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Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einem einlasseitig und/oder auslassseitig zwei Gaswechselventile pro Zylinder aufweisenden Ventiltrieb, wobei beide Gaswechselventile von einer Nockenwelle betätigt werden, deren Nocken jeweils eine Hubkontur aufweisen, wobei die Nocken über Rollenschlepphebel auf die Gaswechselventile wirken und die Rollenschlepphebel jeweils einen Grundkörper und daran eine drehbar gelagerte Rolle aufweisen.
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Brennkraftmaschinen mit über Rollenschlepphebel gesteuerten Gaswechselventilen sind im Stand der Technik hinreichend bekannt. Ferner ist es bei Schlepphebeltrieben mit abschaltbaren Schlepphebeln beispielsweise aus der
DE 10 2006 021 933 A1 bekannt, Seitenwände eines Außenhebels des Schlepphebels über eine Abstützfläche zum Anschlag an einer Gegenfläche zum Abheben von einem Grundkreis des Hubnockens auszubilden. Hieran ist nachteilig, dass diese Ausführung nur bei abschaltbaren Schlepphebeln mit Außenhebeln zur Anwendung kommen kann und überdies die Abstützflächen durch konstruktive Vorgaben, insbesondere Außenhebelquerschnitte und Baumraumverhältnisse im jeweiligen Zylinderkopf, nur sehr klein ausgebildet werden können, was zu einer starken Beanspruchung der Abstützflächen führt, mit der Folge, dass ein frühzeitiger Verschleiß zumindest in ungünstigen Betriebsbedingungen zu befürchten ist. Überdies ist eine solche Anordnung aufgrund ihrer kleinen Abstützflächen und der relativ hohen Schlagenergie akustisch auffällig, was insbesondere bei in komfortablen Kraftfahrzeugen eingesetzten Brennkraftmaschinen unerwünscht ist.
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Die Druckschrift
EP 1 854 967 A2 beschreibt einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit zumindest zwei Zylindern und einem hubvariablen Ventiltrieb mit einem Schwenkhebel, der einerseits mit einem Rollelement mit einem Schwingdrehpunkt auf einer Kulissenbahn einer Kulisse und andererseits mit einer Steuerbahn auf ein Zwischenelement zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Kraft einer Feder gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt von einer Verstelleinrichtung zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn gesteuert verschiebbar ist, wobei die Verstelleinrichtung von einem geodätisch über dem Ventiltrieb angeordneten Stellelement in ihrer Lage veränderbar ist, wobei das Stellelement an dem Zylinderkopf angeordnet ist, wobei eine Längsachse des Stellelementes weitgehend in Richtung einer Zylinderachse ausgerichtet ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit einem gattungsgemäßen Ventiltrieb bereitzustellen, der die genannten Nachteile nicht aufweist und auch bei einfacher konstruierten Rollenschlepphebel-Anordnungen bei sehr hoher Langzeitstabilität eingesetzt werden kann.
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Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen 2 bis 5. Es ist hierbei vorgesehen, dass im Zuge eines Umlaufs des Nockens der Kontakt zwischen der Rolle des Rollenschlepphebels und dem jeweiligen Nocken dann unterbunden wird, wenn sich Rolle und Nocken außerhalb der Hubkontur des Nockens gegenüber liegen, also keine Ventilbetätigung durch die Hubkontur erfolgt. Auf diese Weise wird eine unerwünschte Ventiltriebsreibung deutlich reduziert. Die Rollen der beiden Rollenschlepphebel der beiden Ventile sind hierzu auf dem gemeinsamen Achselement gelagert. Dieses gemeinsame Achselement kommt an mindestens einem Anschlag zur Auflage, wobei die Auflage so ausgestaltet ist, dass außerhalb der Hubkontur ein Berührkontakt zwischen den Rollen und dem Nocken nicht erfolgt. Die Hubkontur läuft demzufolge auf die Rollen auf, die zum Zeitpunkt des Auflaufens durch das gemeinsame Achselement, das am Anschlag aufliegt, von dem Nocken beabstandet gehalten werden. Erst im Moment des Auflaufens der Hubkontur auf die jeweilige Rolle erfolgt eine Anlage der Rollen im Bereich der Hubkontur, während eine solche Anlage außerhalb der Hubkontur vermieden ist.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zwischen zwei Gaswechselventilen eines Zylinders ein Lagerbock zur Lagerung der Nockenwelle ausgebildet ist. Die Nockenwelle liegt demzufolge auf dem Lagerbock auf, der beidseitig von jeweils mindestens einem der zugeordneten Gaswechselventile umgeben ist. Der Lagerbock dient hierbei der Lagerung der Nockenwelle.
