滑动凸轮系统的制作方法

本发明涉及一种用于内燃机的滑动凸轮系统。

背景技术：

气门受控的内燃机对于每个气缸都具有一个或多个可控制的进气门和排气门。可变的气门控制部能实现灵活地控制气门，以便改变打开时间、关闭时间和/或气门升程。由此可以使得发动机操作例如适配于特定的负载工况。

可变气门传动机构可以例如构造成滑动凸轮系统。该滑动凸轮系统可以具有多个凸轮支座，所述凸轮支座带有多个凸轮。这些凸轮支座可布置在凸轮轴上，由此可与凸轮轴一起转动并能够轴向移动。通过致动器可以使得凸轮支座轴向地移动。根据凸轮支座的轴向位置，传递装置例如摇杆使得凸轮支座的多个凸轮中的一个凸轮与至少一个换气门处于作用连接中。为了变换至少一个换气门的气门控制曲线，可以轴向地移动凸轮支座，从而凸轮支座的另一个凸轮与传递装置处于接合中。在wo2004/083611a1中公开了滑动凸轮系统的一个例子。

由ep0798451a1也已知一种带有滑动凸轮系统的气门传动机构。为了移动带有三个轴向并排地布置的凸轮型线的凸轮，设置了操纵部件。对该操纵部件的操纵可以气动地进行。

已知的滑动凸轮系统的缺点往往在于，为了移动凸轮支座或者带有多个凸轮型线的凸轮，要繁琐地控制致动器装置。

de102010025099a1公开了一种可调的凸轮轴，其具有至少一个轴和至少一个凸轮组，该凸轮组具有至少两个不同的凸轮和/或凸轮轮廓。该凸轮组可在轴上轴向地移动。在轴上设置了移调部件，该移调部件可相对于轴的纵轴线至少轴向地移动。移调部件通过接触部件与凸轮组机械地耦接。例如，可以使得至少两个凸轮组与移调部件机械地耦接。

技术实现要素：

本发明的目的因而在于，提出一种替代的或改善的滑动凸轮系统，其克服了现有技术中的缺点，特别是具有简化的控制系统。

该目的通过一种根据独立权利要求的滑动凸轮系统得以实现。有利的改进在从属权利要求和说明书中给出。

该滑动凸轮系统适合于内燃机。滑动凸轮系统具有凸轮轴和多个凸轮支座，所述凸轮支座分别带有至少两个凸轮。多个凸轮支座抗扭地且可轴向移动地设置在凸轮轴上。滑动凸轮系统具有多个流体致动的致动器装置，这些致动器装置分别被构造用于轴向地移动多个凸轮支座中的一个凸轮支座。滑动凸轮系统具有流体供应装置，该流体供应装置被设置用于供应流体、流体连接地位于多个致动器装置的上游，以致动多个致动器装置。多个致动器装置中的至少两个致动器装置流体地耦接以同时地致动。

至少两个致动器装置之间的流体耦接能实现通过供应流体来同时地致动两个致动器装置。由此可以显著地简化控制代价，因为不必在规定的时间点单独地致动每个致动器装置。相反地，例如仅仅打开流体连接地位于致动器装置上游的一个唯一的气门，由此致动各致动器装置。

特别地，凸轮支座的至少两个凸轮可以不同地构造。

优选附加地设置多个传递装置例如摇杆或曲柄连杆，它们根据相应凸轮支座的轴向位置，使得相应的凸轮支座的第一凸轮或第二凸轮与至少一个换气门处于作用连接/工作连接中。这些换气门可以例如是进气门或排气门。传递装置可以特别是具有凸轮从动件，例如可转动的滚轮，用于跟随凸轮的凸轮轮廓。

各致动器装置优选相同地构造。

例如，致动器装置可通过可移动的部件插入到凸轮支座的接合槽道中，以便轴向地移动凸轮支座。

例如，致动器装置可以具有可移动的部件，这些部件在径向上相对于凸轮轴的纵轴线可移动，或者在轴向上相对于凸轮轴的纵轴线可移动，以便轴向地移动相应的凸轮支座。

在一个实施例中，流体耦接的至少两个致动器装置借助于流体供应装置的控制阀组而流体地耦接。特别地，通过打开控制阀组，流体可同时地供应给流体耦接的至少两个致动器装置。例如，控制阀组可以流体连接地设置在压缩器或泵的下游，并设置在至少两个致动器装置的上游。

