DE102022109898A1

DE102022109898A1 - Baugruppe für einen variablen Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine, mit einer schaltbaren Brücke und mit wenigstens einem e-Aktuator

Info

Publication number: DE102022109898A1
Application number: DE102022109898.2A
Authority: DE
Inventors: Dimitri Schott; Harald Elendt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2022-04-25
Filing date: 2022-04-25
Publication date: 2023-10-26

Abstract

Vorgeschlagen ist eine Baugruppe (1) für einen variablen Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine, mit einer schaltbaren Brücke (2) und mit einem e-Aktuator (3), welche Brücke (2) an deren ventilseitiger Unterstirn (4) für einen Kontakt mit zwei Gaswechselventilen (5, 6) vorgesehen ist sowie an ihrer ventilfernen Oberstirn (7) eine von einem Schwenkfinger (8) des e-Aktuators (3) in zwei Positionen (A, B) längsverschiebbare Sperrplatte (9) zum Umschalten der Brücke (2) hat, welche Sperrplatte (9) in der ersten Position (A) eine einem Fuß (10) eines hebelartigen Nockenfolgers (12) nachgeordnete Eintauchöffnung (14) in der Oberstirn (7) so überdeckt, dass der Hub dieses Nockenfolgers (12) wirksam ist, welche Sperrplatte (9) in der zweiten Position (B) die Eintauchöffnung (14) für ein Eintauchen des Fußes (10) des Nockenfolgers (12) freigibt, so dass dessen Hub leerläuft, wobei von der Sperrplatte (9) beidseitig Schenkel (16, 17) abhängen, über welche diese an Längsseiten (18, 19) der Brücke (2) geführt ist, wobei der e-Aktuator (3) einer Längsseite (18) der Sperrplatte (9) vorgeordnet ist und dessen Schwenkfinger (8) über einen aktorfernen Bereich (20) mit einem Mitnehmer (21) des zugewandten Schenkels (16) der Sperrplatte (9) in Eingriff steht, welcher Mitnehmer (21) aus zwei orthogonal von dem Schenkel (16) abstehenden, nebeneinander liegenden Führungszapfen (22, 23) besteht, wobei der Schwenkfinger (8) eine Platte ist, welche über deren Flanken (24, 25) zwischen den Führungszapfen (22, 23) anliegt und wobei den Flanken (24, 25) des Schwenkfingers (8) eine derartig gewölbte Profilierung im Anlagebereich immanent ist, dass beim Verschwenken des Schwenkfingers (8) von einer in die jeweils andere Position die Sperrplatte (9) zunächst beschleunigt und vor Erreichen der anderen Position gebremst wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Baugruppe für einen variablen Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine, mit einer schaltbaren Brücke und mit wenigstens einem e-Aktuator, welche Brücke an deren ventilseitiger Unterstirn für einen Kontakt mit zwei oder mehr Gaswechselventilen vorgesehen ist sowie an ihrer ventilfernen Oberstirn eine von einem Schwenkfinger des e-Aktuators in zwei Positionen längsverschiebbare Sperrplatte zum Umschalten der Brücke hat, welche Sperrplatte in der ersten Position eine einem Fuß eines hebelartigen Nockenfolgers nachgeordnete Eintauchöffnung in der Oberstirn so überdeckt, dass der Hub dieses Nockenfolgers wirksam ist, welche Sperrplatte in der zweiten Position die Eintauchöffnung für ein Eintauchen des Fußes des Nockenfolgers freigibt, so dass dessen Hub leerläuft, wobei von der Sperrplatte beidseitig Schenkel abhängen, über welche diese an Längsseiten der Brücke geführt ist und wobei der e-Aktuator, in Gaswechselventilrichtung stehend, einer Längsseite der Sperrplatte vorgeordnet ist und dessen Schwenkfinger über einen aktorfernen Bereich mit einem Mitnehmer des zugewandten Schenkels der Sperrplatte in Eingriff steht.
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.
Die nicht vorveröffentlichte DE 10 2021 124 457.9 zeigt in 1 eine Baugruppe, deren schaltbare Brücke von zwei Kipphebeln beaufschlagbar ist. Der einen Schenkel der Sperrplatte beaufschlagende Schwenkarm besteht aus zwei zueinander beabstandeten planen Platten. Letztgenannte umfassen einen von dem Schenkel abragenden separaten Stift als Mitnehmer. Jedem Kipphebel ist eine über die Sperrplatte selektiv blockierbare Eintauchöffnung in der Brücke zugeordnet.
