具有可变阀开启持续时间的用于内燃机的阀动装置的凸轮轴的制作方法

本发明涉及根据权利要求1前序部分的用于内燃机的凸轮轴。

背景技术：

为了可以在不同运行条件下总是以尽可能最优的方式运行内燃机，已经从现有技术中知晓非常多种方法。例如，在WO 2011/032632 A1中描述了阀开启持续时间的变化。凸轮轴包括中空外轴和内轴，内轴布置为在外轴内与外轴同心地转动。凸轮的第一子凸轮固定地安装在外轴上以与外轴一起转动，凸轮的第二子凸轮固定地连接到内轴以与内轴一起转动并且该第二子凸轮可转动地安装在外轴上。凸轮的凸轮轮廓以及阀开启时间可以通过两个子凸轮相对于彼此转动而改变，而该转动由内轴和外轴相对于彼此转动引起。

每个子凸轮需要最小轴向安装空间，该安装空间与不可调节凸轮轴的凸轮所需的安装空间基本一样大。然而，由于现在每个阀提供有这种类型的至少两个子凸轮，因此凸轮所需的径向安装空间整体增加。

本文讨论的凸轮轴从原理上区别于仅仅包括轮廓不可变的那种类型凸轮的凸轮轴。尽管该类型的凸轮也可变地保持在凸轮轴上，但是仅仅可以以这种方式改变凸轮轴的开启时间段而不能改变开启持续时间。

技术实现要素：

因此，本发明的目的是提供改善的开头提到类型的凸轮轴，具体地，该凸轮轴的特征在于节省空间的整体设计。

该目标通过根据权利要求1前序部分以及特征部分特征的具有可变阀开启持续时间的用于内燃机阀动装置的凸轮轴实现。本发明的有益改善在从属权利要求中说明。

根据本发明的凸轮轴包括外轴和延伸穿过外轴的内轴。内轴相对于外轴可转动地被保持。凸轮是多部件结构并且包括第一子凸轮和至少一个第二子凸轮。第一子凸轮和至少一个第二子凸轮中的一者固定连接到外轴以与外轴一起转动，并且第一子凸轮和至少一个第二子凸轮中的另一子凸轮固定连接到内轴以与内轴一起转动。因此，子凸轮中的哪一个连接到外轴以及子凸轮中的哪一个连接到内轴是不重要的。轴承的轴承内圈被保持在外轴上。具体地，滑动轴承和抗摩擦轴承适于作为该轴承。根据本发明，至少一个第二子凸轮中的一个包括形成轴承内圈的至少一部分的轴向延伸部。

子凸轮就可以用于将子凸轮和轴承内圈连接到外轴。由于该功能整合，因此可以节省轴向安装空间。这具体在通用类型的可调节凸轮中是有益地，这是因为这些凸轮本身需要非常大的轴向安装空间，将使用示例性实施例更详细地解释。这里，轴承内圈的部分具体与第二子凸轮构造为一个部件。不需要轴承内圈单独紧固到外轴。

优选地，轴承内圈是多部件结构；轴承内圈的另一部分可以通过相邻凸轮的第二子凸轮构造。由此导致对称布置。在每一个情况中，不同凸轮的两个轴向相邻的子凸轮由此形成轴承内圈。所述划分引起短的结合路径，这简化了组装。作为替换例，轴承内圈的另一部分可以通过固定保持在外轴上以与外轴一起转动的单个部件的凸轮或者轴承圈构造。

在每一个情况中，轴向间隙形成在共同形成轴承内圈的两个第二子凸轮之间，优选地，该轴向间隙相对于在外轴中的径向孔轴向地定向。间隙和轴向孔可以共同作为在外轴的内部区域和轴承(具体地在滑动轴承的情况中)之间的径向润滑剂通道起作用。相同的情形适用于在上段描述的替换例中，其中，间隙出现在子凸轮和被固定凸轮或者轴承圈之间。

在第一个优选实施例中，凸轮包括第一子凸轮和两个第二子凸轮，第一子凸轮在轴向上被布置在两个第二子凸轮之间，两个第二子凸轮中的一个形成轴承内圈的部分。在该实施例中，如果第一子凸轮固定连接到内轴以与内轴一起转动，并且第二子凸轮固定连接到外轴以与外轴一起转动，这将是极其优选的。在这种情况中，仅仅一个子凸轮不得不通过具体为复杂的销结构固定连接到内轴以与内轴一起转动。

