DE102021109489A1 - Rocker arm assembly for a valve train of an internal combustion engine and method for operating a rocker arm assembly - Google Patents

Rocker arm assembly for a valve train of an internal combustion engine and method for operating a rocker arm assembly Download PDF

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Harald Elendt
Dimitri Schott
Michael Knorr
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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 DE 10 2017 129 720 A1 ist eine schaltbare Kipphebelanordnung mit zumindest einem Kipphebel bekannt, der auf einer maschinenfesten Kipphebelachse gelagert ist und einen mit einer Nockenwelle in Verbindung stehenden Nockenarm und einen mit zumindest einem Gaswechselventil einer Hubkolbenverbrennungskraftmaschine in Verbindung stehenden Ventilarm aufweist.Out of DE 10 2017 129 720 A1 a switchable rocker arm arrangement with at least one rocker arm is known, which is mounted on a machine-fixed rocker arm axis and has a cam arm connected to a camshaft and a valve arm connected to at least one gas exchange valve of a reciprocating internal combustion engine.

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 claim 1 and alternatively by the features of claim 10. Further advantageous and claimed configurations result from the respective dependent claims, the description and the drawings.

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:

  • 1 und 2 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.
Further features of the invention result from the following description and from the drawings, in which an exemplary embodiment of the invention is shown in simplified form. Show it:
  • 1 and 2 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 1 und 2 beispielhaft dargestellte erfindungsgemäße Kipphebelanordnung umfasst einen ersten schaltbaren Kipphebel 1 und einen unabhängig von diesem schaltbaren zweiten Kipphebel 2, wobei die Kipphebel 1, 2 auf einer gemeinsamen orts- bzw. maschinenfesten Kipphebelachse 3 zueinander verschwenkbar angeordnet sind.In the 1 and 2 Rocker arm arrangement according to the invention shown by way of example comprises a first switchable rocker arm 1 and a second rocker arm 2 which can be switched independently of this, the rocker arms 1, 2 being pivotable relative to one another on a common stationary or machine-fixed rocker arm axis 3.

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 first rocker arm 1 has three lever arms 4, 5, 6 on the cam side and one lever arm 7 on the valve side. The lever arms 4, 5, 6, 7 are space-savingly arranged directly next to each other and pivotable to one another on the rocker arm axis 3. The cam-side lever arms 4, 5, 6 are each in contact with a cam 8, 9, 10 of a camshaft 11 of the internal combustion engine for tapping off a valve control curve. The lever arm 7 on the valve side is in contact via a valve bridge with two outlet gas exchange valves 12, 13 of a cylinder of the internal combustion engine (not shown) in order to transmit the valve control curve picked off in each case.

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 switchable rocker arm 2 comprises a further lever arm 14 on the cam side, which is in contact with a further cam 15 of the camshaft 11 for picking up a further valve control curve, preferably for triggering a full valve lift, and a further lever arm 16 on the valve side, which is connected via a valve bridge with two inlet Gas exchange valves 37, 38 of the cylinder, not shown, of the internal combustion engine interacts.

