DE10119632A1 - Variable Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Variable Ventilsteuervorrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuervorrichtung (5) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem nockenwellengesteuerten Auslassventil (4) und zumindest einem Einlassventil (3) pro Zylinder (2), wobei das Einlassventil (3) durch eine erste Nockenwelle (6) und eine zweite Nockenwelle (7) über ein Koppelgetriebe (10) steuerbar ist, wobei das Koppelgetriebe (10) eine Schubstange (11) mit zwei im Bereich ihrer Enden (11a, 11b) angeordneten Abtastrollen (12, 13) aufweist, wobei eine erste Abtastrolle (12) auf einer ersten Nockenscheibe (8) der ersten Nockenwelle (6) und eine zweite Abtastrolle (13) auf einer zweiten Nockenscheibe (9) der zweiten Nockenscheibe (7) aufliegt und die Schubstange (11) so auf das Einlassventil (3) einwirkt, dass sich der Ventilhub des Einlassventils (3) als kinematische Überlagerung der Nockenerhebungen der ersten und der zweiten Nockenscheibe (8, 9) ergibt, wobei vorzugsweise auf der ersten Nockenwelle (6) mindestens ein Auslassnocken (26) zur Betätigung des Auslassventils (4) angeordnet ist, und wobei die Schubstange (11) im Bereich der ersten Abtastrolle (12) an einem gehäusefest gelagerten Hebel (14) drehbar gelagert ist, welcher durch eine vorzugsweise durch eine Feder (24) gebildete Andruckkraft so vorgespannt ist, dass die erste Abtastrolle (12) am ersten Nocken anliegt. Zur Verminderung der Fertigungstoleranzen und zur Verringerung des Montageaufwandes ist vorgesehen, dass der Hebel (14) in einem Lagerbügel (16) für die ...
Description
Die Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraft
maschine mit zumindest einem nockenwellengesteuerten Auslassventil und zu
mindest einem Einlassventil pro Zylinder, wobei das Einlassventil durch eine ers
te Nockenwelle und eine zweite Nockenwelle über ein Koppelgetriebe steuerbar
ist, wobei das Koppelgetriebe eine Schubstange mit zwei im Bereich ihrer Enden
angeordneten Abtastrollen aufweist, wobei eine erste Abtastrolle auf einer ersten
Nockenscheibe der ersten Nockenwelle und eine zweite Abtastrolle auf einer
zweiten Nockenscheibe der zweiten Nockenwelle aufliegt und die Schubstange so
auf das Einlassventil einwirkt, dass sich der Ventilhub des Einlassventiles als ki
nematische Überlagerung der Nockenerhebungen der ersten und der zweiten No
ckenscheibe ergibt, wobei vorzugsweise auf der ersten Nockenwelle mindestens
ein Auslassnocken zur Betätigung des Auslassventiles angeordnet ist, und wobei
die Schubstange im Bereich der ersten Abtastrolle an einem gehäusefest gelager
ten Hebel drehbar gelagert ist, welcher durch eine vorzugsweise durch eine Fe
der gebildete Andruckkraft so vorgespannt ist, dass die erste Abtastrolle am ers
ten Nocken anliegt.
Eine Ventilsteuervorrichtung der eingangs genannten Art ist aus dem Beitrag im
SAE-Paper Nr. 199-01-0329 "The Meta VVH System - The Advantages of Conti
nuously Mechanical Variable Valve Timing", Peter Kreuter et al., Seite 3, Fig. 4,
bekannt. Bei dieser Ventilsteuervorrichtung werden die Einlassventile durch die
erste und zweite Nockenwelle über ein Koppelgetriebe gesteuert. Die auf der ers
ten Nockenwelle angeordneten Nockenscheiben steuern dabei vor allem die
Schließfunktion der Einlassventile und werden daher auch als Einlass-Schließ-
Nockenscheiben bezeichnet. Die auf der zweiten Nockenwelle angeordneten
zweiten Nockenschieber steuern vor allem die Öffnungsbewegung der Ein
lassventile und werden auch Einlass-Öffnet-Nockenscheiben genannt. Die tat
sächliche Hubbewegung ergibt sich durch kinematische Überlagerung der No
ckenerhebungen der ersten und der zweiten Nockenscheiben, welche mit gleicher
Drehzahl umlaufen. Eine Variation des Ventilhubes der Einlassventile kann ein
fach durch Verdrehen der Phasenlage der zweiten Nockenwelle relativ zur ersten
Nockenwelle realisiert werden. Neben den ersten Nockenscheiben sind auf der
ersten Nockenwelle auch die Auslassnocken für die Auslassventile angeordnet.
