DE102021109489A1 - Rocker arm assembly for a valve train of an internal combustion engine and method for operating a rocker arm assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem auf einer Kipphebelachse (3) verschwenkbar angeordneten schaltbaren Kipphebel (1), dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebel (1) zumindest drei nockenseitige Hebelarme (4, 5, 6) jeweils zum Abgriff einer Ventilsteuerkurve von einer Nockenwelle (11) der Brennkraftmaschine und zumindest einen ventilseitigen Hebelarm (7) zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils (12, 13) der Brennkraftmaschine aufweist, wobei die Hebelarme (4, 5, 6, 7) zueinander verschwenkbar auf der gemeinsamen Kipphebelachse (3) angeordnet und zum Schalten des Kipphebels (1) die nockenseitigen Hebelarme (4, 5, 6) unabhängig voneinander mit dem ventilseitigen Hebelarm (7) zur Ventilbetätigung koppelbar sind. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Betrieb einer solcher Kipphebelanordnung.The invention relates to a rocker arm arrangement for a valve drive of an internal combustion engine, with at least one switchable rocker arm (1) arranged pivotably on a rocker arm axis (3), characterized in that the rocker arm (1) has at least three lever arms (4, 5, 6) on the cam side, each for pick-off of a valve control cam from a camshaft (11) of the internal combustion engine and at least one lever arm (7) on the valve side for actuating at least one gas exchange valve (12, 13) of the internal combustion engine, the lever arms (4, 5, 6, 7) being pivotable relative to one another on the common Arranged rocker arm axis (3) and for switching the rocker arm (1), the cam-side lever arms (4, 5, 6) can be coupled independently of one another with the valve-side lever arm (7) for valve actuation. The invention also relates to a method for operating such a rocker arm arrangement.
Description
Die Erfindung betrifft eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine und ein Verfahren zum Betrieb einer solchen Kipphebelanordnung.The invention relates to a rocker arm arrangement for a valve train of an internal combustion engine and a method for operating such a rocker arm arrangement.
Aus
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kipphebelanordnung und ein Verfahren der vorgenannten Art vorzuschlagen, welche eine einfach aufgebaute und im Betrieb verbesserte Ventilsteuerung ermöglichen.The invention is therefore based on the object of proposing a rocker arm arrangement and a method of the aforementioned type which enable valve control which is simple in design and improved in operation.
Die Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 und alternativ durch die Merkmale des Anspruchs 10 gelöst. Weitere vorteilhafte und beanspruchte Ausgestaltungen ergeben sich aus den jeweiligen Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.The object is achieved by the features of
Somit wird eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem auf einer Kipphebelachse verschwenkbar angeordneten schaltbaren Kipphebel vorgeschlagen, der zumindest drei nockenseitige Hebelarme jeweils zum Abgriff einer Ventilsteuerkurve von einer Nockenwelle der Brennkraftmaschine und zumindest einen ventilseitigen Hebelarm zur Betätigung zumindest eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine aufweist. Da die Hebelarme zueinander verschwenkbar auf der gemeinsamen Kipphebelachse angeordnet und zum Schalten des Kipphebels die nockenseitigen Hebelarme unabhängig voneinander mit dem ventilseitigen Hebelarm zur Ventilbetätigung koppelbar sind, ist eine Einzelbetätigung der nockenseitigen Hebelarme möglich. Dadurch sind zumindest drei verschiedene Ventilsteuerkurven zur Ansteuerung eines oder mehrerer Gaswechselventile selektiv übertragbar. Demzufolge ist eine einfach aufgebaute zumindest dreistufig selektiv schaltbare Kipphebelanordnung realisierbar, die eine verbesserte variable Ventilsteuerung der Brennkraftmaschine ermöglicht.Thus, a rocker arm arrangement for a valve train of an internal combustion engine is proposed with at least one switchable rocker arm arranged pivotably on a rocker arm axis, which has at least three lever arms on the cam side, each for picking up a valve control curve from a camshaft of the internal combustion engine, and at least one lever arm on the valve side for actuating at least one gas exchange valve of the internal combustion engine. Since the lever arms can be pivoted to one another on the common rocker arm axis and the cam-side lever arms can be coupled independently of one another to the valve-side lever arm for valve actuation in order to shift the rocker arm, individual actuation of the cam-side lever arms is possible. As a result, at least three different valve control curves for controlling one or more gas exchange valves can be selectively transmitted. As a result, a rocker arm arrangement that can be selectively switched at least in three stages can be implemented and allows improved variable valve control of the internal combustion engine.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung steht ein erster nockenseitiger Hebelarm zum Abgriff einer ersten Ventilsteuerkurve in Kontakt mit zumindest einem ersten Nocken der Nockenwelle und ein zweiter nockenseitiger Hebelarm zum Abgriff einer zweiten Ventilsteuerkurve in Kontakt mit zumindest einem zweiten Nocken der Nockenwelle sowie ein dritter nockenseitiger Hebelarm zum Abgriff einer dritten Ventilsteuerkurve in Kontakt mit zumindest einem dritten Nocken der Nockenwelle. Auf diese Weise sind am Kipphebel drei verschiedene Ventilsteuerkurven unabhängig voneinander oder in beliebiger Kombination zur Ansteuerung eines oder mehrerer Gaswechselventile der Brennkraftmaschine übertragbar.In a preferred embodiment of the invention, a first cam-side lever arm for picking up a first valve cam is in contact with at least one first cam of the camshaft and a second cam-side lever arm for picking up a second valve cam is in contact with at least a second cam of the camshaft, and a third cam-side lever arm for Pick-off of a third valve control curve in contact with at least a third cam of the camshaft. In this way, three different valve control curves can be transmitted independently of one another or in any combination to control one or more gas exchange valves of the internal combustion engine on the rocker arm.
