DE102008024875A1 - Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit verschiebbaren Nockenträgern und gegenseitiger Abstützung benachbarter Nockenträger - Google Patents
Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine mit verschiebbaren Nockenträgern und gegenseitiger Abstützung benachbarter Nockenträger Download PDFInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb (1) für Gaswechselventile (2) einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Nockenwelle (4), mehreren drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle (4) geführten, in stationären Drehlagern (17) drehbar gelagerten Nockenträgern (7) sowie Mitteln (6, 22, 23) zum axialen Verschieben der Nockenträger (7). Um einen Einsatz des Ventiltriebs (1) bei Brennkraftmaschinen zu ermöglichen, bei denen die mit dem Ventiltrieb (1) zu betätigenden Gaswechselventile (2) jedes Zylinders (3) einen geringen axialen Abstand aufweisen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, dass sich benachbarte, in Bezug zueiander verschiebbare Nockenträger (7) gegenseitig überlappen.
Description
- Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften von Brennkraftmaschinen sind Ventiltriebe bekannt, bei denen das Arbeitsspiel beeinflusst werden kann, um beispielsweise eine drehzahlabhängige Veränderung der Öffnungszeiten oder des Hubs der Gaswechselventile zu ermöglichen.
- Aus der
DE 10 2004 011 586 A1 der Anmelderin ist bereits ein Ventiltrieb der eingangs genannten Art bekannt, bei dem mehrere Nockenträger drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundnockenwelle angeordnet sind. Zur Betätigung von zwei Gaswechselventilen jedes Zylinders der Brennkraftmaschine sind auf dem zugehörigen Nockenträger zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Nockenprofilgruppen vorgesehen, von denen jede zwei verschiedene Nockenprofile aufweist. Durch axiale Verschiebung der Nockenträger auf der Grundnockenwelle zwischen zwei Verschiebestellungen lässt sich jeweils eines der beiden Nockenprofile jeder Nockenprofilgruppe mit einer Rolle eines Rollenschlepphebels des zugehörigen Gaswechselventils in Anlagekontakt bringen. Bei dem bekannten Ventiltrieb sind die Nockenträger zwischen den beiden Nockenprofilgruppen in einem Drehlager eines Nockenwellenlagerbocks des Zylinderkopfgehäuses drehbar gelagert. - Eine solche Lagerung der Nockenträger zwischen ihren beiden Nockenprofilgruppen stößt jedoch auf Probleme, wenn der axiale Abstand der beiden zu jedem Nockenträger zugehörigen Gaswechselventile verhältnismäßig klein ist. In einem solchen Fall ist auch zwischen den beiden Nockenprofilgruppen nur ein verhältnismäßig kleiner Abstand vorhanden, wodurch entweder der axiale Verschiebeweg der Nockenträger durch die Lagerböcke bzw. Drehlager stark eingeschränkt wird oder nur sehr schmale Lagerböcke bzw. Drehlager verwendet werden können, die keine ausreichende Abstützung der Nockenwelle sicherstellen bzw. hohe Flächenpressungen aushalten müssen.
- Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass er sich auch bei Brennkraftmaschinen einsetzen lässt, bei denen die mit dem Ventiltrieb zu betätigenden Gaswechselventile der Zylinder einen geringen axialen Abstand aufweisen.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich benachbarte, in Bezug zueinander verschiebbare Nockenträger gegenseitig überlappen.
- Mit der erfindungsgemäßen Merkmalskombination wird es möglich, Ventiltriebe der eingangs genannten Art auch bei solchen Brennkraftmaschinen einzusetzen, bei denen die Einlass- und/oder Auslassventile jedes Zylinders einen geringen axialen Abstand aufweisen, da die Nockenträger durch die gegenseitige Überlappung und Verschiebbarkeit benachbarter Nockenträger in axialer Richtung verlängert werden können, ohne dass ihr Verschiebeweg auf der Einlass- oder Auslassnockenwelle dadurch verkürzt werden muss. Dies gestattet es, die Nockenträger bis in Drehlager hinein zu verlängern, die gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung nicht mehr wie bisher jeweils zwischen einem Paar von Einlass- oder Auslassventilen jedes Zylinders sondern beiderseits von jedem Zylinder angeordnet sind.
