DE102007040677A1

DE102007040677A1 - Internal combustion engine with variable gas exchange valve drive

Info

Publication number: DE102007040677A1
Application number: DE200710040677
Authority: DE
Inventors: Stefan Arnold; Andreas Nendel
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-08-29
Filing date: 2007-08-29
Publication date: 2009-03-05
Also published as: WO2009027179A1

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Brennkraftmaschine (2) mit variablem Gaswechselventiltrieb (1), der eine Trägerwelle (3), ein darauf drehfest und längsverschiebbar angeordnetes Nockenstück (4) mit spiralförmigen Verschiebenuten (8, 9) und eine zum Verschieben des Nockenstücks dienende Stellvorrichtung (10a, 10b, 10c, 10d) aufweist, die eine Gruppe von Stellelementen (13, 14, 15, 28) mit ansteuerbaren Betätigungsstiften (16, 17, 18, 29) umfasst, welche längs zur Trägerwelle beabstandet zueinander angeordnet sind, jeweils zwischen einem Steuerabschnitt (19, 20, 21, 27) des zugehörigen Stellelements und dem Nockenstück verlaufen und in zumindest eine der Verschiebenuten einkoppelbar sind, wobei der Durchmesser der Betätigungsstifte deutlich kleiner als die Dimensionierung der Steuerabschnitte in Längsrichtung der Trägerwelle ist. Dabei ist es entweder vorgesehen, dass die Steuerabschnitte über den Umfang der Trägerwelle versetzt zueinander verlaufen oder dass die Steuerabschnitte quer zur Trägerwelle versetzt aufeinander gestapelt angeordnet sind.Proposed is an internal combustion engine (2) with a variable gas exchange valve drive (1) which has a carrier shaft (3), a cam piece (4) arranged thereon in a rotationally and longitudinally displaceable manner with spiral displacement grooves (8, 9) and an actuating device (10a, 10a) for displacing the cam piece. 10b, 10c, 10d) which comprises a group of actuating elements (13, 14, 15, 28) with controllable actuating pins (16, 17, 18, 29) which are arranged longitudinally spaced from one another to the carrier shaft, between a respective control section ( 19, 20, 21, 27) of the associated actuating element and the cam piece and can be coupled into at least one of the sliding grooves, wherein the diameter of the actuating pins is significantly smaller than the dimensioning of the control sections in the longitudinal direction of the carrier shaft. It is either provided that the control sections over the circumference of the carrier shaft offset from each other or that the control sections are arranged offset from one another transversely to the carrier shaft stacked.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit variablem Gaswechselventiltrieb, der eine Trägerwelle, ein auf der Trägerwelle drehfest und längsverschiebbar angeordnetes Nockenstück mit spiralförmigen Verschiebenuten und eine zum Verschieben des Nockenstücks dienende Stellvorrichtung aufweist. Die Stellvorrichtung umfasst eine Gruppe von Stellelementen mit ansteuerbaren Betätigungsstiften, die quer zur Trägerwelle ausgerichtet und längs zur Trägerwelle beabstandet zueinander angeordnet sind, jeweils zwischen einem Steuerabschnitt des zugehörigen Stellelements und dem Nockenstück verlaufen und in zumindest eine der Verschiebenuten einkoppelbar sind. Dabei ist der Durchmesser der Betätigungsstifte deutlich kleiner als die Dimensionierung der Steuerabschnitte in Längsrichtung der Trägerwelle.The The invention relates to an internal combustion engine with a variable gas exchange valve drive, the one carrier wave, one on the carrier wave rotationally fixed and longitudinally displaceable cam piece with helical sliding grooves and one for shifting having the cam piece serving adjusting device. The Actuator comprises a group of actuators with controllable Actuator pins aligned transversely to the carrier shaft and spaced along the carrier shaft to each other are arranged, each between a control section of the associated Control element and the cam piece run and in at least one of the sliding grooves can be coupled. Here is the diameter the actuation pins significantly smaller than the dimensions the control sections in the longitudinal direction of the carrier shaft.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine Brennkraftmaschine mit einem derartigen Gaswechselventiltrieb ist aus der als gattungsbildend betrachteten EP 0 798 451 B1 vorbekannt. Das dort vorgeschlagene Nockenstück ist mit einer Innenverzahnung auf einer Trägerwelle mit Außenverzahnung drehfest, jedoch längs verschiebbar angeordnet und weist drei unmittelbar nebeneinander liegende Nocken mit unterschiedlichen Erhebungen auf. Zur betriebspunktabhängigen Längseinstellung des Nockenstücks, bei welcher jeweils eine der Erhebungen mittels eines Nockenfolgers auf ein Gaswechselventil übertragen wird, dient eine vier Stellelemente umfassende und mit zwei Verschiebenuten zusammenwirkende Stellvorrichtung. Diese ist zur Darstellung der Dreistufigkeit des Gaswechselventiltriebs in zwei Gruppen mit jeweils zwei Stellelementen aufgeteilt, wobei die Betätigungsstifte einer Gruppe mit derselben Verschiebenut zusammenwirken und entsprechend dem Axialhub der Verschiebenuten mit vergleichsweise geringem Abstand zueinander entlang der Trägerwelle angeordnet sind.An internal combustion engine with such a gas exchange valve drive is considered from the considered generic EP 0 798 451 B1 previously known. The cam piece proposed therein is non-rotatably mounted with internal teeth on a carrier shaft with external teeth, but longitudinally displaceable and has three directly adjacent cams with different elevations. For operating point-dependent longitudinal adjustment of the cam piece, in which in each case one of the elevations is transmitted by means of a cam follower on a gas exchange valve, serves a four actuators comprehensive and cooperating with two displacement grooves actuator. This is divided to represent the three-stage of the gas exchange valve drive in two groups, each with two adjusting elements, wherein the actuating pins of a group cooperate with the same Verschiebenut and are arranged according to the Axialhub the sliding grooves with a relatively small distance from each other along the carrier shaft.

