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Die
Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Brennkraftmaschine,
die eine Vorrichtung zum Verstellen des Hubes der Gaswechselventile
aufweist, gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruches 1.
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Brennkraftmaschinen
weisen ein Vielzahl von Hilfseinrichtungen auf, die ihre Funktion
unter der Mitwirkung von Stellgliedern verrichten. Eine derartige
Hilfseinrichtung ist beispielsweise eine Vorrichtung zum Verstellen
des Hubes der Gaswechselventile. Diese Vorrichtung besteht aus Nockenträgern, die
auf einer Grundnockenwelle drehfest und axial verschiebbaren angeordnet
sind, und die mindestens einen Nocken aufweisen, bei dem aus einem
gemeinsamen Grundkreis axial versetzt mindestens zwei unterschiedliche
Nockenlaufbahnen hervorgehen.
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Durch
das axiale Verschieben eines Nockenträgers auf der Grundnockenwelle
kann ein Gaswechselventil durch die unterschiedlich geformten Nockenlaufbahnen
betätigt
werden, wobei sich die mindestens zwei Nockenlaufbahnen in der Hubkontur
und/oder in der Phasenlage unterscheiden können.
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Zum
axialen Verschieben eines Nockenträgers ist an beiden Seiten des
Nockenträgers
jeweils eine als Vertiefung ausgebildete Kurvenbahn angeordnet.
Die zwei Kurvenbahnen eines Nockenträgers sind dabei zueinander
spiegelbildlich ausgebildet, wodurch das axiale Verschieben des
Nockenträgers
in beide Richtung möglich
ist.
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Das
axiale Verschieben der Nockenträger
erfolgt durch radial zur Nockenwelle angeordnete Stellglieder, die
vorzugsweise als elektromagnetische Aktoren aus gebildet sind, und
die jeweils aus einem Betätigungsstift
und aus einem oder zwei Elektromagneten bestehen. Durch die Elektromagneten
kann der Betätigungsstift
ausgefahren und zurückgezogen
werden. Im ausgefahrenen Zustand greift der Betätigungsstift in die die Kurvenbahn
bildende Vertiefung, wobei der Nockenträger durch die Drehung der Nockenwelle
beim Betrieb der Brennkraftmaschine axial verschoben wird.
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Bei
der beschriebenen Vorrichtung zum Verstellen des Hubes der Gaswechselventile
werden für
jeden Zylinder für
die Einlassseite und gegebenenfalls für die Auslassseite jeweils
zwei Stellglieder benötigt.
Bei einer Brennkraftmaschine mit sechs Zylindern sind das 24 Stellglieder,
die elektrisch versorgt und über
ein zugeordnetes Steuergerät
zuverlässig
gesteuert werden müssen.
Zudem können
jedem Stellglied Sensoren zugeordnet sein, die beispielsweise die
Temperatur überwachen,
oder die die aktuelle Position des Betätigungsstiftes sensieren.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Kraftfahrzeug mit einer
Brennkraftmaschine, die eine Vorrichtung zum Verstellen des Hubes
der Gaswechselventile aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches
1 anzugeben, bei dem die Stellglieder zuverlässig elektrisch kontaktiert
werden. Dabei sollen Wartungsarbeiten und eventuelle Reparaturen
an den Stellgliedern einfach und kostengünstig durchgeführt werden
können.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch
die Merkmale in den Kennzeichen des Patentanspruches 1 gelöst, wonach
mindestens zwei Stellglieder über
eine Montageleiste elektrisch kontaktiert sind.
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Die
Stellglieder werden dabei über
elektrische Leitungen versorgt und gesteuert, wobei die elektrischen
Leitungen in der mindestens einen Montageleiste verlegt sind. Beispielsweise
können
die elektrischen Leitungen als Stanzgitter ausgebildet und in der
Montageleiste eingegossen sein.
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Die
Montageleise kann dabei beispielsweise so ausgeführt sein, dass zwischen den
elektrischen Leitungen der Montageleiste und den Stellgliedern lösbare Steckverbindungen
bestehen. Dabei ist der zu einem Stellglied gehörende Teil einer Steckverbindung
fest mit dem Stellglied verbunden. Ebenso ist der zu einer elektrischen
Leitung gehörende
Teil einer Steckverbindungen fest mit der mindestens einen Montageleiste
verbunden.
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Bei
dieser Aufführung
ist jedes Stellglied mittels einer Schraube an der Brenn kraftmaschine
befestigt.
