DE102004021376A1

DE102004021376A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle

Info

Publication number: DE102004021376A1
Application number: DE102004021376A
Authority: DE
Inventors: Stefan Dengler; Dirk Schöneberg
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-04-30
Filing date: 2004-04-30
Publication date: 2005-12-08

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle, auf der axial verschiebbare Nockenträger angeordnet sind. Die Lagerung der Nockenwelle und der Nockenträger erfolgt über die Nockenträger umfassende Lagerblöcke, in die radial umlaufende Nuten eingebracht sind, die mit der Ölversorgung der Brennkraftmaschine verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften von Brennkraftmaschinen sind mechanische Vorrichtungen bekannt, die das Arbeitsspiel des Ventiltriebes beeinflussen und beispielsweise eine drehzahlabhängige Veränderung der Öffnungszeiten oder des Hubes der Gaswechselventile ermöglichen.

Aus der Druckschrift DE 42 30 877 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der ein Nockenträger drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundnockenwelle angeordnet ist. Der Nockenträger besteht dabei aus einem rohrförmigen Träger, auf dem mindestens ein Nocken angeordnet ist, bei dem aus einem gemeinsamen Grundkreis axial versetzt mehrere unterschiedliche Nockenlaufbahnen hervorgehen. Durch das axiale Verschieben des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle wird ein Gaswechselventil durch die unterschiedlich geformten Nockenlaufbahnen betätigt, wobei sich die Nockenlaufbahnen in der Hubkontur und/oder in der Phasenlage unterscheiden können.

Aus der Druckschrift DE 101 48 243 ist eine Weiterbildung dieser Vorrichtung beschrieben, wobei offenbart ist, dass die Grundnockenwelle und der Nockenträger durch eine axial verlaufende Vielzahl- Verzahnung miteinander verbunden sind, wobei die Nockenwelle eine Außenverzahnung und der Nockenträger eine Innenverzahnung aufweisen.

Zudem ist in der Druckschrift beschrieben, dass auf dem Nockenträger zum Betätigen zweier einlassseitigen Gaswechselventile eines Zylinders zwei Nocken angeordnet sind, wobei die zwei Nocken jeweils zwei Kurvenbahnen aufweisen. Die Nockenwelle und ein Nockenträger sind dabei durch einen Lagerblock gelagert, der der Nockenträger zwischen den zwei Nocken umfasst.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, bei dem die Lagerung der Nockenwelle und des Nockenträgers verbessert ausgebildet ist, wobei insbesondere Verschleißerscheinungen beim Betrieb des Ventiltriebes vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmal im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach in dem Lagerblock eine ein Radiallager bildende Gleitfläche ausgebildet ist. In der Gleitfläche ist eine radial umlaufende Nut ausgebildet, die mit einer Schmiermittelzuführung der Brennkraftmaschine verbunden ist.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass in dem Lagerblock in der Gleitfläche des Radiallagers eine radial umlaufende Nut ausgebildet ist. Diese radial umlaufende Nut ist mit einer Schmiermittelzuführung des Schmiermittelkreislaufes der Brennkraftmaschine verbunden.

Auf beiden Seiten der radial umlaufenden Nut wird der Übergang zur Gleitfläche von einer Schrägfläche gebildet, wodurch ein Abstreifen des Schmiermittelfilmes beim axialen verschieben des Nockenträgers vermieden wird.

In einer nächsten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Lagerblock mit der radial umlaufende Nut und den Schrägflächen in einem Metallgießverfahren hergestellt wird.

Alternativ wird die radial umlaufende Nut zusammen mit den Schrägflächen nach dem Herstellen des Lagerblockes, bzw. der den Lagerblock bildenden Bauteile, durch einen spänenden Arbeitsgang in dem Lagerblock ausgearbeitet.

Die Breite der Lagerblöcke wird abhängig vom verwendeten Material und von den bei Betrieb der Brennkraftmaschine auftretenden Kräften bestimmt. Um die durch die radial umlaufenden Nut fehlende Fläche der Gleitfläche auszugleichen sowie für eine verbesserte Führung des axial verschiebbaren Nockenträgers ist der Lagerblock axial mit einer größeren Breite ausgebildet.

Die Brennkraftmaschine ist mit einem einen Leiterrahmen tragenden Zylinderkopf ausgebildet. Dadurch wird eine Hälfte des Lagerblocks von dem Zylinderkopf gebildet, während die andere Hälfte des Lagerblocks von dem Leiterrahmen gebildet wird.

