具有两个切换摇臂的气门驱动系统的制作方法

本实用新型涉及一种气门驱动系统，其具有两个切换摇臂，用于分别借助切换摇臂的主臂操纵内燃机的至少一个气缸的至少两个气门，其中，分别以能围绕枢转轴线枢转的方式布置有能与各自的主臂锁定的副臂，其中，每个切换摇臂的至少一个副臂具有至少一个凸轮止推面，用于贴靠到凸轮轴的至少一个配属的凸轮上，其中，每个切换摇臂的主臂和副臂能借助能控制的联锁装置相互联接或脱联，其中，联锁装置分别具有联锁销，其能借助平行于凸轮轴布置的控制元件在切换摇臂中移动，其中，如果凸轮轴的配属于各自的凸轮止推面的凸轮以其凸轮基圆处在配属的凸轮止推面的区域中，那么为了每个切换摇臂的副臂和主臂的形状锁合(formschlüssige)的锁定，联锁销能抵抗回位弹簧的力运动到锁定位置中，并且其中，各自的联锁销能借助回位弹簧运动回到解锁位置中。

背景技术：

具有两个平行布置的用于操纵内燃机的至少一个气缸中的两个并排布置的气门的切换摇臂的这种气门驱动系统由wo2015/181264a1已知。为了可控地操纵联锁装置，能借助电驱动器转动的控制轴平行于凸轮轴地布置。控制轴具有控制凸轮，借助控制凸轮，各自的联锁销能运动到锁定位置中，用以将副臂形状锁合地锁定在主臂上。依据控制凸轮的形状和相位可能的是，有选择地锁定两个切换摇臂、解锁两个切换摇臂、锁定第一切换摇臂且解锁第二切换摇臂以及相反地解锁第一切换摇臂且锁定第二切换摇臂。

这种已知的布置需要具有用于操纵联锁装置的凸轮的锁定轴的转动支承件并需要电驱动器，以便造成锁定轴的需要的转动运动。内燃机的气缸头中的锁定轴的支承件连同电驱动器是空间和成本耗费的，并且因此在许多情况下不可以实现。

技术实现要素：

基于该背景，本实用新型的任务是，针对用于在锁定位置与解锁位置之间变换切换摇臂的机械器件提出在运动学上和为此必需的结构空间方面更有利的构思，其中，在锁定位置中主臂和副臂相互机械锁定，而在解锁位置中取消主臂与副臂的机械连接。

该任务通过具有权利要求1的特征的气门驱动系统解决。有利的改进方案在从属权利要求中提到。

因此，本实用新型涉及一种气门驱动系统，其具有两个切换摇臂，用于分别借助切换摇臂的主臂操纵内燃机的至少一个气缸的至少两个气门，其中，分别以能围绕枢转轴线枢转的方式布置有能与各自的主臂锁定的副臂，其中，每个切换摇臂的至少一个副臂具有至少一个凸轮止推面，用于贴靠到凸轮轴的至少一个配属的凸轮上，其中，每个切换摇臂的主臂和副臂能借助能控制的联锁装置相互联接或脱联，其中，联锁装置分别具有联锁销，其能借助平行于凸轮轴布置的控制元件在切换摇臂中移动，其中，如果凸轮轴的配属于各自的凸轮止推面的凸轮以其凸轮基圆处在配属的凸轮止推面的区域中，那么为了每个切换摇臂的副臂和主臂的形状锁合的锁定，联锁销能抵抗回位弹簧的力运动到锁定位置中，并且其中，各自的联锁销能借助回位弹簧运动回到解锁位置中。

在该气门驱动系统中，根据本实用新型设置的是，控制元件具有至少两个形式分别为从控制元件伸入针对联锁销的作用连接区域中的板簧的切换接片，该切换接片的弹簧常量分别大于联锁销上的回位弹簧的弹簧常量，并且切换接片能借助控制元件平行于凸轮轴转动轴线平移运动到至少三个操纵位置中。

