DE10061618B4

DE10061618B4 - Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen mittels Nocken für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE10061618B4
Application number: DE10061618A
Authority: DE
Inventors: Andreas Werler
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2000-12-11
Filing date: 2000-12-11
Publication date: 2004-06-03
Anticipated expiration: 2020-12-12
Also published as: DE10061618A1

Abstract

Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen für Verbrennungsmotoren, die in einem Zylinderkopf (ZK) mit einer ortsfest gelagerten Nockenwelle (1), mit durch Federkraft schließenden Ventilen (2) und zusammen mit jeweils einer, jedem der Ventile (2) zugeordneten lagefest im Zylinderkopf (ZK) geführten Hubüberfragungsanordnung (3) angeordnet ist und folgende Merkmale aufweist:
– ein zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliches Element (4) ist im Zylinderkopf (ZK) ortfest geführt sowie dabei um eine im Zylinderkopf (ZK) fest positionierte Schwenkachse (A4) schwenkbar angeordnet und weist in einem Bereich von mehr als 180 ° eine Stützkurve (41) und eine Steuerkurve (42) auf,
– ein Zwischenglied (5) ist an dem in seiner Stellung veränderlichen Element (4) abgestützt, jedoch dabei relativ verlegerbar geführt und steht mit einem Nocken (11) der Nockenwelle (1) sawie mit der Hubübertragungsanordnung (3) im Eingriff,
– das Zwischenglied (5) stützt sich mit einer sich U-förmig öffnenden innenkontur (51) beidseitig der Schwenkachse (A4)...