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Erfindungsgemäß weist der Lagerbock ein Langloch zum Durchtritt des Achselements auf. Das Achselement durchgreift demzufolge das Langloch im Lagerbock, die Rollen der Rollenschlepphebel sind demzufolge auf beiden Seiten des Lagerbocks angeordnet, wobei das Achselement durch den Lagerbock, nämlich durch das Langloch, hindurchtritt. Hierdurch ist sehr vorteilhafterweise nicht nur eine Lagerung der Nockenwelle, sondern auch eine Führung des den Rollen der Rollenschlepphebel gemeinsamen Achselements möglich.
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Erfindungsgemäß wird der Anschlag für das gemeinsame Achselement von einem Ende des Langlochs gebildet. Der Anschlag, der die Anlage der Rollen an den jeweils zugeordneten Nocken außerhalb der Hubkontur unterbindet, wird demzufolge von einem Ende des Langlochs gebildet. Hierbei ist bevorzugt der Anschlag in voller Breite des Lagerbocks ausgebildet, wodurch sich ein sehr haltbarer und akustisch unauffälliger Anschlag ergibt. Insbesondere werden die im Stand der Technik bekannten, bauartbedingt hochverschleißanfälligen kleinen Anlageflächen sehr vorteilhaft vermieden.
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In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Nocken eine Außenumfangskontur außerhalb der Hubkontur auf, deren Querschnitt von der Kreisform abweicht. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Querschnitt der Außenumfangskontur außerhalb der Hubkontur in einer solchen Art und Weise von der Kreisform abweicht, dass die Außenkontur deutlich innerhalb eines Vollkreises liegt, also eine annähernd ovale oder jedenfalls durchmesserreduzierte Außenumfangskontur relativ zum Vollkreis ausgebildet ist. Auf diese Weise lässt sich das Abheben der Rollen der Rollenschlepphebel von den Nocken sehr leicht dadurch bewirken, dass sich bei an dem Anschlag anliegendem Achselement der Nocken durch seine nicht vollkreisförmige Außenumfangskontur von der Rolle abhebt. Durch entsprechende Ausgestaltung der Außenumfangskontur ist es möglich, die Rolle unmittelbar vor Erreichen der Hubkontur und damit der erwünschten Ventilbetätigung sanft auflaufen zu lassen, so dass eine unerwünschte Impuls- beziehungsweise Momentbeaufschlagung und/oder ein hartes Beschleunigen der Rolle vermieden werden kann. Auf diese Weise ist die vorgeschlagene Anordnung dauerhaltbar und auch akustisch unauffällig.
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In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist das eine Ende ein oberes Ende des Langlochs.
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Weiter ist in einer Ausführungsform vorgesehen, dass der Anschlag an einem Zylinderkopf ausgebildet ist. Eine solche Ausbildung ist beispielsweise dadurch möglich, dass der Lagerbock selbst Teil des Zylinderkopfs ist, also nicht ein separates Element, das mit dem Zylinderkopf verbunden wird.
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In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Anschlag aus dem Material des Zylinderkopfs gebildet ist. Bei entsprechend großflächiger Ausbildung des Anschlags, die mit dem vorstehend beschriebenen Ausführungsformen möglich ist, muss für den Anschlag kein besonders hartes oder schlagzähes Material verwendet werden. Es ist demzufolge möglich, den Anschlag aus dem Material des Zylinderkopfes auszubilden, insbesondere einstückig zum Zylinderkopf. Ganz besonders bevorzugt ist es möglich, den Anschlag aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung zusammen mit dem Zylinderkopf auszubilden. Auf diese Weise wird eine einfache und preisgünstige Herstellung erreicht, die den Einsatz vorbeschriebener Anordnung auch in preisgünstigen Motoren ermöglicht.
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Es ist vorgesehen, dass zwei mittels des gemeinsamen Achselements verbundene Rollenschlepphebel als Modul vorgefertigt und jeweils einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet werden. Auf diese Weise ist eine leichte Vorfertigung, beispielsweise durch Zulieferer, möglich. Ferner wird so vermieden, dass beim Einbau der Rollenschlepphebel diese in einer unerwünschten Weise fehlerhaft, beispielsweise verkantet, eingesetzt werden.
