DE102019108926A1

DE102019108926A1 - Actuator for controlling switchable valve trains of an internal combustion engine

Info

Publication number: DE102019108926A1
Application number: DE102019108926.3A
Authority: DE
Inventors: Dimitri Schott; Harald Elendt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2019-04-05
Filing date: 2019-04-05
Publication date: 2020-10-08

Abstract

Ein Aktuator (6) zur Steuerung schaltbarer Ventiltriebe einer Brennkraftmaschine, besteht aus mindestens einer Antriebseinrichtung (9), insbesondere einem Elektromagnet (16), und aus mindestens einer von dieser betätigbaren Schalteinrichtung (8), wobei die Schalteinrichtung (8) mindestens einen Schaltstift (14) aufweist. Um unterschiedliche Einbaulagen des Aktuators (6) zu ermöglichen, soll die Schalteinrichtung (8) einen ersten Schaltstift (14) und einen zweiten Schaltstift (15) aufweisen, die über eine Umlenkeinrichtung (18) bewegungsmäßig miteinander gekoppelt sind.An actuator (6) for controlling switchable valve trains of an internal combustion engine consists of at least one drive device (9), in particular an electromagnet (16), and at least one switching device (8) that can be actuated by this, the switching device (8) at least one switching pin ( 14). In order to enable different installation positions of the actuator (6), the switching device (8) should have a first switching pin (14) and a second switching pin (15), which are coupled to one another in terms of movement via a deflection device (18).

Description

Gebiet der ErfindungField of invention

Die Erfindung betrifft einen Aktuator zur Steuerung schaltbarer Ventiltriebe einer Brennkraftmaschine, bestehend aus mindestens einer Antriebseinrichtung und aus mindestens einer von dieser betätigbaren Schalteinrichtung, wobei die Schalteinrichtung mindestens einen Schaltstift aufweist.The invention relates to an actuator for controlling switchable valve trains of an internal combustion engine, comprising at least one drive device and at least one switching device which can be actuated by this, the switching device having at least one switching pin.

Stand der TechnikState of the art

Aus der DE 10 2013 210 871 A1 ist ein Aktuator bekannt, der aus einem Elektromagneten und einem von diesem betätigten Druckstift besteht und dazu dienen kann, bei einem Schiebenockensystem einer Brennkraftmaschine verwendet zu werden. Auch kann dieser Aktuator dazu dienen, einen schaltbaren Nockenfolger in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine direkt oder indirekt über Schubleisten von einer Ruheposition in eine Schaltposition zu schalten.From the DE 10 2013 210 871 A1 an actuator is known which consists of an electromagnet and a pressure pin actuated by this and can serve to be used in a sliding cam system of an internal combustion engine. This actuator can also serve to switch a switchable cam follower in a valve train of an internal combustion engine, directly or indirectly via push bars, from a rest position to a switching position.

Als Nockenfolger werden in Hubkolbenbrennkraftmaschinen in der Regel Kipp-, Schlepp- oder Schwinghebel sowie Tassen zum Betätigen der Gaswechselventile verwendet, die von Nocken einer zumeist obenliegenden, im Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle betätigt werden. Mit einem einfachen Kipphebel, Schlepphebel oder Tasse lässt sich der Hub des damit gesteuerten Ventils nicht beeinflussen.In reciprocating piston internal combustion engines, rocker arms, rocker arms or rocker arms as well as cups are used as cam followers to actuate the gas exchange valves, which are actuated by cams of a mostly overhead camshaft arranged in the cylinder head. The stroke of the valve controlled by it cannot be influenced with a simple rocker arm, rocker arm or cup.

Um Kraftstoff zu sparen und die Effizienz der Brennkraftmaschine zu steigern, ist es bereits seit längerem bekannt, schaltbare Nockenfolger oder Schiebenocken einzusetzen. Diese werden bei Brennkraftmaschinen dazu verwendet, den Hub der Gaswechselventile zu beeinflussen. Im einfachsten Fall wird ein sogenannter Nullhub realisiert, d. h. das zugeordnete Gaswechselventil öffnet nicht, obwohl ein Nocken einer sich drehenden Nockenwelle den Nockenfolger betätigt. Auch sind - je nach Ausgestaltung der schaltbaren Nockenfolger und der Nocken der Nockenwelle - Änderungen des Ventilhubes realisierbar.In order to save fuel and increase the efficiency of the internal combustion engine, it has long been known to use switchable cam followers or sliding cams. These are used in internal combustion engines to influence the lift of the gas exchange valves. In the simplest case, a so-called zero stroke is implemented, i. H. the associated gas exchange valve does not open although a cam on a rotating camshaft actuates the cam follower. Depending on the design of the switchable cam follower and the cams of the camshaft, changes in the valve lift can also be implemented.

