Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Nockenwelle für ein Auslassventil eines Verbrennungsmotors. Gemäß einem Aspekt hat die Nockenwelle ein bewegliches Nockenkonturelement, mittels dessen eine drehzahlabhängige Nockenkonturform erhalten wird.One aspect of the invention relates to a camshaft for an exhaust valve of an internal combustion engine. According to one aspect, the camshaft has a movable cam contour element, by means of which a speed-dependent cam contour shape is obtained.
In Verbrennungsmotoren werden üblicherweise Ventiltriebe verwendet, die mittels einer Nockenwelle einen Ventilhub des Ein- und Auslassventils mit fester Hubhöhe und Hubdauer erzeugen. Ein solcher Ventiltrieb ist jedoch mit Nachteilen bezüglich einer optimalen Anpassung an verschiedene Lastbereiche des Verbrennungsmotors verbunden. Außerdem betätigt die Nockenwelle den Ventiltrieb bereits beim Anlassen des Motors während der Startphase; hierbei muss jedoch die Energie zur Kompression des in der Brennkammer befindlichen Gases durch den Anlassermotor aufgebracht werden, was zu Nachteilen während des Anlassens führen kann.In internal combustion engines usually valve trains are used, which generate by means of a camshaft valve lift of the inlet and outlet valves with a fixed lifting height and stroke duration. However, such a valvetrain is associated with disadvantages relating to an optimal adaptation to different load ranges of the internal combustion engine. In addition, the camshaft already actuates the valvetrain when starting the engine during the starting phase; however, the energy for compression of the gas in the combustion chamber must be applied by the starter motor, which can lead to disadvantages during cranking.
Zur Anpassung an diese Anforderungen existieren zahlreiche Ventiltriebe, die für das Anlassen einen veränderten Ventilhubverlauf erlauben. Eine besonders einfache, aber wirkungsvolle Gestaltung basiert auf einer Nockenwelle, die zur Betätigung eines Ventils mehrere seitlich nebeneinander angeordnete Nockenbahnen umfasst und die mittels einer Verstelleinheit seitlich verschiebbar ist. Eine an die jeweiligen Anforderungen angepasste Nockenbahn kann dann durch seitliche Verschiebung der Nockenwelle ausgewählt werden. Bei einer Nockenwelle für ein Auslassventil kann auf diese Weise etwa eine Nocke für die Anlassphase und eine weitere Nocke für den normalen Betrieb vorgesehen sein, wobei die Nocke für die Anlassphase ein zusätzliches Ventilöffnunen zum Druckabbau des in der Brennkammer befindlichen Gases vorsieht.To adapt to these requirements, there are numerous valve trains that allow a modified Ventilhubverlauf for starting. A particularly simple but effective design is based on a camshaft, which comprises a plurality of side by side arranged cam tracks for actuating a valve and which is laterally displaceable by means of an adjustment. A cam track adapted to the respective requirements can then be selected by lateral displacement of the camshaft. In one camshaft for an exhaust valve may be provided in this way about a cam for the starting phase and another cam for normal operation, wherein the cam for the starting phase provides an additional Ventilöffnunen for depressurizing the gas in the combustion chamber.
Eine solche Verstelleinheit erhöht jedoch den Bedarf an Platz und Gewicht des Ventiltriebs und erfordert eine komplexe Ansteuerung der Verstelleinheit. Zusätzlich kann die Stabilität und Festigkeit der Nockenwelle beeinträchtigt werden.However, such an adjustment increases the need for space and weight of the valve train and requires complex control of the adjustment. In addition, the stability and strength of the camshaft may be impaired.
Die JP 2008-82188 beschreibt eine Nockenwelle mit einer von der Rotationsgeschwindigkeit der Nockenwelle abhängigen Dekompressionsfunktion und einer Funktion zur Phasenverschiebung. Dabei wird eine Steuerwelle 57 mittels eines Zentrifugalmechanismus 50 relativ zur Nocke 36 rotiert, um Stifte 65a und 65b anzuheben (siehe 6, 7 der JP 2008-82188 ). Dieser Mechanismus erfordert eine an dem Zentrifugalmechanismus angebrachte Zugfeder 53 sowie ein Übertragungsglied 59, und hat daher einen erhöhten Platzbedarf. The JP 2008-82188 describes a camshaft having a decompression function dependent on the rotational speed of the camshaft and a function of phase shifting. In this case, a control shaft 57 is rotated by means of a centrifugal mechanism 50 relative to the cam 36 to lift pins 65a and 65b (see 6 . 7 of the JP 2008-82188 ). This mechanism requires a tension spring 53 attached to the centrifugal mechanism and a transmission member 59, and therefore has an increased space requirement.
Außerdem muss wegen des an der Rotationachse angeordneten Steuerschafts 53 mindestens ein Wellenende der Nockenwelle zugänglich sein, was Einschränkungen an die Lagerung und Platzierung der Nockenwelle zur Folge hat.In addition, because of the arranged on the rotation axis control shaft 53 at least one shaft end of the camshaft must be accessible, which has restrictions on the storage and placement of the camshaft result.
Die vorliegende Erfindung hat zum Ziel, eine Nockenwelle zur Verfügung zu stellen, die einerseits verstellbar ist, aber andererseits zumindest einige der oben genannten Nachteile mindert.The object of the present invention is to provide a camshaft which, on the one hand, is adjustable, but on the other hand reduces at least some of the above-mentioned disadvantages.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Nockenwelle speziell für ein Auslassventil eines Verbrennungsmotors zur Verfügung gestellt. Die Nockenwelle umfasst einen Nocken und einen Auslösemechanismus für dessen Nockenkonturelement. Der Nocken definiert eine Nockenkontur zum zyklischen Betätigen des Auslassventils durch Rotieren der Nockenwelle definiert. Der Nocken umfasst einen Nockenkörper und das Nockenkonturelement. Das Nockenkonturelement ist relativ zu dem Nockenkörper in eine erste Nockenkonturstellung und in eine zweite Nockenkonturstellung beweglich, derart, dass die Nockenkontur eine erste Nockenkonturform aufweist, wenn sich das Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung befindet, und eine von der ersten Nockenkonturform verschiedene zweite Nockenkonturform aufweist, wenn sich das Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung befindet. Der Auslösemechanismus ist konfiguriert, um das Nockenkonturelement bei einer ersten niedrigeren Drehzahl der Nockenwelle (insbesondere bei einem ersten Drehzahlbereich) in der ersten Nockenkonturstellung zu halten, und um das Nockenkonturelement bei einer zweiten höheren Drehzahl der Nockenwelle (insbesondere bei einem zweiten Drehzahlbereich, der gegenüber der ersten Drehzahl bzw. dem ersten Drehzahlbereich höher liegt) in der zweiten Nockenkonturstellung zu halten.According to one aspect of the present invention, a camshaft is provided specifically for an exhaust valve of an internal combustion engine. The camshaft includes a cam and a triggering mechanism for its cam contour element. The cam defines a cam contour for cyclically actuating the exhaust valve by rotating the camshaft defined. The cam includes a cam body and the cam contour element. The cam contour member is movable relative to the cam body into a first cam contour position and a second cam contour position such that the cam contour has a first cam contour when the cam contour member is in the first cam contour position and has a second cam contour different from the first cam contour shape the cam contour element is in the second cam contour position. The trigger mechanism is configured to hold the cam contour member at the first lower rotational speed of the camshaft (particularly at a first rotational speed range) in the first cam contour position and around the cam contour member at a second higher rotational speed of the camshaft (particularly at a second rotational speed range opposite to the camshaft) first speed or the first speed range is higher) in the second cam contour position to keep.
Die Nockenwelle ist beidseitig gelagert, d.h. sie weist ein erstes Lager und ein zweites Lager zum drehbaren Lagern der Nockenwelle um ihre Nockenwellenachse auf, wobei der Nocken axial zwischen diesen Lagern angeordnet ist. Erfingunsgemäß ist auch der Auslösemechanismus zwischen diesen Lagern angeordnet.The camshaft is supported on both sides, i. it has a first bearing and a second bearing for rotatably supporting the camshaft about its camshaft axis, the cam being disposed axially between these bearings. Erfingunsgemäß the triggering mechanism between these camps is arranged.
Bevorzugt steht das Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung zum Betätigen (Öffnen) des Auslassventils hervor (gegenüber der umgebenden Nockenkontur), und steht es in der zweiten Nockenkonturstellung nicht oder weniger hervor, so dass das Auslassventil keine – d.h. keine wesentliche – zusätzliche Betätigung (Öffnung) erfährt, also nicht wesentlich weiter geöffnet wird als mittels der das Nockenkonturelement umgebenden Nockenkontur.Preferably, the cam contour member protrudes in the first cam contour position for actuating (opening) the exhaust valve (relative to the surrounding cam contour), and is not or less protruding in the second cam contour position, so that the exhaust valve does not depress - i. no significant - additional operation (opening) experiences, so is not opened much wider than by means of the cam contour element surrounding cam contour.