Aufgabe ist es, eine Baugruppe mit einer vereinfachten Aktuierung der Sperrplatte zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Mitnehmer aus zwei orthogonal von dem Schenkel abstehenden, nebeneinander liegenden Führungszapfen besteht, wobei der Schwenkfinger eine Platte ist, welche über deren Flanken zwischen den Führungszapfen anliegt und wobei den Flanken des Schwenkfingers eine derartig gewölbte Profilierung im Anlagebereich immanent ist, dass beim Verschwenken des Schwenkfingers von einer in die jeweils andere Position die Sperrplatte zunächst beschleunigt und vor Erreichen der anderen Position gebremst wird.
Somit besitzt die Baugruppe eine schaltbare Brücke, deren Sperrplatte über den dünnwandigen, plattenartigen Stellfinger simpel zu betätigen ist. Zugleich wird festgestellt, dass die Brücke aus weniger und einfach zu montierenden Bauteilen besteht. Zudem wird über die Geometrie der Flanken des Schwenkfingers im Zusammenwirken mit den beiden bevorzugt permanent in Kontakt befindlichen Innenseiten der Führungszapfen ein weitestgehend reibungsarmes, ruckfreies, positives und negatives Beschleunigen der Sperrplatte bei deren Verlagerung von ihrer einen in die jeweils andere Position gewährleistet.
Der von einem aktuatorseitigen Kippmechanismus ausgehende Schwenkarm, dessen Bewegung in eine Richtung über Aktorkraft bei Bestromung und dessen Bewegung in die entgegengesetzte Richtung über die Kraft eines bspw. im Kippmechanismus verbauten Druckfedermittels bewerkstelligt wird, kann als simples Blechteil mit nur geringer Dicke vorliegen.
Klar ist, dass auch bspw. jeder Längsseite der Brücke ein e-Aktuator mit entsprechendem Schwenkarm etc. vorgeordnet sein kann. Somit könnte die Sperrplatte bspw. in beide Längsrichtungen auf der Brücke über Aktorkraft verlagert werden. Der Aktuator kann auch über zwei separat ausfahrbare Stellstifte verfügen, so dass eine elektromagnetische Beaufschlagung des Schwenkarms in beide Richtungen erfolgen kann.
Das permanente Anliegen des Schwenkarms zwischen den Führungszapfen, wobei auch ein geringfügiges Spiel vorgesehen sein kann, sichert ein ruckfreies Verfahren der Sperrplatte.
Gemäß einer Fortbildung der Erfindung sollen die Sperrplatte gemeinsam mit den Führungszapfen und den abhängenden Schenkeln einteilig ausgebildet sein. Hierbei ist an eine Blech- oder Gussvariante gedacht. Alternativ kommt auch eine MIM-Ausbildung infrage. Die Schenkel der Sperrplatte können auch längs nach den Führungszapfen zur besseren Führung verlängert sein.
Nach einer weiteren Konkretisierung ist es vorgeschlagen, die beiden Führungszapfen mit einer Länge lediglich in der Dicke des Schwenkfingers bis maximal zu dessen doppelter Dicke auszubilden. Somit wird Material gespart und das auf die Sperrplatte eingeleitete Drehmoment in Grenzen gehalten.
Zudem ist ein vergleichsweise großer Abstand der beiden Führungszapfen voneinander vorgesehen. Demnach sollen die Führungszapfen von Seitenstirnen des Schenkels der Sperrplatte oder einem seitenstirnnahen Bereich ausgehen. Vorteilhaft ist zudem eine „hochliegende“ Anordnung der Zapfen, so dass diese idealerweise auf Höhe der Sperrplatte auf der Brücke verlaufen. Auch hierbei ist der Momenteneintrag in die Brücke reduziert.
Schließlich ist eine lineare Führung und Abhebsicherung für die Sperrplatte an / von der Brücke vorgesehen. Vorgeschlagen sind hierbei einfache Formschlussmittel wie eine Feder-Nut-Führung. Ggf. kann die Brücke auch beidendig mit Anschlagmitteln für die Sperrplatte ausgebildet sein, so dass diese nicht längs abrutschen kann (bspw. im Montagefall).
Ein Einsatz der Baugruppe ist auch in Brennkraftmaschinen für PKWs oder dergleichen denkbar und vorgesehen.
Zur Zeichnung:

• 1 zeigt eine räumliche Ansicht der Baugruppe mit zwei Nockenfolgern (Kipphebel) und zwei Gaswechselventilen;
• 2 zeigt in einer räumlichen Ansicht die Baugruppe als Einzelheit und
• 3 zeigt die Sperrplatte mit Schenkeln und Führungszapfen.

