DE102004011639A1

DE102004011639A1 - Variable mechanische Ventiltriebsteuerung

Info

Publication number: DE102004011639A1
Application number: DE102004011639A
Authority: DE
Inventors: Frank Dipl.-Ing. Himsel (FH)
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2004-03-10
Filing date: 2004-03-10
Publication date: 2005-09-29
Also published as: WO2005093225A1

Abstract

Variable mechanische Ventiltriebsteuerung zur Hubverstellung von Gaswechselventilen an einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem auf einer Nockenwelle (5) befestigten Nocken (6), mit zumindest einem Gaswechselventil (1) und einem Ventilbetätigungselement (2), mit einer Verstelleinheit (9), die ein auf einer drehbaren Verstellwelle (7) befestigtes Verstellelement (8) aufweist, und mit einer Übertragungsvorrichtung (10), die ein Übertragungselement (11) und zumindest ein Führungsglied (12) aufweist, wobei das Übertragungselement (11) direkt oder unter Zwischenschaltung von Übertragungsgliedern (Verstellrolle 14, Nockenrolle 15) mit dem Nocken (6), mit dem Ventilbetätigungselement (2), mit dem Verstellelement (8) und mit einem Führungsende des Führungsgliedes (12) in Wirkverbindung steht, wobei ein Stützende des Führungsgliedes (12) an der Verstelleinheit (9) gelagert ist und wobei das Stützende des Führungsgliedes (12) kraftschlüssig und gleitend mit der Verstelleinheit (9) in Wirkverbindung steht.

Description

Gebiet der Erfindung
Variable mechanische Ventiltriebsteuerung zur Hubverstellung von Gaswechselventilen an einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem auf einer Nockenwelle befestigten Nocken, mit zumindest einem Gaswechselventil und einem Ventilbetätigungselement, mit einer Verstelleinheit, die eine auf einer drehbaren Verstellwelle befestigtes Verstellelement aufweist, und mit einer Übertragungsvorrichtung, die ein Übertragungselement und zumindest ein Führungsglied aufweist, wobei das Übertragungselement direkt oder unter Zwischenschaltung von Übertragungsgliedern mit dem Nocken, mit dem Ventilbetätigungselement, mit dem Verstellelement und mit einem Führungsende des Führungsgliedes in Wirkverbindung steht und ein Stützende des Führungsgliedes an der Verstelleinheit gelagert ist.
Hintergrund der Erfindung

Eine derartige gattungsbildende variable mechanische Ventiltriebsteuerung ist aus der DE- 100 06 016 A1 bekannt. Das Führungsglied, das in diesem Dokument Schwinghebel genannt wird, ist auf der Verstellwelle schwenkbar gelagert und umgreift diese, um wechselnde Zug-Druck-Belastungen aufnehmen zu können. Dies führt zu konstruktiven Schwierigkeiten, da die Brennkraftmaschine üblicher Weise als mehrzylindrische Maschine ausgebildet ist und daher mehrere Verstellelemente auf einer Verstellwelle angeordnet und befestigt werden müssen, so dass ein Einfädeln der Stützenden des Führungsgliedes bzw. des Schwinghebels erfolgen müsste, was aber nicht möglich ist. Das Stützende müsste daher geteilt und verschraubt werden, was aber zu unverhältnismäßig großen Kosten führt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine variable mechanische Ventiltriebsteuerung so zu verbessern, dass ein einfacher Aufbau möglich ist und eine kostengünstige Herstellung erfolgen kann unter Vermeidung der zum Stand der Technik geschilderten Nachteile.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das Stützende des Führungsgliedes kraftschlüssig und gleitend mit der Verstelleinheit in Wirkverbindung steht.

