DE10119686B4 - Variabler Ventiltrieb - Google Patents
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Abstract
Variabler
Ventiltrieb mit einer indirekt von einem Nocken (21) über einen
Schwing- oder Kipphebel
(12) bewegten Ventilanordnung (1), vorzugsweise für Verbrennungsmotoren,
mit folgendem Aufbau:
– die Ventilanordnung (1) weist ein oder mehrere unter Einwirkung von Federn schließende Ventile auf und steht mit einem am Zylinderkopf (10) direkt oder indirekt schwenkbar gelagerten Schwing- oder Kipphebel (12) im Eingriff,
– ein Zwischenhebel (4) steht, beweglich in Hubrichtung eines Nockens (21) am Zylinderkopf (10) geführt, einerseits mit dem Nocken (21) einer Nockenwelle (2) und andererseits mit einer Steuerkurve (42) eines am Zylinderkopf (10) direkt oder indirekt beweglich gelagerten Stützkörpers (6) gleitend oder wälzend im Eingriff, wobei der Stützkörper (6) mit seiner Achse im mittigen Bereich über dem Schwinghebel (12), den Zwischenhebel (4) abstützend, angeordnet ist,
– der Zwischenhebel (4) steht weiterhin mit einer Ausgleichskurve (43) mit dem Schwing- oder Kipphebel (12) im Eingriff, wobei deren Kontur derart gestaltet ist, dass...
– die Ventilanordnung (1) weist ein oder mehrere unter Einwirkung von Federn schließende Ventile auf und steht mit einem am Zylinderkopf (10) direkt oder indirekt schwenkbar gelagerten Schwing- oder Kipphebel (12) im Eingriff,
– ein Zwischenhebel (4) steht, beweglich in Hubrichtung eines Nockens (21) am Zylinderkopf (10) geführt, einerseits mit dem Nocken (21) einer Nockenwelle (2) und andererseits mit einer Steuerkurve (42) eines am Zylinderkopf (10) direkt oder indirekt beweglich gelagerten Stützkörpers (6) gleitend oder wälzend im Eingriff, wobei der Stützkörper (6) mit seiner Achse im mittigen Bereich über dem Schwinghebel (12), den Zwischenhebel (4) abstützend, angeordnet ist,
– der Zwischenhebel (4) steht weiterhin mit einer Ausgleichskurve (43) mit dem Schwing- oder Kipphebel (12) im Eingriff, wobei deren Kontur derart gestaltet ist, dass...
Description
- Die Erfindung betrifft variable Ventiltriebe mit einer indirekt von einem Nocken über einen Schwing- oder Kipphebel bewegten Ventilanordnung, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren.
- Vorbekannt sind durch die Schrift WO 83/02301 A1 gattungsgemäße, variable Ventiltriebe mit einer indirekt von einem Nocken über einen Schwing- oder Kipphebel bewegten Ventilanordnung. In
20 genannter Schrift ist ein variabler Ventiltrieb mit folgendem Aufbau gezeigt. Die Ventilanordnung weist ein oder mehrere unter Einwirkung einer Feder schließende Ventile auf und steht mit einem direkt oder indirekt am Zylinderkopf schwenkbar gelagerten Schwing- oder Kipphebel im Eingriff. Gegenüber dem Schwing- oder Kipphebel ist eine Abstützkurve eines im Gehäuse geführten Stützkörpers angeordnet, der von einem Steuergerät verstellbar ist. Zwischen Schwing- oder Kipphebel und Abstützkurve ist eine Druckrolle im Eingriff. Diese ist mittels eines durch einen Nocken angetriebenen Schiebers, in Hubrichtung geführt, bewegbar. Die Nockenwelle und der Schieber sind im Zylinderkopf gelagert bzw. geführt. - Die Abstützkurve des Stützkörpers weist eine solche Kontur auf, dass bei unterschiedlichen Stellungen des Stützkörpers jeweils unterschiedliche Konturabschnitte mit der Druckrolle während des vom Nocken bewirkten Hubes in Eingriff gelangen. Infolgedessen wird der Schwing- oder Kipphebel in Abhängigkeit des von der Druckrolle überfahrenen Konturabschnittes der Abstützkurve gegen das durch Federkraft belastete Ventil verlagert und dieses geöffnet.
