DE102017123650A1 - Variable valve train of an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, mit einer Ventilhubumschaltung und/oder einer Zylinderabschaltung, mit mehreren Schaltschlepphebeln (1a, 1b, 1c, 1d) zur Übertragung von Nockenbewegungen einer Nockenwelle (20) auf den Schaltschlepphebeln zugeordnete Gaswechselventile (11, 12) der Brennkraftmaschine, wobei jeder Schaltschlepphebel zwei als Primärhebel (2) und Sekundärhebel (3) ausgebildete Teilhebel aufweist, wobei die beiden Teilhebel mittels eines schaltbaren Kopplungsmittels (10) in einem gekoppelten Zustand miteinander starr verbunden und in einem entkoppelten Zustand zueinander verschwenkbar sind, und mit einer Steuerwelle (23), die je Kopplungsmittel (10) eines Schaltschlepphebels einen Steuernocken (25, 26) aufweist, wobei die Steuerwelle (23) mittels einer Steuereinheit (29) um ihre Längsachse (24) drehbar ist, um die Kopplungsmittel (10) einer ersten Gruppe (1.1) von Schaltschlepphebeln (1a, 1b) mittels der zugeordneten Steuernocken (25, 26) jeweils in die Kopplungsstellung oder Entkopplungsstellung zu bewegen. Gemäß der Erfindung ist vorgesehen, dass die Steuerwelle (23) in Richtung ihrer Längsachse (24) translatorisch verstellbar, um wahlweise oder zusätzlich mittels weiterer Steuernocken (27, 28) an der Steuerwelle (23) zumindest eine zweite Gruppe (1.2) von Schaltschlepphebeln (1c, 1d) in Eingriff mit der Steuerwelle (23) zu bringen, oder um einen bestehenden Eingriff einer oder mehrerer Gruppen (1.1, 1.2) von Schaltschlepphebeln (1a, 1b, 1c, 1d) mit der Steuerwelle (23) zu lösen. The invention relates to a variable valve train (1) of an internal combustion engine, having a valve lift switch and / or a cylinder deactivation, with a plurality of shift rocker arms (1a, 1b, 1c, 1d) for transmitting cam movements of a camshaft (20) to gas exchange valves (11, 11) associated with the shift rocker arms. 12) of the internal combustion engine, wherein each shift rocker arm has two partial levers designed as primary lever (2) and secondary lever (3), wherein the two partial levers are rigidly connected to each other by means of a switchable coupling means (10) in a coupled state and are pivotable towards each other in a decoupled state, and a control shaft (23) which has a control cam (25, 26) per coupling means (10) of a shift rocker arm, wherein the control shaft (23) is rotatable about its longitudinal axis (24) by means of a control unit (29) in order to move the coupling means ( 10) of a first group (1.1) of Schaltschlepphebeln (1a, 1b) by means of the associated control cam (25, 26) in each case in the coupling position or decoupling position to move. According to the invention it is provided that the control shaft (23) translationally adjustable in the direction of its longitudinal axis (24) to selectively or additionally by means of further control cam (27, 28) on the control shaft (23) at least a second group (1.2) of Schaltschlepphebeln ( 1c, 1d) into engagement with the control shaft (23) or to disengage an existing engagement of one or more groups (1.1, 1.2) of shift control levers (1a, 1b, 1c, 1d) with the control shaft (23).
Description
Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Ventilhubumschaltung und/oder einer Zylinderabschaltung, mit mehreren Schaltschlepphebeln zur Übertragung von Nockenbewegungen einer Nockenwelle auf den Schaltschlepphebeln zugeordnete Gaswechselventile der Brennkraftmaschine, wobei jeder Schaltschlepphebel zwei als Primärhebel beziehungsweise als Sekundärhebel ausgebildete Teilhebel aufweist, wobei einer der Teilhebel an einem axialen Ende wenigstens eine Anlage zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils eines Zylinders der Brennkraftmaschine sowie an dem anderen axialen Ende wenigstens eine Kontaktfläche für zumindest ein Abstützelement aufweist, wobei wenigstens einer der Teilhebel zumindest eine Nockenanlauffläche zur Anlage an mindestens einen zugeordneten Nocken der Nockenwelle aufweist, wobei die beiden Teilhebel ventilseitig gelenkig um eine Gelenkachse miteinander verbunden sind sowie mittels eines abstützelementseitig angeordneten, bolzenartig ausgebildeten schaltbaren Kopplungsmittels in einem gekoppelten Zustand miteinander starr verbunden sowie in einem entkoppelten Zustand um die Gelenkachse zueinander verschwenkbar sind, wobei die beiden Teilhebel im gekoppelten Zustand gemeinsam um die Kontaktfläche des Abstützelements verschwenkbar sind und im entkoppelten Zustand einer der beiden Teilhebel gegenüber dem anderen der beiden Teilhebel um die Gelenkachse verschwenkbar ist, wobei das Kopplungsmittel in eine Kopplungsstellung für eine formschlüssige Kopplung des Sekundärhebels mit dem Primärhebel bewegbar ist, sofern sich der der zumindest einen Nockenanlauffläche zugeordnete Nocken der Nockenwelle mit seinem Nockengrundkreis im Bereich der zugeordneten Nockenanlauffläche befindet, und wobei das Kopplungsmittel in eine Entkopplungsstellung zurückbewegbar ist, und mit einer Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle angeordnet ist und die je Kopplungsmittel eines Schaltschlepphebels einen Steuernocken aufweist, wobei die Steuerwelle mittels einer Steuereinheit zumindest um ihre Längsachse drehbar ist, um die Kopplungsmittel zumindest einer ersten Gruppe von Schaltschlepphebeln mittels der zugeordneten Steuernocken jeweils in die Kopplungsstellung oder in die Entkopplungsstellung zu bewegen.The invention relates to a variable valve train of an internal combustion engine with a valve lift and / or cylinder deactivation, with several Schaltschlepphebeln for transmitting cam movements of a camshaft on the Schaltschlepphebeln associated gas exchange valves of the engine, each Schaltschlepphebel