用於內燃機的閥配氣機構的製作方法

2023-11-11 06:02:07

依靠包括兩個具有不同凸輪升程的凸輪的可調節式常規閥配氣機構，內燃機的氣缸能夠以兩個不同操作模式操作。如果不是使用具有不同升程的兩個凸輪，而是使用僅一個單凸輪和不具有凸輪升程的基環(代替第二凸輪)，那麼能夠依靠閥配氣機構關閉氣缸。在這種關閉狀態中，聯接至氣缸的氣體交換閥的凸輪從動件不與單凸輪相互作用，而與基環相互作用，使得氣體交換閥未被致動。

背景技術：

序言中提及類型的閥配氣機構公知於de19945340a1。

技術實現要素：

本發明的目的是指示一種開發閥配氣機構的新方式。

該問題通過獨立權利要求的主題解決。優選實施例是從屬權利要求的主題。

因此，本發明的基本觀點是利用至少兩個第一以及兩個第二凸輪來裝備閥配氣機構，至少兩個第一以及兩個第二凸輪沿凸輪軸的軸向方向以抗轉矩方式交替地布置在凸輪軸上。此處，兩個第一凸輪和兩個第二凸輪分別具有相同凸輪輪廓。將常規的單個第一凸輪以及單個第二凸輪「區分」為兩個第一以及兩個第二凸輪，結果是，從凸輪傳遞至凸輪從動件的力能夠以更均勻的方式分布至凸輪從動件。

此外，在第一和第二位置之間調節凸輪軸期間，凸輪從動件沿軸向方向的切換行駛被縮短或者減半，因為第一和第二凸輪交替地沿軸向方向布置在凸輪軸上。設置成用於調節凸輪軸上的凸輪從動件的凸輪從動輥還能夠被構建以便軸向上尤其短。尤其，連接通過內燃機生成的發動機制動與此處提出的閥配氣機構，也能夠特定好地接收作用在凸輪從動件上的更高力。結果，這導致閥配氣機構中降低的機械磨損，因此導致閥配氣機構增加的使用壽命。

根據本發明的用於內燃機的閥配氣機構包括凸輪軸和凸輪從動件。根據本發明具有相同第一凸輪輪廓的兩個第一凸輪以抗轉矩方式彼此軸向隔開布置在凸輪軸上。根據本發明具有相同第二凸輪輪廓的兩個第二凸輪以抗轉矩方式彼此軸向隔開布置在軸上。凸輪從動件在第一位置和第二位置之間軸向可調節，在第一位置中其驅動地連接至兩個第一凸輪，在第二位置中其驅動地連接至第二凸輪。此外，根據本發明的凸輪從動件具有機械調節設備，其與凸輪軸相互作用，用於在第一和第二位置之間軸向調節凸輪從動件。

在優選實施例中，凸輪從動件具有第一和第二凸輪從動輥，它們布置成軸向彼此隔開，其在第一位置與兩個第一凸輪相互作用，並且在第二位置與兩個第二凸輪相互作用。以該方式，在調節凸輪從動件期間所需的在其第一和第二位置之間沿凸輪軸的軸向方向的切換行駛能夠相對於常規閥配氣機構明顯降低，理想地甚至減半。

特別優選地，在凸輪從動件的第一位置，兩個凸輪從動輥中相應一個驅動地連接至兩個第一凸輪中相應一個。另一方面，在凸輪從動件的第二位置，兩個凸輪從動輥中相應一個驅動地連接至兩個第二凸輪中相應一個。以該方式，從凸輪傳遞至凸輪從動件的力能夠尤其均勻地傳遞至凸輪從動件的凸輪從動輥，這對凸輪從動輥的磨損具有有利效應。

尤其方便地，兩個凸輪從動輥布置成彼此間的軸向距離與兩個第一凸輪彼此間以及兩個第二凸輪彼此間的軸向距離相同。這能夠確保有效的驅動聯接兩個第一和第二凸輪至兩個凸輪從動輥。