也可行的是，致动器专用的阀流体连接地、附加地设置在控制阀组与致动器装置的致动器之间。于是也能实现特定于致动器地控制滑动凸轮系统，如果希望这样的话。

在一种优选的实施例中，设置多个致动器装置组，其分别具有多个致动器装置中的至少两个流体耦接的致动器装置。把各致动器装置分组成致动器装置组，这能实现分组地控制致动器装置，由此不必分别单独地控制致动器装置组的每个致动器装置。

在一种改进中，多个致动器装置组中的各致动器装置组分别设置在流体供应装置的相应的控制阀组的下游，从而通过打开相应的控制阀组，流体可被流体供应装置同时供应给相应的致动器装置组的流体耦接的至少两个致动器装置。

例如，可以在第一致动器装置组中设置第一致动器装置的第一致动器和第二致动器装置的第一致动器，以及可选地设置第三致动器装置的第一致动器。附加地，可以在第二致动器装置组中设置第一致动器装置的第二致动器和第二致动器装置的第二致动器，以及可选地设置第三致动器装置的第二致动器。此外，可以在第三致动器装置组中设置第四致动器装置的第一致动器、第五致动器装置的第一致动器，以及可选地设置第六致动器装置的第一致动器。附加地，可以在第四致动器装置组中设置第四致动器装置的第二致动器和第五致动器装置的第二致动器，以及可选地设置第六致动器装置的第二致动器。

优选地，第一控制阀组可以流体连接地设置在第一致动器装置组的上游，第二控制阀组可以流体连接地设置在第二致动器装置的上游，第三控制阀组可以流体连接地设置在第三致动器装置组的上游，和/或第四控制阀组可以流体连接地设置在第四致动器装置组的上游。

在另一实施例中，各控制阀组相互并行/并列地布置。

在一种特别优选的实施例中，第一致动器装置的第一致动器与第二致动器装置的第一致动器流体地耦接。替代地或附加地，第一致动器装置的第二致动器与第二致动器装置的第二致动器流体地耦接。这种耦接能实现同时地致动各个第一致动器和同时地致动各个第二致动器。

在一种设计变型中，多个致动器装置分别具有第一致动器和第二致动器，第一致动器用于使得相应的凸轮支座沿第一方向移动，第二致动器用于使得相应的凸轮支座沿与第一方向相反的第二方向移动。第一方向和第二方向可以特别是平行于凸轮轴的纵轴线延伸。

特别地，各第一致动器可以至少有时相互流体地耦接，和/或各第二致动器可以至少有时相互流体地耦接。

在另一设计变型中，多个致动器装置液压地或者气动地予以致动。各致动器装置可以例如与已经位于汽车中的液压系统或气动系统连接。

在一个实施例中，滑动凸轮系统还具有检测凸轮轴的转动位置的位置传感器、检测内燃机的运行参数的内燃机传感器和/或用于用户输入的用户接口。滑动凸轮系统还具有控制单元，该控制单元被设计用于基于所检测的转动位置、所检测的运行参数和/或用户输入来控制流体供应装置，以便把流体供应给多个致动器装置。通过考虑凸轮轴的转动位置，可以确保致动各致动器装置，从而在相应的凸轮支座移动之前，例如各致动器装置的可移动的部件完全接合。凸轮支座的移动可以例如通过所检测的运行参数，比如内燃机的负载或者用户输入，予以触发。

术语“控制单元”是指一种电子控制机构，其能够根据设计而定来承担起控制任务和/或调节任务。

在另一实施例中，控制单元被设计用来基于所检测的转动位置、所检测的运行参数和/或用户输入，有选择地致动控制阀组。

在一种实施方式中，多个致动器装置的各致动器分别具有控制流体腔和与控制流体腔作用连接的可缩进和伸出的部件，特别是销。通过把流体供应给控制流体腔，可缩进和伸出的部件伸出，以便移动相应的凸轮支座。由此能以在构造上简单的方式来提供流体致动的致动器。

在一种改进中，流体是一种可压缩的气体，特别是空气，在可缩进和伸出的部件缩进时，充有可压缩气体的控制流体腔用作气动弹簧。由此可以防止撞击，进而防止致动器提早磨损。气动弹簧是通过可压缩气体的压缩和压缩气体的排出来实现的。

在另一实施方式中，为了移动凸轮支座，可缩进和伸出的部件插入到凸轮支座的接合槽道中。控制流体被供应给控制流体腔(特别是通过相应地打开相应的控制阀组)，从而在可缩进和伸出的部件插入到接合槽道中之前，可缩进和伸出的部件接触凸轮支座的外周面。换句话说，流体致动的致动器装置能实现在可移动的部件最终接合到接合槽道中之前，可移动的部件可以越过具有接合槽道的无凸轮的部段。由此明显减小了致动器装置的控制代价，因为用于致动所述致动器装置的时间窗口增大了。

