EP3350423A1 - Variable valve control device for internal combustion engines - Google Patents

Variable valve control device for internal combustion engines

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EP3350423A1
EP3350423A1 EP16770875.9A EP16770875A EP3350423A1 EP 3350423 A1 EP3350423 A1 EP 3350423A1 EP 16770875 A EP16770875 A EP 16770875A EP 3350423 A1 EP3350423 A1 EP 3350423A1
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EP
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control
camshaft
cam
lateral surface
axis
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EP16770875.9A
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Johannes Rieger
Thomas Moser
Benjamin BIERBAUMER
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Abstract

The invention relates to a variable valve control device (1) for internal combustion engines of the reciprocating-piston design having at least one gas exchange valve (32), which can be actuated by a camshaft (3) by means of a cam device (4) that is connected to the camshaft (3) for conjoint rotation and that has at least two different cam tracks (7, 8), which camshaft is supported in such a way that the camshaft can be rotated about a camshaft axis (2), wherein, selectively, one of the cam tracks (7, 8) can be activated and at least one other cam track (8, 7) can be deactivated by means of a control device (10), and wherein the control device (10) has at least one control lever (12), which can be pivoted about a pivot axis (11), and has at least one first control body (13), which is connected to the camshaft (3) for conjoint rotation and in the surface of which at least one first control groove (17) and at least one second control groove (18) are formed, wherein, selectively, a first control stud (19) of the control lever (12) can be directed into the first control groove (17) or a second control stud (20) of the control lever (12) can be directed into the second control groove (18). In order to enable a compact variable valve control system having little production and construction complexity, the control body (13) has an inner first lateral surface (14) and an outer second lateral surface (15), wherein the first lateral surface (14) has a smaller distance from the camshaft axis (2) than the second lateral surface (15) has and the two lateral surfaces (14, 15) are arranged concentric to the camshaft axis (2), and wherein the two lateral surfaces (14, 15) facing each other bound a substantially annular control space (16), and the first control groove (17) is formed in the first lateral surface (14) and the second control groove (18) is formed in the second lateral surface (15).

Description

Variable Ventilsteuerungseinrichtung für Brennkraftmaschinen  Variable valve control device for internal combustion engines
Die Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuerungseinrichtung für Brennkraftmaschinen der Hubkolbenbauart mit zumindest einem Gaswechselventil, das mittels einer drehbar um eine Drehachse gelagerten Nockenwelle über eine drehfest mit der Nockenwelle verbundene, zumindest zwei unterschiedliche Nockenbahnen aufweisende Nockenvorrichtung betätigbar ist, wobei mittels einer Steuereinrichtung wahlweise eine der Nockenbahnen aktivierbar und zumindest eine andere Nockenbahn deaktivierbar ist, und wobei die Steuereinrichtung zumindest einen um eine Schwenkachse schwenkbaren Steuerhebel und zumindest einen drehfest mit der Nockenwelle verbundenen ersten Steuerkörper aufweist, in dessen Oberfläche zumindest eine erste Steuernut und zumindest eine zweite Steuernut eingeformt ist, wobei wahlweise in die erste Steuernut ein erster Steuerzapfen des Steuerhebels bzw. in die zweite Steuernut ein zweiter Steuerzapfen des Steuerhebels einlenkbar ist. The invention relates to a variable valve control device for internal combustion engines of Hubkolbenbauart with at least one gas exchange valve which is actuated by means of a rotatably mounted about an axis of rotation camshaft connected via a rotatably connected to the camshaft, at least two different cam tracks cam device, wherein by means of a control device optionally one of the cam tracks activated and at least one other cam track is deactivatable, and wherein the control device has at least one pivotable about a pivot axis control lever and at least one rotatably connected to the camshaft first control body, in the surface at least a first cam groove and at least one second cam groove is formed, optionally in the first control groove, a first control pin of the control lever or in the second control groove, a second control pin of the control lever is einlenkbar.
Aus der DE 10 2011 076 726 AI ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle bekannt, die eine Trägerwelle sowie eine darauf drehfest und zwischen zwei Positionen axial verschiebbar angeordnete Trägernabe aufweist. Die Trägernabe weist einen Nockenkörper mit zwei axial benachbarten Nocken auf, deren Nockenbahnen unterschiedliche Nockenerhebungen und identische Grundkreisdurchmesser aufweisen. Ein zylindrischer Steuerkörper weist mindestens eine erste und eine zweite schraubenförmige Steuernut auf, in die zur axialen Verstellung der Trägernabe jeweils ein gehäuseseitig gelagerter Steuerstift einer Betätigungsvorrichtung in Eingriff bringbar ist. Die Betätigungsvorrichtung weist einen Kipphebel auf, der mit axialer Ausrichtung radial benachbart zu dem Steuerkörper angeordnet und um eine tangentiale Achse schwenkbar gelagert ist. Der Kipphebel weist an beiden Enden jeweils einen Steuerstift auf und ist durch ein Betätigungselement form- und/oder kraftschlüssig in eine erste Position schwenkbar, in welcher der Steuerstift in Eingriff mit der zugeordneten Steuernut stellt. Weiters ist der Kipphebel in eine zweite Position schwenkbar, in welcher sich der Steuerstift außer Eingriff mit der zugeordneten Steuern befindet. Gleichzeitig greift in dieser zweiten Position ein am anderen Ende des Kipphebels angeordneter zweiter Sperrstift in eine zugeordnete zweite Steuernut ein. Nachteilig ist, dass viel Bauraum in Anspruch genommen wird, so dass diese Anordnung für viele Anwendungen nicht geeignet ist. From DE 10 2011 076 726 AI a valve train of an internal combustion engine with a camshaft is known, which has a support shaft and a rotatably mounted thereon and axially displaceable between two positions carrier hub. The carrier hub has a cam body with two axially adjacent cams whose cam tracks have different cam elevations and identical base circle diameters. A cylindrical control body has at least one first and one second helical control groove into which a housing-side mounted control pin of an actuating device can be brought into engagement for the axial adjustment of the carrier hub. The actuating device has a rocker arm, which is arranged with axial alignment radially adjacent to the control body and is pivotally mounted about a tangential axis. The rocker arm has at both ends in each case a control pin and is by an actuating element positively and / or non-positively pivotable in a first position, in which the control pin is engaged with the associated control groove. Furthermore, the rocker arm is pivotable to a second position in which the control pin is out of engagement with the associated control. At the same time engages in this second position arranged at the other end of the rocker arm second locking pin in an associated second control groove. The disadvantage is that a lot of space is taken, so that this arrangement is not suitable for many applications.
