DE102005003079A1

DE102005003079A1 - Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb

Info

Publication number: DE102005003079A1
Application number: DE200510003079
Authority: DE
Inventors: Stefan Dengler; Dirk Schöneberg; Florian Streifinger
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2005-01-22
Filing date: 2005-01-22
Publication date: 2006-08-03
Anticipated expiration: 2025-01-23
Also published as: DE102005003079B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Grundnockenwelle, auf der axial verschiebbare Nockenträger angeordnet sind. Das Verschieben erfolgt über Stellglieder, die am Zylinderkopf der Brennkraftmaschine angeordnet sind. Die Stellglieder weisen mehrere Bohrungen für Schmiermittel auf, so dass die Stellglieder in mehreren verschiedenen Montagepositionen mit dem für jedes Stellglied eine Schmiermittelbohrung aufweisenden Gehäuse der Brennkraftmaschine zu verbinden sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb 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 10 2004 011 586 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der ein Nockenträger drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundnockenwelle angeordnet ist.

Der Nockenträger besteht dabei aus einem Metallrohr, auf dem mindestens ein Nocken angeordnet ist, bei dem aus einem gemeinsamen Grundkreis axial versetzt mindestens zwei unterschiedliche Nockenlaufbahnen hervorgehen. Durch das axiale Verschieben des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle wird ein Gaswechselventil durch die unterschiedlich geformten Nockenlaufbahnen betätigt, wobei sich die mindestens zwei Nockenlaufbahnen in der Hubkontur und/oder in der Phasenlage unterscheiden können.

Zum axialen Verschieben eines Nockenträgers ist an beiden Seiten des Nockenträgers jeweils ein als Vertiefung ausgebildete Kurvenbahn ausgebildet. Die zwei Kurvenbahnen 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 Grundnockenwelle angeordnete Stellglieder, die als elektromagnetische Ventile ausgebildet sind, und die jeweils aus einem Betätigungsstift sowie aus mindestens einem Elektromagneten bestehen, die in einem Aktorgehäuse angeordnet sind. Bei der Verwendung eines einzelnen Elektromagneten wird der Betätigungsstift des Stellgliedes durch an den Enden der Kurvenbahnen ausgebildete Rampen in seine Ausgangsstellung zurückgeschoben.

Die Stellglieder sind fest mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbunden. Der Betätigungsstift wird durch einen Elektromagneten ausgefahren und durch einen zweiten Elektromagneten oder eine Rückstellfeder in seine Ausgangsposition zurückgebracht. Im ausgefahrenen Zustand greift der Betätigungsstift in die die Kurvenbahn bildende Vertiefung, wobei der Nockenträger durch die Drehung der Grundnockenwelle beim Betrieb der Brennkraftmaschine axial verschoben wird.

Für jeden Zylinder der Brennkraftmaschine sind zwei Stellglieder erforderlich, um die Nockenträger axial in beide Richtungen verschieben zu können. Eine vierzylindrige Brennkraftmaschine benötigt entsprechend acht Stellglieder, die auf einer Seite des Zylinderkopfes befestigt sind. Durch die dicht beieinander angeordneten Stellglieder ist es vorteilhaft die Stellglieder beispielsweise mit lediglich einem Befestigungsmittel mit dem Zylinderkopf zu verbinden. Dieses eine Befestigungsmittel greift an einer scheibenförmigen Ausformung der Stellglieder an, die zu einer Seite der Stellglieder ausgebildet ist. Bei einer zu einer Seite ausgebildeten Ausformung bietet es sich an, die Stellglieder in verschiedenen Montagepositionen mit dem Zylinderkopf zu verbinden, wobei der zu Verfügung stehende Bauraum optimal genutzt wird. Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Stellglieder mit Schmiermittel versorgt werden müssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb anzugeben, bei dem Funktionen am Ventiltrieb durch mindestens zwei Stellglieder gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 betätigt werden, bei der die Stellglieder an die Schmiermittelversorgung der Brennkraftmaschine angeschlossen sind. Dabei sollen die Stellglieder in verschiedenen Montagepositionen mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale in den Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine für jedes Stellglied eine Montagefläche ausgebildet ist. In jeder Montagefläche des Gehäuses der Brennkraftmaschine ist eine Schmiermittelbohrung ausgebildet. An den Stellgliedern sind dabei mehrere Bohrungen für Schmiermittel ausgebildet, wobei in den verschiedenen Montagepositionen der Stellglieder immer eine der Bohrungen für Schmiermittel mit der Schmiermittelbohrung in der Montagefläche des Gehäuses der Brennkraftmaschine fluchtet.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Zylinderkopf der Bennkraftmaschine einen Leiterrahmen und einen Zylinderkopfdeckel aufweist. Die Stellglieder sind dabei direkt an dem Leiterrahmen befestigt.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stellglieder ein Aktorgehäuse aufweisen. Das Aktorgehäuse ist über die Schmiermittelbohrung der Montagefläche und über eine der Bohrungen für Schmiermittel mit einer drucklosen Schmiermittelversorgung der Brennkraftmaschine verbunden.