在一种设计变型中，可缩进和伸出的部件被弹性部件预压紧到缩进状态下。由此可以使得可缩进和伸出的部件复位到初始位置。

在另一设计变型中，在可缩进和伸出的部件的缩进状态下，控制流体腔构造成环形腔。这能实现使得在控制流体腔底面与可缩进和伸出的部件之间的接触区域较小。特别地，可以把控制流体直接施加在可缩进和伸出的部件上，和/或，在该底面与可缩进和伸出的部件之间只有微小的附着力。

例如，可缩进和伸出的部件可以具有榫头，该榫头朝向控制流体腔底面延伸。替代地或附加地，控制流体腔底面可以具有榫头，该榫头朝向可缩进和伸出的部件延伸。

在另一实施方式中，控制流体腔利用流体密封件特别是o形圈相对于致动器装置的外界密封。由此可以防止油雾进入到控制流体腔中。

本发明也涉及汽车特别是商用车(例如公交车或载重车)，其具有如这里公开的滑动凸轮系统。优选地，流体供应装置具有汽车的压缩空气罐，和/或，流体供应装置集成到汽车的气动系统中。

附图说明

本发明的前述优选实施方式和特征可任意地相互组合。下面参照附图介绍本发明的其它细节和优点。其中：

图1为一种示例性的可变气门传动机构的立体图；

图2为凸轮轴的纵剖视图；

图3为一种示例性的致动器的示意性的剖视图；

图4为该示例性的致动器的另一示意性的剖视图；

图5为该示例性的致动器的另一示意性的剖视图；

图6为滑动凸轮系统的示意图。

具体实施方式

这些图中所示的各实施方式至少部分地一致，因而给类似的或相同的部分标有相同的附图标记，在其阐述时，也参见针对其它实施方式或附图的说明，以避免重复。

图1中示出一种可变气门传动机构10。该可变气门传动机构10可以包含在具有内燃机的汽车特别是商用车中。该商用车可以例如是载重车或公交车。

可变气门传动机构10具有凸轮轴12和凸轮支座14。附加地，可变气门传动机构10具有传递装置16以及第一和第二换气门20和22。此外，可变气门传动机构10具有第一致动器24和第二致动器26。第一致动器24和第二致动器26形成了致动器装置27。在其它实施方式中，该致动器装置可以例如只具有一个致动器或者具有多个设置在共同的壳体中的致动器。

凸轮支座14、凸轮轴12以及致动器装置27形成一种滑动凸轮系统11的一部分。该滑动凸轮系统11具有用于内燃机的多个气缸的多个凸轮支座14和致动器装置。下面示例性地针对用于内燃机的气缸的凸轮支座14和致动器装置27，介绍滑动凸轮系统的结构，如图1和2中所示。

凸轮轴12可以构造成进气门凸轮轴、排气门凸轮轴或混合凸轮轴，该混合凸轮轴既致动进气门，又致动排气门。凸轮轴12可以是双凸轮轴系统(未详细示出)的一部分，该双凸轮轴系统附加地具有另一凸轮轴(未示出)。凸轮轴12设置成顶置式凸轮轴。在其它实施方式中，凸轮轴12也可以设置成底置式凸轮轴。

在凸轮轴12上抗扭地设置着凸轮支座14。该凸轮支座14附加地可沿着凸轮轴12的纵轴线可轴向移动地布置。凸轮支座14可以在第一止挡28与第二止挡30之间轴向地移动。

凸轮支座14具有两个凸轮32和34，这些凸轮在凸轮支座14和凸轮轴12的纵向上彼此错开。第一凸轮32和第二凸轮34设置在凸轮支座14的中间部段中。第一凸轮32和第二凸轮34彼此邻接。第一凸轮32和第二凸轮34不同地构造，从而它们可以引起换气门20、22的不同的气门升程曲线。第一凸轮32可以例如是用于排气门的发动机制动凸轮，第二凸轮34可以是普通凸轮。在其它实施方式中，凸轮支座可以具有其它数量的凸轮、凸轮的其它布置方式和/或凸轮的其它凸轮轮廓。

凸轮支座14还具有无凸轮的第一部段38和无凸轮的第二部段40。无凸轮的第一部段38和无凸轮的第二部段40设置在凸轮支座14的相对端。在无凸轮的第一部段38中，第一接合槽道(切换滑槽)42围绕着凸轮支座14的纵轴线螺旋状地延伸。在无凸轮的第二部段40中，第二接合槽道(切换滑槽)44围绕着凸轮支座14的纵轴线螺旋状地延伸。

