DE102018108271A1

DE102018108271A1 - Variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors

Info

Publication number: DE102018108271A1
Application number: DE102018108271.1A
Authority: DE
Inventors: Dimitri Schott; Harald Elendt
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2018-04-09
Filing date: 2018-04-09
Publication date: 2019-10-10

Abstract

Variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder (Z1 - Z6), dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken (22, 24) einer Nockenwelle (20) vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels umschaltbar ist, wobei Schaltbolzen der Schlepphebel über blattfederartige Verbindungselemente (54, 54') mit mindestens einem langgestreckten Schaltmittel (34, 36) verbunden sind, welches parallel zur Nockenwelle (20) angeordnet und mittels eines Linearaktuators (30, 32) gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfeder (60, 60') aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung verschiebbar ist. Zur Anordnung einer Rückstellfeder (60, 60') für die Rückstellung des Schaltmittels (34, 36) ist vorgesehen, dass sich die schraubenförmige Rückstellfeder (60, 60') auf der von dem Linearaktuator (30, 32) abgewandten Seite einer abgewinkelten Trägerlasche (44, 86) des langgestreckten Schaltmittels (34, 36) einerseits an der Trägerlasche (34, 36) und andererseits über einen koaxial innerhalb der Rückstellfeder (60, 60') angeordneten Stützbolzen (62, 96) an einer Außenwand eines Zylinderkopfes (4) abgestützt ist, dass der Stützbolzen in einer Führungsbohrung (46, 88) der Trägerlasche (44, 86) sowie in einer an diese Führungsbohrung anschließenden Führungshülse (48, 94) axialbeweglich geführt ist, und dass der Stützbolzen (62, 96) über einen Federbund (64, 98) an der Rückstellfeder (60, 60') sowie über einen Stützteller (66, 100) an der Außenwand des Zylinderkopfes (4) anliegt.

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken einer Nockenwelle vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels durch eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung desselben geführten und aus einer Seitenwand hervorstehenden Schaltbolzens selektiv abschaltbar oder auf einen anderen Hubverlauf umschaltbar ist, wobei die Schaltbolzen der Schlepphebel über als Blattfedern ausgebildete Verbindungselemente mit mindestens einem langgestreckten Schaltmittel verbunden sind, welches parallel zur Nockenwelle in einem Zylinderkopf angeordnet und mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft mindestens einer Rückstellfeder aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist.
Soll der Ventilhub von Gaswechselventilen eines Verbrennungskolbenmotors über schaltbare Schlepphebel gruppenweise selektiv abgeschaltet oder umgeschaltet werden, so sind bei einer hydraulischen Verstellung der Koppelelemente getrennte Schaltdruckleitungen mit jeweils einem zugeordneten Schaltventil und bei einer elektromagnetischen Verstellung der Koppelelemente getrennte elektrische Schaltleitungen erforderlich, deren Leitungszweige jeweils bis in die Schlepphebel geführt sind.
Da die Anordnung separater hydraulischer Schaltdruckleitungen oder elektrischer Schaltleitungen in einem Zylinderkopf eines Verbrennungskolbenmotors aufgrund beengter Platzverhältnisse relativ schwierig und aufwendig ist, wurde in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 101 792.5 der gleichen Anmelderin ein variabler Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors vorgeschlagen, bei dem der Ventilhub mehrerer funktionsgleicher Gaswechselventile mittels eines einzigen Aktuators umschaltbar ist.
Die schaltbaren Schlepphebel dieses Ventiltriebs weisen jeweils einen Primärhebel und einen Sekundärhebel auf. Der Primärhebel ist mit seinem einen Ende an dem Ventilschaft des zugeordneten Gaswechselventils und mit seinem anderen Ende an einem zugeordneten, gehäuseseitig gelagerten hydraulischen Abstützelement abgestützt und befindet sich zwischen seinen Enden mit dem zugeordneten Primärnocken der Nockenwelle in Abgriffkontakt. Der Sekundärhebel ist schwenkbar an dem Primärhebel gelagert, befindet sich mit zwei zugeordneten Sekundärnocken der Nockenwelle in Abgriffkontakt, und ist mittels eines verschiebbaren Koppelelementes mit dem Primärhebel koppelbar. Die Koppelelemente der schaltbaren Schlepphebel sind jeweils als ein axialbeweglich in einer Querbohrung des Primärhebels geführter Koppelbolzen ausgebildet, der über einen in einer Querbohrung des Sekundärhebels axialbeweglich gelagerten Schaltbolzen gegen die Rückstellkraft einer internen Rückstellfeder in eine gegenüberliegende Koppelbohrung des Sekundärhebels verschiebbar ist.
