DE102014210734A1 - Variable valve drive for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine - Google Patents

Variable valve drive for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine Download PDF

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Joachim Seitz
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Abstract

Ein variabler Ventiltrieb für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine weist einen hebelartig ausgebildeten Nockenfolger (1) auf, der schwenkbar auf einer Hebelachse (12) gelagert und in Achsrichtung der Hebelachse (12) verlagerbar ist. Der Nockenfolger (1) ist zum einen zumindest mittelbar mit unterschiedlichen Nockenprofilen zumindest zweier Nocken (9 und 10) einer Nockengruppe (3) in Kontakt bringbar ist und wirkt zum anderen mit einem Ende eines Ventilschaftes (6) eines Gaswechselventils (5) zusammen. Zur Schaffung einer Anordnung eines in Achsrichtung einer Hebelachse verlagerbaren Nockenfolgers und dessen Verstellung, die sich für eine in Großserie hergestellte Hubkolbenbrennkraftmaschine eignet, ist der Nockenfolger (1) in axialer Richtung auf der Hebelachse (12) fixiert, wobei und die Hebelachse (12) über einen Linearaktuator (30) in Längsrichtung verschiebbar ist.A variable valve train for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine has a lever-like cam follower (1), which is pivotally mounted on a lever axis (12) and displaceable in the axial direction of the lever axis (12). The cam follower (1) is on the one hand at least indirectly with different cam profiles at least two cams (9 and 10) of a cam group (3) is brought into contact and acts on the other with one end of a valve stem (6) of a gas exchange valve (5) together. To provide an arrangement of a displaceable in the axial direction of a lever axis cam follower and its adjustment, which is suitable for a mass-produced reciprocating internal combustion engine, the cam follower (1) is fixed in the axial direction on the lever axis (12), wherein and the lever axis (12) via a linear actuator (30) is displaceable in the longitudinal direction.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem hebelartig ausgebildeten Nockenfolger, der schwenkbar auf einer Hebelachse gelagert und in Achsrichtung der Hebelachse verlagerbar ist, wobei der Nockenfolger zum einen zumindest mittelbar mit unterschiedlichen Nockenprofilen zumindest zweier Nocken einer Nockengruppe in Kontakt bringbar ist und zum anderen mit einem Ende eines Ventilschaftes eines Gaswechselventils zusammenwirkt. The invention relates to a variable valve train for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine with a lever-like cam follower which is pivotally mounted on a lever axis and displaceable in the axial direction of the lever axis, the cam follower is at least indirectly with different cam profiles at least two cams of a cam group can be brought into contact and on the other hand with one end of a valve stem of a gas exchange valve cooperates.

Stand der TechnikState of the art

In standardmäßig ausgebildeten Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen wird eine Nockenwelle konstant von der Kurbelwelle angetrieben und die auf dieser angeordneten Nocken betätigen somit über Nockenfolger die Gaswechselventile mit einem Öffnungs- und Schließzeitpunkt sowie Ventilhub, die durch die feste Phasenlage der Nockenwelle und die Anordnung und Form der Nocken vorgegeben sind. Bei modernen Bauarten von Brennkraftmaschinen können der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Gaswechselventile durch einen Nockenwellenversteller stufenlos verändert werden, wobei dieser Nockenwellenversteller üblicherweise als hydraulischer Versteller mit in Druckräumen angeordneten Schwenkflügeln ausgebildet ist. Für die Schaffung eines variablen Ventiltriebes, mit welchem der Ladungswechsel der Brennkraftmaschine, bezogen auf deren jeweiligen Betriebszustand, optimiert werden kann, werden zusätzlich zur Änderung der Phasenlage der Nockenwelle der Ventilhub und die Ventilöffnungsdauer in entsprechender Weise verstellt. Diese Optimierung des Ladungswechsels in Bezug auf den jeweiligen Betriebszustand führt zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und zur Verbesserung der Abgaswerte. In standard trained valve trains of internal combustion engines, a camshaft is constantly driven by the crankshaft and the arranged on this cam actuate thus via cam follower gas exchange valves with an opening and closing time and valve lift, which dictated by the fixed phase of the camshaft and the arrangement and shape of the cam are. In modern types of internal combustion engines, the opening and closing time of the gas exchange valves can be continuously varied by a camshaft adjuster, this camshaft adjuster is usually designed as a hydraulic phaser with arranged in pressure chambers swinging wings. For the creation of a variable valve train, with which the charge cycle of the internal combustion engine, based on their respective operating state, can be optimized, the valve lift and the valve opening duration are adjusted in a corresponding manner in addition to changing the phase position of the camshaft. This optimization of the charge change with respect to the respective operating state leads to the reduction of the fuel consumption and to the improvement of the exhaust gas values.

