用於內燃發動機的閥門驅動裝置的製作方法

2023-04-23 06:11:56

專利名稱：用於內燃發動機的閥門驅動裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於內燃發動機的閥門驅動裝置。
背景技術：
已經知道用於內燃發動機的閥門驅動裝置具有至少一個第一凸輪元件和一個第二凸輪元件，這些凸輪元件可以藉助一個轉換滑槽來軸向地移位並且它們被提供用於實現一種可轉換的閥門驅動；並且具有一個傳感器單元，該傳感器單元被提供用於確定至少一個凸輪元件的旋轉位置和/或相位。DE 10 2008 036 462A1披露了一種閥門驅動裝置，該閥門驅動裝置具有一個用於檢測凸輪軸位置的傳感器裝置。該傳感器裝置包括一個編碼器轉輪(Geberrad)，該編碼器轉輪被布置在一個滑槽部分上。該傳感器裝置記錄凸輪軸的旋轉過程中該凸輪軸的位置。DE 10 2009 014 517A1披露了一種用於內燃發動機的閥門驅動器，在該閥門驅動器中提供了一種具有編碼器轉輪的滑動凸輪系統，其中該編碼器轉輪具有兩個編碼器轉輪軌道。該編碼器轉輪與一個以位置固定的方式安裝在汽缸蓋中的位置傳感器相互作用。編碼器轉輪的多個角度區段的外徑被選定成使得該傳感器的一個內面末端沿著編碼器轉輪的或者這些角度區段的一個圓柱形的外圓周表面移動，從而與所述外圓周表面以一個小的徑向間距通過一個氣隙來分開，這樣使得傳感器能夠檢測在這些角度區段與這些插在其間的空隙之間的急劇過渡，每個凸輪對的這些凸輪之一是基於閥門打開和閥門關閉時刻的這些角度間距而被編碼的。DE 10 2008 049 103A1披露了一種閥門驅動裝置，該閥門驅動裝置具有一個滑動式凸輪系統，在這種滑動式凸輪系統中提供了一個位置檢測裝置，該位置檢測裝置具有兩個編碼器轉輪。這種位置檢測裝置具有四個傳感器元件，其中這些傳感器元件中的兩個分別被形成為傳感器輪的區段。第一和第三傳感器元件聯接到一個第一凸輪元件上，並且第二和第四傳感器元件聯接到一個第二凸輪元件上。這些傳感器元件分別具有一個檢測轉換位置和一個中間轉換位置。在檢測轉換位置中，對應的傳感器元件被布置在位置檢測裝置的一個檢測區域中。這種位置檢測裝置被提供用於對這些傳感器元件進行無接觸式檢測。在此，藉助這些傳感器元件將一個信號引入該位置檢測裝置中，其中一個信號波形是取決於這些傳感器元件的形貌結構。在此，不同的傳感器元件的形貌可以是相互有區別的。

發明內容
本發明的一個目的是，為內燃發動機提供一種改進的閥門驅動裝置，這種閥門驅動裝置使得能夠檢測多種特徵變量。本發明因而給出一種用於內燃發動機的閥門驅動裝置。該閥門驅動裝置具有一個主凸輪軸，該主凸輪軸帶有一個第一凸輪元件，該第一凸輪元件以一種防扭轉並且軸向可移位的方式布置在該主凸輪軸上；並且帶有一個第二凸輪元件，該第二凸輪元件以一種防扭轉並且軸向可移位的方式布置在該主凸輪軸上，並且帶有一個傳感器單元。此外，該第一凸輪元件具有一個第一編碼器轉輪並且該第二凸輪元件具有一個第二編碼器轉輪。此外，一個第三編碼器轉輪以一種防扭轉並且軸向固定的方式布置在該主凸輪軸上。在各個凸輪元件上提供一個編碼器轉輪的結果是，在這些凸輪元件軸向移位過程中，設置在這些凸輪元件上的這些編碼器轉輪也能夠發生軸向移位。優選的是該第一和該第二編碼器轉輪各自在圓周上具有一定數目的接片，並且該第三編碼器轉輪在圓周上具有多個齒。凸輪元件防扭轉地布置在主凸輪軸上以及軸向固定的第三編碼器轉輪防扭轉地布置在主凸輪軸上的結果是，該第一和該第二編碼器轉輪的各自的接片的以及該第三編碼器轉輪的齒的位置在該凸輪軸的旋轉過程是相同的。