尤其用于内燃机的气门传动装置
技术领域
本发明涉及一种尤其用于内燃机的气门传动装置，以及一种具有包括该气门传动装置的内燃机的机动车。
背景技术
已经由DE 10 2016 012 194公开了一种尤其用于内燃机的气门传动装置，其具有至少一个凸轮轴、至少一个可轴向移动地安装在凸轮轴上的凸轮单元和至少一个致动器单元，该致动器单元具有至少一个用于在该凸轮轴上移动凸轮单元的致动器。DE 10 2016012 194还包括一种安全装置(锁定装置)，其设置用于仅在允许状态中触发切换单元的切换过程。如果安全装置失效且切换单元的致动器因此欲在错误时刻执行切换，则它可以这样做。于是，凸轮单元可能在错误时刻被移动，这可能导致气门传动装置受损。
也由JPS6062613A公开了一种气门传动装置。根据JP 60062613，应当通过一个机构阻止凸轮件在错误时刻(尤其当气门正被作动时)移动。该机构必须设计得很刚性，因为它必须阻断由致动器产生的大的移动力。
也还由DE 10 2007 042 932公开了一种气门传动装置。在这里，如不应切换，则正常运行中在切换部件和切换单元之间不存在相互作用。安全装置设置用于防止出乎计划的相互作用。当应该切换时，必须先建立切换部件和切换单元的相互作用。此过程需要一定时间，尤其大致是凸轮轴一转的四分之一。如果切换指令进行得过迟，则因此几乎需要等候凸轮轴转动一整圈，直至可以进行接合过程。尤其在低发动机转速下，驾驶员因此在负载需求情况下感觉到不适延迟。在车辆运动模式中，必须以更高速度行驶或是持续以大的气门升程行驶，以保证瞬间响应。两者都造成更高的消耗。
发明内容
本发明尤其基于以下任务，提供一种有利地安全且结构简单的气门传动装置。该任务通过根据权利要求1的发明设计来完成。由从属权利要求中得到本发明的改进方案。
本发明基于一种尤其用于内燃机的气门传动装置，其具有至少一个凸轮轴、至少一个可轴向移动地安装在凸轮轴上的凸轮单元和至少一个致动器单元，该致动器单元具有至少一个用于在凸轮轴上移动凸轮单元的致动器。
在此提出，该致动器在运行期间被周期性地机械强制分离。优选地，该气门传动装置尤其设置用于与有待进行的切换过程无关地在凸轮轴每转动一圈时在正确角位建立致动器与凸轮单元之间的有效接合(作用连接)。由此，尤其可以提供一种最好可靠的气门传动装置。可以有利地提供如下气门传动装置，其不允许在错误时刻的切换过程，由此该气门传动装置被设计得很可靠。通过本发明的设计，可以放弃比较庞大而结实地构成的机构——其必须阻断由切换单元产生的移动力。尤其可以提供如下气门传动装置，在此，在可以切换时(这尤其在凸轮轴每转动半圈时就会发生)，致动器总是处于与凸轮单元的有效接合中。因此该致动器尤其可以无延迟地实现每次切换请求。尤其是例如可以无需等候销卡入导槽的过程。另外，例如也不必再检测和确认销卡入导槽的过程。
在此，“内燃机”尤其应该是指机动和/或商用车辆的发动机，其通过燃料如汽油或柴油的燃烧来提供驱动动力以驱动相应的机动和/或商用车辆。在此，“凸轮轴”尤其应该是指如下轴，其设置用于作动内燃机的多个气门且为了作动气门而分别具有至少一个凸轮型面。此时不仅可以想到该凸轮轴被设计成进气凸轮轴且设置用于作动进气门，也可以想到该凸轮轴被设计成排气凸轮轴且设置用于作动排气门。原则上也可以想到该凸轮轴设置用于作动进气门和作动排气门。“凸轮型面”尤其应该是指在凸轮轴的周面上、优选在凸轮单元的周面上延伸的区域，其形成用于气门作动的气门作动曲线和/或限定了气门作动。“凸轮单元”应该尤其是指如下单元，其抗转动且优选可轴向移动地布置在凸轮轴上且为了作动气门而设置用于直接或间接地给相应气门施加至少一个气门升程。“可移动安装的凸轮单元”在此尤其应该是指如下的凸轮单元，其在轴向上安装在凸轮轴上并且具有至少两个不同的凸轮型面用于待作动的气门，所述凸轮型面优选具有不同的凸轮轮廓。“切换单元”尤其应该是指如下单元，其设置用于在凸轮轴上使凸轮单元轴向移动，以使凸轮单元的不同的凸轮型面接合相应的气门。切换单元优选具有致动器和与致动器和待移动的凸轮单元连接的连接部件。“致动器”尤其应该是指如下的机电部件，其设置用于将电气信号和/或电子信号转换为运动、尤其是转动和/或线性运动。