CN1322227C - 可变阀门行程控制装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及机械的可变阀门行程控制装置，利用所述控制装置，无论是在单个阀门，还是在阀门组的情况下，都可在发动机运转过程中将阀门行程无级地从最大长度一直调到常闭状态，同时可改变阀门的开启时间，阀门由摇臂操作，可通过摇臂位置变化来改变阀门的行程和开启时间。为此，在同缸头相连的支座中可旋转地支承有一个调整件，它具有偏心安置于其上的轴(58)，在轴上可转动地安置着至少一个摇臂(59)，摇臂经过凸轮滚子被凸轮驱动，摇臂接触面驱动操纵阀门的摇臂(64)的滚子，调整件的旋转轴线等于滚子的旋转轴线，实现阀门常闭状态的接触面呈圆弧形向外凸起，其半径的中心点处于摇臂的旋转轴线上，半径长度与滚子的半径长度之和给出在调整件及滚子的共同旋转轴线与该调整件的轴之间的距离(L)。

Description

可变阀门行程控制装置

技术领域

本发明涉及机械的可变阀门行程控制装置。

背景技术

在发动机运行过程中，阀门行程在单个阀门或阀门组的情况下都通过所述控制装置被无级地从最大长度调节到常闭状态并且同时可以改变阀门的开启时间，其中所述阀门由摇臂驱动，而摇臂本身又由摇杆、摆杆或肘形节杆加载，通过后者的位移改变了阀门的行程和开启时间。

除一种阀门行程控制装置外，都可以借助阀门行程控制装置实现在发动机的低转速区内的阀门操作，在这里，如发动机开发者所要求的那样，在一个调定的减小的阀门行程条件下，阀门开启区获得一个大大减小的旋转角，从而为阀门的开启和关闭过程获得一个相对阀门开启的旋转大大缩小的旋转角。

除另一种阀门行程控制装置外，在阀门行程控制装置的调节过程中不发生或只微小地发生阀门操作的相位移。

这些阀门行程控制装置可被用于无节流地控制负载并且被用于阀门-气缸的断开。

一个或多个阀门可以借助阀门行程控制装置交替地由不同的凸轮驱动，在这里，转换是通过一个控制杆的调整来实现的，而不使用可转换的离合栓。

此外，通过补充的装置便可实现维修周期的延长。

DE4326331A1例如公开了一种内燃机，它为每个缸配备有至少两个并行工作的且分别通过凸轮和传动机构操作的行程阀门，其中所述行程阀门的阀门行程变化可以彼此无关地调整。为做到这一点，传动机构的支撑点可以通过可转动的、支撑在共同的偏心轴上的偏心件来调整，每个缸的所述至少两个偏心件的上升曲线彼此不同。还规定了，传动机构呈支撑在偏心件上的拖杆形状，它作用于摇臂上。

就该阀门行程控制装置具有如专利申请受理序号10036373.3-13所述的阀门行程控制装置的特征而言，本发明要求该申请的优先权。

发明内容

本发明的任务是提供一种阀门行程控制装置。

为了完成上述任务，本发明提供一种阀门行程控制装置，它用来在发动机运转过程中实现阀门行程的无级调整和阀门的常闭状态，其特征是，在一个同缸头相连的支座中，可旋转地支承有一个调整件，调整件具有一个偏心安置于其上的轴，在轴上可转动地安置着至少一个摇臂，摇臂经过一个凸轮滚子被凸轮驱动，并且摇臂以它的接触面驱动操纵阀门的摇臂的滚子，在此情况下，调整件的旋转轴线等于滚子的旋转轴线，实现阀门常闭状态的接触面呈圆弧形向外凸起，其半径有一中心点，该中心点处于摇臂的旋转轴线上，所述半径长度与所述滚子的半径长度之和给出在调整件及滚子的共同旋转轴线与调整件的轴之间的距离。

