DE102015118884A1

DE102015118884A1 - Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb

Info

Publication number: DE102015118884A1
Application number: DE102015118884.8A
Authority: DE
Inventors: Michael Breuer; Marwan El-Kassem; Roland Kaiser; Stephan Schmitt
Original assignee: Pierburg GmbH
Current assignee: Pierburg GmbH
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-05-04
Also published as: EP3165724A1; EP3165724B1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen mechanisch steuerbarer Ventiltrieb mit einem Zwischenhebel (2) mit mindestens einer Nockenwellenrolle (4), die mit einer Nockenwelle (14) zusammenwirkt, mindestens einer ersten Rolle (6) und einer zweiten Rolle (8), die über eine Welle (12) miteinander verbunden sind, mindestens einer dritten Rolle (10), die zwischen der ersten Rolle (6) und der zweiten Rolle (8) angeordnet ist, wobei mindestens eine Rolle (6, 8, 10) mit einer Steuerwelle (18) und mindestens eine Rolle (6, 8, 10) mit einer Kulisse (16) in Kontakt stehen, und mindestens einer Arbeitskurvenkontur (20), die an dem zur Nockenwellenrolle (4) entgegengesetzten Ende des Zwischenhebels (2) ausgebildet ist und auf einen Rollenschlepphebel (22) eines Gaswechselventils (24) wirkt, wobei der ersten Rolle (6) und der zweiten Rolle (8) ein erstes Lagerorgan (26) und der dritten Rolle (10) ein zweites Lagerorgan (28) zugeordnet ist.