在本發明的一個有利的改進中規定，該第一和該第二編碼器轉輪是軸向可移位的，使得能夠將這些接片插入到該第三編碼器轉輪的齒隙中。各個凸輪元件以及在這些凸輪元件上安裝的編碼器轉輪相對於軸向固定在該主凸輪軸上的凸輪元件的這種可軸向移位能力的結果是，能夠藉助一個對應的傳感器單元來確定這些對應的凸輪元件的軸向位置。有利地規定，該第一編碼器轉輪的接片的數目與該第二編碼器轉輪的接片的數目不同。因此，在該第一凸輪元件以及布置在該第一凸輪元件上的第一編碼器轉輪朝向固定在該主凸輪軸上的第三編碼器轉輪的方向軸向移位，使得該第一編碼器轉輪的接片被推入該第三編碼器轉輪的齒隙中時，得到被軸向地固定在該主凸輪軸上的編碼器轉輪的預先確定數目的齒隙。與此相反，如果第二凸輪元件以及布置在該第二凸輪元件上的該第二編碼器轉輪朝向軸向固定在該主凸輪軸上的編碼器轉輪方向軸向移位，使得該第二編碼器轉輪的接片被推入軸向固定在該主凸輪軸上的編碼器轉輪的齒隙中，則又得到軸向固定在該主凸輪軸上的編碼器轉輪的預先確定數目的齒隙。軸向固定在該主凸輪軸上的編碼器轉輪的齒隙的數目在該第一編碼器轉輪被推入的情況下、在該第二編碼器轉輪被推入的情況下、在這兩個編碼器轉輪都被推入的情況下以及這兩個編碼器轉輪都沒有被推入的情況下分別是不同的。由於由此改變軸向固定在該主凸輪軸上的編碼器轉輪的齒隙的數目，因而能夠確定各個凸輪元件的軸向位置。在本發明的一個有利的改進中規定，該第三編碼器轉輪的各個齒之間的間距是不均勻的。這使得能夠與各個凸輪元件的軸向位置無關地基於該第三編碼器轉輪的各個齒的不同的間距或者說齒隙寬度來確定該主凸輪軸的徑向位置。該傳感器單元優選適合於確定各個凸輪元件的軸向位置和該主凸輪軸的徑向位置。確定所述多個不同的特徵變量僅要求一個傳感器。在本發明的一個有利的改進中規定，該傳感器單元適合於通過檢測該第三編碼器轉輪的齒隙的數目和寬度來確定各個凸輪元件的軸向位置和該主凸輪軸的徑向位置。還有利地規定，該傳感器單元布置在該第三編碼器轉輪上方的中央位置。由於該第一凸輪元件的編碼器轉輪的以及該第二凸輪元件的編碼器轉輪的軸向移位能力，與軸向固定在該主凸輪軸上的第三編碼器轉輪的設置相結合，該傳感器單元可以布置在該第三編碼器轉輪上方的中央位置，使得不需要該傳感器的可軸向移位以及不需要設置多個傳感器單元。在本發明的一個有利的改進中規定，該傳感器單元以位置固定的方式布置在內燃發動機的汽缸蓋中。還規定，該傳感器單元能夠執行無接觸式分析求值(Auswertung)。


在附圖中展示了本發明的多個示例性實施方案並且將在以下說明中對其進行更詳細的解說。在附圖中:圖1示出根據本發明的閥門驅動裝置的一個示例性實施方案的立體圖；圖2示出了根據圖1的閥門驅動裝置的一個分解視圖；圖3示出根據本發明的閥門驅動裝置處於第一轉換位置的側視圖；圖4示出根據本發明的閥門驅動裝置處於第二轉換位置的側視圖；圖5示出根據本發明的閥門驅動裝置處於第三轉換位置的側視圖；和圖6示出根據本發明的閥門驅動裝置處於第四轉換位置的側視圖。
具體實施例方式在這些附圖中，相同的附圖標記用於表示相同的或功能上相同的部件。根據圖1，一種用於內燃發動機的閥門驅動裝置具有一個主凸輪軸1，該主凸輪軸帶有一個凸輪軸驅動器並且在外徑上帶有多個花鍵齒形。在主凸輪軸I上布置了一個第一滑動件或凸輪元件6、一個第二滑動件或凸輪元件11、以及主凸輪軸的一個編碼器轉輪8，它們各自在內徑上具有花鍵齒形。此外，該閥門驅動裝置具有一個用於檢測多種特徵變量的傳感器7、和用於使對應的凸輪元件6、11軸向移位的多個致動器2、3、4、5。