專利名稱：用于內(nèi)燃機(jī)可開關(guān)氣門的挺柱的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于可開關(guān)氣門的挺柱。
公知類型的挺柱(WO-93/18284)存在有這樣的情況，就是在氣門升高且活塞施以壓力時(shí)，在氣門桿和耦合件的導(dǎo)孔之間沒有確定明確的位置，這可能由氣門桿在較高磨損的摩擦情況下進(jìn)入到所說導(dǎo)孔中所產(chǎn)生。此外，由于氣門桿相對于耦合件導(dǎo)孔的對準(zhǔn)情況相當(dāng)不好，雖然耦合件可以與氣門同步，然而只有經(jīng)過升程高度的部分區(qū)段，氣門才能夠在氣門彈簧的作用下無阻尼地回到氣門座中，這就導(dǎo)致了很強(qiáng)的干擾噪聲以及額外的磨損。
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種挺柱，該挺柱的耦合件可以按照確定的時(shí)間間隔或者以一定的凸輪轉(zhuǎn)角在其最終位置之間可靠、準(zhǔn)確地進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以便實(shí)現(xiàn)低磨損、可靠而快捷的開關(guān)操作。
用于內(nèi)燃機(jī)可開關(guān)氣門的本發(fā)明挺柱，它具有由一個(gè)液壓操縱的活塞和一個(gè)由該活塞操縱的耦合件的構(gòu)成的裝置，該裝置在第一開關(guān)位置把氣門關(guān)閉并且在用來操縱換氣的第二開關(guān)位置把氣門觸發(fā)，在此，挺柱與凸輪軸的一個(gè)凸輪共同作用，其特征在于通過一個(gè)第一和一個(gè)第二閉鎖裝置可以將耦合件鎖定在兩個(gè)與開關(guān)位置配合的最終位置上，并且通過氣門的氣門桿可以將這些閉鎖裝置松脫。
通過耦合件在兩個(gè)與氣門開關(guān)位置配合的最終位置上的可解除的鎖定，實(shí)現(xiàn)了這種挺柱高度的開關(guān)可靠性。通過耦合件在這兩個(gè)最終位置上的鎖定，使得只有當(dāng)各自嵌接到耦合件上的閉鎖裝置松脫之后，才有可能實(shí)現(xiàn)各自的開關(guān)操作過程。由于可以通過氣門桿將閉鎖裝置松脫，所以耦合件解除鎖定可以根據(jù)氣門桿的位置和與此有關(guān)的凸輪轉(zhuǎn)角或者可以在規(guī)定的時(shí)刻進(jìn)行。由此能夠確保在兩個(gè)方向上的開關(guān)操作過程總是在確定的時(shí)刻開始或者按確定的時(shí)間間隔進(jìn)行。這與凸輪規(guī)定的角位相符。因此在短時(shí)間內(nèi)便能可靠且準(zhǔn)確地完成開關(guān)操作過程。由此便消除了由于過渡摩擦力或者側(cè)壓力而增加的磨損。由于松脫耦合件的鎖定裝置是通過氣門的氣門桿完成的，因此可以使用標(biāo)準(zhǔn)凸輪軸。由于特別放棄了在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)中昂貴的操縱液力裝置，于是便能夠相當(dāng)簡單地形成氣門推動(dòng)力。
在到達(dá)最終位置時(shí)，耦合件在兩個(gè)最終位置的鎖定決是通過彈簧元件的作用完成的，這種鎖定是非?？煽康?。以此能夠在最終位置實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)自動(dòng)鎖定，而不需要另外從外面作用的與氣門桿相配合的開關(guān)機(jī)構(gòu)或者鎖定機(jī)構(gòu)。該彈簧元件被安裝在挺柱內(nèi)以節(jié)省空間。
