EP3564500B1 - Variabler ventiltrieb - Google Patents
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- EP3564500B1 EP3564500B1 EP19168625.2A EP19168625A EP3564500B1 EP 3564500 B1 EP3564500 B1 EP 3564500B1 EP 19168625 A EP19168625 A EP 19168625A EP 3564500 B1 EP3564500 B1 EP 3564500B1
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- F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
- F01L2820/03—Auxiliary actuators
Definitions
- the invention relates to a variable valve drive, in particular with a sliding cam system, for an internal combustion engine.
- Valve-controlled internal combustion engines have one or more controllable inlet and outlet valves per cylinder.
- Variable valve drives allow flexible control of the valves to change the opening time, closing time and / or the valve lift. This means that engine operation can be adapted to a specific load situation, for example.
- a variable valve drive can be implemented using a so-called sliding cam system.
- a sliding cam with at least one cam section having a plurality of cam tracks is mounted on the camshaft in a rotationally fixed but axially displaceable manner, which has a stroke contour into which an actuator in the form of a pin is inserted from radially outside to generate an axial displacement of the sliding cam.
- the axial displacement of the sliding cam sets a different valve lift for the respective gas exchange valve.
- the sliding cam is locked in its axial relative position on the camshaft after it has been axially displaced relative to the camshaft.
- the sliding cam system can take up a considerable amount of space.
- an arrangement of the actuators for moving a cam carrier (sliding cam) can be a challenge in tight spaces.
- the actuators are attached to a frame connected to the cylinder head or cylinder head cover.
- an internal combustion engine with a plurality of cylinders, a cylinder head and a cylinder head cover is known.
- At least one rotatably mounted camshaft with at least one slide cam that can be axially displaced on the respective camshaft is provided.
- the respective sliding cam has at least one link section with at least one groove.
- An actuator is provided to effect an axial displacement of the respective sliding cam.
- the actuator is mounted in the cylinder head or in the cylinder head cover.
- the US 2017/0284240 A1 discloses a variable valve train.
- a valve chamber of a cylinder head is formed integrally with a cylindrical portion.
- a drive shaft is mounted axially displaceably in the cylindrical area.
- the drive shaft pivots the inlet valve levers.
- the EP 3 421 741 A1 relates to a variable valve train for an internal combustion engine.
- the variable valve drive has a first actuator for axially displacing a cam carrier.
- the first actuator is at least partially accommodated in a power transmission device.
- the power transmission device has a power transmission element, in particular a rocker arm or a rocker arm, which, depending on an axial position of the cam carrier, optionally produces an operative connection between a first cam of the cam carrier and the gas exchange valve or between a second cam of the cam carrier and the gas exchange valve.
- the invention is based on the object of creating an alternative and / or improved variable valve drive with which the aforementioned disadvantages of the prior art can be overcome in particular.
- the invention creates a variable valve drive, in particular with a sliding cam system, for an internal combustion engine.
- the variable valve train has a shaft and a cam carrier.
- the cam carrier is arranged on the shaft in a rotationally fixed and axially displaceable manner (e.g. by means of axial profiling, in particular a toothed shaft connection or splined shaft connection).
- the cam carrier has a first cam and a second cam.
- the variable valve drive has a force transmission device with a lever axis (e.g. rocker arm axis or rocker arm axis) and a force transmission element, in particular a rocker arm or a rocker arm.
- the power transmission element can be pivoted about the lever axis and, depending on an axial position of the cam carrier, optionally creates an operative connection between the first cam and a gas exchange valve (e.g. inlet valve or outlet valve of a cylinder) of the internal combustion engine or between the second cam and the gas exchange valve.
- the variable valve drive has an actuator device for axially displacing the cam carrier and a support device which at least partially engages around the lever axis and carries the actuator device (in particular on the lever axis).
- variable valve drive can offer the advantage that the actuator device can be arranged in the area of the lever axis in a space-saving manner.
- a support for the actuator device by means of the support device on the lever axis can stiffen the flexible lever axis by encompassing it. This ensures that the actuator device is held securely on the lever axis by means of the support device.
- the actuator device can expediently be an electrical (for example electromagnetic or electromotive), pneumatic and / or hydraulic actuator device.
- the actuator device in particular a first actuator and a second actuator of the actuator device, are at least partially accommodated in the lever axis.
- Such an arrangement can be particularly economical in terms of installation space.
- the first actuator can be at least partially received in a first receiving hole, in particular a through hole, of the lever axis and / or the second actuator can be at least partially received in a second receiving hole, in particular a through hole, of the lever axis. It is possible that the first receiving hole and / or the second receiving hole extend perpendicular to a longitudinal direction of the lever axis and / or are directed in the direction of the cam carrier.
- the actuator device in particular a first actuator and a second actuator of the actuator device, is carried by the support device (for example completely) outside the lever axis.
- the support device is designed in such a way that it stiffens the lever axis by encompassing it and / or reduces the flexural softness of the lever axis and / or increases the flexural rigidity of the lever axis.
- the support device has at least one contact surface, in particular circular cylinder segment-shaped, which matches an outer circumferential surface of the lever axis (which in particular contacts the outer circumferential surface of the lever axis) for at least partially encompassing the lever axis, which stiffens the lever axis by at least partially encompassing and / or The bending softness of the lever axis is reduced and / or the bending stiffness of the lever axis is increased.
- the support device is attached (eg fastened) to the lever axis (e.g. detachably) by means of a clamp connection and / or the support device forms an annular clamp for the lever axis.
- the support device encompasses the lever axis in several parts (for example in two parts).
- the support device has a first support element and a second support element, which are attached to one another (for example releasably) and each have a receiving shell, in particular a receiving half-shell, for forming a receptacle (for example a circular cylinder hole) for the lever axis.
- the first support element by means of several, in particular detachable, fastening elements, for. B. screws, be releasably attached to the second support element.
- first support element and the second support element can be formed in one piece and / or for the support device to be formed in one piece.
- the support device or the two support elements can be shrunk onto the lever axis (e.g. similar to a built-up camshaft).
- One or more actuator receiving holes of the first support element and / or of the second support element can expediently open into the receiving shell of the first support element or of the second support element.
- the support device is secured axially and / or non-rotatably on the lever axis; in particular by means of a pen, in particular by means of a single pen.
- the first support element and / or the second support element is secured axially and / or non-rotatably on the lever axis; in particular by means of a pen, in particular by means of a single pen.
- one or more actuators of the actuator device are received in the support device.
- one or more actuators of the actuator device are received in the first support element and / or one or more actuators of the actuator device are received in the second support element.
- first support element and / or the second support element can have one or more receiving holes, in particular through holes, in which one or more actuators of the actuator device are received.
- the receiving holes of the first support element, the lever axis and / or the second support element can be aligned or aligned with one another.
- the support device (for example the first support element facing the cam carrier) has one or more receiving holes Recording one or more actuators of the actuator device.
- the one or more receiving holes has a (for example circumferential) shoulder on which the one or more actuators for absorbing transverse forces is supported. This can, for example, prevent transverse forces from being introduced directly into the lever axis.
- first support element and the second support element are attached (e.g. fastened) to the lever axis by means of a clamp connection.
- first support element and the second support element form an annular clamp for the lever axis.
- first support element and the second support element contact one another on one side of the lever axis and are spaced apart from one another on an opposite side of the lever axis for clamping the lever axis.
- a clamping effect can be set or brought about in the area in which the first support element and the second support element are spaced apart from one another, for example by tightening one or more detachable fastening elements, for example screws, in this area.
- the lever axis has an, in particular eccentric, longitudinal fluid channel, in particular for supplying lubricating fluid for lubricating a bearing point of the force transmission element, which at least partially crosses (intersects) a receiving hole in the lever axis for the actuator device.
- the support device is sealed to prevent leakage (for example of fluid from the longitudinal fluid channel).
- a seal e.g. B. an O-ring
- an actuator receiving hole of the first support element and / or the second support element It is possible for a seal, for example an O-ring, to be arranged in a further actuator receiving hole (for example for a second actuator) of the first support element and / or of the second support element.
- the seal or seals can expediently be arranged in a circumferential groove of the respective actuator receiving hole.
- the actuator device is attached (e.g., detachably) (e.g., fastened) to the support device, in particular to a first support element of the support device, by means of a flange plate (in particular on the outside).
- the support device in particular the first support element, has at least one recess on a surface facing the flange plate to increase the flexural elasticity of the support device. In this way, for example, it can be prevented that excessive stresses arise in the second support element of the support device if forces have to be supported by the support device during operation of the actuator device.
- the support device in particular a second support element of the support device, has a holding area for holding supply lines, in particular electrical supply lines, for the actuator device, in particular on a side of the support device facing away from the cam carrier.
- the carrying device can thus assume a further function in addition to carrying the actuator device.
- the power transmission device has a further power transmission element, in particular a rocker arm or a rocker arm, which can be pivoted about the lever axis.
