用於內燃機閥動裝置加載的凸輪的製作方法

2023-09-13 20:32:05

專利名稱：用於內燃機閥動裝置加載的凸輪的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於按權利要求1前序部分所述閥動裝置加載的凸輪以及一種相應構成的閥動裝置。本發明還涉及一種閥門布置。
背景技術：
公知內燃機閥動裝置的液壓間隙補償元件(HVA元件)。
在傳統的液壓閥門間隙補償元件(HVA)中，例如杯形挺杆藉助於凸輪加載，由此改變活塞和杯形挺杆內殼之間的距離。當凸輪迴落時，間隙補償彈簧將(凸輪迴落下)卸載的活塞向上壓，直至挺杆緊貼在凸輪或凸輪基圓上。通過螺栓下的工作室空間擴大，油從儲油室通過球閥進入工作室。當凸輪轉動時活塞加載，球閥關閉，而注入工作室內的油產生如同液壓剛性連接的作用。杯形挺杆內部的閥門典型地具有閥球、閥球彈簧、閥座、閥套和復位彈簧，其中，在傳統的結構上，閥球彈簧沿閥座的方向對閥球加載。在藉助於凸輪或杯形挺杆相應加載的情況下打開或關閉閥門。
還有液壓閥門間隙補償元件，其中所述的閥門布置包括一個閥門，它在凸輪轉動時首先打開。這種閥門稱為自由球閥門，因為閥球在未加載狀態下可在高壓區的內部自由運動。在杯形挺杆內活塞相應運動的情況下，高壓區內的壓力上升，從而油或液壓液體從閥球旁邊經過流入儲油室內。在液體達到足夠速度的情況下，由於作用於閥球上的摩擦力或阻力造成閥門關閉，閥球與閥座產生接觸。就這樣高壓區和儲油室之間保持流體連接，由此形成用於操作發動機閥門所要求的動力嚙合(液壓剛性連接)。
為提高或可重複對這種閥球的控制，公知還有所謂的回彈閥門，其中在閥座和閥球之間具有一個閥門彈簧，它將閥球在未加載的狀態下壓離閥座。在這裡閥門因此在凸輪轉動時也是首先打開。這種回彈閥門的主要優點在於，在空間上不同的定向和極其不同的運行角情況下可以均勻地保證閥門的功能作用。但需要指出的是，閥門的關閉過程(為發動機閥門的加載快速提供動力嚙合)與自由球閥門相比更加緩慢，因為由流動的液壓液體產生的摩擦力在閥門關閉之前也必須克服閥座和閥球之間具有的彈簧的彈力。
這種回彈閥門或利用這種閥門構成的液壓閥門補償系統從US5.758.613中已公知。
回彈和自由球閥門與傳統的閥門相比產生更大的空行程。但為使發動機閥門以可接受的方式打開和關閉，必須增加用於提高凸輪行程速度的凸輪斜面高度。迄今為已經構成了這種高於恆定速度斜面的凸輪斜面。但提高的恆定速度凸輪斜面延長了凸輪斷面，其中，也不能超過規定的恆定速度值。由此產生一種漸進式打開和關閉發動機閥門。總而言之，回彈或自由球閥門與傳統的液壓閥門補償元件相比產生額外的空行程。

發明內容
本發明的目的在於提供一種液壓間隙補償元件(HVA-元件)，該元件比傳統的解決方案相比更好地考慮到回彈以及自由球HVA的工作原理。
依據本發明，該目的通過具有權利要求1特徵用於閥動裝置加載的凸輪、具有權利要求5特徵的相應閥動裝置以及具有權利要求9特徵的閥門布置得以實現。
利用依據本發明用於閥動裝置加載凸輪的構成，可以更為有效的方式減少在使用自由球或者回彈HVA時強烈出現的空行程。提供這種凸輪與提供傳統的凸輪相比並不意味著增加成本。
本發明具有優點的構成為從屬權利要求的主題。
有利地，前凸輪區具有一種造型，其帶有用於提供凸輪行程速度漸進式，特別是基本上線性結構的第一段、連接於第一段用於提供凸輪行程速度回落的第二段、連接於第二段用於提供基本上恆定的凸輪行程速度的第三段和連接於第三段用於提供凸輪速度其他結構的第四段。在這種情況下，第四段是向主凸輪區的過渡，藉助於其可向發動機閥門加載。閥球依據本發明在第三段期間與閥座接觸，由此HVA-閥門關閉。依據本發明通過凸輪行程速度在第一段期間非常迅速的上升，凸輪行程速度可以在第二和第三段回落或保持恆定，由此發動機閥門的加載時間與傳統的解決方案相比整體上可以得到改善。
