DE10261163A1

DE10261163A1 - Variabler Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10261163A1
Application number: DE10261163A
Authority: DE
Inventors: Uwe Schimansky
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2002-12-20
Filing date: 2002-12-20
Publication date: 2004-07-08

Abstract

Ein variabler Ventiltrieb (1) eines Verbrennungsmotors weist ein viergliedriges, umlauffähiges Getriebe auf, welches ein ein Ventil (3) führendes Gehäuse (2), einen im Gehäuse (2) drehbar gelagerten Nocken (4), dessen Antrieb von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abgeleitet ist, ein von dem Nocken (4) über ein Kurvengelenk (11) betätigtes Zwischenglied (5) und ein dieses führendes Führungsglied (18), das einerseits über ein Gelenk am Gehäuse (2) abgestützt und andererseits mit dem Zwischenglied (5) über ein Gelenk wirkverbunden ist, umfasst, wobei das Zwischenglied (5) über ein Kurvengelenk an einem im Gehäuse (2) gelagerten Abstützelement (6) abgestützt ist und wobei zur Verlagerung des Abstützelementes (6) im Gehäuse (2) eine Verstellwelle (8) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein derartiger Ventiltrieb ist beispielsweise aus der DE 38 33 540 C2 bekannt.
Dieser Ventiltrieb weist einen Nocken auf, welcher ein annähernd dreieckiges Zwischenglied betätigt, welches seinerseits ein beispielsweise als Schlepphebel ausgebildetes Führungsglied betätigt. Das Zwischenglied stützt sich gleichzeitig an einem im Gehäuse gelagerten Bolzen ab. Eine Variation der Ventilerhebungskurve ist ermöglicht, indem entweder die Lage des Drehgelenks des Nockens oder die Lage des Bolzens während des Betriebes verstellbar ist. Beispielsweise kann der Bolzen linear verstellbar sein.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen konstruktiv einfach aufgebauten variablen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors mit weiten Verstellmöglichkeiten anzugeben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen variablen Ventiltrieb mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Der Ventiltrieb weist ein Gehäuse, einen drehbar in diesem gelagerten Nocken, ein vom Nocken betätigtes Zwischenglied sowie ein von diesem betätigtes Führungsglied zur Ventilbetätigung auf, welche zusammen ein viergliedriges umlauffähiges Getriebe bilden. Sowohl zur Wirkverbindung zwischen dem Nocken und dem Zwischenglied als auch zu dessen zusätzlicher Abstützung an einem im Gehäuse angeordneten Abstützelement ist jeweils ein Kurvengelenk vorgesehen. Hierbei ist das Abstützelement für das Zwischengelenk durch eine Verstellwelle im Gehäuse verlagerbar, vorzugsweise linear verschiebbar. Ebenso kann das Abstützelement durch die Verstellwelle jedoch auch auf andere Weise, beispielsweise längs einer nicht geraden Verschiebekulisse, im Gehäuse ortsverän derlich gelagert sein. Der Ventiltrieb ermöglicht damit in einem weiten Bereich, welcher insbesondere auch einen Nullhub des Ventils umfasst, eine Veränderung der Ventilerhebungskurve mit geringen Betätigungskräften sowie sehr kurzen Verstellzeiten. Damit ist der Ventiltrieb besonders geeignet für einen drosselklappenlosen fremdgezündeten Verbrennungsmotor.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Abstützelement drehbar im Gehäuse angeordnet und ermöglicht damit eine besonders reibungsarme und damit Kraftstoff sparende Betätigung des Ventiltriebs. Zur Verstellbarkeit des Abstützelementes ist dieses bevorzugt in einem verlagerbar, insbesondere linear verschiebbar, im Gehäuse angeordneten Träger gelagert, auf welchen die Verstellwelle einwirkt.
Vorzugsweise weist das Zwischenglied nach dem Prinzip einer sogenannten Delta-Ventilsteuerung einen Hauptkörper mit einer dreieckigen Grundform auf. Diese Bauweise ermöglicht eine besonders kompakte Bauform des Ventiltriebs mit geringen beschleunigten Massen. Hierbei wirkt der Nocken über ein Kurvengelenk mit einer ersten Seite des im Wesentlichen dreieckigen Hauptkörpers zusammen, während eine andere Seite des Hauptkörpers mit dem beispielsweise als Schlepphebel zur Ventilbetätigung ausgebildeten Führungsglied beweglich verbunden ist und sich eine weitere Seite des Hauptkörpers am Abstützelement im Gehäuse über ein Kurvengelenk abstützt.