Vorzugsweise weisen die Stellglieder genau zwei Bohrungen für Schmiermittel auf, so dass die Stellglieder in zwei verschiedenen Montagepositionen mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine zu verbinden sind.

In einer letzten vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stellglieder mit einem Befestigungsmittel mit der Brennkraftmaschine verbunden sind. Das Befestigungsmittel greift an einer Montageplatte des Stellgliedes an, die asymmetrisch an einer Seite des Stellgliedes ausgebildet ist.

Durch die erfindungsgemäß mehreren Bohrungen für Schmiermittel in den Stellgliedern und die Schmiermittelbohrung in den Aufnahmen des Gehäuses der Brennkraftmaschine sind die Stellglieder an die Schmiermittelversorgung der Brennkraftmaschine angeschlossen, auch wenn die Stellglieder in verschiedenen Montagepositionen mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine verbunden sind.

Im folgenden ist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit zwei Figuren dargestellt und erläutert.

Es zeigen:

1 schematische Darstellung einer Baugruppe aus Grundnockenwelle, Nockenträgers Stellgliedern und Gaswechselventilen,

2 schematische Darstellung des Zylinderkopfes der Brennkraftmaschine mit den eine Schmiermittelbohrung aufweisenden Aufnahmen der Stellglieder,

3 die Schnittdarstellung durch ein Stellglied mit zwei Bohrungen für Schmiermittel.

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 Grundnockenwelle drehfest und axial verschiebbar angeordnet sind.

1 zeigt eine schematisch Darstellung einer Baugruppe 1 aus dem Teilstück der Grundnockenwelle 1.1, eines Nockenträgers 1.2, zweier Stellglieder 2 sowie der Gaswechselventile 1.7.

Die die Drehfestigkeit bei gleichzeitiger axialer Verschiebbarkeit ermöglichende Verbindung zwischen der Grundnockenwelle 1.1 und dem Nockenträger 1.2 besteht in einer Verzahnung, die auf der Grundnockenwelle 1.1 als Außenverzahnung und die in dem Nockenträger 1.2 als Innenverzahnung ausgebildet ist.

Jeder Nockenträger 1.2 ist genau einem Zylinder zugeordnet, wobei jeder Zylinder der Brennkraftmaschine einlassseitig zwei Gaswechselventile 1.7 aufweist. Entsprechend sind auf jedem Nockenträger 1.2 zwei Nocken 1.3 ausgebildet, wobei jeder Nocken 1.3 ein einlassseitiges Gaswechselventil 1.7 betätigt. Jeder der zwei Nocken 1.3 weist jeweils zwei sich unterscheidende Nockenlaufbahnen 1.4 auf, die axial versetzt aus einem gemeinsamen Grundkreis des Nockens 1.3 hervorgehen.