- Eine weitere bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass sich benachbarte Nockenträger mindestens teilweise innerhalb eines Drehlagers zwischen benachbarten Zylindern überlappen und beim Verschieben von einem der beiden Nockenträger im Bereich der Überlappung aufeinander gleiten, wobei sich die benachbarten Nockenträger in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Verschiebstellung mehr oder weniger stark überlappen.
- Um trotz einer gegenseitigen Verschiebbarkeit benachbarter Nockenträger in Bezug zueinander eine gegenseitige Überlappung über den gesamten Umfang der Nockenträger zu gewährleisten, weisen die Nockenträger bevorzugt röhrenförmige, zur Drehachse der Nockenwelle koaxiale Stirnenden auf, wobei die beiden einander zugewandten Stirnenden benachbarter Nockenträger nach Art eines Teleskoprohrs ineinander greifen.
- Um für eine gegenseitige Abstützung zweier innerhalb eines Drehlagers ineinander greifender Nockenträgerstirnenden zu sorgen, weist vorzugsweise eines der beiden röhrenförmigen Stirnenden einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser des Drehlagers entspricht, während sein Innendurchmesser dem Außendurchmesser des anderen der beiden Stirnenden entspricht.
- Während die Drehlager für die Nockenträger aus der Mitte der Nockenträger heraus zu deren Stirnenden verlagert sind, sind umgekehrt die Mittel zum axialen Verschieben der Nockenträger statt wie bisher an den Stirnenden der Nockenträger vorzugsweise nahe der Mitte der Nockenträger angeordnet.
- Entsprechendes gilt auch für Mittel zum Arretieren jedes Nockenträgers in unterschiedlichen Verschiebestellungen, die bei den Nockenträgern bekannter Ventiltriebe ebenfalls an den Stirnenden der Nockenträger angeordnet sind und bei den erfindungsgemäßen Nockenträgern vorzugsweise nahe der Mitte angeordnet sind.
- Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
-
1 : eine Oberseitenansicht von Teilen eines Ventiltriebs für Paare von Einlassventilen von drei Zylindern eines 6-Zylinder-V-Motors mit mehreren auf einer Nockenwelle verschiebbaren, einander überlappenden Nockenträgern; -
2 : eine horizontale Längsschnittansicht entlang einer Mittelachse der Nockenwelle; -
3 : eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Nockenwelle aus2 ; -
4 : eine perspektivische Ansicht eines Teil des Ventiltriebs an einem Stirnende der Nockenwelle. - Bei dem in der Zeichnung nur teilweise dargestellte Ventiltrieb
1 für Paare von Einlassventilen2 (4 ) von drei Zylindern3 eines 6-Zylinder-Dieselmotors in V-Bauweise mit einer obenliegenden, in einem Zylinderkopfgehäuse5 (4 ) des Dieselmotors drehbar gelagerten Nockenwelle4 lassen sich der Hub und die Öffnungszeiten der beiden von der Nockenwelle4 betätigten Einlassventile2 jedes Zylinders3 verstellen. - Der Ventiltrieb
1 umfasst dazu für jeden Zylinder3 bzw. für jedes Paar von Einlassventilen2 einen drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle4 montierten Nockenträger7 , sowie einen Aktuator6 (1 ) zum Verschieben des Nockenträgers7 zwischen zwei im axialen Abstand voneinander angeordneten definierten Verschiebestellungen. - Die drei hohlzylindrischen Nockenträger
7 weisen an ihrem äußeren Umfang jeweils zwei im axialen Abstand voneinander angeordnete Nockenpaare8 ,9 auf, von denen jedes aus zwei Nocken10 ,11 mit unterschiedlichen Hubkonturen besteht. Wie am besten in4 dargestellt, wirkt jedes der beiden Nockenpaare8 ,9 mit einer Rolle12 eines schwenkbar gelagerten Rollenschlepphebels13 des zugehörigen Einlassventils2 zusammen. Durch eine axiale Verschiebung des Nockenträgers7 kann die Rolle12 nach Bedarf mit einem der beiden Nocken10 ,11 des Nockenpaars8 bzw.9 in Anlagekontakt gebracht werden, so dass sie sich während jeder Umdrehung der Nockenwelle4 einmal über die Hubkontur des Nockens10 ,11 hinwegbewegt und dabei den Rollenschlepphebel13 unter Öffnen des Ventils2 verschwenkt. Durch unterschiedliche Hubkonturen der beiden Nocken10 ,11 können der Hub und die Öffnungszeit jedes Ventils2 in Abhängigkeit von der Verschiebestellung des Nockenträgers7 unabhängig vom Hub und der Öffnungszeit der Ventile2 der anderen Zylinder3 zum Beispiel drehzahlabhängig verändert werden. - Die drei Nockenträger
