WO2019007453A1 - Variabler ventiltrieb eines verbrennungskolbenmotors - Google Patents

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WO2019007453A1
WO2019007453A1 PCT/DE2018/100343 DE2018100343W WO2019007453A1 WO 2019007453 A1 WO2019007453 A1 WO 2019007453A1 DE 2018100343 W DE2018100343 W DE 2018100343W WO 2019007453 A1 WO2019007453 A1 WO 2019007453A1
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Dimitri Schott
Harald Elendt
Eduard Golovatai-Schmidt
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01L2305/00Valve arrangements comprising rollers
    • F01L2305/02Mounting of rollers

Definitions

  • the invention relates to a variable valve train of a combustion piston engine with at least one gas exchange valve of a specific function per cylinder, wherein the valve lift of each of these gas exchange valves of a specific function given by at least one primary cam and a secondary cam of a camshaft and by means of a switchable rocker arm, a primary lever and a secondary lever has, is selectively transmitted to at least this gas exchange valve of the specific function, each primary lever supported at one end to an associated support member mounted on the housing side and at the other end to the valve stem of the associated gas exchange valve of the specific function and between its two ends with the associated Primary cam is in tap contact, each secondary lever is pivotally mounted on the primary lever, is in tapping contact with the associated secondary cam and means a coupling element which can be adjusted by an adjusting device can be coupled to the primary lever, wherein the coupling element of each switchable rocker arm is formed as a coupling bolt guided axially movably in a transverse bore of the primary lever, which coupling bolt engages in an opposing coupling
  • Switchable valve trains of internal combustion piston engines are known in various designs.
  • valve trains of individual cylinders or groups of cylinders of a combustion piston engine can be deactivated by switching off the transferable valve lift and thus in conjunction with a shutdown of the fuel injection for the cylinders in question, the fuel consumption and the C02 and pollutant emissions of the internal combustion piston engine can be reduced in partial load operation.
  • the transferable by valve trains of intake and / or exhaust valves of a Verbumblekolbenmotors temporal Hubverrise can be changed by a Hubumscrien and thus depending on operating parameters meters, such as the engine speed and the engine load, are adapted to the current operating condition of the internal combustion piston engine, whereby the engine power and the torque can be increased and the specific fuel consumption of the internal combustion piston engine can be reduced.
  • In turn-off valve drives usually two relatively displaceable or rotatable components of a switchable Hubübertragungsiatas are provided, of which one component with the associated cam of a camshaft and the other component is in operative connection with the valve stem of the associated gas exchange valve. Both components can be coupled or decoupled via a coupling element, which is usually designed as a coupling pin.
  • a coupling element which is usually designed as a coupling pin.
  • the coupling pin is usually axially movable in a bore of the one component and displaceable in a coupling bore of the other component.
  • the rest position of the coupling pin usually corresponds to the coupled state of the components of the Hubübertragungsiatas and the operating position the decoupled state of the components.
  • the turn-off Hubübertragungs may be switchable bucket tappets, roller tappet, rocker arm, drag lever or support elements.
  • At switchable valve drives at least two relatively displaceable or rotatable components of a switchable Hubübertragungsiatas are provided, of which one component is coupled with an associated cam primary cam with a certain valve lift and with the valve stem of the associated gas exchange valve, and the other component with an associated Secondary cam of the camshaft with a larger valve lift or with an additional stroke in actuating connection.
  • Both components can be coupled to each other or decoupled via a coupling element which is usually designed as a coupling pin. bar.
  • the valve lift of the primary cam is transmitted to the respective gas exchange valve, in the coupled state, however, the larger valve lift of the primary or secondary cam is transmitted to the gas exchange valve.
  • the coupling pin is usually guided axially movable in a bore of the one component and displaceable in a coupling bore of the other component.
  • a spring element of the coupling pin is held in a rest position and moved by the application of a force against the restoring force of the spring element in an operating position and held there.
  • switchable valve drives the rest position of the coupling pin usually corresponds to the decoupled state of the components of the Hubübertragungsiatas and the operating position of the coupled state of the components.
  • the switchable Hubübertragungs are mostly switchable bucket tappets, rocker arms or drag lever.
  • gas exchange valves of a combustion piston engine are selectively switched off or switched over in groups, separate switching pressure lines, each with an associated switching valve, are required for a hydraulic adjustment of the coupling elements.
  • a corresponding hydraulic adjusting device for groups selective selective adjustment of the coupling elements of a variable valve train in a internal combustion piston engine with two intake valves and two exhaust valves per cylinder is described for example in DE 102 12 327 A1.
  • the switch Ren Hubübertragungs comprise the valve train are formed in this case as a switchable bucket tappets.
  • coupling elements switchable Hubübertragungs can also be done electromagnetically by the coupling elements are each in operative connection with an electromagnet, and the electromagnets alternately energized or de-energized.
  • a known embodiment of a provided with an electromagnetically adjustable coupling pin switchable drag lever, which is provided in a combustion piston engine for Hubabscaria a gas exchange valve, can be taken from US 5 544 626 A.
  • the coupling pin and the electromagnet whose armature is connected to the coupling pin are arranged longitudinally in the primary housing of the finger lever, resulting in a larger overall length of the finger follower and a correspondingly greater width of the respective cylinder head.
  • JP 2004-108 252 A discloses a variable valve train with a series of gas exchange valves.
  • a switchable rocker arm is associated with extending parallel to the camshaft coupling means in the primary lever.
  • a central switching tube with rigid arms is provided thereto, wherein each one arm contacts the respective coupling means on the primary lever outside.
  • this object is achieved in that the locking bolt and the unlocking protrude each with its axially outer end of the secondary lever and are coupled via a respective attached at this end stabförmis connecting element with a shift rod, which shift rod above the cam follower parallel to the associated Camshaft arranged and longitudinally displaceable by means of a linear actuator against the restoring force of a spring element from a rest position into a switching position.
  • the adjusting device according to the invention thus has only a single actuator, by means of which the relevant switchable drag levers from the rest position, in which the respective secondary lever is decoupled from the associated primary lever, in the switching position, in which the secondary lever is coupled to the primary lever, can be switched.
  • the linear actuator can be arranged and fastened in the longitudinal direction of the shift rod at a suitable location on the cylinder head, at which the required installation space is available, and to which the energy supply required for the actuation can be realized in a favorable manner.
  • the adjusting device according to the invention with the purely mechanically switchable drag levers is much simpler and more space-saving constructed and cheaper to produce.
  • a plurality of such adjusting devices can be arranged to selectively switch a plurality of groups of functionally identical gas exchange valves, such as intake valves and / or exhaust valves all or only certain cylinders or in a Vierventilzylinderkopf of first and second inlet and / or outlet valves.
  • the linear actuator is preferably designed as an electromagnet with an armature guided in an axially movable armature, wherein the armature is mechanically operatively connected to the shift rod.
  • armature guided in an axially movable armature, wherein the armature is mechanically operatively connected to the shift rod.
  • the linear actuator can also be designed as a single-acting hydraulic or pneumatic actuating cylinder with a piston guided in an axially movable manner in a cylinder, wherein the piston is mechanically operatively connected to the shift rod.
  • a connected to the pressure chamber of the actuator actuating pressure line is required, for example, via a connected to an electronic control unit 3/2-way solenoid switching valve alternately connected to a source of pressure medium pressure supply line or with a pressure-free return or vent line is connectable.
  • the shift rod is preferably designed as a flat bar, which is arranged facing the coupling bolt of the switchable drag lever with one of the two broader outer sides facing. Due to the wider outer sides and their orientation, the shift rod has sufficient space for the mechanical coupling of the rod-shaped connecting elements of the switchable drag levers. In addition, this makes it possible, simple and inexpensive to produce the shift rod as a stamped component of a steel or light metal sheet.
  • the connecting elements of the switchable rocker arms are preferably designed as leaf springs, which are each secured substantially rigidly at the outer end of the associated locking bolt or unlocking bolt and each engage in a slot-shaped opening in the shift rod.
  • the toggle lever On those rocker arms whose secondary cams are currently being tapped by the secondary levers in the base circle radius, the toggle lever is switched immediately. At those rocker arms whose primary and secondary cams are tapped just outside the circle radius, the respective leaf springs are first biased in the switching direction or against the switching direction. The switching of the respective cam follower takes place when the associated cam are tapped due to a corresponding rotation of the camshaft in the base circle radius.
  • leaf springs in the manner of a locking washer in each case by the attachment and engagement of an open-ended bore in a formed on the outer end of the respective locking bolt or unlocking ring on the locking or unlocking are attached.
