专利名称：内燃机的气门驱动装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种多缸内燃机的气门驱动装置，并且涉及一种用于制造这样的气门驱动装置的方法。
背景技术：
在现代内燃机中，为了优化燃烧室中的充气运动，采用了可变的气门驱动装置，通过气门驱动装置在内燃机的换气阀门中能够调节不同的气门行程。从DE 19611641C1公知一种内燃机的气门驱动装置，通过它能够以多个不同的行程曲线来操纵一个换气阀门。为此，带有多个凸轮轨道的一个滑动凸轮无相对旋转地但轴向可滑动地支承在凸轮轴上。该滑动凸轮具有一个滑道部分，在所述滑道部分中配合有致动器的一个处于销钉形式的操纵元件，用于产生所述滑动凸轮的轴向滑动。通过轴向滑动所述滑动凸轮，在相应的换气阀门中调节不同的气门行程。根据DE 19611641C1，所述滑动凸轮在其相对凸轮轴的轴向滑动之后能够通过一个制动装置制动。从DE 102007027979A1同样公知带有一个在凸轮轴上轴向可滑动的滑动凸轮的一种内燃机用气门驱动装置。根据此现有技术，所述滑动凸轮有一个内齿部分，为了在所述凸轮轴上支承所述滑动凸轮，所述内齿部分与所述凸轮轴的一个外齿部分如下地交互作用尽管所述滑动凸轮相对所述凸轮轴轴向可滑动，但是一方面保证所述滑动凸轮在所述凸轮轴上定中心，而另一方面保证从所述凸轮轴向所述滑动凸轮上传递扭矩。于是根据该现有技术，定中心的功能和扭矩传递的功能由所述滑动凸轮的同一个内齿部分以及所述凸轮轴的外齿部分承担。这种同时承担定中心功能和扭矩传递功能的支承方式是对公差非常敏感的并且只能够以高成本进行制造。
发明内容本发明的目的是，改进所述气门驱动装置，使其对公差较不敏感并且能够以很低的成本进行制造。此外还要提出制造这样一种气门驱动装置的一种简单的方法。根据本发明，该目的通过一种气门驱动装置来实现。根据本发明，提出一种用于多缸内燃机的气门驱动装置，其中为了操纵该内燃机的多个换气阀门，设置至少一个可旋转地支撑在凸轮轴轴承中的凸轮轴，该凸轮轴带有至少一个在相应的凸轮轴(I)上轴向可滑动的滑动凸轮，其中如此地支承相应的滑动凸轮使得虽然相应的滑动凸轮相对于相应的凸轮轴具有轴向可滑动性，但一方面保证相应的滑动凸轮的一种定中心作用，而另一面又保证向相应的滑动凸轮的扭矩传递，其中，a)相应的滑动凸轮通过一个在相应的凸轮轴上轴向可滑动的滑动套筒如此轴向可滑动地支承在相应的凸轮轴上，使得在径向上看定位在相应的凸轮轴与相应的滑动凸轮之间并且在相应的滑动凸轮的在轴向上看的中间部分上与该滑动凸轮固定地连接的该相应的滑动套筒起到向相应的滑动凸轮传递扭矩的作用；b)相应的滑动凸轮通过其在轴向上看相对于相应的滑动套筒侧面地突起的侧面部分，相对于这些凸轮轴轴承的轴向不可滑动地固定在该凸轮轴上的轴承套筒轴向可滑动地支承在这些轴承套筒上，这些轴承套筒用于将相应的滑动凸轮定中心。根据本发明，相应的滑动凸轮通过一个能够在相应的凸轮轴上轴向滑动的滑动套筒如下地、轴向可滑动地支承在相应的凸轮轴上使得在径向上看定位在相应的凸轮轴与相应的滑动凸轮之间、并且在相应的滑动凸轮的在轴向上看的中间部分与其固定地连接的这种相应的滑动套筒起到向相应的滑动凸轮传递扭矩的作用；其中，相应的滑动凸轮通过其在轴向上看去相对于相应的滑动套筒侧面地突起的部分，相对于凸轮轴轴承的轴向不可滑动地固定在凸轮轴上的轴承套筒，轴向可滑动地支承在所述轴承套筒上，所述轴承套筒起到相应的滑动凸轮的定中心作用。