DE102021124455A1

DE102021124455A1 - Ventilkontaktträger für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine und Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102021124455A1
Application number: DE102021124455.2A
Authority: DE
Inventors: Andreas Moeller; Michael Knorr; Harald Elendt; Dimitri Schott; Kenan Halilovic; Andreas Rinnert; Volker Schmidt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2021-09-22
Filing date: 2021-09-22
Publication date: 2023-03-23
Also published as: CN115929433A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventilkontaktträger (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, zur Anordnung im Kraftfluss zwischen zumindest einem Kipphebel (3) des Ventiltriebs und mehreren Gaswechselventilen (5, 6) der Brennkraftmaschine zum gleichzeitigen Betätigen der Gaswechselventile (5, 6), wobei zumindest ein zum Schalten am Ventilkontaktträger (1) verschiebbar abgestütztes Abgriffselement (11) zum Abgriff einer Ventilhubbewegung von zumindest einem Kipphebel (3) und zumindest ein Freiraum (13) zum freien Eintauchen des angreifenden Kipphebels (3) vorgesehen ist, wobei der Freiraum (13) durch das Abgriffselement (11) zur Übertragung eines Ventilhubs abdeckbar ist. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen Ventilkontaktträger (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilkontaktträger für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zur Anordnung im Kraftfluss zwischen zumindest einem Kipphebel des Ventiltriebs und mehreren Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine zum gleichzeitigen Betätigen der Gaswechselventile. Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem solchen Ventilkontaktträger.
Aus US 7 789 065 B2 ist eine Vorrichtung zur Änderung des Motorventilhubs einer Brennkraftmaschine mit Betätigungsmitteln mit einem am Motorblock befestigten Gehäuse bekannt, das eine Bohrung mit einem in dieser angeordneten drehbaren Gerät aufweist. An der Unterseite des letzteren sind zwei mit einer Höhendifferenz zueinander angeordnete Oberflächen vorgesehen, die mit einer Ventilbrücke zusammenwirken und zum einen einer Motorbremsbetriebsstellung und zum anderen einer Normalbetriebsstellung des Motors zugeordnet sind.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventilkontaktträger und eine Kipphebelanordnung der vorgenannten Art vorzuschlagen, welche auf konstruktiv einfache und kostengünstige Weise eine variable Steuerung eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine ermöglichen.
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.
Somit wird ein Ventilkontaktträger für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zur Anordnung im Kraftfluss zwischen zumindest einem Kipphebel des Ventiltriebs und mehreren Gaswechselventilen der Brennkraftmaschine zum gleichzeitigen Betätigen der Gaswechselventile vorgeschlagen. Um auf einfache und kostengünstige Weise eine variable Betätigung der Gaswechselventile zu realisieren, ist zumindest ein zum Schalten am Ventilkontaktträger verschiebbar abgestütztes Abgriffselement zum Abgriff einer Ventilhubbewegung von zumindest einem Kipphebel und zumindest ein Freiraum zum freien Eintauchen des angreifenden Kipphebels vorgesehen, wobei der Freiraum durch das Abgriffselement zur Übertragung eines Ventilhubs abdeckbar ist. Demzufolge wird ein schaltbarer Ventilkontaktträger erreicht, der durch zumindest ein verschiebbares Abgriffselement beliebig aktivier- und deaktivierbar ist und kostengünstig mit geringstmöglichem Integrationsaufwand, insbesondere ohne größere Änderungen, in den Ventiltrieb integrierbar ist.
Auf einfache Weise ist so durch freies Eintauchen des angreifenden Kipphebels in den Freiraum ein Leerhub durchführbar und der Ventilkontaktträger deaktivierbar, so dass insbesondere eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung erreichbar ist. Durch Abdeckung des Freiraums durch das Abgriffselement ist die Ventilbetätigung wieder aktivierbar. Vorzugsweise bildet dabei das Abgriffselement einen Deckel zur Abdeckung des Freiraums.
Das Abgriffselement bildet bevorzugt zumindest eine Abgriffsfläche zum Abgriff einer Ventilhubbewegung von zumindest einem Kipphebel. Dabei ist zumindest ein Freiraum durch das das Abgriffselement mit der Abgriffsfläche zur Übertragung eines Ventilhubs abdeckbar.
Zudem ist der schaltbare Ventilkontaktträger am Abgriffselement besonders einfach durch einen Aktor, vorzugsweise durch einen elektro-mechanischen Aktor, zum Schalten ansteuerbar, wodurch eine aufwendige und kostenintensive hydraulische Betätigung vermeidbar ist. Durch eine elektro-mechanische Ansteuerung wird auch bei niedrigen Temperaturen ein schnelles und sicheres Schalten eines variablen Ventiltriebs gewährleistet.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass zumindest ein Freiraum am Ventilkontaktträger als Aussparung gebildet ist. Alternativ wäre anstatt der Durchführung eines Leerhubs je nach ausgeführter Tiefe der Aussparung auch die Übertragung eines Ventilteilhubs durch den eintauchenden Kipphebel möglich.
