DE19637066A1 - Valve operating device with stop function - Google Patents

Valve operating device with stop function

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Abstract

A primary lever (1) is driven by the camshaft and a secondary lever (6) operates the valve. The primary and secondary lever are coupled together for power transmission by a coupling bolt (5) and in the coupled state are pivotable around a common axis (3). The coupling bolt is displaceable against the force of a spring (7) in one of the two levers and in the coupled state transmits the force necessary for opening the valve from the primary lever to the secondary lever. At least one force transmission surface between the coupling bolt and the levers is formed as an even surface and in its area pressure forces and non-tractive forces are transmitted.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilbetätigungseinrichtung mit Sperrfunktion zwecks Abschaltung eines Ventils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a valve actuation device with locking function to shut off a valve after Preamble of claim 1.

Bei vielen Vorrichtungen zur Zylinderabschaltung durch Ven­ tilabschaltung ist ein von der Nockenwelle angetriebener Primärhebel mittels eines Verriegelungsmechanismus mit ei­ nem das Ventil betätigenden Sekundärhebel formschlüssig so verbindbar, daß beide relativ zueinander keinen Freiheits­ grad aufweisen, so z. B. in der DE-OS 38 00 347 und DE-OS 35 23 531 beschrieben.In many devices for cylinder deactivation by Ven tilabschalt is a driven by the camshaft Primary lever by means of a locking mechanism with egg nem the valve actuating secondary lever in a form-fitting manner connectable that both have no freedom relative to each other have degrees, so z. B. in DE-OS 38 00 347 and DE-OS 35 23 531.

Bei Kopplung von Primär- und Sekundärhebel wird das Ventil betätigt, bei entkoppelten Hebeln bleibt das Ventil abge­ schaltet, Primär- und Sekundärhebel bewegen sich relativ zueinander.When the primary and secondary lever are coupled, the valve actuated, the valve remains disconnected when the levers are disconnected switches, primary and secondary levers move relatively to each other.

Die Kopplung erfolgt bei Drehzahlen von beispielsweise 3000 l/min, das heißt, daß für den Kopplungsvorgang, der nur bei auf dem Grundkreis der Nockenwelle laufendem Hebel erfolgen kann, ein Zeitraum von ca. 5 Millisekunden zur Verfügung steht. Damit in diesem Zeitraum ein Koppeln mög­ lich ist, müssen Primär- und Sekundär-Hebel sehr exakt zu­ einander positioniert sein. Dadurch wird eine hohe Ferti­ gungspräzision erforderlich und zusätzlich müssen die ein­ zelnen Bauteile in mehreren Klassen einander zugepaart wer­ den. Es entsteht also ein deutlicher Kostenfaktor, der bis­ her jedoch auch in der Serienfertigung in Kauf genommen wurde.The coupling takes place at speeds of, for example 3000 l / min, that is, for the coupling process, the only with lever running on the camshaft base circle can take place, a period of about 5 milliseconds Available. So that pairing is possible during this period is, primary and secondary levers must be closed very precisely be positioned to each other. This makes a high ferti Precision required and additionally the  individual components in several classes are paired with each other the. So there is a clear cost factor that up to but also accepted in series production has been.

Trotz der hohen Fertigungspräzision ist für ein sicheres Einrasten des Kopplungsbolzens ein Spiel von ca. 5/100 mm erforderlich. Dieses Spiel entspricht einem bestimmten, nicht zu vernachlässigendem Drehwinkel der Nockenwelle. Durch dieses Spiel entstehen bei der Auslegung des Verbren­ nungsvorgangs Unsicherheiten infolge der unterschiedlichen Öffnungszeiten der Ventile, wodurch insbesondere der Rest­ gasanteil am Frischgas und der Verbrauch sowie die Abgas­ emissionen beeinflußt werden.Despite the high manufacturing precision is for a safe Engage the coupling bolt with a play of approx. 5/100 mm required. This game corresponds to a certain not negligible angle of rotation of the camshaft. This game creates when interpreting the scorching uncertainties due to the different Opening times of the valves, which in particular the rest Share of gas in fresh gas and consumption as well as exhaust gas emissions are affected.