在有利的進一步發展中，存在至少兩個第三凸輪以及一個第三凸輪從動輥，它們以與第一/第二凸輪和第一和第二凸輪從動輥相同的方式構建。清楚的是，除了兩個這種第三凸輪和第三凸輪從動輥，能夠提供基本上任何期望數量的凸輪對，它們具有成對相同的相應凸輪輪廓。

在能夠結合上文解釋的有利進一步發展的另一有利進一步發展中，分別提供了至少三個第一凸輪、至少三個第二凸輪以及至少三個凸輪從動輥。

在優選實施例中，機械調節設備具有可調節的第一機械接合元件。後者與存在於凸輪軸上的第一滑動導軌相互作用，用於將凸輪從動件從第一位置軸向調節至第二位置。調節設備還具有能夠準備的用於將凸輪從動件從第二位置軸向調節至第一位置的第二機械接合元件，第二機械接合元件與存在於凸輪軸上的第二滑動導軌相互作用。使用這種機械接合元件允許省掉技術上複雜的氣壓系統。

在另一優選實施例中，兩個滑動導軌布置成相對於凸輪軸在凸輪軸上軸向可調節並且靠聯接元件連接至凸輪從動件。此處實現所述聯接，使得用於在第一和第二位置之間調節的滑動導軌的軸向移動伴隨有凸輪從動件的相同軸向移動。該構造變型伴隨機械調節設備尤其長的使用壽命。

有利的進一步發展證明技術上尤其簡單的實現，其中兩個滑動導軌構建在共同套筒上。所述套筒此處以軸線可位移方式被推進凸輪軸。

根據特別優選實施例，聯接元件接合入設置在套筒上的凹槽。變型能夠以技術上尤其簡單因此價格優惠的方式實現，其中，凹槽優選實現為形成在套筒的外周上的周向凹槽。

尤其方便地，聯接元件能夠以螺栓狀或者銷狀方式構建並且能夠從凸輪從動件徑向向外突出。該變型要求尤其少的安裝空間。

在其要求尤其少的安裝空間的可替換變型中，突起能夠從套筒的外周側徑向向外突出，該突起接合入形成在聯接元件上的凹槽。

尤其方便地，突起能夠構建為沿套筒的周向方向行進的珠子。

根據另一實施例，機械調節設備包括第一致動器。第一機械接合元件依靠第一致動器在第一位置和第二位置之間可調節，在第一位置其接合入第一滑動導軌，在第二位置其不接合入第一滑動導軌。可替換地或者此外，機械調節設備包括第二致動器，第二機械接合元件依靠第二致動器在第一位置和第二位置之間可調節，在第一位置其接合入第二滑動導軌，在第二位置其不接合入第二滑動導軌。使用這種致動器還允許省掉用於調節相應的接合元件的氣壓和/或液壓調節器件，其僅能夠在技術上利用相當大的努力實現。

方便地，第一致動器在不活躍位置和活躍位置之間可調節。優選地，可調節性能夠實現為使得第一致動器在不活躍位置不接觸第一接合元件，通過從不活躍位置至活躍位置的調節利用機械接觸將第一接合元件從第二位置調節至第一位置。在該變型中，代替或除了第一致動器，第二致動器也能夠在不活躍位置和活躍位置之間可調節。對應於第一致動器，第二致動器在不活躍位置也不接觸第二接合元件。通過從不活躍位置至活躍位置的調節，第二致動器通過機械接觸將第二接合元件從第二位置調節至第一位置。使用用於調節接合器件的純機械器件(呈致動器的形式)簡化了整個閥配氣機構的結構。這涉及在生產閥配氣機構中相當大的成本節約。

