DE102017214791A1

DE102017214791A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102017214791A1
Application number: DE102017214791.1A
Authority: DE
Inventors: Georg Emmersberger; Dietmar Knoll; Roland Kraft; Rudolf Schmid; Thomas Steinle
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2017-08-24
Publication date: 2019-02-28
Also published as: EP3673155A1; CN110709585A; US20200149444A1; WO2019037942A1

Abstract

Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einer in einem ersten und einem zweiten Nockenwellenlager drehbar gelagerten ersten Nockenwelle mit zumindest einer Nocke mit einer ersten Nockenkurve und einer zweiten, von der ersten Nockenkurve unterschiedlichen Nockenkurve, wobei mit der ersten oder der zweiten Nockenkurve ein Gaswechselventil betätigbar ist, wobei ein Nockenwellenabschnitt vorgesehen ist mit dem über ein Stellmittel die Nocke derart verschiebbar ist, dass das Gaswechselventil entweder über die erste oder die zweite Nockenkurve betätigbar ist, wobei die erste Nockenwelle und die Nocke eine feste Lage zueinander haben und die erste Nockenwelle in dem ersten und dem zweiten Nockenwellenlager axial verschiebbar ist.Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventiltriebs wird gegenüber dem Stand der Technik eine deutliche Reduzierung der Herstellkosten erzielt und unerwünschte Verzahnungsgeräusche werden vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Europäische Patentanmeldung EP 0 595 060 A1 hingewiesen. Aus dieser Patentanmeldung ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, der axial auf einer Nockenwelle verschiebbare vorgespannte Schiebenocken aufweist. Die Schiebenocken sind in einer ersten Stellung, in welcher Sie mit einer ersten Erhebungskurve auf Einlassventile wirken, in eine zweite Stellung verschoben werden können, in welcher Sie mit einer zweiten Erhebungskurve auf die Einlassventile wirken. Die Schiebenocken liegen in der ersten Stellung formschlüssig an einem Anschlag eines zwischen die Einlassventile und die Schiebenocken geschalteten Übertragungselements an, solange sie mit einem Abschnitt im Bereich des Anschlags laufen. Bei Erreichen des Grundkreises der Schiebenocken werden diese in die zweite Stellung verschoben.
Ein weiteres Beispiel für Schiebenocken ist beispielsweise aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 006 489 A1 bekannt. Es handelt sich um eine Nockenwellenanordnung die eine Grundwelle und darauf angeordnete, axial verschiebbare aber drehfest gehaltene Nockenträger aufweist. Dabei sind auf den Nockenträgern Nocken mit mehreren Nockenkurven ausgebildet, die jeweils einen gemeinsamen Grundkreis und unterschiedliche Nockenkurven aufweisen, die voneinander verschiedene Kurvenverläufe aufweisen. Durch die Nocken werden Ventilbetätigungsmittel von zugeordneten Zylindern betätigt. Es sind Steller zum Durchführen von Umschaltvorgängen vorgesehen, wobei bei den Umschaltvorgängen durch axiales Verschieben von Nockenträgern auf der Grundwelle eine andere der Nockenkurven des Nockens in Anlage mit den Ventilbetätigungsmitteln gelangt.
Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 022 833 A1 ist ein weiterer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt. Dieser Ventiltrieb umfasst eine Nockenwelle mit einer Schiebenockeneinrichtung, die nebeneinanderliegende, auf Ventile einwirkende Nockenbahnen mit unterschiedlichen Nockenformen und Hubkurven besitzt, welche Hubkurven mit Steuerstifte aufweisende Betätigungselementen zur Verstellung der Verschiebenockeneinrichtung zusammenarbeiten.
Die bekannten Schalt- oder Schiebenocken für Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen weisen eine außenverzahnte Antriebswelle auf, auf der innenverzahnte Schiebestücke axial verschoben werden. Die Fertigung der Verzahnungen ist teuer und mit Toleranzen behaftet, was neben wirtschaftlichen auch akustische Nachteile mit sich bringt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermieden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Konzept bietet deutliche Reduzierungen bei den Herstellkosten, da keine präzisen Verzahnungen zu fertigen sind. Ungewünschte Verzahnungsgeräusche werden auch vermieden.
Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 2 und 3 sind zwei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 werden die bewegten Massen bei Umschaltvorgängen deutlich reduziert, so dass wesentlich schnellere Schaltvorgänge möglich sind.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 ist der Antrieb für einen einlassseitigen und einen auslassseitigen Ventiltrieb möglich.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 ist es möglich Brennkraftmaschinen mehreren Zylindern in einer Reihe mit einer verschiebbaren Nockenwelle darzustellen. Hierbei kann es sich beispielsweise um eine Reihenzweizylinder-, Reihendreizylinder- oder Reihenvierzylinder-Brennkraftmaschine oder auch um eine V-4 oder V-6-Brennkraftmaschine handeln.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer einzigen Figur näher erläutert.