Jeder Schaltbolzen ragt mit seinem äußeren Ende aus dem Sekundärhebel heraus und steht an diesem über ein nach oben gerichtetes, als eine Blattfeder ausgebildetes Verbindungselement mit einem langgestreckten Schaltmittel beziehungsweise mit einer als Blechschiene ausgebildeten Schaltstange einer Stellvorrichtung in Stellverbindung. Dieses Schaltmittel ist oberhalb der Schlepphebel parallel zu der zugeordneten Nockenwelle angeordnet, in gehäusefesten Führungsöffnungen des Zylinderkopfes längsbeweglich geführt, und mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft einer Rückstellfeder aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar. Die Blattfedern sind an ihrem unteren Ende nach Art einer Sicherungsscheibe jeweils durch das Aufstecken mit einer endseitig offenen Bohrung in eine an dem äußeren Ende des jeweiligen Schaltbolzens angeordnete Ringnut gelenkig an den Schaltbolzen befestigt und greifen mit ihrem oberen Ende spielbehaftet in jeweils eine querschlitzförmige Öffnung der Schaltstange ein.
In einem in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 129 422.8 der gleichen Anmelderin offenbarten variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors mit einer ähnlichen Stellvorrichtung sind die als Blattfedern ausgebildeten Verbindungselemente jeweils an ihrem oberen Ende durch eine zweifache rechtwinklige Abwinkelung als ein einseitig offener bügelförmiger Haken ausgebildet, von oben durch jeweils zwei axial benachbarte querschlitzförmige Durchtrittsöffnungen in das langgestreckte Schaltmittel eingesetzt, und an diesen mit dem langgestreckten Schaltmittel verrastet. Mit ihrem unteren Ende liegen die Blattfedern jeweils lose an der äußeren Stirnwand des Schaltbolzens des zugeordneten Schlepphebels an.
Bei den genannten Ausführungen des variablen Ventiltriebs ist die Rückstellfeder zur Rückstellung des langgestreckten Schaltmittels in dessen Ruhestellung jeweils als eine Schraubenfeder ausgebildet, die am aktuatorseitigen Ende dieses Schaltmittels zwischen einem abgewinkelten Ende und einer Außenwand des Zylinderkopfes angeordnet ist.
In einem in der nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 129 420.1 der gleichen Anmelderin beschriebenen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors sind die Blattfedern wie in dem Ventiltrieb gemäß der DE 10 2017 129 422.8 jeweils an ihrem oberen Ende starr an dem langgestreckten Schaltmittel befestigt und liegen an ihrem unteren Ende lose an der äußeren Stirnwand des jeweiligen Schaltbolzens der Schlepphebel an. Das langgestreckte Schaltmittel ist längsbeweglich in Führungsöffnungen einer Trägerleiste geführt, die im montierten Zustand an dem Zylinderkopf des Verbrennungskolbenmotors befestigt ist und zusammen mit dem langgestreckten Schaltmittel und den Blattfedern ein vormontierbares Stellmodul bildet. Die als eine Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder befindet sich in einer Aufnahmebohrung, die in einem aktuatorfernen Lagersteg der Trägerleiste axial benachbart zu der endseitig geschlossenen Führungsöffnung für das langgestreckte Schaltmittel angeordnet ist.
Da die genannten Möglichkeiten zur Anordnung einer Rückstellfeder für die Rückstellung der Schaltstange aufgrund der generell beengten Platzverhältnisse an einem Zylinderkopf eines Verbrennungskolbenmotors nicht immer nutzbar sind, lag der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, für einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors der eingangs genannten Bauart eine alternative Anordnung einer Rückstellfeder für die Rückstellung des langgestreckten Schaltmittels vorzustellen.
Diese Aufgabe ist durch einen variablen Ventiltrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die abhängigen Ansprüche definieren vorteilhafte Weiterbildungen dieses Ventiltriebs.
Demnach betrifft die Erfindung einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder, dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken einer Nockenwelle vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels durch eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung desselben geführten und aus einer Seitenwand hervorstehenden Schaltbolzens selektiv abschaltbar oder auf einen anderen Hubverlauf umschaltbar ist, wobei die Schaltbolzen der Schlepphebel über als Blattfedern ausgebildete Verbindungselemente mit mindestens einem langgestreckten Schaltmittel verbunden sind, welches parallel zur Nockenwelle in einem Zylinderkopf angeordnet und mittels eines Linearaktuators gegen die Rückstellkraft mindestens einer Rückstellfeder aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist.
Bei diesem Ventiltrieb ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass sich die als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder auf der von dem Linearaktuator abgewandten Seite einer rechtwinklig abgewinkelten Trägerlasche des langgestreckten Schaltmittels einerseits an der Trägerlasche und andererseits über einen koaxial innerhalb der Rückstellfeder angeordneten Stützbolzen an einer Außenwand des Zylinderkopfes abgestützt ist, dass der Stützbolzen in einer Führungsbohrung der Trägerlasche sowie in einer an diese Führungsbohrung anschließenden Führungshülse axialbeweglich geführt ist, und dass der Stützbolzen über einen Federbund an der Rückstellfeder sowie über einen Stützteller an der Außenwand des Zylinderkopfes anliegt.
