DE102006002967A1

DE102006002967A1 - Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE102006002967A1
Application number: DE102006002967A
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl.-Ing. Sailer; Oliver Dipl.-Ing. Schnell; Jochen Dipl.-Ing. Tovar
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2006-01-21
Filing date: 2006-01-21
Publication date: 2007-08-09
Also published as: US20070169736A1; CA2572830A1; US7415951B2; CN101008331A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Nockenwelle mit wenigstens einem Nocken (18), über den ein schaltbares Ventiltriebglied (1) mit einem Nockenhub (s) beaufschlagbar ist, bei dem an dem Ventiltriebglied (1) Verriegelungsmittel (12) angeordnet sind, die ein in Richtung eines Ventilhubes wirksames Verriegelungsspiel (16) aufweisen, bei dem der Nocken (18) einen Grundkreisbereich (alpha) und einen Rampenbereich (19) mit einer sich an den Grundkreisbereich (alpha) anschließenden Öffnungsrampe (gamma) aufweist und bei dem an der Öffnungsrampe (gamma) wenigstens ein Rampenabschnitt (21) zur Kompensation des Verriegelungsspiels (16) ausgebildet ist. Um einen Ventiltrieb eins Verbrennungsmotors zu schaffen, der bei einer Beaufschlagung von schaltbaren Ventiltriebgliedern (1) durch die Nockenrampen der Nocken (18) einer Nockenwelle eine ausreichende Leerwegs-Kompensation, insbesondere eines Leerweges eines Verriegelungsspiels (16) der schaltbaren Ventiltriebglieder (1), erzeugt und dennoch mit einer relativ kurzen Länge der Nockenrampen auskommt, ist der Nocken (18) in dem Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt (21) zur Kompensation des Verriegelungspiels (16) derart ausgeformt, dass er bei einer Ablaufbewegung über ein Nockengegenelement (17) des Ventiltriebglieds (1) bei einer Drehung der Nockenwelle wenigstens in einem Teil des Verriegelungsspiel-Rampenabschnittes (21) mit einer im Vergleich zu benachbarten ...

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Nockenwelle und mit wenigstens einem Nocken, über den ein schaltbares Ventiltriebsglied mit einem Nockenhub beaufschlagbar ist, bei dem an dem Ventiltriebsglied Verriegelungsmittel angeordnet sind, die ein in Richtung eines Ventilhubes wirksames Verriegelungsspiel aufweisen, bei dem der Nocken einen Grundkreisbereich und einen Rampenbereich mit einer sich an den Grundkreisbereich anschließenden Öffnungsrampe aufweist, und bei dem an der Öffnungsrampe wenigstens ein Rampenabschnitt zur Kompensation des Verriegelungsspiels ausgebildet ist.
Hintergrund der Erfindung
Ventiltriebe mit schaltbaren Ventiltriebsgliedern, beispielsweise schaltbaren Stößeln, Hebeln oder Abstützelementen und dementsprechend schaltbaren Zylindern, werden zur Optimierung der Wirkungsgrade und des Kraftstoffverbrauchs sowie der Abgasemissionen in Kraftfahrzeugen verbaut, um je nach Anwendung Ventile in bestimmten Betriebszuständen zuzuschalten bzw. abzuschalten, mit unterschiedlichen Ventilhüben zu beaufschlagen oder mit unterschiedlichen Ventilsteuerzeiten anzusteuern. Derartige schaltbare Ventiltriebsglieder sind konstruktionsbedingt zur Realisierung einer Verriegelung mit ei glieder sind konstruktionsbedingt zur Realisierung einer Verriegelung mit einem Verriegelungsspiel der verwendeten Verriegelungsmittel behaftet.

Wie beispielsweise in der DE 102 10 747 A1 beschrieben ist, können dabei zwei diametral gegenüberliegende Kolben als Verriegelungsmittel ausgebildet sein. Die Kolben überbrücken bei einer Verriegelung zwei ineinander angeordnete axial bewegliche Bauteile des, beispielsweise als Rollenstößel ausgebildeten, Ventiltriebsgliedes. Dadurch ergibt sich ein zusätzlicher auf einen Ventilhub wirksamer Leerweg, der bei der Gestaltung der Nocken an einer Nockenwelle, über die die Gaswechselventile des Verbrennungsmotors betätigt werden, berücksichtigt werden muss.

