DE19801964A1 - Vorrichtung zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen wenigstens einem Ventil und wenigstens einem Nocken einer Nockenwelle - Google Patents
Vorrichtung zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen wenigstens einem Ventil und wenigstens einem Nocken einer NockenwelleInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Unterbrechung des
Kraftflusses zwischen wenigstens einem Ventil und wenigstens einem
Nocken einer Nockenwelle, insbesondere im Ventiltrieb einer Hubkolben-
Brennkraftmaschine, mit einem ersten Betätigungshebel, der mit dem wenig
stens einen Ventil zusammenwirkt, einem gegenüber dem ersten Betäti
gungshebel schwenkbeweglich gelagerten zweiten Betätigungshebel, der mit
dem wenigstens einen Nocken der Nockenwelle zusammenwirkt, und einem
parallel zur Schwenkachse des zweiten Betätigungshebels angeordneten
drehbeweglichen Kopplungselement, das in einer ersten Drehstellung die
beiden Betätigungshebel miteinander koppelt und in einer zweiten Drehstel
lung die beiden Betätigungshebel voneinander entkoppelt. Eine mit einer
solchen Vorrichtung ausgestattete Hubkolben-Brennkraftmaschine kann im
Teillastbereich den Gaswechsel einzelner Zylinder unterbinden und somit
Kraftstoff einsparen.
Eine gattungsbildende Vorrichtung ist aus der Druckschrift DE 42 05 230 A1
bekannt. Die darin beschriebene Vorrichtung weist drei erste Hebel, die um
eine gemeinsame erste Achse schwenkbar sind und jeweils mit einem Ein
laßventil und einem Nocken für einen ersten Drehzahlbereich zusammenwir
ken, einen zweiten Hebel, der zwischen den benachbarten ersten Hebeln
angeordnet und mit einem Nocken für einen zweiten Drehzahlbereich zu
sammenwirkt, und ein Kopplungselement zwischen den ersten Hebeln und
dem zweiten Hebel auf, um diese im zweiten Drehzahlbereich miteinander
zu koppeln und im ersten Drehzahlbereich voneinander zu entkoppeln. Dazu
verläuft das Kopplungselement parallel zu den Drehachsen der Hebel und ist
zwischen einer ersten Stellung, in der es die ersten und den zweiten Hebel
miteinander koppelt, und einer zweiten Stellung, in der es die ersten und den
zweiten Hebel voneinander entkoppelt, drehbar.
Derartige Vorrichtungen benötigen aufgrund der gemeinsamen Drehachse
der ersten und zweiten Hebel jedoch einen verhältnismäßig großen Bau
raum, so daß die Unterbringung in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine mit
einer größeren Anzahl von Gaswechselventilen oder mit einer größeren An
zahl von Zylindern, die jeweils eng benachbart nebeneinander angeordnet
sind, Schwierigkeiten bereitet.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden
Erfindung eine Vorrichtung zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen
wenigstens einem Ventil und wenigstens einem Nocken einer Nockenwelle
zu konzipieren, welche besonders wenig Bauraum benötigt und daher auch
bei sehr beengten Platzverhältnissen einsetzbar ist. Zudem soll diese Vor
richtung einfach sowie funktionssicher aufgebaut und kostengünstig herstell
bar sein.
Gelöst wird die Aufgabe dadurch, daß bei einer gattungsgemäßen Vorrich
tung der erste Betätigungshebel auf stehenden Ausgleichselementen gela
gert ist und die Schwenkachse für die Lagerung des zweiten Betätigungshe
bels trägt. Denn indem für die ersten und zweiten Betätigungshebel keine
gemeinsame Drehachse beziehungsweise keine sich längs durch den Zylin
derkopf erstreckende Steckachse mehr vorgesehen ist, kann die Vorrichtung
besonders schmalbauend ausgeführt sein. Zudem kann aufgrund der im er
sten Betätigungshebel vorgesehenen Schwenkachse für den zweiten Betäti
gungshebel eine in kinematischer Hinsicht günstige Anordnung des gegen
über dem ersten Betätigungshebel schwenkbeweglich gelagerten zweiten
Betätigungshebels gewählt werden. Dadurch, daß das hydraulische Aus
gleichselement im Zylinderkopf stehend und nicht etwa am Ventilbetäti
gungshebel hängend gelagert ist, reduziert sich die zu bewegende Masse
des Ventilbetätigungshebels sowie der für den Ventilbetätigungshebel vorzu
sehende Bauraum. Darüber hinaus kann diese Vorrichtung zur Unterbre
chung des Kraftflusses zwischen wenigstens einem Ventil und wenigstens
einem Nocken einer Nockenwelle nicht nur zur Abschaltung einzelner Zylin
der sondern auch zur Abschaltung einzelner Ventile der Zylinder eingesetzt
werden, was sich insbesondere im unteren Teillastbereich der Brennkraft
maschine positiv auf die Gemischaufbereitung auswirkt. Damit kann die er
findungsgemäße Vorrichtung zur Abschaltung einzelner Zylinder und/oder
einzelner Ventile auch speziell bei Brennkraftmaschinen mit sechs und mehr
Zylindern vorteilhaft eingesetzt werden. Dabei ist die erfindungsgemäße Vor
richtung aufgrund ihres Aufbaus einfach sowie funktionssicher aufgebaut
und kostengünstig herstellbar.
