内燃机的配气机构的制作方法

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的内燃机的配气机构，内燃机具有凸轮轴，具有第一凸轮和轴向相邻于其布置的第二凸轮。此外，本发明涉及一种凸轮轴以及用于这种配气机构的凸轮套筒。

背景技术：

内燃机的通用配气机构是公知的，其在凸轮轴上包括至少一个第一和至少一个第二凸轮用于阀控制。同样公知的摇臂组件具有移位销，移位销在至少两个位置之间沿轴向方向可调节，至少一个凸轮辊轴向固定安装在移位销上，同时可旋转。移位销安装在摇臂组件的关联支承眼中，其中，凸轮辊遵循第一或者第二凸轮的凸轮轮廓。在凸轮轴上适当的布置了具有第一引导轨道和第二引导轨道的引导轮廓件，其中，移位销经由控制销影响移位，控制销布置在移位销中并且可选地接合在第一或者第二引导轨道中，由于此调节在其两个位置之间的移位销，在其两个位置关联凸轮辊与第一凸轮或者第二凸轮相互作用。因而，凸轮辊在移位销的第一位置与第一凸轮相互作用，即第一凸轮的第一凸轮轮廓，在移位销的第二位置与第二凸轮相互作用。通常，第一卡合凹槽和沿移位销的轴向方向轴向相邻于其布置的第二卡合凹槽通常布置在移位销上，其中，移位销固定在第一或者第二位置，使得卡合设备接合预加载入第一或者第二卡合凹槽的卡合元件。

引导轮廓件的两个引导轨道能够独立于彼此行进，其中，在该情况下通常提供了致动设备，致动设备在移位销上致动一个或多个控制销，从而将其按压进第一引导轨道或者第二引导轨道。

引导轮廓件具有两个引导轨道，引导轨道在交叉区域交叉，由于此而称为x形引导轮廓件也是可以的。依靠此，相比于具有单独引导轨道的调节系统可实现巨大优化潜力，尤其，通过减少部件数量节约了安装空间并且优化成本，结合位置、物流和关联于此的组装成本。但是这种x形引导轮廓件通常在实际上不采用，因为在两个引导轨道的交叉区域中存在不被相应的关联槽侧翼引导的区域，由于此会与用于将引导轨道分支分离的区段部(land)发生碰撞，或者控制销接入错误的引导轨道。在第一种情形下，存在破坏或者损坏控制销的风险，而在第二种情形下无法改变操作模式。

由于控制销在该情况下不被引导在交叉区域中，因此除了发动机转速(限定初始速度)，移位部件(凸轮套筒或者移位销)的摩擦是成功调节的主要影响因素。在公知于现有技术的可变配气机构系统中，要被移位的组件(即例如轴向可调节的移位销或者凸轮套筒)依靠弹簧负荷卡合元件(例如球体)被保持在关联卡合凹槽(例如槽)，卡合元件积极地限定端部位置，在端部位置它们保持相应的可调节元件，即例如凸轮套筒或者移位销。此处，弹簧在柱形区域将卡合元件预加载至关联的卡合凹槽，经受最大负荷，柱形区域位于卡合凹槽之间，调节时引起大摩擦，这尤其使得依靠x形槽至少更难以切换。

因而公知可变配气机构系统在调节期间的劣势是高摩擦、大安装空间要求以及源于此的高成本。

技术实现要素：

因此本发明处理的问题是提出一种用于通用类型配气机构(valvetrain)的改进的或者至少一种可替换实施例，其克服公知于现有技术的劣势。

根据本发明，该问题通过独立权利要求1的主题解决。有利实施例是从属权利要求的主题。

本发明基于这样的总体构思：将卡合轮廓件(snap-incontour)设置在凸轮轴上(第一可替换方案)或者设置在轴向可调节地布置于凸轮轴上的凸轮套筒的内表面上(第二可替换方案)，其不仅具有两个轴向邻近彼此的卡合凹槽，而且在这两个卡合凹槽之间设置第三卡合凹槽，其结果是，一方面在凸轮轴上轴向调节凸轮套筒期间最小化了摩擦，而不威胁即在当前情形中凸轮套筒在其相应位置的移位部件的紧密安置。

