的锁止槽20。在锁止滑动件9的装配状态下，板齿17与滑动件齿16相互作用，导向槽的导向侧面24与导向元件21相互作用，锁止槽的导向侧面25与导向销22相互作用，锁止元件18和导向元件21与滑板10的底面以及锁止滑动件9的底面相互作用，使得基本上实现锁止滑动件9的形状配合的定位(formschlüssige Positionierung)。

图8示出了锁止滑动件9的一个实施方式，该锁止滑动件具有导向元件21、导向销22(在这里不可见)以及锁止元件18。锁止元件18具有滑动件齿16和释放元件23。锁止滑动件9的在这里示出的整体设计能够通过使用适当的弹性材料来实现，该弹性材料一方面具有总体上足够的强度和刚度，另一方面在适当设计锁止元件18的连接的情况下能够实现该锁止元件的弹性的、自复位的偏转。

本领域普通技术人员将理解，在不脱离本发明的范围的情况下，本发明的其他实施例也是可行的。特别地，锁止滑动件的多部分实施方式以及锁止和导向的其他设计方案和布置是可行的。

参考标记列表

1 带错位开关

2 壳体

3 凸轮轴

4 立体凸轮

5 滚轮杠杆

6 复位弹簧

7 开关元件

8 致动元件

9 滑动件(锁止滑动件)

10 滑板

11 凸轮侧面

12 孔

13 调节轴

14 标度

15 开关角度终值

16 滑动件齿

17 板齿

18 锁止元件

19 导向槽

20 锁止槽

21 导向元件

22 导向销

23 释放元件

24 导向槽的导向侧面

25 锁止槽的导向侧面。

Claims (14)

1.一种开关装置，所述开关装置具有至少一个开关元件(7)，所述至少一个开关元件由凸轮轴(3)的凸轮致动，其特征在于，所述凸轮被设计为立体凸轮(4)，并且所述至少一个开关元件(7)被布置成能够基本上平行于所述凸轮轴(3)的轴线移动，以用于调节开关点。

2.根据权利要求1所述的开关装置，其中所述至少一个开关元件(7)安装在滑动件(9)上或者与所述滑动件一件式地连接，所述滑动件(9)能够实现平行于所述凸轮轴(3)的轴线的移动。

3.根据权利要求2所述的开关装置，所述开关装置具有壳体(2)，调节装置被布置在所述壳体中，借助于所述调节装置能够从外部直接地或间接地调节所述开关点。

4.根据权利要求3所述的开关装置，其中，所述调节装置是一个或更多个调节轴(13)，所述调节轴安装在所述壳体(2)中，并且所述调节轴至少在一个端部处被引导穿过所述壳体(2)的壁中的开口，基本上平行于所述凸轮轴(3)的轴线，并且分别设有螺纹或螺纹状的轮廓，其中所述轮廓与相应的滑动件(9)中的对应的配对轮廓接合，并且其中相应的调节轴(13)的旋转引起相关联的滑动件的移动。

5.根据权利要求2所述的开关装置，其中在调节所述开关点之后，所述至少一个开关元件(7)以能够释放地锁止的方式被固定。

6.根据权利要求5所述的开关装置，其中所述滑动件(9)被设计为锁止滑动件，所述锁止滑动件能够实现基本上平行于所述凸轮轴(3)的轴线的移动和以能够释放地锁止的方式的固定。

7.根据权利要求6所述的开关装置，其中所述滑动件(9)能够在不使用工具的情况下安装到所述开关装置中和从所述开关装置中移除。

8.根据权利要求6或7所述的开关装置，其中所述滑动件(9)具有锁止元件(18)，所述锁止元件具有滑动件齿(16)，所述滑动件齿接合到对应的配对轮廓中，特别是板齿(17)中。

9.根据权利要求7或8所述的开关装置，其中所述滑动件(9)被实施为一件式的。

10.根据权利要求5至9中任一项所述的开关装置，其中锁止的释放以及所述开关元件(7)的移动能够在不使用工具的情况下进行。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的开关装置，所述开关装置具有用于读取预期的开关点的标度(14)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的开关装置，所述开关装置具有杠杆，所述杠杆与所述凸轮轴(3)抗旋转地联接以用于致动。

13.根据权利要求12所述的开关装置，其中所述杠杆是滚轮杠杆(5)。

14.根据权利要求12或13所述的开关装置，所述开关装置被设计为带错位开关(1)。

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