Vorzugsweise ist dabei der erste Nocken zur Übertragung eines Ventilvollhubs und der zweite und der dritte Nocken jeweils zur Übertragung eines Ventilvollhubs und eines zu diesem phasenversetzt nachgeschalteten Ventilteilhubs ausgeführt. Auf diese Weise sind ein Ventilvollhub oder ein Ventilvollhub zusammen mit jeweils einem erster oder zweiter Zusatzventilhub jeweils durch eine Einzelbetätigung eines nockenseitigen Hebelarms unabhängig voneinander übertragbar. Beispielweise sind so zur thermodynamischen Optimierung der Brennkraftmaschine ein kleiner Ventilzusatzhub als Ventilteilhub auf die Auslass-Gaswechselventile, insbesondere zur Abgasrückführung, oder auf die Einlass- Gaswechselventile, insbesondere zur Durchführung eines sogenannten Miller-Hubs, übertragbar. Zudem ist unabhängig dazu auf die Einlass- oder Auslass-Gaswechselventile ein Ventilzusatzhub als Motorbremshub übertragbar.Preferably, the first cam is designed to transmit a full valve lift and the second and third cams are each designed to transmit a full valve lift and a partial valve lift connected downstream of this phase-shifted. In this way, a full valve lift or a full valve lift together with a respective first or second additional valve lift can be transmitted independently of one another by a single actuation of a cam-side lever arm. For example, for thermodynamic optimization of the internal combustion engine, a small additional valve lift can be transferred as a partial valve lift to the outlet gas exchange valves, in particular for exhaust gas recirculation, or to the inlet gas exchange valves, in particular to carry out a so-called Miller lift. In addition, independently of this, an additional valve lift can be transmitted as an engine braking lift to the inlet or outlet gas exchange valves.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind der Abgriff der nockenseitigen Hebelarme von der Nockenwelle und die Ventilbetätigung des ventilseitigen Hebelarms auf gegenüberliegenden Seiten der Kipphebelachse angeordnet. Dadurch wird eine einfache Anordnung von einem oder mehreren schaltbaren Kipphebeln zum Betätigen mehrerer Gaswechselventile zumindest eines Zylinders der Brennkraftmaschine mit Antrieb von einer Nockenwelle ermöglicht.In a further preferred embodiment of the invention, the pickup of the cam-side lever arms from the camshaft and the valve actuation of the valve-side lever arm are arranged on opposite sides of the rocker arm axis. This enables a simple arrangement of one or more switchable rocker arms for actuating a plurality of gas exchange valves of at least one cylinder of the internal combustion engine driven by a camshaft.
Eine einfache und bauraumsparende Integration der Hebelarme ist erreichbar, wenn der ventilseitige Hebelarm zwischen zwei nockenseitigen Hebelarmen angeordnet ist, wobei neben einem der vorgenannten nockenseitigen Hebelarme ein weiterer nockenseitiger Hebelarm eine Außenseite des Kipphebels bildend auf der Kipphebelachse angeordnet ist.A simple and space-saving integration of the lever arms can be achieved if the lever arm on the valve side is arranged between two lever arms on the cam side, wherein in addition to one of the aforementioned lever arms on the cam side, another lever arm on the cam side is arranged on the rocker arm axis, forming an outer side of the rocker arm.