Aus der DE 10 2017 101 792 A1 ist ein gattungsbildender Ventiltrieb bekannt, bei dem über einen Aktuator eine Schubleiste verschiebbar ist, die über Verbindungsarme schaltbare Schlepphebel von einer Ruhestellung in eine Schaltstellung schalten kann. Hier werden pro Zylinder zwei funktionsgleiche Gaswechselventile vorgesehen, von denen mindestens ein Gaswechselventil über den schaltbaren Schlepphebel von einer im Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle betätigt wird. Zum Schalten weist jeder schaltbare Schlepphebel einen Verriegelungskolben auf. Zum Betätigen des Verrieglungskolbens ist ein verschiebbarer Schaltbolzen vorgesehen, der seitlich aus dem Schlepphebel herausragt. Die Schubleiste ist parallel zur Nockenwelle im Zylinderkopf längsverschiebbar gelagert und zwar derart, dass die Verbindungsarme jeden Schaltbolzen in eine seiner beiden Schaltpositionen verschieben können. Die andere Schaltposition wird durch an den Schaltbolzen und/oder an der Schubleiste angeordnete Rückholfedern erreicht. Verschoben wird die Schubleiste von einem Elektromagneten als Aktuator, der in der Regel außen am Zylinderkopf befestig. Der Elektromagnet weist eine feststehende Ringspule und einen in ihrem Zentrum axial verschiebbaren Anker auf, der mit einem aus dem Gehäuse des Aktuators heraus ragenden Schaltstift zusammen wirkt. Die Schubleiste weist an ihrem dem Aktuator zugewandten freien Ende eine Lasche auf, mit der der Schaltstift kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden ist.From the DE 10 2017 101 792 A1 a generic valve drive is known in which a slide bar can be displaced via an actuator and can switch rocker arms from a rest position to a switching position via connecting arms. Here, two functionally identical gas exchange valves are provided per cylinder, of which at least one gas exchange valve is actuated by a camshaft mounted in the cylinder head via the switchable rocker arm. Each switchable rocker arm has a locking piston for switching. To actuate the locking piston, a sliding switch pin is provided, which protrudes laterally from the rocker arm. The slide bar is mounted in the cylinder head so that it can be longitudinally displaced parallel to the camshaft in such a way that the connecting arms can move each switching pin into one of its two switching positions. The other switch position is reached by return springs arranged on the switch pin and / or on the slide bar. The slide bar is moved by an electromagnet acting as an actuator, which is usually attached to the outside of the cylinder head. The electromagnet has a stationary ring coil and an armature which is axially displaceable in its center and which interacts with a switching pin protruding from the housing of the actuator. At its free end facing the actuator, the slide bar has a tab with which the switching pin is connected in a force-fitting or form-fitting manner.

Da der Anker und damit der Schaltstift in axialer Verlängerung des Ankers des Elektromagneten nur in Axialrichtung verschoben werden kann, kann der bekannte Aktuators nur in der Verlängerung der Verschieberichtung der Schubleiste, also horizontal liegend angebracht werden. Kann aus Einbaugründen die Arbeitsrichtung des Aktuators nicht in der Verschieberichtung der Schubleiste liegen, muss er anders aufgebaut werden. Es müssen also mindestens zwei Aktuatortypen vorgehalten werden, um solche Einbausituationen abzudecken. Dies ist kosten- und materialintensiv.Since the armature and thus the switching pin can only be moved in the axial direction as an axial extension of the armature of the electromagnet, the known actuator can only be attached in the extension of the direction of displacement of the slide bar, that is, horizontally. If, for reasons of installation, the working direction of the actuator cannot be in the direction of displacement of the sliding bar, it must be constructed differently. So at least two types of actuators must be available to cover such installation situations. This is costly and materially intensive.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen einfach aufgebauten Aktuator vorzuschlagen, der sowohl vertikal, quer oder auch horizontal, bezogen auf die Verschieberichtung der Schubleiste, eingebaut werden kann.It is the object of the present invention to propose an actuator of simple construction that can be installed vertically, transversely or horizontally, based on the direction of displacement of the slide bar.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den von diesem abhängigen Patentansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedenen Kombinationen miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.This object is achieved by the features of the characterizing part of the independent patent claim 1 solved. Advantageous refinements are reproduced in the patent claims which are dependent on them and which can represent an aspect of the invention either individually or in various combinations with one another.

Danach geht die Erfindung aus von einem Aktuator zur Steuerung schaltbarer Ventiltriebe einer Brennkraftmaschine, der mindestens eine Antriebseinrichtung und mindestens eine von dieser betätigbare Schalteinrichtung aufweist, wobei die Schalteinrichtung mindestens einen Schaltstift besitzt. Die Antriebseinrichtung kann als Elektromagnet ausgebildet sein.Accordingly, the invention is based on an actuator for controlling switchable valve trains of an internal combustion engine, which has at least one drive device and at least one switching device that can be actuated by this, the switching device having at least one switching pin. The drive device can be designed as an electromagnet.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Schalteinrichtung einen ersten und einen zweiten Schaltstift aufweist, die über eine Umlenkeinrichtung bewegungsmäßig miteinander gekoppelt sind.According to the invention, it is provided that the switching device has a first and a second switching pin, which are coupled to one another in terms of movement via a deflection device.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass in den allermeisten Einbaufällen der Aktuator entweder längs oder quer zur Schubleiste eingebaut werden muss. Dabei ist die erforderliche Leistung bzw. ausgeübte Kraft auf die Schubleiste in den beschriebenen Einbaufällen nahezu identisch. Damit kann ein und derselbe Aktuator unabhängig vom Einbaufall verwendet werden, was die Variantenvielzahl verringert und damit die Herstellkosten verringert. Beide Schaltstifte sind bevorzugt rechtwinklig zueinander angeordnet, benötigen nur wenig Einbauraum und werden von einer einzigen Antriebseinrichtung gleichzeitig bewegt.The invention is based on the knowledge that in the vast majority of installation cases the actuator must be installed either along or across the slide bar. The required power or force exerted on the push bar in the installation cases described is almost identical. This means that one and the same actuator can be used regardless of the installation, which reduces the number of variants and thus reduces manufacturing costs. Both switch pins are preferably arranged at right angles to one another, require little installation space and are moved simultaneously by a single drive device.