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 1 und 2 deutlich wird, sind in der Draufsicht auf die Hebeloberseiten 47, 48 der Kipphebel 1, 2, d. h. mit Blick in Schwenkrichtung derselben, der Nockenabgriff der nockenseitigen Hebelarme 4, 5, 6 bzw. 14 und die Ventilbetätigung der ventilseitigen Hebelarme 7 bzw. 16 auf gegenüberliegenden Seiten 49, 50 der Kipphebelachse 3 angeordnet. Letztere ist zwischen der Nockenwelle 11 und den Gaswechselventilen 12, 13 bzw. 37, 38 positioniert. Dabei sind wie dargestellt die Auslass-Gaswechselventile 12, 13 und die Einlass-Gaswechselventile 37, 38 eines Zylinders der Brennkraftmaschine unabhängig voneinander von den zwei von der einen Nockenwelle 11 angetriebenen schaltbaren Kipphebeln 1, 2 betätigbar.To switch the rocker arms 1, 2, the cam-side lever arms 4, 5, 6 and 14 can each be coupled independently of one another to the respective valve-side lever arm 7 and 14, respectively. As in play off 1 and 2 becomes clear, in the top view of the lever tops 47, 48 of the rocker arms 1, 2, ie looking in the pivoting direction of the same, the cam pickup of the cam-side lever arms 4, 5, 6 or 14 and the valve actuation of the valve-side lever arms 7 or 16 opposite sides 49, 50 of the rocker arm axis 3 are arranged. The latter is positioned between the camshaft 11 and the gas exchange valves 12, 13 and 37, 38, respectively. As shown, the outlet gas exchange valves 12, 13 and the inlet gas exchange valves 37, 38 of a cylinder of the internal combustion engine can be actuated independently of one another by the two switchable rocker arms 1, 2 driven by one camshaft 11.

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-side lever arms 4, 5, 6, 14 each have a cam roller at the cam-side end, which is in contact with the respective cam 8, 9, 10, 15 of the camshaft 11 for cam pickup.

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 first rocker arm 1, a first lever arm 4 on the cam side is in contact with a first cam 8 or fourth cam 15 of the camshaft 11, each preferably as a so-called full lift cam for picking up a full valve lift for fully opening the exhaust gas exchange valves 12, 13 or the intake Gas exchange valves 37, 38 run.

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 second lever arm 5 on the cam side and a third lever arm 6 on the cam side, each in contact with a second cam 9 and a third cam 10, each preferably designed as a multiple cam of the camshaft 11, pick up a full valve lift and an additional valve lift that is phase-shifted with respect to this, preferably as a partial valve lift, see above that two valve lifts can be transmitted with one revolution of the camshaft. The additional valve lift that can be tapped off on the second cam 9 is a small partial valve lift in which the gas exchange valve is only partially opened. Alternatively, the second and third cams 9 and 10 can in particular each be designed as a simple additional lift cam or each as a multiple lift cam with an additional full lift cam.

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-side lever arm 7 is arranged between the first and third lever arm 4, 6 on the common rocker arm axis 3, while the second cam-side lever arm 5 is positioned next to the first cam-side lever arm 4 on the rocker arm axis 3, forming an outer side 51 of the first rocker arm 1.

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 second lever arm 16 on the valve side is on the inside facing the first rocker arm 1 axially, and the fourth lever arm 14 on the cam side is on the axial outside of the second lever arm 16 on the valve side, facing away from the first rocker arm 1 .

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-side lever arm 4, 5 on the outer sides of the rocker arms 1, 2 has the advantage that the second cam 9 and the fourth cam 15 can each be positioned closer to the camshaft bearings 45 and 46, whereby the Load of the camshaft 11 can be reduced by bending moments.

In den der 3, 4 und 5 sind die Kipphebel 1, 2 quergeschnitten und mit den jeweiligen Koppelmitteln 17, 18, 19 bzw. 20 und den jeweils zugeordneten Aktoren 21, 22, 23 bzw. 24 beispielhaft in verschiedenen Schaltzuständen dargestellt. Die Koppelmittel 17, 18, 19 bzw. 20 sind jeweils unabhängig voneinander durch jeweils einen zugeordneten elektrischen Aktor 21, 22, 23 bzw. 24 betätigbar. Die als elektrische Hubmagnete ausgeführten Aktoren 21, 22, 23 bzw. 24 weisen jeweils verschiebbare Anker 33, 34, 35 bzw. 36 auf, durch die die zugeordneten Koppelmittel 17, 18, 19 bzw. 20 jeweils in direktem Stellkontakt betätigbar sind.In the the 3 , 4 and 5 the rocker arms 1, 2 are shown in cross-section and with the respective coupling means 17, 18, 19 and 20 and the respective associated actuators 21, 22, 23 and 24 as an example in different switching states. The coupling means 17, 18, 19 and 20 can each be actuated independently of one another by an associated electrical actuator 21, 22, 23 and 24, respectively. The actuators 21, 22, 23 and 24 designed as electric lifting magnets each have displaceable armatures 33, 34, 35 and 36, through which the associated coupling means 17, 18, 19 and 20 can be actuated in direct actuating contact.

