用于内燃机阀动装置加载的凸轮的制作方法

日期:2019-06-26 06:46:19

专利名称:用于内燃机阀动装置加载的凸轮的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于按权利要求1前序部分所述阀动装置加载的凸轮以及一种相应构成的阀动装置。本发明还涉及一种阀门布置。
背景技术
公知内燃机阀动装置的液压间隙补偿元件(HVA元件)。
在传统的液压阀门间隙补偿元件(HVA)中,例如杯形挺杆借助于凸轮加载,由此改变活塞和杯形挺杆内壳之间的距离。当凸轮回落时,间隙补偿弹簧将(凸轮回落下)卸载的活塞向上压,直至挺杆紧贴在凸轮或凸轮基圆上。通过螺栓下的工作室空间扩大,油从储油室通过球阀进入工作室。当凸轮转动时活塞加载,球阀关闭,而注入工作室内的油产生如同液压刚性连接的作用。杯形挺杆内部的阀门典型地具有阀球、阀球弹簧、阀座、阀套和复位弹簧,其中,在传统的结构上,阀球弹簧沿阀座的方向对阀球加载。在借助于凸轮或杯形挺杆相应加载的情况下打开或关闭阀门。
还有液压阀门间隙补偿元件,其中所述的阀门布置包括一个阀门,它在凸轮转动时首先打开。这种阀门称为自由球阀门,因为阀球在未加载状态下可在高压区的内部自由运动。在杯形挺杆内活塞相应运动的情况下,高压区内的压力上升,从而油或液压液体从阀球旁边经过流入储油室内。在液体达到足够速度的情况下,由于作用于阀球上的摩擦力或阻力造成阀门关闭,阀球与阀座产生接触。就这样高压区和储油室之间保持流体连接,由此形成用于操作发动机阀门所要求的动力啮合(液压刚性连接)。
为提高或可重复对这种阀球的控制,公知还有所谓的回弹阀门,其中在阀座和阀球之间具有一个阀门弹簧,它将阀球在未加载的状态下压离阀座。在这里阀门因此在凸轮转动时也是首先打开。这种回弹阀门的主要优点在于,在空间上不同的定向和极其不同的运行角情况下可以均匀地保证阀门的功能作用。但需要指出的是,阀门的关闭过程(为发动机阀门的加载快速提供动力啮合)与自由球阀门相比更加缓慢,因为由流动的液压液体产生的摩擦力在阀门关闭之前也必须克服阀座和阀球之间具有的弹簧的弹力。
这种回弹阀门或利用这种阀门构成的液压阀门补偿系统从US5.758.613中已公知。
回弹和自由球阀门与传统的阀门相比产生更大的空行程。但为使发动机阀门以可接受的方式打开和关闭,必须增加用于提高凸轮行程速度的凸轮斜面高度。迄今为已经构成了这种高于恒定速度斜面的凸轮斜面。但提高的恒定速度凸轮斜面延长了凸轮断面,其中,也不能超过规定的恒定速度值。由此产生一种渐进式打开和关闭发动机阀门。总而言之,回弹或自由球阀门与传统的液压阀门补偿元件相比产生额外的空行程。

