DE102008060167A1

DE102008060167A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008060167A1
Application number: DE102008060167A
Authority: DE
Inventors: Georg Talan; Manfred Batzill; Dietmar Schwarzenthal
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2008-11-27
Filing date: 2008-11-27
Publication date: 2010-06-02
Anticipated expiration: 2028-11-28
Also published as: US8235014B2; CN101749063A; CN101749063B; US20100126447A1; DE102008060167B4

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle, die Nocken zur Betätigung von Gaswechselventilen umfasst, wobei mindestens ein Nocken, der mehrere Nockenbahnen aufweist, auf der Nockenwelle drehfest aber axial verschiebbar geführt ist, wobei dem jeweiligen axial verschiebbar geführten Nocken oder einem axial verschiebbar geführten, mehrere Nocken umfassenden Nockenstück ein Hubprofil (17) zugeordnet ist, das mit einem Betätigungsstift zum axialen Verschieben des Nockens oder Nockenstücks zusammenwirkt, und wobei das Hubprofil (17) des jeweiligen axial verschiebbar geführten Nockens oder Nockenstücks sich kreuzende Hubkurven (18, 19) aufweist. Erfindungsgemäß ist am Ende des Betätigungsstifts, welches in die Hubkurven (18, 19) des Hubprofils (17) des jeweiligen axial verschiebbar geführten Nockens oder Nockenstücks einführbar, ein Führungselement (23) zugeordnet ist, welches am Ende des Betätigungsstifts derart gelagert ist, dass dasselbe um die Achse des Betätigungsstifts drehbar bzw. schwenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Die EP 0 798 451 B1 offenbart einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle, der mehrere Nocken zur Betätigung jeweils eines Gaswechselventils zugeordnet sind. Jeder Nocken ist auf der Nockenwelle drehfest jedoch axial verschiebbar gelagert, wobei jeder Nocken in Axialrichtung der Nockenwelle gesehen mehrere hintereinander angeordnete Nockenbahnen umfasst. Abhängig von der Axialposition der Nocken auf der Nockenwelle ist eine der Nockenbahnen jedes Nockens aktiv und setzt eine Drehbewegung der Nockenwelle in Hubbewegungen der Gaswechselventile um. Nach der EP 0 798 451 B1 ist an beiden Seiten jedes Nockens jeweils ein Hubprofil ausgebildet, mit welchem ein Betätigungsstift zusammenwirkt, um die axiale Verschiebung des jeweiligen Nockens zu realisieren. Mit Hilfe eines an einer linken Seite eines Nockens ausgebildeten Hubprofils kann der jeweilige Nocken axial nach links und mithilfe eines an einer rechten Seite des jeweiligen Nockens ausgebildeten Hubprofils kann der jeweilige Nocken axial nach rechts verschoben werden. Nach der EP 0 798 451 B1 sind demnach jedem Nocken mehrere Hubprofile sowie Betätigungsstifte zugeordnet, um die axiale Verschiebbarkeit derselben entlang der Nockenwelle zu realisieren.
Aus der DE 101 48 178 A1 ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, bei welchem jeweils zwei Nocken zu einem Nockenstück zusammengefasst sind, die gemeinsam axial verschoben werden können. Gemäß dem Stand der Technik DE 101 48 178 A1 ist dabei einem Nockenstück ein Hubprofil zugeordnet, welches sich kreuzende Hubkurven umfasst. Mit einem Hubprofil aus zwei sich kreuzenden Hubkurven wirkt dabei ein Betätigungsstift zusammen, wobei abhängig davon, in welche der sich kreu zenden Hubkurven des Hubprofils der Betätigungsstift eingreift, entweder das mehrere Nocken umfassende Nockenstück axial nach links oder axial nach rechts verlagert wird. Durch die Zusammenfassung mehrerer Nocken zu einem Nockenstück kann die Anzahl der Hubprofile reduziert werden. Durch die Verwendung eines Hubprofils mit sich kreuzenden Hubkurven kann die Anzahl der benötigten Betätigungsstifte verringert werden.