Dies äußert sich in der Ausbildung eines Rampenabschnittes innerhalb einer Öffnungsrampe, die sich an einen Grundkreisbereich des jeweiligen Nockens anschließt, und der bei der Auswanderung des Nockens über das Ventiltriebsglied zusätzlich vor dem eigentlichen Öffnungsvorgang des Gaswechselventils überwunden werden muss. Dieser Rampenabschnitt verlängert somit die Gesamtlänge der Nockenrampe. Neben der Kompensation des Verriegelungsspiels ist auch eine Zunahme des Verriegelungsspiels durch Verschleiß zu berücksichtigen. Allgemein ist auch die mechanische Steifigkeit der Ventiltriebsglieder in die Kompensation des Leerweges mit einzubeziehen.

Weiterhin sind bei Verbrennungsmotoren häufig sowohl schaltbare als auch nicht schaltbare Ventiltriebsglieder verbaut, so dass die jeweiligen Rampenlängen unterschiedlich sind. Kommen noch weitere Rampenanteile zu den ohnehin schon unterschiedlichen Rampen hinzu, werden die Nockenrampen der entsprechenden Nocken relativ lang und es wird mit zunehmender Länge der Nockenrampen schwieriger, einen Innendruck der schaltbaren und nicht schaltbaren Zylinder über die Nocken anzugleichen.

Ein weiterer Rampenanteil ist insbesondere zur Kompensation des Einsinkens der häufig verwendeten hydraulischen Ventilspielausgleichselemente (HVA) im Verbrennungsmotor erforderlich. HVAs dienen dazu, ein Ventilspiel, welches sich durch die Wärmeausdehnung und den Verschleiß der Übertragungselemente des von der Nockenwelle ausgehenden Nockenhubes auf die Gaswechselventile ergibt, selbständig ausgleichen, um eine einwandfreie Arbeitsweise des Verbrennungsmotors zu gewährleisten. Die Ventilspielausgleichselemente sind üblicherweise als hydraulische Stößel ausgebildet, mit einem Steuerventil, das über eine Feder in Schließrichtung beaufschlagt wird und somit im Grundkreisbereich des Nockens durch die Kraft der Feder überwiegend geschlossen ist. Dadurch geben diese Ausgleichselemente einen Nockenhub unmittelbar, als quasi starre Elemente, an die Gaswechselventile weiter.

In zunehmendem Maße werden auch Ventilspielausgleichselemente eingesetzt, bei denen das Steuerventil in Öffnungsrichtung beaufschlagt ist. Derartige Ausgleichselemente sind als RSHVA (Reverse Spring Hydraulische Ventilspielsausgleichselemente) bekannt und beispielsweise in den nicht vorveröffentlichten DE 10 2004 018 386 A1 , DE 10 2004 035 588 A1 und DE 10 2005 010 711 A1 beschrieben. Bei diesen Ausgleichselementen wird das Steuerventil im Nocken-Grundkreisbereich durch die Kraft der Feder offen gehalten. Da ein solches Ausgleichselement erst durch einen mit Beginn der Nockenerhebung von einem Hochdruckraum zu einem Niederdruckraum des Stößels fließenden Ölstrom durch hydrodynamische und hydrostatische Kräfte geschlossen werden kann, erzeugt das Ausgleichselement zunächst einen Leerhub, bevor der eigentliche Ventilhub einsetzt. Dieser Leerhub wirkt sich verschleißmindernd auf den Ventiltrieb und insbesondere positiv auf die Leerlaufqualität (Drehzahlstabilität im Leerlauf) des Motors aus. Zur Kompensation des Leerhubes der RSHVAs ist jedoch ein weiterer Rampenanteil nötig, was eine nochmals vergrößerte Gesamtrampenlänge der betreffenden Nocken zur Folge hat.

