DE19544412C1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, bei der ein Drehkörper, vorzugsweise ein Nocken, auf einer Welle, vorzugsweise der Nockenwelle, während der Drehung der Welle zyklisch verdrehbar ist, um hierdurch eine variable Ventilsteuerung bereitzustellen.

Ein derartiger Ventiltrieb ist in der nicht vorveröffentlichten DE 195 02 836 A1 beschrieben. Bei diesem Ventiltrieb ist das erste Übertragungselement, das die Verbindung zwischen der Nockenwelle und dem Zwischenglied herstellt, ein axialer, das heißt parallel zur Nockenwellen-Drehachse verlaufender Stift, der bei einem Ausführungsbeispiel in einer im Querschnitt halbkreisförmigen Nut der Umfangsfläche der Nockenwelle sitzt. Da diese Lagerung eine reduzierte Tragfähigkeit besitzt, wird bei einem anderen Ausführungsbeispiel der den verdrehbaren Nocken tragende Teil der Nockenwelle mit einer den Stift vollständig aufnehmenden Verdickung und die Lagerfläche am Nocken mit einer die Drehung dieser Verdickung ermöglichenden Aussparung in Umfangsrichtung versehen. Diese Ausführung ist nur mit relativ großem Aufwand herstellbar. Da die Verdickung radial von der Nockenwelle vorsteht, ist die Montage der aus Exzentern und dem Zwischenglied bestehenden Verstelleinrichtung erschwert und bei mehr als zwei verdrehbaren Nocken praktisch unmöglich.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb der vorstehend beschriebenen Art zu beschaffen, der relativ einfach hergestellt und unabhängig von der Anzahl der verdrehbaren Nocken leicht montiert werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe wird im Patentanspruch 1 beschrieben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

Insbesondere wird ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, der eine eine Drehachse aufweisende Welle, einen gegenüber der Welle verdrehbar gelagerten Drehkörper und ein die Welle umgebendes Zwischenglied aufweist, das in axialer Richtung neben dem verdrehbaren Drehkörper angeordnet und gegenüber der Welle verdrehbar ist und mit der Welle über eine erste Gleitführung und ein erstes Übertragungselement und mit dem Drehkörper über eine zweite Gleitführung und ein zweites Übertragungselement antriebsmäßig verbunden ist, wobei die Welle aus mindestens zwei miteinander verbundenen Teilen besteht, von denen mindestens ein Teil mindestens einen ersten Abschnitt mit einer zur Drehachse koaxialen Lagerfläche für den Drehkörper und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des ersten Abschnitts.

Die Ausführung der Welle mit mindestens zwei Abschnitten unterschiedlicher Durchmesser ermöglicht es, Übertragungs- und Verstellelemente so auszuführen und anzuordnen, daß sie einfach hergestellt und unabhängig von der Anzahl der verdrehbaren Nocken leicht montiert werden können.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Übertragungselement ein axial zur Drehachse in dem ersten Abschnitt gelagerter Stift, der in eine Gleitführung im Zwischenglied eingreift.

Das Zwischenglied ist vorzugsweise drehbar auf einem Außenexzenter gelagert, der drehbar auf einer exzentrischen Umfangsfläche eines auf der Welle drehbaren Innenexzenters gelagert ist. Zur Lagerung des Innenexzenters dient vorzugsweise der zweite Abschnitt der Welle mit dem kleineren Durchmesser.

In einer bevorzugten Ausführungsform schließt sich an ein erstes Wellenteil ein zweites Wellenteil an, das ebenfalls einen ersten Abschnitt mit einer zur Drehachse koaxialen Lagerfläche für den Drehkörper und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des ersten Abschnitts. Hierbei können jeweils zwei zweite Abschnitte zweier Wellenteile einander zugewandt und miteinander verbunden sein.

Die Verbindung kann auf an sich bekannte Art und Weise erfolgen. Beispielsweise kann ein zweiter Abschnitt eines Wellenteils einen Ansatz aufweisen, der in eine Ausnehmung in dem benachbarten zweiten Abschnitt eines anderen Wellenteils eingefügt ist.

