DE19652765A1

DE19652765A1 - Ab- oder umschaltbarer Ventiltrieb mit Rollenschwenkhebeln für Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19652765A1
Application number: DE19652765A
Authority: DE
Inventors: Frank Dr Ing Schwabe
Original assignee: IAV Motor GmbH
Current assignee: IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1997-06-26

Description

Die Erfindung betrifft ab- oder umschaltbare Ventiltriebe mit Rollenschwenkhebeln für Verbrennungsmotoren gemäß dem gemeinsamen Oberbegriff des Haupt- und Neben anspruches.

Vorbekannt ist ein gattungsgemäß bestimmter ab- oder umschaltbarer Ventiltrieb durch die Schrift DE 44 08 808. Ein erster im Zylinderkopf gelagerter Schwenkhebel steht entweder mit einer Stützkontur auf der Nockenwelle oder einem Nocken für geringes Öffnen im Ein griff bzw. ist an einem gehäusefesten Gegenlager im abgeschalteten Zustand gegen gelagert und ist weiterhin über eine Spielausgleichseinrichtung am Ventil abgestützt. Ein zweiter und gleichachsig im Zylinderkopf gelagerter Schwenkhebel steht mit einem Nocken im Eingriff und ist mittels einer schaltbaren Mitnehmereinrichtung über dem ersten Schwenkhebel am Ventil abstützbar. Bei wirksamer Mitnehmereinrichtung wird der Hub dieses Nockens übertragen. Ist die Mitnehmereinrichtung unwirksam, so führt der zweite Schwenkhebel den Hub gegen eine im Gehäuse gegengelagerte Feder aus. Die Mitnehmer einrichtung weist eine Kugel als Mitnehmer und einen Sperrschieber zum Bewegen und Sperren der Kugel auf.

Vorbekannt ist es durch die Schrift DE 38 00 347 C2, Fig. 3 und Fig. 6 bei ab- oder zwischen zwei Nocken umschaltbaren Ventiltrieben, daß die Achse der zusammenschaltbaren Schwenkhebel entfernter vom Ventil als die parallel zur Zylinderachse verlaufenden Mittel achse der Nocken angeordnet ist. Der erste Schwenkhebel steht mit dem Ventil im Eingriff und beim umschaltbaren Ventiltrieb zusätzlich auf einem Nocken. Ein gleitender Eingriff von Nocken erfolgt an einer zwischen der Achse der Schwenkhebel und dem Ventil zugeord neten Fläche an Schwenkhebeln. Ein hydraulisch gegen Federkraft radial im jeweils äußeren Schwenkhebel verlagerbarer Stift dient als Mitnehmer, der in eine Bohrung in der angrenzenden Kontur des jeweils inneren Schwenkhebels beim Durchlaufen des Grund kreises des Nockens in Eingriff bringbar ist. Diese Mitnehmeranordnung weist durch den radial im äußeren Schwenkhebel verlagerbaren Stift bei Anordnung auf der vom Ventil abgewandten Seite der gemeinsamen Achse der Schwenkhebel eine erhebliche Breite auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, gattungsgemäße Ventiltriebe kompakt und mit Rolleneingriff am Nocken so zu gestalten, daß ein Zylinderkopf mit geringer Höhe und steil zu dem zuge hörigen Ventil geführten Kanal realisiert werden kann.

Erfindungsgemäß wird dies durch die in den Ansprüchen 1 und 4 genannten Mittel erreicht.

Besonders die im Hauptanspruch 1 bestimmte Anordnung ermöglicht einen steil auf den Ventildom zulaufenden Kanal.

Die im Nebenanspruch 2 bestimmte Anordnung ergibt eine geringere Breite im Bereich neben der Nockenwelle im Zylinderkopf, jedoch ist damit nur eine geringere Steilheit für den auf den Zylinderkopf zulaufenden Kanal gegenüber der im Hauptanspruch beschrie benen Ausführung möglich.

