DE102018120538A1 - Variable valve train for reciprocating internal combustion engines - Google Patents

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Andreas Biermann
Matthias Ammann
Kilian Dummer
Martin Steigerwald
Adrian Bilan
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Abstract

Vorgeschlagen ist ein variabler Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit mindestens einem Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken einer Nockenwelle vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels durch eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten und aus einer Seitenwand des Schlepphebels vorstehenden Schaltbolzens selektiv abschaltbar oder auf einen anderen Hubverlauf desselben umschaltbar ist, wobei die Schaltbolzen der Schlepphebel über Verbindungselemente (7) mit zumindest einer Schaltleiste (6) verbunden sind, welche parallel zur Nockenwelle angeordnet sowie mittels zumindest eines Linearaktuators (1) gegen die Kraft zumindest eines Federelements aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längs verschiebbar ist, wobei der Linearaktuator (1) quer zu einer Schaltleiste (6) maschinenfest angeordnet ist und mittels seines Stößels (2) mit einem Umlenkelement in Verbindung steht, das mit der Schaltleiste (6) mittels einer Bahnfläche am Umlenkelement in Wirkverbindung steht und wobei der Linearaktuator (1) mit der Schaltleiste (6), mit zumindest einem, vorzugsweise zwei Verbindungselementen (7) und mit einem Schaltleistengehäuse (5) zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.A variable valve train of a reciprocating piston internal combustion engine is proposed, with at least one gas exchange valve per cylinder, the valve lift of which is predetermined by at least one cam of a camshaft and can be selectively switched off or on by means of a switchable rocker arm by means of an axial displacement of a switch bolt which is guided in a transverse bore and protrudes from a side wall of the rocker arm another stroke course of the same can be switched, the switching bolts of the rocker arms being connected via connecting elements (7) to at least one switching strip (6) which is arranged parallel to the camshaft and by means of at least one linear actuator (1) against the force of at least one spring element from a rest position in a switching position is longitudinally displaceable, the linear actuator (1) being arranged fixed to the machine transversely to a switching strip (6) and by means of its plunger (2) being connected to a deflection element which is connected to the switching track te (6) is operatively connected by means of a web surface on the deflection element and the linear actuator (1) is designed to form a modular unit with the switching strip (6), with at least one, preferably two connecting elements (7) and with a switching strip housing (5).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen variablen Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit mindestens einem Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken einer Nockenwelle vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels durch eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten und aus einer Seitenwand des Schlepphebels vorstehenden Schaltbolzens selektiv abschaltbar oder auf einen anderen Hubverlauf desselben umschaltbar ist, wobei die Schaltbolzen der Schlepphebel über Verbindungselemente mit zumindest einer Schaltleiste verbunden sind, welche parallel zur Nockenwelle angeordnet sowie mittels zumindest eines Linearaktuators gegen die Kraft zumindest eines Federelements aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längs verschiebbar ist.The invention relates to a variable valve train of a reciprocating piston internal combustion engine, with at least one gas exchange valve per cylinder, the valve lift of which is predetermined in each case by at least one cam of a camshaft and by means of a switchable rocker arm by an axial displacement of a shift bolt guided in a transverse bore and projecting from a side wall of the rocker arm can be switched off or switched to another stroke course of the same, the switching bolts of the rocker arms being connected via connecting elements to at least one switching strip which is arranged parallel to the camshaft and can be displaced longitudinally from a rest position into a switching position by means of at least one linear actuator against the force of at least one spring element.

