DE102022103852B4 - Baueinheit für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine mit einem Achsstück und wenigstens einer Kipphebelgruppe - Google Patents
Baueinheit für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine mit einem Achsstück und wenigstens einer Kipphebelgruppe Download PDFInfo
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Abstract
Baueinheit (1) für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine, aufweisend ein Achsstück (2) und wenigstens eine Kipphebelgruppe (3) hierauf, die einen Nockenkipphebel (4) und einen Ventilkipphebel (5), relativ zueinander verschwenkbeweglich jeweils auf dem Achsstück (2), umfasst, wobei der Nockenkipphebel (4) an einer Achsstücklängsseite (6) an seinem äußeren Längsende (7) eine Nockenanlauffläche (8) und der Ventilkipphebel (5) an einer anderen Achsstücklängsseite (9) an seinem äußeren Längsende (10) eine zumindest mittelbare Ventilkontaktfläche (11) haben, wobei Längsmittelebenen von Nockenkipphebel (4) und Ventilkipphebel (5) koinzidieren und der Nockenkipphebel (4) den Ventilkipphebel (5) im Bereich des Achsstücks (2) mit seinen Längswänden (12) einfasst und von jeder Längswand (12) ein Rohransatz (13) außen wegsteht, über welche Rohransätze (13) der Nockenkipphebel (4) auf dem Achsstück (2) gelagert ist, wobei zumindest einer der Rohransätze (13) von einem Windungspaket (14) einer Drehschenkelfeder (15) als Nockenrückstellfeder umfasst ist, deren einer Endschenkel (16) auf dem Nockenkipphebel (4) und deren anderer Endschenkel (17) auf dem Ventilkipphebel (5) abgestützt sind, wobei der Ventilkipphebel (5) auf der einen Achsstücklängsseite (6) mit einem in Richtung zur Nockenanlauffläche (8) am Nockenkipphebel (4) gerichteten Endansatz (18) zwischen den Längswänden (12) des Nockenkipphebels (4) verläuft, wobei in der Kipphebelgruppe (3) quer angeordnete, an der einen Achsstücklängsseite (6) liegende sowie aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Kolben (25, 24) bestehende Koppelschiebermittel (19) verlaufen, welche über einen elektromagnetischen Aktuator zumindest mittelbar in wenigstens eine Längsrichtung verlagerbar sind, wobei der erste Kolben (25) im Entkoppelmodus komplett durch eine Querbohrung (23) des Endansatzes (18) des Ventilkipphebels (5) geht und der zweite Kolben (24) diesem an seiner einen Endstirn (32) in der Querbohrung (22) eines der Längswände (12) des Nockenkipphebels (4) vorgelagert ist und welcher zweite Kolben (24) an dessen Außenseite (33) eine Tastfläche (34) für den zumindest mittelbaren Angriff des Aktuators hat.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Baueinheit für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine, aufweisend ein Achsstück und wenigstens eine Kipphebelgruppe hierauf, die einen Nockenkipphebel und einen Ventilkipphebel, relativ zueinander verschwenkbeweglich jeweils auf dem Achsstück, umfasst, wobei der Nockenkipphebel an einer Achsstücklängsseite an seinem äußeren Längsende eine Nockenanlauffläche und der Ventilkipphebel an einer anderen Achsstücklängsseite an seinem äußeren Längsende eine zumindest mittelbare Ventilkontaktfläche haben, wobei Längsmittelebenen der beiden Hebel koinzidieren und der Nockenkipphebel den Ventilkipphebel im Bereich des Achsstücks mit seinen Längswänden einfasst und von jeder Längswand ein Rohransatz außen wegsteht, über welche Rohransätze der Nockenkipphebel auf dem Achsstück gelagert ist, wobei zumindest einer der Rohransätze von einem Windungspaket einer Drehschenkelfeder als Nockenrückstellfeder umfasst ist, deren einer Endschenkel auf dem Nockenkipphebel und deren anderer Endschenkel auf dem Ventilkipphebel abgestützt sind und wobei in der Kipphebelgruppe Koppelschiebermittel verlaufen.
- Unter „Schwerlastbrennkraftmaschine“ ist eine Maschine zu verstehen, wie sie insbesondere zum Antrieb eines Lkw, Transporters, Leichttransporters, landwirtschaftlichen Arbeitsgeräts, Schiffs, Bergbau- oder Baustellengeräts etc. verwendet wird.