  • the axial distance of the openings in the switching rod preferably corresponds to the axial distance between the annular grooves in the respective locking bolt and the associated unlocking pin in their concerns on the coupling pin.
  • the transverse dimensions and longitudinal dimensions of the openings in the shift rod are preferably greater than the width and the thickness of the leaf springs.
  • the leaf springs can thus move during operation of the internal combustion piston engine wear in the openings of the shift rod.
  • Manufacturing tolerances at the time of Order of the openings in the shift rod and the entire shift rod can be compensated in a simple manner by an increased travel of the linear actuator.
  • the adjusting device according to the invention thus provides relatively low demands on the accuracy in the production and the arrangement of the components and is therefore particularly inexpensive to produce.
  • the shift rod is preferably hen on its side facing away from the rocker arms wider outer side at least at each opening for the locking bolt associated leaf springs schalt therapiess press with an arcuate spring clip hen whose free end protrudes for elastic support of the associated leaf spring in the longitudinal direction in the respective opening.
  • the shift rod is preferably guided axially movable in a plurality of housing-fixed guide openings of the cylinder head. At least some guide openings of the shift rod are preferably arranged in bearing caps of the associated camshaft, whereby their production compared to an arrangement in the housing-fixed webs of the cylinder head is greatly simplified.
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a valve drive according to the invention of a combustion piston engine with three cylinders and four gas exchange valves per cylinder and with three switchable rocker arms in the un-switched state in a perspective overview
  • 1 a shows a detail of the valve drive according to FIG. 1 with a side view of a shift rod in the non-shifted state
  • FIG. 1 shows a preferred embodiment of a valve drive according to the invention of a combustion piston engine with three cylinders and four gas exchange valves per cylinder and with three switchable rocker arms in the un-switched state in a perspective overview
  • 1 a shows a detail of the valve drive according to FIG. 1 with a side view of a shift rod in the non-shifted state
  • FIG. 1 b shows a section of the valve drive according to FIG. 1 with a longitudinal view of a switchable cam follower in the non-switched state
  • FIG. 1 c shows a section of the valve drive according to FIG. 1 with a cross-sectional view of a switchable drag lever in the non-switched state
  • FIG. 1 d shows a detail of the valve drive according to FIG. 1 with a longitudinal sectional view of a switchable drag lever in the non-switched state
  • FIG. 2 shows the valve drive according to the invention of a combustion piston engine according to FIG. 1 with the three switchable drag levers in the switched-over state in a perspective overview, FIG.
  • FIG. 2 a shows a section of the valve drive according to FIG. 2 with a side view of the shift rod in the switched-over state
  • FIG. 2 b shows a detail of the valve drive according to FIG. 2 with a longitudinal view of a switchable rocker arm in the switched-over state
  • FIG. 2c shows a detail of the valve drive according to FIG. 2 with a cross-sectional view of a switchable rocker arm in the switched-over state
  • FIG. 2d shows a detail of the valve drive according to FIG. 2 with a longitudinal sectional view of a switchable drag lever in the switched-over state
  • FIG. 3a shows a switchable rocker arm of the valve train according to the figures 1 to 2d in a side view and
  • FIG. 3b shows the switchable drag lever of the valve drive according to FIGS. 1 to 2d in a perspective oblique view.
  • FIG. 1 a valve train 1 of a combustion piston engine with three cylinders arranged in series and two intake valves and two exhaust valves per cylinder is partially shown, as far as it is necessary to explain the invention.
  • a camshaft carrier 2 of a two-part cylinder head of the internal combustion piston engine has four semicircular first slide bearing sections 3 for supporting an unillustrated intake camshaft and four semicircular second slide bearing sections 4 for supporting an exhaust camshaft 6.
  • the remaining sliding bearing sections for mounting the intake cam and the exhaust camshaft 6 are each part of bearing caps 5, which are placed after the onset of the camshaft on the camshaft carrier 2 and screwed thereto.
  • Only the bearing cap 5 of the exhaust camshaft 6 are shown.
  • the second exhaust valves, likewise not shown, of each cylinder have a constant stroke transmission via assigned non-switchable rocker arms.
  • the exhaust camshaft 6 has, for the first exhaust valves, in each case a centrally arranged primary cam 7 and two secondary cams 8 arranged on both sides of the primary cam 7.
  • the exhaust camshaft 6 only has a single cam 9 in each case.
  • the non-switchable rocker arms are each supported on their underside on a support element mounted on the housing side with integrated hydraulic valve clearance compensation element and on the valve shaft of the associated second exhaust valve and are in tapping contact therebetween on their upper side with the associated cam 9. In one ner rotation of the exhaust camshaft 6 is thus transmitted via the non-switchable rocker arm of the stroke course of the respective cam 9 to the second exhaust valves.
  • Drag lever 10 each have a primary lever 12 and a secondary lever 16.
  • the primary lever 12 is largely frame-shaped and supported on its underside end on a housing side mounted support member 1 1 with integrated hydraulic lash adjuster and opposite to the valve stem of the associated first exhaust valve.
  • On its upper side is the primary lever 12 via a tapping element 13, which is presently designed as a rotatably mounted roller, with the associated primary cam 7 in tap contact.
  • the secondary lever 16 has a primary lever 12 comprehensive frame-like shape, and it is pivotally mounted by means of a valve side arranged hinge pin 17 to the primary lever 12.
  • the secondary lever 16 on both sides each have a widened web portion, each having an outer sliding surface 20a, 20b, which come into tapping contact with the cam portion of the two secondary cam 8.
  • the secondary lever 16 has no contact with the secondary cam 8.
  • the secondary lever 16 with its pivot axis remote end by the spring force of a trained as a leg spring pressure spring 18 against a stop on the primary lever 12 pressed.
  • a coupling element for the positive connection of the secondary lever 16 with the primary lever 12 a axially movable guided in a transverse bore 14 of the primary lever 12 coupling pin 15 is provided.
  • the coupling pin 15 is slidably displaceable by means of a locking bolt 22 mounted in a transverse bore 21 in the secondary lever 16 in an opposite coupling bore 28 in the secondary lever 16. In a locking position of the locking bolt 22, this accordingly locked together with the coupling pin 15, the primary lever 12 and the Secondary lever 16 with each other.
  • the coupling pin 15 by means of an axially movable guided in the coupling bore 28 of the secondary lever 16 unlocking bolt 25 back into the transverse bore 14 of the primary lever 12 slidably.
  • the locking pin 22 protrudes with its outer end 23 of the secondary lever 16 axially out and stands on this via an upwardly directed rod-shaped connecting element 29 with a shift rod 35 of an actuator 31 in a standby connection.
  • the unlocking pin 25 protrudes with its outer end 26 out of the secondary lever 16 and stands on this via an upwardly directed rod-shaped connecting element 30 with the shift rod 35 of the adjusting device 31 in actuating connection.
  • the connecting elements 29, 30 of the switchable drag levers 10 are formed here as leaf springs and not completely recognizable manner in the manner of a safety washer each by plugging and engagement with an open-ended bore in one at the outer end 23, 26 of the respective locking bolt 22 and unlocking bolt 25 arranged annular groove on the locking or unlocking bolts 22, 25 attached.
  • the shift rod 35 of the actuator 31 is disposed above the drag lever 10 parallel to the exhaust camshaft 6 and longitudinally displaceable by means of a linear actuator 32 against the restoring force of a spring element 37 from a rest position 43 in a switching position 45 (see FIG. 1 with Fig. 2).
  • the spring element 37 is designed as a helical spring, which is arranged between the angled, lug-shaped end 36 of the shift rod 35 and the adjacent end wall of the camshaft carrier 2.
  • the shift rod 35 is not rigidly connected to the armature 34, but the shift rod 35 is pressed axially by the spring member 37 to the armature 34.
  • the armature 34 or the linear actuator 32 can be arranged where space is available. Accordingly, the shift rod 35 and the armature 35 need not be coaxial with each other, but only largely parallel to the axis.
  • the power transmission from the armature 34 to the shift rod 35 takes place via the ab- Angled, lug-shaped end 36 of the shift rod 35.
  • the linear actuator 32 is exemplified as an electromagnet with an axially movable in a bobbin 33 guided armature 34, the armature 34 is mechanically operatively connected as mentioned with the shift rod 35.
  • the shift rod 35 is presently designed as a flat bar, which is arranged with one of the two wider outer sides 38, the coupling pin 15 of the switchable drag lever 10 facing, and is preferably made as a stamped component of a steel or light metal sheet.
  • the shift rod 35 is arranged axially movable in a plurality of housing-fixed guide openings 42 of the camshaft carrier 2, which in the present case are formed in the bearing caps 5 of the exhaust camshaft 6.
