DE102005041900A1 - Ventiltrieb - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb zum Steuern der Öffnungs- und Schließbewegung mindestens einer Ventileinrichtung (4), die durch eine Ventilschließfedereinrichtung (14) in eine Schließstellung vorgespannt ist, mit einer angetriebenen Nockeneinrichtung (50), die über eine Hebeleinrichtung (20) mit der Ventileinrichtung (4) gekoppelt ist. DOLLAR A Um einen Ventiltrieb zu schaffen, der auch bei hohen Drehzahlen ein gutes Ventilschließverhalten aufweist, hat die Nockeneinrichtung (50) eine erste Nockenkontur (54), die in einer ersten Betriebsstellung der Nockeneinrichtung zwischen einer ersten Kopplungsstelle (19) und einer zweiten Kopplungsstelle (23) an einem Schlepphebel (21) anliegt, um nur die Öffnungsbewegung der Ventileinrichtung (4) zu steuern, und eine zweite Nockenkontur (55), die in einer zweiten Betriebsstellung der Nockeneinrichtung zusammen mit der ersten Nockenkontur (54) oder mit einer weiteren Nockenkontur sowohl die Öffnungsbewegung als auch die Schließbewegung der Ventileinrichtung (4) über den Schlepphebel (21) steuert, der an der ersten Kopplungsstelle (19) mit der Ventileinrichtung (4) und an der zweiten Kopplungsstelle (23) mit einer Verstelleinrichtung (29) gekoppelt ist, mit deren Hilfe die Position der zweiten Kopplungsstelle (23) variabel fixierbar ist.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb zum Steuern der Öffnungs- und Schließbewegung mindestens einer Ventileinrichtung, die durch eine Ventilschließfedereinrichtung in eine Schließstellung vorgespannt ist, mit einer angetriebenen Nockeneinrichtung, die über eine Hebeleinrichtung mit der Ventileinrichtung gekoppelt ist.
- Bei herkömmlichen Ventiltrieben wird die Öffnungsbewegung der Ventileinrichtung zum Beispiel durch einen Nocken gesteuert. Die Schließbewegung wird durch eine Ventilschließfedereinrichtung bewirkt, durch welche die Ventileinrichtung in ihre Schließstellung vorgespannt ist. Bei zwangsgesteuerten Ventiltrieben, die auch als desmodromische Ventiltriebe bezeichnet werden, wird sowohl die Öffnungs- als auch die Schließbewegung zum Beispiel durch verschiedene Nockenkonturen an einem oder mehreren Nockenelementen bewirkt.
- Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, der auch bei hohen Drehzahlen ein gutes Schließverhalten aufweist.
- Die Aufgabe ist bei einem Ventiltrieb zum Steuern der Öffnungs- und Schließbewegung mindestens einer Ventileinrichtung, die durch eine Ventilschließfedereinrichtung in eine Schließstellung vorgespannt ist, mit einer angetriebenen Nockeneinrichtung, die über eine Hebeleinrichtung mit der Ventileinrichtung gekoppelt ist, dadurch gelöst, dass die Nockeneinrichtung eine erste Nockenkontur, die in einer ersten Betriebsstellung der Nockeneinrichtung zwischen einer ersten Kopplungsstelle und einer zweiten Kopplungsstelle an einem Schlepphebel anliegt, um nur die Öffnungsbewegung der Ventileinrichtung zu steuern, und eine zweite Nockenkontur aufweist, die in einer zweiten Betriebsstellung der Nockeneinrichtung zusammen mit der ersten Nockenkontur oder mit einer weiteren Nockenkontur sowohl die Öffnungsbewegung als auch die Schließbewegung der Ventileinrichtung über den Schlepphebel steuert, der an der ersten Kopplungsstelle mit der Ventileinrichtung und an der zweiten Kopplungsstelle mit einer Verstelleinrichtung gekoppelt ist, mit deren Hilfe die Position der zweiten Kopplungsstelle variabel fixierbar ist. Bei herkömmlichen desmodromischen Ventiltrieben erfolgt die Einstellung des Ventilspiels zum Beispiel mittels kalibrierter Ringscheiben, die, auf das Ventil aufgesteckt, den Formschluss zwischen dem Ventil und der Hebeleinrichtung aufrechterhalten. Zur Einstellung des Ventilspiels ist es erforderlich, den Ventiltrieb zu demontieren. Durch die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung wird eine automatische Ventilspieleinstellung im Betrieb ermöglicht. In einem ersten Betriebszustand des Ventiltriebs, der durch niedrige Drehzahlen einer zugehörigen Brennkraftmaschine definiert wird, befindet sich die Nockeneinrichtung in ihrer ersten Betriebsstellung. In einem zweiten Betriebszustand des Ventiltriebs, der durch hohe Drehzahlen der zugehörigen Brennkraftmaschine definiert wird, befindet sich die Nockeneinrichtung in ihrer zweiten Betriebsstellung. Der erfindungsgemäße Ventiltrieb arbeitet in dem ersten Betriebszustand bis zu einer mittleren Drehzahl wie ein konventioneller Ventiltrieb. Dadurch wird bei niedrigen Drehzahlen ein geräuscharmer Lauf gewährleistet. Bei höheren Drehzahlen im zweiten Betriebszustand wird die Ventileinrichtung durch die zwei Nockenkonturen über den Schlepphebel zwangsgesteuert. Dadurch wird bei hohen Drehzahlen eine hohe Steifigkeit gewährleistet.
- Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung ein bewegbares Abstützelement umfasst, das den Schlepphebel im ersten Betriebszustand des Ventiltriebs gegen die Ventilschließfedereinrichtung beaufschlagt. Dadurch wird ein unerwünschtes Ventilspiel eliminiert.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Abstützelement mit einer Fixiereinrichtung zusammenwirkt, durch die das bewegbare Abstützelement im zweiten Betriebszustand des Ventiltriebs in seiner Lage fixiert wird. Im zweiten Betriebszustand des Ventiltriebs wird die Ventileinrichtung nicht nur durch den Schlepphebel geöffnet, sondern auch zwangsgesteuert durch den Schlepphebel geschlossen. Insbesondere beim Schließen der Ventileinrichtung wirken Zugkräfte auf das bewegbare Abstützelement, die zu einem unerwünschten Aufpumpen des bewegbaren Abstützelementsführen könnten, das vorzugsweise ein Hydraulikelement umfasst. Durch die Fixierung des bewegbaren Abstützelements wird ein korrektes Schließen der Ventileinrichtung auch im zweiten Betriebszustand gewährleistet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Abstützelement einen Formschlussabschnitt mit mehren Formschlussbereichen aufweist, in die im zweiten Betriebszustand des Ventiltriebs ein Formschlusselement eingreift, um das bewegbare Abstützelement zu fixieren. Solange das Formschlusselement nicht in einen Formschlussbereich des Formschlussabschnitts eingreift, kann sich das bewegbare Abstützelement bewegen, um das Ventilspiel auszugleichen.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Formschlussabschnitt eine Verzahnung aufweist. Die Länge des Formschlussabschnitts ergibt sich aus der voraussichtlichen Größe des zu erwartenden Ventilspiels.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement von einer Spitze eines Fixierbolzens gebildet wird. Die Spitze des Fixierbolzens ist vorzugsweise teilweise komplementär zu der Verzahnung ausgebildet.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierbolzen auf seiner der Spitze abgewandten Seite mit dem Druck eines Hydraulikmediums beaufschlagt ist. Bei dem Hydraulikmedium handelt es sich vorzugsweise um Öl, dessen Druck mit der Drehzahl der zugehörigen Brennkraftmaschine ansteigt.
- Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierbolzen durch eine Federeinrichtung von dem Formschlussabschnitt weg vorgespannt ist. Sobald der Druck des Hydraulikmediums die Vorspannkraft der Federeinrichtung übersteigt, wird die Spitze des Fixierbolzens in Eingriff mit dem Formschlussabschnitt gebracht.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
- In der beiliegenden Figur ist ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt.
