DE19546366A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Ventiltrieb einer BrennkraftmaschineInfo
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- F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
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Description
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer
Brennkraftmaschine und insbesondere 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 beispielsweise in der nicht
vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 195 02 836.8
beschrieben. Ein in dieser Patentanmeldung offenbarter
Verstellmechanismus ist in Fig. 23 dargestellt und umfaßt
eine Nockenwelle 100 mit einer Drehachse 500, auf der ein
Nocken 200 gelagert ist. Ebenfalls auf der Nockenwelle 100
gelagert ist ein Innenexzenter 300, auf dessen zur
Drehachse 500 exzentrischer Außenfläche 320 ein
Außenexzenter 400 gelagert ist. Der Innenexzenter 300 und
der Außenexzenter 400 sind über einen
Innenexzenterzahnkranz 340 beziehungsweise einen
Außenexzenterzahnkranz 440 drehbar, wodurch ein auf einer
exzentrischen Außenfläche des Außenexzenters 400
gelagertes Zwischenglied 490 in einer Ebene senkrecht zur
Drehachse 500 gegenüber der Nockenwelle 100 verschiebbar
ist. Das Zwischenglied 490 ist mit dem Nocken 200 und der
Nockenwelle 100 antriebsmäßig gekoppelt. Hierzu greift ein
als erstes Übertragungselement 800 drehbar in der
Nockenwelle 100 gelagerter Axialstift 800 mit einer mit
dem Axialstift 800 materialeinheitlich ausgebildeten
Gleitsteinfahne 810 in eine als Gleitführung ausgebildete
erste Nut 600 ein, die in dem Zwischenglied 490
ausgebildet ist. Eine der ersten Nut 600 diametral
gegenüberliegende zweite Nut 700 des Zwischenglieds 490
befindet sich in Eingriff mit einer Gleitsteinfahne 910,
die materialeinheitlich mit einem zweiten Axialstift 900
ausgebildet ist, der drehbar in einer Bohrung 110 des
Nockens 200 gelagert ist.
Die Drehung der Nockenwelle 1 wird über den ersten
Axialstift 100 durch dessen Fahne 110 und die erste Nut
600 auf das Zwischenglied 490 übertragen und von dort über
die zweite Nut 700 und die Fahne 910 des zweiten
Axialstifts 900 auf Nocken 200. Befindet sich das
Zwischenglied 490 in einer konzentrischen Stellung zur
Nockenwelle 100, so dreht sich der Nocken 200 synchron mit
der Nockenwelle 100. Wird demgegenüber das Zwischenglied
490 in einer Ebene senkrecht zur Drehachse 500 verschoben,
so findet bei jeder Umdrehung der Nockenwelle 100 eine
zyklische Überhöhung und anschließende Absenkung der
Drehgeschwindigkeit des Nockens 200 gegenüber der
Nockenwelle 100 statt, die dazu genutzt wird, die
effektive Öffnungsdauer eines nicht dargestellten
Gaseinlaßventils einer Brennkraftmaschine zu beeinflussen,
das über einen Tassenstößel 205 betätigt wird.
Bei der zuvor beschriebenen Bewegung wird neben den
Drehkräften ein Kippmoment auf das Zwischenglied 490
ausgeübt, das sich über die Lagerung des Zwischenglieds
490 auf dem Außenexzenter 400 abstützt. Hierdurch treten
in diesem Bereich relativ hohe Kräfte auf, die in diesem
Bereich besonders kritisch sind, da es sich um eine
schnellaufende Lagerstelle handelt, die der
Relativgeschwindigkeit des praktisch still stehenden
Außenexzenters 400 und des sich praktisch mit
Nockenwellendrehzahl drehenden Zwischenglieds 490
ausgesetzt ist. Unter ungünstigen Bedingungen kann das
Zwischenglied 490 zum Verkanten neigen.
Ein weiterer Nachteil dieser Anordnung ergibt sich
dadurch, daß durch das Kippmoment des Zwischenglieds 490
dessen Parallelität zum Nocken 200 nicht gewährleistet
ist. Dies kann zur Folge haben, daß zwischen den
Gleitsteinfahnen 810 und 910 der Axialstifte 800
beziehungsweise 900 und den Nuten 600 beziehungsweise 700
des Zwischenglieds 490 nicht immer eine Flächenberührung,
sondern unter Umständen eine Kantenberührung vorliegt.
Dies erhöht den Verschleiß in diesem Bereich erheblich.
Aufgabe der Erfindung ist es, den zuvor beschriebenen
Stand der Technik derart weiterzuentwickeln, daß bei
minimalem Bauvolumen die Reibung zwischen den sich
zueinander bewegenden Bauteilen und somit der Verschleiß
dieser Bauteile reduziert wird.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen
angegeben.