  • the transverse and longitudinal dimensions of the slot-shaped openings 39, 40 are greater than the width and the thickness of the leaf springs 29, 30. This allows the leaf springs 29, 30 during operation of the internal combustion piston engine wear in the openings 39, 40 of the shift rod 35 move.
  • manufacturing tolerances in the formation of the openings 39, 40 in the shift rod 35 and the entire shift rod 35 can be compensated in a simple manner by an enlarged travel of the linear actuator 32.
  • the shift rod 35 is provided at each opening 39 for the leaf springs 29 of the locking bolt 22 switching direction side with an arcuate spring clip 41, the free end for elastic support of the associated leaf spring 29 in the longitudinal direction in the respective opening 39 protrudes.
  • the leaf springs 29 are elastically and longitudinally displaceably supported in the openings 39 of the shift rod 35, whereby the mechanical wear on the contact surfaces is reduced and the overlay Transmission of shear forces on the locking pin 22 of the switchable drag lever 10 is avoided.
  • Fig. 1 and Fig. 1 a the shift rod 35 of the actuator 31 is shown in its rest position 43, in which the secondary lever 16 of the switchable drag lever 10 are decoupled from the primary levers 12.
  • the decoupled state of the primary lever 12 and the secondary lever 16 only the stroke profile of the respective primary cam 7 is transmitted via the primary lever 12 of the switchable drag lever 10 to the associated first exhaust valve upon rotation of the exhaust camshaft 6.
  • the shift rod 35 of the actuator 31 is shown in its switching position 45, in which it is moved by an actuation of the linear actuator 32 in the direction indicated by a directional arrow 44 switching direction.
  • the switching position 45 of the shift rod 35 the coupling pin 15 of those drag lever 10, the secondary cam 8 are just tapped in the base circle radius, moved by means of the respective leaf springs 29 and the respective locking pin 22 immediately in the associated coupling bore 28 of the secondary lever 16, since the transverse bore 21 and the coupling bore 28 of the secondary lever 16 are then aligned with the transverse bore 14 of the primary lever 12.
  • the secondary levers 16 of the respective drag lever 10 are then coupled to the associated primary levers 12.
  • the primary or secondary cam 7, 8 are tapped by the roller 13 of the primary lever 12 or the sliding surfaces 20 of the web portions 19 of the secondary lever 16 just outside the base circle radius, initially only an axial bias of the unlocking pin 25 takes place by means of the leaf springs 30 in the direction of the coupling pin 15.
  • the respective coupling pin 15 are then moved by means of the respective leaf spring 30 and the unlocking pin 25 in the transverse bore 14 of the primary lever 12 as soon as their associated primary and secondary cam 7, 8 are tapped in the base circle radius.
  • the adjusting device 31 according to the invention with the purely mechanically switchable rocker arms 10 is constructed much simpler and more space-saving and can be produced more cost-effectively.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb (1 ) eines Verbrennungskolbenmotors mit mindestens einem Gaswechselventil pro Zylinder, wobei der Ventilhub jeweils durch einen Primär- und Sekundärnocken (7, 8) vorgegeben und über einen schaltbaren Schlepphebel (10) auf das Gaswechselventil übertragen wird, wobei jeder Primärhebel (12) zwischen seinen Enden mit dem Primärnocken (7) und jeder Sekundärhebel (16) mit dem zugeordneten Sekundärnocken (8) in Abgriffkontakt und mittels eines Koppelelements (15) mit dem Primärhebel (12) koppelbar ist, wobei das Koppelelement (15) ein in einer Querbohrung (14) des Primärhebels (12) geführter Koppelbolzen ist, welcher mittels eines in einer Querbohrung (21 ) des Sekundärhebels (16) gelagerten Verriegelungsbolzens (22) in eine Koppelbohrung (28) des Se¬ kundärhebels (16) sowie mittels eines in der Koppelbohrung (28) des Sekundärhebels (16) geführten Entriegelungsbolzens (25) zurück in die Querbohrung (14) des Primärhebels (12) verschiebbar ist, wobei der Verriegelungs- und Entriegelungsbolzen (22, 25) jeweils mit ihrem axial äußeren Ende (23, 26) aus dem Sekundärhebel (16) herausragen sowie über jeweils ein an diesem Ende (23, 26) befestigtes Verbindungselement (29, 30) mit einer Schaltstange (35) gekoppelt sind, welche Schaltstange (35) parallel zu der zugeordneten Nockenwelle (6) angeordnet sowie mittels eines Linearaktuators (32) gegen die Rückstellkraft eines Federelementes (37) aus einer Ruhestellung (43) in eine Schaltstellung (45) längsverschiebbar ist.

Description

Variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors
Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors mit mindestens einem Gaswechselventil einer bestimmten Funktion pro Zylinder, wobei der Ventilhub jedes dieser Gaswechselventile einer bestimmten Funktion jeweils durch mindestens einen Primärnocken und einen Sekundärnocken einer Nockenwelle vorgegeben sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels, der einen Primärhebel und einen Sekundärhebel aufweist, selektiv auf mindestens dieses Gaswechselventil der bestimmten Funktion übertragen wird, wobei jeder Primärhebel mit seinem einen Ende an einem zugeordneten, gehäuseseitig gelagerten Abstützelement und mit seinem anderen Ende an dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils der bestimmten Funktion abgestützt sowie zwischen seinen beiden Enden mit dem zugeordneten Primärnocken in Abgriffkontakt ist, wobei jeder Sekundärhebel schwenkbar an dem Primärhebel gelagert ist, mit dem zugeordneten Se- kundärnocken in Abgriffkontakt ist und mittels eines durch eine Stellvorrichtung verstellbaren Koppelelementes mit dem Primärhebel koppelbar ist, wobei das Koppelelement jedes schaltbaren Schlepphebels als ein axialbeweglich in einer Querbohrung des Primärhebels geführter Koppelbolzen ausgebildet ist, welcher Koppelbolzen mittels eines in einer Querbohrung des Sekundärhebels axialbeweglich gela- gerten Verriegelungsbolzens in eine gegenüberliegende Koppelbohrung des Sekundärhebels sowie mittels eines axialbeweglich in der Koppelbohrung des Sekundärhebels geführten Entriegelungsbolzens zurück in die Querbohrung des Primärhebels verschiebbar ist. Schaltbare Ventiltriebe von Verbrennungskolbenmotoren sind in unterschiedlichen Bauarten bekannt. So können Ventiltriebe einzelner Zylinder oder Gruppen von Zylindern eines Verbrennungskolbenmotors durch eine Abschaltung des übertragbaren Ventilhubs deaktiviert und damit in Verbindung mit einer Abschaltung der Kraftstoffeinspritzung für die betreffenden Zylinder der Kraftstoffverbrauch sowie die C02- und Schadstoffemissionen des Verbrennungskolbenmotors im Teillastbetrieb gesenkt werden. Andererseits können die durch Ventiltriebe von Einlass- und/oder Auslassventilen eines Verbrennungskolbenmotors übertragbaren zeitlichen Hubverläufe durch eine Hubumschaltung geändert und damit in Abhängigkeit von Betriebspara- metern, wie der Motordrehzahl und der Motorlast, an den aktuellen Betriebszustand des Verbrennungskolbenmotors angepasst werden, wodurch die Motorleistung und das Drehmoment erhöht sowie der spezifische Kraftstoffverbrauch des Verbrennungskolbenmotors verringert werden können.
Bei abschaltbaren Ventiltrieben sind üblicherweise jeweils zwei relativ zueinander verschiebbare oder verdrehbare Bauteile eines schaltbaren Hubübertragungselementes vorgesehen, von denen das eine Bauteil mit dem zugeordneten Nocken einer Nockenwelle und das andere Bauteil mit dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils in Stellverbindung steht. Beide Bauteile sind über ein zumeist als Koppelbolzen ausgeführtes Koppelelement miteinander koppelbar oder entkoppelbar. Im gekoppelten Zustand wird der Ventilhub des zugeordneten Nockens auf das betreffende Gaswechselventil übertragen, im entkoppelten Zustand dagegen nicht, so dass das Gaswechselventil dann geschlossen bleibt. Der Koppelbolzen ist übli- cherweise axialbeweglich in einer Bohrung des einen Bauteils geführt und in eine Koppelbohrung des anderen Bauteils verschiebbar. Mittels eines Federelementes wird der Koppelbolzen in einer Ruhestellung gehalten und durch die Beaufschlagung mit einer Stellkraft gegen die Rückstellkraft des Federelementes in eine Betätigungsstellung verschoben und dort festgehalten. Bei abschaltbaren Ventiltrieben entspricht die Ruhestellung des Koppelbolzens üblicherweise dem gekoppelten Zustand der Bauteile des Hubübertragungselementes und die Betätigungsstellung dem entkoppelten Zustand der Bauteile. Bei den abschaltbaren Hubübertragungselementen kann es sich um abschaltbare Tassenstößel, Rollenstößel, Kipphebel, Schlepphebel oder Abstützelemente handeln.
