-
Die Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung für Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit variablem Verdichtungsverhältnis und einen Verbrennungsmotor mit variablem Verdichtungsverhältnis.
-
Bei Verbrennungsmotoren wirkt sich ein hohes Verdichtungsverhältnis positiv auf den Wirkungsgrad aus. Unter dem Verdichtungsverhältnis wird das Verhältnis des gesamten Zylinderraumes vor der Verdichtung zum verbliebenen Zylinderraum nach der Verdichtung verstanden. Bei Verbrennungsmotoren mit Fremdzündung, wie bei Ottomotoren, die in der Regel ein festes Verdichtungsverhältnis aufweisen, darf das Verdichtungsverhältnis jedoch nur so hoch gewählt werden, dass bei Volllastbetrieb ein sogenanntes „Klopfen” vermieden wird. Jedoch könnte für den weitaus häufiger auftretenden Teillastbereich des Verbrennungsmotors, also bei geringer Zylinderfüllung, das Verdichtungsverhältnis mit höheren Werten gewählt werden, ohne dass ein „Klopfen” auftreten würde. Der wichtige Teillastbereich eines Verbrennungsmotors kann verbessert werden, wenn das Verdichtungsverhältnis variabel einstellbar ist.
-
Aus der
DE 10 2010 016 037 A1 ist ein Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis bekannt. Pleuelstangen, die über ein Hublagerauge und ein Pleuellagerauge verfügen, sind über das Hublagerauge an eine Kurbelwelle und über das Pleuellagerauge an einen jeweiligen Zylinderkolben des Verbrennungsmotors anbindbar. Jeder Pleuelstange ist eine Exzenter-Verstelleinrichtung zugeordnet, die einen Exzenterkörper und Exzenterstangen aufweist.
-
Der aus der
DE 10 2010 016 037 A1 bekannte Exzenterkörper weist eine exzentrisch zu einem Mittelpunkt des Pleuellagerauges angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einem Mittelpunkt auf, wobei die Kolbenbolzenbohrung einen Kolbenbolzen aufnimmt. Die Exzenter-Verstelleinrichtung dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff, wobei als Pleuelstangenlänge der Abstand des Mittelpunkts der Kolbenbolzenbohrung zu einem Mittelpunkt des Hublagerauges zu verstehen ist. Zur Verdrehung des Exzenterkörpers und damit zur Veränderung der effektiven Pleuelstangenlänge leff sind die Exzenterstangen der Exzenter-Verstelleinrichtung verlagerbar. Jeder Exzenterstange ist ein Kolben zugeordnet, der in einer Hydraulikkammer verschiebbar gelagert bzw. geführt ist. In den Hydraulikkammern herrscht ein Hydraulikdruck, der auf die den Exzenterstangen zugeordneten Kolben einwirkt, wobei abhängig von der Ölmenge in den Hydraulikkammern die Verlagerung der Exzenterstangen möglich ist oder nicht möglich ist.
-
Die Verstellung der Exzenter-Verstelleinrichtung wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirken. Während eines Arbeitstakts verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte ständig. Die Verstellbewegung wird durch die mit Hydrauliköl beaufschlagten Kolben, die auf die Exzenterstangen einwirken, unterstützt, wobei die Kolben ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung wirkenden Kräfte verhindern. Die Exzenterstangen, die mit den Kolben zusammenwirken, sind beidseitig an den Exzenterkörper angebunden.
-
Die Hydraulikkammern, in welchen die Kolben geführt sind, sind von dem Hublagerauge aus über Hydraulikölzulaufleitungen und mit Hydrauliköl beaufschlagbar bzw. befüllbar. Rückschlagventile verhindern ein Rückfließen des Hydrauliköls aus den Hydraulikkammern zurück in die Hydraulikölzulaufleitungen. In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange ist ein Umschaltventil aufgenommen. Die Hydraulikkammern stehen über Hydraulikölablaufleitungen mit der Bohrung in Kontakt, welche das Umschaltventil aufnimmt. Die Schaltstellung des Umschaltventils bestimmt, welche der Hydraulikkammern mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung abhängt.
