CN109072729B - 特别是用于内燃机的配气机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种特别是用于内燃机的配气机构(10)，该配气机构包括至少一个凸轮轴(11)，所述至少一个凸轮轴具有至少一个凸轮元件(13)，所述至少一个凸轮元件具有至少一个多型线凸轮(14，18)，所述至少一个凸轮元件被设置为，能沿轴向移动最大的移动行程，其中，配气机构(10)具有限位机构(30)，该限位机构被设置为，能在至少一个运行状态中将凸轮元件(13)的移动行程限制到用于切换过程的切换行程，本发明还涉及一种具有配气机构(10)的内燃机。

Description

特别是用于内燃机的配气机构
技术领域
本发明涉及一种配气机构/气门传动机构(Ventiltriebvorrichtung)和一种具有配气机构的内燃机。
背景技术
由DE 10 2011 050 484已知一种用于内燃机的配气机构，该配气机构包括至少一个凸轮轴，该至少一个凸轮轴具有至少一个凸轮元件，该至少一个凸轮元件具有至少一个多型线凸轮，该至少一个凸轮元件被设置为能够沿轴向移动一最大的移动行程。配气机构具有卡锁机构，该卡锁机构被设置为用于锁定向中间凸轮型线的转换，然而该中间凸轮型线在高转速的情况下可能被凸轮元件解锁，从而使凸轮元件超出期望的轴向移动。
发明内容
本发明的目的特别在于，提供一种配气机构，利用该配气机构可以在凸轮轴的高转速下实现气门行程之间的可靠转换。
本发明基于一种特别是用于内燃机的配气机构，该配气机构包括至少一个凸轮轴，该至少一个凸轮轴具有至少一个凸轮元件，该至少一个凸轮元件具有至少一个多型线凸轮，该至少一个凸轮元件被设置为能沿轴向移动最大的移动行程。
本发明提出，配气机构包括限位机构，该限位机构被设置为能在至少一个运行状态中将凸轮元件的移动行程限制到用于切换过程的切换行程。由此，可以可靠地限制凸轮元件的轴向移动并避免超出期望的沿轴向移动。因此，即使在凸轮轴的高转速下也能实现在气门行程之间的可靠转换。“多型线的凸轮元件”在此情况下应该理解为一种具有至少两个子凸轮的凸轮元件，所述至少两个子凸轮分别形成用于致动换气门(进、排气门)的凸轮型线，其中，子凸轮提供不同的气门行程和/或气门控制时间。“最大的移动行程”在此情况下应该理解为凸轮元件的下述移动行程：其中凸轮元件被从一轴向位置——在该轴向位置中设有用于致动换气门的最外侧的凸轮型线——移动到另一轴向位置——在该轴向位置中设有用于致动换气门的在另一侧的最外侧的凸轮型线。“用于切换过程的切换行程”在此情况下应该理解为凸轮元件的如下的轴向移动：利用该沿轴向移动将凸轮元件从一轴向位置——在该轴向位置中设有用于致动换气门的凸轮型线——移动到另一轴向位置——在该轴向位置中设有用于致动换气门的直接相邻的凸轮型线。特别地，用于切换过程的切换行程最大程度上与最大的移动行程一样大并且在凸轮元件的凸轮具有至少三个凸轮型线时小于最大的移动行程。用于切换过程的切换行程的长度特别地等于最大的移动行程的长度与一个比凸轮型线数目少一的数之间的商。
此外本发明提出，配气机构包括与凸轮元件至少相连接的形锁合元件，该形锁合元件被设置用于实现与限位机构的形锁合连接。由此可以实现配气机构的简单构造。
此外本发明提出，限位机构具有止挡元件，该止挡元件具有两个彼此对置的、用于形锁合元件的止挡面。由此，止挡元件可以被用于将移动行程沿轴向和沿相反的轴向限制为切换行程。可以实现配气机构的简单构造。
此外本发明提出，止挡面彼此间的距离将移动限制为相邻的凸轮型线的距离值。由此，能以结构简单的方式将移动行程的边界(Begrenzung)限制为用于在相邻的凸轮型线之间的转换的切换行程。
此外本发明提出，限位机构包括用于移动止挡元件的辅助执行器。由此，可以在多型线的凸轮的多于两个凸轮型线的情况下将切换元件用于将移动行程限制为用于相邻的凸轮型线的转换的切换行程。
