用于至少两个气门的气门控制装置制造方法
【专利摘要】一种用于至少两个气门（20、21）的气门控制装置（1），气门控制装置具有凸轮组（2），凸轮组包括具有不同凸轮轮廓（13、14、15）的至少两个凸轮（3、4、5），其中凸轮组（2）能够抗转动且可轴向移动地设置在凸轮轴（30）上，其中设有叉形滚子摇臂（6），其能够设置在凸轮组（2）和气门（20、21）之间并用于同步操作气门（20、21），其中叉形滚子摇臂（6）具有作用于凸轮组（2）凸轮（3、4、5）凸轮轮廓（13、14、15）的凸轮滚子（7）、凸轮滚子（7）可转动运动地支承在其上的主体件（8）和两个或多个与主体件（8）相邻接的叉臂（9、10），其中为了操作气门（20、21），各个叉臂（9、10）能与其中一个气门（20、21）有效连接。
【专利说明】用于至少两个气门的气门控制装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于至少两个气门的气门控制装置，所述气门控制装置具有凸轮 组，所述凸轮组包括具有不同凸轮轮廓的至少两个凸轮，其中，凸轮组能够抗转动地和可轴 向移动地设在凸轮轴上。
【背景技术】
[0002] 内燃机有向所谓的"小型化"发展的趋势，其具有更小的孔径和缩短的行程。这使 得对气门机构的可变性提供了更少的空间。可变气门机构的一种解决方案是由奥迪公开的 滑动式凸轮系统。该系统需要在轴向上给每个气门的至少两个凸轮提供空间。附加地需要 为凸轮调整提供结构空间。该系统例如在孔径为82. 5_情况下允许两种不同升程功能。
[0003] 超过两种升程功能的表现形式或者两种升程功能与用于凸轮轴的滚动轴承的组 合要求气缸中心距离>80mm。针对每个气门三个凸轮轮廓的系统的调查显示，需要孔径 >80_，以实现由奥迪选择的凸轮和传动机构的系统。然而就该系统而言，在凸轮轴区域中 不能应用滚动轴承。此外，需要明显缩减的凸轮宽度，这种明显缩减的凸轮宽度促使在滚子 摇臂中的滚子同样以这种方式缩减宽度。为了保持滚子上的允许的表面压力，需要增大滚 子直径。
【发明内容】
[0004] 本发明的任务在于找到一种气门控制装置，利用该气门控制装置，至少两个、优选 三个或多个不同气门行程曲线可以与小气缸孔尤其是约70mm-74mm的小气缸孔组合地彼 此相邻设置。
[0005] 本发明的下级任务在于，至少两种升程功能与滚动轴承的组合，尤其是在气缸间 距约76mm-80mm的情况下。另一下级任务在于，采用大约相当于目前常见尺寸的滚子直径 和宽度。
[0006] 根据本发明，上述任务通过一种具有独立权利要求1特征的、用于至少两个气门 的气门控制装置解决。本发明其他特征细节由从属权利要求、说明和附图得出。
[0007] 本发明任务通过一种用于至少两个气门的气门控制装置解决，所述气门控制装置 具有凸轮组，所述凸轮组包括具有不同凸轮轮廓的至少两个凸轮，其中，所述凸轮组能够抗 转动且可轴向移动地设置在凸轮轴上。该气门控制装置的特征是，设有叉形滚子摇臂，其能 够设置在凸轮组和气门之间并被构造用于同步操作气门，其中，叉形滚子摇臂具有凸轮滚 子、主体件和两个或多个与主体件相邻接的叉臂，所述凸轮滚子作用于凸轮组凸轮的凸轮 轮廓，所述凸轮滚子可转动地支承在主体件上，其中，为了操作气门，各个叉臂能够与其中 一个气门有效连接。