-
Das aus der
DE 10 2010 016 037 A1 bekannte Umschaltventil umfasst ein Betätigungselement, eine Rückstellfeder und ein Steuerkolben.
-
Wie ausgeführt, wird das Hydrauliköl, welches auf die in den Hydraulikkammern geführten Kolben der Exzenterstangen einwirkt, den Hydraulikkammern vom Hublagerauge aus über die Hydraulikölzulaufleitungen zugeführt, wobei die jeweilige Pleuelstange derart mit dem Hublagerauge an der Kurbelwelle angreift, dass zwischen der Kurbelwelle, nämlich einem Kurbelwellenlagerzapfen derselben, und dem Hublagerauge eine Pleuellagerschale angeordnet ist.
-
Über die Hydraulikölablaufleitungen können die Hydraulikkammern abhängig von der Schaltstellung des Umschaltventils entlüftet werden. Hiervon hängt die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung ab.
-
Die
DE 10 2012 112 461 A1 beschreibt einen weiteren Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis, bei dem die Pleuellänge der Pleuelstangen variabel einstellbar ist. In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange ist wiederum ein Umschaltventil aufgenommen, welches einen Abgreifer umfasst. Über den Abgreifer ist das jeweilige Umschaltventil betätigbar, nämlich über eine am Abgreifer angreifende Betätigungseinrichtung.
-
Aus der
WO 2014/019684 A1 ist eine Betätigungsvorrichtung für Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis bekannt. Die Betätigungseinrichtung umfasst für jedes Umschaltventil und damit für jeden zu betätigenden Abgreifer eine Schaltgabel. Jede Schaltgabel umfasst sich gegenüberliegende Schaltgabelschenkel, wobei die Schaltgabelschenkel der Schaltgabeln an dem jeweiligen Abgreifer zugewandten Seiten unter Ausbildung einer Vorlauffunktionsfläche und einer Rücklauffunktionsfläche konturiert sind. Zwischen der Vorlauffunktionsfläche und der Rücklauffunktionsfläche jedes Schaltgabelschenkels jeder Schaltgabel ist eine Übergangskante ausgebildet, welche die jeweilige Vorlauffunktionsfläche und die jeweilige Rücklauffunktionsfläche linienartig voneinander trennt.
-
Es besteht Bedarf an einer Betätigungseinrichtung für die Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis, die bei einfacher Bauart eine zuverlässige Betätigung der Umschaltventile eines Verbrennungsmotors zulässt. Aufgabe der Erfindung ist es, eine neuartige Betätigungseinrichtung für die Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis und einen Verbrennungsmotor mit einer solchen Betätigungseinrichtung zu schaffen.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Betätigungseinrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist zwischen der jeweiligen Vorlauffunktionsfläche und der jeweiligen Rücklauffunktionsfläche des jeweiligen Schaltgabelschenkels eine Übergangsfläche ausgebildet. Die Vorlauffunktionsfläche und die Rücklauffunktionsfläche sind nicht durch eine linienartige Übergangskante voneinander getrennt, sondern vielmehr unter Ausbildung einer flächigen bzw. bereichsartigen Übergangsfläche. Hiermit ist eine zuverlässigere Betätigung der Abgreifer der Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis möglich.
-
Vorzugsweise weisen die jeweilige Vorlauffunktionsfläche und die jeweilige Rücklauffunktionsfläche des jeweiligen Schaltgabelschenkels an einer von der Übergangsfläche abgewandten Seite Stirnseiten auf, die an einem kurbelwellenzugewandten Abschnitt gegenüber einem kurbelwellenabgewandten Abschnitt abgeschrägt verlaufen, sodass die Vorlauffunktionsfläche und die Rücklauffunktionsfläche an dem kurbelwellenzugewandten Abschnitt gegenüber dem kurbelwellenabgewandten Abschnitt verkürzt sind. Auch dies dient der Steigerung der Zuverlässigkeit in der Betätigung der Abgreifer der Umschaltventile des Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis.
