CN115929435A - 致动设备和用于内燃机的气门机构的摇臂组件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于操作内燃机的气门机构的能切换的气门接触支承件(2)的致动设备(1)，其中设有气门接触支承件(2)，气门接触支承件用于布置在内燃机的气门机构的至少一个摇臂(3)和多个换气气门(4、5)之间的力流中以同时操作换气气门(4、5)，其特征在于，设有换向单元(7)，换向单元将至少一个致动器(6)的线性行程运动转换成以特定角度(α)换向的线性调节运动以切换气门接触支承件(2)，该线性调节运动具有致动器(6)的行程运动的调节位移的多倍。本发明还涉及具有这种致动设备的用于内燃机的气门机构的摇臂组件。

Description

致动设备和用于内燃机的气门机构的摇臂组件

技术领域

本发明涉及根据权利要求1的前序部分中详细定义类型的用于操作内燃机的气门机构的能切换的气门接触支承件的致动设备和具有这种致动设备的用于内燃机的气门机构的摇臂组件。

背景技术

由US 7 789 065 B2已知一种具有操作器件的用于改变内燃机的发动机气门行程的装置，操作器件具有固定在发动机缸体上的壳体，壳体具有孔和布置在孔中的能转动的仪器。在仪器的下侧处设有两个彼此带有高度差布置的表面，表面与气门桥共同作用并且一方面分配给发动机制动运行位置并且另一方面分配给发动机的正常运行位置。

发明内容

因此本发明的目的是提供一种前述类型的致动设备和摇臂组件，其能以简单和成本有利的方式匹配不同的安装环境和运行条件并且能节省结构空间地集成到气门机构中。

该目的通过权利要求1的特征并且替代地通过权利要求9的特征实现。其他有利的且要求保护的设计方案由相应的从属权利要求、说明书和附图中得出。

因此提出一种用于操作内燃机的气门机构的可切换的气门接触支承件的致动设备，其中气门接触支承件用于布置在气门机构的至少一个摇臂和内燃机的多个换气气门之间的力流中，以同时操作换气气门。为了能够以简单且成本有利的方式使致动设备匹配不同的安装环境和运行条件以及将致动设备节省空间地集成到气门机构中，设置换向单元，换向单元将至少一个致动器的线性行程运动转换成以特定角度换向的线性调节运动以切换气门接触支承件，该线性调节运动具有致动器的行程运动的调节位移的多倍。通过换向，致动器可任意取向地布置。通过转换调节位移可同时减小致动器的结构尺寸和减少切换时间。此外能够提高致动器的效率。

在换向单元具有可摆动地支承的换向杆以传递致动器的行程运动时，可实现本发明的特别简单构造的设计方案。

在此，优选地，换向杆与可移动的操作元件直接地调节接触地布置以切换气门接触支承件。优选地，在这种情况下，换向杆与致动器直接地调节接触。

在本发明的另一特别优选的实施方式中，换向杆具有两个杆臂，杆臂优选沿摆动方向彼此成预设角度地布置。优选地，在此具有较短的杆长度的第一杆臂与致动器直接地调节接触地布置，并且具有较大的杆长度的第二杆臂与操作元件直接地调节接触地布置。由此可以简单的方式实现致动器的行程运动以预设角度换向并且根据彼此的杆长度比例实现具有致动器的行程运动的多倍的调节位移的特定的摇臂传动。

也有利的是，换向单元具有用于支撑换向杆和用于固定在致动器上和/或内燃机的位置固定的构件上的支承体。

在本发明的又一有利的改进方案中，支承体借助贯穿的容纳口安置到致动器上，在容纳口中换向杆可摆动地布置在一轴上并且致动器与换向杆直接调节接触地接合到容纳口中。在此，轴可以其端部以简单的方式支撑在容纳口的内壁上。

在支承体形成具有螺旋连接部的固定法兰时，能够实现换向单元在致动器上和/或内燃机的位置固定的构件上的简单固定。由此支承体可以借助固定法兰优选借助螺钉例如固定在致动器上的配对法兰上，由此换向单元和致动器可作为结构单元预组装。也可想到的是，经由相同的、具有螺钉的螺旋连接部将换向单元和致动器固定在内燃机的位置固定的构件上、优选内燃机的缸头上。也可能的是，为了固定而在缸头处设置配对法兰。