Durch die einzelnen Rampenanteile kann somit insbesondere bei einem Ventiltrieb mit einem schaltbaren Stößel mit RSHVA eine kritische Gesamtlänge der Nockenrampe erreicht werden, die ein schleichendes Öffnen der entsprechenden Gaswechselventile bzw. einen Füllungsverlust der entsprechenden Zylin der zur Folge haben kann. Dies kann die Ventilüberschneidung und somit die Ventilsteuerzeiten ungünstig beeinflussen. Zudem sind auch ungünstige thermische Effekte durch den schleichenden Füllungsaustritt nicht auszuschließen. In der Folge können dadurch die eigentlichen Vorteile von schaltbaren Ventiltriebsgliedern und RSHVAs, insbesondere bezüglich der Leerlaufqualität, zumindest teilweise ungünstig verringert werden.

Für eine Nockengestaltung mit einer Öffnungsrampe und einer Schließrampe seien die DE 199 02 446 A1 , die DE 196 30 443 A1 und die DE 196 29 313 B4 erwähnt. Darin wird die Nockengestaltung zur Berücksichtigung eines hydraulischen Spielausgleichselementes beschrieben. Der Fachmann findet darin jedoch keine Hinweise auf eine Berücksichtigung eines Verriegelungsspiels oder eines zusätzlichen Reverse Spring-Leerhubes bei der Gestaltung der Öffnungsrampe.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors zu schaffen, der bei einer Beaufschlagung von schaltbaren Ventiltriebsgliedem durch die Nockenrampen der Nocken einer Nockenwelle eine ausreichende Leerwegs-Kompensation, insbesondere eines Leerweges eines Verriegelungsspieles der schaltbaren Ventiltriebglieder erzeugt, und dennoch mit einer relativ kurzen Länge der Nockenrampen auskommt.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Länge einer zur Kompensation von Leerwegen bei der Betätigung von Gaswechselventilen fungierenden Rampe eines Nockens verkürzt werden kann, indem die Nockengeschwindigkeit, im Folgenden auch als Rampengeschwindigkeit bezeichnet, also die zeitliche Änderung des Nockenhubes pro Nockenwellenwinkelgrad, in dafür geeigneten Rampenabschnitten durch eine entsprechende Ausgestaltung des Nockens erhöht wird.

Die Erfindung geht daher aus von einem Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Nockenwelle und mit wenigstens einem Nocken, über den ein schaltbares Ventiltriebsglied mit einem Nockenhub beaufschlagbar ist, und bei dem an dem Ventiltriebsglied Verriegelungsmittel angeordnet sind, die ein in Richtung eines Ventilhubes wirksames Verriegelungsspiel aufweisen, bei dem der Nocken einen Grundkreisbereich und einen Rampenbereich mit einer sich an den Grundkreisbereich in Drehrichtung anschließenden Öffnungsrampe aufweist, und bei dem an der Öffnungsrampe wenigstens ein Rampenabschnitt zur Kompensation des Verriegelungsspiels ausgebildet ist. Zudem ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass der Nocken in dem Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt zur Kompensation des Verriegelungsspiels derart ausgeformt ist, dass er bei einer Ablaufbewegung über ein Nockengegenelement des Ventiltriebsglieds bei einer Drehung der Nockenwelle wenigstens in einem Teil des Verriegelungsspiel-Rampenabschnittes mit einer im Vergleich zu benachbarten Rampenabschnitten erhöhten Nockengeschwindigkeit abläuft.

Durch eine geeignete Nockengestaltung im Bereich der Rampe zur Kompensation des Verriegelungsspiels wird in diesem Bereich eine lokale Geschwindigkeitserhöhung erzeugt. Dazu kann vorgesehen sein, dass die erhöhte Nockengeschwindigkeit innerhalb des Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt als ein Geschwindigkeitsüberschwinger verläuft. Dadurch ändert sich der Nockenhub in diesem Bereich schneller, wodurch das Verriegelungsspiel eher überwunden wird. Folglich kann der Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt und damit die Gesamtrampenlänge des Nockens verkürzt werden.

Eine generelle Erhöhung der Rampengeschwindigkeit würde dazu führen, dass die entsprechenden Gaswechselventile über die ablaufende Nockenrampe mit einer erhöhten Geschwindigkeit in ihren Ventilsitz gefahren werden. Dies könn te zu einer erhöhten Geräuschentwicklung und einem erhöhten Verschleiß führen.