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Aufgrund
der hohen Kräfte,
die zum Ablösen
der Steckverbindungen aufgebracht werden müssen, ist an jeder Montageleiste
eine Abzugsmechanik vorgesehen, durch welche die Montageleiste von
den Stellgliedern abgezogen werden kann.
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Alternativ
kann die Montageleise so ausgeführt
werden, dass die mindestens eine Montageleiste und die Stellglieder
eine Baugruppe bilden. Dabei sind die Stellglieder fest mit der
Montageleiste verbunden. Dabei ist vorteilhaft an der mindestens
einen Montageleiste mindestens eine Steckkupplung für elektrische
Anschlüsse
ausgebildet, durch welche die elektrische Verbindung zwischen einer
Stromversorgung und einem Steuergerät mit den Stellglieder hergestellt
wird.
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Ist
die Montageleiste ausreichend stabil ausgeführt reicht es aus, wenn die
Montageleiste über Schrauben
an der Brennkraftmaschine befestigt ist. Alternativ können die
Stellglieder direkt mit der Brennkraftmaschine verschraubt werden.
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Um
ein verkannten der Stellglieder an der Brennkraftmaschine bei der
Demontage der Montageleiste zu vermeiden, ist an der Montageleiste
eine Abzugsmechanik vorgesehen, durch welche die Montageleiste mit den
Stellgliedern von der Brennkraftmaschine abgezogen wird.
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Die
Abzugsmechanik kann vorteilhaft über
einen oder zwei Hebel an der Montageleiste ausgebildet sein, bei
dessen Betätigung
die Montageleiste axial zu den Stellgliedern von der Brennkraftmaschine
abgezogen wird.
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Die
Stellglieder sind der Einlassseite der Brennkraftmaschine oder der
Auslassseite der Brennkraftmaschine zugeordnet. Dabei ist es vorteilhaft,
wenn die Stellglieder der Einlassseite und die Stellglieder der
Auslassseite über
jeweils eine Montageleiste elektrisch kontaktiert sind.
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Bei
einer Brennkraftmaschine mit v-förmiger
Zylinderanordnung, die beispielsweise zwei Zylinderbänken aufweist,
sind die Stellglieder der Einlassseite und die Stellglieder der
Auslassseite jeder Zylinderbank über
jeweils eine Montageleiste elektrisch kontaktiert.
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Die
Zylinderbänke
der Brennkraftmaschine bestehen aus einem Zylinderkopf, einem Leiterrahmen und
einer Zylinderkopfhaube. Dabei sind die Stellglieder vorteilhaft
an dem Leiterrahmen befestigt.
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In
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die mindestens eine Montageleiste aus einem Aluminiumlegierung
in einem Druckgussverfahren hergestellt ist.
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Die
Stellglieder sind als elektromagnetischer Aktoren ausgebildet, die
jeweils aus einem Betätigungsstift
und aus einem oder zwei Elektromagneten bestehen.
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Zudem
sind in den Stellgliedern Sensoren angeordnet, die ebenfalls über die
Montageleiste elektrisch kontaktiert sind. Diese Sensoren überwachen
beispielsweise die Temperatur der Stellglieder oder sensieren die
Position des Betätigungsstiftes.
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In
einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass in der Montageleiste weitere Sensoren angeordnet sind. Dies
können
beispielsweise Drucksensoren sein, mittels denen das Schalten der
Stellglieder überwacht
wird.
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In
einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen,
dass die mindestens eine Montageleiste als Designträger ausgebildet
ist, wobei auf der Montageleiste die Bezeichnung der Brennkraftmaschine
oder des Herstellers aufgebracht ist.
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Durch
das erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug
mit einer Brennkraftmaschine, die eine Vorrichtung zum Verstellen
des Hubes der Gaswechselventile aufweist, wobei das Verstellen des
Hubes durch die Mitwirkung von Stellgliedern erfolgt, werden die
Stellglieder zuverlässig
elektrisch kontaktiert. Dabei können
die Montageleiste und die Stellglieder in einfacher Weise gewartet
werden. Dies ist unabhängig
davon, ob die Montageleiste von den Stellgliedern abgezogen wird,
oder ob die Montageleiste zusammen mit den Stellgliedern von der Brennkraftmaschine
abgezogen wird.