Dabei ist es in vorteilhafter Weise möglich, zumindest einen Aktor an der Außenseite des Kipphebels anzuordnen. Bevorzugt ist an dem die Außenseite des Kipphebels bildenden nockenseitigen Hebelarm eine axial durchgehende Aussparung vorgesehen, in die der Aktor zum Schalten eines innenliegenden nockenseitigen Hebelarms in direktem Stellkontakt eingreift. Vorzugsweise ist der Aktor bauraumsparend zumindest teilweise in der Aussparung angeordnet. Es ist hierbei weiterhin vorteilhaft, wenn der die Außenseite des Kipphebels bildende nockenseitige Hebelarm im Betrieb einen geringen Schwenkwinkel aufweist.It is advantageously possible to arrange at least one actuator on the outside of the rocker arm. An axially continuous recess is preferably provided on the cam-side lever arm forming the outside of the rocker arm, in which the actuator for switching an inner cam-side lever arm engages in direct actuating contact. The actuator is preferably arranged at least partially in the recess in a space-saving manner. It is also advantageous here if the outside of the rocker arm forming cam-side lever arm has a small pivoting angle during operation.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist jedem nockenseitigen Hebelarm zum Koppeln mit dem jeweiligen ventilseitigen Hebelarm jeweils ein Koppelmittel zugeordnet. Bevorzugt sind die Koppelmittel dabei jeweils durch einen zugeordneten elektrischen Aktor unabhängig voneinander in direktem Stellkontakt schaltbar, wodurch auf einfache Weise eine Einzelbetätigung jedes nockenseitigen Hebels ermöglicht wird. Der direkte Schaltkontakt gewährleistet eine hohe Schaltdynamik mit kleinen Schaltkräften bei reduzierten Bauteiltoleranzanforderungen mit wenigen Bauteilen. Zudem ist durch eine elektrische Betätigung, insbesondere mit elektrischen Hubmagneten, eine aufwendig aufgebaute bauraum- und kostenintensive hydraulische oder mechanische Aktorik vermeidbar. Zugleich wird eine einfache individuelle elektrische Ansteuerung der Koppelmittel durch Bestromung bzw. durch stromlos Schalten des jeweiligen Aktors ermöglicht.In a further preferred embodiment of the invention, a coupling means is assigned to each cam-side lever arm for coupling to the respective valve-side lever arm. Preferably, the coupling means can each be switched independently of one another in direct actuating contact by an associated electrical actuator, which makes it possible to actuate each cam-side lever individually in a simple manner. The direct switching contact ensures high switching dynamics with low switching forces with reduced component tolerance requirements with few components. In addition, electrical actuation, in particular with electrical lifting magnets, makes it possible to avoid hydraulic or mechanical actuators that require a lot of space and are expensive. At the same time, simple individual electrical control of the coupling means is made possible by energizing or de-energizing the respective actuator.
Eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Belastung der Koppelmittel und des Kipphebels ist erreichbar, wenn die Koppelmittel jeweils in gleichem oder zumindest annähernd gleichem radialem Abstand zur Kipphebelachse angeordnet sind.A distribution of the load on the coupling means and the rocker arm that is as uniform as possible can be achieved if the coupling means are each arranged at the same or at least approximately the same radial distance from the axis of the rocker arm.
Zur Betätigung zumindest eines weiteren Gaswechselventils der Brennkraftmaschine kann zumindest ein unabhängig vom ersten Kipphebel schaltbarer zweiter Kipphebel auf der gemeinsamen Kipphebelachse verschwenkbar zum ersten Kipphebel angeordnet sein. Vorzugsweise steht dabei der erste Kipphebel in Ventilkontakt mit zumindest einem Auslass-Gaswechselventil und der zweite Kipphebel in Ventilkontakt mit zumindest einem Einlass-Gaswechselventil der Brennkraftmaschine. Auf diese Weise sind durch zwei auf einer Kipphebelachse angeordnete und von einer Nockenwelle antreibbare Kipphebel mehrere Gaswechselventile, insbesondere die Einlass- und die Auslass-Gaswechselventile, eines Zylinders der Brennkraftmaschine, unabhängig voneinander schaltbar. Dabei ist auch eine Zylinderabschaltung möglich. Auf diese Weise ist eine individuelle Betätigung für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine erreichbar.To actuate at least one further gas exchange valve of the internal combustion engine, at least one second rocker arm, which can be switched independently of the first rocker arm, can be arranged on the common rocker arm axis so that it can pivot relative to the first rocker arm. The first rocker arm is preferably in valve contact with at least one outlet gas exchange valve and the second rocker arm is in valve contact with at least one inlet gas exchange valve of the internal combustion engine. In this way, a plurality of gas exchange valves, in particular the inlet and outlet gas exchange valves, of a cylinder of the internal combustion engine can be switched independently of one another by means of two rocker arms arranged on a rocker arm axis and drivable by a camshaft. Cylinder deactivation is also possible. In this way, individual actuation for each cylinder of the internal combustion engine can be achieved.