Der zweite Drehzahlbereich kann im Wesentlichen an den ersten Drehzahlbereich angrenzen, wobei der Übergang zwischen dem ersten und zweiten Drehzahlbereich entweder mit einem Schwellenwert oder mit einem gewissen Übergang (Übergangsbereich) definiert sein kann. Somit ist der Auslösemechanismus konfiguriert, um das Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung zu halten, wenn die Drehzahl einen vorgegebenen Schwellenwert bzw. Übergangsbereich unterschreitet, und um das Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung zu halten, wenn die Drehzahl den vorgegebenen Schwellenwert bzw. Übergangsbereich überschreitet. Gemäß einem Aspekt ist der Auslösemechanismus konfiguriert, um das Nockenkonturelement beim Übergang von der ersten Drehzahl zur zweiten Drehzahl (bzw. vom ersten Drehzahlbereich zum zweiten Drehzahlbereich) von der ersten Nockenkonturstellung zu der zweiten Nockenkonturstellung zu bringen. The second speed range may be substantially adjacent to the first speed range, wherein the transition between the first and second speed ranges may be defined with either a threshold or some transition (transition range). Thus, the firing mechanism is configured to maintain the cam contour member in the first cam contour position when the rotational speed falls below a predetermined threshold and to maintain the cam contour member in the second cam contour position when the rotational speed exceeds the predetermined threshold or transitional range. In one aspect, the triggering mechanism is configured to bring the cam contour member from the first cam contour position to the second cam contour position as it transitions from the first speed to the second speed (or from the first speed range to the second speed range).
Die erste Drehzahl kann beispielsweise in einem für das Anlassen typischen Drehzahlbereich liegen. Gemäß einem Aspekt beträgt die erste Drehzahl – auch je nach Motortyp – zwischen 0 U/min und 1000 U/min, bevorzugt zwischen 0 U/min und 500 U/min. Die zweite Drehzahl kann in einem normalen Betriebsbereich des Motors liegen, etwa oberhalb von 500 U/min, bevorzugt oberhalb von 700 U/min oder 1000 U/min, jeweils auf die Drehzahl der Nockenwelle bezogen. Der Schwellenwert kann also beispielsweise in einem Drehzahlbereich zwischen 500 U/min und 1000 U/min liegen.The first speed may be, for example, in a typical for starting speed range. According to one aspect, the first speed - also depending on the engine type - between 0 U / min and 1000 U / min, preferably between 0 U / min and 500 U / min. The second speed may be within a normal operating range of the engine, such as above 500 RPM, preferably above 700 RPM or 1000 RPM, each related to the speed of the camshaft. The threshold value may therefore be, for example, in a speed range between 500 rpm and 1000 rpm.
Die erfindungsgemäße Nockenwelle erlaubt somit eine drehzahlabhängige Nockenkonturform und demzufolge einen drehzahlabhängigen Ventilhubverlauf des Auslassventils. Gemäß einem besonderen Aspekt steht bei niedrigen, etwa für die Anlassphase typischen Drehzahlen das Nockenkonturelement hervor (in der ersten Nockenkonturstellung), so dass eine zusätzliche Ventilöffnung (gegenüber höhren Drehzahlen bzw. der zweiten Nockenkonturstellung) erreicht wird, so dass der Anlasser weniger Arbeit gegen den Druck in der Brennkammer aufbringen muss.The camshaft according to the invention thus allows a speed-dependent cam contour shape and consequently a speed-dependent Ventilhubverlauf the exhaust valve. According to a particular aspect, at low, approximately for the starting phase typical speeds, the cam contour element protrudes (in the first cam contour position), so that an additional valve opening (relative to higher speeds or the second cam contour position) is achieved, so that the starter less work against the Must apply pressure in the combustion chamber.
Diese drehzahlabhängige Nockenkonturform kann gemäß einem Aspekt der Erfindung ohne eine seitliche Verschiebung des Nocken erreicht werden. Dadurch wird insbesondere eine beidseitige Lagerung der Nockenwelle ermöglicht. Die beidseitige Lagerung erlaubt eine besonders günstige Kraftübertragung zwischen Nocken und Ventil, da unerwünschte Biegeschwingungen der Nockenwelle vermieden werden, und eine flexible Ansteuerung des Ventiltriebs.This speed-dependent cam contour shape can be achieved according to one aspect of the invention without lateral displacement of the cam. As a result, a two-sided support of the camshaft is made possible in particular. The two-sided storage allows a particularly favorable power transmission between cam and valve, as undesirable bending vibrations of the camshaft are avoided, and a flexible control of the valve train.
Die erste Nockenkonturform kann sich von der zweiten Nockenkonturform insbesondere dadurch unterscheiden, dass die erste Nockenkonturform eine Hervorhebung aufweist, um das Auslassventil (70) während eines Verdichtungstakts des Verbrennungsmotors zu öffnen. Die Hervorhebung nimmt vorzugsweise einen Drehwinkelbereich der Nockenwelle zwischen 1° und 30° ein. Eine Mitte der Hervorhebung ist vorzugsweise um einen Winkel von zwischen 90° und 270°, besonders bevorzugt zwischen 90° und 180° in Drehrichtung des Nockens relativ zu einem Punkt bzw. Winkel maximaler Exzentrizität der Nockenkontur (Vorsprung des Nockenkörpers) versetzt.The first cam contour shape may differ from the second cam contour shape, in particular in that the first cam contour shape has a highlighting in order to open the outlet valve (FIG. 70 ) during a compression stroke of the internal combustion engine to open. The emphasis preferably takes a rotation angle range of the camshaft between 1 ° and 30 °. A center of the emphasis is preferably offset by an angle of between 90 ° and 270 °, more preferably between 90 ° and 180 ° in the direction of rotation of the cam relative to a point or angle of maximum eccentricity of the cam contour (projection of the cam body).
Das Nockenkonturelement ist vorzugsweise (in axialer Richtung) mittig im Nocken gelagert.The cam contour element is preferably mounted (in the axial direction) centrally in the cam.
Hierin bedeutet „ein“ immer „mindestens ein“, also z.B. „ein Nocken“ = „mindestens ein Nocken“ usw. Der erste Drehzahlbereich kann den Stillstand einschließen (Drehzahl 0). Here, "a" always means "at least one", e.g. "One cam" = "at least one cam", etc. The first speed range can include standstill (speed 0).
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen und in der nachfolgenden Beschreibung der Figuren dargestellt. Dabei sind einzelne Aspekte und Details der Ausführungsformen zwar mit Bezugszeichen der Figuren dargestellt; diese Bezugszeichen sind jedoch lediglich zur Illustration angegeben. Aspekte sind auch unabhängig von der dargestellten Ausführungsform mit anderen Aspekten kombinierbar.Further advantageous embodiments are shown in the dependent claims and in the following description of the figures. Although individual aspects and details of the embodiments are shown with reference numerals of the figures; however, these reference numerals are given by way of illustration only. Aspects are also independent of the illustrated embodiment combined with other aspects.
In den Figuren zeigen:In the figures show:
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Ventiltriebs für ein Auslassventil gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a perspective view of a valve drive for an exhaust valve according to an embodiment of the invention;
2 zeigt eine Frontalansicht des Ventiltriebs gemäß 1; 2 shows a front view of the valve train according to 1 ;
3a–c zeigen seitliche Ansichten des Ventiltriebs gemäß 1 und 2 mit dem Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung; 3a -C show side views of the valve train according to 1 and 2 with the cam contour element in the first cam contour position;
4a–c zeigen seitliche Ansichten des Ventiltriebs gemäß 1 und 2 mit dem Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung; 4a -C show side views of the valve train according to 1 and 2 with the cam contour element in the second cam contour position;
5 zeigt eine weitere seitliche Querschnittsansicht des Nocken von 4b; und 5 shows another lateral cross-sectional view of the cam of 4b ; and
6 zeigt ein Ventilhubdiagramm für den erfindungsgemäßen Ventiltrieb. 6 shows a valve lift diagram for the valve gear according to the invention.
1 und 2 zeigen einen Ventiltrieb für ein Auslassventil 70 eines Verbrennungsmotors mit der Nockenwelle 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Die Nockenwelle 10 umfasst einen Nocken 11, der angeordnet ist, um das Auslassventil 70 zu betätigen. Die Nockenwelle 10 ist um ihre Achse rotierbar. Zu diesem Zweck ist die Nockenwelle 10 durch Lager 8a, 8b – also beidseitig – am Zylinderkopf gelagert. Es handelt sich somit um eine obenliegende Nockenwelle. Die Nockenwelle 10 umfasst weiter ein Zentrifugalelement 21, welches weiter unten in Bezug auf die 3 und 4 genauer beschrieben wird. 1 and 2 show a valve train for an exhaust valve 70 an internal combustion engine with the camshaft 10 according to an embodiment of the invention. The camshaft 10 includes a cam 11 which is arranged to the exhaust valve 70 to press. The camshaft 10 is about its axis rotatable. For this purpose, the camshaft 10 through bearings 8a . 8b - So on both sides - stored on the cylinder head. It is thus an overhead camshaft. The camshaft 10 further comprises a centrifugal element 21 which is below in relation to the 3 and 4 will be described in more detail.