Da der Geschwindigkeitsüberschwinger jedoch erfindungsgemäß im Bereich des Verriegelungsspiels angeordnet ist, also in dem Bereich, in dem die Verriegelungsmittel bzw. Verriegelungskolben frei sind, demnach nicht an angrenzenden Kontaktflächen anliegen, ist hier eine höhere Hubgeschwindigkeit unschädlich für das Zusammenwirken mit anderen Ventiltriebskomponenten. Somit kann, unter Ausnutzung dieser lokalen Geschwindigkeitserhöhung, die Gesamtrampenlänge der schaltbaren Ventiltriebskomponenten vorteilhaft verkürzt werden. Dies verhindert zuverlässig ein unerwünschtes schleichendes Öffnen der entsprechenden Gaswechselventile bzw. einen Füllungsverlust der zugeordneten Zylinder der Brennkraftmaschine, welches insbesondere für eine gute Leerlaufqualität von Vorteil ist.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass an der Öffnungsrampe in dem Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt eine lokale Erhöhung ausgebildet ist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise die lokale Erhöhung der Rampengeschwindigkeit realisieren.

Besonders vorteilhaft wirkt sich die erfindungsgemäße Rampenverkürzung bei einem Ventiltrieb aus, bei dem das schaltbare Ventiltriebsglied als ein Stößel mit einem hydraulisches Ventilspielausgleichselement in einer Reverse-Spring-Bauweise ausgebildet ist, da schaltbare Reverse-Spring-Stößel aufgrund der einzelnen Kompensations-Rampenanteile eine vergleichsweise lange Öffnungsrampe erfordern, insbesondere im Vergleich zu nicht schaltbaren hydraulischen Stößeln. Dabei ist der Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt zwischen einem Rampenabschnitt zur Kompensation eines Einsinkens des Hydraulischen Ventilspielausgleichselementes, insbesondere zur Kompensation eines Leerhubes des Reverse Spring Hydraulischen Ventilspielausgleichselementes und einem Rampenabschnitt, in dem die Verriegelungsmittel an einer Gegenfläche anliegen, ausgebildet.

Grundsätzlich wirkt sich die Rampenverkürzung im Verriegelungsspiel-Kompensationsbereich jedoch auch bei anderen schaltbaren Ventiltriebsgliedern, mit oder ohne hydraulischen Spielausgleich oder auch mit anderen Spielausgleichselementen günstig auf die Ventiltriebsteuerung, insbesondere bezüglich des Leerlaufverhaltens des Verbrennungsmotors aus.

Konstruktionsbedingt ergibt sich bei an sich bekannten schaltbaren Reverse-Spring Ausgleichelementen ein kürzerer Nocken-Rampenanteil zur Kompensation des Leerhubes im Vergleich zu nicht schaltbaren Reverse-Spring Ausgleichelementen. Andererseits verlängert bei den schaltbaren Reverse-Spring Ausgleichelementen der längere Verriegelungsspiel-Rampenanteil die Gesamtrampenlänge der Nocken der schaltbaren Ventiltriebsglieder gegenüber den Nocken der nicht schaltbaren Ventiltriebsglieder.