Eine nächste bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, das Abgriffselement als Abgriffsscheibe auszuführen. Bevorzugt ist dabei Blech als Werkstoff vorgesehen, wodurch eine kostengünstige Herstellung insbesondere durch blechverarbeitende Verfahren ermöglicht und zugleich in Leichtbauweise die Dynamik beim Schalten erhöhbar und die auftretenden Kräfte reduzierbar sind.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Abgriffselement einen Bereich des Ventilkontaktträgers zumindest teilweise und ist an der Außenoberfläche desselben gleitend geführt.
Eine weitere Ausführung der Erfindung sieht vor, dass das Abgriffselement einen Mittelabschnitt mit der Abgriffsfläche und zwei gegenüberliegende an diesem seitlich vorzugsweise rechtwinklig abgewinkelt abstehende Seitenwandabschnitte aufweist. Auf dieser Weise wird eine weiter verbesserte Führung des Abgriffselements auf dem Ventilkontaktträger und ein einfacher Angriff eines Aktors zum Schalten des Abgriffselements, insbesondere an dessen Seitenwandabschnitten ermöglicht.
Bevorzugt bildet das Abgriffselement angepasst an die Form des Ventilkontaktträgers ein U-förmiges Querschnittsprofil mit dem Mittelabschnitt als U-Basis und den Seitenwandabschnitten als U-Schenkel. Vorzugsweise ist dabei das Abgriffselement mit dem Mittelabschnitt auf einer hebelzugewandten Oberseite des Ventilkontaktträgers abgestützt und mit den Seitenwandabschnitten an korrespondierenden Seitenabschnitten des Ventilkontaktträgers geführt, so dass das Abgriffselement mit der offenen U-Seite seines Querschnittsprofils zur ventilzugewandten Unterseite des Ventilkontaktträgers ausgerichtet ist.
Zu Sicherung gegen ein ungewolltes Abheben des Abgriffselements vom Ventilkontaktträger insbesondere im Betrieb ist es von Vorteil, wenn das Abgriffselement mit umgebogenen freien Enden der Seitenwandabschnitte jeweils den Ventilkontaktträger an der ventilzugewandten Unterseite desselben zumindest teilweise formschlüssig umfasst.
Alternativ kann ein am Abgriffselement herausgebogenes Formschlusselement vorgesehen sein, das in eine Führungsnut oder -schlitz am Ventilkontaktträger eingreift. Das Formschlusselement kann beispielsweise als am Abgriffselement von der Innenseite zur Außenseite herausgebogene Durchstellung mit einem Vorsprung, insbesondere als eine Ausstülpung oder Lasche ausgeführt sein. Auf diese Weise kann das Abgriffselement einteilig mit einer Abhebesicherung ausgeführt und zusätzliche Bauteile zur Sicherung gegen ein Abheben des Abgriffselements vom Ventilkontaktträger vermieden werden
Alternativ ist es denkbar, dass das Abgriffselement angepasst an die Form des Ventilkontaktträgers ein geschlossenes rechteckiges Querschnittsprofil bildet, das den Ventilkontaktträger sowohl an dessen hebelzugewandter Oberseite als auch an dessen ventilzugewandten Unterseite umfasst, wodurch zugleich das Abgriffselement insbesondere im Betrieb gegen ein ungewolltes Abheben vom Ventilkontaktträger gesichert ist.
Eine besonders kostengünstige und besonders leicht bauende Ausführung der Erfindung ist realisierbar, wenn als Werkstoff Blech vorgesehen ist. Bevorzugt sind dabei der Ventilkontaktträger und das Abgriffselement spanlos durch Blechumformen, der Ventilkontaktträger insbesondere durch Tiefziehen und das Abgriffselement vorzugsweise durch Biegen oder durch Biegen und Stanzen hergestellt. Alternativ kann der Ventilkontaktträger auch durch Metallpulverspritzgießen hergestellt sein.
In weiterhin vorteilhafter Weise bildet das Abgriffselement eine einteilig mit diesem ausgebildete Angriffsstelle zum Angriff eines Aktors zur Verschiebung des Abgriffselements. Auf besonders einfache Weise ist so der Ventilkontaktträger am Abgriffselement zum Schalten vorzugsweise durch einen elektro-mechanischen Linear-Aktor, insbesondere durch einen elektrischen Hubmagnet, betätigbar beziehungsweise verschiebbar.
Bevorzugt ist dabei die Angriffsstelle als aus dem Abgriffselement herausgebogener Vorsprung vorzugsweise als herausgebogene Lasche mit zumindest einer planen Abgriffsfläche für den Aktor ausgeführt. Bevorzugt bildet hierbei die Lasche in Verschieberichtung beidseitig plane Angriffsflächen für den Aktor, der so flexibel in Verschieberichtung auf beiden Seiten der Lasche anordenbar ist.
Vorzugsweise ist am Abgriffselement eine Einführhilfe zum Verschieben unter den Kipphebel vorgesehen. In besonders vorteilhafter Weise ist die Einführhilfe an einem Ende des Abgriffselements als Rampe mit geringer Steigung ausgeführt, so dass das Abgriffselement beim Verschieben unabhängig vom vorhandenen Spiel ungehindert, insbesondere ohne ein Verhaken am Kipphebel unter diesen gleiten und diesen gegebenenfalls auch ausrichten kann.