Dann, wenn beim Ventiltrieb der DE 101 48 178 A1 ein Betätigungsstift einen Kreuzungsbereich der sich kreuzenden Hubkurven des Hubprofils durchfährt, kann es zu einer Fehlfunktion des Ventiltriebs kommen, da die Gefahr besteht, dass sich der Betätigungsstift im Kreuzungsbereich verkeilt oder bei Durchfahren des Kreuzungsbereichs in den Bereich einer falschen Hubkurve gelangt. Dies ist von Nachteil. Es besteht daher Bedarf an einem Ventiltrieb, mithilfe dessen eine solche Fehlfunktion sicher vermieden werden kann.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zu Grunde einen neuartigen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist dem Ende des Betätigungsstifts, welches in die Hubkurven des Hubprofils des jeweiligen axial verschiebbar geführten Nockens oder Nockstücks einführbar ist, ein Führungselement zugeordnet, welches am Ende des Betätigungsstifts derart gelagert ist, dass dasselbe um die Achse des Betätigungsstifts drehbar bzw. schwenkbar ist.
Im Sinne der hier vorliegenden Erfindung wird vorgeschlagen, dem Ende des Betätigungsstifts, welches in die Hubkurven des Hubprofils einführbar ist, ein Führungselement zuzuordnen, wobei das Führungselement am Ende des Betätigungsstifts drehbar gelagert ist, nämlich derart, dass das Führungselement um die Achse des Betätigungsstifts drehbar bzw. schwenkbar ist. Mit Hilfe eines solchen Führungselements kann vermieden werden, dass der Betätigungsstift beim Durchfahren des Kreuzungsbereichs der sich kreuzenden Hubkurven im Kreuzungsbereich verkeilt. Weiterhin kann vermieden werden, dass dann, wenn der Betätigungsstift den Kreuzungsbereich durchfährt, derselbe eine vorgegebene Hubkurve des Hubprofils verlässt und ungewollt in eine andere Hubkurve des Hubprofils gelangt.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist dem Führungselement ein Rückstellelement zugeordnet, welches dann, wenn das Führungselement in das Hubprofil des jeweiligen axial verschiebbar geführten Nockens oder Nockenprofils nicht eingeführt ist, das Führungselement derart ausrichtet, dass eine Längsachse desselben parallel zu einem Einführungsbereich der Hubkurven des Hubprofils für das Führungselement verläuft.
Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigt:
1 einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine in perspektivischer Ansicht;
2 ein Detail der 1 in perspektivischer Ansicht;
3 das Detail der 2 in Draufsicht;
4 ein vergrößertes Detail des Details der 3;
5 einen Querschnitt durch das Detail der 3 in Schnittrichtung V-V gemäß 3.
1 zeigt einen Ausschnitt aus einem erfindungsgemäßen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine im Bereich eines auf einer Nockenwelle 10 drehfest, aber axial verschiebbar geführten Nockenstücks 11, wobei das Nockenstück 11 zwei Nocken 12, 13 umfasst. Jeder Nocken 12, 13 des auf der Nockenwelle 10 axial verschiebbar geführten Nockenstücks 11 verfügt im gezeigten Ausführungsbeispiel über zwei Nockenbahnen 14 bzw. 15, die in Axialrichtung der Nockenwelle 10 gesehen hintereinander bzw. nebeneinander positioniert sind.
Jeder Nocken 12, 13 dient der Betätigung eines Gaswechselventils 16, wobei die Nocken 12, 13 eine Drehbewegung der Nockenwelle 10 in eine Hubbewegung des jeweiligen Gaswechselventils 16 umsetzen. Eine Amplitude und/oder Phasenlage der Hubbewegungen der Gaswechselventile 16 ist dabei davon abhängig, welche Axialposition das Nockenstück 11 auf der Nockenwelle 10 einnimmt und welche Nockenbahn 14 oder 15 der Nocken 12, 13 der Betätigung des jeweiligen Gaswechselventils 16 dient.
