DE102019204589A1 - Valve drive for an internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1),- mit einer Nockenwelle (3) mit einem ersten Nocken (4) und einem benachbart dazu angeordneten zweiten Nocken (5),- mit einer Kipphebelbaugruppe (6) mit einem in Axialrichtung (7) verstellbaren Verschiebebolzen (8), auf welchem ein Nockenfolger (9) gelagert ist,- mit einer Verstelleinrichtung (11) und mit einem verstellbaren Schaltstift (12).Erfindungswesentlich ist dabei,- dass eine auf der Nockenwelle (3) angeordnete Führungskontur (13) mit einer ersten Führungsspur (14) und einer diese x-förmig kreuzenden zweiten Führungsspur (15) vorgesehen ist,- dass der Schaltstift (12) wahlweise in die erste oder die zweite Führungsspur (14, 15) eingreift,- dass die Verstelleinrichtung (11) eine parallel zum Verschiebebolzen (8) verschiebbare Schaltstange (16) mit einem ersten Schaltbereich (17), einem zweiten Schaltbereich (18) und einem in Axialrichtung (7) dazwischen angeordneten Neutralbereich (19) aufweist.The invention relates to a valve drive (1), - with a camshaft (3) with a first cam (4) and a second cam (5) arranged adjacent thereto, - with a rocker arm assembly (6) with a sliding bolt adjustable in the axial direction (7) (8), on which a cam follower (9) is mounted, - with an adjusting device (11) and with an adjustable switching pin (12). It is essential to the invention that a guide contour (13) arranged on the camshaft (3) with a first guide track (14) and a second guide track (15) crossing it in an X-shape, - that the switching pin (12) engages either in the first or the second guide track (14, 15), - that the adjusting device (11) has a has shift rod (16) displaceable parallel to the shift bolt (8) with a first shift area (17), a second shift area (18) and a neutral area (19) arranged therebetween in the axial direction (7).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle mit einem ersten und einem benachbart dazu angeordneten zweiten Nocken, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb.The present invention relates to a valve drive for an internal combustion engine with a camshaft with a first and a second cam arranged adjacent thereto, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an internal combustion engine with such a valve drive.
Aus der
Durch die Verstelleinrichtung kann der Nockenfolger zwischen seinen zwei Stellungen verstellt werden und so einen entsprechenden Zylinder der Brennkraftmaschine beeinflussen, insbesondere zu- oder abschalten. Die bekannte Verstelleinrichtung weist dabei einen ersten verstellbaren Schaltstift und einen zweiten verstellbaren Schaltstift auf, die jeweils mit einer an der Nockenwelle angeordneten Führungsspur zusammenwirken. Durch die bekannte Verstelleinrichtung mit zwei Schaltstiften und die beiden separaten Führungsspuren ist die gesamte Verstellung des Ventiltriebs jedoch nur vergleichsweise aufwendig möglich.The cam follower can be adjusted between its two positions by the adjustment device and thus influence, in particular switch it on or off, a corresponding cylinder of the internal combustion engine. The known adjustment device has a first adjustable switching pin and a second adjustable switching pin, which each interact with a guide track arranged on the camshaft. However, due to the known adjusting device with two switching pins and the two separate guide tracks, the entire adjustment of the valve drive is only possible in a comparatively expensive manner.
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für einen Ventiltrieb der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere durch einen vereinfachten Aufbau auszeichnet.The present invention therefore deals with the problem of specifying an improved or at least an alternative embodiment for a valve drive of the generic type, which is characterized in particular by a simplified structure.
Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.
Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, bei einem an sich bekannten Ventiltrieb eine Führungskontur mit zwei sich X-förmig kreuzenden Führungsspuren vorzusehen, wodurch zur Verstellung lediglich noch ein einziger verstellbarer Schaltstift erforderlich ist. Der erfindungsgemäße Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine besitzt dabei eine Nockenwelle mit zumindest einem ersten Nocken und einem axial dazu benachbart angeordneten zweiten Nocken, sowie eine Kipphebelbaugruppe mit einem in Axialrichtung zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen, auf dem ein Nockenfolger, beispielsweise eine Nockenrolle, gelagert ist. Eine Nockenrolle wäre in diesem Fall beispielsweise axial fest und drehbar auf dem Verschiebebolzen gelagert. In dem Verschiebebolzen selbst ist ein mittels einer Verstelleinrichtung radial zum Verschiebebolzen verstellbarer Schaltstift angeordnet. Erfindungsgemäß ist nun die auf der Nockenwelle angeordnete Führungskontur mit einer ersten Führungsspur und einer diese X-förmig kreuzenden zweiten Führungsspur ausgestattet. Der Schaltstift greift dabei wahlweise in die erste oder die zweite Führungsspur ein und verstellt dadurch den Verschiebebolzen zwischen seinen beiden Stellungen. Der Nockenfolger wirkt in einer ersten Stellung des Verschiebebolzens mit dem ersten Nocken und in einer zweiten Stellung des Verschiebebolzens mit dem zweiten Nocken zusammen. Durch unterschiedliche Nockenprofile kann hier eine Beeinflussung von Ventilöffnungszeiten erfolgen oder aber auch ein Abschalten eines Zylinders. Die Verstelleinrichtung weist eine parallel zum Verschiebebolzen verschiebbare Schaltstange mit einem ersten Schaltbereich, einem zweiten Schaltbereich und einem in Axialrichtung der Schaltstange dazwischen angeordneten Neutralbereich auf, wobei der Schaltstift bei Kontakt mit dem ersten Schaltbereich in die erste Führungsspur und bei Kontakt mit dem zweiten Schaltbereich in die zweite Führungsspur verstellbar ist. Mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb ist es somit möglich, an dem Verschiebebolzen nur noch einen einzigen Schaltstift vorzusehen und mit diesem zusammen mit der erfindungsgemäßen Führungskontur die Verstellung des Verschiebebolzens zu bewirken. Durch den lediglich noch einen einzigen erforderlichen Schaltstift ist es möglich, den Verschiebebolzen in Axialrichtung kürzer zu bauen und zusätzlich die Teilevielfalt und damit verbunden auch die Lager- und Logistikkosten sowie den Montageaufwand zu reduzieren. Durch das Vorsehen der erfindungsgemäßen Führungskontur mit zwei sich kreuzenden Führungsspuren, kann auch die Führungskontur insgesamt kompakter und damit platzsparender gebaut werden. Insgesamt lässt sich somit ein verstellbarer Ventiltrieb realisieren, der im Vergleich zu dem aus dem Stand der Technik bekannten Ventiltrieb konstruktiv weniger aufwendig, kostengünstiger und insbesondere auch weniger Bauraum erfordernd ausgebildet ist.The present invention is based on the general idea of providing a guide contour with two X-shaped crossing guide tracks in a valve drive known per se, whereby only a single adjustable switch pin is required for the adjustment. The valve drive according to the invention for an internal combustion engine has a camshaft with at least one first cam and a second cam arranged axially adjacent to it, as well as a rocker arm assembly with a sliding bolt that is adjustable in the axial direction between at least two positions and on which a cam follower, for example a cam roller, is mounted. In this case, a cam roller would, for example, be axially fixed and rotatably mounted on the sliding bolt. In the displacement bolt itself, a switching pin which can be adjusted radially to the displacement bolt by means of an adjustment device is arranged. According to the invention, the guide contour arranged on the camshaft is now equipped with a first guide track and a second guide track crossing this in an X-shape. The switching pin engages either in the first or the second guide track and thereby adjusts the sliding bolt between its two positions. The cam follower cooperates with the first cam in a first position of the sliding bolt and with the second cam in a second position of the sliding bolt. Valve opening times can be influenced by different cam profiles or a cylinder can be switched off. The adjustment device has a shift rod, which can be moved parallel to the shifting bolt, with a first shift range, a second shift range and a neutral range arranged between them in the axial direction of the shift rod, the shift pin in the first guide track on contact with the first shift range and in the second guide track is adjustable. With the valve drive according to the invention, it is thus possible to provide only a single switching pin on the sliding pin and to effect the adjustment of the sliding pin together with the guide contour according to the invention. With only a single switch pin required, it is possible to make the sliding bolt shorter in the axial direction and also to reduce the variety of parts and, associated therewith, the storage and logistics costs as well as the assembly effort. By providing the guide contour according to the invention with two intersecting guide tracks, the guide contour can also be built to be more compact and therefore space-saving overall. Overall, an adjustable valve drive can thus be implemented which, in comparison to the valve drive known from the prior art, is less complex, more cost-effective and, in particular, also requires less installation space.