DE102018120542A1

DE102018120542A1 - Variabler Ventiltrieb für Hubkolbenbrennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE102018120542A1
Application number: DE102018120542.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Biermann; Matthias Ammann; Kilian Dummer; Martin Steigerwald; Adrian Bilan
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-08-23
Filing date: 2018-08-23
Publication date: 2020-02-27

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 mit zumindest einer Schaltleiste 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 (4) maschinenfest angeordnet und mit einem Schaltleistengehäuse (3) verbunden ist und mittels seines Stößels (2) mit einem Übertragungselement in Verbindung steht, wobei das Übertragungselement am Schaltleistengehäuse (3) geführt ist, wobei das Schaltleistengehäuse (3) und/oder die Schaltleiste (4) zumindest eine dem Übertragungselement zugeordnete Bahnfläche (8) aufweisen, deren Neigung einen Winkel zur Linearbewegung des Stößels (2) bildet und wobei der Linearaktuator (1) mit der Schaltleiste (4), mit zumindest einem, vorzugsweise zwei Verbindungselementen (5) und mit dem Schaltleistengehäuse (3) zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.

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.
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.
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 steuern
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Linearaktuator quer zu einer Schaltleiste maschinenfest angeordnet und mit einem Schaltleistengehäuse verbunden ist und mittels seines Stößels mit einem Übertragungselement in Verbindung steht, dass das Übertragungselement am Schaltleistengehäuse geführt ist, dass das Schaltleistengehäuse und/oder die Schaltleiste zumindest eine dem Übertragungselement zugeordnete Bahnfläche aufweist, deren Neigung einen Winkel zur Linearbewegung des Stößels bildet und dass der Linearaktuator mit der Schaltleiste, mit zumindest einem, vorzugsweise zwei Verbindungselementen und mit dem Schaltleistengehäuse zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.
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.
Das Übertragungselement ist als Balken in Voll- oder Formbauweise ausgeführt, der mit endseitig angeformten Bolzen in Bahnflächen am Schaltleistengehäuse geführt ist und die Schaltleiste kontaktiert. Wird dabei der Balken in Richtung zur Schaltleiste bewegt, so verschiebt sich dieser quer und längs der Schaltleiste entlang der Bahnflächen und verschiebt sich selbst und die Schaltleiste.
Das Übertragungselement kann statt des Balkens auch als Stange oder Rohr ausgebildet sein. Diese können endseitig in parallel zur Linearbewegung des Stößels ausgebildeten Langlöchern geführt und in Bahnflächen an der Schalteiste angeordnet sein. Hierbei übernehmen die Langlöcher die Fixierung des Balkens, der Stange oder des Rohres quer zur Schaltleiste, wobei die Schaltleiste entlang der Bahnflächen axial verschoben wird.
Im erstgenannten Fall steht der Balken oder die Stange bzw., das Rohr mit einem Winkelbügel an der Schalteiste in Verbindung, wodurch die axiale Verschiebung der Schaltleiste erfolgt. Der Winkelbügel kann einstückig an der Schaltleiste angeformt oder auch getrennt an ihr befestigt sein.
Der mit dem Balken in Verbindung stehende Winkelbügel oder ein getrennter Winkel kann an der Schaltleiste befestigt sein und als Lager für eine Feder dienen, die sich weiterhin an einer Winkelstützfläche am Schaltleistengehäuse abstützt. Diese Feder bewirkt eine Rückführung der Schalteiste und in Verbindung mit den Verbindungselementen eine Verschiebung der Schaltbolzen.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:

• 1 zeigt einen Schnitt durch ein Lineargehäuse mit Stößel, Schaltleistengehäuse und Verbindungselementen,
• 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Schaltleistengehäuses mit Schaltleiste und eingebautem Balken im Vollformat,
• 3 zeigt eine perspektivische Ansicht ähnlich 2 mit modifiziertem Balken in Formbauweise und
• 4 und 5 zeigen perspektivische Ansichten ähnlich 3 mit einer Stange als Übertragungselement.

