CN102132014A - 用于内燃机换气门的、具有双支撑式凸轮支承件的气门机构 - Google Patents

用于内燃机换气门的、具有双支撑式凸轮支承件的气门机构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于内燃机换气门(2)的气门机构(1)，所述气门机构包括基本凸轮轴(3)、以不能相对转动而能轴向移动的方式布置在基本凸轮轴(3)上的多个凸轮支承件(4)、以及用于将凸轮支承件(4)沿基本凸轮轴(3)固定保持在规定的移动位置中的锁止装置(24)，其中所述锁止装置(24)各自包括压紧元件(26)，所述压紧元件(26)安装在基本凸轮轴(3)的缺口(25)内并沿基本凸轮轴(3)的径向方向压在凸轮支承件(4)的对置的内周部段上。为了抑制气门机构内产生噪声，根据本发明的第一变型方案在与压紧元件(26)相距的一定轴向距离处设有另外的压紧元件(31)，所述另外的压紧元件压在凸轮支承件(4)的对置的内周部段(33)上。根据本发明的第二替代或附加的变型方案，不同的凸轮支承件(4)的压紧元件(26、31)在基本凸轮轴(3)的周向上彼此错开。

Description

用于内燃机换气门的、具有双支撑式凸轮支承件的气门机构
技术领域
本发明涉及一种根据权利要求1和12的前序部分的、用于内燃机换气门(进、排气门)的气门机构。
背景技术
为改善内燃机的热动态性能，已知可以控制工作间隙/工作循环(Arbeitsspiel)以实现例如根据转速来改变换气门的开启时间或行程的气门机构。
从申请人的专利文献DE 10 2004 011 586A1已知一种前序部分所述类型的气门机构，该气门机构中在配备有外齿部的基凸轮轴上以不能相对转动而能轴向移动的方式引导多个凸轮支承件，所述多个凸轮支承件具有(与所述外齿部)互补的内齿部。为了操纵气缸的两种换气门，在相关的凸轮支承件上设有两个以相互分开一定轴向距离的方式布置的凸轮廓形组，其中每个凸轮廓形组包括两个不同的凸轮廓形。通过凸轮支承件在基凸轮轴上在两个规定的移动位置之间的轴向移动，每个凸轮廓形组的两个凸轮廓形中各有一个能与相关换气门的滚子式凸轮随动件的滚子相接触。为了在两个移动位置中将凸轮支承件固定在规定的轴向位置中，已知的气门机构具有锁止装置。所述锁止装置各自包括呈球件形式的压紧元件，该卡锁球件嵌入基本凸轮轴的径向盲孔内并通过孔内的螺旋压缩弹簧的力沿径向向外压在卡锁沟或卡锁槽的对置的倾斜侧面上。因此，卡锁球件以径向和轴向的分力作用在相关的凸轮支承件上，其中轴向分力用来将凸轮支承件压在轴承座的用作止挡部的端面上、进而将凸轮支承件固定在规定的轴向位置中。
在已知的气门机构中，锁止装置分别从凸轮廓形组径向向内地布置在各凸轮支承件的两个端部之一附近。这一点与移动凸轮支承件所需的在基本凸轮轴的外齿部与凸轮支承件的内齿部之间的径向间隙相结合，导致凸轮支承件容易倾斜。当在凸轮支承件的反向相对的、不压在基凸轮轴上的端部上、凸轮支承件的内齿部由于止挡结构改变而在最大的气门行程附近撞在基本凸轮轴的外齿部上时，这一点又在每次操作气门时引起可听到的噪声。
在气门机构内形成噪声的另一原因在于：为了简化基本凸轮轴的制造，使所有用于容纳螺旋压缩弹簧和卡锁球件的盲孔都相互平行地取向，并在基本凸轮轴的同一侧通入该凸轮轴中。由于相邻气缸的换气门的不同开启时间及由此所需的相邻凸轮支承件上的凸轮的行程曲线/凸轮曲线的角度差，致使由卡锁球件或压紧元件施加在凸轮支承件上的径向力相对于凸轮支承件的行程曲线具有不同的角度取向，该不同的角度取向同样可以是噪声的原因。此外，全部孔都平行取向还具有如下缺点，由螺旋压缩弹簧施加在基凸轮轴上的反作用力全部具有相同的方向，因此基本凸轮轴被凸轮支承件在一侧支撑并在这个方向上弯曲(挠曲)。
发明内容
基于此，本发明的目的在于，抑制气门机构中噪声的产生。
所述目的根据本发明的第一可选方案如此实现：在与所述压紧元件相距一定轴向距离处设有另外的压紧元件，所述另外的压紧元件压在所述凸轮支承件的对置的内周部段上，从而在凸轮撞上相关换气门的与该凸轮共同作用的滚子式凸轮从动件时避免凸轮支承件的不被支撑的部分发生导致噪声产生的撞击。
