CN107524487B - 用于内燃机的气门机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气门机构(1)，其具有凸轮轴(3)和沿轴向可调节的凸轮从动件(4)，具有以抗扭矩的方式安装在凸轮轴(3)上的第一凸轮(5a)，以及第二凸轮(5b)，在此对本发明必要的是，设置有用于凸轮从动件(4)的轴向调节的调节装置(7)，调节装置具有在基础位置与切换位置之间分别可调节的第一和第二机械接合元件(8a、8b)，在基础位置不存在与相关的滑动引导件(9a、9b)的接触，而在切换位置相关的接合元件(8a、8b)与相关的滑动引导件(9a、9b)协作，每个接合元件(8a、8b)具有将接合元件(8a、8b)预加压到其切换位置的弹簧(10a、10b)，设置有在锁定位置将相关的接合元件(8a、8b)保持在其基础位置的制动装置(11)，并且设置有用于释放所述制动装置(11)的相关的致动器(13)。

Description

用于内燃机的气门机构
技术领域
本发明涉及一种用于内燃机的具有凸轮轴并且具有凸轮从动件的气门机构。本发明还涉及一种具有这样的气门机构的内燃机。
背景技术
从DE19945340A1已知一种普遍的用于内燃机的气门机构，具有凸轮轴并且具有凸轮从动件，其中在凸轮轴上以抗扭矩的方式布置有第一凸轮和沿轴向与所述第一凸轮相邻的第二凸轮。凸轮从动件在此自身沿轴向在第一位置和第二位置之间可调节，在所述第一位置凸轮从动件与第一凸轮连接，在所述第二位置凸轮从动件与第二凸轮连接。
通过可调节的、传统的包括两个不同凸轮冲程的凸轮的气门机构，内燃机的气缸能够以两种不同的操作模式操作。如果，代替不同冲程的两个凸轮的是只有一个单独的凸轮，并且代替第二凸轮的是使用没有凸轮冲程的基圆，则相关的气缸能够通过气门机构被分离。在这样的分离状态下，联接至气缸的排气阀的凸轮从动件通过所述基圆只与凸轮协作，使得排气阀不被致动。
在从现有技术中已知的气门机构中，特别是它们的复杂以及因此的昂贵的另外具有相对长的响应时间的调节装置，通常是不利的。
发明内容
本发明因此关于如下问题：针对通用类型的气门机构提出改进的或者至少是替代的实施例，其特别是通过短的响应时间而区别。
本发明基于如下的主要构思：为了控制根据本发明的气门机构的调节装置使用弹簧加压的接合元件，所述接合元件当希望调节时只需要被解锁并且由此突然成为有效的。根据本发明的用于内燃机的气门机构在此以已知的方式具有凸轮轴和凸轮从动件，所述凸轮从动件具有以抗扭矩的方式应用在凸轮轴上的第一凸轮，并且具有以抗扭矩的方式布置且沿轴向与第一凸轮相邻的第二凸轮。凸轮从动件在此以已知的方式沿轴向在第一位置与第二位置之间可调节，在所述第一位置其驱动地与第一凸轮连接，在所述第二位置其驱动地与第二凸轮连接。根据本发明现在设置有调节装置用于凸轮从动件的在第一和第二位置之间的轴向调节，所述调节装置具有可调节的第一机械接合元件并且具有可调节的第二机械接合元件，所述第一机械接合元件用于与出现在凸轮轴上的至少第一滑动引导件协作将凸轮从动件从第一位置轴向调节至第二位置，所述第二机械接合元件用于与出现在凸轮轴上的至少第二滑动引导件协作将凸轮从动件的从第二位置轴向再调节至第一位置，。第一和第二接合元件在此分别在基础位置与切换位置之间可调节，在所述基础位置不存在与相关的滑动引导件的接触，在所述切换位置相应的接合元件与相关的滑动引导件协作。每个接合元件在此具有弹簧，所述弹簧将接合元件预加压到其切换位置。而且，设置有制动装置，其将相关的接合元件锁定在锁定位置，并且由此将其保持在其基础位置。为了释放制动装置，根据本发明，设置有相关的致动器。