依據目的到達前凸輪區第三段的凸輪行程速度確定發動機閥門打開可接受的數值。
事實證明同樣有益的是前凸輪區的第二段基本上包括凸輪行程速度的線性回落。這種線性回落在結構上可以按照相當簡單的方式實現。
優選前凸輪區的造型具有在角範圍α延伸的凸輪區，其中，α為0.1°至40°。
特別優選依據本發明的閥動裝置利用作為回彈閥門或者自由球閥門構成的HVA-閥門構成。依據本發明可供使用的凸輪造型特別是在這種閥門情況下可以減少通過HVA-閥門上的閥門間隙造成的加載時間。
依據本發明的閥門布置具有一個進氣門和一個排氣門，其中回彈閥門或者自由球閥門僅在進氣側阻擋，有助於在高轉速下提高扭矩和功率。依據本發明可以在高轉速下實現小空行程。但在這種情況下仍保持怠速質量，因為在怠速轉速下產生相當大的空行程。
僅在排氣側上具有回彈閥門或者自由球閥門有助於有效降低內燃機的廢氣排放。
無論是在進氣側還是在排氣側均具有這種回彈閥門或者自由球閥門既有助於提高轉矩和功率也有助於降低廢氣排放。在這種情況下與傳統的HVA-元件相比可以保證同樣良好的怠速質量。
整體上為此規定，回彈閥門或者自由球閥門的空行程在取決於發動機轉速的情況下變化，從而在怠速時產生相對多的空行程，而在高轉速時產生相對少的空行程。這種情況是絕對希望的，而且在設計或計算進氣門和排氣門的重疊面時可以具有優點的方式予以考慮。


下面藉助附圖對本發明作進一步說明。其中圖1以側視剖面示意圖示出本發明以特別具有優點的方式使用的作為回彈閥構成的HVA-閥門彈簧設置；圖2示出依據本發明用於閥動裝置加載凸輪的優選實施方式；圖3示出通過凸輪軸角描述的恆定角速度情況下由圖2的凸輪加載的挺杆行程速度。
具體實施例方式
圖1示出內燃機閥動裝置的區域100，其中，該閥動裝置藉助於內燃機凸輪軸的(圖中未示出的)凸輪加載。該閥動裝置控制在該視圖中同樣未示出的換氣閥或發動機閥門。
閥動裝置的所示區域100具有活塞體外殼10，裡面可移動支承壓力活塞12。在活塞12的內部構成一個空腔14，處於發動機油壓下的油可進入該空腔內。
活塞12在其底側12a具有作為閥座16a構成的區域，可由閥球16b加載。閥球16b和閥座16a與作為回彈閥門彈簧構成的閥門彈簧18和復位彈簧9共同為整體採用20標註的HVA-閥門的組成部分。
藉助於HVA-閥門彈簧18閥球16b在無負載狀態下與閥座16a保持距離。
通過HVA-閥門20空腔14與油在高壓下進入的高壓室22保持流體連接。
如果活塞12由於(未示出的)凸輪加載而向下運動，那麼高壓室22的容積變小，由此一部分油流從高壓室22進入空腔14。如已經提到的那樣，在這種情況下HVA-閥門首先打開，因為閥球16b與閥座16a具有一定的距離。
通過該油流閥球16b上產生摩擦力，將該閥球在閥座16a的方向上加載。如果摩擦力超過HVA-閥門彈簧的彈力以及需要時超過閥球16b的重力，那麼閥球向閥座16a上運動，並達到閥球緊貼在閥座16a上的關閉位置。在達到HVA-閥門20的關閉位置情況下，閥動裝置內產生動力嚙合，造成(未示出的)發動機閥門加載。
現藉助圖2和3詳細介紹依據本發明產生凸輪或壓力活塞12特別有利的行程運動或行程速度的凸輪構成。