Merkmale der Unteransprüche werden im Zusammenhang in der Beschreibung erörtert. An Hand von Zeichnungen werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigt

Fig. 1a u. Fig. 1b einen schematisierten Querschnitt eines ab- bzw. umschaltbaren Ventiltriebes jeweils mit einem Rollenschwenkhebel und sehr steiler Kanalführung,

Fig. 2a u. Fig. 2b einen schematisierten Querschnitt eines ab- bzw. umschaltbaren Ventiltriebes jeweils mit einem Rollenschwenkhebel bei geringerer Zylinderkopfbreite mit wenig umlenkender Kanalführung beim Eintritt in den Ventildom,

Fig. 3a u. Fig. 3b einen Ventiltrieb mit rahmen- bzw. U-förmigem ersten Schwenkhebel für ein abschaltbares Ventil bzw. abschaltbare Ventile,

Fig. 4 einen Ventiltrieb mit U-förmigem zweiten Schwenkhebel und einem von unterschiedlichen Nocken alternativ betreibbaren Ventil,

Fig. 5 einen Ventiltrieb entsprechend Fig. 4, jedoch mit T-förmigem ersten Schwenk hebel für zwei gleichartig parallel zu betätigende Ventile

Fig. 6 u. Fig. 7 die Mitnehmereinrichtung im unwirksamen und wirksamen Zustand.

In Fig. 1a ist ein schematisierter Querschnitt eines erfindungsgemäß gestalteten ab schaltbaren Ventiltriebes mit Rollenschwenkhebel und sehr steiler Kanalführung dar gestellt.

Die Ausführung des ersten Schwenkhebels 4 entspricht der in Fig. 3b dargestellten Form. Eine Nockenwelle 1 ist seitlich von der Zylinderachse ZA im Zylinderkopf einer Reihe von Ventilen 6 zugeordnet. Einem Nocken 2 mit danebenliegendem Stützkreis ST ist eine Einheit mit erstem 4 und zweitem Schwenkhebel 5 zugeordnet. Der erste Schwenkhebel 4 steht mit mindestens einem Ventil 6 jeweils über ein Spielausgleichselement 10 im Eingriff und stützt sich dabei auf dem Stützkreis ST über Gleitflächen 42 ab.

Bei rahmenförmiger Ausführung 4R steht er mit einem Ventil 6 im Eingriff - siehe Fig. 3a -, bei U-förmiger Ausführung 4U des ersten Schwenkhebels 4 steht er mit zwei Ventilen 6 im Eingriff - siehe Fig. 3b -.

Der zweite Schwenkhebel 5 wird mit einer an ihm gelagerten Rolle 52 von der Feder 8 über den Druckschieber 9 mit dem Nocken 2 ständig im Eingriff gehalten. Über die Mit nehmereinrichtung 12 und deren Mitnehmer 13, siehe Fig. 6 u. 7, der bei wirksamem Zustand in die Gegenkontur 130 eingreift, ist der erste 4 und zweite Schwenkhebel 5 koppel bar, wobei im gekoppelten Zustand der Hub des Nockens 2 je nach Ausführung des ersten Schwenkhebels 4 auf das Ventil - siehe Fig. 3a - oder die Ventile 6 - siehe Fig. 3b - über tragen wird.

In Fig. 1b ist ein schematisierter Querschnitt eines erfindungsgemäß gestalteten umschalt baren Ventiltriebes mit erstem Schwenkhebel 4, der eine Rolle 42R führt, und sehr steiler Kanalführung dargestellt. Eine Nockenwelle 1 ist seitlich von der Zylinderachse ZA im Zylinder kopf einer Reihe von Ventilen 6 zugeordnet. Einem Nocken 2 für geringen Hub sind da nebenliegend Hälften eines Nockens 3 für max. Hub und eine Einheit mit erstem 4 und zweitem Schwenkhebel 5 zugeordnet. Der erste Schwenkhebel 4 steht mit dem Ventil 6 oder zwei Ventilen 6 jeweils über ein Spielausgleichselement 10 im Eingriff und stützt sich dabei auf dem Nocken 2 über eine Rolle 42R ab. Bei T-förmiger Ausführung des ersten Schwenk hebels 4 steht er mit zwei Ventilen 6 im Eingriff - siehe Fig. 5 -, bei gerader Ausführung steht er mit einem Ventil 6 im Eingriff - siehe Fig. 4.

