DE19515367A1

DE19515367A1 - Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebel für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19515367A1
Application number: DE19515367A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Ing Schwabe; Heiko Dipl Ing Neukirchner
Original assignee: IAV Motor GmbH
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 1995-05-02
Filing date: 1995-05-02
Publication date: 1996-11-07

Description

Die Erfindung betrifft einen schaltbaren Ventiltrieb mit Schwenkhebel für Verbrennungs motoren mit einem Aufbau gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Vorbekannt sind schaltbare Ventiltriebe mit Schwenkhebel der vorbestimmten Gattung durch die Schrift DE 27 53 197 A1. Der primäre Schwenkhebel steht mit einem Nocken mit geringem Hub im Eingriff und ist ständig auf dem Spielausgleichselement über einen Kugelkopf und auf einem oder mehreren Ventilen abgestützt. Unterschiedliche, zur Nockenwelle parallele Achsen für das zueinander Schwenken vom primären und sekundären Schwenkhebel verlaufen im Bereich oberhalb des Spiel ausgleichselementes. Der primäre Schwenkhebel ist rahmenförmig ausgeführt, dabei umschließt er den an ihm über einen Lagerbolzen angelenkten sekundären Schwenk hebel. Dieser ist über eine am primären Schwenkhebel gegengelagerte Feder ständig im Eingriff mit dem Nocken für maximalen Hub gehalten.

Unterhalb des sekundären Schwenkhebels ist am primären Schwenkhebel eine schwenkbare Stützklinke als Mitnehmereinrichtung angeordnet, die einerseits in einen Freibereich des sekundären Schwenkhebels eintauchen kann und andererseits den sekundären Schwenkhebel gegen den primären Schwenkhebel abstützt. Im ersten Zustand ist der Nocken mit geringem Hub und im zweiten Zustand der Nocken mit maximalem Hub im Eingriff und damit für das Ventil wirksam.

Die in dieser Schrift vorgeschlagenen Ventiltriebe sind weiterhin für eine Ventilab schaltung einsetzbar, dabei der Nocken mittig und ein- bzw. zweiseitig eine Stützkontur angeordnet.

Nachteilig an diesen Konstruktionen ist die elektromechanische Betätigung der Stütz klinke über ein Gestänge und die unterschiedlichen Schwenkachsen der Schwenk hebel.

Vorbekannt sind schaltbare Ventiltriebe mit Schwenkhebel der vorbestimmten Gattung durch die Schrift DE 37 01 480 A1.

Der primäre Schwenkhebel steht mit einem Nocken mit geringem Hub im Eingriff und ist ständig auf dem Spielausgleichselement über einen Kugelkopf und auf einem oder mehreren Ventilen abgestützt.

Die gemeinsame Achse für das zueinander Schwenken vom primären und sekundären Schwenkhebel verläuft im Bereich oberhalb des Ventils. Der primäre Schwenkhebel ist in der zum Ventil gerichteten Partie U-förmig ausgeführt und umfaßt mit seinen Stegen den sekundären Schwenkhebel.

Im Bereich unterhalb der unterschiedlichen Nocken befindet sich die Mitnehmerein richtung. Sie wird durch einen im primären Schwenkhebel parallel zur gemeinsamen Achse geführten Stift gebildet, der über einen ortsfesten Stellzylinder axial verlagerbar und damit in Eingriff mit dem sekundären Schwenkhebel bring bar ist. Der sekundäre Schwenkhebel steht durch die Kraft einer Feder stetig im Eingriff mit dem Nocken für maximalen Hub.