Die beidseitige Lagerung durch die Lager 8a, 8b erlaubt eine günstige Kraftübertragung zwischen Nocken und Ventil, da unerwünschte Biegeschwingungen der Nockenwelle vermieden werden. Auch erlaubt die beidseitige Lagerung eine flexible Ansteuerung des Ventiltriebs: Gemäß einem bevorzugten Aspekt befindet sich ein mit einer Kurbelwelle des Verbrennungsmotors verbundene) Antriebszahnrad oder -Kettenrad an der Seite 7a der Nockenwelle, und ein mit einer Einlassventil-Antriebswelle verbundenes Abtriebszahnrad an der anderen Seite 7b der Nockenwelle 10. Dadurch kann die Nockenwelle beispielsweise in dem in der DE 102005057127 beschriebenen Ventiltrieb eingesetzt werden.Double-sided storage through the bearings 8a . 8b allows a favorable power transmission between cam and valve, as unwanted bending vibrations of the camshaft can be avoided. Also, the two-sided storage allows flexible control of the valve train: According to a preferred aspect, is connected to a crankshaft of the internal combustion engine) drive gear or sprocket on the side 7a the camshaft, and an output gear connected to an intake valve drive shaft on the other side 7b the camshaft 10 , This allows the camshaft, for example, in the in the DE 102005057127 be used described valve train.
Der Ventiltrieb umfasst weiter einen Mechanismus zum Betätigen des Auslassventils 70 durch den Nocken 11. In der in 1 und 2 dargestellten Ausführungsform umfasst dieser Mechanismus einen Schlepphebel 60 und ein Shim (Ventileinstellplättchen) 72, die zwischen dem Nocken 11 und dem Auslassventil 70 angeordnet sind, so dass die Betätigung des Auslassventils durch den Nocken 11 über den Schlepphebel 60 und den Stößel 72 erfolgt. Weiter ist in 2 eine Ventilfeder 74 dargestellt, die das Ventil 70 (zumindest phasenweise, etwa bei Betätigung des Ventils) gegen den Nocken 11 vorspannt und somit einen Kraftschluss zwischen dem Ventil 70 und dem Nocken 11 herstellt. In einer Phase, bei der das Ventil nicht betätigt wird, presst die Ventilfeder das Ventil in den Ventilsitz, welcher die entsprechende Gegenkraft aufbringt.The valve train further includes a mechanism for actuating the exhaust valve 70 through the cam 11 , In the in 1 and 2 illustrated embodiment, this mechanism comprises a drag lever 60 and a shim (valve setting plate) 72 that is between the cam 11 and the exhaust valve 70 are arranged so that the actuation of the exhaust valve by the cam 11 over the rocker arm 60 and the pestle 72 he follows. Next is in 2 a valve spring 74 shown that the valve 70 (at least in phases, for example when the valve is actuated) against the cam 11 preload and thus a frictional connection between the valve 70 and the cam 11 manufactures. In a phase in which the valve is not actuated, the valve spring presses the valve into the valve seat, which applies the corresponding counterforce.
Wie in 2 zu sehen ist, umfasst der Nocken 11 einen Nockenkörper 12 und ein Nockenkonturelement 40 (siehe 3b, 4b; in 2 ist lediglich ein als Dekompressionsfläche 44 wirkendes Ende des Nockenkonturelements zu sehen), die gemeinsam die Nockenkontur 16 des Nockens 11 definieren. Genauer gesagt wird die Nockenkontur 16 durch die Dekompressionsfläche 44 des Nockenkonturelements 40 (auch als Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements bezeichnet) und durch eine restliche Nockenkonturfläche 14 des Nockenkörpers 12 gebildet. Die Nockenkontur 16 ist das Querschnittsprofil des Nockens 11, welches das Auslassventil 70 bei Rotation der Nockenwelle 10 betätigt und welches den Ventilhubverlauf des Auslassventils 70 daher maßgeblich beeinflusst.As in 2 can be seen, includes the cam 11 a cam body 12 and a cam contour element 40 (please refer 3b . 4b ; in 2 is only one as a decompression area 44 see acting end of the cam contour element), which together the cam contour 16 of the cam 11 define. More specifically, the cam contour 16 through the decompression area 44 of the cam contour element 40 (Also referred to as cam contour surface of the cam contour element) and by a remaining cam contour surface 14 of the cam body 12 educated. The cam contour 16 is the cross-sectional profile of the cam 11 which is the exhaust valve 70 during rotation of the camshaft 10 operated and which the valve lift of the exhaust valve 70 therefore significantly influenced.
Das Nockenkonturelement 40 ist als Stift gestaltet, der in den Nockenkörper 12 ein- und ausfahrbar ist (siehe auch 3b, 4b). The cam contour element 40 is designed as a pen, which is in the cam body 12 retractable and extendable (see also 3b . 4b ).
In der ausgefahren Stellung (erste Nockenkonturstellung, in 3b dargestellt) steht die Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 gegenüber der restlichen Nockenkonturfläche 14 hervor. Dies hat zur Folge, dass das Auslassventil 70 durch die Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 eine zusätzliche Betätigung (Öffnung) erfährt. In der eingefahrenen Stellung (zweite Nockenkonturstellung, in 4b dargestellt) ist die Nockenkonturfläche 44 bündig zur restlichen Nockenkonturfläche 14 angeordnet (steht nicht wesentlich hervor), sodass das Auslassventil keine – gemeint ist keine wesentliche – zusätzliche Betätigung (Öffnung) erfährt. Somit hat die Nockenkontur 16 eine variable Nockenkonturform, die davon abhängt, ob das Nockenkonturelement 40 in der ersten oder in der zweiten Nockenkonturstellung befindet.In the extended position (first cam contour position, in 3b shown) is the cam contour surface 44 of the cam contour element 40 opposite the remaining cam contour surface 14 out. As a result, the exhaust valve 70 through the cam contour surface 44 of the cam contour element 40 an additional operation (opening) learns. In the retracted position (second cam contour position, in 4b shown) is the cam contour surface 44 flush with the rest of the cam surface 14 arranged (is not essential), so that the exhaust valve no - meaning no significant - additional operation (opening) experiences. Thus, the cam contour has 16 a variable cam contour shape, which depends on whether the cam contour element 40 located in the first or in the second cam contour position.
Die Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 ist hierbei an einem Abschnitt der Nockenkontur 16 angeordnet, bei dem das Auslassventil 70 – zumindest in der zweiten Nockenkonturstellung bzw. bei der das Nockenkonturelement 40 umgebenden restlichen Nockenkonturfläche 14 dieses Abschnitts – geschlossen ist.The cam contour surface 44 of the cam contour element 40 is here at a portion of the cam contour 16 arranged at which the exhaust valve 70 - At least in the second cam contour position or in which the cam contour element 40 surrounding residual cam contour surface 14 this section - is closed.
Die Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 wirkt somit als Dekompressionsfläche 44: Bei niedrigen, für die Anlassphase typischen Drehzahlen erlaubt die zusätzliche Ventilöffnung (in der ersten Nockenkonturstellung), dass Druck in der Brennkammer abgelassen werden kann, so dass der Anlasser weniger Arbeit gegen den Druck in der Brennkammer aufbringen muss. Bei höheren, für den Normalbetrieb typischen Drehzahlen wird die zusätzliche Ventilöffnung unterbunden, so dass keine Einbußen in Bezug auf den Wirkungsgrad des Motors in Kauf genommen werden müssen.The cam contour surface 44 of the cam contour element 40 thus acts as a decompression surface 44 : At low cranking-typical speeds, the additional valve opening (in the first cam contour position) allows pressure in the combustion chamber to be released so that the starter has less work to do against the pressure in the combustion chamber. At higher, typical for normal operation speeds, the additional valve opening is prevented, so that no losses in terms of the efficiency of the engine must be taken into account.