Die Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, eine gattungsgemäße Ventilbetätigungseinrichtung bereitzustel­ len, die einerseits eine geringere Fertigungspräzision und somit eine Kosteneinsparung ermöglicht und andererseits ein geringes Kopplungsspiel aufweist, wodurch eine exakte Aus­ legung des Verbrennungsvorgangs ermöglicht wird.The invention is therefore concerned with the problem of a to provide generic valve actuation device len, on the one hand a lower manufacturing precision and thus enables cost savings and, on the other hand, a has low coupling play, making an exact off the combustion process is enabled.

Dieses Problem wird beim gattungsgemäßen Gegenstand durch eine Ausbildung mit den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegen­ stand der Unteransprüche.This problem is solved by the generic subject training with the characteristic features of the An spell 1 solved. Advantageous further developments are counter stood the subclaims.

Die Erfindung beruht auf dem Grundgedanken, eine form­ schlüssige Bolzen-Verbindung, die die Übertragung sowohl von Druckkräften als auch von Zugkräften ermöglicht, zu er­ setzen durch ebene Kopplungsflächen, die im wesentlichen nur Druckkräfte, nicht jedoch Zugkräfte übertragen können. Der Zusammenhalt der Bauteile entgegen der Druckübertra­ gungsrichtung ergibt sich durch die im Ventiltrieb vorhan­ denen Federn und ggfs. die hydraulische Spielausgleichsvor­ richtung. The invention is based on the basic idea, a form conclusive bolt connection that both the transmission of compressive forces as well as tensile forces enables him to put through flat coupling surfaces that essentially can only transmit compressive forces, but not tensile forces. The cohesion of the components against the pressure transfer direction results from the existing in the valve train which springs and, if necessary, the hydraulic backlash compensation direction.  

Am Kopplungsbolzen liegt die ebene Kopplungsfläche vorteil­ haft im Bereich einer Stirnfläche. Der Kopplungsbolzen ist axial verschiebbar.The flat coupling surface is advantageous on the coupling bolt stuck in the area of an end face. The coupling bolt is axially displaceable.

Insgesamt ergibt sich durch die Schaffung ebener Kopplungs­ flächen bei gegen Null gehendem Kopplungsspiel ein deutli­ cher Kostenvorteil, daOverall, the creation of level coupling results surfaces with a coupling play approaching zero cher cost advantage because

  • a) derart ebene Kopplungsflächen an Nocken und an He­ beln sehr wirtschaftlich im Paket hergestellt wer­ den könnena) such flat coupling surfaces on cams and on He very economical in a package that can
  • b) Sortierungsmessungen passender Primär- und Sekun­ där-Hebel entfallen könnenb) Sorting measurements of suitable primary and secondary där lever can be omitted
  • c) Lage- und Formtoleranzen der in geometrischer Be­ ziehung stehenden Funktionsflächen und Bohrungen vergrößert werden können (Nabenbohrung zu Kopp­ lungsflächen-Rollenlagerbohrung-Gleitschuhfläche)c) position and shape tolerances of the geometrical Be drawing standing functional surfaces and holes can be enlarged (hub bore to Kopp areas-roller bearing bore-sliding shoe surface)
  • d) gegenüber den vorbekannten Systemen an mindestens einem Hebel niedriger legierte Werkstoffe einsetz­ bar sind.d) compared to the previously known systems at least use a lever of lower alloyed materials are cash.

Durch die Schaffung von Anzugsschrägen gemäß Anspruch 4 wird das noch vorhandene Spiel weiter minimiert. Dabei ist der Neigungswinkel der Kopplungsfläche gegenüber der Mit­ telachse des Kopplungsbolzens so zu wählen, daß noch Selbsthemmung vorhanden ist, also relativ klein, z. B. 3°.By creating bevels according to claim 4 the remaining game will be further minimized. It is the angle of inclination of the coupling surface with respect to the Mit telachse of the coupling bolt to choose so that Self-locking is available, i.e. relatively small, e.g. B. 3 °.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von zwei zeichne­ risch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. The invention will now be described with reference to two risch illustrated embodiments.  