Bei umschaltbaren Ventiltrieben sind jeweils mindestens zwei relativ zueinander verschiebbare oder verdrehbare Bauteile eines schaltbaren Hubübertragungselementes vorgesehen, von denen das eine Bauteil mit einem zugeordneten Primärnocken einer Nockenwelle mit einem bestimmten Ventilhub sowie mit dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils gekoppelt ist, und das andere Bauteil mit einem zugeordneten Sekundärnocken der Nockenwelle mit einem größeren Ventilhub oder mit einem Zusatzhub in Stellverbindung ist. Beide Bauteile sind über ein meistens als Koppelbolzen ausgeführtes Koppelelement miteinander koppelbar oder entkoppel- bar. Im entkoppelten Zustand wird der Ventilhub des Primärnockens auf das betreffende Gaswechselventil übertragen, im gekoppelten Zustand wird dagegen der jeweils größere Ventilhub des Primär- oder Sekundärnockens auf das Gaswechselventil übertragen. Auch hier ist der Koppelbolzen üblicherweise axialbeweglich in ei- ner Bohrung des einen Bauteils geführt und in eine Koppelbohrung des anderen Bauteils verschiebbar. Mittels eines Federelementes wird der Koppelbolzen in einer Ruhestellung gehalten und durch die Beaufschlagung mit einer Stellkraft gegen die Rückstellkraft des Federelementes in eine Betätigungsstellung verschoben sowie dort festgehalten. Bei umschaltbaren Ventiltrieben entspricht die Ruhestellung des Koppelbolzens meistens dem entkoppelten Zustand der Bauteile des Hubübertragungselementes und die Betätigungsstellung dem gekoppelten Zustand der Bauteile. Bei den umschaltbaren Hubübertragungselementen handelt es sich zumeist um umschaltbare Tassenstößel, Kipphebel oder Schlepphebel. Die Verstellung von Koppelelementen schaltbarer Hubübertragungselemente erfolgt üblicherweise hydraulisch, indem eine zu Druckräumen der Koppelelemente führende Schaltdruckleitung zum Beispiel über ein Magnetschaltventil wechselweise mit einer Öldruckquelle verbunden oder drucklos geschaltet wird. Eine bekannte Ausführung eines mit einem hydraulisch verstellbaren Koppelbolzen versehenen schaltba- ren Schlepphebels, der in einem Verbrennungskolbenmotor zur Hubabschaltung eines Gaswechselventils vorgesehen ist, offenbart die DE 10 2006 057 894 A1 . Dagegen ist in der DE 10 2006 023 772 A1 ein schaltbarer Schlepphebel mit einem hydraulisch verstellbaren Koppelbolzen beschrieben, der in einem Verbrennungskolbenmotor zur Hubumschaltung eines Gaswechselventils vorgesehen ist.
Sollen Gaswechselventile eines Verbrennungskolbenmotors gruppenweise selektiv abgeschaltet oder umgeschaltet werden, so sind bei einer hydraulischen Verstellung der Koppelelemente getrennte Schaltdruckleitungen mit jeweils einem zugeordneten Schaltventil erforderlich. Eine entsprechende hydraulische Stellvorrichtung zur grup- penweise selektiven Verstellung der Koppelelemente eines variablen Ventiltriebs bei einem Verbrennungskolbenmotor mit zwei Einlassventilen und zwei Auslassventilen pro Zylinder ist beispielsweise in der DE 102 12 327 A1 beschrieben. Die schaltba- ren Hubübertragungselemente des Ventiltriebs sind in diesem Fall als schaltbare Tassenstößel ausgebildet.
Die Verstellung von Koppelelementen schaltbarer Hubübertragungselemente kann jedoch auch elektromagnetisch erfolgen, indem die Koppelelemente jeweils mit einem Elektromagneten in Wirkverbindung stehen, und die Elektromagnete wechselweise bestromt oder stromlos geschaltet werden. Eine bekannte Ausführung eines mit einem elektromagnetisch verstellbaren Koppelbolzen versehenen schaltbaren Schlepphebels, der in einem Verbrennungskolbenmotor zur Hubabschaltung eines Gaswechselventils vorgesehen ist, kann der US 5 544 626 A entnommen werden. Der Koppelbolzen und der Elektromagnet, dessen Anker mit dem Koppelbolzen verbunden ist, sind längsgerichtet in dem Primärgehäuse des Schlepphebels angeordnet, wodurch sich eine größere Baulänge der Schlepphebel und eine entsprechend größere Breite des betreffenden Zylinderkopfes ergibt.
Aus der JP 2004-108 252 A geht ein variabler Ventiltrieb mit einer Reihe von Gaswechselventilen hervor. Jeweils einer Gruppe von zwei Gaswechselventilen ist ein schaltbarer Schwinghebel mit parallel zur Nockenwelle verlaufenden Koppelmitteln im Primärhebel zugeordnet. Zur Beaufschlagung der Koppelmittel in Koppelrichtung ist ein zentrales Schaltrohr mit starren Armen hieran vorgesehen, wobei je ein Arm das jeweilige Koppelmittel am Primärhebel außen kontaktiert.
Als nächstkommender Stand der Technik wird die DE 101 37 490 A1 angesehen. Diese zeigt einen variablen Ventiltrieb zur Hubumschaltung mit einem schaltbaren Schlepphebel, welcher Schlepphebel jeweils aus einem zentralen Primärhebel, welcher beidseitig von Armen eines Sekundärhebels flankiert ist, besteht. In einer Querbohrung des zentralen Primärhebels ist ein durchgehender Koppelbolzen dargestellt, welcher an seiner einen Stirn von einem Verriegelungsbolzen und an seiner anderen Stirn von einem Entriegelungsbolzen, jeweils in einem der Arme des Sekundärhe- bels sitzend, beaufschlagbar ist. Zur Verstellung / Verschiebung des Koppelbolzens in Koppelbohrungsrichtung ist Hydraulikmittel vorgesehen, welches über ein Abstützelement vor eine Außenstirn des Verriegelungsbolzens leitbar ist. Eine Rückstellung des Koppelbolzens erfolgt über die Kraft einer Druckfeder, welche vor einer Außenstirn des Entriegelungsbolzens sitzt.
Es wird festgestellt, dass die Anordnung separater hydraulischer Schaltdruckleitun- gen oder elektrischer Schaltleitungen in einem Zylinderkopf eines Verbrennungskolbenmotors aufgrund beengter Platzverhältnisse relativ schwierig und aufwendig ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, einen einfach aufgebauten und nur wenig Bauraum beanspruchenden variablen Ventiltrieb mit einer schnell und sicher wirkenden Stell- Vorrichtung zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Verriegelungsbolzen und der Entriegelungsbolzen jeweils mit ihrem axial äußeren Ende aus dem Sekundärhebel herausragen sowie über jeweils ein an diesem Ende befestigtes stabförmi- ges Verbindungselement mit einer Schaltstange gekoppelt sind, welche Schaltstange oberhalb der Schlepphebel parallel zu der zugeordneten Nockenwelle angeordnet sowie mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft eines Federelementes aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung weist somit nur einen einzigen Aktuator auf, mittels dem die betreffenden schaltbaren Schlepphebel von der Ruhestellung, in welcher der jeweilige Sekundärhebel von dem zugeordneten Primärhebel entkoppelt ist, in die Schaltstellung, in welcher der Sekundärhebel mit dem Primärhebel gekoppelt ist, umschaltbar sind.
Der Linearaktuator kann in Längsrichtung der Schaltstange an einer geeigneten Stelle an dem Zylinderkopf angeordnet und befestigt werden, an welcher der erforderliche Bauraum zur Verfügung steht, und zu der die zur Betätigung erforderliche Energiezufuhr günstig realisierbar ist. Im Vergleich zu einer Stellanordnung mit separaten hydraulischen oder elektromagnetischen Aktuatoren, die innerhalb oder außerhalb der schaltbaren Schlepphebel angeordnet sein können, ist die erfindungsgemäße Stellvorrichtung mit den rein mechanisch schaltbaren Schlepphebeln deutlich einfacher und bauraumsparender aufgebaut sowie kostengünstiger herstellbar. Am Zylin- derkopf eines Verbrennungskolbenmotors können auch mehrere derartiger Stellvorrichtungen angeordnet werden, um mehrere Gruppen funktionsgleicher Gaswechselventile, wie Einlassventile und/oder Auslassventile aller oder nur bestimmter Zylinder beziehungsweise bei einem Vierventilzylinderkopf von ersten und zweiten Ein- lass- und/oder Auslassventilen selektiv umschalten zu können.