Dadurch kann das Umgreifen des Stützendes des Führungsgliedes um die Verstellwelle entfallen, da dieses Ende gleitend an der Verstelleinheit gelagert ist. Damit das Stützende immer kraftschlüssig an der Verstelleinheit anliegt, werden die Elemente der variablen mechanischen Ventiltriebsteuerung so angeordnet und ausgebildet, dass das Führungsglied nur auf Druck beansprucht wird. Dies kann durch geeignete Anordnung der einzelnen Elemente und einer entsprechenden Kinematik erreicht werden. Falls dies nicht erreicht werden sollte, kann ein Federelement vorgesehen werden, das z.B. zwischen dem Ventilbetätigungselement und dem Führungsglied im Sinne einer Druckbelastung auf das Führungsglied angeordnet ist.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Führungsglied zumindest einen Führungshebel aufweist, dessen Stützende eine Gleitschale aufweist, die der Umfangskrümmung der Verstelleinheit angepasst ist. Die Gleitschale kann an der der Umfangskrümmung benachbarten Fläche ein kalottenähnliches (gotisches) Profil aufweisen, wodurch eine Berührung mit zwei Linienkontakten erreicht wird. Dies führt zu einer merklichen Reduzierung der Kontaktpressung. Dabei können zwei Führungshebel vorgesehen sein, die beidseitig des Verstellelements mittels je einer Gleitschale an der Verstellwelle gelagert sind.

Vorzugsweise sind die beiden Führungshebel an deren Stützenden mittels eines Steges verbunden und der Steg weist eine Gleitschale auf, die am Umfang des Verstellelements gelagert ist. Es handelt sich dabei um eine im Wesentlichen U-förmige Ausgestaltung des Führungsgliedes, das sich an dem Verstellelement abstützt, so dass eine noch leichtere und einfachere Montage möglich ist.

Eine axiale Führung wird dadurch erreicht, dass beidseitig der Gleitschale am Steg je ein Wulst eingearbeitet ist, wobei die Wülste in Richtung zum Verstellelement vorstehend ausgeführt sind und dadurch die axiale Führung des Führungsgliedes am Verstellelement sicherstellen.

Da das Verstellelement ohnehin zur Führung des Übertragungselements vorgesehen ist und dieses Verstellelement einen bearbeiteten Grundkreis aufweist, kann dadurch jegliche Bearbeitung der Verstellwelle entfallen und dadurch die Kosten weiter gesenkt werden. Die Wülste können in einfacher Weise durch Umformen/Fließpressen beim Herstellen des Führungsgliedes eingearbeitet werden.

Weist das Führungsglied oder die Führungshebel Gleitschalen auf, dann sollte, um eine satte Anlage der Gleitschale/Gleitschalen an der Verstellwelle oder dem Verstellelement sicherzustellen, das oder die Führungsenden gelenkig mit dem Übertragungselement verbunden sein.

Es ist aber auch möglich, dass der oder die Führungshebel an ihren Führungsenden starr mit dem Übertragungselement verbunden sind und dass das oder die Führungshebel an ihren Stützenden Gleitballen aufweisen, die sich an der Verstellwelle oder dem Verstellelement abstützen.