在根据本发明的阀门行程控制装置中，所述调整件呈调整盘形状，在所述轴上，在所述调整盘两侧可旋转地设有摇臂，所述摇臂通过所述凸轮滚子被所述凸轮驱动。此外，为操作一个阀门，作为调整件设有两个调整盘或调整杆，在它们之间，一个由凸轮驱动的摇臂可转动地支承在一个连接所述两个调整盘的轴上，当操作三个阀门时，由凸轮驱动的摇臂可旋转地支承在从所述调整盘的外侧面中突出来的轴上。

另外，通过并列安置的、可相对回转180°的、支承在调整盘或调整杆的至少两个轴上且在该调整盘上相应定位的摇臂，能如此通过不同的凸轮来先后操作阀门，即通过所述调整盘的旋转，一组朝向一个旋转方向的摇臂转而与该凸轮配合，同时，另一组朝向相反的旋转方向的摇臂脱离与该凸轮配合。此外，为避免因阀门行程控制装置的调整而发生阀门操作的相位移，所述摇臂通过一个具有凸轮滚子的且大体垂直延伸的连杆被驱动，其中该凸轮滚子被固定在一个水平的、同该缸头的结构体相连的导杆上。另外，布置在阀门行程控制装置里的凸轮滚子和其它的为阀门操作而设置的滚子完全或部分地由成形的滑动体代替。

附图说明

图1表示一阀门行程控制装置，配有一个由一凸轮从侧面传动的肘形节杆，依此，在调节时行星齿轮装置的运动过程是如此发生的：驱动阀门的摇臂的滚子有作为太阳齿轮的功能；肘形节杆有作为行星齿轮的功能；调整杆有作为行星齿轮托架的功能。

图2表示一阀门行程控制装置，它有一个从侧面由一凸轮驱动的肘形节杆，该肘形节杆通过固定在一可调连杆上的多个滚子驱动那些操纵阀门的摇臂。

图3表示一阀门行程控制装置，配有一个从侧面由一凸轮驱动的肘形节杆，该肘形节杆如此铰接地支承在一个调整臂上，使得肘形节杆可以执行摇杆的往复运动，从而驱动一个操纵一阀门的摇臂。

图4表示一阀门行程控制装置，它有两个从两侧安置在一调整盘上的摇臂，这两个摇臂各自由一凸轮驱动并自己驱动一操纵阀门的摇臂。

图5表示一阀门行程控制装置，其上的凸轮滚子被固定在一个水平的导杆上，这样，在调节阀门行程控制装置的过程中，可避免阀门操纵的相移。

图6表示采用调整杆的阀门行程控制装置。

具体实施方式

图1示出一安置在缸头中的阀门行程控制装置，它设置用于操纵阀门1。在这里，一个大致垂直延伸的肘形节杆2在一侧通过其凸轮滚子3被驱动。在肘形节杆2的两侧分别设有一个调整杆5，该调整杆起到旋转接头4的支持件的作用，肘形节杆2支承在该旋转接头中。肘形节杆2具有朝下的接触面6和7，这两个接触面大致垂直于肘形节杆2的纵轴线地延伸，在此，通过接触面6驱动一个操纵着阀门1的摇臂8的滚子9，而通过接触面7则可实现阀门1的常闭状态。

借助阀门行程控制装置，阀门行程长度可在发动机运转过程中无级地从一最大阀门行程一直调节到常闭状态，其中阀门开启时间随着阀门行程缩小而同时缩短。阀门操作只会发生微不足道的相位移。