Durch die erfindungsgemäße Einführung des Geschwindigkeitsüberschwingers im Verriegelungsspiel-Rampenanteil ergibt sich daraus die Möglichkeit, wie weiterhin vorgesehen sein kann, die jeweiligen Gesamtrampenlängen der Nocken in einem Verbrennungsmotor mit schaltbaren und nicht schaltbaren Ventiltriebsgliedern über eine Kürzung des Verriegelungsspiel-Rampenabschnitts der entsprechenden Nocken wenigstens näherungsweise anzugleichen, wodurch eine besonders hohe Leerlaufqualität bei einem derartigen Motors erzielbar ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der beiliegenden Zeichnungen an einigen Ausführungsformen näher erläutert. Darin zeigt
1 ein als Rollenstößel ausgebildetes schaltbares Ventiltriebsglied und ein als Rollenstößel ausgebildetes nicht schaltbares Ventiltriebsglied jeweils mit einem Reverse Spring hydraulischen Ventilspielausgleichselement in einem Längsschnitt,
2 ein Nocken einer Nockenwelle mit einem Rampenbereich in einer Seitenansicht im Schnitt,
3 ein Rampengeschwindigkeits-Diagramm, und
4 ein weiteres Rampenverlaufs-Diagramm.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 zeigt demnach ein schaltbares Ventiltriebsglied 1 sowie ein nicht schaltbares Ventiltriebsglied 2 eines Ventiltriebes eines Verbrennungsmotors in einem Kraftfahrzeug, die als Rollenstößel mit einem Reverse Spring hydraulischen Ventilspielausgleichselement (RSHVA) 3 bzw. 3' ausgebildet sind. Der Aufbau und die Funktionsweise eines derartigen RSHVA ist an sich bekannt. Zentrales Bauteil ist dabei ein Steuerventil 4 mit einer Steuerventilkugel 5 und einer Steuerventilfeder (Reverse Spring Feder) 6.
Das Steuerventil 4 ist an einem Kolben 7 bzw. 7' angeordnet, der in einem zylindrischen Gehäuse 8 bzw. 8' beweglich geführt ist. Durch das Steuerventil 4 ist ein Niederdruckraum 9, 9' innerhalb des Kolbens 7, 7' von einem Hochdruckraum 10, 10' unterhalb des Kolbes 7, 7' getrennt. Gehäuse 8, 8' und Kolben 7, 7' sind über eine Kolbenfeder 11 gegeneinander elastisch abgestützt.
Zur Betätigung eines dem Ventiltriebsglied bzw. Stößel 1, 2 zugeordneten nicht dargestellten Gaswechselventils muss das Steuerventil 4 über eine Beaufschlagung der Steuerventilkugel 5 entgegen der Steuerventilfeder 6 durch das vom Hochdruckraum 10, 10' zum Niederdruckraum 9, 9' fließende Steueröl zunächst geschlossen werden, bevor ein Nockenhub „s" auf das Gaswechselventil wirkt. Dabei führen Kolben 7, 7' und Gehäuse 8, 8' zunächst eine Kompressionsbewegung aus, die sich als ein Leerhub des Spielausgleichselementes 3, 3' auswirkt.
Um den schaltbaren Stößel 1 und damit das entsprechende Ventil bzw. den Zylinder wahlweise zu aktivieren oder zu deaktivieren, sind Verriegelungsmittel 12 vorgesehen. Die Verriegelungsmittel 12 sind in an sich bekannter Weise vorteilhaft als diametral gegenüberliegende Kolben ausgebildet, die in Aufnahmen 14 eines inneren Gehäusebauteils des Stößels 1 angeordnet sind. Zur Verriegelung werden die Kolben 12 über eine Druckfeder 13 in äußere Aufnahmen 15 eines äußeren Bauteils gedrückt, wodurch eine Relativbewegung des inneren Gehäusebauteils des Stößels 1 gegenüber dem äußeren Bauteil gesperrt wird. Zur Entriegelung werden die Kolben 12 hydraulisch (auf nicht näher dargestellte Weise) aus ihren äußeren Aufnahmen 15 gedrückt. In Richtung einer Längsachse des Stößels 1 sind die Verriegelungsmittel 12 mit einem Verriegelungsspiel 16 behaftet, das sich als ein Verriegelungsspiel – Leerweg auswirkt, der zusätzlich zum Leerhub des RSHVA 3 überwunden werden muss. Die Rollenstößel 1, 2 sind über als Nockengegenelemente 17 ausgebildete Rollen beaufschlagbar.
