CN116348662A - 阀操作设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于操作往复活塞式机械的阀的阀操作设备(100)，其具有：第一摇臂(210)和第二摇臂(211)，它们围绕一根共同的旋转轴(213)可旋转地支承；推杆(220)，该推杆与第一摇臂(210)连接，以将第一摇臂(210)的操作运动传递给阀；第一凸轮(214)和第二凸轮(215)，布置在轴(216)上，其中第一摇臂(210)与第一凸轮(214)的轮廓接合，第二摇臂(211)与第二凸轮(215)的轮廓接合，其中所述摇臂(210，211)通过机械式联接设备(10)相互连接，该联接设备具有可进入至少一个第一位置和一个第二位置中的锁定元件(13B)并且设置为，至少在锁定元件(13B)的第一位置中将第二摇臂(211)的操作运动传递到第一摇臂(210)上；以及带有滑道导向元件(84，85)的切换设备(110)，所述滑道导向元件构造为，使联接设备(10)的锁定元件(13B)至少从第一位置进入第二位置，和反过来。

Description

阀操作设备
技术领域
本发明涉及一种用于操作往复活塞式机械，特别是内燃发动机的至少一个阀的阀操作设备，其具有：第一摇臂和第二摇臂，其中该两个摇臂可围绕一根共同的旋转轴旋转地支承；至少一个推杆，该推杆与第一摇臂连接，以将第一摇臂的操作运动传递给一个阀；第一凸轮和第二凸轮，其中该两个凸轮布置在一根轴上，并且第一摇臂随第一凸轮的轮廓而动，第二摇臂随第二凸轮的轮廓而动。
背景技术
通用的阀操作设备以及具有这样的阀操作设备的内燃发动机在现有技术中是众所周知的。
由于对功率、效率和排放的要求越来越高，可变阀机构，就是说，具有可变阀升程的阀机构，在往复活塞内燃发动机中，特别是在四冲程和六冲程的往复活塞内燃发动机中变得越来越重要。
在此，利用可变阀机构可以满足内燃发动机设计者的需要和热力学的要求，即交替地将不同的阀升程曲线传递到一个或者多个阀上，特别是根据内燃发动机的运行情况，其中既可以调节阀升程，也可以调节开启时间点和关闭时间点。
通常，通过阀机构的传递途径中的切换实现这一点。具有可切换的凸轮随动件，如杯形挺杆、滚轮挺杆或者摇转杆的行程切换系统和行程切断系统在不同的应用中已经量产。在此，适用的是，为每个进一步交替的阀升程，还必须有一个相应的凸轮作为产生升程的元件-除非交替升程是一个零升程。
对于具有可变阀升程的阀机构的使用来说具有各种不同的使用范围。下面列举几个实例：
升程切换：升程切换使得根据运行点使用至少两个不同的阀升程成为可能。在这种情况下，可以使用一个专为部分负荷范围调整的、较小的阀升程，该阀升程改善了扭矩变化曲线，并减少了消耗和排放。可以针对进一步提高功率对大的阀升程进行优化。具有较小的最大升程和较短的事件长度的、较小的阀升程通过早得多的入口关闭时间点和进气道中的减少节流使减少换气功(米勒循环)成为可能。利用阿特金森循环，就是说，入口关闭极晚，可以获得类似的结果。在此，燃烧室的最佳填充还在部分负荷范围内导致扭矩提升。
气缸关闭：气缸关闭主要应用在大容积四缸发动机中(例如具有四个、八个、十个或者十二个发动机气缸)。在此，通过切断进阀和排阀的升程使所选择的发动机气缸停止运转；在此，将凸轮升程完全分开。在此，由于等距点火顺序之故，能够将常用的V8和V12驱动机构切换到A4或者R6发动机。发动机停缸的目的在于把换气损失降低到最小程度和使运行点移向更高的平均压力并因此移向更高的热力学效率，从而能够显著地节省燃料。
发动机制动运行：实现发动机制动运行的发动机制动系统在车用内燃发动机中，特别是对于商用车辆，变得越来越重要，应为它们是成本低且节省空间的附加制动系统，这些附加制动系统能够减轻车轮制动器的负担，特别是在较长的下坡行驶过程中。此外，现代商用车发动机的比功率的提高还取决于需实现的制动功率的提升。
为了实现发动机制动效果，众所周知，在内燃发动机的发动机气缸中设置额外的宏观阀(Makroventil)，利用这些宏观阀可以通过如下方式进行所谓的减压制动，即在压缩冲程结束时，特别是在四冲程发动机或者六冲程发动机中，通过所述额外的发动机阀进行气缸减压。因此，对压缩气体所做的功通过内燃发动机的排气系统泄出。此外，内燃发动机为了给气缸重新填充气体必须再次消耗功。此外，通过原本的排阀的可变阀机构产生发动机制动效果也是众所周知的。
已知有各种系统和方案用于改变阀行程。特别是，已知在阀操作设备的一个或者多个传递凸轮升程的阀操作元件之间设置一个机械式或者液压式联接设备，利用该联接设备可以实现阀机构的传递途径中的切换。