控制元件的三个操纵位置优选确定为使得两个能平行于凸轮轴转动轴线移动的联锁销能有选择地通过至少两个形式为板簧的切换接片交替或共同地运动到锁定位置和/或解锁位置中。

用于内燃机的气门驱动系统相应于气缸和气门数量地具备两个或多个切换摇臂，并且具备带有相应数量的形式为板簧的切换接片的能侧向运动的控制元件。这些切换接片能有选择地将分别配属的锁定机构带离作用连接，并且因此将切换摇臂置于第一切换状态中，或者通过控制元件的纵向取向的移位将分别配属的锁定机构带入作用连接，以便因此将切换摇臂置于第二切换状态中。

控制元件的移位根据本实用新型如提到的那样平移地进行，该移位与由现有技术公知的旋转的移位相比是更有利的。能平移移动的控制元件例如可以构造为切换杆或足够刚性的切换板材。在未与切换接片作用连接的状态下，锁定机构借助复位弹簧贴靠在止挡件上。

具有本实用新型的特征的气门驱动系统可以延伸经过多个气缸，其中，仅当内燃机的凸轮轴上的凸轮的各自的凸轮基圆处在针对凸轮轴的配属于凸轮止推面的凸轮的凸轮止推面的区域中时，主臂和副臂的联接才可以实现。

为了可以如描述的那样操纵两个切换摇臂的联锁装置，根据本实用新型的改进方案设置的是，形式为板簧的切换接片紧固在能侧向运动的控制元件上，使得切换接片彼此间的距离小于第一切换摇臂的联锁销的自由的端侧的端部与第二切换摇臂的联锁销的自由的端侧的端部的距离。由此可以通过控制元件的平移移动依次实现两个切换摇臂的操纵。

利用提出的气门驱动系统，可以比较简单和节约空间地实现锁定位置和解锁位置的至少三种组合。在此设置的是，形式为板簧的两个切换接片在控制元件的第一操纵位置a中与两个联锁销脱离作用连接，并且联锁销保留在解锁位置中，在控制元件的第二操纵位置b中，形式为板簧的第一切换接片使第一联锁销移动到锁定位置中，并且形式为板簧的第二切换接片与第二联锁销脱离作用连接并且第二联锁销保留在解锁位置中，并且在控制元件的第三操纵位置c中，形式为板簧的第二切换接片使第二联锁销移动到锁定位置中，并且形式为板簧的第一切换接片与第一联锁销保留作用连接，并且使其固定在锁定位置中。

根据具有本实用新型的特征的气门驱动系统的另外的有利的改进方案可以设置的是，具有形式为板簧的至少两个切换接片的能平移移动的控制元件能受马达控制单元控制地借助液压或电气的直线促动器在锁定位置与解锁位置之间操纵。直线促动器的操控借助马达控制单元通过适当的电气或液压控制线路实现。

通过控制元件的轴向移动，形式为板簧的切换接片可以被带入具有临时存储的弹簧力的预紧中，确切地说直到联锁销达到其锁定位置。当凸轮轴的配属于凸轮止推面的凸轮以其凸轮基圆处在凸轮止推面的区域中，并且联锁销通过在形式为板簧的切换接片中的临时存储的弹簧力引导至其锁定位置中时，联锁销达到其锁定位置。

在根据本实用新型的气门驱动系统中优选地使用如下切换摇臂：其中，提到的联锁销以垂直于切换摇臂的纵向延伸的方式布置。具有本实用新型的特征的气门驱动系统使用构造成用于操纵内燃机的至少一个气缸的两个平行并排布置的气门的切换摇臂。

通过根据本实用新型可能的至少三个切换状态，用于排气温度管理的次级冲程应用可以借助柴油发动机上的残余气体控制实现，用以最佳地匹配于不同的运行状态，并且因此可以实现多个次级冲程气门总横截面。

根据另外的实施方式可以设置的是，为了操纵两个切换摇臂的联锁装置，分别具有至少两个形式为板簧的切换接片的两个长条状控制元件平行并排布置。两个长条状控制元件能分别借助两个促动器彼此独立地侧向移动到至少两个操纵位置中。由此，如还将阐述的那样，针对两个切换摇臂可以实现四个操纵组合。