Zur Rückstellung des Abgriffselements sind vorzugsweise Rückstellfedermittel vorgesehen, die zumindest teilweise in einer Aufnahme am Ventilkontaktträger angeordnet und einerseits an diesem und andererseits am Abgriffselement angreifen. Dadurch kann die Angriffsstelle am Abgriffselement sowohl für die Verstellung als auch für die Rückstellung genutzt werden. Bevorzugt ist dabei die Aufnahme für die Rückstellfedermittel als Einbuchtung am Ventilkontaktträger gebogen.
Vorzugsweise sind die Rückstellfedermittel als Druckfeder ausgeführt. Alternativ ist es möglich, die Rückstellfedermittel als Zugfeder auszubilden, die bevorzugt in den Aktor integriert ist, wobei dieser bevorzugt, beispielsweise über einen Zuganker, direkt mit der Angriffsstelle am Abgriffselement, beispielsweise durch eine Einhängung, vorzugsweise mit einer Pilzkopfkontur, verbunden ist. Auf diese Weise kann der Aktor das Schalten für beide Stellbewegungen übernehmen.
In weiterhin vorteilhafter Weise kann zur Einzelbetätigung zumindest eines Gaswechselventils zumindest eine Durchgangsöffnung am Ventilkontaktträger mit einem in dieser relativ beweglich zum Ventilkontaktträger geführten Übertragungselement zur Übertragung eines Ventilhubs zur Einzelbetätigung des Gaswechselventils vorgesehen sein.
Unabhängig von der konkreten konstruktiven Ausführung ermöglicht der beschriebene schaltbare Ventilkontaktträger eine modulare Bauweise, bei der angepasst an verschiedenen Einsatz- und Betriebsbedingung, insbesondere auf der Auslass- und/oder Einlassventilseite oder auch in Kipphebelanordnungen mit nur einem Kipphebel, der gleiche Ventilkontaktträger mit dem gleichen Abgriffselement verwendbar ist, so dass eine besonders kostengünstige Herstellung in großen Stückzahlen ermöglicht wird.
Zum Schalten des Ventilkontaktträgers ist bevorzugt ein elektro-mechanischen Linear-Aktor vorgesehen, der vorzugsweise mit einem elektrischen Hubmagnet mit einem verschiebbaren Anker, ausgeführt ist.
Alternativ ist es möglich, als Linear-Aktor einen Linear- oder einen Rotationsmotor vorzusehen. Letzterer ist vorzugsweise mit einen Spindel- beziehungsweise Kugelwälztrieb oder mit einem Zahnstangengetriebe ausgestaltet. Denkbar ist auch, als Linear-Aktor einen hydraulischen oder pneumatischen Kolben zu verwenden.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auch durch eine Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Kipphebel und zumindest einem vorangehend beschriebenen Ventilkontaktträger gelöst. Dadurch werden die bereits oben genannten Vorteile erreicht.
Zudem ermöglichen der schaltbare Ventilkontaktträger und die Kipphebelanordnung mit zumindest einem solchen Ventilkontaktträger jeweils eine einfache variable Ventilsteuerung, wobei in einer ersten Betriebsweise das Abgriffselement sich am Ventilkontaktträger in einer unverschobenen Grundstellung befindet, so dass die Aussparung durch das Abgriffselement abgedeckt ist und an der Abgriffsfläche am Abgriffselement durch den ersten Kipphebel ein erster Ventilhub über den Ventilkontaktträger auf zumindest zwei Gaswechselventile übertragen wird. Bevorzugt ist zur Einzelventilbetätigung an der Durchgangsöffnung des Ventilkontaktträgers ein zweiter Ventilhub eines zweiten Kipphebels auf eines der Gaswechselventile, beispielsweise als sogenannter Miller-Hub oder als sogenannte Dekompressions-Motorbremse übertragbar.
In einer zweiten Betriebsweise wird durch Ansteuerung beziehungsweise durch Bestromen des Aktors das Abgriffselement am Ventilkontaktträger in eine Schaltstellung verschoben, so dass die Aussparung am Ventilkontaktträger zum Eintauchen des ersten Kipphebels freigegeben und durch diesen kein Ventilhub beziehungsweise ein Leerhub oder alternativ nur ein Teilventilhub je nach Tiefe der Aussparung übertragen wird. Dabei ist durch den zweiten Kipphebel ein zweiter Ventilhub zur Einzelventilbetätigung auf eines der Gaswechselventile übertragbar.
Der vorangehend beschriebene schaltbare Ventilkontaktträger und die Kipphebelanordnung ermöglichen beispielsweise eine Ventil- bzw. Zylinderabschaltung, eine Ventilhubumschaltung, ein frühes Einlass-Ventilschließen und/oder die Durchführung eines Auslass-Ventildoppelhubs. Durch die genannten Maßnahmen ist insbesondere ein schnelles Aufheizen des Antriebsstrangs im Betrieb bei tiefen Temperaturen und schwacher Lastanforderung erreichbar. Der schaltbare Ventilkontaktträger, die Aktorik und die Kipphebelanordnung sind besonders vorteilhaft in variablen Ventiltrieben für Heavy Duty- beziehungsweise Schwerlast-Anwendungen, insbesondere für Lastkraftwagen, verwendbar, die bevorzugt von einer oberliegenden Nockenwelle angesteuert werden.
