-
Die
Erfindung betrifft einen zwangsgesteuerten Ventiltrieb zum Steuern
der Öffnungs-
und Schließbewegung
mindestens einer Ventileinrichtung, mit mindestens einem angetriebenen Öffnungsnockenelement
mit einer Öffnungskontur,
das über einen
Druckstößel mit
einem Ventilstößel gekoppelt ist,
und mit mindestens einem angetriebenen Schließnockenelement.
-
Zwangsgesteuerte
Ventiltriebe oder Ventilsteuerungen werden auch als desmodromische
Ventilsteuerungen bezeichnet. Aus dem US-Patent
US 1,238,175 ist ein zwangsgesteuerter
Ventiltrieb bekannt, der ein Nockenelement mit einer Nockennut aufweist,
in die ein Anbindungselement eingreift. Aus der internationalen
Patentanmeldung
WO
01/12958 A1 ist ein Ventiltrieb mit einem angetriebenen
Nockenelement, einem von dem Nockenelement verschieb- oder verschwenkbaren
Ventilglied und einem flexiblen Umschließungselement bekannt, in dem das
Nockenelement drehbar angeordnet ist.
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, einen zwangsgesteuerten Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1 zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig herstellbar
ist.
-
Die
Aufgabe ist bei einem zwangsgesteuerten Ventiltrieb zum Steuern
der Öffnungs-
und Schließbewegung
mindestens einer Ventileinrichtung, mit mindestens einem angetriebenen Öffnungsnockenelement
mit einer Öffnungskontur,
das über einen
Druckstößel mit
einem Ventilstößel gekoppelt ist,
und mit mindestens einem angetriebenen Schließnockenelement, dadurch gelöst, dass
das Schließnockenelement
eine Schließkontur
aufweist und über
einen Zugstößel mit
dem Ventilstößel gekoppelt
ist. Der Zugstößel dient
dazu, die von der Schließkontur
des Schließnockenelements
erzeugte Schließbewegung
auf den Ventilstößel zu übertragen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstößel in dem
Zugstößel angeordnet
ist. Durch die Unterbringung des Druckstößels, zumindest teilweise,
in dem Zugstößel wird
Bauraum eingespart. Darüber
hinaus kann der Zugstößel geschlossen
ausgeführt
sein, um eine geschützte
Unterbringung des Druckstößels und
weiterer Elemente zu ermöglichen.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zugstößel mindestens
eine Tragschulter aufweist, die in das Schließnockenelement eingreift. Die
Tragschulter dient dazu, den Zugstößel bei der Schließbewegung
mit dem vorzugsweise schalenförmig
ausgebildeten Schließnockenelement
zu koppeln. Die Tragschulter liegt an der Schließkontur des Schließnockenelements
an.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass die Tragschulter
eine Rampengeometrie aufweist, an der eine komplementär ausgebildete
Rampengeometrie anliegt, die an dem Schließnockenelement ausgebildet
ist. Die miteinander zusammenwirkenden Rampengeometrien ermöglichen
auf einfache Art und Weise einen Spielausgleich in axialer Richtung.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass eines von zwei
Schließnockenelementen,
zwischen denen das Öffnungsnockenelement
angeordnet ist, drehfest, aber in axialer Richtung bewegbar mit
einem Antriebselement verbunden ist. Vorzugsweise ist das bewegbare
Schließnockenelement,
insbesondere unter Zwischenschaltung eines Federelements, mit einer
ringförmigen
Verstellmutter beaufschlagt.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Öffnungsnockenelement
und dem Druckstößel ein
Gleitstück
angeordnet ist. Über das
Gleitstück
wird die Öffnungskontur
von dem Öffnungsnockenelement
auf den Druckstößel übertragen.
Die Gestalt des Gleitstücks
ist vorzugsweise so an die Gestalt des Zugstößels angepasst, dass die beiden
Teile relativ zueinander in der Bewegungsrichtung der Ventileinrichtung
relativ zueinander bewegbar sind.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Zugstößel einen
Kragen aufweist, der ein Kopplungselement umgreift, das an dem Ventilstößel befestigt
ist. Der Kragen dient dazu, den Zugstößel bei der Schließbewegung
mit dem Ventilstößel zu koppeln.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kragen
und dem Kopplungselement mindestens ein Spielausgleichselement eingespannt
ist. Bei dem Spielausgleichselement kann es sich zum Beispiel um
eine Tellerfeder oder um ein hydraulisches Spielausgleichselement,
wie zum Beispiel einen Spielausgleichskolben, handeln.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass das Kopplungselement
einen Kopplungsring umfasst, der mit Hilfe eines Klemmrings an dem
Ventilstößel befestigt
ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine stabile Befestigung
des Kopplungsrings an dem Ventilstößel ermöglicht.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstößel mindestens
ein Spielausgleichselement umfasst. Bei dem Spielausgleichselement kann
es sich zum Beispiel um eine Tellerfeder oder um ein hydraulisches
Spielausgleichselement, wie zum Beispiel einen Spielausgleichskolben,
handeln.