Vorteilhaft ist das drehbewegliche Kopplungselement im zweiten Betäti
gungshebel gelagert und liegt der zweite Betätigungshebel mittels des
Kopplungselements an dem wenigstens einen Nocken der Nockenwelle an.
Daraus folgt, daß an dem zweiten Betätigungshebel keine weitere Kontakt
fläche für das Zusammenwirken mit dem wenigstens einen Nocken vorgese
hen werden muß. Dies erleichtert die Positionierung des Kopplungselements
an der Vorrichtung.
Besonders vorteilhaft trägt das Kopplungselement wenigstens eine frei dreh
bare Rolle. Denn durch die frei drehbare Rolle wird die zwischen dem wenig
stens einen Nocken und dem Kopplungselement auftretende Reibung redu
ziert, so daß die Oberfläche des Kopplungselements sowie des wenigstens
einen Nockens geschont wird. Außerdem ist dadurch sichergestellt, daß das
Kopplungselement ohne wesentliche Beeinträchtigung zwischen seiner er
sten und zweiten Drehstellung verdreht werden kann.
Die Verdrehbarkeit des Kopplungselements kann außerdem dadurch unter
stützt werden, daß das Kopplungselement innerhalb des zweiten Betäti
gungshebels in einer Buchse gelagert ist, wobei die Buchse auch die zuvor
erwähnte frei drehbare Rolle tragen kann.
Der erste Betätigungshebel kann den zweiten Betätigungshebel wenigstens
teilweise umgeben. Dieses Merkmal ermöglicht bei der erfindungsgemäßen
Vorrichtung einen besonders kompakten Aufbau und somit eine weitere Re
duzierung des erforderlichen Bauraumes.
Zweckmäßig wird das Kopplungselement mittels eines im Innern des ersten
Betätigungshebels gelagerten Federelements zur Anlage gegen den wenig
stens einen Nocken der Nockenwelle geschwenkt. Somit ist keine Abstüt
zung der Vorrichtung an äußeren Teilen erforderlich.
In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das drehbewegliche
Kopplungselement im Bereich seines Eingriff mit dem ersten Betätigungshe
bel einen derartigen Querschnitt auf, daß es in seiner ersten Drehstellung in
die Hinterschneidung einer bogenförmigen Ausnehmung im ersten Betäti
gungshebel eingreift und in seiner zweiten Drehstellung von dem Eingriff frei
ist. Auf diese Weise kann durch eine Drehung des Kopplungselements um
ca. 120 Grad zwischen der Kopplung oder Entkopplung des ersten und
zweiten Betätigungshebels hin und her geschaltet werden.
Das Kopplungselement kann mittels einer ersten mechanischen Drehein
richtung in seine erste Drehstellung bewegbar sein, mittels einer zweiten
mechanischen oder hydraulischen Dreheinrichtung in seine zweite Drehstel
lung bewegbar sein und durch eine elektromagnetische Halteeinrichtung in
seiner zweiten Drehstellung gehalten werden. Damit die erste Dreheinrich
tung permanent wirkt bietet sich zum Beispiel eine Torsionsfeder an und
damit die zweite Dreheinrichtung periodisch wirkt bietet sich zum Beispiel ei
ne spezielle Nocke an.