1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine.

1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 für einen Zylinderkopf 16 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine.
Der Zylinderkopf 16 ist ohne Ventilhaube dargestellt, so dass ein freier Blick auf den Ventiltrieb 1 gegeben ist. Der Zylinderkopf 16 ist für eine vierzylindrige Brennkraftmaschine vorgesehen, und weist eine Einlassseite mit zwei erfindungsgemäßen ersten Ventiltrieben 1 auf, von denen nur ein einziger beziffert ist. Auslassseitig weist der Zylinderkopf 16 für alle vier Zylinder eine einzige zweite Auslassnockenwelle 12 auf. Einlassseitig ist jeweils ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb 1 für jeweils zwei Zylinder vorgesehen. Beziffert ist nur ein einlassseitiger Ventiltrieb. Die erste Nockenwelle 4 ist in einem ersten und einem zweiten Nockenwellenlager 2, 3 drehbar gelagert, wobei nur die Lagerstühle in dem Zylinderkopf 16 mit nicht bezifferten Verschraubungsbohrungen dargestellt sind.
Die erste Nockenwelle 4 weist vier Nocken 5 auf, von denen nur eine Nocke 5 beziffert ist. Die Nocke 5 weist eine erste Nockenkurve 6 und eine zweite, von der ersten Nockenkurve 6 unterschiedliche Nockenkurve 7 auf. Ein nicht dargestelltes Gaswechselventil ist über ein nicht dargestelltes Zwischenelement, wie beispielsweise einem Gleitschlepphebel, von der ersten Nockenkurve 6 oder von der zweiten Nockenkurve 7 betätigbar.
Weiter ist ein Nockenwellenabschnitt 8 vorgesehen, mit radial umlaufenen, nicht bezifferten Steuernuten, mit denen die erste Nockenwelle 4 über ein Stellmittel 9 über einen Stift, der in die Steuernuten ragt, in den Nockenwellenlagern 2, 3, axial verschiebbar ist. Die erste Nockenwelle 4 ist derart verschiebbar, dass die Nocke 5 entweder über die erste oder die zweite Nockenkurve 6, 7, das Gaswechselventil über das Zwischenelement betätigt. Da das Stellmittel 9 aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird dieses nicht näher erläutert
Erfindungsgemäß haben die erste Nockenwelle 4 und die Nocke 5 eine feste Lage zueinander wobei die gesamte Nockenwelle 4 in dem ersten und dem zweiten Nockenwellenlager 2, 3, axial verschiebbar ist.
In einer ersten Ausführungsform sind die Nocke 5 und die Nockenwelle 4 einstückig und materialeinheitlich hergestellt, beispielsweise durch Gießen mit anschließender Nachbearbeitung. In einer weiteren Ausführungsform kann die Nocke 5 auch auf die erste Nockenwelle 4 gefügt oder geschrumpft sein. Auch die Herstellung in einem Innenhochdruckumformverfahren (IHU) ist möglich.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Nockenwelle 4 hohl, zur Reduzierung der bewegten Massen, was wesentlich schnellere Schaltvorgänge mit dem Stellmittel 9 ermöglicht.
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik wird somit die gesamte Nockenwelle 4 axial verschoben, so dass zwei unterschiedliche Nockenkurven 6, 7 des Nockens 5 abwechselnd mit dem Gaswechselventil in Wirkverbindung stehen. Auch ist es möglich, mehr als zwei Nockenkurven 6, 7 darzustellen.
Das erfindungsgemäße Konzept bietet somit deutliche Reduzierungen bei den Herstellkosten, da keine präzisen Axial-Verzahnungen zu fertigen sind. Ungewünschte Verzahnungsgeräusche werden in vorteilhafter Weise auch vollständig vermieden, was zu einer deutlichen Verbesserung der Akustik führt. Somit eignet sich der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 sowohl für Einspurfahrzeuge, wie z. B. Mopeds und Motorräder als auch für Kraftfahrzeuge aller Art.
Weiter weist der Ventiltrieb 1 auslassseitig, wie bereits dargestellt, eine zweite, in einem dritten und einem vierten Nockenwellenlager 10, 11 und zwei weiteren, nicht bezifferten Nockenwellenlagern, drehbar gelagerte, zur ersten Nockenwelle 4 parallel angeordnete zweite Nockenwelle 12 auf. Stirnseitig weist die erste Nockenwelle 4 ein radial sich um die Nockenwelle 4 erstreckendes erstes Stirnzahnrad 13 auf und die zweite Nockenwelle 12 weist ein sich radial um die zweite Nockenwelle 12 erstreckendes zweites Stirnzahnrad 14 auf, wobei das erste Stirnzahnrad 13 und das zweite Stirnzahnrad 14 über ein drittes Stirnzahnrad 15 miteinander in Wirkverbindung stehen. An dem anderen Ende der zweiten Nockenwelle 12 befindet sich das gleiche Getriebe gespiegelt, zum Antrieb der zweiten, nicht bezifferten einlassseitigen ersten Nockenwelle. Somit ist ein phasenstarrer Antrieb sowohl einlassseitig als auch auslassseitig möglich.
Erfindungsgemäß wird somit anstelle eines Schiebenockens eine Schiebenockenwelle dargestellt. Das erfindungsgemäße Konzept bietet deutliche Reduzierungen bei den Herstellkosten, da keine präzisen Verzahnungen zu fertigen sind. Ungewünschte Verzahnungsgeräusche werden auch vermieden.
Bezugszeichenliste