Es zeigt:It shows:

Fig. 1 die erfindungsgemäße Ventilbetätigungsvor­ richtung im gekoppelten Zustand (Quer­ schnitt) Fig. 1, the invention Ventilbetätigungsvor direction in the coupled state (cross section)

Fig. 2 die erfindungsgemäße Ventilbetätigungsvor­ richtung im entkoppelten Zustand (Quer­ schnitt) Fig. 2, the direction Ventilbetätigungsvor invention in the decoupled state (cross section)

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Ansicht von oben Fig. 3 shows a second embodiment in a view from above

Fig. 4 das zweite Ausführungsbeispiel im Querschnitt, gekoppelter Zustand. Fig. 4 shows the second embodiment in cross section, coupled state.

Ein von einer nicht dargestellten Nockenwelle angetriebener Primärhebel 1, der den Nocken über eine Rolle 2 kontak­ tiert, ist auf einer Kipphebelwelle 3 gelagert. Der Primär­ hebel 1 weist eine ebene Kopplungsfläche 4 auf, mit der er die ihm von der Nockenwelle aufgezwungene Bewegung auf ei­ nen Kopplungsbolzen 5 überträgt, der im wesentlichen zylin­ drisch ausgebildet ist und an seiner - im gekoppelten Zu­ stand - der Kopplungsfläche 4 gegenüberliegenden Seite eine Abflachung 4′ aufweist.A driven by a camshaft, not shown, primary lever 1 , which contacts the cam via a roller 2 , is mounted on a rocker arm shaft 3 . The primary lever 1 has a flat coupling surface 4 , with which it transmits the movement forced on it by the camshaft to egg NEN coupling bolt 5 , which is essentially cylin drical and on its - in the coupled state - the coupling surface 4 opposite side Flattening 4 'has.

Der Kopplungsbolzen 5 ist gleitverschiebbar in einem eben­ falls auf der Kipphebelwelle 3 gelagerten Sekundärhebel 6 angeordnet und wird von einer Feder 7 in Richtung des Pri­ märhebels gedrückt. Ist der Kopplungsbolzen 5 wie in Fig. 1 dargestellt ausgefahren, so sind Primärhebel 1 und Sekun­ därhebel 6 miteinander gekoppelt und die Nockenwelle kann über die Hebel 1 und 6 das Ventil betätigen. The coupling pin 5 is slidably arranged in a just if mounted on the rocker arm shaft 3 secondary lever 6 and is pressed by a spring 7 in the direction of the pri lever. If the coupling bolt 5 is extended as shown in Fig. 1, primary lever 1 and secondary lever 6 are coupled together and the camshaft can actuate the valve via levers 1 and 6 .

Die Kopplungsflächen zwischen Primärhebel 1 und Kopplungs­ bolzen 5 sind eben und können eine leichte Anzugsschräge aufweisen, die eine selbsttätige Spielminimierung zur Folge hat. Der Kopplungsbolzen 5 weist eine nicht dargestellte Verdrehsicherung in Form einer Axialführung auf, die ihn in einer das Einkoppeln ermöglichenden Lage hält.The coupling surfaces between primary lever 1 and coupling bolt 5 are flat and can have a slight bevel that has an automatic game minimization result. The coupling bolt 5 has an anti-rotation lock, not shown, in the form of an axial guide, which holds it in a position that enables coupling.

Im gekoppelten Zustand liegt der Primärhebel 1 am Kopp­ lungsbolzen 5 an und drückt bei entsprechender Position der Nockenwelle den Sekundärhebel 6 gegen die Kraft der Ventil­ feder nach unten.In the coupled state, the primary lever 1 lies on the coupling pin 5 and presses the secondary lever 6 against the force of the valve spring downward in the corresponding position of the camshaft.