Ein weiterer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle ist aus der DE 10 2011 117 244 AI bekannt. Die Nockenwelle weist eine Trägerwelle mit mindestens einem drehfest und axial verschiebbaren Nockenstück auf, welches durch ein Schaltelement von einer ersten axialen Endposition in eine zweite axiale Endposition verschiebbar und durch ein Regelungselement in diesen Endposition haltbar ist. Das Stück weist dabei eine Schaltkulisse auf mit einer Nut auf, in welche ein Betätigungselement eingereicht und der Schaltkontur der Nut folgt. Durch einen Verriegelungselements kann das Nockenstück in einer Endposition gehalten werden. Das Regelungselement wird zum axialen Verschieben des Nockenstücks entriegelt und im Bereich der eingenommenen Endposition an verriegelt. Über Wippen ist das Schaltelement mit dem Verriegelungselement gekoppelt. Auch dieser Ventiltrieb ist relativ Platz aufwendig und weist darüber hinaus viele Einzelteilen auf, was den Erstellungsaufwand erhöht. Another valve train for an internal combustion engine with a camshaft is known from DE 10 2011 117 244 AI. The camshaft has a carrier shaft with at least one rotationally fixed and axially displaceable cam piece, which is displaceable by a switching element from a first axial end position to a second axial end position and by a control element in this end position durable. The piece has a shift gate on with a groove, in which an actuator submitted and the switching contour of the groove follows. By a locking element, the cam piece can be held in an end position. The control element is unlocked for axial displacement of the cam piece and locked in the area of the assumed end position. About rockers, the switching element is coupled to the locking element. Also, this valve train is relatively space consuming and also has many items, which increases the creation effort.
Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu vermeiden und mit geringem Herstellungs- und Bauaufwand kompakte variable Ventilsteuerung zu ermöglichen. The object of the invention is to avoid the disadvantages mentioned and to enable compact variable valve timing with low manufacturing and construction costs.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Steuerkörper eine innere erste Mantelfläche und eine äußere zweite Mantelfläche aufweist, wobei die erste Mantelfläche zur Nockenwellenachse einen geringeren Abstand aufweist als die zweite Mantelfläche und die beiden Mantelflächen konzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet sind, und wobei die beiden einander zugewandten Mantelflächen einen im Wesentlichen ringförmigen Steuerraum begrenzen, und die erste Steuernut in die erste Mantelfläche und die zweite Steuernut in die zweite Mantelfläche eingeformt sind. According to the invention this is achieved in that the control body has an inner first lateral surface and an outer second lateral surface, wherein the first lateral surface to the camshaft axis has a smaller distance than the second lateral surface and the two lateral surfaces are arranged concentrically to the camshaft axis, and wherein the two facing each other Cladding surfaces define a substantially annular control space, and the first cam groove in the first lateral surface and the second cam groove are formed in the second lateral surface.
Die ersten und zweiten Steuernuten sind somit in radialer Richtung übereinander im gleichen axialen Abschnitt der Nockenwelle angeordnet, wobei die erste und zweite Steuernut in Bezug auf den Steuerraum gegenüberliegend angeordnet und einander zugewandt sind. Dadurch kann Bauraum in axialer Richtung der Nockenwelle eingespart werden. The first and second control grooves are thus arranged one above the other in the radial direction in the same axial section of the camshaft, wherein the first and second control groove opposite to the control space and facing each other. As a result, space can be saved in the axial direction of the camshaft.
Um ein einfaches Abgreifen der durch die Steuernuten gebildeten Schaltkontur mittels des Steuerhebels zu ermöglichen, ist günstigerweise der im Wesentlichen zylindrische Steuerraum an einer vorzugsweise der Nockenvorrichtung zugewandten ersten Stirnseite offen ausgeführt ist, wobei der Steuerhebel durch die offene Stirnseite in den Steuerraum hineinragend angeordnet ist. In order to enable a simple gripping of the switching contour formed by the cam grooves by means of the control lever, the substantially cylindrical control chamber is favorably designed to be open on a first end face preferably facing the cam device, the control lever being arranged projecting through the open end face into the control space.
Um eine einfache Fertigung zu ermöglichen, ist es vorteilhaft, wenn die zweite Mantelfläche an der Innenseite eines Hülsenteils angeordnet ist, welcher fest mit der Nockenwelle verbunden, vorzugsweise aufgepresst ist, wobei besonders vorzugsweise die Verbindung zwischen Nockenwelle und Hülsenteil an einer der Nockenvorrichtung abgewandten zweiten Stirnseite des Steuerraumes erfolgt. Die Ventilsteuerungseinrichtung beansprucht sehr wenig Bauraum, wenn die Schwenkachse des Steuerhebels parallel zur Nockenwellenachse angeordnet ist. Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Schwenkachse des Steuerhebels geneigt zur Nockenwellenachse angeordnet ist, wobei in zumindest einer Projektion normal auf die Nockenwellenachse die Schwenkachse mit der Nockenwellenachse einen Winkel zwischen 0° und 60°, vorzugsweise zwischen 0° und 30°, einschließt. Insbesondere bei baulichen Zwängen von OHC-Ventilsteuerungen kann diese Ausführung konstruktive Vorteile bieten. In order to enable a simple production, it is advantageous if the second lateral surface is arranged on the inside of a sleeve part, which is firmly connected to the camshaft, preferably pressed, wherein particularly preferably the connection between the camshaft and sleeve part facing away from the cam device second end face of the control room. The valve control device requires very little space when the pivot axis of the control lever is arranged parallel to the camshaft axis. Alternatively, it can be provided that the pivot axis of the control lever is arranged inclined to the camshaft axis, wherein in at least one projection normal to the camshaft axis, the pivot axis with the camshaft axis an angle between 0 ° and 60 °, preferably between 0 ° and 30 °. Especially with structural constraints of OHC valve controls, this design can offer design advantages.