-
Vorzugsweise weist die Übergangsfläche an einem kurbelwellenzugewandten Abschnitt derselben eine kürze Erstreckung zwischen der Vorlauffunktionsfläche und der Rücklauffunktionsfläche als an einem kurbelwellenabgewandten Abschnitt derselben auf. Hiermit kann die Zuverlässigkeit in der Betätigung der Abgreifer der Umschaltventile weiter gesteigert werden.
-
Vorzugsweise sind die Vorlauffunktionsfläche und die Rücklauffunktionsfläche des jeweiligen Schaltgabelschenkels derart unabhängig voneinander konturiert und/oder im Raum um Achsen gekippt, dass eine Bewegungsbahn eines Berührpunkts des jeweiligen Abgreifers entlang der Funktionsflächen im Bereich der von der Übergangsfläche abgewandten Stirnseiten derselben durch die kurbelwellenabgewandten Abschnitte der Stirnseiten verläuft. Hiermit ist eine besonders zuverlässige Betätigung der Abgreifer der Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis möglich.
-
Der Abgreifer des jeweiligen Umschaltventils ist vorzugsweise zylindrisch mit an seitlichen Abschnitten bzw. Enden desselben ballig oder kugelsegmentartig konturierten Stirnflächen ausgebildet. Zumindest die Vorlauffunktionsflächen und ggf. auch die Rücklauffunktionsflächen der jeweiligen Schaltgabel sind vorzugsweise derart konturiert und/oder im Raum gekippt, dass der Berührpunkt des jeweiligen Abgreifers mit der jeweiligen Funktionsfläche der jeweiligen Schaltgabel immer auf einer dieser balligen oder kugelsegmentartigen Stirnflächen des Abgreifers liegt. Auch hiermit ist eine zuverlässige Betätigung der Abgreifer der Umschaltventile eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis möglich.
-
Der erfindungsgemäße Verbrennungsmotor mit einem einstellbaren Verdichtungsverhältnis ist in Patentanspruch 11 definiert.
-
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 eine Pleuelstange mit Exzenter-Verstelleinrichtung und Umschaltventil;
-
2 eine erfindungsgemäße Betätigungseinrichtung für Umschaltventile der Pleuelstangen;
-
3 eine Schaltgabel der erfindungsgemäßen Betätigungseinrichtung der 2;
-
4 einen Schaltgabelschenkel der Schaltgabel der 3; und
-
5 eine Schaltgabel zusammen mit einem Abgreifer eines Umschaltventils.
-
1 zeigt eine Pleuelstange 1 eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis gemäß einem Ausführungsbeispiel.
-
Die Pleuelstange 1 weist einen Pleuelstangengrundkörper 7 mit einem Pleuellagerauge 2 und einem Hublagerauge 3 auf. Das Pleuellagerauge 2 dient der Anbindung der jeweiligen Pleuelstange 1 an einen Zylinderkolben (nicht gezeigt) eines jeweiligen Zylinders des Verbrennungsmotors. Das Hublagerauge 3 dient der Anbindung der jeweiligen Pleuelstange 1 an eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors.
-
Die Pleuelstange 1 der 1 weist eine zumindest abschnittsweise in dem Pleuellagerauge 2 angeordnete, bevorzugt hydraulisch verstellbare Exzenter-Verstelleinrichtung 6 auf. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 weist eine exzentrisch zu einer Mittelachse 8 des Pleuellagerauges 2 angeordnete Kolbenbolzenbohrung mit einer Mittelachse auf, welche einen Kolbenbolzen (nicht gezeigt) aufnimmt. Über den Kolbenbolzen ist die jeweilige Pleuelstange 1 an den Zylinderkolben des jeweiligen Zylinders gekoppelt.