Durch die Ausbildung der Rückstellfeder als eine Schraubenfeder und deren Anordnung an einer Trägerlasche des langgestreckten Schaltmittels sowie deren Einspannung zwischen der Trägerlasche und einer Außenwand des Zylinderkopfes mittels eines Stützbolzens ist eine kompakte Anordnung einer Rückstellfeder zur Rückstellung des langgestreckten Schaltmittels in seiner Ruhestellung gegeben. Zudem können die Rückstellfeder und der Stützbolzen schon vor der Montage des langgestreckten Schaltmittels an dem Zylinderkopf an diesem Schaltmittel montiert werden, wodurch die Montage des Zylinderkopfes beim Motorenhersteller vereinfacht ist.
Gemäß einer ersten Ausführungsform des langgestreckten Schaltmittels ist die Trägerlasche mit der Rückstellfeder und dem Stützbolzen an dem aktuatorfernen Ende dieses Schaltmittels angeordnet.
Gemäß einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Trägerlasche mit der Rückstellfeder und dem Stützbolzen an einem zwischen dem aktuatornahen Ende und dem aktuatorfernen Ende des langgestreckten Schaltmittels befindlichen seitlichen Vorsprung dieses Schaltmittels angeordnet ist.
Um eine Vormontage der Rückstellfeder und des Stützbolzens an dem langgestreckten Schaltmittel zu ermöglichen, ist der Stützbolzen vorzugsweise auf der dem Linearaktuator zugewandten Seite der Trägerlasche mittels einer in eine Ringnut des Stützbolzens eingesetzten Sicherungsscheibe gegen ein Herausfallen gesichert.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass die Rückstellfedern bei einem langgestreckten Schaltmittel mit mehreren derart ausgebildeten und angeordneten Rückstellfedern oder bei mehreren des langgestreckten Schaltmitteln mit derart ausgebildeten und angeordneten Rückstellfedern identisch ausgeführt sind, und dass der Abstand zwischen der Trägerlasche und dem Federbund des Stützbolzens in der Ruhestellung des betreffenden des langgestreckten Schaltmittels jeweils gleich groß ist.
Die Führungshülse kann durch ein Durchstellen des Laschenmaterials beim Ausstanzen der Führungsbohrung einstückig an die Trägerlasche angeformt sein, wodurch die Anzahl der Bauteile reduziert und die Montage der Rückstellfeder sowie des Stützbolzens an der Trägerlasche vereinfacht ist.
Alternativ dazu kann die Führungshülse auch als eine Bundbuchse ausgebildet sein, die von der aktuatornahen Seite aus in die entsprechend vergrößerte Führungsbohrung der Trägerlasche eingesetzt und kraftschlüssig, zum Beispiel durch Einpressen, formschlüssig, beispielsweise durch Verstemmen, und/oder stoffschlüssig, zum Beispiel durch Verschweißen, Verlöten oder Verkleben, mit der Trägerlasche verbunden ist.
Bei einem geringen Abstand zwischen der Trägerlasche des langgestreckten Schaltmittels und der Außenwand des Zylinderkopfes ist der Federbund des Stützbolzens vorzugsweise unmittelbar an dem Stützteller des Stützbolzens ausgebildet.
Bei einem größeren Abstand zwischen der Trägerlasche des langgestreckten Schaltmittels und der Außenwand des Zylinderkopfes sowie einem entsprechend längeren Stützbolzen sind der Federbund und der Stützteller des Stützbolzens dagegen axial beabstandet an dem Stützbolzen angeordnet.
Um bei dieser Ausführung eine hohe Masse des Stützbolzens und ein damit verbundenes trägheitsbedingtes Bewegungsverhalten des Stützbolzens zu vermeiden, weist der Stützbolzen zwischen dem Federbund und dem Stützteller vorteilhaft eine Einschnürung auf.
Für die Montage der Schaltstange an dem Zylinderkopf ist bevorzugt ein Montagewerkzeug vorgesehen, mit dem der Stützbolzen in einer die Rückstellfeder spannenden Montageposition formschlüssig arretierbar ist, und nach der Montage des langgestreckten Schaltmittels entfernbar ist. In der Montageposition liegt der Stützbolzen mit dem Stützteller nicht an der betreffenden Außenwand des Zylinderkopfes an, wodurch die Montage des langgestreckten Schaltmittels vereinfacht ist. Erst mit dem Entfernen des Montagewerkzeugs wird der Stützteller des Stützbolzens durch die zumindest teilweise Entspannung der Rückstellfeder zur Anlage an die Außenwand des Zylinderkopfes gebracht.
Das Montagewerkzeug ist bevorzugt als ein Sicherungsstift ausgebildet, der bei gespannter Rückstellfeder aktuatorseitig neben der Trägerlasche in eine von der Ringnut für die Sicherungsscheibe axial nach innen beabstandet in dem Stützbolzen angeordnete Radialbohrung einsetzbar ist.
Möglich ist aber auch eine Ausbildung des Montagewerkzeugs als ein Sicherungsblech mit einer endseitig offenen Bohrung mit einer Innenkontur einer Sicherungsscheibe, das bei gespannter Rückstellfeder aktuatorseitig neben der Trägerlasche in eine von der Ringnut für die Sicherungsscheibe axial nach innen beabstandet an dem Stützbolzen angeordnete Ringnut einsteckbar und verrastbar ist.
Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit einem Ausführungsbeispiel beigefügt. In dieser zeigt

1 einen erfindungsgemäßen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungskolbenmotors im nicht umgeschalteten Zustand von Schlepphebeln in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung,
2 ein erstes langgestrecktes Schaltmittel des Ventiltriebs gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht,
2a einen Ausschnitt des langgestrecktes Schaltmittels des Ventiltriebs gemäß 2 in einer Seitenansicht,
2b den Ausschnitt gemäß 2a in einer Schnittdarstellung,
3 eine zweites langgestrecktes Schaltmittel des Ventiltriebs gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht,
3a einen Ausschnitt des zweiten langgestrecktes Schaltmittels gemäß 3 in einer Seitenansicht, und
3b den Ausschnitt des zweiten langgestrecktes Schaltmittels gemäß 3a in einer Schnittdarstellung.

In der perspektivischen Übersichtsdarstellung gemäß 1 ist ein variabler Ventiltrieb 2 eines Verbrennungskolbenmotors mit sechs in Reihe angeordneten Zylindern Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 und mit zwei Einlassventilen sowie zwei Auslassventilen pro Zylinder soweit es zur Erläuterung der Erfindung erforderlich ist abgebildet. Ein Nockenwellenträger 4 eines zweiteiligen Zylinderkopfes des Verbrennungskolbenmotors weist sieben halbkreisförmige erste Gleitlagerabschnitte 8 zur Lagerung einer nicht abgebildeten Einlassnockenwelle sowie sieben halbkreisförmige zweite Gleitlagerabschnitte 10 zur Lagerung einer Auslassnockenwelle 20 auf. Die restlichen Gleitlagerabschnitte zur Lagerung der Einlassnockenwelle und der Auslassnockenwelle 20 sind jeweils Bestandteile von Lagerdeckeln 14, 16, welche nach dem Einsetzen der Nockenwellen 20 auf den Nockenwellenträger 4 aufgesetzt und mit diesem verschraubt werden.
Die Auslassventile aller Zylinder Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 sind über zugeordnete schaltbare Schlepphebel gruppenweise abschaltbar. Und zwar sind die Auslassventile der ersten drei Zylinder Z1, Z2, Z3 und die Auslassventile der letzten drei Zylinder Z4, Z5, Z6 jeweils gruppenweise unabhängig voneinander abschaltbar, wodurch die betreffenden Zylinder Z1, Z2, Z3 Z4, Z5, Z6 in Verbindung mit einer Unterbrechung ihrer Kraftstoffeinspritzung abschaltbar sind. Die Auslassnockenwelle 20 weist für die ersten und zweiten Auslassventile jedes Zylinders Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6 jeweils einen Nocken 22, 24 auf, die identische oder unterschiedliche Hubhöhen und Hubverläufe aufweisen können.
Bei einer Drehung der Auslassnockenwelle 20 werden die Hubverläufe der Nocken 22, 24 über nicht näher dargestellte schaltbare Schlepphebel auf die Auslassventile übertragen. Die schaltbaren Schlepphebel weisen jeweils einen Außenhebel und einen in oder an diesem gelenkig gelagerten Innenhebel auf. Die Außenhebel weisen jeweils an einem Ende eine Gleitfläche für den Kontakt mit dem Ventilschaft des zugeordneten Auslassventils und an dem anderen Ende eine Aufnahme für den Kopf eines Abstützelementes auf. Die Innenhebel sind jeweils mit einem rollenförmigen Abgriffelement versehen, zum Abgriff des zugeordneten Nockens 22, 24 jeweils über mindestens eine Anpressfeder in Richtung zu der Auslassnockenwelle 20 belastet, und mittels eines federbelasteten Koppelbolzens formschlüssig mit dem zugeordneten Außenhebel koppelbar.
Im gekoppelten Zustand der schaltbaren Schlepphebel wird der Hubverlauf der Nocken 22, 24 auf die Auslassventile übertragen, so dass diese zyklisch geöffnet werden. Durch eine Axialverschiebung jeweils eines in einer Querbohrung des Außenhebels geführten und aus einer Seitenwand desselben hervorstehenden Schaltbolzens nach innen wird der zugeordnete Koppelbolzen in eine Entkopplungsstellung gedrückt, in welcher der betreffende Innenhebel von dem Außenhebel entkoppelt ist und beim Abgriff des zugeordneten Nockens 22, 24 gegenüber dem Außenhebel einfedert. Im entkoppelten Zustand der Schlepphebel wird der Hubverlauf der Nocken 22, 24 somit nicht auf die Auslassventile übertragen, so dass diese geschlossen bleiben.
