阀操作设备的制作方法

本发明涉及一种用于操作往复活塞式机械，特别是内燃发动机的至少一个阀的阀操作设备，其具有：第一摇臂和第二摇臂，其中该两个摇臂可围绕一根共同的旋转轴旋转地支承；至少一个推杆，该推杆与第一摇臂连接，以将第一摇臂的操作运动传递给一个阀；第一凸轮和第二凸轮，其中该两个凸轮布置在一根轴上，并且第一摇臂随第一凸轮的轮廓而动，第二摇臂随第二凸轮的轮廓而动。

背景技术：

1、通用的阀操作设备以及具有这样的阀操作设备的内燃发动机在现有技术中是众所周知的。

2、由于对功率、效率和排放的要求越来越高，可变阀机构，就是说，具有可变阀升程的阀机构，在往复活塞内燃发动机中，特别是在四冲程和六冲程的往复活塞内燃发动机中变得越来越重要。

3、在此，利用可变阀机构可以满足内燃发动机设计者的需要和热力学的要求，即交替地将不同的阀升程曲线传递到一个或者多个阀上，特别是根据内燃发动机的运行情况，其中既可以调节阀升程，也可以调节开启时间点和关闭时间点。

4、通常，通过阀机构的传递途径中的切换实现这一点。具有可切换的凸轮随动件，如杯形挺杆、滚轮挺杆或者摇转杆的行程切换系统和行程切断系统在不同的应用中已经量产。在此，适用的是，为每个进一步交替的阀升程，还必须有一个相应的凸轮作为产生升程的元件-除非交替升程是一个零升程。

5、对于具有可变阀升程的阀机构的使用来说具有各种不同的使用范围。下面列举几个实例：

6、升程切换：升程切换使得根据运行点使用至少两个不同的阀升程成为可能。在这种情况下，可以使用一个专为部分负荷范围调整的、较小的阀升程，该阀升程改善了扭矩变化曲线，并减少了消耗和排放。可以针对进一步提高功率对大的阀升程进行优化。具有较小的最大升程和较短的事件长度的、较小的阀升程通过早得多的入口关闭时间点和进气道中的减少节流使减少换气功(米勒循环)成为可能。利用阿特金森循环，就是说，入口关闭极晚，可以获得类似的结果。在此，燃烧室的最佳填充还在部分负荷范围内导致扭矩提升。

7、气缸关闭：气缸关闭主要应用在大容积四缸发动机中(例如具有四个、八个、十个或者十二个发动机气缸)。在此，通过切断进阀和排阀的升程使所选择的发动机气缸停止运转；在此，将凸轮升程完全分开。在此，由于等距点火顺序之故，能够将常用的v8和v12驱动机构切换到a4或者r6发动机。发动机停缸的目的在于把换气损失降低到最小程度和使运行点移向更高的平均压力并因此移向更高的热力学效率，从而能够显著地节省燃料。

8、发动机制动运行：实现发动机制动运行的发动机制动系统在车用内燃发动机中，特别是对于商用车辆，变得越来越重要，应为它们是成本低且节省空间的附加制动系统，这些附加制动系统能够减轻车轮制动器的负担，特别是在较长的下坡行驶过程中。此外，现代商用车发动机的比功率的提高还取决于需实现的制动功率的提升。

9、为了实现发动机制动效果，众所周知，在内燃发动机的发动机气缸中设置额外的宏观阀(makroventil)，利用这些宏观阀可以通过如下方式进行所谓的减压制动，即在压缩冲程结束时，特别是在四冲程发动机或者六冲程发动机中，通过所述额外的发动机阀进行气缸减压。因此，对压缩气体所做的功通过内燃发动机的排气系统泄出。此外，内燃发动机为了给气缸重新填充气体必须再次消耗功。此外，通过原本的排阀的可变阀机构产生发动机制动效果也是众所周知的。

10、已知有各种系统和方案用于改变阀行程。特别是，已知在阀操作设备的一个或者多个传递凸轮升程的阀操作元件之间设置一个机械式或者液压式联接设备，利用该联接设备可以实现阀机构的传递途径中的切换。

