DE102011122451A1

DE102011122451A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102011122451A1
Application number: DE201110122451
Authority: DE
Inventors: Thomas Stolk; Alexander von Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2011-12-22
Filing date: 2011-12-22
Publication date: 2013-06-27
Also published as: WO2013091744A8; WO2013091744A1

Abstract

Es ist bekannt unterschiedliche Nockenkonturen (4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c) durch axiales Verschieben von Nockenträgern (2) auf der Nockenwelle (1) einzustellen. Dabei sind die Nockenträger (2) zylindermittig durch ein Nockenwellenlager (7) gelagert. Nachteilig ist dabei, dass der Verschiebeweg und somit die Anzahl der Nockenkonturen (4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c) begrenzt ist und die Lagerbreite nicht optimal ausgelegt werden kann.
Zur Verbesserung hinsichtlich der oben genannten Nachteile wird vorgeschlagen, dass die Nockenträger (2) durch ein Nockenwellenlager (7), welches einen zur Zylindermitte (M) definierten Versatz (a) hat, gelagert werden.
Die Erfindung ist für Ventiltriebe für Brennkraftmaschinen vorgesehen.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2007 010 156 A1 ist bereits ein gattungsgemäßer Ventiltrieb bekannt. Die Nockenträger werden dabei zwischen zwei Gaswechselventilen mittels Wälz- oder Gleitlagern in zylinderkopffesten Lagerböcken gelagert. Diese Lager sind dabei zylindermittig angeordnet. Dadurch ist der Verschiebeweg des Nockenträgers, vor allem bei drei unterschiedlichen Nockenformen, begrenzt bzw. die resultierende Lagerbreite kann nicht mehr ausreichend dimensioniert werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb mit optimaler Ausnutzung des Bauraumes mit erhöhtem Verschiebeweg und optimierter Lagerbreite zu schaffen.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Der Ventiltrieb besteht aus mindestens einer Nockenwelle, die mindestens einen auf der Nockenwelle axial verschiebbaren Nockenträger pro Zylinder besitzt, sowie zumindest einem Gaswechselventil. Auf dem Nockenträger sind verschiedene Nocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen je Gaswechselventil angeordnet, die in Wirkverbindung mit dem zugehörigen Gaswechselventil stehen und zu unterschiedlichen Ventilhüben führen. Der Nockenträger ist in mindestens einem Nockenwellenlager gelagert, welches erfindungsgemäß mit einem Versatz zur Zylindermitte angeordnet ist. Dies ermöglicht, den Bauraum optimal auszunutzen, was zu einem vergrößerten Verschiebeweg führt. Außerdem kann das Nockenwellenlager breiter ausgelegt werden, was zu geringerem Verschleiß der Bauteile und geringeren Betätigungskräften führt.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Besonders vorteilhaft ist, dass so mehr als zwei verschiedene Nockenkonturen auf dem Nockenträger angeordnet werden können.
Vorzugsweise besitzt eine Nockenkontur die Ausgestaltung eines Nullhubs für vorgesehende Ventil- und/oder Zylinderabschaltungen der Brennkraftmaschine.
In einer bevorzugten Ausgestaltung befindet sich in einer bestimmten Betätigungsstellung die Nockenkontur, die dem Nullhub entspricht, im Nockenwellenlager selbst und ist somit Teil der Lagerfläche des Nockenträgers.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Dabei zeigt:
1 ausschnittsweise den Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine in teilweiser Schnittdarstellung in einer ersten Betriebsstellung (Zylinderabschaltung),
2 ausschnittsweise den Ventiltrieb nach 1 in einer zweiten Betriebsstellung und
3 ausschnittsweise den Ventiltrieb nach 1 in einer dritten Betriebsstellung.
Der erfindungsgemäße Ventiltrieb umfasst eine Nockenwelle 1, die wenigstens einen Nockenträger 2 pro Zylinder einer Brennkraftmaschine und zumindest ein Gaswechselventil aufweist. Der Nockenträger 2 besteht aus einem mittigen Teil 3 und daran jeweils links und rechts endseitig anschließenden Nockenabschnitten 4, 5. Der Nockenträger 2 ist auf der Nockenwelle 1 in axialer Richtung durch einen nicht dargestellten Aktuator verschiebbar. Der Aktuator kann beispielsweise elektromagnetisch oder elektrisch betätigt werden. Die Nockenabschnitte 4, 5 weisen jeweils drei verschiedene Nockenkonturen 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c auf. Die Nockenkonturen 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c weisen unterschiedliche Außenkonturen auf und bewirken so verschiedene Betätigungscharakteristiken für das zugehörige Gaswechselventil, wobei die Nockenkonturen 4a, 5a den Außendurchmesser des mittigen Teils 3 besitzen. An die Nockenabschnitte 4, 5 greifen Abnehmer bzw. Nockenfolger z. B. in Form von Schlepphebeln 6a, 6b an, die entsprechend vorgesehende Gaswechselventile betätigen. Es handelt sich beim Ausführungsbeispiel um Einlassventile, es