Wenn Primärhebel 1 und Sekundärhebel 6 entkoppelt werden sollen (vgl. Fig. 2), so wird ein im Primärhebel 1 gelager­ ter Schaltkolben 8 hydraulisch ausgefahren, der den Kopp­ lungsbolzen 5 unter Vorspannung der Feder 7 in den Sekun­ därhebel 6 drückt. Das zum Ausfahren des Schaltkolbens 8 erforderliche Hydraulikfluid wird dabei über die Kipphebel­ welle 3 zugeführt. Sobald die ebene Kopplungsfläche 4 die ebene Kontaktfläche 4′ des Kopplungsbolzens 5 nicht mehr kontaktiert, sind Primärhebel 1 und Sekundärhebel 6 entkop­ pelt und das Ventil wird nicht mehr betätigt. Der Primärhe­ bel 1 wird weiter durch die Nockenwelle betätigt und schwingt relativ zum feststehenden Sekundärhebel 6. Dabei wird durch den ausgefahrenen Schaltkolben 8 ein Wiederein­ rasten des Kopplungsbolzens 5 in den Primärhebel 1 verhin­ dert. Der Schaltkolben 8 gleitet auf einer Lauffläche 9 des Kopplungsbolzens 5. Die gegeneinander gleitenden Laufflä­ chen von Schaltkolben 8 und Kopplungsbolzen 5 weisen Radien auf, so daß sich eine flächige, verschleißarme Anlage er­ gibt. If primary lever 1 and secondary lever 6 are to be decoupled (see. Fig. 2), a stored in the primary lever 1 ter switching piston 8 is hydraulically extended, the coupling bolt 5 presses the spring 7 in the secondary lever 6 . The hydraulic fluid required to extend the shift piston 8 is supplied via the rocker arm shaft 3 . Once the planar coupling surface 4, the flat contact surface 4 of the coupling bolt 5 is no longer contacted by 'primary lever 1 and the secondary lever 6 are pelt entkop and the valve is no longer actuated. The primary lever 1 is actuated further by the camshaft and swings relative to the fixed secondary lever 6 . In this case, a restart will rest of the coupling bolt 5 changed in the primary lever 1 vented by the extended switching piston. 8 The switching piston 8 slides on a running surface 9 of the coupling pin 5 . The mutually sliding Laufflä surfaces of switching piston 8 and coupling pin 5 have radii, so that there is a flat, low-wear system he gives.

Im entkoppelten Zustand läuft der Sekundärhebel 6 minde­ stens auf dem Grundkreis des Nockens, da sich ansonsten das üblicherweise am Sekundärhebel 6 angreifende hydraulische Ausgleichselement zu weit ausdehnen könnte.In the decoupled state, the secondary lever 6 runs at least on the base circle of the cam, since otherwise the hydraulic compensating element, which usually acts on the secondary lever 6 , could expand too far.

Sollte bei Abschalten des Motors das Ventil gerade abge­ schaltet sein, so erfolgt das Wiedereinrasten des Kopp­ lungsbolzens 5 beim Startvorgang ohne vorherigen Öldruck­ aufbau allein durch die Kraft der Feder 7. Dies stellt ver­ glichen mit ähnlichen Ventilabschaltvorrichtungen, bei de­ nen Primär- und Sekundärhebel nur bei vorhandenem Öldruck gekoppelt sind, einen deutlichen Vorteil dar, da bei diesen die Gefahr besteht, daß beim Startvorgang kein zum Einra­ sten des Kopplungsbolzens ausreichender Öldruckaufbau er­ folgt.If the valve is switched off when the engine is switched off, the coupling pin 5 is re-engaged during the starting process without prior oil pressure build-up solely by the force of the spring 7 . This is compared to similar valve shut-off devices, in which the primary and secondary levers are only coupled when the oil pressure is present, since it has the risk that there is no sufficient oil pressure build-up to lock the coupling bolt during the starting process.