方便地，將第一和/或第二接合元件從第一位置調節至第二位置依靠凸輪從動件的衝程移動發生。換句話說，通過第一或者第二凸輪朝向兩個致動器引起的衝程移動來移動凸輪從動件。當這些被置於它們的活躍位置時，通過凸輪從動件的、因此通過相應接合元件的衝程移動，相應的接合元件壓靠相對於凸輪軸處於活躍位置的相應固定的、因此不可移動的致動器，以該方式被致動器「移位」至其第二位置。以該方式能夠省掉通過第一或者第二致動器的活躍移動來主動調節第一或者第二接合元件。因此，兩個致動器能夠結構上以非常簡單的方式構造，這引起生產的成本優勢。

特別優選地，兩個致動器能夠構建為線性可調節式電動致動器。在該情況下，它們能夠以簡單的方式通過用於在活躍位置和不活躍位置之間調節的閥配氣機構的控制設備被致動。此外，實現為電致動器允許沿著它們的調節方向非常精確的控制致動器的線性定位。在該變型中，機械調節設備實現為機電調節設備。

在另一優選實施例中，第一致動器具有線性可調節式第一定位元件。第一定位元件能夠包括柱形定位主體，在將第一接合元件移動至第一滑動導軌時，柱形定位主體的端面側壓靠接合元件的擱置成與第一定位元件相對的端面側。以類似方式，第二致動器也能夠具有線性可調節式第二定位元件，第二定位元件具有柱形定位主體。以類似第一定位元件的方式，在將第二接合元件移動至第二滑動導軌時，柱形定位主體的端面側能夠壓靠第二接合元件的擱置成與第二定位元件相對的端面側。以上述方式，能夠以簡單因此價格優惠的方式實現致動器與接合元件的期望機械聯接。

在另一有利進一步發展中，第一致動器具有：殼體；以及第一定位元件，其相對於殼體以平移方式在第一和第二位置之間可調節。在該變型中，代替或除了第一致動器，第二致動器也能夠具有：殼體；以及第二定位元件，其相對於該殼體以平移方式在第一和第二位置之間可調節。依靠這種優選具有銷狀或者螺栓狀接觸段的定位元件，能夠以簡單的方式實現致動器與接合元件需要的機械相互作用，以使接合元件優選以形狀配合方式接合滑動導軌。

方便地，用於至少一個接合元件、優選用於兩個接合元件的凸輪從動件具有接合元件固定設備，用於將接合元件可拆開地固定在第一或者第二位置。在該變型中，所述接合元件固定設備具有彈簧加載固定元件。後者在接合元件的第一位置被接收在設置在接合元件上的第一安裝中。在接合元件的第二位置，固定元件被接收在設置在凸輪從動件上的第二安裝中。

優選地，第一和/或第二接合元件分別具有基體，基體以螺栓狀或者銷狀方式構建，在其周向側上第一安裝件構建為第一周向凹槽，布置在軸向一定距離處的第二安裝件構建為第二周向凹槽。

尤其方便地，機械調節設備不包括任何液壓和/或氣壓部件。

如果閥配氣機構要操作在具有能夠被關閉的氣缸的內燃機中，根據優選實施例提議構建第一或者第二凸輪作為沒有凸輪升程的基環。

本發明進一步涉及一種具有先前提出的閥配氣機構的內燃機。

藉助於附圖，本發明的進一步重要的特徵及優勢將見於從屬權利要求、附圖以及附圖說明。

應該理解的是，上文提到的以及下文將進一步解釋的特徵不僅能夠以示出的組合使用，而且能夠使用在其他組合中或者單獨使用，這並不超出本發明的範圍。

附圖說明

本發明的優選示範實施例圖示於附圖並且在以下說明中進一步詳細解釋，其中，相同附圖標記指代相同或者類似或者功能相同的部件。

分別圖示出了：

圖1是根據本發明具有凸輪軸的閥配氣機構的例子，

圖2是圖1的例子的變型，滑動導軌相對於凸輪軸軸向可調節。

圖3是圖2的可替換例子的變型。

具體實施方式

圖1圖示了根據本發明的閥配氣機構1的例子的概略圖。閥配氣機構1包括凸輪軸2和凸輪從動件。具有相同第一凸輪輪廓17a的兩個第一凸輪4a以抗轉矩方式布置在在凸輪軸2上並且彼此軸向隔開一定距離。此外，具有相同第一凸輪輪廓17b的兩個第二凸輪4b以抗轉矩方式布置在凸輪軸2上並且彼此軸向隔開一定距離。正如圖1清楚地示出的，兩個第一凸輪4a和兩個第二凸輪4b沿著凸輪軸2的軸向方向a交替。

