DE10147603A1

DE10147603A1 - Ventiltrieb für ein deaktivierbares Hubventil und Nockenwelle insbesondere dafür

Info

Publication number: DE10147603A1
Application number: DE10147603A
Authority: DE
Inventors: Dieter Voigt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-09-27
Filing date: 2001-09-27
Publication date: 2003-04-10

Abstract

Zur Schaffung einer Möglichkeit zur Deaktivierung eines Hubventils (5) einer Brennkraftmaschine sind Schaltschlepphebel (7) mit einem auf das Ventil (5) arbeitenden starren Hebel (11) und einer an einem Nocken (3) anliegenden Rolle (17) bekannt, die von dem starren Hebel (11) entkoppelbar ist, der sich dann mit der Nockenwelle (1) zugekehrten Oberflächenbereichen an nockenwellseitigen Stützkonturen abstützt. Zur Verringerung von Verschleiß und Reibung (und damit Verbrauch) ist erfindungsgemäß jede Stützkontur durch einen Stützring (21, 26) gebildet, der über einen Schmierölfilm von der Nockenwelle (1) getragen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine Nockenwellenkonstruktion, die insbesondere im Rahmen eines derartigen Ventiltriebs mit Vorteil Einsatz finden kann.

Ein gattungsgemäßer Ventiltrieb ist aus einem Firmenprospekt mit einem solchen Aufbau bekannt, daß der starre Hebel rahmenartig ausgebildet ist sowie zwischen Seitenschenkeln des Rahmens eine Rolle trägt, die über einen Mechanismus von dem rahmenartigen Hebel trennbar ist und die zur Auflage auf einem Nocken ausgelegt ist. Bei der genannten Entkopplung der Rolle bzw. einer Rollenwelle von dem starren Hebel, der zusammen mit der Rolle einen Schlepphebel bildet, stützt sich der Hebel mit beiderseits des Nockens verlaufenden Oberflächenbereichen auf Stützprofilen ab, die starr auf der Nockenwelle auf beiden Seiten des Nockens angeordnet sind. Dieser Abstützung erfolgt unter dem Einfluß von Kräften, die durch eine Ventilschließfeder und gegebenenfalls auch durch ein hydraulisches Stützelement ausgeübt werden, das ein Schwenklager für den Hebel trägt. Derartige Einzelheiten sind beispielsweise der DE 198 28 945 C2 zu entnehmen, die auch eine Einrichtung zum Deaktivieren des Hubventils durch Aufheben der Kopplung zwischen einer Welle für die Rolle einerseits und dem starren Hebel andererseits zeigt. Allerdings fehlt bei dieser bekannten Konstruktion ein bei deaktiviertem Ventil wirksam werdendes Stützprofil auf der Nockenwelle.

Während die gattungsgemäße Konstruktion bei der patentierten Lösung zu erwartende Schwierigkeiten im Bereich des hydraulischen Stützelements vermeidet, zeigt sie den Nachteil, daß in Folge des Gleitkontaktes zwischen dem der Nockenwelle zugekehrten Oberflächenbereich des starren Hebels einerseits und dem Stützprofil andererseits eine erhöhte Ventiltriebsreibung und ein daraus resultierender Verschleiß, insbesondere bei unvermeidlicher Mischreibung zwischen den Anlageflächen, auftritt. Dabei ist zu beachten, daß auch bei aktiviertem Hubventil im Hinblick auf eine leichtgängige Umschaltung auf Deaktivierung die Abstützung des starren Hebels an den konzentrischen Nockenwellenkonturen erforderlich ist und demgemäß auch außerhalb der Deaktivierungszeiten die erhöhte Reibung in Kauf genommen werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Ventiltrieb unter Wahrung seiner günstigen Eigenschaften anzugeben, der den beschriebenen Nachteil der Erhöhung von Reibung und Verschleiß vermeidet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in einem Ventiltrieb mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung beschreiben die abhängigen Ansprüche. Der Anspruch 6 kennzeichnet eine Nockenwelle, die zwar mit Vorteil im Rahmen des Ventiltriebs nach einem der anderen Ansprüche einsetzbar ist, jedoch mit Vorteil auch bei im Rahmen anderer Ventiltriebe verwendeten Nockenwellen einsetzbar ist. Sie bietet nämlich generell den Vorteil, einen Lagerstuhl für die Nockenwelle zu schaffen, dessen bezüglich der Nockenwelle axiale Erstreckung sehr klein gehalten werden kann. Bei Einsatz im Rahmen des erfindungsgemäßen Ventiltriebs kann ein und dasselbe Bauteil, nämlich ein Lagerrohr, sowohl zur Lagerung der Nockenwelle als auch zur Bildung eines Abstützproflls herangezogen werden.