Üblicherweise ist die erste Nockenwelle starr mit der Kurbelwelle verbunden, die
Phasenverstellung erfolgt durch Verdrehen der zweiten relativ zur ersten No
ckenwelle. Die Addition der Nockenfunktionen der beiden Nockenschieber erfolgt
über die Schubstange, welche mittels zweier an jeder Nockenscheibe anliegender
Abtastrollen eine kinematische Addition der Nockenerhebungen ermöglicht. Die
erste Nockenwelle und die zweite Nockenwelle sind dabei über eine Phasenstell
einheit miteinander verbunden. Durch ein relatives Verdrehen der Nockenwellen
zueinander wird eine Ereignisvariation des Einlasses erreicht.
Üblicherweise sind Schubstange und Nockenwellen unabhängig voneinander im
Zylinderkopf gelagert. Es hat sich gezeigt, dass Ventilsteuervorrichtungen mit
Koppelgetrieben sehr toleranzempfindlich sind, wodurch bei separater Lagerung
im Zylinderkopf Toleranz- und Fertigungsprobleme auftreten können. Ein weite
res Problem ergibt sich durch die übliche Anordnung der ersten Nockenscheibe
zwischen zwei Auslassnocken auf der ersten Nockenwelle. Diese Anordnung be
wirkt, dass der erste Nocken nur unzureichend mit Öl versorgt wird und somit
Schmierprobleme auftreten können.
Weitere variable Ventilsteuervorrichtungen, bei denen Einlassventile über zwei
miteinander über ein Koppelgetriebe zusammenwirkende Nockenwellen betätigt
werden sind aus den Dokumenten DE 43 00 487 A1, DE 43 00 684 A1,
DE 44 46 725 A1, DE 196 00 535 A1, DE 197 45 715 A1, DE 197 45 716 A1,
DE 197 45 761 A1, US 5,431,132 A, US 5,586,527 A und US 5,592,906 A be
kannt. Eine Lösung für die genannten Probleme ist aber aus diesen Druckschrif
ten nicht zu entnehmen.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile von bekannten variablen Ventil
steuervorrichtungen zu vermeiden und fertigungsbedingte Toleranzen auf kon
struktiv einfache Weise zu minimieren. Weiters soll der Montageaufwand verrin
gert werden.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass der Hebel in einem Lagerbügel
für die erste Nockenwelle, vorzugsweise vormontierbar, gelagert ist. Dadurch
ergibt sich, dass die Lagertoleranzen für die Schubstange nicht mehr von der Be
arbeitung des Zylinderkopfes, sondern nur mehr vom Lagerbügel für die erste
Nockenwelle abhängt. Dies erlaubt eine toleranzminimale Anordnung der Betäti
gungselemente für die Ventilsteuervorrichtung, so dass eine präzisere Ven
tilsteuerung möglich ist. Vorzugsweise ist auch vorgesehen, dass im Lagerbügel
die die Andruckkraft bereitstellende Feder, vorzugsweise vormontierbar, gelagert
ist.
Eine besonders einfache Montage kann dadurch erreicht werden, dass die
Schubstange am Hebel vormontiert gelagert ist.