Für die Veränderung des Ventilhubs und der Ventilöffnungsdauer mittels eines schaltbaren Ventiltriebes werden schaltbare Nockenfolger oder Schiebenockensysteme verwendet. Bei bekannten Ventiltrieben mit schaltbaren Nockenfolgern stehen Anlaufflächen oder Rollen des Nockenfolgers kontinuierlich mit unterschiedlichen Nocken in Verbindung. Über Koppelmittel, die innerhalb des Nockenfolgers vorgesehen sind, kann die Betätigung des entsprechenden Gaswechselventils von einer Nockenkontur auf die andere umgeschaltet werden. Bei Schiebenockensystemen erfolgt eine Umschaltung der Ventilbetätigung dadurch, dass der im Wesentlichen standardmäßig ausgebildete Nockenfolger wahlweise mit Nocken unterschiedlicher Kontur in Eingriff gebracht wird, wobei die Nocken auf einer gegenüber eine Grundnockenwelle verschiebbaren Nockeneinheit angeordnet sind. For the change of the valve lift and the valve duration by means of a switchable valve train, switchable cam followers or shift cam systems are used. In known valve trains with switchable cam followers, contact surfaces or rollers of the cam follower are continuously connected to different cams. Via coupling means, which are provided within the cam follower, the actuation of the corresponding gas exchange valve can be switched from one cam contour to the other. In sliding cam systems, the valve actuation is switched over in that the essentially standard cam follower is selectively brought into engagement with cams of different contour, wherein the cams are arranged on a cam unit which is displaceable relative to a base camshaft.

Ein variabler Ventiltrieb für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus der DE 10 2011 101 871 A1 bekannt. Der Nockenfolger ist dabei als Schwinghebel ausgebildet und schwenkbar auf einer Hebelachse gelagert. Eine Nockenwelle weist eine Nockengruppe mit zwei Nocken auf, deren jeweilige Hubkurvenverläufe und maximaler Nockenhub sich voneinander unterscheiden. Der Nockenfolger kann in der bei beiden Nocken übereinstimmenden Grundkreisphase axial verschoben werden, so dass er von einem Nocken zum anderen umgeschaltet wird. A variable valve train for a reciprocating internal combustion engine of the type described in the preamble of claim 1 is known from DE 10 2011 101 871 A1 known. The cam follower is designed as a rocker arm and pivotally mounted on a lever axis. A camshaft has a cam group with two cams whose respective Hubkurvenverlaenen and maximum cam lift differ from each other. The cam follower can be axially displaced in the base circle phase corresponding to both cams, so that it is switched over from one cam to the other.

Gemäß einem ersten Ausführungsbeispielder DE 10 2011 101 871 A1 verlaufen die Nockenwelle, die Hebelachse und eine mit einer Vielzahnführung versehene Verstellwelle parallel zueinander, wobei eine mit einer Führungsbahn versehene Hülse drehfest und axial verschiebbar auf der Verstellwelle angeordnet ist. In die Führungsbahn greifen einerseits ein ortsfester Pin und andererseits ein vom Nockenfolger ausgehender Hebelpin ein. Daher wird aufgrund einer Verdrehung der Verstellwelle der Nockenfolger in Achsrichtung der Hebelachse auf dieser verschoben. According to a first embodiment of DE 10 2011 101 871 A1 the camshaft, the lever axis and an adjusting shaft provided with a multi-toothed guide extend parallel to one another, wherein a sleeve provided with a guide track is arranged rotatably and axially displaceably on the adjusting shaft. In the guideway, on the one hand, a stationary pin and, on the other hand, a lever pin emanating from the cam follower engage. Therefore, due to a rotation of the adjusting of the cam follower in the axial direction of the lever axis is moved on this.

Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird auf die Hebelachse verzichtet und der Nockenfolger ist schwenkbar auf einer Lagerhülse geführt, wobei sowohl die Lagerhülse als auch eine neben dieser liegende Hülse drehfest und axial verschiebbar auf der Vielzahnführung der Verstellwelle geführt sind. Von einer Nabe des Nockenfolgers aus erstreckt sich in diesem Fall ein mit einem Pin versehener Mitnehmer bis in eine an einer Außenmantelfläche der Hülse vorgesehene Führungsbahn.In a second embodiment is dispensed with the lever axis and the cam follower is pivotally guided on a bearing sleeve, wherein both the bearing sleeve and a sleeve lying next to this rotatably and axially displaceably guided on the multi-toothed guide of the adjusting. In this case, a driver provided with a pin extends from a hub of the cam follower into a guide track provided on an outer circumferential surface of the sleeve.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eines in Achsrichtung einer Hebelachse verlagerbaren Nockenfolgers und dessen Verstellung derart auszubilden, dass der entsprechende Ventiltrieb für eine in Großserie hergestellte Hubkolbenbrennkraftmaschine geeignet ist.It is an object of the present invention, an arrangement of a displaceable in the axial direction of a lever axis cam follower and its adjustment form such that the corresponding valve train is suitable for a mass-produced reciprocating internal combustion engine.

Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.This object is achieved by the independent claim 1. Advantageous embodiments are given in the dependent claims, which in themselves or in various combinations with each other can constitute an aspect of the invention.