此处，第三卡合凹槽沿轴向方向由第一和第二卡合隆起划界，其结果是，卡合元件可靠地保持在第三卡合凹槽的侧翼(flank)之间，并且在被引导的引导轨道区域中被拉过相应的卡合隆起。在卡合隆起的落入侧翼处，控制销通过作用在凸轮轴的轴向方向上的弹簧力的分量额外地经受额外加速。额外地设置引导轮廓件，其具有在交叉区域交叉的引导轨道，其中，在该交叉区域中卡合元件接合第三卡合凹槽，由于此，用于将卡合元件预加载至第三卡合凹槽的弹簧元件由于降低的压缩而施加较小力，结果是能够降低摩擦。因而，弹簧预加载力在两个引导轨道的交叉区域中最小，其中，仅在通过交叉区域之后越过第二卡合隆起。此外，能够通过x形引导轮廓件实现安装空间优化，其结果是，能够实现额外的组装和成本优势。根据本发明的内燃机的配气机构包括凸轮轴，凸轮套筒在其上沿轴向方向在至少两个位置之间可调节同时不可旋转，凸轮轴具有第一凸轮和相邻于其布置的第二凸轮。除此之外，配气机构能够具有销，至少一个凸轮从动件(例如凸轮辊)安装在销上，其中，销能够牢固地沿轴向方向安装在摇臂组件的关联支承眼中。现在，先前描述的具有第一和第二引导轨道的x形引导轮廓件布置在凸轮轴上，第一和第二引导轨道在交叉区域交叉。控制销能够可选地接合第一或者第二引导轨道，从而在其两个端部位置之间调节凸轮套筒。此处，控制销能够布置在销中或者与销分离地布置。在凸轮套筒的第一端部位置，至少一个凸轮从动件与第一凸轮的凸轮轮廓相互作用，在凸轮套筒的第二端部位置与第二凸轮的凸轮轮廓相互作用。在凸轮轴适当位置或者在凸轮套筒的内表面上，现在设置了第一卡合凹槽和轴向相邻于其的第二卡合凹槽，其中，(在凸轮套筒侧或者凸轮轴侧的)卡合设备的弹簧预加载卡合元件接合第一或者第二卡合凹槽，从而将凸轮套筒固定在其第一或者第二(端部)位置。根据本发明，先前描述的第三卡合凹槽设置在第一卡合凹槽和轴向相邻于其布置的第二卡合凹槽之间，其中，第一卡合隆起布置于第一和第三卡合凹槽之间，第二卡合隆起布置于第二和第三卡合凹槽之间，其中，卡合元件在两个引导轨道的交叉区域中接合第三卡合凹槽，依靠这可靠地引导控制销越过交叉区域而不担心其碰撞用于将两个引导轨道分离的区段部或者接入错误的引导轨道。利用根据本发明的配气机构，相比于公知于现有技术的可变配气机构系统，因而能够实现多个优势，包括尤其降低部件的数量，因而相关库存和物流成本降低，组装费用降低，优化安装空间，并且降低摩擦。

实际上，在第二可替换实施例中，第一卡合凹槽、第二卡合凹槽和第三卡合凹槽形成为凸轮套筒的内表面上的朝向内部敞口的环形槽，其中，卡合设备布置于穿过凸轮轴的开口中并且包括线圈弹簧以及两个球体。依靠此，卡合凹槽和卡合设备能够以技术上简单的及成本有效的方式生产。

在根据本发明的方案的有利进一步发展中，第一卡合隆起和/或第二卡合隆起具有导圆顶部。相比于尖顶部，导圆顶部的优势在于例如更和缓的过渡以及更大的接触面积，其结果是，能够降低卡合元件上的表面压力以及因而磨损。但是，依靠尖顶部能够在第三卡合凹槽和第一或者第二卡合凹槽之间或者反过来之间快速的直接过渡。

在根据本发明方案的进一步有利实施例中，第一卡合隆起的朝向第三卡合凹槽落入的侧翼具有比朝向第一卡合凹槽落入的侧翼更陡峭的坡度。此外或者可替换地，还能够提供的是，第二卡合隆起的朝向第三卡合凹槽落入的侧翼具有比朝向第二卡合凹槽落入的侧翼更陡峭的坡度。依靠此，在越过第一或者第二卡合隆起之后，能够支持凸轮套筒从第一或者第二卡合凹槽的方向的轴向移位，因而控制销可靠地被引导在两个引导轨道的交叉区域中。

实际上，卡合设备包括球体，球体布置在凸轮套筒侧上以及被弹簧预加载入第二或者第三卡合凹槽。在该情况下，卡合凹槽布置在凸轮轴侧上。这种球体一方面能够实现凸轮套筒的低摩擦调节，同时还实现各个卡合凹槽之间的平滑过渡。