Der erfindungsgemäße Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
verfügt über eine eine Drehachse aufweisende Welle, einen
gegenüber der Welle verdrehbar gelagerten Drehkörper und
ein die Welle umgebendes Zwischenglied, 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. Zwischen dem Drehkörper und dem Zwischenglied ist
eine dritte Gleitführung vorgesehen, die eine Abstützung
zwischen dem Drehkörper und dem Zwischenglied darstellt
und gleichzeitig eine Relativbewegung zwischen dem
Drehkörper und dem Zwischenglied in einer Richtung
senkrecht zur Drehachse ermöglicht.
Diese dritte Gleitführung dient dazu, das durch die
Übertragung der Drehbewegung erzeugte Kippmoment auf das
Zwischenglied aufzunehmen. Durch die hierdurch
bereitgestellte Abstützung wird die schnellaufende
Lagerstelle zwischen dem Zwischenglied und dem
Außenexzenter entlastet. Statt dessen findet die Abstützung
gegen dieses Kippmoment zwischen dem Drehkörper und dem
Zwischenglied statt, die nur eine geringe
Relativgeschwindigkeit zueinander aufweisen. Das freie
Kippmoment wird bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb über
die großflächige Lagerstelle zwischen dem Drehkörper und
der Welle abgestützt, an der ebenfalls nur geringe
Relativgeschwindigkeiten auftreten und die daher nur
gering belastet ist. Hierdurch werden die
Gesamtreibungsverluste des Systems erheblich reduziert.
Zudem wird das Haltemoment des Außenexzenters deutlich
verringert.
Die dritte Gleitführung kann so ausgeführt sein, daß in
dem Drehkörper eine Nut vorgesehen ist, in die ein an dem
Zwischenglied ausgebildeter Steg eingreift. In einer
vorteilhaften Ausgestaltung verläuft die Nut in
Umfangsrichtung des Drehkörpers, wobei sie durch eine
Öffnung unterbrochen ist, durch die hindurch das
Zwischenglied mit dem Steg in radialer Richtung einführbar
ist.
Um die Anlagefläche für das Zwischenglied zu vergrößern,
kann neben dem Steg eine Zwischenscheibe in der Nut
aufgenommen sein. Hierdurch findet eine Anlage des
Zwischenglieds auch in dem Bereich statt, in dem die Nut
unterbrochen ist.
Da bei der erfindungsgemäßen Anordnung das freie
Kippmoment an der Lagerstelle zwischen Drehkörper und
Welle abgestützt wird, ist es vorteilhaft, diese
Lagerstelle besonders breit auszuführen. Aus diesem Grunde
kann der Drehkörper im Bereich der Lagerfläche in Richtung
der Drehachse verbreitert sein und Abmessungen aufweisen,
die breiter sind als zumindest ein Teilabschnitt der
Außenkontur des Drehkörpers.
In einer vorteilhaften Ausführungsform umfaßt das erste
Übertragungselement einen Radialstift, der im wesentlichen
senkrecht zur Drehachse in eine entsprechende Bohrung der
Welle eingefügt ist, wobei der Radialstift in einer
Aussparung eines Gleitsteins verschiebbar aufgenommen ist,
der in einem Lagersitz des Zwischenglieds verschwenkbar
gelagert ist. Die Verwendung des Radialstifts weist den
Vorteil auf, daß bei der Krafteinleitung von der Welle in
das Zwischenglied das Kippmoment reduziert wird, wodurch
das insgesamt auftretende Kippmoment reduziert wird. Zudem
kann der Radialstift die axiale Fixierung des Drehkörpers
und des Zwischenglieds auf der Welle übernehmen.
Das zweite Übertragungselement kann einen parallel zur
Drehachse in einer Bohrung des Drehkörpers gelagerten
Axialstift umfassen. Um eine besonders kompakte Anordnung
zu verwirklichen, kann die Zwischenscheibe eine
Unterbrechung aufweisen, die einen Freigang zu dem
Axialstift hin gewährleistet, wobei die Zwischenscheibe
auf der der Unterbrechung gegenüberliegenden Seite eine
Abflachung aufweist, die an dem Gleitstein anliegt und als
Verdrehsicherung der Zwischenscheibe wirkt.
Die Seitenflächen der Gleitsteinfahne können sich zu einer
oder beiden Seiten des Axialstifts über den Umfang seines
zylindrischen Schafts hinaus erstrecken, so daß der
Axialstift zusammen mit der Gleitsteinfahne eine L-Form
oder T-Form aufweist. Hierdurch wird eine vergrößerte
Auflagefläche der Gleitsteinfahne und somit eine
Verringerung der Flächenpressung zu der Nut des
Zwischenglieds hin und im Falle einer T-Form eine
symmetrische Krafteinleitung erreicht.
Die Bohrung des Drehkörpers, in der der Axialstift
gelagert ist, kann auf der Seite, die von dem
Zwischenglied abgewandt ist, verschlossen sein und die
Welle kann eine Längsbohrung sowie eine oder mehrere von
der Längsbohrung zur äußeren Oberfläche der Welle
verlaufende Wellen-Ölbohrungen aufweisen. In dem
Drehkörper kann eine Drehkörper-Ölbohrung so angeordnet
sein, daß Öl von der Längsbohrung der Welle über die
Wellen-Ölbohrung und die Drehkörper-Ölbohrung in die
Bohrung zur Lagerung des Axialstifts zwischen diese und
das geschlossene Ende dieser Bohrung gelangt, wodurch der
Axialstift durch den Öldruck in feste Anlage an die
Stirnwand in der Nut des Zwischenglieds gedrückt wird.