Denkbar ist auch, umgekehrt den ersten Kipphebel in Ventilkontakt mit zumindest einem Einlass-Gaswechselventil und den zweiten Kipphebel in Ventilkontakt mit zumindest einem Auslass-Gaswechselventil der Brennkraftmaschine anzuordnen. Es ist auch möglich, abhängig von dem zur Verfügung stehenden Bauraum, den zweiten Kipphebel in gleicher Weise schaltbar wie dem ersten Kipphebel zu gestalten, um die Ansteuerung sowohl der Auslass-Gaswechselventile als auch der Einlass-Gaswechselventile in der oben beschrieben Weise zu ermöglichen.It is also conceivable, conversely, to arrange the first rocker arm in valve contact with at least one inlet gas exchange valve and the second rocker arm in valve contact with at least one outlet gas exchange valve of the internal combustion engine. It is also possible, depending on the space available, to configure the second rocker arm to be switchable in the same way as the first rocker arm, in order to enable both the outlet gas exchange valves and the inlet gas exchange valves to be activated in the manner described above.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist der zweite Kipphebel zumindest einen weiteren nockenseitige Hebelarm zum Abgriff zumindest einer weiteren Ventilsteuerkurve von der Nockenwelle und zumindest einen weiteren ventilseitigen Hebelarm zur Betätigung zumindest eines weiteren Gaswechselventils der Brennkraftmaschine auf, wobei die Hebelarme zueinander verschwenkbar auf der gemeinsamen Kipphebelachse angeordnet und zum Schalten des Kipphebels miteinander koppelbar sind. Bevorzugt steht der weitere nockenseitige Hebelarm in Kontakt mit einem weiteren Nocken der Nockenwelle zur Übertragung eines Ventilvollhubs.In a further preferred embodiment of the invention, the second rocker arm has at least one further lever arm on the cam side for picking up at least one further valve control curve from the camshaft and at least one further lever arm on the valve side for actuating at least one further gas exchange valve of the internal combustion engine, the lever arms being pivotable relative to one another on the common rocker arm axis arranged and can be coupled together for switching the rocker arm. The further lever arm on the cam side is preferably in contact with a further cam of the camshaft in order to transmit a full valve lift.
Im Rahmen einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Aktoren zumindest teilweise in einen mit der Kipphebelachse verbundenen Träger integriert sind. Dadurch kann die Kipphebelanordnung als vormontierbare Baueinheit auf dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine einfach montiert werden. In einer weiteren Ausgestaltung weist der Träger zur Aufnahme der Aktoren zumindest ein axial zwischen dem ersten und zweiten Kipphebel angeordnetes erstes Trägergehäuse und zumindest ein an zumindest einer axialen Außenseite eines Kipphebels angeordnetes zweites Trägergehäuse auf. Alternativ kann der Träger mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine direkt verbunden sein.As part of a development of the invention, it is provided that the actuators are at least partially integrated in a carrier connected to the rocker arm axis. As a result, the rocker arm arrangement can be easily installed as a preassembled structural unit on the cylinder head of the internal combustion engine. In a further embodiment, the carrier for accommodating the actuators has at least one first carrier housing arranged axially between the first and second rocker arm and at least one second carrier housing arranged on at least one axial outer side of a rocker arm. Alternatively, the carrier can be connected directly to the cylinder head of the internal combustion engine.
Die Kipphebelanordnung ist insbesondere hinsichtlich der Einbauverhältnisse und Betriebsweise besonders vorteilhaft in Schwerlast-Motoren, insbesondere in vierventiligen Lastkraftwagen-Motoren mit einer Nockenwelle, einsetzbar.The rocker arm arrangement can be used particularly advantageously in heavy-duty engines, in particular in four-valve truck engines with a camshaft, in particular with regard to the installation conditions and mode of operation.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch ein Verfahren zum Betrieb der vorbeschriebenen Kipphebelanordnung gelöst, wobei an zumindest einem schaltbaren Kipphebel zumindest drei Ventilsteuerkurven von der Nockenwelle abgegriffen werden.The object according to the invention is also achieved by a method for operating the above-described rocker arm arrangement, at least three valve control curves being tapped off the camshaft on at least one switchable rocker arm.
Dabei können in verschiedenen Schaltzuständen die Ventilsteuerkurven unabhängig voneinander oder in Kombination zur Ansteuerung zumindest eines oder mehrerer Gaswechselventile der Brennkraftmaschine zur Betriebspunktoptimierung übertragen werden.In different switching states, the valve control curves can be transmitted independently of one another or in combination to control at least one or more gas exchange valves of the internal combustion engine to optimize the operating point.
In einem ersten Schaltzustand wird durch Abgriff einer ersten Ventilsteuerkurve beispielsweise zur Durchführung eines Normalbetriebs der Brennkraftmaschine ein Ventilvollhub auf ein oder mehrere Gaswechselventile der Brennkraftmaschine übertragen.In a first switching state, a full valve lift is transmitted to one or more gas exchange valves of the internal combustion engine by tapping a first valve control curve, for example to carry out normal operation of the internal combustion engine.
