DE102008036874A1

DE102008036874A1 - Ventiltrieb zum Ansteuern von Ladungswechselventilen einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008036874A1
Application number: DE102008036874A
Authority: DE
Inventors: Peter Sailer; Michael Schewe
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-08-07
Filing date: 2008-08-07
Publication date: 2010-02-11

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Übertragungsglied (3), welches über zwei Abstützelemente (7, 8) in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine schwenkbar gelagert ist und an einem den Abstützelementen (7, 8) gegenüberliegenden Ende mit mindestens einem Ladungswechselventil (4a, 4b) der Brennkraftmaschine in Kontakt steht, wobei das Übertragungsglied (3) aus einem Gestell (5) und einem darin gelagerten Schlepphebel (6) besteht, welcher mit einem zugeordneten Nocken einer Ventilnockenwelle (1) in Kontakt steht, um entsprechend der Kontur des zugeordneten Nockens eine Nickbewegung des mindestens einen Übertragungsgliedes (3) und somit eine Öffnungs- oder Schließbewegung des mindestens einen Ladungswechselventils (4a, 4b) einzuleiten, wobei ferner eines der beiden Abstützelemente (7) einen Kopfabschnitt (9) mit zumindest zwei gegenüberliegenden, gewölbt ausgebildeten Flächen aufweist, welche gemeinsam mit einer, in Richtung der Nickbewegung ausgebildeten Rundung (10) einer langlochähnlichen Ausnehmung (11) des Gestells (5) einen linienförmigen Kontakt ausbilden.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Übertragungsglied, welches über zwei Abstützelemente in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine schwenkbar gelagert ist und an einem den Abstützelementen gegenüberliegenden Ende mit mindestens einem Ladungswechselventil der Brennkraftmaschine in Kontakt steht, wobei das Übertragungsglied aus einem Gestell und einem darin gelagerten Schlepphebel besteht, welcher mit einem zugeordneten Nocken einer Ventilnockenwelle in Kontakt steht, um entsprechend der Kontur des zugeordneten Nockens eine Nickbewegung des mindestens einen Übertragungsgliedes und somit eine Öffnungs- oder Schließbewegung des mindestens einen Ladungswechselventils einzuleiten.
Hintergrund der Erfindung
Nach dem Viertaktprinzip arbeitende Brennkraftmaschinen verfügen üblicherweise über mindestens ein Einlass- und ein Auslassventil, um den zum Betrieb der Brennkraftmaschine nötigen Ladungswechsel durchführen zu können. Dabei werden Öffnungs- und Schließbewegungen der jeweiligen Ventile über Nocken einer zugeordneten Ventilnockenwelle und zwischengeschaltete Übertragungsglieder eingeleitet. Bei Brennkraftmaschinen mit hoher Leistung kommen zudem vermehrt vier Ventile pro Zylinder zum Einsatz, um die Einströmcharakteristik in den jeweiligen Zylinder zu verbessern und somit die höhere Leistung zu erreichen. In diesen Fällen finden jeweils zwei Einlass- und zwei Auslassventile pro Zylinder Anwendung. Dabei wird häufig das Übertragungsglied entsprechend ausgestaltet, um die zusammengehörenden Einlass- und Auslassventile jeweils gemeinsam anzusteuern.
Im Bereich der Ottomotoren halten zudem im vermehrten Maße dreidimensional ausgebildete Nocken der Ventilnockenwelle Einzug, um einen vollvariablen Ventiltrieb zu realisieren. Hierbei können durch eine axiale Verschiebung und/oder Verdrehung des dreidimensionalen Nockens relativ zu den Übertragungsgliedern der jeweiligen Ladungswechselventile unterschiedliche Ventilhübe und -öffnungsdauern dargestellt werden. Dadurch ist es möglich, die Ladungswechselverluste eines Ottomotors erheblich zu reduzieren.
Stand der Technik
Aus der DE 44 10 122 C2 ist eine Ventilbetätigungseinrichtung bekannt, bei welcher zwei Ladungswechselventile über einen Nocken einer Ventilnockenwelle mittels eines zwischengeschalteten Übertragungsgliedes betätigt werden. Hierzu ist das Übertragungsglied in Richtung der Ventilöffnungsbewegung verschiebbar geführt und steht über eine drehbar gelagerte Rolle mit dem Nocken in Kontakt. Entsprechend der Nockenerhebung wird bei Betrieb das Übertra gungsglied in Richtung der Ladungswechselventile verschoben und leitet dadurch eine Öffnungsbewegung der Ventile entsprechend ein.