- Aus der
US 2017 / 0 009 610 A1 geht eine abschnittsweise ineinander geschachtelte Baueinheit wie vorgenannt hervor. Die Koppelschiebermittel bestehen aus einem Kolben, welcher in einer radial auf das Achsstück gerichteten Tasche des Nockenkipphebels sitzt und für einen Koppelfall abschnittsweise in eine komplementäre, radial innen vorgelagerte Aussparung des Ventilkipphebels über Druckfederkraft verlagerbar ist. Eine Entkopplung des Nockenkipphebels vom Ventilkipphebel ist über Hydraulikmitteldruck bewerkstelligt, welches über das Achsstück in eine Druckkammer vor dem Kolben leitbar ist. - Die
DE 10 2017 128 359 A1 offenbart einen schaltbaren Schlepphebel mit quer verlaufenden Kolben als Koppelschiebermittel. Der Kolben in einem der Außenarme des Schlepphebels hat axial außen eine Kontaktfläche für ein Beaufschlagungsmittel zur Einverlagerung des Kolbenpakets. - Die
DE 10 2020 113 219 A1 zeigt in1 einen Ventiltrieb für eine Schwerlastbrennkraftmaschine mit einem Achsstück, auf welchem zwei Kipphebelgruppen verlaufen. Jede Gruppe hat einen Nockenkipphebel, dem abschnittsweise Wand-an-Wand ein Ventilkipphebel zugeordnet ist. Die Drehschenkelfeder als Nockenrückstellfeder umfasst hierbei mit ihrem Windungspaket das Achsstück und grenzt unmittelbar an den Nockenkipphebel an. - Aufgabe ist es, eine einfach aufgebaute und sicher zu schaltende Baueinheit vorzuschlagen, die wenig Bauraum beansprucht.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die neuen Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Demnach verläuft der Ventilkipphebel auf der einen Achsstücklängsseite mit einem in Richtung zur Nockenanlauffläche am Nockenkipphebel gerichteten Endansatz zwischen den Längswänden des Nockenkipphebels, wobei die quer angeordneten Koppelschiebermittel über einen elektromagnetischen Aktuator zumindest mittelbar in wenigstens eine Längsrichtung verlagerbar sind und aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Kolben an der einen Achsstücklängsseite bestehen, wobei der erste Kolben im Entkoppelmodus komplett durch eine Querbohrung des Endansatzes des Ventilkipphebels geht und der zweite Kolben diesem an seiner einen Endstirn in der Querbohrung eines der Längswände des Nockenkipphebels vorgelagert ist und welcher zweite Kolben an dessen Außenseite eine Tastfläche für den zumindest mittelbaren Angriff des Aktuators hat.
- Durch die quer im Abschnitt des Längsansatzes des Ventilkipphebels auf der einen Achsstücklängsseite verlaufenden Koppelschiebermittel beansprucht die Baueinheit nur wenig Bauraum, ist steif, vergleichsweise einfach aufgebaut und den hohen Belastungen im Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine gut gewachsen.
- Die Koppelschiebermittel liegen als Schieberpaket vor, aufweisend zwei hintereinander liegende Kolben in respektiven Bohrungen von Nocken- und Ventilkipphebel. Der Kolben in der Bohrung des Nockenkipphebels hat stirnseitig außen eine Tastfläche. An diese kann der e-Aktuator direkt angreifen. Alternativ ist auch ein indirekter Kontakt wie über einen Stellfinger, eine Federzunge oder einen Umlenkmechanismus denkbar und vorgesehen. Auch ist es möglich, den e-Aktuator direkt an der Längswand des Nockenkipphebels zu befestigen.
- Aufgrund der Lagerung des Nockenkipphebels über die seitlichen Rohransätze auf dem Achsstück ist zugleich die Flächenbelastung gesenkt und es kommt im Betrieb zu guten Lagerbedingungen. Außerdem ist eine simple Möglichkeit einer Lagerung der wenigstens einen Drehschenkelfeder mit ihrem Windungspaket geschaffen, welches Windungspaket das Achsstück vorteilhaft umfasst. Nocken- und Ventilkipphebel der Kipphebelgruppe können somit im besten Fall mit vormontierter Drehschenkelfeder mit dem Achsstück verbunden werden.
- Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Längswände des Nockenkipphebels im Bereich des Achsstücks über einen Versteifungssteg zu überbrücken. Der Steg liegt vorteilhafterweise bei einer Oberseite der Kipphebelgruppe und ist einteilig angebunden oder ein separat gefügtes Bauteil. Gemeinsam mit Abschnitten der Längswände umfasst der Steg abschnittsweise den Ventilkipphebel.