为了使得凸轮支座14在止挡28与30之间移动，致动器24和26可以利用可伸出的部件(图1和2中未详细示出)有选择地插入到接合槽道42、44中。致动器24、26可以相同地构造。具体地，可以选择让第一致动器24插入到第一接合槽道42中，以便使得凸轮支座14从第一轴向位置移动至第二轴向位置。在第一轴向位置，凸轮支座14贴靠在第二止挡30上。在第二轴向位置，凸轮支座14贴靠在第一止挡28上。在图1中示出凸轮支座14处于第一轴向位置。也可以选择让第二致动器26插入到第二接合槽道44中。然后将凸轮支座14从第二轴向位置移动至第一轴向位置。

所述移动的触发方式为，各致动器24、26的伸出的部件相对于凸轮轴12的轴向是位置固定的。因此，当伸出的部件插入到相应的接合槽道42、44中时，可移动的凸轮支座14由于接合槽道42、44的螺旋形状而在凸轮轴12的纵向上移动。在移动过程结束时，各致动器24、26的可移动的部件沿与伸出方向相反的方向被相应的接合槽道42、44引导，因而缩进。各致动器24、26的可移动的部件与相应的接合槽道42、44脱离接合。

传递装置16在凸轮支座14与换气门20、22之间建立起作用连接/工作连接。当第一凸轮32或第二凸轮34向下压迫传递装置16时，换气门20、22被致动(打开)。

如果凸轮支座14处于第一轴向位置，传递装置16便处于第一凸轮32与换气门20、22之间的作用连接。换句话说，在凸轮支座14的第一轴向位置，传递装置16并不处于第二凸轮34与换气门20、22之间的作用连接中。换气门20、22按照第一凸轮32的轮廓被致动。在凸轮支座14的第二轴向位置，传递装置16处于第二凸轮34与换气门20、22之间的作用连接中，这些换气门按照第二凸轮34的轮廓被致动。

在所示实施方式中，传递装置16被构造成摇杆。在其它实施方式中，传递装置16可以构造成曲柄连杆或挺杆。在一些实施方式中，传递装置16可以具有凸轮从动件，其形式例如为可转动的滚轮。

参见图2，示出了锁定装置46。该锁定装置46具有弹性部件48和锁止体50。弹性部件48设置在凸轮轴12的盲孔中。弹性部件48将锁止体50预压紧到凸轮支座14上。在凸轮支座14的内圆周面上开设了第一和第二凹口52和54。当凸轮支座14处于第一轴向位置时，为了锁定凸轮支座14，把锁止体50例如压入到第一凹口52中。在凸轮支座14的第二轴向位置，锁止体50被压入到第二凹口54中。

图3～5更详细地示例性地示出致动器24。图3示出致动器24处于初始位置(缩回状态)。图4示出致动器24处于工作行程中(伸出状态)。图5示出致动器24处于被弹回期间(在缩回时)。

致动器24是流体致动的。特别地，致动器24是气动的或液压的致动器。致动器24优选气动地被致动，因为这在温度非敏感性和可实现的速度方面是有利的。

致动器24具有可移动的销(柱塞)56、弹性部件58、控制流体腔60和控制流体供应通道62。

经由控制流体供应通道62可以把控制流体例如空气或液压液体供应给控制流体腔60。把控制流体供应给控制流体腔60，这引起销56从控制流体腔60中伸出。伸出的销56可以插入到接合槽道42中，以便使得凸轮支座14轴向地移动。

销56和控制流体腔60可如此地构造，使得在销的缩进状态下，控制流体腔60形成环形腔。例如，销56可以设有榫头，如图3～5中所示。环形腔能使得控制流体在开始致动时就已经可以施加在销56上。由此，通过把控制流体供应给控制流体腔60，销56可以直接/立刻开始移动。附加地，由于销56与控制流体腔60的底面之间的接触区域小，只需克服小的附着力就可以使得销56开始移动。

对致动器24的流体致动能实现：在插入到接合槽道42中之前(见图1)，销56越过无凸轮的部段38(见图1)。在这种情况下，无凸轮的部段38的外周面接触销56，并防止销56继续伸出。一旦接合槽道42开始，销56就可以直接插入到接合槽道42中。相比于要求致动器的销准时地伸出和插入的系统，由此可以明显减小致动器24的控制代价/控制复杂度。例如对于电磁地致动的致动器来说就是这种情况。

在凸轮支座14的移动过程结束时，接合槽道42的斜坡将销56压向控制流体腔60。如果把可压缩流体用作控制流体，则流体会在销56的缩回期间受到压缩并排出。位于控制流体腔60中的流体由此在销56的缩回操作中用作气动弹簧。弹性部件58使得销56完全复位到初始位置(复位到缩回的状态下)。