第一凸輪元件6具有兩個凸輪對、用於使凸輪元件6軸向移位的一個滑槽、和一個編碼器轉輪9。第一凸輪元件6的這兩個凸輪對布置在鄰近凸輪軸驅動器的近端處。用於使第一凸輪元件6軸向移位的該滑槽布置在中央區域中，並且編碼器轉輪9布置在第一凸輪元件6的遠端處。編碼器轉輪9在圓周上具有一個接片或齒，該接片或齒在第一凸輪元件6的軸向方向上延伸。該主凸輪軸的編碼器轉輪8鄰近第一凸輪元件6的編碼器轉輪9布置，其中該主凸輪軸的編碼器轉輪8是以一種軸向固定的方式布置的。編碼器轉輪8具有帶有9個齒隙的齒形，其中，各個齒是以不均勻的間距布置的並且是不同地確定尺寸的。第二凸輪元件11具有一個編碼器轉輪10、用於使第二凸輪元件11軸向移位的一個滑槽、以及兩個凸輪對。第二編碼器轉輪10被布置在鄰近該主凸輪軸的編碼器轉輪8的近端處，用於使第二凸輪元件11軸向移位的該滑槽被布置在第二凸輪元件11的中央區域中，並且這兩個凸輪對被布置在第二凸輪元件11的遠端處。編碼器轉輪10在圓周上具有三個接片或齒，這些接片或齒在第二凸輪元件11的軸向方向上延伸。用於檢測多種特徵變量的傳感器7以位置固定的方式布置在內燃發動機的汽缸蓋中並且布置在該主凸輪軸的編碼器轉輪8上方的中央位置，並且該傳感器被提供用於無接觸式分析求值。第一凸輪元件6的致動器2、3和第二凸輪元件11的致動器4、5分別被豎直地布置在各自對應的凸輪元件的滑槽之上。這些致動器2、3、4、5分別是電操作的並且各自具有一個可駛出的轉換銷。為了使這些凸輪元件移位，對應的轉換滑槽各具有一個滑槽軌道。這種滑槽軌道被設計成一個槽狀凹陷並且是直接在這些凸輪元件中形成的。這種滑槽軌道具有S形的設計。為了使這些凸輪元件移位，根據這種滑槽軌道的位置而定，兩個轉換銷之一駛出，接合進入滑槽軌道中。滑槽軌道的這種S形的形式的結果是，在這些凸輪元件6、11旋轉運動過程中，一個軸向力作用在這些凸輪元件6、11上,這些凸輪元件6、11藉助這種軸向力而發生移位。圖2示出根據圖1的閥門驅動裝置的一個分解圖。帶有凸輪軸驅動器的主凸輪軸I在外徑上具有花鍵齒形。第一凸輪元件6、主凸輪軸I的編碼器轉輪8和第二凸輪元件11在內徑上具有花鍵齒形並且它們被插到主凸輪軸I上。在此，在組裝之後，該主凸輪軸的編碼器轉輪8是以一種軸向固定的方式布置的。布置在主凸輪軸I上的這些凸輪元件
6、11分別具有用於汽缸1-4的兩個凸輪對(未展示)。在此，這些凸輪對具有至少兩個不同的凸輪外形，這些凸輪外形就輪廓和/或凸輪行程而言可以不同。在這些凸輪元件6、11上固定了編碼器轉輪9、10，這些編碼器轉輪的齒能夠接合在該主凸輪軸的編碼器轉輪8的齒隙中。由於這些花鍵齒形，滑動件6、11在主凸輪軸I上是軸向可移位的，但是不能相對於主凸輪軸I扭轉。用於檢測這些編碼器轉輪的齒隙的傳感器7布置在該主凸輪軸的編碼器轉輪8上方的中央位置。圖3示出根據本發明的閥門驅動裝置處於第一轉換位置的側視圖。當發動機運行時，由該主凸輪軸和其上布置的這些凸輪元件6、11構成的凸輪軸以曲軸轉速的一半旋轉。如在圖3中所示，這些凸輪元件6、11處於一個初始轉換位置或第一轉換位置，並且通過一個棘爪機構保持在位置中。在第一轉換位置中，汽缸1-4是未轉換(geschaltet)的。第一凸輪元件6的編碼器轉輪9與該主凸輪軸的編碼器轉輪8相接合，而第二凸輪元件的編碼器轉輪10與該主凸輪軸的編碼器轉輪8脫離接合。由於事實是第一凸輪元件6的第一編碼器轉輪9具有一個齒，該主凸輪軸的編碼器轉輪8的齒隙中的一個齒隙被填充。布置在該主凸輪軸的編碼器轉輪8上方的傳感器7因而檢測到該主凸輪軸的編碼器轉輪8的八個齒隙。