如果因此需要凸轮从动件的调节以及由此改变阀打开次数，这只需要致动器的开动，由此后者释放制动装置，并且由此抵消了锁定位置，其中相关的接合元件保持在其基础位置，即在不与相关的滑动引导件协作的位置。通过制动装置的解锁，与相应的接合元件相关的弹簧引起接合元件从其基础位置到其切换位置的突然的调节，于是其突然与凸轮轴上的相关的滑动引导件协作并且引起凸轮从动件(例如拾取凸轮轮廓的辊子)的轴向调节。在此经由相关的滑动引导件中的对应的斜坡轮廓能够实现弹簧的再次拉紧以及由此的相应的接合元件返回到其基础位置，这将在下文中进一步详细地描述。通过根据本发明的气门机构，因此能够首次实现接合元件的连接并且因此的非常有效的调节装置的连接，因为其是特别突然的，其中为此仅仅需要非常简单的部件，诸如例如提到的弹簧以及相关的制动装置或致动器。特别地，复杂并且因此昂贵的液压调节装置能够整体地免除。然而，根据本发明的调节装置由于不仅涉及快速连接的益处，而且由于其仅取消制动装置的锁定状态的功能，使得所需的致动器也能够非常小，并且由此也能够对于安装空间以优化的方式并且同时以有利的成本制造。
在根据本发明的技术方案的有益的进一步的发展中，制动装置具有锁定元件，特别是锁扣或锁销，其在锁定位置与接合元件上的相关的锁定轮廓件(特别是沟槽或楔形斜坡)协作。这样的锁定元件在此优选垂直于接合元件的轴线并且还因此垂直于相应的接合元件的调节方向而布置，使得在锁定状态下其只需要接纳剪切力。出于该原因，能够使用特别简单且小的致动器来取消锁定状态。
在根据本发明的技术方案的进一步的有益的实施例中，制动装置通过弹簧被预加压到其锁定位置中。在该情况下，因此需要与弹簧力相反地克服该锁定位置的致动器。当致动器未被致动(例如未被激励)时，于是制动装置分别自动地移动到其锁定位置中。
方便地，致动器构造为电致动器，特别是构造为电磁致动器、构造为液压致动器或者构造为气压致动器。特别地，作为电磁体的构造在此提供了这样的可能性：即提供优惠的价格且在结构上相对小的致动器，由于为了取消锁定位置只需相对小的力，所以其能够以有利的成本构成。
在根据本发明的技术方案的进一步有益的实施例中，在第一和第二接合元件上分别横向地设置有楔形斜坡以用于制动装置的预加压(即，为了锁定元件的预加压)。经由这样的楔形斜坡，能够将相应地相关的接合元件的从其切换位置到其基础位置的调节同时用于对制动装置预加压，使得制动器仅需要用于释放制动装置，而不用于分别引进锁扣或锁销。这里最大优点是只能够使用一个致动器，其以被激励/激活方式只占用一个位置。由此，能够免除能够占用两个位置的更昂贵的线性致动器。另一个优点在于无电流且快速制动(＝制动阶段为具有最高停延时间的阶段)。出于该原因，有益的是在此不使用任何能量。由于致动器只用于连接触发，并且同样不从事制动或连接，所以其轻负荷并且实现了高寿命。这样的楔形斜坡在此形成相对简单且有利定价的元件，通过所述楔形斜坡能够被可靠地实现制动装置的预加压，并且同时具有有利的成本并且具有少的部件。
在根据本发明的技术方案的进一步有益的实施例中，凸轮从动件具有辊销以及可旋转地安装在其上的辊子，其中制动装置优选地布置在辊销中。由此，关于安装空间，以特别优化的方式容纳制动装置能够在分别迄今未使用或未发展的安装空间中产生。
方便地，第一滑动引导件具有前述的斜坡结构，所述斜坡结构以如下方式构造：第一接合元件脱离与第一滑动引导件的接合并且由此能够转移到其基础位置。这样的斜坡结构在此能够通过滑动引导件的不断减少的沟槽深度而简单地实现。以相同的方式，这样的斜坡结构当然也能够设置在第二滑动引导件处。
本发明另外基于如下的重要构思：为内燃机装备前述的气门机构，凭此能够创建在不同的操作模式之间快速改变的内燃机，并且其中为此使用的部件不仅关于安装空间被优化，而且同时价格也很优惠。