11、例如，文献us 2014/0326212 a1示出了一个用于可变阀控制，特别是用于产生发动机制动效果的系统，该系统具有一个带有可液压操作的锁定元件的“空转”-装置，用于选择性地锁定或者解锁阀操作机构，从而将阀操作运动选择性地传递或者不传递为一个或者多个阀，以改变阀升程，并因此特别是产生发动机制动效果。

12、在文献wo 2015/022071 a1中公开了一个阀操作装置，用于操作往复活塞式机械的，特别是内燃发动机的至少一个第一阀，该阀操作装置特别是可用于发动机制动，并且具有第一摇转杆部件、第二摇转杆部件和第一切换元件，用于改变所述至少一个第一阀的阀升程，其中第一摇转杆部件和第二摇转杆部件可枢转地支承并且按以下方式布置，即至少一个第一阀控制运动可以从第一凸轮轴经由第一摇转杆部件和第二摇转杆部件传递到所述至少一个第一阀。

13、文献wo 2019/025511 a1涉及一种用于一个阀操作设备的联接设备，所述阀操作设备用于操作具有可变阀升程的往复活塞式机械的至少一个阀，特别是用于往复活塞内燃发动机的阀操作设备，涉及一种阀操作设备和一种往复活塞式机械，其中所述联接设备具有第一联接元件、第二联接元件和一个锁定装置。第一联接元件和第二联接元件能够至少在确定的范围内沿第一轴线彼此相对滑动，其中通过锁定装置可以阻止所述两个联接元件彼此沿第一轴线至少向第一方向的相对滑动。所述锁定装置具有一个可以至少在确定的区域内沿周向方向围绕第一轴线旋转的锁定元件，其中当该锁定元件位于锁定位置中时，所述两个联接元件沿第一轴线至少向第一方向的相对滑动被锁定。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种用于可变阀控制的、改进的阀操作设备。特别是，本发明的目的是提供一种可变阀操作设备，该阀操作设备可以与类似的、没有可变阀控制的阀操作设备一样传递同样的力。

2、这个目的通过根据独立权利要求所述的阀操作设备和内燃发动机得以实现。在从属权利要求中提出对有利的构造设计的权利保护。

3、本发明的第一方面涉及一种用于操作往复活塞式机械，特别是内燃发动机的至少一个阀的阀操作设备，其具有：

4、第一摇臂和第二摇臂，其中该两个摇臂可围绕一根共同的旋转轴旋转地支承；

5、至少一个推杆，该推杆与第一摇臂连接，以将第一摇臂的操作运动传递给阀；

6、第一凸轮和第二凸轮，其中该两个凸轮布置在一根轴上，并且第一摇臂随第一凸轮的轮廓而动，第二摇臂随第二凸轮的轮廓而动；

7、其中第一摇臂和第二摇臂通过一个机械式联接设备相互连接，

8、其中所述联接设备具有一个可进入至少一个第一位置和一个第二位置中的锁定元件，并且设置用于至少在锁定元件的第一位置中将第二摇臂的操作运动传递到第一摇臂上；

9、和一个带有一滑道导向元件的切换设备，其中所述滑道导向元件构造为用于使联接设备的锁定元件至少从第一位置进入第二位置，反之亦然。

10、本发明的第二方面涉及一种具有阀操作设备的内燃发动机。

11、本发明基于通过两个摇臂实现可变阀控制的方案，其中第一摇臂持续产生阀操作运动，并且第二摇臂在需要时可以通过一个切换设备被接通，使得通过第二摇臂产生的阀操作运动与第一摇臂的阀操作运动叠加。在此，第二摇臂的阀操作运动通过联接设备传递到第一摇臂上，从而始终只有第一摇臂在经由推杆操作阀。

12、在此，经由第一摇臂的第一传力路径优选不受第二摇臂的存在影响。联接设备将第二传力路径从第二摇臂引到第一摇臂上，该传力路径从那里起与第一传力路径一致地延伸到阀。

13、本发明通过这种方式将刚性摇臂的优点与可调节阀控制的优点相结合。一方面，可以仅仅通过第一摇臂就能够传递用于操作阀的大的力。另一方面，可以通过接通第二摇臂实现对阀升程曲线的微调和/或对阀的辅助操作。