has two trained as a primary lever or secondary lever lever part, wherein one of Part lever at one axial end at least one system for actuating at least one gas exchange valve of a cylinder of the internal combustion engine and at the other axial end at least one contact surface for at least one support element, wherein at least one of the partial lever has at least one cam contact surface for abutment with at least one associated cam of the camshaft , Wherein the two partial levers are pivotally connected to one another about a hinge axis on the valve side and arranged by means of a support element side eten, bolt-like switchable coupling means are rigidly connected together in a coupled state and in a decoupled state about the hinge axis to each other, wherein the two part levers in the coupled state together about the contact surface of the support element are pivotable and in the decoupled state of the two part lever relative to the another of the two partial levers is pivotable about the hinge axis, wherein the coupling means is movable in a coupling position for a positive coupling of the secondary lever with the primary lever, provided that the at least one Nockenanlauffläche associated cam of the camshaft with its cam base circle is in the region of the associated cam contact surface, and wherein the coupling means is moved back into a decoupling position, and with a control shaft which is arranged parallel to the camshaft and which controls each coupling means of a Schaltschlepphebels cam, wherein the control shaft is rotatable by means of a control unit at least about its longitudinal axis to move the coupling means of at least a first group of Schaltschlepphebeln means of the associated control cam respectively in the coupling position or in the decoupling position.
Derartige Ventiltriebe ermöglichen mittels schaltbarer Übertragungselemente wie Schaltschlepphebeln als direkte oder indirekte Nockenfolger eine variable Betätigung einzelner Gaswechselventile oder ganzer Zylinder der Brennkraftmaschine. Durch die Deaktivierung einzelner Zylinder beziehungsweise Gaswechselventile oder durch eine Ansteuerung mit variablen Ventilhüben und/oder Steuerzeiten in bestimmten Betriebszuständen, beispielsweise in denen ohne größere Einbußen an Komfort auf einen Teil der Motorleistung verzichtet werden kann, lassen sich der Kraftstoffverbrauch und die Abgasemission verringern sowie das Leerlaufverhalten der Brennkraftmaschine optimieren.Such valve trains allow by means of switchable transmission elements such as shift control levers as direct or indirect cam followers a variable actuation of individual gas exchange valves or entire cylinder of the internal combustion engine. By deactivating individual cylinders or gas exchange valves or by triggering with variable valve strokes and / or control times in certain operating states, for example in which no part of the engine power can be dispensed with without major sacrifices in comfort, the fuel consumption and the exhaust emission can be reduced as well as the idling behavior optimize the internal combustion engine.
Der Aufbau eines derartigen zweiteiligen Schaltschlepphebels, bei dem zwischen zwei Längsbalken eines kastenförmigen ersten Teilhebels ein zweiter Teilhebel relativ verschwenkbeweglich gegenüber dem ersten Teilhebel eingebaut ist, ist aus der
Die Steuerung der Schaltschlepphebelfunktion kann mechanisch über eine nockenbestückte Steuerwelle erfolgen, welche durch einen ansteuerbaren Aktuator um ihre Längsachse gedreht werden kann. Dadurch werden die Kopplungsmittel der Schaltschlepphebel beaufschlagt oder entlastet, um deren beiden Teilhebel miteinander zu verriegeln oder zu entriegeln, so dass bei einer starren Kopplung der Teilhebel ein Vollhub und bei Entkopplung der Teilhebel ein Teilhub oder ein Nullhub auf die betreffenden Gaswechselventile ausgeübt werden kann.The control of the Schaltschlepphebelfunktion can be done mechanically via a cam-equipped control shaft, which can be rotated by a controllable actuator about its longitudinal axis. As a result, the coupling means of the shift rocker arms are acted upon or relieved to lock the two part levers with each other or unlock, so that in a rigid coupling of the part lever a full stroke and decoupling of the partial lever a partial stroke or a zero stroke can be applied to the gas exchange valves concerned.
Aus der
Die nicht vorveröffentlichte
Vor diesem Hintergrund lag der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln, dass zusätzliche Schaltungsmöglichkeiten nutzbar sind. Insbesondere soll es möglich sein, Gruppen von Schaltschlepphebeln hinsichtlich der Kopplung und Entkopplung deren Hebel unabhängig voneinander sowie selektiv zu betätigen. Außerdem soll ein Ventiltrieb mit den zusätzlichen Schaltungsmöglichkeiten dennoch kostengünstig herstellbar sein.Against this background, the invention has the object, a valve train of the type mentioned so further that additional circuit options are available. In particular, it should be possible to operate groups of Schaltschlepphebeln in terms of coupling and decoupling the lever independently and selectively. In addition, a valve train with the additional circuit options should still be inexpensive to produce.
Die Lösung dieser Aufgabe wird mit einem variablen Ventiltrieb erreicht, welcher die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs aufweist, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung in den abhängigen Ansprüchen definiert sind.The solution of this object is achieved with a variable valve train having the features of the independent claim, while advantageous embodiments and modifications of the invention are defined in the dependent claims.
