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GEBIET
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Die vorliegende Offenbarung betrifft Motor-Nockenwellenanordnungen.
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HINTERGRUND
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Dieser Abschnitt liefert auf die vorliegende Offenbarung bezogene Hintergrundinformation, die nicht notwendigerweise Stand der Technik darstellt.
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Verbrennungsmotoren können ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in Zylindern verbrennen und dadurch ein Antriebsdrehmoment erzeugen. Die Verbrennung des Luft/Kraftstoff-Gemischs erzeugt Abgase. Die Motoren können Einlassöffnungen aufweisen, um eine Luftströmung zu den Verbrennungskammern zu leiten, sowie Auslassöffnungen, um Abgase aus den Verbrennungskammern zu leiten. Nockenwellen werden verwendet, um Einlass- und Auslassventile zwischen einer offenen und einer geschlossenen Position zu bewegen, um die Einlass- und die Auslassöffnungen selektiv zu öffnen und zu schließen.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Eine Motorbaugruppe kann einen Motorblock, einen ersten Zylinderkopf, einen zweiten Zylinderkopf, ein erstes, ein zweites und ein drittes Ventil, einen ersten, einen zweiten und einen dritten Ventilhubmechanismus, eine erste Nockenwelle und eine zweite Nockenwelle umfassen. Der Motorblock kann eine erste Reihe, die eine erste Zylinderbohrung definiert, und eine zweite Reihe aufweisen, die eine zweite Zylinderbohrung definiert, die relativ zu der ersten Zylinderbohrung unter einem Winkel angeordnet ist. Der erste Zylinderkopf kann mit der ersten Reihe des Motorblocks gekoppelt sein, und er kann eine erste Öffnung in Verbindung mit der ersten Zylinderbohrung und eine zweite Öffnung in Verbindung mit der ersten Zylinderbohrung definieren. Der zweite Zylinderkopf kann mit der zweiten Reihe des Motorblocks gekoppelt sein, und er kann eine dritte Öffnung in Verbindung mit der zweiten Zylinderbohrung definieren. Das erste Ventil kann in der ersten Öffnung angeordnet sein, das zweite Ventil kann in der zweiten Öffnung angeordnet sein, und das dritte Ventil kann in der dritten Öffnung angeordnet sein. Der erste Ventilhubmechanismus kann mit dem ersten Ventil in Eingriff stehen, der zweite Ventilhubmechanismus kann mit dem zweiten Ventil in Eingriff stehen, und der dritte Ventilhubmechanismus kann mit dem dritten Ventil in Eingriff stehen. Die erste Nockenwelle kann mit dem ersten Ventilhubmechanismus und dem dritten Ventilhubmechanismus in Eingriff stehen. Die zweite Nockenwelle kann mit dem zweiten Ventilhubmechanismus in Eingriff stehen.
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Bei einer anderen Anordnung kann eine Motorbaugruppe einen Motorblock, einen ersten Zylinderkopf, einen zweiten Zylinderkopf, eine erste Nockenwelle, eine zweite Nockenwelle und eine dritte Nockenwelle umfassen. Der Motorblock kann eine erste Reihe, die eine erste Zylinderbohrung definiert, und eine zweite Reihe aufweisen, die relativ zu der ersten Reihe unter einem Winkel angeordnet ist und eine zweite Zylinderbohrung definiert. Der erste Zylinderkopf kann mit der ersten Reihe des Motorblocks gekoppelt sein, und der zweite Zylinderkopf kann mit der zweiten Reihe des Motorblocks gekoppelt sein. Die erste Nockenwelle kann durch den Motorblock zwischen der ersten und der zweiten Zylinderbohrung drehbar gelagert sein. Die zweite Nockenwelle kann an dem ersten Zylinderkopf drehbar gelagert sein, und die dritte Nockenwelle kann an dem zweiten Zylinderkopf drehbar gelagert sein.
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Weitere Anwendungsgebiete werden anhand der hierin vorgesehenen Beschreibung offensichtlich werden. Die Beschreibung und die speziellen Beispiele in dieser Zusammenfassung sind nur zu Darstellungszwecken gedacht und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung nicht einschränken.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die hierin beschriebenen Zeichnungen dienen nur zu Darstellungszwecken und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise einschränken.