Die 2 zeigt einen Nocken 18 einer nicht dargestellten Nockenwelle für den schaltbaren Stößel 1 mit einem Grundkreisbereich α und einem Rampenbereich 19. Beim Ablauf des Nockens 18 über die Rolle 17 schließt sich an den Grundkreisbereich α eine Öffnungsrampe γ an. Innerhalb der Öffnungsrampe γ liegen ein Rampenabschnitt 20 zur Kompensation des Leerhubes und ein Rampenabschnitt 21 zur Kompensation des Verriegelungsspiels 16 des Stößels 1. Bei der weiteren Ablaufbewegung wird das Ventil über eine Nockenspitze im Bereich δ geöffnet und im weiteren Verlauf in einem Schließbereich β wieder geschlossen, was hier nicht weiter betrachtet werden soll.
In einem Verbrennungsmotor mit nicht schaltbaren Stößeln 2, kurz RSTH und schaltbaren Stößeln 1, kurz RSSH, ergeben sich, wie in 1 ersichtlich ist, aufgrund der üblichen Konstruktionen dieser Bauteile unterschiedliche Durchmesser der hydraulischen Spielausgleichselemente 3 bzw. 3' und entspre chend unterschiedliche zulässige Geschwindigkeiten, um die Steuerventilkugel 5 zu schließen.
Dies wird in der folgenden Beispielrechnung verdeutlicht:
Gegeben sei bei einer Öltemperatur von 90°C eine für das RSTH kritische Schließgeschwindigkeit von 14 mm/s und für das RSSH von 19,5 mm/s. Soll nun erreicht werden, dass das Ausgleichselement bei einer Leerlaufdrehzahl einen großen Leerhub erzeugt und oberhalb von 1000 U/min einen möglichst kleinen Leerhub – so wie es zur Erzielung einer hohen Leerlaufdrehzahl erwünscht ist – ergeben sich für die Nocken- bzw. Rampengeschwindigkeiten v folgende Werte: RSTH (14 mm/s)/π/(1000 rad/min)·(60 s/min) = 0,27 mm/rad, RSSH (19,5 mm/s)/π/(1000rad/min)·(60s/min) = 0,37 mm/rad.
Daraus ergibt sich für den nicht schaltbaren RSTH ein Rampenanteil mit einer konstanten Geschwindigkeit zwischen 7° Nocken(wellen)winkel, kurz NW (oberhalb 1000 U/min; kleiner Leerhub) und 15° NW (Leerlauf; großer Leerhub). Für den schaltbaren RSSH ergibt sich hingegen eine kürzere Konstant-Geschwindigkeitsrampe zwischen 6° NW, (oberhalb 1000 U/min; kleiner Leerhub) und 10° NW (Leerlauf; großer Leerhub).
Andererseits kommt für den RSSH noch ein längerer Rampenanteil zur Kompensation des Verriegelungsspiels 16 hinzu, der in diesem Rechenbeispiel etwa von 12° NW bis 27° NM reicht. Dem schließt sich dann ein Rampenabschnitt mit einer Rampengeschwindigkeit von beispielsweise 0,8 mm/rad an, zu dessen Beginn die Verriegelungskolben an ihren Anlegeflächen kontaktieren. Insgesamt ergibt sich somit für den RSSH eine erheblich größere Gesamtrampenlänge als für den RSTH (entsprechend 27° NW gegenüber 15° NW).
Diese unerwünscht unterschiedlichen Rampenlängen werden erfindungsgemäß durch eine Verkürzung des Verriegelungsspiel-Rampenabschnittes 21 des schaltbaren Stößels 1 angenähert, wie aus den Diagrammen der 3 und 4 näher hervorgeht. In der 3 ist für den schaltbaren Stößel 1 auf der Ordinatenachse die Nockengeschwindigkeit v gegenüber den Nockenwinkel NW auf der Abszisse aufgetragen. In 4 ist zur Verdeutlichung der Rampenverkürzung in einem nicht geglätteten Kurvenverlauf neben der Nockengeschwindigkeit v, noch der Verlauf des Nockenhubes s sowie einer Nockenbeschleunigung a aufgetragen.
Bei Drehzahlen oberhalb von 1000 U/min erzeugt der Reverse Spring Stößel 1 nur einen geringen Leerhub. Dementsprechend wird nur eine geringe Rampenlänge bzw. Nockenwellenwinkel NW zur Kompensation benötigt. Die Steuerventilkugel 5 schließt bereits in einem Bereich 22 (3). Im Leerlauf hingegen erzeugt das RSHVA 3 einen großen Leerhub, so dass die Konstant-Geschwindigkeitsrampe 20 zur Kompensation benötigt wird, bis die Steuerventilkugel 5 im Bereich 23 schließt. Nachdem das RSHVA 3 geschlossen ist und bevor die Verriegelungskolben 12 kontaktieren sowie die eigentliche Ventilbetätigung in einem Bereich 24 einsetzt, ist das Verriegelungsspiel 16 im Bereich 21 zu kompensieren. Dieser Rampenabschnitt 21 wird durch eine entsprechende Nockenformgebung auf eine geeignete Länge (entsprechend etwa 17° NW nach dem obigen Beispiel) gekürzt, indem ein Geschwindigkeitsüberschwinger 25 erzeugt wird, so dass die Gesamtrampenlängen für den nicht schaltbaren Stößel 2 und den schaltbaren Stößel 1 annähernd gleich sind.