Hierdurch wird das Gleitverhalten der Gleitsteinfahne in
der Nut verbessert.
Je nach Anwendungsfall kann für zwei benachbarte
Drehkörper ein gemeinsamer Innenexzenter vorgesehen sein.
Der Radialstift kann über einen Absatz verfügen, der in
zusammengefügtem Zustand mit einem Teil des Innenexzenters
in Eingriff bringbar ist, so daß der Radialstift lagemäßig
in der Welle fixiert und ein Herauswandern des Stifts aus
der Welle durch formschlüssigen Eingriff verhindert ist.
Vorzugsweise ist die Welle eine Nockenwelle und der
Drehkörper ein Nocken zur Betätigung eines
Gaswechselventils. Hierdurch wird eine extrem kompakte
Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung bereitgestellt.
Das Zwischenglied kann hierbei so ausgeführt sein, daß
seine Außenkontur in keiner Betriebsstellung über die
Außenkontur des Nockens hinausragt. Dies ermöglicht die
Verwendung dieser Ausführungsform bei
Tassenstößel-Motoren.
Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand
der nachfolgenden Beschreibung vorteilhafter
Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügte
Zeichnung verdeutlicht, in der
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung zeigt,
Fig. 1A eine auseinandergezogene perspektivische
Darstellung wesentlicher Bauteile der
Anordnung nach Fig. 1 unter Weglassung der
Nockenwelle,
Fig. 1B eine Fig. 1A entsprechende auseinandergezogene
perspektivische Darstellung unter einem
anderen Blickwinkel,
Fig. 2 ein Radialschnitt längs der Linie E-E in Fig.
1 ist,
Fig. 3 eine Frontalansicht eines als Nocken
ausgebildeten Drehkörpers ist,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Nockens gemäß Fig. 3
ist,
Fig. 5 eine Schnittansicht des Nockens längs der
Linie C-C in Fig. 3 ist,
Fig. 6 eine perspektivische Darstellung des Nockens
nach Fig. 3 ist,
Fig. 7 eine Frontalansicht einer Ausführungsform
eines Zwischenglieds ist,
Fig. 8 eine Seitenansicht des Zwischenglieds nach
Fig. 7 ist,
Fig. 9 eine Schnittansicht des Zwischenglieds längs
der Linie H-H in Fig. 7 ist,
Fig. 10 eine Schnittansicht des Zwischenglieds längs
der Linie I-I in Fig. 8 ist,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung des
Zwischenglieds gemäß Fig. 7 ist,
Fig. 12 eine erste Seitenansicht einer Ausführungsform
eines Radialstifts ist,
Fig. 13 eine perspektivische Darstellung des
Radialstifts nach Fig. 12 ist,
Fig. 14 eine Ansicht des Radialstifts nach Fig. 12 von
oben ist,
Fig. 15 eine erste Seitenansicht einer Ausführungsform
eines Gleitsteins ist,
Fig. 16 eine perspektivische Darstellung des
Gleitsteins nach Fig. 15 ist,
Fig 17 eine Draufsicht des Gleitsteins nach Fig. 15
in Richtung des Pfeils X in Fig. 15 ist,
Fig. 18 ein Axialschnitt durch eine zweite
Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Anordnung ist,
Fig. 19 ein Radialschnitt längs der Linie G-G in Fig.
18 ist,
Fig. 20 eine Darstellung einer Zwischenscheibe ist,
Fig. 21 ein Radialschnitt durch eine dritte
Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Anordnung ist,
Fig. 22 einen Radialschnitt längs der Linie L-L in
Fig. 21 ist und
Fig. 23 einen Axialschnitt durch einen
Verstellmechanismus gemäß einem nicht
vorveröffentlichten Stand der Technik zeigt.
Unter Bezug auf die Fig. 1-17 wird nachfolgend eine
erste Ausführungsform eines Ventiltriebs mit einem
Verstellmechanismus zur Bereitstellung einer variablen
Ventilsteuerung für Brennkraftmaschinen erläutert. Ein als
Nocken ausgebildeter Drehkörper 10 ist drehbar auf einer
als Nockenwelle ausgebildeten Welle 1 gelagert, die beim
Betrieb der Brennkraftmaschine, vorzugsweise durch die
Kurbelwelle der Brennkraftmaschine (nicht gezeigt), mit
halber Kurbelwellendrehzahl gedreht wird. In axialer
Richtung neben dem Nocken 10 ist ein Innenexzenter 91
vorgesehen, der durch einen Lagerbock 92 drehbar an einen
lediglich andeutungsweise dargestellten Zylinderkopf 93
fixiert ist. Auf einer zur Drehachse D exzentrischen
Außenfläche des Innenexzenters 91 ist ein Außenexzenter 90
drehbar gelagert. Der Innenexzenter 91 ist über einen
Innenexzenterzahnkranz 91A drehbar, während der
Außenexzenter 90 durch einen zur Drehachse D koaxial zu
dem Innenexzenter gelagerten Außenexzenterzahnkranz 90A
drehbar ist, der mit einer Nase 90B in eine Nut 90C des
Außenexzenters eingreift.