[0008] 通过这种方式构造的气门控制装置，两个、优选三个或多个不同气门行程曲线可 以与小气缸孔尤其是约70mm-74mm的小气缸孔组合地彼此相邻设置。也就是说，该任务通 过滑动式凸轮系统与叉形滚子摇臂的组合来解决。叉形滚子摇臂位于至少两个气门上。如 果凸轮组的其中一个凸轮通过叉形滚子摇臂的凸轮滚子操作叉形滚子摇臂，则同步操作一 个气缸的气门。气门控制装置可以实现在小孔的发动机中应用滑动式凸轮。气门控制装置 可以实现例如三种升程功能与滚动轴承的组合。由于气缸头壳体和凸轮轴壳体中的结构空 间狭窄，利用目前已知的气门控制装置还无法实现此点。
[0009] 叉形滚子摇臂设在具有两个、优选三个或多个凸轮的凸轮组与至少两个气门之 间。叉形滚子摇臂具有凸轮滚子作用于凸轮组凸轮的凸轮轮廓。凸轮滚子优选通过滚子轴 承设在叉形滚子摇臂上。基于受限的结构空间，通常建议应用滚针轴承并且将其用于本发 明。然而其他轴承也是可以予以考虑的，例如圆锥滚子轴承、桶形滚子轴承、球面滚子轴承。
[0010] 叉形滚子摇臂还具有主体件，凸轮滚子可转动运动地支承在主体件上。通常在此 应用液压元件，以便实现无间隙的系统。两个或多个叉臂与主体件相邻设置，为了操作气 门，两个或多个叉臂能够分别与其中一个气门有效连接。在此，叉形滚子摇臂的叉臂如此构 造和设置，即，在叉形滚子摇臂运动时，基于其中一个凸轮的转动，气门同步地通过叉臂来 操作。
[0011] 凸轮的凸轮轮廓优选如此构造，即，在操作叉形滚子摇臂时，各个凸轮分别造成了 气门的、不同于其他凸轮的气门行程。
[0012] 叉形滚子摇臂优选由形状稳定的板材构造。根据本发明一个优选改进方式，在气 门控制装置中可以规定，凸轮组具有至少一个导向轮廓尤其是导向槽，以便凸轮组沿着凸 轮轴纵轴线在轴向上移动，。例如可以通过尤其是呈销钉形式的调整元件(其设置在凸轮组 外部的导向元件上)，通过接合至凸轮组周面中的导向槽来实现凸轮组的轴向移动。作为另 选，可以在凸轮组周面上设置尤其是呈销钉形式的调整元件，其在导向元件的导向槽中运 动。
[0013] 在本发明气门控制装置中还可以规定，其具有气门间隙补偿元件，尤其是液压气 门间隙补偿元件，并且叉形滚子摇臂具有支承区域，用于支承在气门间隙补偿元件上。气门 间隙补偿元件用于气门间隙补偿，并且充当用于叉形滚子摇臂的支座。叉形滚子摇臂在液 压气门间隙补偿元件上的引导可以通过球冠和盘状实施方式实现。
[0014] 本发明气门控制装置还可以如此实施，即，在各个叉臂上设有导向元件用于在侧 向上保持各个气门。例如可以在叉臂自由端部上将舌片卷边，这些舌片像槽一样位于相应 气门上方。由此，叉臂、进而叉形滚子摇臂是在气门上导向移动的，并且可以阻止叉形滚子 摇臂枢转。
[0015] 本发明气门控制装置的凸轮组优选通过滚动轴承支承在凸轮轴上。
【专利附图】
【附图说明】
[0016] 以下结合附图进一步说明本发明或改进方式及其优点。图中相应示意性示出：
[0017] 图1以俯视图示出本发明气门控制装置的叉形滚子摇臂；
[0018] 图2以侧视图本发明气门控制装置的、可轴向移动的凸轮组；
[0019] 图3以剖面图示出本发明气门控制装置的、可轴向移动的凸轮组；
[0020] 图4以俯视图示出气门控制装置，其具有叉形滚子摇臂和可沿轴向移动的、处于 第一位置的凸轮组；
[0021] 图5以俯视图示出气门控制装置，其具有叉形滚子摇臂和可沿轴向移动的、处于 第二位置的凸轮组，以及
[0022] 图6以俯视图示出气门控制装置，其具有叉形滚子摇臂和可沿轴向移动的、处于 第三位置的凸轮组。
【具体实施方式】
[0023] 具有相同功能和工作原理的元件在图1至图6中相应以相同附图标记标识。
