DE102004006186A1

DE102004006186A1 - Ventiltrieb-Vorrichtung zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils

Info

Publication number: DE102004006186A1
Application number: DE102004006186A
Authority: DE
Inventors: Alexander Kronich
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2005-08-25

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventiltrieb-Vorrichtung (1) zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine. Das Gaswechselventil ist dabei mittels eines Zwischenhebels (3) mit einer um eine Achse (4) beweglichen ersten Rolle (5) antreibbar. Diese Rolle (5) ist zur Hubbetätigung des Gaswechselventils mittels eines Nockens einer Nockenwelle beweglich. Eine Arbeitskurve des Zwischenhebels (3) ist zur Hubverstellung durch eine zweite Rolle des Zwischenhebels (3), die gegen ein in unterschiedlichen Positionen festlegbares Verstellelement anliegt, veränderbar. Zugleich ist auch die Achse (4) mit einem die Bewegungsbahn der Achse (4) bestimmenden Führungshebel (10) verbunden. Der Führungshebel (10) ist an einem der Achse (4) abgewandten Endabschnitt (11) ortsfest gelagert. Die Achse (4) ist gegenüber dem Führungshebel (10) drehfest festgelegt und trägt an ihrem Umfang ein Nadellager (12) für den Zwischenhebel sowie das Federelement (13), welches einen ersten Schenkel (14) zum Eingriff in eine Ausnehmung (15) des Zwischenhebels (3) sowie einen zweiten Schenkel (16) zum Eingriff in eine stirnseitige Ausnehmung (17) der Achse (4) aufweist. Hierdurch ist das Federelement (13) zugleich mit dem Führungshebel (10) und mit dem Zwischenhebel (3) verbunden. In der Betriebsposition ist daher das Federelement (13) innerhalb einer Aufnahme (18) des Zwischenhebels (3) positioniert, wodurch sich einerseits eine sehr kompakte Bauform sowie ein größtmöglicher Schutz ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventiltrieb-Vorrichtung zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine, bei der das Gaswechselventil mittels eines Zwischenhebels mit einer um eine Achse beweglichen ersten Rolle in Wirkverbindung steht, die zur Hubbetätigung des Gaswechselventils von einem Nocken einer Nockenwelle antreibbar ist, wobei eine Arbeitskurve des Zwischenhebels zur Hubverstellung durch eine insbesondere als eine zweite Rolle ausgeführte Kontaktfläche des Zwischenhebels, die gegen ein in unterschiedlichen Positionen festlegbares Verstellelement anliegt, veränderbar ist und wobei der Zwischenhebel mittels eines Federelementes gegenüber der Nockenwelle vorgespannt ist.
Eine solche Ventiltrieb-Vorrichtung ist beispielsweise durch die DE 101 23 186 A1 bekannt, bei der das Gaswechselventil unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes mit einer um eine Drehachse beweglichen Rolle in Wirkverbindung steht. Der Schwenkhebel wird von einem Nocken einer Nockenwelle angetrieben wobei der Schwingdrehpunkt des Schwenkhebels zur Erzielung einer reinen Schwenkbewegung des Schwenkhebels einen unveränderbaren Momentanpol bildet. Zur Vermeidung von aus einem Ventilspiel herrührenden Stoß weist die Steuerbahn des Schwenkhebels zwischen der Leerhubkurve und der Hubkurve eine dem jeweiligen Ventilspiel entsprechend angepasste Rampe auf. Der Schwenkhebel ist dabei mittels einer Feder über eine Rolle gegenüber der Nockenwelle spielfrei vorgespannt.
Die DE 197 08 484 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur Änderung des Ventilhubverlaufes eines Hubventils, insbesondere eines Gaswechselventils von Brennkraftmaschinen, mit einem nockengesteuerten Schwinghebel, der einen variablen Schwingdrehpunkt aufweist. Zur Positionsänderung einer Kurvenbahn am anderen Ende zur Einwirkung auf einen mit einem Hubventil in Antriebsverbindung stehenden Ventilhebel steht der Schwinghebel über einen Zahnbogen mit einer verzahnten Steuerwelle in Antriebsverbindung, wobei ein am Schwinghebel die Steuerwelle untergreifend angeordneter Bügel der Sicherung des Eingriffes von Steuerwelle und Zahnbogen dient.
Weiterhin offenbart die DE 101 40 635 A1 eine Ventiltrieb-Vorrichtung zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine. Um hohe Motordrehzahlen und hohe Ventilbeschleunigungen realisieren zu können, wird ein trägheitsarmer Zwischenhebel benutzt, der in einer steifen Kulisse abrollt. Die Ventilhubcharakteristik wird dabei durch die Geometrie der Kulissenbahn, durch die Kontur des Verstellelements und durch eine Arbeitskurve des Zwischenhebels gebildet. Der Zwischenhebel wird dabei durch ein Federelement gegen das Verstellelement und gegen die Nockenwelle gedrückt, um das System spielfrei zu gestalten und ein Abheben des Zwischenhebels auch bei hohen Drehzahlen zu verhindern. Das Federelement kann dabei auch aus zwei Einzelfedern bestehen.
Als nachteilig erweist es sich bei den vorstehend genannten Ventiltrieb-Vorrichtungen zur variablen Hubverstellung, dass der zur Realisierung der Ventiltrieb-Vorrichtung erforderliche Bauraum vergleichsweise groß ist. Insbesondere bei einer Brennkraftmaschine mit mehreren Gaswechselventilen je Zylinder erfordert die Realisierung solcher Ventiltrieb-Vorrichtungen einen erheblichen konstruktiven Aufwand.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltrieb-Vorrichtung der eingangs genannten Art derart auszuführen, dass dadurch eine kompakte Bauform realisierbar ist.
Diese Aufgabe wird gelöst mit einer Ventiltrieb-Vorrichtung gemäß den Merkmalen des Patentanspruchs 1. Die Unteransprüche betreffen besonders zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung.