Dem Nockenstück 11 ist gemäß 1 und 2 an einer Seite desselben ein Hubprofil 17 zugeordnet, welches von zwei sich kreuzenden Hubkurven 18 und 19 gebildet wird. Mit dem Hubprofil 17 wirkt zum axialen Verschieben des Nockenstücks 11 ein Betätigungsstift 20 (siehe 2) zusammen, wobei der Betätigungsstift 20 mithilfe eines Aktuators 21 in axialer Richtung des Betätigungsstifts 20 und damit in radialer Richtung der Nockenwelle 10 verschoben werden kann.
Dann, wenn der Betätigungsstift 20 in eine Hubkurve 18 bzw. 19 des Hubprofils 17 eingreift und die Nockenwelle 10 gedreht wird, wird das Nockenstück 11 in Axialrichtung der Nockenwelle 10 verschoben. Die Richtung dieser axialen Verschiebung hängt dabei davon ab, in welche der Hubkurven 18, 19 des Hubprofils 17 der Betätigungsstift 20 eingreift.
Um zu vermeiden, dass der Betätigungsstift 20 dann, wenn derselbe in das Hubprofil 17 eingreift und einen Kreuzungsbereich 22 (siehe 4) der Hubkurven 18, 19 des Hubprofils 17 durchfährt, sich eine Fehlfunktion des Ventiltriebs ausbilden kann, ist dem Ende des Betätigungsstifts 20, mit welchem derselben in die Hubkurven 18, 19 des Hubprofils 17 einführbar ist, ein Führungselement 23 zugeordnet. Das Führungselement 23 ist dabei an dem Ende des Betätigungsstifts 20, mit welchem derselbe in die Hubkurven 18, 19 des Hubprofils 17 einführbar ist, derart drehbar gelagert, dass das Führungselement 23 um die Achse des Betätigungsstifts 20 drehbar bzw. schwenkbar ist.
Mithilfe des Führungselements 23 kann vermieden werden, dass der Betätigungsstift 20 bei Durchfahren des Kreuzungsbereichs 22 der Hubkurven 18, 19 des Hubprofils 17 im Kreuzungsbereich 22 verkeilt. Weiterhin kann mithilfe des Führungselements 23 vermieden werden, dass dann, wenn der mit dem Führungselement 23 in das Hubprofil 17, nämlich eine der Hubkurven 18, 19 desselben, eingeführte Betätigungsstift 20 den Kreuzungsbereich 22 der Hubkurven 18, 19 durchfährt, der Betätigungsstift 20 eine vorgegebene Hubkurve 18 bzw. 19 verlässt und ungewollt in den Bereich der jeweiligen anderen Hubkurve 19 bzw. 18 gelangt. Hiermit kann die Funktionssicherheit von Ventiltrieben gesteigert werden.
Wie am besten 4 entnommen werden kann, ist das Führungselement 23 derart konturiert, dass dasselbe in einem mittleren Bereich 24, durch den sich die Drehachse 25 desselben erstreckt, eine Dicke aufweist, die an die Bereite der Hubkurven 18, 19 des Hubprofils 17 angepasst ist. In seitlichen Bereichen 26, die sich in Längsrichtung 27 des Führungselements 23 gesehen an den mittleren Bereich 24 desselben anschließen, weist das Führungselement 23 eine geringere Dicke auf, die sich mit zunehmendem Abstand von der Drehachse 25 desselben verringert. Hierdurch werden konvex konturierte Seitenwände 28 des Führungselements 23 ausgebildet.
Das Führungselement 23 weist eine Länge auf, die derart bemessen ist, dass dann, wenn sich der mittlere Bereich 24 und damit die Drehachse 25 desselben in etwa der Mitte des Kreuzungsbereichs 22 der Hubkurven 18, 19 des Hubprofils 17 befindet, die sich in Längsrichtung des Führungselements 23 erstreckenden Seitenwände 28 desselben sowohl an in Bewegungsrichtung des Führungselements 23 gesehen vor dem Kreuzungsbereich 22 liegenden äußeren Begrenzungswänden als auch an in Bewegungsrichtung des Führungselements 23 gesehen nach dem Kreuzungsbereich 22 liegenden äußeren Begrenzungswänden einer vorgegebenen Hubkurve 18 bzw. 19 des Hubprofils 17 anliegen.