Bei Betrachtung des in 1 der zitierten Druckschrift zwar stark vereinfacht, im Hinblick auf die Außenproportionen jedoch weitgehend praxisnah dargestellten Stellelements wird es deutlich, dass die konstruktive Untergrenze dieses Abstands maßgeblich durch den Bauraumbedarf der die Betätigungsstifte ansteuernden Steuerabschnitte beschränkt wird. Dieser Bauraumbedarf hängt zwar einerseits vom physikalischen Wirkprinzip des Steuerabschnitts ab, welches hydraulisch, pneumatisch, rein mechanisch oder, wie beispielsweise in der WO 2003 021 612 A1 vorgeschlagen, auch elektromagnetisch sein kann. Andererseits ist jedoch eine Miniaturisierung der Steuerabschnitte stets nur in engen Grenzen möglich. Insofern kann der durch die erforderliche Dimensionierung der Steuerabschnitte vorgegebene Mindestabstand der Betätigungsstifte dazu führen, dass bestimmte Konfigurationen von Stellvorrichtungen/Verschiebenuten der in Längsrichtung der Trägerwelle bei diesen Konfigurationen dann zueinander eng beabstandet anzuordnenden Stellelemente nicht umsetzbar sind. Bei solchen Konfigurationen handelt es sich insbesondere um diejenige gemäß der zitierten Druckschrift, bei der einer Verschiebenut zwei Betätigungsstifte zugeordnet sind, und eine weitere Konfiguration mit drei Stellelementen und zwei Verschiebenuten, wobei dem mittleren Stellelement beide Verschiebenuten zugeordnet sind. Diese weitere Konfiguration ist ebenfalls für einen dreistufig wirkenden Gaswechselventiltrieb vorgesehen.Looking at the in 1 Although the cited document is greatly simplified, with regard to the outer proportions but largely practically oriented control element, it is clear that the constructive lower limit of this distance is significantly limited by the space requirement of the control pins driving the control sections. Although this space requirement depends on the one hand on the physical action principle of the control section, which hydraulically, pneumatically, purely mechanically or, as in the WO 2003 021 612 A1 proposed, may also be electromagnetic. On the other hand, however, a miniaturization of the control sections is always possible only within narrow limits. In this respect, the predetermined by the required dimensioning of the control sections minimum distance of the actuating pins cause certain configurations of actuators / sliding grooves of the longitudinal direction of the support shaft in these configurations then closely spaced to be arranged control elements are not feasible. Such configurations are in particular those according to the cited document, in which a sliding groove is associated with two actuating pins, and a further configuration with three actuating elements and two sliding grooves, the middle actuating element being assigned both sliding grooves. This further configuration is also provided for a three-stage gas exchange valve drive.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Brennkraftmaschine mit variablem Gaswechselventiltrieb der eingangs genannten Art so fortzubilden, dass trotz der relativ groß dimensionierten Steuerabschnitte eine weitestgehend enge Aneinanderreihung der Betätigungsstifte innerhalb derselben Gruppe von Stellelementen ermöglicht wird.Of the The present invention is based on the object, an internal combustion engine with variable gas exchange valve drive of the type mentioned so retrain that, despite the relatively large dimensions Control sections a largely close juxtaposition of the actuating pins is enabled within the same group of actuators.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe sowohl durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 als auch des unabhängigen Anspruchs 9 gelöst, während vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnehmbar sind. Gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 sollen demnach die Steuerabschnitte zylindrisch ausgebildet und die Stellelemente derart in der Brennkraftmaschine angeordnet sein, dass die unmittelbar benachbarte Betätigungsstifte ansteuernden Steuerabschnitte Mittelachsen aufweisen, die über den Umfang der Trägerwelle versetzt zueinander verlaufen. Dadurch, dass die Steuerabschnitte nicht in gemeinsamer Längsflucht mit der Trägerwelle angeordnet sind, kann der Mindestabstand der Betätigungsstifte im Hinblick auf die Kollisionsfreiheit der Steuerabschnitte deutlich kleiner als der Außendurchmesser der Steuerabschnitte gewählt und folglich eine besonders kompakt bauende, gegenseitige Anordnung der Stellelemente innerhalb ihrer Gruppe ermöglicht werden.According to the invention this task by both the characteristics of the independent Claim 1 and the independent claim 9 solved, while advantageous developments and refinements of the invention, the dependent claims are removed. According to the Characteristic features of claim 1 are therefore the control sections cylindrically shaped and the adjusting elements such in the internal combustion engine be arranged that the immediately adjacent actuating pins triggering control sections have central axes, the the circumference of the carrier shaft offset from each other. Because the control sections are not in common longitudinal flight are arranged with the carrier shaft, the minimum distance the actuating pins in terms of collision freedom the control sections significantly smaller than the outer diameter the control sections are chosen and therefore one particular compact construction, mutual arrangement of the control elements within their group are enabled.

In Weiterbildung der Erfindung ist es nach dem wirtschaftlichen Gleichteileprinzip vorgesehen, dass die Stellelemente miteinander identisch ausgebildet sind.In Further development of the invention is based on the economic common-part principle provided that the adjusting elements formed identical to each other are.