Da die Führung des Übertragungselements durch die Gleitstellen oder Rollen mit dem Nocken, mit dem Ventilbetätigungselement und dem Verstellelement vorgegeben ist, muss dann, wenn das Führungsende des Führungshebels starr mit dem Übertragungselement verbunden ist, eine Verschiebemöglichkeit zwischen dem Stützende des Führungshebels und der Verstelleinheit gegeben sein. Dies erfolgt durch die ballenförmige oder auch ebene oder auch leicht schalenförmige Ausgestaltung der Gleitfläche. Der Wegfall des Gelenks zwischen dem Führungsende des Führungshebels bzw. Führungsgliedes an dem Übertragungselement führt zu einer Linienberührung zwischen dem/den Gleitballen und der Verstelleinheit. Dies ist aber dann unbedenklich, wenn die Kräfte nicht zu hoch für eine Linienberührung sind.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt sind.
Es zeigen:
1: eine Seitenansicht einer variablen mechanischen Ventiltriebsteuerung mit Schnitt durch eine Nocken- und Verstellwelle,
2: eine perspektivische Draufsicht auf eine variable mechanische Ventiltriebsteuerung entsprechend 1 mit vollständig dargestelltem Gaswechselventil und
3: eine perspektivische Ansicht vom Gaswechselventil aus gesehen auf die variable mechanische Ventiltriebsteuerung.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 bis 3 ist eine variable mechanische Ventiltriebsteuerung im Einzelnen dargestellt, die zur Hubverstellung von Gaswechselventilen an Brennkraftmaschinen geeignet ist. Das mit 1 bezeichnete Gaswechselventil, es handelt sich um das Einlassventil, ist, nicht näher dargestellt, in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine eingebaut. Mit dem Gaswechselventil 1 ist ein als Schlepphebel ausgebildetes Ventilbetätigungselement 2 verbunden, das sich mit seinem dem Gaswechselventil 1 abgewandten Ende auf einem Hydrostößel 3 abstützt. Das Ventilbetätigungselement 2 weist eine mittels Wälzlager geführte Rolle 4 auf. Im wesentlichen rechtwinklig zu der Längsachse des Gaswechselventils 1 ist, ebenfalls im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert, eine mit 5 bezeichnete Nackenwelle vorgesehen, auf der Nocken 6 befestigt sind. Parallel zur Nockenwelle 5 ist eine mit 7 bezeichnete Verstellwelle angeordnet und im Zylinderkopf drehbar gelagert. Der Drehverstellmechanismus, der elektrisch, hydraulisch oder auch in anderer Weise ausgebildet sein kann, ist nicht dargestellt. Auf der Verstellwelle 7 ist drehfest ein Verstellelement 8 angeordnet. Die Verstellwelle 7 und das Verstellelement 8 werden auch als Verstelleinheit 9 bezeichnet.
Zwischen dem Nocken 6, dem Verstellelement 8 und der Rolle 4 des Ventilbetätigungselements 2 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Übertragungsvorrichtung vorgesehen. Die Übertragungsvorrichtung weist ein Übertragungselement 11 und ein Führungsglied 12 auf, das seinerseits aus Führungshebeln 13 besteht. Das dem Übertragungselement 11 zugewandte Ende des Führungshebels 13 oder des Führungsgliedes 12 wird als Führungsende bezeichnet, wogegen das der Verstelleinheit 9 zugewandte Ende des Führungshebels 13 oder Führungsgliedes 12 als Stützende bezeichnet wird. Am Übertragungselement 11 sind eine Verstellrolle 14, die an der Oberfläche des Verstellelements 8 abrollen kann, befestigt und eine Nockenrolle 15, die mit dem Nocken 6 in Wirkverbindung steht. Sowohl die Verstellrolle 14 als auch die Nockenrolle 15 sind, nicht dargestellt, mittels Wälzlagern am Übertragungselement 11 abgestützt. Im Bereich der Achse der Nockenrolle 15 sind die beiden Führungshebel 13 gelenkig am Übertragungselement 11 geführt, die an ihren Stützenden mittels eines Steges 16 miteinander verbunden sind. Der Steg 16 weist eine Gleitschale 17 auf, mit der sich der Steg 16 gleitend am Verstellelement 8 abstützt und zwar an dessen mit 19 bezeichneten Grund kreis. Neben der Gleitschale 17 sind Wülste 18 in den Steg 16 eingearbeitet, die die axiale Führung des Führungsgliedes 12 auf dem Verstellelement 8 sicherstellen. An den Grundkreis 19 des Verstellelements 8 schließt sich eine Hohlflanke 20 an. Der Grundkreis 19 und die Hohlflanke 20 dienen der Hubverstellung des Gaswechselventils. Durch den Nocken 6 wird das Übertragungselement 11 in die Gasse zwischen der Verstelleinheit 9 und dem Ventilbetätigungselement 2 verschoben, wobei eine nicht dargestellte Feder die Rückverstellung vornimmt bzw. dafür sorgt, dass die Nockenrolle 15 am Nocken 6 bzw. dessen Grundkreis anliegt. Ist die Verstellweile 7 im Uhrzeigersinn so weit verdreht, dass die Verstellrolle 14 auch bei maximaler Verschiebung der Nockenrolle 15 durch den Nocken 6 den Beginn der Hohlflanke 20 noch nicht erreicht, dann erfolgt keine Hubstellung. Wird die Verstellwelle 7 jetzt gegen den Uhrzeigersinn verdreht, so erreicht die Verstellrolle 14 die Hohlflanke 20, wobei das Gaswechselventil geöffnet wird. Wird die Verstellwelle so weit gegen den Uhrzeigersinn verdreht, dass die Verstellrolle 14 in etwa das Ende der Hohlflanke 20 erreicht, dann erfolgt die maximale Hubverstellung und damit die maximale Öffnung des Gaswechselventils 1.

