DE102010048707A1

DE102010048707A1 - Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung

Info

Publication number: DE102010048707A1
Application number: DE201010048707
Authority: DE
Inventors: Prof.Dr.-Ing. Flierl Rudolf
Original assignee: Kolbenschmidt Pierburg Innovations GmbH
Current assignee: Kolbenschmidt Pierburg Innovations GmbH
Priority date: 2010-10-19
Filing date: 2010-10-19
Publication date: 2012-04-19

Abstract

Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung mit mehreren in Reihe angeordneten Gaswechselventilen, denen entsprechende Zylinder zugeordnet sind, wobei einem Gaswechselventil eine Übertragungsanordnung zugordnet ist, wobei jede Übertragungsanordnung im Zylinderkopf mittels Lagermittel beweglich gelagert ist und im wesentlichen eine Schwenkhebelanordnung und eine Kipphebelanordnung aufweist, die über eine Arbeitskurve mit der Schwenkhebelanordnung in Wirkverbindung steht, wobei jede Übertragungsanordnung mit jeweils einer Ventilhubverstelleinrichtung und einer Nockenwelle in Wirkverbindung steht, wobei jede Ventilhubverstelleinrichtung ein drehbares Verstellorgan mit einem Exzenterorgan aufweist, das auf die Übertragungsanordnung entgegen einer Vorspannkraft eines Federorgans einwirkt und wobei Mittel vorgesehen sind, die eine Phasenverstellung zwischen zwei Gaswechselventilen gewährleisten, wobei die Mittel aus unterschiedlich ausgeführten Kipphebelanordnungen bestehen.

