專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)閥動(dòng)裝置加載的凸輪的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于按權(quán)利要求1前序部分所述閥動(dòng)裝置加載的凸輪以及一種相應(yīng)構(gòu)成的閥動(dòng)裝置。本發(fā)明還涉及一種閥門布置。
背景技術(shù)：
公知內(nèi)燃機(jī)閥動(dòng)裝置的液壓間隙補(bǔ)償元件(HVA元件)。
在傳統(tǒng)的液壓閥門間隙補(bǔ)償元件(HVA)中，例如杯形挺桿借助于凸輪加載，由此改變活塞和杯形挺桿內(nèi)殼之間的距離。當(dāng)凸輪回落時(shí)，間隙補(bǔ)償彈簧將(凸輪回落下)卸載的活塞向上壓，直至挺桿緊貼在凸輪或凸輪基圓上。通過螺栓下的工作室空間擴(kuò)大，油從儲(chǔ)油室通過球閥進(jìn)入工作室。當(dāng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)活塞加載，球閥關(guān)閉，而注入工作室內(nèi)的油產(chǎn)生如同液壓剛性連接的作用。杯形挺桿內(nèi)部的閥門典型地具有閥球、閥球彈簧、閥座、閥套和復(fù)位彈簧，其中，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)上，閥球彈簧沿閥座的方向?qū)﹂y球加載。在借助于凸輪或杯形挺桿相應(yīng)加載的情況下打開或關(guān)閉閥門。
還有液壓閥門間隙補(bǔ)償元件，其中所述的閥門布置包括一個(gè)閥門，它在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)首先打開。這種閥門稱為自由球閥門，因?yàn)殚y球在未加載狀態(tài)下可在高壓區(qū)的內(nèi)部自由運(yùn)動(dòng)。在杯形挺桿內(nèi)活塞相應(yīng)運(yùn)動(dòng)的情況下，高壓區(qū)內(nèi)的壓力上升，從而油或液壓液體從閥球旁邊經(jīng)過流入儲(chǔ)油室內(nèi)。在液體達(dá)到足夠速度的情況下，由于作用于閥球上的摩擦力或阻力造成閥門關(guān)閉，閥球與閥座產(chǎn)生接觸。就這樣高壓區(qū)和儲(chǔ)油室之間保持流體連接，由此形成用于操作發(fā)動(dòng)機(jī)閥門所要求的動(dòng)力嚙合(液壓剛性連接)。
為提高或可重復(fù)對(duì)這種閥球的控制，公知還有所謂的回彈閥門，其中在閥座和閥球之間具有一個(gè)閥門彈簧，它將閥球在未加載的狀態(tài)下壓離閥座。在這里閥門因此在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)也是首先打開。這種回彈閥門的主要優(yōu)點(diǎn)在于，在空間上不同的定向和極其不同的運(yùn)行角情況下可以均勻地保證閥門的功能作用。但需要指出的是，閥門的關(guān)閉過程(為發(fā)動(dòng)機(jī)閥門的加載快速提供動(dòng)力嚙合)與自由球閥門相比更加緩慢，因?yàn)橛闪鲃?dòng)的液壓液體產(chǎn)生的摩擦力在閥門關(guān)閉之前也必須克服閥座和閥球之間具有的彈簧的彈力。
這種回彈閥門或利用這種閥門構(gòu)成的液壓閥門補(bǔ)償系統(tǒng)從US5.758.613中已公知。
回彈和自由球閥門與傳統(tǒng)的閥門相比產(chǎn)生更大的空行程。但為使發(fā)動(dòng)機(jī)閥門以可接受的方式打開和關(guān)閉，必須增加用于提高凸輪行程速度的凸輪斜面高度。迄今為已經(jīng)構(gòu)成了這種高于恒定速度斜面的凸輪斜面。但提高的恒定速度凸輪斜面延長(zhǎng)了凸輪斷面，其中，也不能超過規(guī)定的恒定速度值。由此產(chǎn)生一種漸進(jìn)式打開和關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)閥門?？偠灾貜椈蜃杂汕蜷y門與傳統(tǒng)的液壓閥門補(bǔ)償元件相比產(chǎn)生額外的空行程。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種液壓間隙補(bǔ)償元件(HVA-元件)，該元件比傳統(tǒng)的解決方案相比更好地考慮到回彈以及自由球HVA的工作原理。