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1 ist eine schematische Schnittdarstellung einer Motorbaugruppe gemäß der vorliegenden Offenbarung;
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2 ist eine schematische Ansicht von oben auf die Motorbaugruppe von 1;
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3 ist eine fragmentarische Schnittansicht der Motorbaugruppe von 1;
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4 ist eine Draufsicht einer ersten Ventilanordnung der in 1 gezeigten Motorbaugruppe; und
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5 ist eine Draufsicht einer zweiten Ventilanordnung der in 1 gezeigten Motorbaugruppe.
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Entsprechende Bezugszeichen geben überall in den verschiedenen Zeichnungsansichten entsprechende Teile an.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
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Beispiele der vorliegenden Offenbarung werden nun unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen vollständiger beschrieben. Die nachfolgende Beschreibung ist nur beispielhafter Natur und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendungsmöglichkeit oder Verwendungen nicht einschränken.
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Beispielhafte Ausführungsformen sind vorgesehen, sodass diese Offenbarung sorgfältig sein wird und Fachleuten den Umfang vollständig übermitteln wird. Es werden zahlreiche spezielle Details dargelegt, wie etwa Beispiele spezieller Komponenten, Einrichtungen und Verfahren, um für ein genaues Verständnis der Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zu sorgen. Fachleute werden einsehen, dass spezielle Details nicht verwendet werden müssen, dass die beispielhaften Ausführungsformen in vielen unterschiedlichen Formen verkörpert werden können und dass keine von diesen derart ausgelegt werden soll, dass sie den Umfang der Offenbarung einschränkt. Bei einigen beispielhaften Ausführungsformen werden wohlbekannte Prozesse, wohlbekannte Einrichtungsstrukturen und wohlbekannte Technologien nicht im Detail beschrieben.
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Wenn ein Element oder eine Lage als ”auf”, ”in Eingriff mit”, ”verbunden mit” oder ”gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, kann sich dieses bzw. diese direkt auf dem anderen Element oder der anderen Lage befinden, mit dem anderen Element oder der anderen Lage in Eingriff stehen, verbunden oder gekoppelt sein, oder es können dazwischen liegende Elemente oder Lagen vorhanden sein. Wenn ein Element im Gegensatz dazu als ”direkt auf”, ”direkt in Eingriff mit”, ”direkt verbunden mit” oder ”direkt gekoppelt mit” einem anderen Element oder einer anderen Lage bezeichnet wird, können keine dazwischen liegende Elemente oder Schichten vorhanden sein. Andere Formulierungen, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf eine ähnliche Weise interpretiert werden (z. B. ”zwischen” gegenüber ”direkt zwischen”, ”benachbart” gegenüber ”direkt benachbart”, usw.). Wie hierin verwendet, umfasst der Ausdruck ”und/oder” eine beliebige oder alle Kombinationen eines oder mehrerer der dazugehörigen aufgelisteten Gegenstände.
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Obwohl die Ausdrücke erster, zweiter, dritter, usw. hierin verwendet werden können, um verschiedene Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte zu beschreiben, sollten diese Elemente, Komponenten, Bereiche, Lagen und/oder Abschnitte nicht durch diese Ausdrücke beschränkt sein. Diese Ausdrücke können lediglich verwendet werden, um ein Element, eine Komponente, einen Bereich, eine Lage oder einen Abschnitt von einem anderen Bereich, einer anderen Lage oder einem anderen Abschnitt zu unterscheiden. Ausdrücke wie beispielsweise ”erster”, ”zweiter” und andere numerische Ausdrücke implizieren keine Sequenz oder Reihenfolge, wenn sie hierin verwendet werden, wenn dies nicht klar durch den Zusammenhang angegeben wird. Daher könnte ein erstes Element, eine erste Komponente, ein erster Bereich, eine erste Lage oder ein erster Abschnitt, die nachstehend diskutiert werden, als ein zweites Element, eine zweite Komponente, ein zweiter Bereich, eine zweite Lage oder ein zweiter Abschnitt bezeichnet werden, ohne von den Lehren der beispielhaften Ausführungsformen abzuweichen.