In 4 soll der Betätigungsstift 20 mit dem demselben zugeordneten Führungselement 23 bei Durchfahren des Kreuzungsbereichs 22 der Hubkurven 18, 19 innerhalb der Hubkurve 18 verbleiben, wobei dann die Seitenwände 28 des Führungselements 23 an den äußeren Begrenzungswänden 29 der Hubkurve 18 anliegen. Dann hingegen, wenn das Führungselement 23 bzw. der Betätigungsstift 20 die Hubkurve 19 durchfahren würde, würden die Seitenwände 28 desselben an äußeren Begrenzungswänden 30 der Hubkurve 19 anliegen.
Ferner ist die Länge des Führungselements 23 derart bemessen, dass dann, wenn sich der mittlere Bereich 24 und damit die Drehachse 25 desselben in etwa in der Mitte des Kreuzungsbereichs 22 der Hubkurven 18, 19 befindet, in Bewegungsrichtung des Führungselements 23 gesehen vor dem Kreuzungspunkt 22 liegende als auch in Bewegungsrichtung gesehen nach dem Kreuzungsbereich 22 liegende innere Begrenzungswände der vorgegebenen zu durchfahrenden Hubkurve 18 bzw. 19 die Drehbarkeit des Führungselements 23 einschränken.
Dann, wenn wie 4 zeigt, das Führungselement 23 die Hubkurve 18 durchfährt, beschränken die inneren Begrenzungswände 31 der Hubkurve 18 die Drehbarkeit bzw. Schwenkbarkeit des Führungselements 23 um die Drehachse 25. Würde hingegen das Führungselement 23 die Hubkurve 19 durchlaufen, so würden innere Begrenzungswände 32 der Hubkurve 19 die Drehbarkeit bzw. Schwenkbarkeit des Führungselements 23 beschränken.
Die inneren Begrenzungswände 31 und 32 der beiden Hubkurven 18, 19 begrenzen gemäß 4 einen Steg 33, durch den die beiden Hubkurven 18, 19 außerhalb des Kreuzungsbereichs 22 voneinander getrennt sind.
Nach eine vorteilhaften Weiterbildung der hier vorliegenden Erfindung ist dem Führungselement 23 ein nicht gezeigtes Rückstellelement zugeordnet. Dann, wenn das Führungselement 23 nicht in das Hubprofil 17 und damit nicht in eine der Hubkurven 18, 19 eingeführt ist, richtet das Rückstellelement das Führungselement 23 derart aus, dass die Längsachse 17 desselben senkrecht zur Drehachse der Nockenwelle 10 verläuft, und dass damit die Längsachse 17 des Führungselements 23 parallel zu einem Einführungsbereich der Hubkurven 18, 19 für das Führungselement 23 verläuft. Hierdurch kann sichergestellt werden, dass der Betätigungsstift 20 mit dem Führungselement 23 stets problemlos in eine der Hubkurven 18, 19 des Hubprofils 17 eingeführt werden kann.