发明内容
本发明的目的在于提供一种液压间隙补偿元件(HVA-元件),该元件比传统的解决方案相比更好地考虑到回弹以及自由球HVA的工作原理。
依据本发明,该目的通过具有权利要求1特征用于阀动装置加载的凸轮、具有权利要求5特征的相应阀动装置以及具有权利要求9特征的阀门布置得以实现。
利用依据本发明用于阀动装置加载凸轮的构成,可以更为有效的方式减少在使用自由球或者回弹HVA时强烈出现的空行程。提供这种凸轮与提供传统的凸轮相比并不意味着增加成本。
本发明具有优点的构成为从属权利要求的主题。
有利地,前凸轮区具有一种造型,其带有用于提供凸轮行程速度渐进式,特别是基本上线性结构的第一段、连接于第一段用于提供凸轮行程速度回落的第二段、连接于第二段用于提供基本上恒定的凸轮行程速度的第三段和连接于第三段用于提供凸轮速度其他结构的第四段。在这种情况下,第四段是向主凸轮区的过渡,借助于其可向发动机阀门加载。阀球依据本发明在第三段期间与阀座接触,由此HVA-阀门关闭。依据本发明通过凸轮行程速度在第一段期间非常迅速的上升,凸轮行程速度可以在第二和第三段回落或保持恒定,由此发动机阀门的加载时间与传统的解决方案相比整体上可以得到改善。
依据目的到达前凸轮区第三段的凸轮行程速度确定发动机阀门打开可接受的数值。
事实证明同样有益的是前凸轮区的第二段基本上包括凸轮行程速度的线性回落。这种线性回落在结构上可以按照相当简单的方式实现。
优选前凸轮区的造型具有在角范围α延伸的凸轮区,其中,α为0.1°至40°。
特别优选依据本发明的阀动装置利用作为回弹阀门或者自由球阀门构成的HVA-阀门构成。依据本发明可供使用的凸轮造型特别是在这种阀门情况下可以减少通过HVA-阀门上的阀门间隙造成的加载时间。
依据本发明的阀门布置具有一个进气门和一个排气门,其中回弹阀门或者自由球阀门仅在进气侧阻挡,有助于在高转速下提高扭矩和功率。依据本发明可以在高转速下实现小空行程。但在这种情况下仍保持怠速质量,因为在怠速转速下产生相当大的空行程。
仅在排气侧上具有回弹阀门或者自由球阀门有助于有效降低内燃机的废气排放。
无论是在进气侧还是在排气侧均具有这种回弹阀门或者自由球阀门既有助于提高转矩和功率也有助于降低废气排放。在这种情况下与传统的HVA-元件相比可以保证同样良好的怠速质量。
整体上为此规定,回弹阀门或者自由球阀门的空行程在取决于发动机转速的情况下变化,从而在怠速时产生相对多的空行程,而在高转速时产生相对少的空行程。这种情况是绝对希望的,而且在设计或计算进气门和排气门的重叠面时可以具有优点的方式予以考虑。