Eine erste Variante einer Umlenkeinrichtung sieht eine Rampe an dem ersten Schaltstift vor, über die der zweite Schaltstift bei einer Bewegung des ersten Schaltstiftes mit bewegt wird. Wird dafür Sorge getragen, dass bei einer Betätigung der Schubleiste einzig über den ersten Schaltstift die Ausfahrrichtung des zweiten Schaltstiftes immer in Richtung der Schwerkraft liegt, fällt er aufgrund der Schwerkraft immer nach unten, bleibt also immer in seiner ausgefahrenen Position verhaftet. Dadurch ist seine Masse von dem Schaltvorgang entkoppelt, so dass weniger Reibung im System entsteht.A first variant of a deflection device provides a ramp on the first switching pin, over which the second switching pin is moved when the first switching pin moves. If care is taken that when the push bar is actuated only via the first switch pin, the extension direction of the second switch pin is always in the direction of gravity, it will always fall down due to gravity, i.e. it will always remain in its extended position. This decouples its mass from the switching process, so that there is less friction in the system.

Eine alternative Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung sieht eine Kulissenführung im ersten Schaltstift vor, über die der zweite Schaltstift zwangsbewegt wird.An alternative embodiment of the deflection device provides a link guide in the first switching pin, via which the second switching pin is forcibly moved.

Vorteilhaft ist es, wenn der zweite Schaltstift aus einem im Wesentlichen zylindrischen Körper besteht, der ein Langloch als Durchgangsöffnung aufweist, durch die der erste Schaltstift mit seiner Umlenkeinrichtung hindurch verschiebbar ist. Damit wird eine kompakte Bauform der Schalteinrichtung erzielt. Auch kann bei Verwendung einer Rampe als Umlenkeinrichtung die Herstellungskosten der beiden Schaltstifte gesenkt werden, wenn der erste Schaltstift im Bereich seiner Rampe als halbierter Zylinder ausgeführt wird. Auf der flachen Seite wird dann die Rampe vorgesehen. Dasselbe gilt auch für den zweiten Schaltstift. Dann wird auch der zweite Schaltstift über eine gewisse Länge mittig halbiert. Die beiden abgeflachten Bereiche der Schaltstifte gleiten dann aufeinander.It is advantageous if the second switching pin consists of an essentially cylindrical body which has an elongated hole as a through opening through which the first switching pin can be displaced with its deflection device. A compact design of the switching device is thus achieved. When using a ramp as a deflection device, the manufacturing costs of the two switching pins can also be reduced if the first switching pin is designed as a halved cylinder in the region of its ramp. The ramp is then provided on the flat side. The same applies to the second switch pin. Then the second switch pin is also cut in half over a certain length. The two flattened areas of the switch pins then slide on each other.

Zur Verringerung der Reibung zwischen den beiden Schaltstiften kann an dem zweiten Schaltstift ein Wälzkörper angebracht werden, über den dann der zweite Schaltstift mit dem ersten Schaltstift in Kontakt steht. Der Wälzkörper kann eine Kugel oder eine Rolle sein. Beide können spielbehaftet oder spielfrei an dem zweiten Schaltstift angebracht werden.To reduce the friction between the two shift pins, a rolling element can be attached to the second shift pin, via which the second shift pin is then in contact with the first shift pin. The rolling element can be a ball or a roller. Both can be attached to the second switch pin with or without play.

Als Antriebseinrichtung wird bevorzugt ein Elektromagnet verwendet werden. Genauso gut ist kann die Antriebseinrichtung pneumatisch oder hydraulisch arbeiten. An electromagnet is preferably used as the drive device. The drive device can work just as well pneumatically or hydraulically.

Auch kann als Antrieb ein rotierenden Elektromotor oder ein Linear-Elektromotor vorgesehen sein.A rotating electric motor or a linear electric motor can also be provided as the drive.

Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des unabhängigen Patenanspruches 1 und den von diesem abhängigen Patentansprüchen beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Patentansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Patentansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Patentansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.The invention is not limited to the specified combination of the features of the independent patent claim 1 and the claims dependent thereon. Furthermore, there are further possibilities for combining individual features with one another, in particular when they result from the patent claims, the following description of the exemplary embodiments or directly from the figures. In addition, the reference of the claims to the figures through the use of reference signs should in no way limit the scope of protection of the claims to the illustrated embodiment examples.

FigurenlisteFigure list

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein zwei Ausführungsbeispiele vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

1 eine perspektivische Ansicht einer Schubleiste mit acht schaltbaren Nockenfolgern und einem horizontal liegend angeordneten Aktuator zur Steuerung der Schubleiste,
2a eine perspektivische Ansicht des Aktuators nach 1 mit eingefahrenen Schaltstiften in vertikal stehender Position,
2b eine perspektivische Ansicht des Aktuators nach 1 mit ausgefahrenen Schaltstiften,
3a einen Längsschnitt durch den Aktuator im eingefahrenen Zustand mit einer erste Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung und einer Kugel als Wälzkörper,
3b einen Längsschnitt durch den Aktuator im ausgefahrenen Zustand mit der erste Ausgestaltung der Umlenkleinrichtung und einer Kugel als Wälzkörper,
3c einen Querschnitt durch den zweiten Schaltstift mit einer Rolle als Walzkörper,
4a einen Längsschnitt durch den Aktuator mit einer zweiten Ausgestaltung der Umlenkeinrichtung in der eingefahrenen Stellung,
4b einen vergrößerten Längsschnitt durch die Einzelheit A in 4a durch die Umlenkeinrichtung und den zweiten Schaltstift in der eingefahrenen Stellung.