10: Nockenwelle
11: Nockenstück
12: Nocke
13: Nocke
14: Nockenbahn
15: Nockenbahn
16: Gaswechselventil
17: Hubprofil
18: Hubkurve
19: Hubkurve
20: Betätigungsstift
21: Aktuator
22: Kreuzungsbereich
23: Führungselement
24: mittlerer Bereich
25: Drehachse
26: seitlicher Bereich
27: Längsrichtung
28: Seitenwand
29: äußere Begrenzungswand
30: äußere Begrenzungswand
31: innere Begrenzungswand
32: innere Begrenzungswand
33: Steg

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- EP 0798451 B1 [0002, 0002, 0002]
- DE 10148178 A1 [0003, 0003, 0004]

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle, die Nocken zur Betätigung von Gaswechselventilen umfasst, wobei mindestens ein Nocken, der mehrere Nockenbahnen aufweist, auf der Nockenwelle drehfest aber axial verschiebbar geführt ist, wobei dem jeweiligem axial verschiebbar geführten Nocken oder einem axial verschiebbar geführten, mehrere Nocken umfassenden Nockenstück ein Hubprofil zugeordnet ist, das mit einem Betätigungsstift zum axialen Verschieben des Nockens oder Nockenstücks zusammenwirkt, und wobei das Hubprofil des jeweiligen axial verschiebbar geführten Nockens oder Nockenstücks mindestens eine Hubkurve aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ende des Betätigungsstifts (20), welches in die Hubkurve (18, 19) des Hubprofils (17) des jeweiligen axial verschiebbar geführten Nockens oder Nockenstücks einführbar ist, ein Führungselement (23) zugeordnet ist, welches am Ende des Betätigungsstifts (20) derart gelagert ist, dass dasselbe um die Achse des Betätigungsstifts (20) drehbar bzw. schwenkbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Hubprofil (17) mehrere Hubkurven (18, 19) aufweist, die derart ausgebildet sind, dass diese in einander übergehen und/oder sich kreuzen.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Führungselement (23) ein Rückstellelement zugeordnet ist, welches dann, wenn das Führungselement (23) in das Hubprofil (17) nicht eingeführt ist, das Führungselement (23) derart ausrichtet, dass eine Längsachse desselben senkrecht zur einer Drehachse der Nockenwelle (10) verläuft.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Führungselement (23) ein Rückstellelement zugeordnet ist, welches dann, wenn das Führungselement (23) in das Hubprofil (17) nicht eingeführt ist, das Führungselement (23) derart ausrichtet, dass eine Längsachse desselben parallel zu einem Einführungsbereich der Hubkurven (18, 19) für das Führungselement verläuft.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) derart konturiert ist, dass dasselbe in einem mittleren Bereich (24), durch den sich die Drehachse (25) desselben erstreckt, eine Dicke aufweist, die an die Breite der Hubkurven (18, 18) des Hubprofils angepasst ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) derart konturiert ist, dass dasselbe in seitlichen Bereichen (26), die sich in Längsrichtung desselben gesehen an einen mittleren Bereich (24) anschließen, eine Dicke aufweist, die sich mit zunehmendem Abstand von der Drehachse desselben verringert.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) derart ausgeführt ist, dass der Betätigungsstift (20) im Kreuzungsbereich (22) der Hubkurven (18, 19) des Hubprofils verkeilungsfrei führbar ist.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) derart ausgeführt ist, dass der Betätigungsstift (20) auch bei Durchfahren des Kreuzungsbereichs (22) der Hubkurven (18, 19) des Hubprofils stets in einer vorgegebenen Hubkurve des Hubprofils (17) verbleibt.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) eine Länge aufweist, die derart bemessen ist, dass dann, wenn sich die Drehachse desselben in etwa in der Mitte des Kreuzungsbereichs (22) der Hubkurven (18, 18) befindet, sich in Längsrichtung des Führungselements (23) erstreckende Seitenwände (28) desselben sowohl an in Bewegungsrichtung des Führungselements (23) gesehen vor dem Kreuzungsbereich liegenden als auch an in Bewegungsrichtung des Führungselements gesehen nach dem Kreuzungsbereich (22) liegenden äußeren Begrenzungswänden (28, 29) einer vorgegebenen Hubkurve des Hubprofils (17) anliegen.
Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungselement (23) eine Länge aufweist, die derart bemessen ist, dass dann, wenn sich die Drehachse desselben in etwa in der Mitte des Kreuzungsbereichs (22) der Hubkurven (18, 19) befindet, in Bewegungsrichtung des Führungselements (23) gesehen vor dem Kreuzungsbereich liegende als auch an in Bewegungsrichtung des Führungselements gesehen nach dem Kreuzungsbereich (22) liegende innere Begrenzungswände (31, 32) einer vorgegebenen Hubkurve des Hubprofils (17) die Drehbarkeit des Führungselements einschränken.