Somit dient die erste mechanische Dreheinrichtung zur Unterstützung der
ersten Drehstellung, welche dem gekoppelten Zustand des ersten und
zweiten Betätigungshebels entspricht, und dient die zweite mechanische
oder hydraulische Dreheinrichtung zur Unterstützung der zweiten Drehstel
lung, welche dem entkoppelten Zustand des ersten und zweiten Betäti
gungshebels entspricht. Dagegen dient die elektromagnetische Halteein
richtung allein zum Aufrechterhalten der zweiten Drehstellung. Für den
Wechsel vom gekoppelten Zustand in den entkoppelten Zustand ist also er
forderlich, daß die permanent wirkende Kraft der ersten mechanischen Dre
heinrichtung von der periodisch oder zeitweise wirkenden Kraft der zweiten
mechanischen oder hydraulischen Dreheinrichtung überwunden wird. Die
elektromagnetische Halteeinrichtung wird dabei nur dann angesteuert, wenn
die aufgrund der zweiten Dreheinrichtung periodisch immer wiederkehrende
zweite Drehstellung aufrechterhalten werden soll, so daß der Kraftfluß zwi
schen dem Ventil und dem Nocken der Nockenwelle unterbrochen bleibt.
Auf diese Weise kann die elektromagnetische Halteeinrichtung verhältnis
mäßig klein dimensioniert sein, da sie bezüglich des Kopplungselements le
diglich eine Haltefunktion und nicht etwa eine Bewegungsfunktion hat.
Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfigu
ren näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vor
richtung mit bestehendem Kraftfluß;
Fig. 2 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vor
richtung mit unterbrochenem Kraftfluß; und
Fig. 3 eine Draufsicht der Vorrichtung aus den Fig. 1 und 2.
Die Vorrichtung 1 dient zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen einem
Ventil 2 und einem Nocken 3 einer Nockenwelle 4.
Dazu umfaßt die Vorrichtung 1 einen ersten äußeren Betätigungshebel 5,
der mit dem Ventil 2 zusammenwirkt, einen zweiten inneren Betätigungshe
bel 6, der mit dem Nocken 3 der Nockenwelle 4 zusammenwirkt, und ein
drehbewegliches Kopplungselement 7, welches je nach Drehstellung den er
sten und zweiten Betätigungshebel 5, 6 miteinander koppelt oder voneinan
der entkoppelt. Bei der Kopplung der beiden Betätigungshebel 5, 6 besteht
der Kraftfluß zwischen dem Ventil 2 und dem Nocken 3, während bei der
Entkopplung der beiden Betätigungshebel 5, 6 der Kraftfluß zwischen dem
Ventil 2 und dem Nocken 3 unterbrochen ist.
Der erste äußere Betätigungshebel 5 ist gemäß den Fig. 1 und 2 auf ei
nem stehenden Ausgleichselement 8 gelagert und trägt eine Schwenkachse
9 für die Lagerung des zweiten inneren Betätigungshebels 6. Dabei ist die
Schwenkachse 9 bezüglich des Ausgleichselements 8 auf der dem Ventil 2
gegenüberliegenden Seite des ersten Betätigungshebels 5 angeordnet.
In dem zweiten inneren Betätigungshebel 6 ist parallel zu der Schwenkachse
9 das drehbewegliche Kopplungselement 7 gelagert. Das Kopplungselement
7 weist im Bereich seiner Lagerung im ersten Betätigungshebel 5 einen
kreisrunden Querschnitt und im Bereich seines Eingriffs mit dem zweiten
Betätigungshebel 6 einen derartigen Querschnitt auf, daß es in der ersten
Drehstellung gemäß Fig. 1 in eine Hinterschneidung 10 einer bogenförmi
gen Ausnehmung 11 im ersten Betätigungshebel 5 eingreift und daß es in
der zweiten Drehstellung gemäß Fig. 2 von dem Eingriff frei ist.
Mittels einer frei drehbaren Rolle 12 liegt das in dem zweiten Betätigungshe
bel 6 gelagerte Kopplungselement 7 an dem wenigstens einen Nocken 3 der
Nockenwelle 4 an, wobei auf der bezüglich der Schwenkachse 9 gegenüber
liegenden Seite zwischen dem ersten und zweiten Betätigungshebel 5, 6 ein
Federelement 13 vorgesehen ist, welches das in dem zweiten Betätigungs
hebel 6 gelagerte Kopplungselement 7 mit der Rolle 12 zur Anlage gegen
den wenigstens einen Nocken 3 schwenkt.