Um auf einfache Weise eine unveränderte Positionierung des Ventils in geschlossener Position, d.h. einen Nullhub, beim Umlauf der Nockenwelle zu ermöglichen, schließt sich an den Hauptkörper des Zwischengliedes bevorzugt ein Linearabschnitt an.
Eine besonders geringe Bauhöhe des Ventiltriebs, d.h. eine besonders geringe Erstreckung in Axialrichtung des Ventils, ist nach einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch erreicht, dass das Zwischenglied, insbesondere diejenige Seite dessen Hauptkörpers, an welcher sich der Linearabschnitt anschließt, mit dem Führungsglied über ein Schubgelenk verbunden ist.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigen:
1a-c einen variablen Ventiltrieb eines Verbrennungsmotors, mit Einstellung des Maximalhubs eines Ventils, und
2a-c den Ventiltrieb nach 1 mit Nullhub des Ventils.
Die 1a bis 1c sowie 2a bis 2c zeigen einen variablen Ventiltrieb 1 eines Verbrennugnsmotors eines Kraftfahrzeugs in verschiedenen Einstellungen. Der nicht weiter dargestellte Verbrennungsmotor ist ein drosselklappenloser Ottomotor. In einem Gehäuse 2 des Motors ist ein Ventil 3 als Einlassventil gelagert. Der Ventiltrieb 1 zur Betätigung des Ventils 3 umfasst einen drehbar im Gehäuse 2 gelagerten Nocken 4, ein Zwischenglied 5, ein als Rolle ausgebildetes Abstützelement 6, einen dieses führenden Träger 7 sowie eine exzentrische Verstellwelle 8. Das Zwischenglied 5 weist einen Hauptkörper 9 mit einer dreieckigen Grundform sowie einen daran anschließenden Linearabschnitt 10 auf.
Der Nocken 4 betätigt über ein Kurvengelenk 11 auf einer ersten Seite 12 des Hauptkörpers 9 das Zwischenglied 5. Dieses wiederum stützt sich über ein weiteres Kurvengelenk 13 am Abstützelement 6 und damit am Gehäuse 2 ab. Dabei liegt das Abstützelement 6 an einer zweiten Seite 14 des Hauptkörpers 9 und/oder am Linearabschnitt 10 an. Der zur Lagerung des Abstützelementes 6 vorgesehene Träger 7 ist linear längs einer Schiene 15 verschiebbar. Zur Verschiebung dient die Verstellwelle 8, die hierzu einen mit dem Träger 7 zusammenwirkenden Verstellnocken 16 aufweist. Durch Verdrehung der Verstellwelle 8 ist somit der Träger 7 und damit das Abstützelement 6 in Längsrichtung der Schiene 15, wie in den Figuren durch Doppelpfeile angedeutet, verschiebbar. Durch die Verschiebung des als Rolle ausgebildeten Abstützelementes 6 und damit Verschiebung des Zwischengliedes 5 ist die Ventilerhebungskurve des Ventils 3 in der gewünschten Weise einstellbar. Das Zwischenglied 5 ist über ein im Ausführungsbeispiel als Schubgelenk ausgebildetes Gelenk 17 an einer dritten Seite 19 des Hauptkörpers 9 sowie dem daran anschließenden Linearabschnitt 10 mit einem als Schlepphebel ausgebildeten Führungsglied 18 gekoppelt. Alternativ wäre auch eine auf andere Weise gestaltete Kopplung zwischen dem Zwischenglied 5 und dem Führungsglied 18, beispielsweise über ein Drehgelenk, realisierbar. Der Schlepphebel 18 ist an einem Gelenk 20 im Gehäuse 2 gelagert.
In den 1a bis 1c ist das Abstützelement 6 auf maximalen Hub des Ventils 3 eingestellt. Hierbei ist das Ventil 3 in Abhängigkeit von der Winkelposition des Nockens 4 geschlossen (1a), teilweise geöffnet (1b) bzw. ganz geöffnet (1c). Der Träger 7, in welchem das Abstützelement 6 drehbar gelagert ist, befindet sich in der in den Darstellungen rechten Anschlagsposition auf der Schiene 15. Bei geschlossenem Ventil (1a) liegt der Linearabschnitt 10 des Zwischengliedes 5 am Abstützelement 6 an. Mit zunehmender Öffnung des Ventils 3 rollt das Abstützelement 6 an der zweiten Seite 14 des Hauptkörpers 9 ab, so dass, da die Position des Abstützelementes 6 hierbei nicht verändert wird, sich die dritte Seite 19 sowie der Linearabschnitt 10 des Zwischengliedes 5 vom Abstützelement 6 in Richtung zum Ventil 3 hin entfernt und dieses damit öffnet.
Die 2a bis 2c zeigen den Ventiltrieb 1 in der Einstellung auf Nullhub des Ventils 3. Hierbei befindet sich der Träger 7 in einer Anschlagsposition in den Darstellungen links auf der Schiene 15. Dies bewirkt, dass das Zwischenglied 5 unabhängig von der Winkelposition des Nockens 4 ausschließlich am Linearabschnitt 10 mit dem Abstützelement 6 in Kontakt ist. Somit bewirkt eine Verschiebung des Zwischengliedes 5 längs des Schubgelenks 17 durch Drehung des Nockens 4 keinen Hub des Ventils 3.