Dem Fachmann wird allerdings klar sein, dass das Übertragungsglied auch in Form einer schlepphebelartigen Anordnung realisiert werden kann, die an einem Ende über Abstützelemente im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert ist und entsprechend des Kontaktes mit dem Nocken der Ventilnockenwelle eine Nickbewegung ausführt, was bei den am anderen Ende des Übertragungsgliedes angeordneten Ladungswechselventilen eine entsprechende Öffnungs- bzw. Schließbewegung hervorruft.
Nachteilhaft an einer derartigen Ausführung ist, dass Fertigungstoleranzen im Bereich der Zylinderkopfaufnahmebohrungen, der Abstützelemente, sowie des Übertragungsgliedes zu Problemen bei der Montage des Ventiltriebes und beim späteren Betrieb führen können.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, bei welchem Fertigungstoleranzen weitestgehend ausgeglichen werden können.
Offenbarung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die darauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass eines der beiden Abstützelemente einen Kopfabschnitt mit zumindest zwei gegenüberliegenden, gewölbt ausgebildeten Flächen aufweist, welche gemeinsam mit einer, in Richtung der Nickbewegung ausgebildeten Rundung einer langlochähnlichen Ausnehmung des Gestells einen linienförmigen Kontakt ausbilden. Durch die langlochähnli che Form der Ausnehmung und den Linienkontakt zwischen dem Abstützelement und dem Gestell kann ein Toleranzausgleich erreicht werden. Dabei wird durch den linienförmigen Kontakt zwischen dem Abstützelement mit dem die gewölbt ausgebildeten Flächen aufweisenden Kopfabschnitt und dem Gestell des Übertragungsgliedes eine zuverlässige Führung und Lagerung des Übertragungsgliedes erreicht. Ferner stellt die Ausgestaltung des Kopfabschnitts eine Verdrehsicherung des Übertragungsgliedes dar.
Mit gewölbt ausgebildeten Flächen des Kopfabschnitts sind dabei auch Krümmungen der Flächen gemeint, welche sowohl in Längsrichtung des Abstützelements als auch orthogonal hierzu ausgebildet sind. Der Ausdruck „langlochähnlich” meint hierbei eine längliche Ausgestaltung der Ausnehmung, welche einen rechteckförmigen Längsschnitt aufweist.
Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung weist der Kopfabschnitt die Form einer Stumpfpyramide mit nach außen gewölbten, gleich großen Flächen auf. Dies hat den Vorteil, dass bei der Montage des Ventiltriebes nicht auf die Ausrichtung des Abstützelements geachtet werden muss. Des Weiteren kann bei Abnutzungserscheinungen zweier gegenüberliegender, nach außen gewölbter Flächen das jeweils andere Flächenpaar Anwendung finden, ohne dass das komplette Abstützelement ausgetauscht werden muss.
In Weiterbildung der Erfindung setzt sich die Rundung in der Ausnehmung des Gestells aus mehreren Einzelradien zusammen. Dadurch kann die Länge des linienförmigen Kontakts zwischen dem Kopfabschnitt des Abstützelements und der Ausnehmung des Gestells über den Bereich der Nickbewegung des Übertragungsgliedes variiert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine zum Spielausgleich vorgesehene Hydraulikeinheit mit in einen oberen Teil eines oder beider Abstützelemente integriert. Dies hat den Vorteil, dass sich dadurch die Bauraumhohe des jeweiligen Abstützelements reduzieren lässt.
In Weiterbildung der Erfindung weisen die Abstützelemente unterschiedliche Außendurchmesser auf. Dadurch sind die Abstützelemente leichter voneinander zu unterscheiden, was bei der Montage des Ventiltriebs die richtige Anordnung im Zylinderkopf und somit die richtige Platzierung bezüglich des Betätigungsgliedes erleichtert.
Vorteilhafterweise verfügt das Abstützelement mit dem die zumindest zwei gegenüberliegenden, gewölbten Flächen aufweisenden Kopfabschnitt über den größeren Außendurchmesser. Dadurch ist es möglich, den Kopfabschnitt ebenfalls mit einem größeren Außendurchmesser zu versehen, wodurch eine Vergrößerung des linienförmigen Kontaktbereichs mit dem Gestell erreicht werden kann.
Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung liegen Krümmungen der Wölbungen des Kopfabschnitts in Längsrichtung des Abstützelements im Radienbereich von 3 bis 6 mm, während diesen gegenüber der Radius der Rundung des Gestells um 0,7 bis 1,5 mm vergrößert ist, um einen von kantenträgernfreien, weitgehend linienförmigen Kontakt zu bilden. Mittels Wölbungen und Krümmungen in diesen Größenbereichen lässt sich ein optimaler Kontakt zwischen dem Abstützelement und dem Gestell realisieren.
In Weiterbildung der Erfindung ist der Schlepphebel verschwenkbar im Gestell gelagert. Dadurch ist der Schlepphebel im Stande, der Kontur eines dreidimensional ausgebildeten Nockens zu folgen, wodurch das Betätigungsglied bei einem vollvariablen Ventiltrieb Anwendung finden kann.
Entsprechend einer weiteren Ausführungsform der Erfindung sind über das Betätigungsglied zwei Ladungswechselventile simultan betätigbar. Dadurch können insgesamt pro Zylinder der Brennkraftmaschine vier Ladungswechselventile zum Einsatz kommen, was eine Leistungssteigerung der Brennkraftmaschine bewirkt.
In Weiterbildung der Erfindung sind die Abstützelemente durch Halteklammern oder Haltebleche am Gestell des Betätigungsgliedes fixiert. Dies hat den Vorteil, dass eine Montage des Ventiltriebes erleichtert wird, da das Betätigungsglied und die Abstützelemente als Einheit im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine platziert werden.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Ventiltriebes im Bereich eines Abschnitts der Ventilnockenwelle;
2 eine perspektivische Ansicht eines Abstützelements des erfindungsgemäßen Ventiltriebes;
3 eine perspektivische Ansicht eines Gestells des Übertragungsgliedes des erfindungsgemäßen Ventiltriebes; und
4 eine Schnittansicht entlang einer durch die Abstützelemente aufgespannten Ebene.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
In 1 ist eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Ventiltriebes im Bereich eines Abschnitts einer Ventilnockenwelle 1 der Brennkraftmaschine zu sehen. Ein auf der Ventilnockenwelle 1 platzierter Raumnocken 2 betätigt dabei über ein zwischengeschaltetes Übertragungsglied 3 zwei Ladungswechselventile 4a und 4b der Brennkraftmaschine. Das zwischengeschaltete Übertragungsglied 3 setzt sich hierbei aus einem Gestell 5 und einem Schlepphebel 6 zusammen, wobei der Schlepphebel 6 gegenüber dem Gestell 5 verschwenkbar gelagert ist, um der Kontur des Raumnockens 2 folgen zu können. Das Gestell 5 ist des Weiteren an zwei Eckpunkten über Abstützelemente 7 und 8 in einem – hier nicht dargestellten – Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert, um eine entsprechend der Erhebung des Raumnockens 2 über den Schlepphebel 6 eingeleitete Bewegung durch eine Kippbewegung des gesamten Übertragungsgliedes 3 in eine Öffnungs- bzw. Schließbewegung der beiden Ladungswechselventile 4a und 4b umzusetzen. Diese Kippbewegung wird dabei durch das Übertragungsglied 3 um eine durch die Kontaktpunkte der Abstützelemente 7 und 8 mit dem Gestell 5 definierte Achse vollführt. Um Fertigungstoleranzen im Bereich der Zylinderkopfaufnahmebohrungen sowie der Positionsabstände der Abstützelemente 7 und 8 auszugleichen; weist das Abstützelement 7 einen gesonderten Aufbau auf, während das Abstützelement 8 als Standardteil ausgeführt ist.