Für die mindestens zwei Nocken des Nockenträgers ist vorgesehen, dass jeder Nocken mindestens zwei unterschiedliche Nockenlaufbahnen aufweist, wodurch ein Gaswechselventil durch das axiale verschieben des Nockenträgers unterschiedlich betätigt wird.

Durch den erfindungsgemäßen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, bei dem der Lagerblock die Funktion eines Radiallager übernimmt, ist eine zuverlässige Schmiermittelversorgung gewährleistet, wodurch Verschleißerscheinungen durch das axiale verschieben der Nockenträger beim Betrieb der Ventiltriebs vermieden werden.

Im folgenden ist ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit drei Figuren dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 die Darstellung einer Nockenwelle und eines Nockenträgers, wobei der Nockenträger zur Lagerung von einem Lagerblock umfasst ist,
2 die Darstellung des Lagerblocks mit der Gleitfläche ohne Nockenwelle und ohne Nockenträger,
3 die Schnittdarstellung durch den eine radial umlaufende Nut aufweisenden Lagerblock ohne Nockenwelle und ohne Nockenträger.
Eine vierzylindrige Brennkraftmaschine mit zwei obenliegenden Nockenwellen zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges ist mit einer Vorrichtung zum Verstellen des Hubes und der Öffnungszeiten der einlassseitigen Gaswechselventile ausgestattet. Die Vorrichtung besteht aus vier Nockenträgern, die auf der die einlassseitigen Gaswechselventile betätigenden Nockenwelle drehfest und axial verschiebbar angeordnet sind. Dabei ist jeder Nockenträger genau einem Zylinder zugeordnet, wobei jeder Zylinder der Brennkraftmaschine einlassseitig zwei Gaswechselventile aufweist. Entsprechend sind auf jedem Nockenträger zwei Nocken ausgebildet, wobei jeder Nocken ein einlassseitiges Gaswechselventil betätigt. Jeder der zwei Nocken weist jeweils zwei sich unterscheidende Nockenlaufbahnen auf, die aus einem gemeinsamen Grundkreis axial versetzt aus dem Nocken hervorgehen.
Die die Drehfestigkeit bei gleichzeitiger axialer Verschiebbarkeit ermöglichende Verbindung zwischen der Nockenwelle und dem Nockenträger besteht in einer Verzahnung, die auf der Nockenwelle als Außenverzahnung und in dem Nockenträger als Innenverzahnung ausgebildet ist.
Zum axialen Verschieben ist an beiden Seiten der Nockenträger jeweils ein Schneckentrieb ausgebildet, in dem als Vertiefung eine Kurvenbahn ausgebildet ist. Die Kurvenbahnen der zwei Schneckentriebe eines Nockenträgers sind dabei zueinander spiegelbildlich ausgebildet, wodurch das axiale Verschieben des Nockenträgers in beide Richtung möglich ist.
Das axiale Verschieben der Nockenträger erfolgt durch radial zur Nockenwelle angeordnete Stellglieder, die als elektromagnetische Ventile ausgebildet sind, und die jeweils aus einem Betätigungsstift und aus zwei Elektromagneten bestehen. Die Stellglieder sind fest mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbunden. Durch die Elektromagneten kann der Betätigungsstift ausgefahren und zurückgezogen werden. Im ausgefahrenen Zustand greift der Betätigungsstift in die die Kurvenbahn bildende Vertiefung eines Schneckentriebes, wobei der Nockenträger durch die Drehung der Nockenwelle beim Betrieb der Brennkraftmaschine axial verschoben wird.
Die jeweils zwei Nockenlaufbahnen der zwei Nocken eines Nockenträgers sind in der Form unterschiedlich ausgebildet, dass eine Nockenlaufbahn eine kleine Hubhöhe des Gaswechselventils und die andere Nockenlaufbahn eine große Hubhöhe des Gaswechselventils bewirkt. Die Nockenlaufbahn mit der kleinen Hubhöhe wird bei Motordrehzahlen unterhalb 2500 Umdrehungen pro Minute geschaltet, die Nockenlaufbahn mit der großen Hubhöhe wird bei Motordrehzahlen oberhalb 2500 Umdrehungen pro Minute geschaltet.
Die 1 zeigt die Darstellung eines Nockenträgers 2, die drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle 1 angeordnet ist, sowie einen der Nockenträger 2 umfassenden Lagerblock 3, der zwischen den zwei Nocken 5 und 6 mit den jeweils zwei unterschiedlichen Nockenlaufbahen 5.1, 5.2, 6.1 und 6.2 angeordnet ist.
Der Lagerblock 3 weist innenseitig eine ein Radiallager bildende Gleitfläche 3.1 auf, die eine reibungsarme Drehung des Nockenträgers 2 in dem Lagerblock 3 ermöglicht. Zur Schmierung des Lagerblocks 3 ist in der Gleitfläche 3.1 eine radial umlaufende Nut 3.2 ausgebildet.
Beide Seiten der radial umlaufenden Nut 3.2 weisen einen Übergang zur Gleitfläche 3.1 auf, der als Schrägfläche 3.3 ausgebildet ist. Durch diese Schrägfläche 3.3 wird ein Abstreifen des Ölfilmes beim axialen Verschieben des Nockenträgers 2 vermieden.
Um die durch die radial umlaufenden Nut 3.2 fehlende Fläche der Gleitfläche 3.1 auszugleichen sowie für eine verbesserte Führung des axial verschiebbaren Nockenträgers 2 ist der Lagerblock 3 axial mit einer größeren Breite 19,14 Millimetern ausgebildet.
2 zeigt des Lagerblocks 3 ohne Nockenträger und ohne Nockenwelle, wobei in der Darstellung die Gleitfläche 3.1 des Radiallagers mit der radial umlaufenden Nut 3.2 zu erkennen ist.
Die untere Hälfte des Lagerblocks 3 wird von dem Zylinderkopf 8 der Brennkraftmaschine gebildet, die obere Hälfte des Lagerblocks 3 wird von einem Leiterrahmen 9 gebildet, der eine Zwischenschicht zwischen dem Zylinderkopf 8 und einem Zylinderkopfdeckel bildet, und der alle oberen Lagerblockhälften der zwei Nockenwellen umfasst.
Die radial umlaufende Nut 3.2 und die Schrägflächen 3.3 werden vorzugsweise bei der Herstellung des Zylinderkopfes 8 und des Leiterrahmens 9 beim Aluminiumguss mit ausgebildet. Alternativ dazu können die radial umlaufende Nut 3.2 zusammen mit den Schrägflächen 3.3 nach dem Gießen des Zylinderkopfes 8 und des Leiterrahmens 9 durch einen spänenden Arbeitsgang ausgearbeitet werden.
3 zeigt eine Schnittdarstellung durch den Lagerblock 3 ohne Nockenträger und ohne Nockenwelle. Dabei ist eine Ölzuführung 4 dargestellt, durch welche die radial umlaufende Nut 3.2 mit dem Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Durch den erfindungsgemäßen Ventiltrieb der Brennkraftmaschine mit der in der Gleitfläche ausgebildeten axial umlaufenden Nut, die mit den Schmiermittelkreislauf der Brennkraftmaschine verbunden ist, ist ein verschleißarmer Betrieb der Brennkraftmaschine gegeben.