Zwischen dem Nocken 10 und der Exzenteranordnung befindet
sich ein Zwischenglied 20, das auf einer exzentrischen
Außenfläche des Außenexzenters 90 drehbar gelagert ist. Je
nach Stellung des Außenexzenters 90 und des Innenexzenters
91 nimmt das Zwischenglied 20 eine zur Drehachse D
koaxiale Stellung oder eine Stellung ein, in der seine
Drehachse gegenüber der Drehachse D der Nockenwelle 1
versetzt ist.
Das Zwischenglied 20 ist mit der Nockenwelle 1 und dem
Nocken 10 antriebsmäßig verbunden, so daß eine Drehung der
Nockenwelle 1 über das Zwischenglied 20 auf den Nocken 10
übertragen wird. Wenn abhängig von der Stellung des
Außenexzenters 90 und des Innenexzenters 91 die Drehung
des Zwischenglieds 20 konzentrisch zur Drehung der
Nockenwelle 1 verläuft, dreht sich der Nocken 10 synchron
mit der Nockenwelle 1. Wird durch entsprechende
Verschiebung des Außenexzenters 90 und/oder des
Innenexzenters 91 das Zwischenglied 20 aus seiner
konzentrischen Stellung heraus radial zur Nockenwelle 1
verschoben, so findet bei jeder Umdrehung eine zyklische
Geschwindigkeitsüberhöhung beziehungsweise Geschwindig
keitsabsenkung der Drehgeschwindigkeit des Nockens 10
gegenüber derjenigen der Nockenwelle 1 statt.
Die antriebsmäßige Verbindung der Nockenwelle 1 zum
Zwischenglied 20 erfolgt über einen Radialstift 40, der in
eine entsprechende Radialbohrung 4 der Nockenwelle 1
eingeführt ist. Die Nockenwelle 1 verfügt über eine
Längsbohrung 2 und die Radialbohrung 4 weist eine Tiefe
auf, die größer ist als die Summe des Nockenwellenradius
und des Radius der Längsbohrung 2.
Der Radialstift 40 weist einen zylindrischen Abschnitt 42
auf, der vollständig in die Nockenwelle 1 eingeführt ist,
sowie einen im wesentlichen rechteckigen Abschnitt 43, der
aus der Nockenwelle 1 hervorsteht. Zwischen dem
zylindrischen Abschnitt 42 und dem rechteckigen Abschnitt
43 ist eine Schulter 41 ausgebildet. Durch Auswahl
geeigneter Passungsmaße zwischen dem zylindrischen Teil 42
des Radialstifts 40 und der Radialbohrung 4 sowie einen
entsprechenden Anschlag am geschlossenen Ende der
Radialbohrung 4 ist der Radialstift 40 fest in der
Nockenwelle 1 fixiert. Als zusätzliche formschlüssige
Sicherung überdeckt der Innenexzenter 91 teilweise die
Radialbohrung 4, wodurch aufgrund der Schulter 41 eine
zusätzliche Sicherung gegen ein Herauswandern des
Radialstifts 40 aus der Bohrung 4 erreicht wird.
Um vorteilhaftere Reibverhältnisse zwischen dem die
Bohrung 4 teilweise überdeckenden Abschnitt des
Innenexzenters 91 und der Schulter 41 zwischen dem
zylindrischen Abschnitt 42 und dem rechteckigen Abschnitt
43 des Radialstifts 40 zu erhalten, ist die Schulter 41
mit einem Radius entsprechend der Krümmung der Oberfläche
der Nockenwelle 1 ausgeführt (siehe Fig. 12). Hierdurch
wird eine Flächenberührung sichergestellt und die
Ausbildung eines Schmierfilms ermöglicht.
Der rechteckige Abschnitt 43 wird von einer Aussparung 51
eines Gleitsteins 50 gleitend umfaßt. Der Gleitstein 50
weist die Form eines an zwei Seiten abgeflachten
Zylindersegments auf, wobei die beiden abgerundeten
Seitenflächen 52, 53 Mantelsegmente eines Zylinders sind,
die durch eine Stirnfläche 54 miteinander verbunden sind.
Die Aussparung 51 ist zu der der Stirnfläche 54
gegenüberliegenden Seite hin offen und weist zwei
Gleitflächen 55, 56 zur Gleitberührung mit zwei einander
gegenüberliegenden Flächen des rechteckigen Abschnitts 43
des Radialstifts 40 und zwei Schultern 57, 58 zur Anlage
an eine dritte Fläche des rechteckigen Abschnitts 43 des
Radialstifts 40 auf.
