DE19612551A1

DE19612551A1 - Auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbarer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19612551A1
Application number: DE1996112551
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl Ing Speil
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1996-03-29
Filing date: 1996-03-29
Publication date: 1997-10-02
Also published as: WO1997037108A1

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft einen auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltbaren Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach den Oberbegriffsbildenden Merkmalen des Anspruchs 1.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Ventiltrieb ist gattungsbildend aus der DE-PS 43 20 992 vor bekannt. Nachteilig ist es bei diesem, daß es während einer Kopplung seiner zwei mit Nocken unterschiedlichen Hubes zusammenwirkenden Nockenfolger teile zum Zwecke eines großen Ventilhubes zu Schaltzeitproblemen kommen kann. Diese rühren daher, daß keine definierte Lagezuordnung der im Koppel fall zueinander möglichst fluchtenden Aufnahmebohrungen für das Koppelmittel geschaffen ist. Wärmedehnung und Verschleiß bzw. auch Fertigungsungenau igkeiten verstärken diesen Effekt. Somit kann es im Koppelfall während der Grundkreisphase dazu kommen, daß der Koppelvorgang behindert ist, da sich das entsprechende Koppelmittel sprichwörtlich seine Bohrung erst suchen muß.

Zugleich verstärkt diese undefinierte Lagezuordnung den Kantenverschleiß im Bereich der entsprechenden Aufnahmen.

Auch sind der Fachwelt Lösungen bekannt, bei denen eine Lagezuordnung der Bohrungen für das Koppelmittel im Koppelfall dadurch erzielt werden soll, daß beiden Nockenfolgerteilen ein definierter Grundkreis über separate Nocken zugeordnet ist. Diese Maßnahme erfordert zum einen eine extrem hohe Ferti gungsgenauigkeit und zum anderen erhöht sie nachteilig den gesamten Bau- und Teileaufwand am Ventiltrieb.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem die aufgezeigten Nachteile beseitigt sind und insbesondere mit einfachen Mitteln eine definierte Lagezuordnung der Aufnahmen für das Koppelmittel für den Koppelfall geschaffen ist, unter gleich zeitiger Verringerung der Koppel zeit.

Zusammenfassung der Erfindung

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 gelöst, wobei zweckmäßige Konkretisierungen der Erfindung Gegenstand der Unteransprüche 2 bis 14 sind. Des weiteren be schreibt der vom Anspruch 1 abhängige Verfahrensanspruch 15 ein Verfahren zum lagerichtigen Herstellen der Aufnahmen für das Koppelmittel.

Dadurch, daß nunmehr zwischen beiden zu koppelnden Nockenfolgern ein definierter Anschlag geschaffen ist, kann im Koppelfall und im Grundkreis der Nocken eine extrem schnelle Verschiebung des Koppel mittels erfolgen, ohne daß sich das Koppelmittel seine entsprechende Aufnahme suchen muß. Somit sind des weiteren auch die Verschiebekräfte für das Koppelmittel stark ver ringert, da nicht mehr mit den beim gattungsbildenden Stand der Technik zu verzeichnenden erhöhten Reibkräften zu rechnen ist. Gleichzeitig ist der Kan tenverschleiß im Bereich der Aufnahmebohrungen stark minimiert. Denkbar ist es an dieser Stelle jedoch auch, die Anschlagmittel nicht zwischen den Nocken folgern selbst zu applizieren, sondern am Zylinderkopf entsprechende Anschlag maßnahmen zu treffen.

Besonders vorteilhaft läßt sich eine lagegenaue Zuordnung der Aufnahmen für das Anschlagmittel dadurch schaffen, daß die Nockenfolgerteile, so wie im Anspruch 15 beschrieben, gemeinsam auf einen separaten Rohrabschnitt aufge steckt, dann in ihre Anschlagposition gebracht werden und anschließend die Aufnahmebohrung durch die miteinander verspannten Teile gebohrt wird. Auch kann es vorgesehen sein, vor diesen Fertigungsschritten die Anschlagflächen entsprechend nachzubearbeiten, um exakt die genaue Lagezuordnung der Nockenfolger zueinander und zu ihren Betätigungselementen zu schaffen.

Nach einer ersten Ausgestaltungsform der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Anschlagstellung im Nockengrundkreis herzustellen. Genau in dieser Entspan nungsphase des gesamten Ventiltriebes gelingt es am einfachsten, eine Kopp lung zwischen den Nockenfolgerteilen herzustellen.