Danach soll der Nockenfolger erfindungsgemäß in axialer Richtung auf der Hebelachse fixiert sein, wobei die Hebelachse über einen Linearaktuator in Längsrichtung verschiebbar ist. Der hebelartige Nockenfolger ist folglich schwenkbar und auf der Hebelachse, die die Stellbewegungen zum Umschalten des Nockenfolgers von einer Nockenkontur zur nächsten ausführt, gelagert. Diese Stellbewegungen werden von einem Linearaktuator unmittelbar auf die Hebelachse übertragen, so dass eine verzögerungsfreie Umschaltung des Ventiltriebs in der Grundkreisphase der zumindest zwei Nocken erfolgen kann. Sowohl die Gesamtanordnung dieses erfindungsgemäß ausgebildeten Ventiltriebs als auch die Umschalteinrichtung des Nockenfolgers sind kostenmäßig günstig herstellbar und daher für eine Großserie geeignet. Der Linearaktuator kann erfindungsgemäß elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar sein. Alternativ zur direkten Ansteuerung der Hebelachse über den Linearaktuator kann auch eine indirekte Ansteuerung vorgesehen sein. Denkbar ist es auch, die lineare Stellbewegung an der Hebelachse mittels einer mit einer Rampenkontur versehenen Verstelleinrichtung auszuführen.Thereafter, the cam follower according to the invention should be fixed in the axial direction on the lever axis, wherein the lever axis via a Linear actuator is displaceable in the longitudinal direction. The lever-type cam follower is thus pivotable and mounted on the lever axis, which executes the positioning movements for switching the cam follower from one cam contour to the next. These adjusting movements are transmitted by a linear actuator directly to the lever axis, so that a delay-free switching of the valve train in the base circle phase of the at least two cams can take place. Both the overall arrangement of this inventively designed valve train as well as the switching device of the cam follower are inexpensive to produce and therefore suitable for mass production. The linear actuator according to the invention can be actuated electrically, hydraulically or pneumatically. Alternatively to the direct control of the lever axis via the linear actuator, an indirect control can also be provided. It is also conceivable to carry out the linear adjusting movement on the lever axis by means of an adjusting device provided with a ramp contour.

Demgegenüber erfolgt bei dem in der DE 10 2011 101 871 A1 als zweites Ausführungsbeispiel beschriebenen Ventiltrieb eine Umschaltung dadurch, dass die Verstellwelle in eine ihrer beiden Drehrichtungen verdreht wird. Der in die Führungsbahn der Hülse eingreifende ortsfeste Pin erzeugt daraufhin eine Längsbewegung der Hülse, die über einen weiteren mit dem Mitnehmer verbundenen Pin letztendlich auf den Nockenfolger übertragen wird. Letztgenannter Pin greift dabei ebenfalls in die Führungsbahn ein. Aufgrund der Anzahl von Übertragungselementen und des zwischen diesen nicht zu vermeidenden Spiels kann eine verzögerungsfreie Umschaltung im Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit entsprechender Drehzahl der Nockenwelle nicht mit Sicherheit durchgeführt werden. Außerdem ist der bauliche Aufwand für den gesamten Ventiltrieb wegen der erforderlichen Bauelemente relativ hoch.In contrast, takes place in the in the DE 10 2011 101 871 A1 As a second embodiment, the valve train described a changeover in that the adjusting is rotated in one of its two directions of rotation. The engaging in the guideway of the sleeve stationary pin then generates a longitudinal movement of the sleeve, which is finally transmitted via a further pin connected to the driver on the cam follower. The latter pin also engages in the guideway. Due to the number of transmission elements and the unavoidable between these game a delay-free switching during operation of the reciprocating internal combustion engine with appropriate speed of the camshaft can not be performed with certainty. In addition, the structural complexity of the entire valve train is relatively high because of the required components.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sollen die Hebelachse und der Linearaktuator in einer Hebelbrücke angeordnet sein, wobei die Hebelbrücke an einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt ist und wobei ein erster und ein zweiter Schenkel der Hebelbrücke beidseitig des Nockenfolgers verlaufen. Die beiden Schenkel der Hebelbrücke weisen zueinander fluchtende Führungsbohrungen auf, in denen die Hebelachse gleitend geführt ist. Der Linearaktuator greift vorzugsweise in einen abgestuften Abschnitt einer der Führungsbohrungen ein und kann einfach- oder doppeltwirkend ausgebildet sein. Im Falle einer einfachwirkenden Ausbildung des Linearaktuators kann an dem vom Linearaktuator abgewandten Ende der Hebelachse ein Druckfeder vorgesehen sein, die als Rückstellfeder wirkt und bei Aufhebung der Verschiebekraft des Linearaktuators die Hebelachse in eine weitere Stellung verschiebt.In a further embodiment of the invention, the lever axis and the linear actuator to be arranged in a lever bridge, wherein the lever bridge is fixed to a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine and wherein a first and a second leg of the lever bridge extend on both sides of the cam follower. The two legs of the lever bridge have mutually aligned guide holes, in which the lever axis is slidably guided. The linear actuator preferably engages in a stepped portion of one of the guide bores and may be single or double acting. In the case of a single-acting design of the linear actuator, a compression spring may be provided on the end facing away from the linear actuator end of the lever axis, which acts as a return spring and shifts the lever axis in a further position when canceling the displacement force of the linear actuator.

Weiterhin ist vorgesehen, dass der Nockenfolger über eine Aufnahmebohrung schwenkbar auf der Hebelachse gelagert und in deren Längsrichtung über Anschlagmittel geführt ist. Die Anschlagmittel wirken als den Nockenfolger führende Borde und führen somit den Nockenfolger auf der Hebelachse. Vorzugsweise sind die Anschlagmittel in Umfangsnuten der Hebelachse fixiert undbegrenzen, mit Anschlagflächen einer Hebelbrücke zusammenwirkend, die Stellbewegung der Hebelachse. Dabei können die Anschlagmittel elastisch ausgebildet sein, um die Aufprallenergie an jedem der an den Schenkeln der Hebelbrücke ausgebildeten Endanschläge zu reduzieren. It is further provided that the cam follower is pivotally mounted on the lever axis via a receiving bore and guided in the longitudinal direction via stop means. The stop means act as the cam follower leading shelves and thus guide the cam follower on the lever axis. Preferably, the stop means are fixed in circumferential grooves of the lever axis and limit cooperating with stop surfaces of a lever bridge, the adjusting movement of the lever axis. In this case, the stop means may be designed to be elastic in order to reduce the impact energy at each of the end stops formed on the legs of the lever bridge.

