DE10307654A1

DE10307654A1 - Ventiltrieb mit Nocken zur variablen Betätigung von Ventilen bei Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE10307654A1
Application number: DE10307654A
Authority: DE
Inventors: Andreas Werler
Original assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 2003-02-21
Filing date: 2003-02-21
Publication date: 2004-09-02

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb mit Nocken zur variablen Betätigung von Ventilen bei Verbrennungsmotoren mit folgender Bauart: DOLLAR A Im Zylinderkopf (ZK) ist eine Nockenwelle (1) ortsfest drehbar gelagert und es sind mittels Federkraft schließende Ventile (2) jeweils mit einer lagefest geführten Hubübertragungsanordnung (3) angeordnet. Ein zur Einstellung des Ventilhubes in seiner Stellung veränderliches Element (4) ist im Zylinderkopf (ZK) um eine fest positionierte Schwenkachse (A4) schwenkbar angeordnet, dabei weist es eine Stützkurve (41) und eine Steuerkurve (42) am Umfang auf. Auf beiden Kurven stützt sich ein Zwischenglied (5) kraftschlüssig mit einer sich U-förmig öffnenden Innenkontur (51) ab und ist auf diese Weise beweglich geführt. Dieses Zwischenglied (5) steht weiterhin mit einem Nocken (11) sowie der dem Ventil (2) zugeordneten Hubübertragungsanordnung (3) in Eingriff. Eine am Zwischenglied (5) angreifende Feder (6) und deren Kraft (F0) hält es sowohl mit dem Nocken (11) als auch mit dem veränderlichen Element (4) in Eingriff. DOLLAR A Es wird die Aufgabe gelöst, die auf das Zwischenglied wirkende Federkraft in größerer Abhängigkeit vom eingestellten Hub einzustellen und zusätzlich ein Drehmoment in das veränderliche Element in der Weise einzuleiten, welches parallel zu einem auf die Einstellung eines größeren Hubes gerichteten Momentes wirksam ist. DOLLAR A Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Feder (6) am veränderlichen Element (4) abgestützt ist ...