在此，致动器优选被设计成主轴驱动机构、气动活塞、液压活塞或者让技术人员认为有意义的其它致动器。由此，切换单元尤其设置用于移动凸轮单元的轴向位置。在此，切换单元优选被控制和/或调节单元控制以移动或者说调节轴向位置。“设置”应该尤其是指专门设计、配备和/或布置。“控制和/或调节单元”应该尤其是指具有至少一个电子控制器的单元。电子“控制器”尤其应该是指如下单元，其具有处理单元和存储单元以及存储在存储单元中的操作程序。原则上，控制和/或调节单元可以具有多个相互连接的控制器，其优选设置用于通过总线系统、尤其是CAN总线系统相互通信。根据其它的设计，该控制和/或调节单元也还可以具有液压部件和/或气动部件，尤其是阀。与此相关，“致动器在运行期间被周期性地机械强制分离”应该尤其是指，在运行期间致动器与凸轮单元之间的有效接合定期地自动机械断开。优选地，所述分离无需控制单元干预地机械进行。尤其优选地，在强制分离状态中，凸轮单元的作动或者说借助致动器的切换过程已经在技术上因为缺少有效接合而无法实现。在此，“周期性”应该尤其是指定期地，在这里，周期可以与凸轮轴转速相关联。尤其就是说，周期可以随凸轮轴转速而变。尤其优选地，这尤其应该是指相对于凸轮轴的转动角度和/或角位定期地改变。“切换过程”应该尤其是指如下过程，从一个与相应气门接合的凸轮型面切换至另一个凸轮型面并使其与气门接合。在此，在切换过程中具有两个可供切换的凸轮型面的凸轮单元在凸轮轴上轴向移动。“允许状态”在此应该尤其是指如下的气门传动装置和/或内燃机的状态，此时可以通过从一个处于接合的凸轮型面切换至另一个凸轮型面而以运行可靠的方式进行气门升程切换。
还提出了，在运行期间，该致动器相对于凸轮轴转速周期性地暂时与凸轮单元分离。优选地，在运行期间，该致动器相对于凸轮轴的转动角度周期性地暂时与凸轮单元强制分离。优选地，每当凸轮单元不应被移动时、即尤其在至少一个气门刚好借助凸轮单元被作动时，该致动器都会暂时与凸轮单元强制分离。由此，可以有利地提供如下气门传动装置，其在结构上不允许在错误时刻的切换过程，由此可以将气门传动装置设计得十分可靠。尤其可以提供如下的气门传动装置，在可以切换时该致动器总是与凸轮单元有效接合。
另外，该凸轮单元具有作用件，凸轮单元借此与致动器单元接合。优选地，所述致动器和作用件在至少一个工作状态下处于直接有效接合中。优选地，该致动器设置用于将移动力经由该作用件传递至凸轮单元。由此，尤其可以做到将移动力可靠传递至凸轮单元。尤其可以提供一种有利的机械的力传递。与此相关地，“作用件”尤其是指至少部分在凸轮单元的周向上延伸的凸起，其在至少一个工作状态下处于与致动器的直接有效接合中。优选地，该作用件由至少部分在凸轮单元的周向上环绕的肋片构成。
还提出了，该作用件沿着凸轮单元的周向被部分间断开。作用件优选具有至少一个间断部。优选地，所述至少一个间断部延伸经过凸轮单元周长的至少5％、优选至少15％、尤其优选至少25％。尤其优选地，该间断部具有这样的布置，即当间断部朝向致动器时，凸轮单元刚好作动一个气门。就是说，优选每当凸轮单元不应被移动时、即尤其当恰好至少一个气门借助凸轮单元被作动时，该间断部总是朝向致动器。优选地，所述间断部在朝向致动器的位置上造成了致动器的强制分离。优选地，该凸轮单元在间断部的区域中不与作用件接触。由此尤其可以提供如下的气门传动装置，其有利地以结构简单的形式不允许在错误时刻的切换过程，由此该气门传动装置被设计得很可靠。尤其可以提供如下的气门传动装置，在可以切换时(这尤其在凸轮轴每转动半圈时就会发生)该致动器总是与凸轮单元有效接合。
还提出了，该致动器在运行期间暂时脱离与作用件的接合。优选地，每当凸轮单元不应该被移动时、即尤其当至少一个气门刚好借助凸轮单元被作动时，该致动器总是脱离与作用件的接合。优选地，该致动器未被移动以便脱离与作用件接合。由此尤其可以提供如下的气门传动装置，其优选以结构简单的方式不允许在错误时刻的切换过程，由此该气门传动装置被设计成很可靠。尤其已能提供如下气门传动装置，在可以切换时(这尤其在凸轮轴每转动半圈时就会发生)该致动器总是与凸轮单元有效接合。因为气门传动装置不是像根据SdT那样阻断错误的移动过程，而是使得在错误时刻无法产生移动力，故致动器单元的尺寸可以设计得很轻便。错误切换被很可靠地阻止。
