DE102007048931A1

DE102007048931A1 - Valve gear device for internal-combustion engine, has stroke adjuster including intermediate shaft around which cam shaft changing valve elevation curve is supported and is movable along cam follower element

Info

Publication number: DE102007048931A1
Application number: DE200710048931
Authority: DE
Inventors: Josef Dipl.-Ing. Astner
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-10-12
Filing date: 2007-10-12
Publication date: 2009-01-29

Abstract

The device has a cam shaft (10) including a cam (12) with a cam profile (14). A cam follower element (18) grips the cam profile and a gas exchange valve (20) of an internal-combustion engine is actuated depending on the cam profile. A stroke adjuster (22) changes a valve elevation curve of the gas exchange valve. The stroke adjuster includes an intermediate shaft (24) around which the cam shaft changing the valve elevation curve is supported and is movable along the cam follower element. The intermediate shaft is connected with a drive wheel (26) of the cam shaft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.The The invention relates to a valve control device for an internal combustion engine in the preamble of claim 1 specified type.

Eine derartige Ventilsteuerungsvorrichtung ist beispielsweise bereits aus der DE 101 40 635 A1 als bekannt zu entnehmen. Die Ventilsteuerungsvorrichtung umfasst dabei eine Nockenwelle, welche wenigstens einen Nocken mit einer vorbestimmten Nockenkontur aufweist, sowie ein als Kipphebel ausgebildetes Nockenfolgerelement, mittels welchem die Nockenkontur abgreifbar und ein Gaswechselventil der Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Nockenkontur bestätigbar ist. Die Nockenkontur des Nockens bestimmt dabei beim Öffnen und Schließen des Gaswechselventils dessen Ventilhebungskurve, über welche Parameter wie Öffnungsdauer, Hubgeschwindigkeit, Ventilhub und Bewegungsablauf charakterisiert sind. Weiterhin umfasst die Ventilsteuerungsvorrichtung eine Hubverstelleinrichtung, mittels welcher die Ventilhebungskurve des Gaswechselventils veränderbar ist, um ein hubvariable Ventilsteuerung zu ermöglichen. Die Hubverstelleinrichtung besteht dabei aus einer ersten Rolle, welche durch den Nocken in einer Kulisse bewegt wird, und einer zweiten Rolle, welche an einer Kontur einer verstellbaren Leiste abwälzt und eine Arbeitskurve aufweist, die mit dem Nockenfolgerelement zusammenwirkt.Such a valve control device is for example already in the DE 101 40 635 A1 to be known as known. The valve control device in this case comprises a camshaft which has at least one cam with a predetermined cam contour, and a cam follower element designed as a rocker arm, by means of which the cam contour can be tapped off and a gas exchange valve of the internal combustion engine can be confirmed as a function of the cam contour. The cam contour of the cam determines when opening and closing the gas exchange valve its valve lift curve, via which parameters such as opening time, stroke speed, valve lift and movement are characterized. Furthermore, the valve control device comprises a Hubverstelleinrichtung by means of which the valve lift curve of the gas exchange valve is variable to allow a variable-stroke valve control. The Hubverstelleinrichtung consists of a first roller, which is moved by the cam in a gate, and a second roller, which rolls on a contour of an adjustable bar and having a working curve, which cooperates with the cam follower element.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ventilsteuerungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche konstruktiv einfacher ausgebildet ist.task The present invention is a valve control device to create the type mentioned, which structurally simpler design is.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilsteuerungsvorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.The The object is achieved by a valve control device solved with the features of claim 1. advantageous Embodiments with appropriate and non-trivial Further developments of the invention are in the subclaims specified.