Eine derartige Anordnung eines variablen Ventiltriebes ist in der noch nicht veröffentlichten Patentanmeldung DE 10 2017 101 792.5 der Anmelderin beschrieben. Dabei ist der Linearaktuator auf einer Längsseite des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine angeordnet und steht mit der Schaltleiste in Wirkverbindung. Diese stützt sich an einem als Druckfeder ausgebildeten Federelement am anderen Ende des Zylinderkopfes ab. Der Linearaktuator vergrößert den Bauraum der Brennkraftmaschine in Längsrichtung, was je nach Einbaubedingungen ungünstig ist. Weiterhin kann die Schaltleiste bei mehrzylindrigen Brennkraftmaschinen durch ihre Länge zu Instabilitäten führen.Such an arrangement of a variable valve train is in the as yet unpublished patent application DE 10 2017 101 792.5 described by the applicant. The linear actuator is arranged on a long side of the cylinder head of the internal combustion engine and is operatively connected to the safety edge. This is supported on a spring element designed as a compression spring at the other end of the cylinder head. The linear actuator increases the installation space of the internal combustion engine in the longitudinal direction, which is unfavorable depending on the installation conditions. Furthermore, the length of the safety edge in multi-cylinder internal combustion engines can lead to instabilities.

Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben und eine Wirkverbindung zwischen Längsaktuator und Schaltleiste zur Verfügung zu stellen, die einen andersartigen Anbau des Linearaktuators an den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine ermöglicht. Es soll weiterhin die Möglichkeit eröffnet werden, Gruppen von Schlepphebeln, zumindest die eines Zylinders der Brennkraftmaschine, einzeln zu steuernThe object of the invention is to eliminate these disadvantages and to provide an operative connection between the longitudinal actuator and the switching strip, which enables the linear actuator to be mounted differently on the cylinder head of the internal combustion engine. It should also be possible to individually control groups of rocker arms, at least those of a cylinder of the internal combustion engine

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Linearaktuator quer zu einer Schaltleiste maschinenfest angeordnet und mittels seines Stößels mit einem Umlenkelement in Verbindung steht, das mit der Schaltleiste mittels einer Bahnfläche am Umlenkelement in Wirkverbindung steht, und dass der Linearaktuator mit der Schaltleiste mit zumindest einem, vorzugsweise zwei Verbindungselementen und mit einem Schaltleistengehäuse zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.According to the invention, the object is achieved in that the linear actuator is arranged fixed to the machine transversely to a switching strip and is connected by means of its plunger to a deflection element which is operatively connected to the switching strip by means of a track surface on the deflection element, and in that the linear actuator with the switching strip to at least one , preferably two connecting elements and with a safety edge housing to form a modular unit.

Zum einen hat der Linearaktuator bei einem Quereinbau keine Verlängerung des Zylinderkopfes zur Folge und zum anderen können Module benutzt werden, die aus einer kurzen Schaltleiste mit zwei Verbindungselementen und mit einem eigenen Schaltleistengehäuse ausgestattet sind. Diese Module können im einfachsten Fall in den Deckel des Zylinderkopfes eingesteckt und befestigt werden. Durch die Reduktion der angesteuerten Schlepphebel kann das Modul zum Beispiel von einem Serienzentralventil angesteuert werden, während an einem mehrere Zylinder einer Brennkraftmaschine betätigenden Linearaktuator hohe technische Anforderungen gestellt werden müssen. Weiterhin können die Verbindungselemente einstückig, z. B. durch Umbiegen, an die Schaltleiste angeformt werden.On the one hand, the linear actuator does not result in an extension of the cylinder head when installed transversely, and on the other hand, modules can be used that are equipped with a short safety edge with two connecting elements and their own safety edge housing. In the simplest case, these modules can be inserted and fastened in the cover of the cylinder head. By reducing the actuated rocker arms, the module can be actuated, for example, by a series central valve, while high technical requirements must be made on a linear actuator that actuates several cylinders of an internal combustion engine. Furthermore, the connecting elements in one piece, for. B. be formed by bending on the safety edge.

