DE102018120540A1 - 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 und mittels seines Stößels (3) mit einem Umlenkhebel (5) in Verbindung steht, wobei der Umlenkhebel (5) maschinenfest geführt ist und mit der Schaltleiste (6) in Wirkverbindung steht und wobei der Linearaktuator (1) mit der Schaltleiste (6), mit zumindest einem, vorzugsweise zwei Verbindungselementen (7) und mit einem Schaltleistengehäuse (4) 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 being connected to a deflection lever (5) by means of its tappet (3), the deflection lever (5 ) machine-guided and is operatively connected to the switching strip (6) and the linear actuator (1) with the switching strip (6), with at least one, preferably two connecting elements (7) and with a switching strip housing (4) to form a modular unit is.

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, 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, 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 der Erfindung dadurch gelöst, dass der Linearaktuator quer zu einer Schaltleiste maschinenfest angeordnet ist und mittels seines Stößels mit einem Umlenkhebel in Verbindung steht, dass der Umlenkhebel maschinenfest geführt ist und mit der Schaltleiste 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 of the invention is achieved in that the linear actuator is arranged fixed to the machine transversely to a switching strip and is connected to a deflection lever by means of its plunger, that the deflection lever is guided in a machine-fixed manner and is operatively connected to the switching strip and that the linear actuator is connected to the switching strip , is formed with 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.

Der Umlenkhebel steht mit einem Winkelbügel an der Schaltleiste in Verbindung, wobei der Winkelbügel getrennt an der Schaltleiste befestigt oder einstückig an dieser angeformt sein kann. Der Umlenkhebel weist an seinen Enden weiterhin Kontaktbögen auf, deren Hohlfläche dem Stößel zugeordnet ist und deren Bogenfront den Winkelbügel kontaktiert. Dadurch entstehen Stütz- bzw. Druckflächen, die eine möglichst senkrechte Lastrichtung zwischen Stößel und Umlenkhebel sowie zwischen Umlenkhebel und Winkelbügel sicherstellen.The bellcrank is connected to an angle bracket on the safety edge, wherein the angle bracket can be attached separately to the safety edge or integrally formed on it. The deflection lever also has contact arches at its ends, the hollow surface of which is assigned to the tappet and the arc front of which contacts the angle bracket. This creates support or pressure surfaces that ensure a vertical direction of load between the tappet and bell crank as well as between bell crank and angle bracket.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Schaltbolzen mittels Federn in Richtung zur Ruhestellung der Schlepphebel belastet sind, die mit Hilfe der Verbindungselemente, der Schaltleiste und dem Umlenkhebel am Linearaktuator als Federelement wirksam sind. Dadurch können einzelne Federn zwischen Schaltleiste und Schaltleistengehäuse entfallen.It is further proposed that the switching bolts are loaded by springs in the direction of the rest position of the rocker arms, which are effective as a spring element on the linear actuator with the aid of the connecting elements, the switching strip and the deflection lever. This eliminates the need for individual springs between the safety edge and the safety edge housing.

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 ein Linearaktuator bezeichnet, der einen Polkern 2 aufweist, in dem ein Stößel 3 axial verschiebbar gelagert ist. An den Linearaktuator 1 schließt sich ein mit 4 bezeichnetes Schaltleistengehäuse an, an dem ein Umlenkhebel 5 geführt ist. Am Schaltleistengehäuse 4 ist weiterhin eine Schaltleiste 6 gelagert, an der zwei Verbindungselemente 7 befestigt sind, die zu nicht dargestellten Schaltbolzen von Schlepphebeln führen. Sie können auch einstückig an der Schaltleiste 6 angeformt sein. An der Schaltleiste 6 ist ein mit 8 bezeichneter Winkelbügel angeformt, der mit einem Ende des Umlenkhebels 5 in Verbindung steht. Das andere Ende des Umlenkhebels 5 steht mit dem Stößel 3 in Wirkverbindung, so dass eine Verschiebung des Stößels in Richtung zur Schaltleiste 6 eine Verschiebung der Schaltleiste 6 im Schaltleistengehäuse 4 bewirkt. Die Enden des Umlenkhebels 5 sind mit Kontaktbögen 9 versehen, die eine nahezu senkrechte Druckkontaktierung zwischen dem Stößel 3 und dem Umlenkhebel 5 einerseits und zwischen dem Umlenkhebel 5 und dem Winkelbügel 8 andererseits bewirken.In the 1 and 2 1, as far as shown in detail, denotes a linear actuator which has a pole core 2 has, in which a plunger 3 is axially displaceable. To the linear actuator 1 includes himself 4 designated safety edge housing on which a bell crank 5 is led. On the safety edge housing 4 is still a safety edge 6 stored on the two connecting elements 7 are attached, which lead to rocker levers, not shown. They can also be made in one piece on the safety edge 6 be molded on. On the safety edge 6 is a with 8th designated angle bracket formed with one end of the bellcrank 5 communicates. The other end of the bellcrank 5 stands with the pestle 3 in operative connection, so that a displacement of the plunger in the direction of the safety edge 6 a shift in the safety edge 6 in the safety edge housing 4 causes. The ends of the bell crank 5 are with contact sheets 9 provided an almost vertical pressure contact between the plunger 3 and the bellcrank 5 on the one hand and between the bell crank 5 and the angle bracket 8th on the other hand.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1)1)
Linearaktuatorlinear actuator
2)2)
Polkernpole core
3)3)
Stößeltappet
4)4)
SchaltleistengehäuseSafety Edges housing
5)5)
UmlenkhebelUmlenkhebel
6)6)
SchaltleisteSafety Edge
7)7)
Verbindungselementefasteners
8)8th)
Winkelbügelangle bracket
9)9)
Kontaktbögencontact sheets

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 (6)

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 und mittels seines Stößels (3) mit einem Umlenkhebel (5) in Verbindung steht, dass der Umlenkhebel (5) maschinenfest geführt ist und mit der Schaltleiste (6) in Wirkverbindung steht und dass der Linearaktuator (1) mit der Schaltleiste (6), mit zumindest einem, vorzugsweise zwei Verbindungselementen (7) und mit einem Schaltleistengehäuse (4) 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 is connected to a deflection lever (5) by means of its plunger (3) such that the deflection lever ( 5) is guided in a machine-fixed manner and is in operative connection with the switching strip (6) and that the linear actuator (1) with the switching strip (6), with at least one, preferably two connecting elements (7) and with a switching strip housing (4) to form a modular unit is trained. Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (5) mit einem Winkelbügel (8) an der Schaltleiste (6) in Verbindung steht.Variable valve train after Claim 1 , characterized in that the deflection lever (5) is connected to an angle bracket (8) on the switching strip (6). Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbügel (8) einstückig an der Schaltleiste (6) angeformt ist.Variable valve train according to one of the Claims 1 or 2 , characterized in that the angle bracket (8) is integrally formed on the switching strip (6). Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Umlenkhebel (5) an seinen Enden Kontaktbögen (9) aufweist, deren Hohlfläche dem Stößel (3) zugeordnet ist und dessen Bogenfront den Winkelbügel (8) kontaktiert.Variable valve train according to one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the deflection lever (5) has at its ends contact arches (9), the hollow surface of which is assigned to the tappet (3) and the arc front of which contacts the angle bracket (8). 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 dem Umlenkhebel (5) am Linearaktuator (1) als Federelement wirksam sind.Variable valve train according to one of the preceding claims, characterized in that the switching bolts 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 deflection lever (5). are effective as a spring element. 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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