Die Aktoren 21, 22, 23, 24 sind gemäß 1 bis 5 in einem zwischen der Kipphebelachse 3 und der Nockenwelle 11 gelegenen Bereich angeordnet und in einen Träger 39 integriert, der mit der Kipphebelachse 3 über Schraubenverbindungen 40, 41 verbunden ist. Der Träger 39 ist einteilig ausgeführt. Der zweite, dritte und vierte Aktor 22, 23, 24 sind in einem durch die Kipphebel 1, 2 axial begrenzten Zwischenraum angeordnet und in ein am Träger 39 gebildetes erstes Trägergehäuse 42 aufgenommen, das axial zwischen dem ersten und dem zweiten Kipphebel 1, 2 bzw. zwischen dem axial innenliegenden dritten nockenseitigen Hebelarm 6 des ersten Kipphebels 1 und dem axial innenliegenden ventilseitigen Hebelarm 16 des zweiten Kipphebels 2 angeordnet ist.The actuators 21, 22, 23, 24 are in accordance with 1 until 5 arranged in a region located between the rocker arm axis 3 and the camshaft 11 and integrated into a support 39 which is connected to the rocker arm axis 3 via screw connections 40,41. The carrier 39 is made in one piece. The second, third and fourth actuators 22, 23, 24 are arranged in an intermediate space defined axially by the rocker arms 1, 2 and are accommodated in a first support housing 42 which is formed on the carrier 39 and which is axially located between the first and second rocker arms 1, 2 and is arranged between the axially inner third cam-side lever arm 6 of the first rocker arm 1 and the axially inner valve-side lever arm 16 of the second rocker arm 2 .

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 first actuator 21 is positioned on the axially outer side 51 of the first rocker arm 1 , which is formed by the outer second cam-side lever arm 5 , and is accommodated in a second carrier housing 43 . An axially continuous recess 44 is provided on the outer second lever arm 5 on the cam side, into which the first actuator 21 with the carrier housing 43 protrudes axially and with the armature 33 for direct actuating contact with the first coupling bolt 25 on the inner first lever arm 4 on the cam side through the second lever arm on the cam side 5 reaches through axially. The recess 44 is designed in such a way that, during operation, the second lever arm 5 on the cam side can be pivoted unhindered in a small pivoting angle without being hindered by the first actuator 21 reaching through the lever arm 5 .

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 rocker arm axis 3 and in an area located between the rocker arm axis 3 and the camshaft 11 . As a result, the actuators 21, 22, 23, 24 can also be positioned at the same or approximately the same radial distance from the rocker arm axis 3.

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 respective lever arms 4, 5, 6 or 14 and 7 or 16 of the first and second rocker arm 1, 2 and each have coupling bolts arranged displaceably in axial bores for coupling purposes 25, 26, 27, 28 on. In this way, a space-saving so-called transverse locking of the rocker arms 1, 2 is made possible, in which the coupling of the lever arms 4, 5, 6 and 7 or 14 and 16 takes place transversely to the longitudinal axis of the lever, i.e. parallel to the axis of the rocker arm 3.

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 (3 und 5). Dagegen sind der dem zweiten nockenseitigen Hebelarm 5 zugeordnete Koppelbolzen 26 und der am zweiten Kipphebel 2 dem vierten nockenseitigen Hebelarm 14 zugeordnete Koppelbolzen 28 jeweils durch in den jeweiligen Bohrungen angeordnete Federmittel 31, 32 in den gekoppelten Zustand vorgespannt.On the first rocker arm 1, the coupling bolts 25 and 27 assigned to the first lever arm 4 on the cam side and the third lever arm 6 on the cam side are each prestressed into the decoupled state by spring means 29, 31 arranged in the respective bores. For coupling, the coupling bolts 25, 27 can engage in corresponding axial blind holes on the lever arm 7 on the valve side ( 3 and 5 ). In contrast, the coupling pin 26 assigned to the second lever arm 5 on the cam side and the coupling pin 28 assigned to the fourth lever arm 14 on the cam side on the second rocker arm 2 are each prestressed into the coupled state by spring means 31, 32 arranged in the respective bores.

