传递气门行程以操作气门的装置和用于制造中间臂的方法与流程

1.本发明涉及一种用于在内燃机的气门机构中用于传递气门行程运动以操作气门的装置和制造用于这种装置的中间臂的方法。


背景技术：

2.由de 10 2017 010 069a1已知用于内燃机的具有枢转臂和滚轮摇臂的换气阀的机械上完全可变的气门机构，用来操作换气阀和机械上的气门行程调节。该枢转臂能绕着位置固定的轴转动，并且在端部上具有工作曲面，利用该工作曲面所述枢转臂作用在滚轮摇臂的滚轮上。


技术实现要素：

3.因此，本发明所要解决的技术问题是，建议一种上述类型的装置，其中，在工作中能够降低磨损并且能够被成本低廉地制造。本发明的另一个要解决的技术问题是提供一种制造用于上述类型的装置的中间臂的方法。
4.建议一种用于在内燃机的气门机构中传递气门行程运动以操作气门的装置。所述装置具有中间臂，该中间臂能枢转并且能被转动地驱动。所述中间臂借助控制曲面与气门操作件的执行机构接触，用来执行所述气门行程运动。因为，所述控制曲面在横截面中在边缘区域上分别朝向相应的边缘弯曲地下降，所以能够以简单的方式在工作中补偿在控制曲面和执行机构之间可能出现的不正确调整，并且能够由此避免尤其在边缘区域上的、特别在较高的负载情况下的压力峰值，以及降低由此在控制曲面上的磨损。
5.在本发明的优选实施方式中设置，控制曲面在边缘区域上分别通过至少一个在横截面中呈对数曲线弯曲的部段和与相应的所述部段连接以及终止在相应的边缘上的倒圆构成。
6.另外有利的是，控制曲面在横截面中分别在呈对数曲线弯曲的部段上朝向相应的倒圆下降预定的截面高度，其中，所述截面高度的数值优选在0.0005mm至0.0055mm之间。在上述的优选区间中，能够实现控制曲面的在接触面和相对于倾斜的公差的大小方面理想地接触执行机构。
7.为了在控制曲面与执行机构之间的接触关系上进一步优化控制曲面，该控制曲面在横截面轮廓中分别从呈对数曲线弯曲的部段出发在相应连接的倒圆上至相应的边缘下降预定的截面高度。优选的是，在这种情况下倒圆分别延伸预定的长度。截面高度和长度优选分别在0.2mm至0.6mm之间。
8.为了接触执行机构，控制曲面在位于边缘区域之间的合适的中间区域内构成圆柱形或者在横截面中凸球形设计的接触面。
9.在本发明的另一个实施方案中，气门操作件的执行机构构成用于与控制曲面相接触的滚动面，该滚动面优选至边缘区域设计为连续圆柱形。以这种方式能够特别简单地和成本低廉地、优选在气门操作件的弯曲轮上制造滚动面，该滚动面同时能够实现对控制曲
面的气门行程地无摩擦地执行。可选的是，执行机构能够被设计为在气门操作件上的滑动面，该滑动面构成用于接触控制曲面的滚动面。
10.在此，气门操作件优选设计为摇臂。但是，还可以考虑气门操作件的其它设计方案，尤其设计为滚轮杆或者滚轮倾斜臂。
11.另一种能够改善控制曲面和执行件之间接触关系、尤其降低摩擦和磨损的方式是：控制曲面在表面上具有用于容纳润滑剂的微结构，所述润滑剂用来改善润滑效果。该微结构能够尤其是用于容纳润滑剂的微凹槽，特别是能存储过剩的润滑剂的润滑油槽。
12.可以依据下面所述方法以特别简单和成本低廉的方式制造中间臂。
13.根据本发明的技术问题还能被一种用于制造前面所述中间臂的方法所解决，该中间臂具有控制曲面。在此，通过成型加工制造所述控制曲面。还能够考虑通过附加的切削加工制造所述控制曲面。