Der Linearaktuator ist bevorzugt als ein Elektromagnet mit einem in einem Spulenkörper axialbeweglich geführten Anker ausgebildet, wobei der Anker mit der Schaltstange mechanisch wirkverbunden ist. Für die Ansteuerung und die Energie- Versorgung des Linearaktuators ist dann nur ein zweiadriges Kabel erforderlich, das von einem elektronischen Steuergerät an die Spule des Elektromagneten geführt ist.
Der Linearaktuator kann jedoch auch als ein einfachwirkender hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder mit einem in einem Zylinder axialbeweglich geführten Kolben ausgebildet sein, wobei der Kolben mit der Schaltstange mechanisch wirkverbunden ist. Für die Ansteuerung und die Energieversorgung des Linearaktuators ist bei dieser Ausführung eine an den Druckraum des Stellzylinders angeschlossene Stelldruckleitung erforderlich, die zum Beispiel über ein an ein elektronisches Steuergerät angeschlossenes 3/2 -Wege-Magnetschaltventil wechselweise mit einer an eine Druckmittelquelle angeschlossenen Druckversorgungsleitung oder mit einer drucklosen Rückfluss- oder Entlüftungsleitung verbindbar ist.
Die Schaltstange ist bevorzugt als ein Flachstab ausgebildet, der mit einer der beiden breiteren Außenseiten den Koppelbolzen der schaltbaren Schlepphebel zuge- wandt angeordnet ist. Durch die breiteren Außenseiten und deren Ausrichtung weist die Schaltstange genügend Bauraum zur mechanischen Ankopplung der stabförm i- gen Verbindungselemente der schaltbaren Schlepphebel auf. Zudem besteht dadurch die Möglichkeit, die Schaltstange einfach und kostengünstig als ein Stanzbauteil aus einem Stahl- oder Leichtmetallblech herzustellen.
Die Verbindungselemente der schaltbaren Schlepphebel sind vorzugsweise als Blattfedern ausgebildet, die jeweils weitgehend starr an dem äußeren Ende des zugeordneten Verriegelungsbolzens beziehungsweise Entriegelungsbolzens befestigt sind und jeweils in eine schlitzförmige Öffnung in der Schaltstange eingreifen. Somit kann die Umschaltung der Schlepphebel zur Ankopplung der jeweiligen Sekundärhebel an die zugeordneten Primärhebel sowie zur Abkopplung der Sekundärhebel von den Primärhebeln durch eine Axialverschiebung der Schaltstange jederzeit und unab- hängig von der aktuellen Drehposition der zugeordneten Nockenwelle eingeleitet werden.
An denjenigen Schlepphebeln, deren Sekundärnocken gerade von den Sekundärhebeln im Grundkreisradius abgegriffen werden, erfolgt die Umschaltung der Schlepp- hebel sofort. An denjenigen Schlepphebeln, deren Primär- und Sekundärnocken gerade außerhalb des Grundkreisradius abgegriffen werden, werden die betreffenden Blattfedern zunächst in Schaltrichtung beziehungsweise entgegen der Schaltrichtung vorgespannt. Die Umschaltung der betreffenden Schlepphebel erfolgt dann, wenn die zugeordneten Nocken aufgrund einer entsprechenden Drehung der Nockenwelle im Grundkreisradius abgegriffen werden.
Um eine einfache Montage zu gewährleisten, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Blattfedern nach Art einer Sicherungsscheibe jeweils durch das Aufstecken und den Eingriff einer endseitig offenen Bohrung in eine an dem äußeren Ende des jeweiligen Verriegelungsbolzen oder Entriegelungsbolzens ausgebildeten Ringnut an dem Ver- riegelungs- oder Entriegelungsbolzen befestigt sind.
Zur Erzeugung der gewünschten Stellkräfte durch die jeweilige Vorspannung der Blattfedern entspricht der axiale Abstand der Öffnungen in der Schaltstange vor- zugsweise dem axialen Abstand zwischen den Ringnuten in dem jeweiligen Verriegelungsbolzen und dem zugeordneten Entriegelungsbolzen bei deren Anliegen an dem Koppelbolzen.
Zum Ausgleich der Kippbewegungen der Schlepphebel und von Fertigungstoleran- zen sind die Querabmessungen und Längsabmessungen der Öffnungen in der Schaltstange bevorzugt größer als die Breite und die Dicke der Blattfedern. Die Blattfedern können sich somit beim Betrieb des Verbrennungskolbenmotors verschleißarm in den Öffnungen der Schaltstange bewegen. Fertigungstoleranzen bei der An- Ordnung der Öffnungen in der Schaltstange und der gesamten Schaltstange können dadurch auf einfache Weise durch einen vergrößerten Stellweg des Linearaktuators ausgeglichen werden. Die erfindungsgemäße Stellvorrichtung stellt somit relativ geringe Anforderungen an die Genauigkeit bei der Fertigung sowie die Anordnung der Bauteile und ist daher besonders kostengünstig herstellbar.
Die Schaltstange ist vorzugsweise an ihrer den Schlepphebeln abgewandten breiteren Außenseite zumindest an jeder Öffnung für die den Verriegelungsbolzen zugeordneten Blattfedern schaltrichtungsseitig mit einem bogenförmigen Federclip verse- hen, dessen freies Ende zur elastischen Abstützung der zugeordneten Blattfeder in Längsrichtung in die betreffende Öffnung hineinragt. Hierdurch werden die Blattfedern in den Öffnungen der Schaltstange elastisch und längsverschiebbar abgestützt, wodurch der mechanische Verschleiß an den Kontaktflächen reduziert und die Übertragung von Querkräften auf die Verriegelungsbolzen der Schlepphebel vermieden wird.
Um ein Auswandern oder Ausknicken der Schaltstange unter Belastung zu vermeiden, ist die Schaltstange vorzugsweise in mehreren gehäusefesten Führungsöffnungen des Zylinderkopfes axialbeweglich geführt. Zumindest einige Führungsöffnungen der Schaltstange sind bevorzugt in Lagerdeckeln der zugeordneten Nockenwelle angeordnet, wodurch deren Herstellung gegenüber einer Anordnung in gehäusefesten Stegen des Zylinderkopfes stark vereinfacht ist.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist eine Zeichnung mit einem Ausfüh- rungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigt
• Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs eines Verbrennungskolbenmotors mit drei Zylindern und vier Gaswechselventilen pro Zylinder sowie mit drei schaltbaren Schlepphebeln im nicht umgeschalteten Zustand in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung, • Fig. 1 a einen Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß Fig. 1 mit einer Seitenansicht einer Schaltstange im nicht umgeschalteten Zustand,
• Fig. 1 b einen Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß Fig. 1 mit einer Längsansicht eines schaltbaren Schlepphebels im nicht umgeschalteten Zustand,
• Fig. 1 c einen Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß Fig. 1 mit einer Quer- schnittsansicht eines schaltbaren Schlepphebels im nicht umgeschalteten Zustand,
• Fig. 1 d einen Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß Fig. 1 mit einer Längsschnittansicht eines schaltbaren Schlepphebels im nicht umgeschalteten Zu- stand,
• Fig. 2 den erfindungsgemäßen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors gemäß Fig. 1 mit den drei schaltbaren Schlepphebeln im umgeschalteten Zustand in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung,
• Fig. 2a einen Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß Fig. 2 mit einer Seitenansicht der Schaltstange im umgeschalteten Zustand,
• Fig. 2b einen Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß Fig. 2 mit einer Längsansicht eines schaltbaren Schlepphebels im umgeschalteten Zustand,
• Fig. 2c einen Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß Fig. 2 mit einer Querschnittsansicht eines schaltbaren Schlepphebels im umgeschalteten Zustand,
Fig. 2d einen Ausschnitt des Ventiltriebs gemäß Fig. 2 mit einer Längsschnittansicht eines schaltbaren Schlepphebels im umgeschalteten Zustand, • Fig. 3a einen schaltbaren Schlepphebel des Ventiltriebs gemäß den Figuren 1 bis 2d in einer Seitenansicht und
• Fig. 3b den schaltbaren Schlepphebel des Ventiltriebs gemäß den Figu- ren 1 bis 2d in einer perspektivischen Schrägansicht.