-
Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 dient der Verstellung einer effektiven Pleuelstangenlänge leff der Pleuelstange 1. Eine Verdrehung der verstellbaren Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wird durch Einwirken von Massen- und Lastkräften des Verbrennungsmotors initiiert, die bei einem Arbeitstakt des Verbrennungsmotors auf die Exzentereinrichtung 6 wirken.
-
Während eines Arbeitstaktes verändern sich die Wirkungsrichtungen der auf die Exzentereinrichtung 6 wirkenden Kräfte kontinuierlich. Die Drehbewegung oder Verstellbewegung wird durch mit Hydraulikfluid, insbesondere mit Motoröl, beaufschlagte, in der Pleuelstangenanordnung 1 integrierte und in Hydraulikkammern geführte Kolben unterstützt, bzw. die Kolben verhindern ein Rückstellen der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 aufgrund variierender Kraftwirkungsrichtungen der auf die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirkenden Kräfte.
-
Die Kolben der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 sind mittels Exzenterstangen 4, 5 beidseitig mit einem Exzenterkörper 9 der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 wirkverbunden. Die Exzenter-Verstelleinrichtung 6 kann die Kolben, die Exzenterstangen 4, 5 und den Exzenterkörper 9 aufweisen. Die Kolben der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 sind über in 1 nicht gezeigten Hydraulikflüssigkeitsleitungen von dem Hublagerauge 3 aus mit Hydraulikflüssigkeit über in 1 nicht gezeigte Rückschlagventile beaufschlagt.
-
Die Rückschlagventile verhindern dabei ein Rückfließen der Hydraulikflüssigkeit aus den Kolbenvolumina der Kolben zurück in die Hydraulikflüssigkeitsleitungen in einen Motorinnenraum des Verbrennungsmotors.
-
In einer Bohrung der jeweiligen Pleuelstange 1 ist ein Umschaltventil 10 aufgenommen. Die Hydraulikkammern der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 der jeweiligen Pleuelstange 1 stehen über Hydraulikflüssigkeitsleitungen mit der Bohrung in Kontakt, welche das Umschaltventil 10 aufnimmt. Die Schaltstellung des Umschaltventils 10 bestimmt, welche der Hydraulikkammern mit Hydrauliköl befüllt und welche der Hydraulikkammern entleert wird, wobei hiervon die Verstellrichtung bzw. Verdrehrichtung der Exzenter-Verstelleinrichtung 6 abhängt.
-
Das jeweilige Umschaltventil
10 der jeweiligen Pleuelstange
1 weist einen Abgreifer
12 auf. Über den Abgreifer
12 ist das jeweilige Umschaltventil
10 betätigbar, nämlich über eine am Abgreifer
12 angreifende Betätigungseinrichtung
11. Details des Umschaltventils
10 der jeweiligen Pleuelstange
1 und des Abgreifers
12 des jeweiligen Umschaltventils
10 sind dem angesprochenen Fachmann z. B. aus der
DE 10 2012 112 461 A1 geläufig.
-
Die hier vorliegende Erfindung betrifft Details der Betätigungseinrichtung 11 für einen solchen Verbrennungsmotor mit variabel einstellbarem Verdichtungsverhältnis, nämlich einer Betätigungseinrichtung 11, die der Betätigung der Abgreifer 12 der Umschaltventile 10 mehrerer Pleuelstangen 1 dient. Die Betätigungseinrichtung 11 zur Betätigung mehrerer Umschaltventile 10 eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis verfügt über mehrere Schaltgabeln 13, wobei jede der Schaltgabeln 13 jeweils mit einem Abgreifer 12 jeweils eines zu betätigenden Umschaltventils 10 zusammenwirkt. Alle Schaltgabeln 13 sind vorzugsweise an einer gemeinsamen Tragstruktur 14 befestigt.