在本发明所述的气门驱动装置中，相应的滑动凸轮的定中心功能和向相应的滑动凸轮传递扭矩的功能不仅仅是在功能上和空间上分离，而且把功能分配在不同的部件组合上的，也就是扭矩传递功能分配给凸轮轴、滑动套筒和滑动凸轮而定中心功能分配给凸轮轴、轴承套筒和滑动凸轮。这允许按照具体需要分别地设计相应的参与的部件，允许降低对公差的敏感性并且允许简单地制造所述气门驱动装置。优选所述轴承套筒和滑动套筒在其一个外圆周上相应地具有多个平整部，这些平整部在该外圆周上限界了多个支撑肩台，其中所述轴承套筒的平整部在圆周方向上看相对于滑动套筒的平整部错开。由此支持所述气门驱动装置的简单的制造和安装。制造这样一种气门驱动装置的方法至少包含以下步骤a)提供至少一个具有一个外齿部分的凸轮轴，b)提供凸轮轴轴承的多个具有一个内齿部分的轴承套筒和至少一个具有一个内齿部分的滑动套筒；c)提供至少一个滑动凸轮；d)在相应的凸轮轴上设置并固定一个轴承套筒，随后在相应的凸轮轴上设置一个滑动套筒，并且随后在相应的凸轮轴上设置并固定另一个轴承套筒，其中如此地重复直到所有的滑动套筒和轴承套筒都定位在相应的凸轮轴上；e)在消除偏心度的条件下，对设置在相应凸轮轴上的这些轴承套筒以及设置在相应的凸轮轴上的这个或每个滑动套筒进行最终成品加工；f)优选借助于材料堆积(Materialaufwurf),在这个或每个滑动套筒的一个外面上构成凹槽、尤其是纵向凹槽；g)在相应的滑动套筒上设置和固定相应的滑动凸轮。
其它的特征和特征组合在本说明书中给出。下面参照简化表示的附图以及后续的说明来详细地解说本发明的具体实施例。在附图中图I示出一个内燃机的气门驱动装置的一个示意性截面图；图2示出在部分完成状态下图I所示的气门驱动装置的细节；图3示出沿剖线方向A-A通过图2的气门驱动装置的横截面图；并且图4示出沿剖线方向B-B通过图2的气门驱动装置的横截面图。
具体实施方式
图I示出在内燃机的气门驱动装置的一个凸轮轴I的区域中通过该内燃机的横截面图。图I中所示的凸轮轴I通过凸轮轴轴承2、3支承在所述内燃机的没有图示出的汽缸头中，所述气缸头优选由一个汽缸头下部和一个凸轮轴壳体组成。汽缸头下部和凸轮轴壳体还可以是一件式构成的。图I中所示的凸轮轴I实施为进气凸轮轴并且借助于图中没有示出的滑轮拖杆而起到控制内燃机的进气阀门4的作用。为了控制图中没有示出的内燃机排气阀门，存在一个图中没有示出的排气凸轮轴。所述进气阀门和排气阀门为内燃机的换气阀门。每个汽缸优选设置两个进气阀门4和两个图中没有示出的排气阀门，其中进气阀门4以公知的方式受控地由进气凸轮轴I操纵。所述排气阀门以公知的方式受控地由图中没有示出的排气凸轮轴操纵。此外，进气凸轮轴I及图中没有示出的排气凸轮轴各自具有多个滑动凸轮5。为了支承在图I中可见的进气凸轮轴I上，设置有已经提及的构成为径向轴承装置的凸轮轴轴承2、3，这些凸轮轴轴承包含一个下部的轴承环体6，该轴承环体能够与凸轮轴壳体4 一件式地构成。此外每个凸轮轴轴承2、3包含一个单独的轴承盖7以及一个固定在进气凸轮轴I上的轴承套筒8，所述轴承盖例如借助于螺丝固定在下部的轴承环体6上。