根据本实用新型的气门驱动系统的切换摇臂可以在下列特征方面任意地设计，例如

-作为主入(primary-in)或主出(primary-out)配置，

-具有至少一个气门叩击区，

-具有或不具有在主臂上的凸轮触点，

-具有在副臂上的凸轮叩击区，

-具有凸轮叩击区分别作为滑动或滚动触点，

-每个臂具有一个或多个凸轮触点，

-无压锁定或解锁，

-具有至少一个支撑元件侧的或气门侧的空程弹簧，

-具有支撑元件侧的或气门侧的锁定机构，

-具有至少一个液压或机械的支撑元件，

-在其中一个臂上具有或不具有弓形保持件，

-就各自的切换摇臂定位而言分别具有相同的或不同的凸轮型廓。

附图说明

本实用新型随后借助在附图中示出的实施例进一步阐述。在附图中：

图1以示意图示出在控制元件的第一操纵位置中的两个切换摇臂，在第一操纵位置中，两个切换摇臂的副臂与其主臂脱联，

图2示出根据图1的控制元件的第二操纵位置的视图，在第二操纵位置中，第一切换摇臂的副臂与其主臂联接，而第二切换摇臂的副臂与其主臂脱联，和

图3示出根据图1的控制元件的第三操纵位置的视图，在第三操纵位置中，第一切换摇臂的副臂与其主臂联接，并且第二切换摇臂的副臂与其主臂联接。

具体实施方式

图1因此示出第一切换摇臂1和与之平行地示出相同的第二切换摇臂1a，它们可以操纵布置在内燃机的气缸头中的气门11、12，其中分别仅勾画出要通过切换摇臂1、1a操纵的阀杆的端部。切换摇臂1、1a由各一个主臂2、2a和各一个可围绕枢转轴线4、4a在主臂2、2a上枢转地支承的副臂3、3a构成。主臂2、2a具有两个相互平行的轴向间隔开的凸轮止推面5、5a、6、6a，未示出的凸轮轴的配属于凸轮止推面的凸轮可以作用到凸轮止推面上，以便使切换摇臂1、1a枢转并且打开和关闭气门11、12。凸轮滚子7以能围绕转动轴线7a转动的方式受支承地布置在第一切换摇臂1的副臂3上，以及与之相应地，凸轮滚子7b以能围绕转动轴线7c转动的方式受支承地布置在第二切换摇臂1a的第二副臂3a上，与转动轴线间隔开并且平行地，未示出的凸轮轴以公知的方式受支承地布置在内燃机的气缸头中。凸轮滚子7、7b的表面形成用于布置在凸轮轴上的用于操纵两个副臂3、3a的凸轮的凸轮止推面8、8a。

联锁装置9、9a布置在主臂2、2a上，联锁装置的两件式的联锁销10、10a、13、13a能在主臂2、2a中的共轴的钻孔16、16a、17、17a中并且能在副臂3、3a中的共轴的钻孔18、18a、19、19a中轴向移位，以便为了将主臂2、2a与副臂3、3a锁定而嵌入副臂3、3a中的共轴的钻孔18、18a、19、19a中，并且导致这两个结构元件之间的锁定。

切换摇臂1、1a的与切换摇臂1、1a的加载气门11、12的端部对置的端部借助未示出的球头支柱能枢转地支承在内燃机的未示出的气缸头上。图1在此以俯视图从上方示意性示出第一和第二切换摇臂1、1a，其与形式为能平移移动的切换杆或长条状足够刚性的切换板材的控制元件20协作。

第一切换接片21和第二切换接片21a紧固在控制元件20上，第一切换接片和第二切换接片分别构造为垂直于控制元件20地伸入第一切换摇臂1和第二切换摇臂1a中的两件式的联锁销10、10a、13、13a的作用连接区域中的板簧。