在根据本发明的方案的进一步优势实施例中，第三卡合凹槽具有比第一卡合凹槽和第二卡合凹槽更大的轴向长度l。由于此，能够易于在两个引导轨道的交叉区域中引导控制销，同时通过沿轴向方向上较短的第一和第二卡合凹槽可靠地将关联凸轮固定在它们与凸轮从动件相互作用的位置。在根据本发明方案的进一步有利实施例中，第一和/或第二卡合隆起的径向高度h小于凸轮轴的半径r。由于此，卡合元件需要显著较小的弹簧预加载力用于越过第一和/或第二卡合隆起，其结果是，能够促进调节移动以及降低磨损。但是，第一和/或第二卡合隆起的径向高度h同时定尺寸为，使得能够可靠的引导卡合元件在相应的卡合凹槽中，以及避免在两个相邻卡合凹槽之间无意识地改变。

实际上，凸轮轴在其外表面在凸轮轴的区域中包括轴向槽，轴向槽与布置在凸轮套筒的内表面上的内齿相互作用，由于此，能够使凸轮套筒在凸轮轴上轴向移位。凸轮轴上的轴向槽能够形成外齿轮轮廓，外齿轮轮廓与凸轮套筒上互补于其形成的内齿轮轮廓相互作用，使得凸轮套筒沿轴向方向可移位地布置在凸轮轴上，但是在凸轮轴上不可旋转，即仅能随凸轮轴一起旋转。显而易见地，这还能够依靠抗旋转设备实现，抗旋转设备防止凸轮套筒相对于凸轮轴旋转，但是能够使凸轮套筒在凸轮轴上轴向移位。这种抗旋转设备还能够包括滑键、多边形轮廓等。

此外，本发明是基于这样的总体构思：提出用于先前描述的配气机构或者根据第一可替换方案的这种配气机构的凸轮轴，其包括第一卡合凹槽和轴向相邻于其的第二卡合凹槽，以及这两个卡合凹槽之间的额外的第三卡合凹槽，第三卡合凹槽经由连至第一卡合凹槽的第一卡合隆起以及经由连至第二卡合凹槽的第二卡合隆起被分离。依靠这种凸轮轴，实现了用于控制销的引导轮廓件，其具有引导轨道，引导轨道在凸轮套筒上的交叉区域中交叉成x状，其结果是，这种凸轮轴是用于先前描述的根据本发明的配气机构的基础。

在根据本发明的凸轮轴的有利进一步发展中，第一卡合隆起和/或第二卡合隆起具有导圆顶部或者尖顶部。相比于尖顶部，导圆顶部的优势在于更和缓的过渡以及更大的接触面积，其结果是，能够降低卡合元件上的表面压力以及因而磨损。但是，依靠尖顶部能够在第三卡合凹槽和第一或者第二卡合凹槽之间或者反过来之间快速的直接过渡。

在根据本发明的凸轮轴的进一步有利实施例中，第一和/或第二卡合隆起的径向高度h小于凸轮轴的半径r。由于此，卡合元件需要显著较小的弹簧预加载力用于越过第一和/或第二卡合隆起，其结果是，能够促进调节移动以及降低磨损。

此外，本发明是基于这样的总体构思：提出用于先前描述的配气机构或者根据第二可替换方案的这种配气机构的凸轮套筒，其在内表面上包括第一卡合凹槽和轴向相邻于其布置的第二卡合凹槽，其中，在第一卡合凹槽和第二卡合凹槽之间设置第三卡合凹槽，其中，第一卡合隆起布置于第一和第三卡合凹槽之间，第二卡合隆起布置于第二和第三卡合凹槽之间。

本发明的进一步重要的特征及优势获得于从属权利要求、附图以及依靠附图的相关联的附图说明。

应该理解的是，以上提到的以及以下仍解释的特征不仅能够使用在相应的组合状态中，而且能够使用在其他组合中或者单独使用，这并未脱离本发明的范围。

附图说明

本发明的优选示范实施例示出于附图中并且更详细地解释在以下说明中，其中，相同附图标记涉及相同或者类似或者功能相同的部件。

附图示出了，在每个情况下示意地：

图1是根据本发明的配气机构的视图，

图2是根据本发明的凸轮轴的视图，

图3是图2的细节示意图a，

图4是根据本发明的凸轮轴的细节图，凸轮套筒布置在其上，

图5是根据本发明的凸轮套筒的截面图，

图6是根据本发明的凸轮套筒在凸轮轴上的截面图，

图7是如图6的图，具有额外细节表示，

图8是图1的可替换示意图，具有单独布置的控制销，

图9是类似于图1的图，

图10是凸轮轴的第一实施例的截面图。

具体实施方式

根据图1、图6和图7至图9，根据本发明的未更详细地示出的内燃机2的配气机构1包括凸轮轴3，凸轮轴3具有第一凸轮4和沿轴向方向5上轴向相邻于其的第二凸轮6。第一凸轮4和第二凸轮6可移位地布置在凸轮套筒26上(还见图5和10)，凸轮套筒26在凸轮轴3上至少两个位置之间可调节，其中，在凸轮套筒26上额外地布置引导轮廓件11，引导轮廓件11具有彼此x状交叉的两个引导轨道12、13。此处，凸轮套筒26能够尤其以整体形式与凸轮4、6和引导轮廓件11一起形成为一件式。