Nachteilig ist, daß die gemeinsame Achse für das zueinander Schwenken vom primären und sekundären Schwenkhebel im Bereich oberhalb des Ventils angeordnet ist. Der Massenanteil des sekundären Schwenkhebels und der Achse führt ständig den jeweiligen Ventilhub aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen um- oder abschaltbaren Ventil trieb mit Schwenkhebel in der Weise zu gestalten, daß dieser mit einer Rolle ausge führt und dabei die Nockenwelle in geringem Abstand oberhalb und neben den Ventilen verlaufen kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Haupt anspruches beschriebenen Anordnung erreicht. Sie erlaubt eine räumlich enge Zu ordnung des Schwenkhebels mit Rolle zum Ventilfederraum um den Ventilschaft und den Einsatz von koppelbaren Schwenkhebeln mit schaltbarer Mitnehmereinrichtung. Zweckmäßig ist bei einem zwischen unterschiedlichen Nocken umschaltbaren Ventil trieb, der bei niedriger Drehzahl über den primären Schwenkhebel mit einem Nocken mit geringem Hub im Eingriff steht, der primäre Schwenkhebel mit einer Rolle auszu statten. Der sekundäre Schwenkhebel steht dabei über Gleitflächen mit dem Nocken für maximalen Hub im Eingriff, da er nur bei höheren Drehzahlen den Hub auf das Ventil überträgt und dabei gute Schmierverhältnisse an der Gleitfläche gewährleistet sind.

Steht der primäre Schwenkhebel mit einem Stützzylinder an der Nockenwelle im Ein griff, so sind seine Eingriffsflächen zweckmäßig als Gleitflächen ausgebildet, da nur geringe Kräfte zum in Eingriffhalten des Schwenkhebels wirken. Der sekundäre Schwenkhebel ist mit einer Rolle ausgestattet, um die Ventilbetätigungskräfte reibungs arm in allen Drehzahlbereichen zu übertragen.

Mit den in den nachfolgenden Zeichnungen gezeigten Ausführungen lassen sich schaltbare Ventiltriebe für folgende Zwecke realisieren: Ventilan- und abschaltung, Wirksamschalten zwei unterschiedlicher Nocken für ein Ventil zum Verändern der Ventilsteuerzeiten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß den Unteransprüchen sind in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Anhand einer Zeichnung werden Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer schaltbarer Ventiltriebe mit Schwenkhebeln erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen abschaltbaren Ventiltrieb mit einem auf dem Spielausgleichselement abgestützten und im Zylinderkopf geführten Lagerschieber für die Achse der Schwenkhebel;

Fig. 2 einen Teilschnitt durch die Schwenkhebel im Bereich der Mitnehmer einrichtung und den Einmündungen der Ölzu- und Ölabführsysteme in die Räume beidseits des Sperrschiebers im primären Schwenkhebel;

Fig. 3 einen Schnitt längs der Achse für die Führung der Schwenkhebel und durch die Führung des Lagerschiebers im Zylinderkopf, die dahinter liegende, am sekundären Schwenkhebel angreifende Feder wurde dabei nicht dargestellt;

Fig. 4 einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb zum alternativen Wirksamschalten von zwei Nocken mit unterschiedlicher Hubcharakteristik mit einem auf einem Spielausgleichselement abgestützten, im Zylinderkopf geführten Lagerschieber für die Achse der Schwenkhebel;

Fig. 5 eine Mitnehmereinrichtung, bei der der Sperrscheibe entgegen der Kraft einer Feder durch Öldruck verlagerbar ist, um den Mitnehmer in Eingriff mit dem Schwenkhebel zu bringen.

Fig. 6 einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb gemäß Fig. 1, jedoch ausgestattet mit einer axialen Führung am u-förmigen Schwenkhebel, die am mittigen Nocken axial umgreift.

In Fig. 1 ist ein abschaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln 31; 32 gezeigt. Eine im Zylinderkopf 1 gelagerte Nockenwelle 2 weist einen Nocken 22 und mindestens einen neben ihm angeordneten Stützzylinder 20 auf. Der primäre Schwenkhebel 31 steht über eine Gleitfläche 310 mit dem Stützzylinder 20 im Eingriff und ist ständig über ein Spielausgleichselement 4 auf einem oder mehreren Ventilen 5 abgestützt. Der sekun däre Schwenkhebel 32 steht über eine an ihm gelagerte Rolle 320 mit dem Nocken 22 stetig durch die Kraft einer im Zylinderkopf 1 abgestützten Feder 321 im Eingriff und ist mittels einer schaltbaren Mitnehmereinrichtung 9 - siehe Fig. 2 - an den primären Schwenkhebel 31 koppelbar.