1: Gaswechselventil
2: Ventilbetätigungselement
3: Hydrostößel
4: Rolle
5: Nockenwelle
6: Nocken
7: Verstellwelle
8: Verstellelement
9: Verstelleinheit
10: Übertragungsvorrichtung
11: Übertragungselement
12: Führungsglied
13: Führungshebel
14: Verstellrolle
15: Nockenrolle
16: Steg
17: Gleitschale
18: Wulste
19: Grundkreis (des Verstellelements)
20: Hohlflanke (des Verstellelements)

Claims

Variable mechanische Ventiltriebsteuerung zur Hubverstellung von Gaswechselventilen an einer Brennkraftmaschine, mit zumindest einem auf einer Nockenwelle (5) befestigten Nocken (6), mit zumindest einem Gaswechselventil (1) und einem Ventilbetätigungselement (2), mit einer Verstelleinheit (9), die eine auf einer drehbaren Verstellwelle (7) befestigtes Verstellelement (8) aufweist, und mit einer Übertragungsvorrichtung (10), die ein Übertragungselement (11) und zumindest ein Führungsglied (12) aufweist, wobei das Übertragungselement (11) direkt oder unter Zwischenschaltung von Übertragungsgliedern (Verstellrolle 14, Nockenrolle 15) mit dem Nocken (6), mit dem Ventilbetätigungselement (2), mit dem Verstellelement (8) und mit einem Führungsende des Führungsgliedes (12) in Wirkverbindung steht und wobei ein Stützende des Führungsgliedes (12) an der Verstelleinheit (9) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützende des Führungsgliedes (12) kraftschlüssig und gleitend mit der Verstelleinheit (9) in Wirkverbindung steht.
Variable mechanische Ventiltriebsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied (12) zumindest einen Führungshebel (13) aufweist, dessen Stützende eine Gleitschale (17) aufweist, die der Umfangskrümmung (Grundkreis 19) der Verstelleinheit (9) angepasst ist.
Variable mechanische Ventiltriebsteuerung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitschale (17) an der der Umfangskrümmung (Grundkreis 19) des Verstellelements (8) benachbarten Fläche ein kalottenähnliches (gotisches) Profil derart aufweist, dass eine Berührung der Kalotte an der Umfangskrümmung mit zwei Linienkontakten erfolgt.
Variable mechanische Ventiltriebsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied (12) zwei Führungshebel (13) aufweist, die beidseitig des Verstellelements (8) mittels je einer Gleitschale an der Verstellwelle (7) gelagert sind.
Variable mechanische Ventiltriebsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied (12) zwei Führungshebel (13) aufweist, dass die Führungshebel (13) an den Stützenden mittels eines Steges (16) verbunden sind und dass der Steg (16) eine Gleitschale (17) aufweist, die am Umfang (Grundkreis 19) des Verstellelements (8) abgestützt ist.
Variable mechanische Ventiltriebsteuerung nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der Gleitschale (17) je ein Wulst (18) eingearbeitet ist, wobei die Wülste (18) in Richtung zum Verstellelement (8) vorstehend ausgeführt sind.
Variable mechanische Ventiltriebsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungshebel (13) an ihren Führungsenden gelenkig mit dem Übertragungselement (11) verbunden sind.
Variable mechanische Ventiltriebsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Führungshebel (13) an ihren Führungsenden starr mit dem Übertragungselement (11) verbunden sind und dass das oder die Führungshebel (13) an ihren Stützenden Gleitballen aufweisen, die sich an der Verstelleinheit (9) abstützen.