如果耦合件具有一個(gè)在耦合件處在相應(yīng)位置時(shí)可讓氣門桿進(jìn)入的導(dǎo)孔，則在對應(yīng)凸輪升程曲線的上部區(qū)段便能以較佳的方式實(shí)現(xiàn)對閉鎖裝置的松脫。如果相應(yīng)的閉鎖裝置這樣定位，即它們通過處于進(jìn)入狀態(tài)的氣門桿來解除鎖定，則在相應(yīng)的上升程區(qū)段便能實(shí)現(xiàn)有效的松脫。通過氣門桿的進(jìn)入長度能夠確定開關(guān)時(shí)刻。
耦合件在第二最終位置時(shí)，當(dāng)氣門桿靠到該耦合件時(shí)，則在凸輪的基圓段通過之前，第二閉鎖裝置的松脫便得以完成。
如果耦合件具有一面由活塞支撐著而另一面由一個(gè)彈簧元件支撐著的相隔的支撐面，則通過它們的共同作用耦合件便可以分別移動(dòng)到其最終位置(在松脫了閉鎖裝置情況下)，這樣，開關(guān)操作過程便能以較佳的方式通過耦合件的移動(dòng)來完成。如果挺柱被制成杯形結(jié)構(gòu)，那么就可以較佳的方式把活塞、閉鎖裝置、耦合件和彈簧元件都裝入到內(nèi)腔中，這樣，使用與傳統(tǒng)杯狀挺柱一樣大小的結(jié)構(gòu)的就可以了。
如果把一個(gè)在對應(yīng)最終位置上嵌接到耦合件上的可回彈閉鎖銷設(shè)置在挺柱內(nèi)，就能以較佳的方式構(gòu)成閉鎖裝置的一種可行的結(jié)構(gòu)形式。通過耦合件的兩個(gè)相嚙合的部分與引導(dǎo)它們的導(dǎo)軌的共同作用，便可構(gòu)成閉鎖裝置的另一種較佳的結(jié)構(gòu)形式。在此以有利的方式相對于導(dǎo)軌提取耦合件就實(shí)現(xiàn)了閉鎖裝置的松脫。
本發(fā)明的其他優(yōu)點(diǎn)和進(jìn)一步的優(yōu)選結(jié)構(gòu)形式將通過從屬權(quán)利要求和說明書給出。
在下面的說明書和附圖中將進(jìn)一步闡述本發(fā)明的實(shí)施例。其中

圖1是內(nèi)燃機(jī)凸輪傳動(dòng)區(qū)域的示意圖，圖2-6是當(dāng)部分示出的凸輪處于不同工作位置時(shí)本發(fā)明挺柱的剖面圖。
未被詳細(xì)表示出的一個(gè)內(nèi)燃機(jī)在圖1所述區(qū)域中有一個(gè)圓柱狀挺柱1，該挺柱屬于可開關(guān)氣門的一部分并且由一個(gè)帶有凸輪3的凸輪軸4控制。該挺柱1被裝入到氣缸頭6的一個(gè)導(dǎo)孔5中并用壓縮彈簧7支撐。氣門2包括一個(gè)與氣缸頭6的氣門座8共同起作用的閥盤9和一個(gè)裝備有氣門彈簧座11的氣門桿10。在氣門彈簧座11和氣缸頭6之間靠一個(gè)氣門彈簧12起作用，該氣門彈簧把氣門2保持在關(guān)閉位置或者說將其移至這一位置。在挺柱1內(nèi)部安置了一個(gè)可以用以對氣門2進(jìn)行兩個(gè)開關(guān)位置調(diào)節(jié)的裝置13。氣門2在第一開關(guān)位置(圖2)被觸發(fā)，也就是說氣門桿跟隨由凸輪所提升的挺柱的升高運(yùn)動(dòng)。在另一開關(guān)位置(圖5)氣門2關(guān)閉，也就是說在氣門桿保持其位置時(shí)，挺柱1跟隨凸輪3的升高運(yùn)動(dòng)。
用來控制氣門2的裝置13由一個(gè)活塞14和一個(gè)耦合件15構(gòu)成，該裝置被安裝在挺柱1內(nèi)。挺柱1具有圓柱狀杯形結(jié)構(gòu)16，即它具有一個(gè)圓周部分17和一個(gè)杯底部分18，杯底部分距凸輪3有很小的距離。杯底部分18用來接納一個(gè)調(diào)節(jié)板19，凸輪3對該調(diào)節(jié)板的上面20產(chǎn)生作用。從杯形結(jié)構(gòu)16的圓周部分17向內(nèi)腔22內(nèi)聳起一個(gè)凸肩21，該凸肩有一個(gè)用來接納并引導(dǎo)活塞14的導(dǎo)孔23。該導(dǎo)孔23始自在圓周部分17的外圓周上的環(huán)形槽24，通過該環(huán)形槽可用本來已知的方式和方法實(shí)現(xiàn)對在導(dǎo)孔23中所引導(dǎo)的活塞4的壓力介質(zhì)進(jìn)行加載。
