DE4244726C2 - Switchable valve train with rocker arms and underlying camshaft for gas exchange valves of internal combustion engines - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft schaltbare Ventiltriebe mit Kipphebeln und untenliegender Noc­ kenwelle für Gaswechselventile von Verbrennungsmotoren mit einem Aufbau gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to switchable valve trains with rocker arms and Noc located below kenwelle for gas exchange valves of internal combustion engines with a structure according to the preamble of claim 1.

Vorbekannt sind durch die US -Patentschrift 5 090 364 schaltbare Ventiltriebausfüh­ rungen, die sowohl für Motoren mit obenliegender Nockenwelle als auch Motoren mit untenliegender Nockenwelle und Stößelstangen anwendbar sind. Sie weisen ein in seiner Wirksamkeit auf den Ventilhub ein- und ausschaltbares Stößelelement auf, welches in einem an ihm angrenzenden Hubübertragungselement in Wirkrichtung schiebbar gelagert ist. Zwischen dem Hubübertragungselement und dem Stößel­ element ist dabei jeweils eine ein- und ausschaltbare Mitnehmereinrichtung angeord­ net, die unterschiedliche Mitnehmerausführungen aufweisen kann.Switchable valve train designs are previously known from US Pat. No. 5,090,364 stanchions for both engines with overhead camshaft and engines with underlying camshaft and push rods are applicable. They instruct its effectiveness on the valve stroke can be switched on and off the tappet element, which in an adjacent stroke transmission element in the effective direction is slidably mounted. Between the stroke transmission element and the tappet element is arranged in each case a driver device that can be switched on and off net, which can have different driver designs.

In den Fig. 8-12 dieser Schrift ist eine vorbeschriebene Anordnung in einem Stößel für zwei parallel zu betätigende Ventile gezeigt, deren Mitnehmereinrichtung zum alternativen Umschalten zwischen zwei Nocken unterschiedlicher Hub-Charak­ teristik Kugeln als Mitnehmer aufweist.In Fig. 8-12 of this document, a previously described arrangement in a tappet for two valves to be operated in parallel is shown, the driver device for alternative switching between two cams of different stroke charac teristics balls as drivers.

Zwischen einem äußeren, mit beiden Ventilen im Eingriff stehenden Stößel und einem in diesem schiebbaren zentralen Stößel ist diese mechanische Mitnehmereinrichtung angeordnet, mittels der beide Stößel koppelbar sind. Bei unwirksamer Mitnehmer­ einrichtung wird der geringe Hub von den Hälften eines ersten Nocken und bei wir­ kender Mitnehmereinrichtung der größte Hub von einem zweiten, zwischen den Hälf­ ten des ersten Nocken angeordneten Nocken auf die Ventile übertragen.Between an outer plunger engaging both valves and one this mechanical driver device is in this sliding central plunger arranged, by means of which the two plungers can be coupled. If the driver is ineffective the short stroke is set up by the halves of a first cam and at we kender driver device the largest stroke of a second, between the halves Transfer the ten of the first cam arranged cam to the valves.

Die Mitnehmereinrichtung weist in einer zentralen Führung des äußeren Stößels gela­ gerte, radial nach außen schiebbare Kugeln auf, die mit einer nach innen schrägen, von der Nockenwelle abgewandten Ringfläche am zentralen Stößel in Eingriff gebracht werden können. The driver device has a central guide of the outer plunger gela balls that can be pushed radially outwards and that are inclined inwards with a brought from the camshaft facing ring surface in engagement on the central tappet can be.  

Das Verlagern und Halten der Kugeln in Eingriffsposition erfolgt mittels eines gegen Federkraft und entgegen der Hubrichtung des Ventils durch Druckbeaufschlagen verschiebbaren Sperrschiebers, der in der zentralen Führung des äußeren Stößels zentrisch geführt ist.The balls are moved and held in the engaged position by means of a counter Spring force and against the stroke direction of the valve by applying pressure Slidable gate valve, which is in the central guide of the outer plunger is guided centrically.