- In
1 vorgenannter Schrift ist auch ein im Gehäuse schwenkbar gelagerter Stützkörper mit auf seinem Umfang befindlicher Abstützkurve gezeigt, jedoch ist die zwischen Schwing- oder Kipphebel und Abstützkurve im Eingriff stehende Druckrolle über einen Kurbeltrieb an Stelle eines Nockens angetrieben. - Vorbekannt ist aus der Schrift
DE 199 04 840 A1 auch ein Ventiltrieb für Verbrennungs-motoren, bei dem ein oder mehrere Ventile gegen Federkraft zum Zylinderraum hin zu öffnen sind. Auf einem im Zylinderkopf gelagerten, umlaufenden Exzentertrieb zum Erzeugen der Hubbewegung der Ventile ist ein schubkurbelartiger Druckhebel gelagert, der kraftschlüssig auf einem ebenfalls im Zylinderkopf gelagerten Stützkörper in Schließrichtung der Ventile abgestützt ist. Dabei steht dieser in Öffnungsrichtung indirekt mit einem oder mehreren Ventilen im Eingriff. Der schubkurbelartige Druckhebel ist vorzugsweise indirekt, unter Zwischenschaltung eines Tassenstößels, auf dem Ventilschaft und an seiner dem Exzentertrieb (1 ;2 ) entgegengesetzten Seite auf dem durch Verstellen schwenkbaren Stützkörper abgestützt. Der Stützkörper weist zum Verändern der Ventilöffnungscharakteristik hinsichtlich Öffnungswinkel, -lage und -hub einen von der Schwenkachse aus radial unterschiedlich bemessenen Stützkonturverlauf auf. - Nachteilig ist, dass die Antriebsbewegung für das kinematische System durch die Anwendung eines Exzenters in ihrer Charakteristik fest bestimmt ist.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen variablen Ventiltrieb zu schaffen, bei dem der Ventilhub, die Öffnungscharakteristik und der Winkelbereich des Öffnens von Last- und Drehzahl abhängig einstellbar sind und dabei eine kompakte und kinematisch günstige Anordnung der den Hub bewirkenden Elemente aufweist.
- Erfindungsgemäß wird eine besonders kompakte Ausführung durch eine im Hauptanspruch beschriebene Anordnung erreicht.
- Die Lagerung der den Zwischenhebel führenden Führungsschwinge befindet sich unterhalb der Nockenwelle, neben der Lagerung der Schwinghebel und die Steuerkurve des im Zylinderkopf gelagerten Stützkörpers ist mit seiner Achse etwa mittig über den Ventil betätigenden Schwinghebeln, den Zwischenhebel abstützend, angeordnet. Diese Zuordnung sichert eine geringe Höhe des Zylinderkopfes trotz der Mechanismen für die Variabilität der Ventilöffnungscharakteristik.
- Die Ausgestaltungen der Erfindung gemäß dem Unteranspruch werden im Zusammenhang mit den erzielbaren Vorteilen in der Beschreibung erläutert.
- Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
- Es zeigen:
-
1 einen Ventiltrieb mit einer erfindungsgemäß kompakten und kinematisch günstigen Anordnung der den Hub bewirkenden Elemente, -
2 die Übertragung des Nockenhubes auf das Ventil zusammen mit den erzielbaren Ventilerhebungskurven durch Veränderung der Winkelstellung und der axialen Lage des Stützkörpers bei Ausstattung mit einer räumlichen Abstützkurve bzw. von zwei unterschiedlichen Abstützkurven. - Der in
1 dargestellte schematisierte Aufbau des erfindungsgemäßen variablen Ventiltriebes weist einen Nocken21 auf, der indirekt über einen Übertragungsmechanismus einen Schwing- oder Kipphebel12 und damit eine Ventilanordnung1 bewegt. Diese weist ein oder auch zwei unter Einwirkung von Federn schließende bzw. geschlossen gehaltene Ventile auf. Am Zylinderkopf10 ist in bekannter Weise ein Schwing- oder Kipphebel12 direkt oder indirekt über ein Stützlager13 angelenkt und schwenkbar gelagert. Er steht mit den Ventilen und weiterhin mit einer Ausgleichskurve43 eines Zwischenhebels4 im Eingriff. - Vorteilhaft ist ein Spielausgleichselement
14 im Stützlager13 des Schwing- oder Kipphebels12 angeordnet. Dies ist in1 nicht direkt dargestellt, jedoch durch die entsprechenden Bezugszeichen angedeutet. Denkbar wäre auch eine Anordnung des Spielausgleichselementes14 zwischen Ventil und Schwing- bzw. Kipphebel12 , die allgemein bekannt und nicht dargestellt ist. - Erwähnt sei, dass, wenn eine Lagerung am Zylinderkopf