1: Schaltbares Ventiltriebsglied, Stößel
2: Nicht schaltbares Ventiltriebsglied, Stößel
3, 3': RSHVA
4: Steuerventil
5: Steuerventilkugel
6: Steuerventilfeder
7, T: Kolben
8, 8': Gehäuse
9, 9': Niederdruckraum
10, 10': Hochdruckraum
11: Kolbenfeder
12: Verriegelungsmittel
13: Druckfeder
14: Innere Aufnahme
15: Äußere Aufnahme
16: Verriegelungsspiel
17: Nockengegenelement
18: Nocken
19: Rampenbereich
20: Leerhub-Rampenabschnitt
21: Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt
22: Schließbereich Steuerventilkugel oberhalb Leerlauf
23: Schließbereich Steuerventilkugel im Leerlauf
24: Verriegelungsmittel-Kontaktbereich
25: Geschwindigkeitsüberschwinger
NW: Nockenwinkel
s: Nockenhub
v: Nockengeschwindigkeit
a: Nockenbeschleunigung
α: Grundkreisbereich
β: Schließrampe
γ: Öffnungsrampe
δ: Nockenspitze

Claims

Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, mit einer Nockenwelle mit wenigstens einem Nocken (18), über den ein schaltbares Ventiltriebsglied (1) mit einem Nockenhub (s) beaufschlagbar ist, bei dem an dem Ventiltriebsglied (1) Verriegelungsmittel (12) angeordnet sind, die ein in Richtung eines Ventilhubes wirksames Verriegelungsspiel (16) aufweisen, bei dem der Nocken (18) einen Grundkreisbereich (α) und einen Rampenbereich (19) mit einer sich an den Grundkreisbereich (α) anschließenden Öffnungsrampe (γ) aufweist, und bei dem an der Öffnungsrampe (γ) wenigstens ein Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt (21) zur Kompensation des Verriegelungsspiels (16) ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (18) in dem Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt (21) derart geformt ist, dass er bei einer Ablaufbewegung über ein Nockengegenelement (17) des Ventiltriebsglieds (1) bei einer Drehung der Nockenwelle wenigstens in einem Teil des Verriegelungsspiel-Rampenabschnittes (21) mit einer im Vergleich zu benachbarten Rampenabschnitten (20, 24) erhöhten Nockengeschwindigkeit (v) abläuft.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Öffnungsrampe (γ) des Nockens (18) in dem Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt (21) eine lokale Erhöhung ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erhöhte Nockengeschwindigkeit (v) innerhalb des Verriegelungsspiel-Rampenabschnitts (21) als ein Geschwindigkeitsüberschwinger (25) verläuft.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Ventiltriebsglied (1) als ein Stößel ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das schaltbare Ventiltriebsglied (1) ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement aufweist.
Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das hydraulische Ventilspielausgleichselement als ein Reverse Spring-Ausgleichselement (3) ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt (21) zwischen einem Rampenabschnitt zur Kompensation eines Einsinkens des hydraulischen Ventilspielausgleichselementes und einem Rampenabschnitt (24), in dem die Verriegelungsmittel (12) an einer Gegenfläche anliegen, ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Verriegelungsspiel-Rampenabschnitt (21) zwischen einem Rampenabschnitt (20) zur Kompensation eines Leerhubes des Reverse Spring Hydraulischen Ventilspielausgleichselementes (3) und dem Rampenabschnitt (24), in dem die Verriegelungsmittel (12) an einer Gegenfläche anliegen, ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Gesamtrampenlängen der Nocken (18) in einem Verbrennungsmotor mit schaltbaren und nicht schaltbaren Ventiltriebsgliedern (1, 2) über eine Kürzung des Verriegelungsspiel-Rampenabschnitts (21) der entsprechenden Nocken (18) mit Hilfe des Geschwindigkeitsüberschwingers (25), wenigstens näherungsweise angelichen sind.