Eine Ventilsteuerungsvorrichtung, welche konstruktiv einfacher ausgebildet ist, ist erfindungsgemäß dadurch geschaffen, dass die Hubverstelleinrichtung eine Zwischenwelle umfasst, um welche die Nockenwelle zur Veränderung der Ventilhebungskurve verschwenkbar gelagert und entlang des Nockenfolgerelements bewegbar ist. Mit anderen Worten wird zur Veränderung der Ventilhebungskurve des Gaswechselventils die Nockenwelle selbst bewegt, wodurch keine konstruktiv aufwändige Hubverstelleinrichtung mit Rollen, Kulissenführung, Schieber und dergleichen benötigt wird. Neben der dadurch erzielbaren Einsparung von Herstellungskosten und Montagezeit besitzt die erfindungsgemäße Ventilsteuerungsvorrichtung zudem einen sehr geringen Bauraumbedarf.A Valve control device, which structurally simpler design is, is inventively created by the fact that the Hubverstelleinrichtung includes an intermediate shaft to which the camshaft to change the valve lift curve pivotally mounted and movable along the cam follower element is. In other words, to change the valve lift curve the gas exchange valve moves the camshaft itself, causing no structurally complex stroke adjustment device with rollers, Slotted guide, slide and the like required becomes. In addition to the resulting savings in manufacturing costs and assembly time has the valve control device according to the invention also a very small space requirement.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass ein mit dem Nocken in Wirkverbindung stehender Kontaktbereich des Nockenfolgerelements im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet ist, wobei eine Drehachse der Zwischenwelle den Mittelpunkt des Kreisbogens bildet. Dies ermöglicht es, dass sich zumindest in einem Grundkreiskonturbereich des Nockens die Lage des Nockenfolgerelements beim Verschwenken der Nockenwelle nicht ändert und das Ventilspiel somit beim Verändern der Ventilhebungskurve konstant bleibt.In an advantageous embodiment of the invention is provided a contact area operatively connected to the cam the cam follower element in cross-section circular arc-shaped is, wherein an axis of rotation of the intermediate shaft, the center of the Arc forms. This makes it possible, at least in a base circle contour area of the cam, the position of the cam follower element does not change during pivoting of the camshaft and that Valve clearance thus when changing the valve lift curve remains constant.

Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, dass die Zwischenwelle mit einem Antriebsrad der Nockenwelle in Wirkverbindung steht. Auf diese Weise wird die Nockenwelle beim Verschwenken um die Zwischenwelle gleichzeitig um die eigene Drehachse gedreht, wodurch eine einfache Einflussnahme auf die Steuerzeiten der Ventilsteuerungsvorrichtung genommen werden kann.Further Benefits result from the fact that the intermediate shaft with a Drive wheel of the camshaft is in operative connection. This way will the camshaft when pivoting about the intermediate shaft simultaneously rotated around its own axis of rotation, creating a simple influence be taken to the timing of the valve control device can.

Dabei hat es sich als vorteilhaft gezeigt, dass die Zwischenwelle und das Antriebsrad derart aneinander angepasst sind, dass ihr Übersetzungsverhältnis eins oder ungleich eins ist. Bei einem Übersetzungsverhältnis von eins kann die Ventilhebungskurve verändert werden, ohne die Steuerzeiten zu verändern. Umgekehrt lassen sich bei einem Übersetzungsverhältnis größer oder kleiner eins gezielte Steuerzeitverschiebungen realisieren.there It has proved to be advantageous that the intermediate shaft and the drive wheel are adapted to each other so that their gear ratio one or not equal to one. At a gear ratio from one, the valve lift curve can be changed without changing the timing. Conversely, it is possible larger at a gear ratio or smaller one realize targeted tax time shifts.

Indem das Nockenfolgerelement als Schlepphebel ausgebildet ist, kann durch eine entsprechende Ausgestaltung beider Hebelarme des Schlepphebels ein zusätzlicher Einfluss auf das Übersetzungsverhältnis des durch die Nockenkontur bestimmten Nockenhubs auf die Ventilhebungskurve des Gaswechselventils genommen werden. Zudem sind die auf den Schlepphebel wirkenden Kräfte im Vergleich zu anderen Lösungen wie etwa Kipphebel oder Tassenstößel vergleichsweise gering.By doing the cam follower element is designed as a drag lever, can by a corresponding embodiment of the two lever arms of the finger lever an additional influence on the gear ratio of the cam contour determined by the cam contour on the valve lift curve of Gas exchange valve are taken. They are also on the rocker arm acting forces compared to other solutions such as rocker arms or bucket tappets comparatively low.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the following description of an embodiment as well as from the drawings. Showing:

1 eine schematische seitliche Schnittansicht einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel, wobei mittels einer Hubverstelleinrichtung eine Ventilhebungskurve mit einem geringen Ventilhub eingestellt ist; 1 a schematic sectional side view of a valve control device according to an embodiment, wherein by means of a Hubverstelleinrichtung a valve lift curve is set with a small valve lift;

2 eine schematische seitliche Schnittansicht der in 1 Ventilsteuerungsvorrichtung, wobei mittels der Hubverstelleinrichtung die Ventilhebungskurve mit einem großen Ventilhub eingestellt ist; und 2 a schematic sectional side view of the in 1 Valve control device, wherein by means of the Hubverstelleinrichtung the valve lift curve is set with a large valve lift; and

3 ein schematisches Diagramm mehrerer Ventilhebungskurven in Abhängigkeit einer Winkelstellung in der Nockenwelle. 3 a schematic diagram of several valve lift curves as a function of Win Kelstellung in the camshaft.

