CN101910569A - 气门机构 - Google Patents

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T·斯托尔克
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Abstract

本发明涉及一种特别是发动机的气门机构，所述气门机构具有：一凸轮轴(10a；10b)；至少一个能在所述凸轮轴(10a；10b)上轴向移位的凸轮件(11a，12a；11b，12b)；一止挡装置(13a；13b)，所述止挡装置设置成：沿所述凸轮件(11a，12a；11b，12b)的轴向方向(14a；14b)限定一行程。本发明提出：所述止挡装置(13a；13b)具有至少一个与所述凸轮轴(10a；10b)连接的止挡结构(15a，16a；15b，16b)。

Description

气门机构
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的气门机构(Ventiltriebvorrichtung)。
背景技术
已知一种特别是用于发动机的气门机构，所述气门机构具有：一凸轮轴；至少一个能在凸轮轴上轴向移位的凸轮件；一止挡装置，所述止挡装置设置成限定凸轮件沿轴向方向的行程。
发明内容
因此本发明的目的特别是：减小气门机构的内部摩擦力，从而提高带有根据本发明的气门机构的发动机的效率。所述目的根据本发明通过权利要求1的特征来实现。其它设计方案由从属权利要求得出。
本发明基于特别是用于发动机的气门机构，所述气门机构具有：一凸轮轴；至少一个能在凸轮轴上轴向移位的凸轮件；一止挡装置，所述止挡装置设置成限定凸轮件在轴向方向上的行程。
(本发明)提出：止挡装置具有至少一个与凸轮轴连接的止挡结构，由此能避免在凸轮轴与随同转动的止挡结构之间的相对转动。特别是由此能减小气门机构的内部摩擦力，从而能提高发动机的效率。由于不必在凸轮件和轴承桥(Lagerbrücken)上的精加工止挡面而降低了制造成本。还可以省略润滑槽。“连接”在本文中特别是应理解成：止挡结构布置成轴向固定且优选不能相对于凸轮轴转动，例如在止挡结构和凸轮轴之间材料结合的(stoffschlüssig)连接。此外“轴向”在此处和下文中特别是理解成关于凸轮轴的旋转轴线的轴向，除非另有明确的其它解释。同样，通过该旋转轴线来定义轴向方向。
此外(本发明)提出：止挡装置具有第二止挡结构，由此能有利地在两个方向上限定凸轮件在轴向方向上的行程。特别是如果气门机构具有能轴向移位的第二凸轮件，则能借助两个止挡结构简单地实现用于两个凸轮件的止挡装置。
特别是(本发明)提出：所述至少一个凸轮件在两个轴向方向中至少一个轴向方向上的行程间接地通过至少一个另外的元件和止挡装置限定。有利地，所述至少一个另外的元件是凸轮件。“间接”在本文中应理解成：不是使凸轮件直接抵靠在止挡装置的止挡面上、而是通过抵靠在另外的元件上来限定凸轮件的轴向行程，所述另外的元件的轴向行程间接地和/或直接地通过止挡装置限定。
如果止挡结构设计成伸出凸轮轴基圆的凸起，则能有利地实现止挡结构的制造技术简单的实施方案，由此能进一步降低制造成本。在此，“凸轮轴基圆”特别是应理解成一圆，该圆是能在一横截面、特别是止挡结构所处的横截面中垂直于旋转轴线放入凸轮轴内的最大半径的圆。
在本发明的一个设计方案中提出：止挡装置的至少一个止挡结构设计成销子，由此能特别简单和成本经济地进行制造。优选地，第二止挡结构也设计成销子。替代设计成销子的止挡结构，也可以使用本领域技术人员认为合适的其它止挡结构、例如固定在凸轮轴上的止挡环。
优选地，凸轮轴具有一接纳装置，所述接纳装置设置成：至少接纳第一止挡结构。由此，止挡结构能简单地与凸轮轴连接，由此能减小在止挡结构和止挡面之间的摩擦力，因为不再能发生相对转动。
此外(本发明)提出：凸轮件具有至少一个止挡面，所述止挡面设计成供至少一个止挡结构暂时/有时(zeitweise)抵靠。由此能使用结实的、在构造技术方面成本经济的现有构件。
