DE10242235A1

DE10242235A1 - Bremsventilsystem für eine Nockenwelle

Info

Publication number: DE10242235A1
Application number: DE2002142235
Authority: DE
Inventors: Michele Clemente
Original assignee: DaimlerChrysler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2002-09-12
Filing date: 2002-09-12
Publication date: 2004-03-25

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuerung für eine Zusatznocke 3 einer Kolben-Brennkraftmaschine. Die Zusatznocke 3 wird über ein innerhalb einer Nockenwelle 1 gelagertes Stellelement 4 in radialer Richtung zur Drehachse 1.1 der Nockenwelle 1 verstellt. Durch ein schräg zur Drehachse 1.1 der Nockenwelle 1 verlaufendes Stellteil 4.2 am Stellelement 4 ist die Zusatznocke 3 stufenlos von einer inaktiven Grundstellung G über mehrere aktive Zwischenstellungen in eine aktive Endstellung E verstellbar. In der aktiven Endstellung E wird der Hub der Hauptnocke 2 durch die Zusatznocke 3 vergrößert. Das Stellelement 4 ist in axialer Richtung verstellbar.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ventilsteuervorrichtung für eine Zusatznocke einer Kolben-Brennkraftmaschine. Ein Ventil wird über eine Hauptnocke und eine Zusatznocke einer Nockenwelle gesteuert, wobei die Zusatznocke in der Hauptnocke und in der Nockenwelle versenkbar angeordnet ist. Die Zusatznocke ist hierzu mittels eines in der Nockenwelle gelagerten Stellelements in radialer Richtung zur Drehachse der Nockenwelle verstellbar.
Es ist bereits eine bezeichnete Ventilsteuerung mit einer Zusatznocke aus der DE 30 03 566 A1 bekannt. In dieser Druckschrift wird eine Bremsvorrichtung für eine ventilgesteuerte Brennkraftmaschine für Kraftfahrzeuge beschrieben, bei welcher jeder Zylinder mindestens ein Auslassventil aufweist. Das Auslassventil ist über eine Nockenwelle mit einer Hauptnocke für den Fahrbetrieb und mit einer im Bremsbetrieb zusätzlich im Öffnungssinne eingreifenden Zusatznocke steuerbar. Die Zusatznocke ist in der Ebene der Hauptnocke und in der Nockenwelle versenkbar angeordnet und in zwei Stellungen positionierbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Ventilsteuervorrichtung für den Bremsbetrieb derart auszubilden und anzuordnen, dass das Maß der Bremsleistung durch die Zusatznocke dynamisch regelbar ist.
Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch, dass die Zusatznocke stufenlos von einer inaktiven Grundstellung über mehrere aktive Zwischenstellungen in eine aktive Endstellung verstellbar ist.
Hierdurch wird erreicht, dass während des gattungsgemäßen Bremsbetriebs die Bremsleistung durch Verändern des Nockenhubes der Zusatznocke dynamisch regelbar ist. Es sind mehrere aktive Betriebsstellungen der Zusatznocke einstellbar, die unterschiedliche starke Bremsleistungen bewirken. Ferner erfolgt die Kraftübertragung zur Verstellung der Zusatznocke flächen- und nicht linienförmig, was eine erhebliche Reduzierung des Verschleißes zum Vorteil hat.
Hierzu ist es vorteilhaft, dass das Stellelement formschlüssig mit der Zusatznocke verbunden und das Stellelement gegenüber der Nockenwelle gegen Verdrehen in Umfangsrichtung fixiert ist. Durch die formschlüssige Verbindung der Zusatznocke mit dem Stellelement wird eine undefinierte Stellung der Zusatznocke und das Herausfallen der Zusatznocke aus der Hauptnocke vermieden.