Ferner sollen die Stellelemente konzentrisch zueinander angeordnete Steuerabschnitte und Betätigungsstifte aufweisen, wobei die Mittelachsen der den unmittelbar benachbarten Betätigungsstiften zugeordneten Steuerabschnitte windschief zueinander verlaufen. Für den Fall, dass dabei die Mittelachsen der Stellelemente die Längsachse der Trägerwelle schneiden, können die im Stand der Technik bekannten und bewährten Eingriffsverhältnisse zwischen den Betätigungsstiften und den Verschiebenuten beibehalten werden.Furthermore, the control elements should have concentrically arranged control sections and actuating pins, wherein the central axes of the The control sections associated with the immediately adjacent actuating pins are skewed relative to one another. In the event that the central axes of the adjusting elements intersect the longitudinal axis of the carrier shaft, the engagement conditions known and proven in the prior art between the actuating pins and the sliding grooves can be maintained.

Alternativ kann es vorgesehen sein, dass die Stellelemente exzentrisch zueinander angeordnete Steuerabschnitte und Betätigungsstifte aufweisen, wobei die Mittelachsen der Steuerabschnitte parallel zueinander und alternierend beabstandet zur Längsachse der Trägerwelle verlaufen und wobei die Mittelachsen der Betätigungsstifte ebenfalls parallel zueinander, jedoch in einer gemeinsamen Ebene verlaufen. Gegenüber der windschiefen Anordnung der Stellelemente verbleiben die Betätigungsstifte bei dieser Ausführung in einer gemeinsamen Längsflucht, während der Außendurchmesser der alternierend quer versetzten Steuerabschnitte deutlich größer als der Abstand der Betätigungsstifte gewählt werden kann. Auch hierbei können die im Stand der Technik bekannten und bewährten Eingriffsverhältnisse zwischen den Betätigungsstiften und den Verschiebenuten dadurch beibehalten werden, dass die Mittelachsen der Betätigungsstifte und die Längsachse der Trägerwelle in derselben Ebene verlaufen.alternative It can be provided that the control elements eccentric to each other arranged control sections and actuating pins, wherein the central axes of the control sections parallel to each other and alternately spaced from the longitudinal axis of the carrier shaft and wherein the center axes of the actuating pins are also parallel to each other but in a common plane. Compared to the skewed arrangement of the control elements the actuating pins remain in this design in a common longitudinal flight, during the Outer diameter of the alternately transversely offset control sections significantly larger than the distance of the actuating pins can be chosen. Again, in the State of the art known and proven engagement conditions between the actuating pins and the sliding grooves be maintained by that the central axes of the actuating pins and the longitudinal axis of the carrier shaft in the same Level.

Bei der letztgenannten Variante ist es zudem vorgesehen, dass die Stellvorrichtung genau drei Stellelemente umfasst, wobei die Mittelachsen der Steuerabschnitte der äußeren Stellelemente jeweils auf einer Verbindungsgeraden zwischen der Mittelachse des zugehörigen äußeren Betätigungsstifts und der Mittelachse des Steuerabschnitts des mittleren Stellelements angeordnet sind. Wie es auch an einem später erläuterten Ausführungsbeispiel der Erfindung deutlich wird, ermöglicht diese geometrische Anordnung im Fall von drei Stellelementen eine Maximierung des Außendurchmessers der Steuerabschnitte.at the latter variant, it is also provided that the adjusting device comprises exactly three adjusting elements, wherein the central axes of the control sections the outer adjusting elements each on a connecting line between the central axis of the associated outer Actuating pin and the central axis of the control section of the middle control element are arranged. Like one thing later explained embodiment of the invention, allows this geometric arrangement in the case of three actuators, maximizing the outer diameter the control sections.

Eine solche Maximierung ist im Falle von mehr als drei Stellelementen dann gegeben, wenn die Mittelachsen der Steuerabschnitte gleichmäßig beabstandet zur Längsachse der Trägerwelle verlaufen.A such maximization is in the case of more than three actuators then given when the central axes of the control sections equally spaced extend to the longitudinal axis of the carrier shaft.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird gemäß dem unabhängigen Anspruch 9 auch durch eine Anordnung der Stellelemente in der Brennkraftmaschine gelöst, bei welcher die den unmittelbar benachbarten Betätigungsstiften zugeordneten Steuerabschnitte quer zur Trägerwelle versetzt aufeinander gestapelt angeordnet sind. Dadurch, dass die Steuerabschnitte bei dieser Ausführung gleichsam auf zwei oder mehr „Etagen" quer zur Trägerwelle aufeinander gestapelt angeordnet sind, kann sich ein auf einer ersten Etage angeordneter Steuerabschnitt bis zum Betätigungsstift des benachbarten Stellelements erstrecken, dessen Steuerelement auf der darüber liegenden Etage angeordnet ist und insofern nicht mit dem Steuerabschnitt auf der ersten Etage kollidiert. Auch können die Steuerabschnitte bei dieser Ausführung eine von der Zylinderform abweichende Gestalt beispielsweise mit rechteckigem Querschnitt aufweisen.The The object underlying the invention is according to the independent claim 9 also by an arrangement of the adjusting elements dissolved in the internal combustion engine, in which the immediate adjacent control pins associated control sections offset from one another transversely to the carrier shaft are. Because the control sections in this embodiment, as it were on two or more "floors" across the carrier shaft stacked on top of each other, one can be on a first Floor arranged control section to the actuating pin extend the adjacent actuator, whose control is arranged on the floor above and thus did not collide with the control section on the first floor. Also can control sections in this embodiment a deviating from the cylindrical shape shape, for example, with have rectangular cross-section.