依据本发明，阀门行程控制装置按照行星齿轮装置的原理来工作，其中，摇臂8的滚子9起着一太阳齿轮的作用，而肘形节杆2起着一行星齿轮的作用，在这里，呈圆形地向外隆起的接触面7形成一行星齿轮的滚动面。两个调整杆5用作行星齿轮托架且具有一个固定在缸头10上的旋转接头11，当阀门1关闭时，该旋转接头的旋转轴线等于摇臂8的用作太阳齿轮的滚子9的旋转轴线。这样，在两个调整杆5转动时，支承在旋转接头4中的肘形节杆2呈圆形围绕旋转接头11的旋转轴线从而围绕滚子9的旋转轴线运动，在这里，在肘形节杆2进行摆动时，只要圆形接触面7接合到滚子9的外圆周面上，则阀门1不被操作且阀门间隙也不改变。在这种情况下，在调整杆5的下旋转接头和滚子9的共同旋转轴线与调整杆5的上旋转接头和肘形节杆2的共同旋转轴线之间出现一个间距L，该间距由接触面7的半径长度R1和滚子9的半径长度R2之和得到，即L＝R1+R2。

如果朝下隆起的接触面6在两个调整杆5的调整运动之后接合到滚子9的外圆周面上，则摇臂8首先以一个小的摆动运动被驱动转动一个小的旋转角，在这里，随着接触面6尽可能咬合到滚子9的外圆周面上，摇臂8的摆动运动及其旋转角便增大。

为实现其调整，一个调整杆或两个调整杆5具有一个圆形的、围绕旋转接头11的旋转轴线延伸的齿部12，一控制轴13以一齿部与该齿部12啮合。两个调整杆5也可通过一连杆来驱动，该连杆接受一个偏心轴或曲轴的加载。

在角位A上，阀门行程控制装置被调到最大阀门行程，而在角位B上被调到阀门1常闭状态。

为同时操作两个阀门1，可以在一个调整杆5的两侧设置两个肘形节杆2，在这里，每个肘形节杆2驱动一个操纵阀门1的摇臂8。

摇臂8在其驱动阀门1的端部上有一个阀门间隙补偿件14，该补偿件的上升运动由一个相应定位的、可调的顶杆15来限制，在此，顶杆15同缸头10的结构体10相连并具有一个减振件16。由于安装了顶杆15，所以，当阀门1的上接触面因阀门座偏转而略微向上移动时，也能实现阀门行程控制装置的符合规定的功能。在此，在肘形节杆2和摇臂8的滚子9之间的配合借助顶杆15保持不变，其中阀门1的位置改变由阀门间隙补偿件14来补偿。

由于肘形节杆2借助凸轮17的驱动只能在一个方向上进行，所以，为了实现肘形节杆2在相反方向上的驱动而设置一个复位件18，从而使肘形节杆2以其凸轮滚子3被压向凸轮17。

图2表示一个安置在缸头中的阀门行程控制装置，它是为同时操纵两个阀门19而设置的。在这里，两个摇臂20从上方分别通过一个滚子21被驱动，其中滚子21安置在一个轴22上，而轴22本身被固定在一个可沿其纵向调节的连杆23的叉形柄上并且在连杆23的叉形柄之间设有另一个居中的滚子21。在居中的滚子21上安置了一个大致垂直延伸的且在侧面由一个凸轮28通过一凸轮滚子29被驱动的肘形节杆24，该肘形节杆以其上端支承在一个与缸头结构体相连的旋转接头25中并在其下端上具有与居中的滚子21相啮合的且与其纵轴线大致垂直地延伸的接触面26、27。在这里，接触面26为实现阀门19的常闭状态而呈圆弧形地朝外凸起，圆弧半径R具有一个中心点，该中心点处于旋转接头25的旋转轴线上，而与接触面26相连的、为产生阀门行程而设置的接触面27被设计成呈曲线形地向内凸起。为实现阀门行程控制装置的调整，使连杆23沿接触面26、27移动，在此，连杆23支承在一调整杆31的旋转接头30中，该调整杆由一个控制轴32传动。

利用阀门行程控制装置，可以在发动机运转过程中将阀门行程长度无级地从一个最大阀门行程一直调定到常闭状态，其中阀门开启时间会随着阀门行程的减小而同时短短。不会发生阀门操作的相位移。