Description

Die Erfindung betrifft Ventiltriebe mit Nocken zur variablen Betätigung von Ventilen bei Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Vorbekannt sind gattungsgemäße Ventiltriebe aus der Schrift DE 100 61 618 A1 mit nachfolgend beschriebener Bauart.
Eine im Zylinderkopf drehbar gelagerte Nockenwelle weist eine feste Lage zu Ventilen und deren zugeordneten Hubübertragungsanordnung in Form von Schwenkhebeln auf, die vorzugsweise mit einem Spielausgleichselement auf die mittels Federkraft schließenden Ventile wirken.
Ein zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliches Element ist um eine ortsfest im Zylinderkopf positionierte Achse schwenkbar gelagert angeordnet und weist je eine sich am Umfang nacheinander angeordnet erstreckende Stütz- und Steuerkurve auf. Ein Zwischenglied ist an dem in seiner Stellung veränderlichen Element kraftschlüssig, während der Hubbewegung gleitend, abgestützt. Es steht mit seiner U-förmig öffnenden Innenkontur beidseitig auf der Außenkontur der Stütz- bzw. Steuerkurve im Eingriff, ist damit schwenkbar geführt und steht zusätzlich mit dem Nocken sowie der dem Ventil zugeordneten Hubübertragungsanordnung im Eingriff. Das Zwischenglied wird stetig durch eine ortsfest im Zylinder abgestützte Druckfeder kraftschlüssig mit dem Nocken und dem in seiner Stellung veränderlichen Element im Eingriff gehalten. Dies ist aus 3 von DE 100 61 618 A1 ersichtlich.
In der nicht vorveröffentlichen Anmeldung DE 102 26 300 .0, die gleichfalls wie vorbeschrieben gattungsgemäße Ventiltriebe betrifft, wird das Zwischenglied mittels einer ortsfest geführten, im Zylinder abgestützten gewundenen Biegefeder kraftschlüssig mit dem Nocken und dem in seiner Stellung veränderlichen Element im Eingriff gehalten. Dies ist aus 1 dieser Schrift ersichtlich.
Bei den vorbeschriebenen Ausführungen der gattungsgemäßen Ventiltriebe ist die auf das Zwischenglied wirkende Federkraft nur in geringem Maße abhängig vom eingestellten Hub.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem gattungsgemäßen variablen Ventiltrieb die auf das Zwischenglied wirkende Federkraft in größerer Abhängigkeit vom eingestellten Hub einzustellen und zusätzlich ein Drehmoment in das veränderliche Element mit der Stütz- und Steuerkurve einzuleiten, welches parallel zu einem auf Einstellung eines größeren Hubes gerichteten Momentes wirksam ist.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die auf das Zwischenglied wirkende Feder am veränderlichen Element abgestützt ist und deren Kraft ein Dreh- bzw. Stützmoment in Richtung einer Verstellung zu größerem Hub am veränderlichen Element bewirkt.
Durch diese erfindungsgemäße Gestaltung wird einerseits die auf das Zwischenglied wirkende Federkraft in größerer Abhängigkeit vom eingestellten Hub beeinflusst und andererseits ein Gegenmoment für die an der Steuerkurve des veränderlichen Elementes während des Hubes auftretenden Kräfte eingeleitet, welches das notwendige Halte- bzw. das Stellmoment für das veränderliche Element in Richtung größerer Hub unterstützt.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Gestaltung genannt, die in der Beschreibung im Zusammenhang erläutert werden.
Anhand einer Zeichnung wird nachfolgend ein schematisiert dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ventiltriebes mit einer an einem veränderlichen Element 4 und einem Zwischenglied 5 im Eingriff stehenden, gewundenen Biegefeder beschrieben.
Eine von der Kurbelwelle ggf. über eine Winkelverstelleinrichtung angetriebene Nockenwelle 1 ist im Zylinderkopf ZK drehbar mit fester Achslage gelagert und weist eine feste Lage zu Ventilen 2 und deren zugeordneter Hubübertragungsanordnung 3 auf. Den im Zylinderkopf ZK angeordneten, mittels Federkraft schließenden Ventilen 2 ist jeweils eine lagefest geführte Hubübertragungsanordnung 3 zugeordnet. Vorzugsweise ist ein Rollenhebel 32 unter bekannter Zwischenschaltung eines Spielausgleichselementes, das jedoch nicht dargestellt ist, am Zylinderkopf ZK gelagert.
Das zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliche Element 4 ist im Zylinderkopf ZK ortsfest, jedoch um die fest positionierte Schwenkachse A4 im Bereich β schwenkbar angeordnet. Das Zwischenglied 5 ist an dem in seiner Stellung veränderlichen Element 4 über seine Innenkontur 51 abgestützt und wird dabei an diesem schwenkbar geführt. Es steht mit einem Nocken 11 der im Zylinderkopf ZK gelagerten Nockenwelle 1 über eine Rolle 53 und außerdem über seine Außenkontur 52 mit der dem Ventil 2 zugeordneten Hubübertragungsanordnung 3, in diesem Falle mit der Rolle 33 des Rollenhebels 32, über seine Außenkurve 52 im Eingriff.
Das in seiner Stellung veränderliche Element 4 weist je eine sich am Umfang erstreckende Stütz- 41 und Steuerkurve 42 auf, diese sind nacheinander angeordnet. Auf diesen Kurven 41; 42 stützt sich das Zwischenglied 5 mit seiner sich U-förmig öffnenden Innenkontur 51 beidseitig der Schwenkachse A4 kraftschlüssig ab und gleitet während der Hubbewegung auf diesen. Dies ergibt eine prismatische Abstützung für alle möglichen Lagen bzw. Stellungen des Zwischengliedes 5.
Die Steuerkurve 42 am veränderlichen Element 4 ist auf jener der Hubübertragungsanordnung 3 zugekehrten Seite bei einer Stellung für Null- oder geringen Hub zu dieser parallel oder wenig geneigt verlaufend angeordnet, danach folgt die bis zum größten Hub wirksame Kontur der Steuerkurve 42.
Erfindungsgemäß ist eine auf das Zwischenglied wirkende Feder 6, die als gewundene Biegefeder gestaltet ist, am veränderlichen Element 4 abgestützt, wobei deren Kraft F1 ein Dreh- bzw. Stützmoment (F1 × L1) in Richtung einer Verstellung zu größerem Hub am veränderlichen Element bewirkt, siehe Zeichnung.
Einerseits erlaubt diese Anordnung, die auf das Zwischenglied 5 wirkende Federkraft F0 in größerer Abhängigkeit vom eingestellten Hub einzustellen, andererseits kann zusätzlich ein Drehmoment (F1 × L1) in das veränderliche Element 4 mit der Stütz- 41 und Steuerkurve 42 eingeleitet werden, welches parallel zu einem auf Einstellung eines größeren Hubes gerichteten Moment wirksam ist. Dies bewirkt, dass das notwendige Halte- bzw. das Stellmoment für das veränderliche Element 4 in Richtung größerer Hub grundsätzlich unterstützt wird.
Die Feder 6 ist vorzugsweise am veränderlichen Element 4 über eine Linienberührung abgestützt, wobei im Bereich Nullhub die Kraft F2 der Feder 6 durch die Schwenkachse A4 des veränderlichen Elementes 4 bzw. nahe derselben verläuft. Bei solcher Auslegung wird das durch die Kraft der Feder 6 auf das veränderliche Element 4 wirkende Moment durch einen kleinen oder fehlenden Hebelarm L gering oder null, siehe Wirkungslinie F2.
Bei bestimmten baulichen Gegebenheiten kann bei eingestelltem Nullhub auch ein geringes Moment wirken, welches in Richtung Null-Hub wirkt, siehe Wirkungslinie F2. Einem derartigen Moment muss dann ein am veränderlichen Element 4 wirkendes Halte- bzw. Stelllmoment entgegenwirken.
Festzustellen ist, dass sich mit zunehmender Größe des eingestellten Hubes ein zunehmend größerer Hebelarm L für die Kraft F der Feder 6 ergibt, so dass sich das am veränderlichen Element 4 in Richtung größerer Hub wirkende Moment vergrößert.
Vorteilhaft kann die Feder 6 einen am veränderlichen Element 4 während des Verschwenkens im Schwenkbereich β in Kontakt stehenden Bereich aufweisen, der eine Kontur FK zur Beeinflussung der Einstellung der Federkraft F in Abhängigkeit von der Stellung des veränderlichen Elementes 4 aufweist.
Die Ausführung der Feder 6 erfolgt vorteilhaft als gewundene Biegefeder, wobei deren zylindrisches Teil am Zylinderkopf ZK geführt gelagert ist.