Das Umlenkelement kann als dach- oder kegelförmig ausgebildeter Betätigungskopf ausgeführt sein, wobei der Betätigungskopf unabhängig vom Stößel an einem Polkern des Linearaktuators gelagert oder auch am Stößel des Linearaktuators befestigt werden kann. Der Betätigungskopf bildet die Bahnfläche, die mit dem Rand eines Fensters in der Schaltleiste in Wirkverbindung steht, wodurch eine direkte Betätigung der Schaltleiste erfolgt. Der Rand des Fensters der Schaltleiste kann passend zu der Schräge am Betätigungskopf abgeflacht und formangepasst sein, um die Reibung zu verringern.The deflection element can be designed as a roof-shaped or cone-shaped actuating head, wherein the actuating head can be mounted on a pole core of the linear actuator independently of the plunger or can also be attached to the plunger of the linear actuator. The actuating head forms the track surface which is operatively connected to the edge of a window in the safety edge, whereby the safety edge is actuated directly. The edge of the safety edge window can be flattened to match the bevel on the actuating head and adapted to reduce the friction.

Werden an den Einzelmodulen keine Federn zum Rückstellen der Schaltleiste benutzt, so können diese dadurch ersetzt werden, das die Schaltbolzen mittels Federn in Richtung zur Ruhestellung der Schlepphebel belastet sind, die mit Hilfe der Verbindungselemente, der Schaltleiste und des Betätigungskopfes am Linearaktuator als Federelement wirksam sind.If no springs are used to reset the safety edge on the individual modules, these can be replaced by the fact that the control bolts are loaded by springs in the direction of the rest position of the rocker arms, which are effective as spring elements with the aid of the connecting elements, the safety edge and the actuating head on the linear actuator ,

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:

  • • 1 zeigt einen Schnitt durch einen Linearaktuator mit einer kurzen Schaltleiste und zwei Verbindungselementen und
  • • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Linearaktuators gemäß 1.
The invention is described in the drawings:
  • • 1 shows a section through a linear actuator with a short safety edge and two connecting elements and
  • • 2 shows a perspective view of the linear actuator according to 1 ,

In den 1 und 2 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein ein Linearaktuator bezeichnet, der einen längs beweglichen Stößel 2 aufweist, der an seinem Ende in einem Polkern 3 geführt ist. In dem Polkern 3 ist weiterhin ein Betätigungskopf 4 verschiebbar gelagert, der vom Stößel 2 beherrscht ist. An den Linearaktuator 1 schließt sich ein Schaltleistengehäuse 5 an, in dem eine Schaltleiste 6 gelagert ist, an der zwei Verbindungselemente 7 angeordnet sind, die zu nicht dargestellten Schaltbolzen von Schlepphebeln reichen. In dem Schaltleistengehäuse 5 ist an dem dem Betätigungskopf 4 abgewandten Ende eine Öffnung 8 eingearbeitet, in die der Betätigungskopf 4 eintauchen kann. Durch die Verschiebung des Betätigungskopfes 4 in Richtung der Öffnung 8 erfolgt eine Verschiebung der Schaltleiste 6 und dadurch ein Schalten der Schaltbolzen der Schlepphebel.In the 1 and 2 1, as far as shown in detail, generally denotes a linear actuator which has a longitudinally movable plunger 2 has at its end in a pole core 3 is led. In the polar core 3 is still an actuating head 4 slidably supported by the pestle 2 is mastered. To the linear actuator 1 a safety edge housing closes 5 in which a safety edge 6 is mounted on the two connecting elements 7 are arranged, which range from rocker arms to shift bolts, not shown. In the safety edge housing 5 is on the actuator head 4 end facing an opening 8th incorporated into which the actuating head 4 can immerse. By moving the actuating head 4 towards the opening 8th there is a shift of Safety Edge 6 and thereby switching the shift pins of the rocker arms.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1)1)
Linearaktuatorlinear actuator
2)2)
Stößeltappet
3)3)
Polkernpole core
4)4)
Betätigungskopfactuating head
5)5)
SchaltleistengehäuseSafety Edges housing
6)6)
SchaltleisteSafety Edge
7)7)
Verbindungselementefasteners
8)8th)
Öffnungopening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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.This list of documents listed by the applicant has been generated automatically and is only included for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017101792 [0002]DE 102017101792 [0002]

Claims (7)