In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuerhebel ein vorzugsweise gabelförmiges Schaltelement aufweist, welches an einem Mitnehmerelement der axial verschiebbar auf der Nockenwelle angeordneten Nockenvorrichtung angreift. Dabei ist bevorzugt das Mitnehmerelement durch einen von den Nockenbahnen axial beabstandeten Ring gebildet, welcher vorzugsweise an einem den Steuerkörpern zugewandten Ende der Nockenvorrichtung angeordnet ist. Das als Ring ausgebildete Mitnehmerelement kann einfach mit der Nockenwelle zusammengefertigt werden und erlaubt eine axiale Verstellung der Nockenvorrichtung entlang der Nockenwellenachse unabhängig vom Drehwinkel der Nockenwelle. Die Nockenvorrichtung kann über Kipphebel oder Tassenstößel auf zumindest ein Gaswechselventil einwirken. In a first preferred embodiment of the invention, it is provided that the control lever has a preferably fork-shaped switching element, which engages on a driver element of the axially displaceably arranged on the camshaft cam device. In this case, the driver element is preferably formed by a ring axially spaced from the cam tracks, which is preferably arranged on a control body facing the end of the cam device. The trained as a ring driver element can be easily assembled with the camshaft and allows axial adjustment of the cam device along the camshaft axis regardless of the rotational angle of the camshaft. The cam device can act on rocker arms or bucket tappets on at least one gas exchange valve.
Gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass der Steuerhebel ein vorzugsweise gabelförmiges Schaltelement aufweist, welche an einem von der unverschiebbar mit der Nockenwelle verbundenen Nockenvorrichtung betätigten Übertragungselement angreift, welches Übertragungselement parallel zur Nockenwellenachse verschiebbar ausgebildet ist. Günstigerweise ist das Übertragungselement ein auf einem Ventilhebel drehbar und axialverschiebbarer Rollenkörper. Die Nockenvorrichtung kann dabei einstückig mit der Nockenwelle ausgebildet, die Nockenbahnen direkt in die Nockenwelle eingeformt sein . According to a second preferred embodiment of the invention, it is provided that the control lever has a preferably fork-shaped switching element, which acts on one of the non-displaceably connected to the camshaft cam device actuated transmission element, which transmission element is designed to be displaceable parallel to the camshaft axis. Conveniently, the transmission element is a rotatable and axially displaceable on a valve lever roller body. The cam device may be formed integrally with the camshaft, the cam tracks may be molded directly into the camshaft.
Es ist vorteilhaft, wenn die Nockenvorrichtung oder das Übertragungselement über zumindest ein Feder-Rastelement arretierbar ist. Dadurch werden in den Endpositionen der Nockenvorrichtung bzw. des Übertragungselementes axiale Bewegungen innerhalb des fertigungsbedingten Spieles der Elemente der Steuereinrichtung vermieden, welche den Verschleiß erhöhen und sich auch akustisch nachteilig auswirken können. It is advantageous if the cam device or the transmission element can be locked via at least one spring detent element. As a result, axial movements within the production-related clearance of the elements of the control device are avoided in the end positions of the cam device or the transmission element, which increase the wear and can also have an acoustically disadvantageous effect.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der nicht einschränkenden Figuren näher erläutert. Darin zeigen : Fig. 1 eine erfindungsgemäße variable Ventilsteuerungseinrichtung in einer ersten Ausführung in einer Schrägansicht in einem Längsschnitt in einer ersten Verschiebestellung; The invention is explained in more detail below with reference to the non-limiting figures. Show: 1 shows a variable valve control device according to the invention in a first embodiment in an oblique view in a longitudinal section in a first displacement position.
Fig. 2 diese variable Ventilsteuerungseinrichtung in einem Längsschnitt in einer Schrägansicht in einem Längsschnitt in einer zweiten Verschiebestellung; 2 shows this variable valve control device in a longitudinal section in an oblique view in a longitudinal section in a second displacement position.
Fig. 3 diese variable Ventilsteuerungseinrichtung in einem Längsschnitt in der ersten Verschiebestellung; 3 shows this variable valve control device in a longitudinal section in the first displacement position.
Fig. 4 diese variable Ventilsteuerungseinrichtung in einem Längsschnitt in der zweiten Verschiebestellung; 4 shows this variable valve control device in a longitudinal section in the second displacement position.
Fig. 5 eine erfindungsgemäße variable Ventilsteuerungseinrichtung in einer zweiten Ausführung in einer Schrägansicht in einem Längsschnitt in einer ersten Verschiebestellung; 5 shows a variable valve control device according to the invention in a second embodiment in an oblique view in a longitudinal section in a first displacement position.
Fig. 6 diese variable Ventilsteuerungseinrichtung in einem Längsschnitt in einer Schrägansicht in einem Längsschnitt in einer zweiten Verschiebestellung; 6 shows this variable valve control device in a longitudinal section in an oblique view in a longitudinal section in a second displacement position;
Fig. 7 diese variable Ventilsteuerungseinrichtung in einem Längsschnitt in der ersten Verschiebestellung; FIG. 7 shows this variable valve control device in a longitudinal section in the first displacement position; FIG.