Weitere beanspruchte Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:

1 einen erfindungsgemäßen Ventilkontaktträger und eine erfindungsgemäße Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine in einem ersten Betriebszustand,
2 den Ventilkontaktträger und die Kipphebelanordnung in einem zweiten Betriebszustand,
3 eine erste Seitenansicht des Ventilkontaktträgers und der Kipphebelanordnung aus 1,
4 eine zweite Seitenansicht des Ventilkontaktträgers und der Kipphebelanordnung aus 1,
5 eine Draufsicht des Ventilkontaktträgers und der Kipphebelanordnung aus 1,
6 den Ventilkontaktträger und die Kipphebelanordnung in einem dritten Betriebszustand,
7 eine Seitenansicht des Ventilkontaktträgers und der Kipphebelanordnung aus 6,
8 den Ventilkontaktträger und die Kipphebelanordnung in einem vierten Betriebszustand,
9 eine Seitenansicht des Ventilkontaktträgers und der Kipphebelanordnung aus 8,
10 eine Draufsicht des Ventilkontaktträgers und der Kipphebelanordnung aus 8,
11 eine Seitenansicht des Ventilkontaktträgers und der Kipphebelanordnung in einem zweiten Ausführungsbeispiel.

In den Figuren sind verschiedene Ansichten und Ausführungen eines erfindungsgemäßen Ventilkontaktträgers 1 für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine beispielhaft dargestellt. Anhand dieser Darstellungen wird auch eine erfindungsgemäße Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem solchen Ventilkontaktträger 1 erläutert.
Der erfindungsgemäße Ventilkontaktträger 1 ist im Kraftfluss zwischen einem ersten Kipphebel 3 des Ventiltriebs und zwei Auslass-Gaswechselventilen 5, 6 der Brennkraftmaschine positioniert (1 bis 10). Der Ventilkontaktträger 1 weist eine längliche Form auf und erstreckt sich in Längsrichtung, in der Bildebene der Figuren horizontal, über die Gaswechselventile 5, 6 und verbindet diese, um als sogenannte Ventilbrücke eine gleichzeitige Betätigung der beiden Gaswechselventile 5, 6 zu ermöglichen An der Unterseite des Ventilkontaktträgers 1 greifen die zwei Auslass-Gaswechselventil 5, 6 jeweils mit dem jeweiligen Ventilschaft an.
Der Ventilkontaktträger 1 ist mit einer Oberseite den Kipphebeln 3, 4 zugewandt. Er trägt auf seiner planen Oberseite ein zum Schalten in Längsrichtung des Ventilkontaktträgers 1 quer zur Ventilbetätigung verschiebbar abgestütztes Abgriffselement 11. Das Abgriffselement 11 bildet eine Abgriffsfläche 12 zum Angriff des ersten Kipphebels 3 zur Übertragung eines Ventilhubs auf die Auslass-Gaswechselventile 5, 6. Das Abgriffselement 11 ist auf der Oberseite des Ventilkontaktträgers 1 gleitend geführt und durch einen angedeuteten Aktor 24 zwischen zwei Stellungen hin und her linear verschiebbar. Das Abgriffselement 11 ist bevorzugt dünnwandig vorzugsweise als Abgriffsscheibe ausgeführt und bildet an der hebelzugewandten planen Oberseite die Abgriffsfläche 12.
In einem in Längsrichtung des Ventilkontaktträgers 1 zwischen den an der Unterseite angreifenden Gaswechselventilen 5, 6 gelegenen mittleren Bereich 10 ist an der Oberseite des Ventilkontaktträgers 1 ein Freiraum 13 zum freien Eintauchen des angreifenden ersten Kipphebels 3 vorgesehen. Der Freiraum 13 wird vorzugsweise, wie dargestellt, durch eine Aussparung am Ventilkontaktträger 1 gebildet. In den Freiraum beziehungsweise in die Aussparung 13 kann der angreifende erste Kipphebel 3 mit dem Ende 14 seines ventilseitigen Kipphebelarms zur Durchführung eines Leerhubs kontaktlos frei Eintauchen, so dass kein Ventilhub übertragbar ist. Alternativ wäre auch, je nach ausgeführter Tiefe der Aussparung 13, die Übertragung eines Ventilteilhubs möglich.
Der durch die Aussparung 13 am Ventilkontaktträger 1 gebildete Freiraum ist in einer in 1 bis 3 dargestellten Grundstellung durch das Abgriffselement 11 mit der Abgriffsfläche 12 zum Angriff des ersten Kipphebels 3 zur Übertragung eines Ventilhubs abdeckbar. Durch Verschieben des Abgriffselements 11 aus seiner Grundstellung in eine in 6 bis 9 gezeigte Schaltstellung wird die Aussparung 13 beziehungsweise der Freiraum freigegeben. Auf einfache Weise ist so der Ventilkontaktträger 1 durch Verschieben des Abgriffselements 11 schaltbar und zur gleichzeitigen Betätigung oder zur Ventilhubabschaltung der Auslass-Gaswechselventile 5, 6 beliebig aktivier- beziehungsweise deaktivierbar.
Das Abgriffselement 11 ist dabei vorzugsweise als Deckel ausgeführt, durch den der durch die Aussparung 13 gebildete Freiraum abdeckbar ist. Die Aussparung 13 kann als Sackloch oder als Durchgangsloch zwischen Ober- und Unterseite am Ventilkontaktträger 1 ausgebildet sein.