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Eine Motorbaugruppe 10 ist in 1 und 2 dargestellt, und sie kann eine Motorstruktur 12, eine Kurbelwelle 14, Kolben 16 und eine Ventiltriebbaugruppe 18 umfassen. Die Motorstruktur 12 kann einen Motorblock 20, einen ersten Zylinderkopf 22 und einen zweiten Zylinderkopf 24 aufweisen. Der Motorblock 20 kann eine erste Reihe 26, die erste Zylinderbohrungen 28 definiert, und eine zweite Reihe 30 aufweisen, die zweite Zylinderbohrungen 32 definiert, die sich relativ zu der ersten Reihe 26 unter einem Winkel erstrecken und eine V-Konfiguration bilden.
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Die Motorbaugruppe 10 wird bezogen auf eine der ersten Zylinderbohrungen 28 und eine der zweiten Zylinderbohrungen 32 der Einfachheit halber mit dem Verständnis beschrieben, dass die Beschreibung gleichermaßen für den Rest der ersten und der zweiten Zylinderbohrungen 28, 32 gilt. Wie in 1 zu sehen ist, kann der Zylinderkopf 22 mit der ersten Reihe 26 des Motorblocks 20 gekoppelt sein, und er kann eine erste Öffnung 34 in Verbindung mit der ersten Zylinderbohrung 28 und eine zweite Öffnung 36 in Verbindung mit der ersten Zylinderbohrung 28 definieren. Der zweite Zylinderkopf 24 kann mit der zweiten Reihe 30 des Motorblocks 20 gekoppelt sein, und er kann eine dritte Öffnung 38 in Verbindung mit der zweiten Zylinderbohrung 32 und eine vierte Öffnung 40 in Verbindung mit der zweiten Zylinderbohrung 32 definieren. Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel bildet die erste Öffnung 34 eine erste Einlassöffnung für die erste Zylinderbohrung 28, die zweite Öffnung 36 bildet eine erste Auslassöffnung für die Zylinderbohrung 28, die dritte Öffnung 38 bildet eine erste Einlassöffnung für die zweite Zylinderbohrung 32, und die vierte Öffnung 40 bildet eine erste Auslassöffnung für die zweite Zylinderbohrung 32. Wie in 2 zu sehen ist, ermöglicht das vorliegende nicht einschränkende Beispiel die Verwendung einer Vierventilanordnung, wobei der erste Zylinderkopf 22 zusätzlich eine zweite Einlassöffnung 42 und eine zweite Auslassöffnung 44 in Verbindung mit der ersten Zylinderbohrung 28 definiert und der zweite Zylinderkopf 24 ebenso eine zweite Einlassöffnung 46 und eine zweite Auslassöffnung 48 in Verbindung mit der zweiten Zylinderbohrung 32 definiert.
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Die Ventiltriebbaugruppe 18 kann eine erste, eine zweite und eine dritte Nockenwelle 50, 52, 54, ein erstes, ein zweites, ein drittes und ein viertes Ventil 56, 58, 60, 62 sowie einen ersten, einen zweiten, einen dritten und einen vierten Ventilhubmechanismus 64, 66, 68, 70 umfassen. Das erste Ventil 56 kann in der ersten Öffnung 34 angeordnet sein, und es kann ein erstes Einlassventil für die erste Zylinderbohrung 28 definieren, und das zweite Ventil 58 kann in der zweiten Öffnung 36 angeordnet sein, und es kann ein erstes Auslassventil für die erste Zylinderbohrung 28 definieren. Das dritte Ventil 60 kann in der dritten Öffnung 38 angeordnet sein, und es kann ein erstes Einlassventil für die zweite Zylinderbohrung 32 definieren, und das vierte Ventil 62 kann in der vierten Öffnung 40 angeordnet sein, und es kann ein erstes Auslassventil für die zweite Zylinderbohrung 32 definieren.