Fig. 8 diese variable Ventilsteuerungseinrichtung in einem Längsschnitt in der zweiten Verschiebestellung; 8 shows this variable valve control device in a longitudinal section in the second displacement position;
Fig. 9 diese variable Ventilsteuerungseinrichtung in einer weiteren Fig. 9, this variable valve control device in another
Schrägansicht; und  Tilt; and
Fig. 10 diese variable Ventilsteuerungseinrichtung in einer Seitenansicht. 10 shows this variable valve control device in a side view.
Funktionsgleiche Teile sind in den Ausführungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Functionally identical parts are provided in the embodiments with the same reference numerals.
Die Figuren 1 bis 4 zeigen eine erste Ausführungsvariante, die Fig. 5 bis Fig. 10 eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung. FIGS. 1 to 4 show a first embodiment variant, FIGS. 5 to 10 show a second embodiment variant of the invention.
Beiden Ausführungsvarianten ist gemeinsam, dass die variable Ventilsteuerungs- einrichtungseinrichtung 1 für Brennkraftmaschinen mindestens eine drehbar um eine Nockenwellenachse 2 gelagerte Nockenwelle 3 aufweist, wobei eine Nockenvorrichtung 4 mit zumindest zwei Nocken 5, 6 und Nockenbahnen 7, 8 mit der Nockenwelle 3 drehfest verbunden ist. Die Nockenvorrichtung 4 wirkt in den Aus- führungsbeispielen auf ein, beispielsweise als Rollenkörper ausgeführtes Übertragungselement 30 einer Übertragungseinrichtung 31 - beispielsweise einen Ventilhebels - ein, welche Übertragungseinrichtung 31 zumindest ein - in den Fig. 9 und Fig. 10 eingezeichnetes - Gaswechselventil 32 der Brennkraftmaschine betätigt. Both variants have in common that the variable valve timing device 1 for internal combustion engines has at least one rotatably mounted about a camshaft axis 2 camshaft 3, wherein a cam device 4 with at least two cams 5, 6 and cam tracks 7, 8 rotatably connected to the camshaft 3. The cam device 4 acts in the guiding examples on, for example, designed as a roller body transmission element 30 of a transmission device 31 - for example, a valve lever - a, which transmission device 31 at least one - in Figs. 9 and Fig. 10 drawn - gas exchange valve 32 of the internal combustion engine actuated.
Über eine Steuereinrichtung 10 kann wahlweise eine der Nockenbahnen 7, 8 aktiviert bzw. deaktiviert werden Die Steuereinrichtung 10 weist zumindest einen um eine Schwenkachse 11 schwenkbaren und axial entlang der Schwenkachse 11 zwischen zwei Endstellungen verschiebbar gelagerten Steuerhebel 12 und zumindest einen drehfest mit der Nockenwelle 3 verbundenen Steuerkörper 13 auf, welcher zwischen einer inneren ersten Mantelfläche 14 und eine äußeren zweiten Mantelfläche 15 einen Steuerraum 16 aufspannt. Die Schwenkachse 11 ist in den Ausführungsbeispielen parallel zur Nockenwellenachse 2 angeordnet, kann aber auch - in einer Projektion normal auf die Nockenwellenachse 2 betrachtet - unter einem spitzen Winkel dazu geneigt ausgeführt sein. Die im Wesentlichen zylindrischen Mantelflächen 14, 15 sind konzentrisch zur Nockenwellenachse 2 angeordnet. Die radial nach innen gerichtete zweite Mantelfläche 15 ist von der Nockenwellenachse 2 weiter entfernt, als die radial nach außen gerichtete erst Mantelfläche 14. Optionally, one of the cam tracks 7, 8 can be activated or deactivated via a control device 10. The control device 10 has at least one control lever 12, which is pivotable about a pivot axis 11 and axially displaceably mounted along the pivot axis 11 between two end positions, and at least one rotationally fixed connection with the camshaft 3 Control body 13, which spans a control chamber 16 between an inner first lateral surface 14 and an outer second lateral surface 15. The pivot axis 11 is arranged in the exemplary embodiments parallel to the camshaft axis 2, but can also - as viewed in a projection normal to the camshaft axis 2 - be executed inclined at an acute angle. The substantially cylindrical lateral surfaces 14, 15 are arranged concentrically to the camshaft axis 2. The radially inwardly directed second lateral surface 15 is further away from the camshaft axis 2 than the radially outwardly directed first lateral surface 14.
Der im Wesentlichen zylindrische Steuerraum 16 ist an einer der Nockenvorrichtung 4 zugewandten ersten Stirnseite 16a offen ausgeführt ist, wobei der Steuerhebel 12 durch die offene Stirnseite 16a in den Steuerraum 16 hineinragend angeordnet ist. The substantially cylindrical control chamber 16 is designed to be open on a first end face 16a facing the cam device 4, the control lever 12 being arranged projecting into the control space 16 through the open end face 16a.
Die zweite Mantelfläche 15 ist in den Ausführungsbeispielen an der Innenseite eines Hülsenteils 9 angeordnet ist, welcher fest mit der Nockenwelle 3 verbunden, beispielsweise aufgepresst ist, wobei die Verbindung zwischen Nockenwelle 3 und Hülsenteil 9 an einer der Nockenvorrichtung 4 abgewandten zweiten Stirnseite 16b des Steuerraumes 16 erfolgt. The second lateral surface 15 is arranged in the exemplary embodiments on the inside of a sleeve part 9, which is firmly connected to the camshaft 3, for example, pressed, wherein the connection between the camshaft 3 and sleeve part 9 on one of the cam device 4 remote from the second end face 16b of the control chamber sixteenth he follows.