In einem zweiten Schaltzustand wird durch Abgriff einer zweiten Ventilsteuerkurve ein Ventilvollhub und ein diesem nachgeschalteter erster Ventilteilhub übertragen. Auf einfache Weise kann so zur thermodynamischen Optimierung des Verbrennungsprozesses der Brennkraftmaschine eine Ansteuerung eines oder mehrerer Auslass-Gaswechselventile der Brennkraftmaschine mit einem nachgeschalteter kleinen Auslass-Hub, insbesondere zur Realisierung einer Abgasrückführung, erfolgen. Möglich ist auch eine Ansteuerung eines oder mehrerer Einlass-Gaswechselventile zur Umsetzung eines sogenannten Miller-Hubs als kleiner Einlass-Hub.In a second switching state, a full valve lift and a first partial valve lift connected downstream of this are transmitted by picking off a second valve control cam. In order to thermodynamically optimize the combustion process of the internal combustion engine, one or more exhaust gas exchange valves of the internal combustion engine can be controlled in a simple manner with a downstream small exhaust stroke, in particular to implement exhaust gas recirculation. It is also possible to activate one or more intake gas exchange valves to implement a so-called Miller lift as a small intake lift.
In einem dritten Schaltzustand wird durch Abgriff einer dritten Ventilsteuerkurve ein Ventilvollhub und ein diesem nachgeschalteter zweiter Ventilteilhub übertragen. In a third switching state, a full valve lift and a second partial valve lift connected downstream of this are transmitted by picking off a third valve control curve.
Dadurch kann beispielsweise eine Ansteuerung eines oder mehrerer Auslass- oder Einlass-Gaswechselventile mit einem Motorbremshub als sogenannte Motorbremse durchgeführt werden.As a result, for example, one or more outlet or inlet gas exchange valves can be activated with an engine braking stroke as a so-called engine brake.
In einem vierten Schaltzustand wird kein Ventilhub übertragen, sodass eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung durchgeführt wird.In a fourth switching state, no valve lift is transmitted, so that a valve or cylinder is switched off.
Zudem kann durch das vorgenannte Verfahren zum Betrieb der vorbeschriebenen Kipphebelanordnung am zweiten schaltbaren Kipphebel eine weitere Ventilsteuerkurven von der Nockenwelle abgegriffen und im vorgenannten ersten, zweiten und dritten Schaltzustand ein Ventilvollhub auf zumindest ein weiteres Gaswechselventil übertragen werden. Im vorgenannten vierten Schaltzustand wird am zweiten Kipphebel kein Ventilhub übertragen, wodurch eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung durchgeführt wird.In addition, the above-mentioned method for operating the above-described rocker arm arrangement on the second switchable rocker arm can be used to tap a further valve control curve from the camshaft and in the above-mentioned first, second and third switching states a full valve lift can be transmitted to at least one further gas exchange valve. In the aforementioned fourth switching state, no valve lift is transmitted at the second rocker arm, as a result of which valve or cylinder deactivation is carried out.
Das Koppeln und Entkoppeln des jeweiligen nockenseitigen Hebelarms mit bzw. vom jeweiligen ventilseitigen Hebelarm zum Schalten der Kipphebel kann auf einfache Weise durch Bestromen oder stromlos schalten des jeweiligen zugeordneten Aktors erfolgen.The coupling and decoupling of the respective cam-side lever arm with or from the respective valve-side lever arm for switching the rocker arms can be done in a simple manner by energizing or de-energizing the respective associated actuator.
Da zum Schalten der Kipphebel die Aktoren alle separat ansteuerbar und die nockenseitigen Hebelarme unabhängig voneinander koppelbar sind, ist die Realisierung einer Vielzahl von weiteren Schaltzuständen zur Betriebspunktoptimierung der Brennkraftmaschine möglich, insbesondere können am ersten schaltbaren Kipphebel die nockenseitigen Hebelarme jeweils alleine oder auch in Kombination mit dem ventilseitigen Hebelarm gekoppelt werden.Since the actuators for shifting the rocker arms can all be controlled separately and the lever arms on the cam side can be coupled independently of one another, it is possible to implement a large number of other switching states to optimize the operating point of the internal combustion engine be coupled to the valve-side lever arm.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
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1 und2 eine erfindungsgemäße Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine in zwei perspektivischen Ansichten, -
3 eine geschnittene Ansicht der Kipphebelanordnung in einem ersten Schaltzustand, -
4 eine geschnittene Ansicht der Kipphebelanordnung in einem zweiten Schaltzustand, -
5 eine geschnittene Ansicht der Kipphebelanordnung in einem dritten Schaltzustand.
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1 and2 a rocker arm arrangement according to the invention for a valve train of an internal combustion engine in two perspective views, -
3 a sectional view of the rocker arm assembly in a first switching state, -
4 a sectional view of the rocker arm assembly in a second switching state, -
5 a sectional view of the rocker arm assembly in a third switching state.
In den Figuren sind verschiedene Ansichten einer erfindungsgemäßen Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine beispielhaft dargestellt. Anhand dieser Darstellungen wird auch das erfindungsgemäße Verfahren verdeutlicht.In the figures, various views of a rocker arm arrangement according to the invention for a valve train of an internal combustion engine are shown by way of example. The method according to the invention is also illustrated on the basis of these illustrations.