Zwischen den Schultern 57, 58 ist eine Vertiefung 59
ausgebildet, um die Montage des Radialstifts 40 zu
erleichtern. Wenn nämlich der Durchmesser des
zylindrischen Abschnitts 42 des Radialstifts 40 kleiner
ist als zumindest die größere der beiden
Querschnittskanten 44, 45 seines im wesentlichen
rechteckigen Abschnitts 43, kann der Radialstift 40
aufgrund der Vertiefung 59 durch die in Überdeckung mit
der Radialbohrung 4 liegende Aussparung 51 in die Welle 1
eingeschoben werden.
Der rechteckige Abschnitt 43 des Radialstifts 40 und die
Aussparung 51 des Gleitsteins 50 sind hinsichtlich ihrer
Abmessungen so aufeinander abgestimmt, daß der Gleitstein
50 über den rechteckigen Abschnitt 43 gleiten kann.
Das Zwischenglied 20 weist einen Lagersitz 22 auf, der auf
der dem Nocken 10 zugewandten Seite offen ist. Die an die
offene Seite angrenzenden konkaven Seitenwände 25, 26 des
Lagersitzes 22 sind dem Radius der Seitenflächen 52, 53
des Gleitsteins 50 entsprechend ausgebildet, so daß der
durch die offene Seite des Lagersitzes 22 in den Lagersitz
22 einschiebbare Gleitstein 50 gegenüber dem Zwischenglied
20 verschwenkt werden kann. Eine Stirnfläche 27 des
Lagersitzes 22 dient zur Anlage des Gleitsteins 50. Eine
in der Stirnfläche 27 vorgesehene Vertiefung 27A
ermöglicht das Einführen des Radialstifts 40 bei der
Montage.
Auf der dem Lagersitz 22 gegenüberliegenden Seite des
Zwischenglieds 20 ist eine Nut 23 ausgebildet, in die eine
Gleitsteinfahne 71 eingreift, die materialeinheitlich mit
einem Axialstift 70 ausgebildet ist. Der Axialstift 70 ist
drehbar in einer an einem Ende verschlossenen und parallel
zur Drehachse D verlaufenden Bohrung 13 im Nocken 10
gelagert. Eine in dem Nocken 10 vorgesehene
Drehkörper-Ölbohrung 19 ist zumindest zeitweilig in Überdeckung mit
einer Wellen-Ölbohrung 3 der Nockenwelle 1 und mündet mit
ihrem gegenüberliegenden Ende in der Bohrung 13 in einem
Bereich zwischen dem von der Gleitsteinfahne 71
abgewandten Ende des Axialstifts 70 und dem verschlossenen
Ende der Bohrung 13. Durch eine entsprechende Nut (nicht
dargestellt) des Nockens 10 im Bereich der Lagerfläche zur
Nockenwelle 1 kann sichergestellt sein, daß sich die
Drehkörper-Ölbohrung 19 über den gesamten Drehbereich des
Nockens 10 gegenüber der Nockenwelle 1 in Verbindung mit
der Wellen-Ölbohrung 3 befindet. Auf diese Weise wird
gewährleistet, daß ein in der Längsbohrung 2 der
Nockenwelle 1 vorherrschender Öldruck auf die Stirnseite
des Axialstifts 70 aufgebracht wird und die
Gleitsteinfahne 71 gegen die Stirnwand 24 der Nut 23 des
Zwischenglieds 20 drückt, um das Spiel zwischen der
Gleitsteinfahne 71 und der Nut 23 beim Anlagewechsel zu
dämpfen. Der Durchmesser des Zapfens des Axialstifts 70
ist vorzugsweise kleiner als die Breite der
Gleitsteinfahne 21 beziehungsweise der Nut 23. Die Länge
des Zapfens des Axialstifts 70 ist vorzugsweise größer als
die halbe Breite des Nockens 1.
Das Zwischenglied 20 verfügt an derjenigen Stirnseite, die
die offene Seite der Nut 23 und die offene Seite des
Lagersitzes 22 aufweist, über einen Steg 21, der im
wesentlichen in Umfangsrichtung verläuft und durch die Nut
23 und die offene Seite des Lagersitzes 22 unterbrochen
wird. Der Steg 21 kann durch radiales Einschieben in eine
Nut 11 eingeführt werden, die auf der dem Zwischenglied 20
zugewandten Seite des Nockens 10 ausgebildet ist. Die Nut
11 verläuft im wesentlichen in Umfangsrichtung und wird
durch eine Öffnung 12 unterbrochen, die das radiale
Einschieben des Stegs 21 ermöglicht. Die Tiefe der Nut 11
und die Stärke des Stegs 21 sind so aufeinander
abgestimmt, daß ein Kippmoment des Zwischenglieds 20
aufgefangen werden kann und gleichzeitig über einen
gewissen Umfang eine radiale Verschiebung und eine
Verdrehung des Zwischenglieds 20 gegenüber dem Nocken 10
möglich ist.