Variabler Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit mindestens einem Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken einer Nockenwelle vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels durch eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten und aus einer Seitenwand des Schlepphebels vorstehenden Schaltbolzens selektiv abschaltbar oder auf einen anderen Hubverlauf desselben umschaltbar ist, wobei die Schaltbolzen der Schlepphebel über Verbindungselemente (7) mit zumindest einer Schaltleiste (6) verbunden sind, welche parallel zur Nockenwelle angeordnet sowie mittels zumindest eines Linearaktuators (1) gegen die Kraft zumindest eines Federelements aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längs verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (1) quer zu einer Schaltleiste (6) maschinenfest angeordnet ist und mittels seines Stößels (2) mit einem Umlenkelement in Verbindung steht, das mit der Schaltleiste (6) mittels einer Bahnfläche am Umlenkelement in Wirkverbindung steht und dass der Linearaktuator (1) mit der Schaltleiste (6), mit zumindest einem, vorzugsweise zwei Verbindungselementen (7) und mit einem Schaltleistengehäuse (5) zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.Variable valve train of a reciprocating piston internal combustion engine, with at least one gas exchange valve per cylinder, the valve stroke of which is in each case predetermined by at least one cam of a camshaft and can be selectively switched off by means of a switchable rocker arm by means of an axial displacement of a switch bolt which is guided in a transverse bore and protrudes from a side wall of the rocker arm or on another stroke the switch pin of the rocker arm is connected via connecting elements (7) to at least one switching strip (6), which is arranged parallel to the camshaft and by means of at least one linear actuator (1) against the force of at least one spring element from a rest position to a switching position is displaceable, characterized in that the linear actuator (1) is arranged fixed to the machine transversely to a switching strip (6) and by means of its plunger (2) is connected to a deflection element which is connected to the switching element Iste (6) is operatively connected by means of a web surface on the deflection element and that the linear actuator (1) is designed with the switching strip (6), with at least one, preferably two connecting elements (7) and with a switching strip housing (5) to form a modular unit. Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Umlenkelement als dach- oder kegelförmig ausgebildeter Betätigungskopf (4) ausgeführt ist.Variable valve train after Claim 1 , characterized in that the deflecting element is designed as a roof-shaped or cone-shaped actuating head (4). Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskopf (4) unabhängig vom Stößel (2) an einem Polkern (3) des Linearaktuators (1) gelagert und/oder getrennt ausgeführt ist.Variable valve train according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the actuating head (4) is mounted independently of the plunger (2) on a pole core (3) of the linear actuator (1) and / or is designed separately. Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskopf (4) am Stößel (2) des Linearaktuators (1) gelagert und/oder einstückig mit diesem ausgeführt ist.Variable valve train according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the actuating head (4) is mounted on the tappet (2) of the linear actuator (1) and / or is made in one piece with the latter. Variabler Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätigungskopf (4) die Bahnfläche bildet, die mit dem Rand eines Fensters in der Schaltleiste (6) in Verbindung steht.Variable valve train according to one of the preceding claims, characterized in that the actuating head (4) forms the path surface which is connected to the edge of a window in the switching strip (6). Variabler Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltbolzen mittels Federn in Richtung zur Ruhestellung der Schlepphebel belastet sind, die mit Hilfe der Verbindungselemente (7), der Schaltleiste (6) und des Betätigungskopfes (4) am Linearaktuator (1) als Federelemente wirksam sind.Variable valve train according to one of the preceding claims, characterized in that the switching pins are loaded by means of springs in the direction of the rest position of the rocker arms which are connected to the linear actuator (1) with the aid of the connecting elements (7), the switching strip (6) and the actuating head (4). are effective as spring elements. Variabler Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungsfläche am Schaltleistengehäuse (5) und/oder am Linearaktuator (1) so gestaltet ist, dass nur eine definierte Befestigungsstellung möglich ist.Variable valve train according to one of the preceding claims, characterized in that the fastening surface on the switching strip housing (5) and / or on the linear actuator (1) is designed such that only a defined fastening position is possible.
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