1: Ventiltrieb
2: erstes Nockenwellenlager
3: zweites Nockenwellenlager
4: erste Nockenwelle
5.: Nocke
6.: erste Nockenkurve
7.: zweite Nockenkurve
8.: Nockenwellenabschnitt
9.: Stellmittel
10.: drittes Nockenwellenlager
11.: viertes Nockenwellenlager
12.: zweite Nockenwelle
13.: erstes Stirnzahnrad
14.: zweites Stirnzahnrad
15.: drittes Stirnzahnrad
16.: Zylinderkopf

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0595060 A1 [0002]
DE 102005006489 A1 [0003]
DE 102004022833 A1 [0004]

Claims

Ventiltrieb (1) für einen Zylinderkopf (16) einer Brennkraftmaschine, mit einer in einem ersten (2) und einem zweiten Nockenwellenlager (3) drehbar gelagerten ersten Nockenwelle (4) mit zumindest einer Nocke (5) mit einer ersten Nockenkurve (6) und einer zweiten, von der ersten Nockenkurve (6) unterschiedlichen Nockenkurve (7), wobei mit der ersten oder der zweiten Nockenkurve (6, 7) ein Gaswechselventil betätigbar ist, wobei ein Nockenwellenabschnitt (8) vorgesehen ist mit dem über ein Stellmittel (9) die Nocke (5) derart verschiebbar ist, dass das Gaswechselventil entweder über die erste oder die zweite Nockenkurve (6, 7) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenwelle (4) und die Nocke (5) eine feste Lage zueinander haben und die erste Nockenwelle (4) in dem ersten und dem zweiten Nockenwellenlager (2, 3) axial verschiebbar ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocke (5) und die Nockenwelle (4) einstückig und materialeinheitlich sind.
Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nocke (5) auf die Nockenwelle (4) gefügt oder geschrumpft ist.
Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (4) hohl ist.
Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei der Ventiltrieb (1) eine in einem dritten und einem vierten Nockenwellenlager (10, 11) drehbar gelagerten, zur ersten Nockenwelle (4) parallel angeordnete, zweite Nockenwelle (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass radial um die erste Nockenwelle (4) ein erstes Stirnzahnrad (13) und radial um die zweite Nockenwelle (12) ein zweites Stirnzahnrad (14) angeordnet ist, wobei das erste Stirnzahnrad (13) und das zweite Stirnzahnrad (14) über ein drittes Stirnzahnrad (15) miteinander in Wirkverbindung stehen.
Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenwelle (4) mehrere Nocken (5) mit zwei Nockenkurven aufweist und für zumindest zwei in Reihe angeordnete Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.