在换向杆的第二杆臂叉形地实施有两个保持臂，两个保持臂沿操作元件的移动方向彼此间隔开布置，使得操作元件以自由端部接合到保持臂之间以传递移动运动时，可以通过结构简单的方式实现换向单元与操作元件的直接调节接触以使气门接触支承件移动和切换。优选地，操作元件在此实施成圆柱形的换向销，由此实现在换向杆上的良好调节接触，从而将移动运动传递到操作元件上以切换气门接触支承件。同时可以简化安装。优选地，保持臂实施成，使得操作元件可以在保持臂之间沿第二杆臂的纵向运动地在保持臂上被引导。由此确保气门接触支承件可随操作元件无阻碍地运动以操作换气气门。为此，保持臂可以在第二杆臂的整个杆长度上或近似在第二杆臂的整个杆长度上构造。优选地，保持臂在彼此面对的内侧处形成沿操作元件的移动方向定向的平坦的引导面，在引导面处进一步改进换向杆和操作元件之间的调节接触并且在操作换气气门期间引导操作元件。

此外，第二杆臂在换向单元上的定位和操作元件在气门接触支承件上的定位可以可变地匹配安装环境。

致动设备可以特别简单地实施有机电式线性致动器、优选包括可移动的衔铁的行程电磁体，由此可避免复杂和成本高的液压操作。通过机电式操控也可在温度低时确保快速且可靠地切换可变的气门机构。优选地，致动器直接调节接触地作用在换向杆上。

替代地，可设置直线电动机或旋转电动机作为线性致动器。旋转电动机优选设有螺杆传动机构或滚珠丝杠传动机构或者设有齿条传动机构。也可想到的是，使用液压或气动的活塞作为线性致动器。

在本发明的另一优选特别有利的低摩擦的设计方案中，在换向杆上设有用于与致动器直接调节接触的半球形的凹部。优选地，凹部设有有助于均匀引入力的所谓的哥特式(gotischen)横截面轮廓，致动器例如通过其可移动的衔铁以相应经倒圆的接触面直接地作用在该凹部上。由此，在传递行程运动时，致动器和换向杆在半球形的凹部上能彼此低摩擦地滚动。

为了使换向杆复位，优选设置复位弹簧器件，复位弹簧器件以特别有利的方式被集成到换向单元中。优选地，复位弹簧器件节省结构空间地作为扭力弹簧布置在换向杆的轴上。替代地，复位弹簧器件可以布置在例如平行于换向杆的轴布置的单独的轴上。也可想到的是，复位弹簧器件作为拉力弹簧集成到致动器中并且例如使致动器的衔铁作为拉力衔铁与换向杆连接。

不管具体结构实施方式如何，前述致动设备能够实现模块化的结构设计，其中，可使用相同的换向单元和相同的致动器来匹配不同的安装和运行条件，使得能够进行特别具有成本效益的大批量生产制造。

致动设备可以特别有利地用于操作重载或重型负荷应用、尤其载货车辆的可变的气门机构中的可切换的气门接触支承件，致动设备优选通过位于上方的凸轮轴来操控。

根据本发明的目的也通过用于内燃机的气门机构的摇臂组件实现，该摇臂组件具有至少一个摇臂和至少一个可切换的气门接触支承件以及具有至少一个前述的用于操作气门接触支承件的致动设备，气门接触支承件用于布置在内燃机的摇臂和多个换气气门之间的力流中以同时操作换气气门。由此实现上述优点。

此外更有利地，在气门接触支承件上可以布置能线性移动以切换气门接触支承件的罩盖。在此优选地，设有与致动设备调节接触的操作元件，操作元件为了传递线性的调节运动以使罩盖移动而形状配合连接地穿过罩盖上的携动开口并且可移动地接合到具有罩盖的气门接触支承件上的引导缝中。这也具有的优点是，罩盖在气门接触支承件上可移动地被强制引导并且防止气门接触支承件脱离。省去了罩盖的用于防止脱离的附加保护机构。

替代地，也可以使致动设备直接调节接触地作用在罩盖上以使罩盖移动。优选地，换向单元的换向杆为此以第二杆臂直接地作用到罩盖上或从罩盖弯曲出来的携动元件上、例如在罩盖上突出地弯曲出来的连接片上。

附图说明

本发明的其他要求保护的特征由下面的描述以及由简化地示出本发明的实施例的附图中得出。附图示出：

图1示出了用于内燃机的气门机构的根据本发明实施例的摇臂组件，摇臂组件具有根据本发明实施例的用于操作能切换的气门接触支承件的、处于第一运行状态的致动设备，

图2示出了摇臂组件，其具有处于第二运行状态的致动设备，

图3示出了图2的局部放大图。

具体实施方式

在图1和图2中示例性地示出了用于内燃机的气门机构的根据本发明的摇臂组件，摇臂组件具有根据本发明实施例的用于操作能切换的气门接触支承件2的致动设备1。气门接触支承件2布置在气门机构的摇臂3和内燃机的两个换气气门4、5之间的力流中以同时操作换气气门4、5。

