DE102019204589A1 - Valve drive for an internal combustion engine - Google Patents

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Patrick Altherr
Thorsten Ihne
Markus Walch
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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 DE 10 2017 205 571 A1 ist ein gattungsgemäßer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle mit einem ersten und einem axial benachbart dazu angeordneten zweiten Nocken bekannt. Der bekannte Ventiltrieb besitzt dabei eine Kipphebelbaugruppe mit einem in Axialrichtung zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen, auf welchem ein Nockenfolger, hier eine Nockenrolle, gelagert ist. In dem Verschiebebolzen selbst ist ein verstellbarer Schaltstift einer Verstelleinrichtung angeordnet.From the DE 10 2017 205 571 A1 a generic valve drive for an internal combustion engine with a camshaft with a first and a second cam arranged axially adjacent thereto is known. The known valve drive has a rocker arm assembly with a sliding bolt which is adjustable in the axial direction between at least two positions and on which a cam follower, here a cam roller, is mounted. An adjustable switching pin of an adjusting device is arranged in the sliding bolt itself.

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 der 1,
  • 3 eine Darstellung wie in 2, jedoch bei einer anderen Ausführungsform,
  • 4 eine Ansicht auf eine erfindungsgemäße Schaltstange mit zwei Schaltbereichen,
  • 5a bis d unterschiedliche Schaltstellungen der Verstelleinrichtung.
They show, each schematically,
  • 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 FIG 1 ,
  • 3 a representation as in 2 , but in a different embodiment,
  • 4th a view of a shift rod according to the invention with two shift areas,
  • 5a to d different switching positions of the adjustment device.

Entsprechend der 1, weist ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb 1 für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine 2 eine Nockenwelle 3 mit einem ersten Nocken 4 und einem axial benachbart dazu angeordneten zweiten Nocken 5 auf. Ebenfalls vorgesehen ist eine Kipphebelbaugruppe 6 mit einem in Axialrichtung 7 zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen 8, auf welchem ein Nockenfolger 9, insbesondere eine Nockenrolle 10, gelagert ist. Ebenfalls vorgesehen sind eine Verstelleinrichtung 11 (vgl. auch die 2, 3 sowie 5) und ein verstellbarer Schaltstift 12, der in dem Verschiebebolzen 8 angeordnet, insbesondere in diesem radial gelagert ist. Erfindungsgemäß ist nun auf der Nockenwelle 3 eine Führungskontur 13 mit einer ersten Führungsspur 14 und einer diese X-förmig kreuzenden zweiten Führungsspur 15 angeordnet. Der Schaltstift 12 greift dabei wahlweise in die erste oder zweite Führungsspur 14, 15 ein (gemäß der 1 in die erste Führungsspur 14) und verstellt dadurch den Verschiebebolzen 8 mit den darauf angeordneten Nockenfolgern 9 zwischen seinen/ihren beiden Stellungen, wobei der Nockenfolger 9, hier die Nockenrolle 10, in einer ersten Stellung des Verschiebebolzens 8 mit dem ersten Nocken 4 und in der zweiten Stellung des Verschiebebolzens 8 mit dem zweiten Nocken 5 zusammenwirkt. Gemäß der 1 besitzt dabei die Kipphebelbaugruppe 6 zwei Nockenfolger 9, die beide koaxial auf dem Verschiebebolzen 8 drehbar angeordnet sind und von denen jeder entweder mit einem zugehörigen ersten Nocken 4 oder einem zugehörigen zweiten Nocken 5 zusammenwirkt.According to the 1 , has an inventive valve train 1 for an internal combustion engine not shown in detail 2 a camshaft 3 with a first cam 4th and a second cam disposed axially adjacent thereto 5 on. A rocker arm assembly is also provided 6th with one in the axial direction 7th between at least two positions adjustable sliding bolt 8th on which a cam follower 9 , especially a cam roller 10 , is stored. An adjustment device is also provided 11 (see also the 2 , 3 and 5) and an adjustable switch pin 12 that is in the sliding bolt 8th arranged, in particular is mounted radially in this. According to the invention is now on the camshaft 3 a guide contour 13 with a first lead 14th and a second guide track crossing these in an X-shape 15th arranged. The switch pin 12 selectively engages in the first or second guide track 14th , 15th a (according to the 1 into the first lead 14th ) and thereby adjusts the sliding bolt 8th with the cam followers arranged on it 9 between his / her two positions, the cam follower 9 , here the cam roller 10 , in a first position of the sliding bolt 8th with the first cam 4th and in the second position of the sliding bolt 8th with the second cam 5 cooperates. According to the 1 owns the rocker arm assembly 6th two cam followers 9 both coaxially on the sliding bolt 8th are rotatably arranged and each of which has either an associated first cam 4th or an associated second cam 5 cooperates.