To further explain the invention, reference is made to the drawings, in which two exemplary embodiments are shown in simplified form. Show it:

1 a perspective view of a slide bar with eight switchable cam followers and a horizontally arranged actuator for controlling the slide bar,
2a a perspective view of the actuator according to 1 with retracted switch pins in vertical position,
2 B a perspective view of the actuator according to 1 with extended switch pins,
3a a longitudinal section through the actuator in the retracted state with a first embodiment of the deflection device and a ball as a rolling element,
3b a longitudinal section through the actuator in the extended state with the first embodiment of the deflection device and a ball as a rolling element,
3c a cross section through the second switch pin with a roller as a roller body,
4a a longitudinal section through the actuator with a second embodiment of the deflection device in the retracted position,
4b an enlarged longitudinal section through the detail A in 4a by the deflection device and the second switch pin in the retracted position.

Ausführliche Beschreibung der ZeichnungDetailed description of the drawing

In 1 ist eine Seitenansicht einer Nockenwelle 1 mit acht Nocken 2 eines sonst nicht näher dargestellten Zylinderkopfes einer Vierzylinder Brennkraftmaschine dargestellt. Unterhalb eines jeden Nockens 2 befinden sich schaltbare Schlepphebel 3, über die jeweils ein Gaswechselventil 4 betätigt werden kann. In 1 sind für jeden Zylinder zwei funktionsgleiche Gaswechselventile gezeigt. Die übrigen Gaswechselventile eines jeden Zylinders sind nicht sichtbar.In 1 Figure 3 is a side view of a camshaft 1 with eight cams 2 an otherwise not shown cylinder head of a four-cylinder internal combustion engine. Below each cam 2 there are switchable rocker arms 3 , each with a gas exchange valve 4th can be operated. In 1 two functionally identical gas exchange valves are shown for each cylinder. The other gas exchange valves of each cylinder are not visible.

Parallel zur Nockenwelle verläuft eine Schubleiste 5, von der aus Verbindungselemente zu schaltbaren Schlepphebeln 3 verlaufen. Die Schubleiste 5 ist längsverschiebbar im Zylinderkopf gelagert und wird von einem Aktuator 6 verschoben. Hierzu weist sie an ihrem dem Aktuator zugewandten Ende eine um 90° abgewinkelte Lasche 7 auf. Der Aktuator 6 ist an einer Außenseite des Zylinderkopfes befestigt. Er besteht aus einer Antriebseinrichtung 9 und einer Schalteinrichtung 8, die mit der Lasche 7 zusammenwirkt und diese in Längsrichtung der Schubleiste 5 verschiebt. Da die vorliegende Erfindung sich mit Details des Aktuators 6 beschäftigt, wird auf den genauen Aufbau der gezeigten Ventilsteuerung nicht näher eingegangen. Beispielhaft wird hierzu auf die DE 10 2017 101 792 B4 verwiesen.A slide bar runs parallel to the camshaft 5 , from which connecting elements to switchable rocker arms 3 run away. The push bar 5 is mounted in the cylinder head so that it can be moved lengthways and is controlled by an actuator 6th postponed. For this purpose, it has a bracket angled by 90 ° on its end facing the actuator 7th on. The actuator 6th is attached to an outside of the cylinder head. It consists of a drive device 9 and a switching device 8th that with the tab 7th cooperates and this in the longitudinal direction of the sliding bar 5 shifts. As the present invention deals with details of the actuator 6th busy, the exact structure of the valve control shown is not discussed in detail. For example, the DE 10 2017 101 792 B4 referenced.

In den folgenden Figuren wird nunmehr der Aktuator 6 näher dargestellt und erläutert.In the following figures, the actuator 6th shown and explained in more detail.