14、在阀操作设备的一个有利的构造设计中，所述第一摇臂具有一个联接区段，该联接区段以以下方式将第二摇臂围住，即，当第二摇臂比第一摇臂围绕共同的旋转轴进一步旋转时，它为第二摇臂和/或联接设备构成一个止挡。由此可以实现从第一摇臂到第二摇臂的特别有利的力传递方式。特别是可以将阀操作设备设计为特别节省空间的，因为第二摇臂上的所有附加的构件都可以设置在推杆在第一摇臂中延伸的地方。

15、在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，第二凸轮的壁面相对于轴的运转旋转方向比第一凸轮的壁面上升得晚，并且优选第一凸轮和第二凸轮的轮廓构成为，第二摇臂的操作运动产生的阀升程曲线比第一摇臂的操作运动产生的阀升程曲线更大和/或在时间上更长。由于第一凸轮的壁面上升得更早，阀开启时产生的较大的力施加在第一摇臂上，该摇臂优选设计为刚性的，因此比第二摇臂具有更大的强度。此外，第二摇臂可以有意地设计为不那么坚固的，从而可以减少重量和空间。

16、在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，所述联接设备布置在第二摇臂上或者中，并且另外具有第一联接元件，该联接元件与锁定元件配合作用，并且第一联接元件和锁定元件在该锁定元件的第一位置中以如下方式相互锁定，即联接设备不低于沿其轴向确定的长度，并且第一联接元件和锁定元件在该锁定元件的第二位置中能够以如下方式相互滑动，特别是相互交错地滑动，即所述联接设备沿其轴向相对确定的长度缩短。通过联接设备的这个布置和构造设计，阀操作设备可以设计得特别紧凑，并且可以特别好地通过切换设备操作。

17、在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，所述联接设备的纵向轴线至少基本上平行于推杆的纵向轴线定向。这个布置确保了在联接设备上出现尽可能小的横向力。

18、在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，所述第一联接元件具有带有外部纵向齿部的第一区段和构造为没有齿部的、特别是与第一区段接界的第二区段，并且锁定元件具有一个沿轴向延伸的区段，该区段具有构造为与联接元件的第一区段的外部纵向齿部对应的内部纵向齿部，其中该内部纵向齿部设置在锁定元件的环形和/或套筒状区段的内侧面上。由于齿部设置在联接设备上，可以确保特别好的和可靠的可切换性。

19、在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，在锁定元件的第一位置中，所述联接元件以外部纵向齿部沿轴向按以下方式相对锁定元件轴向滑动，即内部纵向齿部不与联接元件的外部纵向齿部啮合，而是锁定元件的内部纵向齿部位于构造为没有齿部的第二区段的高度上，并且锁定元件已经沿周向方向按以下方式旋转，即联接元件的第一区段的外部纵向齿部的至少一个齿，特别是所有齿，与锁定元件的内部纵向齿部的至少一个齿，特别是与所有齿，至少部分沿轴向对齐。

20、在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，在锁定元件的第二位置中，该锁定元件已经按以下方式旋转，即联接元件的第一区段的外部纵向齿部的所有齿相对锁定元件的内部纵向齿部的所有齿按以下方式错开布置，即第一联接元件的外部纵向齿部的齿与内部纵向齿部的齿至少在其轴向长度的一部分上啮合，或者能够通过联接元件与锁定元件之间的轴向相对滑动相互啮合。

21、在阀操作设备的另一个有利的构造设计中，所述锁定元件可以围绕联接设备的纵向轴线旋转，特别是当联接元件已经以外部纵向齿部沿轴向按以下方式相对锁定元件轴向滑动时，即内部纵向齿部不与第一联接元件的外部纵向齿部啮合，而是位于构造为没有齿部的第二区段的高度上。锁定元件的旋转可以在机械上特别容易实现，并且可以很好地通过切换设备从运动的摇臂外部操作。

22、上述关于本发明的第一方面说明的特征和优点亦相应地适用于本发明的第二方面，反之亦然。