Die Verstelleinrichtung 11 weist darüber hinaus eine parallel zum Verschiebebolzen 8, das heißt in Axialrichtung 7, verschiebbare Schaltstange 16 (vgl. auch 4) mit einem ersten Schaltbereich 17, einem zweiten Schaltbereich 18 und einem in Axialrichtung dazwischen angeordneten Neutralbereich 19 auf. Der Schaltstift 12 wird dabei bei einem Kontakt mit dem ersten Schaltbereich 17 in die erste Führungsspur 14 verstellt, während er bei einem Kontakt mit dem zweiten Schaltbereich 18 in die zweite Führungsspur 15 verstellt wird. Im Neutralbereich 19 ist der Schaltstift 12 weder mit dem ersten Schaltbereich 17, noch mit dem zweiten Schaltbereich 18 in Kontakt (vgl. 5a und 5c), wodurch keine Betätigung des Schaltstiftes 14 durch die Verstelleinrichtung 11 erfolgt. Mit der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 11 ist es möglich, in dem Verschiebebolzen 8 lediglich einen einzigen Schaltstift 12 anordnen zu müssen, wodurch eine konstruktiv deutlich weniger aufwendige Lösung mit einer geringeren Teileanzahl und mit einem geringeren Montageaufwand erreicht werden kann. Durch die erfindungsgemäße Führungskontur 13 mit dem sich X-förmig kreuzenden Führungsspuren 14, 15 kann zudem auch eine Führungskontur 13 geschaffen werden, die insbesondere in Axialrichtung bauraumoptimiert ist und dadurch wenig Platz erfordert. Insgesamt kann somit mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 eine konstruktiv einfache und bauraumoptimierte Lösung geschaffen werden.The adjustment device 11 also has a parallel to the sliding bolt 8th , that is, in the axial direction 7th , sliding shift rod 16 (cf. also 4th ) with a first switching range 17th , a second switching range 18th and a neutral region disposed therebetween in the axial direction 19th on. The switch pin 12 is when there is contact with the first switching area 17th into the first lead 14th adjusted, while on contact with the second switching range 18th into the second guide lane 15th is adjusted. In the neutral range 19th is the switch pin 12 neither with the first switching range 17th , still with the second switching range 18th in contact (cf. 5a and 5c ), which means that the switch pin is not actuated 14th by the adjustment device 11 he follows. With the adjustment device according to the invention 11 it is possible in the sliding bolt 8th just a single switch pin 12 to have to arrange, whereby a structurally significantly less complex solution can be achieved with a smaller number of parts and with less assembly effort. By the guide contour according to the invention 13 with the X-shaped crossing guide tracks 14th , 15th can also have a guide contour 13 be created, which is space-optimized in particular in the axial direction and thus requires little space. Overall, with the valve train according to the invention 1 a structurally simple and space-optimized solution can be created.