根据本发明的这个变型方案的一种优选结构，各凸轮支承件的两个压紧元件都以几乎相同的压力压在凸轮支承件的相应对置的内周部段上，这一点可最简单地通过使用相同或类似的弹簧来实现。
为了保证凸轮支承件的纵轴线与基本凸轮轴的转动轴线对准、进而避免凸轮支承件倾斜，优选使各凸轮支承件的两个压紧元件都以相同的取向压在凸轮支承件的相应对置的内周部段上。
优选将基本凸轮轴中用于接纳压紧元件的缺口相对于套在基凸轮轴上的凸轮支承件的凸轮的取向选择成，使得缺口在基本凸轮轴的大致与凸轮顶点、即凸轮行程曲线顶点大致反向相对的一侧上通入，从而使凸轮支承件在凸轮的凸轮尖端或行程曲线的一侧上压在基凸轮轴上。
在凸轮支承件带有两对凸轮并且各凸轮对的凸轮顶点沿基本凸轮轴和凸轮支承件的周向彼此相距一定的角距离的情况下，有利地使所述缺口的取向选择成，使得合理地设计成孔的缺口的纵轴线在以彼此相距一定角距离的方式布置的凸轮顶点之间延伸。
优选地，两个压紧元件分别位于凸轮支承件的反向相对的端部的附近，亦即在凸轮支承件的轴向中点的左右两侧上，其中所述压紧元件合理地布置在基本凸轮轴的配备有外齿部的部段的两侧。在此，有利地使锁止装置的压紧元件面对一卡锁槽，而所述另外的压紧元件则面对凸轮支承件的与所述内齿部相邻的柱形周面。
本发明的第二可选方案以及本发明的第一可选方案的优选结构提出，不同的凸轮支承件的压紧元件在基本凸轮轴的周向上(相对彼此)错开或转过一定角度，使得所有的压紧元件相对于凸轮的行程曲线具有相同的取向。由此一方面保证了在所有凸轮或凸轮支承件中力作用方向相同，这便抑制了噪声产生。在基凸轮轴上的凸轮支承件的数量为n的情况下，相邻的凸轮支承件的压紧元件的相对角度差优选为360°/n或2×360°/n。由此使基本凸轮轴在所有方向上都通过凸轮支承件均匀地支承在轴承内、从而保持平直。
附图说明
下面借助附图所示实施例更详细地阐明本发明。附图中：
图1示出根据本发明的用于内燃机换气门的气门机构的基本凸轮轴的而能在该基凸轮轴上移动的凸轮支承件的一部分的局部剖开的侧视图；
图2示出整个基本凸轮轴的侧视图，其中该基本凸轮轴不带有凸轮支承件，亦即在凸轮支承件尚未装配到基凸轮轴上；
图3a至3d示出基本凸轮轴沿图2中的线a-a，b-b，c-c和d-d的剖视图，其中凸轮支承件已安装到基凸轮轴上并在气门行程相同的情况下与四个直列布置的气缸的换气门的滚子式凸轮从动件共同作用。
具体实施方式
在附图中仅部分示出的、用于直列式发动机的四个气缸的成对的进气门2的气门机构1中，每个气缸的两个进气门2的行程和开启时间都可以被调节。
为此，气门机构1包括以可转动方式支承的基本凸轮轴3；四个以不能相对转动而能轴向移动的方式安装在基本凸轮轴3上的凸轮支承件4，图1以纵剖面放大示出其中一个凸轮支承件4；以及两个致动器(执行器)5，所述两个致动器用于使每个凸轮支承件4在两个规定的轴向移动位置之间移动。
凸轮支承件4各自在其外周上具有两个沿轴向相互分开一定距离布置的凸轮对6，其中每个凸轮对6包括两个凸轮7、8。如图1和3中最清楚地示出，两对凸轮对6中的每一对与相关进气门2的以可摆动方式支承的滚子式凸轮从动件10的滚子9共同作用。通过凸轮支承件4的轴向移动，可根据需要使滚子9与凸轮对6的两个凸轮7、8之一接触，使该滚子9在基本凸轮轴3每转一周期间经过凸轮7、8的行程轮廓(Hubkontur)11一次，其中在气门2打开的情况下使滚子式凸轮从动件10摆动。由于两个凸轮7、8的行程轮廓11具有不同的高度、形状和/或位置，可以使各气门2的行程和开启时间与凸轮支承件4的相应的移动位置相关、但与其他气缸的气门2的行程和开启时间无关、例如根据转速进行改变。
为了使凸轮支承件4移动，操作两个致动器5中的相应一个，以使致动器5的带动销12在凸轮支承件4的转动一周期间伸出并伸入在凸轮支承件4的相邻端部上的对置的螺旋形的槽13内。凸轮支承件4的移动总是在两对凸轮对6的凸轮7、8的基圆部段14紧贴在凸轮从动件10的滚子9上时进行。
为了在基本凸轮轴3上以不能相对转动而能轴向移动的方式引导管状的凸轮支承件4，基本凸轮轴3在各凸轮支承件4内在外周上逐段地配备有外齿部15，所述外齿部15与相关凸轮支承件4的内周上的互补的内齿部相啮合。如图2中最清楚示出地，在相邻的具有外齿部15的部段之间分别设有具有柱形周面的部段17，外齿部15伸出该周面外。