Dabei sind in weiterer Fortbildung der Erfindung die Anschlagmittel beispiels weise als Vorsprung hergestellt, der sich von einem Nockenfolgerteil zum anderen erstreckt. Mit vom Schutzumfang dieser Erfindung eingeschlossen sind dabei auch weitere Anschlagmaßnahmen, wie derartige über Stifte und ähn liches, die in entsprechende Aussparungen des gegenüberliegenden Teiles eingreifen. Denkbar ist es an dieser Stelle auch, den entsprechenden Anschlag justierbar über Einstellschrauben, Keile, Distanzstücke und ähnliches zu gestal ten, so daß während des Montagevorganges ohne aufwendige spanende Nach bearbeitung eine Einstellung erfolgen kann.

Fertigungstechnisch besonders günstig ist es, wenn die Aufnahmen für das jeweilige Koppelmittel als Bohrungen hergestellt sind, in denen als Kolben oder Stifte ausgebildete Koppelmittel verlaufen. Denkbar ist es an dieser Stelle ebenfalls, über mehrere über den Schwenkbereich des Nockenfolgers verteilte Aufnahmen sozusagen Koppelstufen zu schaffen, über die die Variabilität des Ventiltriebs zusätzlich erhöht wird, wobei die höchste Entkoppelstufe auch so geschaffen sein kann, daß ein minimaler Resthub für das Gaswechselventil vorliegt.

Um die Rückführung des einen Nockenfolgerteils an den Nocken und des weiteren Nockenfolgerteils an das Gaswechselventil zu sichern, ist zwischen beiden Nockenfolgerteilen ein Federmittel wie eine Druckfeder vorgesehen. Diese ist gleichzeitig auch derartig ausgelegt, daß die während des Betriebes des Ventiltriebs auftretenden Massenkräfte am Nockenfolger nicht zu uner wünschten und undefinierten Flattererscheinungen an diesem führen. Somit übernimmt dieses Federmittel die Funktion einer Gegenhaltekraft gegen die Massebeschleunigung. Denkbar sind an dieser Stelle auch weitere Federmittel, wie mechanisch wirkende, jedoch auch magnetische, elektromagnetische und ähnliche.

Besonders vorteilhaft ist es nach der Erfindung, wenn die miteinander zu kop pelnden Nockenfolger eine gemeinsame Schwenkachse besitzen. Denkbar und vorgesehen ist es an dieser Stelle jedoch auch, beiden Nockenfolgern eine separate Schwenkachse zu verleihen, so daß beispielsweise das eine Nockenfol gerteil am anderen schwenkbeweglich befestigt ist und das andere Nockenfol gerteil das Drehzentrum aufweist.

Durch den separaten Rohrabschnitt nach Anspruch 9 gelingt es, die Nockenfol gerteile vormontiert anzuliefern. Gleichzeitig kann auf dem Rohrabschnitt eine Vorjustierung der Anschläge zueinander geschaffen werden.

Zur weiteren Reibungsreduzierung ist es zusätzlich vorgeschlagen, den Gegen läufer am Nockenfolger für den betreffenden Nocken als Rolle auszugestalten.

Diese Rolle kann beispielsweise über eine Wälzlagerung auf einem Bolzen gelagert sein.

Zur Begrenzung der Verschiebebewegung des Koppel mittels wird weiter ausge führt, daß wenigstens eine der Aufnahmen für das Koppelmittel axial außen einen Anschlag besitzt. Dieser Anschlag dient gleichzeitig zur Abdichtung gegen unerwünscht austretendes Hydraulikmittel aus der betreffenden Auf nahme.

In Konkretisierung der Erfindung ist es vorgeschlagen, die Nockenfolger des erfindungsgemäßen Ventiltriebs mit hydraulischen Ventilspielausgleichseinrich tungen zu versehen, so wie sie der Fachwelt an sich bekannt sind. Diese Ausgleichseinrichtungen sorgen im Nockengrundkreis für eine Eliminierung des gesamten im Ventiltrieb auftretenden unerwünschten Spiels. Denkbar ist es an dieser Stelle jedoch auch, über mechanische Maßnahmen wie Einstellplättchen etc. das auftretende Ventilspiel einzustellen.

Schließlich beschreibt der Anspruch 13 eine zweckmäßige Ausgestaltung der Nockenfolgerteile. Diese sind dabei als Schlepphebel ausgebildet und weisen einander in Längsrichtung zugewandte Überhänge auf, wobei an einem Über hang die Anschlagmittel und am weiteren Überhang die Federmittel appliziert sein sollen. Denkbar und mit vom Schutzumfang dieser Erfindung eingeschlos sen sind jedoch auch weitere Ausgestaltungen der Nockenfolger, so beispiels weise derartige als Schlepphebel ausgebildete, bzw. auch solche, die mit mehr als einem Nocken pro Hebelsystem zusammenwirken.