Eine Mitnehmereinrichtung der vorbeschriebenen Gestaltung mit im Zentrum angeord­ neten und in Hubrichtung schiebbaren, ständig unter Federkrafteinwirkung stehenden Sperrelement ist, da die Massenkräfte aus der Hubbewegung mit ihren Beschleuni­ gungen und Verzögerungen als auch die Federkraft auf das Sperrelement entgegen der hydraulischen Stellkraft wirken, nachteilig.A driver device of the design described above with arranged in the center Neten and slidable in the stroke direction, constantly under the action of spring force Blocking element is because the mass forces from the lifting movement with their accelerations conditions and delays as well as the spring force on the locking element the hydraulic actuating force, disadvantageous.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ventiltrieb der eingangs bestimmten Gattung eine mechanische Mitnehmereinrichtung einzuordnen, die hydraulisch schaltbar und im eingeschalteten Zustand im wesentlichen selbsthemmend ist.The invention has for its object in a valve train of the initially determined Classify a mechanical driver device that can be switched hydraulically and is essentially self-locking when switched on.

Erfindungsgemäß wird dies im Bereich des Flach- oder Rollenstößels durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruches 1 genannten Merkmale erreicht. Dabei ist gemäß den zugehörigen Unteransprüchen sowohl eine Ventilabschaltung als auch ein alternatives Umschalten zwischen zwei Nocken unterschiedlicher Charakteristik realisierbar.According to the invention, this is done in the area of the flat or roller tappet Drawing part of claim 1 achieved characteristics. According to the associated subclaims both a valve shutdown and an alternative Switching between two cams of different characteristics can be implemented.

Die weiteren Ansprüche beziehen sich auf vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungs­ gemäßen Ausführungen, die in der Beschreibung mit erläutert werden. An Hand einer Zeichnung sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung nachfolgend beschrieben werden.The further claims relate to advantageous refinements of the invention appropriate versions, which are explained in the description. On the basis of one Exemplary embodiments of the invention are described below will.

Es zeigt: Fig. 1 einen Ventiltrieb der im Oberbegriff des 1. Anspruches genannten Gattung mit dem Einordnungsbereich A der er­ findungsgemäßen Anordnungen mit Stößelelement und Mitnehmereinrichtung;It shows: Figure 1 a valve drive of said in the preamble of claim 1. genus with the classification portion A of the inventive arrangements with he plunger element and entraining;.

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Anordnung im Einordnungsbereich A - im Flach- oder Rollenstößel - für eine Ventilabschaltung; Figure 2 shows an arrangement according to the invention in the classification area A - in the flat or roller plunger - for valve deactivation.

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Anordnung im Einordnungsbereich A - im Flach- oder Rollenstößel - vorzugsweise für alternatives Umschalten zwischen unterschiedlichen Nocken, jedoch auch für eine Ventilabschaltung. Fig. 3 shows an arrangement according to the invention in the classification area A - in the flat or roller tappet - preferably for alternative switching between different cams, but also for a valve shutdown.

Fig. 1 zeigt einen Ventiltrieb mit untenliegender Nockenwelle 1, die im Zylinderblock 2 gelagert ist. Unter Zwischenschaltung der Hubelemente - Flachstößel 3, Stützkopf 4, Stößelstange 5 und dem im Zylinderkopf 6 gelagerten Kipphebel 7 - ist das Ventil 8 entgegen der Ventilfeder 9 vom Nocken 10 betätigbar. Fig. 1 shows a valve train with a camshaft 1 below, which is mounted in the cylinder block 2 . With the interposition of the lifting elements - flat tappet 3 , support head 4 , push rod 5 and the rocker arm 7 mounted in the cylinder head 6 - the valve 8 can be actuated by the cam 10 against the valve spring 9 .

In Fig. 2 ist ein Ventiltrieb mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung im Bereich A der Fig. 1 gezeigt. FIG. 2 shows a valve train with the configuration according to the invention in area A of FIG. 1.