凸輪從動件3沿著軸向方向a在第一位置和第二位置之間可調節，在第一位置其驅動地連接至兩個第一凸輪4a，在第二位置其驅動地連接至兩個第二凸輪4b。圖1示出了此處處於第一位置的凸輪從動件3。

凸輪從動件3能夠具有柱形構建的凸輪從動件基體5，分別以中空柱形方式構建的第一和第二凸輪從動輥6可旋轉地安裝在其周向側34上並且彼此隔開一定距離。兩個凸輪從動輥6布置成彼此間的軸向距離與兩個第一凸輪4a彼此以及兩個第二凸輪4b彼此間的軸向距離相同。

對本領域相關專家來說，凸輪從動件基體5還公知為稱為「螺栓」或者「位移軸線」。當凸輪從動件3連接在第一位置時，經由凸輪從動輥6，發生兩個第一凸輪4a與凸輪從動件3的兩個凸輪從動輥6的驅動連接或者各自的機械聯接。在第二位置，兩個凸輪從動輥6驅動地連接或者各自地機械聯接兩個第二凸輪4b。在這兩種情形下，依靠第一或者各自的第二凸輪4a、4b將凸輪軸2的旋轉移動轉換為凸輪從動件3的線性移動。

如圖1所示，在凸輪從動件3的第一位置，兩個凸輪從動輥6因此聯接至第一凸輪4a，但是不連接至第二凸輪4b。凸輪從動輥6經由適當構建的機械聯接設備(未在圖1中進一步詳細圖示)、尤其以致動器的方式致動用於在打開和關閉狀態之間調節的閥。

圖1的凸輪從動件3具有機械調節設備7，機械調節設備7與凸輪軸2相互作用，用於在第一和第二位置之間軸向調節凸輪從動件3。為此，機械調節設備7包括可調節的第一機械接合元件8a。用於將凸輪從動件3從圖1示出的第一位置軸向調節至第二位置的第一機械接合元件8a與存在於凸輪軸3上的第一滑動導軌9a相互作用。以類似方式，機械調節設備7具有可調節的第二機械接合元件8b。用於將凸輪從動件3從其第二位置軸向調節至第一位置的第二接合元件8b與存在於凸輪軸3上的第二滑動導軌9b相互作用。

機械調節設備7進一步包括第一致動器10a，依靠第一致動器10a將第一接合元件8a在圖1示出的第一位置和圖中未示出的第二位置可調節，在第一位置，第一接合元件8a接合入第一滑動導軌9a，在第二位置，第一接合元件8a不接合入第一滑動導軌9a。機械調節設備7還包括第二致動器10b，依靠第二致動器10b將第二接合元件8b在第一位置和第二位置之間可調節，在第一位置，第二接合元件8b接合入第二滑動導軌9b，在第二位置，第二接合元件8b不接合入第二滑動導軌9b。機械調節設備7不包括任何液壓或者氣壓部件。

第一致動器10a在不活躍位置(inactiveposition)和活躍位置(activeposition)之間可調節。為了該目的，兩個致動器10a、10b能夠構建為線性可調節式電動致動器。在該情況下機械調節設備7實現為機電調節設備。換句話說，電動致動器10a、10b此處被術語「機械調節設備」7包括。

兩個致動器10a、10b可被閥配氣機構1的控制設備11控制，用於在它們的活躍位置以及它們的不活躍位置之間調節。該調節性以這種方式實現，使得第一致動器10a在不活躍位置不接觸第一接合元件8a。在從其不活躍位置至其活躍位置的調節期間，第一致動器10a通過機械接觸將第一接合元件8a從其第二位置調節至其第一位置。