在(圖2中也未示出的)凸輪軸上具有的凸輪在圖2中採用30標註。凸輪30的形狀通過相當尖分布的主凸輪區32以及凸輪基圓33表示。本發明框架內重要的是圖2中所示的前凸輪區31，其延伸通過角α表示。前凸輪區31在基圓33和主凸輪區32之間直接在主凸輪區32的凸輪轉動軌道32a前面構成。通過挺杆34的加載產生一種行程運動，如圖1所示，這種運動可以以公知的方式傳遞到活塞12上。挺杆34以公知的方式作為杯形挺杆、牽引杆、搖臂杆或者輥輪杆構成。挺杆行程時間上的推導稱為挺杆行程速度，它相當於活塞12的行程速度。
依據本發明凸輪30的凸輪斜面在前凸輪區31內這樣構成，使其形成具有不同特性的凸輪行程速度段。現藉助圖3對這些段作詳細說明。
首先，在凸輪基圓上連接漸進式行程速度結構的第一段1閥球16a開始運動，也就是說，利用漸進式斜面的這種非常陡峭構成的段明顯早於傳統系統達到所使用的液壓油的臨界速度。隨後是第二段2，它包括行程速度回落到打開發動機閥門可接受的數值。在該階段期間閥球16a進行運動並產生另一空行程。
在隨後的恆定速度斜面段3內，閥球16a接觸閥座16b，HVA-閥門關閉。由此閥動裝置內產生動力嚙合。3中恆定速度斜面的長度這樣構成，使其考慮到閥動裝置內機械和液壓的撓性。
隨後在段4內發動機閥門打開，也就是說，在該段後HVA-閥門關閉，閥動裝置預張緊。
與段4連接的是這裡沒有示出的主凸輪區，該區通過凸輪30的凸輪段32確定。
權利要求
1.一種用於內燃機閥動裝置加載的凸輪，帶有一個凸輪基圓(33)、一個主凸輪區(32)和一個在凸輪基圓(33)和主凸輪區(32)之間構成的前凸輪區(31)，它直接處於主凸輪區(32)轉動軌道(32a)的前面，其特徵在於，前凸輪區(31)具有一種造型，提供在凸輪行程速度上升之後凸輪行程速度下降隨後凸輪行程速度的進一步上升。
2.按權利要求1所述的凸輪，其中，前凸輪區(31)具有一種造型，帶有用於提供凸輪行程速度漸進式，特別是基本上線性結構的第一段(1)、連接於第一段(1)用於提供凸輪行程速度回落的第二段(2)、連接於第二段(2)用於提供基本上恆定的凸輪行程速度的第三段(3)和連接於第三段(3)用於提供凸輪速度其他結構的第四段(4)。
3.按權利要求1或2所述的凸輪，其中，到達前凸輪區(31)第三段(3)的凸輪行程速度確定發動機閥門打開可接受的數值。
4.按權利要求1-3任一項所述的凸輪，其中，前凸輪區(31)的第二段(2)基本上包括凸輪行程速度的線性回落。
5.按前述權利要求任一項所述的凸輪，其中，前凸輪區(31)的造型具有在角範圍α上延伸的凸輪區，其中，α為0.1°至40°。
6.用於發動機閥門加載的閥動裝置，其特徵在於按前述權利要求任一項所述的凸輪。
7.按權利要求6所述的閥動裝置，其特徵在於作為回彈閥門構成的HVA-閥門。
8.按權利要求7所述的閥動裝置，其特徵在於作為自由球閥門構成的HVA-閥門。
9.內燃機的閥門布置，帶有一個進氣門和一個排氣門，其特徵在於，進氣門和/或者排氣門可藉助於按前述權利要求6-8任一項所述的閥動裝置加載。
全文摘要
用於內燃機閥動裝置加載的凸輪，帶有一個凸輪基圓(33)、一個主凸輪區(32)和一個在凸輪基圓(33)和主凸輪區之間構成的前凸輪區(31)，它直接處於主凸輪區(32)轉動軌道(32a)的前面，其中，前凸輪區(31)具有一種造型，提供在凸輪行程速度上升之後凸輪行程速度下降隨後凸輪行程速度的進一步上升。
文檔編號F01L1/08GK1710257SQ20051007836
公開日2005年12月21日 申請日期2005年6月20日 優先權日2004年6月19日
發明者阿恩特·伊勒曼, 迪特爾·施米特, 彼得·賽勒, 奧利弗·施內爾 申請人:依納-謝夫勒兩合公司