- Die beiliegende Figur zeigt einen Ventiltrieb
1 einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugmotors. Der Ventiltrieb1 dient dazu, die Öffnungs- und Schließbewegung eines Ventils4 zu steuern. Das Ventil4 weist einen Ventilteller6 auf, der dazu dient, eine (nicht dargestellte) Öffnung in einem Arbeitsraum der Brennkraftmaschine zu verschließen und gezielt freizugeben. Für den Ladewechsel der Brennkraftmaschine sind die Steuerzeitquerschnitte maßgeblich, die sich aus dem Produkt von geöffneter Durchtrittsfläche und Öffnungszeit ergeben. Die Schließbewegungsbewegungsrichtung des Ventiltellers6 ist durch einen Pfeil9 angegeben. Die Öffnungsbewegungsrichtung des Ventiltellers6 ist durch einen Pfeil10 angegeben. Der Ventilteller6 ist einstückig mit einem Ventilschaft8 verbunden. Der Ventilschaft8 ist in Längsrichtung hin und her bewegbar geführt. - Im Bereich des freien Endes des Ventilschafts
8 sind zwei Bunde11 ,12 ausgebildet. Der Bund11 ist so gegen eine Ventilschließfeder14 vorgespannt, dass das Ventil4 durch die Ventilschließfeder14 geschlossen wird. Die Bunde11 ,12 weisen an ihren einander zugewandten Stirnseiten jeweils eine Anlagefläche auf. Die beiden Anlageflächen sind voneinander beabstandet. Zwischen den beiden Anlageflächen der Bunde11 ,12 ist ein Kopplungselement18 angeordnet. Das Kopplungselement18 hat die Gestalt einer Scheibe, die an einem Ende einer Hebeleinrichtung20 vorgesehen ist. Die Hebeleinrichtung20 umfasst einen Schlepphebel21 , an dessen einem Ende das Kopplungselement18 ausgebildet ist. Das Kopplungselement18 bildet eine erste Kopplungsstelle19 des Schlepphebels21 , an welcher der Schlepphebel21 mit dem Ventil4 gekoppelt ist. Das andere Ende22 des Schlepphebels21 ist an einer zweiten Kopplungsstelle23 mit einem bewegbaren Abstützelement25 gekoppelt. Das bewegbare Abstützelement25 umfasst ein Hydraulikelement27 , das auch als Hydroelement bezeichnet wird und an dem der zweiten Kopplungsstelle23 abgewandten Ende26 des bewegbaren Abstützelements25 aus diesem heraus ragt. Das freie Ende des Hydraulikelements27 stützt sich an einem Gehäuse28 einer insgesamt mit29 bezeichneten Verstelleinrichtung ab. - Durch einen Pfeil
30 ist angedeutet, dass das Gehäuse28 der Verstelleinrichtung29 mit einem Hydraulikmedium gefüllt ist. Mit dem Hydraulikmedium ist ein Kopf34 eines Fixierbolzens35 beaufschlagt, der in seiner Längsrichtung hin und her bewegbar in dem Gehäuse28 geführt ist. An dem freien Ende des Fixierbolzens35 ist eine Spitze38 ausgebildet, die ein Formschlusselement bildet. In der Nähe der Spitze38 des Fixierbolzens35 ist an dem bewegbaren Abstützelement25 ein Verzahnungsabschnitt40 mit mehreren Zähnen ausgebildet. Die Gestalt und Größe der Zähne sind so gewählt, dass die Spitze38 des Fixierbolzens35 zwischen zwei Zähnen in Eingriff kommen kann, um das bewegbare Abstützelement25 , das in dem Gehäuse28 in seiner Längsrichtung hin und her bewegbar geführt ist, zu fixieren. - An dem Kopf
34 des Fixierbolzens35 greift eine Feder44 an, durch welche der Kopf34 des Fixierbolzens35 von dem Verzahnungsabschnitt40 weg vorgespannt ist. Die Vorspannkraft der Feder44 dient dazu, die Spitze38 des Fixierbolzens35 bei niedrigen Drehzahlen der zugehörigen Brennkraftmaschine in Abstand zu dem Verzahnungsabschnitt40 zu halten. Wenn die Drehzahl der zugehörigen Brennkraftmaschine ansteigt, dann nimmt auch der Druck des Hydraulikmediums in dem Gehäuse28 auf den Fixierbolzenkopf34 zu. Sobald der Druck die Vorspannkraft der Feder44 übersteigt, bewegt sich der Fixierbolzen35 mit der Spitze38 auf den Verzahnungsabschnitt40 zu, bis die Spitze38 in den Verzahnungsabschnitt40 eingreift. Wenn die Spitze38 des Fixierbolzens35 in den Verzahnungsabschnitt40 eingreift, dann wird das Abstützelement25 in dem Gehäuse28 fixiert. Dadurch wird die an einem Ende des Abstützelements25 ausgebildete zweite Kopplungsstelle23 ebenfalls fixiert. - Zwischen den beiden Kopplungsstellen