können aber auch Auslassventile mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb geschaltet werden. Durch die verschiedenen Betätigungscharakteristiken der Gaswechselventile lassen sich je nach Leistungsbedarf der Brennkraftmaschine unterschiedliche Ventilhübe einstellen. Dies erfolgt durch axiales Verschieben des Nockenträgers 2 mit seinen Nockenkonturen 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c auf der Nockenwelle 1. Die drei Nockenkonturen 4a, 4b, 4c des einen Nockenabschnitts 4 stehen je nach Position des Nockenträgers 2 auf der Nockenwelle 1 abwechselnd mit einem ersten einlassseitigen Gaswechselventil, die drei Nockenkonturen 5a, 5b, 5c des anderen Nockenabschnitts 5 mit einem zweiten einlassseitigen Gaswechselventil über die zugehörigen Schlepphebel 6a; 6b in Wirkverbindung. Der Nockenträger 2 ist auf der Nockenwelle 1 drehfest und axial verschiebbar mittels einer nicht dargestellten Längsverzahnung verbunden. Die innenseitig vorgesehende Längsverzahnung des Nockenträgers 2 greift dabei in eine korrespondierende Außenverzahnung der Nockenwelle 1 ein, so dass Längsverschiebungen des Nockenträgers 2 auf der Nockenwelle 1 möglich sind, aber in Umfangsrichtung eine drehfeste Verbindung erfolgt. Der Nockenträger 2 ist durch ein Nockenwellenlager 7 (Radiallager) im mittigen Teil 3 gelagert, welches erfindungsgemäß zur Zylindermitte M einen definierten Versatz a in Richtung des in 1 rechts liegenden Nockenabschnitts 5 aufweist, somit Zylinder außermittig angeordnet ist.
In 1 befindet sich der Nockenträger 2 in einer ersten Betriebsstellung. Dabei liegt die Nockenkontur 4c des Nockenabschnitts 4 an der linken Seite des Nockenwellenlagers 7 an. Der Schlepphebel 6a befindet sich in Wirkverbindung mit der Nockenkontur 4a, der Schlepphebel 6b in Wirkverbindung mit der Nockenkontur 5a. Da der Außendurchmesser der Nockenkonturen 4a, 5a dem Außendurchmesser des mittigen Teils 3 des Nockenträger 2 entspricht, werden die Schlepphebel 6a, 6b nicht betätigt und damit auch die Gaswechselventile nicht betätigt. Dies führt zu einem Nullhub der Gaswechselventile und damit zu einer Abschaltung des entsprechenden Zylinders.
In 2 befindet sich der Nockenträger 2 in einer zweiten Betriebsstellung. Dabei ist der Nockenträger 2 um die Breite einer Nockenkontur 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c im Vergleich zu 1 durch Betätigen des Aktuators nach links verschoben. Der Schlepphebel 6a befindet sich in Wirkverbindung mit der Nockenkontur 4b, der Schlepphebel 6b in Wirkverbindung mit der Nockenkontur 5b. Die Gaswechselventile führen so einen mittlern Hub aus.
In 3 befindet sich der Nockenträger 2 in einer dritten Betriebsstellung. Dabei ist der Nockenträger 2 wiederum um die Breite einer Nockenkontur 4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c im Vergleich zu 2 durch Betätigen des Aktuators weiter nach links verschoben. Die Nockenkontur 5a bewegt sich dabei ins Nockenwellenlager 7 und ist somit Teil der zylindrischen Lagerfläche 8 mit dem mittleren Teil 3 des Nockenträgers 2. Der Schlepphebel 6a befindet sich in Wirkverbindung mit der Nockenkontur 4c, der Schlepphebel 6b in Wirkverbindung mit der Nockenkontur 5c. Die beiden Gaswechselventile führen so einen großen Hub aus.
Der Versatz a liegt in einer Größenordnung von 1,8 mm bis 6,2 mm. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform beträgt der Versatz 3,2 +/– 0,2 mm.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102007010156 A1 [0002]

Claims

Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit mindestens einer Nockenwelle, die mindestens einen auf der Nockenwelle axial verschiebbaren Nockenträger pro Zylinder besitzt, sowie zumindest einem Gaswechselventil, wobei auf dem Nockenträger zumindest zwei verschiedene Nocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen je Gaswechselventil angeordnet sind, die in Wirkverbindung mit dem zugehörigen Gaswechselventil stehen, wobei der Nockenträger in mindestens einem Nockenwellenlager gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenwellenlager (7) mit einem Versatz (a) zur Zylindermitte (M) angeordnet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass drei verschiedene Nocken mit unterschiedlichen Nockenkonturen (4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c) pro Gaswechselventil auf dem Nockenträger (2) angeordnet sind.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, dass eine der zumindest unterschiedlichen Nockenkonturen (4a, 4b, 4c; 5a, 5b, 5c) einem Nullhub entspricht.
Ventiltrieb nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, dass in einer bestimmten Betätigungsstellung die Nockenkontur (4a; 5a), die dem Nullhub entspricht, sich im Nockenwellenlager (7) befindet und somit Teil der Lagerfläche (8) des Nockenträgers (2) ist.