Description

Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb mit einem Zwischenhebel mit mindestens einer Nockenwellenrolle, die mit einer Nockenwelle zusammenwirkt, mindestens einer ersten Rolle und einer zweiten Rolle, die über eine Welle miteinander verbunden sind, mindestens einer dritten Rolle, die zwischen der ersten Rolle und der zweiten Rolle angeordnet ist, wobei mindestens eine Rolle mit einer Steuerwelle und mindestens eine Rolle mit einer Kulisse in Kontakt stehen, und mindestens einer Arbeitskurvenkontur, die an dem zur Nockenwellenrolle entgegengesetzten Ende des Zwischenhebels ausgebildet ist und auf einen Rollenschlepphebel eines Gaswechselventils wirkt.
Derartige mechanisch steuerbare Ventiltriebe sind in vielfältigen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt und werden zur Reduzierung des Kraftstoffbedarfs und der Emissionen eingesetzt. Bei diesen Ventiltrieben wird zwischen dem Rollenschlepphebel des Gaswechselventils und der Nockenwelle ein Zwischenhebel angeordnet, welcher über eine Arbeitskurvenkontur den Rollenschlepphebel betätigen. Dabei wird aber eine erste Rolle die Nockendrehbewegung auf den Zwischenhebel übertragen, so dass der Zwischenhebel und die Arbeitskurvenkontur eine Kippbewegung ausführen und dadurch den Rollenschlepphebel betätigen. Eine zweite am Zwischenhebel angeordnete Rolle ist mit einer Steuerwelle wirkverbunden, wobei die Verdrehung der Steuerwelle die Kippbewegung des Zwischenhebels bzw. der Arbeitskurvenkontur verändert und dadurch die Öffnungs- und Schließbewegung des Gaswechselventils eingestellt.
Ein derartiger mechanisch steuerbarer Ventiltrieb ist beispielsweise in der DE 10 2010 009 399 beschrieben. Dieser Ventiltrieb umfasst einen Zwischenhebel mit einer Nockenwellenrolle, einer Steuerwellenrolle, zwei Kulissenrollen und einer am Zwischenhebel ausgebildete Arbeitskurvenkontur, mit der die Nockenwellendrehbewegung auf einen Schlepphebel übertragen wird, welcher mit einem Gaswechselventil verbunden ist. Um die Ventiltriebe möglich bauraumsparend und kompakt zu gestalten sind in dieser Ausführung die Steuerwellenrolle und die beiden Kulissenrollen auf einer Achse angeordnet, wobei die Steuerwellenrolle zwischen den beiden Kulissenrollen angeordnet ist. Die Achse ist im Zwischenhebel fest angeordnet, so dass die Steuerwellenrolle, die erste Kulissenrolle und die zweite Kulissenrolle jeweils über eine Lagerung an der Achse drehbar angeordnet sind.
Ein Nachteil eines derartigen Ventiltriebs ist, dass die Aufteilung der Kulissenrolle in zwei einzelne Kulissenrollen, die Anzahl der Ventiltriebkomponenten erhöht und dadurch den Montage- und Fertigungsaufwand erhöht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen mechanisch steuerbaren Ventiltrieb der anfangs beschriebenen Gattung entsprechend weiterzuentwickeln, so dass der aufgezeigte Nachteil auf eine einfache und kostengünstige Weise vermieden wird.
Diese Aufgabe wird durch einen mechanisch steuerbaren Ventiltrieb mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst. Dadurch, dass der ersten Rolle und der zweiten Rolle ein erstes Lagerorgan und der dritten Rolle ein zweites Lagerorgan zugeordnet ist, kann ein Lagerorgan eingespart werden. Auf diese Weise wird der Bauraum des Ventiltriebs eingespart ohne zusätzliche Montage- oder Fertigungsschritte bzw. zusätzlich Bauteil zu benötigen.
Vorzugsweise weist das erste Lagerorgan einen kleineren Durchmesser auf als das zweite Lagerorgan auf, wobei das zweite Lagerorgan das erste Lagerorgan kreisringförmig umschließt. Dadurch lässt sich die Breite des Ventiltriebs reduzieren, indem das erste Lagerorgan im Inneren des zweiten Lagerorgans angeordnet ist.
In einer vorteilshaften Ausgestaltung weist der Zwischenhebel ein Aufnahmeelement auf, das radial zwischen dem ersten Lagerorgan und dem zweiten Lagerorgan angeordnet ist. Dadurch wird ermöglicht, dass nur ein Aufnahmeelement benötigt wird, um die beiden Lagerorgane am Zwischenhebel fest anzuordnen.
Vorzugsweise sind beide Lagerorgane als Wälzlager ausgeführt. Dadurch lassen sich die Reibungsverluste reduzieren und die Lebensdauer erhöhen. In einer bevorzugten Ausgestaltung bildet das Zwischenelement den Wälzlageraußenring des ersten Lagerorgans und den Wälzlagerinnenring des zweiten Lagerorgans. Auf diese Weise können die Wälzlagerinnenringe der Lagerorgane eingespart werden, wodurch die Kosten gesenkt und Höhe des Ventiltriebs reduziert werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Zwischenhebel zwischen der ersten Rolle und der zweiten Rolle angeordnet. Dadurch wird die Krafteinleitung verbessert, so dass die Durchbiegung der Achse, die die beiden Rollen miteinander verbinden, gesenkt wird.
Vorzugsweise weist der Zwischenhebel zumindest im Bereich der Anordnung der Rollen zwei Stege auf. Dadurch wird eine kompakte Bauweise des Ventiltriebs ermöglicht, indem sowohl zwischen den beiden Stegen als auch an den axialen äußeren Enden der Stege Rollen angeordnet werden können.
Vorzugweise weist die Kulisse eine Aussparung auf, in die mindestens eine Rolle hineinragt. Eine derartige Ausführung der Kulisse ist erforderlich, da der Außendurchmesser der innenliegenden Rollen größer ist als der Außendurchmesser der außenliegenden Rollen. So können die Kulissenrollen kleiner ausgeführt werden, wodurch Gewicht eingespart wird. Außerdem dient eine derartige Kulisse zur axialen Führung des Zwischenhebels.
In einer bevorzugten Ausgestaltung stehen die erste Rolle und die zweite Rolle mit der Kulisse und die dritte Rolle mit der Steuerwelle in Kontakt. Alternativ stehen die erste Rolle und die zweite Rolle mit der Steuerwelle und die dritte Rolle mit der Kulisse in Kontakt. So können die zur Führung des Zwischenhebels und die zur Verstellung der Kippbewegung benötigten Rollen bauraumsparend am Zwischenhebel anordnen.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung eines mechanisch steuerbaren Ventiltriebs in Seitenansicht und geschnittener Darstellung und den Zwischenhebel in geschnittener Darstellung nach I-I aus 2.
2 zeigt einen Abschnitt des Zwischenhebels in Vorderansicht und geschnittener Darstellung.
Der in 1 dargestellte mechanisch steuerbare Ventiltrieb umfasst einen Zwischenhebel 2 mit einer Nockenwellenrolle 4, einer ersten und zweiten Rolle 6, 8 und einer dritten Rolle 10, die über Lagerorgane 26, 28, 36 am Zwischenhebel 2 angeordnet. Die Nockenwellenrolle 4 steht mit einer Nocke einer Nockenwelle 14 in Kontakt und überträgt die Nockenwellendrehbewegung auf den Zwischenhebel 2, so dass der Zwischenhebel 2 aufgrund der Exzentrizität der Nocke der Nockenwelle 14 eine Kippbewegung ausführt. Die dritte Rolle 10 greift auf eine Steuerwelle 18 an, welche wie die Nocken der Nockenwelle 14 auch, exzentrisch ausgeführt ist und durch die Verdrehung der Steuerwelle 18 die Kippbewegung des Zwischenhebels 2 beeinflusst. Die erste und zweite Rolle 6, 8 stehen mit einer Kulisse 16 in Kontakt und dienen zur Führung des Zwischenhebels 2.
Am der Kulisse 16 entgegengesetzten Ende des Zwischenhebels 2 ist am Zwischenhebel 2 eine Arbeitskurvenkontur 20 ausgebildet, die die Kippbewegung des Zwischenhebels 2 auf eine Schlepphebelrolle 34 überträgt, die über ein Lager in einem Schlepphebel 22 angeordnet ist. Der Schlepphebel 22 ist mit einem Gaswechselventil 24 und mit einem Ventilspielausgleichselement 32 verbunden.
Durch die Kippbewegung des Zwischenhebels 2, die durch die Stellung der Steuerwelle 18 und den Kontur des Nockens der Nockenwelle 14 definiert ist, wird die Öffnungs- bzw. Schließbewegung des Gaswechselventils 24 bestimmt.
2 zeigt die erfindungsgemäße Anordnung der ersten Rolle 6, der zweiten Rolle 8 und der dritten Rolle 10 am Zwischenhebel 2. Der Zwischenhebel 2 weist zwei Schenkel 38, 40 und ein Aufnahmeelement 30 auf, die zur Anordnung der dritten Rolle 10 und der ersten und zweiten Rollen 6, 8 dienen. Die erste Rolle 6 und die zweite Rolle 8 sind über eine Welle 12 miteinander fest verbunden, wobei die Welle 12 axial durch das Aufnahmeelement 30 verläuft. Die dritte Rolle 10 ist größer als das Aufnahmeelement 30 und umschließt radial das Aufnahmeelement 30.
Zwischen der Welle 12 und dem Aufnahmeelement 30 ist ein erstes Lagerorgan 26 und zwischen der dritten Rolle 10 und dem Aufnahmeelement 30 ein zweites Lagerorgan 28 angeordnet, die eine reibungsarme Drehbewegung der Welle 12 bzw. der dritten Rolle 10 ermöglichen. Die Lagerorgane 26, 28 sind in dieser Ausführung als Wälzlager ausgeführt, wobei das Aufnahmeelement 30 als Außenring des ersten Lagerorgans 26 und als Innenring des zweiten Lagerorgans 28 dient. Der Innenring des ersten Lagerorgans 26 bzw. der Außenring des zweiten Lagerorgans 28 werden durch die zu lagernden Elemente gebildet.
Es sollte deutlich sein, dass der Schutzbereich nicht auf dieses Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern die erfindungsgemäße Anordnung der ersten, zweiten und dritten Rolle auch bei anderen Rollen des mechanisch steuerbaren Ventiltriebs denkbar ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010009399 [0003]