Die in
Der erste Kipphebel 1 weist drei nockenseitige Hebelarme 4, 5, 6 und einen ventilseitigen Hebelarm 7 auf. Die Hebelarme 4, 5, 6, 7 sind bauraumsparend unmittelbar nebeneinander und zueinander verschwenkbar auf der Kipphebelachse 3 angeordnet. Die nockenseitige Hebelarme 4, 5, 6 stehen jeweils zum Abgriff einer Ventilsteuerkurve mit einem Nocken 8, 9, 10 einer Nockenwelle 11 der Brennkraftmaschine in Kontakt. Der ventilseitige Hebelarm 7 steht über eine Ventilbrücke mit zwei Auslass-Gaswechselventilen 12, 13 eines nicht dargestellten Zylinders der Brennkraftmaschine zur Übertragung der jeweils abgegriffenen Ventilsteuerkurve in Kontakt.The
Der zweite schaltbare Kipphebel 2 umfasst einen weiteren nockenseitigen Hebelarm 14, der zum Abgriff einer weiteren Ventilsteuerkurve vorzugsweise zur Ansteuerung eines Ventilvollhubs in Kontakt mit einem weiteren Nocken 15 der Nockenwelle 11 steht, und einen weiteren ventilseitigen Hebelarm 16, der über eine Ventilbrücke mit zwei Einlass-Gaswechselventilen 37, 38 des nicht dargestellten Zylinders der Brennkraftmaschine zusammenwirkt.The second
Zum Schalten der Kipphebel 1, 2 sind die nockenseitigen Hebelarme 4, 5, 6 bzw. 14 jeweils unabhängig voneinander mit dem jeweiligen ventilseitigen Hebelarm 7 bzw. 14 koppelbar. Wie beispielsweise aus
Zur Minimierung der Reibungskräfte weisen die nockenseitigen Hebelarme 4, 5, 6, 14 jeweils am nockenseitigen Ende eine Nockenrolle auf, die zum Nockenabgriff in Kontakt mit dem jeweiligen Nocken 8, 9, 10, 15 der Nockenwelle 11 steht.To minimize the frictional forces, the cam-
Am ersten Kipphebel 1 steht ein erster nockenseitiger Hebelarm 4 in Kontakt mit einem ersten Nocken 8 bzw. vierten Nocken 15 der Nockenwelle 11, jeweils vorzugsweise als sogenannter Vollhubnocken zum Abgriff eines Ventilvollhubs zum vollständigen Öffnen der Auslass-Gaswechselventile 12, 13 bzw. der Einlass-Gaswechselventile 37, 38 ausgeführt.On the
Ein zweiter nockenseitiger Hebelarm 5 und ein dritter nockenseitiger Hebelarm 6 greifen jeweils in Kontakt mit einem zweiten Nocken 9 bzw. einem dritten Nocken 10, jeweils vorzugsweise als Mehrfachnocken der Nockenwelle 11 ausgeführt, einen Ventilvollhub und einen zu diesem phasenversetzten Zusatzventilhub vorzugsweise als Ventilteilhub ab, so dass bei einer Nockenwellenumdrehung jeweils zwei Ventilhübe übertragbar sind. Der am zweiten Nocken 9 abgreifbare Zusatzventilhub ist ein kleiner Ventilteilhub, bei dem das Gaswechselventil nur teilweise geöffnet wird. Alternativ können der zweite und dritte Nocken 9 bzw. 10 insbesondere jeweils als einfacher Zusatzhubnocken oder jeweils als Mehrfachhubnocken mit einem zusätzlichen Vollhubnocken ausgeführt sein.A
Der ventilseitige Hebelarm 7 ist zwischen dem ersten und dritten Hebelarm 4, 6 auf der gemeinsamen Kipphebelachse 3 angeordnet, während der zweite nockenseitige Hebelarm 5 eine Außenseite 51 des ersten Kipphebels 1 bildend neben dem ersten nockenseitigen Hebelarme 4 auf der Kipphebelachse 3 positioniert ist.The valve-
Am zweiten Kipphebel ist der zweite ventilseitige Hebelarm 16 dem ersten Kipphebel 1 axial zugewandt innenliegenden und der vierte nockenseitigen Hebelarm 14 vom ersten Kipphebel 1 abgewandt an der axialen Außenseite des zweiten ventilseitigen Hebelarms 16 angeordnet.On the second rocker arm, the
Die Anordnung des zweiten und des vierten nockenseitigen Hebelarms 4, 5 jeweils an den Außenseiten der Kipphebel 1, 2 hat den Vorteil, dass der zweite Nocken 9 und der vierte Nocken 15 jeweils dichter an den Nockenwellenlagern 45 bzw. 46 positioniert werden können, wodurch die Belastung der Nockenwelle 11 durch Biegemomente reduziert werden kann.The arrangement of the second and the fourth cam-
In den der
Die Aktoren 21, 22, 23, 24 sind gemäß