10 genannt wird, diese Lagerung auch indirekt am Zylinderdeckel oder einer Lagerbrücke ausgeführt sein kann, sofern z. B. Zylinderdeckel oder Lagerbrücke eine fest gefügte Einheit mit dem Zylinderkopf10 im Fertigzustand des Motors bilden. - Der Zwischenhebel
4 steht schwingbeweglich gehalten oder geführt einerseits mit dem Nocken21 einer Nockenwelle2 und andererseits mit seiner Steuerkurve61 eines am Zylinderkopf10 drehbar gelagerten Stützkörpers6 gleitend – siehe1 – oder wälzend, z. B. über eine Rolle42 , im Eingriff. - Der Stützkörper
6 ist von einem durch ein Steuergerät – nicht dargestellt – angesteuerten Stellmotor64 in seiner Winkelstellung veränderbar. - Am Stützkörper
6 greift eine die Abstützkurve61 gegen die Richtung des vom Nocken2 bewirkten Hubes drängende Kompensationsfeder7 an, die am Zylinderkopf10 gegengelagert ist und den Stellmotor64 in einer Richtung vorteilhaft in seiner Stellwirkung unterstützt. - Die Kontur der Ausgleichskurve
43 des Zwischenhebels4 erstreckt sich etwa parallel oder leicht geneigt zur Richtung des vom Nocken2 bewirkten Hubes. - Der Zwischenhebel
4 kann vorteilhaft an einer in einer Lagerung31 am Zylinderkopf10 schwenkbar angelenkten Führungsschwinge3 geführt sein, deren Erstreckung etwa senkrecht zur Richtung des vom Nocken2 bewirkten Hubes verläuft. - An der Führungsschwinge
3 greift eine in Richtung des Nockens21 drängende Feder5 an, die am Zylinderkopf10 gegengelagert ist. - Erfindungsgemäß wird eine besonders kompakte Ausführung erzielt – siehe
1 -, wenn die Lagerung der den Zwischenhebel4 führenden Führungsschwinge3 unterhalb der Nockenwelle2 neben dem Stützlager13 des Schwinghebels12 und der im Zylinderkopf10 gelagerte, die Abstützkurve61 aufweisende Stützkörper6 mit seiner Achse etwa mittig über den Schwinghebeln12 , den Zwischenhebel4 abstützend, angeordnet sind. - Eine als gewundene Biegefeder ausgeführte Feder
5 erstreckt sich um die Schwingenlagerung31 . Sie hält mit ihrer Kraft die Führungsschwinge3 über die Rolle41 im Eingriff mit dem Nocken21 . - Bei dieser Ausführung gleitet der Zwischenhebel
4 mit seiner Steuerkurve42 auf der Abstützkurve61 des Stützkörpers6 und mit seiner Ausgleichskurve43 auf dem Schwinghebel12 . - Vorteilhaft befindet sich die Lagerung der Führungsschwinge
3 unterhalb der Nockenwelle2 in einer Ebene, die senkrecht zur Nockenwellenachse zwischen den von einem Nocken21 gemeinsam angetriebenen Ventilen angeordnet ist. Damit können alle Lagerungen10 und31 eng, jedoch konstruktiv nicht eingeengt gestaltet werden. - Der Stützkörper
6 kann zusätzlich auch axial verschiebbar gelagert sein und Steuerkurven42 aufweisen, die als stetig verlaufende Raumkurven oder als axial nebeneinander liegende Steuerkurven61 ausgeführt sind, dies ist nicht dargestellt. Die Kontur der Ausgleichskurve43 des Zwischenhebels4 ist vorteilhaft derart gestaltet, dass beim Eingriff des Zwischenhebels4 im Bereich des Grundkreises63 der Steuerkurve42 des Stützkörpers6 die Ausgleichskurve43 quasi spielfrei, tangential zur Eingriffsebene des Kipp- oder Schwinghebels12 verläuft. - Funktion:
- Prinzipiell wird der vom Nocken
21 stetig auf den Zwischenhebel4 übertragene Hub durch dessen Auslenkung beim Abrollen seiner als Rolle ausgeführten Steuerkurve42 an der Steuerkurve61 des Stützkörpers6 über die Ausgleichskurve43 auf den Schwenkhebel12 und von diesem auf die Ventilanordnung mechanisch über- oder untersetzt übertragen, siehe2 . - Ist die Rolle
42 durch eine entsprechende Winkelstellung der Steuerkurve61 des Stützkörpers6 länger mit dem Bereich des Grundkreises63 im Eingriff, dann vermindert sich sowohl die erreichbare Ventilerhebung als auch der Gesamtöffnungswinkel, siehe2a . - Greift die Rolle