特别有利的是：止挡面至少部分地设计成凸轮件的端侧。因此能使用现有构件，由此省去了附加的轴向结构空间。在此，术语“端侧”特别是应理解成一沿轴向界定构件并且大致垂直于凸轮轴的旋转轴线的面。“大致”在本文中应理解成：偏差最大为20％，其中5％的偏差是有利的，0％的偏差特别有利。优选地，两个端面中的仅一个至少部分地设计成用于止挡结构的止挡面，而第二端面设置成与第二凸轮件形状锁合地(formschlüssig)接触、进而特别是形成用于第二凸轮件的止挡面。
在本发明的特别有利的另一设计方案中，凸轮件具有一形成缺口的限位面，所述限位面至少部分地设计成止挡面。由此能缩小气门机构的轴向结构空间。
优选地，气门机构具有一锁止装置，所述锁止装置设置成：在至少一个切换位置中向凸轮件施加轴向力。由此，能有利地保持、特别是稳定凸轮件的位置。
优选地，锁止装置具有设计成斜槽的锁止缺口。“斜槽”特别是应理解成沿轴向方向具有至少一个斜面的锁止缺口。斜面优选地与旋转轴线围成非零且小于90度的角，其中所述角在此特别是在朝向止挡装置的一侧上会聚。借助斜槽能使沿径向作用在被弹簧加载的锁止球上的力向轴向方向偏转，由此能将凸轮件压靠到止挡装置上。
附图说明
其它优点由下面对附图的描述得出。在附图中示出本发明的实施例。说明书和权利要求书包含组合的多个特征。本领域技术人员也可以有目的地单独考虑这些特征、以及将这些特征组合成合适的其它组合。
在附图中，
图1示出具有凸轮轴的气门机构的透视图，所述气门机构具有两个能在凸轮轴上轴向移位的凸轮件以及一止挡装置，
图2沿图1中的线II-II示出气门机构的剖面图，
图3沿图2中的线III-III示出气门机构的剖面图，
图4示出气门机构的第二实施例的透视图，和
图5沿图4中的线V-V示出气门机构的剖面图。
具体实施方式
图1、图2和图3示出用于发动机的气门机构的本发明设计方案。气门机构具有两个设置在凸轮轴10a上的凸轮件11a、12a，所述凸轮件各自具有两个用于不同气缸的凸轮对28a、29a、30a、31a。每副凸轮对28a、29a、30a、31a各自具有两个不同设计的、具有相同的基圆半径34a的凸轮32a、33a，其中凸轮32a、33a具有不同的设计以分别用于不同的工作模式、例如燃烧模式和发动机制动模式或低转速范围和高转速范围。
两个凸轮件11a、12a在凸轮轴10a上设置成能沿轴向方向14a移位。通过密齿连接结构35a使凸轮轴10a与两个凸轮件11a、12a以不能相对转动的方式彼此连接。在凸轮件11a、12a的第一切换位置(参见图1、2)中，凸轮对28a、29a、30a、31a各自的第一凸轮32a与凸轮随动件(未详细示出)相接触，由此，通过凸轮件11a、12a围绕旋转轴线36a的转动来致动相应的换气门(未详细示出)。在凸轮件11a、12a的第二切换位置中，凸轮对28a、29a、30a、31a各自的第二凸轮33a与另外的凸轮随动件(未详细示出)相接触，由此通过凸轮件11a、12a围绕旋转轴线36a的转动致动另外的相应的换气阀(未示出)。
气门机构具有一致动装置，借助所述致动装置能使凸轮件11a、12a从第一切换位置移位到第二切换位置或相反地移位。凸轮件11a、12a沿轴向方向14a的移位通过具有两个滑槽轨道38a、39a的切换轨道37a的切换行程40a限定。在这个实施例中，切换行程40a与凸轮对28a、29a、30a、31a的两个凸轮32a、33a的中点距离/中心距离相对应。
致动装置具有两个致动销41a、42a，所述致动销41a、42a能接合到切换轨道37a的滑槽轨道38a、39a中，其中借助凸轮轴10a的转动能使凸轮件11a、12a轴向移位。
气门机构具有锁止装置26a，借助所述锁止装置26a将凸轮件11a、12a锁止在切换位置中。另外，通过锁止装置26a对凸轮件11a、12a施加一轴向力27a。锁止装置26a包括两个锁止球43a、44a、一压力弹簧45a和在两个凸轮件的内侧上的锁止缺口46a、47a、48a、49a，所述锁止缺口设计成斜槽。在此，压力弹簧45a对锁止球43a、44a施加一径向力。借助设计成斜槽的、根据斜面原理起作用的锁止缺口46a、47a、48a、49a，将轴向力27a传递到凸轮件11a、12a。为每个凸轮件11a、12a设置两个锁止缺口46a、47a、48a、49a。锁止球43a、44a在凸轮轴10a中设置在缺口50a中，所述缺口设计成沿径向穿过凸轮轴10a的孔。