Die Erfindung geht demnach aus von einem variablen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Ventilhubumschaltung und/oder einer Zylinderabschaltung, mit mehreren Schaltschlepphebeln zur Übertragung von Nockenbewegungen einer Nockenwelle auf den Schaltschlepphebeln zugeordnete Gaswechselventile der Brennkraftmaschine, wobei jeder Schaltschlepphebel zwei als Primärhebel beziehungsweise als Sekundärhebel ausgebildete Teilhebel aufweist, wobei einer der Teilhebel an einem axialen Ende wenigstens eine Anlage zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils eines Zylinders der Brennkraftmaschine sowie an dem anderen axialen Ende wenigstens eine Kontaktfläche für zumindest ein Abstützelement aufweist, wobei wenigstens einer der Teilhebel zumindest eine Nockenanlauffläche zur Anlage an mindestens einen zugeordneten Nocken der Nockenwelle aufweist, wobei die beiden Teilhebel ventilseitig gelenkig um eine Gelenkachse miteinander verbunden sind sowie mittels eines abstützelementseitig angeordneten, bolzenartig ausgebildeten schaltbaren Kopplungsmittels in einem gekoppelten Zustand miteinander starr verbunden sowie in einem entkoppelten Zustand um die Gelenkachse zueinander verschwenkbar sind, wobei die beiden Teilhebel im gekoppelten Zustand gemeinsam um die Kontaktfläche des Abstützelements verschwenkbar sind und im entkoppelten Zustand einer der beiden Teilhebel gegenüber dem anderen der beiden Teilhebel um die Gelenkachse verschwenkbar ist, wobei das Kopplungsmittel in eine Kopplungsstellung für eine formschlüssige Kopplung des Sekundärhebels mit dem Primärhebel bewegbar ist, sofern sich der der zumindest einen Nockenanlauffläche zugeordnete Nocken der Nockenwelle mit seinem Nockengrundkreis im Bereich der zugeordneten Nockenanlauffläche befindet, und wobei das Kopplungsmittel in eine Entkopplungsstellung zurückbewegbar ist, und mit einer Steuerwelle, die parallel zu der Nockenwelle angeordnet ist und die je Kopplungsmittel eines Schaltschlepphebels einen Steuernocken aufweist, wobei die Steuerwelle mittels einer Steuereinheit zumindest um ihre Längsachse drehbar ist, um die Kopplungsmittel zumindest einer ersten Gruppe von Schaltschlepphebeln mittels der zugeordneten Steuernocken jeweils in die Kopplungsstellung oder in die Entkopplungsstellung zu bewegen.The invention is therefore based on a variable valve train of an internal combustion engine with a valve lift and / or a cylinder deactivation, with several Schaltschlepphebeln for transmitting cam movements of a camshaft on the Schaltschlepphebeln associated gas exchange valves of the internal combustion engine, each Schaltschlepphebel has two trained as a primary lever or secondary lever lever, wherein one of the partial levers at one axial end at least one system for actuating at least one gas exchange valve of a cylinder of the internal combustion engine and at the other axial end at least one contact surface for at least one support element, wherein at least one of the partial lever at least one cam contact surface for abutment with at least one associated cam has the camshaft, wherein the two part levers are pivotally connected to one another about a hinge axis on the valve side and by means of a abstützelementsei tig arranged, bolt-like switchable coupling means are rigidly connected together in a coupled state and in a decoupled state about the hinge axis to each other, wherein the two part levers in the coupled state together about the contact surface of the support element are pivotable and in the decoupled state of the two part lever opposite the other of the two partial levers is pivotable about the hinge axis, wherein the coupling means is movable in a coupling position for a positive coupling of the secondary lever with the primary lever, provided that the at least one Nockenanlauffläche associated cam of the camshaft with its cam base circle is in the region of the associated cam contact surface, and wherein the coupling means is movable back into a decoupling position, and with a control shaft which is arranged parallel to the camshaft and the coupling means of a switching rocker arm a control cam, wherein the control shaft is rotatable by means of a control unit at least about its longitudinal axis to move the coupling means of at least a first group of Schaltschlepphebeln means of the associated control cam respectively in the coupling position or in the decoupling position.
Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist bei diesem Ventiltrieb außerdem vorgesehen, dass die Steuerwelle in Richtung ihrer Längsachse translatorisch verstellbar ist, um wahlweise oder zusätzlich mittels weiterer Steuernocken an der Steuerwelle zumindest eine zweite Gruppe von Schaltschlepphebeln in Eingriff mit der Steuerwelle zu bringen, oder um einen bestehenden Eingriff einer oder mehrerer Gruppen von Schaltschlepphebeln mit der Steuerwelle zu lösen.To achieve the object, this valve train is also provided that the control shaft is translationally adjustable in the direction of its longitudinal axis to selectively or additionally bring at least a second group of Schaltschlepphebeln into engagement with the control shaft by means of further control cam on the control shaft, or a existing engagement of one or more groups of Schaltschlepphebeln with the control shaft to solve.
Der Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine weist demnach mehrere Schaltschlepphebel auf, entsprechend der Zylinderanzahl und Ventilanzahl, sowie eine Steuerwelle mit entsprechenden an der Steuerwelle angeordneten und mit dieser drehfest verbundenen Steuernocken für jeden Schaltschlepphebel. Jeder Steuernocken kann durch Drehen der Steuerwelle um deren Längsachse ein Kopplungsmittel eines ihm zugeordneten Schaltschlepphebels beaufschlagen, um den Schaltschlepphebel in einen ersten Schaltzustand zu versetzen, oder das Kopplungsmittel entlasten, um den Schaltschlepphebel in einen zweiten Schaltzustand zu versetzen.The valve train for an internal combustion engine therefore has a plurality of switching rocker arms, corresponding to the number of cylinders and number of valves, and a control shaft with corresponding arranged on the control shaft and rotatably connected with this control cam for each shift rocker arm. Each control cam can act by rotating the control shaft about its longitudinal axis a coupling means of its associated Schaltschlepphebels to put the Schaltschlepphebel in a first switching state, or relieve the coupling means to enable the Schaltschlepphebel in a second switching state.