In den 1 bis 5 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Linearaktuator bezeichnet, in dem ein Stößel 2 axial verschiebbar geführt ist. An den Linearaktuator 1 schließt sich ein Schaltleistengehäuse 3 an, in dem eine Schaltleiste 4 geführt ist, an der Verbindungselemente 5, die zu Schaltbolzen von Schlepphebeln führen, einstückig angeformt sind. An der Schaltleiste 4 ist ein mit 6 bezeichneter Winkelbügel angeformt, der mit einem Balken 7 in Verbindung steht. Der Balken 7, der in 2 aus Vollmaterial und in 3 als Formteil ausgeführt ist, weist an beiden Enden Bolzen auf, die in Bahnflächen 8 geführt sind. Die Bahnflächen 8 sind in Winkelflächen, die einstückig mit dem Schaltleistengehäuse 3 ausgebildet sind, als Schrägen eingelassen. Wird der Balken 7 durch den Stößel 2 in Richtung zur Schaltleiste 4 verschoben, so bewegt sich dieser quer und längs zur Schaltleiste 4 und verschiebt diese über den Winkelbügel 6. Der Abstand des Balkens 7 zur Schaltleiste 4 muss natürlich so groß gewählt werden, dass Raum für die Querbewegung des Balkens 7 zur Schaltleiste 4 möglich ist.
In den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 3 ist am Winkelbügel 6 eine Feder 9 abgestützt, die sich weiterhin am Schaltleistengehäuse 3 abstützt und die Schaltleiste axial belastet.
In dem Ausführungsbeispiel gemäß den 4 und 5 ist statt des Balkens 7 eine Stange 10 vorgesehen, die auch als Rohr ausgebildet sein kann. Die Stange 10 ist mit ihren Enden in Langlöchern 11 geführt, die in Winkeln am Schaltleistengehäuse 3 eingearbeitet sind. Die Langlöcher 11 sind parallel zur Linearbewegung des Stößels 2 ausgeführt. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Bahnflächen 8 in Winkeln an der Schaltleiste 4 eingearbeitet und winklig zur Längsbewegung des Stößels 3 ausgerichtet. Wird nun die Stange 10 durch den Stößel 3 in Richtung zur Schaltleiste 4 bewegt, so verschiebt sich die Stange einerseits in den Langlöchern 11 und weiterhin entlang der Bahnflächen 8, so dass dadurch ebenfalls eine Axialverschiebung der Schaltleiste 4 erfolgt. An der Schaltleiste 4 dieses Ausführungsbeispiels ist weiterhin ein Winkel 12 vorgesehen, der als Stütze für die Feder 9 dient, die sich auch in diesem Ausführungsbeispiel an dem Schaltleistengehäuse 3 abstützt und die Schaltleiste 4 axial belastet. Der Winkel 12 kann allerdings die Stange 10 kontaktieren, so dass dieser als Begrenzungsanschlag für die Schaltleiste 4 dient.
Bezugszeichenliste

1): Linearaktuator
2): Stößel
3): Schaltleistengehäuse
4): Schaltleiste
5): Verbindungselemente
6): Winkelbügel
7): Balken
8): Bahnflächen
9): Feder
10): Stange
11): Langlöcher
12): Winkel

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 102017101792 [0002]

Claims

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 mit zumindest einer Schaltleiste 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 (4) maschinenfest angeordnet und mit einem Schaltleistengehäuse (3) verbunden ist und mittels seines Stößels (2) mit einem Übertragungselement in Verbindung steht, dass das Übertragungselement am Schaltleistengehäuse (3) geführt ist, dass das Schaltleistengehäuse (3) und/oder die Schaltleiste (4) zumindest eine dem Übertragungselement zugeordnete Bahnfläche (8) aufweisen, deren Neigung einen Winkel zur Linearbewegung des Stößels (2) bildet und dass der Linearaktuator (1) mit der Schaltleiste (4), mit zumindest einem, vorzugsweise zwei Verbindungselementen (5) und mit dem Schaltleistengehäuse (3) zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement als Balken (7) in Voll- oder Formbauweise ausgeführt ist, der mit endseitig angeformten Bolzen in Bahnflächen (8) am Schaltleistengehäuse (3) geführt ist und die Schaltleiste (4) kontaktiert.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement als Stange (10) oder Rohr ausgebildet ist, die/das mit endseitig angeformten Bolzen in Bahnflächen (8) am Schaltleistengehäuse (3) geführt ist und die Schaltleiste (4) kontaktiert.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement als Balken (7) in Voll- oder Formbauweise oder als Stange (10) oder Rohr ausgeführt sind, die/das in parallel zur Linearbewegung des Stößels (2) ausgebildeten Langlöchern (11) geführt und in Bahnflächen (8) an der Schaltleiste (4) angeordnet ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Balken (7) oder die Stange (10) oder das Rohr mit einem Winkelbügel (6) an der Schaltleiste (4) in Verbindung steht.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbügel (6) einstückig an der Schaltleiste (4) angeformt ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelbügel (6) oder ein an der Schaltleiste (4) vorgesehene Winkel (12) als Lager für eine Feder (9) dient, die sich weiterhin an einer Winkelstützfläche am Schaltleistengehäuse (3) abstützt.
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.