Am Ende 14 des ventilseitigen Kipphebelarms ist ein Gelenk ausgebildet, das aus einem Gelenkkopf und einer diesen schwenkbeweglich umfassenden Gelenkpfanne 15 in der Form eines sogenannten Elefantenfußes besteht, der in verschobener Schaltstellung des Abgriffselements 11 in die Aussparung 13 während eines Leerhubs frei eintauchen kann.
Der Ventilkontaktträger 1 ist als vormontierbare Baueinheit auf die Auslass-Gaswechselventile 5, 6 aufgelegt oder aufgesetzt. Dabei erfolgt der Kontakt mit den Auslass-Gaswechselventilen 5, 6 an der Unterseite des Ventilkontaktträgers 1 im Bereich der in Längsrichtung gelegenen Enden des Ventilkontaktträgers 1.
Der Verschiebereich bzw. die Führungslänge des Abgriffselements 11 am Ventilkontaktträgers 1 umfasst die im Bereich 10 gelegene Grundstellung des Abgriffselements 11 und die hier in Längsrichtung am äußeren Enden des Ventilkontaktträgers 1 gelegene Schaltstellung des Abgriffselements 11. Im Bereich des äußeren Endes des Ventilkontaktträgers 1 greift an der Unterseite desselben das äußere Auslass-Gaswechselventils 5 an.
Der Ventilkontaktträger 1 weist zumindest im Verschiebereich bzw. über die Führungslänge des Abgriffselements 11 ein rechteckiges annähernd quadratisches Querschnittsprofil auf (1, 2, 6, 8 und 11). Angepasst an die Form des Ventilkontaktträgers 1 ist das Abgriffselement 11 mit einem U-förmigem Querschnittsprofil mit einem Mittelabschnitt 16 als U-Basis und parallel gegenüberliegenden Seitenwandabschnitten 17, 18 als U-Schenkel ausgeführt. Der Mittelabschnitt 16 bildet an seiner hebelzugewandten planen Oberseite die Abgriffsfläche 12. Mit dem Mittelabschnitt 16 ist das Abgriffselement 11 auf der Oberseite des Ventilkontaktträgers 1 abgestützt. Der Mittelabschnitt 16 ist vorzugsweise plan ausgeführt und flächig auf der Oberseite des Ventilkontaktträgers 1 abgestützt. Dabei ist das Abgriffselement 11 mit den Seitenwandabschnitten 17, 18 an korrespondierenden Seitenabschnitten des Ventilkontaktträgers 1 angeordnet, so dass das Abgriffselement 11 mit der offenen U-Seite seines Querschnittsprofils zur Unterseite des Ventilkontaktträgers 1 ausgerichtet ist.
Das Abgriffselement 11 umfasst mit den Innenseiten des Mittelabschnitts 16 und der Seitenwandabschnitte 17, 18 den Ventilkontaktträger 1 an dessen Außenoberfläche. Dabei ist der Mittelabschnitt 16 mit seiner vorzugsweise planen Innenseite auf der planen Oberseite des Ventilkontaktträgers 1 und sind die Seitenwandabschnitte 17, 18 mit ihren bevorzugt planen Innenseiten an den korrespondierenden vorzugsweise planen Längsseiten des Ventilkontaktträgers 1 formschlüssig gleitend geführt.
Bevorzugt umfasst das Abgriffselement 11, wie in der Ausführung gemäß 11 dargestellt, mit den umgebogenen freien Enden 19, 20 seiner Seitenwandabschnitte 17, 18 die Seitenränder der ventilzugewandten Unterseite des Ventilkontaktträgers 1 formschlüssig mit geringfügigem Spiel. Auf einfache Weise wird so eine Sicherung gegen ein ungewolltes Abheben des Abgriffselements 11 vom Ventilkontaktträger 1 und zugleich eine formschlüssige Führung an letzterem bei der Verschiebung erreicht.
Vorzugsweise ist am Abgriffselement 11 eine Einführhilfe 21 zum Verschieben unter den ersten Kipphebel 3 während der Rückstellung vorgesehen. Die Einführhilfe 21 ist am Mittelabschnitt 16 an der Stirnseite des der Aussparung 13 zugewandten Endes bevorzugt als Rampe an dem dem ersten Kipphebel 3 zugewandten oberen Rand beziehungsweise an der dortigen Kante der besagten Stirnseite ausgebildet. Die Rampe ist mit geringer Steigung ausgeführt, derart, dass das Abgriffselement 11 bei der Rückstellung auch ohne Spiel, beispielsweise wenn die Gelenkpfanne bzw. der Elefantenfuß 15 des angreifenden ersten Kipphebels 3 ungünstig ausgerichtet ist, ohne ein Verhaken unter diesen gleiten und diesen dabei ausrichten kann. Um das Unterschieben unter den Kipphebel 3 noch weiter zu erleichtern, kann, wie dargestellt, im Bereich der Einführhilfe 21 stirnseitig am Abgriffselement eine an die Form des Elefantenfußes 15 angepasste Einbuchtung 22 ausgeführt sein.