两件式的联锁销10、10a和13、13a如已经提到的那样分别平行于长条状控制元件20地能轴向移动地支承在第一切换摇臂1的主臂2和第二切换摇臂1a的主臂2a中的共轴的钻孔16、16a、17、17a和第一切换摇臂1的副臂3和第二切换摇臂1a的副臂3a中的与之共轴的钻孔18、18a、19、19a中。回位弹簧14、14a分别作用到第一切换摇臂1的联锁销10、10a的第二部分10a上和第二切换摇臂1a的联锁销13、13a的第二部分13a上，回位弹簧分别在一侧通过支座15、15a支撑在联锁销10、10a、13、13a的第二部分10a、13a上，并且在另一侧支撑在第一切换摇臂1的副臂3上或第二切换摇臂1a的副臂3a上，并且当控制元件20处在第一定位(a)中时，将联锁销10、10a和13、13a挤压到图1所示的解锁位置中，就如随后还详细描述的那样。

该控制元件20因此借助板簧式的切换接片21、21a分别单独作用到两个切换摇臂1、1a的联锁销10、10a、13、13a的自由的端侧上。控制元件20在端部侧以能轴向运动的方式支承在两个相间隔的引导轴承22、23中，并且可以借助机电或液压的直线促动器24平移运动到三个标记的位置a、b和c中，其在图1、2和3中示出。

根据图1所示的情况，联锁销的第一部分10、13(其自由的端部能由板簧式的切换接片21、21a加载)借助回位弹簧14、14a与副臂3、3a中的共轴的钻孔18、19脱离嵌接。此外，联锁销的第二部分10a、13a(其以能轴向移动的方式支承在副臂3、3a中)与主臂2、2a中的共轴的钻孔16a、17a脱离嵌接，从而在控制元件20的第一操纵位置a中，两个切换摇臂1、1a解锁。联锁销10、10a、13、13a目前保留在所示的解锁位置中。板簧式的切换接片21、21a彼此间的距离小于切换摇臂1、1a的联锁销10、10a、13、13a的靠近板簧的自由的端侧的端部的距离。

如果根据图2，控制元件20借助促动器24移动到第二操纵位置b中，那么板簧式的第一切换接片21将联锁销10、10a移动到第一切换摇臂1的副臂3中的钻孔18中和配属的主臂2中的钻孔16a中，即锁定位置中，在该锁定位置中，在第一切换摇臂1上主臂2和副臂3锁定。板簧式的第二切换接片21a在此继续与第二切换摇臂1a的第二联锁销13、13a脱离作用连接，从而第二联锁销和因此还有第二切换摇臂1a保留在解锁位置中。

图3示出第三操纵位置c中的控制元件20，在该第三操纵位置中，板簧式的第二切换接片21a将第二切换摇臂1a的联锁销13、13a移动到配属的副臂3a的钻孔19中和配属的主臂2a中的钻孔17a中。因此，在那里联锁销13、13a现在也处在锁定位置中，而第一切换摇臂1a的板簧式的切换接片21继续与第一切换摇臂1a上的联锁销10、10a作用连接，并且其同样也保留在锁定位置中。

图1至3示出了切换示意图，在其中，第一切换摇臂1用srff1表示，第二切换摇臂1a用srff1a表示。利用模式a、b、c表示第一、第二和第三操纵位置，其中，编号0分别表示联锁销10、10a、13、13a的解锁位置，而编号1表示锁定位置。

控制元件20根据另外的实施方式也可以由两个能平移移动的、长条状切换杆或长条状切换板材构成，其分别可由促动器操纵。于是第一促动器用于操纵长条状第一控制元件，并且第二促动器用于操纵长条状第二控制元件。两个促动器可以为此彼此独立地利用切换信号操控，并且允许调节四个操纵位置a、b、c和附加的d，即根据图1至3的切换示意图调节切换位置0-0、1-0、1-1和附加的0-1，其方式为：两个控制单元的切换位置相应组合。为此，两个长条状控制元件中的每个都具有两个彼此以适当的方式间隔开的形式为板簧的切换接片，利用切换接片，四个切换位置可以通过相应定位在两个切换摇臂1、1a的联锁销上来调节。