7 weisen jeweils eine identische Ausbildung auf und besitzen jeweils zwei röhrenförmige, zu einer Drehachse14 der Nockenwelle6 koaxiale Stirnenden15 ,16 (2 und3 ), die jeweils in eines von vier Gleitlagern17 ragen, welche zur drehbaren Lagerung der Nockenträger7 und damit der Nockenwelle4 im Zylinderkopfgehäuse5 dienen. Darüber hinaus sind zwei weitere Gleitlager18 vorgesehen, in denen die beiden entgegengesetzten Stirnenden der Nockenwelle4 gelagert sind, wie am besten in2 dargestellt. Sämtliche Gleitlager17 ,18 umfassen zwei miteinander verschraubte Lagerhalbschalen, die im Zylinderkopfgehäuse5 montiert werden, wie am besten in4 am Beispiel zweier Gleitlager17 dargestellt. - Die röhrenförmigen Stirnenden
15 ,16 jedes Nockenträgers7 sind so bemessen, dass der Außendurchmesser des einen Stirnendes15 dem Innendurchmesser des zugehörigen Gleitlagers17 entspricht, in welches das Stirnende15 von einer Seite her ragt, während der Innendurchmesser des Stirnendes15 dem Außendurchmesser des entgegengesetzten Stirnendes16 bzw. des Stirnendes16 des benachbarten Nockenträgers7 entspricht, das von der entgegengesetzten Seite her in das Gleitlager17 ragt. Die einander zugewandten Stirnenden15 ,16 der beiden benachbarten Nockenträger7 überlappen sich innerhalb des Gleitlagers17 nach Art eines Teleskoprohrs, so dass sie in Bezug zueinander axial verschiebbar sind und beim Verschieben aufeinander gleiten. Dabei stützt sich das jeweils radial außen liegende Stirnende15 direkt auf einer zylindrischen inneren Lauffläche des Gleitlagers17 ab, während das jeweils radial innen liegen de Stirnende16 über das radial außen liegende Stirnende15 des benachbarten Nockenträgers7 indirekt auf der Lauffläche des Gleitlagers17 abgestützt ist. - Wie am besten in
3 dargestellt, weist das radial innen liegende Stirnende16 jedes Nockenträgers7 an seinem inneren Umfang eine Längsverzahnung20 auf, die sich noch ein Stück weit in Richtung der Mitte des Nockenträgers7 erstreckt und mit einer komplementären Außenverzahnung21 auf der Nockenwelle4 kämmt, um den Nockenträger7 drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle4 zu führen. - Die axiale Verschiebung eines Nockenträgers
7 auf der Nockenwelle4 in eine der beiden definierten Verschiebestellungen zur Verstellung des Hubs oder der Öffnungszeiten der zugehörigen Einlassventile2 erfolgt bei Bedarf und wird immer dann vorgenommen, wenn Grundkreisabschnitte der Nockenpaare8 ,9 den Rollen12 der zugehörigen Schlepphebel13 gegenüberliegen. Zur Verschiebung wird der Aktuator6 des Nockenträgers7 betätigt, der zwei nebeneinander angeordnete Mitnehmer22 (1 ) aufweist, die sich aus dem Aktuator6 ausfahren lassen. Bei der Betätigung des Aktuators6 wird einer der beiden Mitnehmer22 beim Ausfahren in eine links- bzw. rechtsgängige schraubenförmige Nut23 (vgl.4 ) im äußeren Umfang des Nockenträgers7 eingespurt, die dem einspurenden Mitnehmer22 in einer der beiden definierten Verschiebestellungen gegenüberliegt, um den Nockenträger7 während einer anschließenden Umdrehung der Nockenwelle4 infolge der Bewegung des Mitnehmers22 durch die schraubenförmige Nut23 nach links bzw. nach rechts in die jeweils andere Verschiebestellung zu verschieben. - Der Abstand der beiden Verschiebestellungen entspricht dem Mittenabstand der beiden Nocken