1: Nockenwelle
11: Nocken
2: Ventil
3: Hubübertragungsanordnung
32: Rollenhebel
33: Rolle
4: Element, in seiner Stellung veränderlich, schwenkbar
41: Stützkurve
42: Steuerkurve
5: Zwischenglied
51: Innenkontur
52: Außenkontur
53: Rolle
6: Feder
A4: Schwenkachse von 4
ZK: Zylinderkopf
F0: Federkraft, die an 5 angreift und gegen 3; 4 und 11 anlegt
F1: Federkraft, die sich gegen 4 bei großem eingestellten Hub abstützt
F2: Federkraft, die sich gegen 4 bei Null-Hub abstützt
L1: wirksamer Hebelarm von F1
β: Schwenkbereich von 4
FK: Kontur an 6 zur Beeinflussung der Einstellung der Federkraft F

Claims

Ventiltrieb mit Nocken zur variablen Betätigung von Ventilen bei Verbrennungsmotoren, mit folgender Bauart, – eine Nockenwelle (1) ist im Zylinderkopf (ZK) drehbar gelagert und weist eine feste Lage zu Ventilen (2) und deren zugeordneten Hubübertragungsanordnung (3) auf, – in einem Zylinderkopf (ZK) angeordneten, mittels Federkraft schließenden Ventilen (2) ist jeweils eine lagefest geführte Hubübertragungsanordnung (3) zugeordnet, – ein zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliches Element (4) ist im Zylinderkopf (ZK) ortsfest geführt sowie dabei um eine im Zylinderkopf (ZK) fest positionierte Schwenkachse (A4) schwenkbar angeordnet und weist am Umfang nacheinander verlaufend eine Stützkurve (41) und eine Steuerkurve (42) auf, – ein Zwischenglied (5) ist an dem in seiner Stellung veränderlichen Element (4) abgestützt, jedoch dabei bewegbar geführt und steht mit einem Nocken (11) der ortsfest im Zylinderkopf (ZK) gelagerten Nockenwelle (1) sowie der dem Ventil (2) zugeordneten Hubübertragungsanordnung (3) im Eingriff, – das Zwischenglied (5) stützt sich mit einer sich U-förmig öffnenden Innenkontur (51) jeweils auf der Außenkontur der Stütz- (41) und Steuerkurve (42) kraftschlüssig beweglich ab, wobei die Steuerkurve (42) in Abhängigkeit von der Stellung des veränderlichen Elementes (4) die vom Zwischenglied (5) zu übertragende Hubbewegung bestimmt, – eine Feder (6) greift am Zwischenglied (5) an, wobei deren Kraft (F0) das Zwischenglied (5) mit dem Nocken (11) und dem veränderlichen Element (4) im Eingriff hält, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) am veränderlichen Element (4) abgestützt ist und deren Kraft (F1) ein Dreh- bzw. Stützmoment (F1 × L1) in Richtung einer Verstellung zu größerem Hub am veränderlichen Element (4) bewirkt.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) am veränderlichen Element (4) durch Linienberührung abgestützt ist und im Bereich eines Nullhubes die Kraft (F2) der Feder (6) durch die Schwenkachse (A4) des veränderlichen Elementes (4) bzw. nahe derselben verläuft.
Ventiltrieb nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) einen Bereich (FB K) aufweist, der am veränderlichen Element (4) angreift und in diesem Bereich eine Kontur (FK) zur Beeinflussung der Einstellung der Federkraft in Abhängigkeit von der Stellung des veränderlichen Elementes (4) aufweist.
Ventiltrieb nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (6) als gewundene Biegefeder ausgeführt ist.
Ventiltrieb nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teil der Feder (6) am Zylinderkopf (ZK) geführt gelagert ist.