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Es ist vorgesehen, dass zur Ausbildung eines Moduls zwei Rollenschlepphebel bei Einbau in den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine durch das gemeinsame Achselement verbunden werden, wobei das gemeinsame Achselement ein in einem von den Rollenschlepphebeln umgriffenen Lagerblock befindliches Langloch durchgreift. Hier erfolgt der Zusammenbau im Zylinderkopf.
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Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus Kombinationen derselben.
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Die Erfindung wir nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, ohne aber hierauf beschränkt zu sein.
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Es zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs und
- 2 zwei Rollenschlepphebel in einem ein gemeinsamen Achselement aufweisenden Modul.
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1 zeigt schematisch das Funktionsprinzip eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs 1, mit einem eine Rolle 2 aufweisenden Rollenschlepphebel 3, der mit einem ersten Ende 4 ein Lagerelement 5, bevorzugt einen hydraulischen Ventilspielausgleich 6, beaufschlagt, und dessen zweites Ende 7 einen Ventilschaft 8 eines Gaswechselventils 9 zur Axialbetätigung des Gaswechselventils 9 oberseitig beaufschlagt. Bei solcher Axialbetätigung wird das Gaswechselventil 9 aus seinem Ventildichtsitz 10 in eine Brennkammer 11 hinein bewegt und somit ein hier nicht dargestellter Gaswechselweg freigegeben. Der Rollenschlepphebel 3 ist im Bereich seines ersten Endes 4, nämlich am Lagerelement 5, angelenkt oder kippbar gelagert. Bei oberseitiger Kraftbeaufschlagung der Rolle 2 wird das zweite Ende 7 in Richtung des Gaswechselventils 9 gedrängt, wodurch sich die Ventilbetätigung des Gaswechselventils 9 ergibt. Die Kraftbeaufschlagung der Rolle 2 erfolgt über einen Nocken 12 einer Nockenwelle 13. Der Nocken 12 weist eine Hubkontur 14 auf, deren Außenkontur 15 einen um eine Nockenwellendrehachse 16 gebildeten Vollkreis 17, der an der Rolle 2 außenumfangsseitig anliegen würde, überragt. Bei jeder Umdrehung wird demzufolge bei Auftreffen der Hubkontur 14 auf der Rolle 2 der Rollenschlepphebel 3 unter Betätigung des Gaswechselventils 9 um das Lagerelement 5 ausgelenkt, um danach durch Federbelastung mittels einer Ventilfeder 18, die rückstellend auf das Gaswechselventil 9 und den darauf mit seinem zweiten Ende 7 oberseitig aufliegenden Rollenschlepphebel 3 wirkt, in die Ruhelage zurückgestellt zu werden. Diese Ruhelage wird bestimmt durch ein die Rolle 2 lagerndes Achselement 19, das seitlich am Rollenschlepphebel 3 austritt und an einem Anschlag 20 zur Auflage kommt, der den durch die Ventilfeder 18 bewirkten Rückstellhub des Rollenschlepphebels 3 nach oben begrenzt. Es ist dem Rollenschlepphebel 3 demzufolge nicht möglich, bei Drehung des Nockens 12 in einen Bereich außerhalb der Hubkontur durch Anlage der Rolle 2 an dem Nocken 12 über seine Ruhelage hinaus in Richtung der Nockenwelle 13 auszulenken. Der Kontakt zwischen dem Nocken 12 außerhalb der Hubkontur 14 und der Rolle 2 wird demzufolge bei jeder Umdrehung der Nockenwelle 13 unterbrochen, wenn nämlich der Nocken 12 sich in eine solche Position dreht, in der sein Querschnitt 21 von der Kreisform des Vollkreises 17 abweicht, der eine Anlage an der Rolle 2 darstellen kann (wobei der Querschnitt 21 innerhalb des Vollkreises verbleibt, also kleiner ist). Demzufolge ist immer dann, wenn die Nockenwelle 13 den Nocken 12 in eine Position außerhalb der Hubkontur 14 dreht, die Anlage zwischen Rolle 2 und Nocken 12 vermieden. Hierdurch wird sehr vorteilhaft die Reibung im Ventiltrieb 1 minimiert. Die Hubkontur 14 läuft bei jeder Umdrehung des Nockens 12 durch die Ausgestaltung der Hubkontur 14, die in einem Anlauf 22 beziehungsweise Auslauf 23 in Drehrichtung vor beziehungsweise nach der Hubkontur 14 am Nocken 12 an- oder auslaufend ausgestaltet werden kann, sanft auf oder ab, so dass eine unerwünschte Materialbeanspruchung oder ein schlagartiges Auflaufen der Hubkontur 14 auf die Rolle 2 vermieden ist.