Wenn jeweils zwei zweite Abschnitte zweier Wellenteile aneinander angrenzen, kann für die benachbarten Drehkörper auf den beiden Wellenteilen ein gemeinsamer Innenexzenter vorgesehen sein, der auf den einander zugewandten zweiten Abschnitten gelagert ist. Außerdem können auf einem Wellenteil zwei Drehkörper gelagert sein und an jedem Ende des Wellenteils kann ein zweiter Abschnitt geringeren Durchmessers vorgesehen sein. Hierbei kann für jeden der beiden Drehkörper auf einem Wellenteil ein jeweiliger erster Abschnitt größeren Durchmessers vorgesehen sein und zwischen diesen beiden ersten Abschnitten größeren Durchmessers kann eine Lagerfläche zur Lagerung des Wellenteils vorgesehen sein.

Zur Erhöhung der Stabilität und Steifigkeit kann sich der in die Ausnehmung in dem benachbarten zweiten Abschnitt eines Wellenteils eingefügte Ansatz des zweiten Abschnitts eines anderen Wellenteils bis zu der Lagerung der Welle des einen Wellenteils zwischen dessen ersten Abschnitten erstrecken.

Bei den vorstehend genannten Ausführungsformen der Erfindung ist die Welle vorzugsweise eine Nockenwelle, so daß bei mehreren Wellenteilen die Nockenwelle aus diesen Wellenteilen gebildet wird, und der bzw. die Drehkörper sind Nocken zur Betätigung eines Gaswechselventils.

Dadurch, daß die Nockenwelle aus mehreren Teilen besteht, die jeweils mindestens einen ersten Abschnitt aufweisen, der ein Lagerabschnitt für einen verdrehbaren Nocken ist, welcher einen größeren Durchmesser hat als der bzw. die zweiten Abschnitte, die jeweils Endabschnitte sind, kann der als Übertragungselement dienende Stift über seinen ganzen Umfang in dem Lagerabschnitt gelagert werden. Durch Teilung der Nockenwelle in der angegebenen Weise läßt sich die Verstelleinrichtung problemlos auf den oder die Endabschnitte neben dem oder den Lagerabschnitten für den oder die verdrehbaren Nocken aufschieben. Die Nockenwellenteile können einfach herzustellende Drehteile sein.

Ein gemeinsamer Innenexzenter, der auf zwei einander zugewandten Endabschnitten der Nockenwellenteile gelagert ist, also die Stoßstelle dieser Teile überbrückt, kann zur Lagerung der benachbarten Nockenwellenteile in einem Lagerbock im Zylinderkopf dienen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben, in denen

Fig. 1 einen Teil-/Längsschnitt eines Ventiltriebs und

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1 in größerem Maßstab zeigt.

Fig. 1 zeigt einen Ventiltrieb für zwei Einlaßventile von zwei Zylindern einer Brennkraftmaschine, die vom Nocken einer Nockenwelle betätigt werden. Der dargestellte Abschnitt einer Nockenwelle weist zwei drehfest miteinander verbundene Teile 1 und 2 auf, die jeweils zwei beabstandete erste Abschnitte 1b bzw. 2b mit zur Nockenwellen-Drehachse D koaxialen Lagerflächen 3 und 4 aufweisen, auf denen verdrehbare Nocken 5 und 6 bzw. 5a und 6a gelagert sind, die im Ausführungsbeispiel zur Ventilbetätigung über Tassenstößel T dienen und jeweils zwei zweite Abschnitte bzw. Endabschnitte 1a bzw. 2a aufweisen, deren Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser der ersten Abschnitte. Die benachbarten Endabschnitte 1a und 2a der Nockenwellenteile 1 und 2 greifen ineinander und sind im Ausführungsbeispiel durch einen sogenannten Toleranzring 32 drehfest miteinander verbunden. Es können jedoch auch andere bekannte Mittel, zum Beispiel eine Oldham-Kupplung, eine Keilverzahnung oder dergleichen vorgesehen werden.

Jedes Nockenwellenteil 1, 2 ist bei 33 zwischen den beiden ersten Abschnitten bzw. Lagerabschnitten 1b bzw. 2b in einem am Zylinderkopf angebrachten Nockenwellenlager gelagert, von dem nur der Lagerdeckel 7 in der Zeichnung dargestellt ist. Eine zusätzliche Abstützung kann dadurch erfolgen, daß ein Ansatz des Endabschnitts eines Nockenwellenteils, der in eine Ausnehmung des benachbarten Endabschnitts des anderen Nockenwellenteils eingesteckt ist, bis zur Lagerstelle 33 des anderen Nockenwellenteils verlängert wird, wie dies für das Nockenwellenteil 2 bei L gestrichelt dargestellt ist.