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung weist die Verstelleinrichtung ein Gehäuse auf, in welchem die Schaltstange geführt und insbesondere auch gelagert ist. Ein derartiges Gehäuse kann beispielsweise zylindrisch ausgebildet sein und eine Mantelöffnung aufweisen, über welche der Schaltstift mit den Schaltbereichen kontaktierbar ist. Ein derartiges zylindrisches Gehäuse bietet eine besonders bauraumoptimierte Lösung, sofern die Schaltstange koaxial in dem Gehäuse angeordnet ist. Durch die Mantelöffnung am Gehäuse kann zudem eine geschützte Anordnung der Schaltstange und insbesondere auch eines zur Verstellung der Schaltstange erforderlichen Verstellmechanismus im Gehäuse erreicht werden, sofern insbesondere die Mantelöffnung beispielsweise nach unten weist, so dass insbesondere außen auf den Gehäusemantel auftreffendes Öl nicht in das Gehäuse eindringen kann.In an advantageous further development of the solution according to the invention, the adjusting device has a housing in which the switching rod is guided and, in particular, is also supported. Such a housing can, for example, be of cylindrical design and have a casing opening via which the switching pin can be contacted with the switching areas. Such a cylindrical housing offers a particularly space-optimized solution, provided the shift rod is arranged coaxially in the housing. Through the jacket opening on the housing In addition, a protected arrangement of the shift rod and, in particular, an adjustment mechanism required to adjust the shift rod in the housing can be achieved, provided that the jacket opening in particular faces downwards, for example, so that oil hitting the housing jacket cannot penetrate into the housing.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung sind ein Elektromagnet, insbesondere eine die Schaltstange umgebende Spule, und ein an der Schaltstange angeordneter Permanentmagnet vorgesehen, wobei die Schaltstange durch Bestromen des Elektromagneten in ihre erste oder zweite Stellung verstellbar ist. Mittels eines derartigen Elektromagneten kann eine kostengünstige und äußerst exakte und wartungsarme Betätigungseinrichtung zur Betätigung der Schaltstange und damit zur Betätigung der Verstelleinrichtung erreicht werden. Durch die koaxiale Anordnung des Elektromagneten, insbesondere der Spule und des an der Schaltstange angeordneten Permanentmagneten kann zudem eine bauraumoptimierte Lösung geschaffen werden, die zudem geschützt im Gehäuse angeordnet ist.In an advantageous development of the solution according to the invention, an electromagnet, in particular a coil surrounding the switching rod, and a permanent magnet arranged on the switching rod are provided, the switching rod being adjustable to its first or second position by energizing the electromagnet. By means of such an electromagnet, an inexpensive and extremely precise and low-maintenance actuation device for actuating the switching rod and thus for actuating the adjusting device can be achieved. Due to the coaxial arrangement of the electromagnet, in particular the coil and the permanent magnet arranged on the switching rod, a solution that is optimized in terms of installation space can also be created, which is also arranged in a protected manner in the housing.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist zumindest eine Feder vorgesehen, die die Schaltstange in ihre erste oder zweite Stellung vorspannt. In diesem Fall ist somit eine Lösung denkbar, bei welcher beispielsweise der zuvor beschriebene Elektromagnet durch Bestromen ein Verstellen der Schaltstange in ihre erste Stellung bewirkt, während ein Rückverstellen ausschließlich mittels der Feder erfolgt. Hierdurch kann auch erreicht werden, dass bei einem Ausfall des Elektromagneten eine durch die Feder vordefinierte Stellung der Schaltstange und damit ein vordefinierter Nockenabgriff definiert wird. Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass zwei Elektromagnete, insbesondere zwei die Schaltstange umgebende Spulen und zwei an der Schaltstange angeordnete Permanentmagnete vorgesehen sind, wobei die Schaltstange durch alternatives Bestromen der Elektromagnete in ihre erste oder zweite Stellung verstellbar ist. Eine derartige Lösung ist zwar teurer wie eine Lösung mit einem einzigen Elektromagneten und einer Feder, kann jedoch unter Umständen ein schnelleres Schalten bewirken.In an advantageous further development of the solution according to the invention, at least one spring is provided which biases the shift rod into its first or second position. In this case, a solution is conceivable in which, for example, the electromagnet described above effects an adjustment of the shift rod into its first position by energizing it, while a return adjustment takes place exclusively by means of the spring. In this way, it can also be achieved that, in the event of failure of the electromagnet, a position of the switching rod predefined by the spring and thus a predefined cam tap is defined. Alternatively, it is of course also conceivable that two electromagnets, in particular two coils surrounding the switching rod and two permanent magnets arranged on the switching rod, are provided, the switching rod being adjustable to its first or second position by alternatively energizing the electromagnets. Such a solution is more expensive than a solution with a single solenoid and a spring, but it can, under certain circumstances, result in faster switching.
Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der erste Schaltbereich längsendseitig der Schaltstange angeordnet und topfförmig ausgebildet, wobei die Feder als Schraubenfeder ausgebildet und zumindest teilweise in dem ersten Schaltbereich angeordnet ist. In diesem Fall stützt sich somit die Feder einenends in dem ersten Schaltbereich und anderen Ends beispielsweise an einem Gehäuse ab. Dies bedingt eine geschützte Anordnung der Feder nicht nur in dem Gehäuse, sondern zusätzlich zumindest teilweise auch in dem ersten Schaltbereich, wodurch eine regelrechte Kapselung der Feder und damit eine besonders geschützte Anordnung desselben erreicht werden können.In an advantageous development of the solution according to the invention, the first switching area is arranged on the longitudinal end of the switching rod and is pot-shaped, the spring being designed as a helical spring and being at least partially arranged in the first switching area. In this case, the spring is thus supported at one end in the first switching area and at the other end, for example on a housing. This requires a protected arrangement of the spring not only in the housing, but also at least partially also in the first switching area, whereby a proper encapsulation of the spring and thus a particularly protected arrangement of the same can be achieved.
Zweckmäßig ist ein Positionssensor vorgesehen, über welchen eine Stellung der Schaltstange und damit indirekt auch eine Stellung des Verschiebebolzen bzw. des Ventiltriebs erfasst werden kann. Ein derartiger Positionssensor kann beispielsweise als Hallsensor ausgebildet sein. Insbesondere ist dabei denkbar, dass ein derartiger Positionssensor die Stellung des ersten oder zweiten Schaltbereichs überwacht.A position sensor is expediently provided by means of which a position of the shift rod and thus indirectly also a position of the sliding bolt or the valve drive can be detected. Such a position sensor can for example be designed as a Hall sensor. In particular, it is conceivable that such a position sensor monitors the position of the first or second switching range.
Zweckmäßig weisen/weist der erste und/oder zweite Schaltbereich einen abgeflachten Bereich auf, der als Kontaktbereich zum Schaltstift ausgebildet ist. Hierdurch kann ein flächiger Kontakt mit dem Schaltstift erreicht werden, wodurch nicht nur eine punktuelle, sondern eine flächige Verteilung der Kraftübertragung zwischen Schaltbereich und Schaltstift ermöglicht und dadurch insbesondere Verschleißerscheinungen minimiert werden können.The first and / or second switching area expediently have / has a flattened area which is designed as a contact area for the switching pin. In this way, a flat contact with the switching pin can be achieved, whereby not only a punctual, but a flat distribution of the power transmission between the switching area and the switching pin is made possible and thereby in particular signs of wear can be minimized.
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weisen der erste und der zweite Schaltbereich unterschiedliche Durchmesser auf. Hierdurch ist es insbesondere möglich, unterschiedliche Nockenhübe vergleichsweise einfach zu kompensieren.In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the first and the second switching area have different diameters. This makes it possible, in particular, to compensate for different cam strokes in a comparatively simple manner.
Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventiltrieb auszustatten und dadurch die zuvor beschriebenen Vorteile des Ventiltriebs auf die Brennkraftmaschine zu übertragen.The present invention is further based on the general idea of equipping an internal combustion engine with such a valve drive and thereby transferring the advantages of the valve drive described above to the internal combustion engine.
Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention emerge from the subclaims, from the drawings and from the associated description of the figures on the basis of the drawings.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred exemplary embodiments of the invention are shown in the drawings and are explained in more detail in the following description, with the same reference symbols referring to the same or similar or functionally identical components.
Es zeigen, jeweils schematisch,
-
1 einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine in einer Ansicht mit geschnittener Verstelleinrichtung, -
2 eine Schnittdarstellung durch die Verstelleinrichtung gemäß der1 , -
3 eine Darstellung wie in2 , jedoch bei einer anderen Ausführungsform, -
4 eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Schaltstange mit zwei Schaltbereichen, -
5a bisd unterschiedliche Schaltstellungen der Verstelleinrichtung.
-
1 a valve drive according to the invention for an internal combustion engine in a view with a sectioned adjusting device, -
2 a sectional view through the adjusting device according to FIG1 , -
3 a representation as in2 , but in a different embodiment, -
4th a view of a shift rod according to the invention with two shift areas, -
5a tod different switching positions of the adjustment device.
Entsprechend der
Die Verstelleinrichtung
Betrachtet man die
Zur Betätigung bzw. Verstellung der Schaltstange
Betrachtet man die
Betrachtet man die
Der erste und/oder der zweite Schaltbereich
Betrachtet man nun die einzelnen Schaltstellungen der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung
Mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION
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