In die erste Mantelfläche 14 ist eine schraubenförmige erste Steuernut 17 und in die zweite Mantelfläche 15 eine schraubenförmige zweite Steuernut 18 eingeformt, welche Steuernuten 17, 18 Kulissenbahnen ausbilden. Die Steuernuten 17, 18 sind in unterschiedliche Richtungen gedreht - also die eine Steuernut rechtsdrehend, die andere Steuernut linksdrehend - in die Mantelflächen 14, 15 eingeformt. In the first lateral surface 14, a helical first control groove 17 and in the second lateral surface 15, a helical second cam groove 18 is formed, which control grooves 17, 18 form cam tracks. The control grooves 17, 18 are rotated in different directions - ie the one control groove clockwise, the other control groove counterclockwise - in the lateral surfaces 14, 15 formed.
Der Steuerhebel 12 weist einen ersten Steuerzapfen 19 und einen zweiten Steuerzapfen 20 auf, wobei die beiden Steuerzapfen 19, 20 am selben ersten Hebelarm 21 des Steuerhebels 12 angeordnet sind. Der erste und der zweite Steuer- zapfen 19, 20 sind im Wesentlichen radial bezüglich der Nockenwellenachse 2, aber unterschiedlich orientiert fest am ersten Hebelarm 21 angebracht, beispielsweise einstückig mit diesem ausgeführt. Der erste Steuerzapfen 19 ist dabei der ersten Mantelfläche 14, der zweite Steuerzapfen 20 der zweiten Mantelfläche 15 zugewandt. Der erste Hebelarm 21 des Steuerhebels 12 ist im Bereich der offen ausgeführten ersten Stirnseite 16a des im Wesentlichen zylindrischen Steuerraumes 16 in dessen Inneres geführt. The control lever 12 has a first control pin 19 and a second control pin 20, wherein the two control pins 19, 20 are arranged on the same first lever arm 21 of the control lever 12. The first and second tax Pins 19, 20 are substantially radially with respect to the camshaft axis 2, but differently oriented firmly attached to the first lever arm 21, for example in one piece with this executed. The first control pin 19 is the first lateral surface 14, the second control pin 20 of the second lateral surface 15 faces. The first lever arm 21 of the control lever 12 is guided in the interior of the open-ended first end face 16a of the substantially cylindrical control chamber 16.
Der Steuerhebel 12 kann über einen am zweiten Hebelarm 22 angreifenden, nicht weiter dargestellten Aktuator zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung geschwenkt werden, wobei in der ersten Stellung die erste Nockenbahn 7 und in der zweiten Stellung die zweite Nockenbahn 8 aktiviert wird. The control lever 12 can be pivoted via a second lever arm 22 engaging, not shown actuator between a first position and a second position, wherein in the first position the first cam 7 and in the second position, the second cam 8 is activated.
Zur axialen Verstellung der Nockenvorrichtung 4 bzw. des Übertragungselementes 30 wird der erste Steuerzapfen 19 oder der zweite Steuerzapfen 20 durch Umschalten (schwarz-weiß Schaltung) des Steuerhebels 12 in die gegenüber liegende Steuernut 17, 18 gedrückt. For axial adjustment of the cam device 4 and the transmission element 30, the first control pin 19 or the second control pin 20 by switching (black and white circuit) of the control lever 12 in the opposite cam 17, 18 is pressed.
In der in den Fig. 1 und Fig. 5 jeweils dargestellten ersten Stellung des Steuerhebels 12 ist der erste Steuerzapfen 19 aus der ersten Steuernut 17 gelenkt, während der zweite Steuerzapfen 20 in die zweite Steuernut 18 eingreift. Dadurch wird bei Drehung der Nockenwelle 3 und somit auch des Steuerkörpers 13 der Steuerhebel 12 axial in eine erste Richtung verschoben und bewirkt dadurch eine axiale Verstellung der Nockenvorrichtung 4 (Fig. 1 bis Fig. 4) bzw. eine axiale Verstellung eines mit der Nockenvorrichtung 4 kontaktierend verbundenen Übertragungselementes 30 (Fig. 5 bis Fig. 10) in dieser ersten Richtung. In der in den Fig. 2 und Fig. 6 jeweils ersichtlichen zweiten Stellung ist es umgekehrt: der zweite Steuerzapfen 20 ist aus der zweiten Steuernut 18 gelenkt, während der erste Steuerzapfen 19 in die erste Steuernut 17 eingreift. Dadurch wird bei Drehung der Nockenwelle 3 und somit auch des Steuerkörpers 13 der Steuerhebel 12 axial in Richtung einer der ersten Richtung entgegengesetzten zweiten Richtung verschoben und bewirkt dadurch über ein gabelförmiges Schaltelement 23 des Steuerhebels 12 eine axiale Verstellung der Nockenvorrichtung 4 (Fig. 1 bis Fig. 4) bzw. eine axiale Verstellung eines mit der Nockenvorrichtung 4 kontaktierend verbundenen Übertragungselementes 30 (Fig. 5 bis Fig. 10) in dieser zweiten Richtung. Dabei wirkt der Steuerhebel 12 über ein gabelförmiges Schaltelement 23 bzw. 25 auf ein Mitnehmerelement 24 bzw. 26 der Nockenvorrichtung 4 (Fig. 1 bis Fig. 4) oder des Übertragungselementes 30 (Fig. 5 bis Fig. 10) ein. Der Zeitpunkt der Umschaltung des Steuerhebels 12 ist unabhängig vom Drehwinkel der Nockenwelle 3, da die Steuernuten 17, 18 so ausgeführt sind, dass die Verstellvorgänge nur im Bereich der Grundkreise der Nockenbahnen 7, 8 erfolgen. In the first position of the control lever 12 shown in FIGS. 1 and 5, the first control pin 19 is guided out of the first control groove 17, while the second control pin 20 engages in the second control groove 18. As a result, upon rotation of the camshaft 3 and thus also of the control body 13, the control lever 12 is displaced axially in a first direction and thereby causes an axial displacement of the cam device 4 (FIGS. 1 to 4) or an axial displacement of one with the cam device 4 contactingly connected transmission element 30 (Figures 5 to 10) in this first direction. In the second position which can be seen in each case in FIGS. 2 and 6, the situation is reversed: the second control pin 20 is guided out of the second control groove 18, while the first control pin 19 engages in the first control groove 17. As a result, upon rotation of the camshaft 3 and thus also of the control body 13, the control lever 12 is displaced axially in the direction of a second direction opposite the first direction and thereby causes an axial adjustment of the cam device 4 (FIGS. 1 to 4) via a fork-shaped shifting element 23 of the control lever 12 4) or an axial adjustment of a transmission element 30 (FIG. 5 to 10) contacting with the cam device 4 in this second direction. The control lever 12 acts via a fork-shaped switching element 23 or 25 on a driver element 24 or 26 of the cam device 4 (FIG. 1 to FIG. 4) or of the transmission element 30 (FIG. 5 to FIG. 10). The timing of the switching of the control lever 12 is independent of the rotation angle of the camshaft 3, since the control grooves 17, 18 are designed so that the adjustment operations only in the base circles of the cam tracks 7, 8 done.
