DE102016216781A1 - Adjusting shaft for switching a switchable cam follower, cylinder head and internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Es wird eine Verstellwelle (32) zur Schaltung eines schaltbaren Schlepphebels (24), der zur Betätigung eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors eingerichtet ist, beschreiben. Dabei ist auf der Verstellwelle (32) mindestens eine umfangsmäßige Betätigungskontur (36) angeordnet, die zur Wechselwirkung mit dem Schlepphebel (24) oder einem Betätigungselement (38) des Schlepphebels (24) eingerichtet ist und vollständig innerhalb eines von einem Wellenquerschnitt der Verstellwelle (32) entlang einer Mittelachse (34) der Verstellwelle (32) aufgespannten Wellenraums (40) verläuft. Zusätzlich wird ein Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor mit mindestens einem über einen schaltbaren Schlepphebel (24) betätigbaren Gaswechselventil beschrieben, wobei der Schlepphebel (24) mittels einer solchen Verstellwelle (32) geschaltet werden kann. Weiter wird ein Verbrennungsmotor mit einem solchen Zylinderkopf präsentiert.It is an adjusting shaft (32) for switching a switchable drag lever (24), which is adapted to actuate a gas exchange valve of an internal combustion engine, describe. At least one circumferential actuating contour (36) is arranged on the adjusting shaft (32) and is arranged to interact with the cam lever (24) or an actuating element (38) of the finger lever (24) and completely within one of a shaft cross section of the adjusting shaft (32 ) runs along a central axis (34) of the adjusting shaft (32) spanned shaft space (40). In addition, a cylinder head for an internal combustion engine with at least one via a switchable drag lever (24) operable gas exchange valve is described, wherein the drag lever (24) can be switched by means of such an adjusting shaft (32). Further, an internal combustion engine with such a cylinder head is presented.
Description
Die Erfindung betrifft eine Verstellwelle zur Schaltung eines schaltbaren Schlepphebels, der zur Betätigung eines Gaswechselventils eines Verbrennungsmotors eingerichtet ist.The invention relates to an adjusting shaft for switching a switchable drag lever, which is set up for actuating a gas exchange valve of an internal combustion engine.
Darüber hinaus betrifft die Erfindung einen Zylinderkopf für einen Verbrennungsmotor mit einer Verstellwelle der eingangs genannten Art.Moreover, the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine with an adjusting shaft of the type mentioned.
Ferner betrifft die Erfindung einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf der vorgenannten Art.Furthermore, the invention relates to an internal combustion engine with a cylinder head of the aforementioned type.
Verstellwellen der eingangs genannten Art sind im Stand der Technik bekannt. Solche Verstellwellen werden in der Regel mittels sogenannter Lagerbrücken auf dem Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors montiert.Adjustment of the type mentioned are known in the art. Such adjusting shafts are usually mounted by means of so-called bearing bridges on the cylinder head of an internal combustion engine.
Die Verstellwelle ist dabei meist aus einer kreiszylinderförmigen Kernwelle aufgebaut, auf die Betätigungsnocken aufgebracht sind. Die Betätigungsnocken wirken dabei in Abhängigkeit einer Drehstellung der Kernwelle auf den schaltbaren Schlepphebel oder auf ein im Schlepphebel angeordnetes Schaltelement.The adjusting shaft is usually constructed from a circular cylindrical core shaft, are applied to the actuating cam. The actuating cams act in response to a rotational position of the core shaft on the switchable drag lever or on a arranged in the drag lever switching element.
Die Betätigungsnocken können entweder auf die Kernwelle aufmontiert, z. B. aufgepresst oder aufgeschraubt, oder einstückig aus der Kernwelle herausgearbeitet sein. Die Spitzen der Nocken bilden dabei den sogenannten Spitzenkreis, der im Zusammenhang mit dem Durchmesser der Kernwelle und dem Drehwinkel der Kernwelle den Betätigungsweg des Nockens beim Schalten des Schlepphebels beeinflusst.The actuating cams can either be mounted on the core shaft, z. B. pressed or screwed, or be machined in one piece from the core shaft. The tips of the cams form the so-called tip circle, which, in conjunction with the diameter of the core shaft and the angle of rotation of the core shaft, influences the actuating travel of the cam when the finger lever is switched.