Beide zueinander beweglich gelagerten Schwenkhebel 31; 32 sind auf einer Achse 3 eines im Zylinderkopf geführten Lagerschiebers 6 angelenkt. Der Schwenkhebel 31 ist den Lagerschieber 6 und den Schwenkhebel 32 beidseitig umfassend ausgeführt - siehe Fig. 3 und enthält den Mitnehmer 92 und den Sperrschieber 91 der Mitnehmer einrichtung 9.

Die Schwenkhebel 31; 32 weisen beim gegeneinander Verschwenken zueinander parallel verlaufende, benachbarte Konturen auf, die der Mitnehmer 92 - eine Kugel - im wirksamen Zustand der Mitnehmereinrichtung 9 überbrückt, womit beide Schwenk hebel 31; 32 vom Nocken 22 angetrieben sind - siehe Fig. 1 -.

Ausgehend vom Zylinderkopf 1 sind Ölzu- und Ölabführsysteme 10 und 11 angeordnet, die vom Lagerschieber 6 über die Achse 3 und die Arme des Schwenkhebels 32 ver laufen und in jeweils einem der Räume 100; 110 an einer der Seiten des Sperr schiebers 91 münden.

Zur Bildung dieser Räume 100; 110 ist die Führungsbohrung für den Sperrschieber 91 im Schwenkhebel 31 beidseits mit Verschlußscheiben 315 versehen. Von jedem dieser Räume 100; 110 führt jeweils eine Bohrung 101; 111 zum Raum über dem Spielaus gleichselement 4, die jeweils vom Sperrschieber 91 im beaufschlagten Zustand des jeweiligen Raumes 100; 110 freigegeben ist. Damit wird die Füllung des Spielaus gleichselementes 4 sichergestellt.

In Fig. 4 ist ein schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln 31; 32 zum alternativen Wirksamschalten von zwei Nocken 21; 22 mit unterschiedlicher Hubcharakteristik dargestellt.

Im Unterschied zu Fig. 1 ist der im Zylinderkopf 1 geführte Lagerschieber 6 für die Achse 3 der Schwenkhebel 31; 32 auf einem Spielausgleichselement 40 abgestützt, dabei der sekundäre Schwenkhebel 32 u-förmig, die Mitnehmereinrichtung 9 auf weisend, ausgeführt.

Der Nocken 21 steht über eine Rolle 311 mit dem primären Schwenkhebel 31 durch die wirkende Kraft des Spielausgleichselementes 40 im Eingriff, wobei sich der primäre Schwenkhebel 31 auf dem Ventil 5 abstützt.

Auf der Nockenwelle 2 sind beidseits des Nockens 21 mit geringem Hub Nocken hälften 22 mit maximalem Hub angeordnet. Diese Nockenhälften 22 stehen mit den Gleitflächen 321 des sekundären Schwenkhebels 32 ständig durch die Kraft einer am Zylinderkopf 1 gegengelagerten Feder 325 im Eingriff.

Bei unwirksamer Mitnehmereinrichtung wird der Hub des Nockens 21 und bei wirk samer Mitnehmereinrichtung der Hub des Nockens 22 auf das Ventil übertragen. Letzteres ist in Fig. 4 dargestellt, die Rolle 310 gelangt während des Hubes außer Eingriff mit dem Nocken 21.

Diese Anordnung weist den Vorteil auf, daß das Spielausgleichselement 6 stationär angeordnet ist und damit keine bewegte Masse des Ventiltriebes bildet.