- the support device is arranged as a spacer between the force transmission element and the further force transmission element, in particular directly adjacent to the force transmission element and the further force transmission element (in particular on the lever axis). The carrying device can thus assume a further function in addition to carrying the actuator device.
- the further power transmission element can optionally establish an operative connection between a third cam of the cam carrier and a further gas exchange valve (e.g. inlet valve or outlet valve of a cylinder) of the internal combustion engine or between a fourth cam and the further gas exchange valve.
- a further gas exchange valve e.g. inlet valve or outlet valve of a cylinder
- the actuator device can be designed in many ways. It is possible for the actuator device to have one or more actuators, each of which has a movable pin or pin.
- the pin or pin which can move in particular in the radial direction of the shaft or the cam carrier, can engage, for example, in a helical engagement track or shift gate of the cam carrier to move the cam carrier in an axial direction.
- a first actuator of the actuator device is designed to move the cam carrier in a first axial direction by engaging (meshing) in a first engagement track of the cam carrier.
- a second actuator to move the Cam carrier is formed in a second axial direction, which is opposite to the first axial direction, by engaging (meshing) in a second engagement track of the cam carrier.
- the cam carrier, the shaft and the actuator device can expediently form a sliding cam system.
- the invention also relates to a motor vehicle, in particular a utility vehicle (e.g. truck or bus), with a variable valve drive as disclosed herein.
- a motor vehicle in particular a utility vehicle (e.g. truck or bus), with a variable valve drive as disclosed herein.
- the Figures 1 and 2 show a variable valve drive 10.
- the variable valve drive 10 has a shaft (camshaft) 12, a sliding cam system 14, a power transmission device 16, a first gas exchange valve 18 and a second gas exchange valve 20.
- the gas exchange valves 18, 20 can, for example, be inlet valves or outlet valves of a cylinder of an internal combustion engine.
- the variable valve train 10 can be used to adapt the valve control curves of the first and second gas exchange valves 18, 20.
- the variable valve drive 10 is assigned to an internal combustion engine (not shown).
- the internal combustion engine can be included, for example, in a utility vehicle, for example a bus or a truck.
- the internal combustion engine can have one or more cylinders.
- the sliding cam system 14 has a cam carrier 22 and an actuator device 24, 26 with a first actuator 24 and a second actuator 26.
- the cam carrier 22 is non-rotatably and axially displaceable on the shaft 12, for. B. by means of an axial profile of the outer circumference of the shaft 12 and the inner circumference of the cam carrier 22 (for example. Splined shaft connection or splined shaft connection). It is possible that several cam carriers 22 can be arranged on the shaft 12 in order, for example, to actuate gas exchange valves of several cylinders of the internal combustion engine.
- the cam carrier 22 has four cams 28-31, a first engagement track (shift gate) 32 and a second engagement track (shift gate) 34.
- the cam carrier 22 together with the shaft 12 forms a camshaft.
- the shaft 12 with the cam carrier 22 is arranged as an overhead camshaft (OHC).
- the shaft 12 with the cam carrier 22 can be part of a double overhead camshaft (DOHC) or be provided as a single camshaft (SOHC).
- DOHC double overhead camshaft
- SOHC single camshaft
- the four cams 28-31 can have different cam contours for generating different valve control curves for the gas exchange valves 18, 20.
- the cams 28-31 can at least partially also be designed as zero lift cams.
- the different cam contours of the cams 28-31 can be used, for example, to reduce consumption, for thermal management or to implement an engine brake.
- the four cams 28-31 are arranged offset from one another along a longitudinal axis of the cam carrier 22.
- the first cam 28 is arranged adjacent to the second cam 29.
- the third cam 30 is arranged adjacent to the fourth cam 31.
- the first and second cams 28, 29 are optionally used to actuate the first gas exchange valve 18.
- the third and fourth cams 30, 31 are optionally used to actuate the second gas exchange valve 20.
- the cams 28, 29 and 30, 31 are at opposite ends of the cam carrier 22 arranged.
- additional cams, fewer cams and / or alternative arrangements of the cams may be provided, e.g. B. a central arrangement of the cams on the cam carrier.
- the first engagement track 32 and the second engagement track 34 are provided centrally on the cam carrier 22. It is also possible for the engagement tracks to be arranged off-center, e.g. B. end on the cam carrier.
- the first and second engagement tracks 32, 34 extend helically (helically) as recesses (grooves) in the cam carrier 22 about a longitudinal axis of the shaft 12.
- pins of the actuators 24, 26 which can be displaced radially to the longitudinal axis of the shaft 12 can selectively engage (engage) in the engagement tracks 32, 34.
- the pin of the first actuator 24 can selectively engage in the first engagement track 32 for moving the cam carrier 22 from one axial position to another axial position.
- the pin of the second actuator 26 can in turn selectively engage in the second engagement track 34.
- the cam carrier 22 is moved back from the other axial position.
- the gas exchange valves 18, 20 are actuated either by the first cam 28 and the third cam 30 or by the second cam 29 and the fourth cam 31.
- the second gas exchange valve 20 is actuated by the fourth cam 31 in the illustrated axial position of the cam carrier 22.
- the axial displacement of the cam carrier 22 is triggered by the fact that the extended pin of the respective actuator 24, 26 is stationary with respect to an axial direction of the shaft 12.
- the displaceable cam carrier 22 is displaced in a longitudinal direction of the shaft 12 due to the helical shape of the engagement tracks 32, 34 when one of the extended pins engages in the respective engagement track 32, 34.
- the extended pin of the respective actuator 24, 26 is guided in the opposite direction to the extension direction by the respective engagement track 32, 34 via an extension ramp and is thus retracted or ejected.
- the pin of the respective actuator 24, 26 disengages from the respective engagement track 32, 34.
- the actuators 24, 26 can be actuated electrically (for example by an electric motor, electromagnetic), pneumatically and / or hydraulically. In the embodiment shown, the actuators are electrically actuated (see electrical connections at their upper ends).
- the sliding cam system 14 can additionally have a locking device (not shown).
- the locking device can be designed in such a way that it axially secures the cam carrier 22 in the desired axial positions.
- the locking device can, for example, have an elastically prestressed locking body. In a first axial position of the cam carrier 22, the locking body can engage in a first recess of the cam carrier 22 and in a second axial position of the cam carrier 22 it can engage in a second recess of the cam carrier 22.
- the locking device can be provided in the shaft 12, for example.
- the force transmission device 16 has a first force transmission element 40, a second force transmission element 41, a lever axis 42 and a plurality of bearing blocks 43.
- the force transmission elements 40, 41 are rotatably arranged on the lever axis 42, so that they can be pivoted about the lever axis 42.
- the lever axis 42 is mounted or held in the bearing blocks 43.
- the shaft 12 is rotatably mounted in the bearing blocks 43.
- separate bearing blocks can also be provided for the lever axis 42 and the shaft 12.
- the force transmission elements 40, 41 are designed as rocker arms and the lever axis 42 is thus designed as a rocker arm axis.
- the force transmission elements 40, 41 are designed as rocker arms, for example, and the lever axis 42 is thus designed as a rocker arm axis.
- the first force transmission element 40 is used to actuate the first gas exchange valve 18 and the second force transmission element 41 is used to actuate the second gas exchange valve 20.
- the first force transmission element 40 is used to actuate the first gas exchange valve 18 and the second force transmission element 41 is used to actuate the second gas exchange valve 20.
- the force transmission elements 40, 41 each have a cam follower 44, 45, for example in the form of a rotatably mounted roller.
- the cam followers 44, 45 follow a cam contour of the cams 28-31 as a function of an axial position of the cam carrier 22.
- the first force transmission element 40 is in operative connection between the first cam 28 and the first gas exchange valve 18 via the cam follower 44.
- the second force transmission element 41 is in operative connection between the third cam 30 and the second gas exchange valve 20 via the cam follower 45 .
- the gas exchange valves 18 and 20 are actuated according to the cam contours of the first and second cams 28, 30.
- the first force transmission element 40 is in operative connection between the second cam 29 and the first gas exchange valve 18 via the cam follower 44.
- the second force transmission element 41 is in operative connection between the fourth cam 31 and the second gas exchange valve 20 via the cam follower 45.
- the gas exchange valves 18 and 20 are actuated according to the cam contours of the second and fourth cams 29, 31. This situation is in the Figures 1 and 2 shown.
- the first actuator 24 and the second actuator 26 are partially received (integrated) in the lever axis 42. This can be advantageous, in particular, from the point of view of optimal use of installation space, since the actuators 24 and 26 thus require little or no separate installation space.
- the actuators 24 and 26 are carried by a support device 46, as will be described in detail below. However, it is also possible, for example, to carry the first actuator 24 and / or the second actuator 26 outside of the lever axis 42 via a support device which is attached to the lever axis 42 (not shown separately).