Die Nut 11 des Nockens 10 wird auf ihrer dem Zwischenglied
20 zugewandten Seite durch einen im wesentlichen in
Umfangsrichtung verlaufenden Steg 17 begrenzt, der
ebenfalls von der Öffnung 12 unterbrochen wird. Um die
Anlagefläche zum Auffangen des Kippmoments zu vergrößern,
weicht dieser Steg 17 in einem Mittelbereich 18 im Bereich
der Linie D-D in Fig. 3 von der Umfangsrichtung ab. In
diesem Bereich ist der Steg 17 bezüglich des Bodens der
Nut 11 erhöht, beispielweise dadurch, daß in dem
Mittelbereich 18 die Oberkanten des Stegs 17 auf beiden
Seiten der Bohrung für die Nockenwelle 1 parallel
zueinander verlaufen.
Entsprechend ist der Boden der an dem Zwischenglied 20
durch den Steg 21 gebildeten Nut 28 in einem
entsprechenden Mittelbereich 29 gegenüber der Oberkante
des Stegs 21 abgesenkt, beispielweise dadurch, daß in
diesem Mittelbereich 29 die Bodenabschnitte der Nut 28
einen geänderten Krümmungsradius aufweisen.
Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß bei
vielzylindrigen Motoren mehrere Verstellmechanismen der
zuvor beschriebenen Art auf einer durchgehenden
Nockenwelle 1 montiert sind, gestaltet sich der
Montagevorgang dieser Mechanismen wie folgt.
Der Axialstift 70 wird mit seinem zylindrischen Schaft in
die Bohrung 13 des Nockens 10 eingeführt. Der Gleitstein
50 wird von der offenen Seite des Lagersitzes 22 her in
diesen eingelegt. Das Zwischenglied 20 wird von der der
Bohrung 13 und somit der Nockenspitze entgegengesetzten
Seite des Nockens 10 her mit seinem Steg 21 in die Nut 11
eingeführt. Hierbei tritt die Gleitsteinfahne 71 in die
Nut 23 ein. In dieser Stellung sind das Zwischenglied 20
und der Nocken 10 axial zueinander fixiert. Die somit
hergestellte Einheit aus Zwischenglied und Nocken wird auf
die Nockenwelle aufgeschoben und die Aussparung des
Gleitsteins 50 mit der Radialbohrung 4 in der Nockenwelle
1 in Überdeckung gebracht. Der Radialstift 40 wird durch
die Aussparung 51 in die Radialbohrung 4 eingeschoben. Die
vormontierte Exzentereinheit mit dem Außenexzenter 90, dem
Innenexzenter 91 und den Exzenterzahnkränzen 90A, 91A wird
auf die Nockenwelle aufgeschoben und der Außenexzenter 90
in den Lagersitz des Zwischenglieds 20 eingeführt. In
dieser Endposition überdeckt der Innenexzenter 91 einen
Teil der Radialbohrung 4 und sichert so den Radialstift 40
gegen Herauswandern.
Unter Bezug auf die Fig. 18-20 wird im folgenden eine
zweite Ausführungsform erläutert, die sich von der
vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform lediglich
dadurch unterscheidet, daß die Nut 11 des Nockens 10 neben
dem Steg 21 des Zwischenglieds 20 eine Zwischenscheibe 60
aufnimmt, die dazu dient, die Anlagefläche für das
Zwischenglied 20 insbesondere im Bereich der Öffnung 12 am
Nocken 10 zu vergrößern. Die Zwischenscheibe 60 ist im
wesentlichen ringförmig und weist zur Nockenspitze hin
eine Abflachung 62 auf, die einen Freigang für den
Axialstift 70 bereitstellt und als Verdrehsicherung wirkt.
An der der Unterbrechung 61 gegenüberliegenden Seite der
Zwischenscheibe 60 ist eine Unterbrechung 61 vorgesehen,
die einen Freigang für den Gleitstein 50 bereitstellt.
Fig. 21 zeigt eine dritte Ausführungsform, bei der für
zwei Nocken 10A, 10B ein gemeinsamer Innenexzenter 91
vorgesehen ist. Hierbei ist auf beiden Seiten des
Nockenwellenlagers eine Verstelleinheit vorgesehen, so daß
ein nachträgliches Einschieben des Exzenters nicht möglich
ist. Aus diesem Grunde sind an den Exzentern örtliche
Aussparungen (nicht gezeigt) vorgesehen, um den
Radialstift bei komplettierter Vormontageeinheit aus Nocken
10A, 10B, den beiden Zwischengliedern 20 und den Exzentern
durch die Aussparungen 51 in den jeweiligen Gleitsteinen
50 in die entsprechenden Radialbohrungen 4 der Nockenwelle
1 einführen zu können.