Zum Verdrehen des Nockens 6 gegenüber dem Nockenwellenteil 1 dient eine Verstelleinrichtung, die in Fig. 2 in größerem Maßstab dargestellt ist und einen auf dem Endabschnitt 1a des Nockenwellenteils gelagerten Innenexzenter 8 mit einer exzentrischen Umfangsfläche 9, einen auf dieser Fläche verdrehbar gelagerten Außenexzenter 10 und ein auf dessen exzentrischer Umfangsfläche 11 gelagertes Zwischenglied 12 aufweist. Das Zwischenglied 12 ist mit einem Schlitz 13 versehen, dessen einer Abschnitt 13a eine erste Gleitführung für ein erstes Übertragungselement 14 zwischen dem Nockenwellenteil 1 und dem Zwischenglied 12 und dessen anderer Abschnitt 13b eine zweite Gleitführung für ein zweites Übertragungselement 15 zwischen dem Nocken 6 und dem Zwischenglied 12 bildet. Die Übertragungselemente 14, 15 bestehen im Ausführungsbei­ spiel jeweils aus einem drehbar in einer Bohrung im Lagerabschnitt 1b des Nockenwellenteils 1 bzw. im Nocken 6 eingesetzten Stift und einem daran angebrachten Gleitstein 14a bzw. 15a, der in den Schlitzabschnitt 13a bzw. 13b eingreift. Der Innenexzenter 8 ist mit einem Außenzahnkranz 16 verbunden und er trägt koaxial zur Drehachse D der Nockenwelle einen zweiten Außenzahnkranz 17, der mit einer Nase 18 in einen Radialschlitz 19 im Außenexzenter 10 eingreift. Die Außenzahnkränze 16 und 17 stehen in Eingriff mit Verstellrädern 20, 21, die auf Verstellwellen 22, 23 sitzen, welche in Lagerdeckeln 7 der Nockenwellenlager gelagert sind.

Bei der Drehung der Nockenwelle wird diese Drehung über das erste Übertragungselement 14, 14a und die erste Gleitführung 13a auf das Zwischenglied 12 übertragen. Die dadurch bewirkte Drehung des Zwischengliedes 12 wird über die zweite Gleitführung 13b und das zweite Übertragungselement 15, 15a auf den Nocken 6 übertragen. Wenn die Exzentrizität der Umfangsfläche 9 des Innenexzenters 8 gleich der Exzentrizität der Umfangsfläche 11 des Außenexzenters 10 ist und beide Exzenter in einer derartigen Winkelstellung zueinander stehen, daß sich ihre Exzentrizität gegenüberliegen, befindet sich das Zwischenglied 12 in einer Stellung, in der seine Drehachse mit der Drehachse D der Nockenwelle zusammenfällt. In dieser Stellung des Zwischengliedes dreht sich der Nocken 6 synchron mit der Nockenwelle. Wird der Innenexzenter 8 und/oder der Außenexzenter 10 gedreht, so nimmt das Zwischenglied 12 eine Stellung ein, in der seine Drehachse gegenüber der Drehachse D der Nockenwelle versetzt ist. Hierdurch wird die Drehgeschwindigkeit des Nockens 6 gegenüber der Nockenwelle zyklisch verändert. Ein Ventil, das über den Tassenstößel T betätigt wird, kann somit je nach Stellung des Nocken 6 und der Verschieberichtung des Zwischengliedes 12 länger oder kürzer geöffnet werden, als dies bei gleichförmiger Drehung des Nockens 6 der Fall sein würde. Außerdem ist eine Verschiebung der Ventilhubkurve möglich. Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, ist der Stift des ersten Übertragungsgliedes 14 aufgrund des größeren Durchmessers des ersten Abschnitts 1b bzw. der Lagerfläche 4 über seinen ganzen Umfang in dem Lagerabschnitt 1b gelagert. Dadurch wird die spezifische Flächenpressung verringert.

Die Verdrehung der übrigen Nocken 5, 5a und 6a erfolgt in der gleichen Weise wie die vorstehend beschriebene Verdrehung des Nockens 6. Während die Verstelleinrichtung für die Nocken 5 und 6a nicht gezeigt ist, ist bei der dargestellten Verstelleinrichtung für den Nocken 5a, der auf dem Lagerabschnitt 2b des zweiten Nockenwellenteils 2 gelagert ist, der zugehörige Innenexzenter 8a einstückig mit dem Innenexzenter 8 ausgeführt. Er könnte jedoch grundsätzlich auch ein eigenes Teil sein, wenn eine von der Verstellung des Innenexzenters 8 unabhängige Verstellung des Innenexzenters 8a gewünscht wird.