- FIG. 11 shows a cross section through the shaft 12, the cam carrier 22, and the support device 46 along the line AA from FIG Figure 2 .
- the Figure 4 shows the detail B of Figure 3 on a larger scale.
- the second actuator 26 can equally be carried by the support device 46. That is to say, the carrying device 46 can be designed to carry the second actuator 26 in the same way as to carry the first actuator 24.
- the support device 46 can be designed essentially mirror-symmetrically with respect to a center plane of the support device 46, which perpendicularly intersects a longitudinal axis of the lever axis 42.
- the second actuator 26 can be designed like the first actuator 24.
- the support device 46 completely surrounds the lever axis 42. In this way, the flexurally soft lever axis 42, which is further weakened by receiving the first actuator 24, can be stiffened. In particular, a flexural strength can be increased.
- the support device 46 can be constructed in one part or, as shown, in several parts.
- the support device 46 has a first support element 48 and a second support element 50.
- the support elements 48, 50 have receiving shells 52, 54 facing one another.
- the receiving shells 52, 54 can be formed as half shells.
- the receiving trays 52, 54 together form a receiving hole for receiving or surrounding (encompassing) the lever axis 42.
- the receiving shells 52, 54 are shaped in such a way that they match, in particular correspond to, an outer circumferential shape of the lever axis 42.
- the receiving shells 52, 54 are segmented in the shape of a circular cylinder.
- the first support element 48 is releasably attached to the second support element 50 by means of a plurality of screws 56, 58, the support elements 48, 50 clamping the lever axis 42 between them.
- the support elements 48, 50 are in contact with one another in the area of the screw 56, while they are spaced apart from one another by a small gap (for example ⁇ 1 mm) in the area of the screw 58, i.e. on an opposite side of the lever axis 42.
- a small gap for example ⁇ 1 mm
- the screw 56 is tightened beforehand.
- the support elements 48, 50 thus form a multi-part, ring-shaped clamp for the lever axis 42.
- other fastening elements can also be used.
- the support elements 48, 50 can be secured against rotation and axially on the lever axis 42.
- a single pin (not shown) can be provided which protrudes over an outer circumference of the lever axis 42 and is received in corresponding receptacles in the support elements 48, 50.
- the first actuator 24 is also releasably fastened to the support device 46, in particular the first support element 48, by means of the screws (fastening elements) 56 and 58.
- the first actuator 24 is attached via a flange plate 60 to a surface of the first support element 48 which faces the cam carrier 22.
- the first actuator 24 is received in the first support element 48, the lever axis 42 and the second support element 50.
- the first actuator 24 extends through corresponding receiving holes 62, 64 and 66 in the first support element 48, in the lever axis 42 and the second support element 50.
- the receiving holes 62, 64 and 66 share a common longitudinal axis and are aligned with one another.
- the receiving holes 62, 64 and 66 extend in particular perpendicular to a longitudinal axis of the lever axis 42.
- the receiving hole 62 of the first support element 48 has a circumferential shoulder 68 which fits together with a circumferential shoulder 70 on the first actuator 24.
- the paragraph 68 is formed as a region of the receiving hole 62 with an enlarged diameter.
- the shoulder 70 is designed as a region of the first actuator 24 with an enlarged diameter.
- the shoulder 70 adjoins the flange plate 60 directly.
- the first actuator 24 is supported in the transverse direction on the first support element 48 of the support device 46 via the shoulders 68, 70. In this way, transverse forces that arise during the operation of the first actuator 24 during the displacement of the cam carrier 22 can be introduced directly into the first support element 48 without affecting the lever axis 42.
- the transverse forces are then introduced into the lever axis 42 via the first support element 48, which finally guides the transverse forces to the bearing blocks 43. This can prevent the transverse forces from going over a body of the first actuator 24 and deforming it, for example.
- the lever axis 42 has a longitudinal fluid channel 72.
- the longitudinal fluid channel 72 extends eccentrically along a longitudinal axis of the lever axis 42 through the lever axis 42.
- the longitudinal fluid channel 72 can be used, for example, to guide a lubricating fluid for lubricating the bearing points of the force transmission elements 40, 41 (see Figures 1 and 2 ) be used.
- the longitudinal fluid channel 72 cuts or crosses the receiving hole 64 in the lever axis 42.
- Seals 74, 76 are provided in order to prevent fluid leakage.
- the first seal 74 is seated in a circumferential groove in the receiving hole 62 of the first support element 48.
- the second seal 76 is seated in a circumferential groove in the receiving hole 66 of the second support element 50.
- the seals 74, 76 can be designed as O-rings, for example.
- the first support element 48 has a plurality of recesses 78 on a surface facing the flange plate 60.
- the recesses 78 are formed as pockets.
- the recesses 78 can increase a flexural elasticity of the first support element 48. In this way, for example, excessive stresses in the second support element 50 when forces are introduced by the first actuator 24 into the support device 46 can be reduced.
- the second support element 50 has a holding area 80.
- the holding area 80 is arranged on a side of the support device opposite to the cam carrier 22.
- the holding area 80 can be connected integrally in one piece with the second support element 50 or, for example, attached to the second support element 50.
- electrical, pneumatic or hydraulic supply lines (not shown), in particular for the first actuator 24 and the second actuator 26, can be held at the holding area 80.
- electrical supply lines can be kept if the actuators 24, 26 are designed as electrical actuators.
- the support device 46 is also arranged as a spacer on the lever axis 42 between the force transmission elements 40, 41.
- the first force transmission element 40 and the second force transmission element 41 are arranged in particular in contact with opposite end surfaces of the support device 46.
Landscapes
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Description
- Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb, insbesondere mit einem Schiebenockensystem, für eine Brennkraftmaschine.
- Ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen weisen eines oder mehrere steuerbare Ein- und Auslassventile je Zylinder auf. Variable Ventiltriebe ermöglichen ein flexibles Ansteuern der Ventile zum Verändern der Öffnungszeit, Schließzeit und/oder des Ventilhubs. Dadurch kann der Motorbetrieb beispielsweise an eine spezifische Lastsituation angepasst werden. Beispielsweise kann ein variabler Ventiltrieb durch ein sogenanntes Schiebenockensystem realisiert werden.
- Aus der
DE 196 11 641 C1 ist ein Beispiel für ein solches Schiebenockensystem bekannt, mit dem die Betätigung eines Gaswechselventils mit mehreren unterschiedlichen Hubkurven ermöglicht wird. Hierzu ist auf der Nockenwelle ein Schiebenocken mit mindestens einem, mehrere Nockenbahnen aufweisenden Nockenabschnitt drehfest aber axial verschieblich gelagert, der eine Hubkontur aufweist, in die ein Aktuator in Form eines Stifts von radial außen zur Erzeugung einer axialen Verschiebung des Schiebenockens eingeführt wird. Durch die axiale Verschiebung des Schiebenockens wird beim jeweiligen Gaswechselventil ein unterschiedlicher Ventilhub eingestellt. Der Schiebenocken wird nach der axialen Verschiebung desselben relativ zur Nockenwellen dadurch in seiner axialen Relativposition auf der Nockenwelle rastiert. - Das Schiebenockensystem kann einen erheblichen Bauraum einnehmen. Insbesondere eine Anordnung der Aktoren zum Verschieben eines Nockenträgers (Schiebenockens) kann bei engen Platzverhältnissen eine Herausforderung darstellen. Typischerweise sind die Aktoren an einem mit dem Zylinderkopf oder Zylinderkopfdeckel verbundenen Rahmen befestigt.