Eine zusätzliche Möglichkeit ist gemäß einer Weiterbildung, dass das Stellelement in einem der Zusatznocke zugeordneten Bereich ein eine Längsachse aufweisendes, als Blockiernase ausgebildetes Stellteil aufweist, wobei das Stellteil aus dem Stellelement herausgearbeitet ist. Durch das Stellteil ist die Zusatznocke formschlüssig mit dem Stellelement verbunden.
Ferner ist es vorteilhaft, dass das Stellelement außerhalb dem der Zusatznocke zugeordneten Bereich in einer senkrecht zur Drehachse der Nockenwelle verlaufenden Ebene einen runden, bogenförmigen oder einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Bei geeigneter Werkstoffauswahl und Fertigungstechnik ist ein rechteckförmiger Querschnitt am vorteilhaftesten.
Hinsichtlich der formschlüssigen Verbindung ist es vorteilhaft, dass die Zusatznocke eine Ausnehmung oder einen Durchbruch aufweist, in den das Stellteil des Stellelements einführbar ist. Die Ausnehmung weist den gleichen Querschnitt wie das Stellteil auf. Das Stellteil und die Ausnehmung weisen eine Spiel- oder Übermaßtoleranz auf.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung ist schließlich vorgesehen, dass die Längsachse des Stellteils und die Drehachse der Nockenwelle in einer Ebene liegen und die Längsachse des Stellteils mit der Drehachse der Nockenwelle einen Winkel α zwischen 3° und 9°, im Besonderen von 6° einschließen. Durch die damit eingestellte Steigung des Stellteils wird die Dynamik der Motorbremse an die jeweiligen Randbedingungen angepasst.
von besonderer Bedeutung ist für die vorliegende Erfindung, dass in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Nockenwelle die Nockenfläche der Zusatznocke einen Sektor mit einem Winkel β von 60° bis 120°, im Besonderen einen Winkel von 92° einschließt. Das Eingreifen der Zusatznocke wird somit in einer Phase eingeleitet, in der durch die Hauptnocke noch keine oder nur eine geringe Öffnung des Ventils erfolgt ist. Durch einen solchen frühzeitigen Übergang von der Hauptnocke zur Zusatznocke ist die Anordnung relativ verschleißfrei.
Im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung ist es von Vorteil, dass die Zusatznocke in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der Nockenwelle einen rechteckförmigen Fuß und einen an den Fuß anschließenden Kopf bildet, wobei der Kopf im Wesentlichen die Form eines Bogenabschnitts oder eines Segments aufweist. Dadurch ist die radiale Führung der Zusatznocke gewährleistet.
Vorteilhaft ist es ferner, dass eine Mittelachse des Stellelements koaxial zur Drehachse der Nockenwelle gelagert und das Stellelement hydraulisch oder elektrisch axial in beide Richtungen der Mittelachse verstellbar ist. Dabei wird die Position des Stellteils jederzeit erfasst und ist dynamisch anpassbar.
Außerdem ist es vorteilhaft, dass die Nockenwelle und/oder die Nockenwellenlager mindestens eine Ölbohrung aufweisen und dem Stellelement über die Ölbohrung Schmiermittel zuführbar ist. Durch die rein axiale Bewegung des Stellteils in der Nockenwelle wird nur ein geringes Maß an Schmierung benötigt.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sind in den Patentansprüchen und in der Beschreibung erläutert und in den Figuren dargestellt.
Dabei zeigen:
1 eine Schnittansicht einer Zusatznocke mit einem Stellelement in einer Grundstellung und eine Schnittführung X-X';
2 die Schnittansicht X-X' gemäß 1;
3 eine Schnittansicht einer Zusatznocke mit einem Stellelement in einer Endstellung und eine Schnittführung Y-Y';
4 die Schnittansicht Y-Y' gemäß 3.