Erfindungsgemäß ist also bei einer Ventiltrieb-Vorrichtung ein Führungshebel vorgesehen, der relativ zu dem Zwischenhebel um die gemeinsame Achse schwenkbeweglich ist und an einem der Achse abgewandten Endabschnitt ortsfest gelagert ist, wobei das Federelement einerseits mit dem Führungshebel und andererseits mit dem Zwischenhebel verbunden ist. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauform erreicht, indem das Federelement nicht wie nach dem Stand der Technik bekannt, eine ortsfeste Anbindung an ein Bauteil der Brennkraftmaschine erfordert, sondern erfindungsgemäß lediglich auf den relativen Schwenkwinkel zwischen dem Führungshebel und dem Zwischenhebel wirkt. Aufgrund der ortsfesten Lagerung des Führungshebels an seinem der Achse abgewandten Endabschnitt wird durch die Federkraft eine zugleich ein Anpressen der ersten Rolle gegen die Nockenwelle sowie der Kontaktfläche des Zwischenhebels gegen das Verstellelement erreicht.
Der Führungshebel könnte durch eine einfache Zugfeder mit dem Zwischenhebel verbunden sein. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird hingegen dann realisiert, wenn das Federelement eine Schenkelfeder oder Drehfeder aufweist, deren erster Schenkel mit dem Führungshebel oder einer Achse des Führungshebels und deren zweiter Schenkel mit dem Zwischenhebel verbunden ist. Hierdurch wird eine kompakte und wenig störanfällige Konstruktion erreicht, die zudem eine einfache Montage gestattet.
Bei einer weiteren, ebenfalls besonders Erfolg versprechenden Abwandlung der vorliegenden Erfindung greift der zweite Schenkel in eine Ausnehmung des Zwischenhebels ein, um so ein Abgleiten des Federelementes zuverlässig auszuschließen. Zugleich gestattet diese Abwandlung eine einfache visuelle Kontrolle des Montageprozesses.
Dabei erweist es sich als besonders praxisgerecht, wenn das Federelement einerseits mit der Achse, die gegenüber dem Führungshebel drehfest festgelegt ist, und andererseits mit dem Zwischenhebel verbunden ist, um so insbesondere bei Brennkraftmaschinen mit mehreren Gaswechselventilen je Zylinder eine weitere Reduzierung zu ermöglichen.
Besonders einfach ist auch eine Abwandlung, bei welcher der zweite Schenkel in eine stirnseitige Ausnehmung der Achse eingreift und damit zuverlässig gegen ein Abgleiten des zweiten Schenkels des Federelementes geschützt ist.
Nach einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist das Federelement am Umfang der Achse angeordnet und innerhalb einer Aufnahme des Zwischenhebels positioniert. Hierdurch ist das Federelement gegenüber äußeren Einflüssen und vor einer möglichen Beschädigung optimal geschützt. Zugleich wird dadurch der erforderliche Bauraum weiter reduziert.
Besonders günstig ist es auch, wenn das Federelement eine Torsionsfeder oder Spiralfeder aufweist. Beispielsweise kann die Achse hierzu an dem Führungshebel festgelegt sein und als Torsionsstab ausgeführt sein, um so die Achse zugleich als Federelement auszuführen. Der Zwischenhebel kann dadurch beispielsweise am Umfang des Torsionsstabes mittels einer kraft- oder formschlüssigen Verbindung festgelegt werden.
Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in
1 eine Seitenansicht einer Ventiltrieb-Vorrichtung zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils;
2 eine Explosionsdarstellung der in 1 gezeigten Vorrichtung;
3 einen Ausschnitt der in 1 gezeigten Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung.
1 zeigt eine Ventiltrieb-Vorrichtung 1 zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils 2 einer nicht weiter gezeigten Brennkraftmaschine in einer Seitenansicht. Das Gaswechselventil 2 ist dabei mittels eines Zwischenhebels 3 mit einer um eine Achse 4 beweglichen ersten Rolle 5 antreibbar. Diese Rolle 5 ist zur Hubbetätigung des Gaswechselventils 2 von einem Nocken 6 einer Nockenwelle 7 beweglich antreibbar. Eine Arbeitskurve des Zwischenhebels 3 ist zur Hubverstellung durch eine zweite Rolle 8 des Zwischenhebels 3, die gegen ein in unterschiedlichen Positionen festlegbares Verstellelement 9 anliegt, veränderbar. Hierzu ist die Achse 4 zugleich mit einem die Bewegungsbahn der Achse 4 bestimmenden Führungshebel 10 verbunden, welcher seinerseits schwenkbeweglich ist und dadurch die Aufnahme eines betriebsbedingten Momentes bei unterschiedlichen Ventilöffnungscharakterisiken gestattet.
Ergänzend wird die Vorrichtung 1 anhand der 2, die eine Explosionsdarstellung, sowie der 3, die eine perspektivische Darstellung zeigt, dargestellt. Zu erkennen ist die um die gemeinsame Achse 4 schwenkbewegliche Anordnung des Führungshebels 10 relativ zu dem Zwischenhebel 3. Der Führungshebel 10 ist an einem der Achse 4 abgewandten Endabschnitt 11 ortsfest gelagert. Die Achse 4 ist gegenüber dem Führungshebel 10 mittels einer Verdrehsicherung 19 drehfest festgelegt und trägt an Ihrem Umfang ein Nadellager 12 für den Zwischenhebel sowie ein Federelement 13, welches zugleich ein Anpressen der ersten Rolle 5 gegen die in 1 gezeigten Nockenwelle 7 sowie des Zwischenhebels 3 gegen das in 1 gezeigte Verstellelement 9 ermöglicht. Das Federelement 13 hat einen ersten Schenkel 14 zum Eingriff ein eine Ausnehmung 15 des Zwischenhebels 3 sowie einen zweiten Schenkel 16 zum Eingriff in eine stirnseitige Ausnehmung 17 der Achse 4. Hierdurch ist das Federelement 13 zugleich mit dem Führungshebel 10 und mit dem Zwischenhebel 3 verbunden. In der Betriebsposition ist daher das Federelement 13 innerhalb einer Aufnahme 18 des Zwischenhebels 3 positioniert, wodurch sich einerseits eine sehr kompakte Bauform sowie ein größtmöglicher Schutz gegen äußere Einflüsse realisieren lässt.