- Aus der
DE 10 2011 050 484 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit mehreren Zylindern, einem Zylinderkopf und einem Zylinderkopfdeckel bekannt. Zur Betätigung von Gaswechselventilen ist mindestens eine drehbar gelagerte Nockenwelle mit mindestens einem auf der jeweiligen Nockenwelle axial verschiebbaren Schiebenocken vorgesehen. Der jeweilige Schiebenocken weist mindestens einen Kulissenabschnitt mit mindestens einer Nut auf. Zur Bewirkung einer axialen Verschiebung des jeweiligen Schiebenockens ist ein Aktuator vorgesehen. Der Aktuator ist im Zylinderkopf oder im Zylinderkopfdeckel gelagert. - Die
US 2017/0284240 A1 offenbart einen variablen Ventiltrieb. Eine Ventilkammer eines Zylinderkopfes ist integral mit einem zylindrischen Bereich ausgeformt. In dem zylindrischen Bereich ist eine Antriebswelle axial verschiebbar gelagert. Die Antriebswelle lagert die Einlassventilhebel schwenkbar. Der zylindrische Bereich weist zwei Vorsprünge mit Löchern auf. Wechselpins eines Schiebenockensystems sind verschiebbar in den Löchern gelagert und von der Antriebswelle betätigt. - Die
EP 3 421 741 A1 betrifft einen variablen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine. Der variable Ventiltrieb weist einen ersten Aktor zum axialen Verschieben eines Nockenträgers auf. Der erste Aktor ist zumindest teilweise in einer Kraftübertragungsvorrichtung aufgenommen. Die Kraftübertragungsvorrichtung weist ein Kraftübertragungselement, insbesondere einen Schlepphebel oder einen Kipphebel, auf, das in Abhängigkeit von einer Axialposition des Nockenträgers wahlweise eine Wirkverbindung zwischen einem ersten Nocken des Nockenträgers und dem Gaswechselventil oder zwischen einem zweiten Nocken des Nockenträgers und dem Gaswechselventil herstellt. - Aus der
DE 10 2017 205 463 A1 ist ferner ein Schiebenockensystem bekannt, bei dem sich Aktoren zum Verschieben eines Nockenträgers teilweise durch als Hebelachsen wirkende Umschaltantriebswellen erstrecken, die hierfür entsprechende Durchgangslöcher aufweisen. - Auch wenn eine Anordnung von Aktoren eines Schiebenockensystems in oder an Hebelachsen vorteilhaft in Bezug auf Bauraumüberlegungen sein kann, kann dies zu ungewünschten Biegungen einer biegeweichen Hebelachse aufgrund von während des Betriebs der Aktoren auftretenden Kräften zum Verschieben des Nockenträgers führen. Eine Durchgangsöffnung in der Hebelachse, wie im Stand der Technik gemäß der
DE 10 2017 205 463 A1 , kann die Hebelachse sogar zusätzlich schwächen und biegeweicher machen. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, einen alternativen und/oder verbesserten variablen Ventiltrieb zu schaffen, mit dem sich insbesondere die genannten Nachteile des Standes der Technik überwinden lassen.
- Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung angegeben.
- Die Erfindung schafft einen variablen Ventiltrieb, insbesondere mit einem Schiebenockensystem, für eine Brennkraftmaschine. Der variable Ventiltrieb weist eine Welle und einen Nockenträger auf. Der Nockenträger ist drehfest und axial verschiebbar auf der Welle angeordnet (z. B. mittels Axialprofilierung, insbesondere Zahnwellenverbindung oder Keilwellenverbindung). Der Nockenträger weist einen ersten Nocken und einen zweiten Nocken auf. Der variable Ventiltrieb weist eine Kraftübertragungsvorrichtung mit einer Hebelachse (z. B. Kipphebelachse oder Schlepphebelachse) und einem Kraftübertragungselement, insbesondere einem Schlepphebel oder einem Kipphebel, auf. Das Kraftübertragungselement ist um die Hebelachse schwenkbar und stellt in Abhängigkeit von einer Axialposition des Nockenträgers wahlweise eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken und einem Gaswechselventil (z. B. Einlassventil oder Auslassventil eines Zylinders) der Brennkraftmaschine oder zwischen dem zweiten Nocken und dem Gaswechselventil her. Der variable Ventiltrieb weist eine Aktorvorrichtung zum axialen Verschieben des Nockenträgers und eine Tragvorrichtung, die die Hebelachse zumindest teilweise umgreift und die Aktorvorrichtung (insbesondere an der Hebelachse) trägt, auf.
- Der variable Ventiltrieb kann den Vorteil bieten, dass eine bauraumgünstige Anordnung der Aktorvorrichtung im Bereich der Hebelachse ermöglicht wird. Gleichzeitig kann eine Abstützung der Aktorvorrichtung mittels der Tragvorrichtung an der Hebelachse durch das Umgreifend die biegeweiche Hebelachse versteifen. Dadurch kann ein sicheres Halten der Aktorvorrichtung mittels der Tragvorrichtung an der Hebelachse gewährleistet sein.
- Zweckmäßig kann die Aktorvorrichtung eine elektrische (z. B. elektromagnetische oder elektromotorische), pneumatische und/oder hydraulische Aktorvorrichtung sein.
- In einem Ausführungsbeispiel ist die Aktorvorrichtung, insbesondere ein erster Aktor und ein zweiter Aktor der Aktorvorrichtung, zumindest teilweise in der Hebelachse aufgenommen. Eine derartige Anordnung kann besonders bauraumgünstig sein.
- Beispielsweise kann der erste Aktor in einem ersten Aufnahmeloch, insbesondere einem Durchgangsloch, der Hebelachse zumindest teilweise aufgenommen sein und/oder der zweite Aktor in einem zweiten Aufnahmeloch, insbesondere einem Durchgangsloch, der Hebelachse zumindest teilweise aufgenommen sein. Es ist möglich, dass sich das erste Aufnahmeloch und/oder das zweite Aufnahmeloch senkrecht zu einer Längsrichtung der Hebelachse erstrecken und/oder in Richtung zu dem Nockenträger gerichtet sind.
- In einem weiteren Ausführungsbeispiel ist die Aktorvorrichtung, insbesondere ein erster Aktor und ein zweiter Aktor der Aktorvorrichtung, von der Tragvorrichtung (z. B. vollständig) außerhalb der Hebelachse getragen.
- In einer Ausführungsform ist die Tragvorrichtung so ausgebildet, dass sie die Hebelachse durch das Umgreifen versteift und/oder eine Biegeweichheit der Hebelachse verringert und/oder eine Biegesteifheit der Hebelachse erhöht. Alternativ oder zusätzlich weist die Tragvorrichtung mindestens eine mit einer Außenumfangsfläche der Hebelachse zusammenpassende, insbesondere kreiszylindersegmentförmige, Kontaktfläche (, die insbesondere die Außenumfangsfläche der Hebelachse kontaktiert) zum zumindest teilweisen Umgreifen der Hebelachse auf, die die Hebelachse durch das zumindest teilweise Umgreifen versteift und/oder eine Biegeweichheit der Hebelachse verringert und/oder eine Biegesteifheit der Hebelachse erhöht.
- In einer weiteren Ausführungsform ist die Tragvorrichtung mittels einer Klemmverbindung an der Hebelachse (z. B. lösbar) angebracht (z. B. befestigt) und/oder die Tragvorrichtung bildet eine ringförmige Klemme für die Hebelachse.
- In einer Ausführungsvariante umgreift die Tragvorrichtung die Hebelachse mehrteilig (zum Beispiel zweiteilig). Alternativ oder zusätzlich weist die Tragvorrichtung ein erstes Tragelement und ein zweites Tragelement auf, die aneinander (zum Beispiel lösbar) befestigt sind und jeweils eine Aufnahmeschale, insbesondere eine Aufnahmehalbschale, zum Bilden einer Aufnahme (zum Beispiel ein Kreiszylinderloch) für die Hebelachse aufweisen.
- Beispielsweise kann das erste Tragelement mittels mehrerer, insbesondere lösbarer, Befestigungselemente, z. B. Schrauben, an dem zweiten Tragelement lösbar befestigt sein.
- Es ist auch möglich, dass das erste Tragelement und das zweite Tragelement einstückig-integral ausgebildet sind und/oder die Tragvorrichtung einteilig ausgebildet ist. Bspw. kann die Tragvorrichtung bzw. können die zwei Tragelemente auf die Hebelachse aufgeschrumpft werden (z. B. ähnlich wie bei einer gebauten Nockenwelle).
- Zweckmäßig können ein oder mehrere Aktor-Aufnahmelöcher des ersten Tragelements und/oder des zweiten Tragelements in die Aufnahmeschale des ersten Tragelements bzw. des zweiten Tragelements münden.
- In einer weiteren Ausführungsvariante ist die Tragvorrichtung axial und/oder verdrehsicher an der Hebelachse gesichert; insbesondere mittels eines Stifts, insbesondere mittels eines einzigen Stifts. Alternativ oder zusätzlich ist das erste Tragelement und/oder das zweite Tragelement axial und/oder verdrehsicher an der Hebelachse gesichert; insbesondere mittels eines Stifts, insbesondere mittels eines einzigen Stifts.
- In einem Ausführungsbeispiel sind ein oder mehrere Aktoren der Aktorvorrichtung in der Tragvorrichtung aufgenommen. Alternativ oder zusätzlich sind ein oder mehrere Aktoren der Aktorvorrichtung in dem ersten Tragelement aufgenommen und/oder ein oder mehrere Aktoren der Aktorvorrichtung sind in dem zweiten Tragelement aufgenommen.
- Beispielsweise kann das erste Tragelement und/oder das zweite Tragelement ein oder mehrere Aufnahmelöcher, insbesondere Durchgangslöcher, aufweisen, in dem ein oder mehrere Aktoren der Aktorvorrichtung aufgenommen sind. Zum Beispiel können die Aufnahmelöcher des ersten Tragelements, der Hebelachse und/oder des zweiten Tragelements miteinander ausgerichtet sein bzw. fluchten.