Darüber hinaus sollen bei dieser aufeinander gestapelten Anordnung die Steuerabschnitte parallel zueinander und in einer gemeinsamen Ebene verlaufende Mittelachsen aufweisen. Im Hinblick auf günstige Herstellbarkeit kann es dabei außerdem vorgesehen sein, dass die Stellelemente koaxial zueinander angeordnete Steuerabschnitte und Betätigungsstifte aufweisen.About that In addition, in this stacked arrangement, the control sections parallel to each other and in a common plane extending central axes exhibit. With regard to cheap manufacturability can It should also be provided that the control elements coaxially arranged control sections and actuating pins exhibit.

Wo es möglich und zweckmäßig ist, sollen die vorgenannten Merkmale und Ausgestaltungen auch beliebig miteinander kombinierbar sein.Where it is possible and appropriate, should the aforementioned features and configurations also arbitrarily with each other be combined.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung stark vereinfacht und/oder lediglich schematisch dargestellt sind. Sofern nicht anders erwähnt, sind dabei gleiche oder funktionsgleiche Merkmale oder Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigen:Further Features of the invention will become apparent from the following description and from the drawings, in which embodiments of the Invention greatly simplified and / or shown only schematically are. Unless otherwise stated, are the same or functionally identical features or components provided with the same reference numerals. Show it:

1 eine Gesamtdarstellung eines variablen Gaswechselventiltriebs mit nicht erfindungsgemäßer Anordnung der Stellelemente; 1 an overall view of a variable gas exchange valve drive with not inventive arrangement of the adjusting elements;

2 eine umfangsversetzte Anordnung mit windschief zueinander verlaufenden Stellelementen in Stirnansicht auf die Trägerwelle; 2 a circumferentially offset arrangement with skew each other extending actuators in front view of the carrier shaft;

3 die Anordnung gemäß 2 in Draufsicht auf die Stellelemente; 3 the arrangement according to 2 in plan view of the adjusting elements;

4 eine umfangsversetzte Anordnung von drei Stellelementen mit zur Längsachse der Trägerwelle alternierend beabstandet verlaufenden Steuerabschnitten in Draufsicht auf die Stellelemente; 4 a circumferentially offset arrangement of three control elements with the longitudinal axis of the support shaft alternately spaced extending control sections in plan view of the control elements;

5 eine umfangsversetzte Anordnung von vier Stellelementen mit zur Längsachse der Trägerwelle alternierend beabstandet verlaufenden Steuerabschnitten in Draufsicht auf die Stellelemente; 5 a circumferentially offset arrangement of four control elements with the longitudinal axis of the support shaft alternately spaced extending control sections in plan view of the control elements;

6 eine Anordnung von Stellelementen mit versetzt aufeinander gestapelten Steuerabschnitten und 6 an arrangement of control elements with staggered stacked control sections and

7 die Einzelheit Z gemäß 6. 7 the detail Z according to 6 ,

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

Ausgangspunkt der Erläuterungen ist ein in 1 offenbarter variabler Gaswechselventiltrieb 1 einer hier nur angedeuteten Brennkraftmaschine 2. Wie es dem Fachmann insbesondere aus der eingangs zuerst zitierten Druckschrift bekannt ist, weist der Gaswechselventiltrieb 1 eine Trägerwelle 3, ein auf dieser drehfest und längs verschiebbar angeordnetes Nockenstück 4 mit drei Nocken 5, 6 und 7 unterschiedlicher Erhebungen und mit dazu benachbart angeordneten spiralförmigen Verschiebenuten 8 und 9 sowie eine zum Verschieben des Nockenstücks 4 dienende Stellvorrichtung 10 auf. In Abhängigkeit der axialen Stellung des Nockenstücks 4 auf der Trägerwelle 3 wird die Erhebung eines der Nocken 5, 6 oder 7 mittels eines Nockenfolgers 11 auf ein in Schließrichtung federkraftbeaufschlagtes Gaswechselventil 12 übertragen. Bei dem Nockenfolger 11 kann es sich beispielsweise um einen Tassenstößel oder um einen Kipp-, Schwing- oder Schlepphebel handeln.The starting point of the explanations is an in 1 disclosed variable gas exchange valve train 1 a here only indicated internal combustion engine 2 , As is known to the person skilled in the art, in particular from the citation initially cited, the gas exchange valve drive has 1 a carrier wave 3 , A on this non-rotatably and longitudinally displaceable cam piece 4 with three cams 5 . 6 and 7 different elevations and with adjacently arranged spiral-shaped displacement grooves 8th and 9 and one for displacing the cam piece 4 serving adjusting device 10 on. Depending on the axial position of the cam piece 4 on the carrier shaft 3 The survey is one of the cams 5 . 6 or 7 by means of a cam follower 11 on a spring-loaded in the closing direction gas exchange valve 12 transfer. At the cam follower 11 it may, for example, be a bucket tappet or a tilting, rocking or drag lever.

Die Stellvorrichtung 10 umfasst eine Gruppe von identisch ausgebildeten Stellelementen 13, 14 und 15 mit quer zur Trägerwelle 3 ausgerichteten und längs zur Trägerwelle 3 um das Maß s beabstandet angeordneten Betätigungsstiften 16, 17 und 18, die voneinander unabhängig ansteuerbar sind. Die Betätigungsstifte 16, 17, 18 verlaufen zwischen dem Nockenstück 4 und zugehörigen Steuerabschnitten 19, 20 und 21, welche die Betätigungsstifte 16, 17, 18 zum betriebspunktabhängigen Verschieben des Nockenstücks 4 in eine der hier in ihrem Auslaufbereich axial miteinander verschmolzenen Verschiebenuten 8, 9 einkoppeln.The adjusting device 10 comprises a group of identically designed actuating elements 13 . 14 and 15 with transverse to the carrier shaft 3 aligned and longitudinal to the carrier shaft 3 spaced by the measure s spaced actuating pins 16 . 17 and 18 , which are independently controllable. The actuating pins 16 . 17 . 18 run between the cam piece 4 and associated control sections 19 . 20 and 21 which the actuating pins 16 . 17 . 18 for operating point-dependent displacement of the cam piece 4 in one of the here in its outlet region axially merged sliding grooves 8th . 9 inject.