14.通过成型加工、特别通过在成品上压印、通过所谓的制造压印在一个工作步骤中特别简单和成本低廉地制造控制曲面。通过在成品上利用成型弯曲工作步骤的制造方法，以实现精准的构件尺寸，尤其控制在构件公差内，能够节省用于制造控制曲面的额外的工作步骤。因此，能够以特别有利的方式在一个工作步骤中制造具有如前面所述的截面形状的控制曲面。
15.为了进一步改善润滑效果，在随后的一个工作步骤中，在控制曲面的表面上制造用于容纳润滑剂的微结构，并且能够进一步降低磨损。通过平滑磨削(gleitschleifen)能够使得微结构的制造以任意的质量匹配设定条件以简单的方式降低制造成本。能够通过表面精磨(trowalisieren)以成本低廉的方式实现特别简单的微结构的制造。备选地，还能够通过简单的精刷加工或者通过研磨制造微结构。
16.备选地，还能够切削、尤其通过铣削或者通过磨削在成品件上制造控制曲面。
17.还能够考虑的是，在成型加工和平滑磨削之间在额外的工作步骤中铣削控制曲面。
18.能够通过成型加工制造中间臂。成型加工能够实现以特别简单和成本低廉、尤其一件式制造中间臂，也是以轻质材料制造，例如由板材制造。还能够考虑的是通过锻造、通过铸造或者通过金属粉末注塑制造(mim)制造中间臂。
附图说明
19.本发明的其它特征由下面的说明和附图给出，在该附图中简化地展示了根据本发明的多个实施例。附图为：
20.图1示出根据本发明的在内燃机的气门机构中用于气门操作以传递气门行程的装置，
21.图2示出由图1所示的第一实施例的装置的中间臂，
22.图3示出根据第二实施例的中间臂，
23.图4示出以截面图形式的具有控制曲面的中间臂的局部视图，
24.图5示出以截面图形式的由图1所示装置的气门操作件的具有控制曲面的、与执行机构相接触的中间臂局部视图，
具体实施方式
25.在图1中示例性地示出根据本发明的、用于在内燃机气门机构中传递气门行程运动以操作气门的装置。该装置具有中间臂1，该中间臂1作为单侧臂能枢转地支承在枢转轴2的端部上，并且能够被中间轮4借助滚轮3枢转运动地驱动。中间轮4不仅与凸轮轴5的凸轮5a接触，而且与偏心轴6的偏心轮6接触。在凸轮5a上通过中间轮4和滚轮3能够将凸轮行程传递到中间臂1上。中间臂1借助设计在其能枢转地端部的端侧上的控制曲面7与用于执行气门行程运动的气门操作件9的执行机构8相接触。执行机构8由气门操作件9的弯曲轮构成，该气门操作件设计为摇臂。弯曲轮8在外径上构成用于接触控制曲面7的滚动面。弯曲轮8和摇臂9构成滚轮摇臂，其在支承侧的臂端区域上枢转运动地支承在内燃机的气缸头27上，并且在气门侧的臂端区域上与内燃机的至少一个用于传递气门行程的换气阀11接触。弯曲轮8在摇臂9的位于臂端区域之间的合适的中间区域内。
26.图2以独立的视图示出图1中的具有滚轮3和控制曲面7的中间臂1。图3示出根据第二实施例的中间臂12，其具有在与控制曲面7相对置的端部上安置的附加滚轮13。该附加滚轮13用于在枢转中心支承中间臂，尤其在未示出的位置固定的导引件上支承中间臂，枢转中心能够通过该导引件移动。
27.控制曲面7由中间臂1，12的能枢转的自由端的与朝向弯曲轮8的端面构成，控制曲面7具有配备不同曲率的多个弯曲区域，并且在枢转方向上沿着预紧的端面的总长度延伸(图1至3)。
28.中间臂1、12由板材通过成型加工制成(图2和3)。该中间臂具有两个侧壁14、15，在他们之间布置滚轮3，并且滚轮3支承在侧壁上。侧壁14、15设计为朝向中间臂1、12的能枢转的自由端在侧壁部段14a、15a上向内弯曲，并且侧壁14、15在端部上通过横向肋条31一体式连接。在此，控制曲面7设计在横向肋条31的外侧上的端面上，并且在弯曲的侧壁部段14a、15a的端侧的端部上。