依據(jù)本發(fā)明，該目的通過具有權(quán)利要求1特征用于閥動(dòng)裝置加載的凸輪、具有權(quán)利要求5特征的相應(yīng)閥動(dòng)裝置以及具有權(quán)利要求9特征的閥門布置得以實(shí)現(xiàn)。
利用依據(jù)本發(fā)明用于閥動(dòng)裝置加載凸輪的構(gòu)成，可以更為有效的方式減少在使用自由球或者回彈HVA時(shí)強(qiáng)烈出現(xiàn)的空行程。提供這種凸輪與提供傳統(tǒng)的凸輪相比并不意味著增加成本。
本發(fā)明具有優(yōu)點(diǎn)的構(gòu)成為從屬權(quán)利要求的主題。
有利地，前凸輪區(qū)具有一種造型，其帶有用于提供凸輪行程速度漸進(jìn)式，特別是基本上線性結(jié)構(gòu)的第一段、連接于第一段用于提供凸輪行程速度回落的第二段、連接于第二段用于提供基本上恒定的凸輪行程速度的第三段和連接于第三段用于提供凸輪速度其他結(jié)構(gòu)的第四段。在這種情況下，第四段是向主凸輪區(qū)的過渡，借助于其可向發(fā)動(dòng)機(jī)閥門加載。閥球依據(jù)本發(fā)明在第三段期間與閥座接觸，由此HVA-閥門關(guān)閉。依據(jù)本發(fā)明通過凸輪行程速度在第一段期間非常迅速的上升，凸輪行程速度可以在第二和第三段回落或保持恒定，由此發(fā)動(dòng)機(jī)閥門的加載時(shí)間與傳統(tǒng)的解決方案相比整體上可以得到改善。
依據(jù)目的到達(dá)前凸輪區(qū)第三段的凸輪行程速度確定發(fā)動(dòng)機(jī)閥門打開可接受的數(shù)值。
事實(shí)證明同樣有益的是前凸輪區(qū)的第二段基本上包括凸輪行程速度的線性回落。這種線性回落在結(jié)構(gòu)上可以按照相當(dāng)簡(jiǎn)單的方式實(shí)現(xiàn)。
優(yōu)選前凸輪區(qū)的造型具有在角范圍α延伸的凸輪區(qū)，其中，α為0.1°至40°。
特別優(yōu)選依據(jù)本發(fā)明的閥動(dòng)裝置利用作為回彈閥門或者自由球閥門構(gòu)成的HVA-閥門構(gòu)成。依據(jù)本發(fā)明可供使用的凸輪造型特別是在這種閥門情況下可以減少通過HVA-閥門上的閥門間隙造成的加載時(shí)間。
依據(jù)本發(fā)明的閥門布置具有一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門，其中回彈閥門或者自由球閥門僅在進(jìn)氣側(cè)阻擋，有助于在高轉(zhuǎn)速下提高扭矩和功率。依據(jù)本發(fā)明可以在高轉(zhuǎn)速下實(shí)現(xiàn)小空行程。但在這種情況下仍保持怠速質(zhì)量，因?yàn)樵诘∷俎D(zhuǎn)速下產(chǎn)生相當(dāng)大的空行程。
僅在排氣側(cè)上具有回彈閥門或者自由球閥門有助于有效降低內(nèi)燃機(jī)的廢氣排放。
無論是在進(jìn)氣側(cè)還是在排氣側(cè)均具有這種回彈閥門或者自由球閥門既有助于提高轉(zhuǎn)矩和功率也有助于降低廢氣排放。在這種情況下與傳統(tǒng)的HVA-元件相比可以保證同樣良好的怠速質(zhì)量。
整體上為此規(guī)定，回彈閥門或者自由球閥門的空行程在取決于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的情況下變化，從而在怠速時(shí)產(chǎn)生相對(duì)多的空行程，而在高轉(zhuǎn)速時(shí)產(chǎn)生相對(duì)少的空行程。這種情況是絕對(duì)希望的，而且在設(shè)計(jì)或計(jì)算進(jìn)氣門和排氣門的重疊面時(shí)可以具有優(yōu)點(diǎn)的方式予以考慮。