Außerdem soll die Hebelachse über Rastmittel in zumindest zwei Stellungen verrastbar sein. In diesen verrasteten Stellungen der Hebelachse nimmt der Nockenfolger jeweils eine Position ein, in der seine Kontaktflächen optimal zum entsprechenden Nocken und zum Ventilschaftende positioniert sind. Anstelle einer Kontaktfläche kann am nockenseitigen Hebelende auch eine über ein Wälzlager gelagerte Rolle vorgesehen sein. Dabei können die Rastmittel als zumindest eine in der Hebelbrücke angeordnete Kugelraste und zumindest zwei auf der Hebelachse vorgesehene Rastnuten ausgebildet sein. Zu diesem Zweck ist beispielsweise eine quer zur Hebelsachse verlaufende Sackbohrung in einem der Schenkel der Hebelbrücke vorgesehen, in der eine Druckfeder und eine Rastkugel angeordnet werden. Die Rastnuten weisen einen Querschnitt auf, der der Außenkontur der Rastkugel angepasst ist. Dabei können die Rastnuten mit rampenförmig ausgebildeten Rändern versehen sein, damit die durch den Linearaktuator aufzubringende Stellkraft verringert werden kann. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, auch Rastkörper vorzusehen, deren geometrische Form von der einer Kugel abweicht.In addition, the lever axis should be latched via latching means in at least two positions. In these latched positions of the lever axis of the cam follower takes in each case a position in which its contact surfaces are optimally positioned to the corresponding cam and valve stem end. Instead of a contact surface may be provided on the cam-side lever end also mounted on a roller bearing roller. In this case, the latching means may be formed as at least one arranged in the lever bridge ball catch and at least two provided on the lever axis locking grooves. For this purpose, for example, a transverse to the lever axis blind bore is provided in one of the legs of the lever bridge, in which a compression spring and a detent ball are arranged. The locking grooves have a cross section which is adapted to the outer contour of the detent ball. In this case, the locking grooves may be provided with ramp-shaped edges, so that the force to be applied by the linear actuator can be reduced. In addition, of course, it is also possible to provide ratchet body whose geometric shape deviates from that of a ball.

Der Nockenfolger ist vorzugsweise als Kipphebel oder Schwinghebel ausgebildet. Bei einem Kipphebel handelt es sich um einen zweiarmigen Hebel, wobei das eine Hebelende am Ventilschaftende des Gaswechselventils anliegt, während im Bereich des anderen Hebelendes einer der vorzugsweise zwei Nocken angreift. In seinem mittigen Bereich ist der Kipphebel erfindungsgemäß auf der längsverschieblichen Hebelachse gelagert. Ein Schwinghebel ist ein einarmiger Hebel, dessen eines Hebelende an der längsverschieblichen Hebelachse gelagert ist. Beabstandet zu dieser Lagerung und zu einem mit dem Ventilschaftende des Gaswechselventils zusammenwirkenden Hebelende wird der Schwinghebel durch die oberhalb dieser Ventiltriebselemente liegenden Nockenwelle betätigt. Für beide Bauarten von Nockenfolgern eignet sich die erfindungsgemäße direkte Betätigung mittels des Linearaktuators und der Hebelachse in besonderer Weise.The cam follower is preferably designed as a rocker arm or rocker arm. When a rocker arm is a two-armed lever, wherein the one end of the lever abuts the valve stem end of the gas exchange valve, while in the region of the other end of the lever one of the preferably two cams engages. In its central region of the rocker arm according to the invention is mounted on the longitudinally displaceable lever axis. A rocker arm is a one-armed lever, one end of which is mounted on the longitudinally displaceable lever axis. Spaced to this storage and to a cooperating with the valve stem end of the gas exchange valve end of the lever lever is actuated by the lying above this valve train elements camshaft. For both types of cam followers is the direct actuation according to the invention by means of the linear actuator and the lever axis in a special way.

Schließlich soll in Weiterbildung der Erfindung auf das Ventilschaftende des Gaswechselventils ein tellerförmiger Adapter aufsetzbar sein, über welchen der Nockenfolger das Gaswechselventil betätigt. Mittels dieses tellerförmigen Adapters, der eine an die radiale Abmessung des Ventilschaftendes angepasste Sackbohrung aufweist, wird in jeder Lage des Nockenfolgers eine flächige Anlage der Kontaktfläche des Nockenfolgers erzielt. Außerdem können in den vorzugsweise zwei Stellungen des Nockenfolgers die Ventilbetätigungskräfte optimal in das Gaswechselventil eingeleitet werden.Finally, in the invention, a plate-shaped adapter to be placed on the valve stem end of the gas exchange valve, via which the cam follower actuates the gas exchange valve. By means of this plate-shaped adapter, which has a matched to the radial dimension of the valve stem end blind bore, a flat contact surface of the cam follower is achieved in each position of the cam follower. In addition, in the preferably two positions of the cam follower, the valve actuating forces can be optimally introduced into the gas exchange valve.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche und der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Ansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Ansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the independent claims and the dependent claims. In addition, there are further possibilities of combining individual features, in particular if they arise from the claims, the following description of the exemplary embodiments or directly from the figures. In addition, reference to the figures by the use of reference numerals is not intended to limit the scope of the claims to the illustrated embodiment examples.