气门机构具有一带有两个止挡结构15a、16a和止挡面20a、21a的止挡装置13a，借助其限制两个凸轮件11a、12a沿轴向方向14a的移位。具有一伸出凸轮轴基圆17a的凸起的止挡结构15a、16a设计成销子。两个接纳装置18a、19a接纳设计成销子的止挡结构15a、16a。接纳装置18a、19a设计成凸轮轴中的径向通孔。设计成销子的止挡结构15a、16a的长度51a大于凸轮轴10a的直径52a，其中销子的形成凸起的、伸出凸轮轴基圆17a外的伸出部大致大小相同且彼此相对地设置(参见图3)。两个凸轮件的沿轴向位于切换轨道37a外的端侧22a、23a部分地形成全部四个止挡面20a、21a、53a、54a中的两个止挡面20a、21a。沿轴向位于切换轨道37a内的另外的止挡面53a、54a设置在凸轮件11a、12a之间，其中一个止挡面53a属于第一凸轮件11a，而另一止挡面54a属于第二凸轮件12a。止挡面53a、54a互补地设计。
通过凸轮件11a、12a的移位，对锁止球43a、44a施加一径向力，借助所述径向力首先沿径向向内推压锁止球43a、44a。借助压力弹簧45a的径向向外作用的复位力，锁止球43a、44a在移位后锁止到相邻的锁止缺口46a、47a、48a、49a中。在第一切换位置中，通过第一凸轮件11a的第一锁止缺口46a、借助被弹簧加载的第一锁止球43a将第一凸轮件11a压靠在形成第一止挡结构15a的销子上。通过第二凸轮件12a的第二锁止缺口49a、借助被弹簧加载的第二锁止球44a将第二凸轮件12a压靠在第一凸轮件11a上。
凸轮件11a、12a借助切换轨道37a实施的移位从第一切换位置切换到第二切换位置。从第一切换位置起，首先使第二凸轮件12a移位。在第二凸轮件12a移位期间，第二锁止球44a被压出第二锁止缺口49a，并在移位后锁止到第一锁止缺口48a中。
第二凸轮件12a这时位于第二切换位置中，并通过一由锁止装置26a朝向第二止挡结构16a的方向施加到凸轮件12a上的轴向力27a夹紧在第二止挡结构16a与锁止球44a之间。
在第二凸轮件12a移位后，再借助切换轨道37a使第一凸轮件11a移位。由此，第一锁止球43a被压出第一凸轮件11a的第一锁止缺口46a，然后锁止到第二锁止缺口47a中。这时第一凸轮件11a通过一由锁止装置26a朝向第二止挡结构16a的方向施加到凸轮件11a上的轴向力27a夹紧在第一锁止球43a与第二凸轮件12a之间。两个凸轮件11a、12a在其移位后位于第二切换位置中。
在从第二切换位置转变到第一切换位置时，类似于从第一切换位置转变到第二切换位置，通过致动装置将第一凸轮件11a的第一锁止球43a压出第二锁止缺口47a并将其锁止到第一锁止缺口46a中。这时第一凸轮件11a位于第一切换位置中并借助锁止装置26a的轴向力27a被夹紧在第一止挡结构15a与第一锁止球43a之间。然后，使第二凸轮件12a移位，因此第二锁止球44a被压出第二凸轮件12a的第一锁止缺口48a并锁止到第二锁止缺口49a中。这时第二凸轮件12a借助锁止装置26a的轴向力27a被夹紧在第二锁止球44a与第一凸轮件11a之间。两个凸轮件11a、12a在该移位后又位于第一切换位置中。
图4和图5示出了具有止挡装置13b的气门机构的一替代设计方案。为了区分不同的实施例，在图1、图2和图3中的实施例的附图标记中的字母a被在图4和图5中的实施例的附图标记中的字母b替代。下面的描述基本上仅局限于与图1、图2和图3中的实施例的不同点，其中相同的部件、特征和功能可参见对图1、图2和图3中的实施例的描述。
图4示出以能沿轴向方向14b移位的方式设置在凸轮轴10b上的第一凸轮件11b。凸轮轴10b具有一设计成销子的止挡结构15b。止挡结构15b具有两个伸出凸轮轴基圆17b的凸起并且沿轴向设置在第一凸轮件11b的止挡面53b与端侧22b之间。
止挡结构15b接合到在凸轮件11b中的缺口24b中。形成缺口24b的限位面25b具有一限定凸轮件11b在轴向方向14b上的行程的止挡面20b。止挡面20b位于缺口24b的限位面25b的朝向切换轨道37b的分面上。原则上，与第一分面轴向对置的第二分面也可以形成另一止挡面。