轴承盖7能够组成一个轴承桥。根据图1，滑动凸轮5由一个定位在中间的滑道部分9和两个外部的凸轮部分10构成。每个外部的凸轮部分10包含三个凸轮轨道11，其中用这些凸轮轨道11中的每一个来调节一个不同的气门行程。据此图I中所示的滑动凸轮5对每个气门包含轴向可滑动的、带有三个凸轮轨道11的一个凸轮部分10。还可能侧面外部地在所述凸轮部分10附近存在多个滑道部分。每个滑动凸轮5配属有一个致动器12，所述致动器具有多个销钉13，这些销钉与在滑道部分9的一个罩面上构成的、滑动凸轮5的多个槽14交互作用。由此在两个凸轮轴轴承2、3之间的一个区域中进行滑动凸轮5的一种轴向滑动。通过滑动凸轮5的轴向滑动，用一个确定的凸轮轨道11针对性地操纵相应的换气阀门，从而进行不同的阀门行程调节。致动器12的销钉13与滑道部分9的槽14的交互作用对于在此涉及的领域内的一般技术人员是熟悉的。为了保证所述气门驱动装置的有序功能，每个相应的滑动凸轮5 —方面必须相对凸轮轴I定中心，而另一方面又必须保证从凸轮轴I向相应的滑动凸轮5的扭矩传递。为了提供从凸轮轴I向滑动凸轮5的扭矩传递，图I中所示的滑动凸轮5通过一个轴向可滑动地支承在凸轮轴I上的滑动套筒15轴向可滑动地支承在凸轮轴I上。在此，滑动套筒15在径向上看定位在凸轮轴I与滑动凸轮5之间，其中滑动套筒15用滑动凸轮5的一个中间部分16与其无相对旋转地连接。于是凸轮轴I向滑动凸轮5的扭矩传递从凸轮轴I起向滑动套筒15并通过滑动套筒15最后向滑动凸轮5进行。滑动凸轮5在凸轮轴I上的定中心作用的提供是通过轴向不可滑动地固定在凸轮轴I上的这些轴承套筒8进行的，其中图I中所示的滑动凸轮5通过其在轴向上看相对于滑动套筒15侧面地突起的侧面部分17，相对于凸轮轴轴承2、3的轴向不可滑动地固定在凸轮轴I的轴承套筒8，轴向可滑动地支承在轴承套筒8的多个部分上。于是滑动凸轮5在凸轮轴I上的定中心作用通过轴向不可滑动地固定在凸轮轴I上的轴承套筒8进行，并且滑动凸轮5通过滑动套筒15相对于所述轴承套筒轴向可滑动。于是，相应的滑动凸轮5的扭矩传递功能和定中心功能不仅仅在功能上和空间上相互分离，而且这些功能由不同的部件组合提供。扭矩传递功能由凸轮轴I、轴向可滑动地但无相对旋转地设置在凸轮轴I上的滑动套筒15和轴向固定且无相对旋转地设置在滑动套筒15上的滑动凸轮5提供。所述定中心功能由凸轮轴I、轴向固定且无相对旋转地设置在凸轮轴I上的这些轴承套筒8和相对于轴承套筒8轴向可滑动的滑动凸轮5提供。凸轮轴I具有一个外齿部分18，所述外齿部分与滑动套筒15的一个内齿部分19交互作用，其中，这些齿部分18、19配合到彼此中并且提供滑动套筒15在凸轮轴I上的可滑动性以及滑动套筒15对所述凸轮轴I的不可旋转性，并且从而提供了滑动凸轮5在所述凸轮轴上的轴向可滑动性以及从凸轮轴I通过滑动套筒15向滑动凸轮5的扭矩传递。这些轴承套筒8尤其是通过将其压紧到凸轮轴I上而与凸轮轴I力锁合地连接，其中这些轴承套筒8 —方面在轴向上相对于凸轮轴I是不可滑动的而另一方面在圆周方向上相对于凸轮轴I是不可旋转或者无相对旋转地与其连接的。相应的滑动凸轮5通过在轴向上看相对于相应的滑动套筒15侧面地突起的侧面部分17相对于轴承套筒8轴向可滑动地支承在凸轮轴轴承2、3的轴承套筒8上。