本发明的进一步重要的特征和益处将从从属权利要求、附图以及通过附图辅助的相关附图描述显现。
应当理解的是，在不偏离本发明的范围的情况下，上述特征以及留待在下文中说明的特征不仅能够用在分别指示的结合中，而且还能够用在其他结合中或者单独使用。
附图说明
本发明的优选示例性实施例图示在附图中并且在接下来的描述中进一步地说明，其中相同的附图标记涉及相同或相似或功能上相同的部件。
分别示意性地示出有，
图1为根据本发明的用于内燃机的处于斜视图中的气门机构，
图2为如图1中的图示，只是具有不同的调节装置且处于前视图中，
图3、图4为不同实施例的调节装置的高度示意性的图示。
具体实施方式
根据图1和图2，根据本发明的用于仅指示出的内燃机2的气门机构1具有凸轮轴3和凸轮从动件4。第一凸轮5a和与其沿轴向相邻的第二凸轮5b在此以抗扭矩的方式布置在凸轮轴3上，所述凸轮具有不同的凸轮轮廓。例如，两个凸轮5a、5b中的一个能够只具有基圆，并且因此没有凸轮凸部，使得经由其气缸分离是可能的。为了能够在两个凸轮5a、5b的凸轮轮廓之间改变，凸轮从动件4沿轴向可调节，即，关于凸轮轴3的轴向方向且也就是在第一位置和第二位置之间，在所述第一位置，其从动地或分别可操作地与凸轮5a连接(参见图1)，在所述第二位置，其从动地或者分别可操作地与第二凸轮5b连接(参见图2)。调节装置7同样为了凸轮从动件4的在第一和第二位置之间的轴向调节而设置，所述调节装置具有可调节的第一机械接合元件8a，其用于凸轮从动件4的从第一位置到第二位置的轴向调节，与出现在凸轮轴3上的至少一个第一滑动引导件9a协作或在其中接合。而且，调节装置7具有可调节的第二机械接合元件8b，其用于凸轮从动件4的从第二位置回到第一位置的轴向调节，与出现在凸轮轴3上的至少一个第二滑动引导件9b协作。第一和第二接合元件8a、8b在此分别在基础位置(参见图1至图4中的接合元件8a的位置)与切换位置(参见图2至图4中的第二接合元件8b的位置)之间可调节，在所述基础位置不存在与相关的滑动引导件9a、9b的接触，在所述切换位置相应的接合元件8a、8b与相关的滑动引导件9a、9b协作。如图1和图2所图示的，在此每个接合元件8a、8b能够是一体件，并且在图3和图4的每个接合元件8b中或者是多部件的(参见图3和图4中的接合元件8b)。而且，调节装置7针对每个接合元件8a、8b具有弹簧10a、10b，其预加压接合元件8a、8b至其切换位置。同样地，设置有制动装置11，其使用位于其锁定位置的锁定元件12将相关的接合元件8a、8b保持在接合元件8a、8b的基础位置。这例如是根据图2和图3的具有第一接合元件8a的情况。而且，为了释放制动装置11设置有相关的致动器13，即为了将锁定元件12从其锁定位置(参见根据图2、图3以及图4的具有接合元件8b的锁定元件12)解锁。
制动装置11在此能够具有例如锁扣14(参见图3、图4)或者锁销15(参见图2)的锁定元件12。制动装置13并且特别是其相应的锁定元件12在此通过弹簧16被预加压到它们的锁定位置，如能够清楚地看出例如关于图2和图3中的第一接合元件8a使用锁定元件12。在此，例如能够将螺旋弹簧16a(参见图2)或者架腿弹簧16b(参见图3、图4)用作弹簧16。在如锁扣14的锁定元件12的构造中，后者在锁定位置与接合元件8a、8b上的相关的锁定轮廓件20(参见图3、图4)协作，其中锁定轮廓件20能够构造为例如沟槽。