將第一接合元件8a從第一位置調節至第二位置能夠優選依靠凸輪從動件3的衝程移動、尤其依靠凸輪從動件基體5的衝程移動進行。此處，通過第一或者第二凸輪4a、4b沿第一致動器10a的方向引起的衝程移動來移動凸輪從動件3。如果第一致動器10a置於其活躍位置，那麼通過凸輪從動件3的、因此通過第一接合元件8a的衝程移動，第一接合元件8a壓靠第一致動器10a並且被第一致動器10a調節至其第二位置。在該狀態下，第一接合元件8a接合入第一滑動導軌9a，使得由於凸輪軸2的旋轉移動將凸輪從動件3依靠布置於在其上的第一滑動導軌9a從其第一位置軸向移動至第二位置。第二致動器10b也在不活躍位置以及活躍位置之間可調節。該調節性以這種方式實現，使得第二致動器10b在不活躍位置不接觸第二接合元件8b。在從其不活躍位置調節至其活躍位置期間，第二致動器10b通過機械接觸將第二接合元件8b從其第二位置調節至其第一位置。

將第二接合元件8b從第一位置調節至第二位置優選還依靠凸輪從動件3的衝程移動、尤其依靠凸輪從動件基體5的衝程移動進行。此處，通過第一或者第二凸輪4a、4b沿第二致動器8b的方向引起的衝程移動來移動凸輪從動件3。當第二致動器8b置於其活躍位置時，那麼通過凸輪從動件3的、因此通過第二接合元件8b的衝程移動，第二接合元件8b壓靠第二致動器10b，因此被第二致動器10b調節至其第二位置。

在該狀態下，第二接合元件8b接合入第二滑動導軌9b，使得由於凸輪軸2的旋轉移動，凸輪從動件3依靠布置在其上的第二滑動導軌9a從其第二位置軸向移動至第一位置。

第一致動器10a具有線性可調節式(參見箭頭15a)第一定位元件12a。第一定位元件12a能夠從第一致動器10a的第一殼體16a局部突出並且以線性可調節式方式相對於其布置。該第一定位元件能夠以銷或者螺栓狀方式構建，第一定位元件12a的面向第一接合元件8a的端面側13a在將第一接合元件8a移動至第一滑動導軌9a時壓靠第一接合元件8a的擱置成與第一定位元件12a相對的端面側14a。第二致動器10b具有線性可調節式(參見箭頭15b)第二定位元件12b。第二定位元件12b能夠從第二致動器10b的第二殼體16b局部突出並且以線性可調節式方式相對於其布置。該第二定位元件能夠以銷或者螺栓狀方式構建，第二定位元件12b的面向第二接合元件8b的端面側13b在將第二接合元件8b移動至第二滑動導軌9b時壓靠第二接合元件8b的擱置成與第二定位元件12b相對的端面側14b。

正如圖1清楚示出的，凸輪從動件3具有用於兩個接合元件8a、8b、優選用於接合元件8a、8b兩者的各自的第一或者各自的第二接合元件固定設備22a、22b，它們用於將第一或者各自的第二接合元件8a、8b可拆開地固定在第一或者各自的第二位置。正如能夠看見的，兩個接合元件固定設備22a、22b分別具有彈簧加載的固定元件23a、23b，它們在相應的接合元件8a、8b的第一位置被接收在設置於相應接合元件8a、8b上的第一安裝件24a、24b中。在凸輪從動件的第二位置，固定元件23a、23b被接收在設置在凸輪從動件上的第二安裝件25a、25b中。第一和第二接合元件8a、8b分別具有以螺栓狀或者銷狀方式構建的基體29a、29b。在基體29a、29b的周向側，第一安裝件24a、24b構建為第一周向凹槽27a、27b，第二安裝件25a、25b構建為第二周向凹槽28a、28b，布置成在周向側上軸向隔開一定距離。