Betrachtet man die 1 bis 5 weiter, so kann erkennen, dass die Verstelleinrichtung 11 ein Gehäuse 20 aufweist, in welchem die Schaltstange 16 geführt bzw. gelagert ist. Das Gehäuse 20 ist im vorliegenden Fall zylindrisch ausgebildet und besitzt eine Mantelöffnung 21, über welche der Schaltstift 12 mit den Schaltbereichen 17, 18 in Kontakt treten kann. Die Mantelöffnung 21 kann dabei zentral an der Verstelleinrichtung 11 oder aber auch einseitig an einem Ende des Gehäuses 20 angeordnet sein. Die Schaltstange 16 ist dabei vergleichsweise einfach herstellbar, beispielsweise durch ein Drehen oder thermisches Fügen der beiden Schaltbereich 17, 18 auf der Schaltstange 16, wodurch ebenso eine konstruktiv einfache und damit kostengünstige Verstelleinrichtung 11 geschaffen werden kann. Durch den Umstand, dass die Verstelleinrichtung 11 im Einbauzustand (vgl. 1), derart angeordnet ist, dass die Mantelöffnung 21 nach unten weist, ist auch die Schaltstange 16 innerhalb des Gehäuses 2 geschützt angeordnet, da insbesondere auf das Gehäuse 20 auftreffendes Öl nicht in dasselbe eindringen kann.If you look at the 1 to 5 further, so can see that the adjusting device 11 a housing 20th has, in which the shift rod 16 is guided or stored. The case 20th is cylindrical in the present case and has a shell opening 21st over which the switch pin 12 with the switching areas 17th , 18th can get in touch. The jacket opening 21st can be done centrally on the adjustment device 11 or also on one side at one end of the housing 20th be arranged. The shift rod 16 is comparatively easy to manufacture, for example by turning or thermally joining the two switching areas 17th , 18th on the shift rod 16 , whereby a structurally simple and thus inexpensive adjustment device as well 11 can be created. By the fact that the adjustment device 11 in the installed state (cf. 1 ), is arranged such that the jacket opening 21st pointing down is also the shift rod 16 inside the case 2 arranged protected, since in particular on the housing 20th hitting oil cannot penetrate into it.

Zur Betätigung bzw. Verstellung der Schaltstange 16 mit den daran angeordneten Schaltbereichen 17, 18 ist vorzugsweise ein Elektromagnet 22, insbesondere in der Art einer die Schaltstange 16 umgebenden Spule (vgl. 2) oder in der Art einer den zweiten Schaltbereich 18 umgebenden Spule (vgl. 3) vorgesehen, wobei zudem gemäß der 3 an der Schaltstange 16 ein Permanentmagnet 23 angeordnet ist. Dieser Permanentmagnet 23 kann selbstverständlich auch in anderer Weise in die Schaltstange 16 integriert sein, wie dies beispielsweise gemäß der 2 dargestellt ist. Rein theoretisch kann die Schaltstange 16 auch aus einem magnetisierbaren Material bestehen und dadurch die zur Verstellung der Schaltstange 16 erforderlichen Kräfte durch den Elektromagnet 22 erfahren.For actuating or adjusting the switch rod 16 with the switching areas arranged on it 17th , 18th is preferably an electromagnet 22nd , especially in the manner of a shift rod 16 surrounding coil (cf. 2 ) or in the manner of a second switching range 18th surrounding coil (cf. 3 ) provided, and according to the 3 on the shift rod 16 a permanent magnet 23 is arranged. This permanent magnet 23 can of course also be inserted into the shift rod in another way 16 be integrated, as for example according to the 2 is shown. In theory, the shift rod can 16 also consist of a magnetizable material and thereby the adjustment of the shift rod 16 forces required by the electromagnet 22nd Experienced.

Betrachtet man die 1 bis 3, so kann man erkennen, dass zumindest eine Feder 24 vorgesehen ist, die die Schaltstange 16 und darüber auch die beiden Schaltbereiche 17, 18 in ihre erste oder zweite Stellung, hier in ihrer zweite Stellung, vorspannt. Mittels einer derartigen Feder 24 kann insbesondere eine Fail-Safe-Funktion realisiert werden, die eine vordefinierte Stellung der Schaltstange 16 beim Ausfall des Elektromagneten 22 bzw. generell beim Ausfall einer Betätigungseinrichtung zum Verstellen der Schaltstange 16, erzwingt. Alternativ zu der Feder 24 kann selbstverständlich ein weiterer Elektromagnet 22 vorgesehen sein, so dass in diesem Fall insgesamt zwei Elektromagnete 22 vorgesehen sind, die bei entsprechender Bestromung die Schaltstange 16 in ihre erste oder zweite Stellung verstellen.If you look at the 1 to 3 so you can see that at least one spring 24 is provided that the shift rod 16 and also the two switching areas 17th , 18th in their first or second position, here in their second position, biased. By means of such a spring 24 In particular, a fail-safe function can be implemented that has a predefined position of the shift rod 16 if the electromagnet fails 22nd or generally in the event of failure of an actuating device for adjusting the shift rod 16 , enforces. Alternative to the spring 24 can of course another electromagnet 22nd be provided, so that in this case a total of two electromagnets 22nd are provided which, with the appropriate current supply, the shift rod 16 adjust to their first or second position.