同样设置了具有销8(见图1)的摇臂组件7，销8沿轴向方向5固定，至少一个凸轮从动件9(此处是两个凸轮辊9)轴向固定及可旋转地安装在销8上。凸轮从动件9还能够形成为滑动元件。此处，销8安装在摇臂组件7的关联支承眼10中。根据图1和图9，控制销14布置于在销8中，控制销14可选地接合第一或者第二引导轨道12、13(根据图1在第二引导轨道13中)，从而在凸轮套筒的两个位置之间调节凸轮套筒26。显而易见地，正如图8示出的，控制销14还能够单独布置。此处，凸轮从动件9或者凸轮辊9在凸轮套筒26的第一位置与第一凸轮4(见图1)相互作用，在凸轮套筒26的第二位置与第二凸轮6(见图8和图9)相互作用。由于此，例如还能够实现不同的阀打开时间或者气缸切断。

根据本发明的配气机构1的第一可替换方案，第一卡合凹槽15和相邻于其沿轴向方向5布置的第二卡合凹槽16(见图2和图3和图10)现在设置在凸轮轴3上。此外，提供了具有卡合元件19的卡合设备17，卡合元件19被弹簧预加载入第一、第二或者第三卡合凹槽18，若卡合元件19接合第一或者第二卡合凹槽15、16，卡合元件19将凸轮套筒26从而凸轮4、6固定在第一位置或者第二位置。此处，卡合设备17能够布置在引导轮廓件11的区域中或者凸轮4、6的区域中(见图1和图10的细节示意图)。

进一步查看图1、图8和图9，显然的是，引导轨道12、13在交叉区域20彼此x状交叉。根据图2、图3和图10，在第一卡合凹槽15和轴向相邻于其布置的第二卡合凹槽16之间，先前提到的第三卡合凹槽18设置在凸轮轴3上，其中，第一卡合隆起21布置于第一和第三卡合凹槽15、18之间，第二卡合隆起22布置于第二和第三卡合凹槽16、18之间，其结果是，卡合元件19在交叉区域20中接合第三卡合凹槽18并且被引导在第三卡合凹槽18中，由于此可靠地引导控制销14越过交叉区域20，而不碰撞用于将两个引导轨道12、13分离的区段部23或者接入错误的引导轨道12、13，由于此不会发生切换。利用根据本发明的第三卡合凹槽18，因而能够采用安装空间优化的引导轮廓件11，其具有两个彼此交叉的引导轨道12、13，由于此创建了不仅安装空间优化，而且组装友好和成本有效的配气机构1。

查看图2、图3和图10，显然的是，第一卡合隆起21和/或第二卡合隆起22具有导圆顶部24。由于此，能够在各个卡合凹槽15、18、16之间平滑的过渡。可替换地，显而易见地还设置的是，顶部24设计为尖的，其结果是，能够快速越过顶部24，以及若越过了顶部24，能够提供用于沿轴向方向5移位凸轮套筒26的轴向力支撑。

根据图2和图3，第一卡合隆起21的朝向第三卡合凹槽18落入的侧翼具有比朝向第一卡合凹槽15落入的侧翼更陡峭的坡度，其结果是，能够提供更高支撑力沿轴向方向5作用以用于沿轴向方向5移位凸轮套筒26。以相同方式，第二卡合隆起22的朝向第三卡合凹槽18落入的侧翼还具有比朝向第二卡合凹槽16落入的侧翼更陡峭的坡度。根据图2和图3进一步查看各个卡合凹槽15、18、16，显然的是，第三卡合凹槽18具有比第一卡合凹槽15和第二卡合凹槽16更大的轴向长度l，其结果是，能够在交叉区域13中更平滑的调节凸轮套筒26，同时能够在交叉区域20中可靠的引导控制销14。通过第一和第二卡合凹槽16的显著更短的轴向长度，从而加强了卡合元件19的紧密轴向引导，因而加强了在第一或者第二凸轮4、6的相应凸轮轮廓上可靠的引导凸轮从动件。第一和/或第二卡合隆起21、22的径向高度h小于凸轮套筒26的半径r，其结果是，能够促进凸轮套筒26的切换操作和移位。正如附图绘制的，第一或者第二卡合隆起21、22上的朝向第三卡合凹槽18落入的侧翼能够线性地或者凹形地形成，因而无弯折地汇入第三卡合凹槽18的底部25。