Die jeweils zwei Nockenlaufbahnen 1.4 der zwei Nocken 1.3 eines Nockenträgers 1.2 sind in der Form unterschiedlich ausgebildet, dass eine Nockenlaufbahn 1.4 eine kleine Hubhöhe des Gaswechselventils 1.7 und die andere Nockenlaufbahn 1.4 eine große Hubhöhe des Gaswechselventils 1.7 bewirkt. Die Nocken laufbahn 1.4 mit der kleinen Hubhöhe wird bei Motordrehzahlen unterhalb 2500 Umdrehungen pro Minute geschaltet, die Nockenlaufbahn 1.4 mit der großen Hubhöhe wird bei Motordrehzahlen oberhalb 2500 Umdrehungen pro Minute geschaltet.

Zum axialen Verschieben des Nockenträgers 1.2 ist an beiden Seiten der Nockenträger 1.2 jeweils ein als separates Bauteil ausgebildeter Schneckentrieb 1.5 befestigt, in dem als Vertiefung eine Kurvenbahn 1.6 ausgebildet ist. Die Kurvenbahnen 1.6 der zwei Schneckentriebe 1.5 eines Nockenträgers 1.2 sind dabei zueinander spiegelbildlich ausgebildet, wodurch das axiale Verschieben des Nockenträgers 1.2 auf der Grundnockenwelle 1.1 in beide Richtungen möglich ist.

Das axiale Verschieben des Nockenträgers 1.2 erfolgt durch radial zur Grundnockenwelle 1.1 angeordnete Stellglieder 2, die als elektromagnetische Ventile ausgebildet sind, und die jeweils aus einem Betätigungsstift 2.6 und einem Elektromagnet bestehen. Die Stellglieder 2 sind fest mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbunden. Durch den Elektromagnet eines Stellgliedes 2 kann der Betätigungsstift 2.6 ausgefahren werden. Im ausgefahrenen Zustand greift der Betätigungsstift 2.6 in die die Kurvenbahn 1.6 bildende Vertiefung eines Schneckentriebes 1.5, wobei der Nockenträger 1.2 durch die Drehung der Grundnockenwelle 1.1 beim Betrieb der Brennkraftmaschine axial verschoben wird. Das zurückschieben des Betätigungsstiftes 2.6 erfolgt durch am Ende der Kurvenbahnen 1.6 ausgebildete Rampen.

Um das ungewollte Verschieben der Nockenträger 1.2 beim Betrieb der Brennkraftmaschine zu vermeiden ist vorgesehen, dass in der Grundnockenwelle 1.1 für jeden Nockenträger 1.2 eine Rastvorrichtung vorgesehen ist. Die Rastvorrichtung besteht beispielsweise aus einer Druckfeder und einer Rastkugel, die in einer Aussparung der Grundnockenwelle 1.1 angeordnet sind.

2 zeigt eine Schnittdarstellung durch ein Stellglied 2, das im wesentlichen aus einem Elektromagneten 2.4, einer Ankerplatte 2.5 und einem an der Ankerplatte 2.5 befestigten Betätigungsstift 2.6. Der Elektromagnet 2.4 und die Ankerplatte 2.5 sind von einem Aktorgehäuse 2.1 umgeben. Der Betätigungsstift 2.6 wird von einer Führung 2.3 gestützt, die zum Aktorgehäuse 2.1 hin als Stellgliedsitz 2.2 verbreitert ausgebildet ist. Der Stellgliedsitz 2.2 weist eine umlaufende Aufnahme für einen O-Ring auf und dient im wesentlichen zum Fixieren des Stellgliedes 2 am Leiterrahmen des Zylinderkopfes. Den Boden des Stellgliedsitzes 2.2 bildet eine Montageplatte 2.8, die zu einer Seite des Stellgliedes 2 ausgebildet ist. Die Montageplatte 2.8 weist eine Aufnahme 2.9 für ein Befestigungsmittel auf, die vorzugsweise als Verschraubung ausgebildet ist.