Aus 1 geht eine Baugruppe 1 für einen variablen Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine mit weiteren Bauteilen hervor. Die Baugruppe 1 umfasst eine schaltbaren Brücke 2 und einen dieser deren einer Längsseite 18 vorgeordneten e-Aktuator 3.
Die Brücke 2 wirkt an deren ventilseitiger Unterstirn 4 beidendig auf je ein Gaswechselventil 5, 6 ein. An ihrer ventilfernen Oberstirn 7 hat die Brücke 2 eine von einem Schwenkfinger 8 des zylinderkopffest und aufrecht verbauten e-Aktuators 3 in zwei Positionen A, B (s. a. 2) längsverschiebbare Sperrplatte 9 zum Umschalten. Die Brücke 2 besitzt in ihrer Oberstirn 7, bei den Positionen A, B, je eine Eintauchöffnung 14, 15 für einen gelenkig angebundenen Fuß 10, 11 je eines als Kipphebel ausgebildeten Nockenfolgers 12, 13.
Von der Sperrplatte 9 hängen beidseits einteilig angebundene Schenkel 16, 17 ab, über welche die Sperrplatte 9 an Längsseiten 18, 19 der Brücke 2 geführt ist. Zu erkennen ist hierbei am besten aus den 2, 3, dass die Sperrplatte 9 über eine Feder-Nut-Führung als Formschlussmittel 29 zwischen deren beiden Schenkeln 16, 17 und den Längsseiten 18, 19 der Brücke 2 an Letztgenannter linear geführt ist.
Von dem Schenkel 16 der Sperrplatte 9 stehen zwei seitlich voneinander beabstandete Führungszapfen 22, 23 als Mitnehmer 21 zur Einfassung des plattenförmig ausgebildeten Schwenkfingers 8 des e-Aktuators 3 einteilig ab. Genauer gesagt, läuft der Schwenkfinger 8 über seine Flanken 24, 25 zwischen den Führungszapfen 22, 23. Die Flanken 24, 25 haben eine derartig gewölbte Profilierung im Anlagebereich an Innenseiten der Führungszapfen 22, 23, dass beim Verschwenken des Schwenkfingers 8 von einer in die jeweils andere Position A, B / B, A die Sperrplatte 9 zunächst beschleunigt und vor Erreichen der anderen Position gebremst wird. Geschickt ist die Profilierung der Flanken 24, 25 des Schwenkfingers 8 dabei so ausgelegt, dass die Sperrplatte 9 bei Erreichen der anderen Endposition bis zum Stillstand gebremst wird.
Wie gut aus 2 ersichtlich, stehen die beiden Führungszapfen 22, 23 nur geringfügig über den platten- oder zapfenartigen Schwenkfingers 8 hinaus und sind vergleichsweise nahe bei der Oberseite 26 der Sperrplatte 9 angebunden.
Bei der in 2 gezeichneten Position A (rechte Stellung) der Sperrplatte 9 überdeckt diese eine dem Fuß 10 des Nockenfolgers 12 nachgeordnete und als Bohrung ausgebildete Eintauchöffnung 14 in der Oberstirn 7 der Brücke 2. Somit ist der Hub des Nockenfolgers 12 wirksam. Der Hub des Nockenfolgers 13 läuft leer in die als Aussparung auf der Oberseite 7 der Brücke 2 ausgebildete Eintauchöffnung 15 und wird somit nicht auf die Brücke 2 übertragen.
Bei der in 1 gezeichneten Position B (linke Stellung) der Sperrplatte 9 überdeckt diese die dem Fuß 11 des Nockenfolgers 13 nachgeordnete Eintauchöffnung 15 in der Oberstirn 7 der Brücke 2. Somit ist der Hub des Nockenfolgers 13 wirksam. Der Hub des Nockenfolgers 12 läuft leer in die Eintauchöffnung 14 und wird somit nicht auf die Brücke 2 übertragen.
Denkbar und vorgesehen ist es, der Brücke 7 auch lediglich einen Nockenfolger zuzuordnen. Die Baueinheit 7 kann auslassseitig appliziert und bspw. zur Abgasrückführung, als Motorbremse (1- oder Mehrtaktverfahren) oder zur kompletten Ventildeaktivierung verwendet werden. Ein einlassseitiger Einsatz der Baueinheit 7 kommt gleichermaßen infrage.
Liste der Bezugszahlen