- In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist die Tragvorrichtung (zum Beispiel das erste Tragelement, das dem Nockenträger zugewandt ist) ein oder mehrere Aufnahmelöcher zur Aufnahme eines oder mehrerer Aktoren der Aktorvorrichtung auf. Zusätzlich weist das eine oder die mehreren Aufnahmelöcher einen (zum Beispiel umlaufenden) Absatz auf, an dem der eine oder die mehreren Aktoren zur Aufnahme von Querkräften abgestützt ist. Damit kann beispielsweise verhindert werden, dass Querkräfte direkt in die Hebelachse eingeleitet werden.
- In einer Ausführungsform ist das erste Tragelement und das zweite Tragelement mittels einer Klemmverbindung an der Hebelachse angebracht (z. B. befestigt). Alternativ oder zusätzlich bilden das erste Tragelement und das zweite Tragelement eine ringförmige Klemme für die Hebelachse. Alternativ oder zusätzlich kontaktieren das erste Tragelement und das zweite Tragelement einander auf einer Seite der Hebelachse und sind auf einer gegenüberliegenden Seite der Hebelachse zum Klemmen der Hebelachse voneinander beabstandet. Eine Klemmwirkung kann in dem Bereich, in dem das erste Tragelement und das zweite Tragelement voneinander beabstandet sind, beispielsweise durch Anziehen eines oder mehrerer lösbarer Befestigungselemente, zum Beispiel Schrauben, in diesem Bereich eingestellt bzw. bewirkt werden.
- In einer weiteren Ausführungsform weist die Hebelachse einen, insbesondere exzentrischen, Fluidlängskanal, insbesondere zum Zuführen von Schmierfluid zum Schmieren einer Lagerstelle des Kraftübertragungselements, auf, der ein Aufnahmeloch der Hebelachse für die Aktorvorrichtung zumindest teilweise kreuzt (schneidet). Alternativ oder zusätzlich ist die Tragvorrichtung zum Verhindern einer Leckage (z. B. von Fluid aus dem Fluidlängskanal) abgedichtet.
- Beispielsweise kann eine Dichtung, z. B. ein O-Ring, in einem Aktor-Aufnahmeloch des ersten Tragelements und/oder des zweiten Tragelements angeordnet sein. Es ist möglich, dass eine Dichtung, zum Beispiel ein O-Ring, in einem weiteren Aktor-Aufnahmeloch (zum Beispiel für einen zweiten Aktor) des ersten Tragelement und/oder des zweiten Tragelement angeordnet ist.
- Zweckmäßig kann die Dichtung oder können die Dichtungen in einer Umfangsnut des jeweiligen Aktor-Aufnahmelochs angeordnet sein.
- In einer Ausführungsvariante ist die Aktorvorrichtung mittels einer Flanschplatte (insbesondere außen) an der Tragvorrichtung, insbesondere an einem ersten Tragelement der Tragvorrichtung, (z. B. lösbar) angebracht (z. B. befestigt).
- In einer Weiterbildung weist die Tragvorrichtung, insbesondere das erste Tragelement, mindestens eine Ausnehmung an einer der Flanschplatte zugewandten Fläche zur Erhöhung einer Biegeelastizität der Tragvorrichtung auf. Damit kann beispielsweise verhindert werden, dass sich zu große Spannungen im zweiten Tragelement der Tragvorrichtung ergeben, wenn während des Betriebs der Aktorvorrichtung Kräfte durch die Tragvorrichtung abgestützt werden müssen.
- In einer weiteren Ausführungsvariante weist die Tragvorrichtung, insbesondere ein zweites Tragelement der Tragvorrichtung, einen Haltebereich zum Halten von Versorgungsleitungen, insbesondere elektrischen Versorgungsleitungen, für die Aktorvorrichtung auf, insbesondere auf einer dem Nockenträger abgewandten Seite der Tragvorrichtung. Damit kann die Tragvorrichtung neben dem Tragen der Aktorvorrichtung eine weitere Funktion übernehmen.
- In einem Ausführungsbeispiel weist die Kraftübertragungsvorrichtung ein weiteres Kraftübertragungselement auf, insbesondere einen Schlepphebel oder einen Kipphebel, das um die Hebelachse schwenkbar ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Tragvorrichtung als Abstandhalter zwischen dem Kraftübertragungselement und dem weiteren Kraftübertragungselement, insbesondere direkt angrenzend an das Kraftübertragungselement und das weitere Kraftübertragungselement, (insbesondere auf der Hebelachse) angeordnet. Damit kann die Tragvorrichtung neben dem Tragen der Aktorvorrichtung eine weitere Funktion übernehmen.
- Zweckmäßig kann das weitere Kraftübertragungselement in Abhängigkeit von einer Axialposition des Nockenträgers wahlweise eine Wirkverbindung zwischen einem dritten Nocken des Nockenträgers und einem weiteren Gaswechselventil (z. B. Einlassventil oder Auslassventil eines Zylinders) der Brennkraftmaschine oder zwischen einem vierten Nocken und dem weiteren Gaswechselventil herstellen.
- Die Aktorvorrichtung kann auf vielfältige Weise ausgebildet sein. Es ist möglich, dass die Aktorvorrichtung einen oder mehrere Aktoren aufweist, die jeweils einen verfahrbaren Stift oder Pin aufweisen. Der insbesondere in Radialrichtung der Welle bzw. des Nockenträgers verfahrbare Stift oder Pin kann zum Verschieben des Nockenträgers in einer Axialrichtung beispielsweise in eine wendelförmige Eingriffsspur oder Schaltkulisse des Nockenträgers eingreifen. Es ist möglich, dass ein erster Aktor der Aktorvorrichtung zum Verschieben des Nockenträgers in einer ersten Axialrichtung durch Eingreifen (Einspuren) in eine erste Eingriffsspur des Nockenträgers ausgebildet ist. Es ist auch möglich, dass ein zweiter Aktor zum Verschieben des Nockenträgers in einer zweiten Axialrichtung, die der ersten Axialrichtung entgegengesetzt ist, durch Eingreifen (Einspuren) in eine zweite Eingriffsspur des Nockenträgers ausgebildet ist.
- Zweckmäßig können der Nockenträger, die Welle und die Aktorvorrichtung ein Schiebenockensystem bilden.
- Die Erfindung betrifft auch ein Kraftahrzeug, insbesondere ein Nutzfahrzeug (z. B. Lastkraftwagen oder Omnibus), mit einem variablen Ventiltrieb wie hierin offenbart.
- Es ist auch möglich, die Vorrichtung wie hierin offenbart für Personenkraftwagen, Großmotoren, geländegängige Fahrzeuge, stationäre Motoren, Marinemotoren usw. zu verwenden.
- Die zuvor beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen und Merkmale der Erfindung sind beliebig miteinander kombinierbar. Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im Folgenden unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- eine isometrische Ansicht eines beispielhaften variablen Ventiltriebs gemäß der vorliegenden Offenbarung;
- Figur 2
- eine Draufsicht bzw. eine Ansicht von oben auf den beispielhaften variablen Ventiltrieb;
- Figur 3
- eine Schnittdarstellung des beispielhaften variablen Ventiltriebs entlang einer Linie A-A in
Figur 2 : und - Figur 4
- eine Detaildarstellung eines Details B des beispielhaften variablen Ventiltriebs von
Figur 3 . - Die in den Figuren gezeigten Ausführungsformen stimmen zumindest teilweise überein, so dass ähnliche oder identische Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind und zu deren Erläuterung auch auf die Beschreibung der anderen Ausführungsformen bzw. Figuren verwiesen wird, um Wiederholungen zu vermeiden.
- Die
Figuren 1 und2 zeigen einen variablen Ventiltrieb 10. Der variable Ventiltrieb 10 weist eine Welle (Nockenwelle) 12, ein Schiebenockensystem 14, eine Kraftübertragungsvorrichtung 16, ein erstes Gaswechselventil 18 und ein zweites Gaswechselventil 20 auf. Die Gaswechselventile 18, 20 können beispielweise Einlassventile oder Auslassventile eines Zylinders einer Brennkraftmaschine sein. - Der variable Ventiltrieb 10 kann zum Anpassen der Ventilsteuerkurven des ersten und zweiten Gaswechselventils 18, 20 verwendet werden. Der variable Ventiltrieb 10 ist einer Brennkraftmaschine (nicht dargestellt) zugeordnet. Die Brennkraftmaschine kann beispielsweise in einem Nutzfahrzeug, zum Beispiel einem Omnibus oder einem Lastkraftwagen, umfasst sein. Die Brennkraftmaschine kann einen oder mehrere Zylinder aufweisen.
- Das Schiebenockensystem 14 weist einen Nockenträger 22 und eine Aktorvorrichtung 24, 26 mit einem ersten Aktor 24 und einem zweiten Aktor 26 auf.