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen mittels Nocken für Verbrennungsmotoren, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Vorbekannt sind durch die Schrift DE 38 33 540 A1 Einrichtungen zur variablen Betätigung von Ventilen mittels Nocken in folgender Ausführung. Eine Nockenwelle ist im Zylinderkopf drehbar gelagert und weist eine feste Lage zu den zu betätigenden Ventilen und deren zugeordneten Hubübertragungsanordnungen auf. Den in einem Zylinderkopf angeordneten, mittels Federkraft schließenden Ventilen ist jeweils eine lagefest geführte Hubübertragungsanordnung zugeordnet. Diese kann eine Schwenk- oder Kipphebelanordnung oder ein Tassenstößel sein, siehe 1 und 2 vorgenannter Schrift. In vorgenannten Anordnungen kann jeweils zwischen Abtriebsglied und dem Ventilschaft ein Element zum selbsttätigen Ausgleich des Ventilspiels angeordnet sein. Ein zur Ventilhubeinstellung bestimmtes, in seiner Stellung veränderliches Element ist im Zylinderkopf geführt angeordnet.
Ein Zwischenglied ist an dem in seiner Stellung veränderlichen Element abgestützt und kann auf diesem verlagert werden. Es steht weiterhin mit einem Nocken der ortsfest im Zylinderkopf gelagerten Nockenwelle sowie der dem Ventil zugeordneten Hubübertragungsanordnung im Eingriff.
Das Zwischenglied kann beispielsweise am Schwenkhebel der Hubübertragungsanordnung angelenkt sein oder schubbeweglich geradegeführt sein, ebenso ist es möglich, dass es am Kopf eines Tassenstößels auf einer Kreisbahn geführt wird, siehe hierzu 1 bis 3 vorgenannter Schrift.
Nachteilig sind die Führung des Zwischenteiles über Gleitflächen bzw. Anlenkung und die relativ unkompakte Ausführung der Anordnungen.
Vorbekannt ist durch die Schrift DE 199 13 742 A1 eine Vorrichtung zur Hubverstellung eines Gaswechselventils im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine bei der ein Schwenkhebel an seinem ersten Ende eine Leerhubkurve und eine Hubkurve umfassenden Steuerbahn aufweist, wobei diesen Kurven während der Hubbewegung durch Linienberührung mit einem ein Gaswechselventil bewegenden Übertragungselement in Eingriff kommen.
Der Schwenkhebel steht etwa mittig über eine Rolle unter der Wirkung einer Rückstellfeder mit einem Nocken im Eingriff. Bei seinen vom Nocken und der Rückstellfeder bewirkten Schwenkbewegungen ist der Schwenkhebel einerseits mittels eines koaxial zur Drehachse einer Steuerwelle drehbeweglich gelagerten Anlenkhebels und andererseits an seinem zweiten Ende durch Linienberührung an einer Kurvenscheibe geführt. Diese Kurvenscheibe ist auf einer im Zylinderkopf parallel zur Nockenwelle verlaufenden, dreh- oder fixierbar gelagerten Steuerwelle angeordnet. Sie bestimmt durch ihre Stellung die Ausgangslage des Schwenkhebels und damit, ob nur die Leerhubkurve bzw. in welchem Umfange die Hubkurve der Steuerbahn am Schwenkhebels während des Nockenhubes am Gaswechselventil bewegenden Übertragungselement wirksam wird.
Nachteilig ist, dass der Schwenkhebel etwa um eine senkrechte Achse zum Übertragungselement schwenkend angeordnet ist und durch einen ortsfest Anlenkhebel geführt wird. Dies erfordert einerseits erheblichen Raum oberhalb der Ventile im Zylinderkopf und ist anderseits mechanisch aufwendig Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen der eingangs beschriebenen gattungsgemäßen Art kompakt auszuführen.
Erfindungsgemäß wird dies durch einen Aufbau gemäß den Merkmalen des Hauptanspruches erreicht.
Durch die erfindungsgemäße prismatische Führung des Zwischengliedes über seine sich U-förmig öffnende Innenkontur auf dem in seiner Stellung veränderliche Element, das um eine im Zylinderkopf fest positionierte Schwenkachse schwenkbar angeordnet ist, ergibt sich eine kompakte Anordnung. Dabei weist das in seiner Stellung veränderliche Element sich in einem Bereich von mehr als 180 ° erstreckende Stütz- und Steuerkurven auf, auf deren Außenkonturen das Zwischenglied beidseitig der Schwenkachse kraftschlüssig, während der Hubbewegung gleitend, abstützt ist.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen, insbesondere zum Verringern von Reibverlusten, genannt, die in der Beschreibung im Zusammenhang erläutert werden.
Anhand von Darstellungen werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigt
1 einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb mit einem Schwenkhebel in der Hubübertragungsanordnung in schematisierter Darstellung,
2 den Ventiltrieb nach 1 in Grundeinstellung bei geschlossenem Ventil,
3 – in Grundeinstellung bei voll geöffneten Ventil – Maximaler Hub-
4 – in der Einstellung für ständig geschlossenes Ventil.
In 1 ist eine Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen mittels Nocken, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren dargestellt. Eine von der Kurbelwelle, ggf. über eine Winkelverstelleinrichtung angetriebenen Nockenwelle 1 ist im Zylinderkopf ZK drehbar mit fester Achslage gelagert und weist eine feste Lage zu Ventilen 2 und deren zugeordneter Hubübertragungsanordnung 3 auf. Den im Zylinderkopf ZK angeordneten, mittels Federkraft schließenden Ventilen 2 ist jeweils eine lagefest geführte Hubübertragungsanordnung 3, vorzugsweise mit einem Spielausgleichselement 31 zugeordnet.
Ein zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliches Element 4 ist im Zylinderkopf ZK ortfest, jedoch um die fest positionierte Schwenkachse A4 schwenkbar angeordnet. Ein Zwischenglied 5 ist innen an dem, in seiner Stellung veränderlichen Element 4 abgestützt und wird dabei von diesem verlagerbar geführt. Es steht mit einem Nocken 11 der im Zylinderkopf ZK gelagerten Nockenwelle 1 und außerdem über seine Außenkontur mit der dem Ventil 2 zugeordneten Hubübertragungsanordnung 3, in diesem Falle einem Schwenkhebel 32, über seine Außenkurve 52 im Eingriff.
Das in seiner Stellung veränderliche Element 4 weist, sich in einem Bereich von mehr als 180 ° erstreckende Stütz- 41 und Steuerkurve 42 auf. Auf diesen Kurven stützt sich das Zwischenglied 5 mit seiner sich U-förmig öffnenden Innenkontur 51 beidseitig der Schwenkachse A4, während der Hubbewegung gleitend. kraftschlüssig ab. Dies ergibt eine Art prismatische Abstützung für unterschiedliche Lagen des Zwischengliedes 5.
Das Zwischenglied 5 steht unter der Wirkung einer Federkraft F, deren Wirkrichtung das Zwischenglied 5 mit dem Nocken 11 und dem veränderlichen Element 4 im Eingriff hält. Diese Federkraft ist in 3. beispielhaft dargestellt.
Zur Verminderung von Reibungsverlusten sind nachgenannte Gestaltungen anwendbar. Vorteilhaft ist es hierfür, wenn sowohl eine Rolle 33 an dem Schwenkhebel 33 der Hubübertragungsanordnung 3 mit dem Zwischenglied 5 als auch eine Rolle 53 am Zwischenglied 5 mit dem Nocken 11 im Eingriff steht.
In kinematisch vorteilhafter Weise kann die Außenkontur der Stützkurve 41 des in seiner Stellung veränderliche Elementes 4 von einem Kreisbogen um die Drehachse A4 gebildet werden.
Funktion und Bewegungen der erfindungsgemäßen Einrichtung:
2 zeigt einen Ventiltrieb nach 1 in vereinfachter Darstellung in der Grundeinstellung bei geschlossenem Ventil. Die Rolle 53 rollt noch auf dem Grundkreis des Nockens 11. Bei weiterer Drehung aus dieser vorgenannten Stellung gegen den Uhrzeigersinn wird die Rolle 53 von der Erhebung des Nockens 11 stetig in Richtung des Ventilöffnens bis zum Erreichen der äußersten Nockenkontur gedrängt. Während dieses Bewegungsablaufes gleitet das Zwischenglied 5 mit Linienberührung auf der Stütz- 41 und der Steuerkurve 42 und in Richtung der Längserstreckung über den Schwenkhebel bzw. dessen Rolle.
Es stellt sich die in 3 gezeigte Stellung mit voll geöffneten Ventil – Maximaler Hub – im Mechanismus ein.