Kurze Beschreibung der ZeichnungShort description of the drawing

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der zwei Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:For further explanation of the invention reference is made to the drawing, is shown in simplified form two embodiments. Show it:

1 als Draufsicht eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Ventiltriebes für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem Schnitt durch eine Hebelbrücke, bei der sich ein als Kipphebel ausgebildeter Nockenfolger in einer Position für einen großen Ventilhub befindet, 1 in plan view a schematic representation of an inventive arrangement of a valve train for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine with a section through a lever bridge, in which a trained as a rocker cam follower is in a position for a large valve lift,

2 eine Position des Kipphebels gemäß der 1, bei der dieser einen kleinen Ventilhub ausführt, 2 a position of the rocker arm according to the 1 in which this performs a small valve lift,

3 als Draufsicht eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung eines Ventiltriebes für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschinemit einem Schnitt durch eine Hebelbrücke, bei der sich ein als Schwinghebel ausgebildeter Nockenfolger in einer Position für einen großen Ventilhub befindet, 3 in plan view a schematic representation of an inventive arrangement of a valve train for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine with a section through a lever bridge, in which a trained as a rocker cam follower is in a position for a large valve lift,

4 eine Position des Schwinghebels gemäß der 3, bei der dieser einen kleinen Ventilhub ausführt und 4 a position of the rocker arm according to the 3 , in which this performs a small valve lift and

5 eine Darstellung eines Gaswechselventils in einer Seitenansicht, wobei das Gaswechselventil an einem Ventilschaftende einen im Schnitt dargestellten tellerförmigen Adapter aufnimmt. 5 an illustration of a gas exchange valve in a side view, wherein the gas exchange valve receives at a valve stem end a plate-shaped adapter shown in section.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In den 1 und 2 ist mit 1 ein als Kipphebel 2 ausgebildeter Nockenfolger bezeichnet, der mit einer Nockengruppe 3 einer Nockenwelle 4 zusammenwirkt und ein Gaswechselventil 5, das in einem nicht näher dargestellten Zylinderkopf einer Hubkolbenbrennkraftmaschine angeordnet ist. Das Gaswechselventil 5 weist einen Ventilschaft 6 auf, mit dessen Ende ein tellerförmiger Adapter 7, auf den noch im Zusammenhang mit 5 eingegangen werden wird, verbunden ist. Der Kipphebel 2 nimmt an seinem der Nockengruppe 3 zugewandten Ende eine Rolle 8 auf, die am Kipphebel 2 über ein nicht dargestelltes Wälzlager gelagert ist. Über diese Rolle 8 kann der Kipphebel 2 wahlweise trieblich mit einem ersten Nocken 9 für einen großen Ventilhub des Gaswechselventils 5 oder mit einem zweiten Nocken 10 für einen kleinen Ventilhub des Gaswechselventils 5 verbunden werden. In the 1 and 2 is with 1 as a rocker arm 2 trained cam follower referred to with a cam group 3 a camshaft 4 interacts and a gas exchange valve 5 , which is arranged in a cylinder head, not shown, a reciprocating internal combustion engine. The gas exchange valve 5 has a valve stem 6 on, with the end of a plate-shaped adapter 7 which is still related to 5 will be received. The rocker arm 2 takes on his of the cam group 3 facing end a role 8th on, on the rocker arm 2 is mounted on a rolling bearing, not shown. About this role 8th can the rocker arm 2 optionally powered with a first cam 9 for a large valve lift of the gas exchange valve 5 or with a second cam 10 for a small valve lift of the gas exchange valve 5 get connected.

Alternativ zu der dargestellten Ausbildung des Kipphebels 2 besteht die Möglichkeit, dessen mit dem Ventilschaft 6 zusammenwirkendes Ende breiter auszubilden, um über den gesamten Verstellbereich eine sichere Anlage am Ende des Ventilschafts 6 zu gewährleisten. Das Hebelende könnte dabei ähnlich gestaltet sein, wie das an einem in den 3 bis 4 dargestellte an einem Schwinghebel vorgesehene Hebelende. In der 1 wird der Kipphebel 2 von dem ersten Nocken 9 mit einem großen Hub betätigt, so dass das Gaswechselventil 5 einen maximalen Ventilhub ausführt. Nach der 2 nimmt der Kipphebel 2 eine Position ein, in welcher er von dem zweiten Nocken 10 mit einem kleineren Hub betätigt wird.Alternatively to the illustrated embodiment of the rocker arm 2 there is the possibility of this with the valve stem 6 make cooperating end wider, over the entire adjustment a secure system at the end of the valve stem 6 to ensure. The lever end could be designed similar to that on a in the 3 to 4 illustrated provided on a rocker arm end of the lever. In the 1 becomes the rocker arm 2 from the first cam 9 operated with a large stroke, so that the gas exchange valve 5 performs a maximum valve lift. After 2 takes the rocker arm 2 a position in which he from the second cam 10 is operated with a smaller stroke.