2a zeigt eine perspektivische Ansicht des Aktuators 6 mit seiner Schalteinrichtung 8 im eingefahrenen Zustand. Der Aktuator weist ein im Wesentlichen kreiszylindrisches Gehäuse 6.1 auf, das von einem Deckel 10 verschlossen ist. In diesem Gehäuse ist die Antriebseinrichtung 9 untergebracht. An einer gegenüber liegenden Bodenplatte 11 ist zum Einen ein Befestigungsflansch 12 zum Befestigen des Aktuators an dem Zylinderkopf vorgesehen und zum Anderen ein zylindrisches Gehäuse 13 in etwa senkrecht abstehend befestigt. In diesem Gehäuse 13 befindet sich die Schalteinrichtung 8. Sie besteht aus einem in Längsachse des Gehäuses 13 verfahrbaren ersten Schaltstift 14 und einen zweiten hierzu senkrecht verfahrbaren Schaltstift 15. Im eingefahrenen Zustand steht die freie Stirnseite des Schaltstiftes 14 nur geringfügig aus der freien Stirnseite 13.1 des Gehäuses 13 heraus. Auch der Schaltstift 15 steht im eingefahrenen Zustand seitlich nur geringfügig über den Umfang des Gehäuses 13 heraus. Je nachdem, wie der Aktuator an dem Zylinderkopf befestigt ist, berühren die freien herausragenden Stirnseiten der Schaltstift 14 oder der Schaltstift 15 die Lasche 7 der Schubleiste 5. Sie liegen also kraftschlüssig an der Lasche an. 2a Figure 3 shows a perspective view of the actuator 6th with its switching device 8th in the retracted state. The actuator has an essentially circular cylindrical housing 6.1 on that from a lid 10 is locked. The drive device is in this housing 9 housed. On an opposite base plate 11 on the one hand is a mounting flange 12 for fastening the actuator to the cylinder head and, on the other hand, a cylindrical housing 13 fixed protruding approximately vertically. In this case 13 the switching device is located 8th . It consists of one in the longitudinal axis of the housing 13 movable first switch pin 14th and a second switch pin that can be moved perpendicular to this 15th . In the retracted state, the free face of the switch pin is 14th only slightly from the free face 13.1 of the housing 13 out. Also the switch pin 15th stands in the retracted state only slightly over the circumference of the housing 13 out. Depending on how the actuator is attached to the cylinder head, the free protruding end faces touch the switch pin 14th or the switch pin 15th the tab 7th the sliding bar 5 . So you are frictionally on the tab.

In 2b ist ebenfalls eine perspektivische Ansicht des Aktuators 6 gezeigt, allerdings ist hier der ausgefahrene Zustand der Schalteinrichtung 8 gezeigt. In diesem Schaltzustand ragt sowohl das freie Ende des Schaltstiftes 14 aus der Stirnseite 13.1 heraus als auch gleichzeitig der Schaltstift 15 aus dem Umfang des Gehäuses 13 und zwar um den Betrag des Verschiebeweges der Schubleiste 5.In 2 B Figure 3 is also a perspective view of the actuator 6th shown, but here the extended state of the switching device is shown 8th shown. In this switching state, both the free end of the switching pin protrudes 14th from the front 13.1 out and at the same time the switch pin 15th from the circumference of the case 13 namely by the amount of the displacement path of the push bar 5 .

In den folgenden 3 und 4 sind jeweils Längsschnitte durch den Aktuator 6 und das Gehäuse 13 dargestellt, an denen nun auch der Aufbau und die Wirkungsweise der Umlenkeinrichtung näher erläutert wird.In the following 3 and 4th are longitudinal sections through the actuator 6th and the case 13 shown, on which the structure and mode of operation of the deflection device will now be explained in more detail.

In 3a ist ein Längsschnitt durch den Aktuator 6 und die Schalteinrichtung 8 im eingefahrenen Zustand dargestellt, analog zu der Darstellung in 2a. Dementsprechend ist die Antriebseinrichtung 9 nicht betätigt. Der Aktuator weist hier als Antriebseinrichtung 9 einen Elektromagneten 16 auf, der aus einer Ringspule 16.1 und einen Anker 16.2 besteht. Der Anker 16.2 besitzt in seiner Längsmittelachse fest mit ihm verbunden einen Ankerstift 16.3, der koaxial zum Schaltstift 14 liegt. Er liegt an einer Stirnseite des Schaltstiftes 14 kraftschlüssig an.In 3a is a longitudinal section through the actuator 6th and the switching device 8th shown in the retracted state, analogous to the illustration in 2a . The drive device is accordingly 9 not activated. The actuator has here as a drive device 9 an electromagnet 16 on that from a toroidal coil 16.1 and an anchor 16.2 consists. The anchor 16.2 has an anchor pin firmly connected to it in its longitudinal center axis 16.3 , which is coaxial with the switch pin 14th lies. It lies on one end of the switch pin 14th frictionally.

Der Schaltstift 14 weist einen ersten durchmesserkleineren Abschnitt 14.1 und einen zweiten durchmessergrößeren Abschnitt 14.2 auf. Geführt ist der Schaltstift 14 in einer Längsbohrung im Gehäuse 13. Im Abschnitt 14.2 weist der Schaltstift 14 eine Rampe 17 mit zwei im Längsschnitt v-förmig verlaufenden Rampenästen 17.1 und 17.2 auf. Der Rampenast 17.1 verläuft von der Mitte des Schaltstiftes 14 zu seinem äußeren Rand ansteigend in Richtung auf die Antriebseinrichtung 9. Auf dem Rampenast 17.1 gleitet als Wälzkörper eine Kugel 15.1, die mit dem Schaltstift 15 verbunden ist. Der Rampenast 17.1 bildet also eine Umlenkeinrichtung 18.The switch pin 14th has a first section of smaller diameter 14.1 and a second larger diameter section 14.2 on. The switch pin is guided 14th in a longitudinal hole in the housing 13 . In the section 14.2 points the switch pin 14th a ramp 17th with two ramp branches running in a V-shape in longitudinal section 17.1 and 17.2 on. The ramp branch 17.1 runs from the middle of the switch pin 14th increasing to its outer edge in the direction of the drive device 9 . On the branch of the ramp 17.1 A ball slides as a rolling element 15.1 that with the switch pin 15th connected is. The ramp branch 17.1 thus forms a deflection device 18th .