In der perspektivischen Übersichtsdarstellung von Fig. 1 ist ein Ventiltrieb 1 eines Verbrennungskolbenmotors mit drei in Reihe angeordneten Zylindern und zwei Einlassventilen und zwei Auslassventilen pro Zylinder teilweise abgebildet, soweit es zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist. Ein Nockenwellenträger 2 eines zweiteiligen Zylinderkopfes des Verbrennungskolbenmotors weist vier halbkreisförmige erste Gleitlagerabschnitte 3 zur Lagerung einer nicht abgebildeten Einlassnockenwelle sowie vier halbkreisförmige zweite Gleitlagerabschnitte 4 zur Lagerung einer Auslassnockenwelle 6 auf. Die restlichen Gleitlagerabschnitte zur Lagerung der Einlass- nockenweile und der Auslassnockenwelle 6 sind jeweils Bestandteil von Lagerdeckeln 5, die nach dem Einsetzen der Nockenwellen auf den Nockenwellenträger 2 aufgesetzt und mit diesem verschraubt werden. In Fig. 1 sind nur die Lagerdeckel 5 der Auslassnockenwelle 6 abgebildet. Während die nicht abgebildeten ersten Auslassventile jedes Zylinders über zugeordnete schaltbare Schlepphebel 10 hinsichtlich ihres übertragbaren Hubverlaufs umschaltbar sind, weisen die ebenfalls nicht abgebildeten zweiten Auslassventile jedes Zylinders über zugeordnete nichtschaltbare Schlepphebel eine konstante Hubübertragung auf. Hierzu weist die Auslassnockenwelle 6 für die ersten Auslassventile je- weils einen mittig angeordneten Primärnocken 7 und zwei beidseitig des Primärnockens 7 angeordnete Sekundärnocken 8 auf. Für die zweiten Auslassventile weist die Auslassnockenwelle 6 dagegen jeweils nur einen einzigen Nocken 9 auf.
Die nicht dargestellten nichtschaltbaren Schlepphebel sind jeweils auf ihrer Untersei- te endseitig an einem gehäuseseitig gelagerten Abstützelement mit integriertem hydraulischen Ventilspielausgleichselement sowie gegenüberliegend an dem Ventilschaft des zugeordneten zweiten Auslassventils abgestützt und stehen dazwischen auf ihrer Oberseite jeweils mit dem zugeordneten Nocken 9 in Abgriffkontakt. Bei ei- ner Drehung der Auslassnockenwelle 6 wird somit über die nichtschaltbaren Schlepphebel der Hubverlauf der betreffenden Nocken 9 auf die zweiten Auslassventile übertragen. Wie in der ausschnittsweisen Seitenansicht von Fig. 1 a, den Längs-, Querschnittsund Längsschnittansichten von Fig. 1 b bis Fig. 1 d sowie in der Seitenansicht von Fig. 3a und in der perspektivischen Schrägansicht von Fig. 3b erkennbar ist, weisen die schaltbaren Schlepphebel 10 jeweils einen Primärhebel 12 und einen Sekundärhebel 16 auf. Der Primärhebel 12 ist weitgehend rahmenförmig ausgebildet und auf seiner Unterseite endseitig an einem gehäuseseitig gelagerten Abstützelement 1 1 mit integriertem hydraulischem Ventilspielausgleichselement und gegenüberliegend an dem Ventilschaft des zugeordneten ersten Auslassventils abgestützt. Auf seiner Oberseite steht der Primärhebel 12 über ein Abgriffelement 13, das vorliegend als eine drehbar gelagerte Rolle ausgebildet ist, mit dem zugeordneten Primärnocken 7 in Abgriffkontakt. Der Sekundärhebel 16 weist eine den Primärhebel 12 umfassende rahmenförmige Gestalt auf, und er ist mittels eines ventilseitig angeordneten Gelenkbolzen 17 schwenkbar an dem Primärhebel 12 gelagert. Als Abgriffelemente 19 weist der Sekundärhebel 16 beiderseitig jeweils einen verbreiterten Stegabschnitt mit jeweils einer äußeren Gleitfläche 20a, 20b auf, welche mit dem Nockenbereich der beiden Sekundärnocken 8 in Abgriffkontakt gelangen. Außerhalb dieses Nockenbereiches, also im Grundkreisbereich der Sekundärnocken 8, hat der Sekundärhebel 16 keinen Kontakt mit den Sekundärnocken 8. In diesem Grundkreisbereich der Sekundärnocken 8 wird der Sekundärhebel 16 mit seinem schwenkachsenfernen Ende durch die Federkraft einer als Schenkelfeder ausgebildeten Anpressfeder 18 gegen einen Anschlag am Primärhebel 12 gedrückt.
Als Koppelelement zur formschlüssigen Verbindung des Sekundärhebels 16 mit dem Primärhebel 12 ist ein axialbeweglich in einer Querbohrung 14 des Primärhebels 12 geführter Koppelbolzen 15 vorgesehen. Der Koppelbolzen 15 ist mittels eines in ei- ner Querbohrung 21 im Sekundärhebel 16 axialbeweglich gelagerten Verriegelungsbolzens 22 in eine gegenüberliegende Koppelbohrung 28 im Sekundärhebel 16 verschiebbar. In einer Verriegelungsstellung des Verriegelungsbolzens 22 verriegelt dieser demnach gemeinsam mit dem Koppelbolzen 15 den Primärhebel 12 und den Sekundärhebel 16 miteinander. Außerdem ist der Koppelbolzen 15 mittels eines axialbeweglich in der Koppelbohrung 28 des Sekundärhebels 16 geführten Entriegelungsbolzens 25 zurück in die Querbohrung 14 des Primärhebels 12 verschiebbar. Der Verriegelungsbolzen 22 ragt mit seinem äußeren Ende 23 aus dem Sekundärhebel 16 axial heraus und steht an diesem über ein nach oben gerichtetes stabförmiges Verbindungselement 29 mit einer Schaltstange 35 einer Stellvorrichtung 31 in Stellverbindung. In gleicher weise ragt der Entriegelungsbolzen 25 mit seinem äußeren Ende 26 aus dem Sekundärhebel 16 heraus und steht an diesem über ein nach oben gerichtetes stabförmiges Verbindungselement 30 mit der Schaltstange 35 der Stellvorrichtung 31 in Stellverbindung.
Die Verbindungsemente 29, 30 der schaltbaren Schlepphebel 10 sind vorliegend als Blattfedern ausgebildet und in nicht vollständig erkennbarer Weise nach Art einer Si- cherungsscheibe jeweils durch das Aufstecken und den Eingriff mit einer endseitig offenen Bohrung in eine an dem äußeren Ende 23, 26 des jeweiligen Verriegelungsbolzens 22 beziehungsweise Entriegelungsbolzens 25 angeordnete Ringnut an dem Verriegelungs- beziehungsweise Entriegelungsbolzen 22, 25 befestigt. Die Schaltstange 35 der Stellvorrichtung 31 ist oberhalb der Schlepphebel 10 parallel zu der Auslassnockenwelle 6 angeordnet und mittels eines Linearaktuators 32 gegen die Rückstellkraft eines Federelementes 37 aus einer Ruhestellung 43 in eine Schaltstellung 45 längsverschiebbar (vergleiche Fig. 1 mit Fig. 2). Der ausschnittsweisen Seitenansicht von Fig. 1 a ist zu entnehmen, dass das Federelement 37 als eine Schraubenfeder ausgebildet ist, welche zwischen dem abgewinkelten, laschen- förmigen Ende 36 der Schaltstange 35 und der benachbarten Stirnwand des Nockenwellenträgers 2 angeordnet ist. Dabei ist die Schaltstange 35 nicht starr mit dem Anker 34 verbunden, vielmehr wird die Schaltstange 35 durch das Federelement 37 axial an den Anker 34 gedrückt. Dies hat den Vorteil, dass der Anker 34 bezie- hungsweise der Linearaktuator 32 dort angeordnet werden kann, wo Bauraum vorhanden ist. Demnach müssen die Schaltstange 35 und der Anker 35 nicht koaxial zueinander angeordnet sein, sondern lediglich weitgehend achsparallel. Die Kraftübertragung von dem Anker 34 auf die Schaltstange 35 erfolgt dabei über das ab- gewinkelte, laschenförmige Ende 36 der Schaltstange 35. Der Linearaktuator 32 ist beispielhaft als ein Elektromagnet mit einem in einem Spulenkörper 33 axialbeweglich geführten Anker 34 ausgebildet, dessen Anker 34 wie erwähnt mit der Schaltstange 35 mechanisch wirkverbunden ist.