致动设备1包括致动器6，致动器与换向单元7连接。换向单元7具有换向杆8和支承体9，换向杆8经由轴10可摆动地支撑在支承体上。致动器6实施成线性致动器、优选实施成行程电磁体。支承体9套接在致动器6的调节侧的端部上，使得致动器例如以可移动的衔铁直接调节接触地作用到换向杆8上。

换向杆8以两个杆臂11、12能围绕轴10摆动地布置(图2和图3)。具有较短的杆长度L₁的第一杆臂11与致动器6直接调节接触地布置以传递行程运动，并且具有较大的杆长度的第二杆臂12与操作元件13直接调节接触地布置以传递线性的调节运动从而切换气门接触支承件2。操作元件13在此沿移动方向优选地在气门接触支承件2上线性地被引导。杆臂11、12彼此成预定的换向角α地布置。以这种方式，由致动器6或由其衔铁传递到第一杆臂11上的线性行程运动可以在第二杆臂12上以绕预定的换向角α换向的、具有致动器6的行程运动的调节位移的多倍的线性调节运动传递到操作元件13上。

致动器6示例性地布置为，使得其调节轴线垂直于衔铁的移动方向、即平行于内燃机的换气气门11、12的操作方向地布置。在该实施例中，角α为90°，使得通过致动器6传递的竖向的行程运动传递成操作元件13的水平移动运动。杆臂长度的比例L₂/L₁确定换向杆8上的调节位移的杆传动比。第一杆臂11在此以最小的杆臂长度L₁作为在第二杆臂12的轴侧的端部上直角伸出的凸块状的凸肩一件式地安置在第二杆臂上。在杆传动比例如具有致动器6的行程运动的5至6倍的情况下，通过致动器的小的行程运动能够达到大的调节运动以在气门接触支承件2上实现切换。

换向单元7可以实施成以模块化的结构形式匹配具有相同构件的任意换向角α的安装条件和安装环境，仅需要使换向杆8匹配换向角α。由此致动器6能以其调节轴以任意方向定位在内燃机上。

支承体9以沿致动器6的调节方向贯穿的容纳口14套接到致动器6上，换向杆8在该容纳口中可摆动地布置在轴10上并且轴以其端部被支撑。在此，致动器6优选地以可移动的衔铁接合到容纳口14中与换向杆8的第一杆臂11直接调节接触。容纳口14在第二杆臂12的摆动区域中延伸直至支承体9的边缘，以提供使第二杆臂12摆入切换位置中(图2)的自由空间。以这种方式，容纳口14沿换向杆8的摆动方向实施成在第二杆臂12的摆动区域中具有敞开端部的长形孔的形式。

支承体9形成具有螺旋连接部19的固定法兰15，螺旋连接部用螺钉示出，换向单元可通过螺钉借助支承体9固定在致动器6上、例如致动器的未示出的配对法兰上。换向单元7和致动器6以这种方式形成可预安装的结构单元。经由螺旋连接部19，可借助螺钉将换向单元7与致动器6固定在内燃机的位置固定的构件上、尤其内燃机的缸头上，或附加设置的容纳部中。替代地，也可仅将换向单元7经由固定法兰14例如旋拧在缸头上并且通过预紧螺旋连接部19同时与致动器6连接。

在第一杆臂11上优选设置具有有助于均匀引入力的所谓的哥特式横截面轮廓的半球形的凹部16(图3)，致动器6或其可移动的衔铁以相应经倒圆的接触面直接地作用在该凹部上，使得在传递行程运动时衔铁和第一杆臂11在半球形的凹部16上能彼此低摩擦地滚动。

为了切换与操作元件13直接调节接触的气门接触支承件2，第二杆臂12叉形地构造有两个保持臂17、18，保持臂优选地实施成保持钳形式板形并且沿操作元件13的移动方向优选彼此平行或近似平行间隔开地布置。保持臂17、18在第二杆臂12的整个或近似整个杆长度L₂上延伸并且在其彼此面对的内侧上形成沿操作元件13的移动方向定向的平坦的引导面31、32。操作元件13优选实施成圆柱形的换向销并且以自由端部接合到保持臂17、18之间并且在两个移动方向上形状配合连接地贴靠在保持臂上。操作元件13的另一端部形状配合连接地穿过可线性移动地布置在气门接触支承件2上以切换气门接触支承件的罩盖21上的携动开口20以传递移动运动，并且操作元件13的另一端部可移动地接合到气门接触支承件2上的水平伸延的引导缝22中(图1)。以这种方式，罩盖21在气门接触支承件2上可移动地通过操作元件13强制引导并且防止气门接触支承件2脱离。