借助在缺口24b的限位面25b上的止挡面20b来限定凸轮件11b在轴向方向14b上的行程。在此，缺口24b在轴向方向14b上的尺寸大于止挡结构15b的尺寸，其中第一凸轮件11b能从第一切换位置轴向移位到第二切换位置，也能相反地移位。在第一切换位置中，凸轮件11b被夹紧在限位面25b上的止挡面20b和锁止球43b之间。类似地，第二凸轮件12b被夹紧在第二切换位置中。
第二凸轮件12b以相同的方式设计。所以在此省略了对第二凸轮件12b的描述和图示。

Claims (12)

1.一种特别是用于发动机的气门机构，所述气门机构具有：一凸轮轴(10a；10b)；至少一个能在所述凸轮轴(10a；10b)上轴向移位的凸轮件(11a，12a；11b，12b)；一止挡装置(13a；13b)，所述止挡装置设置成限定所述凸轮件(11a，12a；11b，12b)在轴向方向(14a；14b)上的行程，其特征在于，所述止挡装置(13a；13b)具有至少一个与所述凸轮轴(10a；10b)相连接的止挡结构(15a，16a；15b，16b)。
2.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于，所述止挡装置(13a；13b)具有第二止挡结构(16a；16b)。
3.根据权利要求1或2所述的气门机构，其特征在于，所述凸轮件(11a，12a；11b，12b)的轴向行程间接地通过至少一个另外的元件以及所述止挡装置(13a；13b)来限定。
4.根据权利要求3所述的气门机构，其特征在于，所述至少一个另外的元件是凸轮件(11b，12b；11a，12a)。
5.根据前述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于，所述止挡结构(15a，16a；15b，16b)设计成伸出凸轮轴基圆(17a；17b)的凸起。
6.根据前述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于，所述止挡装置(13a；13b)的至少一个止挡结构(15a，16a；15b，16b)设计成销子。
7.根据前述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于，所述凸轮轴(10a；10b)具有至少一个接纳装置(18a，19a；18b，19b)，所述至少一个接纳装置设置成至少接纳第一止挡结构(15a，16a；15b，16b)。
8.根据前述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于，所述凸轮件(11a，12a；11b，12b)具有至少一个止挡面(20a，21a；20b)，所述至少一个止挡面设计成供至少一个止挡结构(15a，16a；15b)和/或另外的元件暂时抵靠。
9.根据权利要求8所述的气门机构，其特征在于，所述止挡面(20a，21a)至少部分地设计成所述凸轮件(11a，12a)的端侧(22a，23a)。
10.至少根据权利要求8所述的气门机构，其特征在于，所述凸轮件(11b)具有一形成缺口(24b)的限位面(25b)，所述限位面至少部分地设计成止挡面(20b)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于，所述气门机构具有一锁止装置(26a；26b)，所述锁止装置设置成：在至少一个切换位置中对所述凸轮件(11a；11b)施加轴向力(27a；27b)。
12.一种用于特别是发动机的气门机构的方法，所述气门机构具有：一凸轮轴(10a；10b)；至少一个能在所述凸轮轴(10a；10b)上轴向移位的凸轮件(11a，12a；11b，12b)；以及一止挡装置(13a；13b)，其特征在于，通过所述止挡装置(13a；13b)的至少一个与所述凸轮轴(10a；10b)连接的止挡结构(15a，16a；15b，16b)来限制凸轮件(11a，12a；11b，12b)在轴向方向(14a；14b)上的行程。
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