Der Schaltstift 15 weist einen zylindrischen Grundkörper auf, in dem ein Langloch 15.3 (3c) eingearbeitet ist. Das Langloch ist so dimensioniert, dass der Abschnitt 14.2 des Schaltstiftes 14 hindurch gleiten kann und die Kugel 15.1 Platz findet. In dem eingefahrenen Zustand liegt die Kugel 15.1 am Grunde des Rampenastes 17.1, so dass der Schaltstift 15 in seiner eingefahrenen Stellung steht. Der zweite Rampenast 17.2 zusammen mit dem Langloch 15.3 verhindert ein Hinausfallen des zweiten Schaltstiftes 15, wenn dieser in Richtung der Schwerkraft angeordnet ist.The switch pin 15th has a cylindrical body in which an elongated hole 15.3 ( 3c ) is incorporated. The elongated hole is dimensioned so that the section 14.2 of the switch pin 14th can slide through and the ball 15.1 Takes place. The ball lies in the retracted state 15.1 at the bottom of the ramp branch 17.1 so that the switch pin 15th is in its retracted position. The second branch of the ramp 17.2 together with the elongated hole 15.3 prevents the second switch pin from falling out 15th if this is arranged in the direction of gravity.

In 3b ist die Anordnung nach 3a im ausgefahrenen Zustand dargestellt. Wird der Elektromagnet 16 bestromt, so fährt sein Anker 16.2 und damit auch der Ankerstift 16.3 aus, in diesem Beispiel abwärts. Dadurch wird auch der Schaltstift 14 im Gehäuse 13 verschoben, so dass sein freies Ende aus der Stirnseite 13.1 des Gehäuses 13 heraus ragt. Durch diese Ausfahrbewegung wird gleichzeitig der Schaltstift 15 über seine an dem Rampenast 17.1 entlang gleitenden Kugel 15.1 aus dem Gehäuse 13 seitlich heraus gefahren. Je nach Montagelage des Aktuators 6 wird durch die Bestromung des Elektromagneten 16 über den Schaltstift 14 oder 15 die Schubleiste 5 über die Lasche 7 verschoben. Wird die Bestromung wieder abgeschaltet, so wird über nicht dargestellte Rückholfedern an der Schubleiste 5 diese wieder zurück in ihre Ausgangslage geschoben und damit auch die beiden Schaltstifte 14 und 15. Die Rückholfedern können auch an dem Schaltstift 14 und/oder an dem Schaltstift 15 angreifen.In 3b is the arrangement according to 3a shown in the extended state. Becomes the electromagnet 16 when energized, its anchor moves 16.2 and with it the anchor pin 16.3 off, in this example downwards. This also causes the switch pin 14th in the housing 13 moved so its free End from the front 13.1 of the housing 13 protrudes. This extension movement also causes the switch pin 15th over his on the ramp branch 17.1 along sliding ball 15.1 out of the case 13 driven out sideways. Depending on the mounting position of the actuator 6th is made by energizing the electromagnet 16 via the switch pin 14th or 15th the push bar 5 over the flap 7th postponed. If the power supply is switched off again, return springs (not shown) on the push bar 5 this is pushed back into its original position and with it the two switch pins 14th and 15th . The return springs can also be attached to the switch pin 14th and / or on the switch pin 15th attack.

In 3c ist ein Querschnitt durch den Schaltstift 15 auf Höhe seines Langloches 15.3 dargestellt. Hier ist alternativ zu der Kugel 15.1 eine Rolle 15.2 als Wälzkörper vorgesehen, die wie die Kugel 15.1 auf dem Rampenast 17.1 gleitet, wenn der Schaltstift 14 bewegt wird.In 3c is a cross section through the switch pin 15th at the level of its elongated hole 15.3 shown. Here is an alternative to the ball 15.1 a role 15.2 provided as a rolling element that is like the ball 15.1 on the ramp branch 17.1 slides when the switch pin 14th is moved.

Allgemein wird der Wälzkörper (Kugel 15.1 oder Rolle 15.2) spielbehaftet in dem Schaltstift 15 gehalten. Wenn die Reibung zwischen dem Wälzkörper und der Rampe vernachlässigbar ist oder aus Montagegründen kann auch der Wälzkörper fest in dem Schaltstift 15 eingepresst sein.In general, the rolling element (ball 15.1 or role 15.2 ) with play in the switch pin 15th held. If the friction between the rolling element and the ramp is negligible or for assembly reasons, the rolling element can also be fixed in the switch pin 15th be pressed in.

Um die Herstellungskosten der beiden Schaltstifte 14 und 15 zu senken, kann der Schaltstift 14 im Bereich seiner Rampe als halbierter Zylinder ausgeführt werden. Auf der flachen Seite wird dann die Rampe vorgesehen. Dasselbe gilt für den Schaltstift 15, wenn der Schaltstift 14 als halbierter Zylinder ausgeführt wird. Dann wird auch der Schaltstift 15 über eine gewisse Länge mittig halbiert. In der abgeflachten Seite wird die Aufnahme für den Wälzkörper vorgesehen. Somit schaut der Wälzkörper aus der abgeflachten Seite des Schaltstiftes 15 heraus. Die beiden abgeflachten Bereiche der Schaltstifte 14 und 15 sind dann einander zugewandt und gleiten aufeinander, wenn kein Wälzkörper vorhanden ist.To the manufacturing costs of the two switch pins 14th and 15th to lower, the switch pin can 14th be designed as a halved cylinder in the area of its ramp. The ramp is then provided on the flat side. The same goes for the switch pin 15th when the switch pin 14th is designed as a halved cylinder. Then also the switch pin 15th Halved in the middle over a certain length. In the flattened side, the receptacle for the rolling element is provided. Thus the rolling element looks out of the flattened side of the switch pin 15th out. The two flattened areas of the switch pins 14th and 15th are then facing each other and slide on each other when there is no rolling element.