Als Werkstoff für den Ventilkontaktträger 1 mit dem Abgriffselement 11 ist vorzugsweise Blech und zur Herstellung bevorzugt spanloses Blechumformen vorgesehen. Der Ventilkontaktträger 1 ist vorzugsweise durch Tiefziehen, alternativ durch Metallpulverspritzgießen oder aus Vollmaterial und das Abgriffselement 11 bevorzugt durch Biegen oder alternativ durch Stanzen und Biegen hergestellt.
Am Abgriffselement 11 ist eine einteilig mit diesem ausgebildete Angriffsstelle 23 zum Angriff eines in 1 beispielhaft angedeuteten Aktors 24 zur Verschiebung des Abgriffselements 11 ausgeführt. Die Angriffsstelle 23 wird vorzugsweise am äußeren Seitenwandabschnitt 17 durch eine an der Außenseite desselben seitlich zur Verschieberichtung vorstehende Lasche gebildet. Hierbei ist der Aktor 24 seitlich am Ventilkontaktträger 1, das heißt an einer Längsseite desselben, vorzugsweise am nicht dargestellten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine befestigt angeordnet. Die Lasche 23 ist mit in Verschieberichtung des Abgriffselements 11 ausgerichteten planen Angriffsflächen 25, 25' ausgebildet, so dass der Aktor 24 entsprechend der Einbauverhältnisse in Verschieberichtung auf beiden Seiten der Lasche 23 anordenbar ist. Vorzugsweise ist dabei die Lasche 23 aus dem Seitenwandabschnitt 17 des Abgriffselements 11 rechtwinklig herausgebogen.
Der Aktor 24 ist bevorzugt als elektrischer Hubmagnet ausgeführt. Zur elektrischen Versorgung ist ein Kabelkanal angedeutet. Der Aktor 24 greift mit seinem verschiebbaren Anker 26 direkt an einer an einer Angriffsfläche 25 der Lasche 23 an. Auf diese Weise ist der Ventilkontaktträger 1 elektro-mechanisch schaltbar. Der Aktor 24 ist vorzugsweise über eine nicht dargestellte Schraubenverbindung mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbunden. Er kann angepasst insbesondere an die Einbauverhältnisse und Betriebsweise in jeder beliebigen Position angeordnet werden, insbesondere neben, vor, hinter oder über dem Ventilkontaktträger 1, mit insbesondere horizontal, wie dargestellt, oder auch vertikal ausgerichteter Stellachse.
Zur Rückstellung des Abgriffselements 11 sind Rückstellfedermittel 27 angedeutet, die einerseits direkt am Ventilkontaktträger 1 abgestützt sind und andererseits mit der Angriffsstelle 23 des Abgriffselements 11 direkt zusammenwirken (3). Die Rückstellfedermittel 27 sind in einer Aufnahme 28 an der Außenseite der äußeren Längsseite des Ventilkontaktträgers 1 angeordnet, die bevorzugt als am Ventilkontaktträger 1 gebogene topfförmige Einbuchtung ausgeführt ist.
Die Rückstellfedermittel 27 sind vorzugsweise als Druckfeder ausgeführt, gegen die der Aktor 24 zum Schalten schiebt. Alternativ ist es möglich, Rückstellfedermittel 27' als Zugfeder vorzusehen, gegen die der Aktor 24 zum Schalten zieht und die wie durch gestrichelte Linien angedeutet in einer Aufnahme 28' auf der anderen Seite der Lasche 23 am Trägerbereich 10 angeordnet sind und dort an der Abgriffsfläche 25' mit einer Federeinhängung, vorzugsweise mit einer Pilzkopfkontur, verbunden sind. In beiden vorgenannten Anordnungen kann das gleiche Abgriffselement 11 verwendet werden.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Rückstellfedermittel 27, 27' in einen Zug-/Druck-Aktor 24 zu integrieren. Dieser ist dabei, insbesondere über einen Zuganker, direkt mit der Angriffsstelle 23 am Abgriffselement 11, beispielsweise durch eine Einhängung vorzugsweise mit einer Pilzkopfkontur, verbunden. Auf diese Weise kann der Aktor 24 das Schalten beider Stellbewegungen übernehmen.
Bevorzugt sind die Rückstellfedermittel 27 und der Aktor 24 wie dargestellt, derart angeordnet, dass das Abgriffselement 11 in unbestromtem Zustand des Aktors 24 durch die Federkraft der Rückstellfedermittel 27 in die unverschobene Grundstellung als sogenannter FailSafe-Zustand überführbar sind, um die Übertragung eines Haupt-Ventilhubs zu gewährleisten (1 bis 3). Denkbar ist auch eine Anordnung, bei der wie durch gestrichelte Linien angedeutet, das Abgriffselement 11 in unbestromtem Zustand des Aktors 24 durch die Federkraft der in einer Aufnahme 28' angeordneten Rückstellfedermittel 27' in die Schaltstellung verschiebbar sind (3). Die Anordnung der Rückstellfedermittel 27, 27' ist insbesondere von den Einsatzbedingungen und Einbauverhältnissen abhängig.