Bezugszeichenliste
1 Welle, Nockenwelle
2 Längsbohrung
3 Wellen-Ölbohrung
4 Radialbohrung
10, 10A, 10B Drehkörper, Nocken
11 Nut
12 Öffnung
13 Bohrung
14 Lagerfläche
15 erste Gleitführung
16 zweite Gleitführung
17 Steg
18 Mittelbereich
19 Drehkörper-Ölbohrung
20 Zwischenglied
21 Steg
22 Lagersitz
23 Nut
24 Stirnwand
25 konkave Seitenwand
26 konkave Seitenwand
27 Stirnfläche
28 Nut
29 Mittelbereich
30 dritte Gleitführung
40 erstes Übertragungselement, Radialstift
41 Absatz
42 zylindrischer Abschnitt
43 rechteckiger Abschnitt
44 Querschnittskante
45 Querschnittskante
50 Gleitstein
51 Aussparung
52 Seitenfläche
53 Seitenfläche
54 Stirnfläche
55 Gleitfläche
56 Gleitfläche
57 Schulter
58 Schulter
59 Vertiefung
60 Zwischenscheibe
61 Unterbrechung
62 Abflachung
70 zweites Übertragungselement, Axialstift
71 Gleitsteinfahne
90 Außenexzenter
90A Außenexzenterzahnkranz
90B Nase
90C Nut
91 Innenexzenter
91A Innenexzenterzahnkranz
92 Lagerbock
93 Zylinderkopf
2 Längsbohrung
3 Wellen-Ölbohrung
4 Radialbohrung
10, 10A, 10B Drehkörper, Nocken
11 Nut
12 Öffnung
13 Bohrung
14 Lagerfläche
15 erste Gleitführung
16 zweite Gleitführung
17 Steg
18 Mittelbereich
19 Drehkörper-Ölbohrung
20 Zwischenglied
21 Steg
22 Lagersitz
23 Nut
24 Stirnwand
25 konkave Seitenwand
26 konkave Seitenwand
27 Stirnfläche
28 Nut
29 Mittelbereich
30 dritte Gleitführung
40 erstes Übertragungselement, Radialstift
41 Absatz
42 zylindrischer Abschnitt
43 rechteckiger Abschnitt
44 Querschnittskante
45 Querschnittskante
50 Gleitstein
51 Aussparung
52 Seitenfläche
53 Seitenfläche
54 Stirnfläche
55 Gleitfläche
56 Gleitfläche
57 Schulter
58 Schulter
59 Vertiefung
60 Zwischenscheibe
61 Unterbrechung
62 Abflachung
70 zweites Übertragungselement, Axialstift
71 Gleitsteinfahne
90 Außenexzenter
90A Außenexzenterzahnkranz
90B Nase
90C Nut
91 Innenexzenter
91A Innenexzenterzahnkranz
92 Lagerbock
93 Zylinderkopf
Claims (19)
1. Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
- - mit einer eine Drehachse (D) aufweisenden Welle (1),
- - mit einem gegenüber der Welle (1) verdrehbar gelagerten Drehkörper (10) und
- - mit einem die Welle (1) umgebenden Zwischenglied (20), das in axialer Richtung neben dem verdrehbaren Drehkörper (10) angeordnet und gegenüber der Welle (1) verdrehbar ist und mit der Welle (1) über eine erste Gleitführung (15) und ein erstes Übertragungselement (40, 50) und mit dem Drehkörper (10) über eine zweite Gleitführung (16) und ein zweites Übertragungselement (70) antriebsmäßig verbunden ist,
wobei zwischen dem Drehkörper (10) und dem Zwischenglied
(20) eine dritte Gleitführung (30) vorgesehen ist, die
eine Abstützung zwischen dem Drehkörper (10) und dem
Zwischenglied (20) darstellt und gleichzeitig eine
Relativbewegung zwischen dem Drehkörper (10) und dem
Zwischenglied (20) in einer Richtung senkrecht zur
Drehachse (D) ermöglicht.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die dritte Gleitführung (30) eine Nut (11), die in dem
Drehkörper (10) vorgesehen ist, und einen Steg (21), der
an dem Zwischenglied (20) ausgebildet ist, umfaßt.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nut (11) in Umfangsrichtung des Drehkörpers (10)
verläuft und durch eine Öffnung (12) unterbrochen ist,
durch die hindurch das Zwischenglied (20) mit dem Steg
(21) in radialer Richtung einführbar ist.
4. Ventiltrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch
gekennzeichnet, daß ein die Nut (11) begrenzender Steg
(17) des Drehkörpers (10) in einem Mittelbereich (18)
bezüglich des Bodens der Nut (11) erhöht und ein Boden
einer durch den Steg (21) gebildeten Nut (28) in einem dem
Mittelbereich (18) entsprechenden Mittelbereich (29)
gegenüber der Oberkante des Stegs (21) abgesenkt ist.
5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Oberkanten des Stegs (17) in dem Mittelbereich
(18) auf beiden Seiten der Bohrung für die Welle (1)
parallel zueinander verlaufen und die Bodenabschnitte der
Nut (28) im Mittelbereich (29) einen gegenüber den anderen
Bereichen der Nut (28) geänderten Krümmungsradius
aufweisen.
6. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (11) neben dem Steg
(21) eine Zwischenscheibe (60) aufnimmt, die eine
Vergrößerung der Anlagefläche für das Zwischenglied (20)
bereitstellt.
7. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zwischenscheibe (60) im wesentlichen ringförmig
ist, an einer Seite eine Unterbrechung (61) aufweist und
an der der Unterbrechung gegenüberliegenden Seite mit
einer Abflachung (62) versehen ist, die eine
Verdrehsicherung der Zwischenscheibe (60) bewirkt.
8. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (10) eine
Lagerfläche (14) zur Welle (1) hin aufweist, die in
Richtung der Drehachse (D) breiter ist als zumindest ein
Teilabschnitt der Außenkontur des Drehkörpers (10).
9. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Übertragungselement
(40, 50) einen Radialstift (40) umfaßt, der im
wesentlichen senkrecht zur Drehachse (D) in die Welle (1)
eingefügt ist, daß der Radialstift (40) in einer
Aussparung (51) eines Gleitsteins (50) verschiebbar
aufgenommen ist und daß der Gleitstein (50) in einem
Lagersitz (22) des Zwischenglieds (20) verschwenkbar
gelagert ist.
10. Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Fixierung des Drehkörpers (10) und des
Zwischenglieds (20) auf der Welle (1) über den Radialstift
(40) erfolgt.
11. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Übertragungselement
(70) einen parallel zur Drehachse (D) in einer Bohrung
(13) des Drehkörpers (10) gelagerter Axialstift (70)
umfaßt.
12. Ventiltrieb nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das eine Ende des Axialstifts (70) mit
einer zwei parallele Seitenflächen aufweisenden
Gleitsteinfahne (71) versehen ist, die in eine Nut (23)
des Zwischenglieds (20) eingreift, wobei sich die
Seitenflächen in Richtung der Nut (23) zu einer oder
beiden Seiten des Axialstifts (70) über dessen Umfang
hinaus erstrecken, so daß der Axialstift (70) zusammen mit
der Gleitsteinfahne (71) eine L-Form oder eine T-Form
aufweist.
13. Ventiltrieb nach Anspruch 11 oder 12, dadurch
gekennzeichnet, daß die Bohrung (13) in dem Drehkörper
(10) auf der dem Zwischenglied (20) abgewandten Seite
verschlossen ist, daß die Welle (1) eine Längsbohrung (2)
und mindestens eine von der Längsbohrung (2) zur äußeren
Oberfläche der Welle (1) verlaufende Wellen-Ölbohrung (3)
aufweist und daß der Drehkörper (10) eine Drehkörper-Ölbohrung
(19) aufweist, durch die Öl von der Längsbohrung
(2) über die Wellen-Ölbohrung (3) in die Bohrung (13)
zwischen deren geschlossenem Ende und dem Axialstift (70)
gelangen kann, wodurch der Axialstift (70) in feste Anlage
an die Stirnwand (24) der Nut (23) gedrückt wird.
14. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (20) drehbar
auf einem Außenexzenter (90) gelagert ist, der drehbar auf
einer exzentrischen Umfangsfläche eines auf der Welle (1)
drehbaren Innenexzenters (91) gelagert ist.
15. Ventiltrieb nach Anspruch 14, dadurch
gekennzeichnet, daß für zwei benachbarte Drehkörper (10A,
10B) ein gemeinsamer Innenexzenter (91) vorgesehen ist.
16. Ventiltrieb nach Anspruch 14 oder 15, dadurch
gekennzeichnet, daß der Radialstift (40) einen Absatz (41)
aufweist, der in zusammengefügtem Zustand mit einem Teil
des Innenexzenters (91) in Eingriff bringbar ist, so daß
er lagemäßig in der Welle (1) fixiert ist.
17. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (1) eine Nockenwelle
und der Drehkörper (10) ein Nocken zur Betätigung eines
Gaswechselventils ist.
18. Ventiltrieb nach Anspruch 17, dadurch
gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Zwischenglieds
(20) ein keiner Betriebsstellung über die Außenkontur des
Drehkörpers (10) hinausragt.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19546366A DE19546366C2 (de) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine |
AU18695/97A AU1869597A (en) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | Valve gear mechanism for an internal combustion engine |
AT96946071T ATE191540T1 (de) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | Ventiltrieb einer brennkraftmaschine |
PCT/DE1996/002382 WO1997021909A2 (de) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | Ventiltrieb einer brennkraftmaschine |
EP96946071A EP0865566B1 (de) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | Ventiltrieb einer brennkraftmaschine |
US08/983,005 US5979381A (en) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | Valve gear mechanism for an internal combustion engine |
DE59604914T DE59604914D1 (de) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | Ventiltrieb einer brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19546366A DE19546366C2 (de) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine |
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DE19546366C2 DE19546366C2 (de) | 2002-01-17 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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- 1996-12-11 DE DE59604914T patent/DE59604914D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1996-12-11 WO PCT/DE1996/002382 patent/WO1997021909A2/de active IP Right Grant
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