29.在根据图2所示的实施例中，中间臂1在侧壁14、15背离控制曲面7的端部上具有对齐对置的通孔32、33，它们用于容纳枢转轴2和未示出的枢转轴承。在根据图3的中间臂12的实施方案中，在侧壁14、15之间的滚轮13布置在预紧的端部上，并且侧壁支承在侧壁14、15上。
30.图4以控制曲面7的横截面示出中间臂1、12的局部视图，控制曲面关于枢转轴2、即在垂直于中间臂1、12枢转方向的轴向上延展。在图5中示出控制曲面7的轴向横截面的放大视图，控制曲面与摇臂9的弯曲轮8相接触。控制曲面7在位于其边缘区域16、17之间的合适的中央区域内具有在枢转方向上设计为圆柱形的接触面18。可选地，在该横截面上，所述接触面也可以设计为轻微凸球形。控制曲面7在接触面18上与在弯曲轮8的外径上的圆柱形的滚动面10相接触。滚动面10直至边缘区域10a、10b都是圆柱形的。
31.控制曲面7在横截面轮廓中从接触面18的中央区域出发、在其轴向侧的边缘区域16、17上分别具有向下倾斜的延展面(图1至5)，该延展面朝向相应的在弯曲的侧壁部段14a、15a的平坦的外侧面上的轴向边缘19、20凸出弯曲。在轴向侧面的边缘区域16、17上的这种截面形状用于避免过高的压力峰值，尤其是通过所谓的边缘支撑产生的压力峰值，由于在工作时可能会出现不正确的调整与弯曲轮8的滚动面10接触产生的边缘支撑。在此，控制曲面7在横截面中在边缘区域16、17上分别设有至少一个、具有呈对数曲线弯曲延展的部
段21、22以及分别连接在和终止在相应的边缘19、20上的倒圆23、24(图5)。在中央圆柱形接触面18和相应的呈对数曲线弯曲部段21、22之间以及在相应的呈对数曲线弯曲部段21、22和相应的倒圆23、24之间的在横截面内的过渡部段设计为具有连续弯曲的无边棱形状。
32.从圆柱形的接触面18出发，控制曲面7在横截面中在呈对数曲线弯曲部段21、22上下降预定的截面高度h分别延伸至相应的倒圆23、24。截面高度h优选在0.0005mm至0.0055之间。倒圆23、24分别从相应的呈对数曲线弯曲部段21、22出发至相应的边缘19、20具有预定的截面高度h并且具有预定的轴向长度l。截面高度h和轴向长度l分别优选在0.2mm至0.6mm之间。
33.两个轴向侧的边缘区域16、17优选分别在枢转方向上沿着控制曲面7的总长度设有预紧的横截面，该横截面沿着轴向在边缘区域16、17上相互镜像对称。通过控制曲面7的在侧面的边缘区域16、17上的下降的弯曲延展的形状能够在工作中实现在该边缘区域上补偿在控制曲面7和弯曲轮8之间可能出现的不正确调整，并且能够由此可靠地避免这样的磨损，该磨损通过所谓的边棱支撑产生的压力峰值造成。
34.为了进一步改善在控制曲面7和弯曲轮8之间的接触，以及改善摩擦性质，在控制曲面7上设置表面的微结构25(图2至5)。微结构25具有作为润滑油槽的显微镜可见的凹槽，该凹槽用于容纳和存储润滑剂。以这种设计，微结构25有利于油脂粘合，并且因此有利于在控制曲面7上的润滑条件。
35.能够借助上述横截面形状在边缘区域16、17上在形状弯曲工作步骤中通过压印工艺在成品上特别简单地和成本低廉地制造控制曲面7。随后，能够通过平滑磨削或者精刷工艺或者研磨工艺制造微结构25。