Ausgehend von dem in 1 momentan in Eingriff mit dem Nockenfolger 11 befindlichen mittleren Nocken 6 würde eine Einkopplung des Betätigungsstifts 16 in die Verschiebenut 8 eine Verlagerung des Nockenstücks 4 nach links und einen Eingriffswechsel auf den Nocken 7 bewirken. Zur Rückverlagerung in die Ausgangsposition würde der mittlere Betätigungsstift 17 in die Verschiebenut 9 eingekoppelt werden. Eine Verlagerung des Nockenstücks 4 nach rechts mit Eingriffswechsel auf den Nocken 5 würde durch Einkoppeln des Betätigungsstifts 18 in die Verschiebenut 9 erfolgen, und zur Rückverlagerung aus dieser Position müsste der mittlere Betätigungsstift 17 in die Verschiebenut 8 eingekoppelt werden.Starting from the in 1 currently engaged with the cam follower 11 located middle cam 6 would be a coupling of the actuating pin 16 into the shifting groove 8th a displacement of the cam piece 4 to the left and a change of engagement on the cam 7 cause. To shift back to the starting position of the middle actuating pin 17 into the shifting groove 9 be coupled. A displacement of the cam piece 4 to the right with engagement change on the cam 5 would be by coupling the actuating pin 18 into the shifting groove 9 and to relocate from this position would have the middle actuating pin 17 into the shifting groove 8th be coupled.

Da der Abstand s der Betätigungsstifte 16, 17, 18, die jeweilige Breite der Nocken 5, 6, 7 und der Axialhub der Verschiebenuten 8, 9 einander entsprechen, müssten die Steuerabschnitte 19, 20, 21 bei nicht erfindungsgemäßer, d. h. bei nebeneinander und in gemeinsamer Flucht liegender Anordnung entsprechend klein in Längsrichtung der Trägerwelle 3 dimensioniert werden, um nicht miteinander zu kollidieren. Ausgehend von diesem in 1 dargestellten Zustand werden erfindungsgemäße Anordnungen der Stellelemente 13, 14, 15 anhand der nachfolgend beschriebenen Figuren erläutert. Alle erfindungsgemäßen Anordnungen ermöglichen es, die Steuerabschnitte 19, 20, 21 der Stellelemente 13, 14, 15 in Längsrichtung der Trägerwelle 3 deutlich größer als bei der ebenen Reihenschaltung gemäß 1 zu dimensionieren, um auf konstruktiv ohne unzumutbaren Aufwand darstellbare Stellelemente zurückgreifen zu können.Since the distance s of the actuating pins 16 . 17 . 18 , the respective width of the cam 5 . 6 . 7 and the axial stroke of the sliding grooves 8th . 9 match each other, the control sections would have 19 . 20 . 21 in accordance with the invention not in accordance with, ie lying next to each other and in common alignment arrangement small in the longitudinal direction of the carrier wave 3 be dimensioned so as not to collide with each other. Starting from this in 1 State shown are arrangements of the control elements according to the invention 13 . 14 . 15 explained with reference to the figures described below. All the arrangements according to the invention enable the control sections 19 . 20 . 21 the control elements 13 . 14 . 15 in the longitudinal direction of the carrier shaft 3 significantly larger than in the planar series connection according to 1 to dimension in order to resort to constructive without undue effort representable control elements can.

Bei der in den 2 und 3 in verschiedenen Ansichten dargestellten Anordnung einer Stellvorrichtung 10a sind die Steuerabschnitte 19, 20, 21 zylindrisch ausgebildet und verlaufen konzentrisch zu den Betätigungsstiften 16, 17, 18, wobei die Mittelachsen 22 der Steuerabschnitte 19 und 20 sowie 20 und 21, die mit den in Längsrichtung der Trägerwelle 3 unmittelbar aufeinander folgenden Betätigungsstiften 16 und 17 bzw. 17 und 18 zusammenwirken, um den Umfangswinkel γ windschief zueinander verlaufen und wobei alle Mittelachsen 22 die Längsachse 23 der Trägerwelle 3 schneiden. Aus 3 wird deutlich, dass der Durchmesser der Steuerabschnitte 19, 20, 21 im Falle einer Gruppe mit drei identisch ausgebildeten Stellelementen 13, 14, 15 gegenüber der ebenen Reihenschaltung in 1 etwa verdoppelt werden kann. Im Falle von lediglich zwei Stellelementen wäre eine darüber hinaus gehende Durchmesservergrößerung durch Vergrößerung des Umfangswinkels γ und/oder des radialen Abstands L der Steuerabschnitte 19, 20 oder 20, 21 von der Längsachse 23 der Trägerwelle 3 möglich.In the in the 2 and 3 in different views illustrated arrangement of a control device 10a are the control sections 19 . 20 . 21 cylindrically shaped and run concentrically with the actuating pins 16 . 17 . 18 , where the central axes 22 the control sections 19 and 20 such as 20 and 21 with the longitudinal direction of the carrier shaft 3 immediately following actuation pins 16 and 17 respectively. 17 and 18 cooperate to the circumferential angle γ skew each other and where all central axes 22 the longitudinal axis 23 the carrier wave 3 to cut. Out 3 it becomes clear that the diameter of the control sections 19 . 20 . 21 in the case of a group with three identically designed control elements 13 . 14 . 15 opposite the planar series connection in 1 can be about doubled. In the case of only two control elements would be an exceeding diameter increase by increasing the circumferential angle γ and / or the radial distance L of the control sections 19 . 20 or 20 . 21 from the longitudinal axis 23 the carrier wave 3 possible.