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2 zeigt zwei Rollenschlepphebel 3, die mit ihrem ersten Ende 4 jeweils an dem zugeordneten Lagerelement 5 auslenkbar gehalten sind und mit ihrem zweiten Ende 7 jeweils ein Gaswechselventil 9 (durch den Rollenschlepphebel 3 verdeckt) betätigen. In etwa mittig eines jeden Rollenschlepphebels 3 ist jeweils eine Rolle 2 angeordnet, wobei beide Rollen 2 auf dem Achselement 19 gelagert sind, und wobei das Achselement 19 für beide Rollen 2 beider Rollenschlepphebel 3 ein gemeinsames Achselement 19 ist. Zwischen den beiden Rollenschlepphebeln 3 ist ein Lagerbock 24 zur Lagerung der hier nicht dargestellten Nockenwelle 13 (vergleiche 1) angeordnet, wobei der Lagerbock 24 hier geöffnet dargestellt ist und den Blick auf eine Lagerstelle 25 freigibt, die hier im Wesentlichen als halbkreisschalenförmige Ausnehmung des Lagerbocks 24 ausgebildet ist. Selbstverständlich können andere Lagerformen verwendet werden. Das Achselement 19 durchgreift den Lagerbock 24 unterhalb der Lagerstelle 25, also in Richtung auf einen hier nicht dargestellten Brennraum hin. Der Durchgriff des Achselements 19 erfolgt über ein hier aufgrund der Darstellung nicht sichtbares Langloch 26, wobei ein oberes Ende des Langlochs 26 als Anschlag 20 wirkt und die Aufwärtsbewegung des die Rollen 2 lagernden Achselements 19 nach oben begrenzt. Der in 1 dargestellte Nocken 12 kann in seinem Bereich außerhalb seiner Hubkontur 14 damit von den Rollen 2 abheben, was sehr vorteilhaft die Reibung im Ventiltrieb begrenzt. Der Lagerbock 24 ist vorzugsweise auftrennbar ausgebildet, so dass die beiden abgebildeten Rollenschlepphebel 3 als Modul 27 vorgefertigt werden können und das Modul 27 als Baugruppe 28 bei der Montage der Brennkraftmaschine in einen Zylinderkopf 29 eingesetzt werden kann; auf diese Weise wird sehr vorteilhaft vermieden, dass Montagefehler, wie beispielsweise ein Verkanten von Rollenschlepphebeln 3, auftreten. Bevorzugt ist das Modul 27 mit einem Teil des Lagerbockes 24 ausgebildet, beispielsweise mit dem Teil, der die dargestellte Lagerstelle 25 und das Langloch 26 aufweist. Die Rollenschlepphebei 3 müssen dann lediglich noch auf die Gaswechselventile 9 aufgelegt und mit ihren ersten Enden 4 am Lagerelement 5 festgelegt werden. Das Modul wird bevorzugt über den Lagerbock 24 verschraubt, wozu dieser Schraubendurchtritte 30 aufweist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventiltrieb
- 2
- Rolle
- 3
- Rollenschlepphebel
- 4
- erstes Ende
- 5
- Lagerelement
- 6
- hydraulischer Ventilspielausgleich
- 7
- zweites Ende
- 8
- Ventilschaft
- 9
- Gaswechselventil
- 10
- Ventildichtsitz
- 11
- Brennkammer
- 12
- Nocken
- 13
- Nockenwelle
- 14
- Hubkontur
- 15
- Außenkontur
- 16
- Nockenwellendrehachse
- 17
- Vollkreis
- 18
- Ventilfeder
- 19
- Achselement
- 20
- Anschlag
- 21
- Querschnitt
- 22
- Anlauf
- 23
- Auslauf
- 24
- Lagerbock
- 25
- Lagerstelle
- 26
- Langloch
- 27
- Modul
- 28
- Baugruppe
- 29
- Zylinderkopf
- 30
- Schraubendurchtritt