36.根据图1，轴线平行地布置枢转轴2、凸轮轴5和偏心轴6，并且相应地支承在位置固定的壳体26内，该壳体容纳在内燃机的气缸头27上。凸轮轴5、偏心轴6、中间臂1和具有弯曲轮8的摇臂9是内燃机的气门机构的一部分，其布置在壳体26内，并且在图中只示出一部分。凸轮轴5具有多个凸轮5a，并且偏心轴6具有多个偏心轮6a，在图中只相应地示出其中一个。
37.中间臂1的与中间轮4接触的滚轮3安置在位于中间臂1的端侧端部之间的合适的中间区域内。中间轮4在外径上构成第一环4a，在第一环4a上执行滚轮3和凸轮5a，中间轮4还构成具有较小外径的第二环4b，在第二环上执行偏心轮6a。通过调整偏心轮6a，在中间轮4和滚轮3上这样定位中间臂1，使得摇臂10的弯曲轮8与控制曲面7的不同的弯曲区域相接触。因此，能够不同地调整气门行程特性和气门打开时间。
38.中间臂1、12在横向肋条31的指向枢转方向的端部上具有两个沿着枢转方向凸出的凸出部28、29(图2和3)。该凸出部相互平行地间隔布置，并且用作回位弹簧30(图1)的弹簧支承部。回位弹簧设计为扭转弹簧，在此设计为扭转支腿弹簧，并且借助弹簧支腿30a固定在凸出部28、29上(图1)，借助另外的弹簧支腿30b固定在壳体26上，该壳体容纳气门机构。凸出部28、29能够分别设在朝向弯曲轮8的端侧上，如图中所示，构成控制曲面7的延伸部。
39.附图标记列表
[0040]1ꢀꢀꢀꢀꢀ
中间臂
[0041]2ꢀꢀꢀꢀꢀ
枢转轴
[0042]3ꢀꢀꢀꢀꢀ
滚轮
[0043]4ꢀꢀꢀꢀꢀ
中间轮
[0044]5ꢀꢀꢀꢀꢀ
凸轮轴
[0045]
5a
ꢀꢀꢀꢀ
凸轮
[0046]6ꢀꢀꢀꢀꢀ
偏心轴
[0047]
6a
ꢀꢀꢀꢀ
偏心轮
[0048]7ꢀꢀꢀꢀꢀ
控制曲面
[0049]8ꢀꢀꢀꢀꢀ
执行机构，弯曲轮
[0050]9ꢀꢀꢀꢀꢀ
气门操作件，摇臂
[0051]
10
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滚动面
[0052]
10a
ꢀꢀꢀ
边缘区域
[0053]
10b
ꢀꢀꢀ
边缘区域
[0054]
11
ꢀꢀꢀꢀ
换气阀
[0055]
12
ꢀꢀꢀꢀ
中间臂
[0056]
13
ꢀꢀꢀꢀ
滚轮
[0057]
14
ꢀꢀꢀꢀ
侧壁
[0058]
14a
ꢀꢀꢀ
侧壁部段
[0059]
15
ꢀꢀꢀꢀ
侧壁
[0060]
15a
ꢀꢀꢀ
侧壁部段
[0061]
16
ꢀꢀꢀꢀ
边缘区域
[0062]
17
ꢀꢀꢀꢀ
边缘区域
[0063]
18
ꢀꢀꢀꢀ
接触面
[0064]
19
ꢀꢀꢀꢀ
边缘
[0065]
20
ꢀꢀꢀꢀ
边缘
[0066]
21
ꢀꢀꢀꢀ
部段
[0067]
22
ꢀꢀꢀꢀ
部段
[0068]
23
ꢀꢀꢀꢀ
倒圆
[0069]
24
ꢀꢀꢀꢀ
倒圆
[0070]
25
ꢀꢀꢀꢀ
微结构
[0071]
26
ꢀꢀꢀꢀ
壳体
[0072]
27
ꢀꢀꢀꢀ
气缸头
[0073]
28
ꢀꢀꢀꢀ
凸出部
[0074]
29
ꢀꢀꢀꢀ
凸出部
[0075]
30
ꢀꢀꢀꢀ
回位弹簧
[0076]
30a
ꢀꢀꢀ
弹簧支腿
[0077]
30b
ꢀꢀꢀ
弹簧支腿
[0078]
31
ꢀꢀꢀꢀ
横向肋条
[0079]
32
ꢀꢀꢀꢀ
通孔
[0080]
33
ꢀꢀꢀꢀ
通孔
[0081]hꢀꢀꢀꢀꢀ
截面高度
[0082]hꢀꢀꢀꢀꢀ
截面高度
[0083]
l
ꢀꢀꢀꢀꢀ
长度