-
Ein
weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
des Ventiltriebs ist dadurch gekennzeichnet, dass der Ventiltrieb
zum Antreiben von zwei Ventileinrichtungen jeweils mindestens ein Öffnungsnockenelement
und mindestens ein Schließnockenelement
aufweist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise ein zwangsgesteuerter
Ventiltrieb für
zwei Ventileinrichtungen geschaffen.
-
Weitere
Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus
der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung
zwei Ausführungsbeispiele
im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 eine
perspektivische Darstellung eines Ventiltriebs gemäß einem
ersten Ausführungsbeispiel;
-
2 den
Ventiltrieb aus 1 in der Vorderansicht;
-
3 den
Ventiltrieb aus 1 in der Draufsicht;
-
4 den
Ventiltrieb aus 1 in einer Seitenansicht von
rechts;
-
5 eine
perspektivische Darstellung eines Ventiltriebs gemäß einem
zweiten Ausführungsbeispiel;
-
6 den
Ventiltrieb aus 5 in der Vorderansicht;
-
7 den
Ventiltrieb aus 5 in der Draufsicht und
-
8 den
Ventiltrieb aus 5 in einer Seitenansicht von
rechts.
-
In
den 1 bis 4 ist ein zwangsgesteuerter
Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines
Kraftfahrzeugmotors, in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der
zwangsgesteuerte Ventiltrieb 1 dient dazu, die Öffnungs-
und Schließbewegung
von zwei Ventilen 4, 5 zu steuern. Die beiden Ventile 4, 5 weisen
jeweils einen Ventilteller 6, 7 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 Schließbewegungsrichtung
der Ventilteller 6, 7 ist durch einen Pfeil 9 angegeben.
Die Öffnungsbewegungsrichtung
der Ventilteller 6, 7 ist durch einen Pfeil 10 angegeben.
Die Ventilteller 6, 7 sind jeweils einstückig mit
einem Ventilschaft 2, 3 verbunden. Die Ventilschäfte 2, 3 sind
jeweils in Längsrichtung
hin und her bewegbar geführt.
-
Der
Ventilschaft 3 ist über
einen Zugstößel 8 und
einem Druckstößel 10 mit
einer Antriebsnockeneinrichtung 12 antriebsmäßig gekoppelt.
Die Antriebsnockeneinrichtung 12 ist durch eine Antriebswelle 14 angetrieben.
-
Das
dem Ventilteller 7 abgewandte Ende 13 des Ventilstößels 3 ist
indirekt durch ein Öffnungsnockenelement 16 beaufschlagt.
Das Öffnungselement 16 ist,
ebenso wie eine Antriebshülse 17 oder über die
Antriebshülse 17,
drehfest mit der Antriebswelle 14 verbunden. Das Öffnungselement 16 ist
in axialer Richtung, das heißt
in Richtung der Drehachse der Antriebswelle 14, zwischen
einem ersten Schließnockenelement 21 und
einem zweiten Schließnockenelement 22 angeordnet.
Das zweite Schließnockenelement 22 ist
auf der Antriebshülse 17 relativ
zu dem ersten Schließnockenelement 21 in
axialer Richtung bewegbar angeordnet. Das zweite Schließnockenelement 22 ist
in axialer Richtung durch eine Ringmutter 24 auf der Antriebshülse 17 fixiert.
Zwischen der Ringmutter 24 und dem zweiten Schließnockenelement 22 ist
eine Tellerfeder 25 eingespannt. Die beiden Schließnockenelemente 21 und 22 sind über eine
nicht dargestellte Verzahnung radial spielfrei und in axialer Richtung
zu der Antriebswelle 14, die auch als Nockenwelle bezeichnet
wird, bewegbar gelagert.
-
Das Öffnungsnockenelement 16 weist
eine äußere Nockenkontur 28 auf,
an der ein Gleitstück 29 anliegt.
Das Gleitstück 29 ist
zwischen der äußeren Nockenkontur 28 des Öffnungsnockenelements 16 und
dem dem Ventilteller 7 abgewandten Ende des Druckstößels 10 angeordnet.
An dem dem Ventilteller 7 zugewandten Ende des Druckstößels 10 ist
ein hydraulischer Spielausgleichskolben 31 vorgesehen. Der
hydraulische Spielausgleichskolben 31 ist unter Vorspannung
zwischen dem Druckstößel 10 und dem
Ende 13 des Ventilstößels 3 eingespannt.
-
An
dem Ende 13 des Ventilstößels 3 ist mit Hilfe
eines Klemmrings 33 ein Kopplungsring 34 befestigt.
Der Kopplungsring 34 wird von einem Kragen 36 umgriffen,
der sich von dem dem Ventilteller 7 zugewandten Ende des
Zugstößels 8 radial
nach innen erstreckt. Zwischen dem Kragen 36 und dem Kopplungsring 34 ist
eine Tellerfeder 37 eingespannt.