Beim zweiten Ausführungsbeispiel ist der Kopplungsbolzen 5 im Primärhebel 1 gelagert und ohne Zwischenschaltung eines Schaltkolbens direkt hydraulisch gegen die Kraft der Feder 7 verschiebbar, wobei auch hier der Kopplungsvorgang durch die Feder und der Vorgang des Entkoppelns hydraulisch in­ itiiert wird, das heißt, daß der Kopplungsbolzen 5 hydrau­ lisch in Richtung der Kipphebelwelle 3 und - bei fehlendem Hydraulik-Druck - federgetrieben in Richtung des Sekundär­ hebels 6 gedrückt wird. Das zum Auskoppeln erforderliche Hydraulik-Fluid wird dem Kopplungsbolzen 5 über die Kipphe­ belwelle 3 und einen im Primärhebel 1 angeordneten Kanal 10 zugeführt.In the second embodiment, the coupling pin 5 is mounted in the primary lever 1 and can be moved hydraulically directly against the force of the spring 7 without the interposition of a switching piston, the coupling process being hydraulically initiated by the spring and the process of decoupling, that is to say that the coupling pin 5 hydraulically in the direction of the rocker arm shaft 3 and - in the absence of hydraulic pressure - spring-driven in the direction of the secondary lever 6 is pressed. The hydraulic fluid required for decoupling is supplied to the coupling bolt 5 via the Kipphe belwelle 3 and a channel 10 arranged in the primary lever 1 .

Die Kopplungsflächen zwischen Kopplungsbolzen 5 und Sekun­ därhebel 6 sind gegenüber der Mittelachse des Kopplungsbol­ zens 5 um wenige Winkelgrad verdreht (Fig. 4), so daß sich beim Verschieben des Kopplungsbolzens 5 in Kopplungsrich­ tung automatisch eine Spielminimierung ergibt. The coupling surfaces between the coupling pins 5 and seconding därhebel 6 are opposite to the central axis of the Kopplungsbol zen 5 by a few angular degrees twisted (Fig. 4) so that during displacement of the coupling bolt 5 in coupling Rich automatically processing a game minimization results.

Eine Axialführung - schematisch durch einen im Kopplungs­ bolzen 5 fixierten Stift 11 dargestellt - gewährleistet, daß der Kopplungsbolzen 5 sich nicht in eine das Einkoppeln verhindernde Position verdrehen kann.An axial guide - shown schematically by a pin 11 fixed in the coupling pin 5 - ensures that the coupling pin 5 cannot rotate into a position preventing the coupling.

Im entkoppelten Zustand wird der Primärhebel 1 durch eine sich am Zylinderkopf abstützende Feder (vgl. Fig. 4 rechts unten) gegen die Nockenwelle gedrückt.In the decoupled state, the primary lever 1 is pressed against the camshaft by a spring supported on the cylinder head (cf. FIG. 4, bottom right).

Durch Wegfall des Schaltkolbens 8 ergibt sich beim zweiten Ausführungsbeispiel - verglichen mit dem ersten Ausfüh­ rungsbeispiel - eine wesentliche Vereinfachung.By eliminating the switching piston 8 results in the second embodiment - compared to the first embodiment example - a significant simplification.

Claims (7)