在杯形結(jié)構(gòu)16的內(nèi)腔22中安裝了一個(gè)成型件25，該成型件靠在杯底部分18上且在與凸肩21相對的一側(cè)有一個(gè)下彎段26。在成型件25的中間區(qū)域沖壓一個(gè)彈簧舌片27將將其向下彎曲。內(nèi)腔22在其下面由一個(gè)導(dǎo)向板28封閉，該導(dǎo)向板靠在一個(gè)圓周部分17的內(nèi)部環(huán)形臺肩29上。導(dǎo)向板28的上側(cè)用作大約與氣門運(yùn)動(dòng)呈垂直移動(dòng)的耦合件15的導(dǎo)軌面30。通過在成型件25上的未詳細(xì)示出的引導(dǎo)機(jī)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)耦合件15的直線移動(dòng)。導(dǎo)向板28有一個(gè)開口31，該開口面對氣門桿10并且在相對運(yùn)動(dòng)時(shí)可被該氣門桿穿過。
耦合件15具有兩個(gè)彼此相對的支撐面32，33?；钊?4靠在朝向凸肩21的支撐面32上，而在相對的支撐面33上則支撐有一個(gè)其另一端靠在圓周部分17上的壓縮彈簧34。通過經(jīng)導(dǎo)孔23或者環(huán)形槽24對活塞14的壓力供給，可以使耦合件15逆著壓縮彈簧34的作用力移動(dòng)。在氣門運(yùn)動(dòng)方向上，一個(gè)導(dǎo)孔35完全穿過該耦合件15，該導(dǎo)孔的直徑D大于氣門桿的直徑d。耦合件15在其上面有一個(gè)開口向上且朝向凸肩21的凹陷36，該凹陷在背向凸肩21一側(cè)由止擋37限制。在圖2所述的耦合件15的位置上，成型件25的彈簧舌片27壓在這一止擋37上。在圖5所示的耦合件15的第二最終位置上，彈簧舌片27越過止擋37伸進(jìn)到凹陷36中。耦合件15在其朝向?qū)虬?8的下側(cè)面上有一個(gè)凸肩38，在圖2所示的位置上，該凸肩伸到導(dǎo)向板的開口31中。在這種實(shí)施形式中，凸肩38設(shè)在導(dǎo)孔35背向活塞14的一側(cè)。
當(dāng)無壓活塞14在壓縮彈簧34作用下，如果耦合件15位于其(左邊的)最終位置(在凸肩21旁)上，則凸肩38伸進(jìn)到導(dǎo)向板28的開口31中。氣門桿10靠在耦合件15的凸肩38上。凸輪3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果凸輪與調(diào)節(jié)板19之間的作用區(qū)段到達(dá)基圓39和凸輪輪廓40之間的過渡段，則挺柱1通過凸輪3的升高作用被向下壓，直到耦合件15被逆著彈簧舌片27的作用力向上提起且靠到成型件25上。這樣提起耦合件15之后，在凸輪3、帶有耦合件15的挺柱1和氣門桿10之間形成了剛性連接，這樣便引起氣門相應(yīng)的升高運(yùn)動(dòng)。在本實(shí)施例中凸輪3是如此構(gòu)成的，即基圓39包括大約180°角，而凸輪輪廓段40也同樣包括大約180°。當(dāng)然，輕而易舉地采用其他的凸輪形狀和其他的角度范圍也是可行的。通過凸輪輪廓段40之后，如果在凸輪3和調(diào)節(jié)板19之間的作用區(qū)段重新到達(dá)基圓39區(qū)段，則氣門2重新又處于關(guān)閉狀態(tài)并且耦合件15通過彈簧舌片27的作用力被向下壓迫，直到凸肩38進(jìn)入到開口31中。