此外本发明提出，配气机构具有用于沿轴向移动至少一个凸轮元件的切换执行器，该切换执行器包括至少一个切换元件和用于沿轴向移动切换元件的驱动装置，所述至少一个切换元件与凸轮元件持久地作用连接，所述驱动装置被设置为能与切换元件脱耦。由此可以在切换过程结束之后，当限位机构锁定凸轮元件的进一步移动时，使驱动装置与切换元件脱耦并且因此放弃准确地操控驱动装置，以便将凸轮元件的移动限制到切换行程。
此外本发明提出，切换元件与形锁合元件持久地作用连接。由此，可以不必使用额外的构件来与切换元件啮合并且简化配气机构的构造。
此外本发明提出，切换执行器包括滑动离合器，该滑动离合器被设置为能使切换元件与驱动装置彼此脱耦。由此可以实现用于使切换元件与驱动装置脱耦的构造简单的设计方案。
此外本发明提出，配气机构包括主轴，该主轴用于将驱动力从驱动装置传递到切换元件上，该主轴通过滑动离合器与驱动装置连接。由此可以实现使切换元件与驱动装置脱耦的构造简单的设计方案。
此外本发明提出，至少一个多型线凸轮具有至少三个凸轮型线。由此，限位机构能以特别的优势被用于实现在相邻的凸轮型线之间的可靠的转换。
本发明还涉及一种内燃机，其具有根据本发明的配气机构。由此能可靠地限制凸轮元件的轴向移动并避免超出期望的轴向移动。因此，即使在凸轮轴的高转速下也能实现在气门行程之间的可靠转换。
附图说明
其它优点由下面的附图说明得出。在附图中示出本发明的一个实施例。附图、附图说明包含组合在一起的多个特征。本领域技术人员能方便地单独考虑这些特征并将这些特征合并成合理的其它组合。
其中示出：
图1示出用于内燃机的配气机构的示意图，该配气机构包括凸轮轴，凸轮轴具有凸轮元件，凸轮元件具有两个多型线凸轮，该凸轮元件被设置为能沿轴向移动最大的移动行程，配气机构还包括限位机构，该限位机构被设置为用于，在至少一个运行状态中将凸轮元件的移动行程限制到用于切换过程的切换行程，在凸轮元件的第一轴向位置中，在该第一轴向位置中设有用于致动换气门的最外侧的凸轮型线，
图2示出在凸轮元件的第二轴向位置中的配气机构，在该第二轴向位置中设有用于致动换气门的中间的凸轮型线，和
图3示出在凸轮元件的第二轴向位置中的配气机构，在该第二轴向位置中设有用于致动换气门的中间的凸轮型线，其中，限位机构被沿轴向移动。
具体实施方式
图1至图3示出内燃机的局部，该内燃机具有配气机构10，该配气机构包括凸轮轴11，凸轮轴具有可沿轴向移动的凸轮元件13，凸轮元件具有两个多型线凸轮14，18，配气机构还包括与凸轮元件13连接的、可沿轴向移动的形锁合元件22。形锁合元件22沿凸轮轴11的整个圆周延伸并形成环形的作用轮廓。在产生凸轮元件13的轴向移动的移动过程中，切换力作用在形锁合元件22的作用轮廓上，形锁合元件22轴向地在凸轮轴11上移动。由于形锁合元件22与凸轮元件13连接，凸轮元件13被轴向地移动。在所示出的实施例中，形锁合元件22与凸轮元件13一体地形成。在一个替代的设计方案中，形锁合元件22可以设计成分离的，但是与凸轮元件13连接并在沿轴向移动时通过与凸轮元件13的连接而间接地移动凸轮元件13。形锁合元件22被设计为环形肋。
凸轮轴11包括传动轴12，在该传动轴上布置有凸轮元件13。传动轴12在其外圆周上具有直齿。凸轮元件13在其内圆周上具有啮合到传动轴12的直齿中的对应的直齿。凸轮元件13在传动轴12上以不能相对转动、但能沿两个轴向方向可移动的方式支承。传动轴12包括用于连接在未详细示出的曲轴上的曲轴连接部。在替代设计方案中可以放弃传动轴12，例如通过以下方法：凸轮轴11由多个在其边缘上彼此啮合的凸轮元件13组成。
配气机构10包括用于沿轴向移动凸轮元件13的切换执行器23。两个多型线凸轮14，18各包括三个子凸轮15，16，17，19，20，21，这些子凸轮具有形成不同的气门行程曲线的凸轮型线。凸轮14，18的各一个子凸轮15，16，17，19，20，21与各一个未详细示出的凸轮随动件接触以用于致动内燃机的换气门。切换执行器23沿轴向移动凸轮元件13，以便在凸轮14的不同的子凸轮15，16，17与凸轮18的子凸轮19，20，21之间切换，这些子凸轮与凸轮随动件接触。配气机构10具有在切换执行器23和形锁合元件22之间的持久的作用连接。通过持久的作用连接传递切换力以沿轴向移动凸轮元件13。持久的作用连接在配气机构10的整体运行期间在凸轮轴11的整个旋转上得到保持。凸轮元件13被设置为，能沿轴向移动最大的移动行程。最大的移动行程等于下述行程：凸轮元件13必须沿轴向移动该行程，才能从最外侧的子凸轮15，19的凸轮型线切换到最外侧的子凸轮17，21的凸轮型线上。