在角位A上，阀门行程控制装置被调到最大阀门行程，而在角位B上被调到阀门19的常闭状态。

为了只操作一个阀门19，肘形节杆24驱动居中的滚子21，与此同时，摇臂20则由两个外滚子21对称地驱动，在此，居中的滚子21的直径小于两个外滚子21的直径，以便避免扭力对连杆23有影响。在这种情况下，也可以让两个外滚子21由肘形节杆24驱动，而居中的滚子21亦由肘形节杆24驱动。

由于肘形节杆24借助凸轮28的驱动只能在一个方向上进行，所以，为了在反向上驱动肘形节杆24而设置一个复位件33，这样便可使肘形节杆24以其凸轮滚子29压向凸轮28。通过一旋转接头34与肘形节杆24相连的复位件33本身如此连接在一个同调整杆31相连的杆36的旋转接头35上，即在将阀门行程控制装置调到一个更小的阀门行程的同时增大复位件33的回转力。

图3表示一安置在缸头中的阀门行程控制装置，它设置用于操纵阀门37。在这里，一个大致垂直延伸的肘形节杆38的上端从侧面通过其凸轮滚子39被一个凸轮40驱动。在肘形节杆38的两边分别安置一个调整杆41，它用作用于肘形节杆38的旋转接头42的支承件，在此，旋转接头42安置在肘形节杆38的下部上，调整杆41本身以其上端与一个可旋转地支承在缸头结构体中的控制轴43抗扭相连。

根据本发明，肘形节杆38是按照摇杆原理工作的，不过，肘形节杆38为驱动阀门37具有大致与其纵轴线成直角地向下的接触面44、45并且通过接触面44驱动一个摇臂46的滚子47，而通过接触面45与滚子47的啮合可实现阀门37的常闭状态，其中接触面45呈圆弧形朝外凸起，其半径R的中心点在肘形节杆38的旋转轴线42上。

利用阀门行程控制装置，可在发动机运转过程中将阀门行程长度无级地从一个最大阀门行程一直调到常闭状态，在此，阀门开启时间会随着阀门行程的减小而同时缩短。只会发生阀门操作的微小相位移。

在角位A上，阀门行程控制装置被调到最大阀门行程，而在角位B上被调到阀门37的常闭状态。

由于肘形节杆38借助凸轮40的驱动只能在一个方向上进行，所以，为在反向上驱动肘形节杆38而设置一个复位件48，这样，肘形节杆38以其凸轮滚子39而被压向凸轮40。在这里，复位件48一方面经过一旋转接头49与肘形节杆38相连，另一方面又支承在两个调整杆41的旋转接头50中。

图4表示一个安置在缸头中的阀门行程控制装置，它设置用于同时操作两个阀门51。根据本发明，该阀门行程控制装置具有一个调整盘52，该调整盘可旋转地支承在一与缸头53相连的支座54中，该支座同时也用作凸轮轴55的支承、一控制轴56的支承和一个复位弹簧57的支承。调整盘52在其侧部区域里有一个轴58，在该轴上，在调整盘52的两侧分别设有一个摇臂59，其中这两个摇臂59利用它们的凸轮滚子60从上方各被一个凸轮61驱动。两个摇臂59都具有朝下的接触面62和63，这些接触面大致平行于摇臂59的纵轴线延伸，其中通过接触面62来驱动一个摇臂64的滚子65，而通过接触面63实现了阀门51的常闭状态。

利用阀门行程控制装置，可在发动机运转过程中将阀门行程长度无级地从一个最大阀门行程一直调到常闭状态，其中阀门开启时间会随着阀门行程的减小而同时缩短。发生阀门操作的相位移现象，在这里，在凸轮轴旋转方向合适的情况下可替代一个凸轮轴调整机构。