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Der erste Ventilhubmechanismus 64 kann mit dem ersten Ventil 56 in Eingriff stehen, der zweite Ventilhubmechanismus 66 kann mit dem zweiten Ventil 58 in Eingriff stehen, der dritte Ventilhubmechanismus 68 kann mit dem dritten Ventil 60 in Eingriff stehen, und der vierte Ventilhubmechanismus 70 kann mit dem vierten Ventil 62 in Eingriff stehen. Die erste Nockenwelle 50 kann mit dem ersten Ventilhubmechanismus 64 und dem dritten Ventilhubmechanismus 68 in Eingriff stehen. Die zweite Nockenwelle 52 kann mit dem zweiten Ventilhubmechanismus 66 in Eingriff stehen, und die dritte Nockenwelle 54 kann mit dem vierten Ventilhubmechanismus 70 in Eingriff stehen.
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Bei der beispielhaften Vierventilanordnung, die in 2 dargestellt ist, kann die Ventiltriebbaugruppe 18 zusätzlich ein zweites Einlassventil 72, das in jeder der zweiten Einlassöffnungen 42 angeordnet ist, die in dem ersten Zylinderkopf 22 definiert sind, und ein zweites Auslassventil 74 aufweisen, das in jeder der zweiten Auslassöffnungen 44 angeordnet ist, die in dem ersten Zylinderkopf 22 definiert sind. Auf ähnliche Weise kann die Ventiltriebbaugruppe 18 zusätzlich ein zweites Einlassventil 76, das in jeder der zweiten Einlassöffnungen 46 angeordnet ist, die in dem zweiten Zylinderkopf 24 definiert sind, und ein zweites Auslassventil 78 aufweisen, das in jeder der zweiten Auslassöffnungen 48 angeordnet ist, die in dem zweiten Zylinderkopf 24 definiert sind.
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Ein zusätzlicher Ventilhubmechanismus 80 (ähnlich dem ersten Ventilhubmechanismus 64) kann mit dem zweiten Einlassventil 72 und der ersten Nockenwelle 50 in Eingriff stehen, und ein zusätzlicher Ventilhubmechanismus 82 (ähnlich dem zweiten Ventilhubmechanismus 66) kann mit dem zweiten Auslassventil 74 und der zweiten Nockenwelle 52 in Eingriff stehen. Auf ähnliche Weise kann ein zusätzlicher Ventilhubmechanismus 84 (ähnlich dem dritten Ventilhubmechanismus 68) mit dem zweiten Einlassventil 76 und der ersten Nockenwelle 50 in Eingriff stehen, und ein zusätzlicher Ventilhubmechanismus 86 (ähnlich dem vierten Ventilhubmechanismus 70) kann mit dem zweiten Auslassventil 78 und der dritten Nockenwelle 54 in Eingriff stehen.
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Gemäß dem vorliegenden nicht einschränkenden Beispiel ist die erste Nockenwelle 50 durch den Motorblock 20 zwischen der ersten und der zweiten Zylinderbohrung 28, 32 drehbar gelagert. Spezieller können die erste und die zweite Reihe 26, 30 eine V-Konfiguration bilden, wie vorstehend angegeben ist, wobei die erste Nockenwelle 50 in einem zentralen Bereich der V-Konfiguration angeordnet ist. Die erste Öffnung 34 und die dritte Öffnung 38 können auf einer innenliegenden Seite des ersten und des zweiten Zylinderkopfs 22, 24 angeordnet sein, und sie können sich in Richtung des zentralen Bereichs der V-Konfiguration erstrecken, der durch den Motorblock 20 gebildet wird. Die zweiten Einlassöffnungen 42, 46 können zusätzlich auf der innenliegenden Seite des ersten und des zweiten Zylinderkopfs 22, 24 angeordnet sein, und sie können sich in Richtung des zentralen Bereichs der V-Konfiguration erstrecken, die durch den Motorblock 20 gebildet wird.