例如，文献US 2014/0326212 A1示出了一个用于可变阀控制，特别是用于产生发动机制动效果的系统，该系统具有一个带有可液压操作的锁定元件的“空转”-装置，用于选择性地锁定或者解锁阀操作机构，从而将阀操作运动选择性地传递或者不传递为一个或者多个阀，以改变阀升程，并因此特别是产生发动机制动效果。
在文献WO 2015/022071 A1中公开了一个阀操作装置，用于操作往复活塞式机械的，特别是内燃发动机的至少一个第一阀，该阀操作装置特别是可用于发动机制动，并且具有第一摇转杆部件、第二摇转杆部件和第一切换元件，用于改变所述至少一个第一阀的阀升程，其中第一摇转杆部件和第二摇转杆部件可枢转地支承并且按以下方式布置，即至少一个第一阀控制运动可以从第一凸轮轴经由第一摇转杆部件和第二摇转杆部件传递到所述至少一个第一阀。
文献WO 2019/025511 A1涉及一种用于一个阀操作设备的联接设备，所述阀操作设备用于操作具有可变阀升程的往复活塞式机械的至少一个阀，特别是用于往复活塞内燃发动机的阀操作设备，涉及一种阀操作设备和一种往复活塞式机械，其中所述联接设备具有第一联接元件、第二联接元件和一个锁定装置。第一联接元件和第二联接元件能够至少在确定的范围内沿第一轴线彼此相对滑动，其中通过锁定装置可以阻止所述两个联接元件彼此沿第一轴线至少向第一方向的相对滑动。所述锁定装置具有一个可以至少在确定的区域内沿周向方向围绕第一轴线旋转的锁定元件，其中当该锁定元件位于锁定位置中时，所述两个联接元件沿第一轴线至少向第一方向的相对滑动被锁定。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于可变阀控制的、改进的阀操作设备。特别是，本发明的目的是提供一种可变阀操作设备，该阀操作设备可以与类似的、没有可变阀控制的阀操作设备一样传递同样的力。
这个目的通过根据独立权利要求所述的阀操作设备和内燃发动机得以实现。在从属权利要求中提出对有利的构造设计的权利保护。
本发明的第一方面涉及一种用于操作往复活塞式机械，特别是内燃发动机的至少一个阀的阀操作设备，其具有：
第一摇臂和第二摇臂，其中该两个摇臂可围绕一根共同的旋转轴旋转地支承；
至少一个推杆，该推杆与第一摇臂连接，以将第一摇臂的操作运动传递给阀；
第一凸轮和第二凸轮，其中该两个凸轮布置在一根轴上，并且第一摇臂随第一凸轮的轮廓而动，第二摇臂随第二凸轮的轮廓而动；
其中第一摇臂和第二摇臂通过一个机械式联接设备相互连接，
其中所述联接设备具有一个可进入至少一个第一位置和一个第二位置中的锁定元件，并且设置用于至少在锁定元件的第一位置中将第二摇臂的操作运动传递到第一摇臂上；
和一个带有一滑道导向元件的切换设备，其中所述滑道导向元件构造为用于使联接设备的锁定元件至少从第一位置进入第二位置，反之亦然。
本发明的第二方面涉及一种具有阀操作设备的内燃发动机。
本发明基于通过两个摇臂实现可变阀控制的方案，其中第一摇臂持续产生阀操作运动，并且第二摇臂在需要时可以通过一个切换设备被接通，使得通过第二摇臂产生的阀操作运动与第一摇臂的阀操作运动叠加。在此，第二摇臂的阀操作运动通过联接设备传递到第一摇臂上，从而始终只有第一摇臂在经由推杆操作阀。
在此，经由第一摇臂的第一传力路径优选不受第二摇臂的存在影响。联接设备将第二传力路径从第二摇臂引到第一摇臂上，该传力路径从那里起与第一传力路径一致地延伸到阀。
本发明通过这种方式将刚性摇臂的优点与可调节阀控制的优点相结合。一方面，可以仅仅通过第一摇臂就能够传递用于操作阀的大的力。另一方面，可以通过接通第二摇臂实现对阀升程曲线的微调和/或对阀的辅助操作。
在阀操作设备的一个有利的构造设计中，所述第一摇臂具有一个联接区段，该联接区段以以下方式将第二摇臂围住，即，当第二摇臂比第一摇臂围绕共同的旋转轴进一步旋转时，它为第二摇臂和/或联接设备构成一个止挡。由此可以实现从第一摇臂到第二摇臂的特别有利的力传递方式。特别是可以将阀操作设备设计为特别节省空间的，因为第二摇臂上的所有附加的构件都可以设置在推杆在第一摇臂中延伸的地方。
在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，第二凸轮的壁面相对于轴的运转旋转方向比第一凸轮的壁面上升得晚，并且优选第一凸轮和第二凸轮的轮廓构成为，第二摇臂的操作运动产生的阀升程曲线比第一摇臂的操作运动产生的阀升程曲线更大和/或在时间上更长。由于第一凸轮的壁面上升得更早，阀开启时产生的较大的力施加在第一摇臂上，该摇臂优选设计为刚性的，因此比第二摇臂具有更大的强度。此外，第二摇臂可以有意地设计为不那么坚固的，从而可以减少重量和空间。