-
Die Tragstruktur 14 der Betätigungseinrichtung 11 weist einen Montagerahmen 15 sowie mindestens ein, im gezeigten Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein für alle Schaltgabeln 13 gemeinsames, relativ zum Montagerahmen 15 verlagerbares Führungselement 16.
-
Das Führungselement 16 verfügt im gezeigten Ausführungsbeispiel über zwei parallel zueinander verlaufende Führungsschienen 17, 18 die über einen Verbindungssteg 19 fest miteinander verbunden sind. An jeder Führungsschiene 17, 18 des Führungselements 16 sind mehrere Schaltgabeln 13 befestigt.
-
Über den Montagerahmen 15 ist die gesamte Betätigungseinrichtung 11 am Kurbelgehäuse (nicht gezeigt) des Verbrennungsmotors montierbar, nämlich über nicht gezeigte Montageschrauben, die sich durch Montageöffnungen 20 im Montagerahmen 15 erstrecken.
-
Wie bereits ausgeführt, ist das Führungselement 16 der Betätigungseinrichtung 11, an welchem die Schaltgabeln 13 befestigt sind, relativ zum Montagerahmen 15 verlagerbar, nämlich in Richtung des Doppelpfeils 26.
-
Durch diese Relativbewegung der Schaltgabeln 13 der Betätigungseinrichtung 11 relativ zum Montagerahmen 15 derselben kann dann, wenn sich während eines Arbeitstakts eines Zylinders das in die jeweilige Pleuelstange 1 des jeweiligen Zylinders integrierte Umschaltventil 10 in den Bereich der jeweiligen Schaltgabel 16 der Betätigungseinrichtung 15 bewegt hat, der Abgreifer 12 des jeweiligen Umschaltventils 10 zur Betätigung desselben aktuiert werden.
-
Die Schaltgabeln 13 der Betätigungseinrichtung 11 sind demnach gemeinsam mit Hilfe des im gezeigten Ausführungsbeispiel für alle Schaltgabeln gemeinsamen Führungselements 16 der Tragstruktur 14, an welchem die Schaltgabeln 13 befestigt sind, relativ zum Montagerahmen 15 der Tragstruktur 14 und damit relativ zu den Abgreifern 12 der Umschaltventile 10 verlagerbar, nämlich zwischen einer ersten Schaltstellung der Schaltgabeln 13 und einer zweiten Schaltstellung der Schaltgabeln 13.
-
Über die Schaltgabeln 13 der Betätigungseinrichtung 11 kann in der jeweiligen Schaltstellung eine definierte Schaltposition der Umschaltventile 10 der Pleuelstangen 1 des Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis eingestellt werden.
-
Die Verlagerung der Schaltgabeln 13 der Betätigungseinrichtung 11 von der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition erfolgt vorzugweise mit Hilfe eines nicht dargestellten Aktuators, wobei alle Schaltgabeln 13 gemeinsam gegen die Rückstellkraft, insbesondere die Federkraft, eines vorzugsweise für alle Schaltgabeln 13 gemeinsamen und vorzugsweise als Federelement ausgebildeten ebenfalls nicht dargestellten Rückstellelements von der ersten Schaltposition in die zweite Schaltposition verlagerbar sind.
-
Die Rückstellkraft, insbesondere die Federkraft, des vorzugsweise als Federelement ausgebildeten Rückstellelements drückt alle Schaltgabeln 13 gemeinsam und selbsttätig aus der zweiten Schaltposition heraus in Richtung auf die erste Schaltposition, nämlich dann, wenn der Aktuator nicht aktiv ist.