还提出了，该作用件由镰刀形肋片构成。由此，尤其可以有利地提供具有间断部的作用件。尤其可以提供一种结构简单、易于制造的作用件。“镰刀形肋片”尤其应该是指如下肋片，其在垂直于凸轮轴转动轴线的截面中具有至少基本呈镰刀形、尤其是镰月形的横截面。肋片优选具有如下径向高度，其从肋片的中心起朝向两个转动方向尤其连续递减至零。
本发明还基于一种具有内燃机的机动车，该内燃机包括该气门传动装置。
附图说明
从以下附图说明可得出其它的优点。在附图中示出了本发明的一个实施例。附图、附图说明和权利要求书包含许多组合特征。本领域技术人员也能适当地单独看待这些特征并结合成有意义的其它组合方式。附图中：
图1示出具有内燃机和多级变速器的机动车的示意图，该内燃机包括根据本发明的气门传动装置；
图2示出本发明的气门传动装置的示意图，其具有凸轮轴、凸轮单元和致动器单元；
图3以沿剖切线III-III的剖视示意图示出本发明的气门传动装置，其具有凸轮轴、凸轮单元和致动器单元。
具体实施方式
图1示意性示出机动车17。机动车17包括动力传动系，借此来驱动机动车17的未进一步示出的驱动轮18。动力传动系包括内燃机11。内燃机11由燃烧发动机构成。另外，机动车17具有多级变速器19。内燃机11具有被驱动的曲轴，其连接至多级变速器19的传动输入件。多级变速器19由机动车变速器构成。多级变速器19形成机动车17的动力传动系的一部分。内燃机11包括至少一个气门传动装置10。优选地，内燃机11包括多个气门传动装置10。内燃机11被设计成机动车内燃机，其设置用于将化学能转化为尤其用于机动车17牵引的运动能。内燃机11在此具有多个气缸，每个气缸具有多个气门20、20’。内燃机11针对每个气缸分别具有两个作为进气门构成的气门20、20’并且针对每个气缸分别具有两个作为排气门构成的气门。原则上也可以想到内燃机11具有其它数量的气门20、20’。气门20、20’在此在图2中示意性地由其作动平面来示出。
气门传动装置10设置用于作动内燃机11的气门20、20’。气门传动装置10具有凸轮轴12。气门传动装置10具有用于作动气门20、20’的凸轮轴12。在图2中仅示出了凸轮轴12的配属于未详细示出的气缸的那部分。此外，气门传动装置10具有另一个未详细示出的凸轮轴。所示的凸轮轴12此时例如被设计成进气凸轮轴，未详细示出的凸轮轴被设计成排气凸轮轴。以下，仅详细描述凸轮轴12的如图2和图3所述的部分。以下描述可以套用到凸轮轴12的未详细说明的部分以及未详细说明的凸轮轴。
凸轮轴12通过未详细示出的凸轮轴座可转动安装。凸轮轴座为此包括多个固定于壳体上的支撑件，支撑件支撑凸轮轴12。凸轮轴12在此绕转动轴线21可转动地安装。凸轮轴12的转动轴线21在此基本平行于内燃机11的曲轴转动轴线取向。凸轮轴12通过未详细示出的连接部件被曲轴驱动。气门传动装置10具有至少一个可轴向移动地安装在凸轮轴12上的凸轮单元13。气门传动装置10对于每个气缸包括一个凸轮单元13。在图2中举例示出了一个凸轮单元13。凸轮单元13可轴向移动地布置在凸轮轴12上。在此，凸轮单元13抗转动地连接至凸轮轴12。凸轮单元13在此尤其通过齿结构22与凸轮轴12连接。凸轮单元13设置用于作动气门20、20’。凸轮单元13为此针对每个气门20、20’具有一个多型面凸轮23、23’。凸轮单元13具有两个多型面凸轮23、23’。每个所述多型面凸轮23、23’分别具有三个凸轮型面24、24’、25、25’、26、26’。原则上也可以想到，凸轮单元13对于每个多型面凸轮23、23’只具有两个或超过三个的凸轮型面24、24’、25、25’、26、26’。凸轮型面24、24’、25、25’、26、26’分别具有不同的轮廓并因此以相应不同的气门升程作动各气门20、20’。在凸轮单元13的第一切换位置中，第一凸轮型面24、24’作动相应的气门20、20’。气门20、20’此时例如以中等升程被作动。在凸轮单元13的第二切换位置中，第二凸轮型面25、25’作动相应的气门20、20’。气门20、20’此时例如以大升程被作动。在凸轮单元13的第三切换位置中，第三凸轮型面26、26’作动相应的气门20、20’(图2)。气门20、20’此时例如以小升程被作动。气门20、20’以技术人员所知晓的方式被凸轮型面24、24’、25、25’、26、26’作动。