Description

Die Erfindung betrifft eine mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung mit mehreren in Reihe angeordneten Gaswechselventilen, denen entsprechende Zylinder zugeordnet sind, wobei einem Gaswechselventil eine Übertragungsanordnung zugeordnet ist, wobei jede Übertragungsanordnung im Zylinderkopf mittels Lagermittel beweglich gelagert ist und im Wesentlichen eine Schwenkhebelanordnung und eine Kipphebelanordnung aufweist, die über eine Arbeitskurve mit der Schwenkhebelanordnung in Wirkverbindung steht, wobei jede Übertragungsanordnung mit jeweils einer Ventilhubverstelleinrichtung und einer Nockenwelle in Wirkverbindung steht, wobei jede Ventilhubverstelleinrichtung ein drehbares Verstellorgan mit einem Exzenterorgan aufweist, das auf die Übertragungsanordnung entgegen einer Vorspannkraft eines Federorgans einwirkt und wobei Mittel vorgesehen sind, die eine Phasenverstellung zwischen zwei Gaswechselventilen gewährleisten.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnungen, die außerdem eine Phasenverstellung von benachbarten Gaswechselventilen vorsieht, sind hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt. In diesem Zusammenhang sei lediglich beispielsweise die DE 10 2006 002 133 A1 genannt. Das sogenannte „Phasing” sieht vor, dass die Gaswechselventile unterschiedlich spät geöffnet werden, wodurch eine Steigerung der Ladungsbewegung gewährleistet ist. Die Einstellung der Phasenverstellung wird dabei üblicherweise durch eine Nockenwellenverstellung vorgenommen. Eine derartige Phasenverstellung ist aufwändig in der Fertigung und damit teuer.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ventiltriebanordnung zu schaffen, die die oben genannten Nachteile vermeidet.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Mittel aus unterschiedlich ausgeführten Kipphebelanordnungen bestehen. Auf diese Weise ist es möglich, mittels einer einfachen Klassifizierung der Kipphebelanordnung oder Teilen davon eine Phasenverstellung zu gewährleisten, die aufwändige Verstellmechanismen nicht benötigt. Hierbei weist vorteilhafterweise jede Kipphebelanordnung einen Kipphebel, ein Angriffsorgan für das Verstellorgan und eine drehbar gelagerte Führungsrolle in einer Kulisse auf. Eine besonders vorteilhafte Ventiltriebanordnung wird dadurch geschaffen, dass die Führungsrollen von zwei benachbarten Kipphebelanordnungen über eine Steckachse miteinander verbunden sind, wobei zwischen den Führungsrollen eine Rolle angeordnet ist, auf die die Nockenwelle angreift.
Dabei können die Mittel zur Phasenverstellung aus unterschiedlich geformten Angriffsorganen bestehen, wobei eine besonders einfache Ausführungsform dadurch gewährleistet ist, dass das Angriffsorgan eine drehbar gelagerte Mittenrolle ist und dass die Mittel aus im Durchmesser unterschiedlich ausgeführten Mittelrollen bestehen. Auch ist denkbar, dass wenn das Angriffsorgan eine drehbar gelagerte Mittenrolle ist, dass die Mittel aus unterschiedlich ausgeführten Lagerpositionen für die Mittenrollen bestehen. Folglich ist es gemäß einer weiteren Ausführungsform möglich, dass die Mittel aus unterschiedlichen Lagerpositionen für die Führungsrollen bestehen oder, dass die Mittel aus im Durchmesser unterschiedlich ausgeführten Führungsrollen bestehen.
Eine besonders einfache Ausführungsform mit der Möglichkeit, das Phasing auf einen bestimmten Hubbereich zu begrenzen besteht darin, dass die Mittel aus unterschiedlich ausgeführten Arbeitskurven der Kipphebel bestehen. In allen Fällen kann es, insbesondere hinsichtlich der Montage hilfreich sein, dass jeder Kipphebel ein Markierungsmittel, wie z. B. ein Formelement, eine Farbmarkierung oder einen Strichcode aufweist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, hierin zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung einer erfinderischen Ventiltriebanordnung,
2 eine Seitenansicht von zwei benachbart zu verbauenden Kipphebelanordnungen,
3 eine schematische Darstellung der Öffnungscharakteristik von zwei Einlassventilen eines Zylinders eines ersten Ausführungsbeispiels und
4 eine schematische Darstellung der Öffnungscharakteristik von zwei Einlassventilen eines Zylinders eines zweiten Ausführungsbeispiels.
1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventiltriebanordnung 10 mit mehreren in Reihe angeordneten Gaswechselventilen 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24 und 26. Im vorliegenden Fall sind jeweils zwei Einlass-Gaswechselventile einem Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet. Die mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung 10 weist im vorliegenden Fall vier Übertragungsanordnungen 28, 29, 30, 31, 32, 33 und 34, 35 auf, denen jeweils zwei Gaswechselventile 12, 14; 16, 18; 20, 22; 24, 26 zugeordnet sind. Dabei sind die Übertragungsanordnungen 28, 29, 30, 31, 32, 33 und 34, 35 auf bekannte Weise im Zylinderkopf mittels Lagermitteln gelagert. Die Lagermittel 36, 38 werden in der vorliegenden 1 lediglich exemplarisch für die Lagerung eines Schwenkhebels 56 der Übertragungsanordnung 35 dargestellt. Darüber hinaus stehen die Übertragungsanordnungen 28, 29, 30, 31, 32, 33 und 34, 35 auf bekannte Weise mit einer Nockenwelle 40 in Wirkverbindung. Außerdem ist jede Übertragungsanordnung 28, 29, 30, 31, 32, 33 und 34, 35 durch Verstellorgane 42, 43, 44, 45, 46, 47 und 48, 49 einer Ventilhubverstelleinrichtung 41 derart ansteuerbar, dass ein