- Der Nockenträger 22 ist drehfest und axial verschiebbar auf der Welle 12 angeordnet, z. B. mittels einer Axialprofilierung des Außenumfangs der Welle 12 und des Innenumfangs des Nockenträgers 22 (bspw. Zahnwellenverbindung oder Keilwellenverbindung). Es ist möglich, dass mehrere Nockenträger 22 auf der Welle 12 angeordnet sein können, um bspw. Gaswechselventile mehrerer Zylinder der Brennkraftmaschine zu betätigen. Der Nockenträger 22 weist vier Nocken 28-31, eine erste Eingriffsspur (Schaltkulisse) 32 und eine zweite Eingriffsspur (Schaltkulisse) 34 auf.
- Der Nockenträger 22 bildet zusammen mit der Welle 12 eine Nockenwelle. Die Welle 12 mit dem Nockenträger 22 ist als obenliegende Nockenwelle (engl. overhead camshaft - OHC) angeordnet. Die Welle 12 mit dem Nockenträger 22 kann Teil eines Doppelnockenwellensystems (engl. double overhead camshaft - DOHC) sein oder als Einzelnockenwelle (engl. single overhead camshaft - SOHC) vorgesehen sein.
- Der vier Nocken 28-31 können unterschiedliche Nockenkonturen zum Erzeugen unterschiedlicher Ventilsteuerkurven für die Gaswechselventile 18, 20 aufweisen. Die Nocken 28-31 können zumindest teilweise auch als Nullhubnocken ausgebildet sein. Die unterschiedlichen Nockenkonturen der Nocken 28-31 können beispielsweise zur Verbrauchsreduzierung, zum Thermomanagement oder zur Realisierung einer Motorbremse eingesetzt werden.
- Die vier Nocken 28-31 sind entlang einer Längsachse des Nockenträgers 22 zueinander versetzt angeordnet. Der erste Nocken 28 ist angrenzend an den zweiten Nocken 29 angeordnet. Der dritte Nocken 30 ist angrenzend an den vierten Nocken 31 angeordnet. Der erste und zweite Nocken 28, 29 dienen wahlweise zur Betätigung des ersten Gaswechselventils 18. Der dritte und vierten Nocken 30, 31 dienen wahlweise zur Betätigung des zweiten Gaswechselventils 20. Die Nocken 28, 29 und 30, 31 sind an entgegengesetzten Enden des Nockenträgers 22 angeordnet. In anderen Ausführungsformen können zusätzliche Nocken, weniger Nocken und/oder alternative Anordnungen der Nocken vorgesehen sein, z. B. eine mittige Anordnung der Nocken am Nockenträger.
- Die erste Eingriffsspur 32 und die zweite Eingriffsspur 34 sind mittig am Nockenträger 22 vorgesehen. Es ist auch möglich, dass die Eingriffsspuren außermittig angeordnet sind, z. B. endseitig am Nockenträger. Die erste und zweite Eingriffsspur 32, 34 erstrecken sich wendelförmig (helixförmig) als Vertiefungen (Nuten) in dem Nockenträger 22 um eine Längsachse der Welle 12.
- Zum axialen Verschieben des Nockenträgers 22 können radial zur Längsachse der Welle 12 verschiebbare Stifte (Pins) der Aktoren 24, 26 selektiv in die Eingriffsspuren 32, 34 eingreifen (einspuren). Im Einzelnen kann der Stift des ersten Aktors 24 selektiv in die erste Eingriffsspur 32 zum Verschieben des Nockenträgers 22 von einer Axialposition zu einer anderen Axialposition eingreifen. Der Stift des zweiten Aktors 26 wiederum kann selektiv in die zweite Eingriffsspur 34 eingreifen. Dann wird der Nockenträger 22 von der anderen Axialposition zurück verschoben. Je nach Axialposition des Nockenträgers 22 werden die Gaswechselventile 18, 20 entweder von dem ersten Nocken 28 und dem dritten Nocken 30 oder von dem zweiten Nocken 29 und dem vierten Nocken 31 betätigt. Beispielsweise wird das zweite Gaswechselventil 20 in der dargestellten Axialposition des Nockenträgers 22 von dem vierten Nocken 31 betätigt.
- Die Axialverschiebung des Nockenträgers 22 wird dadurch ausgelöst, dass der ausgefahrene Stift des jeweiligen Aktors 24, 26 bezüglich einer Axialrichtung der Welle 12 ortsfest ist. Folglich wird der verschiebbare Nockenträger 22 aufgrund der Wendelform der Eingriffsspuren 32, 34 in einer Längsrichtung der Welle 12 verschoben, wenn einer der ausgefahrenen Stifte in die jeweilige Eingriffsspur 32, 34 eingreift. Am Ende des axialen Verschiebevorgangs wird der ausgefahrene Stift des jeweiligen Aktors 24, 26 von der jeweiligen Eingriffsspur 32, 34 über eine Ausschieberampe entgegengesetzt zu der Ausfahrrichtung geführt und somit eingefahren bzw. ausgeworfen. Der Stift des jeweiligen Aktors 24, 26 gelangt außer Eingriff mit der jeweiligen Eingriffsspur 32, 34.
- Die Aktoren 24, 26 können elektrisch (z. B. elektromotorisch, elektromagnetisch), pneumatisch und/oder hydraulisch betätigt sein In der dargestellten Ausführungsform sind die Aktoren elektrisch betätigt (siehe elektrische Anschlüsse an deren oberen Enden).
- Das Schiebenockensystem 14 kann zusätzlich eine Arretierungsvorrichtung (nicht dargestellt) aufweisen. Die Arretierungsvorrichtung kann so ausgebildet sein, dass sie den Nockenträger 22 in den gewünschten Axialpositionen axial sichert. Dazu kann die Arretierungsvorrichtung beispielsweise einen elastisch vorgespannten Sperrkörper aufweisen. Der Sperrkörper kann in einer ersten Axialposition des Nockenträgers 22 in eine erste Ausnehmung des Nockenträgers 22 eingreifen und in einer zweiten Axialposition des Nockenträgers 22 in eine zweite Ausnehmung des Nockenträgers 22 eingreifen. Die Arretierungsvorrichtung kann beispielsweise in der Welle 12 vorgesehen sein.
- Die Kraftübertragungsvorrichtung 16 weist ein erstes Kraftübertragungselement 40, ein zweites Kraftübertragungselement 41, eine Hebelachse 42 und eine Mehrzahl von Lagerböcken 43 auf. Die Kraftübertragungselemente 40, 41 sind drehbar auf der Hebelachse 42 angeordnet, sodass sie um die Hebelachse 42 schwenkbar sind. Die Hebelachse 42 ist in den Lagerböcken 43 gelagert bzw. gehalten. Die Welle 12 ist drehbar in den Lagerböcken 43 gelagert. Es können bspw. auch getrennte Lagerböcke für die Hebelachse 42 und die Welle 12 vorgesehen sein.
- In der gezeigten Ausführungsform sind die Kraftübertragungselemente 40, 41 als Kipphebel und die Hebelachse 42 somit als eine Kipphebelachse ausgebildet. Es ist allerdings auch möglich, dass die Kraftübertragungselemente 40, 41 beispielsweise als Schlepphebel und die Hebelachse 42 somit als eine Schlepphebelachse ausgebildet ist.
- In der dargestellten Ausführung dient das erste Kraftübertragungselement 40 zum Betätigen des ersten Gaswechselventils 18 und das zweite Kraftübertragungselement 41 zum Betätigen des zweiten Gaswechselventils 20. Es ist allerdings auch möglich, dass beispielsweise mehrere Gaswechselventile mittels nur eines Kraftübertragungselement zum Beispiel unter Zwischenschaltung einer Ventilbrücke betätigt werden.
- Die Kraftübertragungselemente 40, 41 weisen jeweils einen Nockenfolger 44, 45, zum Beispiel in Form einer drehbar gelagerten Rolle, auf. Die Nockenfolger 44, 45 folgen in Abhängigkeit von einer Axialposition des Nockenträgers 22 einer Nockenkontur der Nocken 28-31.
- In der ersten Axialposition des Nockenträgers 22 ist das erste Kraftübertragungselement 40 über den Nockenfolger 44 in Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken 28 und dem ersten Gaswechselventil 18. Das zweite Kraftübertragungselement 41 ist über den Nockenfolger 45 in Wirkverbindung zwischen dem dritten Nocken 30 und dem zweiten Gaswechselventil 20.
- Die Gaswechselventile 18 und 20 werden gemäß den Nockenkonturen des ersten und zweiten Nockens 28, 30 betätigt.
