EP1049857B1

EP1049857B1 - Vorrichtung zur unterbrechung des kraftflusses zwischen wenigstens einem ventil und wenigstens einem nocken einer nockenwelle

Info

Publication number: EP1049857B1
Application number: EP98965861A
Authority: EP
Inventors: Peter Hübschle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1998-01-21
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 2002-10-23
Anticipated expiration: 2018-12-21
Also published as: US6318317B1; DE59806078D1; EP1049857A1; DE19801964A1; JP2002501140A; WO1999037894A1

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 Hubkoiben-Brennkraftmaschine, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung zeigt die DE 27 53 197 A. Das Kopplungselement zwischen dem ersten und dem zweiten Betätigungshebel ist dabei ein schwenkbar gelagertes Verriegelungsglied, das über ein Gestänge von einem ortsfest angeordneten elektromagnetischen Stellglied angesteuert ist. Daraus resultiert eine hinsichtlich des Bauraumes und des Gewichtes relativ aufwendige Konstruktion.

Eine weitere Vorrichtung zur Steuerung unterschiedlicher Ventilsteuerzeiten bei einer Mehrventil-Brennkraftmaschine 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 Einlaßventil und einem Nocken für einen ersten Drehzahlbereich zusammenwirken, einen zweiten Hebel, der zwischen den benachbarten ersten Hebeln angeordnet und mit einem Nocken für einen zweiten Drehzahlbereich zusammenwirkt, 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.

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 Vorrichtung einfach sowie funktionssicher aufgebaut und kostengünstig herstellbar sein.

Gelöst wird die Aufgabe dadurch, dass das drehbewegliche Kopplungselement im zweiten Betätigungshebel gelagert ist und eine frei drehbare Rolle trägt, welche an dem Nocken der Nockenwelle unmittelbar anläuft. Daraus ergibt sich eine baulich besonders gedrängte Konstruktion mit niedrigen Reibungsverlusten. Zudem kann an dem zweiten Betätigungshebel eine korrespondierende Nockengleitfläche entfallen.

In einer Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist das drehbewegliche Kopplungselement im Bereich seines Eingriff mit dem ersten Betätigungshebel einen derartigen Querschnitt auf, dass es in seiner ersten Drehstellung in die Hinterschneidung einer bogenförmigen Ausnehmung im ersten Betätigungshebel 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 mitteis einer ersten mechanischen Dreheinrichtung in seine erste Drehstellung bewegbar sein, mittels einer zweiten mechanischen oder hydraulischen Dreheinrichtung in seine zweite Drehstellung bewegbar sein und durch eine elektromagnetische Halteeinrichtung in seiner zweiten Drehstellung gehalten werden. Damit die erste Dreheinrichtung permanent wirkt, bietet sich zum Beispiel eine Torsionsfeder an. Die zweite periodisch wirkende Dreheinrichtung kann insbesondere eine spezielle Nocke auf der Nockenwelle sein.

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 Drehstellung, welche dem entkoppelten Zustand des ersten und zweiten Betätigungshebeis entspricht. Dagegen dient die elektromagnetische Halteeinrichtung allein zum Aufrechterhalten der zweiten Drehstellung.

Für den Wechsel vom gekoppelten Zustand in den entkoppelten Zustand ist es erforderlich, dass die permanent wirkende Kraft der ersten mechanischen Dreheinrichtung von der periodisch oder zeitweise wirkenden Kraft der zweiten mechanischen Dreheinrichtung überwunden wird. Die elektromagnetische Halteeinrichtung wird nur dann angesteuert, wenn die aufgrund der zweiten Dreheinrichtung periodisch immer wiederkehrende zweite Drehstellung aufrechterhaiten werden soll, so dass der Kraftfluß zwischen dem Ventil und dem Nocken der Nockenwelle unterbrochen wird. Auf diese Weise kann die elektromagnetische Halteeinrichtung verhältnismäßig klein dimensioniert sein, da sie bezüglich des Kopplungselements lediglich eine Haltefunktion und nicht etwa eine Bewegungsfunktion hat.