阀门行程控制装置按照行星齿轮装置的原理工作，其中，两个操纵阀门51的摇臂64的滚子65起到一太阳齿轮的作用，而摇臂59具有行星齿轮的功能，在此，它们的接触面63被设计成呈圆形向外凸起并形成行星齿轮的滚动面。调整盘52用作行星齿轮托架，其中当阀门51关闭时，调整盘的旋转轴线等于摇臂64的用作太阳齿轮的滚子65的旋转轴线。这样，在调整盘52做旋转运动时，支承在轴58上的摇臂59呈圆形地围绕两个滚子65和调整盘52的旋转轴线运动，在这里，在摇臂59做摆动运动时，阀门51不被操作且阀门间隙不改变，只要圆形接触面63与滚子65的外圆周相啮合，就一直会保持上述情况。实现阀门51的常闭状态的接触面63呈圆弧形向外凸起，其半径R1有一个中心点，该中心点处于其摇臂59的旋转轴线上，半径长度R1和滚子65的半径长度R2之和得到了在调整盘52与滚子65的共同旋转轴线和调整盘52的旋转轴线58之间的距离L。在调整盘52进行调整旋转之后，如果向内凸起的接触面62与滚子65的外圆周相接合，则摇臂64首先以小摆动的形式被驱动转动一个小旋转角，其中随着接触面62尽可能与两个滚子65的外圆周配合，摇臂64的摆动运动及其旋转角同时增大。

为实现其调整，调整盘52在其外圆周上有一个圆形的且绕调整盘52的旋转轴线延伸的齿部66，可旋转地支承在支承座54上的控制轴56以其齿部与上述齿部相啮合。

在角位A上，阀门行程控制装置被调到最大阀门行程，在角位B则被调到阀门52的一种常闭状态。

为操作一个阀门51或同时操作三个阀门51，设有两个调整盘52，在这两个调整盘之间，在一轴58上设有一个由一凸轮61驱动的摇臂59，该轴将两个调整盘52连接起来。为同时操作三个阀门51，在调整盘52的两个外侧面上，在从调整盘52中突出的轴58上分别安置另一个由一凸轮61驱动的摇臂59，其中所有摇臂59都经过安置在它其下面的摇臂64来驱动它们的阀门51。

由于摇臂59借助凸轮61的驱动只能在一个方向上进行，所以，为了在反方向上驱动摇臂59而设有成扭转弹簧形状的复位弹簧57，这样，摇臂59便以其凸轮滚子60被压向凸轮61。在这种情况下，复位弹簧57的支脚为其简单的装配和固定被嵌接夹紧在支座54的、为凸轮轴55而设的分体支承座的接合缝中。

通过并列安置和彼此偏转180°的且安置在调整盘58的不同轴58上的摇臂59，阀门51可借助不同的凸轮61来操作。摇臂59在调整盘52上如此安置在至少两个轴58上，即通过调整盘52的旋转使一组朝向一旋转方向的摇臂59用于与凸轮啮合；同时，另一组朝着相反旋转方向的摇臂59则避开与凸轮啮合。

图5表示一个安置在缸头中的阀门行程控制装置，它是为操纵阀门67而设的，在这里，通过阀门行程控制装置的调整不产生阀门操作的相位移。根据本发明，阀门行程控制装置具有一个固定在一大致水平的导杆68上的凸轮滚子69，其中，导轩68是可旋转地支承在一个控制轴70上。在导杆68的下面并与之相平行地安置了一个摇臂71，该摇臂的一端支承在一个与控制轴70抗扭地相连的调整杆73的一个旋转接头72中；摇臂71的另一端支承在一个大体垂直延伸的、与凸轮滚子69的轴相连的连杆75的旋转接头74中。在摇臂71的下面还安置了另一个用于操纵阀门67的摇臂76，该摇臂具有一个滚子77，该滚子向上接合到摇臂71的一个呈圆形向内凸起的接触面78上。在此，在凸轮滚子69的旋转轴线和旋转接头72的旋转轴线之间的距离L以及在控制轴70的旋转轴线和旋转接头72的旋转轴线之间的距离是相等的。从距离L和摇臂76的滚子77的半径长度R2之和中可求出摇臂71的朝下的接触面78的半径长度R1，因此，R1＝L+R2。