- Auch sind an der Unterseite der Kipphebelgruppe miteinander kommunizierende, quer angeordnete Anschlagkonturen wie vorstehende Flächen / Einformungen oder dergleichen vorgeschlagen. Diese sichern im Entkoppelmodus bei Anschlag eine fluchtende Position der Koppelbohrungen der Koppelschiebermittel, welche Position durch die Kraft der Drehschenkelfeder hergestellt wird.
- Zudem sind an der Oberseite der Kipphebelgruppe ähnlich geartete Anschlagkonturen vorgeschlagen. Hierdurch wird im Entkoppelmodus ein Überschwingen des Nockenkipphebels über den Ventilkipphebel verhindert, was zu einer Überlastung der wenigstens einen Drehschenkelfeder führen könnte. Vorteilhafterweise verläuft übrigens auf jedem Rohransatz des Nockenkipphebels eine Drehschenkelfeder als Nockenrückstellfeder.
- Der Ventilkipphebel kann bspw. auf eine Brücke zur gleichzeitigen Aktuierung zweier gleichwirkender Gaswechselventile einwirken. Er kann jedoch auch direkt ein Gaswechselventil oder einen Stößel betätigen. Zudem kann der Ventilkipphebel an dessen Kontaktstelle mit einem hydraulischen Einsteckelement zum Ventilspielausgleich bestückt sein.
- Zur Zeichnung:
- •
1 zeigt in einer räumlichen Ansicht die Kipphebelgruppe; - •
2 zeigt einen Längsschnitt durch die Kipphebelgruppe; - •
3 zeigt einen Querschnitt durch die Kipphebelgruppe im Abschnitt der Koppelschiebermittel und - •
4 zeigt eine geschnittene räumliche Ansicht der Kipphebelgruppe im Abschnitt des Achsstücks. - Aus den
1 ,2 geht eine Baueinheit 1 für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine hervor. Die Baueinheit 1 umfasst ein aus1 ersichtliches Achsstück 2 mit einer Kipphebelgruppe 3 hierauf. Das Achsstück 2 kann auch eine am Zylinderkopf durchlaufende Achse mit einer Vielzahl von Kipphebelgruppen 3 hierauf sein. - Zur Kipphebelgruppe 3 gehört ein Nockenkipphebel 4, der im Wesentlichen an einer Achsstücklängsseite 6 liegt. Mit dem Nockenkipphebel 4 abschnittsweise ineinander geschachtelt ist des Weiteren ein Ventilkipphebel 5, welcher hauptsächlich an einer anderen Achsstücklängsseite 9 liegt. Nocken- und Ventilkipphebel 4, 5 verlaufen relativ zueinander verschwenkbeweglich jeweils auf dem Achsstück 2 (siehe auch
4 ). - Der Nockenkipphebel 4 hat an der einen Achsstücklängsseite 6, an seinem äußeren Längsende 7, eine als nadelgelagerte Rolle ausgebildete Nockenanlauffläche 8 (siehe
2 ). Der Ventilkipphebel 5 weist an der anderen Achsstücklängsseite 9, an seinem äußeren Längsende 10, eine Ventilkontaktfläche 11 auf. Nicht gezeichnet ist, dass die Ventilkontaktfläche 11 an einem eingesteckten hydraulischen Spielausgleichselement ausgebildet ist. Über die Ventilkontaktfläche 11 kann der Ventilkipphebel 5 bspw. auf eine Brücke zur gleichzeitigen Aktuierung mehrerer Gaswechselventile oder direkt auf ein Gaswechselventil im Öffnungssinn einwirken. - Nocken- und Ventilkipphebel 4, 5 liegen, vereinfacht gesagt, „hintereinander“. Deren Längsmittelebenen fluchten zueinander.
1 zeigt, dass der Nockenkipphebel 4 den Ventilkipphebel 5 im Bereich des Achsstücks 6 mit seinen Längswänden 12 und einem einteilig angebundenen Versteifungssteg 21 auf einer Oberseite 29 der Kipphebelgruppe 3 einfasst. Dabei steht von jeder Längswand 12 des Ventilkipphebels 4 außenseitig ein Rohransatz 13 ab. Über diese Rohransätze 13 ist der Nockenkipphebel 4 auf dem Achsstück 2 gleitgelagert. Der Ventilkipphebel 5 liegt auf der einen Achsstücklängsseite 6 mit einem Endansatz 18 zwischen den Längswänden 12 des Nockenkipphebels 4. - Beide Rohransätze 13 sind von einem respektiven Windungspaket 14 je einer Drehschenkelfeder 15 als Nockenrückstellfeder (Lost-Motion-Feder) umfasst. Ein Endschenkel 16 dieser ist dabei auf dem Nockenkipphebel 4 und deren anderer Endschenkel 17 auf dem Ventilkipphebel 5 abgestützt.
