DE19801964A1

DE19801964A1 - Vorrichtung zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen wenigstens einem Ventil und wenigstens einem Nocken einer Nockenwelle

Info

Publication number: DE19801964A1
Application number: DE19801964A
Authority: DE
Inventors: Peter Huebschle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-01-21
Publication date: 1999-07-22
Also published as: WO1999037894A1; EP1049857A1; DE59806078D1; EP1049857B1; US6318317B1; JP2002501140A

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

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,

dadurch gekennzeichnet, daß der erste Betätigungshebel (5) auf we nigstens einem stehenden Ausgleichselement (8) gelagert ist und die Schwenkachse (9) für die Lagerung des zweiten Betätigungshebels (6) trägt.

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.