切换执行器23被布置在示意性示出的凸轮轴壳体28上并且固定在那里。切换执行器23包括壳体以及可沿轴向移动的切换元件26，该壳体与凸轮轴壳体28连接。切换执行器23在所示出的实施例中还包括可转动的主轴24和驱动主轴24的、被设计为电机的驱动装置25。切换元件26被布置在主轴24上。主轴24被设置为用于将驱动力从驱动装置25传递到切换元件26上。通过经由驱动装置25转动主轴24，沿轴向移动切换元件26。在替代设计方案中，驱动装置25可以不被用作电机，而是例如被用作液压马达或另一种驱动机。取代主轴24可以例如使用滑轨或绳索设备作为切换元件26的载体。
形锁合元件22形成用于施加沿轴向起作用的切换力到凸轮元件13上的接口。沿轴向起作用的切换力仅被切换执行器23施加并独立于凸轮轴11的转动运动。沿轴向移动运动的进程仅由切换执行器23通过驱动主轴24并因此移动切换元件26的驱动装置25确定。切换元件26具有啮合槽27，该啮合槽被设置为用于与形锁合元件22啮合。形锁合元件22被设计为环形肋。在替代设计方案中，形锁合元件22可以被设计为槽，切换元件26可以被设计为肋或销。
在切换执行器23和形锁合元件22之间的持久的作用连接可以具有与凸轮轴11的转角相关的作用面，该作用面在转角区域中适配于转角区域中的要传递的切换力。与凸轮轴11的转角相关的作用面可以例如通过形锁合元件22的不同的径向延伸到达在其中出现不同的切换力的转角区域中。
配气机构10包括限位机构30，该限位机构被设置为用于，在至少一个运行状态中将凸轮元件13的移动行程限制到用于切换过程的切换行程。用于切换过程的切换行程等于凸轮元件13的移动行程，在其中从子凸轮15，16，17，19，20，21的凸轮型线切换到相邻的子凸轮15，16，17，19，20，21的凸轮型线上。限位机构30被设置为用于，限制移动行程，以便避免在高转速时超出要调节的轴向位置。
配气机构10包括与凸轮元件13连接的形锁合元件29，该形锁合元件被设置为用于实现与限位机构30的形锁合连接。形锁合元件29与形锁合元件22一体地形成，所述形锁合元件22与切换执行器23的切换元件26处于持久的作用连接中。在替代设计方案中，形锁合元件29可以与形锁合元件22分离地设计，所述形锁合元件22与切换执行器23的切换元件26处于持久的作用连接中。形锁合元件29与限位机构30的形锁合连接被设置为用于，在切换运动结束之后锁定凸轮元件13的沿轴向移动并因此将移动行程限制为切换行程。
限位机构30具有止挡元件31，该止挡元件具有两个彼此对置的、用于形锁合元件29的止挡面32，33。通过两个彼此对置的止挡面32，33，限位机构30在沿两个彼此相反的轴向方向上在凸轮型线之间转换时，例如在第一转换和在第二转换时限制移动行程，该第二转换使得恢复凸轮元件13在第一转换之前的轴向位置。在替代设计方案中可以设想，止挡元件31具有两个彼此背离的、用于形锁合元件29的止挡面32，33，并且为了沿相反的轴向方向限制移动行程而在进行移动之前移动到锁定位置中。
止挡面32，33彼此间的距离34将移动限制为相邻的凸轮型线的距离值。因此，限位机构30将凸轮元件13的移动行程限制到用于切换过程的切换行程，该切换行程等于相邻的凸轮型线的距离。止挡面32，33的距离34是恒定的。在替代设计方案中可以设想，止挡元件31被这样设计，即，止挡面32，33彼此之间的距离34能被改变，例如为了选择性地实现在切换过程中转换一个或两个凸轮型线宽度。