Wie weiterhin den 1 und 2 entnommen werden kann, ist der Kipphebel 2 im Bereich seiner Mitte mit einer Aufnahmebohrung 11 versehen, in der eine als Vollwelle ausgebildete Hebelachse 12 angeordnet ist, so dass der Kipphebel 2 im Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine um diese Hebelachse 12 eine durch einen der beiden Nocken 9 oder 10 erzeugte Schwenkbewegung ausführt. Die Hebelachse 12 kann zur Verringerung des Gewichts auch als Hohlwelle ausgebildet sein. Dabei ist der Kipphebel 2 in Längsrichtung der Hebelachse 12 zu dieser durch elastische Anschlagmittel 13, die als Federringe 14 und 15 ausgebildet sind, fixiert. How to continue the 1 and 2 can be removed, is the rocker arm 2 in the area of its center with a receiving bore 11 provided in a trained as a solid shaft lever axis 12 is arranged so that the rocker arm 2 during operation of the reciprocating internal combustion engine about this lever axis 12 one through one of the two cams 9 or 10 generated generated pivoting movement. The lever axis 12 can also be designed as a hollow shaft to reduce the weight. Here is the rocker arm 2 in the longitudinal direction of the lever axis 12 to this by elastic stop means 13 as spring washers 14 and 15 are formed, fixed.

Die Hebelachse 12 ist in einer zwei Schenkel 16 und 17 aufweisenden Hebelbrücke 18 längsversschiebbar angeordnet, wobei die Schenkel 16 und 17 zur Aufnahme der Hebelachse 12 Führungsbohrungen 19 und 20 aufweisen. Außerdem dienen dem Kipphebel 2 zugewandte Flächen der Schenkel 16 und 17 als Anschlagmittel 21 und 22, die mit den auf der Hebelachse 12 angeordneten elastischen Anschlagmitteln 13 zusammenwirken. Diese Anschlagmittel 13, 21 und 22 begrenzen gemeinsam die Längsbewegung der Hebelachse 12 und gelangen in Kontakt miteinander, wenn der Kipphebel 2 eine Position erreicht, in der die Rolle 8 im Wesentlichen mittig zu dem jeweiligen Nocken 9 oder 10 gelangt. Dabei wird die Aufprallenergie beim Auftreffen der elastischen Anschlagmittel auf die Flächen der Schenkel 16 oder 17 reduziert. The lever axis 12 is in a two thighs 16 and 17 having lever bridge 18 arranged längsversschiebbar, wherein the legs 16 and 17 for receiving the lever axis 12 guide bores 19 and 20 exhibit. In addition, serve the rocker arm 2 facing surfaces of the legs 16 and 17 as an attachment 21 and 22 that with the on the lever axis 12 arranged elastic stop means 13 interact. These slings 13 . 21 and 22 together limit the longitudinal movement of the lever axis 12 and come into contact with each other when the rocker arm 2 reached a position where the role 8th essentially centered on the respective cam 9 or 10 arrives. In this case, the impact energy when hitting the elastic stop means on the surfaces of the legs 16 or 17 reduced.

Weiterhin ist die Hebelachse 12 in einem Bereich, in welchem sie in der Führungsbohrung 19 des Schenkels 16 geführt ist, mit zwei voneinander beabstandeten Rastnuten 23 und 24 versehen. Diese Rastnuten 23 und 24 bilden gemeinsam mit einer Kugelraste 25 Rastmittel 26 zum Festlegen der Hebelachse 12 in ihren jeweiligen Endstellungen, in denen der auf der Hebelachse 12 axial fixierte Kipphebel 2 exakt zu einem der Nocken 9 oder 10 positioniert ist. Die Kugelraste 25 wird dadurch gebildet, dass in dem Schenkel 16 eine quer zur Hebelachse 12 verlaufende Sackbohrung 27 mit einer darin angeordneten über eine Druckfeder 25 vorgespannte Rastkugel 29 vorgesehen ist.Furthermore, the lever axis 12 in an area where they are in the guide hole 19 of the thigh 16 is guided, with two spaced locking grooves 23 and 24 Mistake. These locking grooves 23 and 24 form together with a ball catch 25 latching means 26 for fixing the lever axis 12 in their respective end positions, in which the lever axis 12 axially fixed rocker arms 2 exactly to one of the cams 9 or 10 is positioned. The ball catch 25 is formed by that in the leg 16 one transverse to the lever axis 12 running blind hole 27 with a disposed therein via a compression spring 25 preloaded detent ball 29 is provided.

An dem Schenkel 16 der Hebelbrücke 18 ist außerdem ein Linearaktuator 30 befestigt, von welchem ein mit der Hebelachse 12 verbundener Stößel 31 ausgeht. Dieser Stößel 31 ist entweder elektrisch, ölhydraulisch oder pneumatisch aktuierbar. Vorzugsweise soll der Linearaktuator 30 doppeltwirkend ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, eine einfachwirkende Version zu verwenden, wobei dann am anderen Ende der Hebelachse 12 eine Rückstellfeder vorgesehen sein könnte.On the thigh 16 the lever bridge 18 is also a linear actuator 30 attached, one of which with the lever axis 12 connected plunger 31 emanates. This pestle 31 can be actuated either electrically, hydraulically or pneumatically. Preferably, the linear actuator 30 be designed double acting. But it is also possible to use a single-acting version, in which case at the other end of the lever axis 12 a return spring could be provided.