在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，所述联接设备布置在第二摇臂上或者中，并且另外具有第一联接元件，该联接元件与锁定元件配合作用，并且第一联接元件和锁定元件在该锁定元件的第一位置中以如下方式相互锁定，即联接设备不低于沿其轴向确定的长度，并且第一联接元件和锁定元件在该锁定元件的第二位置中能够以如下方式相互滑动，特别是相互交错地滑动，即所述联接设备沿其轴向相对确定的长度缩短。通过联接设备的这个布置和构造设计，阀操作设备可以设计得特别紧凑，并且可以特别好地通过切换设备操作。
在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，所述联接设备的纵向轴线至少基本上平行于推杆的纵向轴线定向。这个布置确保了在联接设备上出现尽可能小的横向力。
在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，所述第一联接元件具有带有外部纵向齿部的第一区段和构造为没有齿部的、特别是与第一区段接界的第二区段，并且锁定元件具有一个沿轴向延伸的区段，该区段具有构造为与联接元件的第一区段的外部纵向齿部对应的内部纵向齿部，其中该内部纵向齿部设置在锁定元件的环形和/或套筒状区段的内侧面上。由于齿部设置在联接设备上，可以确保特别好的和可靠的可切换性。
在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，在锁定元件的第一位置中，所述联接元件以外部纵向齿部沿轴向按以下方式相对锁定元件轴向滑动，即内部纵向齿部不与联接元件的外部纵向齿部啮合，而是锁定元件的内部纵向齿部位于构造为没有齿部的第二区段的高度上，并且锁定元件已经沿周向方向按以下方式旋转，即联接元件的第一区段的外部纵向齿部的至少一个齿，特别是所有齿，与锁定元件的内部纵向齿部的至少一个齿，特别是与所有齿，至少部分沿轴向对齐。
在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，在锁定元件的第二位置中，该锁定元件已经按以下方式旋转，即联接元件的第一区段的外部纵向齿部的所有齿相对锁定元件的内部纵向齿部的所有齿按以下方式错开布置，即第一联接元件的外部纵向齿部的齿与内部纵向齿部的齿至少在其轴向长度的一部分上啮合，或者能够通过联接元件与锁定元件之间的轴向相对滑动相互啮合。
在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，所述锁定元件可以围绕联接设备的纵向轴线旋转，特别是当联接元件已经以外部纵向齿部沿轴向按以下方式相对锁定元件轴向滑动时，即内部纵向齿部不与第一联接元件的外部纵向齿部啮合，而是位于构造为没有齿部的第二区段的高度上。锁定元件的旋转可以在机械上特别容易实现，并且可以很好地通过切换设备从运动的摇臂外部操作。
上述关于本发明的第一方面说明的特征和优点亦相应地适用于本发明的第二方面，反之亦然。
附图说明
由下面的说明和参照附图获得本发明的进一步的优点和特征。附图至少部分示意性示出：
图1是阀操作设备的一个实施例的透视图；
图2是图1所示的阀操作设备的实施例的俯视图；
图3是图1和2所示的阀操作设备的实施例的第二摇臂沿图2中的线I-I的剖视图；
图4是图1和2所示的阀操作设备的实施例的第二摇臂沿图3中的线II-II的另一个剖视图；
图5是阀操作设备的实施例的图1的透视图的放大部分；
图6是图1和2所示的阀操作设备的实施例在第一状态中的另一个俯视图；
图7是图1和2所示的阀操作设备的实施例的图6所示的俯视图，在第二状态中位于切换开口的始端；
图8是图1和2所示的阀操作设备的实施例的图6和7所示的俯视图，在第二状态中位于切换开口的末端；
图9是图1和2所示的阀操作设备的实施例的放大俯视图，在第二状态中位于切换开口的末端；
图10是图1和2所示的阀操作设备的实施例在切换开口后的放大俯视图；和
图11是可利用图1和2所示的阀操作设备实现的两个不同的阀升程曲线的实施例。
具体实施方式
图1示出了一个阀操作设备100的实施例的透视图，其中该阀操作设备100构造为用于操作在此未示出的内燃发动机的阀。
所述阀操作设备100具有第一摇臂210以及第二摇臂211，其中该两个摇臂210、211围绕一根-优选共同的-旋转轴213可旋转地支承。一个推杆220与第一摇臂210连接，用以将第一摇臂210和/或第二摇臂211的操作运动传递给阀。代替摇臂，本发明亦可以利用其他的传递元件来实现，例如摇转杆。