1: Nockenwelle
11: Nocken
2: Ventil
3: Hubübertragungsanordnung
31: Spielausgleichselement
32: Rollenhebel
33: Rolle
4: Element, in seiner Stellung veränderlich, schwenkbar
41: Stützkurve
42: Steuerkurve
5: Zwischenglied
51: Innenkontur
52: Außenkontur
53: Rolle
A4: Schwenkachse von 4
ZK: Zylinderkopf
F: Federkraft, die an 5 angreift und gegen 3; 4 und 11 anlegt.

Claims

Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen für Verbrennungsmotoren, die in einem Zylinderkopf (ZK) mit einer ortsfest gelagerten Nockenwelle (1), mit durch Federkraft schließenden Ventilen (2) und zusammen mit jeweils einer, jedem der Ventile (2) zugeordneten lagefest im Zylinderkopf (ZK) geführten Hubüberfragungsanordnung (3) angeordnet ist und folgende Merkmale aufweist: – ein zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliches Element (4) ist im Zylinderkopf (ZK) ortfest geführt sowie dabei um eine im Zylinderkopf (ZK) fest positionierte Schwenkachse (A4) schwenkbar angeordnet und weist in einem Bereich von mehr als 180 ° eine Stützkurve (41) und eine Steuerkurve (42) auf, – ein Zwischenglied (5) ist an dem in seiner Stellung veränderlichen Element (4) abgestützt, jedoch dabei relativ verlegerbar geführt und steht mit einem Nocken (11) der Nockenwelle (1) sawie mit der Hubübertragungsanordnung (3) im Eingriff, – das Zwischenglied (5) stützt sich mit einer sich U-förmig öffnenden innenkontur (51) beidseitig der Schwenkachse (A4) auf der Stützkurve (4i) und der Steuerkurve (42) kraftschlüssig, während der Hubbewegung gleitend, ab, wobei die Steuerkurve (42) in Abhängigkeit von der Schwenkstellung des in seiner Stellung veränderlichen Elementes (4) die vom Zwischenglied (5) auf die Hubübertragungsanordnung (3) zu übertragende Hubbewegung bestimmt.
Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (5) unter der Wirkung einer Federkraft steht, deren Wirkrichtung das Zwischenglied (5) mit dem Nocken (11) und dem veränderlichen Element (4) im Eingriff hält.
Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rolle (33) an der Hubübertragungsanordnung (3) mit dem Zwischenglied (5) im Eingriff steht.
Einrichtungnach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine am Zwischenglied (5) gelagerte Rolle (53) mit dem Nocken (11) im Eingriff steht.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur der Stützkurve (41) des in seiner Stellung veränderlichen Elementes (4) von einem Kreisbogen um die Schwenkachse (A4) gebildet wird.
Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubübertragungsanordnung (3) ein Spielausgleichselement (31) zugeordnet ist