下面借助附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。其中圖1以側(cè)視剖面示意圖示出本發(fā)明以特別具有優(yōu)點(diǎn)的方式使用的作為回彈閥構(gòu)成的HVA-閥門彈簧設(shè)置；圖2示出依據(jù)本發(fā)明用于閥動(dòng)裝置加載凸輪的優(yōu)選實(shí)施方式；圖3示出通過凸輪軸角描述的恒定角速度情況下由圖2的凸輪加載的挺桿行程速度。
具體實(shí)施例方式
圖1示出內(nèi)燃機(jī)閥動(dòng)裝置的區(qū)域100，其中，該閥動(dòng)裝置借助于內(nèi)燃機(jī)凸輪軸的(圖中未示出的)凸輪加載。該閥動(dòng)裝置控制在該視圖中同樣未示出的換氣閥或發(fā)動(dòng)機(jī)閥門。
閥動(dòng)裝置的所示區(qū)域100具有活塞體外殼10，里面可移動(dòng)支承壓力活塞12。在活塞12的內(nèi)部構(gòu)成一個(gè)空腔14，處于發(fā)動(dòng)機(jī)油壓下的油可進(jìn)入該空腔內(nèi)。
活塞12在其底側(cè)12a具有作為閥座16a構(gòu)成的區(qū)域，可由閥球16b加載。閥球16b和閥座16a與作為回彈閥門彈簧構(gòu)成的閥門彈簧18和復(fù)位彈簧9共同為整體采用20標(biāo)注的HVA-閥門的組成部分。
借助于HVA-閥門彈簧18閥球16b在無負(fù)載狀態(tài)下與閥座16a保持距離。
通過HVA-閥門20空腔14與油在高壓下進(jìn)入的高壓室22保持流體連接。
如果活塞12由于(未示出的)凸輪加載而向下運(yùn)動(dòng)，那么高壓室22的容積變小，由此一部分油流從高壓室22進(jìn)入空腔14。如已經(jīng)提到的那樣，在這種情況下HVA-閥門首先打開，因?yàn)殚y球16b與閥座16a具有一定的距離。
通過該油流閥球16b上產(chǎn)生摩擦力，將該閥球在閥座16a的方向上加載。如果摩擦力超過HVA-閥門彈簧的彈力以及需要時(shí)超過閥球16b的重力，那么閥球向閥座16a上運(yùn)動(dòng)，并達(dá)到閥球緊貼在閥座16a上的關(guān)閉位置。在達(dá)到HVA-閥門20的關(guān)閉位置情況下，閥動(dòng)裝置內(nèi)產(chǎn)生動(dòng)力嚙合，造成(未示出的)發(fā)動(dòng)機(jī)閥門加載。
現(xiàn)借助圖2和3詳細(xì)介紹依據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生凸輪或壓力活塞12特別有利的行程運(yùn)動(dòng)或行程速度的凸輪構(gòu)成。
在(圖2中也未示出的)凸輪軸上具有的凸輪在圖2中采用30標(biāo)注。凸輪30的形狀通過相當(dāng)尖分布的主凸輪區(qū)32以及凸輪基圓33表示。本發(fā)明框架內(nèi)重要的是圖2中所示的前凸輪區(qū)31，其延伸通過角α表示。前凸輪區(qū)31在基圓33和主凸輪區(qū)32之間直接在主凸輪區(qū)32的凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)軌道32a前面構(gòu)成。通過挺桿34的加載產(chǎn)生一種行程運(yùn)動(dòng)，如圖1所示，這種運(yùn)動(dòng)可以以公知的方式傳遞到活塞12上。挺桿34以公知的方式作為杯形挺桿、牽引桿、搖臂桿或者輥輪桿構(gòu)成。挺桿行程時(shí)間上的推導(dǎo)稱為挺桿行程速度，它相當(dāng)于活塞12的行程速度。
依據(jù)本發(fā)明凸輪30的凸輪斜面在前凸輪區(qū)31內(nèi)這樣構(gòu)成，使其形成具有不同特性的凸輪行程速度段?，F(xiàn)借助圖3對(duì)這些段作詳細(xì)說明。
首先，在凸輪基圓上連接漸進(jìn)式行程速度結(jié)構(gòu)的第一段1閥球16a開始運(yùn)動(dòng)，也就是說，利用漸進(jìn)式斜面的這種非常陡峭構(gòu)成的段明顯早于傳統(tǒng)系統(tǒng)達(dá)到所使用的液壓油的臨界速度。隨后是第二段2，它包括行程速度回落到打開發(fā)動(dòng)機(jī)閥門可接受的數(shù)值。在該階段期間閥球16a進(jìn)行運(yùn)動(dòng)并產(chǎn)生另一空行程。