如图1中最清楚示出地，每个凸轮支承件4在两对凸轮对5、6之间具有柱形部段18，该柱形部段18支承在一位置固定地安装在气缸盖壳体内的滑动轴承19内。滑动轴承19具有两个反向相对的端面20、21，所述端面20、21在两个移动位置中分别用作各凸轮对6的与部段18相邻的凸轮8或7的对置端面22、23的止挡部，以便设定凸轮支承件4的规定的轴向位置。
为了使凸轮支承件4在其相应的移动位置中固定地保持紧贴在滑动轴承19的相应端面20或21上，在每个凸轮支承件4的端面上设有锁止装置24。所述锁止装置包括在基本凸轮轴3内的径向盲孔25，在所述径向盲孔25内沿径向可动地引导锁止球件26。在锁止球件26和盲孔25的底部之间安装一螺旋压缩弹簧27，该螺旋压缩弹簧27使锁止球件沿径向向外压在两个卡锁槽29之一内的倾斜的槽侧面28上，所述卡锁槽29在凸轮支承件4的对置的内周部段内挖出，由此使凸轮支承件4压在止挡面20、21之一上，如上述本申请人的专利文献DE 10 2004 011 586A1中详细描述的那样。
为了避免凸轮支承件4在基本凸轮轴3上占据一略歪斜的位置，在凸轮支承件4的反向相对的端部上设置一与盲孔25并行的盲孔30，在该盲孔30内同样地通过螺旋压缩弹簧32的力将可径向运动的球件31沿径向向外压在凸轮支承件4的对置的内周部段上。但是，与锁止装置24区域内的情况不同地，凸轮支承件的所述内周部段具有柱形表面33，在该表面33中不挖出卡锁槽29。
如图1和2中最清楚示出地，在各凸轮支承件4内的两个盲孔25、30都在基本凸轮轴3的同一侧通入，而两个螺旋压缩弹簧28、32具有相同的几何结构，使得由所述螺旋压缩弹簧28、32施加在球件26、31上的力具有相同的方向和几乎相同的大小。
但是如图2中最清楚示出地，用于四个安装在基本凸轮轴3上的凸轮支承件4的盲孔对25、30布置成分别与用于相邻凸轮支承件4的盲孔25、30围成一与点火顺序相对应的角，在附图所示的实施例中该角为90°或180°，其中，这个角还对应于一角度差，相邻的凸轮支承件4以该角度差套在基凸轮轴上以控制气缸列的依次设置的气缸的进气门2。如图3a至3d所示，由此实现了在全部的凸轮支承件4中都将球件26、31相对于凸轮7、8的行程曲线11设置在相同的位置中，从而在全部的凸轮支承件4中由螺旋压缩弹簧27、32通过球件26、31传入凸轮支承件4的力的方向都相对于行程曲线11具有相同的取向。因此，当行程曲线11撞到滚子式凸轮从动件10的滚子9时避免了噪声的产生。
另一方面，通过分别将四对盲孔25、30中的一对布置成角度0°、90°、180°和270°，使得基本凸轮轴3通过四个凸轮支承件4均匀地支撑在围绕凸轮支承件4的滑动轴承19内，由此避免了单侧弯曲。
通过在基本凸轮轴3一端部附近布置的、以不能相对转动的方式与该基本凸轮轴3连接的链传动装置(未示出)的链轮34(图2)来驱动基本凸轮轴3。
图形标记表
1气门机构                         2进气门
3基本凸轮轴                       4凸轮支承件
5致动器                           6凸轮对
7凸轮                             8凸轮
9滚子                             10滚子式凸轮从动件
11行程曲线                        12带动销
13螺旋形槽                        14基圆部段
15基本凸轮轴的外齿部              16凸轮支承件的内齿部
17基本凸轮轴的柱形部段        18凸轮支承件的柱形中间部段
19滑动轴承                    20滑动轴承的端面
21滑动轴承的端面              22凸轮的端面
23凸轮的端面                  24锁止装置
25盲孔                        26锁止球件
27螺旋压缩弹簧                28槽侧面
29槽                          30盲孔
31球件                        32螺旋压缩弹簧
33柱形表面                    34齿形皮带轮