Betrachtet man die 1 bis 5, so kann man erkennen, dass der erste Schaltbereich 17 längsendseitig der Schaltstange 16 angeordnet und zugleich topfförmig ausgebildet, wobei die Feder 24, welche im vorliegenden Fall als Schraubenfeder ausgebildet ist, zumindest teilweise in dem ersten Schaltbereich 17 angeordnet ist. Hierdurch kann eine geschützte Anordnung der Feder 24 im Gehäuse 20 und in Richtung der Mantelöffnung 21 über den ersten Schaltbereich 17 geschützte Anordnung erreicht werden. Ebenfalls vorgesehen sein kann ein Positionssensor 25, beispielsweise ein Hallsensor, über welchen eine Stellung der Schaltstange 16 und damit eine Stellung der beiden Schaltbereiche 17, 18 erfassbar ist. Hierdurch kann beispielsweise einer Motorsteuerung jeweils die exakte Schaltstellung übermittelt werden.If you look at the 1 to 5 so you can see that the first switching range 17th longitudinal end of the shift rod 16 arranged and at the same time cup-shaped, the spring 24 , which in the present case is designed as a helical spring, at least partially in the first switching range 17th is arranged. This allows a protected arrangement of the spring 24 in the housing 20th and in the direction of the jacket opening 21st over the first switching range 17th protected arrangement can be achieved. A position sensor can also be provided 25th , for example a Hall sensor, via which a position of the shift rod 16 and thus a position of the two switching ranges 17th , 18th is detectable. In this way, for example, the exact switching position can be transmitted to an engine control unit.

Der erste und/oder der zweite Schaltbereich 17, 18 können als zylindrische Schaltteller ausgeführt sein. Um einen Kontakt zwischen dem Schaltstift 12 und dem jeweiligen Schaltbereich 17, 18 zu verbessern, kann darüber hinaus angedacht sein, dass der erste und/oder zweite Schaltbereich 17, 18 einen abgeflachten Bereich 26 aufweist, der als Kontaktbereich zum Schaltstift 12 dient:The first and / or the second switching range 17th , 18th can be designed as a cylindrical table top. To make contact between the switch pin 12 and the respective switching range 17th , 18th to improve, it can also be considered that the first and / or second switching range 17th , 18th a flattened area 26th has, as the contact area to the switch pin 12 serves:

Betrachtet man nun die einzelnen Schaltstellungen der erfindungsgemäßen Verstelleinrichtung 11 gemäß den 5a bis d, so kann man erkennen, dass gemäß der 5a der Aktuator, das heißt im vorliegenden Fall die Schaltstange 16, eingefahren ist und der Schaltstift 12 in den Neutralbereich 19 ragt, in welchem keine Betätigung desselben durch die Verstelleinrichtung 11, das heißt den ersten oder zweiten Schaltbereich 17 oder 18 erfolgt. Gemäß der 5b ist nun die Verstelleinrichtung 11 aktiviert. Beispielsweise durch Bestromen des Elektromagneten 22, wodurch sich die Schaltstange 16 nach links verschoben hat und der Schaltstift 12 in Kontakt mit dem zweiten Schaltbereich 18 tritt. Hierdurch wird der Schaltstift 12 nach unten bewegt und dadurch in die zweite Führungsspur 15 verstellt. In dieser läuft nun der Schaltstift 12 und wird in Axialrichtung 5 nach links in den Neutralbereich 19 mittels der Führungsspur 15 verschoben, wie dies gemäß der 5c dargestellt ist. Gemäß der 5d ist die Schaltstange 16 wieder nach rechts verfahren, wodurch der Schaltstift 12 nun in Kontakt mit dem ersten Schaltbereich 17 gelangt, woraufhin dieser den Schaltstift 12 in die erste Führungsspur 14 verstellt. Insgesamt kann dabei den 5a bis d entnommen werden, dass der zum Umschalten vom ersten auf den zweiten Nocken 4, 5 bzw. zurück erforderliche Weg der Schaltstange 16 vergleichsweise kurz ist, was ebenfalls dazu beiträgt, den Bauraum zu minimieren. Außerdem ist mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 lediglich eine einzige Verstelleinrichtung 11 bzw. ein Schaltstift 12 und eine Führungskontur 13 je Zylinder erforderlich. Wie den 1 bis 5 weiter zu entnehmen ist, besitzen die beiden Schaltbereiche 17, 18 unterschiedliche Durchmesser um darüber unterschiedliche Nockenhübe kompensieren zu können.If one now considers the individual switching positions of the adjusting device according to the invention 11 according to the 5a to d so one can see that according to the 5a the actuator, i.e. in the present case the shift rod 16 , is retracted and the switch pin 12 in the neutral range 19th protrudes, in which no actuation of the same by the adjusting device 11 , that is, the first or second shift range 17th or 18th he follows. According to the 5b is now the adjustment device 11 activated. For example, by energizing the electromagnet 22nd causing the shift rod 16 has moved to the left and the switch pin 12 in contact with the second switching area 18th occurs. This will make the switch pin 12 moved down and thereby in the second guide track 15th adjusted. The switch pin now runs in this 12 and is in the axial direction 5 to the left in the neutral range 19th by means of the guide track 15th moved as per the 5c is shown. According to the 5d is the shift rod 16 move to the right again, causing the switch pin 12 now in contact with the first switching area 17th whereupon this the switch pin 12 into the first lead 14th adjusted. Overall, the 5a to d can be seen that the to switch from the first to the second cam 4th , 5 or back required travel of the shift rod 16 is comparatively short, which also helps to minimize the installation space. In addition, with the valve train according to the invention 1 only a single adjustment device 11 or a switch pin 12 and a guide contour 13 required per cylinder. Like that 1 to 5 can be seen further, both have switching ranges 17th , 18th different diameters to be able to compensate for different cam strokes.

Mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 und der erfindungsgemäß damit ausgestalteten Brennkraftmaschine 2 lässt sich somit eine konstruktiv einfache, kostengünstige und zudem bauraumoptimierte Lösung zum Umschalten zwischen unterschiedlichen Nockenprofilen erreichen.With the valve train according to the invention 1 and the internal combustion engine designed therewith according to the invention 2 a structurally simple, inexpensive and also space-optimized solution for switching between different cam profiles can thus be achieved.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited

  • DE 102017205571 A1 [0002]DE 102017205571 A1 [0002]

Claims (11)