通过第二杆臂12的叉形构造确保用于操作换气气门4、5的气门接触支承件2以及接合到保持臂17、18之间的操作元件13能不受阻碍地竖直运动并且同时操作元件在引导面31、32上被引导(图1至图3)。

通过在换向杆8的第二杆臂12上传递线性的调节运动，操作元件13可在气门接触支承件2上的引导缝22中移动并且同时经由在携动开口20上的形状配合连接带动罩盖21。以这种方式可通过根据本发明的致动设备1优选机电式地切换气门接触支承件2。

为了使换向杆8、罩盖21和致动器6复位，将未示出的复位弹簧器件集成到换向单元7中。复位弹簧器件优选节省结构空间地、作为扭力弹簧布置在轴10上。替代地，复位弹簧器件可布置在与轴10平行的分开的轴上。也可使复位弹簧器件8作为拉力弹簧集成到致动器6中并且例如使致动器6的衔铁作为拉力弹簧与环形杆8连接。

气门接触支承件2具有细长形状并且沿纵向在内燃机的换气气门4、5上延伸并且连接这些换气气门，以能够作为所谓的气门桥同时操作作用在气门接触支承件2的下侧处的换气气门4、5(图1至图3)。罩盖21可沿气门接触支承件2的纵向线性移动地布置在气门接触支承件2的面对摇臂3的上侧以进行切换。气门接触支承件2具有矩形的、近似正方形的横截面轮廓。罩盖21以匹配气门接触支承件2的方式形成U形的横截面轮廓。罩盖以中间区段23作为U形底部且以平行相对的侧壁区段24、25作为U形支臂局部地在上侧和对应的侧面上包围气门接触支承件2并且在气门接触支承件上以形状配合连接的方式滑动地被引导。

携动开口20实施在罩盖21的侧壁区段24上。优选地，引导缝22横向于移动方向水平连续地构造在气门接触支承件2上，并且携动开口20构造在罩盖21的两个侧壁区段上，使得操作元件或换向销13接合到两个侧壁区段24、25上的两个携动开口20中。另外，气门接触支承件2可借助罩盖21根据使用条件和使用情况在气门接触支承件2的两个侧面上通过致动器24操作并且可用作模块化结构中的通用件。

摇臂组件示例性地具有未进一步示出的气门机构的摇臂3(图1和图2)，摇臂3可借助轴容纳口26可摆动地布置在未示出的摇臂轴上。摇臂3可经由布置在驱动装置侧的摇臂支臂的端部上的凸轮滚子27借助未示出的凸轮轴的凸轮行程运动驱动。为了传递气门行程运动，气门接触支承件2定位在摇臂3的气门侧的摇臂支臂和内燃机的换气气门4、5之间的力流中。

罩盖21在其面对摇臂的上侧形成用于抵靠摇臂3的抵靠面28以将气门行程传递到换气气门4、5上。罩盖用于遮盖布置在气门接触支承件2的上侧的开口部29，开口部通过罩盖21移动到切换位置中得以释放。开口部29布置在气门接触支承件2的沿气门接触支承件2的纵向位于换气气门4、5之间的中间区域中并且在气门接触支承件的上侧形成自由空间，作用的摇臂3能够以其气门侧的摇臂支臂的端部30无接触地自由地进入到该自由空间中以执行空行程。替代地，也可根据开口部29的深度考虑，能够传递部分气门行程。

图1示出了第一运行状态，其中，罩盖21处于在气门接触支承件2处的未移动的基本位置中，从而开口部29被罩盖21遮盖并且通过与抵靠面28接触的摇臂3将气门的全行程经由气门接触支承件2传递到两个换气气门4、5上。

在根据图2和图3的第二运行状态中，通过操控致动器或通过对致动器6通电经由换向单元7将线性的调节运动传递到操作元件13上。由此罩盖21在摇臂6的无作用力的凸轮基圆阶段中移动到切换位置中并且释放开口部29，使得第一摇臂3在凸轮行程阶段中无接触地以空行程进入开口部29中，并且在气门接触支承件2上不可将气门行程传递到换气气门4、5上并且能够使缸停用。通过关闭致动器或者说使致动器6断电，罩盖21可以通过换向单元7的复位弹簧器件的弹簧力再次移回根据图1的基本位置中。