-
Jede Schaltgabel 13 umfasst sich gegenüberliegende Schaltgabelschenkel 13a, 13b. Dabei stellt jeder Schaltgabelschenkel 13a, 13b einer jeden Schaltgabel 13 an einer dem jeweiligen Abgreifer 12 zugewandten Seite sowohl eine Vorlauffunktionsfläche 21 als auch eine Rücklauffunktionsfläche 22 bereit, die mit dem Abgreifer 12 derart zusammenwirken, dass der Abgreifer 12 mit einem Kontaktpunkt 28 sich entlang einer Bewegungsbahn 27 entlang dieser Funktionsflächen 21, 22 bewegen kann (siehe 5).
-
Der Abgreifer 12 des jeweiligen Umschaltventils 10 ist vorzugsweise zylindrisch mit an seitlichen Abschnitten desselben ballig oder kugelsegmentartig konturierten Stirnflächen ausgebildet.
-
Erfindungsgemäß ist zwischen der Vorlauffunktionsfläche 21 und der Rücklauffunktionsfläche 22 des jeweiligen Schaltgabelschenkels 13a, 13b einer jeden Schaltgabel 13 eine Übergangsfläche 23 ausgebildet.
-
Die Vorlauffunktionsfläche 21 und die Rücklauffunktionsfläche 22 eines jeden Schaltgabelschenkels 13a, 13b gehen demnach nicht wie im Stand der Technik üblich unter Ausbildung einer Übergangskante linienartig ineinander über, sondern vielmehr flächig bzw. bereichsartig unter Ausbildung der Übergangsfläche 23.
-
Wie insbesondere 3 und 4 entnommen werden kann, ist die im Bereich jedes Schaltgabelschenkels 13a, 13b der Schaltgabel ausgebildete Übergangsfläche 23 vorzugsweise dreieckartig konturiert, alternativ kann dieselbe auch viereckartig konturiert sein.
-
Wie am besten 3 und 4 entnommen werden kann, weißt die Vorlauffunktionsfläche 21 ebenso wie die Rücklauffunktionsfläche 22 des jeweiligen Schaltgabelschenkels 13a, 13b an einer von der Übergangsfläche 23 abgewandten Seite jeweils eine Stirnseite 24 bzw. 25 auf, nämlich die Vorlauffunktionsfläche 21 die Stirnseite 25 und die Rücklauffunktionsfläche 22 die Stirnseite 24. Diese Stirnseiten 24 und 25 sind derart ausgebildet, dass dieselben an einem kurbelwellenzugewandten Abschnitt 24a bzw. 25a gegenüber einem kurbelwellenabgewandten Abschnitt 24b, 25b abgeschrägt verlaufen, sodass demnach sowohl die Vorlauffunktionsfläche 21 als auch die Rücklauffunktionsfläche 22 an den kurbelwellenzugewandten Abschnitten 24a, 25a gegenüber den kurbelwellenabgewandten Abschnitten 24b, 25b verkürzt sind. 3 und 4 kann weiterhin entnommen werden, dass die Übergangsfläche 23 an einem kurbelwellenzugewandten Abschnitt 23a derselben eine kürzere Erstreckung zwischen der Vorlauffunktionsfläche 21 und der Rücklauffunktionsfläche 22 aufweist als einem kurbelwellenabgewandten Abschnitt 23b derselben. Ausgehend vom kurbelwellenabgewandten Abschnitt 23b verjüngt sich demnach die Übergangsfläche 23 in Richtung auf den kurbelwellenzugewandten Abschnitt 23a derselben.
-
Die Vorlauffunktionsfläche 21 und die Rücklauffunktionsfläche 22 eines jeden Schaltgabelschenkels 13a, 13b einer jeden Schaltgabel 13 sind unabhängig voneinander konturiert. Vorzugsweise handelt es sich bei den Vorlauffunktionsflächen 21 und den Rücklauffunktionsflächen 22 jeweils um Ebenen, die um mindestens zwei Achsen frei im Raum gekippt sind, wobei die Kippung der Vorlauffunktionsfläche 21 und der Rücklauffunktionsfläche 22 des jeweiligen Schaltgabelschenkels 13a, 13b einer jeden Schaltgabel 13 unabhängig voneinander im Raum erfolgt.