Wie in 2 zu sehen ist, ist das Nockenkonturelement 40 (in Bezug auf die axiale Richtung der Nockenwelle) mittig im Nocken 11 gelagert. Diese mittige Lagerung bewirkt, insbesondere in Verbindung mit dem einen Schlepphebel 60 aufweisenden Ventiltrieb, eine gleichmäßige und verschleißarme Kraftübertragung vom Nocken 11 auf das Ventil 70. Gemäß einem allgemeinen Aspekt weicht (in Bezug auf die axiale Richtung) eine Mitte des Nockenkonturelements 40 von einer Mitte des Nockens um weniger als 20% der Breite des Nockens ab.As in 2 can be seen, is the cam contour element 40 (with respect to the axial direction of the camshaft) centered in the cam 11 stored. This central storage causes, especially in conjunction with the one rocker arm 60 Having valve train, a uniform and low-wear power transmission from the cam 11 on the valve 70 , According to a general aspect, a center of the cam contour member is deviated (with respect to the axial direction) 40 from a center of the cam by less than 20% of the width of the cam.
In den 3 und 4 ist der Auslösemechanismus 20 des Ventiltriebs gemäß 1 und 2 in größerem Detail gezeigt, mittels dessen das Nockenkonturelement 40 drehzahlabhängig bewegt (ein- und ausgefahren) wird. Durch den Auslösemechanismus 20 wird somit sichergestellt, dass das Nockenkonturelement 40 bzw. dessen Nockenkonturfläche 44 bei geringen Drehzahlen ausgefahren ist (erste Nockenkonturstellung) und bei höheren Drehzahlen eingefahren ist (zweite Nockenkonturstellung).In the 3 and 4 is the trigger mechanism 20 the valve gear according to 1 and 2 shown in greater detail, by means of which the cam contour element 40 speed-dependent moves (retracted and extended) is. Through the trigger mechanism 20 Thus, it is ensured that the cam contour element 40 or its cam contour surface 44 extended at low speeds ( first cam contour position) and retracted at higher speeds (second cam contour position).
Hierbei sind 3a, 4a seitliche Ansichten, von der rechten Seite in 2 gesehen; 3b, 4b seitliche Querschnittsansichten in der Ebene A-A von 2; und 3c, 4c seitliche Querschnittsansichten in der Ebene B-B von 2. In 3a–c ist das Nockenkonturelement in der ersten Nockenkonturstellung, und in 4a–c ist das Nockenkonturelement in der zweiten Nockenkonturstellung dargestellt.Here are 3a . 4a lateral views, from the right side in 2 seen; 3b . 4b lateral cross-sectional views in the plane AA of 2 ; and 3c . 4c lateral cross-sectional views in the plane BB of 2 , In 3a C is the cam contour element in the first cam contour position, and in FIG 4a C shows the cam contour element in the second cam contour position.
Die seitliche Ansicht bzw. Querschnittsansicht der 3a, 3c zeigen das Zentrifugalelement 21 des Auslösemechanismus 20. Das Zentrifugalelement 21 ist als beidseitiger Hebel mit einem ersten Hebelarm 27 und einem zweiten Hebelarm 28 gestaltet und drehbar um eine Achse 22 an der Nockenwelle 10 (d.h. an einer mit der Nockenwelle 10 mitrotierenden Aufhängung, hier an dem starr mit der Nockenwelle 10 verbundenen Nockenkörper 12) gelagert. In 3a, 3c ist das Zentrifugalelement 21 in einer ersten Zentrifugalstellung dargestellt; in 4a, 4c ist es in einer zweiten Zentrifugalstellung dargestellt, in der das Zentrifugalelement 21 gegenüber der ersten Zentrifugalstellung um die Achse 22 im Uhrzeigersinn rotiert ist.The side view or cross-sectional view of 3a . 3c show the centrifugal element 21 of the triggering mechanism 20 , The centrifugal element 21 is as a double-sided lever with a first lever arm 27 and a second lever arm 28 designed and rotatable about an axis 22 on the camshaft 10 (ie at one with the camshaft 10 co-rotating suspension, here at the rigid with the camshaft 10 connected cam body 12 ) stored. In 3a . 3c is the centrifugal element 21 shown in a first centrifugal position; in 4a . 4c it is shown in a second centrifugal position, in which the centrifugal element 21 opposite the first centrifugal position about the axis 22 is rotated clockwise.
Das in 3c, 4c dargestellte Vorspannelement 30 spannt das Zentrifugalelement 21 zur ersten Zentrifugalstellung hin (in der Ansicht von 3a, 4a gegen den Uhrzeigersinn) vor. Das Vorspannelement 30 ist in einer quer durch die Nockenwelle verlaufenden Öffnung der Nockenwelle 10 angeordnet, so dass die Längsachse des Vorspannelements 30 im rechten Winkel durch die Rotationsachse der Nockenwelle verläuft. Die Vorspannung kann durch eine Rückstellfeder erfolgen, die etwa konzentrisch zur Längsachse des Vorspannelements 30 in der Nockenwelle 10 angeordnet ist und das Vorspannelement 30 gegen das Zentrifugalelement 21 spannt (drückt). Die Rückstellfeder kann eine zwischen (einem Anschlag in) der Öffnung der Nockenwelle und (einem Anschlag an) dem Vorspannelement 30 eingespannte Druckfeder sein. This in 3c . 4c illustrated biasing element 30 clamps the centrifugal element 21 towards the first centrifugal position (in the view of 3a . 4a counterclockwise). The biasing element 30 is in a transverse through the camshaft opening of the camshaft 10 arranged so that the longitudinal axis of the biasing element 30 at right angles through the axis of rotation of the camshaft. The bias can be done by a return spring, which is approximately concentric with the longitudinal axis of the biasing member 30 in the camshaft 10 is arranged and the biasing element 30 against the centrifugal element 21 tense (pushes). The return spring may be one between (a stop in) the opening of the camshaft and (a stop on) the biasing member 30 be clamped compression spring.
In einem Aspekt ist die Länge des aus der Nockenwelle 10 zum Zentrifugalelement 21 hin herausragenden Teilstücks des Vorspannelements 30 kürzer als der Nockenwellenradius der Nockenwelle 10 an dieser Stelle. Dies gilt in der ersten und/oder der zweiten Zentrifugalstellung. Dadurch ist eine besonders kompakte Anordnung des Vorspannelements 30 möglich.In one aspect, the length of the camshaft is 10 to the centrifugal element 21 protruding portion of the biasing element 30 shorter than the camshaft radius of the camshaft 10 at this point. This applies in the first and / or the second centrifugal position. As a result, a particularly compact arrangement of the biasing element 30 possible.
In der ersten Zentrifugalstellung ist das Zentrifugalelement 21 durch das Vorspannelement 30 an einen ersten Anschlag gespannt (gedrückt). Hier wird der erste Anschlag an dem ersten Hebelarm, etwa durch ein Mittelstück 26 des ersten Hebelarms, und die Nockenwelle 10 gebildet. Der erste Anschlag ist auf einer anderen Hebelseite des Zentrifugalelements 21 als das Vorspannelement 30 angeordnet. Der erste Anschlag begrenzt das Schwenken des Zentrifugalelements 21 in die Richtung, in die das Vorspannelement 30 das Zentrifugalelement 21 vorspannt. Das Schwenken des Zentrifugalelements 21 in die entgegengesetzte Richtung wird begrenzt durch eine Maximalkompression der Rückstellfeder des Vorspannelements 30, oder durch einen weiteren Anschlag zwischen dem zweiten Hebelarm 28 und der Nockenwelle 10.In the first centrifugal position is the centrifugal element 21 through the biasing element 30 clamped to a first stop (pressed). Here is the first stop on the first lever arm, such as through a center piece 26 of the first lever arm, and the camshaft 10 educated. The first stop is on another lever side of the centrifugal element 21 as the biasing element 30 arranged. The first stop limits the pivoting of the centrifugal element 21 in the direction in which the biasing element 30 the centrifugal element 21 biases. The pivoting of the centrifugal element 21 in the opposite direction is limited by a maximum compression of the return spring of the biasing member 30 , or by another stop between the second lever arm 28 and the camshaft 10 ,
In einem Aspekt ist das Vorspannelement 30 kraftschlüssig mit dem Zentrifugalelement 21 verbunden, insbesondere an das Zentrifugalelement 21 gedrückt.In one aspect, the biasing element is 30 non-positively with the centrifugal element 21 connected, in particular to the centrifugal element 21 pressed.
Die durch das Vorspannelement 30 ausgeübte Vorspannung zur ersten Zentrifugalstellung hin bewirkt, dass sich das Zentrifugalelement 21 in der Ruhestellung oder bei niedrigen Drehzahlen (bei einer ersten Drehzahl) der Nockenwelle in der ersten Zentrifugalstellung befindet, wie in 3a dargestellt.The through the biasing element 30 applied bias to the first centrifugal position causes the centrifugal element 21 in the rest position or at low speeds (at a first speed) of the camshaft is in the first centrifugal position, as in 3a shown.