为了使摇臂3在空行程期间复位并且为了在凸轮基圆阶段中保持凸轮接触，设置未示出的摇臂复位弹簧器件，摇臂复位弹簧器件优选作为扭力弹簧可固定在摇臂轴上或可集成到摇臂3中。

附图标记列表

1     致动设备

2     气门接触支承件

3     摇臂

4     换气气门

5     换气气门

6     致动器

7     换向单元

8     换向杆

9     支承体

10    轴

11    杆臂

12    杆臂

13    操作元件、换向销

14    容纳口

15    固定法兰

16    凹部

17    保持臂

18    保持臂

19    螺旋连接部

20    携动开口

21    罩盖

22    引导缝

23    中间区段

24    侧壁区段

25    侧壁区段

26    轴容纳口

27    凸轮滚子

28    抵靠面

29    开口部

30    端部

31    引导面

32    引导面

L₁     杆长度

L₂     杆长度

α      换向角

Claims (9)

1.用于操作内燃机的气门机构的能切换的气门接触支承件(2)的致动设备(1)，其中设有气门接触支承件(2)，所述气门接触支承件用于布置在所述内燃机的气门机构的至少一个摇臂(3)和多个换气气门(4、5)之间的力流中以同时操作换气气门(4、5)，其特征在于，设有换向单元(7)，所述换向单元将至少一个致动器(6)的线性行程运动转换成以特定角度(α)换向的线性调节运动以切换所述气门接触支承件(2)，所述线性调节运动具有所述致动器(6)的行程运动的调节位移的多倍，所述致动器(6)实施成具有能移动的衔铁的行程电磁体、或者直线或旋转电动机、或者液压式或气动式的活塞。

2.根据权利要求1所述的致动设备(1)，其特征在于，所述换向单元(7)具有能摆动地支承的换向杆(8)以传递所述致动器(6)的行程运动，其中所述换向杆(8)与能移动的操作元件(13)直接地调节接触以切换所述气门接触支承件(2)。

3.根据权利要求2所述的致动设备(1)，其特征在于，所述换向杆(8)具有两个杆臂(11、12)，所述杆臂沿摆动方向彼此成预设角度(α)地布置，其中具有较短的杆长度(L₁)的第一杆臂(11)与所述致动器(6)直接地调节接触地布置并且具有较大的杆长度(L₂)的第二杆臂(12)与所述操作元件(13)直接地调节接触地布置。

4.根据权利要求2或3所述的致动设备(1)，其特征在于，所述换向单元(7)具有用于支撑换向杆(8)和用于固定在所述致动器(6)上和/或所述内燃机的位置固定的构件上的支承体(9)。

5.根据权利要求4所述的致动设备(1)，其特征在于，所述支承体(9)借助贯穿的容纳口(14)安置到所述致动器(6)上，在所述容纳口中所述换向杆(8)能摆动地布置在一轴(10)上，并且所述致动器(6)与所述换向杆(8)直接调节接触地接合到所述容纳口中。

6.根据权利要求4或5所述的致动设备(1)，其特征在于，所述支承体(9)形成具有螺旋连接部(19)的固定法兰(15)以固定在致动器(6)上和/或内燃机的位置固定的构件上。

7.根据权利要求3至6中任一项所述的致动设备(1)，其特征在于，所述第二杆臂(12)为了与所述操作元件(13)直接地调节接触以切换所述气门接触支承件(2)而叉形地实施有两个保持臂(17、18)，所述两个保持臂沿所述操作元件(13)的移动方向彼此间隔开布置，使得所述操作元件(13)以自由端部接合到所述保持臂(17、18)之间来传递移动运动并且在所述保持臂之间沿所述第二杆臂(12)的纵向能运动地被引导在所述保持臂(17、18)上。

8.用于内燃机的气门机构的摇臂组件，所述摇臂组件具有至少一个摇臂(3)和至少一个能切换的气门接触支承件(2)以及至少一个用于操作所述气门接触支承件(2)的根据前述权利要求中任一项所述的致动设备(1)，所述气门接触支承件用于布置在所述内燃机的摇臂(3)和多个换气气门(4、5)之间的力流中以同时操作换气气门(4、5)。

9.根据权利要求8所述的摇臂组件，其特征在于，在所述气门接触支承件(2)上布置有能线性移动以切换所述气门接触支承件的罩盖(21)并且设有与所述致动设备(1)调节接触的操作元件(13)，所述操作元件为了传递线性的调节运动以使所述罩盖(21)移动而形状配合连接地穿过所述罩盖(21)上的携动开口(20)并且能移动地接合到所述气门接触支承件(2)上的引导缝(22)中。

Images