Wesentlich für die Erfindung ist also der Einsatz auf der Nockenwelle gleitgelagerter Stützringe, die aufgrund der relativ großflächigen Lagerfläche auf einem entsprechend reibungsgünstigen Ölfilm aufschwimmen und im wesentlichen einen ruhenden Kontakt zur Anlage von Oberflächenbereichen beispielsweise von Seitenstegen des starren Hebels aufweisen. Die Erfindung vermeidet also bewußt wellenfeste Nockenwellenkonturen zur Abstützung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung erläutert, die einen Querschnitt durch den Ventiltrieb in Höhe der Achse für einen das Kraftübertragungsglied darstellenden Schlepphebel wiedergibt.
Die Nockenwelle 1 trägt in diesem Ausführungsbeispiel zwei Nocken 2 und 3 für jeweils ein Ladungswechselventil 4 bzw. 5 einer im übrigen nicht dargestellten, ein Kraftfahrzeug antreibenden Brennkraftmaschine. Zwischen jedem Nocken einerseits und dem zugehörenden Ventil andererseits ist ein Schlepphebel 6 bzw. 7 angeordnet, der jeweils einen starren Hebel 8 mit Seitenstegen 9 und 10 bzw. 11 mit Seitenstegen 12 und 13 enthält. Zwischen den Seitenstegen erkennt man jeweils eine Welle 14 bzw. 15, die eine Rolle 16 bzw. 17 trägt; diese Rollen liegen auf dem jeweils zugeordneten Nocken 2 bzw. 3 auf. Dies geschieht unter der Wirkung von Ventilschließfedern 18 bzw. 19.
Auf den einander abgekehrten Seiten der Nocken 2 und 3 erkennt man auf der Nockenwelle 1 Stützringe 20 und 21, die auf der Nockenwelle 1 gleitgelagert sind; mit 22 und 23 sind Schmiermittelzuführkanäle in der Nockenwelle 1 bezeichnet, die dazu dienen, an den Gleitflächen zwischen Nockenwelle 1 einerseits und Stützringen 20 und 21 einen Schmierölfilm zu erzeugen.
Sobald über an sich bekannte und daher im einzelnen nicht beschriebene Schaltvorrichtungen 24 und 25 die Kopplung zwischen den Rollenwellen 14 und 15 sowie den Seitenstegen 9, 10 bzw. 12, 13 aufgehoben ist, drücken die Ventilschließfedern 18 und 19 die Seitenstege 9, 10 und 12, 13 mit ihren nach oben weisenden Oberflächenbereichen gegen die Stützringe 20 und 21 sowie gegen das Stützrohr 26, das ebenfalls über einen Schmierölfilm (Ölzufuhrkanal 27) von der Nockenwelle 1 durchsetzt wird und das mittels des Lagerdeckels 28 oder einer entsprechenden Lagereinrichtung maschinenfest ist, beispielsweise durch Klemmung. Dieses Rohr 26, das bei einer gebauten, d. h. aus mehreren Teilen zusammengesetzten Nockenwelle zusammen mit dieser angeliefert wird, löst also zwei Aufgaben; es dient nämlich einerseits zur Lagerung der Nockenwelle und andererseits zur Gewinnung von Stützringen zwischen den Nocken 2 und 3 für die Seitenstege 10 und 12 verschiedener Schlepphebel.
In der Zeichnung ist angenommen, daß das Ventil 4 aktiviert ist. Man erkennt, daß die Rollenwelle 14 ihre Normallage aufweist, so daß das Ventil 4 vom Nocken 2 her über den Schlepphebel 6 entgegen der Kraft der Schließfeder 18 gerade betätigt wird. Anders ist die Situation bei dem anderen Ventil 5: das schaltbare Koppelelement 25 (beispielsweise eine Magnetanordnung) hat die Kopplung zwischen der Rollenwelle 15 und damit der Rolle 17 einerseits und dem starren Hebel 11 andererseits aufgehoben, so daß der Hub des Nockens 3 gleichsam ins Leere läuft, d. h. nicht zu einer Bewegung des Ventils 5 in der Darstellung der Figur nach unten im Öffnungssinne entgegen der Wirkung der Schließfeder 19 führt. Demgemäß drückt die Schließfeder 19 die Seitenstege 12 und 13 mit ihren der Nockenwelle 1 zugekehrten Oberflächenbereichen gegen die Stützringe 21 und 26, die aber infolge der beschriebenen Schmierölfilme an den Drehungen der Nockenwelle 1 nicht teilnehmen, so daß zwischen den Schlepphebel-Seitenstegen 12 und 13 einerseits und den Umfangsflächen der Stützringe 21 und 26 andererseits praktisch keine Bewegungen und keine Reibung auftreten.
Die beschriebene Lagerung der Nockenwelle 1 mittels eines Rohres 26 kann auch bei anders aufgebauten Ventiltrieben mit Vorteil Einsatz finden, da dadurch ein sehr schmaler Lagerstuhl oder Lagerdeckel 28 möglich wird.
Abschließend sei darauf hingewiesen, daß die Erfindung mit Vorteil auch unabhängig von der Existenz von Schaltschlepphebeln mit Vorteil Einsatz finden kann, also auch bei Kipphebel- oder Tassenstößelventiltrieben. Verständlicherweise können auch Abänderungen oder Ergänzungen an dem beschriebenen Ausführungsbeispiel vorgenommen werden. Beispielsweise kann auf die Schmierölzuführkanäle 22, 23 und 27 verzichtet und stattdessen eine Spritzölzufuhr vorgenommen werden. In diesem Fall kann es zweckmäßig sein, die Schmierölfilmbildung gemäß Anspruch 5 durch Vorsehen von entsprechend ausgerichteten Ölnuten zu unterstützen.