Das Zentrifugalelement ist in der dargestellten Ausführungsform aus Hebel gestaltet. Der Hebel 21 und insbesondere dessen Hebelarme 27, 28 sind derart dimensioniert, dass die bei Drehung der Nockenwelle wirkende Zentrifugalkraft stärker auf den ersten Hebelarm 27 als auf den zweiten Hebelarm 28 wirkt und somit auf das Zentrifugalelement 21 insgesamt ein zu zweiten Zentrifugalstellung hin gerichtetes (d.h. in der Ansicht von 3a, 4a im Uhrzeigersinn gerichtetes) Drehmoment ausübt. Überschreitet die Drehzahl einen gewissen Schwellenwert (etwa bei einer zweiten, höheren Drehzahl), so überwiegt dieses Drehmoment die Vorspannung durch das Vorspannelement 30, und infolgedessen befindet sich das Zentrifugalelement 21 dann in der zweiten Zentrifugalstellung, wie in 4a dargestellt.The centrifugal element is designed in the illustrated embodiment of lever. The lever 21 and in particular its lever arms 27 . 28 are dimensioned such that the centrifugal force acting upon rotation of the camshaft stronger on the first lever arm 27 than on the second lever arm 28 acts and thus on the centrifugal element 21 a total directed towards the second centrifugal position (ie in the view of 3a . 4a clockwise) torque. If the speed exceeds a certain threshold value (for example at a second, higher speed), this torque outweighs the preload by the biasing element 30 , and as a result, the centrifugal element is located 21 then in the second centrifugal position, as in 4a shown.
Gemäß einem Aspekt verläuft der Hebel entlang eines Teilsegments um die Nockenwelle 10 herum. Gemäß einem Aspekt ist der Schwerpunkt des ersten Hebelarms 27 gegenüber dem Schwerpunkt des zweiten Hebelarms 28 um mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 120° oder sogar um mehr als 135° versetzt. Gemäß einem Aspekt ist der Schwerpunkt und/oder das Hebelende des ersten Hebelarms 27 gegenüber der Schwenkachse 22 um mehr als 90°, vorzugsweise mehr als 120° oder sogar um mehr als 135° versetzt (bezüglich der Rotationsachse der Nockenwelle 10 und in Richtung der räumlichen Ausdehnung des Zentrifugalelements 21). Gemäß einem Aspekt ist der Schwerpunkt und/oder das Hebelende des zweiten Hebelarms 28 gegenüber der Schwenkachse 22 um weniger als 90°, vorzugsweise weniger als 45° oder sogar um weniger als 30° versetzt. Gemäß einem Aspekt ist der Schwerpunkt und/oder das Hebelende des ersten Hebelarms 27 gegenüber der Schwenkachse 22 um mehr als den doppelten, dreifachen oder sogar vierfachen Winkel als der Schwerpunkt bzw. das Hebelende des zweiten Hebelarms 28 versetzt. Hierin ist der Winkel immer um die Rotationsachse der Nockenwelle 10 und in Richtung der räumlichen Ausdehnung des Zentrifugalelements 21 definiert. Diese Aspekte erlauben einen Hebel mit einem ausreichend großen Hebelarm und gleichzeitig in radialer Richtung geringen Raumanforderungen, so dass eine kompakte Bauweise möglich ist.In one aspect, the lever extends along a subsegment about the camshaft 10 around. In one aspect, the center of gravity of the first lever arm 27 opposite the center of gravity of the second lever arm 28 offset by more than 90 °, preferably more than 120 ° or even more than 135 °. In one aspect, the center of gravity and / or the lever end of the first lever arm 27 opposite the pivot axis 22 offset by more than 90 °, preferably more than 120 ° or even more than 135 ° (with respect to the axis of rotation of the camshaft 10 and in the direction of the spatial extent of the centrifugal element 21 ). In one aspect, the center of gravity and / or the lever end of the second lever arm 28 opposite the pivot axis 22 offset by less than 90 °, preferably less than 45 ° or even less than 30 °. In one aspect, the center of gravity and / or the lever end of the first lever arm 27 opposite the pivot axis 22 by more than twice, three times or even four times the angle as the center of gravity or the lever end of the second lever arm 28 added. Herein, the angle is always about the axis of rotation of the camshaft 10 and in the direction of the spatial extent of the centrifugal element 21 Are defined. These aspects allow a lever with a sufficiently large lever arm and at the same time in the radial direction small space requirements, so that a compact design is possible.
Gemäß einem Aspekt ist das Zentrifugalelement (Hebel) 21 um eine parallel zur Nockenwellenachse verlaufende Hebelachse schwenkbar. Gemäß einem Aspekt ist die Hebelachse exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet, vorzugsweise radial in Richtung eines Vorsprungsbereichs des Nockenkörpers 12 zur Nockenwellenachse beabstandet. Der Vorsprungsbereich ist der radial von der Nockenwellenachse ausgehende Winkelbereich mit einer Winkelabweichung von weniger als 30° in Richtung des Vorsprungs (Stelle maximaler Exzentrizität) des Nockenkörpers 12.In one aspect, the centrifugal element (lever) 21 pivotable about a parallel to the camshaft axis extending lever axis. According to one aspect, the lever axis is arranged eccentrically to the camshaft axis, preferably radially in the direction of a projection region of the cam body 12 spaced apart from the camshaft axis. The protruding portion is the angular range radially outward of the camshaft axis with an angular deviation of less than 30 ° in the direction of the protrusion (maximum eccentricity position) of the cam body 12 ,
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Zentrifugalelement 21 direkt benachbart an die Nocke 12 angeordnet, d.h. ohne ein anderes funktionelles Teil dazwischen wie etwa ein Lager für die Nocke. Gemäß einem Aspekt beträgt der axiale Abstand zwischen dem Zentrifugalelement 21 und der Nocke 12 (Seitenfläche zu Seitenfläche) weniger als 0,5 cm. Gemäß einem Aspekt beträgt der axiale Abstand zwischen einer Mittelebene des Zentrifugalelements 21 und einer Mittelebene der Nocke 12 weniger als das doppelte oder weniger als das 1,5-fache der axialen Breite der Nocke, oder sogar weniger als die axialen Breite der Nocke. Gemäß einem Aspekt ist die Nockenwelle beidseitig gelagert, und das Zentrifugalelement 21 ist zwischen den beiden Lagern 8a, 8b angeordnet. Dadurch wird eine kompakte Bauweise auch in axialer Richtung ermöglicht.In another aspect, the centrifugal element is 21 directly adjacent to the cam 12 arranged, ie without another functional part in between, such as a bearing for the cam. In one aspect, the axial distance is between the centrifugal element 21 and the cam 12 (Side surface to side surface) less than 0.5 cm. In one aspect, the axial distance is between a center plane of the centrifugal element 21 and a median plane of the cam 12 less than or less than 1.5 times the axial width of the cam, or even less than the axial width of the cam. According to one aspect, the camshaft is supported on both sides, and the centrifugal element 21 is between the two camps 8a . 8b arranged. As a result, a compact design is also possible in the axial direction.
3b, 4b zeigen das Nockenkonturelement 40 und einen Kopplungsmechanismus, welcher das Zentrifugalelement 21 an das Nockenkonturelement 40 koppelt. 3b . 4b show the cam contour element 40 and a coupling mechanism, which the centrifugal element 21 to the cam contour element 40 coupled.
Diese Kopplung erfolgt derart, dass das Nockenkonturelement (40) in der ersten Nockenkonturstellung gehalten wird, wenn das Zentrifugalelement 21 die erste Zentrifugalstellung einnimmt (wie in 3b gezeigt), und dass das Nockenkonturelement 40 in der zweiten Nockenkonturstellung gehalten wird, wenn das Zentrifugalelement 21 die zweite Zentrifugalstellung einnimmt (wie in 4b gezeigt).This coupling takes place such that the cam contour element ( 40 ) is held in the first cam contour position when the centrifugal element 21 takes the first centrifugal position (as in 3b shown), and that the cam contour element 40 is held in the second cam contour position when the centrifugal element 21 takes the second centrifugal position (as in 4b shown).
Das Nockenkonturelement 40 ist als Stift gestaltet, der entlang einer Stiftachse zumindest teilweise in einem Sackloch des Nockenkörpers 12 angeordnet und in dieses einfahrbar ist. Die vom Sackloch aus nach außen gerichtete Fläche des Nockenkonturelements 40 bildet die Nockenkonturfläche 44. In der ersten Nockenkonturstellung (3b) ist der Stift zumindest teilweise aus dem Sackloch ausgefahren, und in der zweiten Nockenkonturstellung (4b) ist der Stift im Wesentlichen in das Sackloch eingefahren, so dass die Nockenkonturfläche 44 bündig mit den umgebenden Flächen ist.The cam contour element 40 is designed as a pin, along a pin axis at least partially in a blind hole of the cam body 12 arranged and is retractable into this. The surface of the cam contour element that faces outward from the blind hole 40 forms the cam contour surface 44 , In the first cam contour position ( 3b ) the pin is at least partially extended out of the blind hole, and in the second cam contour position ( 4b ), the pin is retracted substantially in the blind hole, so that the cam contour surface 44 is flush with the surrounding surfaces.