另外，气门传动装置10具有致动器单元14。气门传动装置10为了使凸轮单元13在凸轮轴12上在三个切换位置之间移动而具有致动器单元14。致动器单元14具有致动器15。致动器15由切换致动器构成。致动器15设置用于在凸轮轴12上移动凸轮单元13。致动器15设置用于在凸轮轴12上沿轴向移动凸轮单元13，以使多型面凸轮23、23’的不同的凸轮型面24、24’、25、25’、26、26’接合相应的气门20、20’。致动器15在此被设计成电子控制单元。致动器15包括电动机27和主轴28，主轴可被电动机27在两个转动方向上驱动。为了将主轴28的转动转变为线性运动，致动器15具有切换件29。切换件29被设计成螺母状。切换件29具有未详细示出的内螺纹，切换件29借此被安装在主轴28上。借助电动机27使主轴28转动，从而可以使切换件29在主轴28的轴向上移动。作为切换件29的支座例如可以采用滑轨或绳索装置，以代替主轴28。致动器15相对于凸轮轴12平行错开布置。
凸轮单元13还具有作用件16。通过作用件16，凸轮单元13与致动器单元14接合。通过作用件16，凸轮单元13与致动器15接合。致动器15的可轴向移动的切换件29与作用件16有效接合。作用件16被设计成狭长的环形肋片。作用件16在凸轮单元13的周向上被部分间断开。作用件16在凸轮单元13的周向上具有间断部。因此在凸轮单元13的周向上，作用件16并未完全围绕凸轮单元13延伸。作用件16被设计成肋片状。作用件16由以周向180°环绕的肋片构成。作用件16由镰刀形肋片构成。作用件16被设计成镰月形肋片。但原则上也可以想到作用件16的其它的让技术人员认为有意义的造型。作用件16被设计成在轴向上没有坡度并且在凸轮轴12的周向上具有恒定宽度。作用件16布置在凸轮单元13的多型面凸轮23、23’之间。切换件29暂时以形状配合方式与作用件16连接。为此，切换件29具有凹槽，呈肋片状的作用件16插入该凹槽中。作用件16形成接合部，用于对凸轮单元13施加沿轴向作用的移动力。沿轴向作用的移动力在所示实施例中仅由致动器15施加。它与凸轮轴12的转动运动无关。
在运行期间，致动器15被周期性地机械强制分离。在运行期间，致动器15相对于凸轮轴12的转速周期性地暂时与凸轮单元13分离。在运行期间，致动器15相对于凸轮轴12的转动角度周期性地暂时与凸轮单元13强制分离。此外，每当凸轮单元13不应被移动时、即尤其在气门20、20’刚好借助凸轮单元13被作动时，致动器15都会暂时与凸轮单元13强制分离。强制分离以机械方式借助作用件16进行。为此，作用件16具有间断部。该间断部具有这样的布置，即，当该间断部朝向致动器15时，凸轮单元13刚好作动气门20、20’。就是说，每当凸轮单元13不应被移动时、即尤其当至少气门20、20’刚好借助凸轮单元13被作动时，该间断部总是朝向致动器15。间断部在朝向致动器15的位置处造成致动器15的强制分离。致动器15在运行期间因此暂时脱离与作用件16的接合。致动器15的切换件29在运行期间暂时脱离与作用件16的接合。在凸轮单元13不应被移动时，致动器15的切换件29总是脱离与作用件16的接合。
在凸轮轴每转半圈时(此时总是可以实现机械切换)，作用件16允许致动器15和凸轮单元13之间的相互作用。而每当切换尝试可能导致损伤时，无法实现在致动器15与凸轮单元13之间的力配合。由此可以阻止凸轮单元13在错误的时间移动。
为了操控该致动器15，气门传动装置10具有未详细示出的控制和调节单元。该控制和调节单元设置用于控制致动器15的电动机27并由此操控该致动器15。所述控制和调节单元在此被设计成发动机控制装置的一部分。原则上也可以想到的是，该控制和调节单元被设计成单独的控制单元。通过所述控制和调节单元的控制，致动器15的电动机27可以在两个方向上驱动，由此，切换件29可以在两个轴向上运动。
附图标记列表
10气门传动装置
11内燃机
12凸轮轴
13凸轮单元
14致动器单元
15致动器
16作用件
17机动车
18驱动轮
19多级变速器
20气门
21转动轴线
22齿结构
23凸轮
24凸轮型面
25凸轮型面
26凸轮型面
27电动机
28主轴
29切换件