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle (1), auf der mindestens ein Nockenträger (2) drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei die mindestens eine Nockenwelle (1) durch einen den mindestens einen Nockenträger (2) umfassenden Lagerblock (3) gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Lagerblock (3) eine ein Radiallager bildende Gleitfläche (3.1) ausgebildet ist, dass in der Gleitfläche (3.1) eine radial umlaufende Nut (3.2) ausgebildet ist, und dass die radial umlaufende Nut (3.2) mit einer Schmiermittelzuführung (4) der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf beiden Seiten der radial umlaufenden Nut (3.2) der Übergang zur Gleitfläche (3.1) von einer Schrägfläche (3.3) gebildet wird.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerblock (3) mit der radial umlaufende Nut (3.2) und den Schrägflächen (3.3) in einem Metallgießverfahren hergestellt ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die radial umlaufende Nut (3.2) und die Schrägflächen (3.3) durch einen spänenden Arbeitsgang in dem Lagerblock (3) hergestellt sind.
Ventiltrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brennkraftmaschine einen Zylinderkopf (8) und einen Leiterrahmen (9) aufweist, und dass eine Hälfte des Lagerblocks (3) von dem Zylinderkopf (8) gebildet wird, und dass die andere Hälfte des Lagerblocks (3) von dem Leiterrahmen (9) gebildet wird.
Ventiltrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der mindestens zwei Nocken (5, 6) des Nockenträgers (3) mindestens zwei unterschiedliche Nockenlaufbahnen (5.1, 5.2, 6.1, 6.2) aufweist.