Zur Verlagerung des Koppel mittels in wenigstens eine Verschieberichtung ist es vorgeschlagen, dieses Koppelmittel über Hydraulikmitteldruck zu beaufschlagen. Sofern gleichzeitig ein hydraulisches Spielausgleichselement appliziert ist, bieten sich wahlweise gemeinsame Versorgungsleitungen im Hebelsystem an. Eine Rückstellung des Koppel mittels kann entgegen dem Hydraulikmitteldruck beispielsweise über Druckfederkraft bzw. Magnetkraft erfolgen, jedoch ist auch an eine Rückstellung über Hydraulikmitteldruck oder eine ähnlich geeignete Servounterstützung gedacht.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Zweckmäßigerweise ist die Erfindung in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb und

Fig. 2 eine Schnittansicht nach der Linie II-II der Fig. 1.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnung

Aus Fig. 1 geht ein auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechsel ventil umschaltbarer Ventiltrieb 1 hervor. Dieser Ventiltrieb 1 kann auch gleich zeitig auf mehrere gleichwirkende Gaswechselventile 2 einwirken. Dabei besteht er aus zwei gemeinsam auf einem separaten Rohrabschnitt 3 schwenk beweglich angeordneten Nockenfolgerteilen 4, 5. Diese verlaufen mit ihrem Rohrabschnitt 3 auf einem weiteren für zusätzliche bzw. sämtliche Nockenfol gerteile 4, 5 des Ventiltriebs 1 gemeinsamen Drehzentrum 6. Das Nockenfolger teil 4 besitzt einenends eine Rolle 7, gegen die ein Nocken 8 anläuft. Gleich zeitig weist das weitere Nockenfolgerteil 5 anderenends und auf der Nockensei te ein hydraulisches Spielausgleichselement 9 auf, welches an dieser Stelle jedoch nicht näher beschrieben wird. Über das eben genannte hydraulische Spielausgleichselement 9 kommuniziert das Nockenfolgerteil 5 im Hubsinne mit dem Gaswechselventil 2.

Wie der Fig. 1 zu entnehmen ist, ist dieses gesamte Hebelsystem des Ventil triebs 1 als Kipphebelsystem ausgebildet. Dabei besitzen beide Nockenfolger teile 4, 5 sich in Längsrichtung zum jeweils anderen Nockenfolgerteil 5, 4 erstreckende Überhänge 11, 10. Der Überhang 10 des Nockenfolgerteils 5 besitzt auf seiner nockenfernen Stirnseite eine Anschlagfläche 12, die im Nockengrundkreis an einem Vorsprung 13 des Nockenfolgerteils 4 anliegt. Somit sind über die Teile 12, 13 Anschlagmittel 14 zur Begrenzung der Schwenkbe wegung der Nockenfolgerteile 4, 5 zueinander geschaffen.

Wie zusätzlich der Fig. 2 zu entnehmen ist, sind die Nockenfolgerteile 4, 5 bei Erreichung ihrer eben beschriebenen Anschlagstellung über ein Koppelmittel 15 miteinander koppelbar. Das Koppelmittel 15 wird dabei beispielsweise über Hydraulikmitteldruck in wenigstens eine Verschieberichtung verlagert. Ist es nun gewünscht, daß die beiden relativ zueinander beweglichen Nockenfolgerteile 4, 5 miteinander gekoppelt werden, so wird das Koppelmittel 15, welches sich in einer Aufnahme 16 oder 17 des Nockenfolgerteiles 5 oder 4 befindet, über eine gemeinsame Trennfläche 18 zwischen beiden Teilen 4, 5 verschoben. Diese Verlagerung soll bei dem hier beschriebenen Ventiltrieb 1 im Grundkreis des jeweiligen Nockens 8 erfolgen. Aufgrund der eben beschriebenen Kopplung folgt nunmehr der aus den Nockenfolgerteilen 4, 5 bestehende Nockenfolger in seinem Ganzen der Hubbewegung des Nockens 8. Somit wird diese Hubbewe gung vollständig auf das Gaswechselventil 2 übertragen. Über die Anschlag mittel 14 ist nun eine lagegenaue Zuordnung der Aufnahmen 16, 17 der Nockenfolgerteile 5 und 4 geschaffen, so daß im Grundkreis eine extrem schnelle Verlagerung des Koppel mittels 15 erzielbar ist (siehe auch Vorteilsangaben zu den Ansprüchen). Ist nun eine Entkopplung der Nockenfolgerteile 4, 5 zueinan der zum Zwecke eines Nullhubes bzw. geringen Hubes des Gaswechselventils 2 gewünscht, so wird im Grundkreis des Nockens 8 das Koppelmittel 15 wie derum vollständig in eine der Aufnahmen 16 oder 17 verschoben. Das betref fende Gaswechselventil 2 bleibt geschlossen, wobei das Nockenfolgerteil 4 gegenüber dem Nockenfolgerteil 5 eine Leerhubbewegung ausführt.