第一摇臂210构造为随第一凸轮214的轮廓而动，第二摇臂211构造为随第二凸轮215的轮廓而动。所述两个凸轮214、215抗扭地支承在一根-特别是共同的-轴216上。优选第一凸轮214沿轴216的周向方向具有与第二凸轮215不同的轮廓，和/或凸轮凸起部沿周向方向相互错开。
第一摇臂210和第二摇臂211通过一个联接设备10相互连接。该联接设备10特别是设置用于，当该联接设备10处于锁定状态中时，将第二摇臂211的操作运动传递给第一摇臂210，或者，当该联接设备10位于解锁状态中时，将第二摇臂211的运动转换为所谓的空转运动。
在所示出的实施例中，所述联接设备10布置在第二摇臂211上或者该第二摇臂211的一个组成部分上。优选地，联接设备10的纵向轴线A(参见图3)与第二摇臂211围绕旋转轴的轨迹相切，联接设备10的长度可以沿所述纵向轴线调节。所述纵向轴线A基本上沿着或者平行于轴216的径向延伸。
第一摇臂210特别是具有一个联接区段217，该联接区段优选延伸到第二摇臂211的轨迹中，并与第二摇臂211或者联接设备10作用连接，以传递操作运动，例如通过第二联接元件12，该联接元件可以通过一个锁紧螺母221紧固在联接区段217中，并且是可调整的。
为了调节长度，所述联接设备10优选具有第一联接元件11(在图1中未示出-参见例如图3)，以及一个-优选套筒状的-锁定元件13B。联接元件11和锁定元件13B在对应于联接设备10的上述解锁状态的第一位置中可以沿轴向顺着联接设备10的纵向轴线A优选伸缩杆式地彼此相对滑动。
为了在解锁状态与锁定状态之间切换联接设备10，所述锁定元件13B可以枢转，优选沿周向方向围绕联接设备10的纵向轴线枢转，并且至少可以进入对应于解锁状态的第一位置和对应于联接设备10的锁定状态的第二位置。当锁定元件13B位于第一位置(下称锁定位置)中时，第一联接元件11(图3)和锁定元件13B的相对滑动沿纵向轴线A被锁定，因此联接设备10处于锁定状态中。相应地，当锁定元件13B位于第二位置(下称解锁位置)中时，第一联接元件11和锁定元件13B沿纵向轴线A的相对滑动被解锁，联接设备10因此处于解锁状态中。
所述锁定元件13B优选具有一个沿径向向外延伸的销子13A，该销子用于通过一个切换设备110操作所述锁定元件13B。优选所述锁定元件13B与销子13A共同构成一个锁定设备。销子13A优选设置用于与切换设备110的滑道导向元件84的滑槽85配合作用，该滑槽优选构造为与销子13A相对应。
在此，所述切换设备110独立于摇臂210、211支承，并且优选相对内燃发动机固定在外壳上，所述内燃发动机的阀被控制(二者均未示出)。所述切换设备110优选通过一个未示出的执行器以液压的方式或者机电的方式运行，并且进一步优选由内燃发动机的控制系统(ECU)控制。
一个锁定盘112与轴216抗扭连接。如将在后面说明的那样，这个锁定盘用于通过切换设备110锁定或者解锁对联接设备10的操作。
图2示出了图1所示的实施例的阀操作设备100背离旋转轴213的侧面的俯视图。
在图2的示图左侧示出了第一摇臂210。从第一凸轮214经由第一接收器218到第一摇臂210至推杆220的力传递的第一路径F1(以实线箭头示出)优选基本上平行于第一摇臂210的运动方向延伸。
在图2的右侧示出了第二摇臂211。只有当联接设备10处于锁定状态中时，才进行从第二摇臂211到第一摇臂210的力传递。如果联接设备10处于锁定状态中的话，力传递的第二路径F2从凸轮215经由第二接收器219和第二摇臂210直到联接设备10为止基本上平行于第二摇臂211的运动方向延伸。力传递的第二路径F2从联接设备10起优选经由联接区段217，特别是基本上垂直于第二摇臂211的运动轴线延伸，直到第一摇臂210和推杆220为止。
上述内容的结果是，路径F1在所示出的实施例中始终是激活的。而路径F2则是根据联接设备10的状态被选择性地接通。
图3示出了阀操作设备100的第二摇臂211的一个实施例在图2示出的平面I-I中的剖视图，联接设备10的中轴线A位于该平面中。如已经针对图1部分地说明和现在在图3中可以完全看到的那样，所述联接设备10具有第一联接元件11、带有销子13A的锁定元件13B和额外地第二联接元件12。
第一联接元件11以传递力的方式紧固在第二摇臂211上，第二联接元件12以传递力的方式紧固在第一摇臂210上，优选紧固在其联接区段217上，进一步优选通过一个螺纹旋紧和/或利用一个锁紧螺母221固定或者在其相对第一联接元件11或者锁定元件13B的位置方面可调整。
在此，所述锁定元件13B在这个实施例中将第一联接元件11完全围住，就是说，锁定元件13B在本发明的联接设备10的这个实施例中构造为沿周向方向封闭的。