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine (2), - 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) zwischen zumindest zwei Stellungen verstellbaren Verschiebebolzen (8), auf welchem ein Nockenfolger (9), insbesondere eine Nockenrolle (10), gelagert ist, - mit einer Verstelleinrichtung (11) zum Verstellen eines in dem Verschiebebolzen (8) angeordneten Schaltstiftes (12), dadurch gekennzeichnet, - 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 und dadurch den Verschiebebolzen (8) zwischen seinen beiden Stellungen verstellt, sodass der Nockenfolger (9) in einer ersten Stellung des Verschiebebolzens (8) mit dem ersten Nocken (4) und in einer zweiten Stellung des Verschiebebolzens (8) mit dem zweiten Nocken (5) zusammenwirkt, - 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, wobei der Schaltstift (12) bei Kontakt mit dem ersten Schaltbereich (17) in die erste Führungsspur (14) und bei Kontakt mit dem zweiten Schaltbereich (18) in die zweite Führungsspur (15) verstellt wird.Valve drive (1) for an internal combustion engine (2), - with a camshaft (3) with a first cam (4) and a second cam (5) arranged adjacent to it, - with a rocker arm assembly (6) with an axial direction (7) between at least two positions adjustable displacement bolt (8) on which a cam follower (9), in particular a cam roller (10), is mounted, - with an adjusting device (11) for adjusting a switching pin (12) arranged in the displacement bolt (8), characterized in that - that a guide contour (13) arranged on the camshaft (3) is provided with a first guide track (14) and a second guide track (15) crossing it in an x-shape, - that the switching pin (12) can be inserted into the first or the second guide track (14, 15) engages and thereby displaces the sliding bolt (8) between its two positions so that the cam follower (9) is in a first position of the sliding bolt (8) with the first cam (4) and in a second position of the sliding bolt (8) cooperates with the second cam (5), - that the adjusting device (11) has a shift rod (16) which is displaceable parallel to the shifting bolt (8) and has a first shift range (17) and a second shift range (18) ) and a neutral area (19) arranged in between in the axial direction (7), the switching pin (12) in the first guide track (14) on contact with the first switching area (17) and in the second guide track (15) is adjusted. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (11) ein Gehäuse (20) aufweist, in welchem die Schaltstange (16) geführt ist.Valve train according to Claim 1 , characterized in that the adjusting device (11) has a housing (20) in which the switching rod (16) is guided. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und/oder der zweite Schaltbereich (17, 18) als zylindrische Schaltteller ausgeführt sind/ist.Valve train according to Claim 1 or 2 , characterized in that the first and / or the second indexing area (17, 18) are / is designed as cylindrical indexing plates. Ventiltrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (20) zylindrisch ausgebildet ist und eine Mantelöffnung (21) aufweist, über welche der Schaltstift (12) mit den Schaltbereichen (17, 18) kontaktierbar ist.Valve train according to Claim 2 or 3 , characterized in that the housing (20) is cylindrical and has a jacket opening (21) via which the switching pin (12) can be contacted with the switching areas (17, 18). Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Elektromagnet (22), insbesondere eine die Schaltstange (16) umgebende Spule, und insbesondere ein an der Schaltstange (16) angeordneter Permanentmagnet (23) vorgesehen sind, wobei die Schaltstange (16) durch Bestromen des Elektromagneten (22) in ihre erste oder zweite Stellung verstellbar ist.Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in that an electromagnet (22), in particular a coil surrounding the shift rod (16), and in particular a permanent magnet (23) arranged on the shift rod (16), are provided, the shift rod (16) can be adjusted into its first or second position by energizing the electromagnet (22). Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Elektromagneten (22), insbesondere zwei die Schaltstange (16) umgebende Spulen, und insbesondere zwei an der Schaltstange (16) angeordnete Permanentmagnete (23) vorgesehen sind, wobei die Schaltstange (16) durch alternatives Bestromen der Elektromagnete (22) in ihre erste oder zweite Stellung verstellbar ist.Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in that two electromagnets (22), in particular two coils surrounding the shift rod (16), and in particular two permanent magnets (23) arranged on the shift rod (16) are provided, the shift rod (16) can be adjusted into their first or second position by alternatively energizing the electromagnets (22). Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Feder (24) vorgesehen ist, die die Schaltstange (16) in ihre erste oder zweite Stellung vorspannt.Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in that at least one spring (24) is provided which biases the shift rod (16) into its first or second position. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltbereich (17) längsendseitig der Schaltstange (16) angeordnet und topfförmig ausgebildet ist, wobei die Feder (24) als Schraubenfeder ausgebildet und zumindest teilweise in dem ersten Schaltbereich (17) angeordnet ist.Valve train according to Claim 7 , characterized in that the first switching area (17) is arranged on the longitudinal end of the switching rod (16) and is pot-shaped, the spring (24) being designed as a helical spring and being at least partially arranged in the first switching area (17). Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Positionssensor (15) vorgesehen ist, über welchen eine Stellung der Schaltstange (16) erfassbar ist.Valve train according to one of the Claims 1 to 8th , characterized in that a position sensor (15) is provided, via which a position of the shift rod (16) can be detected. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, - dass der erste und/oder der zweite Schaltbereich (17, 18) einen abgeflachten Bereich (26) aufweisen, der als Kontaktbereich zum Schaltstift (12) ausgebildet ist, und/oder - dass der erste und der zweite Schaltbereich (17, 18) unterschiedliche Höhen bzw. Durchmesser aufweisen.Valve drive according to one of the preceding claims, characterized in - that the first and / or the second switching area (17, 18) have a flattened area (26) which is designed as a contact area for the switching pin (12), and / or - that the first and second switching areas (17, 18) have different heights or diameters. Brennkraftmaschine (2) mit einem Ventiltrieb (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.Internal combustion engine (2) with a valve drive (1) according to one of the preceding claims.
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