Dieser gesonderte Aufbau des Abstützelements 7 geht aus 2 hervor. Ein Kopfabschnitt 9 des Abstützelements 7 weist nach außen gewölbt ausgebildete Flächen auf, welche insgesamt eine Kontur einer Stumpfpyramide ausbilden. Von diesen gewölbten Flächen treten im montierten Zustand jeweils zwei gegenüberliegende mit einer Rundung 10 einer langlochähnlichen Ausnehmung 11 des Gestells 5, welche aus der perspektivischen Ansicht in 3 ersichtlich sind, unter Ausbildung eines linienförmigen Kontakts in Verbindung. Durch die langlochähnliche Ausgestaltung der Ausnehmung 11 und den linienförmigen Kontakt zwischen deren Rundung 10 und dem Kopfabschnitt 9 des Abstützelements 7 können Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden, da die Anforderungen an eine präzise Positionierung von Gestell 5 und Abstützelement 7 zueinander vermindert werden. Hierbei beträgt ein Radius der nach außen gewölbten Flächen des Kopfabschnitts 9 in Längsrichtung vorzugsweise 4,25 mm, während die Rundung 10 des Gestells 5 im Kontaktbereich vorzugsweise im Bereich von 5,3 mm liegt.
In 4 ist die Verbindung der beiden Abstützelemente 7 und 8 mit dem Gestell 5 im Schnitt dargestellt. Hieraus wird insbesondere der Kontakt zwischen Gestell 5 und Kopfabschnitt 9 des Abstützelements 7 ersichtlich. Als weitere Besonderheit ist eine Hydraulikeinheit 12 in einen oberen Teil 13 integriert, an dessen Ende sich der Kopfabschnitt 9 befindet.
Die erfindungsgemäße Verwendung eines Abstützelements des beschriebenen Aufbaus mit einem Gestell ist nicht auf einen Schlepphebeltrieb beschränkt. Vielmehr ist auch eine Anwendung des beschriebenen Systems bei Kipphebeltrieben oder jeglichen anderen denkbar.

1: Ventilnockenwelle
2: Raumnocken
3: Übertragungsglied
4a, 4b: Ladungswechselventile
5: Gestell
6: Schlepphebel
7: Abstützelement
8: Abstützelement
9: Kopfabschnitt
10: Rundung
11: Ausnehmung
12: Hydraulikeinheit
13: oberer Teil Abstützelement

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 4410122 C2 [0004]

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einem Übertragungsglied (3), welches über zwei Abstützelemente (7, 8) in einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine schwenkbar gelagert ist und an einem den Abstützelementen (7, 8) gegenüberliegenden Ende mit mindestens einem Ladungswechselventil (4a, 4b) der Brennkraftmaschine in Kontakt steht, wobei das Übertragungsglied (3) aus einem Gestell (5) und einem darin gelagerten Schlepphebel (6) besteht, welcher mit einem zugeordneten Nocken einer Ventilnockenwelle (1) in Kontakt steht, um entsprechend der Kontur des zugeordneten Nockens eine Nickbewegung des mindestens einen Übertragungsgliedes (3) und somit eine Öffnungs- oder Schließbewegung des mindestens einen Ladungswechselventils (4a, 4b) einzuleiten, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Abstützelemente (7) einen Kopfabschnitt (9) mit zumindest zwei gegenüberliegenden, gewölbt ausgebildeten Flächen aufweist, welche gemeinsam mit einer, in Richtung der Nickbewegung ausgebildeten Rundung (10) einer langlochähnlichen Ausnehmung (11) des Gestells (5) einen linienförmigen Kontakt ausbilden.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kopfabschnitt (9) die Form einer Stumpfpyramide mit nach außen gewölbten, gleich großen Flächen aufweist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Rundung (10) in der Ausnehmung aus mehreren Einzelradien zusammensetzt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass eine zum Spielausgleich vorgesehene Hydraulikeinheit (12) mit in einen oberen Teil (13) eines oder beider Abstützelemente (7) integriert ist.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützelemente (7, 8) unterschiedliche Außendurchmesser aufweisen.
Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (7) mit dem die zumindest zwei gegenüberliegenden, gewölbten Flächen aufweisenden Kopfabschnitt (9) über den größeren Außendurchmesser verfügt.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Krümmungen der Wölbungen des Kopfabschnitts (9) in Längsrichtung des Abstützelements (7) im Radienbereich von 3–6 mm liegen und die Krümmung der Rundung (10) demgegenüber um 0,7–1,5 mm vergrößert ist, um einen linienförmigen Kontakt zu bilden.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlepphebel (6) verschwenkbar im Gestell (5) gelagert ist.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über das Betätigungsglied (3) zwei Ladungswechselventile (4a, 4b) simultan betätigbar sind.
Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützelemente (7, 8) durch Halteklammern oder Haltebleche am Gestell (5) fixiert sind.
Brennkraftmaschine zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges, umfassend mindestens einen Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1–10.