In der nicht vorveröffentlichten DE 10 2017 129 423.6 der gleichen Anmelderin ist ein entsprechender schaltbarer Schlepphebel beschrieben, bei dem der Koppelbolzen in einer Längsbohrung des Außenhebels angeordnet ist und über jeweils eine Rampenflache mit dem in einer Querbohrung des Außenhebels angeordneten sowie aus einer Seitenwand hervorstehenden Schaltbolzen in Stellverbindung steht.
Eine Stellvorrichtung 26 zur gruppenweisen Umschaltung der schaltbaren Schlepphebel umfasst zwei Linearaktuatoren 30, 32, zwei als Blechschienen ausgebildete langgestreckte Schaltmittel 34, 36 und als Blattfedern ausgebildete Verbindungselemente 58, 58'. Die beiden Linearaktuatoren 30, 32 sind vorliegend als Elektromagnete ausgebildet und in einem Aktuatormodul 28 zusammengefasst, das an einer Stirnwand 6 des Nockenwellenträgers 4 befestigt ist. Die beiden in den 2 und 3 gut sichtbaren langgestreckten Schaltmittel 34, 36 sind achsparallel zu der Auslassnockenwelle 20 vertikal gestaffelt in schlitzförmigen Führungsöffnungen 12, 12' des Nockenwellenträgers 4 axialbeweglich geführt, wobei die kürzere zweite Schaltstange 36 unterhalb der längeren ersten Schaltstange 34 angeordnet ist. Die Führungsöffnungen 12, 12' sind in Querrippen des Nockenwellenträgers 4 seitlich außen benachbart zu den Gleitlagerabschnitten 10 für die Auslassnockenwelle 20 angeordnet und jeweils durch ein Deckelblech 18 verschlossen, das zusammen mit dem benachbarten Lagerdeckel 16 verschraubt ist.
Das in 2 separat abgebildete erste langgestreckte Schaltmittel 34 weist an seinem aktuatornahen Ende 38 eine rechtwinklig nach unten abgewinkelte Lasche 40 auf, an der im eingebauten Zustand ein von dem ersten Linearaktuator 30 betätigbarer Stößel anliegt. An ihrem aktuatorfernen Ende 42 weist dieses erste Schaltmittel 34 eine rechtwinklig nach unten abgewinkelte Trägerlasche 44 auf, an der eine Rückstellfeder 60 und ein Stützbolzen 62 gelagert sind. An der aktuatorfernen Hälfte des ersten Schaltmittels 34 sind die sechs Blattfedern 54 zur Umschaltung der schaltbaren Schlepphebel für die Auslassventile der ersten drei Zylinder Z1, Z2, Z3 des Verbrennungskolbenmotors befestigt. Das obere Ende 56 der Blattfedern 54 ist jeweils rechtwinklig abgewinkelt, und die Blattfedern 54 sind von oben durch jeweils eine rechteckige Durchtrittsöffnung 50 in das langgestreckte Schaltmittel 34 eingesetzt. Mit ihrem abgewinkelten Schenkel 56 liegen die Blattfedern 54 jeweils an der oberen Außenwand des langgestreckten Schaltmittels 34 an und sind mittels einer Clinchverbindung 52 formschlüssig mit diesem Schaltmittel 34 verbunden. Mit ihrem unteren Ende 58 liegen die Blattfedern 54 jeweils lose an der äußeren Stirnwand der Schaltbolzen der zugeordneten schaltbaren Schlepphebel an.
Wie dem in 2a vergrößert abgebildeten Ausschnitt A aus 2 und der Schnittansicht dieses Abschnitts des langgestreckten Schaltmittels 34 in 2b entnommen werden kann, ist die Rückstellfeder 60 als eine Schraubenfeder ausgebildet, die sich an der von dem Aktuatormodul 28 abgewandten Seite der Trägerlasche 44 einerseits an der Trägerlasche 44 selbst und andererseits an einem Federbund 64 des Stützbolzens 62 abgestützt.
Der Stützbolzen 62 ist in einer Führungsbohrung 46 der Trägerlasche 44 und einer an diese anschließenden Führungshülse 48 axialbeweglich geführt. Die Führungshülse 48 ist vorliegend durch ein Durchstellen des Laschenmaterials beim Ausstanzen der Führungsbohrung 46 einstückig an die Trägerlasche 44 angeformt.
Im eingebauten Zustand liegt der Stützbolzen 62 über einen Stützteller 66 an einer Außenwand des Nockenwellenträgers 4 an. Aufgrund des relativ kurzen Abstands zwischen der Trägerlasche 44 der Schaltstange 34 und der Außenwand des Nockenwellenträgers 4 ist der Federbund 64 vorliegend unmittelbar an dem Stützteller 66 des Stützbolzens 62 angeordnet oder ausgebildet. Der Stützbolzen 62 ist auf der dem Aktuatormodul 28 zugewandten Seite der Trägerlasche 44 mittels einer in eine Ringnut 68 des Stützbolzens 62 eingesetzten Sicherungsscheibe 72 gegen ein Herausfallen gesichert.