[0024] 图1示意性地在俯视图中示出本发明气门控制装置1的叉形滚子摇臂6。气门控 制装置1具有凸轮组2,凸轮组2包括三个彼此相邻设置的凸轮3、4、5。这些凸轮3、4、5具 有彼此不同的凸轮轮廓13、14、15。该气门控制装置1还具有叉形滚子摇臂6,该叉形滚子 摇臂6可设置在凸轮组2和气门20、21之间并且被构造用于气门20、21的同步操作。叉形 滚子摇臂6具有凸轮滚子7,凸轮滚子7可以与凸轮组2的凸轮3、4、5有效连接。也就是 说，视凸轮组相对于叉形滚子摇臂6的位置而定，叉形滚子摇臂6的凸轮滚子7可以沿其中 一个凸轮3、4、5的凸轮轮廓13、14、15运动。叉形滚子摇臂6除了具有凸轮滚子7之外还 具有主体件8,主体件8构成叉形滚子摇臂6的主体。叉形滚子摇臂6优选是板材成形件。 凸轮滚子7通过轴承，尤其是滚子轴承可转动运动地支承在主体件8上。如果叉形滚子摇 臂6的凸轮滚子7与凸轮3、4、5有效连接，那么凸轮滚子7就沿着相应凸轮3、4、5的凸轮 轮廓13、14、15滚动。在此，视凸轮3、4、5或者说凸轮轮廓13、14、15的形状而定，可运动支 承的叉形滚子摇臂6可以被枢转，使得枢转运动被传递至与叉形滚子摇臂6接触的气门20、 21。叉形滚子摇臂6具有与主体件8相邻接的叉臂9、10,它们在其端部上与气门20、21有 效接触。通过叉形滚子摇臂6的叉臂9、10的这种特殊构造可以实现通过可移动的凸轮组 2同步地操作两个气门20、21，其中，气门20、21的升程是通过与凸轮滚子7接合的凸轮3、 4、5的凸轮轮廓13、14、15来确定的。
[0025] 可沿凸轮轴30的纵轴线31在轴向上移动的凸轮组2与至少两个凸轮3、4、5优选 三个凸轮3、4、5以及叉形滚子摇臂6的组合，可以在小气缸孔尤其是70mm-74mm的小气缸 孔情况下实现两个或更多个不同的气门行程曲线，其中，所述至少两个凸轮3、4、5全都具 有彼此不同的凸轮轮廓13、14、15,所述叉形滚子摇臂6具有两个或三个叉臂9、10,其中，各 个叉臂9、10与气门20、21如此有效连接，S卩，通过叉形滚子摇臂6的运动基于叉形滚子摇 臂6的凸轮滚子7在其中一个凸轮3、4、5的凸轮轮廓13、14、15上的滚动可以实现气门20、 21的同步气门行程。
[0026] 也就是说，气门控制装置1可以实现将可移动凸轮组2用于具有小气缸孔的发动 机中。由于气缸头壳体和凸轮轴壳体中的结构空间狭窄，利用目前已知的气门控制装置还 无法实现此点。
[0027] 图3以剖面图示出本发明气门控制装置1的、可沿凸轮轴30的纵轴线31在轴向 上移动的凸轮组2。三个凸轮3、4、5分别具有不同的凸轮轮廓13、14、15。第一凸轮3的凸 轮轮廓13呈圆柱形，从而当凸轮3作用于叉形滚子摇臂6的凸轮滚子7时不执行叉形滚子 摇臂6的枢转并且相应不实施与叉形滚子摇臂6的叉臂9、10有效接触的气门20、21的气 门行程。
[0028] 与第一凸轮3相比，第二凸轮4和第三凸轮5具有真正凸轮形的外形。由此确保， 当叉形滚子摇臂6的凸轮滚子7在凸轮4、5的凸轮轮廓14、15上的滚动时，实施叉形滚子 摇臂6的枢转并且进而实现气门20、21的气门行程。在此，第三凸轮5实现气门20、21的 最高行程，而中等的第二凸轮4实现了气门20、21的最小行程。
[0029] 在图4至图6中分别示意性以俯视图示出具有叉形滚子摇臂6和可轴向移动凸轮 组2的气门控制装置1。在图4中，凸轮组2处于第一位置，其中，最大的第三凸轮5与叉形 滚子摇臂6的凸轮滚子7接触。在图5中，中等的第二凸轮4与叉形滚子摇臂6的凸轮滚 子7接合，而在图6中，最小的第一凸轮5与叉形滚子摇臂6的凸轮滚子7接合。视乎三个 凸轮3、4、5中的哪个与叉形滚子摇臂6的凸轮滚子接触而定，就可以实现两个气门20、21 的各异的同步气门行程。