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Im
folgenden ist ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug
mit einer Brennkraftmaschine, bei dem die Stellglieder einer Vorrichtung
zum Verstellen des Hubes der Gaswechselventile durch eine Montageleiste
elektrisch kontaktiert werden, anhand von zwei Ausführungsbeispielen
im Zusammenhang mit vier Figuren dargestellt und erläutert.
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Es
zeigen:
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1 die
Gesamtansicht einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine, deren
sechs Zylinder v-förmig
in zwei Zylinderbänken
angeordnet sind,
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2 die
Darstellung des Leiterrahmes einer Zylinderbank, an der die Stellglieder
befestigt sind und über
eine Montageleiste kontaktiert werden,
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3 die
Darstellung einer ersten Ausführungsform
der Montageleiste, bei der die Stellglieder von der Montageleiste
abgezogen werden können,
wobei die Montageleiste eine Abzugsmechanik aufweist,
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4 die
Darstellung einer weiteren Ausführungsform
der Montageleiste, bei der die Stellglieder fest mit der Montageleiste
verbunden sind.
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Eine
sechszylindrige Brennkraftmaschine mit zwei v-förmig angeordneten Zylinderbänken und
mit zwei obenliegenden Nockenwellen pro Zylinderbank zum Antrieb
eines Kraftfahrzeuges ist mit einer Vorrichtung zum Verstellen des
Hubes und der Öffnungszeiten
der einlassseitigen Gaswechselventile ausgestattet. Die Vorrichtung
besteht aus drei Nockenträgern,
die auf der die einlassseitigen Gaswechselventile betätigenden
Nockenwelle drehfest und axial verschiebbar angeordnet sind.
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Die
die Drehfestigkeit bei gleichzeitiger axialer Verschiebbarkeit ermöglichende
Verbindung zwischen einer Nockenwelle und den Nockenträgern besteht
in einer Verzahnung, die auf der Nockenwelle als Außenverzahnung
und in dem Nockenträger
als Innenverzahnung ausgebildet ist.
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Jeder
Nockenträger
einer Nockenwelle ist 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 axial versetzt aus einem gemeinsamen Grundkreis des Nockens
hervorgehen.
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Die
jeweils zwei Nockenlaufbahnen der zwei Nocken eines Nockenträgers sind
in der Form unterschiedlich ausgebildet, wobei 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.
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Zum
axialen Verschieben ist an beiden Seiten der Nockenträger jeweils
ein Schneckentrieb angeordnet, 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
auf der Nockenwelle in beide Richtungen möglich ist.
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Das
axiale Verschieben der Nockenträger
erfolgt durch die radial zur Nockenwelle angeordnete Stellglieder,
die als elektromagnetische Aktoren ausgebildet sind, und die jeweils
aus einem Betätigungsstift,
einem Elektromagneten und einer Rückstellfeder bestehen.
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Jeder
der zwei Zylinderbänke
besteht aus einem den Ventiltrieb tragenden Zylinderkopf, einem
Leiterrahmen und einer Zylinderkopfhaube. Der Leiterrahmen und der
Zylinderkopf bilden jeweils zur Hälfte die Lagerblöcke der
Nockenwelle, wobei die Nockenträger
von den Lagerblöcken
umfasst werden.
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Die
Stellglieder sind dabei mit dem Leiterrahmen des Zylinderkopfes
der Brennkraftmaschine verbunden. Durch das Aktivieren des Elektromagneten
wird der Betätigungsstift
gegen die Rückstellkraft
der Rückstellfeder
ausgefahren. Bei deaktiviertem Elektromagnet wird der Betätigungsstift
durch die Rückstellfeder
in seine Ruheposition zurückgeführt.
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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.
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Die 1 zeigt
die sechszylindrige Brennkraftmaschine 1, wobei beide Zylinderbänke jeweils
einen Zylinderkopf 1.1, einen Leiterrahmen 1.2 und
eine Zylinderkopfhaube 1.3 aufweisen. Die Stellglieder 4 sind
an der Einlassseite der Zylinderbänke an dem Leiterrahmen 1.2 angeordnet.
Die Stellglieder 4 sind durch eine Montageleiste 2 miteinander
verbunden. Die Montageleiste 2 ist über eine Steckkupplung mit
dem zentralen Motorsteuergerät
der Brennkraftmaschine 1 verbunden, über das auch die elektrische
Versorgung der Stellglieder 4 erfolgt. In der Montageleiste 2 sind
elektrischen Leitungen verlegt, über
welche die Stellglieder 2 mit der Steckkupplung verbunden
sind.