Um nun auch während der eben beschriebenen Entkoppelphase undefinierte freie Bewegungsmöglichkeiten der Nockenfolgerteile 4, 5 auszuschließen, d. h. um diese Nockenfolgerteile 4, 5 am Nocken 8 und Gaswechselventil 2 weiter hin zu halten, ist im Bereich des Überhanges 11 des Nockenfolgerteiles 4 ein sich in Richtung zum Nockenfolgerteil 5 erstreckendes Federmittel 19 appliziert. Dieses ist derartig konzipiert, daß es auch bei höheren Drehzahlen des Nockens 8 im entkoppelten Zustand das Nockenfolgerteil 4 am Nocken 8 sowie das Nockenfolgerteil 5 am Gaswechselventil 2 hält.

Zusätzlich ist der Fig. 2 zu entnehmen, daß axial außen in der Aufnahme 16 ein Anschlagmittel 20, beispielsweise eine Scheibe bzw. ein Stopfen, verläuft, welcher die Axialbewegung des Koppelmittels 15 begrenzt.

Eine exakte Zuordnung der beiden Nockenfolgerteile 4, 5 zueinander im Be reich ihrer Anschlagmittel 14 wird dadurch erzielt, daß nach Aufstecken der Nockenfolgerteile 4, 5 auf ihren gemeinsamen Rohrabschnitt 3 deren Zuord nung vermessen und ggf. im Bereich der Anschlagmittel 14 ein spanender Materialabtrag bzw. ein Aufbringen von zusätzlichem Material vorgenommen wird. Sodann ist es vorgesehen, nachdem beide Nockenfolgerteile 4, 5 mitein ander verspannt wurden, deren Aufnahmen 17, 16 in einem Arbeitsgang zu bohren.

Ggf. kann eine Nacheinstellung der Zuordnung der Aufnahmen 16, 17 zuein ander über nicht näher beschriebene mechanische Einstellmittel wie Schrauben in ihrem Bereich vorgenommen werden.

Zur weiteren Reduzierung der oszillierenden Massen im Ventiltrieb 1 kann es auch vorgesehen sein, wenigstens eines der Nockenfolgerteile 4, 5 bzw. die Rolle 7 oder den Rohrabschnitt 3 aus einem Leichtbauwerkstoff bzw. Kunststoff zu fertigen. Auch ist es denkbar, zumindest eines der Nockenfolgerteile 4, 5 aus einem Blechwerkstoff herzustellen.

Bezugszeichenliste

1 Ventiltrieb
2 Gaswechselventil
3 Rohrabschnitt
4 Nockenfolgerteil
5 Nockenfolgerteil
6 Drehzentrum
7 Rolle
8 Nocken
9 hydraulisches Spielausgleichselement
10 Überhang
11 Überhang
12 Anschlagfläche
13 Vorsprung
14 Anschlagmittel
15 Koppelmittel
16 Aufnahme
17 Aufnahme
18 Trennfläche
19 Federmittel
20 Anschlagmittel