In einer äußerst bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Lagerbügel zwischen zwei Nockenwellenlagern der ersten Nockenwelle
als geschlossene, den Auslassnocken und die erste Nockenscheibe überdeckende
geschlossene Brücke ausgebildet ist. Somit wird erreicht, dass auch die Nocken
wellenlager beidseits der ersten Nockenscheibe und der Auslassnocken keine To
leranzen zueinander aufweisen. Diese Bauweise erlaubt darüber hinaus die
Schmierölzufuhr zur meist zwischen zwei Auslassnocken angeordneten ersten
Nockenscheibe zu verbessern. Eine Verbesserung der Schmierung der ersten No
ckenscheibe kann dabei erreicht werden, wenn der Lagerbügel im Bereich zu
mindest eines Auslassnockens an seiner inneren Mantelfläche eine zur ersten No
ckenscheibe führende Ölleitschiene aufweist. Alternativ dazu oder zusätzlich kann
vorgesehen sein, dass der Lagerbügel im Bereich der ersten Nockenscheibe Ölzu
führkanäle aufweist.
Um die Position der Schubstange relativ zum Einlassventil genau zu definieren
und um Reibungsverluste bei der Betätigung des Einlassventiles so gering wie
möglich zu halten, ist in Weiterführung der Erfindung vorgesehen, dass die
Schubstange im Bereich der zweiten Abtastrolle über einen Gleitschuh verschieb
bar, vorzugsweise an einem Ventilhebel für das Einlassventil, gelagert ist.
In einer besonders einfach zusammenbaubaren Ausführungsvariante der Erfin
dung ist vorgesehen, dass der Lagerbügel, der Hebel samt seiner Lagerachse, die
Feder, sowie die Schubstange samt Gleitschuh zu einer vormontierbaren Modul
einheit zusammengefasst sind.
Die Erfindung wird irr Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1 einen Zylinderkopf mit der erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrich
tung in einem Schnitt gemäß der Linie I-I in Fig. 3,
Fig. 2 diesen Zylinderkopf in einem Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 3
und
Fig. 3 den Zylinderkopf in einer Draufsicht.
Der Zylinderkopf 1 weist pro Zylinder 2 zwei Einlassventile 3 und zwei Auslass
ventile 4 auf. Die Einlassventile 3 werden durch eine variable Ventilsteuerein
richtung 5 betätigt, welche eine erste Nockenwelle 6 und eine zweite Nocken
welle 7 aufweist. Auf der ersten Nockenwelle 6 ist pro Zylinder 2 eine erste No
ckenscheibe 8 und auf der zweiten Nockenwelle 7 eine zweite Nockenscheibe 9
angeordnet. Erste und zweite Nockenscheiben 8, 9 sind über ein Koppelgetriebe
10 miteinander sowie mit den Einlassventilen 3 verbunden. Das Koppelgetriebe
10 besteht aus einer Schubstange 11, welche im wesentlichen in einer Quer
ebene 36 des Zylinderkopfes 1 angeordnet und in Motorquerrichtung verschieb
bar gelagert ist. Die Schubstange 11 weist an jedem Ende 11a, 11b eine Abtast
rolle 12, 13 auf, wobei die erste Abtastrolle 12 an der ersten Nockenscheibe 8
und die zweite Abtastrolle 13 an der zweiten Nockenscheibe 9 aufliegt, wie aus
den Fig. 1 und 2 hervorgeht.
Die Schubstange 11 ist drehbar an einem Hebel 14 gelagert. Das Gelenk zwi
schen Schubstange 11 und Hebel 14 ist mit Bezugszeichen 15 bezeichnet. Der
Hebel 14 wiederum ist drehbar am Lagerdeckel 16 der ersten Nockenwelle 6 ge
lagert. Das Drehlager des Hebels 14 ist mit Bezugszeichen 17 bezeichnet.
Am der zweiten Nockenwelle 7 zugewandten Ende 11b weist die Schubstange 11
einen Gleitschuh 18 auf, welcher verschiebbar am Ventilhebel 19 für die beiden
Einlassventile 3 gelagert ist. Die Achse für den Ventilhebel 19 ist mit Bezugs
zeichen 20 bezeichnet.