划分为三个子凸轮的这种类型是原理上优选的，这是因为传动件(具体为牵引杆或者摇杆)以中心固定的方式对凸轮施压，即，或者仅仅在内部第一子凸轮上、同时在两个外部子凸轮上施压，或者同时在所有三个凸轮上施压。在所有三种运行状态中，力可以以轴向中心的方式传递到凸轮上。然而，该实施例的区别在于三个子凸轮所需的大轴向安装空间，这是因为凸轮全部连接到外轴。这里，每一个子凸轮需要在外表面上一定的最小接触面积。这里，具体地，从横截面中观察，中间子凸轮朝向内侧沿径向放大，因此，外部子凸轮的接触面也不得不“移动”到外侧。此外，用于固定连接到内轴以与内轴一起转动的销结构也需要一定的最小宽度。因此，从轴向观察，子凸轮的肩部不得不比销的直径长一定量。外部子凸轮中的一个同时至少部分地形成轴承内圈的事实，减小在外轴上的所述凸轮和轴承内圈共同所需的空间要求。

在第二优选实施例中，凸轮包括恰好一个第一子凸轮和恰好一个第二子凸轮。第一子凸轮在轴向上被布置为与第二子凸轮相邻，并且第二子凸轮形成轴承内圈的部分。尽管该实施例可以与在牵引杆上的倾斜力矩相关联，但是由于更少数量的子凸轮，所以可以再一次整体减小子凸轮所需的轴向安装空间。

附图说明

改善本发明的另外方式在下文中结合对本发明一个优选示例性实施例的描述使用附图更详细地示出，其中：

图1示出经过根据本发明第一实施例的凸轮轴的横截面，

图2示出经过根据本发明第二实施例的凸轮轴的横截面，

图3示出经过根据本发明第二实施例的替换凸轮轴的横截面，

图4示出经过根据本发明第一实施例的替换凸轮轴的横截面，

图5示出经过未出现在权利要求中的凸轮轴的横截面，以及

图6示出经过未出现在权利要求中的另外凸轮轴的横截面。

具体实施方式

图1在横截面中示出根据本发明的用于内燃机的凸轮轴1的细节。凸轮轴1包括中空的外轴2和内轴3，内轴3布置为在外轴2内同心地安装使得内轴可以转动约一转角，具体是至多35°、优选地从20°到30°的转角。凸轮轴1包括两个凸轮6′和6″，这两个凸轮包括可以相对于彼此转动的多个子凸轮4和5。这里，第一子凸轮4固定地连接到内轴4以与内轴一起转动，并且该第一子凸轮可转动地布置在外轴2上，而第二子凸轮5保持在外轴2上使得该第二子凸轮被固定以防止转动和移动。这里，第一子凸轮4被固定以防止转动和移动的该布置能够由传统方法通过非强制锁紧和/或强制锁紧和/或整体结合的连接实现。第二子凸轮5固定地连接到内轴3以通过销12与内轴一起转动。所述销12在根据图1的横截面视图中不能看到；但是，在以下图的一个图中可以看到该销。

两个子凸轮4和5可以包括相同的或者彼此不同的外轮廓。两个子凸轮4和5的外轮廓相对于彼此的相对定向可以使用内轴3和外轴2之间的相对转动位置以目标方式设置。如果两个子凸轮的外轮廓的径向升高区域在凸轮轴的圆周方向上彼此叠加，相关阀的开启持续时间就减少。如果两个子凸轮的外轮廓的径向升高区域在凸轮轴的圆周方向上布置为彼此偏置，相关阀的开启持续时间就增加。

凸轮轴1通过滑动轴承9保持在外壳(未示出)中。该滑动轴承包括轴承外圈8和轴承内圈7(在图1的情况中为多个部件)。

图1使用虚线示出牵引杆13。为使牵引杆13与凸轮6相互作用，牵引杆总是以预定最小接触长度l₁位于凸轮6上，以将表面压力限制为允许的最大数值。然而，由于凸轮的多部件结构，牵引杆13可以仅仅与子凸轮4和5中的一个接触。图1示出所述运行状态，这里仅仅第一子凸轮4与牵引杆13接触。甚至在这种情况中最大允许表面压力也可能未被超过。因此，在每一个情况中第一子凸轮和第二子凸轮5两者一起具有在外轮廓上的最小长度l₁。因此，这种类型的可变凸轮轴的多部件凸轮6比单部件凸轮从原理上需要明显更大的凸轮轴向安装空间。图1中的尺寸x表示凸轮之间的轴向自由行程。

而且，可以看出，第一子凸轮4的横截面沿径向向着内侧圆锥地增大，即，形成一种肩部16。这是必要的，因为每一个子凸轮需要在外轴上的最小接触面积和/或一定轴向长度用于容纳销12。因此，由于每个子凸轮，外轴用于接触子凸轮的空间要求被增加。因此，每一个子凸轮需要在外轴2上的一定连接长度l₂，在这种情况下l₂大于l₁。因此，外部子凸轮5与外轴2接触的区域也在轴向上移动到外侧。此外，滑动轴承需要预定的滑动轴承长度l₃。