致动器13优选地构造为电致动器，特别是构造为电磁致动器、构造为液压致动器或构造为气压致动器，并且只用于释放制动装置11，由此，后者分别将相关的锁定元件12从其锁定位置拉出，使得相关的接合元件8a、8b由于其分别相关的弹簧10a、10b而突然地被调节到其切换位置。除了极短的快速切换时间之外，根据本发明的气门机构1，并且特别地还有根据本发明的调节装置7，提供了以在结构上非常简单的方式构成、以节省空间的方式容纳，另外能够以有利的成本制造的大益处。
观察图2，而且能够看出，为了对锁定元件12预加压，在第一和第二接合元件8a、8b上分别横向地设置有楔形斜坡17。经由楔形斜坡17，特别是相应的锁定元件12的拉回所需的第二致动器在此能够被免除，凭此能够减少部件种类，并且由此也能够降低用于存储和物流的成本。
相应的接合元件8a、8b的复位在此经由未进一步详细地示出的斜坡结构进行，所述斜坡结构分别布置在相关的滑动引导件9a、9b中，并且同时以如下方式构造：第一接合元件8a脱离与第一滑动引导件9a的接合并且另外被带入到其基础位置。以相同的方式，第二滑动引导件9b具有斜坡结构，所述斜坡结构以如下的方式构造：第二接合元件8b从与第二滑动引导件9b的接合转移出，并由此转移至其基础位置。
对此可替代地，各个接合元件8a、8b的返回也能够经由调节装置22(参见针对接合元件8a的图4)进行，所述调节装置22例如液压、气压、电磁、机械或电地操作。在该情况下，调节装置7的大部分部件因此与凸轮从动件4的移动分离。
凸轮从动件4本身通常具有辊销18，在所述辊销18上布置有可旋转地安装的辊子19。经由该辊子19，进行分别通过的凸轮5a、5b的凸轮轮廓的拾取。在根据本发明的气门机构1的特别优选的实施例中，制动装置11，即特别是致动器13或锁定元件12(特别是锁定销15)分别布置在辊销18中，凭此关于安装空间被特别优化的实施例是可能的。
当由于不同的影响因素或由于成本原因而以延迟的方式触发切换时，使用慢速/不精确的致动器13(相对于为了执行曲柄轴旋转而所需的时间而言慢)，能够发生的是，接合元件8a、8b不再接合到滑动引导件9a、9b的相关的沟槽中，这使接合元件8a、8b被推回到其制动位置，而没有之下切换过程。当凸轮从动件4已经到达新位置时，这能够仅由主动致动器13抵消然后被无效(再次在锁定位置行进)。由此，即使在致动器13的切换和反应时间在其整个使用寿命期间被减少时，也确保了进行切换过程。这随后也能够只进行两个或三个凸轮轴旋转。在此，移出的接合元件8a、8b在滑动元件上运行，直到其能够接合到滑动引导件9a、9b中。因此，较慢的或更有利的致动器13也能够被使用，因为接合元件13的制动只在切换过程已经完全终止后再次开始。
进一步观察图3的实施例，能够注意到的是，弹簧10a静止在气门机构1的固定部件上，而弹簧10b静止在辊销18上。在此重要的只是弹簧10a、10b将相关的多部件接合元件8a或者相关的单部件接合元件8b预加压到其切换位置。
在此，图3的左侧图示中的致动器13被固定，并且多部件接合元件8a在其上部具有这样的大的板21，所述板21能够与接合元件8a的下部协作，而与凸轮从动件4的轴向位置无关。由此，能够明显减少移动部件的数量。在此情况下，因此，滑动引导件9a中的斜坡结构能够引起相关的接合元件8a的复位。致动接合元件8a的致动器13(图3中的右侧图示)能够，但不一定必须随凸轮从动件4沿轴向调节，而且图4中的致动接合元件8b的致动器13也如此，只要锁扣14是足够长的。
通过根据本发明的气门机构1，以及根据本发明的内燃机2，因此能够提供简单构成的、且同时快速切换的气门机构1，这同时能够以有利的成本制造。

Claims (12)

1.一种用于内燃机(2)的气门机构(1)，
-具有凸轮轴(3)和凸轮从动件(4)，
-具有以抗扭矩的方式安装在所述凸轮轴(3)上的第一凸轮(5a)，并且具有以抗扭矩的方式布置且与所述第一凸轮(5a)沿轴向相邻的第二凸轮(5b)，