Der Kopplungsmechanismus zwischen dem Zentrifugalelement 21 und dem Nockenkonturelement 40 ist durch einen bewegbaren Anschlagskörper 24 realisiert, der in Abhängigkeit der Zentrifugalstellung des Zentrifugalelements 21 in einer ersten bzw. zweiten Anschlagstellung ist. Der Anschlagkörper ist als ein starr mit dem Zentrifugalelement 21 verbundener, um eine Achse parallel zur Nockenwellenachse drehbarer Stift realisiert.The coupling mechanism between the centrifugal element 21 and the cam contour element 40 is by a movable stop body 24 realized, depending on the centrifugal position of the centrifugal element 21 in a first or second stop position. The stopper body is considered to be rigid with the centrifugal element 21 connected, realized about an axis parallel to the camshaft axis rotatable pin.
Gemäß einem Aspekt ist der Anschlagskörper 24 formschlüssig, insbesondere starr mit dem Zentrifugalelement 21 verbunden. Gemäß einem Aspekt ist die Verbindung zwischen dem Zentrifugalelement 21 und dem Anschlagskörper 24 exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet, vorzugsweise radial zu einem Vorsprung bzw. Vorsprungsbereich (Winkelbereich von +/– 30° um den Vorsprung) des Nockenkörpers 12 hin versetzt angeordnet.In one aspect, the stop body is 24 positive, in particular rigid with the centrifugal element 21 connected. In one aspect, the connection is between the centrifugal element 21 and the stopper body 24 arranged eccentrically to the camshaft axis, preferably radially to a projection or projecting area (angular range of +/- 30 ° about the projection) of the cam body 12 arranged offset.
Gemäß einem Aspekt ist der Anschlagskörper durch Bewegen des Zentrifugalelements 21 zwischen der ersten und der zweiten Zentrifugalstellung um eine Anschlagskörper-Achse parallel zur Nockenwellenachse drehbar. Gemäß einem Aspekt ist der Anschlagskörper 24 bzw. die Anschlagskörper-Achse exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet, vorzugsweise in einem Vorsprungsbereich des Nockenkörpers 12 angeordnet. Gemäß einem Aspekt ist die Anschlagskörper-Achse gleich einer Hebelachse des Zentrifugalelements (Hebels) 21, und der Anschlagskörper 24 ist gemeinsam mit dem Zentrifugalelement 21 drehbar.In one aspect, the stop body is by moving the centrifugal element 21 rotatable about a stop body axis parallel to the camshaft axis between the first and second centrifugal positions. In one aspect, the stop body is 24 or the abutment body axis arranged eccentrically to the camshaft axis, preferably in a projection region of the cam body 12 arranged. According to one aspect, the abutment body axis is equal to a lever axis of the centrifugal element (lever) 21 , and the stop body 24 is in common with the centrifugal element 21 rotatable.
Das Nockenkonturelement 40 ist gegen den Anschlagskörper 24 vorgespannt. Die Vorspannung ist nicht dargestellt und kann beispielsweise durch eine Rückstellfeder erfolgen, die etwa konzentrisch zur Achse des Nockenkonturelements 40 angeordnet ist und das Nockenkonturelement 40 gegen den Anschlagskörper 24 spannt (drückt). Die Rückstellfeder kann eine zwischen (einem Anschlag in) dem Sackloch bzw. Nockenkörper 12 und (einem Anschlag an) dem Nockenkonturelement 40 eingespannte Druckfeder sein. Gemäß einem Aspekt ist das Nockenkonturelement 40 kraftschlüssig mit dem Anschlagskörper 24 verbunden (daran gedrückt). Gemäß einem Aspekt ist der Kontaktbereich zwischen dem Anschlagskörper 24 und dem Nockenkonturelement 40 in dem Nockenkörper 12 angeordnet, vorzugsweise in einem Vorsprungsbereich des Nockenkörpers 12.The cam contour element 40 is against the stop body 24 biased. The bias voltage is not shown and can be done for example by a return spring, which is approximately concentric with the axis of the cam contour element 40 is arranged and the cam contour element 40 against the stop body 24 tense (pushes). The return spring may be one between (a stop in) the blind hole or cam body 12 and (a stop on) the cam contour element 40 be clamped compression spring. In one aspect, the cam contour element is 40 non-positively with the stop body 24 connected (pressed). In one aspect, the contact area is between the stop body 24 and the cam contour element 40 in the cam body 12 arranged, preferably in a projection region of the cam body 12 ,
Gemäß einem Aspekt ist der Anschlagskörper 24 in dem Bereich, in dem das Nockenkonturelement 40 gegen den Anschlagskörper 24 spannt, unrund. In one aspect, the stop body is 24 in the area where the cam contour element 40 against the stop body 24 tense, out of round.
Wenn das Zentrifugalelement 21 in der ersten Zentrifugalstellung ist, ist der Anschlagskörper 24 in der ersten Anschlagstellung und stellt für das Nockenkonturelement 40 einen ersten Anschlag zur Verfügung, der die erste Nockenkonturstellung für das Nockenkonturelement 40 definiert. Wenn das Zentrifugalelement 21 in der zweiten Zentrifugalstellung ist, ist der Anschlagskörper 24 in der zweiten Anschlagstellung und stellt für das Nockenkonturelement 40 einen zweiten Anschlag zur Verfügung, der die zweite Nockenkonturstellung für das Nockenkonturelement 40 definiert. Gemäß einem Aspekt sind der erste und der zweite Anschlag verschieden. Bevorzugt ist der zweite Anschlag gegenüber dem ersten Anschlag zurückgesetzt.When the centrifugal element 21 in the first centrifugal position, the stopper body is 24 in the first stop position and provides for the cam contour element 40 a first stop available, the first cam contour position for the cam contour element 40 Are defined. When the centrifugal element 21 in the second centrifugal position, is the stopper body 24 in the second stop position and provides for the cam contour element 40 a second stop available, the second cam contour position for the cam contour element 40 Are defined. In one aspect, the first and second stops are different. Preferably, the second stop is set back relative to the first stop.
In der Ausführungsform von 3b, 4b ist dieser Anschlagskörper durch eine Welle 24 realisiert, die um die Achse 22 (3c, 4c) rotierbar und mit dem Zentrifugalelement 21 starr verbunden ist. Je nach Zentrifugalstellung des Zentrifugalelements 21 wird daher die Welle 24 in die erste Anschlagstellung (3b) bzw. in die zweite Anschlagstellung (4b) rotiert. In the embodiment of 3b . 4b is this stop body by a shaft 24 realized that around the axis 22 ( 3c . 4c ) and with the centrifugal element 21 is rigidly connected. Depending on the centrifugal position of the centrifugal element 21 therefore becomes the wave 24 in the first stop position ( 3b ) or in the second stop position ( 4b ) rotates.
Das Nockenkonturelement 40 ist ein in dem Nocken 11 längs einer Nockenkonturelement- Achse verschiebbar gelagerter Stift, und ist gegen die Welle (Anschlagskörper) 24 vorgespannt (d.h. in Richtung in den Nockenkörper 12 hinein bzw. zu der zweiten Nockenkonturstellung hin vorgespannt).The cam contour element 40 is one in the cam 11 slidably mounted pin along a cam contour element axis, and is against the shaft (abutment body) 24 biased (ie in the direction of the cam body 12 biased into or towards the second cam contour position).
Aufgrund dieser Vorspannung nimmt das Nockenkonturelement 40 daher die Stellung ein, die durch den Anschlag mit der Welle 24 vorgegeben wird. In der ersten Anschlagstellung der Welle 24 (3b) wird der Anschlag durch einen vergleichsweise mehr hervorstehenden Abschnitt der Welle 24 hergestellt. Dadurch wird eine Bewegung des Nockenkonturelements 40 in den Nockenkörper 12 hinein (hin zu der zweiten Nockenkonturstellung) blockiert, so dass das Nockenkonturelement 40 sich in der ersten Nockenkonturstellung befindet, d.h. mit seiner Nockenkontufläche 44 gegenüber der restlichen Nockenkonturfläche 14 hervorsteht. Due to this bias takes the cam contour element 40 Therefore, the position by the stop with the shaft 24 is given. In the first stop position of the shaft 24 ( 3b ) is the stop by a comparatively more protruding portion of the shaft 24 produced. This will cause a movement of the cam contour element 40 in the cam body 12 in (towards the second cam contour position) is blocked, so that the cam contour element 40 is in the first cam contour position, ie with its cam contact surface 44 opposite the remaining cam contour surface 14 protrudes.