Der zweite Schwenkhebel 5 wird mit einer Gleitfläche 52G von der Feder 8 über den Druck schieber 9 mit dem Nocken 3 ständig im Eingriff gehalten. Über die Mitnehmereinrichtung 12 und deren Mitnehmer 13, der bei wirksamem Zustand in die Gegenkontur 130 eingreift, ist der erste 4 und zweite Schwenkhebel 5 koppelbar, wobei im gekoppelten Zustand der Hub des Nockens 3 je nach Ausführung des ersten Schwenkhebels 4 auf das Ventil - siehe Fig. 4 - oder die Ventile 6 - siehe Fig. 5 - übertragen wird.

Jeweils der äußere Schwenkhebel 4 weist in anderer Winkellage als die Arme, welche zu Aufnahmepartien 41 für Spielausgleichselemente 10 führen, eine schaltbare Mitnehmer einrichtung 12 auf, wie sie in Fig. 5 und 6 dargestellt ist.

Durch die Anordnung, bei der die Achsen A4/5; A13; A1; A42; A52 von beiden Schwenk hebeln, Rolle 42 bzw. 52, der Nockenwelle 1 und dem Mitnehmer 13 der Mitnehmerein richtung 12 etwa die Eckpunkte eines Quadrates bilden, ist eine steile Führung des Kanals 20 zum Ventil 6 realisierbar.

Die geringste Abmessung der Diagonale des vordefinierten Quadrates ist durch den jeweils größten Nockenradius und den Lageraußendurchmesser des äußeren Schwenkhebels bestimmt, muß aber auch dem notwendigen Übersetzungsverhältnis zwischen Nocken und Ventiltrieb genügen.

Bei weniger breiter Erstreckung des abschaltbaren Ventiltriebes im Zylinderkopf gemäß Fig. 2a ist eine noch erheblich steile Führung des Kanals 20 möglich. Hierzu ist die Schwenkachse A4/5 von erstem 4 und zweitem Schwenkhebel 5 neben einer Ebene E1, entfernt vom Ventil 6 gelagert, wobei die Ebene E1 durch die Mittelachse A1 der Nocken welle 1 parallel zur Zylinderachse ZA verläuft.

Die Achse A13 des Mitnehmers 13 der Mitnehmereinrichtung 12 ist unterhalb dieser Schwenkachse A4/5 angeordnet. Dabei erstreckt sich der Schwenkbereich der Achse A13 des Mitnehmers 13 beidseits über die Ebene E1.

Zur Verminderung von Reibung bei abgeschaltetem Ventiltrieb kann ein zum Zylinderkopf fester, jedoch auf Höhe des Grundkreises GK einstellbarer Anschlag 30 angeordnet sein, an dem der erste Schwenkhebel 4 ausschließlich bei unwirksamer Mitnehmereinrich tung 12 anlegbar ist - siehe Einzelheit A in Fig. 2a. Ein Stützkreis ST auf der Nockenwelle 1 neben dem Nocken 2 wie in Fig. 1a entfällt dann.

Auch bei umschaltbarem Ventiltrieb im Zylinderkopf gemäß Fig. 2b ist eine noch erheblich steile Führung des Kanals 20 möglich. Hierzu ist die Schwenkachse A4/5 von erstem 4 und zweiten Schwenkhebel 5 neben der parallel zur Zylinderachse ZA verlängerten Mittelachse A1 der Nocken 2 und 3 entfernt vom Ventil 6 gelagert und die Achse A13 des Mitnehmers der Mitnehmereinrichtung 12 unterhalb dieser Schwenkachse A4/5 angeordnet. Dabei erstreckt sich der Schwenkbereich der Achse A13 des Mitnehmers 13 beidseits über die verlängerte Mittelachse A1 der Nockenwelle.