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 coupling bolts 25, 26, 27, 28 into a defined decoupled or defined coupled position, they can each be placed against a stop formed in the respective bore of the cam-side lever arms 4, 6 or the valve-side lever arms 7, 17 is preferably formed by a ring pressed into the bore or a ring shoulder formed on the inner diameter of the respective bore.

Im Rahmen des beanspruchten Verfahrens ist in 3 bis 5 die Kipphebelanordnung beispielhaft in vier verschiedenen Schaltzuständen dargestellt. In einem ersten Schaltzustand gemäß 3, werden am ersten Kipphebel 1 ein die ersten Koppelmittel 17 betätigender erster Aktor 21 und ein die zweiten Koppelmittel 18 betätigender zweiter Aktor 22 bestromt. Dadurch werden der dem ersten Aktor 21 zugeordnete Koppelbolzen 25 gegen die Federkraft der Federmittel 29 in die gekoppelte Stellung und der dem zweiten Aktor 22 zugeordnete Koppelbolzen 26 gegen die Federkraft der Federmittel 30 in die entkoppelte Stellung verschoben. Demzufolge ist der erste nockenseitige Hebelarm 4 mit dem ersten ventilseitigen Hebelarm 7 gekoppelt und der zweite nockenseitige Hebelarm 5 vom ersten ventilseitigen Hebelarm 7 entkoppelt. Zugleich ist der die dritten Koppelmittel 19 betätigender dritte Aktor 23 stromlos geschaltet, wodurch der diesem zugeordnete Koppelbolzen 27 in die entkoppelte Stellung verschoben und der dritte nockenseitige Hebelarm 6 vom ersten ventilseitigen Hebelarm 7 entkoppelt wird. Auf diese Weise wird am ersten Kipphebel 1 nur die vom ersten nockenseitigen Hebelarm 4 am ersten Nocken 15 (1) abgegriffene erste Ventilsteuerkurve vorzugsweise zur Ansteuerung eines Ventilvollhubs über den gekoppelten ersten ventilseitigen Hebelarm 7 auf die Auslass-Gaswechselventile 12, 13 übertragen.In the context of the claimed method, in 3 until 5 the rocker arm arrangement is shown as an example in four different switching states. In a first switching state according to 3 , on the first rocker arm 1 a first actuator 21 actuating the first coupling means 17 and a second actuator 22 actuating the second coupling means 18 are energized. As a result, the coupling pin 25 assigned to the first actuator 21 is moved into the coupled position against the spring force of the spring means 29 and the coupling pin 26 assigned to the second actuator 22 is moved into the decoupled position against the spring force of the spring means 30 . Accordingly, the first lever arm 4 on the cam side is coupled to the first lever arm 7 on the valve side and the second lever arm 5 on the cam side is decoupled from the first lever arm 7 on the valve side. At the same time, the third actuator 23 actuating the third coupling means 19 is de-energized, as a result of which the coupling pin 27 assigned to it is shifted into the decoupled position and the third lever arm 6 on the cam side is decoupled from the first lever arm 7 on the valve side. In this way, only the first cam-side lever arm 4 on the first cam 15 ( 1 ) tapped off the first valve control curve, preferably for controlling a full valve lift, via the coupled first valve-side lever arm 7 to the outlet gas exchange valves 12, 13.