1 zeigt eine schematische seitliche Schnittansicht einer Ventilsteuerungsvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Ventilsteuerungsvorrichtung umfasst dabei eine Nockenwelle 10, welche zumindest einen Nocken 12 mit einer Nockenkontur 14 aufweist. Der Nocken 12 steht dabei in Wirkverbindung mit einem Kontaktbereich 16 eines als Schlepphebel ausgebildeten Nockenfolgerelements 18, mittels welchem die Nockenkontur 14 abgreifbar und ein Gaswechselventil 20 einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine in Abhängigkeit der Nockenkontur 14 betätigbar ist. Die Ventilsteuerungsvorrichtung umfasst weiterhin eine Hubverstelleinrichtung 22, mittels welche eine Ventilhebungskurve V (siehe 3) des Gaswechselventils 20 veränderbar ist. Die Hubverstelleinrichtung 22 umfasst dabei eine Zwischenwelle 24, um welche die Nockenwelle 10 zur Veränderung der Ventilhebungskurve V verschwenkbar gelagert ist. Dabei ist der Kontaktbereich 16 des Nockenfolgerelements 18 im Querschnitt kreisbogenförmig ausgebildet, wobei eine Drehachse M der Zwischenwelle 24 den Mittelpunkt des Kreisbogens bildet. Die Zwischenwelle 24 steht weiterhin mit einem Antriebsrad 26 der Nockenwelle in Wirkverbindung. Beim Verschwenken der Nockenwelle um einen Winkel α wird dadurch der Nocken 12 entlang des Kontaktbereichs 16 bewegt, ohne dass sich in einem Grundkreisbereich der Nockenkontur 14 die Lage des Nockenfolgerelements 18 beim Schwenkvorgang der Nockenwelle 10 ändert. Auf diese Weise bleibt das Ventilspiel beim Verändern der Ventilhebungskurve V konstant. Da zudem die Zwischenwelle 24 und das Antriebsrad 26 derart aneinander angepasst sind, dass ihr Übersetzungsverhältnis eins ist, führt ein Verschwenken der Nockenwelle 10 um die Zwischenwelle 24 gleichzeitig zu einer Verdrehung der Nockenwelle 10 um ihre Drehachse D, welche der Verschwenkbewegung entgegengerichtet und gleich groß ist. Auf diese Weise ändert sich lediglich die Größe des Ventilhubs H (siehe 3), ohne dass sich die Steuerzeiten ändern. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Zwischenwelle 24 und das Antriebsrad 26 der Nockenwelle 10 im gezeigten Ausführungsbeispiel den gleichen Durchmesser bzw. die gleiche Anzahl an Zähnen besitzen. Alternativ kann jedoch auch vorgesehen sein, dass das Übersetzungsverhältnis der Paarung aus der Zwischenwelle 24 und dem Antriebsrad 26 einen von eins abweichenden Wert besitzt, wodurch sich gezielte Steuerzeitverschiebungen beim Verändern der Ventilhebungskurve V realisieren lassen. Das Übersetzungsverhältnis des Nockenfolgerelements 18 und damit der Ventilhub H des betätigten Gaswechselventils 20 wird bei einem gegebenen Winkel α durch den Quotient L2/L1 bestimmt. 1 shows a schematic sectional side view of a valve control device according to an embodiment. The valve control device comprises a camshaft 10 which at least one cam 12 with a cam contour 14 having. The cam 12 stands in operative connection with a contact area 16 a trained as a follower cam follower element 18 , by means of which the cam contour 14 tapped and a gas exchange valve 20 an internal combustion engine, not shown in dependence of the cam contour 14 is operable. The valve control device further comprises a stroke adjusting device 22 , by means of which a valve lift curve V (see 3 ) of the gas exchange valve 20 is changeable. The stroke adjustment 22 includes an intermediate shaft 24 to which the camshaft 10 to change the valve lift curve V is pivotally mounted. Here is the contact area 16 the cam follower element 18 formed in a circular arc in cross-section, wherein a rotation axis M of the intermediate shaft 24 forms the center of the arc. The intermediate shaft 24 still stands with a drive wheel 26 the camshaft in operative connection. When pivoting the camshaft by an angle α thereby becomes the cam 12 along the contact area 16 moved, without that in a base circle area of the cam contour 14 the position of the cam follower element 18 during the pivoting action of the camshaft 10 changes. In this way, the valve clearance when changing the valve lift curve V remains constant. As well as the intermediate shaft 24 and the drive wheel 26 are adapted to each other so that their gear ratio is one, performs a pivoting of the camshaft 10 around the intermediate shaft 24 simultaneously to a rotation of the camshaft 10 about its axis of rotation D, which is opposite to the pivoting movement and the same size. In this way, only the size of the valve lift H changes (see 3 ) without changing the timing. This is made possible by the fact that the intermediate shaft 24 and the drive wheel 26 the camshaft 10 in the illustrated embodiment have the same diameter or the same number of teeth. Alternatively, however, it can also be provided that the transmission ratio of the pairing from the intermediate shaft 24 and the drive wheel 26 has a value deviating from one, whereby targeted control time shifts when changing the valve lift curve V can be realized. The gear ratio of the cam follower element 18 and thus the valve lift H of the actuated gas exchange valve 20 is determined at a given angle α by the quotient L2 / L1.