Claims

Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb mit einem Zwischenhebel (2) mit mindestens einer Nockenwellenrolle (4), die mit einer Nockenwelle (14) zusammenwirkt, mindestens einer ersten Rolle (6) und einer zweiten Rolle (8), die über eine Welle (12) miteinander verbunden sind, mindestens einer dritten Rolle (10), die zwischen der ersten Rolle (6) und der zweiten Rolle (8) angeordnet ist, wobei mindestens eine Rolle (6, 8, 10) mit einer Steuerwelle (18) und mindestens eine Rolle (6, 8, 10) mit einer Kulisse (16) in Kontakt stehen, und mindestens einer Arbeitskurvenkontur (20), die an dem zur Nockenwellenrolle (4) entgegengesetzten Ende des Zwischenhebels (2) ausgebildet ist und auf einen Rollenschlepphebel (22) eines Gaswechselventils (24) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der ersten Rolle (6) und der zweiten Rolle (8) ein erstes Lagerorgan (26) und der dritten Rolle (10) ein zweites Lagerorgan (28) zugeordnet ist.
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagerorgan (26) einen kleineren Durchmesser aufweist als das zweite Lagerorgan (28), wobei das zweite Lagerorgan (28) das erste Lagerorgan (26) kreisringförmig umschließt.
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (2) ein Aufnahmeelement (30) aufweist, das radial zwischen dem ersten Lagerorgan (26) und dem zweiten Lagerorgan (28) angeordnet ist.
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beide Lagerorgane (26, 28) als Wälzlager ausgeführt sind
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (30) den Wälzlageraußenring des ersten Lagerorgans (26) und den Wälzlagerinnenring des zweiten Lagerorgans (28) bildet.
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (2) zwischen der ersten Rolle (6) und der zweiten Rolle (8) angeordnet sind.
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenhebel (2) zumindest im Bereich der Anordnung der Rollen (6, 8, 10) zwei Stege (38, 40) aufweist.
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (16) eine Aussparung ausweist, in die mindestens eine Rolle (6, 8, 10) hineinragt.
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rolle (6) und die zweite Rolle (8) mit der Kulisse (16) und die dritte Rolle (10) mit der Steuerwelle (18) in Kontakt stehen.
Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Rolle (6) und die zweite Rolle (8) mit der Steuerwelle (18) und die dritte Rolle (10) mit der Kulisse (16) in Kontakt stehen.