DE102018123725A1

DE102018123725A1 - Variabler Ventiltrieb in Modulbauweise

Info

Publication number: DE102018123725A1
Application number: DE102018123725.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Biermann; Benedikt Noe
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-09-26
Filing date: 2018-09-26
Publication date: 2020-03-26

Abstract

Vorgeschlagen ist ein variabler Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit zumindest einem Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken einer Nockenwelle vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels (7, 8) durch eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten und aus einer Seitenwand des Schlepphebels (7, 8) vorstehenden Schaltbolzens selektiv abschaltbar oder auf einen anderen Hubverlauf desselben umschaltbar ist, wobei die Schaltbolzen der Schlepphebei (7, 8) über Verbindungselemente (9, 10) und zumindest eine an einem Stützgehäuse (2) geführten Schaltleiste (5 oder 6) betätigbar sind, welche entlang der Nockenwelle mittels zumindest eines Linearaktuators (1) gegen die Kraft zumindest eines Federelements aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung bewegbar sind, wobei zumindest zwei Schaltleisten (5 und 6) am Stützgehäuse (2) angeordnet sind, die mittels eines Drehkoppelmechanismus miteinander in Wirkverbindung stehen und gegenläufig verschiebbar sind, wobei die Schaltbolzen zumindest zweier benachbarter Schlepphebel (7, 8) gegenläufig betätigbar sind und wobei der Linearaktuator (1) mit dem Stützgehäuse (2) mit den Schaltleisten (5, 6) und den Verbindungselementen (9, 10) zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen variablen Ventiltrieb einer Hubkolbenbrennkraftmaschine, mit zumindest 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 und zumindest eine an einem Stützgehäuse geführten Schaltleiste betätigbar sind, welche entlang der Nockenwelle mittels zumindest eines Linearaktuators gegen die Kraft zumindest eines Federelements aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung bewegbar sind.
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 einer 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. Auch sind die technischen Anforderungen an einen Linearaktuator, insbesondere bei einer Schaltleiste an einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine sehr groß.
Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben und eine Wirkverbindung zwischen Linearaktuator und Verbindungselementen 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 benachbarter, einzeln zu steuern.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass zumindest zwei Schaltleisten am Stützgehäuse angeordnet sind, die mittels eines Drehkoppelmechanismus miteinander in Wirkverbindung stehen und gegenläufig verschiebbar sind, dass die Schaltbolzen zumindest zweier benachbarter Schlepphebel gegenläufig betätigbar sind und dass der Linearaktuator mit dem Stützgehäuse, mit den Schaltleisten und den Verbindungselementen zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.
Zum einen hat der Linearaktuator bei einem der modularen Baueinheit zugeordneten Einbau keine Verlängerung des Zylinderkopfes zur Folge und zum anderen können Module benutzt werden, die mit einer kurzen Baueinheit mit zwei Verbindungselementen und einem eigenen Stützgehäuse 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 z.B. von einem Serienzentralventil angesteuert werden, während an einem mehrere Zylinder der Brennkraftmaschine betätigenden Linearaktuator hohe technische Anforderungen gestellt werden müssen.
Der Drehkoppelmechanismus weist einen am Stützgehäuse gelagerten Schwenkhebel auf, dessen Ende mit je einer Schaltleiste in Verbindung stehen. Dadurch ist eine sichere Führung der Schaltleisten gegeben. Der Linearaktuator ist im Wesentlichen parallel zur Nockenwelle am Stützgehäuse befestigt. Der Betätigungsbolzen des Linearaktuators steht dabei mit einem an einer Schaltleiste angeordneten Winkelhebel in Wirkverbindung, so dass nach Verschiebung der einen Schaltleiste über den Drehkoppelmechanismus bzw. den Schwenkhebel die andere Schaltleiste gegenläufig mit bewegt wird. Es ergibt sich dadurch insgesamt eine sehr kompakte Baueinheit.
Wenn die Federkräfte in den Schaltbolzen nicht für eine komplette Rückstellung der Schaltleisten ausreichen, kann das Federelement eine auf einem Schraubbolzen angeordnete Druckfeder aufweisen, wobei der Schraubbolzen durch eine Öffnung im Winkelhebel ragt und zumindest indirekt am Stützgehäuse befestigt ist. Durch Verstellen des Schraubbolzens lässt sich dabei auch die Kraft der Druckfeder verstellen.
Die Erfindung ist in den Zeichnungen beschrieben:

• 1 zeigt eine Seitenansicht einer Moduleinheit mit Linearaktuator, Stützgehäuse, Schaltleisten und Verbindungselementen in Verbindung mit Gaswechselventilen und einer Nockenwelle,
• 2 zeigt eine perspektivische Ansicht der Moduleinheit mit Sicht von der Nockenwelle aus,
• 3 zeigt eine perspektivische Ansicht der Moduleinheit ohne Linearaktuator und
• 4 zeigt eine Ansicht ähnlich 3 ohne Stützgehäuse.