Ein Flachstößel 3 steht mit einem Nocken 10 im Eingriff, der im Zylinderblock 2 des Motors gelagert ist. Schiebbar gelagert ist innerhalb des Flachstößels 3 ein Stößel­ element 13 mit der aus den Mitnehmern 16 und den Sperrkörpern 17 gebildeten Mit­ nehmereinrichtung 15 angeordnet.A flat tappet 3 is in engagement with a cam 10 which is mounted in the cylinder block 2 of the engine. Slidably mounted within the flat tappet 3 is a tappet element 13 with the slave device 15 formed from the drivers 16 and the blocking bodies 17 .

Beim Durchlaufen des Nockengrundkreises NGK stehen innerhalb der Führungs­ bohrung des Flachstößels 3 den Mitnehmern 16 - vorzugsweise Kugeln - konkave Gegenkonturen 18, z. B. Mulden oder Rillen, gegenüber, in die die Mitnehmer 16 vermittels der Sperrkörper 17 verlagerbar sind.When passing through the cam base circle NGK are within the guide bore of the flat tappet 3 the drivers 16 - preferably balls - concave counter-contours 18 , z. B. troughs or grooves, in which the drivers 16 are displaceable by means of the locking body 17 .

Bei Eingriff der Mitnehmer 16 in die Gegenkonturen 18 des Flachstößels 3 wird der Hub des Nockens 10 auf das Ventil 8 übertragen. Stehen die Mitnehmer 16 außer Eingriff, so führt der Flachstößel 3 einen Leerhub gegen eine am Stößelelement 13 gegengelagerte Feder 14 und ggf. eine im Zylinderblock abgestützte Feder - nicht gezeigt - aus. Das Stößelelement 13 und die zum Ventil 8 hin zwischengeschalteten Hubübertragungselemente stehen über die im Flachstößel 3 gegengelagerte Feder 14 mit dem Ventil 8 in Kraftschluß, ohne daß das Ventil 8 öffnet.When the drivers 16 engage in the counter contours 18 of the flat tappet 3 , the stroke of the cam 10 is transmitted to the valve 8 . If the drivers 16 are disengaged, the flat tappet 3 carries out an idle stroke against a spring 14 mounted on the tappet element 13 and possibly a spring supported in the cylinder block - not shown. The plunger element 13 and the valve 8 towards the intermediate stroke-transmission members are provided on the opposite supported in the flat tappet 3 spring 14 with the valve 8 in frictional connection, without that the valve opens. 8

In Fig. 3 ist eine gegenüber Fig. 2 modifizierte Form des Ventiltriebes dargestellt. Das Stößelelement 13a durchdringt den Flachstößel 3 und steht bei unrwirksamer Mit­ nehmereinrichtung ständig mit dem Nocken 11 in Eingriff. FIG. 3 shows a modified form of the valve train compared to FIG. 2. The tappet element 13 a penetrates the flat tappet 3 and is constantly inactive with the slave device with the cam 11 in engagement.

Diese Nocken 11 weist gegenüber dem Nocken 10 geringeren Hub auf, der bei dem vorbeschriebenen Zustand auf das Ventil 8 übertragen wird. Der Flachstößel 3 bewegt sich leer gegen die am Stößelelement 13a abgestützte Feder 14 und ggf. gegen eine weitere im Zylinderblock gegengelagerte Feder (nicht dargestellt).This cam 11 has a smaller stroke than the cam 10 , which is transmitted to the valve 8 in the above-described state. The flat tappet 3 moves empty against the spring 14 supported on the tappet element 13 a and possibly against another spring mounted in the cylinder block (not shown).

Bei eingeschalteter Mitnehmereinrichtung 15 wird der größere Hub des Nockens 10 über das Stößelelement 13a und die übrigen Hubübertragungselemente auf das Ven­ til 8 übertragen, dabei ist der Eingriff des Stößelelementes 13a am Nocken 11 außerhalb der Grundkreisphase aufgehoben.When the driver device 15 is switched on, the larger stroke of the cam 10 is transmitted via the tappet element 13 a and the other stroke transmission elements to the valve 8 Ven, the engagement of the tappet element 13 a on the cam 11 is canceled outside the base circle phase.