Die Aufgabe der Erfindung ist, solche Verstellwellen sowie die Zylinderköpfe und Verbrennungsmotoren, in denen sie verbaut sind, weiter zu verbessern. Insbesondere soll dabei eine Verstellwelle geschaffen werden, die einfach in einen Zylinderkopf eines Verbrennungsmotors integriert werden kann und nur einen geringen Bauraumbedarf aufweist. Dadurch sollen auch ein kompakter Zylinderkopf und ein kompakter Verbrennungsmotor geschaffen werden.The object of the invention is to further improve such adjusting shafts and the cylinder heads and internal combustion engines in which they are installed. In particular, an adjustment is to be created, which can be easily integrated into a cylinder head of an internal combustion engine and has only a small space requirement. This should also create a compact cylinder head and a compact internal combustion engine.
Die Aufgabe wird durch eine Verstellwelle der eingangs genannten Art gelöst, bei der auf der Verstellwelle mindestens eine umfangsmäßige Betätigungskontur angeordnet ist, die zur Wechselwirkung mit dem Schlepphebel oder einem Betätigungselement des Schlepphebels eingerichtet ist und vollständig innerhalb eines von einem Wellenquerschnitt der Verstellwelle entlang einer Mittelachse der Verstellwelle aufgespannten Wellenraums verläuft. Dabei gehört die Grenze des Wellenraums zum Wellenraum dazu. Ein Abschnitt der Betätigungskontur, der mit einer Berandung des Wellenquerschnitts übereinstimmt, liegt damit vollständig innerhalb des Wellenraums. Die Betätigungskontur kann also abschnittsweise den gleichen Radius aufweisen wie die Verstellwelle selbst. Im Gegensatz zu bekannten Verstellwellen springt die Betätigungskontur nicht gegenüber der Welle, genauer gesagt gegenüber dem Wellenraum, vor. Dadurch ist die Betätigungskontur vor äußerlichen Einwirkungen geschützt angeordnet. Darüber hinaus wird so ein kompakter Aufbau der Verstellwelle gewährleistet. Insbesondere kann die Verstellwelle einen geringeren Durchmesser aufweisen als der Nockenspitzenkreis einer bekannten Verstellwelle. Dadurch lässt sich die Verstellwelle flexibel, einfach und platzsparend in einen Zylinderkopf integrieren.The object is achieved by an adjusting shaft of the aforementioned type, in which at least one circumferential actuating contour is arranged on the adjusting shaft, which is adapted to interact with the cam follower or an actuating element of the finger lever and completely within one of a shaft cross-section of the adjusting along a central axis Adjusting shaft spanned wave space runs. The boundary of the wave space belongs to the wave space. A section of the actuating contour, which coincides with a boundary of the shaft cross-section, thus lies completely within the shaft space. Thus, the actuating contour can in sections have the same radius as the adjusting shaft itself. In contrast to known adjusting shafts, the actuating contour does not project relative to the shaft, more precisely with respect to the shaft space. As a result, the actuating contour is arranged protected from external influences. In addition, a compact design of the adjusting is guaranteed. In particular, the adjusting shaft may have a smaller diameter than the cam tip circle of a known adjusting shaft. As a result, the adjusting shaft can be flexibly, easily and space-efficiently integrated into a cylinder head.
In einer Weiterbildung kann der Wellenraum mindestens eine lokale Wellenraumerweiterung aufweisen, die am Umfang des vom Wellenquerschnitt aufgespannten Wellenraums ganz oder teilweise umläuft und einen Radius aufweist, der größer als ein Radius des Wellenquerschnitts ist. Das umfangsmäßige Umlaufen ist dabei z. B. auf einen Umfangswinkel von 120° beschränkt. Die Wellenraumerweiterung stellt sich also als eine Art Ausbuchtung des Wellenraums dar. Darin können Elemente zur Lagerung der Verstellwelle oder Sensoren aufgenommen werden. Die Verstellwelle kann dann als eine vormontierte Einheit schnell und einfach in einem Zylinderkopf montiert werden.In one development, the wave space can have at least one local expansion of the wave space, which completely or partially circulates around the circumference of the wave space spanned by the wave cross section and has a radius which is greater than a radius of the wave cross section. The circumferential circulation is z. B. limited to a circumferential angle of 120 °. The wave space extension thus presents itself as a kind of bulge of the wave space. In it, elements for supporting the adjustment shaft or sensors can be accommodated. The adjusting shaft can then be mounted as a preassembled unit quickly and easily in a cylinder head.