限位机构30包括用于移动止挡元件31的辅助执行器35。辅助执行器35被设置为用于，使止挡元件31移动相邻的凸轮型线的一个距离。从最外侧的子凸轮15，19的凸轮型线到分别另外的最外侧的子凸轮17，21的凸轮型线的转换通过凸轮元件13的移动实现，其中，转换到中间的子凸轮16，20的凸轮型线上，其中，移动行程通过限位机构30的止挡元件31限制为对此必需的切换行程(参见图1和图2)，随后止挡元件31移动相邻的凸轮型线的一个距离，随后凸轮元件13移动相邻的凸轮型线的另一个距离，其中，移动行程通过限位机构30的止挡元件31限制为对此必需的切换行程(参见图3)。辅助执行器35在第一切换位置和第二切换位置之间移动止挡元件31，在所述第一切换位置中可以从最外侧的子凸轮15，19的凸轮型线转换到中间的子凸轮16，20的凸轮型线上并且可以相反地转换，在所述第二切换位置中可以从中间的子凸轮16，20的凸轮型线转换到另外的最外侧的子凸轮17，21的凸轮型线上并且可以相反地转换。
用于沿轴向移动切换元件26的驱动装置25被设置为，能与切换元件26脱耦。当限位机构30的止挡元件31与形锁合元件29达成形锁合时进行脱耦。驱动装置25因此不必配合精确地在止挡元件31与形锁合元件29形锁合时被关闭。
切换执行器23包括滑动离合器36，该滑动离合器被设置为用于，使切换元件26和驱动装置25彼此脱耦。通过滑动离合器36将主轴24与驱动装置25连接。滑动离合器36在实现形锁合元件29的形锁合时自动松开，该形锁合元件29与形锁合元件22一体地形成以用于与切换元件26啮合，并且滑动离合器使切换元件26和驱动装置25彼此脱耦。
图标记列表：
10 配气机构
11 凸轮轴
12 传动轴
13 凸轮元件
14 凸轮
15 子凸轮
16 子凸轮
17 子凸轮
18 凸轮
19 子凸轮
20 子凸轮
21 子凸轮
22 形锁合元件
23 切换执行器
24 主轴
25 驱动装置
26 切换元件
27 啮合槽
28 凸轮轴壳体
29 形锁合元件
30 限位机构
31 止挡元件
32 止挡面
33 止挡面
34 距离
35 辅助执行器
36 滑动离合器

Claims (8)

1.一种用于内燃机的配气机构，该配气机构包括至少一个凸轮轴(11)，所述至少一个凸轮轴具有至少一个凸轮元件(13)，所述至少一个凸轮元件具有至少一个多型线凸轮(14，18)，所述至少一个凸轮元件被设置为能沿轴向移动最大的移动行程，
其特征在于，所述配气机构具有限位机构(30)，该限位机构被设置为，能在至少一个运行状态中将凸轮元件(13)的移动行程限制到用于切换过程的切换行程，
所述配气机构具有与凸轮元件(13)至少相连接的形锁合元件(29)，该形锁合元件被设置用于与限位机构(30)形锁合连接，
所述限位机构(30)具有止挡元件(31)，该止挡元件具有两个彼此对置的、用于形锁合元件(29)的止挡面(32，33)，
所述止挡面(32，33)彼此间的距离(34)将移动限制到相邻的凸轮型线的距离值。
2.根据权利要求1所述的配气机构，其特征在于，限位机构(30)包括用于移动止挡元件(31)的辅助执行器(35)。
3.根据权利要求1或2所述的配气机构，其特征在于，所述配气机构具有用于沿轴向移动所述至少一个凸轮元件(13)的切换执行器(23)，该切换执行器包括至少一个切换元件(26)和用于沿轴向移动切换元件(26)的驱动装置(25)，所述至少一个切换元件与凸轮元件(13)持久地作用连接，所述驱动装置被设置为能与切换元件(26)脱耦。
4.根据权利要求3所述的配气机构，其特征在于，切换元件(26)与形锁合元件(29)持久地作用连接。
5.根据权利要求3所述的配气机构，其特征在于，切换执行器(23)包括滑动离合器(36)，该滑动离合器被设置为能使切换元件(26)与驱动装置(25)彼此脱耦。
6.根据权利要求5所述的配气机构，其特征在于，所述配气机构具有主轴(24)，该主轴用于将驱动力从驱动装置(25)传递到切换元件(26)上，该主轴通过滑动离合器(36)与驱动装置(25)连接。
7.根据权利要求1或2所述的配气机构，其特征在于，至少一个多型线凸轮(14，18)具有至少三个凸轮型线。
8.一种内燃机，所述内燃机具有根据权利要求1-7中任一项所述的配气机构(10)。
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DE102016005454.9 2016-05-03
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