Die Mitnehmereinrichtung 15 kann stets beim Durchlauf des Bereiches paralleler Nockengrundkreise NGK der Nocken 10 und 11 eingeschaltet werden. In diesem Be­ reich stehen sich dann jeweils die Mitnehmer 16 und die Gegenkonturen 18 für die Herstellung des Eingriffs geeignet gegenüber.The driver device 15 can always be switched on when passing through the area of parallel cam base circles NGK of the cams 10 and 11 . In this area, the drivers 16 and the counter contours 18 are each suitable for the manufacture of the engagement.

Der Fig. 3 entsprechend ist eine Ausführung möglich, bei der an Stelle des Nok­ kens 11 eine konzentrische Stützkontur 12 - nicht unmittelbar dargestellt - angeordnet ist. Mit solcher Bauart ist eine Ventilabschaltung realisierbar. . Corresponding to Figure 3, an embodiment is possible, in place of the NOC ken concentric support contour 12 in the 11 - is disposed - not shown directly. With this type of construction, valve shutdown can be implemented.

Bei wirksamer Mitnehmereinrichtung 15 erfolgt eine Hubübertragung vom Nocken 10 über den Flachstößel 3 zum Ventil 8. Das Stößelelement 13 wird stetig von der Stütz­ kontur 12 abgehoben. Im Zustand unwirksamer Mitnehmereinrichtung 15 ruht das Stößelelement 13 auf der Stützkontur 12, während der Flachstößel 3 einen Leerhub gegen die Feder 14 oder eine gegen den Motorblock abgestützte Feder ausübt. Ein Ventilhub erfolgt nicht.When the driver device 15 is effective, the stroke is transmitted from the cam 10 via the flat tappet 3 to the valve 8 . The plunger element 13 is continuously lifted from the support contour 12 . In the ineffective driver device 15, the tappet element 13 rests on the support contour 12 , while the flat tappet 3 exerts an idle stroke against the spring 14 or a spring supported against the engine block. There is no valve lift.

Der prinzipielle Aufbau der Mitnehmereinrichtung 15 ist nachstehend beschrieben. Mindestens zwei in einem der beiden angrenzenden Hubübertragungselemente, Flachstößel 3 oder Stößelelemente 13 bzw. 13a, gelagerten Mitnehmer 16 und zuge­ hörigen Gegenkonturen 18 im anderen Hubübertragungselement gestalten deren Verbindung. Dabei sind Sperrkörper 17 zum in Eingriff bringen der Mitnehmer 16 zwischen diesen angeordnet. Der Sperrkörper 17 ist schiebbar dichtend vorzugsweise im Stößelelement 13 geführt und an seinen Stirnseiten alternativ über Kanäle mit Drucköl beaufschlagbar oder entlastbar. The basic structure of the driver device 15 is described below. At least two in one of the two adjacent stroke transmission elements, flat tappet 3 or tappet elements 13 or 13 a, mounted driver 16 and associated counter contours 18 in the other stroke transmission element design their connection. Locking bodies 17 for engaging the catch 16 are arranged between them. The locking body 17 is guided in a slidingly sealing manner, preferably in the tappet element 13 , and can alternatively be pressurized or relieved of pressure oil at its end faces via channels.

Beim Beaufschlagen über erste Kanäle - nicht dargestellt - werden die Sperrkörper 17 nach der einen Seite verlagert und der Eingriff der Mitnehmer 16 aufgehoben, sie weichen in die Aussparung im Sperrkörper 17 und damit in das Stößelelement 13 zurück.When loading via first channels - not shown - the locking bodies 17 are shifted to one side and the engagement of the catches 16 is released , they withdraw into the recess in the locking body 17 and thus into the plunger element 13 .

Sind zwei Kanäle - nicht dargestellt - mit Druck beaufschlagt, so werden die Sperrkörper 17 nach der anderen Seite verlagert. Die Mitnehmer 16 werden nach außen gedrängt und in den Gegenkonturen 18 zum Eingriff gebracht, wenn der Bereich des bzw. der Nockengrundkreise NGK des Nockens 10 bzw. der Nocken 10; 11 durchlaufen wird.If two channels - not shown - are pressurized, the blocking bodies 17 are shifted to the other side. The drivers 16 are urged outward and brought into engagement in the counter contours 18 when the area of the cam base circle (s) NGK of the cam 10 or the cams 10 ; 11 is run through.