图4示出了操作设备100在图3的位于联接设备10的区域中的平面II-II中的剖视图的局部。为了实现锁定和能够重新解锁，联接设备10的第一联接元件11具有沿第一联接元件11的纵向延伸的、带有一个外部纵向齿部的第一区段16以及同样沿第一联接元件11的纵向延伸的和直接与第一区段16接界的、没有齿部的第二区段18。另外，设有另一个与第二区段18接界的第三区段19，该区段同样沿第一联接元件11的纵向延伸，同样具有一个外部纵向齿部。纵向齿部在此意味着，设有基本上平行于联接设备10的纵向A延伸的结构，例如凹槽、棱形凸起或者类似结构。
所述套筒状锁定元件13B在其沿轴向(特别是平行于联接设备10的纵向轴线A)的长度的一部分上具有一个构造为与第一区段16和第三区段19的齿部几何形状对应的内部纵向齿部17。该内部纵向齿部17沿轴向仅在一个区域上延伸，该区域具有的长度最多对应于没有齿部的第二区段18的宽度，使得当第一联接元件11以外部纵向齿部沿轴向按以下方式相对锁定元件13B轴向滑动时，即该锁定元件13B的内部纵向齿部17不与第一联接元件11的外部纵向齿部啮合，而是位于构造为没有齿部的第二区段18的高度上，就是说，在区段16与19之间，所述锁定元件18B可以围绕第一轴线(基本上对应于联接设备10的纵向轴线A)旋转。
在此，在这个联接设备10中，第一联接元件11的构造为没有齿部的第二区段18的外径小于该第一联接元件11的第一区段16的外部纵向齿部的齿顶圆直径，其中特别是第二区段18的外径小于或者等于第一区段16的外部纵向齿部的齿根圆直径。
第三区段19的外部纵向齿部用于改善第一联接元件11在锁定元件13B中的导向，其中第三区段19的外部纵向齿部的齿部几何形状优选构造为与第一区段18的外部纵向齿部的齿部几何形状相同。
在此，在这个实施例中，第三区段19直接与构造为没有齿部的第二区段18接界，并且设置在第一联接元件11的自由端部上，其中第三区段19的各个齿布置为与第一区段16中的外部纵向齿部的齿对齐。
在此，当联接元件11以外部纵向齿部沿轴向按以下方式相对锁定元件13B轴向滑动时，即内部纵向齿部17不与第一联接元件11的第一区段16的外部纵向齿部啮合，而是锁定元件13B的内部纵向齿部17沿轴向位于构造为没有齿部的第二区段18的高度上，并且当锁定元件13B沿周向方向按以下方式发生了旋转时，就是说，按以下方式围绕第一轴线(对应于纵向轴线A)发生了旋转时，即第一联接元件11的第一区段16的外部纵向齿部的至少一个齿，特别是所有齿，与锁定元件13B的内部纵向齿部17的至少一个齿，特别是与所有齿，至少部分沿轴向对齐，特别是以其端面相互抵靠的方式，所述锁定元件13B位于锁定位置中。
当所述锁定元件13B位于锁定位置中，并且联接元件11与锁定元件13B相互间的轴向相对滑动被锁定时，进行第二摇臂211的操作运动到第一摇臂210的传递。在这个锁定位置中，所述锁定元件13B随着与第二摇臂211牢固连接的第一联接元件11的运动一起运动，并因此将第二摇臂211的操作运动传递给第二联接元件12。
当所述锁定元件13B沿周向方向如下发生了旋转时，即第一联接元件11的第一区段16的外部纵向齿部的所有齿按以下方式相对所述锁定元件13B的内部纵向齿部17的所有齿错开布置，即第一联接元件11的外部纵向齿部的齿与内部纵向齿部17的齿至少在其纵向长度的一部分上啮合，所述锁定元件13B便相应地位于解锁位置中。而当所述锁定元件13B位于解锁位置中时，使得第一联接元件11可以无阻碍地进入锁定元件13B的圆柱状的区段中，但第一联接元件11的运动不被传递到第二联接元件12上，第二摇臂211的运动便消失或者空转。
当所述锁定元件13B位于解锁位置中时，该锁定元件13B优选通过一个弹簧元件49沿轴向被压紧在第二联接元件12上。为了更好地通过第二联接元件12导向，所述锁定元件13B的圆柱体底部优选构造成向内拱形的，并且第二联接元件12的自由端部构造成凸拱形的。
通过这种方式可以由一个机械式切换设备选择性地激活或者停止确定的阀升程。
图5示出了图1的透视图的放大图，其中特别是示出了阀操作设备100的切换设备110的一个构造设计。
所述切换设备110具有一个滑道导向元件84和一个释放元件111，其中滑道导向元件84设置用于操作联接设备10。为了为此实现使锁定元件13B围绕联接设备10的纵向轴线A旋转，销子13A可以通过滑道导向元件84滑动。滑道导向元件84为此优选可以基本上平行于轴216(在图5中未示出)和/或旋转轴213滑动。为了滑道导向元件84与锁定元件13B更好地配合作用，所述滑道导向元件84在其面朝销子13A的端部处优选具有一个卡爪85，该卡爪构造为用于与锁定元件13B的销子13A配合作用，并且优选构成为U形型材。