Im ersten Schaltzustand sind die beiden Teilhebel starr miteinander verbunden, so dass der Schaltschlepphebel im Sinne eines einteiligen Betätigungselements durch einen Nocken an der Nockenwelle der Brennkraftmaschine verschwenkt werden kann, um auf ein oder mehrere an dem Schaltschlepphebel anliegende Schäfte von Gaswechselventilen einen Ventilhub auszuüben. Im zweiten Schaltzustand sind die beiden Teilhebel zueinander verschwenkbar, so dass bei einer Nockenbeaufschlagung einer der Teilhebel wirkungslos durchfedern kann und kein Ventilhub ausgeübt wird, oder über einen Nebennocken auf den anderen Teilhebel ein anderer, insbesondere ein kleinerer Ventilhub ausgeübt wird. Weist der Nocken mehrere Nockenerhebungen auf seinem Umfang auf, werden entsprechend mehrere Ventilhübe bei einer vollständigen Nockenwellendrehung ausgeführt.In the first switching state, the two part levers are rigidly connected to each other, so that the shift rocker lever can be pivoted in the sense of a one-piece actuator by a cam on the camshaft of the engine to exert on one or more voltage applied to the shift rocker shafts of gas exchange valves a valve. In the second switching state, the two partial levers are pivotable relative to each other, so that when one of the cam levers one of the partial lever can deflect ineffectively and no valve lift is exerted, or via a secondary cam on the other part lever another, especially a smaller valve lift is exercised. If the cam has several cam lobes on its circumference executed according to several valve strokes at a complete camshaft rotation.
Bei einer parallel zu der Nockenwelle der Brennkraftmaschine angeordneten, mit Steuernocken bestückten Steuerwelle kann jeder mit der Steuerwelle umlaufende Steuernocken entsprechend seiner Anzahl von über dem Umfang des Steuernockenstücks ausgebildeten Nockenerhebungen beim Drehen der Steuerwelle einen ihm zugeordneten Schaltschlepphebel mindestens einmal in den Kopplungszustand und mindestens einmal in den Entkopplungszustand versetzen. Kopplungsmittel, welche aktuell nicht durch Steuernocken beaufschlagt sind, kehren durch einen jeweiligen Rückstellmechanismus, beispielsweise durch eine Rückstellfeder, in den anderen Schaltzustand zurück, beispielsweise in den Entkopplungszustand, beziehungsweise werden durch eine solche Rückstellfeder in dem anderen Schaltzustand gehalten.When arranged parallel to the camshaft of the engine, equipped with control cam control shaft, each rotating with the control shaft control cam according to its number of trained over the circumference of the cam piece cam lobes when turning the control shaft associated with him a cam follower lever at least once in the coupling state and at least once in the Move decoupling state. Coupling means, which are currently not acted upon by control cam, return by a respective return mechanism, for example by a return spring, in the other switching state, for example in the decoupling state, or are held by such a return spring in the other switching state.
Eine Schaltung kann jedoch immer nur dann erfolgen, wenn sich gerade die jeweiligen Nockengrundkreise der Nocken an der Nockenwelle im Bereich der Nockenanlaufflächen für ihnen zugeordnete Nocken der Nockenwelle befinden. Außerdem ist die Anzahl an Nockenerhebungen und damit die Anzahl der möglichen Schaltzustände auf einem Steuernockenstück der Steuerwelle durch eine notwendige Mindeststeuerbreite begrenzt. Dadurch ergibt sich eine maximal mögliche Anzahl von verschiedenen Schaltzuständen bei einer Gruppe von Schaltschlepphebeln, welche mechanisch durch eine nockenbestückte Steuerwelle gesteuert wird.However, a circuit can always be done only when just the respective cam base circles of the cam on the camshaft in the region of the cam contact surfaces for them associated cam of the camshaft. In addition, the number of cam lobes and thus the number of possible switching states on a control cam piece of the control shaft is limited by a necessary minimum control width. This results in a maximum possible number of different switching states in a group of Schaltschlepphebeln, which is controlled mechanically by a cam-equipped control shaft.
Gemäß der Erfindung kann nun zusätzlich zu der rotatorischen Aktuatorbewegung der Steuerwelle eine translatorische Aktuatorbewegung der Steuerwelle ausgeführt werden. Dadurch kann wahlweise eine oder mehrere andere Schaltschlepphebelgruppen in Eingriff mit der Steuerwelle gebracht und betätigt werden. Dafür weist die Steuerwelle entsprechende weitere Steuernocken auf. Demnach kann durch eine translatorische Verstellung der Steuerwelle beispielsweise eine erste Gruppe von Schaltschlepphebeln außer Eingriff mit der Steuerwelle gebracht werden, so dass die Kopplungsmittel aller Schaltschlepphebel dieser ersten Gruppe nicht beaufschlagt werden und dadurch deren Teilhebel voneinander entkoppelt sind. Dadurch können der oder die betreffenden Zylinder komplett abgeschaltet oder die betreffenden Ventile mit veränderten Hüben beziehungsweise Steuerzeiten beaufschlagt sein. Eine zweite Gruppe von Schaltschlepphebeln kann hingegen durch die translatorische Verstellung der Steuerwelle mit dieser in Eingriff kommen, so dass einzelne oder alle dieser Schaltschlepphebel der zweiten Gruppe, deren beiden Teilhebel zuvor voneinander entkoppelt waren, nun in den Kopplungszustand versetzt werden. Bei einer anschließenden rotatorischen Bewegung der sich im Eingriff befindenden Steuerwelle können die Schaltschlepphebel der zweiten Gruppe dann in andere vorgesehene Schaltzustände versetzt werden.According to the invention, a translatory actuator movement of the control shaft can now be performed in addition to the rotary actuator movement of the control shaft. As a result, one or more other rocker arm groups may be selectively engaged and operated with the control shaft. For this purpose, the control shaft has corresponding further control cams. Accordingly, by a translational adjustment of the control shaft, for example, a first group of Schaltschlepphebeln be disengaged from the control shaft, so that the coupling means all Schaltschlepphebel this first group are not acted upon and their part levers are decoupled from each other. As a result, the cylinder or cylinders in question can be switched off completely or the relevant valves can be subjected to changed strokes or control times. By contrast, a second group of shift rocker arms can be engaged by the translatory adjustment of the control shaft so that individual or all of these shift rocker levers of the second group whose two partial levers were previously decoupled from one another are now put in the coupling state. In a subsequent rotational movement of the engaged control shaft, the Schaltschlepphebel the second group can then be placed in other intended switching states.