以此方式能夠確定該閥門驅動裝置是處於第一轉換位置。圖4示出根據本發明的閥門驅動裝置處於第二轉換位置的側視圖。在閥門驅動裝置的第二轉換位置中，汽缸I和2被轉換並且汽缸3和4未轉換。為此目的，用於汽缸I和2的凸輪元件11從第一轉換位置被移位進入第二轉換位置。這些凸輪元件的致動是藉助電致動器(未展示)實現的，這些電致動器被固定從而相對於該凸輪軸是不可旋轉的。這些致動器例如固定到汽缸蓋上。可替代地，這些致動器可以類似地固定到軸承託架上或固定到閥門罩蓋上。對於汽缸I和2，從凸輪元件11的第一轉換位置轉換進入凸輪元件11的第二轉換位置是藉助致動器的一個銷來實現的，該銷駛出並且接合在凸輪元件11的滑槽中，該滑槽被固定地連接到凸輪元件11上。該滑槽將凸輪軸的旋轉運動轉換成凸輪元件11的軸向移動。由於事實是，在閥門驅動裝置的第二轉換位置中，第一凸輪元件6的編碼器轉輪9以及第二凸輪元件11的編碼器轉輪10 二者都與該主凸輪軸的編碼器轉輪8相接合，其中，第一編碼器轉輪9具有一個齒並且第二編碼器轉輪10具有三個齒，所以傳感器7檢測到該主凸輪軸的編碼器轉輪8的五個齒隙。以此方式能夠確定該閥門驅動裝置處於第二轉換位置。圖5示出根據本發明的閥門驅動裝置處於第三轉換位置的側視圖。在第三轉換位置中，汽缸1-4是轉換的，並且這些凸輪元件6、11處於它們的終端位置。為此目的，第一凸輪兀件6在軸向方向上移位,其方式為第一凸輪兀件6的編碼器轉輪9被移位而與該主凸輪軸的編碼器轉輪8脫離接合。具有如先前的三個齒的第二凸輪元件11的編碼器轉輪10與該主凸輪軸的編碼器轉輪8相接合。傳感器7因而檢測到該主凸輪軸的編碼器轉輪8的六個齒隙。能夠以此方式確定該閥門驅動裝置處於第三轉換位置。圖6示出根據本發明的閥門驅動裝置處於第四轉換位置的側視圖。在第四轉換位置中，汽缸I和2未被轉換,而汽缸3和4是轉換的。用於汽缸I和2的凸輪元件11因而從第二轉換位置被移位進入凸輪元件11的第一轉換位置中。在凸輪元件11的第一轉換位置中，第二凸輪元件11的編碼器轉輪10與該主凸輪軸的編碼器轉輪8脫離接合。由於事實是，在該閥門驅動裝置的第四轉換位置，第一凸輪元件6的編碼器轉輪9或第二凸輪元件11的編碼器轉輪10都不與該主凸輪軸的編碼器轉輪8相接合，傳感器7檢測到九個齒隙。能夠以此方式確定該閥門驅動裝置處於第四轉換位置。汽缸的轉換返回初始位置是按照上述過程來發生。編碼器轉輪8、9、10的這種配置使得這些凸輪元件的編碼器轉輪9、10有可能在該主凸輪軸的編碼器轉輪8上使得齒隙的數目和/或齒隙的寬度可以改變。齒、齒隙的數目和齒幾何形狀是示例性展示的。例如就齒寬度和深度或者齒的形狀而言，類似地可以想到具有不同幾何形狀構型的齒和齒隙的其他組合。這些編碼器轉輪的可能的組合產生了不同數目的齒隙和位置。這些通過傳感器7來檢測並且由發動機控制器來分析求值。由此確保可靠地檢測這些凸輪元件6、11的軸向位置以及該凸輪軸的徑向位置。通過根據本發明的這種用於內燃發動機的閥門驅動裝置，此外可能的是，實現例如發動機用於啟動一停車功能的一種有目的的停機，使得發動機可以執行快速啟動。另外，藉助傳感器7，有可能的是，不僅檢測凸輪軸的徑向位置而且類似地檢測這些凸輪元件6、11的位置，也就是說對於檢測這些凸輪元件6、11的位置而言不要求額外的傳感器。附圖標記列表I主凸輪軸2致動器3致動器4致動器5致動器6第一凸輪元件7傳感器8主凸輪軸的編碼器轉輪9第一凸輪元件的編碼器轉輪10第二凸輪元件的編碼器轉輪11第二凸輪元件
權利要求