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Durch
diese Anordnung sind die Stellglieder und die Montageleisten bei
Wartungsarbeiten sehr gut zugänglich.
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2 zeigt
einen Leiterrahmen 1.2, an dem die Stellglieder 4 angebracht
sind. Die Stellglieder 4 sitzen dabei in Aussparungen,
die in der einlassseitigen Seitenwand des Leiterrahmens 1.2 ausgebildet
sind.
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In
der Montageleiste 2 und in den Stellgliedern 4 können vorteilhaft
nicht dargestellte Sensoren angeordnet sein, die für den Betrieb
der Vorrichtung zum Verstellen des Hubes der Gaswechselventile notwendig sind.
Dies können
in den Stellgliedern 4 beispielsweise Sensoren zur Messung
der Temperatur sein. In der Montageleiste 2 können Druckmesssensoren
angeordnet sein, durch welche von dem zentralen Motorsteuergerät die Funktion
der Stellglieder 4 überwacht
werden kann.
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Die
Befestigung der Stellgliedern 4 an der Leiterrahmen 1.2 und
die Verbindung der Monatagleiste 2 auf den Stellgliedern 4 kann
nach unterschiedlichen Konzepten erfolgen.
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3 zeigt
ein erstes Konzept zur Kontaktierung der Stellglieder 4 mittels
einer Montageleiste 2, bei dem die Stellglieder 4 und
die Montageleiste 2 durch Steckkontakte 2.7, 4.3 miteinander
verbunden sind, und bei dem jedes Stellglied 4 mittels
einer Stellgliedschraube 4.2 mit dem Leiterrahmen 1.2 verschraubt
wird. Zum Toleranzausgleich ist zwischen den Stellgliedern 4 und
dem Leiterrahmen ein unterer Toleranzring 4.4 angeordnet,
der beispielsweise als O-Ring ausgebildet ist. Zudem ist zwischen
den Stellgliedern 4 und der Montageleiste 2 ein
oberer Toleranzring 4.7 angeordnet, der ebenfalls als O-Ring
ausgebildet ist.
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An
den Stellgliedern 4 sind Steckverbinder 4.3 ausgebildet,
die beispielsweise an den Seiten der Stellglieder 4 axial
angeordnet sind. Zur Demontage der Montageleiste 2 werden
die Steckkontakte 2.7, 4.3 voneinander abgezogen.
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Die
Montageleisten 2 weisen für jedes Stellglied 4 eine
Aufnahme 2.1 auf, die einen großen Teil der Stellglieder 4 umfassen.
Die Aufnahmen 2.1 enthalten Ausformungen, in denen die
Steckverbinder 2.7 der Montageleisten 2 angeord net
sind, und die mit den Steckverbindern 4.3 der Stellglieder 2 verbunden
werden können.
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Die
in den Ausformungen angeordneten Steckverbinder 2.7 sind über elektrische
Leitungen 2.5 mit einer Steckkupplung 2.4 der
Montageleiste 2 verbunden, die entweder an einer Seite
der Montageleiste 2 ausgebildet ist, oder die am Ende eines
Kabels ausgebildet ist, das aus der Montageleiste 2 hervorgeht. Über die Steckkupplung 2.4 wird
die Montageleiste 2 an ein zentrales Motorsteuergerät angeschlossen.
Die elektrischen Leitungen 2.5 werden beispielsweise von
einem Stanzgitter gebildet, das mit einem Kunststoff zu einem festen
Körper
vergossen ist, der in eine entsprechende Aufnahme der Montageleiste 2 eingesetzt
werden kann. Die Montageleiste 2 selbst besteht aus einer
Aluminiumlegierung und wird in einem Druckgussverfahren hergestellt.
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Die
mindestens zwölf
Steckverbinder 2.7 der Stellglieder 2 bewirken
mit den Steckverbindern 4.3 der Montageleiste 2 eine
so hohe Haltekraft, dass die Montageleiste 2 nicht von
Hand von den Stellgliedern 4 abgezogen werden kann.
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Um
ein Abziehen der Montageleiste 2 von den Stellgliedern 4 mit
normalen Handkräften
zu ermöglichen,
ist auf die Montageleiste 2 eine Abzugsvorrichtung 5 angeordnet.