In den 1 bis 4 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 ein Linearaktuator bezeichnet, der mit einem Stützgehäuse 2 verbunden ist. Am Stützgehäuse 2 sind mittels zweier Führungsbolzen 3 und 4 zwei Schaltleisten 5 und 6 axial verschiebbar geführt, an deren Schlepphebeln 7 und 8 zugewandten Enden Verbindungselemente 9 und 10 befestigt sind. Die Verbindungselemente 9 und 10 sind federelastisch ausgeführt, so dass die Schaltbolzen, wenn eine Schaltbewegung in den Schlepphebeln 7 oder 8 nicht möglich ist, lediglich vorgespannt werden. Den Führungsbolzen 3 und 4 zugeordnet sind in den Schaltleisten 5 und 6 Längsschlitze eingearbeitet, die eine Verschiebung der Schaltleisten 5 und 6 an den Führungsbolzen 3 und 4 erlauben. Weiterhin weisen die Schaltleisten 5 und 6 Längsschlitze für ein Lager 11 eines Schwenkhebels 12 auf, wobei das Lager 11 ebenfalls am Stützgehäuse 2 befestigt ist. Die Enden des Schwenkhebels 12 ragen mittels Stiften 13 in Querschlitze der Schaltleisten 5 und 6. Wird nun eine der Schaltleisten 5 oder 6 in ihrer Längsrichtung verschoben, so verschiebt sich die andere Schaltleiste 6 oder 5 mit Hilfe des Schwenkhebels 12 in Gegenrichtung. An der Schaltleiste 5 ist ein mit 14 bezeichneter Winkelhebel befestigt bzw. einstückig mit der Schaltleiste 5 hergestellt. Das freie Ende des Winkelhebels 14 steht mit einem Betätigungsbolzen des Linearaktuators 1 in Wirkverbindung, so dass bei Betätigung des Linearaktuators 1 die Schaltleiste 5 in 4 nach rechts bewegt wird. In dem Winkelhebel 14 ist weiterhin eine Öffnung 15 vorgesehen, in der ein Schraubbolzen 16 verschiebbar gelagert ist, der am Linearaktuator 1 befestigt ist. Wie insbesondere 1 zu entnehmen ist, ist zwischen der Öffnung 15 am Winkelhebel 14 und dem Kopf des Schraubbolzens 16 eine Druckfeder 17 eingebaut, die die Schaltleiste 5 und damit auch die Schaltleiste 6 bei Nichtbetätigung des Linearaktuators 1 in ihre Ausgangsstellung zurück bewegt.
Bezugszeichenliste

1): Linearaktuator
2): Stützgehäuse
3), 4): Führungsbolzen
5), 6): Schaltleisten
7), 8): Schlepphebel
9), 10): Verbindungselemente
11): Lager
12): Schwenkhebel
13): Stifte
14): Winkelhebel
15): Öffnung
16): Schraubbolzen
17): Druckfeder

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 zumindest einem Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken einer Nockenwelle vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels (7, 8) durch eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung geführten und aus einer Seitenwand des Schlepphebels (7, 8) vorstehenden Schaltbolzens selektiv abschaltbar oder auf einen anderen Hubverlauf desselben umschaltbar ist, wobei die Schaltbolzen der Schlepphebel (7, 8) über Verbindungselemente (9, 10) und zumindest eine an einem Stützgehäuse (2) geführten Schaltleiste (5 oder 6) betätigbar sind, welche entlang der Nockenwelle mittels zumindest eines Linearaktuators (1) gegen die Kraft zumindest eines Federelements aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Schaltleisten (5 und 6) am Stützgehäuse (2) angeordnet sind, die mittels eines Drehkoppelmechanismus miteinander in Wirkverbindung stehen und gegenläufig verschiebbar sind, dass die Schaltbolzen zumindest zweier benachbarter Schlepphebel (7, 8) gegenläufig betätigbar sind und dass der Linearaktuator (1) mit dem Stützgehäuse (2) mit den Schaltleisten (5, 6) und den Verbindungselementen (9, 10) zu einer modularen Baueinheit ausgebildet ist.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkoppelmechanismus einen am Stützgehäuse (2) gelagerten Schwenkhebel (12) aufweist, dessen Enden mit je einer Schaltleiste (5, 6) in Verbindung stehen.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (1) im Wesentlichen parallel zur Nockenwelle am Stützgehäuse (2) befestigt ist und dass der Betätigungsbolzen des Linearaktuators mit einem an einer Schaltleiste (5 oder 6) angeordneten Winkelhebel (14) in Verbindung steht.
Variabler Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement eine auf einem Schraubbolzen (16) angeordnete Druckfeder (17) aufweist, wobei der Schaubbolzen (16) durch eine Öffnung (15) im Winkelhebel (14) ragt und zumindest indirekt am Stützgehäuse (2) befestigt ist.