Das drehbewegliche Kopplungselement 7 ist an einem seiner freien Enden
mit einer ersten mechanischen Dreheinrichtung 14 versehen, welche das
Kopplungselement 7 in die erste Drehstellung bewegt. Diese erste Drehein
richtung 14 ist als Torsionsfeder ausgebildet. Zudem steht das Kopplungse
lement 7 mit einer zweiten mechanischen Dreheinrichtung 14' in Verbindung,
welche das Kopplungselement 7 in die zweite Drehstellung bewegt. Diese
zweite mechanische Dreheinrichtung 14' ist als ein spezieller Nocken auf der
Nockenwelle 4 ausgebildet. An seinem freien Ende ist das Kopplungsele
ment 7 außerdem mit einer magnetischen Halteeinrichtung 15 verbunden,
die aus einem magnetisierbaren Hebel 16 und einem Haltemagneten 17 be
steht. Der magnetisierbare Hebel 16 steht mit der zweiten mechanischen
Dreheinrichtung 14' in Verbindung. Ist die magnetische Halteeinrichtung 15
nun aktiviert, so kann das Kopplungselement 7 trotz nachlassender Unter
stützung der zweiten mechanischen Dreheinrichtung 14' in der zweiten
Drehstellung gehalten werden.
Sobald die magnetische Halteeinrichtung 15 nicht mehr aktiviert ist, kann das
Kopplungselement 7 von der ersten mechanischen Dreheinrichtung 14 wie
der in die erste Drehstellung bewegt werden.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen wenigstens
einem Ventil und wenigstens einem Nocken einer Nockenwelle, insbe
sondere im Ventiltrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit
- - einem ersten Betätigungshebel, der mit dem wenigstens einen Ventil zusammenwirkt,
- - einem gegenüber dem ersten Betätigungshebel schwenkbeweg lich gelagerten zweiten Betätigungshebel, der mit dem wenigstens einen Nocken der Nockenwelle zusammenwirkt, und
- - einem parallel zur Schwenkachse des zweiten Betätigungshebels angeordneten drehbeweglichen Kopplungselement, das in einer ersten Drehstellung die beiden Betätigungshebel miteinander koppelt und in einer zweiten Drehstellung die beiden Betätigungs hebel voneinander entkoppelt,
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das dreh
bewegliche Kopplungselement (7) im zweiten Betätigungshebel (6) ge
lagert ist und daß der zweite Betätigungshebel (6) mittels des Kopp
lungselements (7) an dem wenigstens einen Nocken (3) der Nocken
welle (4) anliegt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kopplungselement (7) wenigstens eine frei drehbare Rolle (12) trägt.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich
net, daß der erste Betätigungshebel (5) den zweiten Betätigungshebel
wenigstens (6) teilweise umgibt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich
net, daß das im zweiten Betätigungshebel (6) gelagerte Kopplungsele
ment (7) mittels eines im Innern des ersten Betätigungshebels (5) gela
gerten Federelements (13) zur Anlage gegen den wenigstens einen
Nocken (3) der Nockenwelle (4) geschwenkt wird.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich
net, daß das drehbewegliche Kopplungselement (7) im Bereich seines
Eingriffs mit dem ersten Betätigungshebel (5) einen derartigen Quer
schnitt aufweist, daß es in der ersten Drehstellung in die Hinterschnei
dung (10) einer bogenförmigen Ausnehmung (11) im ersten Betäti
gungshebel (5) eingreift und in der zweiten Drehstellung von dem Ein
griff frei ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeich
net, daß das Kopplungselement (7) mittels einer ersten mechanischen
Dreheinrichtung (14) in die erste Drehstellung bewegbar ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
mechanische Dreheinrichtung (14) permanent wirkt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich
net, daß das Kopplungselement (7) mittels einer zweiten mechanischen
oder hydraulischen Dreheinrichtung (14') in die zweite Drehstellung be
wegbar ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
mechanische oder hydraulische Dreheinrichtung (14') periodisch wirkt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeich
net, daß das Kopplungselement (7) mittels einer elektromagnetischen
Halteeinrichtung (15) in der zweiten Drehstellung gehalten werden
kann.
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