Alternativ zum Lösen des Eingriffs der ersten Gruppe von Schaltschlepphebeln kann bei der translatorischen Verstellung der Steuerwelle eine zweite oder mehr als zwei Gruppen von Schaltschlepphebeln zusätzlich in Eingriff mit der Steuerwelle gebracht werden, beispielsweise um eine ganze Zylinderreihe wahlweise abzuschalten oder zuzuschalten. Insgesamt ergibt sich dadurch eine erhebliche Erweiterung und höhere Variabilität an Schaltungsmöglichkeiten in einem solchen Ventiltrieb.Alternatively, to disengage the engagement of the first group of shift rocker arms, in the translational adjustment of the control shaft, a second or more than two groups of shift rocker arms may be additionally engaged with the control shaft, for example to selectively shut off or engage an entire bank of cylinders. Overall, this results in a significant expansion and higher variability of circuit options in such a valve train.
Die Erfindung ist für jegliche Form von Schaltschlepphebelanwendungen in variablen Ventiltrieben geeignet, beispielsweise für Anwendungen mit Ventilnachhub zur Abgasrückführung oder zur Veränderung von Ventilsteuerzeiten nach Atkinson- / Miller-Verbrennungszyklen oder zur lastabhängigen Zylinderabschaltung.The invention is suitable for any form of manual cam follower application in variable valve trains, such as exhaust valve recirculation valve timing applications or changing Atkinson / Miller combustion cycle valve timing or load-dependent cylinder deactivation.
Bei einer Brennkraftmaschine mit lediglich einem Einlassventil und einem Auslassventil je Zylinder kann jedem Schaltschlepphebel des Ventiltriebs ein Einlassventil oder Auslassventil der Brennkraftmaschine zugeordnet sein. Bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Einlassventilen und Auslassventilen je Zylinder können jedem Schaltschlepphebel entsprechend zwei oder mehr nebeneinander angeordnete Einlassventile und Auslassventile zugeordnet sein.In an internal combustion engine having only one intake valve and one exhaust valve per cylinder, each shift control lever of the valve train may be associated with an intake valve or exhaust valve of the internal combustion engine. In internal combustion engines having multiple intake valves and exhaust valves per cylinder, each shift control lever may be associated with two or more side by side intake valves and exhaust valves.
Ein Schaltschlepphebel kann im Ruhezustand, also in demjenigen Schaltzustand, in dem das Kopplungsmittel zum Koppeln seiner beiden Teilhebel nicht von außen beaufschlagt ist, entweder verriegelt oder entriegelt sein. Ein Rückstellmechanismus, beispielsweise eine Rückstellfeder, kann also den Schaltschlepphebel entweder in den entriegelten Zustand oder in den verriegelten Zustand zurückstellen.A shift rocker arm can either be locked or unlocked in the idle state, that is to say in the switching state in which the coupling means for coupling its two partial levers is not acted on from the outside. A return mechanism, for example, a return spring, so can reset the shift rocker arm either in the unlocked state or in the locked state.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass zumindest eine erste Gruppe von Schaltschlepphebeln zwei Schaltschlepphebel aufweist, wobei an jedem der beiden Schaltschlepphebel jeweils ein oder zwei Gaswechselventile anliegen, wobei einem ersten Schaltschlepphebel ein erster Steuernocken an der Steuerwelle zugeordnet ist, wobei der erste Steuernocken zwei um etwa 90° zueinander versetzte Steuernockenerhebungen aufweist, und wobei einem zweiten Schaltschlepphebel ein zweiter Steuernocken an der Steuerwelle zugeordnet ist, wobei der zweite Steuernocken ebenfalls zwei, jedoch diametral zueinander gegenüberliegende Steuernockenerhebungen aufweist, so dass sich vier verschiedene mögliche Schaltzustände
In Weiterbildung dieses Ventiltriebs ist dann vorgesehen, dass zumindest eine zweite Gruppe von Schaltschlepphebeln zwei weitere Schaltschlepphebel aufweist, wobei an jedem der beiden weiteren Schaltschlepphebel jeweils ein oder zwei Gaswechselventile anliegen, wobei einem dritten Schaltschlepphebel ein dritter Steuernocken an der Steuerwelle zugeordnet ist, welcher baugleich wie der erste Steuernocken ausgebildet und angeordnet ist, und wobei einem vierten Schaltschlepphebel ein vierter Steuernocken an der Steuerwelle zugeordnet ist, welcher baugleich wie der zweite Steuernocken ausgebildet und angeordnet ist, so dass sich für die zweite Gruppe von Schaltschlepphebeln ebenfalls vier verschiedene mögliche Schaltzustände
Demnach kann bei einem Ventiltrieb mit den Merkmalen der Erfindung ein Schaltschlepphebelsystem angeordnet sein, welches zumindest zwei Gruppen von je zwei Schaltschlepphebeln umfasst. Um vier mögliche Schaltzustände zu erzielen, ist jedem Schaltschlepphebel an einer gemeinsamen Steuerwelle ein Steuernocken zugeordnet. Jeder der Steuernocken weist dabei zwei Erhebungen auf. Die Steuernocken laufen durch Drehen der Steuerwelle um deren Längsachse an den Kopplungsmitteln der Schaltschlepphebel an beziehungsweise ab. Entsprechend der Winkellagen der Steuernockenerhebungen der Steuernocken an der Steuerwelle ergeben sich in vier Drehwinkelstellungen der Steuerwelle die vier besagten Schaltzustände. Durch ein translatorisches Verstellen der Steuerwelle können diese vier Schaltzustände beispielsweise je nach Axialstellung der Steuerwelle an der ersten oder an der