Aus den 1 und 2 geht somit hervor, dass der Kipphebel 2 vom Linearaktuator 30 über die ihn gleichzeitig lagernde Hebelachse 12 von einer Position, in der er beispielsweise durch den ersten Nocken 9 betätigt wird, in eine Position verschoben wird, in der eine Betätigung des Gaswechselventils 5 über den zweiten Nocken 10 erfolgt. Die Schenkel 16 und 17 der Hebelbrücke 18 sind zu diesem Zweck derart zueinander beabstandet, dass der Kipphebel 2 diese Verschiebebewegung ausführen kann. In den entsprechenden Positionen ist die Hebelachse 12 gegenüber dem Schenkel 16 verrastet.From the 1 and 2 thus it appears that the rocker arm 2 from the linear actuator 30 on the same time stored lever axis 12 from a position in which he, for example, by the first cam 9 is actuated, is moved to a position in which an actuation of the gas exchange valve 5 over the second cam 10 he follows. The thigh 16 and 17 the lever bridge 18 are spaced apart for this purpose to each other such that the rocker arm 2 can perform this sliding movement. In the corresponding positions is the lever axis 12 opposite the thigh 16 locked.

Das in den 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach den 1 und 2 nur dadurch, dass anstelle des Kipphebels ein Schwinghebel 32 verwendet wird. Die Bauelemente, die im Wesentlichen identisch mit denen nach den 1 und 2 ausgebildet sind, werden daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Schwingbebel 32 ist an seinem einen Hebelende mit einer Aufnahmebohrung 33 versehen, mittels welcher der Schwinghebel 32 schwenkbar auf der Hebelachse 12 gelagert ist. Über sein anderes verbreitert ausgebildetes Hebelende 34 betätigt der Schwinghebel 32 das Gaswechselventil 5, wobei auf dessen Ventilschaft 6 wiederum ein tellerförmiger Adapter 7 angeordnet ist. Weiterhin ist im Gegensatz zu den 1 und 2 nach den 3 und 4 aufgrund der Funktion eines Schwinghebeltriebs die Nockenwelle 4 oberhalb des Schwinghebels angeordnet.That in the 3 and 4 illustrated embodiment differs from that according to the 1 and 2 only in that instead of the rocker arm a rocker arm 32 is used. The components, which are essentially identical to those after the 1 and 2 are formed, are therefore provided with the same reference numerals. The swinging bug 32 is at its one lever end with a receiving bore 33 provided by means of which the rocker arm 32 swiveling on the lever axis 12 is stored. About his other widened trained lever end 34 actuates the rocker arm 32 the gas exchange valve 5 , wherein on the valve stem 6 again a plate-shaped adapter 7 is arranged. Furthermore, in contrast to the 1 and 2 after the 3 and 4 due to the function of a rocker arm drive, the camshaft 4 arranged above the rocker arm.

In der 3 befindet sich der Schwinghebel 32 in einer Position, in der der erste Nocken 9 einen großen Ventilhub am Gaswechselventil 5 erzeugt. Aus dieser Position kann der Schwinghebel 32 mittels des Linearaktuators 30 und der Hebelachse 12 in die in der 4 dargestellte Position verschoben werden. In dieser wird vom zweiten Nocken 10 der Nockengruppe 3 ein kleinerer Ventilbub am Gaswechselventil 5 erzielt.In the 3 is the rocker arm 32 in a position where the first cam 9 a large valve lift on the gas exchange valve 5 generated. From this position, the rocker arm 32 by means of the linear actuator 30 and the lever axis 12 in the in the 4 shown position to be moved. In this is the second cam 10 the cam group 3 a smaller valve lift on the gas exchange valve 5 achieved.

In der 5 ist das mit dem tellerförmigen Adapter 7 versehene Gaswechselventil 5 dargestellt. Danach weist der Adapter 7 einen hohlzylindrischen Ansatz 35 auf, der an die radiale Abmessung des Ventilschafts 6, zumindest von dessen Ende, angepasst ist. Mit diesem Ansatz 35 wird der Adapter 7 auf dem Ende des Ventilschafts 6 fixiert. In the 5 is that with the plate-shaped adapter 7 provided gas exchange valve 5 shown. After that, the adapter points 7 a hollow cylindrical approach 35 up to the radial dimension of the valve stem 6 , at least from the end, is adjusted. With this approach 35 becomes the adapter 7 on the end of the valve stem 6 fixed.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Nockenfolger cam follower
22
Kipphebel  rocker arm
33
Nockengruppe  cam group
44
Nockenwelle  camshaft
55
Gaswechselventil  Gas exchange valve
66
Ventilschaft von 5 Valve stem of 5
77
tellerförmiger Adapter  plate-shaped adapter
88th
Rolle  role
99
erster Nocken first cam
1010
zweiter Nocken second cam
1111
Aufnahmebohrung von 2 Receiving bore of 2
1212
Hebelachse lever axis
1313
elastische Anschlagmittel elastic slings
1414
Federring spring washer
1515
Federring spring washer
1616
Schenkel leg
1717
Schenkel leg
1818
Hebelbrücke lever bridge
1919
Führungsbohrung guide bore
2020
Führungsbohrung guide bore
2121
Anschlagmittel slings
2222
Anschlagmittel slings
2323
Rastnut locking groove
2424
Rastnut locking groove
2525
Kugelraste ball catch
2626
Rastmittel latching means
2727
Sackbohrung blind hole
28 28
Druckfeder compression spring
2929
Rastkugel detent ball
3030
Linearaktuator linear actuator
3131
Stößel tappet
3232
Schwinghebel rocker
3333
Aufnahmebohrung location hole
3434
verbreitertes Hebelende widened lever end
3535
hohlzylindrischer Ansatz hollow cylindrical approach