Bei der in 4 dargestellten Anordnung einer Stellvorrichtung 10b weisen die Stellelemente 13, 14, 15 exzentrisch zueinander angeordnete Steuerabschnitte 19, 20, 21 und Betätigungsstifte 16, 17, 18 auf. Während die Mittelachsen 24 der Betätigungsstifte 16, 17, 18 parallel zueinander und in einer mit der Längsachse 23 der Trägerwelle 3 gemeinsamen Ebene verlaufen, sind die ebenfalls parallel zueinander verlaufenden Mittelachsen 22 der Steuerabschnitte 19, 20, 21 alternierend quer zur Längsachse 23 der Trägerwelle 3 versetzt. Die exzentrische Anordnung der Steuerabschnitte 19, 20, 21 und der Betätigungsstifte 16, 17, 18 erfolgt bei der eine Gruppe mit genau drei Stellelementen 13, 14, 15 umfassenden Stellvorrichtung 10b derart, dass die Mittelachsen 22 der Steuerabschnitte 19, 21 der äußeren Stellelemente 13, 15 jeweils auf einer Verbindungsgeraden 25, 26 zwischen der Mittelachse 24 des zugehörigen äußeren Betätigungsstifts 16, 18 und der Mittelachse 22 des Steuerabschnitts 20 des mittleren Stellelements 14 angeordnet sind. Im geometrischen Grenzfall, bei dem ein Umfangspunkt der einen Durchmesser d aufweisenden Betätigungsstifte 16, 17, 18 auf der Mittelachse 22 des zugehörigen Steuerabschnitts 19, 20, 21 liegt, beträgt der im Hinblick auf Kollisionsfreiheit größtmögliche Durchmesser D der Steuerabschnitte 19, 20, 21: D = ½d + √[s2 + (½d)2] At the in 4 illustrated arrangement of an adjusting device 10b have the control elements 13 . 14 . 15 eccentric to each other arranged control sections 19 . 20 . 21 and operating pins 16 . 17 . 18 on. While the central axes 24 the actuating pins 16 . 17 . 18 parallel to each other and in one with the longitudinal axis 23 the carrier wave 3 common plane, are also parallel to each other center axes 22 the control sections 19 . 20 . 21 alternately transversely to the longitudinal axis 23 the carrier wave 3 added. The eccentric arrangement of the control sections 19 . 20 . 21 and the actuating pins 16 . 17 . 18 takes place in a group with exactly three control elements 13 . 14 . 15 comprehensive adjusting device 10b such that the central axes 22 the control sections 19 . 21 the outer control elements 13 . 15 each on a connecting line 25 . 26 between the central axis 24 the associated outer actuating pin 16 . 18 and the central axis 22 of the control section 20 of the middle control element 14 are arranged. In the geometrical limit case, in which a peripheral point of the actuating pins having a diameter d 16 . 17 . 18 on the central axis 22 of the associated control section 19 . 20 . 21 is the maximum possible diameter D of the control sections in terms of collision freedom 19 . 20 . 21 : D = ½d + √ [s 2 + (½d) 2 ]

Eine zweite Variante mit zur Längsachse 23 der Trägerwelle 3 alternierend quer versetzt angeordneten Steuerabschnitten 19, 20, 21 und 27 ist in 5 mit einer eine Gruppe von mehr als drei und hier mit vier Stellelementen 13, 14, 15 und 28 umfassenden Stellvorrichtung 10c dargestellt. Während die Mittelachsen 24 der Betätigungsstifte 16, 17, 18 und 29 wiederum parallel zueinander und in einer mit der Längsachse 23 der Trägerwelle 3 gemeinsamen Ebene verlaufen, sind die Mittelachsen 22 der Steuerabschnitte 19, 20, 21, 27 in diesem Fall gleichmäßig um das Maß a alternierend und, bezogen auf die Mittelachsen 24 der jeweils zugehörigen Betätigungsstifte 16, 17, 18, 29, orthogonal zur Längsachse 23 der Trägerwelle 3 versetzt angeordnet. Im geometrischen Grenzfall, bei dem wiederum ein Umfangspunkt der einen Durchmesser d aufweisenden Betätigungsstifte 16, 17, 18, 29 auf der Mittelachse 22 des zugehörigen Steuerabschnitts 19, 20, 21, 27 liegt, ergibt sich im Hinblick auf Kollisionsfreiheit der Steuerabschnitte 19, 20, 21, 27 in diesem Fall ein maximaler Durchmesser D der Steuerabschnitte 19, 20, 21, 27: D = √[s2 + d2] A second variant with to the longitudinal axis 23 the carrier wave 3 alternately transversely offset control sections 19 . 20 . 21 and 27 is in 5 with one a group of more than three and here with four control elements 13 . 14 . 15 and 28 comprehensive adjusting device 10c shown. While the central axes 24 the actuating pins 16 . 17 . 18 and 29 again parallel to each other and in one with the longitudinal axis 23 the carrier wave 3 common axis are the central axes 22 the control sections 19 . 20 . 21 . 27 in this case uniformly by the measure a alternating and, relative to the central axes 24 the respective associated actuating pins 16 . 17 . 18 . 29 , orthogonal to the longitudinal axis 23 the carrier wave 3 staggered. In the geometric limit case, which in turn is a peripheral point of a diameter d having actuating pins 16 . 17 . 18 . 29 on the central axis 22 of the associated control section 19 . 20 . 21 . 27 lies, arises in terms of collision freedom of the control sections 19 . 20 . 21 . 27 in this case, a maximum diameter D of the control sections 19 . 20 . 21 . 27 : D = √ [s 2 + d 2 ]