下面借助附图对本发明作进一步说明。其中图1以侧视剖面示意图示出本发明以特别具有优点的方式使用的作为回弹阀构成的HVA-阀门弹簧设置;图2示出依据本发明用于阀动装置加载凸轮的优选实施方式;图3示出通过凸轮轴角描述的恒定角速度情况下由图2的凸轮加载的挺杆行程速度。
具体实施例方式
图1示出内燃机阀动装置的区域100,其中,该阀动装置借助于内燃机凸轮轴的(图中未示出的)凸轮加载。该阀动装置控制在该视图中同样未示出的换气阀或发动机阀门。
阀动装置的所示区域100具有活塞体外壳10,里面可移动支承压力活塞12。在活塞12的内部构成一个空腔14,处于发动机油压下的油可进入该空腔内。
活塞12在其底侧12a具有作为阀座16a构成的区域,可由阀球16b加载。阀球16b和阀座16a与作为回弹阀门弹簧构成的阀门弹簧18和复位弹簧9共同为整体采用20标注的HVA-阀门的组成部分。
借助于HVA-阀门弹簧18阀球16b在无负载状态下与阀座16a保持距离。
通过HVA-阀门20空腔14与油在高压下进入的高压室22保持流体连接。
如果活塞12由于(未示出的)凸轮加载而向下运动,那么高压室22的容积变小,由此一部分油流从高压室22进入空腔14。如已经提到的那样,在这种情况下HVA-阀门首先打开,因为阀球16b与阀座16a具有一定的距离。
通过该油流阀球16b上产生摩擦力,将该阀球在阀座16a的方向上加载。如果摩擦力超过HVA-阀门弹簧的弹力以及需要时超过阀球16b的重力,那么阀球向阀座16a上运动,并达到阀球紧贴在阀座16a上的关闭位置。在达到HVA-阀门20的关闭位置情况下,阀动装置内产生动力啮合,造成(未示出的)发动机阀门加载。
现借助图2和3详细介绍依据本发明产生凸轮或压力活塞12特别有利的行程运动或行程速度的凸轮构成。
在(图2中也未示出的)凸轮轴上具有的凸轮在图2中采用30标注。凸轮30的形状通过相当尖分布的主凸轮区32以及凸轮基圆33表示。本发明框架内重要的是图2中所示的前凸轮区31,其延伸通过角α表示。前凸轮区31在基圆33和主凸轮区32之间直接在主凸轮区32的凸轮转动轨道32a前面构成。通过挺杆34的加载产生一种行程运动,如图1所示,这种运动可以以公知的方式传递到活塞12上。挺杆34以公知的方式作为杯形挺杆、牵引杆、摇臂杆或者辊轮杆构成。挺杆行程时间上的推导称为挺杆行程速度,它相当于活塞12的行程速度。
依据本发明凸轮30的凸轮斜面在前凸轮区31内这样构成,使其形成具有不同特性的凸轮行程速度段。现借助图3对这些段作详细说明。
首先,在凸轮基圆上连接渐进式行程速度结构的第一段1阀球16a开始运动,也就是说,利用渐进式斜面的这种非常陡峭构成的段明显早于传统系统达到所使用的液压油的临界速度。随后是第二段2,它包括行程速度回落到打开发动机阀门可接受的数值。在该阶段期间阀球16a进行运动并产生另一空行程。
在随后的恒定速度斜面段3内,阀球16a接触阀座16b,HVA-阀门关闭。由此阀动装置内产生动力啮合。3中恒定速度斜面的长度这样构成,使其考虑到阀动装置内机械和液压的挠性。
随后在段4内发动机阀门打开,也就是说,在该段后HVA-阀门关闭,阀动装置预张紧。
与段4连接的是这里没有示出的主凸轮区,该区通过凸轮30的凸轮段32确定。
权利要求
1.一种用于内燃机阀动装置加载的凸轮,带有一个凸轮基圆(33)、一个主凸轮区(32)和一个在凸轮基圆(33)和主凸轮区(32)之间构成的前凸轮区(31),它直接处于主凸轮区(32)转动轨道(32a)的前面,其特征在于,前凸轮区(31)具有一种造型,提供在凸轮行程速度上升之后凸轮行程速度下降随后凸轮行程速度的进一步上升。
2.按权利要求1所述的凸轮,其中,前凸轮区(31)具有一种造型,带有用于提供凸轮行程速度渐进式,特别是基本上线性结构的第一段(1)、连接于第一段(1)用于提供凸轮行程速度回落的第二段(2)、连接于第二段(2)用于提供基本上恒定的凸轮行程速度的第三段(3)和连接于第三段(3)用于提供凸轮速度其他结构的第四段(4)。
3.按权利要求1或2所述的凸轮,其中,到达前凸轮区(31)第三段(3)的凸轮行程速度确定发动机阀门打开可接受的数值。
4.按权利要求1-3任一项所述的凸轮,其中,前凸轮区(31)的第二段(2)基本上包括凸轮行程速度的线性回落。
5.按前述权利要求任一项所述的凸轮,其中,前凸轮区(31)的造型具有在角范围α上延伸的凸轮区,其中,α为0.1°至40°。
6.用于发动机阀门加载的阀动装置,其特征在于按前述权利要求任一项所述的凸轮。
7.按权利要求6所述的阀动装置,其特征在于作为回弹阀门构成的HVA-阀门。
8.按权利要求7所述的阀动装置,其特征在于作为自由球阀门构成的HVA-阀门。
9.内燃机的阀门布置,带有一个进气门和一个排气门,其特征在于,进气门和/或者排气门可借助于按前述权利要求6-8任一项所述的阀动装置加载。
全文摘要
用于内燃机阀动装置加载的凸轮,带有一个凸轮基圆(33)、一个主凸轮区(32)和一个在凸轮基圆(33)和主凸轮区之间构成的前凸轮区(31),它直接处于主凸轮区(32)转动轨道(32a)的前面,其中,前凸轮区(31)具有一种造型,提供在凸轮行程速度上升之后凸轮行程速度下降随后凸轮行程速度的进一步上升。
文档编号F01L1/08GK1710257SQ20051007836
公开日2005年12月21日 申请日期2005年6月20日 优先权日2004年6月19日
发明者阿恩特·伊勒曼, 迪特尔·施米特, 彼得·赛勒, 奥利弗·施内尔 申请人:依纳-谢夫勒两合公司


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