1 zeigt eine Schnittansicht einer Zusatznocke 3 mit einem Stellelement 4 in einer Grundstellung G. Die Zusatznocke 3 ist in eine Hauptnocke 2 und in eine Nockenwelle 1 eingebracht. Die Hauptnocke 2 ist in axialer Richtung neben einem Nockenwellenlager 1.2 vorgesehen.
Die Nockenwelle 1 weist eine axial in Richtung einer Drehachse 1.1 verlaufende Bohrung auf. In die Bohrung ist koaxial zur Drehachse 1.1 der Nockenwelle 1 das Stellelement 4 mit einer Mittelachse 4.1 eingebracht. Das Stellelement 4 ist in beide axiale Richtungen nach links und rechts bewegbar. In Drehrichtung um die Mittelachse 4.1 oder Drehachse 1.1 ist das Stellelement 4 gegenüber der Nockenwelle 1 fixiert.
Aus dem Stellelement 4 ist im Bereich B ein Stellteil 4.2 in Form einer Blockiernase herausgearbeitet. Fünf Seiten des Stellteils 4.2 sind frei, eine Seite des Stellteils 4.2 geht nahtlos in das Stellelement 4 über. Die Zusatznocke 3 weist eine Ausnehmung 3.1 auf, in die das Stellteil 4.2 eingebracht ist. Die Zusatznocke 3 ist durch die Blockiernase 4.2 in radialer Richtung festgelegt und innerhalb der Hauptnocke 2 und der Nockenwelle 1 geführt.
Durch axiales Verschieben des Stellelements 4 wird die Zusatznocke 3 in radialer Richtung bewegt. Gemäß 1 befindet sich die Zusatznocke 3 in einer Grundstellung G. In dieser Grundstellung entspricht der Hub der Nockenanordnung dem der Hauptnocke 2.
Das Nockenwellenlager 1.2 weist eine Ölbohrung 1.3 zum Zuführen von Öl als Schmierstoff zum Stellelement 4 auf. Die Ölbohrung 1.3 ist auf der Oberfläche des Nockenwellenlagers 1.2 derart ausgebildet, dass das Öl zwischen dem Nockenwellenlager 1.2 und einem Gehäuselager beim Drehen des Lagers in die Ölbohrung 1.3 hin zum Stellelement 4 gefördert wird.
Die Ausnehmung 3.1 der Zusatznocke 3 weist gemäß 2 den gleichen Querschnitt wie das Stellteil 4.2 auf. Das Stellteil 4.2 wird somit passgenau in der Ausnehmung 3.1 geführt. Der Gesamtquerschnitt der Zusatznocke 3 kann vereinfacht durch einen rechteckförmigen Fuß 3.2 und einen Kopf 3.3 beschrieben werden, der die Form eines Bogenabschnitts aufweist. Die in radialer Richtung nach außen gebildete Nockenfläche 3.4 erstreckt sich in einem Sektor 3.5 mit einem Winkel β von 92°. In dieser Grundstellung erfolgt die Hubbewegung durch die parallel zur Zusatznocke 3 angeordneten Seitenbereiche der Hauptnocke 2.
3 zeigt eine Schnittansicht einer Zusatznocke 3 mit einem Stellelement 4 in einer Endstellung E. Im Vergleich zur Anordnung gemäß 1 wird die Zusatznocke 3 bei gleichgerichteter Bewegung des Stellelements 4 radial in die entgegengesetzte Richtung bewegt. Hierzu ist das Stellteil 4.2 derart im Bereich B des Stellelements 4 herausgearbeitet, dass die rechte Seite des Stellteils 4.2 frei liegt.
Das Stellteil 4.2 weist eine Längsachse 4.3 auf, die in der Ebene der Drehachse 1.1 der Nockenwelle 1 verläuft. Die Drehachse 1.1 der Nockenwelle 1 schließt mit der Längsachse 4.3 einen Winkel α von 6° ein. Die Ausnehmung 3.1 in der Zusatznocke 3 ist gegenüber der Seitenfläche 3.6 der Zusatznocke 3 ebenfalls im Winkel α eingebracht.
Durch Verschieben des Stellelements 4 kann der Hub der Zusatznocke zwischen der Grundstellung G und der Endstellung E variiert werden.
4 zeigt in einer Schnittansicht Y-Y' die Endstellung E der Zusatznocke 3, durch die in dieser Endstellung die Hubbewegung an einem nicht dargestellten Ventil erfolgt. Die Darstellung entspricht mit Ausnahme der Stellung der Zusatznocke 3 gemäß 2.