2 zeigt eine schematische seitliche Schnittdarstellung der in 1 gezeigten Ventilsteuerungsvorrichtung. Im Unterschied zu 1 ist hierbei die Nockenwelle 10 derart um die Zwischenwelle 24 verschwenkt, dass sich eine Ventilhebungskurve V mit einem großen Ventilhub H des Gaswechselventils 20 ergibt. 2 shows a schematic side sectional view of the in 1 shown valve control device. In contrast to 1 Here is the camshaft 10 so around the intermediate shaft 24 pivots that a valve lift curve V with a large valve lift H of the gas exchange valve 20 results.

3 zeigt eine schematisches Diagramm mit mehreren Ventilhubkurven V1–3 in Abhängigkeit einer Winkelstellung KW der Nockenwelle 10. Dabei ist insbesondere erkennbar, dass sich durch Verschwenken der Nockenwelle 10 um die Zwischenwelle 24 unterschiedliche Ventilhebungskurven V1–3 mit unterschiedlichen Ventilhüben H ergeben, ohne dass es zu Veränderungen der Steuerzeiten kommt. 3 shows a schematic diagram with several valve lift V1-3 as a function of an angular position KW of the camshaft 10 , It can be seen in particular that by pivoting the camshaft 10 around the intermediate shaft 24 give different valve lift curves V1-3 with different valve strokes H, without causing changes in the timing.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10140635 A1 [0002]

Claims

Valve control device for an internal combustion engine, comprising: - a camshaft ( 10 ), which at least one cam ( 12 ) with a cam contour ( 14 ); A cam follower element ( 18 ), by means of which the cam contour ( 14 ) and a gas exchange valve ( 20 ) of the internal combustion engine as a function of the cam contour ( 14 ) is operable; and a stroke adjusting device ( 22 ), by means of which a valve lift curve (V) of the gas exchange valve ( 20 ) is variable, characterized in that the Hubverstelleinrichtung ( 22 ) an intermediate wave ( 24 ) about which the camshaft ( 10 ) for changing the valve lift curve (V) pivotally mounted and along the cam follower element ( 18 ) is movable.

Valve control device according to claim 1, characterized in that one with the cam ( 12 ) in contact area ( 16 ) of the cam follower element ( 18 ) is formed in a circular arc in cross-section, wherein an axis of rotation (M) of the intermediate shaft ( 24 ) forms the center of the circular arc.

Valve control device according to claim 1 or 2, characterized in that the intermediate shaft ( 24 ) with a drive wheel ( 26 ) of the camshaft ( 10 ) is in operative connection.

Valve control device according to claim 3, characterized in that the intermediate shaft ( 24 ) and the drive wheel ( 26 ) are adapted to each other such that their gear ratio is one or not equal to one.

Valve control device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cam follower element ( 18 ) is designed as a drag lever.