Die Abzugsvorrichtung kann einen – oder wie dargestellt – zwei Betätigungshebel 5.1 aufweisen,
bei dessen Drehung um etwa 90 Grad die Montageleiste 2 über Stößel 5.2 axial
von den Stellgliedern 4 abgezogen wird. Die Stößel 5.2 sind
in einer Führung der
Montageleiste 2 angeordnet.
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Um
während
dem Abziehen der Montageleiste 2 ein Verkannten der Steckverbinder 2.7, 4.3 zu
vermeiden, wird die Montageleiste 2 über die Stößel 5.2 der Abzugsvorrichtung 5 an
den beiden Außenseiten
auf gleiche Weise angehoben. Bei der Verwendung einer Abzugsvorrichtung 5 mit
einem einzelnen Betätigungshebel 5.1 kann
dies über
ein auf zwei Stößel 5.2 wirkendes
Gestänge
erreicht werden. Bei der Verwendung einer Abzugsvorrichtung 5 mit
zwei Betätigungshebeln 5.1 kann
dies durch ein Verbindungsgestänge
erreicht werden, dass nur die simultane Drehung der Betätigungshebel 5.1 ermöglicht.
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4 zeigt
ein alternatives Konzept zur Kontaktierung der Stellglieder 4 mittels
einer Montageleiste 2, bei dem die Stellglieder 4 und
die Montageleiste 2 als vormontierte Baugruppe ausgebildet
sind, die als Ganzes mit dem Leiterrahmen verbunden wird. Dabei
wird die Montageleiste 2 mit dem Leiterrahmen durch fünf solide
Montageleistenschrauben 2.6 verbunden. Auf eine zusätzliche,
direkte Verschraubung der Stellglieder 4 mit der Leiterrahmen
kann dabei verzichtete werden.
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Die
Stellglieder 4 sind dabei wieder in den Aufnahmen 2.1 einer
Montageleiste 2 angeordnet. Die Verbindung der Stellglieder 4 mit
der Montageleiste 2 erfolgt mittels Verriegelungsklammern 4.6,
die durch eine schlitzförmige
Aussparung 2.2 der Montageleiste 2 gesteckt werden,
die oberhalb der Aufnahmen 2.1 der Montageleiste 2 ausgebildet
sind.
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Oberhalb
der Verriegelungsklammer 2.2 sind wieder zum Ausgleich
von Toleranzen obere Toleranzringe 4.7 angeordnet, die
beispielsweise als Kupferringe ausgebildet sind. Zudem ist zwischen
einem Stellglied 4 und der Verriegelungsklammer 2.2 eine
Tellerfeder 4.5 angeordnet.
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Zur
Verbindung mit dem zentralen Motorsteuergerät ist an der Montageleiste 2 eine
Steckkupplung 2.4 ausgebildet. Die elektrischen Leitungen 2.5,
die aus den Spulen der Elektromagneten hervorgehen, werden aus den
Stellgliedern 4 herausgeführt. In der Montagleiste 2 werden
die elektrischen Leitungen 2.5 vorzugsweise in Leitungsschächten geführt und
sind direkt mit der Steckkupplung 2.4 verbunden. Gegebenenfalls kann
die Verbindung zwischen den elektrischen Leitungen 2.5 und
der Steckkupplung 2.4 durch eine weitere Steckverbindungen
erfolgen, wodurch der Austausch eines defekten Stellgliedes 4 erleichtert
wird.
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Auf
die Montageleiste 2 ist ein aus Kunststoff gefertigter
Designträger 3 angeordnet,
auf dem die Bezeichnung des Herstellers oder Angaben zur Brennkraftmaschine
ausgebildet sind. Der Designträger 3 ist
von der Montageleiste 2 abnehmbar ausgebildet, um beispielsweise
die in Leitungsschächten
angeordneten elektrischen Leitungen 2.5 einsehen zu können. Die
Verbindung zwischen dem Designträger 3 und
der Montageleiste 2 erfolgt über einfache Kunststoffrasten,
die in Aussparungen der Montageleiste 2 einrasten.
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Die
erfindungsgemäße Kontaktierung
der Stellglieder der Vorrichtung zum Verstellen des Hubes der Gaswechselventile
gewährleistet
mittels der Montageleiste einen zuverlässige Betrieb der Stellglieder.
Dabei können
die Montageleiste und die Stellglieder in einfacher Weise gewartet
werden, unabhängig
davon, ob Stellglieder und Montageleiste als eine gemeinsame Baugruppe
ausgebildet sind oder nicht.
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