Der erste Aktor 21 ist an der axialen Außenseite 51 des ersten Kipphebels 1 positioniert, die durch den außenliegenden zweiten nockenseitigen Hebelarm 5 gebildet wird, und in ein zweites Trägergehäuse 43 aufgenommen. An außenliegenden zweiten nockenseitigen Hebelarm 5 ist eine axial durchgehende Aussparung 44 vorgesehen, in die der erste Aktor 21 mit dem Trägergehäuse 43 axial hineinragt und mit dem Anker 33 zum direkten Stellkontakt mit dem ersten Koppelbolzen 25 am innenliegenden ersten nockenseitigen Hebelarm 4 durch den zweiten nockenseitigen Hebelarm 5 axial hindurchgreift. Die Aussparung 44 ist derart ausgeführt, dass im Betrieb der zweite nockenseitige Hebelarm 5 ungehindert in geringem Schwenkwinkel verschwenkbar ist, ohne dass er durch den am Hebelarm 5 hindurchgreifenden ersten Aktor 21 behindert wird.The
Die Koppelmittel 17, 18, 19, 20 sind in gleichem oder annähernd gleichem radialem Abstand zur Kipphebelachse 3 und in einem zwischen der Kipphebelachse 3 und der Nockenwelle 11 gelegenen Bereich angeordnet. Dadurch können auch die Aktoren 21, 22, 23, 24 in gleichem oder annähernd gleichem radialem Abstand zur Kipphebelachse 3 positioniert werden.The coupling means 17 , 18 , 19 , 20 are arranged at the same or approximately the same radial distance from the
Die Koppelmittel 17, 18, 19 bzw. 20 sind in die jeweiligen Hebelarme 4, 5, 6 bzw. 14 und 7 bzw. 16 des ersten bzw. des zweiten Kipphebels 1, 2 integriert und weisen jeweils in axialen Bohrungen verschiebbar zum Koppeln angeordnete Koppelbolzen 25, 26, 27, 28 auf. Auf diese Weise wird eine bauraumsparende sogenannte Querverriegelung der Kipphebel 1, 2 ermöglicht, bei der die Koppelung der Hebelarme 4, 5, 6 und 7 bzw. 14 und 16 quer zur Hebellängsachse, d.h. achsenparallel zur Kipphebelachse 3 erfolgt.The coupling means 17, 18, 19 or 20 are integrated in the
Am ersten Kipphebel 1 sind die dem ersten nockenseitigen Hebelarm 4 bzw. dem dritten nockenseitigen Hebelarm 6 zugeordnete Koppelbolzen 25 bzw. 27 jeweils durch in den jeweiligen Bohrungen angeordnete Federmittel 29, 31 in den entkoppelten Zustand vorgespannt. Zum Koppeln können die Koppelbolzen 25, 27 in korrespondierende axiale Sacklochbohrungen am ventilseitigen Hebelarm 7 eingreifen (
Um die Koppelbolzen 25, 26, 27, 28 in eine definierte entkoppelte oder definierte gekoppelte Stellung verschieben zu können, sind sie jeweils an einem in der jeweiligen Bohrung der nockenseitigen Hebelarme 4, 6 bzw. der ventilseitigen Hebelarme 7, 17 gebildeten Anschlag anlegbar, der vorzugsweise durch einen in die Bohrung eingepressten Ring oder einen am Innendurchmesser der jeweiligen Bohrung ausgeführten Ringabsatz gebildet wird.In order to be able to move the
Im Rahmen des beanspruchten Verfahrens ist in
Zugleich wird am zweiten Kipphebel 2 zu Betätigung der Einlass-Gaswechselventile 37, 38 ein die vierten Koppelmittel 20 betätigender vierter Aktor 24 stromlos geschaltet, wodurch der zugeordnete Koppelbolzen 28 durch die Federkraft der Federmittel 32 in die gekoppelte Stellung verschoben wird. Infolgedessen wird am zweiten Kipphebel 2 der vom vierten nockenseitigen Hebelarm 14 am vierten Nocken 15 abgegriffene Ventilvollhub über den gekoppelten ventilseitigen Hebelarm 16 auf die Einlass-Gaswechselventile 37, 38 übertragenAt the same time, a
In einem in
Auf diese Weise wird am ersten Kipphebel 1 alleine vom zweiten nockenseitigen Hebelarm 5 am zweiten Nocken 9 abgegriffene zweite Ventilsteuerkurve vorzugsweise zur Ansteuerung eines Ventilvollhubs und eines zu diesem phasenversetzter Ventilteilhubs über den gekoppelten ersten ventilseitigen Hebelarm 7 auf die Auslass-Gaswechselventile 12, 13 übertragen. Hierdurch ist eine thermodynamische Optimierung des Verbrennungsprozesses der Brennkraftmaschine, beispielsweise durch eine interne Abgasrückführung der Brennkraftmaschine, durchführbar.In this way, on the