與此相反，如果要關(guān)閉氣門2，將通過環(huán)形槽24和導(dǎo)孔23向活塞14施以壓力。通過液體壓力的作用，耦合件15逆著壓縮彈簧34的作用力向右移動(dòng)這樣長的距離，即直到凸肩38靠到開口31的壁上。除此之外就不能移動(dòng)了。凸肩38和開口31共同作用成為閉鎖裝置41。在凸輪3和調(diào)節(jié)板19之間的共同作用中，如果從基圓段39過渡到凸輪輪廓段40，耦合件15便被提起，如前所述(圖3)，這樣凸肩38完全退出開口31。在氣門升高過程(通過凸輪輪廓段40時(shí))中，由于在氣門桿10和耦合件15之間和另一方面在耦合件15和成型件25或杯底部分18之間起作用的摩擦力，盡管有液體壓力作用在活塞14上，但耦合件仍保持在這一位置上。在凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)大約180°之后，如果在凸輪3和調(diào)節(jié)板19之間的作用區(qū)段到達(dá)在凸輪輪廓段40和基圓39之間的過渡段，在摩擦力變?nèi)鯐r(shí)(氣門關(guān)閉)，活塞14使耦合件15逆著壓縮彈簧34的作用力移動(dòng)，這樣，凸肩38經(jīng)過開口31被移動(dòng)到導(dǎo)向板28上(圖4)。然后耦合件15被活塞14壓至圖5所示的(右邊)的最終位置上，并且靠到成型件25的用作端止擋的下彎段26上。在這一最終位置上，成型件25的彈簧舌片27可以越過止擋37進(jìn)入到凹陷36中。彈簧舌片27與止擋37共同作用成為第二閉鎖裝置42，并阻止了耦合件15的復(fù)位。當(dāng)耦合件15在這一右邊最終位置時(shí)，氣門桿10可以進(jìn)入到耦合件的導(dǎo)孔35中，這樣一來，雖然挺柱1跟隨凸輪3的升高運(yùn)動(dòng)，但氣門桿10和氣門2并不移動(dòng)?？梢姎忾T2是關(guān)閉的。只要向活塞14施加壓力，則氣門2就保持在該關(guān)閉位置上。
也可以輕而易舉地裝入一個(gè)施以彈力或重力的閉鎖元件(例如一個(gè)止動(dòng)爪)來替代彈簧舌片27。
如果要使氣門2從這一開關(guān)位置再次被開啟，必須通過對向其供給的液體循環(huán)的相應(yīng)控制使活塞14處于無壓狀態(tài)。然而只有當(dāng)?shù)诙]鎖裝置42松脫時(shí)，才有可能通過壓縮彈簧34把耦合件15移回。到此為止，彈簧舌片27靠在止擋37上的那一端阻止了耦合件的移回。當(dāng)耦合件15處在圖5所述的最終位置上時(shí)(活塞14無壓)，氣門桿10進(jìn)到耦合件15的導(dǎo)孔35中。在與調(diào)節(jié)板19的共同作用中，如果凸輪3到達(dá)其最高的凸輪升高段(NbII)，通過挺柱1相應(yīng)的下壓，氣門桿10幾乎完全進(jìn)到導(dǎo)孔35中且靠到彈簧舌片27上。通過在凸輪尖端段即帶有最大升程的凸輪段對挺柱1的完全下壓，彈簧舌片27被提起至靠到杯底部分18(圖6)。這樣，在松脫第二閉鎖裝置42之后，壓縮彈簧34可以把耦合件15向左移動(dòng)。由于氣門桿10和導(dǎo)孔35的不同直徑，盡管氣門桿10已進(jìn)到導(dǎo)孔中，然而這一移動(dòng)仍是可行的。耦合件15被壓縮彈簧34向左移至如此程度，即直到導(dǎo)孔35的壁靠到氣門桿10上。在這一中間位置(Zs)上，彈簧舌片27的端部壓在止擋26上，這樣便不可能再鎖定。當(dāng)氣門桿10完全退出導(dǎo)孔35之后，也就是在基圓39與調(diào)節(jié)板19共同作用的區(qū)段內(nèi)，耦合件可以完全移回到第一最終位置(左邊)上。該耦合件15被向左移至如此程度，即直到它靠到凸肩21上且凸肩38重又被壓入到開口31中。氣門2或挺柱1重又處于圖2所述的觸發(fā)位置。