In 4a und 4b ist eine alternative Umlenkeinrichtung 18 dargestellt. 4b zeigt dabei eine vergrößerte Darstellung der Umlenkeinrichtung gemäß dem Ausschnitt A in 4a. Die Antriebseinrichtung 9 sowie das Gehäuse 13 der Schalteinrichtung 8 sind identisch wie in 3 aufgebaut und dementsprechend mit gleichen Bezugsziffern versehen. Anstelle der beiden Rampen weist der Schaltstift 14 in der Ausführung nach 4a oder 4b eine Kulissenführung 19 auf, die aus einem schräg nach oben verlaufenden Kulissenabschnitt 19.1 und einem sich daran anschließenden in Längsachsenrichtung des Schaltstiftes 14 verlaufenden vertikalen Kulissenabschnitt 19.2 besteht. Als Kulissenstein dient eine Rolle 20, die beidseitig in dem Schaltstift 15 angeordnet ist. Die Rolle 20 kann spielbehaftet oder spielfrei in dem Schaltstift 15 gehalten werden. Auch hier ist in dem Schaltstift 15 ein Langloch 15.3 vorgesehen, um den Schaltstift 14 hindurch gleiten zu lassen. Durch die Kulissenführung ist eine Zwangsführung gegeben, so dass nicht unbedingt das Langloch 15.3 vorhanden sein muss. Vielmehr reicht auch aus, das Langloch durch eine mittige Nut zu ersetzen, was in der Herstellung wesentlich einfacher und damit billiger ist. Auch kann hier eine Rückholfeder an dem Schaltstift 14 angreifen, über die die beiden Schaltstifte 14 und 15 sowie der Ankerstift mit seinem Anker im unbestromten Zustand in seine Ausgangs- oder Ruhestellung zurück geschoben werden kann.In 4a and 4b is an alternative deflector 18th shown. 4b shows an enlarged illustration of the deflection device according to section A in FIG 4a . The drive device 9 as well as the housing 13 the switching device 8th are identical to in 3 constructed and accordingly given the same reference numerals. Instead of the two ramps, the switch pin 14th in execution according to 4a or 4b a tour of the scenery 19th on, which consists of an obliquely upward slide section 19.1 and an adjoining one in the direction of the longitudinal axis of the switch pin 14th running vertical backdrop section 19.2 consists. A role serves as a backdrop 20th that are on both sides in the switch pin 15th is arranged. The role 20th can have play or play free in the switch pin 15th being held. Also here is in the switch pin 15th an elongated hole 15.3 provided to the switch pin 14th to slide through. The link guide provides a forced guide so that not necessarily the elongated hole 15.3 must be present. Rather, it is also sufficient to replace the elongated hole with a central groove, which is much simpler and therefore cheaper to manufacture. A return spring can also be attached to the switch pin 14th attack over which the two switch pins 14th and 15th and the anchor pin with its armature in the de-energized state can be pushed back into its starting or rest position.

Durch die Zwangsführung der beiden Schaltstifte in der Ausführung nach 4 sind also immer beide Schaltstifte in der gleichen Position, unabhängig von der Montagelage des Aktuators. Es ist also gleichgültig, ob der Aktuator mit seiner Längsmittelachse horizontal, quer oder vertikal am Zylinderkopf montiert ist. Anders sieht es bei der Umlenkeinrichtung nach 3 aus, wenn die Schubleiste 5 über den Schaltstift 14 bewegt wird. Hier kann sich der Schaltstift 15 - je nach Einbaulage des Aktuators am Zylinderkopf - frei bewegen, wenn der Aktuator sich in seiner Ruhelage befindet (3a), insbesondere aus dem Gehäuse 13 herausragen, wenn seine Verfahrrichtung in Einbaulage vertikal nach unten, also in Richtung der Schwerkraft, zeigt. Dies muss nicht nachteilig sein, da dadurch seine Masse von dem Schaltvorgang entkoppelt ist und damit weniger Reibung im System entsteht.Due to the forced guidance of the two switch pins in the execution according to 4th both switch pins are always in the same position, regardless of the mounting position of the actuator. It is therefore immaterial whether the actuator is mounted with its longitudinal center axis horizontally, transversely or vertically on the cylinder head. It looks different with the deflection device 3 off when the push bar 5 via the switch pin 14th is moved. The switch pin can be located here 15th - depending on the installation position of the actuator on the cylinder head - move freely when the actuator is in its rest position ( 3a) , especially from the case 13 protrude when its direction of travel in the installation position points vertically downwards, i.e. in the direction of gravity. This does not have to be disadvantageous, as it decouples its mass from the switching process and thus less friction arises in the system.