In den Abbildungen der 2, 2a und 2b ist ein für die Montage des ersten langgestreckten Schaltmittels 34 an dem Nockenwellenträger 4 vorgesehenes Montagewerkzeug 74 montiert, mit dem der Stützbolzen 62 in einer die Rückstellfeder 60 spannenden Montageposition formschlüssig arretierbar ist, und das nach der Montage dieses Schaltmittels 34 entfernt wird. Das Montagewerkzeug 74 ist vorliegend als ein Sicherungsstift 76 ausgebildet, der bei gespannter Rückstellfeder 60 aktuatorseitig neben der Trägerlasche 44 in eine von der Ringnut 68 für die Sicherungsscheibe 72 axial nach innen beabstandet in dem Stützbolzen 62 angeordnete Radialbohrung 70 einsetzbar ist.
Das in 3 separat abgebildete zweite langgestreckte Schaltmittel 36 weist an seinem aktuatornahen Ende 78 eine rechtwinklig nach unten abgewinkelte Lasche 80 auf, an der im eingebauten Zustand ein von dem zweiten Linearaktuator 32 betätigbarer Stößel anliegt. Zwischen dem aktuatornahen Ende 78 und dem aktuatorfernen Ende 82 ist das zweite langgestreckte Schaltmittel 36 mit einem seitlichen Vorsprung 84 versehen, an dem eine rechtwinklig nach unten abgewinkelte Trägerlasche 86 ausgebildet ist. An dieser Trägerlasche 86 des Schaltmittels 36 sind eine Rückstellfeder 60' und ein Stützbolzen 94 gelagert.
Über die Länge verteilt sind an dem zweiten langgestreckten Schaltmittel 36 die sechs Blattfedern 54' zur Umschaltung der schaltbaren Schlepphebel für die Auslassventile der zweiten drei Zylinder Z4, Z5, Z6 des Verbrennungskolbenmotors befestigt. Wie bei der ersten langgestreckten Schaltmittel 34 ist das obere Ende 56 der Blattfedern 54' jeweils rechtwinklig abgewinkelt, und die Blattfedern 54' sind von oben durch jeweils eine rechteckige Durchtrittsöffnung 90 in dieses Schaltmittel 36 eingesetzt. Mit ihrem abgewinkelten Schenkel 56 liegen die Blattfedern 54' jeweils an der oberen Außenwand des langgestreckten Schaltmittels 36 an und sind mittels einer Clinchverbindung 92 formschlüssig mit diesem Schaltmittel 36 verbunden. Mit ihrem unteren Ende 58' liegen die Blattfedern 54' jeweils lose an der äußeren Stirnwand der Schaltbolzen der zugeordneten schaltbaren Schlepphebel an.
Wie dem in 3a vergrößert dargestellten Ausschnitt B gemäß 3 und der Schnittansicht dieses Abschnitts des langgestreckten Schaltmittels 36 in 3b entnommen werden kann, ist die Rückstellfeder 60' identisch wie die Rückstellfeder 60 des ersten langgestreckten Schaltmittels 34 als eine Schraubenfeder ausgebildet und auf der dem Aktuatormodul 28 abgewandten Seite der Trägerlasche 86 einerseits an der Trägerlasche 86 selbst und andererseits an einem Federbund 98 des Stützbolzens 96 abgestützt.
Zur Erzielung gleicher Stellkräfte und Stellwege an beiden langgestreckten Schaltmittel 34, 36 und den Schaltbolzen beider Gruppen der schaltbaren Schlepphebel ist außer identischen Rückstellfedern 60, 60' auch der Abstand L zwischen der jeweiligen Trägerlasche 44, 86 und dem Federbund 64, 98 des Stützbolzens 62, 96 in der Ruhestellung des betreffenden langgestreckten Schaltmittels 34, 36 jeweils gleich groß. Der Stützbolzen 96 ist in einer Führungsbohrung 88 der Trägerlasche 86 und einer an diese anschließenden Führungshülse 94 axialbeweglich geführt. Die Führungshülse 94 ist vorliegend als eine Bundbuchse ausgebildet, die von der aktuatornahen Seite aus in die entsprechend vergrößerte Führungsbohrung 88 der Trägerlasche 86 eingepresst ist.
Im eingebauten Zustand liegt der Stützbolzen 96 über einen Stützteller 100 an einer Außenwand des Nockenwellenträgers 4 an. Aufgrund des relativ großen Abstands zwischen der Trägerlasche 86 des langgestreckten Schaltmittels 36 und der Außenwand des Nockenwellenträgers 4 sind der Federbund 98 und der Stützteller 100 des Stützbolzens 96 axial beabstandet an dem Stützbolzen 96 ausgebildet. Zur Reduzierung seiner Masse weist der Stützbolzen 96 zudem zwischen dem Federbund 98 und dem Stützteller 100 eine radiale Einschnürung 102 auf. Der Stützbolzen 96 ist auf der dem Aktuatormodul 28 zugewandten Seite der Trägerlasche 86 identisch wie der Stützbolzen 62 des ersten langgestreckten Schaltmittels 34 mittels einer in eine Ringnut 68' des Stützbolzens 96 eingesetzten Sicherungsscheibe 72 gegen ein Herausfallen gesichert.