Claims

1. Ventiltrieb für ein Hubventil, insbesondere ein Ladungswechselventil einer Brennkraftmaschine, mit einem zwischen zumindest einem Nocken einer Nockenwelle und dem Ventil angeordneten Kraftübertragungsglied, das einen das Ventil beaufschlagenden starren Hebel sowie zumindest eine von diesem zur Ventildeaktivierung entkoppelbare, von dem Nocken beaufschlagte Rolle enthält, sowie mit zumindest einer neben dem Nocken auf der Nockenwelle vorgesehenen Stützkontur für eine zugekehrte Oberfläche des Hebels bei deaktiviertem Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß die Stützkontur durch einen auf der Nockenwelle (1) gleitgelagerten Stützring (20, 21, 26) gebildet ist.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, das Mittel (22, 23, 27) zur Erzeugung eines Schmierölfilms zwischen Nockenwelle (1) und Stützring (20, 21, 26) vorgesehen sind.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Schmierölzufuhr über Kanäle (22, 23, 27) in der Nockenwelle (1).

4. Ventiltrieb nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch Spritzölzufuhr.

5. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch im Hinblick auf die Drehrichtung der Nockenwelle (1) ölfilmfördernd ausgerichtete Oberflächennuten unter dem Stützring (20, 21, 26).

6. Nockenwelle, insbesondere für einen Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, mit zwei einander benachbarten, axial beabstandeten Nocken, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen den Nocken (2, 3) ein Lagerrohr (26) erstreckt, das die Nockenwelle (1) reibungsarm aufnimmt und in einem Lagerstuhl (28) geringerer axialer Erstreckung gelagert ist.

7. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit der Nockenwelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Lagerrohr (26) zumindest einen Stützring bildet.