zweiten Schaltschlepphebelgruppe geschaltet werden. Dazu können die Steuernocken axial so an der Steuerwelle positioniert sein, dass immer nur eine von beiden Schaltschlepphebelgruppen im Eingriff mit der Steuerwelle stehen kann.Accordingly, in a valve train with the features of the invention, a Schaltschlepphebelsystem be arranged, which comprises at least two groups of two Schaltschlepphebeln. In order to achieve four possible switching states, each control cam lever is assigned to a common control shaft, a control cam. Each of the control cam has two surveys. The control cam run by turning the control shaft about its longitudinal axis on the coupling means of the shift rocker arm on or off. Corresponding to the angular positions of the control cam elevations of the control cam on the control shaft resulting in four rotational angular positions of the control shaft, the four said switching states. By a translational adjustment of the control shaft, these four switching states can be switched, for example, depending on the axial position of the control shaft on the first or on the second Schaltschlepphebelgruppe. For this purpose, the control cam can be axially positioned on the control shaft, that only one of both Schaltschlepphebelgruppen can be engaged with the control shaft.
Es ist alternativ dazu möglich, dass die vier Schaltzustände jeweils an beiden Schaltschlepphebelgruppen gleichzeitig geschaltet werden. Dazu können die Steuernocken axial so positioniert sein, dass beide Schaltschlepphebelgruppen stets im Eingriff mit der Steuerwelle stehen. Möglich wäre auch noch eine wählbare Axialstellung der Steuerwelle, in der keine der Schaltschlepphebelgruppen im Eingriff ist. Diese Stellung entspräche dem ersten besagten Schaltzustand.As an alternative, it is possible for the four switching states to be switched simultaneously on both rocker arm groups. For this purpose, the control cam can be axially positioned so that both Schaltschlepphebelgruppen are always in engagement with the control shaft. Also possible would be a selectable axial position of the control shaft, in which none of the Schaltschlepphebelgruppen is engaged. This position would correspond to the first said switching state.
Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann vorgesehen sein, dass der erste Steuernocken und/oder der dritte Steuernocken an der Steuerwelle lediglich eine Steuernockenerhebung aufweist, welche sich über einen Bereich von zwei Schaltzuständen
Diese Konstruktion ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn, wie bei den genannten vier Schaltzuständen, beispielsweise der zweite und dritte Schaltzustand an den betreffenden Schaltschlepphebeln identisch sind. Dadurch vereinfachen sich die Konstruktion der Steuernocken und damit die Herstellung der Steuerwelle. Zudem ist sichergestellt, dass die betreffenden Schaltschlepphebel nicht unnötigerweise zwischen zwei aufeinanderfolgenden identischen Schaltzuständen kurzzeitig in einen anderen Schaltzustand umgeschaltet werden.This construction is particularly advantageous if, as in the case of the four switching states mentioned, for example, the second and third switching state are identical to the relevant rocker arms. This simplifies the design of the control cam and thus the production of the control shaft. In addition, it is ensured that the relevant shift rocker arms are not unnecessarily switched between two consecutive identical switching states briefly in another switching state.
Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass das Kopplungsmittel des jeweiligen Schaltschlepphebels gegen die Kraft eines Federelements in die Kopplungsstellung bewegbar ist, wobei das Federelement als ein teleskopierbarer Bereich des Kopplungsmittels ausgebildet ist und eine Druckfeder aufweist, deren Federkonstante größer ist als die Federkonstante einer an dem Kopplungsmittel angeordneten Rückstellfeder, so dass durch den mit dem Kopplungsmittel kontaktierten Steuernocken der Steuerwelle eine Vorspannung des als teleskopierbarer Bereich des Kopplungsmittels ausgebildeten Federelements mit Zwischenspeicherung bewirkt wird, und zwar solange, bis das Kopplungsmittel in seine Kopplungsstellung gelangt ist, in welcher sich die den Nockenanlaufflächen zugeordneten Nocken der Nockenwelle mit ihren Nockengrundkreisen im Bereich der Nockenanlaufflächen befinden und das Kopplungsmittel durch die zwischengespeicherte Federkraft des Federelements in seine Kopplungsstellung nachgeführt wird.According to another embodiment of the invention can be provided that the coupling means of the respective cam follower lever is movable against the force of a spring element in the coupling position, wherein the spring element is formed as a telescoping portion of the coupling means and having a compression spring whose spring constant is greater than the spring constant a return spring disposed on the coupling means, so that by the contacted with the coupling means control cam of the control shaft biasing of the telescoping portion of the coupling means formed spring element with intermediate storage is effected, namely until the coupling means has reached its coupling position in which the The cams of the camshaft cam associated with the cam base circles are located in the region of the cam contact surfaces and the coupling means by the cached spring force of the spring element in his Ko tracking is tracked.