Durch eine Betätigung des ersten Linearaktuators 30 wird das erste langgestreckte Schaltmittel 34 aus der in 1 abgebildeten Ruhestellung in der in 2 durch einen Richtungspfeil 104 gekennzeichneten Schaltrichtung in eine Schaltstellung verschoben, wodurch die Schaltbolzen der schaltbaren Schlepphebel für die Auslassventile der ersten drei Zylinder Z1, Z2, Z3 des Verbrennungskolbenmotors mittel jeweils einer zugeordneten Blattfeder 58 nach innen verschoben oder zumindest nach innen vorgespannt werden. Die Verschiebung der vorgespannten Schaltbolzen nach innen erfolgt, sobald die Koppelbolzen der betreffenden Schlepphebel durch die weitere Drehung der Auslassnockenwelle 20 lastfrei sind. Durch die Verschiebung der Schaltbolzen nach innen werden an den betreffenden Schlepphebeln die Innenhebel von den Außenhebeln entkoppelt, wodurch die Auslassventile der zugeordneten drei Zylinder Z1, Z2, Z3 des Verbrennungskolbenmotors nicht mehr zyklisch geöffnet werden, sondern geschlossen bleiben.
Ebenso wird durch eine Betätigung des zweiten Linearaktuators 32 das zweite langgestreckte Schaltmittel 36 aus der in 1 abgebildeten Ruhestellung in der in 3 durch den Richtungspfeil 104 angegebenen Schaltrichtung in eine Schaltstellung verschoben, wodurch die Schaltbolzen der schaltbaren Schlepphebel für die Auslassventile der zweiten drei Zylinder Z4, Z5, Z6 des Verbrennungskolbenmotors über die jeweils zugeordneten Blattfedern 58' nach innen verschoben oder zumindest nach innen vorgespannt werden. Die Verschiebung der vorgespannten Schaltbolzen nach innen erfolgt, sobald die Koppelbolzen der betreffenden Schlepphebel durch die weitere Drehung der Auslassnockenwelle 20 lastfrei sind. Durch die Verschiebung dieser Schaltbolzen nach innen werden an den betreffenden Schlepphebeln die Innenhebel von den Außenhebeln entkoppelt, wodurch die Auslassventile der zugeordneten drei Zylinder Z4, Z5, Z6 des Verbrennungskolbenmotors nicht mehr zyklisch geöffnet werden, sondern geschlossen bleiben.
Durch die Anordnung der Rückstellfedern 60, 60' an jeweils einer Trägerlasche 44, 86 der langgestreckten Schaltmittel 34, 36 sowie deren Einspannung zwischen der betreffenden Trägerlasche 34, 36 und einer Außenwand des Zylinderkopfes mittels eines Stützbolzens 62, 96 ist eine kompakte Anordnung der Rückstellfedern 60, 60' zur Rückstellung der langgestreckten Schaltmittel 34, 36 in ihre Ruhestellung gegeben. Zudem können die Rückstellfedern 60, 60' und die Stützbolzen 62, 96 schon vor der Montage der langgestreckten Schaltmittel 34, 36 an dem Zylinderkopf an diesen Schaltmitteln 34, 36 montiert werden, wodurch die Montage des Zylinderkopfes beim Motorenhersteller vereinfacht ist.
Bezugszeichenliste

2: Variabler Ventiltrieb
4: Nockenwellenträger
6: Stirnwand
8: Gleitlagerabschnitt
10: Gleitlagerabschnitt
12, 12': Führungsöffnung
14: Lagerdeckel
16: Lagerdeckel
18: Deckelblech
20: Auslassnockenwelle
22: Nocken
24: Nocken
26: Stellvorrichtung
28: Aktuatormodul
30: Erster Linearaktuator, Elektromagnet
32: Zweiter Linearaktuator, Elektromagnet
34: Erste Schaltstange, Blechschiene
36: Zweite Schaltstange, Blechschiene
38: Aktuatornahes Ende
40: Lasche
42: Aktuatorfernes Ende
44: Trägerlasche
46: Führungsbohrung
48: Führungshülse
50: Durchtrittsöffnung
52: Clinchverbindung
54, 54': Verbindungselement, Blattfeder
56: Oberes Ende, abgewinkelter Schenkel
58, 58': Unteres Ende
60, 60': Rückstellfeder, Schraubenfeder
62: Stützbolzen
64: Federbund
66: Stützteller
68, 68': Ringnut
70: Radialbohrung
72: Sicherungsscheibe
74: Montagewerkzeug
76: Sicherungsstift
78: Aktuatornahes Ende
80: Lasche
82: Akuatorfernes Ende
84: Seitlicher Vorsprung
86: Trägerlasche
88: Führungsbohrung
90: Durchtrittsöffnung
92: Clinchverbindung
94: Führungshülse, Bundbuchse
96: Stützbolzen
98: Federbund
100: Stützteller
102: Einschnürung
104: Richtungspfeil, Schaltrichtung
A: Ausschnitt
B: Ausschnitt
L: Abstand
Z1: Erster Zylinder
Z2: Zweiter Zylinder
Z3: Dritter Zylinder
Z4: Vierter Zylinder
Z5: Fünfter Zylinder
Z6: Sechster Zylinder

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102017101792 [0003]
DE 102017129422 [0006, 0008]
DE 102017129420 [0008]
DE 102017129423 [0031]

Claims