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Die zweite Nockenwelle 52 kann an dem ersten Zylinderkopf 22 drehbar gelagert sein, und die dritte Nockenwelle 54 kann an dem zweiten Zylinderkopf 24 drehbar gelagert sein. Wie in 2 zu sehen ist, kann ein erster Nockenphasensteller 88 mit der ersten Nockenwelle 50 gekoppelt sein, ein zweiter Nockenphasensteller 90 kann mit der zweiten Nockenwelle 52 gekoppelt sein, und ein dritter Nockenphasensteller 92 kann mit der dritten Nockenwelle 54 gekoppelt sein. Die Anordnung der ersten Nockenwelle 50 und des ersten Nockenphasenstellers 88, die gemäß der vorliegenden Offenbarung vorgesehen ist, kann für eine Einlasskrümmeranordnung mit niedrigerem Profil sorgen, als typischerweise bei Vierventilmotoren verfügbar ist.
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Wie in 1 zu sehen ist, kann der erste Ventilhubmechanismus 64 einen Stößel 94, der mit der ersten Nockenwelle 50 in Eingriff steht, eine Schubstange 96, die mit dem Stößel 94 in Eingriff steht, und einen Kipphebel 98 aufweisen, der mit der Schubstange 96 und dem ersten Ventil 56 in Eingriff steht. Der dritte Ventilhubmechanismus 68 kann auch einen Stößel 94, der mit der ersten Nockenwelle 50 in Eingriff steht, eine Schubstange 96, die mit dem Stößel 94 in Eingriff steht, und einen Kipphebel 98 aufweisen, der mit der Schubstange 96 und dem dritten Ventil 60 in Eingriff steht. Der zweite Ventilhubmechanismus 66 kann einen Kipphebel 100 aufweisen, der mit der zweiten Nockenwelle 52 und dem zweiten Ventil 58 in Eingriff steht. Der vierte Ventilhubmechanismus 70 kann auch einen Kipphebel 100 aufweisen, der mit der dritten Nockenwelle 54 und dem vierten Ventil 62 in Eingriff steht.
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Die erste Nockenwelle 50 kann unterhalb der zweiten und der dritten Nockenwelle 52, 54 angeordnet sein. Spezieller kann die erste Nockenwelle 50 unterhalb des ersten und des zweiten Zylinderkopfs 22, 24 und unterhalb des ersten und des dritten Ventils 56, 60 angeordnet sein. Die zweite Nockenwelle 52 kann oberhalb des ersten Zylinderkopfs 22 und des zweiten Ventils 58 angeordnet sein. Die dritte Nockenwelle 54 kann oberhalb des zweiten Zylinderkopfs 24 und des vierten Ventils 62 angeordnet sein.
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Wie in 3 zu sehen ist, können der erste und der dritte Ventilhubmechanismus 64, 68 jeweils in einem ersten Modus und in einem zweiten Modus betreibbar sein. Der Stößel 94 kann einen Stößelkörper 102, ein Gehäuseelement 104, einen Kolben 106, einen Schubstangensitz 108, der mit der Schubstange 96 in Eingriff steht, einen Verriegelungsmechanismus 110, einen Totgangmechanismus 112 und einen Nockenstößel 114 umfassen, der mit dem Stößelkörper 102 gekoppelt ist. Der Stößelkörper 102 kann in dem Motorblock 20 angeordnet sein, und er kann eine erste Öffnung 116 in Verbindung mit einem ersten Öldurchgang 118 und eine zweite Öffnung 120 in Verbindung mit einem zweiten Öldurchgang 122 aufweisen. Die erste Öffnung 116 kann eine unter Druck stehende Ölströmung an den Kolben 106 liefern, und der Kolben 106 kann eine hydraulische Spielausgleichseinrichtung bilden, um den Eingriff zwischen der Schubstange 96 und dem Schubstangensitz 108 aufrecht zu erhalten.
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Das Gehäuseelement 104 kann ein Verriegelungsstiftgehäuse bilden, das eine Öffnung 124 definiert, die den Verriegelungsmechanismus 110 darin enthält. Obgleich sie in Kombination mit einem deaktivierenden Hubmechanismus beschrieben ist, versteht es sich, dass die vorliegende Offenbarung gleichermaßen für eine Vielzahl anderer umschaltbarer Ventilhubmechanismen und auch für Mechanismen mit festem Hub (d. h. für nicht umschaltbare Ventilhubmechanismen) gilt. Der Verriegelungsmechanismus 110 kann einen ersten und einen zweiten Verriegelungsstift und ein Vorspannelement (nicht gezeigt) aufweisen. Das Vorspannelement kann die Verriegelungsstifte voneinander weg radial nach außen drücken.