1. Ventilbetätigungseinrichtung mit Sperrfunktion zwecks Abschaltung eines Ventils in einem Verbrennungsmotor mit mindestens einer oben liegenden Nockenwelle mit ei­ nem von der Nockenwelle angetriebenen Primärhebel (1) und einem das Ventil betätigenden Sekundärhebel (6), die zur Kraftübertragung mittels eines Kopplungsbolzens (5) miteinander koppelbar und in gekoppeltem Zustand um eine gemeinsame Achse (3) schwenkbar sind, wobei der Kopplungsbolzen (5) gegen die Kraft einer Feder (7) verschiebbar in einem der beiden Hebel gelagert ist und im gekoppelten Zustand die zum Öffnen des Ventils not­ wendige Kraft vom Primärhebel (1) auf den Sekundärhebel
  • (6) überträgt, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kraftübertragungsfläche zwischen dem Kopplungsbolzen (5) und den Hebeln (1, 6) als ebene Fläche (4, 4′) ausgebildet ist und im Bereich dieser Kraftübertragungsfläche Druckkräfte, nicht jedoch Zug­ kräfte übertragbar sind.
1.Valve actuating device with blocking function for the purpose of switching off a valve in an internal combustion engine with at least one overhead camshaft with a primary lever ( 1 ) driven by the camshaft and a secondary lever ( 6 ) actuating the valve, which can be coupled to one another for power transmission by means of a coupling bolt ( 5 ) and in the coupled state can be pivoted about a common axis ( 3 ), the coupling bolt ( 5 ) being displaceably mounted in one of the two levers against the force of a spring ( 7 ) and in the coupled state the force necessary to open the valve from the primary lever ( 1 ) on the secondary lever
  • (6) transfers, characterized in that at least one force transmission surface between the coupling bolt ( 5 ) and the levers ( 1 , 6 ) is designed as a flat surface ( 4 , 4 ') and in the area of this force transmission surface compressive forces, but not tensile forces are transmissible .
2. Ventilbetätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsflächen zwischen Primärhebel (1) und Kopplungsbolzen (5) eben ausgebildet sind und daß der Kopplungsbolzen (5) im Sekundärhebel (6) gela­ gert ist. 2. Valve actuating device according to claim 1, characterized in that the force transmission surfaces between the primary lever ( 1 ) and coupling bolt ( 5 ) are flat and that the coupling bolt ( 5 ) in the secondary lever ( 6 ) is gela gert. 3. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftübertragungsflächen zwischen Sekundärhebel (6) und Kopplungsbolzen (5) eben ausgebildet sind und daß der Kopplungsbolzen (5) im Primärhebel (1) gelagert ist.3. Valve actuating device according to claim 1, characterized in that the force transmission surfaces between the secondary lever ( 6 ) and the coupling bolt ( 5 ) are flat and that the coupling bolt ( 5 ) is mounted in the primary lever ( 1 ). 4. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ebenen Kontaktflächen (4, 4′) eine Anzugsschrä­ ge derart aufweisen, daß durch Verschieben des Kopp­ lungsbolzens (5) in Kopplungsrichtung das Spiel zwi­ schen Kopplungsbolzen (5) und Primärhebel (1) selbsttä­ tig minimiert wird.4. Valve actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the flat contact surfaces ( 4 , 4 ') have a tightening angle such that by moving the coupling pin ( 5 ) in the coupling direction, the game between coupling pin's ( 5 ) and primary lever ( 1 ) is automatically minimized. 5. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopplungsbolzen (5) mittels einem, im anderen der beiden Hebel gelagerten, hydraulisch betätigbaren Schaltkolben (8) verschiebbar ist.5. Valve actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the coupling bolt ( 5 ) is displaceable by means of a hydraulically actuated switching piston ( 8 ) mounted in the other of the two levers. 6. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei hydraulisch betätigtem Schaltkolben (8) Primär- (1) und Sekundärhebel (6) entkoppelt sind.6. Valve actuating device according to claim 5, characterized in that primary (1) and secondary levers ( 6 ) are decoupled when the switching piston ( 8 ) is actuated hydraulically. 7. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kopplungsvorgang der Kopplungsbolzen (5) durch die vorgespannte Feder (7) in seine den Primärhe­ bel (1) mit dem Sekundärhebel (6) koppelnde Position verschiebbar ist.7. Valve actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that for the coupling process of the coupling bolt ( 5 ) by the prestressed spring ( 7 ) in its the primary lever ( 1 ) with the secondary lever ( 6 ) coupling position is displaceable.
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