Die vorliegende Erfindung wird anhand der nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit bestehendem Kraftfluß;
Figur 2: eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung mit unterbrochenem Kraftfluß; und
Figur 3: eine Draufsicht der Vorrichtung aus den Figuren 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 Betätigungshebel 6, der mit dem Nocken 3 der Nockenwelle 4 zusammenwirkt, und ein drehbewegliches Kopplungselement 7, welches je nach Drehstellung den ersten und zweiten Betätigungshebel 5, 6 miteinander koppelt oder voneinander entkoppelt. Bei der Kopplung der beiden Betätigungshebel 5, 6 besteht der Kraftfiuss 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 Figuren 1 und 2 auf einem 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 Figur 1 in eine Hinterschneidung 10 einer bogenförmigen Ausnehmung 11 im ersten Betätigungshebel 5 eingreift und dass es in der zweiten Drehstellung gemäß Figur 2 von dem Eingriff frei ist.

Mittels einer frei drehbaren Rolle 12 liegt das in dem zweiten Betätigungshebel 6 gelagerte Kopplungselement 7 an dem wenigstens einen Nocken 3 der Nockenwelle 4 an, wobei auf der bezüglich der Schwenkachse 9 gegenüberliegenden Seite zwischen dem ersten und zweiten Betätigungshebel 5, 6 ein Federelement 13 vorgesehen ist, welches das in dem zweiten Betätigungshebel 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 Dreheinrichtung 14 ist als Torsionsfeder ausgebildet. Zudem steht das Kopplungselement 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 Kopplungselement 7 außerdem mit einer magnetischen Halteeinrichtung 15 verbunden, die aus einem magnetisierbaren Hebel 16 und einem Haltemagneten 17 besteht. 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 Unterstützung 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 wieder in die erste Drehstellung bewegt werden.

Claims

Vorrichtung zur Unterbrechung des Kraftflusses zwischen wenigstens einem Ventil (2) und wenigstens einem Nocken (3) einer Nockenwelle (4), insbesondere im Ventiltrieb einer Hubkolben-Brennkraftmaschine, mit

einem ersten Betätigungshebel (5), der mit dem wenigstens einen Ventil (2) zusammenwirkt und auf wenigstens einem stehenden Ausgleichselement (8) gelagert ist,

einem an dem ersten Betätigungshebel (5) schwenkbeweglich gelagerten zweiten Betätigungshebel (6), der mit dem wenigstens einen Nocken (3) der Nockenwelle (4) zusammenwirkt, und

einem parallel zur Schwenkachse (9) des zweiten Betätigungshebels (6) angeordneten beweglichen Kopplungselement (7), das in einer ersten Stellung die beiden Betätigungshebel (5, 6) miteinander koppelt und in einer zweiten Stellung die beiden Betätigungshebel (5, 6) voneinander entkoppelt,

dadurch gekennzeichnet, dass das drehbewegliche Kopplungselement (7) im zweiten Betätigungshebel (6) gelagert ist und wenigstens eine frei drehbare Rolle (12) trägt, wobei die Rolle (12) an dem wenigstens einen Nocken (3) der Nockenwelle (4) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbewegliche Kopplungselement (7) im Bereich seines Eingriffs mit dem ersten Betätigungshebel (5) einen derartigen Querschnitt aufweist, dass es in der ersten Drehstellung in die Hinterschneidung (10) einer bogenförmigen Ausnehmung (11) im ersten Betätigungshebel (5) eingreift und in der zweiten Drehstellung von dem Eingriff frei ist und dass das Kopplungselement (7) mittels einer ersten mechanischen Dreheinrichtung (14) in die erste Drehstellung permanent vorgespannt und mittels einer zweiten mechanischen oder hydraulischen Dreheinrichtung (14') in die zweite Drehstellung bewegbar ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite mechanische oder hydraulische Dreheinrichtung (14') periodisch wirkt und mittels einer elektromagnetischen Halteeinrichtung (15) in der zweiten Drehstellung gehalten werden kann.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite mechanische Dreheinrichtung einen speziellen Nocken (14') auf der Nockenwelle (4) aufweist.