In einer Ausführungsform umfasst die Betätigungskontur einen ersten Abschnitt mit einem ersten Radius und einen zweiten Abschnitt mit einem zweiten Radius, wobei der erste Radius kleiner als der zweite Radius ist. Beide Radien sind kleiner als der Radius des Wellenquerschnitts, sodass sich die gesamte Betätigungskontur innerhalb des Wellenraums befindet. Durch den ersten Radius und den zweiten Radius wird eine Nockengeometrie nachempfunden. Somit kann die Verstellwelle für Schaltaufgaben genutzt werden. Ihre Funktionalität ist gegenüber bekannten Verstellwellen also nicht eingeschränkt.In one embodiment, the actuating contour comprises a first portion having a first radius and a second portion having a second radius, wherein the first radius is smaller than the second radius. Both radii are smaller than the radius of the shaft cross section, so that the entire actuating contour is located within the shaft space. The first radius and the second radius imitate a cam geometry. Thus, the adjusting shaft can be used for switching tasks. Their functionality is therefore not limited compared to known Verstellwellen.
Darüber hinaus wird die Aufgabe durch einen Zylinderkopf der eingangs genannten Art gelöst, mit mindestens einem über einen schaltbaren Schlepphebel betätigbaren Gaswechselventil, wobei der Schlepphebel einen Betätigungszustand, in dem er in Zusammenwirkung mit einer Nockenwelle das Gaswechselventil betätigen kann, und einen Deaktivierungszustand einnehmen kann, in dem er unabhängig von einer Stellung der Nockenwelle das Gaswechselventil nicht betätigt, und mit einer Verstellwelle der eingangs genannten Art, wobei der Schlepphebel mittels der Verstellwelle vom Betätigungszustand in den Deaktivierungszustand geschaltet werden kann und umgekehrt. Die Verstellwelle schaltet den Schlepphebel zuverlässig. Gleichzeitig wird so ein kompakter Aufbau des Zylinderkopfes gewährleistet. Durch den kompakten Aufbau der Verstellwelle kann diese im Vergleich zu bekannten Zylinderköpfen näher am Schlepphebel positioniert werden.In addition, the object is achieved by a cylinder head of the type mentioned, with at least one operable via a switchable cam follower gas exchange valve, the drag lever can assume an operating state in which he can operate the gas exchange valve in cooperation with a camshaft, and a deactivation state he does not actuate the gas exchange valve regardless of a position of the camshaft, and with an adjusting shaft of the type mentioned, wherein the drag lever can be switched by means of the adjusting of the operating state in the deactivation state and vice versa. The adjusting shaft switches the drag lever reliable. At the same time a compact design of the cylinder head is guaranteed. Due to the compact design of the adjusting this can be positioned closer to the rocker arm compared to known cylinder heads.
Bevorzugt liegt der Schlepphebel oder das Betätigungselement an der Betätigungskontur der Verstellwelle an. Es liegt also stets ein definierter Schaltzustand des Schlepphebels vor. Dadurch kann der Schlepphebel präzise und zuverlässig umgeschaltet werden. Darüber hinaus werden so Geräusche, z. B. Klappern, vermieden. Weiter wird der Schaltmechanismus des Schlepphebels nur bewegt, wenn er geschaltet werden soll. Dadurch wird eine hohe Lebensdauer des Schaltmechanismus und des Schlepphebels bewirkt.Preferably, the drag lever or the actuating element is applied to the actuating contour of the adjusting shaft. So there is always a defined switching state of the finger lever before. This allows the cam follower to be switched precisely and reliably. In addition, so noises, z. B. rattling avoided. Further, the switching mechanism of the finger lever is only moved when it is to be switched. As a result, a long service life of the switching mechanism and the finger lever is effected.
In einer Variante ist ein Kontakt zwischen dem Schlepphebel oder dem Betätigungselement und der Betätigungskontur ein Rollenkontakt oder ein Gleitkontakt. Der Kontakt ist also nur mit einer geringen Reibung behaftet. Der Schlepphebel kann somit mit einem geringen Kraftaufwand umgeschaltet werden.In a variant, a contact between the drag lever or the actuating element and the actuating contour is a roller contact or a sliding contact. The contact is thus subject to only a slight friction. The drag lever can thus be switched with a small amount of force.
In einer Ausführungsform ist der Schlepphebel oder das Betätigungselement zumindest zeit- und/oder teilweise im Wellenraum angeordnet. Der Schlepphebel oder das Betätigungselement tauchen dabei zumindest zeit- und/oder teilweise in den Wellenraum ein. Dies kann in Abhängigkeit einer Drehstellung der Verstellwelle und/oder der den Schlepphebel betätigenden Nockenwelle geschehen. Im Vergleich zu bekannten Verstellwellen kann so die Verstellwelle näher am Schlepphebel positioniert werden. Dadurch wird insgesamt ein geringer Bauraum beansprucht.In one embodiment, the drag lever or the actuating element is at least temporarily and / or partially arranged in the shaft space. The drag lever or the actuator immerse it at least time and / or partially in the wave space. This can be done in dependence on a rotational position of the adjusting and / or the cam follower actuating camshaft. Compared to known adjusting so the adjustment can be positioned closer to the rocker arm. As a result, a total of a small space is claimed.