19 und23 ist ein Nockenelement50 angeordnet, das durch eine (nicht dargestellte) Nockenwelle angetrieben ist. Das Nockenelement50 umfasst eine innere Nockenkontur54 , die zwischen den beiden Kopplungsstellen an dem Schlepphebel21 anliegt. Bis zu einer mittleren Drehzahl arbeitet der Ventiltrieb1 wie ein konventioneller Ventiltrieb. Die innere Nockenkontur54 des Nockenelements50 liegt an dem Schlepphebel21 an. Das Hydraulikelement27 mit dem Abstützelement25 drückt über den Schlepphebel21 gegen die Ventilschließfeder14 . Dadurch wird ein Spiel zwischen dem Kopplungselement18 und dem Bund11 eliminiert. - Bei höheren Drehzahlen wird das Ventil
4 von der Nockenwelle über das Nockenelement50 über den Schlepphebel21 zwangsgesteuert. Zu diesem Zweck weist das Nockenelement50 eine äußere Nockenkontur55 auf, die mit Hilfe eines Kopplungselements66 ebenfalls mit dem Schlepphebel21 koppelbar ist. Dadurch wird sichergestellt, dass nicht nur die Öffnungsbewegung sondern auch die Schließbewegung des Ventils4 durch das Nockenelement50 zwangsgesteuert wird. Dabei treten Zugkräfte an dem Abstützelement25 auf, die bei herkömmlichen Abstützelementen zum Aufpumpen führen würden. Das Ventil4 würde dann nicht mehr korrekt schließen. - Gemäß einem wesentlichen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Abstützelement
25 jedoch durch den mit der Drehzahl ansteigenden Öldruck in dem Gehäuse28 , der auf den Kopf34 des Fixierbolzens35 wirkt, mechanisch in seiner momentanen Position fixiert, wenn die Spitze38 des Fixierbolzens35 mit dem Verzahnungsabschnitt40 an dem Abstützelement25 in Eingriff kommt. Dadurch wirkt das Abstützelement25 wie ein mechanisch einstellbares Abstützelement.
Claims (8)
- Ventiltrieb zum Steuern der Öffnungs- und Schließbewegung mindestens einer Ventileinrichtung (
4 ), die durch eine Ventilschließfedereinrichtung (14 ) in eine Schließstellung vorgespannt ist, mit einer angetriebenen Nockeneinrichtung (50 ), die über eine Hebeleinrichtung (20 ) mit der Ventileinrichtung (4 ) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockeneinrichtung (50 ) eine erste Nockenkontur (54 ), die in einer ersten Betriebsstellung der Nockeneinrichtung zwischen einer ersten Kopplungsstelle (19 ) und einer zweiten Kopplungsstelle (23 ) an einem Schlepphebel (21 ) anliegt, um nur die Öffnungsbewegung der Ventileinrichtung (4 ) zu steuern, und eine zweite Nockenkontur (55 ) aufweist, die in einer zweiten Betriebsstellung der Nockeneinrichtung zusammen mit der ersten Nockenkontur (54 ) oder mit einer weiteren Nockenkontur sowohl die Öffnungsbewegung als auch die Schließbewegung der Ventileinrichtung (4 ) über den Schlepphebel (21 ) steuert, der an der ersten Kopplungsstelle (19 ) mit der Ventileinrichtung (4 ) und an der zweiten Kopplungsstelle (23 ) mit einer Verstelleinrichtung (29 ) gekoppelt ist, mit deren Hilfe die Position der zweiten Kopplungsstelle (23 ) variabel fixierbar ist. - Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (
29 ) ein bewegbares Abstützelement (25 ) umfasst, das den Schlepphebel (21 ) in einem ersten Betriebszustand des Ventiltriebs gegen die Ventilschließfedereinrichtung (14 ) beaufschlagt. - Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Abstützelement (
25 ) mit einer Fixiereinrichtung zusammenwirkt, durch die das bewegbare Abstützelement (25 ) in einem zweiten Betriebszustand des Ventiltriebs in seiner Lage fixiert wird. - Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Abstützelement (
25 ) einen Formschlussabschnitt (40 ) mit mehreren Formschlussbereichen aufweist, in die im zweiten Betriebszustand des Ventiltriebs ein Formschlusselement eingreift, um das bewegbare Abstützelement (25 ) zu fixieren. - Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Formschlussabschnitt (
40 ) eine Verzahnung aufweist. - Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Formschlusselement von einer Spitze (
38 ) eines Fixierbolzens (35 ) gebildet wird. - Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierbolzen (
35 ) auf seiner der Spitze (38 ) abgewandten Seite mit dem Druck eines Hydraulikmediums beaufschlagt ist. - Ventiltrieb nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fixierbolzen (
35 ) durch eine Federeinrichtung (44 ) von dem Formschlussabschnitt (40 ) weg vorgespannt ist.
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