-其中所述凸轮从动件(4)在第一位置和第二位置之间沿轴向可调节，在所述第一位置所述凸轮从动件(4)与所述第一凸轮(5a)驱动地连接，而在所述第二位置所述凸轮从动件(4)与所述第二凸轮(5b)驱动地连接，
其特征在于，
-设置有调节装置(7)，其用于所述凸轮从动件(4)的在所述第一和第二位置之间的轴向调节，所述调节装置具有可调节的第一机械接合元件(8a)以及可调节的第二机械接合元件(8b)，所述第一机械接合元件(8a)用于与出现在所述凸轮轴(3)上的至少第一滑动引导件(9a)协作以将所述凸轮从动件(4)从所述第一位置轴向调节至所述第二位置，所述第二机械接合元件(8b)用于与出现在所述凸轮轴(3)上的至少第二滑动引导件(9b)协作以将所述凸轮从动件(4)从所述第二位置轴向调节至所述第一位置的，
-第一和第二机械接合元件(8a、8b)在基础位置与切换位置之间分别是可调节的，在所述基础位置不存在与相关的滑动引导件(9a、9b)的接触，而在所述切换位置相应的机械接合元件(8a、8b)与相关的滑动引导件(9a、9b)协作，
-每个机械接合元件(8a、8b)具有弹簧(10a、10b)，其将所述接合元件(8a、8b)预加压到其切换位置，
-设置有制动装置(11)，其在锁定位置将相关的机械接合元件(8a、8b)保持在其接触位置，并且
-设置有相关的致动器(13)，其用于释放所述制动装置(11)，
为了对所述制动装置(11)进行预加压，在所述第一和第二机械接合元件(8a、8b)上分别横向地设置有楔形斜坡(17)。
2.根据权利要求1所述的气门机构，
其特征在于，
所述制动装置(11)具有锁定元件(12)，其在所述锁定位置与机械接合元件(8a、8b)上的相关的锁定轮廓(20)协作。
3.根据权利要求2所述的气门机构，
其特征在于，
所述锁定元件(12)是锁扣(14)或锁销(15)，并且所述相关的锁定轮廓(20)为沟槽。
4.根据权利要求2所述的气门机构，
其特征在于，
所述制动装置(11)通过弹簧(16)被预加压到其锁定位置中。
5.根据权利要求2所述的气门机构，
其特征在于，
所述制动装置(11)的锁定元件(12)通过弹簧(16)被预加压到其锁定位置中。
6.根据前面权利要求1至5中的一项所述的气门机构，
其特征在于，
所述致动器(13)被构造为电致动器，构造为液压致动器或者构造为气压致动器。
7.根据权利要求6所述的气门机构，
其特征在于，
所述致动器(13)被构造为电磁致动器。
8.根据权利要求1至5中的一项所述的气门机构，
其特征在于，
所述凸轮从动件(4)具有辊销(18)以及可旋转地安装在其上的辊子(19)。
9.根据权利要求8所述的气门机构，
其特征在于，
所述制动装置(11)布置在所述辊销(18)中。
10.根据前面权利要求1至5中的一项所述的气门机构，
其特征在于，
-所述第一滑动引导件(9a)具有斜坡结构，所述斜坡结构被构造为使得第一机械接合元件(8a)脱离与所述第一滑动引导件(9a)的接合并且被带入到其基础位置，和/或
-所述第二滑动引导件(9b)具有斜坡结构，所述斜坡结构被构造为使得所述第二机械接合元件(8b)脱离与所述第二滑动引导件(9b)的接合并且被带入到其基础位置。
11.根据前面权利要求1至5中的一项所述的气门机构，
其特征在于，
为了使各个机械接合元件(8a、8b)返回，设置有液压的、气压的、电磁的、机械的或者电的调节装置(22)。
12.一种内燃机(2)，其具有根据前面权利要求中的一项所述的气门机构(1)。
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