Durch die Teilung der Nockenwelle zwischen der Lagerfläche 4 für den verdrehbaren Nocken 6 und der Lagerfläche 3 für den benachbarten Nocken 5a läßt sich die Verstelleinrichtung für die Nocken 6 und - falls vorgesehen - auch für den Nocken 5a vor dem Zusammenfügen der Nockenwellenteile 1, 2 problemlos montieren. Das gleiche gilt auch für die Verstelleinrichtung für die Nocken 5 und 6a, falls diese, wie im Beispiel angenommen, verdrehbar sein sollen.

Claims (12)

1. Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

• - mit einer eine Drehachse (D) aufweisenden Welle (1, 2),
• - mit mindestens einem gegenüber der Welle (1, 2) verdrehbar gelagerten Drehkörper (5, 6) und
• - mit einem die Welle (1, 2) umgebenden Zwischenglied (12) je Drehkörper, das in axialer Richtung neben dem verdrehbaren Drehkörper (5, 6) angeordnet und gegenüber der Welle (1, 2) verdrehbar ist und mit der Welle (1, 2) über eine erste Gleitführung (13a) und ein erstes Übertragungselement (14) und mit dem Drehkörper (5, 6) über eine zweite Gleitführung (13b) und ein zweites Übertragungselement (15) antriebsmäßig verbunden ist,
  wobei die Welle (1, 2) aus mindestens zwei miteinander verbundenen Wellenteilen (1, 2) besteht, von denen mindestens ein Wellenteil (1) mindestens einen ersten Abschnitt (1b) mit einer zur Drehachse (D) koaxialen Lagerfläche (3, 4) für den Drehkörper (5, 6) und einen zweiten Abschnitt (1a) aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des ersten Abschnitts (1b).

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungselement (14) ein axial zur Drehachse (D) in dem ersten Abschnitt (1b) gelagerter Stift ist, der in eine Gleitführung (13a) im Zwischenglied (12) eingreift.

3. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (12) drehbar auf einem Außenexzenter (10) gelagert ist, der drehbar auf einer exzentrischen Umfangsfläche (9) eines auf der Welle (1, 2) drehbaren Innenexzenters (8) gelagert ist.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenexzenter (8) auf dem zweiten Abschnitt (1a, 1b) der Welle (1, 2) gelagert ist.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Wellenteil (2) einen ersten Abschnitt (2b) mit einer zur Drehachse (D) koaxialen Lagerfläche (3, 4) für den Drehkörper (5, 6) und einen sich daran anschließenden zweiten Abschnitt (2a) aufweist, dessen Durchmesser kleiner ist als der Durchmesser des ersten Abschnitts (2b).

6. Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zweite Abschnitte (1a, 2a) benachbarte Wellenteile (1, 2) einander zugewandt und miteinander verbunden sind.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Abschnitt (2a) eines Wellenteils einen Ansatz aufweist, der in eine Ausnehmung in dem benachbarten zweiten Abschnitt (1a) eines anderen Wellenteils (1) eingefügt ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der in die Ausnehmung in dem benachbarten zweiten Abschnitt (1a) eines Wellenteils (1) eingefügte Ansatz des zweiten Abschnitts (2a) eines anderen Wellenteils (2) bis zu der Lagerstelle (33) des einen Wellenteils (1) zwischen dessen ersten Abschnitten (1b) erstreckt.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß für die benachbarten Drehkörper (6, 5a) auf benachbarten Wellenteilen (1, 2) ein gemeinsamer Innenexzenter (8, 8a) vorgesehen ist, der auf den einander zugewandten zweiten Abschnitten (1a, 2a) gelagert ist.

10. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einem Wellenteil (1, 2) zwei Drehkörper (5, 6) gelagert sind und an jedem Ende des Wellenteils (1, 2) ein zweiter Abschnitt (1a) geringeren Durchmessers vorgesehen ist.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden der beiden Drehkörper (5, 6) auf dem mindestens einen Wellenteil (1, 2) ein jeweiliger erster Abschnitt (1b) größeren Durchmessers vorgesehen ist und daß zwischen diesen beiden ersten Abschnitten größeren Durchmessers eine Lagerfläche (33) zur Lagerung des Wellenteil (1, 2) vorgesehen ist.

12. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1, 2) eine Nockenwelle und der Drehkörper (5, 6) ein Nocken zur Betätigung eines Gaswechselventils ist.