In Fig. 5 ist eine Mitnehmereinrichtung 9 gezeigt bei der entgegen der Kraft einer Feder 93 der Sperrschieber 91 durch Öldruck verlagerbar ist, um den Mitnehmer 92 in Eingriff mit dem Schwenkhebel 31 zu bringen. Diese Ausführung eignet sich be sonders für eine Ausführung mit stationärem Spielausgleichselement 4, da im Bereich über dem Ventil 5 nicht stetig Öldruck im Schwenkhebel 32 anliegen muß. Denkbar wäre es auch, die Achse 3 direkt am Kopf eines Spielausgleichselementes 4 anzulenken. In diesem Falle wäre es ebenfalls zweckmäßig den Sperrschieber 91 der Mitnehmereinrichtung 9 nur einseitig entgegen der Kraft einer Feder 93 zu beauf schlagen. Damit brauchte nur ein Kanalsystem 10 in den Kopf des Spielausgleichs elementes 40 geführt werden.

Die Winkellage der Schwenkhebel-Lagerschieberanordnung ist vorteilhaft durch nach folgend beschriebene Anordnungen sicherbar:

- In üblicher Weise kann mittels einer Stift-Nuten-Anordnung 62 zwischen Lagerschieber und Zylinderkopf gesichert werden, siehe Fig. 3. Dies empfiehlt sich bei Anwendung eines Spielausgleichselementes 4 über dem Ventil 5.
- Eine am Ventilschaft angreifende Führungsanordnung ist am primären Schwenk hebel 31 - siehe Fig. 4 - vorteilhaft einsetzbar, wenn das Spielausgleichs element 40 unter dem Lagerschieber 6 angeordnet ist. Der Schwenkhebel 31 ist dann mit einer senkrecht zur Nockenwellenachse 2a verlaufenden Nut 310 versehen, in die das Schaftende des Ventils 5 schubbeweglich eingreift. Eine solche Führungsanordnung ist auch vorteilhaft anwendbar, wenn der Lager schieber 6 durch ein Gehäuseteil eines Spielausgleichselementes gebildet wird. Eine solche Ausführung ist nicht dargestellt.
- Eine Führungsanordnung ist jeweils über den u-förmigen Schwenkhebel zur Nockenwelle hin in der in Fig. 6 dargestellten Form realisierbar:
Der Grundkreis und der Hub der zum mittleren Nocken 22 beidseits angeordneten Nockenhälften oder der Durchmesser der Hälften des Stützzylinders 20 ist um soviel geringer, daß im gesamten Schwenkbereich des Schwenkhebels 32 eine Umfassung und Führung an den axialen Partien des mittleren Nockens 22 gewähr leistet ist.

Die Fig. 6 zeigt eine prinzipiell gleichartige Anordnung zu Fig. 1

Bezugszeichenliste

1 Zylinderkopf
2 Nockenwelle
20 Stützzylinder auf 2
21 Nocken mit geringem Hub auf 2
22 Nocken mit maximalem Hub auf 2
3 gemeinsame Achse
31 primärer Schwenkhebel
32 sekundärer Schwenkhebel
4 Spielausgleichselement
5 Ventile
6 Lagerschieber
62 Stift - Nuten - Anordnung
9 Mitnehmereinrichtung
91 Sperrschieber
92 Mitnehmer, - Kugel -
10 Kanalsystem
11 Kanalsystem
100 Raum an einer Stirnseite von 91, steht mit 10 in Verbindung
101 Bohrung von Raum 100 zu Raum über 4
110 Raum an einer Stirnseite von 91, steht mit 11 in Verbindung
111 Bohrung von Raum 110 zu Raum über 4
310 Gleitfläche an 31
311 Rolle an 31
315 Verschlußdeckel in 31
320 Rolle an 32
321 Gleitfläche an 32
325 Feder
2a Nockenwellenachse

Claims

1. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln für Verbrennungsmotoren mit folgendem Aufbau:

- Eine im Zylinderkopf (1) gelagerte Nockenwelle (2) weist unterschiedliche Nocken (21; 22) oder einen Nocken (22) und einen Stützzylinder (20) auf,
- ein primärer Schwenkhebel (31) steht mit einem Nocken (21) oder einem Stützzylinder (20) im Eingriff und ist ständig, direkt oder über ein Spiel ausgleichselement (4), auf einem oder mehreren Ventilen (5) abgestützt,
- ein sekundärer Schwenkhebel (32) steht mit einem Nocken (22) stetig ver mittels Federkraft im Eingriff und ist mittels einer schaltbaren Mitnehmerein richtung (9) an den primären Schwenkhebel (31) koppelbar,
- beide Schwenkhebel (31; 32) sind dabei an einer am Zylinderkopf (1) gegen gelagerten Achse angelenkt,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- ein Lagerträger (6) ist in den Zylinderkopf einsteckbar ausgeführt und weist eine parallel zur Nockenwelle verlaufende Achse (3) zur gemeinsamen An lenkung der Schwenkhebel (31; 32) auf,
- einer der Schwenkhebel (31 oder 32) ist jeweils von dem anderen der Schwenkhebel (32 oder 31) U-förmig umfaßt, wobei jeweils der U-förmig umfassende Schwenkhebel (32 oder 31) die Mitnehmereinrichtung (9) auf weist,
- ein oder zwei Ölzu- oder Ölabführungssysteme (10; 11) sind vom Zylinder kopf (1) ausgehend über den Lagerträger (6), die Achse (3) und den jeweiligen U-förmigen Schwenkhebel (31 oder 32) zur Mitnehmereinrichtung (9) führend angeordnet.

2. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der jeweilig innere (31 oder 32) der beiden Schwenkhebel (31; 32), der von dem anderen u-förmigen Schwenkhebel umfaßt ist, über eine Rolle (311 oder 320) mit dem ihm zugeordneten Nocken (22) im Eingriff ist.

3. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln nach den Ansprüchen 1 und 2 für eine Ventilabschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß der innere sekundäre Schwenkhebel (32) vermittels der Kraft einer am Zylinderkopf gegengelagerten Feder mit dem Nocken (22) und der primäre u-förmige Schwenkhebel (31) mit dem Ventil (5) und mindestens einseitig mit dem Stützzylinder (20) im Eingriff steht.

4. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln nach den Ansprüchen 1 und 2 für eine alternative Wirksamschaltung der beiden Nocken (21; 22), gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- der innere primäre Schwenkhebel (31) steht mit dem Nocken (21) für geringeres Öffnen im niedrigen Drehzahlbereich und dem Ventil (5) im Eingriff;
- der u-förmige, sekundäre Schwenkhebel (32) steht vermittels der Kraft einer am Zylinderkopf (1) gegengelagerten Feder (325) mit dem Nocken (22) für Öffnen im hohen Drehzahlbereich im Eingriff.

5. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerträger (6) auf einem im Zylinderkopf (1) gelagerten Spielausgleichs element (4) abgestützt ist.

6. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gehäuseteil eines im Zylinderkopf gelagerten und abgestützten Spiel ausgleichselementes als Lagerträger (6) ausgebildet ist.

7. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Ventil (5) im Eingriff stehende primäre Schwenkhebel (31 oder 32) eine rechtwinklig zur Achse (3) verlaufende, am Ventilschaft anliegende Führung (315) aufweist.

8. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der u-förmige Schwenkhebel (31 oder 32) eine rechtwinklig zur Achse (3) verlaufende, den mit dem inneren Schwenkhebel (32 oder 31) im Eingriff stehenden Nocken (22) axial umgreifende Führung im Bereich seiner Gleit flächen (310 bzw. 321) bildet.

9. Schaltbarer Ventiltrieb mit Schwenkhebeln nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils im u-förmigen Schwenkhebel (31 oder 32) der parallel zur Achse (3) verlaufende Sperrschieber (91) der Mitnehmereinrichtung im Bereich oberhalb des Ventiles (5) angeordnet ist.