Vorzugsweise ist der Schlepphebel oder das Betätigungselement stets teilweise im Wellenraum angeordnet. Dadurch wird der vom Zylinderkopf und insbesondere von der Verstellwelle und dem Schlepphebel beanspruchte Bauraum weiter verringert.Preferably, the drag lever or the actuating element is always partially arranged in the shaft space. As a result, the space required by the cylinder head and in particular by the adjusting shaft and the cam lever is further reduced.
In einer alternativen Ausführungsform sind die Mittelachse und eine Betätigungsachse des Schlepphebels windschief. Insbesondere stehen die Mittelachse und die Betätigungsachse des Schlepphebels in einer Draufsicht auf den Zylinderkopf im Wesentlichen senkrecht zueinander. Durch diese Gestaltung können die Verstellwelle und der Schlepphebel in einem verkleinerten Bauraum angeordnet werden, ohne deren Funktion zu beeinträchtigen.In an alternative embodiment, the central axis and an actuating axis of the finger lever are skewed. In particular, the center axis and the actuating axis of the finger lever are in a plan view of the cylinder head substantially perpendicular to each other. By this design, the adjusting and the drag lever can be arranged in a smaller space without affecting their function.
Das Betätigungselement kann eine Feder, insbesondere eine Blattfeder sein. Die Federhärte kann dabei so eingestellt sein, dass das Umschalten des Schlepphebels stets im Wesentlichen mit der gleichen Kraft erfolgt. Darüber hinaus dämpft die Feder den Umschaltimpuls, der von der Verstellwelle ausgeht. Rückartige Betätigungen bleiben dadurch aus und es wird so eine hohe Lebensdauer und Betriebssicherheit gewährleistet. Zusätzlich können durch die Feder eventuell vorhandene Toleranzen zwischen der Verstellwelle und dem Schlepphebel oder dem Betätigungselement ausgeglichen werden. Dadurch wird die Lebensdauer und Betriebssicherheit weiter erhöht.The actuating element may be a spring, in particular a leaf spring. The spring stiffness can be adjusted so that the switching of the drag lever always takes place essentially with the same force. In addition, the spring attenuates the switching pulse, which starts from the adjusting shaft. Rückartige actuations remain characterized and it is thus guaranteed a long life and reliability. In addition, any tolerances between the adjusting shaft and the drag lever or the actuating element can be compensated by the spring. This further increases the service life and reliability.
Weiter wird die Aufgabe durch einen Verbrennungsmotor mit einem Zylinderkopf der eingangs genannten Art gelöst. Ein solcher Verbrennungsmotor baut verhältnismäßig kompakt. Hinsichtlich der weiteren sich ergebenden Vorteile wird auf die obigen Erläuterungen verwiesen.Further, the object is achieved by an internal combustion engine with a cylinder head of the type mentioned. Such an internal combustion engine is relatively compact. With regard to the other resulting advantages, reference is made to the above explanations.
Die Erfindung wird nachstehend anhand verschiedener Ausführungsbeispiele erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to various embodiments, which are shown in the accompanying drawings. Show it:
In
Im Motorblock
Im Zylinderkopf
Der Schlepphebel
Der Schlepphebel
Wenn sich der Schlepphebel
Dieser Betätigungszustand ist im Detail in
Im Deaktivierungszustand des Schlepphebels
Das Umschalten des Schlepphebels
Die Verstellwelle
Die Betätigungskontur
In diesem Fall hat der Wellenraum
In den in
In den in den
In der Alternative gemäß
Die Betätigungskontur
Die
In den gezeigten Ausführungsbeispielen hat die Betätigungskontur
Der Schlepphebel
Dabei kann das Betätigungselement
Ist das Betätigungselement
Für den Fall, dass das Betätigungselement
Wie insbesondere in den
In den in
Alternativ kann die Betätigungsachse
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Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102016216781.2A DE102016216781A1 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Adjusting shaft for switching a switchable cam follower, cylinder head and internal combustion engine |
Applications Claiming Priority (1)
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DE102016216781.2A DE102016216781A1 (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | Adjusting shaft for switching a switchable cam follower, cylinder head and internal combustion engine |
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2016
- 2016-09-06 DE DE102016216781.2A patent/DE102016216781A1/en active Pending
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