geringerer oder höherer Ventilhub der Einlassventile 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26 einstellbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Verstellorgane 42, 43, 44, 45, 46, 47 und 48, 49 jeweils zwei Einlassventilen 12, 14; 16, 18; 20, 22; 24, 26 zugeordnet und als Exzenterorgane ausgeführt, die auf einer Exzenterwelle 50 vorgesehen sind. Die Exzenterwelle 50 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel durch ein Antriebsorgan 52 auf bekannte Weise antreibbar. Es ist natürlich auch möglich jedem mehreren Gaswechselventilen eine Übertragungsanordnung zuzuordnen. Als Antriebsorgan 52 kann ein sowohl vorwärts wie rückwärts laufender Drehantrieb genutzt werden. Die Exzenterwelle 50 kann damit derart angetrieben werden, dass in Abhängigkeit von der vorliegenden Position schnell und präzise der dem nächsten Betriebszustand entsprechende Ventilhub durch den Einsatz der entsprechenden Exzenterorgane gewählt werden kann. Auch Drehwinkel von > 360° sind damit realisierbar.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist ein mechanisch ansteuerbarer Ventiltrieb 54 die Übertragungsanordnung 35 sowie das Gaswechselventil 26 auf. Die Übertragungsanordnung 35 besteht dabei aus einer Schwenkhebelanordnung 56 sowie einer Kipphebelanordnung 58, wobei die Kipphebelanordnung 58 über eine Arbeitskurve in Wirkverbindung mit der Schwenkhebelanordnung 56 steht, und wobei die Schwenkhebelanordnung 56 mit einer Stirnfläche auf das Gaswechselventil 26 angreift und die Kipphebelanordnung 58 in Wirkverbindung mit der Ventilhubverstelleinrichtung 41 und der Nockenwelle 40 steht. Dabei greift das Verstellorgan 48 der Ventilhubverstelleinrichtung 41 entgegen einer Vorspannkraft einer Feder 55 auf ein nicht weiter dargestelltes Angriffsorgan (beispielsweise eine Rolle) der Kipphebelanordnung 58 an. Die Kipphebelanordnung 58 greift mit einer in 1 nicht weiter dargestellten Arbeitskurve auf die Schwenkhebelanordnung 56 an. Auf der gegenüber gelegenen Seite sind Führungsrollen angeordnet, mit denen die Kipphebelanordnung in einer Kulisse geführt ist. Die Führungsrollen sind wiederum auf einer Welle gelagert, die zwei benachbarte Kipphebelanordnungen miteinander verbindet, wobei zwischen den Führungsrollen noch eine Rolle auf der Welle angeordnet ist, die wiederum mit der Nockenwelle in Wirkverbindung steht. Ein Nocken der Nockenwelle steht also mit zwei Übertragungsanordnungen in Wirkverbindung. Hinsichtlich der Funktion und Arbeitsweise einer derartigen Übertragungsanordnung wird explizit auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 140 635 A1 verwiesen.
Die Erfindung sieht nun vor, dass die Mittel, die eine Phasenverstellung zwischen zwei Gaswechselventilen gewährleisten, aus unterschiedlich ausgeführten Kipphebelanordnungen bestehen. 2 zeigt nun zwei Kipphebelanordnungen 58, 59, die benachbart zueinander angeordnet sind, und jeweils auf ein als Einlassventil ausgeführtes Gaswechselventil über die Schwenkhebelanordnungen 56, 57 einwirken. Hierbei soll das Gaswechselventil 26 immer ein wenig später öffnen als das Gaswechselventil 24. Um dies zu gewährleisten, sind die Kipphebelanordnungen 58, 59 unterschiedlich ausgeführt. Aus einer Reihe von Ausführungsformen sind lediglich zwei exemplarisch dargestellt. Eine Kipphebelanordnung besteht hierbei aus einem Kipphebel 80; 81, Mittenrollen 68; 70 sowie Führungsrollen 82; 83. Zum einen können die Arbeitskurven 64, 66 derart unterschiedlich ausgeführt sein, dass die Kipphebelanordnung 58 etwas früher mit der Schwenkhebelanordnung in Wirkverbindung tritt als die Kipphebelanordnung 59. Im weiteren Verlauf (Siehe 3) können die Arbeitskurven dann wieder derart ausgeführt sein, dass die Gaswechselventile einen gleichen Hubweg zurücklegen. Der Verlauf der Arbeitskurve des Kipphebels 80 ist beim Kipphebel 81 gestrichelt dargestellt.
Eine weitere Möglichkeit der Phasenverstellung ist dadurch gegeben, dass die Durchmesser der Mittenrollen 68, 70, die als Angriffsorgane für die Verstellorgane der Exzenterwelle dienen, unterschiedlich ausgeführt sind. Auch dies ist im Vergleich derart dargestellt, dass bei der Kipphebelanordnung 59 der Durchmesser der Mittenrolle 70 gestrichelt dargestellt ist.
Desweiteren weist jeder Kipphebel 80, 81 eine Markierung, in diesem Fall ein Strichcode 72, 74 auf, der die Klassifizierung erleichtert.
3 zeigt die Auswirkung der vorgenommenen Phasenverstellung aufgrund unterschiedlicher Arbeitskurven 64, 66 bei einer maximalen Auslenkung durch das Verstellorgan der Gaswechselventile 24 und 26, die einem Zylinder 76 als Einlassventile zugeordnet sind. Das Gaswechselventil 26 wird den gestrichelt dargestellten Ventilhub verfolgen, und weist ab einem bestimmten Punkt 78 den gleichen Hub auf, wie das Gaswechselventil 24.
4 zeigt die Auswirkung der vorgenommenen Phasenverstellung aufgrund unterschiedlicher Mittenrollen 68, 70 bei einer maximalen Auslenkung durch das Verstellorgan der Gaswechselventile 24 und 26, die dem Zylinder 76 als Einlassventile zugeordnet sind. Deutlich zu erkennen ist in diesem Fall der nun vorliegende konstante Hubunterschied zwischen den Gaswechselventilen 24 und 26.
Es sollte deutlich sein, dass die verschieden Aufgeführten Möglichkeiten zur Phasenverstellung zur Erhöhung der Variabilität auch miteinander kombiniert werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102006002133 A1 [0002]
DE 10140635 A1 [0013]