Claims (14)

1.一种用于内燃机换气门的气门机构，所述气门机构包括基本凸轮轴；以不能相对转动而能轴向移动的方式布置在所述基凸轮轴上的多个凸轮支承件；以及用于将所述凸轮支承件沿所述基本凸轮轴固定保持在规定的移动位置中的锁止装置，其中，所述锁止装置各自包括压紧元件，所述压紧元件安装在所述基本凸轮轴的一缺口内并沿所述基本凸轮轴的径向方向压在所述凸轮支承件的对置的内周部段上，其特征在于：在与所述压紧元件(26)相距一定轴向距离处设有另外的压紧元件(31)，所述另外的压紧元件压在所述凸轮支承件(4)的对置的内周部段(33)上。
2.根据权利要求1所述的气门机构，其特征在于：各所述凸轮支承件(4)的两个压紧元件(26、31)都以几乎相同的压力压在凸轮支承件(4)的相应对置的内周部段上。
3.根据上述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于：各所述凸轮支承件(4)的两个压紧元件(26、31)都以相同的取向压在凸轮支承件(4)的相应对置的内周部段上。
4.根据上述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于：所述两个压紧元件(26、31)布置在所述基本凸轮轴(3)的配备有外齿部(15)的部段的两侧。
5.根据上述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于：所述两个压紧元件(26、31)分别布置在所述凸轮支承件(4)的相对的端部的附近。
6.根据上述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于：所述锁止装置(24)的所述压紧元件(26)压在一卡锁槽(29)的倾斜的侧面(28)上，而所述另外的压紧元件(1)压在所述凸轮支承件(4)的柱形内周面(33)上。
7.根据上述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于：各所述凸轮支承件(4)的两个压紧元件(26、31)都从所述凸轮支承件(4)上的凸轮(7、8)沿径向向内压在凸轮支承件(4)的对置的内周部段(33)上。
8.根据权利要求7所述的气门机构，其特征在于：各所述凸轮支承件(4)的两个压紧元件(26、31)都从在两个相邻的凸轮(7、8)的凸轮顶点之间的一点沿径向向内压在凸轮支承件(4)的对置的内周部段(33)上。
9.根据上述权利要求中任一项所述的气门机构，其特征在于：不同的凸轮支承件(4)的压紧元件(26、31)在基本凸轮轴的周向上转过或错开一定角度。
10.根据权利要求9所述的气门机构，其特征在于：不同的凸轮支承件(4)的压紧元件(26、31)相对于凸轮支承件(4)上的凸轮(7、8)具有相同的角度取向。
11.根据权利要求9或10所述的气门机构，其特征在于：在基本凸轮轴(3)上的凸轮支承件(4)的数量为n的情况下，各凸轮支承件(4)的压紧元件(26、31)在所述基本凸轮轴(3)的周向上转过或错开360°/n。
12.一种用于内燃机换气门的气门机构，所述气门机构包括基本凸轮轴；以不能相对转动而能轴向移动的方式在所述基凸轮轴上引导的多个凸轮支承件；以及用于将所述凸轮支承件沿基本凸轮轴固定保持在规定的移动位置中的锁止装置，其中所述锁止装置各自包括压紧元件，所述压紧元件安装在所述基本凸轮轴的一缺口内并沿所述基本凸轮轴的径向方向压在所述凸轮支承件的对置的内周部段上，其特征在于：不同的凸轮支承件(4)的压紧元件(26、31)在所述基本凸轮轴(3)的周向上相对彼此转过或错开一定角度。
13.根据权利要求12所述的气门机构，其特征在于：不同的凸轮支承件(4)的压紧元件(26、31)相对于凸轮支承件(4)上的凸轮(7、8)具有相同的角度取向。
14.根据权利要求12或13所述的气门机构，其特征在于：在基本凸轮轴(3)上的凸轮支承件(4)的数量为n的情况下，各凸轮支承件(4)的压紧元件(26、31)在所述基本凸轮轴(3)的周向上转过或错开360°/n或2×360°/n。
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