图1、2和3示出的是，在控制元件20上的形式为板簧的切换接片21、21a在内燃机的各自的气缸的工作周期的任意的时间点中可以借助促动器24和控制元件20运动到图1至3所示的位置中，由此接触各自两件式的联锁销10、10a、13、13a。由此，板簧式的切换接片21、21a(其弹簧常量分别大于回位弹簧14、14a的弹簧常量)弯曲，从而使得只要锁定机构9、9a还不能够达到其在图1至3中示出的锁定的操纵位置b或c，其弹簧力就被临时存储。一旦凸轮轴的配属于凸轮止推面5、5a、8、8a的凸轮以其凸轮基圆处在凸轮止推面5、5a、8、8a的区域中，则可以达到操纵位置b、c，从而联锁销10、10a、13、13a可以进入主臂2、2a中的配属的钻孔16、16a和17、17a中以及副臂3、3a中的钻孔18、18a和19、19a中。

针对根据图1至3的所有实施方式适用的是，当切换摇臂1、1a的副臂3、3a和主臂2、2a没有锁定时，仅内燃机的凸轮轴的配属于主臂2、2a上的凸轮止推面5、6、5a、6a的凸轮作用到切换摇臂1、1a上，而在主臂2、2a上加载凸轮时副臂3、3a无作用地弹回。这可以意味着的是，气门11、12保持关闭，或者仅稍微或仅以很小的打开角度打开。以该方式，附属的气缸可以完全被关断或以减小的然而有利消耗的功率运行。如果需要内燃机的完全的功率，那么将主臂2、2a与副臂3、3a锁定，从而凸轮轴上的凸轮作用到副臂3、3a的凸轮滚子7、7a上，并且由此导致气门11、12的更大的打开行程和/或更长的气门打开时间。这种变换自动地通过马达控制单元依据对内燃机的功率要求实现。

具有三个切换模式的表格式地在图1至3中示出的配置方式可以通过在控制元件20上的形式为板簧的切换接片21、21a的备选的结构布置改变，其方式为使用单件式的或多件式的相位不同的以及长度不同的板簧式的切换接片21、21a，并且操控操纵位置a、b、c的不同的组合。

可看到的是，具有至少两个板簧式的切换接片21、21a的控制元件(其能平行于凸轮轴转动轴线地借助促动器24平移运动，以便将联锁销10、10a、13、13a根据图1至3运动到锁定位置和解锁位置)能够在运动学上和为此必需的结构空间方面利用特别有利的构思实现主臂2、2a与副臂3、3a的机械连接。

附图标记列表

1第一切换摇臂

1a第二切换摇臂

2第一切换摇臂上的第一主臂

2a第二切换摇臂上的第二主臂

3第一切换摇臂上的第一副臂

3a第二切换摇臂上的第二副臂

4第一副臂的枢转轴线

4a第二副臂的枢转轴线

5第一主臂的第一凸轮止推面

5a第二主臂的第一凸轮止推面

6第一主臂的第二凸轮止推面

6a第二主臂的第二凸轮止推面

7第一副臂的凸轮滚子

7a第一副臂的凸轮滚子的转动轴线

7b第二副臂的凸轮滚子

7c第二副臂的凸轮滚子的转动轴线

8第一副臂的凸轮滚子上的凸轮止推面

8a第二副臂的凸轮滚子上的凸轮止推面

9第一切换摇臂的联锁装置

9a第二切换摇臂的联锁装置

10第一切换摇臂的联锁销的第一部分

10a第一切换摇臂的联锁销的第二部分

11第一气门

12第二气门

13第二切换摇臂的联锁销的第一部分

13a第二切换摇臂的联锁销的第二部分

14第一切换摇臂的联锁销的回位弹簧

14a第二切换摇臂的联锁销的回位弹簧

15用于第一切换摇臂的联锁销的回位弹簧的支座

15a用于第二切换摇臂的联锁销的回位弹簧的支座

16、16a第一切换摇臂的主臂中的共轴的钻孔

17、17a第二切换摇臂的主臂中的共轴的钻孔

18、18a第一切换摇臂的副臂中的共轴的钻孔

19、19a第二切换摇臂的副臂中的共轴的钻孔

20控制元件、能平移移动的切换杆/切换板材

21、21a控制元件上的形式为板簧的切换接片

22用于控制元件的第一引导轴承

23用于控制元件的第二引导轴承

24直线促动器