Um das Mitnehmerelement 24 bzw. 26 mit dem gabelförmigen Schaltelement 23, 25, sowie den ersten und zweiten Steuerzapfen 19, 20 mit den ersten Steuernuten 17 und zweiten Steuernuten 18 in den Endlagen reibungsfrei zu halten, kann das Nockenelement 4 bzw. das Übertragungselement 30 durch ein Feder-Rasterelement 27 bzw. 28 arretiert werden. In order to keep the driver element 24 or 26 with the fork-shaped switching element 23, 25, and the first and second control pins 19, 20 with the first control grooves 17 and second control grooves 18 in the end positions without friction, the cam member 4 and the transmission element 30 through a spring-grid element 27 and 28 are locked.
Bei der in den Fig. 1 bis Fig. 4 dargestellten ersten Ausführungsvariante ist die Nockenvorrichtung 4 drehfest, axial verschiebbar auf der Nockenwelle 3 angeordnet. Die Nockenvorrichtung 4 weist dabei auf der dem Steuerkörper 13 zugewandten Seite eine Mitnehmerelement 24 auf. Durch die Drehbewegung der Nockenwelle 3 mit den Steuernuten 17, 18 werden die Steuerzapfen 19, 20 und damit der Steuerhebel 12 mit dem Schaltelement 23 und somit die Nockenvorrichtung 4 über das das mit dem Schaltelement 23 im Eingriff stehenden Mitnehmerelement 24 axial verschoben. Das Mitnehmerelement 24 ist dabei als Ring 24a ausgebildet, welcher von den Nocken 5, 6 axial beabstandet in die Nockenvorrichtung 4 eingeformt ist. In the first embodiment variant shown in FIGS. 1 to 4, the cam device 4 is arranged in a rotationally fixed, axially displaceable manner on the camshaft 3. The cam device 4 has a driver element 24 on the side facing the control body 13. Due to the rotational movement of the camshaft 3 with the control grooves 17, 18, the control pins 19, 20 and thus the control lever 12 with the switching element 23 and thus the cam device 4 via the engaging with the switching element 23 driver element 24 is axially displaced. The driver element 24 is formed as a ring 24a, which is formed axially spaced from the cams 5, 6 in the cam device 4.
Das Feder-Rastelement 27 ist in einer radialen Bohrung der Nockenwelle 3 verschiebbar angeordnet und weist einen durch eine Feder 27a nach außen belasteten Rastkörper 27b auf. In die Nockenvorrichtung 4 sind in einer inneren Mantelfläche eine erste Ringnut 29a und eine davon axial beabstandete zweite Ringnut 29b angeordnet, wobei in der in den Fig. 1 und Fig. 3 gezeigten ersten Endstellung der Nockenvorrichtung 4 der Rastkörper 27b in die erste Ringnut 29a und in der in den Fig. 2 und Fig. 4 dargestellten zweiten Endstellung der Nockenvorrichtung 4 der Rastkörper 27b in die zweite Ringnut 29b eingreift und somit die Nockenvorrichtung 4 in der jeweiligen Endstellung axial arretiert. The spring detent element 27 is arranged displaceably in a radial bore of the camshaft 3 and has a latching body 27b loaded by a spring 27a to the outside. In the cam device 4, a first annular groove 29a and one axially spaced second annular groove 29b are arranged in an inner circumferential surface, wherein in the first end position of the cam device 4 shown in Figs. 1 and Fig. 3, the locking body 27b in the first annular groove 29a and in the second end position of the cam device 4 shown in FIGS. 2 and 4, the detent body 27b engages in the second annular groove 29b and thus axially locks the cam device 4 in the respective end position.
Im dargestellten ersten Ausführungsbeispiel wirkt die Nockenvorrichtung 4 über eine Übertragungseinrichtung 31 auf die nicht weiter dargestellten Gaswechselventile ein . Die Übertragungseinrichtung 31 kann in herkömmlicher Weise als Kipp- oder Schlepphebel mit oder ohne Rollenkörper, oder als Tassenstößel ausgebildet sein . Im Falle eines als Rollenkörper ausgebildeten Überragungselemen- tes kann der drehbare Rollenkörper axial unverschiebbar ausgebildet sein. In the illustrated first embodiment, the cam device 4 acts via a transmission device 31 on the gas exchange valves, not shown. The transmission device 31 may be formed in a conventional manner as tilting or drag lever with or without roller body, or as a bucket tappet. In the case of a transfer element embodied as a roller body, the rotatable roller body can be designed to be axially immovable.