In der zweiten Anschlagstellung (4b) wird der Anschlag durch einen vergleichsweise weniger hervorstehenden bzw. abgeflachten Abschnitt der Welle 24 hergestellt. Dadurch wird eine Bewegung des Nockenkonturelements 40 in den Nockenkörper 12 hinein (hin zu der zweiten Nockenkonturstellung) freigegeben, und durch die Vorspannung befindet sich das Nockenkonturelement 40 folglich in der zweiten Nockenkonturstellung, d.h. mit seiner Nockenkontufläche 44 nicht hervorsteht.In the second stop position ( 4b ) is the stop by a comparatively less protruding or flattened portion of the shaft 24 produced. This will cause a movement of the cam contour element 40 in the cam body 12 in (towards the second cam contour position) released, and by the bias is the cam contour element 40 consequently in the second cam contour position, ie with its cam surface 44 does not protrude.
Auf diese Weise wird erreicht, dass bei niedrigen Drehzahlen (erste Drehzahl) die Nockenkontufläche 44 hervorsteht und damit eine zusätzliche Betätigung des Auslassventils 70 bewirkt, wie in 3a–3c dargestellt; und dass bei höheren Drehzahlen (zweite Drehzahl) die Nockenkontufläche 44 bündig mit der restlichen Nockenkonturfläche 14 ist und damit die zusätzliche Betätigung des Auslassventils 70 unterbunden wird.In this way it is achieved that at low speeds (first speed), the cam contact surface 44 protrudes and thus an additional actuation of the exhaust valve 70 causes, as in 3a - 3c shown; and that at higher speeds (second speed), the cam surface 44 flush with the rest of the cam surface 14 is and thus the additional operation of the exhaust valve 70 is prevented.
Mit Bezug auf 5 wird die Position des Nockenkonturelements 40 genauer beschrieben. Wie bereits erwähnt, ist die Nockenkonturfläche – genauer ihre Mitte 44‘ – des Nockenkonturelements 40 bevorzugt an einem Abschnitt der Nockenkontur 16 angeordnet, bei dem das Auslassventil – zumindest in der zweiten Nockenkonturstellung bzw. bei der restlichen Nockenkonturfläche dieses Abschnitts – geschlossen ist. Regarding 5 becomes the position of the cam contour element 40 described in more detail. As already mentioned, the cam contour surface is - more exactly its center 44 ' - The cam contour element 40 preferably at a portion of the cam contour 16 arranged in which the exhaust valve - at least in the second cam contour position or at the remaining cam contour surface of this section - is closed.
Bevorzugt ist die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 einem Abschnitt der Nockenkontur 16 angeordnet, der einem Verdichtungstakt des Verbrennungsmotors zugeordnet ist.The cam contour surface of the cam contour element is preferred 40 a section of the cam contour 16 arranged, which is associated with a compression stroke of the internal combustion engine.
Bevorzugt beträgt ein Winkel α zwischen dem Punkt 16a maximaler Exzentrizität der Nockenkontur 16 und der Mitte 44‘ der Nockenkonturfläche weniger als 180° (in Drehrichtung gemessen wie in 5 dargestellt, wobei die Drehrichtung im Uhrzeigersinn gerichtet ist, wie anhand des in 3b und 4b gezeigten Schlepphebels 60 sichtbar ist). Beispielsweise kann der Winkel α zwischen 90° und 180° betragen, besonders bevorzugt zwischen 105° und 180° betragen oder sogar zwischen 125° und 180° betragen. Dies stellt sicher, dass die Nockenkonturfläche effizient als Dekompressionsfläche wirken und beim Anlassen Druck in der Brennkammer abgelassen werden kann.Preferably, an angle α is between the point 16a maximum eccentricity of the cam contour 16 and the middle 44 ' the cam contour surface is less than 180 ° (measured in the direction of rotation as in 5 shown, wherein the direction of rotation is directed clockwise, as indicated by the in 3b and 4b shown towing levers 60 is visible). For example, the angle α can be between 90 ° and 180 °, more preferably between 105 ° and 180 °, or even between 125 ° and 180 °. This ensures that the cam contour surface acts efficiently as a decompression surface and can be vented in the combustion chamber during startup.
Der Punkt 16a maximaler Exzentrizität der Nockenkontur 16 ist im Allgemeinen unabhängig von der Nockenkonturstellung, und ist zur Vermeidung von Mehrdeutigkeiten in Bezug auf die zweite Nockenkonturstellung definiert.The point 16a maximum eccentricity of the cam contour 16 is generally independent of the cam contour position and is defined to avoid ambiguity with respect to the second cam contour position.
Das Nockenkonturelement 40 ist ein in dem Nocken 11 längs einer Nockenkonturelement- Achse verschiebbar gelagerter Stift. Die Achse dieses Stifts 40 weicht um einen Winkel von weniger als 45°, bevorzugt von weniger als 30° von der Radialrichtung der Nockenwelle durch die Mitte 44‘ der Nockenkonturfläche ab.The cam contour element 40 is one in the cam 11 slidably mounted pin along a cam contour element axis. The axis of this pen 40 deviates by an angle of less than 45 °, preferably less than 30 ° from the radial direction of the camshaft through the middle 44 ' from the cam contour surface.
Die gesamte Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 nimmt nur einen begrenzten Winkelbereich der Nockenkontur 16 ein, bevorzugt weniger als 45°, besonders bevorzugt weniger als 30°, und ganz besonders bevorzugt weniger als 15°. Bevorzugt nimmt die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 nimmt einen Winkelbereich von mindestens 2° ein. The entire cam contour surface of the cam contour element 40 takes only a limited angular range of the cam contour 16 a, preferably less than 45 °, more preferably less than 30 °, and most preferably less than 15 °. Preferably, the cam contour surface of the cam contour element increases 40 occupies an angular range of at least 2 °.
Mit Bezug auf 6 wird ein Ventilhubdiagramm eines Viertaktmotors beschrieben, der mittels des erfindungsgemäßen Ventiltriebs betrieben wird. Das Ventilhubdiagramm zeigt schematisch die Ventilöffnung V eines Einlassventils (gestrichelte mit I bezeichnete Kurve) und des mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb angetriebenen Auslassventils (durchgezogene mit E und E‘ bezeichnete Kurve) als Funktion eines Phasenwinkels α des Motorzyklus, etwa des halben Winkels der Kurbelwelle. BDC bezeichnet den unteren Totpunkt (bei Phasenwinkels α = 0° und α = 180°) und TDC bezeichnet den oberen Totpunkt der Kurbelwelle (bei Phasenwinkels α = 90° und α = 270°). In dem Diagramm sind in dieser Reihenfolge die folgenden Takte des Viertaktmotors dargestellt: Ausstoßen; Ansaugen; Verdichten; Arbeiten.Regarding 6 a valve lift diagram of a four-stroke engine is described, which is operated by means of the valve gear according to the invention. The valve lift diagram schematically shows the valve opening V of an intake valve (dashed curve labeled I) and the exhaust valve driven by the valvetrain according to the invention (solid curve labeled E and E ') as a function of a phase angle α of the engine cycle, approximately half the crankshaft angle. BDC denotes the bottom dead center (at phase angle α = 0 ° and α = 180 °) and TDC denotes the top dead center of the crankshaft (at phase angle α = 90 ° and α = 270 °). In the diagram, the following clocks of the four-stroke engine are shown in this order: ejection; suction; compaction; Work.
Die Kurven E und I stellen übliche Ventilhubverläufe des Viertaktmotors dar. Die Kurve E‘ stellt die zusätzliche Betätigung durch das Nockenkonturelement 40 in der ersten Nockenkonturstellung dar. In der zweiten Nockenkonturstellung ist diese zusätzliche Betätigung nicht vorhanden, d.h. die Kurve E‘ ist durch eine flache Kurve (kein Ventilhub ersetzt). Diese zusätzliche Betätigung erfolgt im Verdichtungstakt vor dem oberen Totpunkt. Wie bereits beschrieben kann durch diese zusätzlich Betätigung E‘ Gas aus der Brennkammer entweichen und somit Druck abgebaut werden, so dass die durch den Anlassermotor gegen den Druck zu verrichtende Arbeit reduziert wird.The curves E and I represent conventional valve lift curves of the four-stroke engine. The curve E 'represents the additional actuation by the cam contour element 40 in the first cam contour position. In the second cam contour position, this additional operation is not present, ie the curve E 'is replaced by a flat curve (no valve lift). This additional operation takes place in the compression stroke before top dead center. As already described, this additional operation E 'gas can escape from the combustion chamber and thus pressure is reduced, so that the work to be done by the starter motor against the pressure is reduced.