Der Stellgliedsitz 2.2 weist zwei Bohrungen 2.7 für Schmiermittel auf, über die im wesentlichen der Betätigungsstift 2.6 in seiner Führung 2.3 mit Schmiermittel versorgt wird. Die zwei in dem Stellgliedsitz eingebrachten Bohrungen 2.7 für Schmiermittel weisen zum Betätigungsstift 2.6 den gleichen Abstand auf und spannen mit dem Betätigungsstift einen Winkel von etwa 84 Grad auf.

3 zeigt eine schematische Darstellung des Zylinderkopfes 3, der aus einem Basiszylinderkopf 3.1, einem Leiterrahmen 3.2 und einem Zylinderkopfdeckel 3.3 besteht.

Den acht Stellgliedern der vierzylindrigen Brennkraftmaschine steht zur Montage am Leiterrahmen 3.2 eine nur sehr kleine Oberfläche zur Verfügung. Aus diesem Grund sind die Montageflächen 3.4 der Stellglieder am Leiterrahmen 3.2 so ausgebildet, dass die zu einer Seite ausgebildete Montageplatte der Stellglieder abwechselnd nach links und nach rechts abfallend auf dem Leiterrahmen befestigt werden. Dabei spannen die Montageflächen 3.4 der Stellglieder ebenfalls einen Winkel von 84 Grad auf. Dabei weisen die Montageflächen 3.4 der Stellglieder jeweils eine Schmiermittelbohrung 3.7 auf, die bei allen Montageflächen 3.4 an der gleichen Stelle unterhalb der Aufnahme 3.5 des Stellgliedsitzes ausgebildet sind. Dabei fluchtet in den beiden möglichen Montagepositionen der Stellglieder immer genau eine der zwei Bohrungen für Schmiermittel der Stellglieder mit der Schmiermittelbohrung 3.7 der Montagefläche 3.4. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine werden die Stellglieder über die Schmiermittelbohrung 3.7 und über eine der Bohrungen für Schmiermittel drucklos mit Schmiermittel versorgt.

Durch die zwei Bohrungen für Schmiermittel in den Stellgliedern und die eine Schmiermittelbohrung in den Aufnahmen des Gehäuses der Brennkraftmaschine sind die Stellglieder in beiden Montagepositionen an die Schmiermittelversorgung der Brennkraftmaschine angeschlossen.

Bezugszeichenliste: P 5394

Claims

Brennkraftmaschine mit einem Ventiltrieb, bei dem Funktionen am Ventiltrieb durch mindestens zwei Stellglieder (2) betätigt werden, die mit dem Gehäuses der Brennkraftmaschine verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse der Brennkraftmaschine für jedes Stellglied (2) eine Montagefläche (3.4) ausgebildet ist, dass in jeder Montagefläche (3.4) eine Schmiermittelbohrung (3.7) ausgebildet ist, dass die Stellglieder (2) mehrere Bohrungen (2.7) für Schmiermittel aufweisen, so dass die Stellglieder (2) in mehreren verschiedenen Montagepositionen mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine zu verbinden sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (2) an der Außenseite des Gehäuses der Brennkraftmaschine angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Bennkraftmaschine einen Zylinderkopf (3) mit einem Leiterrahmen (3.2) aufweist, und dass die Stellglieder (3) an dem Leiterrahmen (3.2) befestigt sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (2) ein Aktorgehäuse (2.1) aufweisen, und dass das Aktorgehäuse (2.1) über die Schmiermittelbohrung (3.7) der Montagefläche (3.4) des Gehäuses und über eine der Bohrungen (2.7) für Schmiermittel der Stellglieder (2) mit einer drucklosen Schmiermittelversorgung der Brennkraftmaschine verbunden ist.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (2) zwei Bohrungen (2.7) für Schmiermittel aufweisen, so dass die Stellglieder (2) in zwei verschiedenen Montagepositionen mit dem Gehäuse der Brennkraftmaschine zu verbinden sind.
Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stellglieder (2) mit einem Befestigungsmittel mit der Brennkraftmaschine verbunden sind, und dass das Befestigungsmittel an einer Montageplatte (2.8) des Stellgliedes (2) angreift, die an einer Seite des Stellgliedes (2) ausgebildet ist.