- Auf der einen Achsstücklängsseite 6 verlaufen in Querbohrungen 22, 23 von Nocken- und Ventilkipphebel 4, 5 quer angeordnete Koppelschiebermittel 19 (siehe
3 ). Die Querbohrung 23 des Ventilkipphebels 5 liegt in dessen Endansatz 18. Die Koppelschiebermittel 19 sind Kolben 24, 25. Der „innere“ Kolben 25 geht im gezeigten Entkoppelmodus (Nockengrundkreisdurchlauf) von Nocken- und Ventilkipphebel 4, 5 komplett durch die Querbohrung 23 des Ventilkipphebels 5. Der Kolben 24 in der Querbohrung 22 der in3 links eingezeichneten Längswand 12 des Nockenkipphebels 4 ist einer Endstirn 32 des Kolbens 25 im Ventilkipphebel 5 vorgelagert. Dabei hat der Kolben 24 an dessen Außenseite 33 eine Tastfläche 34 für einen zumindest mittelbaren Angriff eines e-Aktuators (siehe Pfeilangabe in3 und siehe1 ). Eine Rückstellung entgegen der Aktorkraft erfolgt über nicht bezeichnete Druckfedermittel. - Im Entkoppelmodus verschwenkt bei Nockenhub nach Nockengrundkreisdurchlauf der Ventilkipphebel 5 „leer“ über den stehenden Nockenkipphebel 5. Hierbei ist ein Überdrehschutz vorgesehen, über welchen eine maximal aufgespreizte Position von Nocken- und Ventilkipphebel 4, 5, entgegen der Kraft der beiden Drehschenkelfedern 15, voneinander begrenzt ist. Wie in
2 bezeichnet, ist an einer Oberseite 29 der Kipphebelgruppe 3, an dem Nockenkipphebel 4, eine quer verlaufende Anschlagstirn 30 appliziert. In Verschwenkrichtung dieser gegenüberliegend hat der Ventilkipphebel 5 eine ebenfalls quer verlaufende Stoppfläche 31. - Auch sind Maßnahmen zur Begrenzung eines Rückschwenkens im Entkoppelmodus zwischen dem Nockenkipphebel 4 und dem Ventilkipphebel 5 vorgesehen (siehe
2 ). Die Rückschwenkbewegung mit ablaufender Nockenflanke wird über die Kraft der beiden Drehschenkelfedern 15 bewerkstelligt. Bei dieser Position haben Nocken- und Ventilkipphebel 4, 5 eine maximal eingeknickte Position zueinander und es fluchten die Querbohrungen 22, 23 miteinander, so, dass das Paket an Kolben 24, 25 abschnittsweise über eine Trennfläche zwischen Nocken- und Ventilkipphebel 4, 5 hinweg über den e-Aktuator verlagert werden kann (Koppelfall). Hierfür hat der Nockenkipphebel 4 an einer Unterseite 26 der Kipphebelgruppe 3 eine quer verlaufende Ausformung 27, welcher eine komplementäre Gegenkontur 28 am Ventilkipphebel 5 gegenüber liegt. - Liste der Bezugszahlen
-
- 1
- Baueinheit
- 2
- Achsstück
- 3
- Kipphebelgruppe
- 4
- Nockenkipphebel
- 5
- Ventilkipphebel
- 6
- Achsstücklängsseite
- 7
- Längsende
- 8
- Nockenanlauffläche
- 9
- Achsstücklängsseite
- 10
- Längsende
- 11
- Ventilkontaktfläche
- 12
- Längswand
- 13
- Rohransatz
- 14
- Windungspaket
- 15
- Drehschenkelfeder
- 16
- Endschenkel
- 17
- Endschenkel
- 18
- Endansatz
- 19
- Koppelschiebermittel
- 20
- Längsende
- 21
- Versteifungssteg
- 22
- Querbohrung
- 23
- Querbohrung
- 24
- zweiter Kolben
- 25
- erster Kolben
- 26
- Unterseite
- 27
- Ausformung
- 28
- Gegenkontur
- 29
- Oberseite
- 30
- Anschlagstirn
- 31
- Stoppfläche
- 32
- Endstirn
- 33
- Außenseite
- 34
- Tastfläche
Claims (4)