轴承套筒8以及滑动套筒15在其一个外圆周上各自具有多个平整部(Abflachungen) 20及21，这些平整部在其外圆周上限界了支撑肩台22及23。于是从图3能够看出，在这些滑动套筒8的外圆周上相应地分布有三个平整部20，这些平整部将在相应的滑动套筒8的圆周上分布的各三个支撑肩台22相互限界开。从图4能够看到，以类似的方式方法在相应的滑动套筒15的外圆周上分布有三个平整部21，这些平整部将三个支撑肩台23彼此限界开。轴承套筒8的这些平整部20相对于滑动套筒15的这些平整部21相互错开、并且由此轴承套筒8的这些支撑肩台22相对于滑动套筒15的这些支撑肩台23相互错开，即其方式为，在轴向投影上看(参见图4)轴承套筒8的支撑肩台22与滑动套筒15的空隙21对齐，而滑动套筒15的支撑肩台23与轴承套筒8的空隙20对齐。轴承套筒8的支撑肩台22的外径对应于滑动套筒15的支撑肩台23的外径和滑动凸轮5的内径。滑动凸轮5通过尤其在所述滑动套筒的支撑肩台23上构成凹槽并且通过将滑动凸轮5压紧到滑动套筒15上而与滑动套筒15力锁合且形状锁合地连接，即其方式为，所述滑动凸轮既不能在轴向上相对所述滑动套筒滑动也不能在圆周方向上相对所述滑动套筒旋转。如已经提到的，为了进行图I所示的滑动凸轮5在凸轮轴I上的轴向滑动，致动器12与滑动凸轮5交互作用，也就是说销钉13之一与滑动凸轮5的滑道部分9的槽14之一交互作用，其中滑动凸轮5在凸轮轴I上实际的轴向滑动通过滑动套筒15提供。为了使所述滑动套筒15当其在凸轮轴I上轴向滑动之后在其在凸轮轴I的轴向相对位置上止动、并且因此使滑动凸轮5在其相对于一个要被操纵的进气阀门4的一个相对位置上止动，所述气门驱动装置具有一个制动装置24 (尤其参见图2)。制动装置24如此地在凸轮轴I与滑动套筒15之间起作用使得接收在凸轮轴I的一个横孔25中的、由至少一个弹簧元件26施加负载的多个止动珠(Rastkugeln)27与在滑动套筒15的一个内面上构成的多个止动凹陷28交互作用，从而使得凸轮轴I的止动珠27配合进滑动套筒15的这些止动凹陷28之一中以进行止动。在图I和图2中示出了两个止动珠27。还可能每个滑动套筒只有一个这样的止动珠。[0040]为了制造在图I至4中以不同的图示示出的气门驱动装置所提出的是，首先提供带有一个外齿部分18的一个凸轮轴1，同样地提供带有一个内齿部分的多个轴承套筒8和带有一个内齿部分的多个滑动套筒15以及滑动凸轮5。然后在凸轮轴I上将一个第一轴承套筒8定位在凸轮轴I上，所述第一轴承套筒同时提供一个所谓的凸轮轴头29，并且通过压紧与凸轮轴I力锁合地连接。接着将一个带有内齿部分19的滑动套筒15推动到凸轮轴I的外齿部分18上，并且通过一个对应的制动装置24使所述滑动套筒在凸轮轴I上的一个相对轴向位置止动。接着在凸轮轴I上设置另一个轴承套筒8并且通过挤压来力锁合地把该轴承套筒固定在凸轮轴I上。重复轴承套筒8和滑动套筒15在凸轮轴I上的这种交替的定位，直到把所有的滑动套筒15和轴承套筒8定位在相应的凸轮轴I上为止。轴承套筒8和相应的滑动套筒15在凸轮轴I的轴向上(尤其参见图I)相互间隔开，即其方式为，使相应的滑动套筒15并且因此使接收在相应的滑动套筒15上的滑动凸轮5能够在凸轮轴I的轴向上滑动。