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 fourth actuator 24 actuating the fourth coupling means 20 is de-energized on the second rocker arm 2 to actuate the inlet gas exchange valves 37, 38, as a result of which the associated coupling pin 28 is displaced into the coupled position by the spring force of the spring means 32. As a result, on the second rocker arm 2, the full valve lift picked up by the fourth cam-side lever arm 14 on the fourth cam 15 is transmitted to the inlet gas exchange valves 37, 38 via the coupled valve-side lever arm 16

In einem in 4 gezeigten zweiten Schaltzustand der Kipphebelanordnung sind der dritte und vierte Aktor 23, 24 wie im ersten Schaltzustand gemäß 3 beschrieben stromlos geschaltet, wobei am verriegelten zweiten Kipphebel 2 ein Ventilvollhub auf die Einlass-Gaswechselventile 37, 38 übertragen wird. Im Unterschied zum ersten Schaltzustand werden im zweiten Schaltzustand der erste und zweite Aktor 21, 22 ebenfalls stromlos geschaltet. Dadurch wird der dem ersten Aktor 21 zugeordnete Koppelbolzen 25 durch die Federkraft der Federmittel 29 in die entkoppelte Stellung verschoben und der erste nockenseitige Hebelarm 4 vom ersten ventilseitigen Hebelarm 7 entkoppelt. Zugleich wird der dem zweiten Aktor 22 zugeordnete Koppelbolzen 26 durch die Federkraft der Federmittel 30 in die gekoppelte Stellung verschoben und der zweite nockenseitige Hebelarm 5 mit dem ersten ventilseitigen Hebelarm 7 gekoppelt.in a 4 shown second switching state of the rocker arm assembly are the third and fourth actuator 23, 24 as in the first switching state according 3 described de-energized, with the locked second rocker arm 2, a full valve lift on the intake gas exchange valves 37, 38 is transmitted. In contrast to the first switching state, the first and second actuators 21, 22 are also de-energized in the second switching state. As a result, the coupling pin 25 assigned to the first actuator 21 is pushed into the decoupled position by the spring force of the spring means 29 and the first lever arm 4 on the cam side is decoupled from the first lever arm 7 on the valve side. At the same time, the coupling bolt 26 assigned to the second actuator 22 is pushed into the coupled position by the spring force of the spring means 30 and the second cam-side lever arm 5 is coupled to the first valve-side lever arm 7 .

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 first rocker arm 1, the second valve control curve picked up solely by the second lever arm 5 on the cam side on the second cam 9, preferably for controlling a full valve lift and a partial valve lift phase-shifted relative to this, is transmitted via the coupled first lever arm 7 on the valve side to the exhaust gas exchange valves 12, 13. This is a thermodynamic optimization of the combustion process of the internal combustion engine, for example by an internal Exhaust gas recirculation of the internal combustion engine, feasible.

Alternativ wird zusätzlich der erste nockenseitige Hebelarm 4 mit dem ersten ventilseitigen Hebelarm 7 gekoppelt. Dadurch werden sowohl der am ersten Nocken 8 (1) abgegriffene Ventilvollhub als auch der diesem als alternative zweite Ventilsteuerkurve zur Ansteuerung eines nachgeschalteten Ventilteilhubs als Zusatzventilhub des zweiten nockenseitigen Hebelarms 5 übertragen.Alternatively, the first lever arm 4 on the cam side is additionally coupled to the first lever arm 7 on the valve side. As a result, both the first cam 8 ( 1 ).