Im Falle der in den 4 und 5 dargestellten Gruppen mit den Stellelementen 13, 14, 15 und ggf. 28 ist es aufgrund der zueinander exzentrischen Anordnung der Steuerabschnitte 19, 20, 21 und ggf. 27 und der Betätigungsstifte 16, 17, 18 und ggf. 29 konstruktiv zweckmäßig, wenn die Betätigungsstifte in zugkraftfreiem Kontakt mit den zugehörigen Steuerabschnitten stehen. Diese Möglichkeit ergibt sich bekanntlich dadurch, dass die Verschiebenuten 8 oder 9 mit radial ansteigenden Auslaufbereichen versehen sind, welche die Betätigungs stifte 16, 17, 18 und ggf. 29 nach Verschieben des Nockenstücks 4 aktiv in deren zurückgezogene Position rückverlagern.In the case of in the 4 and 5 shown groups with the control elements 13 . 14 . 15 and possibly 28 it is due to the mutually eccentric arrangement of the control sections 19 . 20 . 21 and possibly 27 and the actuating pins 16 . 17 . 18 and possibly 29 structurally expedient if the actuating pins are in traction-free contact with the associated control sections. This possibility is known to result from the fact that the sliding grooves 8th or 9 are provided with radially rising outlet areas, which pins the actuation 16 . 17 . 18 and possibly 29 after moving the cam piece 4 actively relocate to its retracted position.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Stellvorrichtung 10d, wie sie in 6 und als vergrößerte Einzelheit Z in 7 dargestellt ist. in diesem Fall ist eine deutliche Vergrößerung der Steuerabschnitte 19, 20, 21 auch durch deren versetzt aufeinander gestapelte Anordnung quer zur Trägerwelle 3 möglich. Gegenüber den zuvor erläuterten Ausführungsbeispielen gemäß den 2 bis 5 weisen bei dieser Anordnung die Steuerabschnitte 19, 20, 21 aller Stellelemente 13, 14, 15 parallel zueinander und in einer Ebene verlaufende Mittelachsen 22 auf. Trotz gleichzeitig koaxial zueinander angeordneter Betätigungsstifte 16, 17, 18 und Steuerabschnitte 19, 20, 21 besteht für eine derartige Anordnung selbstverständlich die notwendige Voraussetzung, dass nicht alle Stellelemente 13, 14, 15 nach dem Gleichteileprinzip miteinander identisch ausgebildet sein können, da der Betätigungsstift 17 oder ein diesen mit dem zugehörigen Steuerabschnitt 20 verbindendes Zwischenstück 30 bis zu dem auf „zweiter Etage" angeordneten Steuerabschnitt 20 zwischen den auf „erster Etage" angeordneten Steuerabschnitten 19, 21 hindurchgeführt werden muss. Auf der anderen Seite erlaubt diese Anordnung auch die Verwendung von Steuerabschnitten 19, 20, 21 mit von der Kreisform abweichenden Querschnitten, wie beispielsweise einem rechteckigen oder quadratischen Querschnitt. Im geometrischen Grenzfall können die Steuerabschnitte 19, 20, 21 in Längsrichtung der Trägerwelle 3 so groß dimensioniert werden, dass der zwischen den zwei Steuerabschnitten 19, 21 verlaufende Betätigungsstift 17 bzw. das die Längserstreckung oder den Durchmesser d aufweisende Zwischenstück 31 gerade noch freigängig ist. Dementsprechend ergibt sich der maximale Durchmesser D eines zylindrischen Steuerabschnitts 19, 20, 21 zu: D = 2s – d Another embodiment of the invention relates to an adjusting device 10d as they are in 6 and as an enlarged detail Z in 7 is shown. in this case is a significant increase in the control sections 19 . 20 . 21 also by their offset stacked arrangement transverse to the carrier shaft 3 possible. Compared to the previously described embodiments according to the 2 to 5 have the control sections in this arrangement 19 . 20 . 21 of all control elements 13 . 14 . 15 parallel to each other and in a plane extending central axes 22 on. Despite at the same time coaxially arranged actuating pins 16 . 17 . 18 and control sections 19 . 20 . 21 is for such an arrangement, of course, the necessary condition that not all control elements 13 . 14 . 15 can be formed identical to each other according to the common part principle, since the actuating pin 17 or a this with the associated control section 20 connecting intermediate piece 30 up to the second-level control section 20 between the "first floor" arranged control sections 19 . 21 must be passed. On the other hand, this arrangement also allows the use of control sections 19 . 20 . 21 with deviating from the circular cross sections, such as a rectangular or square cross-section. In the geometric limit case, the control sections 19 . 20 . 21 in the longitudinal direction of the carrier shaft 3 so large that the between the two control sections 19 . 21 running actuating pin 17 or the lengthwise extension or the diameter d having intermediate piece 31 is still free to move. Accordingly, the maximum diameter D of a cylindrical control section results 19 . 20 . 21 to: D = 2s - d