-
An
seinem dem Ventilteller 7 abgewandten Ende weist der Zugstößel 8 eine
Tragschulter 39 mit einer Rampe 40 auf, die an
einer Rampe 41 anliegt, die an einer Innenkontur 42 des
Schließnockenelements 12 ausgebildet
ist. Auf der der Tragschulter 39 entgegengesetzten Seite
weist der Zugstößel 8 eine weitere
Tragschulter 44 auf, die analog zu der Tragschulter 39 ausgebildet
ist und an einer Innenkontur des Schließnockenelements 21 anliegt.
-
Bei
dem in den 1 bis 4 dargestellten Ventiltrieb 1 wird
ein Öffnen
des Ventils 5 durch das Öffnungsnockenelement 16 bewirkt,
das unter Zwischenschaltung des Gleitstücks 29, des Druckstößels 10 und
des hydraulischen Spielausgleichskolbens 31 mit dem Ende 13 des
Ventilschafts 3 gekoppelt ist. Das Schließen des
Ventils 5 wird durch die beiden Schließnockenelemente 21 und 22 bewirkt, die über die
beiden Tragschultern 39, 44, den Zugstößel 8,
die Tellerfeder 37 und den Kopplungsring 34 mit
dem Ventilschaft 3 gekoppelt sind.
-
Die
Toleranzen im Ventiltrieb werden zum einen über den hydraulischen Spielausgleichskolben 31 ausgeglichen.
Darüber
hinaus werden die beiden Schließnockenelemente 21 und 22 über schräge Rampen 40, 41 zugestellt.
Dabei wird mit der Ringmutter 24 über die Tellerfeder 25 die
Toleranz der Ventilachse zugestellt und eine definierte Kraft in
den Ventiltrieb 1 als Schließkraft bei nicht geöffnetem Ventil 5 eingebracht.
Dazu sind die beiden Schließnockenelemente 21 und 22 über die
nicht dargestellte Verzahnung radial spielfrei und in Axialrichtung
auf der Nockenwelle 14 beweglich gelagert. Alternativ kann
eine Spieleinstellung zwischen den beiden Ventilen 4 und 5 vorgesehen
sein. In diesem Fall kann die Lagerung der Nockenwelle 14 zwischen den
Ventilen 4, 5 angeordnet sein. Dann kann die Einstellung
des Spiels auch über
verschieden breite Lagerdeckel erfolgen.
-
Der
Ventilschaft 2 des Ventils 4 ist durch ein Nockenöffnungselement 48 angetrieben,
das zwischen zwei Schließnockenelementen 46 und 50 angeordnet
ist. Das Schließnockenelement 50 ist
durch eine Ringmutter 52 beaufschlagt. In die Schließnockenelemente 46 und 50 greifen
Tragschultern 54 und 55 ein, die von einem Zugstößel 58 ausgehen. Der
Zugstößel 58 ist
geschlossen ausgeführt
und durch einen Kragen 59 mit dem Ventilschaft 2 des Ventils 4 gekoppelt.
-
In
den 5 bis 8 ist ein ähnlicher Ventiltrieb 61 wie
in den 1 bis 4 in verschiedenen Ansichten
dargestellt. Zur Bezeichnung gleicher oder ähnlicher Teile werden gleiche
Bezugszeichen verwendet. Um Wiederholungen zu vermeiden, wird auf
die vorangegangene Beschreibung der 1 bis 4 verwiesen.
Im Folgenden wird nur auf die Unterschiede zwischen den beiden Ausführungsbeispielen
eingegangen.
-
Bei
dem Ventiltrieb 61 ist ein Öffnungsnockenelement 63 mit
einer Außenkontur 64 an
der Nockenwelle befestigt. Des Weiteren ist ein Schließnockenelement 65 mit
einer Innenkontur 66 an der Antriebswelle oder Nockenwelle 14 befestigt.
Zwischen der Außenkontur 64 des Öffnungsnockenelements 63 und
dem Druckstößel 10 ist
das Gleitstück 29 angeordnet.
Der hydraulische Spielausgleichskolben 31 ist zwischen
dem Druckstößel 10 und
einem Kopplungselement 68 eingespannt, das auch als Zugjoch
bezeichnet wird. Zwischen dem Zugjoch 68 und einem Kragen 74,
der von dem Zugstößel 8 ausgeht,
sind zwei hydraulische Spielausgleichskolben 71, 72 eingespannt.
An seinem dem Kragen 74 abgewandten Ende weist der Zugstößel 8 eine
Tragschulter 76 auf, die an der Innenkontur 66 des
Schließnockenelements 65 anliegt.
-
Analog
ist der Ventilschaft 2 des Ventils 4 über einen
Zugstößel 77,
in dem ein nicht dargestellter Druckstößel angeordnet ist, über zwei
Tragschultern 78, 79 mit zwei Schließnockenelementen 80 und 81 gekoppelt.
Zwischen den beiden Schließnockenelementen 80 und 81 ist
ein Öffnungsnockenelement 82 angeordnet.