藉助於圖1的視圖，下文解釋將凸輪從動件3從第一位置調節至第二位置。在圖1的場景中，凸輪從動件3置於第一位置，在第一位置，其凸輪從動輥6驅動地連接至第一凸輪4a。

如果要發生將凸輪從動件2從其第一位置調節至其第二軸向位置，如圖1所示，那麼機械調節設備7的第一接合元件8a接合第一滑動導軌9a。這依靠第一電致動器10a發生。

正如已經解釋的，第一致動器10a在圖1示出的不活躍位置以及圖1的虛線指示的活躍位置之間可調節。第一致動器10a在不活躍位置不機械接觸第一接合元件8a。在從其不活躍位置至其活躍位置的調節期間，第一致動器10a通過機械接觸將第一接合元件8a從其第二位置調節至其第一位置。在第一位置，第一接合元件8a接合入第一滑動導軌9a(參見圖1)，使得依靠第一滑動導軌9a通過凸輪軸2的旋轉移動將凸輪從動件3從其第一位置軸向移動至其第二位置，這圖示於圖2。在使第一接合元件8a接合第一滑動導軌9a之後，能夠通過控制設備11將第一致動器10a再次移回其不活躍位置。

與第二滑動導軌9b一樣，第一滑動導軌9a能夠具有圖中未示出的斜坡結構，使得在凸輪從動件3已經達到第二軸向位置後，第一接合元件8a不接合第一滑動導軌。在該第二位置，第二凸輪4b驅動連接凸輪從動輥6。將凸輪從動件3從第二位置調節回第一位置能夠依靠第二致動器10b、第二接合元件8b以及第二滑動導軌9b發生，以與先前解釋的將凸輪從動件3從第一位置轉換至第二位置類似的方式。

在圖2中示出了圖1的例子的變型，其中，在圖2中僅軸向局部詳細示出了閥配氣機構的凸輪軸2和凸輪從動件3。在根據圖2的變型中，兩個滑動導軌9a、9b相對於凸輪軸2軸向可調節地布置在凸輪軸2上，並且依靠聯接元件18聯接至凸輪從動件3。此處所述機械聯接實現為使得滑動導軌9a、9b沿著軸向方向a的移動(典型地用於在第一和第二位置之間調節凸輪從動件3)還伴隨有凸輪從動件3沿著軸向方向a的移動。如圖2所示，聯接元件18優選以螺栓狀或者銷狀方式構建，能夠從凸輪從動件3徑向向外突出。

如圖2所示，兩個滑動導軌9a、9b形成為共同套筒19上的外周向凹槽30a、30b。此處套筒19以軸向可移位方式被推動(參見箭頭20)入凸輪軸2。因此，為了機械軸向聯接，聯接元件18能夠接合入設置在套筒19上的凹槽20，該凹槽根據圖2優選實現為形成在套筒19的外周上的周向凹槽21。

在第一定位元件8a或第二定位元件8b接合至相應滑動導軌9a、9b引起套筒19相對於凸輪軸2沿著軸向方向a移動時，由於經由聯接元件18存在套筒19的機械聯接，凸輪從動件3被拖動，凸輪從動件3沿著軸向方向a。以該方式，實現凸輪從動件3b在其第一及其第二位置之間發生期望的軸向調節。

圖3示出了圖2的例子的變型。還在圖3的例子中，僅軸向局部詳細示出了閥配氣機構的凸輪軸2和凸輪從動件3。圖3的例子與圖2的例子的不同之處在於，不是在套筒19上設置凹槽20，而是提供了突起31，其從套筒19的外周向側35徑向向外突出。突起31能夠構建為珠子32，其沿套筒19的周向方向行進。珠子32或者突起31接合入形成在聯接元件18上的凹槽33，該凹槽優選以凹槽狀方式構建。所述凹槽33還能夠直接形成在凸輪從動件3上或者形成在其凸輪從動件基體上(未示出在圖3中)。在圖3的變型中突起31和凹槽33的操作原理對應於螺栓狀聯接元件18結合形成在套筒19上的凹槽20的操作原理。