在隨后的恒定速度斜面段3內(nèi)，閥球16a接觸閥座16b，HVA-閥門關(guān)閉。由此閥動(dòng)裝置內(nèi)產(chǎn)生動(dòng)力嚙合。3中恒定速度斜面的長(zhǎng)度這樣構(gòu)成，使其考慮到閥動(dòng)裝置內(nèi)機(jī)械和液壓的撓性。
隨后在段4內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)閥門打開，也就是說，在該段后HVA-閥門關(guān)閉，閥動(dòng)裝置預(yù)張緊。
與段4連接的是這里沒有示出的主凸輪區(qū)，該區(qū)通過凸輪30的凸輪段32確定。
權(quán)利要求
1.一種用于內(nèi)燃機(jī)閥動(dòng)裝置加載的凸輪，帶有一個(gè)凸輪基圓(33)、一個(gè)主凸輪區(qū)(32)和一個(gè)在凸輪基圓(33)和主凸輪區(qū)(32)之間構(gòu)成的前凸輪區(qū)(31)，它直接處于主凸輪區(qū)(32)轉(zhuǎn)動(dòng)軌道(32a)的前面，其特征在于，前凸輪區(qū)(31)具有一種造型，提供在凸輪行程速度上升之后凸輪行程速度下降隨后凸輪行程速度的進(jìn)一步上升。
2.按權(quán)利要求1所述的凸輪，其中，前凸輪區(qū)(31)具有一種造型，帶有用于提供凸輪行程速度漸進(jìn)式，特別是基本上線性結(jié)構(gòu)的第一段(1)、連接于第一段(1)用于提供凸輪行程速度回落的第二段(2)、連接于第二段(2)用于提供基本上恒定的凸輪行程速度的第三段(3)和連接于第三段(3)用于提供凸輪速度其他結(jié)構(gòu)的第四段(4)。
3.按權(quán)利要求1或2所述的凸輪，其中，到達(dá)前凸輪區(qū)(31)第三段(3)的凸輪行程速度確定發(fā)動(dòng)機(jī)閥門打開可接受的數(shù)值。
4.按權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的凸輪，其中，前凸輪區(qū)(31)的第二段(2)基本上包括凸輪行程速度的線性回落。
5.按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的凸輪，其中，前凸輪區(qū)(31)的造型具有在角范圍α上延伸的凸輪區(qū)，其中，α為0.1°至40°。
6.用于發(fā)動(dòng)機(jī)閥門加載的閥動(dòng)裝置，其特征在于按前述權(quán)利要求任一項(xiàng)所述的凸輪。
7.按權(quán)利要求6所述的閥動(dòng)裝置，其特征在于作為回彈閥門構(gòu)成的HVA-閥門。
8.按權(quán)利要求7所述的閥動(dòng)裝置，其特征在于作為自由球閥門構(gòu)成的HVA-閥門。
9.內(nèi)燃機(jī)的閥門布置，帶有一個(gè)進(jìn)氣門和一個(gè)排氣門，其特征在于，進(jìn)氣門和/或者排氣門可借助于按前述權(quán)利要求6-8任一項(xiàng)所述的閥動(dòng)裝置加載。
全文摘要
用于內(nèi)燃機(jī)閥動(dòng)裝置加載的凸輪，帶有一個(gè)凸輪基圓(33)、一個(gè)主凸輪區(qū)(32)和一個(gè)在凸輪基圓(33)和主凸輪區(qū)之間構(gòu)成的前凸輪區(qū)(31)，它直接處于主凸輪區(qū)(32)轉(zhuǎn)動(dòng)軌道(32a)的前面，其中，前凸輪區(qū)(31)具有一種造型，提供在凸輪行程速度上升之后凸輪行程速度下降隨后凸輪行程速度的進(jìn)一步上升。
文檔編號(hào)F01L1/08GK1710257SQ20051007836
公開日2005年12月21日 申請(qǐng)日期2005年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月19日
發(fā)明者阿恩特·伊勒曼, 迪特爾·施米特, 彼得·賽勒, 奧利弗·施內(nèi)爾 申請(qǐng)人:依納-謝夫勒兩合公司