滑道导向元件84优选可运动地支承在一个导杆83和一个操作杆81上，释放元件111至少支承在所述操作杆81上。导杆83和操作杆81的纵向轴线相互平行延伸，优选也平行于旋转轴213和轴216，然而垂直于操作运动和垂直于联接设备10的纵向轴线延伸。所述操作杆81设置用于使滑道导向元件84在导杆83上滑动。
为此，滑道导向元件84和释放元件111通过两个弹簧元件93、94夹紧在两个布置在操作杆81上的止挡89之间(一个止挡在图5中被遮挡)。在此，所述止挡89优选构造为牢固布置在操作杆81上的环形盘，以阻止弹簧元件93、94沿操作杆81的纵向轴线轴向滑动，实现将弹簧元件93、94相对滑道导向元件84预紧。
所述切换设备110具有一个锁定件112，该锁定件构造为用于与释放元件111配合作用，以阻止或者允许滑道导向元件84轴向滑动。所示出的实施例中的锁定件112构造为锁定盘的形式。因此以下或者总体上为锁定件和锁定盘使用附图标记112。所述锁定盘112相对第一和第二凸轮214、215沿轴向错开地支承在轴216上，因此可以与所述两个凸轮214、215同步旋转。
所示出的实施例的释放元件111具有一个释放销115，该释放销设置为从操作杆81上沿径向突出，并且可以与锁定盘112配合作用。释放销115或者整个释放元件优选可围绕操纵杆81枢转地支承，并且进一步优选由一个复位弹簧114保持在相对于滑道导向元件84的确定的布置中。“确定的布置”在这里特别是是指释放销115从操作杆81上径向突出的方向。
在第一位置中，所述释放销115布置在锁定盘112的背离联接设备10的第一侧上。优选，所述释放销115构造为在必要时可以沿与轴216一起旋转的锁定盘112滚动。
当操作杆81沿其轴向向着联接元件10移动以切换所述切换设备10时，释放销115锁定在锁定盘112上。以此也阻止了释放元件111和滑道导向元件84沿操作杆81或者导杆83滑动。设置在滑道导向元件84的背离联接元件10的那侧上的第一弹簧元件93因此被预紧。
所述锁定盘112在其外周上具有一个形式上为缺口的切换开口113。该切换开口113构成为，当该切换开口113在锁定盘112围绕轴216旋转过程中位于释放销115的区域中时，释放元件111，特别是释放销115，能够经过所述切换开口113。因此，通过切换开口113沿锁定盘112的周面的长度延伸，确定了一个时间窗口，在该时间窗口中可以通过切换设备110操作联接设备10。
如果释放元件111，特别是释放销115，由于弹簧元件93的预紧力通过切换开口113的话，便允许释放元件111和滑道导向元件84滑动。释放元件111和滑道导向元件84然后顺着操作杆83沿轴向，在此向着联接设备10的方向滑动。滑道导向元件84的轴向滑动-特别是通过销子13A-导致锁定元件13B转动，并因此使该锁定元件13B从锁定位置进入解锁位置，反之亦然。
在第二位置中，所述释放销115布置在锁定盘112的面朝联接设备10的第二侧上。在操作杆81沿其轴向移离联接元件10时，只要释放销在切换开口113之外顶在锁定盘112上，该释放销115便锁定在锁定盘112上。由此，阻止了释放元件111和滑道导向元件84沿操作杆81或者导杆83轴向滑动。设置在滑道导向元件84的面朝联接元件10的那侧上的第二弹簧元件94因此被预紧。
如果释放元件111，特别是释放销115，由于弹簧元件93的预紧力通过切换开口113的话，便允许释放元件111和滑道导向元件84滑动。释放元件111和滑道导向元件84在操作杆83上沿轴向，在此向着远离联接设备10的方向滑动。滑道导向元件84的轴向滑动-特别是通过销子13A-导致锁定元件13B转动，并因此将该锁定元件13B从锁定位置切换到解锁位置，反之亦然。
图6至8示出了阀操作设备的实施例沿分别垂直于图面延伸的旋转轴213或者轴216的另外的俯视图，其中该俯视图这次是从背离滑道导向元件84的那侧观察。在此，所述释放销115按选择位于第一位置中(图6，被锁定盘112遮挡)，或者位于第二位置中(图7和8)。参照这些图对通过切换设备110实施的切换过程进行说明。
在图6中，释放销115位于第一位置中。由于操作杆81事先确定了切换设备110的切换，所以通过弹簧元件(未示出)对释放元件111并因此对释放销115施加一个力，用以到达第二位置。由于锁定盘112阻止了释放销滑动，并因此阻止了释放元件111和滑道导向元件84滑动，所以所述释放销115抵靠在锁定盘112上，其中一个安装在释放销115上的滚轮在与第一凸轮214一起转动的锁定盘112的看不到的那侧上滚动。