[0030] 为了凸轮组2沿凸轮轴30的纵轴线31的轴向移动，凸轮组2具有在此呈导向槽 形式的两个导向轮廓11。这样例如可以通过尤其是呈销钉形式的调整元件(其设置在布置 于凸轮组2之外的导向元件上)，通过接合在凸轮组2的周面中的导向槽11中来实现凸轮 组2的轴向移动。
[0031] 附图标记列表
[0032] 1气门控制装置
[0033] 2凸轮组
[0034] 3 凸轮
[0035] 4 凸轮
[0036] 5 凸轮
[0037] 6叉形滚子摇臂
[0038] 7凸轮滚子
[0039] 8主体件
[0040] 9 叉臂
[0041] 10 叉臂
[0042] 11导向轮廓
[0043] 12气门间隙补偿件
[0044] 20 气门
[0045] 21 气门
[0046] 30凸轮轴
[0047] 31纵轴线
【权利要求】
1. 一种用于至少两个气门（20、21)的气门控制装置（1)，所述气门控制装置具有凸轮 组（2)，所述凸轮组包括至少两个凸轮（3、4、5)，所述至少两个凸轮具有彼此不同的凸轮轮 廓（13、14、15)，其中，所述凸轮组（2)能够抗转动且可轴向移动地设置在凸轮轴（30)上，其 特征在于， 设有叉形滚子摇臂（6)，其能够设置在所述凸轮组（2)和所述气门（20、21)之间并被构 造用于同步操作所述气门（20、21)，其中，所述叉形滚子摇臂（6)具有凸轮滚子（7)、主体件 (8)和两个或多个与所述主体件（8)相邻接的叉臂（9、10)，所述凸轮滚子作用于所述凸轮 组（2)的所述凸轮（3、4、5)的所述凸轮轮廓（13、14、15)，所述凸轮滚子（7)可转动地支承 在所述主体件上，其中，为了操作气门（20、21)，各个叉臂（9、10)能够与其中一个所述气门 (20、21)有效连接。
2. 根据权利要求1所述的气门控制装置（1 )，其特征在于，所述凸轮组（2)具有至少一 个导向轮廓（11)尤其是导向槽，以便所述凸轮组（2)沿着所述凸轮轴（30)的纵轴线（31) 在轴向上移动。
3. 根据权利要求1或2所述的气门控制装置（1 )，其特征在于，所述气门控制装置（1) 具有气门间隙补偿元件（12)尤其是液压气门间隙补偿元件，并且所述叉形滚子摇臂（6)具 有支承区域用以支承在所述气门间隙补偿元件（12)上。
4. 根据前述权利要求之一所述的气门控制装置（1 )，其特征在于，所述凸轮滚子（7)通 过滚子轴承设置在所述叉形滚子摇臂（6)的所述主体件（8)上。
5. 根据前述权利要求之一所述的气门控制装置（1 )，其特征在于，在各个叉臂（9、10) 上设有导向元件用于在侧向上保持各个气门（20、21)。
6. 根据前述权利要求之一所述的气门控制装置（1 )，其特征在于，所述凸轮组（2)通过 滚动轴承支承在所述凸轮轴（30)上。
7. 根据前述权利要求之一所述的气门控制装置（1)，其特征在于，所述凸轮（3、4、5)的 所述凸轮轮廓（13、14、15)如此构造，使得在操作所述叉形滚子摇臂（6)时，各个凸轮（3、4、 5)分别造成了所述气门（20、21)的、不同于其他凸轮（3、4、5)的行程。
【文档编号】F01L1/18GK104100316SQ201410140619
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年4月9日 优先权日:2013年4月9日
【发明者】弗兰克·豪布纳 申请人:Fev有限责任公司