- In der zweiten Axialposition des Nockenträgers 22 ist das erste Kraftübertragungselement 40 über den Nockenfolger 44 in Wirkverbindung zwischen dem zweiten Nocken 29 und dem ersten Gaswechselventil 18. Das zweite Kraftübertragungselement 41 ist über den Nockenfolger 45 in Wirkverbindung zwischen dem vierten Nocken 31 und dem zweiten Gaswechselventil 20. Die Gaswechselventile 18 und 20 werden gemäß den Nockenkonturen des zweiten und vierten Nockens 29, 31 betätigt. Diese Situation ist in den
Figuren 1 und2 dargestellt. - Der erste Aktor 24 und der zweite Aktor 26 sind teilweise in der Hebelachse 42 aufgenommen (integriert). Dies kann insbesondere unter dem Gesichtspunkt einer optimalen Bauraumausnutzung vorteilhaft sein, da die Aktoren 24 und 26 so keinen oder kaum separaten Bauraum benötigen. Die Aktoren 24 und 26 werden hierbei von einer Tragvorrichtung 46 getragen, wie nachfolgend im Detail beschrieben ist. Es ist allerdings beispielsweise auch möglich, den ersten Aktor 24 und/oder den zweiten Aktor 26 über eine Tragvorrichtung, die an der Hebelachse 42 angebracht ist, außerhalb der Hebelachse 42 zu tragen (nicht gesondert dargestellt).
- Die
Figur 3 zeigt einen Querschnitt durch die Welle 12, den Nockenträger 22, und die Tragvorrichtung 46 entlang der Linie A-A vonFigur 2 . DieFigur 4 zeigt das Detail B vonFigur 3 in vergrößertem Maßstab. Wie nachfolgend für den ersten Aktor 24 beschrieben, kann der zweite Aktor 26 gleichermaßen von der Tragvorrichtung 46 getragen sein. D.h., die Tragvorrichtung 46 kann zum Tragen des zweiten Aktors 26 gleichermaßen wie zum Tragen des ersten Aktors 24 ausgebildet sein. Bspw. kann die Tragvorrichtung 46 im Wesentlichen spiegelsymmetrisch bezüglich einer Mittelebene der Tragvorrichtung 46 ausgebildet sein, die eine Längsachse der Hebelachse 42 senkrecht schneidet. Der zweite Aktor 26 kann wie der erste Aktor 24 ausgebildet sein. - Die Tragvorrichtung 46 umgreift die Hebelachse 42 vollständig. Hierdurch kann die biegeweiche Hebelachse 42, die weiter durch Aufnahme des ersten Aktors 24 geschwächt ist, versteift werden. Insbesondere kann eine Biegefestigkeit erhöht werden. Die Tragvorrichtung 46 kann einteilig oder, wie dargestellt ist, mehrteilig aufgebaut sein.
- Die Tragvorrichtung 46 weist ein erstes Tragelement 48 und ein zweites Tragelement 50 auf. Die Tragelemente 48, 50 weisen einander zugewandte Aufnahmeschalen 52, 54 auf. Die Aufnahmeschalen 52, 54 können als Halbschalen gebildet sein. Die Aufnahmeschalen 52, 54 bilden zusammen ein Aufnahmeloch zur Aufnahme bzw. zum Umgeben (Umgreifen) der Hebelachse 42. Die Aufnahmeschalen 52, 54 sind so geformt, dass sie mit einer Außenumfangsform der Hebelachse 42 zusammenpassen, insbesondere dieser entsprechen. Insbesondere sind die Aufnahmeschalen 52, 54 kreiszylindersegmentförmig.
- Das erste Tragelement 48 ist an dem zweiten Tragelement 50 mittels mehrerer Schrauben 56, 58 lösbar befestigt, wobei die Tragelemente 48,50 die Hebelachse 42 zwischen sich klemmen. Hierbei sind die Tragelemente 48, 50 im Bereich der Schraube 56 in Kontakt miteinander, während sie im Bereich der Schraube 58, das heißt auf einer gegenüberliegenden Seite der Hebelachse 42, mit einem geringen Spalt (zum Beispiel < 1 mm) voneinander beabstandet sind. Durch Anziehen der Schraube 58 wird die Klemmkraft der Tragelemente 48, 50 auf die Hebelachse 42 erhöht. Zuvor wird die Schraube 56 angezogen. Die Tragelemente 48, 50 bilden somit eine mehrteilige, ringförmige Klemme für die Hebelachse 42. Alternativ zu den Schrauben können bspw. auch andere (z. B. lösbare) Befestigungselemente verwendet werden.
- Die Tragelemente 48, 50 können gegen Verdrehen und axial an der Hebelachse 42 gesichert sein. Hierzu kann beispielsweise ein einziger Stift (nicht dargestellt) vorgesehen sein, der über einen Außenumfang der Hebelachse 42 vorsteht und in entsprechenden Aufnahmen der Tragelemente 48, 50 aufgenommen ist.
- Mittels der Schrauben (Befestigungselemente) 56 und 58 ist auch der erste Aktor 24 lösbar an der Tragvorrichtung 46, insbesondere dem ersten Tragelement 48, befestigt. Im Einzelnen ist der erste Aktor 24 über eine Flanschplatte 60 an einer Fläche des ersten Tragelements 48 angebracht, die dem Nockenträger 22 zugewandt ist.
- Der erste Aktor 24 ist in dem ersten Tragelement 48, der Hebelachse 42 und dem zweiten Tragelement 50 aufgenommen. Hierzu erstreckt sich der erste Aktor 24 durch entsprechende Aufnahmelöcher 62, 64 bzw. 66 im ersten Tragelement 48, in der Hebelachse 42 bzw. dem zweiten Tragelement 50. Die Aufnahmelöcher 62, 64 und 66 teilen eine gemeinsame Längsachse und sind miteinander ausgerichtet. Die Aufnahmelöcher 62, 64 und 66 erstrecken sich insbesondere senkrecht zu einer Längsachse der Hebelachse 42.
- Das Aufnahmeloch 62 des ersten Tragelements 48 weist einen umlaufenden Absatz 68 auf, der mit einem umlaufenden Absatz 70 am ersten Aktor 24 zusammenpasst. Der Absatz 68 ist als ein Bereich des Aufnahmelochs 62 mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet. Der Absatz 70 ist als ein Bereich des ersten Aktors 24 mit vergrößertem Durchmesser ausgebildet. Der Absatz 70 schließt sich direkt an die Flanschplatte 60 an. Über die Absätze 68, 70 ist der erste Aktor 24 in Querrichtung am ersten Tragelement 48 der Tragvorrichtung 46 abgestützt. Damit können Querkräfte, die beim Betrieb des ersten Aktors 24 während des Verschiebens des Nockenträgers 22 entstehen, direkt in das erste Tragelement 48 eingeleitet werden, ohne sich auf die Hebelachse 42 auszuwirken. Über das erste Tragelement 48 werden die Querkräfte dann in die Hebelachse 42 eingeleitet, die die Querkräfte schließlich zu den Lagerböcken 43 leitet. Damit kann verhindert werden, dass die Querkräfte über einen Körper des ersten Aktors 24 gehen und diesen bspw. verformen.
- Die Hebelachse 42 weist einen Fluidlängskanal 72 auf. Der Fluidlängskanal 72 erstreckt sich exzentrisch entlang einer Längsachse der Hebelachse 42 durch die Hebelachse 42. Der Fluidlängskanal 72 kann beispielsweise zum Führen eines Schmierfluids zum Schmieren der Lagerstellen der Kraftübertragungselemente 40, 41 (siehe
Figuren 1 und2 ) genutzt werden. Der Fluidlängskanal 72 schneidet bzw. kreuzt das Aufnahmeloch 64 in der Hebelachse 42. Um eine Fluidleckage zu verhindern, sind Dichtungen 74, 76 vorgesehen. Die erste Dichtung 74 sitzt in einer Umfangsnut im Aufnahmeloch 62 des ersten Tragelements 48. Die zweite Dichtung 76 sitzt in einer Umfangsnut im Aufnahmeloch 66 des zweiten Tragelements 50. Die Dichtungen 74, 76 können beispielsweise als O-Ringe ausgebildet sein. - Das erste Tragelement 48 weist an einer der Flanschplatte 60 zugewandten Fläche eine Mehrzahl von Ausnehmungen 78 auf. Die Ausnehmungen 78 sind als Taschen gebildet. Die Ausnehmungen 78 können eine Biegeelastizität des ersten Tragelements 48 erhöhen. Damit können beispielsweise überhöhte Spannungen im zweiten Tragelement 50 bei Einleitung von Kräften durch den ersten Aktor 24 in die Tragvorrichtung 46 verringert werden.