Claims

Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) mit mehreren in Reihe angeordneten Gaswechselventilen (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26), denen entsprechende Zylinder zugeordnet sind, wobei einem Gaswechselventil (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) eine Übertragungsanordnung (28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35) zugeordnet ist, wobei jede Übertragungsanordnung (28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35) im Zylinderkopf mittels Lagermittel (36, 38) beweglich gelagert ist und im Wesentlichen eine Schwenkhebelanordnung (56, 57) und eine Kipphebelanordnung (58, 59) aufweist, die über eine Arbeitskurve (64, 66) mit der Schwenkhebelanordnung (56, 57) in Wirkverbindung steht, wobei jede Übertragungsanordnung (28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35) mit jeweils einer Ventilhubverstelleinrichtung (41) und einer Nockenwelle (40) in Wirkverbindung steht, wobei jede Ventilhubverstelleinrichtung (41) ein drehbares Verstellorgan (42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49) mit einem Exzenterorgan aufweist, das auf die Übertragungsanordnung (28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35) entgegen einer Vorspannkraft eines Federorgans (55) einwirkt und wobei Mittel vorgesehen sind, die eine Phasenverstellung zwischen zwei Gaswechselventilen (12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26) gewährleisten, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus unterschiedlich ausgeführten Kipphebelanordnungen (58, 59) bestehen.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Kipphebelanordnung (58, 59) einen Kipphebel (80, 81), ein Angriffsorgan (68, 70) für das Verstellorgan (42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49) und eine drehbar gelagerte Führungsrolle (82, 83) in einer Kulisse aufweist.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsrollen (82, 83) von zwei benachbarten Kipphebelanordnungen (58, 59) über eine Steckachse miteinander verbunden sind, wobei zwischen den Führungsrollen (82, 83) eine Rolle angeordnet ist, auf die die Nockenwelle (40) angreift.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus unterschiedlich geformten Angriffsorganen (68, 70) bestehen.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Angriffsorgan eine drehbar gelagerte Mittenrolle (68, 70) ist und dass die Mittel aus im Durchmesser unterschiedlich ausgeführten Mittenrollen (68, 70) bestehen.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass das Angriffsorgan eine drehbar gelagerte Mittenrolle (68, 70) ist und dass die Mittel aus unterschiedlich ausgeführten Lagerpositionen für die Mittenrollen (68, 70) bestehen.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus unterschiedlichen Lagerpositionen für die Führungsrollen (82, 83) bestehen.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus im Durchmesser unterschiedlich ausgeführten Führungsrollen (82, 83) bestehen.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel aus unterschiedlich ausgeführten Arbeitskurven (64, 66) der Kipphebel (80, 81) bestehen.
Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kipphebel (80, 81) ein Markierungsmittel, wie zum Beispiel ein Formelement, eine Farbmarkierung oder einen Strichcode (72, 74) aufweist.