由于凸轮79的驱动只能在一个方向上进行，所以为了能在反方向上以连杆75驱动导杆68和摇臂71，设有一个复位件80，在这里，复位件80的一端与缸头结构体相连并以其另一端通过一个与导杆68相连的杆82的旋转接头81将凸轮滚子69压向凸轮79。

在图4所示的阀门行程控制装置中，作为调整件也可不使用上述调整盘52，而改用一调整杆83，如图6所示的调整杆。在这里，正如采用调整盘52那样，调整杆83的转动轴线必须在所属阀门51关闭时与摇臂64滚子65的转动轴线对准。调整杆83可以呈肘形节杆形状并离开其转向轴线地具有一个轴向平行的回转支座，它有一个用于可回转地支承摇臂59的轴58。因此，调整杆83具有与调整盘52相同的功能。

无论是调整盘52，还是调整杆83，它们都可以单侧安置或者与阀门行程控制装置搭接地设置在两侧。如图6所示，调整杆83的旋转可以间接地通过一个控制轴56来实现，也可以直接来实现。

Claims (5)

1.一种阀门行程控制装置，它用来在发动机运转过程中实现阀门行程的无级调整和阀门的常闭状态，其特征在于：在一个同缸头(53)相连的支座(54)中，可旋转地支承有一个调整件，该调整件具有一个偏心安置于其上的轴(58)，在该轴上可转动地安置着至少一个摇臂(59)，该摇臂通过一个凸轮滚子(60)被一凸轮(61)驱动，所述摇臂(59)以它的接触面(62；63)驱动操纵该阀门(51)的摇臂(64)的滚子(65)，在此情况下，该调整件的旋转轴线等于该滚子(65)的旋转轴线，实现该阀门(51)的常闭状态的所述接触面(63)呈圆弧形向外凸起，其半径(R1)有一个中心点，该中心点处于其摇臂(59)的旋转轴线上，所述半径(R1)的长度与所述滚子(65)的半径长度(R2)之和给出在该调整件(52)及该滚子(65)的共同旋转轴线与该调整件(52)的轴(58)之间的距离(L)。

2.如权利要求1所述的阀门行程控制装置，其特征在于：所述调整件呈调整盘(52)形状，在所述轴(58)上，在所述调整盘(52)两侧可旋转地设置摇臂(59)，所述摇臂通过所述凸轮滚子(60)被所述凸轮(61)驱动。

3.按权利要求1或2所述的阀门行程控制装置，其特征在于：为操作一个阀门(51)，作为所述调整件设有两个调整盘(52)或调整杆(83)，在它们之间，一个由一凸轮(61)驱动的摇臂(59)可转动地支承在一个连接所述两个调整盘(52)的轴(58)上，当操作三个阀门(51)时，由一凸轮(61)驱动的摇臂(59)可旋转地支承在从所述调整盘(52)的外侧面中突出来的轴(58)上。

4.按权利要求3所述的阀门行程控制装置，其特征在于：通过并列安置的、可相对回转180°的、支承在调整盘(52)或调整杆(83)的至少两个轴(58)上且在该调整盘(52)上相应定位的摇臂(59)，能如此通过不同的凸轮(61)来先后操作阀门(51)，即通过所述调整盘(52)的旋转，一组朝向一个旋转方向的摇臂(59)转而与该凸轮配合，同时，另一组朝向相反的旋转方向的摇臂(59)避开与该凸轮配合。

5.按权利要求1或2所述的阀门行程控制装置，其特征在于：布置在该阀门行程控制装置里的所述凸轮滚子和其它的为阀门操作而设置的滚子完全或部分地由成形的滑动体代替。

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