接着使如此预安装有轴承套筒8和滑动套筒15的凸轮轴I在轴承套筒8和滑动套筒15的外圆周面的区域中经历最终成品加工，例如通过一种研磨加工。由此消除轴承套筒8和滑动套筒15的区域中的偏心度。接着在滑动套筒15的区域中，也就是在其支撑肩台23的区域中，优选通过滚压(Rollieren)构成多个凹槽，由此在支撑肩台23的区域中堆积材料。然后通过轴向的推动在相应的滑动套筒15上设置一个滑动凸轮5并且与其挤压，其中在滚压或构成这些凹槽时堆积的、滑动套筒15的材料被填入滑动凸轮5中并于是在其间构成一种力锁合及形状锁合的连接。因为将滑动凸轮5推到设有凹槽的滑动套筒15上时还在滑动套筒15的一个径向上内部的面的区域中堆积材料，所以在轴承套筒8的区域中形成了平整部20。因为安装从一个轴向侧开始进行，所以只须在每个滑动凸轮5的一个轴向侧上存在一个这样的轴承套筒8 :该轴承套筒8在其被滑动凸轮5的对应的侧面部分17轴向可滑动地围握的部分的区域中有平整部20。在滑动凸轮5的对置的另一侧，轴承套筒8在其被滑动凸轮5通过相应的部分17轴向可滑动地围握的相应部分上，对于相应的滑动凸轮5可以没有这样的平整部20。在对设置在预安装后的凸轮轴I上的轴承套筒8和滑动套筒15进行最终成品加工时，还进行平整部20、21及支撑肩台22、23的加工。安装或制造完成后，滑动凸轮5与滑动套筒15固定地连接并且以最小的偏心度滑动地支承在轴承套筒8上。滑动凸轮5能够通过滑动套筒15相对于凸轮轴I和轴承套筒8在凸轮轴I上轴向地滑动。滑动凸轮5能够通过滑动套筒15的一个图中没有示出的止挡件准确地定位在轴承套筒8上相应的终止位置中。根据本发明的气门驱动装置允许准确地定中心以及向滑动凸轮5上的扭矩传递。因为不同的部件组合参与提供定中心功能和扭矩传递功能，所以能够相对于需要单独地设计相应的部件，从而能够降低气门驱动装置对公差的敏感度。此外，还保证简单地制造所述气门驱动装置。[0054]参考符号清单I凸轮轴2凸轮轴轴承3凸轮轴轴承4进气阀门5滑动凸轮6轴承环体7轴承盖8轴承套筒9滑道部分10凸轮部分11凸轮轨道12致动器13 销钉14 槽15滑动套筒16 部分17 部分18外齿部分19内齿部分20平整部21平整部22支撑肩台23支撑肩台24制动装置25 横孔26弹簧元件27止动珠28止动凹陷29凸轮轴头
权利要求1.一种用于多缸内燃机的气门驱动装置，其中为了操纵该内燃机的多个换气阀门，设置至少一个可旋转地支撑在凸轮轴轴承(2，3)中的凸轮轴(1 )，该凸轮轴带有至少一个在相应的凸轮轴(1)上轴向可滑动的滑动凸轮(5 )，其中如此地支承相应的滑动凸轮(5 ):使得虽然相应的滑动凸轮(5)相对于相应的凸轮轴(1)具有轴向可滑动性，但一方面保证相应的滑动凸轮(5)的一种定中心作用，而另一面又保证向相应的滑动凸轮(5)的扭矩传递，其特征在于， a)相应的滑动凸轮(5)通过一个在相应的凸轮轴(I)上轴向可滑动的滑动套筒(15)如此轴向可滑动地支承在相应的凸轮轴(1)上，使得在径向上看定位在相应的凸轮轴(1)与相应的滑动凸轮(5)之间并且在相应的滑动凸轮(5)的在轴向上看的中间部分(16)上与该滑动凸轮固定地连接的该相应的滑动套筒(15)起到向相应的滑动凸轮(5)传递扭矩的作用； b)相应的滑动凸轮(5)通过其在轴向上看相对于相应的滑动套筒(15)侧面地突起的侧面部分(17)，相对于这些凸轮轴轴承(2，3)的轴向不可滑动地固定在该凸轮轴(I)上的轴承套筒(8)轴向可滑动地支承在这些轴承套筒(8)上，这些轴承套筒用于将相应的滑动凸轮(5)定中心。