根据本发明，然后，两个第二子凸轮5中的一个与滑动轴承9的轴承内圈7整体地构造。可以在图1中看出，子凸轮在外轴2上的所需接触区域l₂由此与滑动轴承9的长度l₃重叠。根据本发明，这导致轴向方向上空间节省的布置。

在一个变形中，第一子凸轮4而非第二子凸轮5可以是被固定的子凸轮。那么，第二子凸轮5固定地连接到内轴4以与该内轴一起转动，并且该第二子凸轮可转动地布置在外轴2上，而第一子凸轮4固定地连接到外轴2以防止转动和移动。然后，凸轮轴通过可调节子凸轮5中的一个被安装。

此外，径向孔10设置在外轴2中，该径向孔10相对于间隙11轴向地定向，间隙11位于相邻布置的两个子凸轮5之间或者轴承内圈7之间。通过孔10和间隙11，润滑剂通道形成在滑动轴承8和中间空间之间，中间空间径向地在外轴2和内轴3之间。

图2示出与根据图1实施例大致对应的替换实施例。因此，在下文中仅仅讨论不同之处。凸轮6包括仅一个第二子凸轮5。然而，如果牵引杆13仅仅抵靠两个子凸轮4和5中的一个，倾斜力矩就会不利地作用在牵引杆13上。因此，由于牵引杆13被凸轮6以中心固定的方式加载，因此根据图1的实施例是优选的。

第二子凸轮5固定连接到外轴2，第一子凸轮4固定连接到内轴3以与内轴一起转动。为了内轴3固定连接到相应的子凸轮4以与该子凸轮一起转动，用于将子凸轮中的一个固定连接到内轴以与内轴一起转动的上述销结构在图2中可见。在每一个情况中，销12被引导穿过槽状凹部14，该槽状凹部相对于凸轮轴转动轴线A在中空的外轴2中横向地延伸，并且该销12固定连接到内轴3，具体以非强制锁紧或者强制锁紧方式固定连接到内轴3。而且，销12以强制锁紧方式与固定连接到内轴以与内轴一起转动的子凸轮(在该情况中为子凸轮4)接合。

图3示出与根据图2实施例大致对应的替换实施例。因此，在下文中仅仅讨论不同之处。第一子凸轮4固定连接到外轴2，第二子凸轮5在每一个情况中通过一个销12以以上已经描述的方式固定连接到内轴3以与内轴一起转动。

在图3的实施例中，具有一个或者多个润滑剂孔的单独轴瓦15径向地设置在内轴3和外轴2之间。这种类型的轴瓦15还可以容易地在根据其他图的实施例中使用。

图4示出与根据图2实施例大致对应的替换实施例。首先，轴承内圈7由子凸轮5形成，正如图1中的情况。其次，内圈由轴承圈17形成，该轴承圈与子凸轮5分离并且不是凸轮的构成部分。间隙11形成在子凸轮5和轴承圈17之间。

图5示出未出现在权利要求中的替换例。两个单个部件凸轮6′、6″被示出，在所有运行状态中，该凸轮在每一个情况中总是与一个牵引杆13′、13″相互作用。两个凸轮6形成轴承内圈7的部分。右侧的凸轮6″是通过销12固定连接到内轴3以与内轴3一起转动的可调节凸轮，并且该凸轮相对于外轴2可转动地被保持。左侧的凸轮6′是固定连接到外轴2以与外轴一起转动的固定凸轮。

图6示出未出现在权利要求中的替换例。两个单个部件的凸轮6′、6″被示出，在所有运行状态中，该凸轮在每一个情况中总是与一个牵引杆13′、13″相互作用。右侧的凸轮6″是通过销12固定连接到内轴3以与内轴3一起转动的可调节凸轮，并且该凸轮相对于外轴2可转动地被保持。所述凸轮完整形成轴承内圈7。左侧的凸轮6′是固定连接到外轴2以与外轴一起转动的固定凸轮，并且该凸轮不承担轴承8的任何功能。

滑动轴承在示例性实施例中仅被示为轴承。本发明在抗摩擦轴承中同样适用。在根据本发明的根据图1到图4中的实施例中，在每一个情况中，子凸轮仅形成轴承内圈的一部分。然而，子凸轮也可以完整形成轴承内圈。

附图标记列表

1 凸轮轴

2 外轴

3 内轴

4 第一子凸轮

5 第二子凸轮

6 凸轮

7 轴承内圈

8 轴承外圈

9 滑动轴承

10 在外轴中的径向孔

11 在轴承内圈中的间隙

12 销

13 牵引杆

14 槽状凹部

15 轴瓦

16 肩部

17 轴承圈

l₁ 牵引杆和凸轮之间的接触长度

l₂ 子凸轮和外轴之间的连接长度

l₃ 滑动轴承长度