Bei der in den Fig. 5 bis Fig. 10 dargestellten zweiten Ausführungsvariante ist die Nockenvorrichtung 4 fest mit der Nockenwelle 3 verbunden, beispielsweise einstückig mit dieser ausgebildet. Die beispielsweise durch einen um eine Ventilhe- belachse 31a drehbaren Kipphebel oder Schlepphebel gebildete Übertragungseinrichtung 31 weist ein Übertragungselement 30, beispielsweise einen drehbar an der Übertragungseinrichtung 31 um eine Achse 30a gelagerten Rollenkörper auf welcher zwischen einer ersten Stellung und einer zweiten Stellung axial verschiebbar angeordnet ist. Ein gabelförmiges Schaltelement 25 greift dabei an einem Mitnehmerelement 26 des Übertragungselementes 30 an. Durch die Drehbewegung der Nockenwelle 3 mit den Steuernuten 17, 18 werden die Steuerzapfen 19, 20 und damit der Steuerhebel 12 mit dem Schaltelement 25 und somit das Übertragungselement 30 mittels des mit dem Schaltelement 25 im Eingriff stehenden Mitnehmerelementes 26 axial verschoben. Das Mitnehmerelement 26 kann dabei beispielsweise ein Lagerring des als Rollenkörper ausgebildeten Übertragungselementes 30 sein. In the second variant embodiment shown in FIGS. 5 to 10, the cam device 4 is fixedly connected to the camshaft 3, for example formed integrally therewith. For example, by a 31 has a rotatable rocker arm or rocker arm formed transmission means 31 has a transmission element 30, for example, a rotatably mounted on the transmission means 31 about an axis 30a roller body on which between a first position and a second position is arranged axially displaceable. A fork-shaped switching element 25 acts on a driver element 26 of the transmission element 30. By the rotational movement of the camshaft 3 with the control grooves 17, 18, the control pins 19, 20 and thus the control lever 12 with the switching element 25 and thus the transmission element 30 by means of engaging with the switching element 25 driver element 26 axially displaced. The driver element 26 may be, for example, a bearing ring of the transmission element 30 embodied as a roller body.
In der dargestellten zweiten Ausführungsvariante ist das Feder-Rastelement 28 in der als Ventilhebel ausgebildeten Übertragungseinrichtung 31, und zwar in einer bezüglich der Ventilhebelachse 31a radialen Bohrung, radial verschiebbar angeordnet und weist einen durch eine Feder 28a radial nach innen belasteten Rastkörper 28b auf. Der Steuerhebel 12 weist in seiner dem Feder-Rastelement 28 zugewandten Oberfläche eine erste Nut 12a und eine davon in Richtung der Ventilhebelachse beabstandete zweite Nut 12 auf, wobei in der in Fig. 9 gezeigten ersten Endstellung des Übertragungselementes 30 der Rastkörper 28b in die erste Nut 12a und in der zweiten Endstellung des Übertragungselementes 30 der Rastkörper 28b in die zweite Nut 12b eingreift und somit das Übertragungselement 30 in der jeweiligen Endstellung axial arretiert. In der dargestellten zweiten Ausführungsvariante ist der Steuerhebel 12 um die Ventilhebelachse 31a drehbar gelagert, somit fällt die Schwenkachse 11 mit der Ventilhebelachse 31a zusammen. In the illustrated second embodiment variant, the spring detent element 28 is arranged radially displaceably in the transmission device 31 designed as a valve lever, namely in a radial bore relative to the valve lever axis 31a, and has a detent body 28b loaded radially inwardly by a spring 28a. The control lever 12 has in its the spring detent element 28 facing surface a first groove 12a and one of them in the direction of the valve lever axis spaced second groove 12, wherein in the first end position of the transmission element 30 shown in Fig. 9, the locking body 28b in the first groove 12a and in the second end position of the transmission element 30 of the locking body 28b engages in the second groove 12b and thus axially locks the transmission element 30 in the respective end position. In the illustrated second embodiment, the control lever 12 is rotatably mounted about the valve lever axis 31a, thus the pivot axis 11 coincides with the valve lever axis 31a.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E PATENT APPLICATIONS
1. Variable Ventilsteuerungseinrichtung (1) für Brennkraftmaschinen der Hubkolbenbauart mit zumindest einem Gaswechselventil (32), das mittels einer drehbar um eine Nockenwellenachse (2) gelagerten Nockenwelle (3) über eine drehfest mit der Nockenwelle (3) verbundene, zumindest zwei unterschiedliche Nockenbahnen (7, 8) aufweisende Nockenvorrichtung (4) betätigbar ist, wobei mittels einer Steuereinrichtung (10) wahlweise eine der Nockenbahnen (7, 8) aktivierbar und zumindest eine andere Nockenbahn (8, 7) deaktivierbar ist, und wobei die Steuereinrichtung (10) zumindest einen um eine Schwenkachse (11) schwenkbaren Steuerhebel (12) und zumindest einen drehfest mit der Nockenwelle (3) verbundenen ersten Steuerkörper (13) aufweist, in dessen Oberfläche zumindest eine erste Steuernut (17) und zumindest eine zweite Steuernut (18) eingeformt ist, wobei wahlweise in die erste Steuernut (17) ein erster Steuerzapfen (19) des Steuerhebels (12) bzw. in die zweite Steuernut (18) ein zweiter Steuerzapfen (20) des Steuerhebels (12) einlenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerkörper (13) eine innere erste Mantelfläche (14) und eine äußere zweite Mantelfläche (15) aufweist, wobei die erste Mantelfläche (14) zur Nockenwellenachse (2) einen geringeren Abstand aufweist als die zweite Mantelfläche (15) und die beiden Mantelflächen (14, 15) konzentrisch zur Nockenwellenachse (2) angeordnet sind, und wobei die beiden einander zugewandten Mantelflächen (14, 15) einen im Wesentlichen ringförmigen Steuerraum (16) begrenzen, und die erste Steuernut (17) in die erste Mantelfläche (14) und die zweite Steuernut (18) in die zweite Mantelfläche (15) eingeformt sind. 1. Variable valve control device (1) for internal combustion engines of Hubkolbenbauart with at least one gas exchange valve (32) by means of a rotatable about a camshaft axis (2) mounted camshaft (3) via a non-rotatably connected to the camshaft (3), at least two different cam tracks ( 7, 8) can be actuated, wherein by means of a control device (10) optionally one of the cam tracks (7, 8) can be activated and at least one other cam track (8, 7) can be deactivated, and wherein the control device (10) at least a control lever (12) which is pivotable about a pivot axis (11) and at least one first control body (13) rotatably connected to the camshaft (3), in the surface of which at least one first control groove (17) and at least one second control groove (18) are formed , wherein optionally in the first control groove (17) a first control pin (19) of the control lever (12) or in the second control groove (18) has a second Ste 20) of the control lever (12) is deflectable, characterized in that the control body (13) has an inner first lateral surface (14) and an outer second lateral surface (15), wherein the first lateral surface (14) to the camshaft axis (2) a smaller distance than the second lateral surface (15) and the two lateral surfaces (14, 15) are arranged concentrically to the camshaft axis (2), and wherein the two mutually facing lateral surfaces (14, 15) define a substantially annular control chamber (16) , and the first control groove (17) in the first lateral surface (14) and the second control groove (18) in the second lateral surface (15) are formed.
2. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der im Wesentlichen zylindrische Steuerraum (16) an einer vorzugsweise der Nockenvorrichtung (4) zugewandten ersten Stirnseite (16a) offen ausgeführt ist, wobei der Steuerhebel (12) durch die offene erste Stirnseite (16a) in den Steuerraum (16) hineinragend angeordnet ist. 2. Valve control device (1) according to claim 1, characterized in that the substantially cylindrical control chamber (16) on a preferably the cam device (4) facing first end face (16 a) is open, wherein the control lever (12) through the open first End face (16 a) is arranged projecting into the control chamber (16).
3. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mantelfläche (15) an der Innenseite eines Hülsenteils (9) angeordnet ist, welcher fest mit der Nockenwelle (3) verbunden, vorzugsweise aufgepresst ist, wobei besonders vorzugsweise die Verbindung zwischen Nockenwelle (3) und Hülsenteil (9) an einer der Nockenvorrichtung (4) abgewandten zweiten Stirnseite (16b) des Steuerraumes (16) erfolgt. 3. Valve control device (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the second lateral surface (15) on the inside of a sleeve part (9) is arranged, which is fixedly connected to the camshaft (3), preferably pressed, with particular preference the connection between the camshaft (3) and the sleeve part (9) takes place on a second end face (16b) of the control chamber (16) facing away from the cam device (4).
4. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (11) des Steuerhebels (12) parallel zur Nockenwellenachse (2) angeordnet ist. 4. Valve control device (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pivot axis (11) of the control lever (12) is arranged parallel to the camshaft axis (2).
5. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkachse (11) des Steuerhebels (12) geneigt zur Nockenwellenachse (2) angeordnet ist, wobei in zumindest einer Projektion normal auf die Nockenwellenachse (2) die Schwenkachse (11) mit der Nockenwellenachse (2) einen Winkel zwischen 0° und 60° einschließt. 5. Valve control device (1) according to one of claims 1 to 3, characterized in that the pivot axis (11) of the control lever (12) inclined to the camshaft axis (2) is arranged, wherein in at least one projection normal to the camshaft axis (2) the Swivel axis (11) with the camshaft axis (2) forms an angle between 0 ° and 60 °.
6. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerhebel (12) ein vorzugsweise gabelförmiges Schaltelement (23), aufweist, welches an einem Mitnehmerelement (24) der axial verschiebbar auf der Nockenwelle (3) angeordneten Nockenvorrichtung (4) angreift (Fig. 1 bis 4). 6. Valve control device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control lever (12) has a preferably fork-shaped switching element (23), which arranged on a driver element (24) of the axially displaceable on the camshaft (3) Cam device (4) attacks (Fig. 1 to 4).
7. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mitnehmerelement (24) durch einen von den Nockenbahnen (7, 8) axial beabstandeten Ring gebildet ist, welcher vorzugsweise an einem dem Steuerkörper (13) zugewandten Ende der Nockenvorrichtung (4) angeordnet ist. 7. Valve control device (1) according to claim 6, characterized in that the driver element (24) by one of the cam tracks (7, 8) axially spaced ring is formed, which preferably at one of the control body (13) facing the end of the cam device (4 ) is arranged.
8. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerhebel (12) ein vorzugsweise gabelförmiges Schaltelement (25) aufweist, welche an einem von der unverschiebbar mit der Nockenwelle (3) verbundenen Nockenvorrichtung (4) betätigten Übertragungselement (30) angreift, welches Übertragungselement (30) parallel zur Nockenwellenachse (2) verschiebbar ausgebildet ist, wobei vorzugsweise die Nockenvorrichtung (4) einstückig mit der Nockenwelle (3) ausgebildet ist (Fig. 5 bis 10). 8. Valve control device (1) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the control lever (12) has a preferably fork-shaped switching element (25) which on one of the immovably with the camshaft (3) connected cam device (4) actuated Transmission element (30) engages which transmission element (30) is designed to be displaceable parallel to the camshaft axis (2), wherein preferably the cam device (4) is formed integrally with the camshaft (3) (FIGS. 5 to 10).
9. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Übertragungselement (30) ein auf einem Ventilhebel drehbar und axialverschiebbarer Rollenkörper ist. 9. Valve control device (1) according to claim 8, characterized in that the transmission element (30) is a rotatable and axially displaceable on a valve body roller body.
10. Ventilsteuerungseinrichtung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenvorrichtung (4) oder das Übertragungselement (30) über zumindest ein Feder-Rastelement (27; 28) arretierbar ist. 10. Valve control device (1) according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cam device (4) or the transmission element (30) via at least one spring-latching element (27, 28) can be locked.
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