6 illustriert auch einige allgemeine Aspekte der Anordnung des Nockenkonturelements 40 in Bezug auf die Motorphase, die im folgenden beschrieben werden und optional für beliebige Ausführungsformen gelten. Hierbei ist der Motorphasenwinkel α so definiert, dass er während eines Motorzyklus das Intervall von 0° bis 360° durchläuft. Gemäß einem Aspekt ist der Motor ein Viertaktmotor, und der Motorphasenwinkel α ist der halbe Ventilkurbelwinkel. 6 also illustrates some general aspects of the cam contour element arrangement 40 in relation to the motor phase, which are described below and are optional for any embodiments. Here, the motor phase angle α is defined so that it passes through the interval from 0 ° to 360 ° during an engine cycle. In one aspect, the engine is a four-stroke engine, and the engine phase angle α is half the valve crank angle.
Gemäß einem Aspekt ist die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 für eine Ventilbetätigung während eines Verdichtungstaktes des Verbrennungsmotors angeordnet. Gemäß einem weiteren Aspekt ist die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 derart angeordnet, dass ein Phasenwinkel αP eines maximalen Ventilhubs dieser Nockenkonturfläche um eine Phasendifferenz im Bereich von 70°–30°, bevorzugt im Bereich von 65°–45° vor dem oberen Totpunkt UDC am Ende des Verdichtungstakts liegt. Gemäß einem weiteren Aspekt überdeckt die durch die Nockenkonturfläche des Nockenkonturelements 40 verursachte Ventilöffnung ein Phasenintervall (αO – αC) des Motorzyklus von mehr als 2° oder mehr als 3° oder sogar mehr als 5°, und oder von weniger als 20°, weniger als 15° oder sogar weniger als 10°, also beispielsweise von zwischen 3° und 15°, bevorzugt zwischen 5° und 10°. Hierbei αO als die Phase definiert, bei der die Ventilöffnung den Wert von 10% der maximalen Ventilöffnung bei αP überschreitet, und αC ist als die Phase definiert, bei der die Ventilöffnung diesen Wert wieder unterschreitet. Mit anderen Worten ist das Phasenintervall (αO – αC) der Bereich, bei dem die Ventilöffnung größer als 10% der maximalen Ventilöffnung bei αP ist.In one aspect, the cam contour surface of the cam contour element 40 arranged for a valve actuation during a compression stroke of the internal combustion engine. In another aspect, the cam contour surface of the cam contour element 40 arranged such that a phase angle α P of a maximum valve lift of this cam contour surface by a phase difference in the range of 70 ° -30 °, preferably in the range of 65 ° -45 ° before the top dead center UDC at the end of the compression stroke. According to another aspect, the cam contour surface overlaps the cam contour element 40 caused valve opening a phase interval (α O - α C ) of the engine cycle of more than 2 ° or more than 3 ° or even more than 5 °, and or less than 20 °, less than 15 ° or even less than 10 °, ie for example, between 3 ° and 15 °, preferably between 5 ° and 10 °. Here, α O is defined as the phase at which the valve opening exceeds 10% of the maximum valve opening at α P , and α C is defined as the phase at which the valve opening falls short of this value. In other words, the phase interval (α O - α C ) is the range at which the valve opening is greater than 10% of the maximum valve opening at α P.
Gemäß einem weiteren Aspekt ist das Nockenkonturelement in einem Nicht- Betätigungsbereich des Nockens angeordnet, so dass in einer Umgebung um das Nockenkonturelement keine Betätigung des Ventils erfolgt. Gemäß einem weiteren Aspekt beträgt der (maximale) Ventilhub durch das Nockenkonturelement (in der ersten Nockenkonturstellung) weniger als 30%, weniger als 20% oder sogar weniger als 10% des (maximalen) Ventilhubs durch den Nocken insgesamt (also durch den Punkt 16a der Nockenkontur, siehe 5).According to a further aspect, the cam contour element is arranged in a non-actuating region of the cam, so that no actuation of the valve occurs in an environment around the cam contour element. In another aspect, the (maximum) valve lift through the cam contour element (in the first cam contour position) is less than 30%, less than 20%, or even less than 10% of the (maximum) valve lift through the cam as a whole (that is, the point 16a the cam contour, see 5 ).
Der Betrieb – insbesondere Anlassvorgang – eines Verbrennungsmotors mit dem hierin beschriebenen Ventiltrieb kann also wie folgt beschrieben werden, wobei die Bezugszeichen sich auf sämtliche Figuren beziehen:
Zunächst, etwa zu Beginn des Anlassens, rotiert die Nockenwelle 10 mit einer niedrigen (ersten) Geschwindigkeit und betätigt dabei zyklisch das Auslassventil 70 durch den Nocken 11. Aufgrund der niedrigen (ersten) Geschwindigkeit befindet sich das Nockenkonturelement 40 in der ersten Nockenkonturstellung, bei der seine Nockenkonturfläche 44 hervorsteht, so dass das Auslassventil 70 von der Nockenkonturfläche 44 während eines Verdichtungstaktes des Verbrennungsmotors betätigt wird. Die erste Nockenkonturstellung wird wie oben beschrieben dadurch erreicht, dass der Auslösemechanismus 20 das Nockenkonturelement 40 in der ersten Nockenkonturstellung hält, wie in 3a–3c dargestellt und in Bezug auf diese Figuren beschrieben. Durch die hervorstehende Nockenkonturfläche 44 wird das Ventil geöffnet, so dass ein Druck des in der Brennkammer befindlichen Gases abgebaut werden kann.The operation - in particular starting operation - of an internal combustion engine with the valve drive described herein can thus be described as follows, wherein the reference numbers refer to all figures:
First, at the beginning of the cranking, the camshaft rotates 10 at a low (first) speed, cyclically actuating the exhaust valve 70 through the cam 11 , Due to the low (first) speed, the cam contour element is located 40 in the first cam contour position, where its cam contour surface 44 protrudes, leaving the exhaust valve 70 from the cam contour surface 44 is operated during a compression stroke of the internal combustion engine. The first cam contour position is achieved as described above by the triggering mechanism 20 the cam contour element 40 holds in the first cam contour position, as in 3a - 3c illustrated and described with respect to these figures. Due to the protruding cam contour surface 44 the valve is opened, so that a pressure of the gas located in the combustion chamber can be reduced.
Im weiteren Verlauf wird die Rotation der Nockenwelle auf eine zweite höhere Geschwindigkeit beschleunigt. Durch die höhere Geschwindigkeit wird das Nockenkonturelements 40 zur zweiten Nockenkonturstellung (4a–4c) bewegt, bei der die Nockenkonturfläche 44 nicht oder weniger hervorsteht. Die Bewegung hin zur zweiten Nockenkonturstellung wird wie oben beschrieben dadurch erreicht, dass der Auslösemechanismus 20 das Nockenkonturelement 40 in der zweiten Nockenkonturstellung hält, wie in 4a–4c dargestellt und in Bezug auf diese Figuren beschrieben. Als Folge dessen wird das Auslassventil 70 nicht mehr von der Nockenkonturfläche 44 des Nockenkonturelements 40 betätigt, d.h. es findet keine wesentliche zusätzliche Ventilöffnung statt. Damit ist ein normaler Betrieb des Verbrennungsmotos und insbesondere eine normale Verdichtung des Luft-Brennstoff-Gemischs in der Brennkammer möglich.In the further course, the rotation of the camshaft is accelerated to a second higher speed. The higher speed makes the cam contour element 40 to the second cam contour position ( 4a - 4c ), wherein the cam contour surface 44 not or less protrudes. The movement towards the second cam contour position is achieved as described above by the triggering mechanism 20 the cam contour element 40 in the second cam contour position holds as in 4a - 4c illustrated and described with respect to these figures. As a result, the exhaust valve becomes 70 no longer from the cam contour surface 44 of the cam contour element 40 operated, ie there is no significant additional valve opening instead. Thus, a normal operation of the internal combustion engine and in particular a normal compression of the air-fuel mixture in the combustion chamber is possible.
Auch wenn einzelne Ausführungsbeispiele oben beschrieben und in den Figuren dargestellt sind, so ergibt sich der Schutzbereich allein aus den Ansprüchen. Überdies sind oben beschriebene Details der Ausführungsform nur zur Illustration in Bezug auf diese Ausführungsform beschrieben, es ist jedoch beabsichtigt, dass sie nicht an die jeweils zugehörige Ausführungsform gebunden sind, sondern dass sie auch im Zusammenhang mit beliebigen allgemeineren Aspekten verwendet und kombiniert werden können.Even if individual embodiments are described above and illustrated in the figures, the scope of protection results solely from the claims. Moreover, the above-described details of the embodiment are described by way of illustration only with reference to this embodiment, but it is intended that they not be bound to the particular embodiment thereof, but that they also be used and combined in connection with any more general aspects.
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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JP 2008-82188 [0005, 0005] JP 2008-82188 [0005, 0005]
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DE 102005057127 [0027] DE 102005057127 [0027]