10 ,11 jedes Nockenpaars8 ,9 sowie dem axialen Abstand zweier Arretiernuten24 ,25 , die etwa in der Mitte jedes Nockenträgers7 in dessen innerem Umfang ausgespart sind. Die beiden Arretiernuten24 ,25 dienen zur Arretierung des Nockenträgers7 in den beiden definierten Verschiebestellungen. Die Arretierung erfolgt, indem eine in einer Querbohrung26 der Nockenwelle4 angeordnete Arretierkugel28 durch die Kraft einer Schraubendruckfeder27 gegen eine schräge Flanke29 von einer der beiden Nuten24 ,25 angepresst und dadurch eine axiale Kraftkomponente in den Nockenträger7 eingeleitet wird, um diesen gegen eine als Anschlag dienende Stirnfläche30 eines benachbarten Drehlagers17 anzupressen, wie am besten in3 dargestellt. -
- 1
- Ventiltrieb
- 2
- Einlassventil
- 3
- Zylinder
- 4
- Nockenwelle
- 5
- Zylinderkopfgehäuse
- 6
- Aktuator
- 7
- Nockenträger
- 8
- Nockenpaar
- 9
- Nockenpaar
- 10
- Nocken
- 11
- Nocken
- 12
- Rolle
- 13
- Rollenschlepphebel
- 14
- Drehachse Nockenwelle
- 15
- röhrenförmiges Stirnende Nockenträger
- 16
- röhrenförmiges Stirnende Nockenträger
- 17
- Drehlager
- 18
- Drehlager
- 20
- Innenverzahnung Nockenträger
- 21
- Außenverzahnung Nockenwelle
- 22
- Mitnehmer Aktuator
- 23
- schraubenförmige Nut
- 24
- Arretiernut
- 25
- Arretiernut
- 26
- Querbohrung Nockenwelle
- 27
- Schraubendruckfeder
- 28
- Arretierkugel
- 29
- schräge Flanke Arretiernut
- 30
- Anschlagfläche Lager
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 102004011586 A1 [0003]
Claims (13)
- Ventiltrieb für Gaswechselventile einer Brennkraftmaschine, mit mindestens einer Nockenwelle, mehreren drehfest und axial verschiebbar auf der Nockenwelle geführten, in stationären Drehlagern drehbar gelagerten Nockenträgern, sowie Mitteln zum axialen Verschieben der Nockenträger, dadurch gekennzeichnet, dass sich benachbarte, in Bezug zueinander verschiebbare Nockenträger (
7 ) gegenseitig überlappen. - Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Nockenträger (
7 ) im Bereich der Überlappung aufeinander gleiten, wenn sie in Bezug zueinander verschoben werden. - Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die benachbarten Nockenträger (
7 ) in Abhängigkeit von ihrer jeweiligen Verschiebstellung mehr oder weniger stark überlappen. - Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenträger (
7 ) röhrenförmige, zu einer Drehachse (14 ) der Nockenwelle (4 ) koaxiale Stirnenden (15 ,16 ) aufweisen, und dass die beiden einander zugewandten Stirnenden (15 ,16 ) benachbarter Nockenträger (7 ) nach Art eines Teleskoprohrs ineinander greifen. - Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines (
15 ) der beiden Stirnenden (15 ,16 ) einen Innendurchmesser aufweist, der dem Außendurchmesser des anderen (16 ) der beiden Stirnenden (15 ,16 ) entspricht. - Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die benachbarten Nockenträger (
7 ) innerhalb von einem der Drehlager (17 ) überlappen. - Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines (
15 ) der beiden Stirnenden (15 ,16 ) einen Außendurchmesser aufweist, der dem Innendurchmesser des Drehlagers (17 ) entspricht. - Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
6 ,22 ,23 ) zum axialen Verschieben der Nockenträger (7 ) nahe der axialen Mitte der Nockenträger (7 ) angeordnet sind. - Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel (
24 ,25 ,27 ,28 ) zum Arretieren jedes Nockenträgers (7 ) in mindestens zwei unterschiedlichen Verschiebestellungen. - Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel (
24 ,25 ,27 ,28 ) zum Arretieren jedes Nockenträgers (7 ) nahe der axialen Mitte der Nockenträger (7 ) angeordnet sind. - Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlager (
17 ) beiderseits von jedem Zylinder (3 ) angeordnet sind. - Ventiltrieb nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein weiteres Drehlager (
18 ), in dem ein Stirnende der Nockenwelle (4 ) gelagert ist. - Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch mindestens einen Ventiltrieb (
1 ) nach einem der vorangehenden Ansprüche.
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