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Der erste und der zweite Verriegelungsstift können zwischen einer verriegelten und einer entriegelten Position verschiebbar sein, indem unter Druck stehendes Öl an den zweiten Öldurchgang 122 geliefert wird. In der verriegelten Position fixieren der erste und der zweite Verriegelungsstift die Schubstange 96 für eine Verschiebung mit dem Stößelkörper 102. In der entriegelten Position ermöglichen der erste und der zweite Verriegelungsstift eine relative Verschiebung zwischen der Schubstange 96 und dem Stößelkörper 102.
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Der Totgangmechanismus 112 kann ein Halteelement 126 und ein Vorspannelement 128 aufweisen. Das Halteelement 126 kann axial an dem Gehäuseelement 104 fixiert sein, und das Vorspannelement 128 kann mit dem Halteelement 126 und dem Stößelkörper 102 in Eingriff stehen und den Nockenstößel 114 in einen Eingriff mit einem Nocken 130 der ersten Nockenwelle 50 vorspannen. Der Nocken 130 kann den Stößelkörper 102 gegen die Kraft des Vorspannelements 128 in Richtung des Halteelements 126 verschieben, wenn eine Kuppe 132 des Nockens 130 mit dem Nockenstößel 114 in Eingriff gelangt. Der Stößelkörper 102 kann durch das Vorspannelement 128 in eine anfängliche Position zurückgebracht werden, wenn ein Basisbereich 134 des Nockens 130 mit dem Nockenstößel 114 in Eingriff gelangt.
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Wenn sich der erste und der zweite Verriegelungsstift in der verriegelten Position befinden, kann der Nocken 130 der ersten Nockenwelle 50 das Gehäuseelement 104 und dadurch die Schubstange 96 mit dem Gehäuseelement 104 verschieben, um das erste Ventil 56 basierend auf einem Eingriff zwischen der Kuppe 132 des Nockens 130 und dem Nockenstößel 114 zu öffnen. Wenn sich der erste und der zweite Verriegelungsstift in der entriegelten Position befinden, kann der Stößelkörper 102 relativ zu dem Gehäuseelement 104 verschoben werden, wenn der Nockenstößel 114 mit der Kuppe 132 des Nockens 130 in Eingriff steht, was eine Öffnung des ersten Ventils 56 verhindert.
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Gemäß einem ersten nicht einschränkenden Beispiel, das in 4 zu sehen ist, können das erste Ventil 56 (das erste Einlassventil) und das zweite Einlassventil 72 parallel zueinander angeordnet sein (d. h. parallele Achsen der Hubbewegung definieren – eine erste Achse A1 und ein zweite Achse A2). Die Nockenwellenanordnung, die in der vorliegenden Offenbarung beschrieben ist, sorgt jedoch für eine alternative Anordnung für das erste Ventil 56 (das erste Einlassventil) und das zweite Einlassventil 72, die in 5 gezeigt ist (d. h. eine gespreizte Ventilanordnung). Bei der gespreizten Ventilanordnung können das erste Ventil 56 (das erste Einlassventil) und das zweite Einlassventil 72 unter einem Winkel (θ) relativ zueinander angeordnet sein (d. h. Achsen der Hubbewegung A11, A22 definieren, die unter dem Winkel (θ) relativ zueinander angeordnet sind). Die gespreizte Anordnung an einem Vierventilmotor kann größere Ventilabmessungen liefern, als sie normalerweise an typischen Vierventilmotoren verfügbar sind. Obgleich sie bezogen auf das erste Ventil 56 (das erste Einlassventil) und das zweite Einlassventil 72 des ersten Zylinderkopfs 22 beschrieben sind, versteht es sich, dass die vorstehend diskutierten Ventilausrichtungen gleichermaßen für das dritte Ventil 60 (das erste Einlassventil) und das zweite Einlassventil 76 des zweiten Zylinderkopfs 24 gelten.