1: Ventiltrieb
2: Gehäuse
3: Ventil
4: Nocken
5: Zwischenglied
6: Abstützelement
7: Träger
8: Verstellwelle
9: Hauptkörper
10: Linearabschnitt
11: Kurvengelenk
12: Erste Seite
13: Kurvengelenk
14: Zweite Seite
15: Schiene
16: Verstellnocken
17: Gelenk
18: Führungsglied
19: Dritte Seite
20: Gelenk

Claims

Variabler Ventiltrieb (1) eines Verbrennungsmotors mit einem viergliedrigen, umlauffähigen Getriebe mit – einem ein Ventil (3) führenden Gehäuse (2), – einem im Gehäuse (2) drehbar gelagerten Nocken (4), dessen Antrieb von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors abgeleitet ist, – einem von dem Nocken (4) über ein Kurvengelenk (11) betätigten Zwischenglied (5), – einem dieses führenden Führungsglied (18), das einerseits über ein Gelenk (20) am Gehäuse (2) abgestützt und andererseits mit dem Zwischenglied (5) über ein Gelenk (17) wirkverbunden ist, wobei das Zwischenglied (5) über ein Kurvengelenk (13) an einem im Gehäuse (2) gelagerten Abstützelement (6) abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (6) mittels einer Verstellwelle (8) im Gehäuse (2) verlagerbar ist.
Ventiltrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (6) linear im Gehäuse (2) verschiebbar ist.
Ventiltrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (6) drehbar im Gehäuse (2) angeordnet ist.
Ventiltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Abstützelement (6) in einem Träger (7) gelagert ist, wobei zu Verlagerung des Abstütz elementes (6) eine mittelbare Wirkverbindung zwischen der Verstellwelle (8) und dem Abstützelement (6) über den Träger (7) vorgesehen ist.
Ventiltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (5) einen Hauptkörper (9) mit einer dreieckigen Grundform aufweist.
Ventiltrieb (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (5) einen an den Hauptkörper (9) anschließenden Linearabschnitt (10) aufweist.
Ventiltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (5) über ein Schubgelenk (17) mit dem Führungsglied (5) verbunden ist.
Ventiltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsglied (5) als Schlepphebel ausgebildet ist.