Ebenso sind auch Mitnehmereinrichtungen mit außenliegenden Sperrkörpern und nach innen in Eingriff zu bringenden Mitnehmern anwendbar (nicht dargestellt).Likewise, driver devices with external blocking bodies and after Carriers to be engaged on the inside can be used (not shown).

Claims (3)

1. Schaltbarer Ventiltrieb mit Kipphebeln und untenliegender Nockenwelle für Gas­ wechselventile von Verbrennungsmotoren mit Stößel und vorzugsweise Stößel­ stange sowie folgendem Aufbau:

• 1. ein Stößelelement ist in einem mit einem Nocken im Eingriff stehenden Flach- oder Rollenstößel in dessen Hubrichtung schiebbar gelagert,
• 2. zwischen dem Stößelelement und dem Flach- oder Rollenstößel ist eine ein- und ausschaltbare Mitnehmereinrichtung angeordnet, deren Mitnehmer während des Durchlaufes des Nockengrundkreises in Eingriff bringbar sind,
• 3. die mit einer konvexen Eingriffskontur ausgestatteten Mitnehmer sind mittels Sperrelement, das unterschiedliche Konturen zum Verlagern und im Eingriff­ halten der Mitnehmer aufweist, betätigbar, dadurch gekennzeichnet, daß im Stößel (3) oder im Stößelelement (13), in einer Ebene senkrecht zur Achse von Stößel (3) und Stößelelement (13 oder 13a) und neben dieser Achse, axial in beide entgegengesetzte Richtungen verschiebbare Sperrelemente (17) gelagert sind.

1.Switchable valve train with rocker arms and camshaft below for gas exchange valves of internal combustion engines with tappet and preferably tappet rod and the following structure:

• 1. a tappet element is slidably mounted in a flat or roller tappet in engagement with a cam in the stroke direction thereof,
• 2. A driver device which can be switched on and off is arranged between the tappet element and the flat or roller tappet, the drivers of which can be brought into engagement during the passage of the cam base circle,
• 3. the drivers equipped with a convex engagement contour can be actuated by means of a locking element which has different contours for moving and keeping the driver in engagement, characterized in that in the plunger ( 3 ) or in the plunger element ( 13 ), in a plane perpendicular to the axis of plunger ( 3 ) and plunger element ( 13 or 13 a) and next to this axis, axially displaceable in both opposite directions locking elements ( 17 ) are mounted.

2. Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Flach- oder Rollenstößel (3) im Eingriff stehende Nocken (10) geteilt ausgeführt ist, das Stößelelement (13a) den Flach- oder Rollenstößel (3) durchdringend ausgeführt ist und mit einem zwischen den Hälften des geteilten Nockens (10) angeordneten Nocken (11) mit geringerem Hub als der geteilte Nocken (10) bei unwirksamer Mitnehmereinrichtung (15) im Eingriff steht.2. Switchable valve train according to claim 1, characterized in that the with the flat or roller tappet ( 3 ) in engagement cam ( 10 ) is made divided, the tappet element ( 13 a) the flat or roller tappet ( 3 ) is designed penetrating and with a cam ( 11 ) arranged between the halves of the split cam ( 10 ) and having a smaller stroke than the split cam ( 10 ) is in engagement when the driver device ( 15 ) is ineffective. 3. Schaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Flach- oder Rollenstößel (3) im Eingriff stehende Nocken (10) geteilt ausgeführt ist, das Stößelelement (13a) den Flach- oder Rollenstößel (3) durchdringend ausgeführt ist und mit einer zwischen den Hälften des geteilten Nockens (10) angeordneten konzentrischen Stützkontur (12) auf der Nockenwelle bei unwirksamer Mitnehmereinrichtung (15) im Eingriff steht.3. Switchable valve train according to claim 1, characterized in that the with the flat or roller tappet ( 3 ) engaged cam ( 10 ) is divided, the tappet element ( 13 a) the flat or roller tappet ( 3 ) is penetrating and with a concentric support contour ( 12 ) arranged between the halves of the split cam ( 10 ) on the camshaft when the driver device ( 15 ) is inactive.