Die Schaltstange 35 ist vorliegend als ein Flachstab ausgebildet, der mit einer der beiden breiteren Außenseiten 38 den Koppelbolzen 15 der schaltbaren Schlepphebel 10 zugewandt angeordnet ist, und der bevorzugt als ein Stanzbauteil aus einem Stahl- oder Leichtmetallblech hergestellt ist. Die Schaltstange 35 ist in mehreren ge- häusefesten Führungsöffnungen 42 des Nockenwellenträgers 2 axialbeweglich angeordnet, welche vorliegend in den Lagerdeckeln 5 der Auslassnockenwelle 6 ausgebildet sind.
Die als Blattfedern ausgebildeten Verbindungselemente 29, 30 der schaltbaren Schlepphebel 10 greifen jeweils spielbehaftet in eine schlitzförmige Öffnung 39, 40 der Schaltstange 35 ein, deren axialer Abstand A in der Schaltstange 35 dem Abstand der Befestigung der Blattfedern 29, 30 an dem Verriegelungsbolzen 22 und dem Entriegelungsbolzen 25 bei deren Anliegen an dem Koppelbolzen 15 entspricht. Die Quer- und Längsabmessungen der schlitzförmigen Öffnungen 39, 40 sind größer als die Breite und die Dicke der Blattfedern 29, 30. Hierdurch können sich die Blattfedern 29, 30 beim Betrieb des Verbrennungskolbenmotors verschleißarm in den Öffnungen 39, 40 der Schaltstange 35 bewegen. Außerdem können dadurch Fertigungstoleranzen bei der Ausbildung der Öffnungen 39, 40 in der Schaltstange 35 und der gesamten Schaltstange 35 auf einfache Weise durch einen vergrößerten Stellweg des Linearaktuators 32 ausgeglichen werden.
An ihrer von den Schlepphebeln 10 abgewandten breiteren Außenwand 38 ist die Schaltstange 35 an jeder Öffnung 39 für die Blattfedern 29 der Verriegelungsbolzen 22 schaltrichtungsseitig mit einem bogenförmigen Federclip 41 versehen, dessen freies Ende zur elastischen Abstützung der zugeordneten Blattfeder 29 in Längsrichtung in die betreffende Öffnung 39 hineinragt. Hierdurch werden die Blattfedern 29 in den Öffnungen 39 der Schaltstange 35 elastisch und längsverschiebbar abgestützt, wodurch der mechanische Verschleiß an den Kontaktflächen reduziert und die Über- tragung von Querkräften auf die Verriegelungsbolzen 22 der schaltbaren Schlepphebel 10 vermieden wird.
In Fig. 1 und Fig. 1 a ist die Schaltstange 35 der Stellvorrichtung 31 in ihrer Ruhestel- lung 43 abgebildet, in der die Sekundärhebel 16 der schaltbaren Schlepphebel 10 von den Primärhebeln 12 entkoppelt sind. Dieser auch in der Längsansicht von Fig. 1 b dargestellte entkoppelte Schaltzustand eines schaltbaren Schlepphebels 10, bei dem sich der Koppelbolzen 15 vollständig innerhalb der Querbohrung 14 des Primärhebels 12 befindet, ist besonders gut in der Querschnittsansicht von Fig. 1 c erkennbar. Im entkoppelten Zustand des Primärhebels 12 und des Sekundärhebels 16 wird bei einer Drehung der Auslassnockenwelle 6 nur der Hubverlauf des betreffenden Primärnockens 7 über den Primärhebel 12 des schaltbaren Schlepphebels 10 auf das zugeordnete erste Auslassventil übertragen. Der Hubverlauf der betreffenden Sekundärnocken 8 sorgt dann nur für ein Einfedern des Sekundärhebels 16 in Bezug zum Primärhebel 12. Dies ist besonders gut in der Längsschnittansicht von Fig. 1 d erkennbar, in welcher der Primärnocken 7 der Auslassnockenwelle 6 von der Rolle 13 des Primärhebels 12 gerade im Grundkreisradius und die Sekundärnocken 8 der Auslassnockenwelle 6 von den Gleitflächen 20a, 20b der Stegabschnitte 19 des Sekundärhebels 16 gerade im Bereich eines Zusatzhubnockens abgegriffen werden.
In der perspektivischen Übersichtsdarstellung von Fig. 2 und der ausschnittsweisen Seitenansicht von Fig. 2a ist die Schaltstange 35 der Stellvorrichtung 31 in ihrer Schaltstellung 45 abgebildet, in die sie durch eine Betätigung des Linearaktuators 32 in der durch einen Richtungspfeil 44 angegebenen Schaltrichtung verschoben ist. In der Schaltstellung 45 der Schaltstange 35 werden die Koppelbolzen 15 derjenigen Schlepphebel 10, deren Sekundärnocken 8 gerade im Grundkreisradius abgegriffen werden, mittels den jeweiligen Blattfedern 29 und den betreffenden Verriegelungsbolzen 22 sofort in die zugeordnete Koppelbohrung 28 des Sekundärhebels 16 ver- schoben, da die Querbohrung 21 und die Koppelbohrung 28 des Sekundärhebels 16 dann mit der Querbohrung 14 des Primärhebels 12 fluchten. Die Sekundärhebel 16 der betreffenden Schlepphebel 10 sind dann mit den zugeordneten Primärhebeln 12 gekoppelt. Bei denjenigen Schlepphebeln 10, deren Primär- oder Sekundärnocken 7, 8 von der Rolle 13 des Primärhebels 12 oder den Gleitflächen 20 der Stegabschnitte 19 des Sekundärhebels 16 gerade außerhalb des Grundkreisradius abgegriffen werden, er- folgt mittels der Blattfedern 29 zunächst nur eine axiale Vorspannung der Verriegelungsbolzen 22 in Richtung zu den Koppelbolzen 15. Die betreffenden Koppelbolzen
15 werden dann mittels den jeweiligen Blattfeder 29 und den Verriegelungsbolzen 22 in die Koppelbohrung 28 des Sekundärhebels 16 verschoben, wenn deren zugeordnete Primär- und Sekundärnocken 7, 8 im Grundkreisradius abgegriffen werden.
Dieser auch in der Längsansicht von Fig. 2b dargestellte gekoppelte Schaltzustand eines schaltbaren Schlepphebels 10, in dem sich der Koppelbolzen 15 teilweise innerhalb der Koppelbohrung 28 des Sekundärhebels 16 befindet, ist besonders gut in der Querschnittsansicht von Fig. 2c erkennbar. Im gekoppelten Zustand des Primär- hebels 12 und des Sekundärhebels 16 wird bei einer Drehung der Auslassnockenwelle 6 der jeweils höhere Hubverlauf des betreffenden Primärnockens 7 über den Primärhebel 12 oder der betreffenden Sekundärnocken 8 über den Sekundärhebel
16 und den Primärhebel 12 des schaltbaren Schlepphebels 10 auf das zugeordnete erste Auslassventil übertragen. Dies ist besonders gut in der Längsschnittansicht von Fig. 2d erkennbar, in welcher der Primärnocken 7 der Auslassnockenwelle 6 von der Rolle 13 des Primärhebels 12 gerade im Grundkreisradius und die Sekundärnocken 8 der Auslassnockenwelle 6 von den Gleitflächen 20a, 20b der Stegabschnitte 19 des Sekundärhebels 16 gerade im Bereich eines Zusatzhubnockens abgegriffen werden.
Durch Einschalten oder Ausschalten des Linearaktuators 32 wird die Schaltstange 35 der Stellvorrichtung 31 unter der Wirkung der gespannten Schraubenfeder 37 wieder entgegen der durch den Richtungspfeil 44 angegebenen Schaltrichtung zurück in ihre Ruhestellung 43 verschoben. Hierdurch werden die Blattfedern 30 der Entriegelungsbolzen 25 derart gespannt, dass diese die Entriegelungsbolzen 25 axial entgegen der Schaltrichtung 44 belasten. Dadurch werden die Koppelbolzen 15 derjenigen Schlepphebel 10, deren Primär- und Sekundärnocken 7, 8 von der Rolle 13 des Primärhebels 12 und den Gleitflächen 20 a, b der Stegabschnitte 19 des Se- kundärhebels 16 gerade im Grundkreisradius abgegriffen werden, mittels der jeweiligen Blattfedern 30 und den betreffenden Entriegelungsbolzen 25 sofort in die zugeordnete Querbohrung 14 des Primärhebels 12 zurückgeschoben, da die Koppel-, Verriegelungs- und Entriegelungsbolzen 15, 22, 25 dann querkraftfrei sind. Die Se- kundärhebel 16 der betreffenden Schlepphebel 10 sind dann von den zugeordneten Primärhebeln 12 entkoppelt.