- Baueinheit (1) für einen schaltbaren Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine, aufweisend ein Achsstück (2) und wenigstens eine Kipphebelgruppe (3) hierauf, die einen Nockenkipphebel (4) und einen Ventilkipphebel (5), relativ zueinander verschwenkbeweglich jeweils auf dem Achsstück (2), umfasst, wobei der Nockenkipphebel (4) an einer Achsstücklängsseite (6) an seinem äußeren Längsende (7) eine Nockenanlauffläche (8) und der Ventilkipphebel (5) an einer anderen Achsstücklängsseite (9) an seinem äußeren Längsende (10) eine zumindest mittelbare Ventilkontaktfläche (11) haben, wobei Längsmittelebenen von Nockenkipphebel (4) und Ventilkipphebel (5) koinzidieren und der Nockenkipphebel (4) den Ventilkipphebel (5) im Bereich des Achsstücks (2) mit seinen Längswänden (12) einfasst und von jeder Längswand (12) ein Rohransatz (13) außen wegsteht, über welche Rohransätze (13) der Nockenkipphebel (4) auf dem Achsstück (2) gelagert ist, wobei zumindest einer der Rohransätze (13) von einem Windungspaket (14) einer Drehschenkelfeder (15) als Nockenrückstellfeder umfasst ist, deren einer Endschenkel (16) auf dem Nockenkipphebel (4) und deren anderer Endschenkel (17) auf dem Ventilkipphebel (5) abgestützt sind, wobei der Ventilkipphebel (5) auf der einen Achsstücklängsseite (6) mit einem in Richtung zur Nockenanlauffläche (8) am Nockenkipphebel (4) gerichteten Endansatz (18) zwischen den Längswänden (12) des Nockenkipphebels (4) verläuft, wobei in der Kipphebelgruppe (3) quer angeordnete, an der einen Achsstücklängsseite (6) liegende sowie aus wenigstens einem ersten und einem zweiten Kolben (25, 24) bestehende Koppelschiebermittel (19) verlaufen, welche über einen elektromagnetischen Aktuator zumindest mittelbar in wenigstens eine Längsrichtung verlagerbar sind, wobei der erste Kolben (25) im Entkoppelmodus komplett durch eine Querbohrung (23) des Endansatzes (18) des Ventilkipphebels (5) geht und der zweite Kolben (24) diesem an seiner einen Endstirn (32) in der Querbohrung (22) eines der Längswände (12) des Nockenkipphebels (4) vorgelagert ist und welcher zweite Kolben (24) an dessen Außenseite (33) eine Tastfläche (34) für den zumindest mittelbaren Angriff des Aktuators hat.
- Baueinheit nach
Anspruch 1 , wobei die Längswände (12) des Nockenkipphebels (4) an seinem inneren Längsende (20) bei dem Achsstück (2) von einem den Endansatz (18) des Ventilkipphebels (5) zumindest abschnittsweise einhausenden Versteifungssteg (21) verbunden sind. - Baueinheit nach
Anspruch 1 , wobei, zur Darstellung einer Rückschwenkposition im Entkoppelmodus zwischen dem Nockenkipphebel (4) und dem Ventilkipphebel (5), bei welcher Rückschwenkposition Querbohrungen (22, 23) für die als wenigstens zwei Kolben (24, 25) ausgebildeten Koppelschiebermittel (19) in der Kipphebelgruppe (3) zueinander fluchten, an einer Unterseite (26) bei dem Nocken- oder Ventilkipphebel (4, 5) eine quer verlaufende Ausformung (27) sitzt, welche mit einer komplementären Gegenkontur (28) an dem anderen Ventil- oder Nockenkipphebel (5, 4) kommuniziert. - Baueinheit nach
Anspruch 1 oder3 , wobei, zur Darstellung eines Überdrehschutzes im Entkoppelmodus des Nockenkipphebels (4) über den Ventilkipphebel (5), an einer Oberseite (29) bei dem Nocken- oder Ventilkipphebel (4, 5) eine quer verlaufende Anschlagstirn (30) appliziert ist, welcher am anderen Ventil- oder Nockenkipphebel (5, 4) eine quer verlaufende Stoppfläche (31) gegenüberliegt.
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