11: GaswechselventiltriebGas exchange valve train
22: BrennkraftmaschineInternal combustion engine
33: Trägerwellecarrier wave
44: Nockenstückcam piece
55: Nockencam
66: Nockencam
77: Nockencam
88th: Verschiebenutshift groove
99: Verschiebenutshift groove
10, 10a–d10 10a-d: Stellvorrichtunglocking device
1111: Nockenfolgercam follower
1212: GaswechselventilGas exchange valve
1313: Stellelementactuator
1414: Stellelementactuator
1515: Stellelementactuator
1616: Betätigungsstiftactuating pin
1717: Betätigungsstiftactuating pin
1818: Betätigungsstiftactuating pin
1919: Steuerabschnittcontrol section
2020: Steuerabschnittcontrol section
2121: Steuerabschnittcontrol section
2222: Mittelachse eines Steuerabschnittscentral axis a control section
2323: Längsachse der Trägerwellelongitudinal axis the carrier wave
2424: Mittelachse eines Betätigungsstiftscentral axis an actuating pin
2525: Verbindungsgeradeconnecting line
2626: Verbindungsgeradeconnecting line
2727: Steuerabschnittcontrol section
2828: Stellelementactuator
2929: Betätigungsstiftactuating pin
3030: Zwischenstückconnecting piece
ss: Abstand der Betätigungsstiftedistance the actuating pins
γγ: Umfangswinkelcircumferential angle
LL: radialer Abstandradial distance
dd: Durchmesser eines Betätigungsstifts/Zwischenstücksdiameter an actuating pin / intermediate piece
DD: Durchmesser eines Steuerabschnittsdiameter a control section
aa: Querversatz eines Steuerabschnittstransverse offset a control section

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

- EP 0798451 B1 [0002]
- WO 2003021612 A1 [0003]

Claims

Internal combustion engine ( 2 ) with variable gas exchange valve drive ( 1 ), which is a carrier wave ( 3 ), one on the carrier shaft ( 3 ) non-rotatably and longitudinally displaceable cam piece ( 4 ) with spiral-shaped displacement grooves ( 8th . 9 ) and one for moving the cam piece ( 4 ) serving adjusting device ( 10a . 10b . 10c . 10d ) comprising a group of control elements ( 13 . 14 . 15 . 28 ) with controllable actuating pins ( 16 . 17 . 18 . 29 ), which actuating pins ( 16 . 17 . 18 . 29 ) transverse to the carrier shaft ( 3 ) and along the carrier shaft ( 3 ) are spaced apart, each between a control section ( 19 . 20 . 21 . 27 ) of the associated actuating element ( 13 . 14 . 15 . 28 ) and the cam piece ( 4 ) and in at least one of the displacement grooves ( 8th . 9 ) can be coupled, wherein the diameter of the actuating pins ( 16 . 17 . 18 . 29 ) is significantly smaller than the dimensioning of the control sections ( 19 . 20 . 21 . 27 ) in the longitudinal direction of the carrier shaft ( 3 ) is characterized by cylindrically shaped control sections ( 19 . 20 . 21 . 27 ) and the arrangement of the actuating elements ( 13 . 14 . 15 . 28 ) in the internal combustion engine ( 2 ) such that the immediately adjacent actuating pins ( 16 . 17 . 18 . 29 ) controlling tax sections ( 19 . 20 . 21 . 27 ) Central Axes ( 22 ), which over the circumference of the carrier wave ( 3 ) offset from each other.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the adjusting elements ( 13 . 14 . 15 . 28 ) are formed identical to each other.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the adjusting elements ( 13 . 14 . 15 ) concentrically arranged control sections ( 19 . 20 . 21 ) and actuating pins ( 16 . 17 . 18 ), wherein the central axes ( 22 ) of the immediately adjacent actuating pins ( 16 . 17 . 18 ) associated control sections ( 19 . 20 . 21 ) Windschief each other.

Internal combustion engine according to claim 3, characterized in that the central axes ( 22 ) of the control sections ( 19 . 20 . 21 ) the longitudinal axis ( 23 ) of the carrier wave ( 3 ) to cut.

Internal combustion engine according to claim 1, characterized in that the adjusting elements ( 13 . 14 . 15 . 28 ) eccentrically arranged control sections ( 19 . 20 . 21 . 27 ) and actuating pins ( 16 . 17 . 18 . 29 ), wherein the central axes ( 22 ) of the control sections ( 19 . 20 . 21 . 27 ) parallel to each other and alternately spaced from the longitudinal axis ( 23 ) of the carrier wave ( 3 ) and the central axes ( 24 ) of the actuating pins ( 16 . 17 . 18 . 29 ) parallel to each other and in a common plane.

Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the central axes ( 24 ) of the actuating pins ( 16 . 17 . 18 . 29 ) and the longitudinal axis ( 23 ) of the carrier wave ( 3 ) in the common plane.

Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the adjusting device ( 10b ) exactly three control elements ( 13 . 14 . 15 ), the central axes ( 22 ) of the control sections ( 19 . 21 ) of the outer control elements ( 13 . 15 ) each on a connecting line ( 25 . 26 ) between the central axis ( 24 ) of the associated outer actuating pin ( 16 . 18 ) and the central axis ( 22 ) of the control section ( 20 ) of the middle control element ( 14 ) are arranged.

Internal combustion engine according to claim 5, characterized in that the adjusting device ( 10c ) more than three control elements ( 13 . 14 . 15 . 28 ), the central axes ( 22 ) of the control sections ( 19 . 20 . 21 . 27 ) evenly spaced from the longitudinal axis ( 23 ) of the carrier wave ( 3 ).

Internal combustion engine according to the preamble of claim 1, characterized by the arrangement of the adjusting elements ( 13 . 14 . 15 ) in the internal combustion engine ( 2 ) such that the immediately adjacent actuating pins ( 16 . 17 . 18 ) associated control sections ( 19 . 20 . 21 ) transverse to the carrier shaft ( 3 ) are stacked on top of each other.

Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the control sections ( 19 . 20 . 21 ) parallel to each other and in a common plane extending central axes ( 22 ) exhibit.

Internal combustion engine according to claim 9, characterized in that the adjusting elements ( 13 . 14 . 15 ) coaxially arranged control sections ( 19 . 20 . 21 ) and actuating pins ( 16 . 17 . 18 ) exhibit.