Bei Anwendung von zwei umschaltbaren Ventilen 6 pro Zylinder - s. Fig. 5 - lassen sich über unterschiedlich steil oder flach zu diesen Ventilen 6 geführte Kanäle 20 unterschiedliche Strömungsverhältnisse im Zylinderraum einstellen, sofern deren Zuflußquerschnitte und außerhalb des Zylinderkopfes im Saugrohr zusätzlich abschalt- oder drosselbar sind.

In Fig. 5 und 6 ist der Aufbau der Mitnehmereinrichtung 12 erkennbar und sowohl im unwirksamen als auch wirksamen Zustand dargestellt. Kugeln bilden die Mitnehmer 13, die parallel zur Achse A4/5 schiebbarer Sperrelemente 14 im jeweils äußeren Schwenkhebel in eine Gegenkontur 130 des jeweils inneren Schwenkhebels in Eingriff gebracht werden können, dies jedoch ausschließlich beim Durchlaufen des Bereiches paralleler Grundkreis sektoren der. Nocken 2 bzw. des Stützkreises. Die Sperrelemente 14 weisen zum Inein griffbringen jeweils eine Kontur 15 auf, die die Kugel 13 beim Hub des Sperrelementes 14 unter Wirkung von Öldruck in Sperrstellung durch Eingriff in die sphärische Gegenkontur 130 im jeweils inneren Schwenkhebel verlagert und in dieser hält.

Das in der Führungsbohrung 16 im jeweils äußeren Schwenkhebel dichtend geführte Sperrelement 14 ist über Kanäle 17; 18 alternativ mit Druck beaufschlagbar und damit verlagerbar (nicht dargestellt).

In bekannter Weise sind erster und zweiter Schwenkhebel auf einer gemeinsamen Buchse schwenkend auf der Achse A4/5 gelagert.

Bezugszeichenliste

1 Nockenwelle
2 Nocken
3 Stützkreis (Bezugskreis zu Nockengrundkreis oder Nockengrundkreis direkt)
4 Erster Schwenkhebel
4U U-förmiger erster Schwenkhebel
4R Rahmenförmiger erster Schwenkhebel
41 Aufnahmepartie an 4 für 10
42G Gleitflächen
42R Rolle
5 Zweiter Schwenkhebel
52G Gleitflächen
52R Rolle
6 Ventile
7 Lagerbüchse
8 Feder
9 Druckschieber
10 Spielausgleichselement
12 Mitnehmereinrichtung
13 Mitnehmer (Kugel)
130 Sphärische Gegenkontur für 13
14 Sperrelement
15 Kontur
16 Führungsbohrung
17 Kanäle
18 Kanäle
20 Kanal zum Ventil 6
A1 Achse von 1
A45 Gemeinsame Achse für 4 und 5
A13 Achse von 13
A52 Achse von 52
GK Grundkreis für 2 u. 3
E1 Ebene, verlaufend durch A1 parallel zu ZA
Rm³ Maximaler Radius von 3
ZA Zylinderachse
ST Stützkreis