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

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Claims (10)

Variabler Ventiltrieb für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine mit einem hebelartig ausgebildeten Nockenfolger (1), der schwenkbar auf einer Hebelachse (12) gelagert und in Achsrichtung der Hebelachse (12) verlagerbar ist, wobei der Nockenfolger (1) zum einen zumindest mittelbar mit unterschiedlichen Nockenprofilen zumindest zweier Nocken (9 und 10) einer Nockengruppe (3) in Kontakt bringbar ist und zum anderen mit einem Ende eines Ventilschaftes (6) eines Gaswechselventils (5) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1) in axialer Richtung auf der Hebelachse (12) fixiert ist und dass die Hebelachse (12) über einen Linearaktuator (30) in Längsrichtung verschiebbar ist.Variable valve drive for a cylinder unit of a reciprocating internal combustion engine with a lever-like cam follower ( 1 ), which is pivotable on a lever axis ( 12 ) and in the axial direction of the lever axis ( 12 ) is displaceable, wherein the cam follower ( 1 ) on the one hand at least indirectly with different cam profiles of at least two cams ( 9 and 10 ) of a cam group ( 3 ) and on the other with one end of a valve stem ( 6 ) of a gas exchange valve ( 5 ), characterized in that the cam follower ( 1 ) in the axial direction on the lever axis ( 12 ) and that the lever axis ( 12 ) via a linear actuator ( 30 ) is displaceable in the longitudinal direction. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelachse (12) und der Linearaktuator (30) in einer Hebelbrücke (18) angeordnet sind, dass die Hebelbrücke (18) an einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt ist und dass ein erster und ein zweiter Schenkel (16 und 17) der Hebelbrücke (18) beidseitig des Nockenfolgers (1) verlaufen.Variable valve drive according to claim 1, characterized in that the lever axis ( 12 ) and the linear actuator ( 30 ) in a lever bridge ( 18 ) are arranged such that the lever bridge ( 18 ) is attached to a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine and that a first and a second leg ( 16 and 17 ) of the lever bridge ( 18 ) on both sides of the cam follower ( 1 ). Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1) über eine Aufnahmebohrung (11) schwenkbar auf der Hebelachse (12) gelagert und in deren Längsrichtung über Anschlagmittel (13) geführt ist.Variable valve train according to claim 1, characterized in that the cam follower ( 1 ) via a receiving bore ( 11 ) pivotable on the lever axis ( 12 ) and in the longitudinal direction via stop means ( 13 ) is guided. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (13) in Umfangsnuten der Hebelachse (12) fixiert sind und, mit Anschlagflächen (21 und 22) einer Hebelbrücke (18) zusammenwirkend, die Stellbewegung der Hebelachse (12) begrenzen.Variable valve drive according to claim 3, characterized in that the stop means ( 13 ) in circumferential grooves of the lever axis ( 12 ) are fixed and, with stop surfaces ( 21 and 22 ) of a lever bridge ( 18 ) cooperating, the adjusting movement of the lever axis ( 12 ) limit. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (13) elastisch ausgebildet sind.Variable valve drive according to claim 4, characterized in that the stop means ( 13 ) are elastically formed. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelachse (12) über Rastmittel (26) in zumindest zwei Stellungen verrastbar ist. Variable valve drive according to claim 1, characterized in that the lever axis ( 12 ) via latching means ( 26 ) Can be locked in at least two positions. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelachse (12) und der Linearaktuator (30) in einer Hebelbrücke (18) angeordnet sind, dass die Hebelbrücke (18) an einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt ist und dass die Rastmittel (26) als zumindest eine in der Hebelbrücke (18) angeordnete Kugelraste (25) und zumindest zwei auf der Hebelachse (12) vorgesehene Rastnuten (23 und 24) ausgebildet sind.Variable valve drive according to claim 6, characterized in that the lever axis ( 12 ) and the linear actuator ( 30 ) in a lever bridge ( 18 ) are arranged such that the lever bridge ( 18 ) is attached to a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine and that the latching means ( 26 ) as at least one in the lever bridge ( 18 ) arranged ball catch ( 25 ) and at least two on the lever axis ( 12 ) provided locking grooves ( 23 and 24 ) are formed. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1) als Kipphebel (2) oder Schwinghebel (32) ausgebildet ist.Variable valve train according to claim 1, characterized in that the cam follower ( 1 ) as a rocker arm ( 2 ) or rocker arm ( 32 ) is trained. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (30) elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist.Variable valve train according to claim 1, characterized in that the linear actuator ( 30 ) is electrically, hydraulically or pneumatically actuated. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Ende des Ventilschafts (6) des Gaswechselventils (5) ein tellerförmiger Adapter (7) aufsetzbar ist, über welchen der Nockenfolger (1) das Gaswechselventil (5) betätigt.Variable valve drive according to claim 1, characterized in that on one end of the valve stem ( 6 ) of the gas exchange valve ( 5 ) a plate-shaped adapter ( 7 ) can be placed over which the cam follower ( 1 ) the gas exchange valve ( 5 ).
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