如果释放销达到锁定盘112的缺口或者切换开口113的话，那么该释放销115通过缺口113并到达第二位置。释放元件111和与该释放元件111联接的滑道导向元件84随着释放销115在导杆83和操作杆81上滑动。在图7中示出了这个状态。
在图8中，凸轮214和锁定盘112继续旋转，从而释放销到达了切换开口113的缺口末端。所述释放销115应该在这个时间点位于第二位置中，然后开始在锁定盘112的可看到的那侧上滚动。然后，释放元件111和滑道导向元件84被锁定，并且二者可以重新被操作杆81预紧，这次是沿相反的方向预紧。
然而，若释放销位于第一与第二位置之间的中间位置中，则存在这个释放销通过锁定盘112的在切换开口113的缺口末端处出现的壁面而承受锁定盘112的沿旋转方向的负载并因此折断的危险。
通过如下方式防止这一点，即释放销115或者整个释放元件111可枢转地支承，特别是克服保护弹簧114的力支承。如在图中示出的那样，优选所述释放元件111为此可枢转地支承在操作杆81上。通过保护弹簧114，使释放销115分别重新返回其初始位置。
如在图9和图10中进一步放大示出的那样，所述释放销115在其由于位置不正而被切换开口113的壁面撞到时可以移开。若所述释放元件111最终达到第二位置，则这个释放元件便通过复位弹簧或者保护弹簧114(在图9和图10中未示出)提供的力重新枢转返回。
图11示出了两个可以利用图1和2所示的阀操作设备100实现的不同阀升程曲线的实施例。在此，与曲轴角度相关地标出了阀开度。
阀升程曲线IVC-480属于米勒循环，在前面的附图示出的阀操作设备100的实施例中由第一凸轮214，一个所谓的米勒凸轮引起。
内燃发动机的米勒运转特别是在燃料消耗方面经过优化的，然而这个内燃发动机在米勒运转中不能启动，因为气缸的填充过小。
阀升程曲线IVC-580属于另一个燃烧周期，其中阀打开的时间更长，也具有更大的阀升程，比在所示出的米勒循环中多8.7mm。这个阀升程曲线IVC-580由第二凸轮215引起。因此，阀升程曲线IVC-580覆盖阀升程曲线IVC-480。
如在图11中简略示出的那样，阀升程曲线IVC-580的上升在时间上晚于阀升程曲线IVC-480的上升。因此，在阀操作设备100中确保了在打开阀的过程中通过更坚固的、刚性的第一摇臂210传递出现的力的大部分(力流F1)。然后只有约三分之一的力作用于可变或者可调节的摇臂211。因此可以将这个摇臂设计得不那么坚固，具有较小的尺寸，特别是更细。
相应地，在阀操作设备100中，第二凸轮215的壁面相对于轴216的运转旋转方向比第一凸轮214的壁面上升得晚。因此，产生了第一摇臂210的操作运动的时间点与第二摇臂211的操作运动不同，优选在时间上更早的效果。内燃发动机，特别是所谓的大型发动机，优选在使用寿命的90％以上以米勒循环运行。优选仅仅在启动时和在临时空挡滑行(也称为滑行运行)时才使用阀升程曲线IVC-580。
需要指出的是：所述实施例仅仅是绝不应限制保护范围、使用和构造的实例。相反，通过前面的说明为专业人员制定了用于实施至少一个实施例的指导方针，其中可以进行-特别是鉴于所说明的构件的功能和设置的-不同的改动，而不脱离保护范围，如其由权利要求和与这些权利要求相当的特征组合中产生的那样。特别是，阀操作设备也可以是挺杆或者摇转杆或者类似设备。另外，切换设备也可以构成为不同的，特别是根据文献WO2019/025511 A1中示出的变型方案构成。
附图标记列表
10联接设备
11第一联接元件
12第二联接元件
13A销子
13B锁定元件
16第一联接元件11的第一区段
17套筒状锁定元件13B的内部纵向齿部
18第一联接元件11的第二区段
19第一联接元件11的第三区段
81操作杆
83导杆
84滑道导向元件
85滑槽，卡爪，U形型材
89止挡
93，94弹簧元件
100阀操作设备
110切换设备
111释放元件
112锁定件(锁定盘)
113切换开口
114保护弹簧
115释放销
210第一摇臂
211第二摇臂
213旋转轴
214第一凸轮
215第二凸轮
216轴
217联接区段
218第一接收器
219第二接收器
220推杆
221锁紧螺母
A联接设备10的纵向轴线
F1力传递的第一路径
F2力传递的第二路径

Claims (10)

1.用于操作往复活塞式机械，特别是内燃发动机的至少一个阀的阀操作设备(100)，该阀操作设备具有：
第一摇臂(210)和第二摇臂(211)，其中所述两个摇臂(210，211)能够围绕共同的旋转轴(213)旋转地支承；
至少一个推杆(220)，该推杆与第一摇臂(210)连接为，将所述第一摇臂(210)的操作运动传递到阀处；