Ein dritter Schaltzustand der Kipphebelanordnung gemäß 5 sieht vor, dass der erste und vierte Aktor 21, 24 wie im zweiten Schaltzustand gemäß 4 stromlos geschaltet wird, wobei am verriegelten zweiten Kipphebel 2 ein Ventilvollhub auf die Einlass-Gaswechselventile 37, 38 übertragen wird. Anders als im zweiten Schaltzustand werden der zweite und dritte Aktor 22, 23 bestromt. Dadurch wird der dem zweiten Aktor 22 zugeordnete Koppelbolzen 26 gegen die Federkraft der Federmittel 30 in die entkoppelte Stellung und der dem dritten Aktor 23 zugeordnete Koppelbolzen 27 gegen die Federkraft der Federmittel 31 in die gekoppelte Stellung verschoben. Somit wird der zweite nockenseitige Hebelarm 5 vom ersten ventilseitigen Hebelarm 7 entkoppelt und der dritte nockenseitige Hebelarm 6 mit dem ersten ventilseitigen Hebelarm 7 gekoppelt. Dadurch wird am ersten Kipphebel 1 alleine vom dritten nockenseitigen Hebelarm 6 die am dritten Nocken 10 (1) abgegriffene dritte Ventilsteuerkurve vorzugsweise zur Ansteuerung eines Ventilvollhubs und eines zu diesem phasenversetzten Zusatzventilhubs über den gekoppelten ersten ventilseitigen Hebelarm 7 auf die Auslass-Gaswechselventile 12, 13 übertragen. Auf diese Weise kann am ersten Kipphebel 1 insbesondere eine sogenannte Motorbremse realisiert werden, bei der phasenversetzt zum Ventilvollhub in der Nockengrundkreisphase die Auslass-Gaswechselventile 12, 13 am Ende des Verdichtungstakts im Zylinder kurzzeitig geöffnet und durch die dadurch bewirkte Dekompression eine Motorbremswirkung erzielt wird.A third switching state of the rocker arm assembly according to 5 provides that the first and fourth actuator 21, 24 according to the second switching state 4 is de-energized, with the locked second rocker arm 2 a full valve lift on the intake gas exchange valves 37, 38 is transmitted. Unlike in the second switching state, the second and third actuators 22, 23 are energized. As a result, the coupling pin 26 assigned to the second actuator 22 is moved into the decoupled position against the spring force of the spring means 30 and the coupling pin 27 assigned to the third actuator 23 is moved into the coupled position against the spring force of the spring means 31 . Thus, the second cam-side lever arm 5 is decoupled from the first valve-side lever arm 7 and the third cam-side lever arm 6 is coupled to the first valve-side lever arm 7 . As a result, the third cam 10 ( 1 ) Tapped off third valve control curve, preferably for controlling a full valve lift and an additional valve lift phase-shifted to this, via the coupled first valve-side lever arm 7 to the outlet gas exchange valves 12, 13. In this way, a so-called engine brake can be implemented on the first rocker arm 1 in particular, in which the exhaust gas exchange valves 12, 13 are briefly opened at the end of the compression stroke in the cylinder, out of phase with the full valve lift in the cam base circle phase, and the resulting decompression achieves an engine braking effect.

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 (1) abgegriffene Ventilvollhub als auch der diesem als alternative dritte Nockenkontur nachgeschaltete Zusatzventilhub am dritten nockenseitigen Hebelarm 5 übertragen.Alternatively, the first lever arm 4 on the cam side is coupled to the first lever arm 7 on the valve side by energizing the first actuator 21 . As a result, both the first cam 8 ( 1 ) Tapped full valve lift as well as the additional valve lift connected downstream of this as an alternative third cam contour on the third lever arm 5 on the cam side.

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 fourth actuators 22, 24 are energized, as a result of which the coupling bolts 26, 28 are pushed into the decoupled position against the spring force of the spring means 30, 32 and the second cam-side lever arm 5 is released from the first valve-side lever arm 7 or , the fourth lever arm 14 on the cam side can be decoupled from the second lever arm 16 on the valve side. At the same time, the first and third actuators 21, 23 are switched off. As a result, the first and third coupling bolts 25, 27 are pushed into the decoupled position by the spring force of the spring means 29, 31, and the first and third lever arm 4, 6 on the cam side is decoupled from the first lever arm 7 on the valve side. Thus, both the first and the second valve-side lever arm 7, 14 are decoupled from the cam-side lever arms 4, 5, 6 or 14 and the first and second rocker arm 1, 2 are unlocked, so that both the first and the second rocker arm 1, 2 no valve lift is transmitted and cylinder deactivation is implemented.