Claims

1. Auf unterschiedliche Hübe für wenigstens ein Gaswechselventil umschaltba rer Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine, bestehend aus zwei oder mehreren miteinander koppelbaren, in Achsrichtung nebeneinander liegenden, hebel artigen Nockenfolgern oder Nockenfolgerteilen (4, 5), von denen zumindest ein Nockenfolger oder Nockenfolgerteil (4) von einem Nocken oder einer Nocken gruppe (8) beaufschlagbar ist und wenigstens ein Nockenfolger oder Nockenfol gerteil (5) mit zumindest einem Gaswechselventil (2) im Hubsinn kommuniziert, wobei die Nockenfolger oder Nockenfolgerteile (4, 5) über zwischen diesen verlagerbare Koppelmittel (15) wahlweise miteinander koppelbar sind, durch welche Kopplung ein großer und durch Entkopplung ein kleinerer Gesamt gaswechselquerschnitt erzielbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwenkbewegung der miteinander koppelbaren Nockenfolger oder Nockenfol gerteile (4, 5) relativ zueinander durch vorzugsweise an diesen verlaufende Anschlagmittel (14) begrenzbar ist, wobei der Ventiltrieb (1) derart ausgebildet ist, daß bei Erreichen der Anschlagstellung Aufnahmen (16, 17) der Nockenfol ger oder Nockenfolgerteile (5, 4) für das jeweilige Koppelmittel (15) zueinander fluchten.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlag mittel (14) derartig ausgebildet sind, daß die Anschlagstellung im Nockengrund kreis vorliegt.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlag mittel (14) als sich von einem Nockenfolger oder Nockenfolgerteil (4, 5) zum jeweils anderen (5, 4) erstreckender Vorsprung (13) hergestellt sind, der mit einer gegenüberliegenden Anschlagfläche (12) am jeweils anderen Bauteil (5, 4) kommuniziert.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (13) an dem Bauteil (4) appliziert ist, durch dessen Kopplung der große Gesamt gaswechselquerschnitt erzielbar ist.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmen (16, 17) für das jeweilige Koppelmittel (15) als Bohrungen hergestellt sind, die parallel zur Nockenwellenachse verlaufen, wobei die als Kolben gefertigten Koppelmittel (15) im Koppelfall eine zwischen den Nockenfolgern oder Nockenfolgerteilen (4, 5) verlaufende Trennfläche (18) übergreifen.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den miteinander koppelbaren Nockenfolgern oder Nockenfolgerteilen (4, 5) ein Federmittel (19) abgestützt ist, dessen Federkraft den einen Nockenfolger (Nockenfolgerteil) (4) in Nockenrichtung und den weiteren Nockenfolger (Nockenfolgerteil) (5) in Richtung zum Gaswechselventil (2) bewegt.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federmittel (19) als wenigstens eine Schraubenfeder hergestellt ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die miteinander koppelbaren Nockenfolger oder Nockenfolgerteile (4, 5) eine gemeinsame Schwenkachse besitzen.

9. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils miteinander koppelbaren Nockenfolger oder Nockenfolgerteile (4, 5) auf einem separaten Rohrabschnitt (3) als gemeinsame Schwenkachse befestigt sind, welcher Rohrabschnitt (3) auf einem Drehzentrum (6) für weitere Gruppen von Nockenfolgern (4, 5) angeordnet ist.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der von dem Nocken oder der Nockengruppe (8) beaufschlagbare Nockenfolger (Nockenfol gerteil) (4) eine Rolle (7) als Nockengegenläufer aufweist.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der Aufnahmen (16, 17) axial außen liegende Anschlagmittel (20) für das Koppelmittel (15) angeordnet sind.

12. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Nockenfolger (Nockenfolgerteil) (5) über ein hydraulisches Spielausgleichs element (9) mit dem Gaswechselventil (2) (den Gaswechselventilen) zusammen wirkt.

13. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 3, 6 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventiltrieb (1) aus zwei getrennten Nockenfolgerteilen (4, 5) die einen Kipphebel bilden hergestellt ist, wobei ein erster Teil (4) einenends von einem Steuernocken (8) beaufschlagt ist und ein weiterer Teil (5) anderenends mit einem oder mehreren Gaswechselventilen (2) kommuniziert, und beide Teile (4, 5) einen sich in Längsrichtung zum jeweils anderen Teil erstreckenden Über hang (11, 10) aufweisen, wobei die Anschlagfläche (12) des Anschlagmittels (14) am Überhang (10) des weiteren Teiles (5) zwischen Schwenkachse und Nocken (8) verläuft und die Federmittel (19) zwischen dem Überhang (11) des ersten Teiles (4) und dem weiteren Teil (5) zwischen der Schwenkachse und dem Gaswechselventil (2) angeordnet sind.

14. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Koppel mittel (15) in wenigstens eine Verlagerungsrichtung über Hydraulikmitteldruck beaufschlagbar sind.

15. Verfahren zum lagerichtigen Herstellen der Aufnahmen (16, 17) für das Koppelmittel (15) nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Schritt, bei welchem die miteinander koppelbaren Nockenfolger oder Nockenfolgerteile (4, 5) möglichst axial dicht aneinander liegend mit ihrer Schwenkachse auf separaten Rohrabschnitt (3) gesteckt werden, einen folgenden Schritt, welcher dem ersten Schritt vorgeordnet sein kann, bei dem die betreffenden Anschlagmittel (14) der zugeordneten Nockenfolger oder Nockenfolgerteile (4, 5) zueinander in Anschlag gebracht-werden und einen weiteren Schritt, bei dem in einem Arbeitsgang die Aufnahmen (16, 17) für das jeweilige Koppelmittel (15) fluchtend gebohrt bzw. eingearbeitet werden.