第一凸轮(214)和第二凸轮(215)，其中这两个凸轮(214，215)布置在轴(216)上，并且第一摇臂(210)接合第一凸轮(214)的轮廓，第二摇臂(211)接合第二凸轮(215)的轮廓；
其中，所述第一摇臂(210)和第二摇臂(211)通过机械式联接设备(10)相互连接，以及
其中，所述联接设备(10)具有能够进入至少一个第一位置和一个第二位置中的锁定元件(13B)，并且所述联接设备设置为，至少在锁定元件(13B)的第一位置中将第二摇臂(211)的操作运动传递到第一摇臂(210)上；
以及带有滑道导向元件(84，85)的切换设备(110)，其中所述滑道导向元件(84，85)构造为，使联接设备(10)的锁定元件(13B)至少从第一位置进入第二位置，和反过来。
2.根据权利要求1所述的阀操作设备(100)，其中，所述第一摇臂(210)具有联接区段(217)，该联接区段以如下方式将第二摇臂(211)围住，即，当第二摇臂(211)比第一摇臂(210)围绕共同的旋转轴(213)旋转地更远时，所述联接区段为第二摇臂(211)和/或联接设备(10)构成止挡。
3.根据权利要求1或2所述的阀操作设备(100)，其中，第二凸轮(215)的壁面相对于轴(216)的运转旋转方向比第一凸轮(214)的壁面上升得晚，并且优选第一凸轮(214)和第二凸轮(215)的轮廓构成为，第二摇臂(211)的操作运动产生的阀升程曲线(IVC-580)比第一摇臂(210)的操作运动产生的阀升程曲线(IVC-480)更大和/或在时间上更长。
4.根据前述权利要求1至3之任一项所述的阀操作设备(100)，其中，所述联接设备(10)布置在第二摇臂(211)上或者布置在第二摇臂中，并且所述联接设备还具有第一联接元件(11)，该第一联接元件与锁定元件(13B)共同作用，并且第一联接元件(11)和锁定元件(13B)在该锁定元件(13B)的第一位置中以如下方式相互锁定，即所述联接设备不短于沿其轴向限定的长度，并且第一联接元件(11)和锁定元件(13B)在该锁定元件(13B)的第二位置中能够以如下方式相互滑动，特别是相互交错地滑动，即所述联接设备(10)沿其轴向方向相对限定的长度缩短。
5.根据前述权利要求1至4之任一项所述的阀操作设备(100)，其中，所述联接设备(10)的纵向轴线至少基本上平行于所述推杆(220)的纵向轴线定向。
6.根据前述权利要求1至5之任一项所述的阀操作设备(100)，其中，所述第一联接元件(11)具有带有外部纵向齿部的第一区段(16)和构造为没有齿部的、特别是与第一区段(16)邻接的第二区段(18)，并且所述锁定元件(13B)具有沿轴向延伸的区段(17)，该区段具有构造为与联接元件(11)的第一区段(16)的外部纵向齿部对应的内部纵向齿部，其中该内部纵向齿部设置在锁定元件(13B)的环形和/或套筒状区段的内侧面上。
7.根据权利要求6所述的阀操作设备(100)，其中，在锁定元件(13B)的第一位置中，所述联接元件(11)以外部纵向齿部沿轴向方向按以下方式相对于锁定元件(13B)轴向滑动，即内部纵向齿部不与联接元件的外部纵向齿部啮合，而是锁定元件(13B)的内部纵向齿部位于构造为没有齿部的第二区段(18)的高度上，并且是当锁定元件(13B，13B’，43B)沿周向方向按以下方式旋转时，即联接元件(11)的第一区段(16)的外部纵向齿部的至少一个齿，特别是所有齿与锁定元件(13B)的内部纵向齿部的至少一个齿，特别是与所有齿至少部分沿轴向方向对齐。
8.根据权利要求6或7所述的阀操作设备(100)，其中，在锁定元件(13B)的第二位置中，该锁定元件(13B，13B’，43B)沿周向方向按以下方式旋转，即联接元件(11)的第一区段(16)的外部纵向齿部的所有齿相对锁定元件(13B)的内部纵向齿部的所有齿按以下方式错开布置，即第一联接元件(11)的外部纵向齿部的齿与内部纵向齿部的齿至少在其轴向长度的一部分上啮合，或者能够通过联接元件(11)与锁定元件(13B)之间的轴向相对滑动相互啮合。
9.根据权利要求1至8之任一项所述的阀操作设备(100)，其中，所述锁定元件(13B)能够围绕联接设备(10)的纵向轴线旋转，特别是当联接元件(11，11’，41)以外部纵向齿部沿轴向方向按以下方式相对锁定元件(13B，13B’，43B)轴向滑动时，即内部纵向齿部不与第一联接元件(11，11’，41)的外部纵向齿部啮合，而是位于构造为没有齿部的第二区段(18，48)的高度上。
10.内燃发动机，该内燃发动机具有根据权利要求1至9之任一项所述的阀操作设备。
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