上述對耦合件15在兩個(gè)最終位置或者說在氣門2的兩個(gè)開關(guān)位置上的鎖定以及用氣門桿10對其進(jìn)行的松脫確保了所規(guī)定的開關(guān)操作過程，在此，耦合件15的移動(dòng)基本發(fā)生在基圓39與調(diào)節(jié)板19共同作用的過程中。
上述的耦合件的最終位置與氣門的開關(guān)位置的配合以及在開關(guān)位置或最終位置與各閉鎖裝置之間的配合也可以有其他的實(shí)施變化形式。當(dāng)然，不同的或者其他的配合也是輕而易舉的。例如耦合件處于第一(左邊的)最終位置時(shí)氣門2可以被關(guān)閉，而當(dāng)它處于第二(右邊的)最終位置時(shí)氣門可以被觸發(fā)。
此外，鎖定裝置也可以輕而易舉地有其他的變化形式，例如與第一閉鎖裝置41共同作用的彈簧元件可以設(shè)置成與第二閉鎖裝置42無關(guān)。
權(quán)利要求
1.用于內(nèi)燃機(jī)可開關(guān)氣門的挺柱，它具有由一個(gè)液壓操縱的活塞和一個(gè)由該活塞操縱的耦合件構(gòu)成的裝置，該裝置在第一開關(guān)位置把氣門關(guān)閉并且在用來操縱換氣的第二開關(guān)位置把氣門觸發(fā)，在此，挺柱與凸輪軸的一個(gè)凸輪共同作用，其特征在于通過一個(gè)第一閉鎖裝置(41)和一個(gè)第二閉鎖裝置(42)可以將耦合件(15)鎖定在兩個(gè)與開關(guān)位置配合的最終位置上，并且通過氣門(2)的氣門桿(10)可以將這些閉鎖裝置松脫。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的挺柱，其特征在于在到達(dá)最終位置時(shí)，耦合件(15)的鎖定通過彈簧元件(27)的作用完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的挺柱，其特征在于耦合件(15)具有一個(gè)在(第一)最終位置讓氣門桿(10)進(jìn)入的導(dǎo)孔(35)，并且氣門桿(10)處于進(jìn)入狀態(tài)時(shí)將閉鎖裝置中的一個(gè)(閉鎖裝置(41)或閉鎖裝置(42))松脫。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3之一的挺柱，其特征在于耦合件(15)在(第二)最終位置時(shí)，氣門桿(10)靠在其上，并且在凸輪(3)操縱挺柱(1)時(shí)，氣門桿(10)將閉鎖裝置中的一個(gè)(閉鎖裝置(41)或閉鎖裝置(42))松脫。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的挺柱，其特征在于耦合件(15)具有相隔的由活塞(14)和彈簧元件(34)支撐著的支撐面(32，33)。
6.根據(jù)權(quán)利要求3的挺柱，其特征在于耦合件(15)在第一凸輪工作段(NbI)和其第一最終位置上被所屬的閉鎖裝置(42)固定，對此，在該開關(guān)位置上，當(dāng)凸輪進(jìn)入第二凸輪工作段(NbII)時(shí)，氣門桿(10)將該閉鎖裝置(42)松脫，由此，通過活塞(14)和彈簧元件(34)的作用力的共同作用，耦合件(15)首先從第一最終位置移到一個(gè)中間位置(Zs)，并且當(dāng)凸輪進(jìn)入到下面的第一凸輪工作段(NbI)時(shí)，它便移到第二最終位置，從該最終位置，當(dāng)凸輪進(jìn)入到第一凸輪工作段(NbI)時(shí)，該耦合件在活塞(14)和彈簧元件(34)的相反的共同作用下被引回到第一最終位置上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的挺柱，其特征在于為得到中間位置(Zs)，耦合件(15)中的導(dǎo)孔(35)的直徑(D)大于氣門桿(10)的直徑(d)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的挺柱，其特征在于該挺柱(1)被制成杯形結(jié)構(gòu)(16)，且包括一個(gè)圓周部分(17)、一個(gè)杯底部分(18)和一個(gè)由此包圍住的內(nèi)腔(22)，并且活塞(14)、閉鎖裝置(41，42)、耦合件(15)和彈簧元件(34)均被裝入到該內(nèi)腔(22)中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的挺柱，其特征在于其中一個(gè)閉鎖裝置(42)布置在杯底部分(18)和耦合件(15)之間。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的挺柱，其特征在于耦合件(15)可在導(dǎo)軌面(30)上移動(dòng)且可以由氣門桿(10)大致垂直地頂起，并且其中的閉鎖裝置(41)是由耦合件(15)和導(dǎo)軌(30)的兩個(gè)可分開的彼此相嚙合部分(30，31)構(gòu)成的。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的挺柱，其特征在于耦合件(15)可被氣門桿(10)逆著彈簧元件(27)的作用力頂起。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的挺柱，其特征在于彈簧元件(27)是由安置在杯底部分(18)上的閉鎖元件(42)的一部分構(gòu)成的。
13.根據(jù)權(quán)利要求10至12之一的挺柱，其特征在于導(dǎo)軌(30)有一個(gè)開口(31)，在所屬閉鎖裝置(41)的鎖定位置上，耦合件(15)的凸肩(38)嵌入到該開口中。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一的挺柱，其特征在于在杯底部分(18)上的閉鎖元件(41)的一部分在裝入到杯形結(jié)構(gòu)(16)中的一個(gè)成型件(25)上被制成彈簧舌片(27)。
15.根據(jù)權(quán)利要求之一的挺柱，其特征在于導(dǎo)軌(30)在導(dǎo)向板(28)上形成，該導(dǎo)向板被裝入到杯形結(jié)構(gòu)(16)中，并且該導(dǎo)向板(28)可被氣門桿(10)穿過，另外，在導(dǎo)向板上耦合件(15)可以移動(dòng)。
全文摘要
用于可開關(guān)氣門的挺柱具有一個(gè)開關(guān)裝置，該裝置具有一個(gè)可由施以液壓的活塞移動(dòng)的耦合件，借助該耦合件使得氣門在第一開關(guān)位置關(guān)閉而在第二開關(guān)位置觸發(fā)。為了使耦合件或者挺柱的開關(guān)運(yùn)動(dòng)摩擦低且準(zhǔn)確無誤，通過閉鎖裝置把耦合件鎖定在其與開關(guān)位置配合的最終位置上。該閉鎖裝置在耦合件的各最終位置上起作用并且可以通過氣門桿松脫。
文檔編號F01L13/00GK1132821SQ95121758
公開日1996年10月9日 申請日期1995年12月15日 優(yōu)先權(quán)日1994年12月15日
發(fā)明者D·施瓦曾塔爾, J·格呂伯格 申請人:F·波爾希名譽(yù)工學(xué)博士公司