Zur Einzelbetätigung des innenliegenden Auslass-Gaswechselventils 6 durch einen zweiten Kipphebel 4 ist vorzugsweise eine Durchgangsöffnung 29 mit einem in dieser gleitend geführten relativ zum Ventilkontaktträger 1 beweglichen Übertragungselement 30 vorgesehen. Die Durchgangsöffnung 29 ist als ventilseitig abgesetzte Stufenbohrung ausgeführt (1 bis 3) in die das Übertragungselement 30 als Einsatz ausgeführt ventilseitig eingesteckt ist.
Das Übertragungselement 30 weist an einem hebelseitigen Ende eine Abgriffsfläche 31 zum Angriff des zweiten Kipphebels 4 zur Übertragung eines Ventilhubs zur Einzelventilbetätigung auf. Es bildet an einem ventilseitigen Ende einen topfförmigen Kontaktabschnitt 32 zum Aufsetzen auf den Ventilschaft zur Übertragung des Ventilhubs. Auf diese Weise ist vom zweiten Kipphebel 4 über das Übertragungselement 30 entkoppelt vom Ventilkontaktträger 1 ein Ventilhub zur Einzelbetätigung auf das innenliegende Auslass-Gaswechselventil 6 übertragbar.
Zudem ist auf diese Weise gewährleistet, dass auch am Ventilkontaktträger 1 über das in der Stufenbohrung der Durchgangsöffnung 29 anliegende Übertragungselement 30 ein Ventilhub auf das innenliegenden Gaswechselventil 6 übertragbar ist. Vorzugsweise ist hierbei das Übertragungselement 30 durch die Ventilfeder des Gaswechselventils 4 vorgespannt und mit einem Ringabsatz am Außendurchmesser in der ventilseitig abgesetzte Stufenbohrung angelegt.
Die erfindungsgemäße Kipphebelanordnung weist beispielhaft zur Betätigung zweier Auslass-Gaswechselventile 5, 6 zwei auf einer Kipphebelachse 2 schwenkbar angeordnete Kipphebel 3, 4 des Ventiltriebs auf. Die Kipphebel 3, 4 werden von einer Nockenwelle 7 angetrieben und greifen jeweils mit einer an einem Ende eines antriebsseitigen Kipphebelarms angeordneten Nockenrolle 8, 9 eine Nockenhubbewegung von der Nockenwelle 7 ab.
Die Kipphebelanordnung mit dem erfindungsgemäßen Ventilkontaktträger 1 ist hier beispielhaft für einen variablen Ventiltrieb für einen vierventiligen Verbrennungsmotor für Heavy Duty- beziehungsweise Schwerlast-Anwendungen, insbesondere für Lastkraftwagen dargestellt.
1 zeigt einen ersten Betriebszustand mit dem ersten Kipphebel 3 in der Nockengrundkreisphase. Das Abgriffselement 11 befindet sich in unverschobener Grundstellung am Ventilkontaktträger 1. Dabei ist die Aussparung 13 durch das Abgriffselement 11 abgedeckt. Gemäß 2 wird durch den ersten Kipphebel 3 in Kontakt mit der Abgriffsfläche 12 am Abgriffselement 11 ein Ventilvollhub über den Ventilkontaktträger 1 auf die Auslass-Gaswechselventile 5, 6 gleichzeitig übertragen.
In einem zweiten Betriebszustand gemäß 6, 7 und 10 wird durch Ansteuerung beziehungsweise durch Bestromung des Aktors 24 das Abgriffselement 11 in der kräftefreien Nockengrundkreisphase des ersten Kipphebels 3 in die Schaltstellung verschoben. Dadurch wird die Aussparung 13 freigegeben, so dass der erste Kipphebel 3 gemäß 8 und 9 in der Nockenhubphase in die Aussparung 13 kontaktlos mit einem Leerhub eintaucht. Hierbei wird am Ventilkontaktträger 1 kein Ventilhub auf die Gaswechselventile 5, 6 übertragen und eine Ventilhubabschaltung ermöglicht. Durch Abschalten beziehungsweise durch Stromlosschalten des Aktors 24 ist das Abgriffselement 11 durch die Federkraft der Rückstellfedermittel 27 oder 27' wieder in die Grundstellung gemäß 1 zurückverschiebbar.
Am zweiten Kipphebel 4 ist unabhängig vom ersten Kipphebel 3 eine zweite Ventilhubbewegung als Einzelventilbetätigung auf das innenliegende Auslass-Gaswechselventil 6 beispielsweise als Auslass-Doppelventilhub, insbesondere als Dekompressions-Motorbremse, übertragbar.
Bevorzugt weist die Kipphebelanordnung einen dritten Kipphebel 33 auf (1, 2, 6 und 8), der neben dem ersten Kipphebel 3 verschwenkbar auf der Kipphebelachse 2 angeordnet ist. Der dritte Kipphebel 33 greift mit einer an einem Ende seines antriebsseitigen Kipphebelarms angeordneten Nockenrolle 40 eine Nockenhubbewegung von der Nockenwelle 7 ab und dient mit seinem ventilseitigen Kipphebelarm zur Betätigung von zwei Einlass-Gaswechselventilen 34, 35 zur Übertragung eines dritten Ventilhubs.
Der erfindungsgemäße schaltbare Ventilkontaktträger 1 mit dem Abgriffselement 11 ist als gleiches Bauteil insbesondere auch auf der Einlass-Ventilseite im Kraftfluss zwischen dem dritten Kipphebel 33 und Einlass-Gaswechselventilen 34, 35 in modularer Bauweise einsetzbar.