Variabler Ventiltrieb (2) eines Verbrennungskolbenmotors, mit mindestens einem funktionsgleichen Gaswechselventil pro Zylinder (Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6), dessen Ventilhub jeweils durch mindestens einen Nocken (22, 24) einer Nockenwelle (20) vorgegeben und mittels eines schaltbaren Schlepphebels durch eine Axialverschiebung eines in einer Querbohrung desselben geführten und aus einer Seitenwand hervorstehenden Schaltbolzens selektiv abschaltbar oder auf einen anderen Hubverlauf umschaltbar ist, wobei die Schaltbolzen der Schlepphebel über als Blattfedern ausgebildete Verbindungselemente (54, 54') mit mindestens einem langgestreckten Schaltmittel (34, 36) verbunden sind, welches parallel zur Nockenwelle (20) in einem Zylinderkopf (4) angeordnet und mittels eines Linearaktuators (30, 32) gegen die Rückstellkraft mindestens einer Rückstellfeder (60, 60') aus einer Ruhestellung in eine Schaltstellung längsverschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich die als Schraubenfeder ausgebildete Rückstellfeder (60, 60') auf der von dem Linearaktuator (30, 32) abgewandten Seite einer rechtwinklig abgewinkelten Trägerlasche (44, 86) des langgestreckten Schaltmittels (34, 36) einerseits an der Trägerlasche (34, 36) und andererseits über einen koaxial innerhalb der Rückstellfeder (60, 60') angeordneten Stützbolzen (62, 96) an einer Außenwand des Zylinderkopfes (4) abgestützt ist, dass der Stützbolzen (62, 96) in einer Führungsbohrung (46, 88) der Trägerlasche (44, 86) sowie in einer an diese Führungsbohrung (46, 88) anschließenden Führungshülse (48, 94) axialbeweglich geführt ist, und dass der Stützbolzen (62, 96) über einen Federbund (64, 98) an der Rückstellfeder (60, 60') sowie über einen Stützteller (66, 100) an der Außenwand des Zylinderkopfes (4) anliegt.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlasche (44) mit der Rückstellfeder (60) und dem Stützbolzen (62) an dem aktuatorfernen Ende (42) des langgestreckten Schaltmittels (34) angeordnet ist.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerlasche (86) mit der Rückstellfeder (60') und dem Stützbolzen (96) an einem zwischen dem aktuatornahen Ende (78) und dem aktuatorfernen Ende (82) des langgestreckten Schaltmittels (36) befindlichen seitlichen Vorsprung (84) dieses Schaltmittels (36) angeordnet ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbolzen (62, 96) auf der dem Linearaktuator (30, 32) zugewandten Seite der Trägerlasche (44, 86) mittels einer in eine Ringnut (68, 68') des Stützbolzens (62, 96) eingesetzten Sicherungsscheibe (72) gegen ein Herausfallen gesichert ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfedern (60, 60') bei einem des langgestreckten Schaltmittel mit mehreren derart ausgebildeten und angeordneten Rückstellfedern oder bei mehreren des langgestreckten Schaltmitteln (34, 36) mit derart ausgebildeten und angeordneten Rückstellfedern identisch ausgeführt sind, und dass der Abstand (L) zwischen der Trägerlasche (44, 86) und dem Federbund (64, 98) des Stützbolzens (62, 96) in der Ruhestellung des betreffenden des langgestreckten Schaltmittels (34, 36) jeweils gleich groß ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (48) durch ein Durchstellen des Laschenmaterials beim Ausstanzen der Führungsbohrung (46) einstückig an die Trägerlasche (44) angeformt ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshülse (94) als eine Bundbuchse ausgebildet ist, die von der aktuatornahen Seite aus in die entsprechend vergrößerte Führungsbohrung (88) in der Trägerlasche (86) eingesetzt und kraftschlüssig, formschlüssig und/oder stoffschlüssig mit der Trägerlasche (86) verbunden ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbund (64) des Stützbolzens (62) bei einem geringen Abstand zwischen der Trägerlasche (44) des langgestreckten Schaltmittels (34) und der Außenwand des Zylinderkopfes (4) unmittelbar an dem Stützteller (66) des Stützbolzens (62) ausgebildet ist.
Variabler Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Federbund (98) und der Stützteller (100) des Stützbolzens (96) bei einem größeren Abstand zwischen der Trägerlasche (86) des langgestreckten Schaltmittels (36) und der Außenwand des Zylinderkopfes (4) axial beabstandet an dem Stützbolzen (96) angeordnet sind.
Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Stützbolzen (96) zur Reduzierung seiner Masse zwischen dem Federbund (98) und dem Stützteller (100) eine Einschnürung (102) aufweist.