Im Bereich eines zentralen Schachtes 21 für eine mittig in den Brennraum mün
dende Zündkerze 22 ist die Schubstange 11 ausgenommen und weist eine Öff
nung 23 auf, wie in Fig. 3 dargestellt ist.
Der Hebel 14 wird durch eine durch eine Feder 24 gebildete Anpresskraft so vor
gespannt, dass die Abtastrolle 12 gegen die Nockenscheibe 8 gedrückt wird. Die
Feder 24 ist in einer Sackbohrung 25 des Lagerbügels 16 angeordnet.
Beidseits der Nockenscheibe 8 ist jeweils ein Auslassnocken 26 angeordnet, wel
cher über eine Rolle 27 des Ventilhebels 28 auf das Auslassventil 4 einwirkt. Die
Achse des Ventilhebels 28 trägt das Bezugszeichen 35.
Zwischen den Nockenwellenlagern 29, 30 für die erste Nockenwelle 6 ist der La
gerbügel 16 als durchgehende Brücke 31 ausgebildet, welche die erste Nocken
scheibe 8 sowie die Auslassnocken 26 nach oben abdeckt.
Die Schubstange 11 kann samt Drehgelenk 15, Lager 17, Hebel 14 und Feder 24,
sowie inklusive Gleitschuh 18 und Abtastrollen 12 und 13 auf dem Lagerbügel 16
als Moduleinheit 33 vormontiert werden und als Einheit am Zylinderkopf 1 befes
tigt werden.
An der inneren Mantelfläche 34 des Lagerbügels 16 sind Ölleitschienen 32 ange
ordnet, welche das von den Auslassnocken 26 abgespritzte Öl in Richtung der
ersten Nockenscheibe 8 führen. Die Ölleitschienen 32 können durch ein am La
gerbügel 16 befestigtes Blech oder durch Rillen in der Innenwand 34 des Lager
bügels 16 gebildet sein.
Alternativ dazu oder zusätzlich kann der Lagerbügel 16 auch im Bereich der ers
ten Nockenscheibe 8 einen oder mehrere Ölzuführkanäle aufweisen, über welche
das Schmieröl auf die erste Nockenscheibe 8 gespritzt wird.
Die Steuerung der Einlassventile 3 erfolgt über die erste Nockenwelle 6 und die
zweite Nockenwelle 7, welche mit der gleichen Drehzahl umlaufen. Die erste No
ckenwelle 6 ist dabei starr mit der Kurbelwelle verbunden. Die zweite Nocken
welle 7 ist mit der ersten Nockenwelle 6 über einen nicht weiter dargestellten
Phasensteller verbunden, mit welchem die Phasendrehlage der zweiten Nocken
welle 7 relativ zur ersten Nockenwelle 6 verstellt werden kann. Über das Koppel
getriebe 10 werden die Nockenerhebungen der ersten Nockenscheibe 8 und der
zweiten Nockenscheibe 9 kinematisch addiert und auf den Ventilhebel 19 der Ein
lassventile 3 übertragen. Dadurch lässt sich in bekannter Weise der Ventilhub der
Einlassventile 3 variabel steuern.
Mit der beschriebenen variablen Ventilsteuervorrichtung 5 werden durch den mo
dularen Aufbau mit Vormontage von Einzelteilen und durch die mögliche Aus
richtung bei der Fertigung die Toleranzen minimiert. Des weiteren wird durch die
Moduleinheit 33 die Montage in der Großserienfertigung erleichtert. Der ge
schlossen ausgeführte Lagerbügel 16 ermöglicht darüber hinaus die Positionie
rung von Ölleitschienen 32, welche das abgeschleuderte Öl der Auslassnocken 26
auf die erste Nockenscheibe 8 lenkt. Eine definierte Schmierung der ersten No
ckenscheibe 8 ist auch durch direkte Ölbenetzung über im Lagerbügel 16 an
geordnete Ölzuführkanäle möglich. Dadurch kann eine wesentliche Steigerung
der Lebensdauer der ersten Abtastrolle 12 erzielt werden.