查看图1至图10，显然，凸轮轴3在其外表面上至少在凸轮套筒26的区域中包括轴向槽27，轴向槽27与布置于凸轮套筒26的内表面上的内齿28(见图4和图5)相互作用，从而使得能够在凸轮轴3上进行凸轮套筒26的引导的轴向移位。凸轮轴3上的轴向槽27能够形成外齿轮轮廓，外齿轮轮廓与凸轮套筒26上互补于其形成的内齿轮轮廓相互作用，使得凸轮套筒26沿轴向方向5可移位地布置在凸轮轴3上但是在凸轮轴3上不可旋转，即仅可与凸轮轴3一起旋转。通常，还能够设置抗旋转设备，其防止凸轮套筒26相对于凸轮轴3旋转，但是能够使凸轮套筒26在凸轮轴3上轴向移位。这种抗旋转设备还能够包括滑键、多边形轮廓等。

除了整个配气机构1，根据本发明用于这种配气机构1的凸轮轴3也被保护，其中，根据图2和图3的凸轮轴3包括先前描述的第一卡合凹槽15和轴向相邻于其布置的第二卡合凹槽16，第三卡合凹槽18沿轴向方向5布置于它们之间。第一卡合隆起21布置于第一和第三卡合凹槽15、18之间，而第二卡合隆起22布置于第二和第三卡合凹槽16、18之间。第一、第二和第三卡合凹槽15、16、18在该情况下形成为释放切口(reliefcut)。第一卡合凹槽15、第三卡合凹槽18和第二卡合凹槽16沿轴向方向5一个布置在另一个后面，仅被相关卡合隆起21、22分离。利用根据本发明的凸轮轴3能够首次使用安装空间优化的引导轮廓件11，其具有在交叉区域20彼此交叉的两个引导轨道12、13，而无需担心：在处理中，在凸轮套筒26从其第一位置调节至其第二位置期间，因而在跟随至少一个凸轮从动件9从第一凸轮4改变至第二凸轮6期间或者反之亦然，本来担心的接入错误的引导轨道12、13，或者碰撞用于将两个引导轨道12、13分离的区段部。

利用根据本发明的凸轮轴3，第一卡合隆起21和/或第二卡合隆起22具有导圆顶部24，依靠其能够在各个卡合凹槽15、18、16之间平滑的过渡。此外，第一和/或第二卡合隆起21、22能够被硬化、热处理和/或涂覆。依靠硬化，尤其能够增加耐磨性，就像还依靠涂覆那样，例如dlc涂覆。

根据本发明的配气机构1的第二可替换方案或者根据本发明的凸轮套筒26，凸轮套筒26具有第一卡合凹槽15和轴向相邻于其布置的第二卡合凹槽16，其中，在第一卡合凹槽15和第二卡合凹槽16之间设置第三卡合凹槽18，其中，第一卡合隆起21布置于第一和第三卡合凹槽15、18之间，第二卡合隆起22布置于第二和第三卡合凹槽16、18之间(见图5至图7)。

此处，正如图5示出的，第一卡合凹槽15、第二卡合凹槽16和第三卡合凹槽18能够形成为凸轮套筒26的内表面上的朝向内部敞口的环形槽，其中，卡合设备17布置于穿过凸轮轴3的开口中，并且包括线圈弹簧29以及两个球体90作为卡合元件19。依靠此，卡合凹槽15、16、18以及卡合设备17也能够以技术上简单的及成本有效的方式生产。

查看图7，显然的是，第一卡合隆起21和/或第二卡合隆起22具有/具有导圆顶部24。依靠此，在各个卡合凹槽15、18、16之间能够平滑的过渡。可替换地，还能够显而易见地设置的是，顶部24形成尖的，其结果是，能够快速越过顶部24，以及若越过了顶部24，能够提供用于沿轴向方向5移位凸轮套筒26的轴向力支撑。利用根据本发明的凸轮套筒26，第一和/或第二卡合隆起21、22还能够额外地被硬化、热处理和/或涂覆。

纯理论上来讲，还可想到凸轮套筒26的移位能力以及销8的额外移位，这使得能够实现另外的构造，例如能够在三个凸轮轮廓件之间切换，其中，一个轮廓件能够被用于气缸切断。