-
Die Konturierung und/oder Kippung der Vorlauffunktionsfläche 21 und der Rücklauffunktionsfläche 22 des jeweiligen Schaltgabelschenkels 13a, 13b erfolgt dabei vorzugsweise derart, dass sich die Bewegungsbahn 27 des Berührungspunkts 28 des jeweiligen Abgreifers 12 entlang der Funktionsflächen 21, 22 derart erstreckt, dass sich die Bewegungsbahn 27 im Bereich der von der Übergangsfläche 23 abgewandten Stirnseiten 24, 25 der Funktionsflächen 21, 22 durch die kurbelwellenabgewandten Abschnitte 24b, 25b der Stirnseiten 24, 25 erstreckt, sodass demnach die von den Schaltgabeln 13 bzw. Schaltgabelschenkeln 13a, 13b bereitgestellten Funktionsflächen in ihrer Länge für die Bewegungsbahn 27 des Berührungspunkts 28 des jeweiligen Abgreifers 12 optimal, nämlich maximal, ausgenutzt werden können. Es wird also vermieden, dass sich die Berührungsbahn 27 des jeweiligen Berührungspunkts 28 des jeweiligen Abgreifers 12 durch die abgeschrägten, kurbelwellenzugewandten Abschnitte 24a, 25a der Stirnseiten 24, 25 von Vorlauffunktionsfläche 21 und Rücklauffunktionsfläche 22 erstreckt, sodass demnach die Bewegungsbahn 27 von den kurbelwellenzugewandten Abschnitten 24a, 24b der Stirnseiten 24, 25 beabstandet ist.
-
Der Abgreifer 12 des jeweiligen Umschaltventils 10 ist vorzugsweise zylindrisch mit an seitlichen Abschnitten bzw. Enden desselben vorzugsweise ballig oder kugelsegmentartig konturierten Stirnflächen ausgebildet. Zumindest die Vorlauffunktionsflächen 21 und ggf. auch die Rücklauffunktionsflächen 22 der jeweiligen Schaltgabel 13 sind vorzugsweise derart konturiert und/oder im Raum gekippt, dass der Berührpunkt 28 des jeweiligen Abgreifers 12 mit der jeweiligen Funktionsfläche 21, 22 der jeweiligen Schaltgabel 13 immer auf einer dieser balligen oder kugelsegmentartigen Stirnflächen des Abgreifers 12 liegt.
-
Der Abgreifer 12 ist vorzugsweise ein zylindrischer Pin und weist einen Durchmesser d auf. Der Abgreifer 12 ist an seinen seitlichen Stirnflächen, die mit den Funktionsflächen der jeweiligen Schaltgabel 13 zusammenwirken, vorzugsweise kugelsegmentartig mit einem Kugelradius r konturiert.
-
Zumindest die Vorlauffunktionsfläche 21 und falls abhängig vom vorhandenen Bauraum möglich auch die Rücklauffunktionsfläche 22 des jeweiligen Schaltgabelschenkels 13a, 13b der jeweiligen Schaltgabel 13 ist derart konturiert und/oder gekippt, dass der Steigungswinkel der jeweiligen Funktionsfläche kleiner als arcsin((d/2)/r) ist. Hiermit kann dann besonders bevorzugt gewährleistet werden, dass der Berührpunkt 28 des jeweiligen Abgreifers 12 mit der jeweiligen Funktionsfläche 21, 22 der jeweiligen Schaltgabel 13 immer auf der kugelsegmentartigen Stirnfläche des Abgreifers 12 liegt. Wie bereits ausgeführt, sind vorzugsweise zumindest die Vorlauffunktionsflächen 21 derart konturiert. Im Bereich der Rücklauffunktionsflächen 22 ist dies auch bevorzugt. Für die Rücklauffunktionsflächen 22 kann aber aus Bauraumgründen zu Gunsten der Vorlauffunktionsflächen 21 auch eine andere Konturierung und/oder Kippung gewählt werden, und zwar derart, dass der Berührpunkt 28 des jeweiligen Abgreifers 12 mit der jeweiligen Rücklauffunktionsfläche 22 der jeweiligen Schaltgabel 13 auf einer Kante des Abgreifers 12 liegt.