Werden mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine mit jeweils beispielsweise zwei Schaltschlepphebeln mittels der Steuerwelle gesteuert, so kann eine Schaltung, also eine jeweilige Kopplung oder Entkopplung der Teilhebel der betreffenden Schaltschlepphebel, welche wie gesagt immer nur dann erfolgen kann, wenn die betreffenden Nocken sich gerade mit ihrem Nockengrundkreis an den zugordneten Nockenanlaufflächen befinden, aufgrund des Zündversatzes im Verbrennungszyklus einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine nicht immer unmittelbar stattfinden. Durch ein Federvorspannelement, welches zwischen dem Steuernocken und dem Kopplungsmittel angeordnet und wirksam ist, kann bei der Betätigung des Kopplungsmittels dieses mit Federkraft vorgespannt werden und kommt dann bei Erreichen des Nockengrundkreises schließlich in Eingriff. Dadurch wird stets eine einwandfreie Funktionsweise der Schaltsteuerung mehrerer Schaltschlepphebel mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine über die Steuerwelle sichergestellt.If several cylinders of the internal combustion engine are each controlled by means of the control shaft, for example two shift rocker levers, then a circuit, ie a respective coupling or decoupling of the partial levers of the respective shift rocker levers, which, as stated above, can only take place if the relevant cam is currently with its cam base circle located on the assigned Nockenanlaufflächen, due to the Zündversatzes in the combustion cycle of a multi-cylinder internal combustion engine is not always take place immediately. By a spring biasing element, which is arranged and effective between the control cam and the coupling means, this can be biased by spring force upon actuation of the coupling means and then comes on reaching the cam base circle finally engaged. As a result, a perfect functioning of the shift control of several shift rocker arms of several cylinders of the internal combustion engine is always ensured via the control shaft.
Schließlich betrifft die Erfindung auch eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs mit einem variablen Ventiltrieb, welcher gemäß einem oder mehreren der inhaltlich gerade geschilderten Patentansprüche aufgebaut ist.Finally, the invention also relates to an internal combustion engine of a motor vehicle with a variable valve train, which is constructed according to one or more of the content just described claims.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von einem in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. In der Zeichnung zeigt
-
1 eine perspektivische Darstellung eines gegabelten Schaltschlepphebels zur gleichzeitigen Betätigung zweier parallel in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordneter Gaswechselventile, -
2 eine perspektivische Darstellung eines Ventiltriebs gemäß der Erfindung, mit zwei Schaltschlepphebelgruppen zu je zwei Schaltschlepphebeln, mit einer Steuerwelle, welche in einer ersten Axialstellung über Steuernocken in Kontakt mit zugeordneten Kopplungsmitteln der Schaltschlepphebel einer ersten Gruppe von Schaltschlepphebeln ist, -
3 eine perspektivische Darstellung des Ventiltriebs gemäß2 , wobei die Steuerwelle in einer zweiten Axialstellung über weitere Steuernocken in Kontakt mit zugeordneten Kopplungsmitteln der Schaltschlepphebel einer zweiten Gruppe von Schaltschlepphebeln ist, -
4 eine schematische Darstellung des Schaltschlepphebels gemäß1 , in einer Draufsicht in einer Entkopplungsstellung, in welcher der Sekundärhebel des Schaltschlepphebels von dessen Primärhebel entkoppelt ist, -
5 eine schematische Darstellung des Schaltschlepphebels in einer Zwischenstellung, in welcher ein Federelement eines Kopplungsmittels in einem federnden Bauteil mit Vorspannung zwischengespeichert ist, und -
6 eine schematische Draufsicht des Schaltschlepphebels in einer Kopplungsstellung, in welcher der Sekundärhebel des Schaltschlepphebels mit dem Primärhebel mittels des Kopplungsmittels gekoppelt ist.
-
1 a perspective view of a forked Schaltschlepphebels for the simultaneous actuation of two parallel arranged in a cylinder head of an internal combustion engine gas exchange valves, -
2 a perspective view of a valve train according to the invention, with two Schaltschlepphebelgruppen to two Schaltschlepphebeln, with a control shaft which is in a first axial position via control cam in contact with associated coupling means of the Schaltschlepphebel a first group of Schaltschlepphebeln, -
3 a perspective view of the valve train according to2 wherein the control shaft is in a second axial position via further control cam in contact with associated coupling means of the Schaltschlepphebel a second group of Schaltschlepphebeln, -
4 a schematic representation of the Schaltschlepphebels according to1 in a plan view in a decoupling position, in which the secondary lever of the shift control lever is decoupled from its primary lever, -
5 a schematic representation of the Schaltschlepphebels in an intermediate position in which a spring element of a coupling means is cached in a resilient member with bias, and -
6 a schematic plan view of the Schaltschlepphebels in a coupling position in which the secondary lever of the Schaltschlepphebels is coupled to the primary lever by means of the coupling means.
Einige Bauelemente in den Figuren stimmen überein, so dass sie mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.Some components in the figures are identical, so that they are designated by the same reference numerals.