1: Nockenwelle
1.1: Drehachse
1.2: Nockenwellenlager
1.3: Ölbohrung
2: Hauptnocke
3: Zusatznocke
3.1: Ausnehmung, Durchbruch
3.2: Fuß
3.3: Kopf
3.4: Nockenfläche
3.5: Sektor
3.6: Seitenfläche
4: Stellelement
4.1: Mittelachse
4.2: Stellteil, Blockiernase
4.3: Längsachse
B: Bereich
E: Endstellung
G: Grundstellung
Z: Zone
α: Winkel Passfeder, Blockiernase
β: Winkel Sektor

Claims

Ventilsteuervorrichtung für eine Zusatznocke (3) einer Kolben-Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle (1), einer Hauptnocke (2) und einem Ventil, wobei die Zusatznocke (3) in der Hauptnocke (2) und in der Nockenwelle (1) versenkbar angeordnet ist und die Zusatznocke (3) mittels eines in der Nockenwelle (1) gelagerten Stellelements (4) in radialer Richtung zur Drehachse (1.1) der Nockenwelle (1) verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet , dass die Zusatznocke (3) stufenlos von einer inaktiven Grundstellung (G) über mehrere aktive Zwischenstellungen in eine aktive Endstellung (E) verstellbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (4) formschlüssig mit der Zusatznocke (3) verbunden und das Stellelement (4) gegenüber der Nockenwelle (1) gegen Verdrehen in Umfangsrichtung fixiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (4) in einem der Zusatznocke (3) zugeordneten Bereich (B) ein eine Längsachse (4.3) aufweisendes, als Blockiernase ausgebildetes Stellteil (4.2) aufweist, wobei das Stellteil (4.2) aus dem Stellelement (4) herausgearbeitet ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Stellelement (4) außerhalb dem der Zusatznocke (3) zugeordneten Bereich (B) in einer senkrecht zur Drehachse (1.1) der Nockenwelle (1) verlaufenden Ebene einen runden, bogenförmigen oder einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatznocke (3) eine Ausnehmung (3.1) oder einen Durchbruch aufweist, in den das Stellteil (4.2) des Stellelements (4) einführbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsachse (4.3) des Stellteils (4.2) und die Drehachse (1.1) der Nockenwelle (1) in einer Ebene liegen und die Längsachse (4.3) des Stellteils (4.2) mit der Drehachse (1.1) der Nockenwelle (1) einen Winkel α zwischen 3° und 9°, im Besonderen von 6° einschließen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einer Ebene senkrecht zur Drehachse (1.1) der Nockenwelle (1) die Nockenfläche (3.4) der Zusatznocke (3) einen Sektor (3.5) mit einem Winkel β von 60° bis 120°, im Besonderen einen Winkel von 92° einschließt.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusatznocke (3) in einer Ebene senkrecht zur Drehachse (1.1) der Nockenwelle (1) einen rechteckförmigen Fuß (3.2) und einen an den Fuß (3.2) anschließenden Kopf (3.3) bildet, wobei der Kopf (3.3) im Wesentlichen die Form eines Bogenabschnitts oder eines Segments aufweist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Mittelachse (4.1) des Stellelements (4) koaxial zur Drehachse (1.1) der Nockenwelle (1) gelagert und das Stellelement (4) hydraulisch oder elektrisch axial in beide Richtungen der Mittelachse (4.1) verstellbar ist.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) und/oder die Nockenwellenlager (1.2) mindestens eine Ölbohrung (1.3) aufweisen und dem Stellelement (4) über die Ölbohrung (1.3) Schmiermittel zuführbar ist.