1: Vorrichtung
2: Gaswechselventil
3: Zwischenhebel
4: erste Achse
5: erste Rolle
6: Nocken
7: Nockenwelle
8: zweite Rolle
9: Verstellelement
10: Führungshebel
11: Endabschnitt
12: Nadellager
13: Federelement
14: erste Schenkel
15: Ausnehmung des Zwischenhebels
16: zweiter Schenkel
17: stirnseitige Ausnehmung
18: Aufnahme
19: Verdrehsicherung

Claims

Ventiltrieb-Vorrichtung (1) zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils (2) einer Brennkraftmaschine, bei der das Gaswechselventil mittels eines Zwischenhebels (3) mit einer um eine Achse (4) beweglichen ersten Rolle (5) in Wirkverbindung steht, die zur Hubbetätigung des Gaswechselventils (2) von einem Nocken (6) einer Nockenwelle (7) antreibbar ist, wobei eine Arbeitskurve des Zwischenhebels (3) zur Hubverstellung durch eine insbesondere als eine zweite Rolle (8) ausgeführte Kontaktfläche des Zwischenhebels (3), die gegen ein in unterschiedlichen Positionen festlegbares Verstellelement (9) anliegt, veränderbar ist, und wobei der Zwischenhebel (3) mittels eines Federelementes (13) gegenüber der Nockenwelle 7 vorgespannt ist, gekennzeichnet durch einen Führungshebel (10), der relativ zu dem Zwischenhebel (3) um die Achse (4) schwenkbeweglich ist und an einem der Achse (4) abgewandten Endabschnitt (11) ortsfest gelagert ist, wobei das Federelement (13) einerseits mit dem Führungshebel (10) und andererseits mit dem Zwischenhebel (3) verbunden ist.
Ventiltrieb-Vorrichtung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13) eine Schenkelfeder oder Drehfeder aufweist, deren erster Schenkel (14) mit dem Führungshebel (10) und deren zweiter Schenkel (16) mit dem Zwischenhebel (3) verbunden ist.
Ventiltrieb-Vorrichtung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schenkel (16) in eine Ausnehmung (15) des Zwischenhebels (3) eingreift.
Ventiltrieb-Vorrichtung (1) nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13) einerseits mit der Achse (4), die gegenüber dem Führungshebel (10) drehfest festgelegt ist, und andererseits mit dem Zwischenhebel (3) verbunden ist.
Ventiltrieb-Vorrichtung (1) nach zumindest einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schenkel (16) in eine stirnseitige Ausnehmung (17) der Achse (4) eingreift.
Ventiltrieb-Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der das Federelement (13) am Umfang der Achse (4) angeordnet und innerhalb einer Aufnahme (18) des Zwischenhebels (3) positioniert ist.
Ventiltrieb-Vorrichtung (1) nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (13) eine Torsionsfeder oder Spiralfeder aufweist.