Alternativ wird zusätzlich der erste nockenseitige Hebelarm 4 mit dem ersten ventilseitigen Hebelarm 7 gekoppelt. Dadurch werden sowohl der am ersten Nocken 8 (
Ein dritter Schaltzustand der Kipphebelanordnung gemäß
Alternativ wird durch Bestromung des ersten Aktors 21 der erste nockenseitige Hebelarm 4 mit dem ersten ventilseitigen Hebelarm 7 gekoppelt. Hierdurch werden sowohl der am ersten Nocken 8 (
In einem nicht dargestellten vierten Schaltzustand der Kipphebelanordnung werden der zweite und vierte Aktor 22, 24 bestromt, wodurch die Koppelbolzen 26, 28 gegen die Federkraft der Federmittel 30, 32 in die entkoppelte Stellung verschoben und der zweite nockenseitige Hebelarm 5 vom ersten ventilseitige Hebelarm 7 bzw. der vierte nockenseitige Hebelarm 14 vom zweiten ventilseitige Hebelarm 16 entkoppelt werden. Zugleich werden der erste und dritte Aktor 21, 23 stromlos geschaltet. Dadurch werden der erste und dritte Koppelbolzen 25, 27 durch die Federkraft der Federmittel 29, 31 in die entkoppelte Stellung verschoben und der erste und dritte nockenseitige Hebelarm 4, 6 vom ersten ventilseitige Hebelarm 7 entkoppelt. Somit werden sowohl der erste als auch der zweite ventilseitige Hebelarm 7, 14 von den nockenseitigen Hebelarmen 4, 5, 6 bzw. 14 entkoppelt und der erste und zweite Kipphebel 1, 2 entriegelt, so dass sowohl am ersten als auch am zweiten Kipphebel 1, 2 kein Ventilhub übertragen und eine Zylinderabschaltung realisiert wird.In a fourth switching state of the rocker arm arrangement (not shown), the second and
BezugszeichenlisteReference List
- 11
- Kipphebelrocker arm
- 22
- Kipphebelrocker arm
- 33
- Kipphebelachserocker arm axis
- 44
- nockenseitiger Hebelarmcam-side lever arm
- 55
- nockenseitiger Hebelarmcam-side lever arm
- 66
- nockenseitiger Hebelarmcam-side lever arm
- 77
- ventilseitiger Hebelarmvalve-side lever arm
- 88th
- Nockencam
- 99
- Nockencam
- 1010
- Nockencam
- 1111
- Nockenwellecamshaft
- 1212
- Gaswechselventilgas exchange valve
- 1313
- Gaswechselventilgas exchange valve
- 1414
- nockenseitiger Hebelarmcam-side lever arm
- 1515
- Nockencam
- 1616
- ventilseitiger Hebelarmvalve-side lever arm
- 1717
- Koppelmittelcouplant
- 1818
- Koppelmittelcouplant
- 1919
- Koppelmittelcouplant
- 2020
- Koppelmittelcouplant
- 2121
- Aktoractuator
- 2222
- Aktoractuator
- 2323
- Aktoractuator
- 2424
- Aktoractuator
- 2525
- Koppelbolzencoupling pin
- 2626
- Koppelbolzencoupling pin
- 2727
- Koppelbolzencoupling pin
- 2828
- Koppelbolzencoupling pin
- 2929
- Federmittelspring means
- 3030
- Federmittelspring means
- 3131
- Federmittelspring means
- 3232
- Federmittelspring means
- 3333
- Ankeranchor
- 3434
- Ankeranchor
- 3535
- Ankeranchor
- 3636
- Ankeranchor
- 3737
- Gaswechselventilgas exchange valve
- 3838
- Gaswechselventilgas exchange valve
- 3939
- Trägercarrier
- 4040
- Schraubenverbindungscrew connection
- 4141
- Schraubenverbindungscrew connection
- 4242
- Trägergehäusecarrier housing
- 4343
- Trägergehäusecarrier housing
- 4444
- Aussparungrecess
- 4545
- Nockenwellenlagercamshaft bearings
- 4646
- Nockenwellenlagercamshaft bearings
- 4747
- Hebeloberseitelever top
- 4848
- Hebeloberseitelever top
- 4949
- Seiteside
- 5050
- Seiteside
- 5151
- Außenseiteoutside
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited
- DE 102017129720 A1 [0002]DE 102017129720 A1 [0002]
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-
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- 2021-04-15 DE DE102021109489.5A patent/DE102021109489A1/en active Pending
-
2022
- 2022-03-15 CN CN202210253401.2A patent/CN115217567A/en active Pending
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---|---|---|---|---|
DE102017129720A1 (en) | 2017-12-13 | 2019-06-13 | Schaeffler Technologies AG & Co. KG | Switchable rocker arm assembly |
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