42 durch eine entsprechende Winkelstellung der Steuerkurve61 des Stützkörpers6 nach Beginn des Nockenhubes nur kurz im Bereich des Grundkreises63 der Steuerkurve an, so wird die maximale Ventilerhebung und der maximale Gesamtöffnungswinkel erreicht, siehe2a . - Ist der Stützkörper
6 axial verschiebbar und mit stetig als Raumkurve verlaufender Steuerkurve61 oder mit axial nebeneinanderliegenden Steuerkurven61 ausgestattet, so können sowohl unterschiedliche Erhebungs- und Schließcharakteristika als auch unterschiedliche max. Gesamtöffnungswinkel erzielt werden, siehe2b . - Der Nocken
2 ist in seiner Winkellage zur Kurbelwelle durch einen üblichen Winkelversteller23 variierbar. Damit können die unterschiedlichen Öffnungskurven des Ventils gemäß2a dem Kurbelwinkelbereich und damit der Kolbenstellung unterschiedlich zugeordnet werden. -
- 1
- Ventilanordnung
- 10
- Lagerung zum Zylinderkopf fest
- 12
- Kipp-
oder Schwinghebel, z. B. auch mit Rolle als Steuerkurve
42 ausgestattet - 13
- Stützlager
- 14
- Spielausgleichselement
- 2
- Nockenwelle
- 21
- Nocken
- 22
- Nockenwellenlagerung
- 23
- Winkelversteller, ändert Winkelstellung der Nockenwelle zur Kurbelwelle
- 3
- Führungsschwinge
- 31
- Schwingenlagerung am Gehäuse
- 32
- Lagerung am Zwischenhebel
- 4
- Zwischenhebel
- 41
- Abstützkurve, z. B. auch gebildet von einer Rolle
- 42
- Steuerkurve, z. B. auch gebildet von einer Rolle
- 43
- Ausgleichskurve
- 5
- Feder
- 6
- Stützkörper
- 61
- Abstützkurve (mindestens eine Kontur)
- 62
- Stützkörperlagerung
- 63
- Grundkreis des Stützkörpers
- 64
- Stellmotor
- 7
- Kompensationsfeder
- VE
- Ventilerhebung
- KW
- Kurbelwellenwinkel
Claims (2)
- Variabler Ventiltrieb mit einer indirekt von einem Nocken (
21 ) über einen Schwing- oder Kipphebel (12 ) bewegten Ventilanordnung (1 ), vorzugsweise für Verbrennungsmotoren, mit folgendem Aufbau: – die Ventilanordnung (1 ) weist ein oder mehrere unter Einwirkung von Federn schließende Ventile auf und steht mit einem am Zylinderkopf (10 ) direkt oder indirekt schwenkbar gelagerten Schwing- oder Kipphebel (12 ) im Eingriff, – ein Zwischenhebel (4 ) steht, beweglich in Hubrichtung eines Nockens (21 ) am Zylinderkopf (10 ) geführt, einerseits mit dem Nocken (21 ) einer Nockenwelle (2 ) und andererseits mit einer Steuerkurve (42 ) eines am Zylinderkopf (10 ) direkt oder indirekt beweglich gelagerten Stützkörpers (6 ) gleitend oder wälzend im Eingriff, wobei der Stützkörper (6 ) mit seiner Achse im mittigen Bereich über dem Schwinghebel (12 ), den Zwischenhebel (4 ) abstützend, angeordnet ist, – der Zwischenhebel (4 ) steht weiterhin mit einer Ausgleichskurve (43 ) mit dem Schwing- oder Kipphebel (12 ) im Eingriff, wobei deren Kontur derart gestaltet ist, dass beim Eingriff des Zwischenhebels (4 ) im Bereich des Grundkreises (63 ) der Abstützkurve (61 ) des Stützkörpers (6 ) die Ausgleichskurve (43 ) quasi spielfrei, tangential zur Eingriffsebene des Kipp- oder Schwinghebels (12 ) verläuft, – der Zwischenhebel (4 ) ist an einer Führungsschwinge (3 ) angelenkt, die im Gehäuse in einer Schwingenlagerung (31 ) schwenkbar geführt ist, die unterhalb der Nockenwelle neben der Lagerung der die Ventile betätigenden Schwinghebel (12 ) angeordnet ist, – die Kontur der Ausgleichskurve (43 ) am Zwischenhebel (4 ) verläuft etwa parallel oder leicht geneigt zur Richtung des vom Nocken (21 ) bewirkten Hubes. - Variabler Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingenlagerung
31 unterhalb der Nockenwelle (2 ) in einer Ebene, die senkrecht zur Nockenwellenachse zwischen den von einem Nocken (21 ) gemeinsam angetriebenen Ventilen verläuft, angeordnet ist.
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- 2001-04-20 DE DE10119686A patent/DE10119686B4/de not_active Expired - Fee Related
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