1: Baugruppe
2: Brücke
3: e-Aktuator
4: Unterstirn
5: Gaswechselventil
6: Gaswechselventil
7: Oberstirn
8: Schwenkfinger
9: Sperrplatte
10: Fuß
11: Fuß
12: Nockenfolger
13: Nockenfolger
14: Eintauchöffnung
15: Eintauchöffnung
16: Schenkel
17: Schenkel
18: Längsseite
19: Längsseite
20: Bereich
21: Mitnehmer
22: Führungszapfen
23: Führungszapfen
24: Flanke
25: Flanke
26: Oberseite
27: Unterkante
28: Seitenstirn
29: Formschlussmittel
A: Position
B: Position

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1020211244579 [0003]

Claims

Baugruppe (1) für einen variablen Ventiltrieb einer Schwerlastbrennkraftmaschine, mit einer schaltbaren Brücke (2) und mit wenigstens einem e-Aktuator (3), welche Brücke (2) an deren ventilseitiger Unterstirn (4) für einen Kontakt mit zwei oder mehr Gaswechselventilen (5, 6) vorgesehen ist sowie an ihrer ventilfernen Oberstirn (7) eine von einem Schwenkfinger (8) des e-Aktuators (3) in zwei Positionen (A, B) längsverschiebbare Sperrplatte (9) zum Umschalten der Brücke (2) hat, welche Sperrplatte (9) in der ersten Position (A) eine einem Fuß (10) eines hebelartigen Nockenfolgers (12) nachgeordnete Eintauchöffnung (14) in der Oberstirn (7) so überdeckt, dass der Hub dieses Nockenfolgers (12) wirksam ist, welche Sperrplatte (9) in der zweiten Position (B) die Eintauchöffnung (14) für ein Eintauchen des Fußes (10) des Nockenfolgers (12) freigibt, so dass dessen Hub leerläuft, wobei von der Sperrplatte (9) beidseitig Schenkel (16, 17) abhängen, über welche diese an Längsseiten (18) der Brücke (2) geführt ist und wobei der e-Aktuator (3), in Gaswechselventilrichtung stehend, einer Längsseite (18) der Sperrplatte (9) vorgeordnet ist und dessen Schwenkfinger (8) über einen aktorfernen Bereich (20) mit einem Mitnehmer (21) des zugewandten Schenkels (16) der Sperrplatte (9) in Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass der Mitnehmer (21) aus zwei orthogonal von dem Schenkel (16) abstehenden, nebeneinander liegenden Führungszapfen (22, 23) besteht, wobei der Schwenkfinger (8) eine Platte ist, welche über deren Flanken (24, 25) zwischen den Führungszapfen (22, 23) anliegt und wobei den Flanken (24, 25) des Schwenkfingers (8) eine derartig gewölbte Profilierung im Anlagebereich immanent ist, dass beim Verschwenken des Schwenkfingers (8) von einer in die jeweils andere Position die Sperrplatte (9) zunächst beschleunigt und vor Erreichen der anderen Position gebremst wird.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilierung der Flanken (24, 25) des Schwenkfingers (8) so ausgelegt ist, dass die Sperrplatte (9) bei Erreichen der anderen Position bis zum Stillstand gebremst wird.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrplatte (9) gemeinsam mit ihren Schenkeln (16, 17) und Führungszapfen (22, 23) einteilig ist.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungszapfen (22, 23) eine Länge lediglich in der Dicke des Schwenkfingers (8) bis maximal zu dessen doppelter Dicke haben.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungszapfen (22, 23) als Mitnehmer an dem Schenkel (16) der Sperrplatte (9) entweder auf Höhe dieser oder zumindest in einem oberen halben Längenabschnitt zwischen einer Oberseite (26) der Sperrplatte (9) und einer Unterkante (27) des Schenkels (16) liegen.
Baugruppe nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Führungszapfen (22, 23) an dem Schenkel (16) der Sperrplatte (9) von Seitenstirnen (28) des Schenkels (16) der Sperrplatte (9) oder einem seitenstirnnahen Bereich ausgehen.
Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sperrplatte (9) über Formschlussmittel (29) zwischen deren beiden Schenkeln (16, 17) und den Längsseiten (18, 19) der Brücke (2) an der Brücke (2) geführt ist.
Baugruppe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Formschlussmittel (29) als eine Feder-Nut-Führung vorliegen.