Zum Ventilspielausgleich ist im Kraftfluss zwischen den Kipphebeln 3, 4 und 33 und den Auslass-Gaswechselventilen 5, 6 beziehungsweise den Einlass-Gaswechselventilen 34, 35 vorzugsweise jeweils ein Ventilspielausgleichselement 36, 37, 38 bevorzugt als sogenanntes Einsteckelement am Ende des jeweiligen ventilseitigen Kipphebelarms eingesteckt (1).
Zur Rückstellung des jeweiligen Kipphebels 3, 4 und 33 während eines Leerhubs und zum Halten des Nockenkontakts in der Nockengrundkreisphase sind Hebelrückstellfedermittel 39 vorgesehen (1 und 2), die beispielhaft nur zwischen dem ersten und zweiten Kipphebel 3, 4 angedeutete sind und vorzugsweise als Drehschenkelfeder an der Kipphebelachse 2 befestigt oder in die Kipphebel 3, 4, 33 integriert sind.
Bezugszeichenliste

1: Ventilkontaktträger
2: Kipphebelachse
3: Kipphebel
4: Kipphebel
5: Auslass-Gaswechselventil
6: Auslass-Gaswechselventil
7: Nockenwelle
8: Nockenrolle
9: Nockenrolle
10: Bereich
11: Abgriffselement
12: Abgriffsfläche
13: Freiraum, Aussparung
14: Ende
15: Gelenkpfanne, Elefantenfuß
16: Mittelabschnitt
17: Seitenwandabschnitt
18: Seitenwandabschnitt
19: Ende
20: Ende
21: Einführhilfe
22: Einbuchtung
23: Angriffsstelle, Lasche
24: Aktor
25: Angriffsfläche
25': Angriffsfläche
26: Anker
27: Rückstellfedermittel
27': Rückstellfedermittel
28: Aufnahme
28': Aufnahme
29: Durchgangsöffnung
30: Übertragungselement, Einsatz
31: Abgriffsfläche
32: Kontaktabschnitt
33: Kipphebel
34: Einlass-Gaswechselventil
35: Einlass-Gaswechselventil
36: Ventilspielausgleichselement
37: Ventilspielausgleichselement
38: Ventilspielausgleichselement
39: Hebelrückstellfedermittel
40: Nockenrolle

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 7789065 B2 [0002]

Claims

Ventilkontaktträger (1) für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, zur Anordnung im Kraftfluss zwischen zumindest einem Kipphebel (3) des Ventiltriebs und mehreren Gaswechselventilen (5, 6) der Brennkraftmaschine zum gleichzeitigen Betätigen der Gaswechselventile (5, 6), wobei zumindest ein zum Schalten am Ventilkontaktträger (1) verschiebbar abgestütztes Abgriffselement (11) zum Abgriff einer Ventilhubbewegung von zumindest einem Kipphebel (3) und zumindest ein Freiraum (13) zum freien Eintauchen des angreifenden Kipphebels (3) vorgesehen ist, wobei der Freiraum (13) durch das Abgriffselement (11) zur Übertragung eines Ventilhubs abdeckbar ist.
Ventilkontaktträger (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Freiraum (13) als Aussparung am Ventilkontaktträger (1) ausgebildet ist.
Ventilkontaktträger (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgriffselement (11) als Abgriffsscheibe ausgeführt ist.
Ventilkontaktträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgriffselement (11) einen Bereich (10) des Ventilkontaktträgers (1) zumindest teilweise umfasst und an der Außenoberfläche desselben gleitend geführt ist.
Ventilkontaktträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgriffselement (11) ein U-förmiges Querschnittsprofil mit einem Mittelabschnitt (16) als U-Basis zur Abstützung auf dem Ventilkontaktträger (1) und Seitenwandabschnitten (17, 18) als U-Schenkel zur Führung am Ventilkontaktträger (1) oder ein geschlossenes rechteckiges Querschnittsprofil bildet.
Ventilkontaktträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgriffselement (11) eine einteilig mit diesem ausgebildete Angriffsstelle (23) zum Angriff eines Aktors (24) zur Verschiebung des Abgriffselements (11) bildet.
Ventilkontaktträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abgriffselement (11) eine Einführhilfe (21) zum Verschieben unter den Kipphebel (3) aufweist.
Ventilkontaktträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass Rückstellfedermittel (27, 27') zur Rückstellung des Abgriffselements (11) zumindest teilweise in einer Aufnahme (28, 28') am Ventilkontaktträger (1) angeordnet sind, die einerseits am Ventilkontaktträger (1) und andererseits am Abgriffselement (11) angreifen.
Ventilkontaktträger (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zur Einzelbetätigung zumindest eines Gaswechselventils (6) zumindest eine Durchgangsöffnung (29) am Ventilkontaktträger (1) mit einem in dieser relativ beweglich zu letzterem geführten Übertragungselement (30) zur Übertragung eines Ventilhubs zur Einzelbetätigung des Gaswechselventils (6) vorgesehen ist.
Kipphebelanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem Kipphebel (3) und mit zumindest einem Ventilkontaktträger (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.