Claims

1. Ab- oder umschaltbarer Ventiltrieb mit Rollenschwenkhebeln für Verbrennungs motoren mit folgenden Merkmalen:

- ein erster Schwenkhebel steht vorzugsweise einerseits mittels eines in ihm gelagerten Spielausgleichselementes mit dem Ventil und andererseits mit einem Stützkreis oder einem Nocken für geringen Hub der Nockenwelle im Eingriff und weist, entfernt vom Spielausgleichselement, einen Teil einer schaltbaren Mitnehmereinrichtung für eine Kopplung eines zweiten Schwenk hebels auf;
- der zweite Schwenkhebel weist den weiteren Teil einer Mitnehmereinrichtung auf und steht stetig mit einem Nocken der Nockenwelle im Eingriff;
- die Schwenkachse beider Schwenkhebel ist entfernt vom Ventil neben der ver längerten Mittelachse des Nockens gelagert;
- bei unwirksamer Mitnehmereinrichtung ist der erste Schwenkhebel entweder gegen eine Kontur, die ihn in einer etwa dem Grundkreisdurchmesser des stetig im Eingriff stehenden Nockens entsprechenden Lage zum Schalten der Mitnehmereinrichtung hält, oder gegen einen Nocken für geringes Öffnen mit einem gleichartig bemes senen Grundkreisdurchmesser abstützt;
- jeweils der innere der beiden Schwenkhebel weist eine Rolle für den Eingriff an einem Nocken auf,

dadurch gekennzeichnet,
daß die Achsen (A4/5; A13; A1; A52 oder A42) von erstem (4) und zweitem Schwenkhebel (5), von der Rolle (42 oder 52) am ersten oder zweiten Schwenkhebel (4 oder 5), von der Nockenwelle (1) und von dem Mitnehmer (13) der Mitnehmerein richtung (12) etwa die Eckpunkte eines Quadrates bildend angeordnet sind, wobei die Diagonale des Quadrates durch den jeweils größten Nockenradius (R2m) und den Lageraußendurchmesser (D5) des zweiten Schwenkhebels (5) bestimmt ist.

2. Ab- oder umschaltbarer Ventiltrieb mit Rollenschwenkhebel für Verbrennungsmotoren mit folgenden Merkmalen:

- ein erster Schwenkhebel steht vorzugsweise einerseits mittels eines in ihm gelagerten Spielausgleichselementes mit dem Ventil und andererseits mit einem Stützkreis oder einem Nocken für geringen Hub der Nockenwelle im Eingriff und weist, entfernt vom Spielausgleichselement, einen Teil einer schaltbaren Mitnehmer einrichtung für eine Kopplung eines zweiten Schwenkhebels auf;
- der zweite Schwenkhebel weist den weiteren Teil der Mitnehmereinrichtung auf und steht stetig mit einem Nocken der Nockenwelle im Eingriff;
- die Schwenkachse beider Schwenkhebel ist entfernt vom Ventil neben der ver längerten Mittelachse des Nockens gelagert;
- bei unwirksamer Mitnehmereinrichtung ist der erste Schwenkhebel entweder gegen eine Kontur, die ihn in einer etwa dem Grundkreisdurchmesser des stetig im Eingriff stehenden Nockens entsprechenden Lage zum Schalten der Mitnehmereinrichtung hält, oder gegen einen Nocken für geringes Öffnen mit einem gleichartig bemes senen Grundkreisdurchmesser abgestützt;
- jeweils der innere der beiden Schwenkhebel weist eine Rolle für den Eingriff an einem Nocken auf,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale,

- die Schwenkachse (A4; 5) von erstem (4) und zweitem Schwenkhebel (5) ist neben der parallel zur Zylinderachse (ZA) und durch die Mittelachse (A1) der Nockenwelle (1) verlaufende Ebene entfernt vom Ventil (6) gelagert,
- die Achse (A13) des Mitnehmers (13) der Mitnehmereinrichtung (12) ist unterhalb der Schwenkachse (A4; 5) angeordnet,
- der Schwenkbereich der Achse (A13) des Mitnehmers (13) erstreckt sich beid seits der Ebene E1.

3. Abschaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Schwenkhebel (der oder 5) rahmen- oder U-förmig gestaltet ist.

4. Abschaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Schwenkhebel (5) bei unwirksamer Mitnehmereinrichtung (12) gegen einen zum Zylinderkopf festen, jedoch etwa auf Höhe des Grundkreises (GK) einstellbaren Anschlag (30) anlegbar ist.

5. Umschaltbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der innere Schwenkhebel (4 oder 5) gerade oder T-förmig gestaltet ist.