- Unter erneuter Bezugnahme auf die
Figuren 1 und2 weist das zweite Tragelement 50 einen Haltebereich 80 auf. Der Haltebereich 80 ist an einer Seite der Tragvorrichtung entgegengesetzt zu dem Nockenträger 22 angeordnet. Der Haltebereich 80 kann integral-einstückig mit dem zweiten Tragelement 50 verbunden sein oder beispielsweise an dem zweiten Tragelement 50 angebracht sein. An dem Haltebereich 80 können beispielsweise elektrische, pneumatische oder hydraulische Versorgungsleitungen (nicht dargestellt) insbesondere für den ersten Aktor 24 und den zweiten Aktor 26 gehalten werden. Zum Beispiel können elektrische Versorgungsleitungen gehalten werden, wenn die Aktoren 24, 26 als elektrische Aktoren ausgebildet sind. - Die Tragvorrichtung 46 ist zudem als ein Abstandhalter auf der Hebelachse 42 zwischen den Kraftübertragungselementen 40, 41 angeordnet. Das erste Kraftübertragungselement 40 und das zweite Kraftübertragungselement 41 sind insbesondere an entgegengesetzten Endflächen der Tragvorrichtung 46 anliegend angeordnet.
-
- 10
- Variabler Ventiltrieb
- 12
- Welle
- 14
- Schiebenockensystem
- 16
- Kraftübertragungsvorrichtung
- 18
- Erstes Gaswechselventil
- 20
- Zweites Gaswechselventil
- 22
- Nockenträger
- 24
- Erster Aktor
- 26
- Zweiter Aktor
- 28
- Erster Nocken
- 29
- Zweiter Nocken
- 30
- Dritter Nocken
- 31
- Vierter Nocken
- 32
- Erste Eingriffsspur
- 34
- Zweite Eingriffsspur
- 40
- Erstes Kraftübertragungselement
- 41
- Zweites Kraftübertragungselement
- 42
- Hebelachse
- 43
- Lagerbock
- 44
- Nockenfolger
- 45
- Nockenfolger
- 46
- Tragvorrichtung
- 48
- Erstes Tragelement
- 50
- Zweites Tragelement
- 52
- Aufnahmeschale
- 54
- Aufnahmeschale
- 56
- Schraube
- 58
- Schraube
- 60
- Flanschplatte
- 62
- Aufnahmeloch
- 64
- Aufnahmeloch
- 66
- Aufnahmeloch
- 68
- Absatz
- 70
- Absatz
- 72
- Fluidlängskanal
- 74
- Dichtung
- 76
- Dichtung
- 78
- Ausnehmung
- 80
- Haltebereich
Claims (14)
- Variabler Ventiltrieb (10), insbesondere mit einem Schiebenockensystem (14), für eine Brennkraftmaschine, aufweisend:eine Welle (12);einen Nockenträger (22), der drehfest und axial verschiebbar auf der Welle (12) angeordnet ist und einen ersten Nocken (28) und einen zweiten Nocken (29) aufweist;eine Kraftübertragungsvorrichtung (16) mit einer Hebelachse (42) und einem Kraftübertragungselement (40), insbesondere einem Schlepphebel oder einem Kipphebel, das um die Hebelachse (42) schwenkbar ist und in Abhängigkeit von einer Axialposition des Nockenträgers (22) wahlweise eine Wirkverbindung zwischen dem ersten Nocken (28) und einem Gaswechselventil (18, 20) der Brennkraftmaschine oder zwischen dem zweiten Nocken (29) und dem Gaswechselventil (18, 20) herstellt;eine Aktorvorrichtung (24, 26) zum axialen Verschieben des Nockenträgers (22); undeine Tragvorrichtung (46), die die Hebelachse (42) zumindest teilweise umgreift und die Aktorvorrichtung (24, 26) trägt,
dadurch gekennzeichnet, dassdie Tragvorrichtung (46) die Hebelachse (42) mehrteilig umgreift; und/oder die Tragvorrichtung (46) ein erstes Tragelement (48) und ein zweites Tragelement (50) aufweist, die aneinander befestigt sind und jeweils eine Aufnahmeschale (52, 54), insbesondere eine Aufnahmehalbschale, zum Bilden einer Aufnahme für die Hebelachse (42) aufweisen. - Variabler Ventiltrieb (10) nach Anspruch 1, wobei:die Aktorvorrichtung (24, 26), insbesondere ein erster Aktor (24) und ein zweiter Aktor (26) der Aktorvorrichtung, zumindest teilweise in der Hebelachse (42) aufgenommen ist; oderdie Aktorvorrichtung (24, 26), insbesondere ein erster Aktor (24) und ein zweiter Aktor (26) der Aktorvorrichtung, von der Tragvorrichtung (46) außerhalb der Hebelachse (42) getragen ist.
- Variabler Ventiltrieb (10) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei:die Tragvorrichtung (46) so ausgebildet ist, dass sie die Hebelachse (42) durch das Umgreifen versteift und/oder eine Biegeweichheit der Hebelachse (42) verringert und/oder eine Biegesteifheit der Hebelachse (42) erhöht; und/oderdie Tragvorrichtung (46) mindestens eine mit einer Außenumfangsfläche der Hebelachse (42) zusammenpassende, insbesondere kreiszylindersegmentförmige, Kontaktfläche zum zumindest teilweisen Umgreifen der Hebelachse (42) aufweist, die die Hebelachse (42) durch das zumindest teilweise Umgreifen versteift und/oder eine Biegeweichheit der Hebelachse (42) verringert und/oder eine Biegesteifheit der Hebelachse (42) erhöht.
- Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:die Tragvorrichtung (46) mittels einer Klemmverbindung an der Hebelachse (42) angebracht ist; und/oderdie Tragvorrichtung (46) eine ringförmige Klemme für die Hebelachse (42) bildet.
- Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
die Tragvorrichtung (46), insbesondere ein erstes Tragelement (48) und/oder ein zweites Tragelement (50) der Tragvorrichtung (46), axial und/oder verdrehsicher an der Hebelachse (42) gesichert ist; insbesondere mittels eines Stifts, insbesondere mittels eines einzigen Stifts. - Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
ein oder mehrere Aktoren der Aktorvorrichtung (24, 26) in der Tragvorrichtung (46), insbesondere einem ersten Tragelement (48) und/oder einem zweiten Tragelement (50) der Tragvorrichtung (46), aufgenommen sind. - Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:die Tragvorrichtung (46) ein oder mehrere Aufnahmelöcher (62, 66) zur Aufnahme eines oder mehrerer Aktoren der Aktorvorrichtung (24, 26) aufweist; unddas eine oder die mehreren Aufnahmelöcher (62) einen Absatz aufweist, an dem der eine oder die mehreren Aktoren zur Aufnahme von Querkräften abgestützt ist.
- Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:das erste Tragelement (48) und das zweite Tragelement (50) mittels einer Klemmverbindung an der Hebelachse (42) angebracht ist; und/oderdas erste Tragelement (48) und das zweite Tragelement (50) eine ringförmige Klemme für die Hebelachse (42) bilden, und/oderdas erste Tragelement (48) und das zweite Tragelement (50) einander auf einer Seite der Hebelachse (42) kontaktieren und auf einer gegenüberliegenden Seite der Hebelachse (42) zum Klemmen der Hebelachse (42) voneinander beabstandet sind.
- Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:die Hebelachse (42) einen, insbesondere exzentrischen, Fluidlängskanal (72), insbesondere zum Zuführen von Schmierfluid zum Schmieren einer Lagerstelle des Kraftübertragungselements (40), aufweist, der ein Aufnahmeloch (64) der Hebelachse (42) für die Aktorvorrichtung (24, 26) zumindest teilweise kreuzt; unddie Tragvorrichtung (46) zum Verhindern einer Leckage abgedichtet ist.
- Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
die Aktorvorrichtung (24, 26) mittels einer Flanschplatte (60) außen an der Tragvorrichtung (46), insbesondere einem ersten Tragelement (48) der Tragvorrichtung (46), angebracht ist. - Variabler Ventiltrieb (10) nach Anspruch 10, wobei:
die Tragvorrichtung (46), insbesondere das erste Tragelement (48), mindestens eine Ausnehmung (78) an einer der Flanschplatte (60) zugewandten Fläche zur Erhöhung einer Biegeelastizität der Tragvorrichtung (46) aufweist. - Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:
die Tragvorrichtung (46), insbesondere ein zweites Tragelement (50) der Tragvorrichtung (46), einen Haltebereich (80) zum Halten von Versorgungsleitungen, insbesondere elektrischen Versorgungsleitungen, für die Aktorvorrichtung (24, 26) aufweist, insbesondere auf einer dem Nockenträger (22) abgewandten Seite der Tragvorrichtung (46). - Variabler Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei:die Kraftübertragungsvorrichtung (16) ein weiteres Kraftübertragungselement (41) aufweist, insbesondere einen Schlepphebel oder einen Kipphebel, das um die Hebelachse (42) schwenkbar ist; unddie Tragvorrichtung (46) als Abstandhalter zwischen dem Kraftübertragungselement (40) und dem weiteren Kraftübertragungselement (41), insbesondere direkt angrenzend an das Kraftübertragungselement (40) und das weitere Kraftübertragungselement (41), angeordnet ist.
- Kraftahrzeug, insbesondere Nutzfahrzeug, mit einem variablen Ventiltrieb (10) nach einem der vorherigen Ansprüche.
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