Der Primärhebel
An dem Primärhebel
Der Primärhebel
An der Steuerwelle
Ein dem ersten Schaltschlepphebel
Ein dem zweiten Schaltschlepphebel
Die beiden Steuernockenerhebungen
Mit dieser Steuernockenanordnung an der Steuerwelle
In
Durch Umschalten der Steuerwelle
Die axiale Positionierung der vier Steuernocken
Wenn der Sekundärhebel
Durch die zusätzliche translatorische Verstellmöglichkeit der Steuerwelle
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Ventiltriebvalve train
- 1.11.1
- Erste SchaltschlepphebelgruppeFirst shift control arm group
- 1.21.2
- Zweite SchaltschlepphebelgruppeSecond shift control arm group
- 1a1a
-
Erster Schaltschlepphebel in der ersten Schaltschlepphebelgruppe
1.1 First shift control lever in the first shift control arm group1.1 - 1b1b
-
Zweiter Schaltschlepphebel in der ersten Schaltschlepphebelgruppe
1.1 Second shift rocker arm in the first rocker arm group1.1 - 1c1c
-
Dritter Schaltschlepphebel in der zweiten Schaltschlepphebelgruppe
1.2 Third shift cam follower in the second shift rocker arm group1.2 - 1d1d
-
Vierter Schaltschlepphebel in der zweiten Schaltschlepphebelgruppe
1.2 Fourth rocker arm in the second rocker arm group1.2 - 22
- Primärhebel eines SchaltschlepphebelsPrimary lever of a cam follower lever
- 33
- Sekundärhebel eines SchaltschlepphebelsSecondary lever of a cam follower lever
- 44
- Gelenkachsejoint axis
- 55
-
Erste Nockenanlauffläche des Primärhebels
2 First cam contact surface of theprimary lever 2 - 6 6
-
Zweite Nockenanlauffläche des Primärhebels
2 Second cam contact surface of theprimary lever 2 - 77
- NockenanlaufrolleCam nose role
- 88th
-
Nockenanlauffläche der Nockenanlaufrolle
7 Cam contact surface of cam startroller 7 - 99
- Kopplungsvorrichtungcoupling device
- 1010
- Kopplungsmittelcoupling agent
- 1111
- Erstes GaswechselventilFirst gas exchange valve
- 1212
- Zweites GaswechselventilSecond gas exchange valve
- 1313
- Abstützelementsupporting
- 1414
- Erste WickelfederFirst clock spring
- 1515
- Zweite WickelfederSecond clock spring
- 1616
- RückstellfederReturn spring
- 1717
-
Widerlager der Rückstellfeder
16 Abutment of thereturn spring 16 - 1818
- Federelementspring element
- 1919
-
Drehachse der Nockenanlaufrolle
7 Rotary axis of thecam starting roller 7 - 2020
- Nockenwellecamshaft
- 2121
-
Nocken an der Nockenwelle
20 Cam on thecamshaft 20 - 2222
-
Nockengrundkreis des Nockens
21 Cam base circle of thecam 21 - 2323
- Steuerwellecontrol shaft
- 2424
-
Längsachse der Steuerwelle
23 Longitudinal axis of thecontrol shaft 23 - 2525
-
Erster Steuernocken an der Steuerwelle
23 First control cam on thecontrol shaft 23 - 25a25a
-
Erste Steuernockenerhebung am ersten Steuernocken
25 First control cam levy on thefirst control cam 25 - 25b25b
-
Zweite Steuernockenerhebung am ersten Steuernocken
25 Second pilot cam levy on thefirst tax cam 25 - 2626
-
Zweiter Steuernocken an der Steuerwelle
23 Second control cam on thecontrol shaft 23 - 26a26a
-
Dritte Steuernockenerhebung am zweiten Steuernocken
26 Third control cam levy on thesecond control cam 26 - 26b26b
-
Vierte Steuernockenerhebung am zweiten Steuernocken
26 Fourth pilot cam levy onsecond cam 26 - 2727
-
Dritter Steuernocken an der Steuerwelle
23 Third control cam on thecontrol shaft 23 - 27a27a
-
Fünfte Steuernockenerhebung am dritten Steuernocken
27 Fifth pilot cam levy on thethird tax cam 27 - 27b27b
-
Sechste Steuernockenerhebung am dritten Steuernocken
27 Sixth pilot cam levy on thethird wheel cam 27 - 2828
-
Vierter Steuernocken an der Steuerwelle
23 Fourth control cam on thecontrol shaft 23 - 28a28a
-
Siebte Steuernockenerhebung am vierten Steuernocken
28 Seventh control cam levy on thefourth control cam 28 - 28b28b
-
Achte Steuernockenerhebung am vierten Steuernocken
28 Eighth camlock on thefourth control cam 28 - 2929
- Steuereinheitcontrol unit
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- US 5544626 B1 [0003]US 5544626 B1 [0003]
- WO 2015/181264 A1 [0005]WO 2015/181264 A1 [0005]
- DE 102017113363 A1 [0006]DE 102017113363 A1 [0006]
Claims (6)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017123650.3A DE102017123650A1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Variable valve train of an internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102017123650.3A DE102017123650A1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Variable valve train of an internal combustion engine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE102017123650A1 true DE102017123650A1 (en) | 2019-04-11 |
Family
ID=65817247
Family Applications (1)
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---|---|---|---|
DE102017123650.3A Pending DE102017123650A1 (en) | 2017-10-11 | 2017-10-11 | Variable valve train of an internal combustion engine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Citations (3)
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US5544626A (en) | 1995-03-09 | 1996-08-13 | Ford Motor Company | Finger follower rocker arm with engine valve deactivator |
WO2015181264A1 (en) | 2014-05-27 | 2015-12-03 | Eaton Srl | Valvetrain with variable valve actuation |
DE102017113363A1 (en) | 2017-06-19 | 2018-12-20 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Variable valve train of an internal combustion engine |
-
2017
- 2017-10-11 DE DE102017123650.3A patent/DE102017123650A1/en active Pending
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