为了防止例如油雾进入到控制流体腔60中，可以设置流体密封件64，例如密封圈。附加地，控制流体腔60可以例如具有通风通道(未示出)。

下面参照图6介绍使用流体致动的致动器装置是如何能够简化对滑动凸轮系统11的控制的。尤其可以同时控制多个致动器装置，从而可以省去繁琐的依致动器选定的控制。这可以明显减小控制代价/复杂度。

滑动凸轮系统11具有第一致动器装置27、第二致动器装置127、第三致动器装置227、第四致动器装置327、第五致动器装置427和第六致动器装置527。第二至第六致动器装置127、227、327、427、527可以如同致动器装置27那样构造。特别地，第二至第六致动器装置127、227、327、427、527可以分别具有两个致动器124、126；224、226；324；326；424、426和524、526，用于移动相应的凸轮支座(未示出)。致动器26、124、126、224、226、324、326、424、426、524和526可以如同参照图3～5所述的致动器24那样构造。

在流动致动的致动器装置27、127、227、327、427、527的上游，流体连接地设置有流体供应装置66。该流体供应装置66例如构造成气动的流体供应装置。流体供应装置66具有压缩器68、压力罐70和四个控制阀组72、74、76和78。

压缩器68把流体输送到压力罐70以便蓄存。例如，压缩器68可以把空气输送到压力罐70中。压力罐70尤其可以是商用车的压缩空气罐，该压缩空气罐例如也给商用车的其它气动地操纵的装置提供压缩空气。压力水平可以例如介于8巴和12巴之间。

压缩器68与四个控制阀组72、74、76和78受控制单元80控制。控制单元80与位置传感器82、内燃机传感器84和用户接口86连接。位置传感器82检测凸轮轴12的位置(见图1)。内燃机传感器84检测内燃机的至少一个工作参数，例如表示内燃机负载的参数。用户接口86能实现让用户对控制单元80进行输入。控制单元80基于由位置传感器82、内燃机传感器84和用户接口86接收的信号，控制压缩器68与四个控制阀组72、74、76和78的工作。

控制阀组72、74、76和78设置在压缩器68和压力罐70的下游。第一控制阀组72流体连接地设置在致动器24、124、224的上游。第二控制阀组74在流体连接中设置在致动器26、126、226的上游。第三控制阀组76流体连接地设置在致动器324、424、524的上游。第四控制阀组78流体连接地设置在致动器326、426、526的上游。控制阀组72、74、76和78由此部分地使得致动器装置27、127、227、327、427和527耦接。于是，例如为了致动致动器24、124、224，只需由控制单元80打开第一控制阀组72。

在当前的实施方式中，致动器24、26、124、126、224、226、324、326、424和426通过控制阀组72、74、76和78分成四组，以便共同致动。在一个组内，流体地耦接着多个致动器。在其它实施方式中，可以设置或多或少的组，这些组各有或多或少的致动器，以便减小滑动凸轮系统的控制代价。

本发明并不局限于上述优选的实施例。确切地说，可以有多种同样采用本发明的构思、因而落入保护范围内的改型和变型。本发明特别是也要求保护从属权利要求的主题和特征，而独立于所引用的权利要求。特别地，从属权利要求的特征也与独立权利要求1的关于流体供应装置的存在状态和设计及至少两个致动器装置的流体耦接的特征相独立地被原始公开。

附图标记列表

10可变气门传动机构

11滑动凸轮系统

12凸轮轴

14凸轮支座

16传递装置(摇杆)

20第一换气门

22第二换气门

24第一致动器

26第二致动器

27第一致动器装置

28第一止挡

30第二止挡

32第一凸轮

34第二凸轮

38第一无凸轮的部段

40第二无凸轮的部段

42第一接合槽道

44第二接合槽道

46锁定装置

48弹性部件

50锁止体

52第一凹口

54第二凹口

56销(可缩进和伸出的部件)

58弹性部件

60控制流体腔

62控制流体供应通道

64流体密封件

66流体供应装置

68压缩器

70压力罐(压缩空气罐)

72第一控制阀组

74第二控制阀组

76第三控制阀组

78第四控制阀组

80控制单元

82位置传感器

84内燃机传感器

86用户接口

124第一致动器

126第二致动器

127第二致动器装置

224第一致动器

226第二致动器

227第三致动器装置

324第一致动器

326第二致动器

327第四致动器装置

424第一致动器

426第二致动器

427第五致动器装置

524第一致动器

526第二致动器

527第六致动器装置