2.如权利要求1所述的气门驱动装置，其特征在于，该凸轮轴(1)带有一个外齿部分(18)而相应的滑动套筒(15)带有一个内齿部分(19)，其中，这些配合到彼此中的齿部分(18，19)在该凸轮轴(1)上提供了相应的滑动套筒(15)的轴向可滑动性并且从而提供了相应的滑动凸轮(5)的轴向可滑动性，并且提供了从相应的凸轮轴(1)通过相应的滑动套筒(15)向相应的滑动凸轮(5)的扭矩传递。
3.如权利要求I或2所述的气门驱动装置，其特征在于，这些轴承套筒(8)尤其通过将其压紧在相应的凸轮轴(1)上而与相应的凸轮轴(I)力锁合地连接。
4.如权利要求1或2所述的气门驱动装置，其特征在于，通过一个制动装置(24)，相应的滑动套筒(15)当其在凸轮轴(1)上轴向滑动之后能够止动在其在相应的凸轮轴(1)上的轴向相对位置上，并且从而相应的滑动凸轮(5)能够止动在其相对于一个要被操作的进气阀门的轴向相对位置上。
5.如权利要求4所述的气门驱动装置，其特征在于，该制动装置的由弹簧施加负载的多个止动珠(27)被接收在相应的凸轮轴的一个通孔(27)中并且为了在相应的凸轮轴上止动相应的滑动套筒(15)而配合到相应的滑动套筒的多个制动凹陷(28)中。
6.如权利要求I或2所述的气门驱动装置，其特征在于，这些轴承套筒(8)和该滑动套筒(15)在其一个外圆周上分别具有多个平整部(20，21)，这些平整部在该外圆周上限界了多个支撑肩台(22，23)，其中这些轴承套筒(8)的这些平整部(20)在圆周方向上看相对于该滑动套筒(15)的这些平整部(21)错开。
7.如权利要求6所述的气门驱动装置，其特征在于，这些轴承套筒(8)的支撑肩台(22)的外径对应于相应的滑动套筒(15)的支撑肩台(23)的外径以及相应的滑动凸轮(5)的内径。
8.如权利要求6所述的气门驱动装置，其特征在于，相应的滑动凸轮(5)尤其通过在相应的滑动套筒(15)的这些支撑肩台(23)上构成多个凹槽并且通过相应的滑动凸轮(5)压紧到相应的滑动套筒(15)上来与相应的滑动套筒(15)力锁合及形状锁合地连接。
专利摘要一种用于多缸内燃机的气门驱动装置，为了操纵换气阀门设置至少一个可旋转地支撑在凸轮轴轴承(2，3)中的凸轮轴(1)，凸轮轴带有在该凸轮轴上轴向可滑动的滑动凸轮(5)，如此地支承滑动凸轮(5)使得虽然该滑动凸轮有轴向可滑动性，但一方面保证定中心、另一面保证扭矩传递。滑动凸轮(5)通过在滑动套筒(15)轴向可滑动地支承在凸轮轴上，使得滑动套筒(15)起到向该滑动凸轮传递扭矩的作用；滑动凸轮(5)通过其在轴向上侧面突起的侧面部分(17)相对于凸轮轴轴承(2，3)的轴承套筒(8)轴向可滑动地支承在该轴承套筒(8)上，该轴承套筒用于将滑动凸轮(5)定中心。
文档编号F01L1/06GK202810984SQ20122013094
公开日2013年3月20日 申请日期2012年3月30日 优先权日2011年3月31日
发明者J·格林贝格尔 申请人:Dr. Ing. h.c. F. 保时捷股份公司