Bei denjenigen Schlepphebeln 10, deren Primär- oder Sekundärnocken 7, 8 von der Rolle 13 des Primärhebels 12 oder den Gleitflächen 20 der Stegabschnitte 19 des Sekundärhebels 16 gerade außerhalb des Grundkreisradius abgegriffen werden, erfolgt mittels der Blattfedern 30 zunächst nur eine axiale Vorspannung der Entriegelungsbolzen 25 in Richtung zum Koppelbolzen 15. Die betreffenden Koppelbolzen 15 werden dann mittels der jeweiligen Blattfeder 30 und den Entriegelungsbolzen 25 in die Querbohrung 14 des Primärhebels 12 verschoben, sobald deren zugeordnete Primär- und Sekundärnocken 7, 8 im Grundkreisradius abgegriffen werden.
Im Vergleich zu einer Stellanordnung mit separaten hydraulischen oder elektromagnetischen Aktuatoren in oder an den Schlepphebeln ist die erfindungsgemäße Stellvorrichtung 31 mit den rein mechanisch schaltbaren Schlepphebeln 10 deutlich ein- facher und bauraumsparender aufgebaut sowie kostengünstiger herstellbar.
Bezugszeichenliste
1 Ventiltrieb
2 Nockenwellenträger
3 Erster Gleitlagerabschnitt
4 Zweiter Gleitlagerabschnitt
5 Lagerdeckel
6 Auslassnockenwelle
7 Primärnocken
8 Sekundärnocken
9 Nocken
10 Schaltbarer Schlepphebel
1 1 Abstützelement
12 Primärhebel
13 Abgriffelement, Rolle
14 Querbohrung
15 Koppelelement, Koppelbolzen
16 Sekundärhebel
17 Gelenkbolzen
18 Anpressfeder, Schenkelfeder
19 Abgriffelement, Stegabschnitt
20a Erste Gleitfläche am Sekundärhebel
20b Zweite Gleitfläche am Sekundärhebel
21 Querbohrung
22 Verriegelungsbolzen
23 Äußeres Ende des Verriegelungsbolzens
25 Entriegelungsbolzen
26 Äußeres Ende des Entriegelungsbolzens
28 Koppelbohrung
29 Erstes Verbindungselement, Blattfeder
30 Zweites Verbindungselement, Blattfeder
31 Stellvorrichtung
32 Linearaktuator, Elektromagnet Spulenkörper
Anker
Schaltstange, Flachstab
Abgewinkeltes, laschenförmiges Ende der Schaltstange
Federelement, Schraubenfeder
breitere Außenseite
Öffnung
Öffnung
Federclip
Führungsöffnung
Ruhestellung
Richtungspfeil, Schaltrichtung
Schaltstellung
axialer Abstand

Claims

Patentansprüche
1 . Variabler Ventiltrieb (1 ) eines Verbrennungskolbenmotors mit mindestens einem Gaswechselventil einer bestimmten Funktion pro Zylinder, wobei der Ventilhub jedes dieser Gaswechselventile einer bestimmten Funktion jeweils durch mindestens einen Primärnocken (7) und einen Sekundärnocken (8) einer Nockenwelle (6) vorgegeben sowie mittels eines schaltbaren Schlepphebels (10), der einen Primärhebel (12) und einen Sekundärhebel (16) aufweist, selektiv auf mindestens dieses Gaswechselventil der bestimmten Funktion übertragen wird, wobei jeder Primärhebel (12) mit seinem einen Ende an einem zugeordneten, gehäuseseitig gelagerten Abstützelement (1 1 ) und mit seinem anderen Ende an dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils der bestimmten Funktion abgestützt sowie zwischen seinen beiden Enden mit dem zugeordneten Primärnocken (7) in Abgriffkontakt ist, wobei jeder Sekundärhebel (16) schwenkbar an dem Primärhebel (12) gelagert ist, mit dem zugeordneten Sekundärnocken (8) in Abgriffkontakt ist und mittels eines durch eine Stellvorrichtung (31 ) verstellbaren Koppelelementes (15) mit dem Primärhebel (12) koppelbar ist, wobei das Koppelelement (15) jedes schaltbaren Schlepphebels (10) als ein axialbeweglich in einer Querbohrung (14) des Primärhebels (12) geführter Koppelbolzen ausgebildet ist, welcher Koppelbolzen (15) mittels eines in einer Querbohrung (21 ) des Sekundärhebels (16) axialbeweglich gelagerten Verriegelungsbolzens (22) in eine gegenüberliegende Koppelbohrung (28) des Sekundärhebels (16) sowie mittels eines axialbeweglich in der Koppelbohrung (28) des Sekundärhebels (16) geführten Entriegelungsbolzens (25) zurück in die Querbohrung (14) des Primärhebels (12) verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsbolzen (22) und der Entriegelungsbolzen (25) jeweils mit ihrem axial äußeren Ende (23, 26) aus dem Sekundärhebel (16) herausragen sowie über jeweils ein an diesem Ende (23, 26) befestigtes stabförmiges Verbindungselement (29, 30) mit einer Schaltstange (35) gekoppelt sind, welche Schaltstange (35) oberhalb der Schlepphebel (10) parallel zu der zugeordneten Nockenwelle (6) angeordnet sowie mittels eines Linearaktuators (32) gegen die Rückstellkraft eines Federelementes (37) aus einer Ruhestellung (43) in eine Schaltstellung (45) längsverschiebbar ist.
2. Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Linea- raktuator (32) als ein Elektromagnet mit einem in einem Spulenkörper (33) axialbeweglich geführten Anker (34) ausgebildet ist, wobei der Anker (34) mit der Schaltstange (35) wirkverbunden ist.
3. Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Linea- raktuator (32) als ein einfachwirkender hydraulischer oder pneumatischer Stellzylinder mit einem in einem Zylinder axialbeweglich geführten Kolben ausgebildet ist, wobei der Kolben mit der Schaltstange (35) wirkverbunden ist.
4. Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (35) als ein Flachstab ausgebildet ist, der mit einer seiner beiden breiteren Außenseiten (38) dem Koppelbolzen (15) jedes schaltbaren Schlepphebels (10) zugewandt angeordnet ist.
5. Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (35) als ein Stanzbauteil aus einem Stahlblech oder einem Leichtmetallblech hergestellt ist.
6. Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungselemente (29, 30) jedes schaltbaren Schlepphebels (10) als Blattfedern ausgebildet sind, welche jeweils weitgehend starr an den äußeren Enden (23) des zugeordneten Verriegelungsbolzens (22) und des zugeordneten Entriegelungsbolzens (25) befestigt sind sowie jeweils in eine schlitzförmige Öffnung (39, 40) in der Schaltstange (35) eingreifen.
7. Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Blattfedern (29, 30) nach Art einer Sicherungsscheibe jeweils durch das Aufstecken und den Eingriff einer endseitig offenen Bohrung in eine an dem axial äußeren Ende (23, 26) des jeweiligen Verriegelungsbolzens (22) oder des jeweiligen Entriegelungsbolzens (25) angeordnete Ringnut an dem Verriegelungs- oder dem Entriegelungsbolzen (22, 25) befestigt sind.
8. Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand (A) der Öffnungen (39, 40) in der Schaltstange (35) dem axialen Abstand zwischen den Ringnuten in dem jeweiligen Verriegelungsbolzen (22) und dem zugeordneten Entriegelungsbolzen (25) bei deren Anliegen an dem Koppelbolzen (15) entspricht, und dass die Quer- und Längsabmessungen der Öffnungen (39, 40) in der Schaltstange (35) größer sind als die Breite und die Dicke der Blattfedern (29, 30).
9. Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (35) an ihrer jedem Schlepphebel (10) abgewandten breiteren Außenseite (38) zumindest an jeder Öffnung (39) für die jedem Verriegelungsbolzen (22) zugeordnete Blattfeder (29) schaltrichtungsseitig mit einem bogenförmigen Federclip (41 ) versehen ist, dessen freies Ende zur elastischen Abstützung der zugeordneten Blattfeder (29) in Längsrichtung in die betreffende Öffnung (39) hineinragt.
10. Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltstange (35) in mehreren gehäusefesten Führungsöffnungen (42) des Zylinderkopfes (2) axialbeweglich geführt ist und dass zumindest einige Führungsöffnungen (42) für die Schaltstange (35) in Lagerdeckeln (5) der zugeordneten Nockenwelle (6) angeordnet sind.
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