Weiterhin muss die Antriebseinrichtung 8 kein Elektromagnet sein. Hier können auch andere Antriebseinrichtungen zur Anwendung gelangen wie beispielsweise hydraulisch oder pneumatisch arbeitende Antriebseinrichtungen oder auch ein rotierender oder linear wirkender Elektromotor. Auch muss der Schaltstift 14 kein separates Bauteil von der Antriebseinrichtung sein. Er kann beispielsweise bei einem Elektromagnet als Antriebseinrichtung fest oder einteilig mit dem Anker oder dem Ankerstift ausgeführt werden. Gegebenenfalls kann auch der Ankerstift als Einzelteil entfallen.Furthermore, the drive device must 8th not be an electromagnet. Other drive devices can also be used here, such as, for example, hydraulically or pneumatically operating drive devices or also a rotating or linearly operating electric motor. Also must be the switch pin 14th not be a separate component from the drive device. In the case of an electromagnet, for example, it can be designed as a drive device in a fixed manner or in one piece with the anchor or the anchor pin. If necessary, the anchor pin can also be omitted as an individual part.

Daneben ist es denkbar, für den Schaltstift 14 oder 15 eine eigene Rückholfeder vorzusehen, die bei nicht aktivierter Antriebseinrichtung beide Schaltstifte über ihre Zwangskopplung und die damit zusammen bewegten Bauteile der Antriebseinrichtung wieder in die Ausgangslage zurückfahren. Als Ausgangslage wird in der Regel die Stellung der Schaltstifte bezeichnet, in der sie sich befinden, wenn die Antriebseinrichtung nicht aktiviert ist.It is also conceivable for the switch pin 14th or 15th to provide its own return spring which, when the drive device is not activated, move both switching pins back into the starting position via their forced coupling and the components of the drive device that are moved together with them. As a rule, the starting position is the position of the switch pins in which they are when the drive device is not activated.

Das zylindrische Gehäuse 13 kann mit dem Gehäuse 6.1 als Integralbauteil aus Kunststoff im Spritzgussverfahren hergestellt werden. Dadurch entfallen Montagearbeiten und Dichtelemente.The cylindrical case 13 can with the housing 6.1 can be manufactured as an integral component made of plastic by injection molding. This eliminates assembly work and sealing elements.

Das vorliegende Ausführungsbeispiel beschreibt einen einzigen Elektromagnet mit einem Anker und einem Ankerstift in einem Gehäuse. Es ist jedoch für die Erfindung unerheblich, ob in dem Gehäuse ein, zwei oder mehrere Elektromagnete mit den genannten Bauteilen angeordnet sind. Auch ist es für das Verständnis der Erfindung unerheblich, wie der Elektromagnet angesteuert wird.The present embodiment describes a single electromagnet with an armature and an armature pin in a housing. However, it is irrelevant to the invention whether one, two or more electromagnets with the components mentioned are arranged in the housing. It is also irrelevant for understanding the invention how the electromagnet is controlled.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11: Nockenwellecamshaft
22: Nockencam
33: schaltbarer Schlepphebelswitchable rocker arm
44th: GaswechselventilGas exchange valve
55: SchubleistePush bar
66th: AktuatorActuator
6.16.1: Gehäuse von 6Housing from 6
77th: Lasche an 5Tab on 5
88th: SchalteinrichtungSwitching device
99: AntriebseinrichtungDrive device
1010: Deckelcover
1111: Bodenplatte von 6.1Base plate from 6.1
1212: Befestigungsflansch von 6Mounting flange of 6
1313: zylindrisches Gehäuse für 14, 15cylindrical housing for 14, 15
13.113.1: freie Stirnseite von 13free face of 13
1414th: erster Schaltstiftfirst switch pin
14.114.1: durchmesserkleinerer Bereich von 14smaller diameter range of 14
14.214.2: durchmessergrößerer Bereich von 14larger diameter area of 14
1515th: zweiter Schaltstiftsecond switch pin
15.115.1: KugelBullet
15.215.2: Rollerole
15.315.3: LanglochLong hole
1616: ElektromagnetElectromagnet
16.116.1: Ringspule von 16Ring coil of 16
16.216.2: Anker von 16Anchor of 16
16.316.3: AnkerstiftAnchor pin
1717th: Ramperamp
17.117.1: Ram penastRam penast
17.217.2: Ram penastRam penast
1818th: UmlenkeinrichtungDeflection device
1919th: KulissenführungScenery tour
19.119.1: erster Kulissenabschnittfirst stage section
19.219.2: zweiter Kulissenabschnittsecond stage section
2020th: KulissensteinSliding block

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

DE 102013210871 A1 [0002]
DE 102017101792 A1 [0005]
DE 102017101792 B4 [0021]

Claims

Actuator (6) for controlling switchable valve trains of an internal combustion engine, consisting of at least one drive device (9 and at least one switching device (8) which can be actuated by the latter, the switching device (8) having at least one switching pin (14), characterized in that the switching device (8) has a first switching pin (14) and a second switching pin (15) which are coupled to one another in terms of movement via a deflection device (18).

Actuator after Claim 1 , characterized in that the switching device (8) is designed as an electromagnet (16).

Actuator after Claim 1 , characterized in that the deflection device (18) is designed as a ramp (17) on the first switching pin (14) which interacts with the second switching pin (15).

Actuator after Claim 1 , characterized in that the deflection device (18) consists of a link guide (19) in the first switching pin (14) which interacts with the second switching pin (15).

Actuator according to one of the preceding claims, characterized in that the second switching pin (15) consists of an essentially cylindrical body (13) which has an elongated hole (15.3) through which the first switching pin (14) with its deflection device (18) is displaceable through it.