1.一種用於內燃發動機的閥門驅動裝置，該閥門驅動裝置具有一主凸輪軸(I);具有一個第一凸輪元件(6)，該第一凸輪元件以一種防扭轉並且軸向可移位的方式布置在該主凸輪軸(I)上；具有一個第二凸輪元件(11)，該第二凸輪元件以一種防扭轉並且軸向可移位的方式布置在該主凸輪軸(I)上；並且具有一個傳感器單元(7)，其中，該第一凸輪元件(6)具有一個第一編碼器轉輪(9)並且該第二凸輪元件(11)具有一個第二編碼器轉輪(10)，並且，一個第三編碼器轉輪(8)以一種防扭轉並且軸向固定的方式布置在該主凸輪軸(I)上。
2.如權利要求1所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該第一和第二編碼器轉輪(9，10)各自在圓周上具有多個接片，並且該第三編碼器轉輪(8)在圓周上具有多個齒。
3.如權利要求1或2所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該第一和第二編碼器轉輪(9，10)是軸向可移位的，其方式為，這些接片能夠插入到該第三編碼器轉輪(8)的齒隙中。
4.如權利要求2或3所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該第一編碼器轉輪(9)的接片的數目與該第二編碼器轉輪(10)的接片的數目是不同的。
5.如權利要求2至4之一所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該第三編碼器轉輪(8)的各個齒之間的間距是不均勻的。
6.如以上權利要求之一所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該傳感器單元(7)適合於確定各個凸輪元件(6，11)的軸向位置以及該主凸輪軸(I)的徑向位置。
7.如以上權利要求之一所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該傳感器單元(7)適合於通過檢測該第三編碼器轉輪(8)的齒隙的數目和寬度來確定各個凸輪元件(6，11)的軸向位置以及該主凸輪軸(I)的徑向位置。
8.如以上權利要求之一所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該傳感器單元(7)布置在該第三編碼器轉輪(8)上方的中央位置上。
9.如以上權利要求之一所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該傳感器單元(7)以位置固定的方式布置在該內燃發動機的汽缸蓋中。
10.如以上權利要求之一所述的閥門驅動裝置，其特徵在於，該傳感器單元(7)被提供用於無接觸式分析求值。
全文摘要
本發明涉及一種用於內燃發動機的閥門驅動裝置。該閥門驅動裝置具有一個主凸輪軸(1)和一個第一凸輪元件(6)，該第一凸輪元件以一種防扭轉並且軸向可移位的方式布置在該主凸輪軸上；並且具有一個第二凸輪元件(11)，該第二凸輪元件以一種防扭轉並且軸向可移位的方式布置在該主凸輪軸(1)上。該閥門驅動裝置還具有一個傳感器單元(7)。此外，該第一凸輪元件(6)具有一個第一編碼器轉輪(9)，並且該第二凸輪元件(11)具有一個第二編碼器轉輪(10)。一個第三編碼器轉輪(8)以一種防扭轉並且軸向固定的方式布置在該主凸輪軸(1)上。
文檔編號F01L1/047GK103174486SQ20121054106
公開日2013年6月26日 申請日期2012年12月13日 優先權日2011年12月21日
發明者M·瓦爾, K·富斯 申請人:Dr. Ing. h.c. F. 保時捷股份公司