-
Mit der Erfindung wird demnach eine definierte Konturierung der Schaltgabelschenkel 13a, 13b einer jeden Schaltgabel 13 der Betätigungseinrichtung 11 für Umschaltventile 10 eines Verbrennungsmotors mit einstellbarem Verdichtungsverhältnis vorgeschlagen.
-
Die den Abgreifern 12, nämlich den seitlichen Stirnflächen der Abgreifer 12, zugewandten Seiten der Schaltgabelschenkel 13a, 13b sind unter Ausbildung von Vorlauffunktionsflächen 21 und Rücklauffunktionsflächen 22 konturiert, wobei im Bereich jedes Schaltgabelschenkels 13a, 13b der jeweiligen Schaltgable 13 die jeweilige Vorlauffunktionsfläche 21 und die jeweilige Rücklauffunktionsfläche 22 unabhängig voneinander ausgelegt ist, und wobei zwischen denselben eine Übergangsfläche 23 positioniert ist.
-
Die Vorlauffunktionsfläche 21 und die Rücklauffunktionsfläche 22 sind dabei im Bereich jedes Schaltgabelschenkels 13a, 13b derart konturiert bzw. im Raum geneigt, dass eine definierte Bewegungsbahn 27 des Berührpunkts 28 des jeweiligen Abgreifers 12 entlang der Funktionsflächen 21, 22 bereitgestellt wird, um eine sichere Führung und damit Betätigung des Abgreifers 12 zu ermöglichen, wobei sich diese Bewegungsbahn 27 durch die kurbelwellenabgewandte Abschnitte 24b, 25b der Stirnseiten 24, 25 der Funktionsflächen 21, 22 des jeweiligen Schaltgabelschenkels 13a bzw. 13b erstreckt. Es wird also vermieden, dass sich die Bewegungsbahn 27 des Berührungspunkts 28 des jeweiligen Abgreifers 12 durch abgeschrägte, kurbelwellenzugewandte Abschnitte 24a, 25a dieser Stirnseiten 24, 25 der Funktionsflächen 21, 22 erstreckt, die zur Vermeidung einer Kollision mit der Kurbelwelle entsprechend abgeschrägt und verkürzt sind.
-
Vorzugweise ist ferner zumindest die Vorlauffunktionsfläche 21 im Bereich jedes Schaltgabelschenkels 13a, 13b derart konturiert, dass der Berührpunkt 28 zwischen Abgreifer 12 und Vorlauffunktionsfläche 21 immer auf der balligen oder kugelsegmentartigen Stirnfläche des Abgreifers 12 liegt.
-
2 kann entnommen werden, dass die dort gezeigte Betätigungseinrichtung 11 mit der beispielhaften Anzahl von sechs Schaltgabeln 13 zwei Gruppen aus jeweils drei Schaltgabeln 13 aufweist, wobei an der in 2 gezeigten, linken Gruppe aus 13 Schaltgabeln die Vorlauffunktionsflächen 21 oberhalb der Rücklauffunktionsflächen 22 und an der in 2 gezeigten, rechten Gruppe aus Schaltgabeln 13 die Vorlauffunktionsflächen 21 unterhalb der Rücklauffunktionsflächen 22 positioniert ist. Dies hängt von der Drehrichtung der Kurbelwelle ab.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 102010016037 A1 [0003, 0004, 0007]
- DE 102012112461 A1 [0010, 0033]
- WO 2014/019684 A1 [0011]