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

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

  • DE 102017129720 A1 [0002]DE 102017129720 A1 [0002]

Claims (10)

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.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 picking up a valve control curve 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 rocker arm axis (3) arranged and for switching the rocker arm (1), the cam-side lever arms (4, 5, 6) can be coupled independently of one another to the valve-side lever arm (7) for valve actuation. Kipphebelanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster nockenseitiger Hebelarm (4) zum Abgriff einer ersten Ventilsteuerkurve in Kontakt mit zumindest einem ersten Nocken (8) der Nockenwelle (11) und ein zweiter nockenseitiger Hebelarm (5) zum Abgriff einer zweiten Ventilsteuerkurve in Kontakt mit zumindest einem zweiten Nocken (9) der Nockenwelle (11) sowie ein dritter nockenseitiger Hebelarm (5) zum Abgriff einer dritten Ventilsteuerkurve in Kontakt mit zumindest einem dritten Nocken (10) der Nockenwelle (11) steht.rocker arm arrangement claim 1 , characterized in that a first cam-side lever arm (4) for picking up a first valve control curve is in contact with at least one first cam (8) of the camshaft (11) and a second cam-side lever arm (5) for picking up a second valve control curve is in contact with at least one second cam (9) of the camshaft (11) and a third cam-side lever arm (5) for picking up a third valve control curve is in contact with at least a third cam (10) of the camshaft (11). Kipphebelanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Nocken (8) zur Übertragung eines Ventilvollhubs und der zweite und der dritte Nocken (9, 10) jeweils zur Übertragung eines Ventilvollhubs und eines zu diesem phasenversetzt nachgeschalteten Ventilteilhubs ausgeführt sind.rocker arm arrangement claim 2 , characterized in that the first cam (8) for transmitting a full valve lift and the second and third cams (9, 10) are each designed for transmitting a full valve lift and a phase-shifted downstream valve part lift. Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abgriff der nockenseitigen Hebelarme (4, 5, 6) von der Nockenwelle (11) und die Ventilbetätigung des ventilseitigen Hebelarms (7) auf gegenüberliegenden Seiten (49, 50) der Kipphebelachse (3) angeordnet sind.Rocker arm assembly according to one of Claims 1 until 3 , characterized in that the pickup of the cam-side lever arms (4, 5, 6) from the camshaft (11) and the valve actuation of the valve-side lever arm (7) are arranged on opposite sides (49, 50) of the rocker arm axis (3). Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ventilseitige Hebelarm (7) zwischen zwei nockenseitigen Hebelarmen (4, 6) angeordnet ist und neben einem der vorgenannten nockenseitigen Hebelarme (4) ein weiterer nockenseitiger Hebelarm (5) eine Außenseite (51) des Kipphebels (1) bildend auf der Kipphebelachse (3) angeordnet ist.Rocker arm assembly according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that the valve-side lever arm (7) is arranged between two cam-side lever arms (4, 6) and, in addition to one of the aforementioned cam-side lever arms (4), another cam-side lever arm (5) forms an outer side (51) of the rocker arm (1). is arranged on the rocker arm axis (3). Kipphebelanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein elektrischer Aktor (21) an der Außenseite (51) des Kipphebels (1) angeordnet ist, wobei an dem die Außenseite (51) des Kipphebels (1) bildenden nockenseitigen Hebelarm (5) eine axial durchgehende Aussparung (44) vorgesehen ist, in die der Aktor (21) zum Schalten eines innenliegenden nockenseitigen Hebelarms (4) in direktem Stellkontakt hindurchgreift.rocker arm arrangement claim 5 , characterized in that at least one electric actuator (21) is arranged on the outside (51) of the rocker arm (1), wherein an axially continuous recess ( 44) is provided, into which the actuator (21) for switching an inner cam-side lever arm (4) reaches through in direct actuating contact. Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass jedem nockenseitigen Hebelarm (4, 5, 6, 14) zum Koppeln mit einem ventilseitigen Hebelarm (7, 16) jeweils Koppelmittel (17, 18, 19, 20) zugeordnet sind, die jeweils durch einen zugeordneten elektrischen Aktor (21, 22, 23, 24) unabhängig voneinander in direktem Stellkontakt schaltbar sind.Rocker arm assembly according to one of Claims 1 until 6 , characterized in that each cam-side lever arm (4, 5, 6, 14) for coupling to a valve-side lever arm (7, 16) is assigned coupling means (17, 18, 19, 20) which are each controlled by an assigned electrical actuator ( 21, 22, 23, 24) can be switched independently of one another in direct control contact. Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein unabhängig vom ersten Kipphebel (1) schaltbarer zweiter Kipphebel (2) auf der gemeinsamen Kipphebelachse (3) verschwenkbar zum ersten Kipphebel (1) angeordnet ist, wobei der erste Kipphebel (1) in Ventilkontakt mit zumindest einem Auslass-Gaswechselventil (12, 13) und der zweite Kipphebel (2) in Ventilkontakt mit zumindest einem Einlass-Gaswechselventil (37, 38) der Brennkraftmaschine steht.Rocker arm assembly according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that an independent of the first rocker arm (1) switchable second rocker arm (2) on the common rocker arm axis (3) is arranged pivotably to the first rocker arm (1), wherein the first rocker arm (1) in valve contact with at least one outlet Gas exchange valve (12, 13) and the second rocker arm (2) is in valve contact with at least one inlet gas exchange valve (37, 38) of the internal combustion engine. Kipphebelanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktoren (21, 22, 23, 24) zumindest teilweise in einen mit der Kipphebelachse (3) und/oder dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbundenen Träger (39) integriert sind, wobei der Träger (39) zumindest ein axial zwischen dem ersten und zweiten Kipphebel (1, 2) angeordnetes erstes Trägergehäuse (42) und zumindest ein an einer axialen Außenseite (51) eines Kipphebels (1) angeordnetes zweites Trägergehäuse (43) aufweist.Rocker arm assembly according to one of Claims 7 or 8th , characterized in that the actuators (21, 22, 23, 24) are at least partially integrated in a support (39) connected to the rocker arm axis (3) and/or the cylinder head of the internal combustion engine, the support (39) having at least one axially first carrier housing (42) arranged between the first and second rocker arm (1, 2) and at least one second carrier housing (43) arranged on an axial outer side (51) of a rocker arm (1). Verfahren zum Betrieb einer Kipphebelanordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei an zumindest einem schaltbaren Kipphebel (1) zumindest drei Ventilsteuerkurven von einer Nockenwelle (11) abgegriffen werden und in einem ersten Schaltzustand durch Abgriff einer ersten Ventilsteuerkurve ein Ventilvollhub und in einem zweiten Schaltzustand durch Abgriff einer zweiten Ventilsteuerkurve ein Ventilvollhub und ein diesem nachgeschalteter erster Ventilteilhub und in einem dritten Schaltzustand durch Abgriff einer dritten Ventilsteuerkurve ein Ventilvollhub und ein diesem nachgeschalteter zweiter Ventilteilhub oder in einem vierten Schaltzustand kein Ventilhub auf zumindest ein Gaswechselventil (12, 13) der Brennkraftmaschine übertragen wird.Method for operating a rocker arm arrangement according to one of the preceding claims, wherein at least three valve control cams are tapped from a camshaft (11) on at least one switchable rocker arm (1) and in a first switching state by tapping a first valve control cam a full valve lift and in a second switching state by tapping a second valve control curve, a full valve lift and a downstream first partial valve lift and in a third switching state by tapping a third valve control curve a full valve lift and a downstream second partial valve lift or in a fourth switching state no valve lift is transmitted to at least one gas exchange valve (12, 13) of the internal combustion engine.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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