Claims (8)
1. Variable Ventilsteuervorrichtung (5) für eine Brennkraftmaschine mit zumin
dest einem nockenwellengesteuerten Auslassventil (4) und zumindest einem
Einlassventil (3) pro Zylinder (2), wobei das Einlassventil (3) durch eine
erste Nockenwelle (6) und eine zweite Nockenwelle (7) über ein Koppelge
triebe (10) steuerbar ist, wobei das Koppelgetriebe (10) eine Schubstange
(11) mit zwei im Bereich ihrer Enden (11a, 11b) angeordneten Abtastrollen
(12, 13) aufweist, wobei eine erste Abtastrolle (12) auf einer ersten No
ckenscheibe (8) der ersten Nockenwelle (6) und eine zweite Abtastrolle (13)
auf einer zweiten Nockenscheibe (9) der zweiten Nockenwelle (7) aufliegt
und die Schubstange (11) so auf das Einlassventil (3) einwirkt, dass sich
der Ventilhub des Einlassventiles (3) als kinematische Überlagerung der No
ckenerhebungen der ersten und der zweiten Nockenscheibe (8, 9) ergibt,
wobei vorzugsweise auf der ersten Nockenwelle (6) mindestens ein Aus
lassnocken (26) zur Betätigung des Auslassventiles (4) angeordnet ist, und
wobei die Schubstange (11) im Bereich der ersten Abtastrolle (12) an einem
gehäusefest gelagerten Hebel (14) drehbar gelagert ist, welcher durch eine
vorzugsweise durch eine Feder (24) gebildete Andruckkraft so vorgespannt
ist, dass die erste Abtastrolle (12) am ersten Nocken anliegt, dadurch ge
kennzeichnet, dass der Hebel (14) in einem Lagerbügel (16) für die erste
Nockenwelle (6), vorzugsweise vormontierbar, gelagert ist.
2. Ventilsteuervorrichtung (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dass im Lagerbügel (16) die die Andruckkraft bereitstellende Feder (24),
vorzugsweise vormontierbar, gelagert ist.
3. Ventilsteuervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schubstange (11) am Hebel (16) vormontiert
gelagert ist.
4. Ventilsteuervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, dass der Lagerbügel (16) zwischen zwei Nockenwellen
lagern (29, 30) der ersten Nockenwelle (6) als geschlossene, den Auslass
nocken (26) und die erste Nockenscheibe (8) überdeckende Brücke (31)
ausgebildet ist.
5. Ventilsteuervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, dass der Lagerbügel (16) im Bereich zumindest eines
Auslassnockens (26) an seiner inneren Mantelfläche (34) eine zur ersten
Nockenscheibe (8) führende Ölleitschiene (32) aufweist.
6. Ventilsteuervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, dass der Lagerbügel (16) im Bereich der ersten Nocken
scheibe (8) Ölzuführkanäle aufweist.
7. Ventilsteuervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass die Schubstange (11) im Bereich der zweiten Ab
tastrolle (13) über einen Gleitschuh (18) verschiebbar, vorzugsweise an ei
nem Ventilhebel (19) für das Einlassventil (3), gelagert ist.
8. Ventilsteuervorrichtung (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, dass der Lagerbügel (11), der Hebel (14) samt seiner
Lagerachse (20), die Feder (24), sowie die Schubstange (11) samt Gleit
schuh (18) zu einer vormontierbaren Moduleinheit (33) zusammengefasst
sind.
Applications Claiming Priority (2)
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2001
- 2001-04-20 DE DE10119632A patent/DE10119632B4/de not_active Expired - Fee Related
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
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Representative=s name: KATSCHER HABERMANN, PATENTANWAELTE, 64291 DARMSTADT |
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