DE19702389A1

DE19702389A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19702389A1
Application number: DE1997102389
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl Ing Schaechtele; Peter Huebschle
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1997-01-24
Filing date: 1997-01-24
Publication date: 1998-07-30
Anticipated expiration: 2017-01-25
Also published as: DE19702389B4

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftma schine.

Ein gattungsgemäßer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine ist aus der DE-A1 42 36 655 bekannt. Diese Druckschrift offenbart, daß der Ventil trieb eine in Lagern gehaltene Nockenwelle mit mindestens einem axial verschiebbaren Nocken aufweist, welcher unter Zwischenschaltung eines Übertragungselements mit Rolle zumindest ein Gaswechselventil betätigt. In einer ersten Stellung steht die Rolle dabei mit einer ersten Erhebungs kurve des Nockens in Kontakt, so daß die Ventile entsprechend betätigt werden und in einer zweiten Stellung steht die Rolle dabei mit einer zwei ten Erhebungskurve des Nockens in Kontakt, so daß die Ventile dann wiederum entsprechend betätigt werden. Bei diesem Ventiltrieb ist jedoch problematisch, daß es beim Umschalten von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu sogenannten Kantenträgern und damit zu erhöhter Oberflächenpressung mit erhöhtem Verschleiß kommen kann. Diese Kantenträger treten nämlich immer dann auf, wenn die Hubphase des Ventils beginnt, bevor der Nocken seine jeweilige Endstellung erreicht hat.

Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegen den Erfindung, einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine zu konzipie ren, der sicherstellt, daß die Umschaltung von der ersten in die zweite Stellung sowie die Umschaltung von der zweiten in die erste Stellung ab geschlossen ist, bevor die Hubphase des Ventils beginnt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1. Indem der Nocken ein Verriegelungselement aufweist, welches im nicht betätigten Zustand den Nocken gegen ein axiales Verschieben sichert und im betätigten Zustand ein axiales Verschieben des Nockens zuläßt, kann das Verschieben des Nockens gestattet bzw. nicht gestattet werden. Das Verriegelungselement ist dabei so angeordnet, daß es von dem Rol lenabnehmer des Übertragungselements betätigbar ist. Betätigt wird das Verriegelungselement während der Grundkreisphase des Ventils und so rechtzeitig vor dem Beginn der Hubphase des Ventils, daß der Nocken noch vor dem Beginn der Hubphase des Ventils von der ersten Stellung vollständig in die zweite Stellung bzw. von der zweiten Stellung vollständig in die erste Stellung verschoben werden kann. Auf diese Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb verhindert, daß der Rollenabnehmer über die Kante der Hubkontur des Nockens abläuft. Gleichzeitig wird die damit verbundene erhöhte Flächenpressung sowie der daraus resultie rende erhöhte Verschleiß wirkungsvoll vermieden.

Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die erste Kontur des Nockens als Nockenhubkontur und die zweite Kontur des Nockens als Nullhubkon tur ausgebildet. Durch diese Ausgestaltung ist der vorgeschlagene Ventil trieb zur Ventilabschaltung geeignet.

Eine zweite alternative Ausführungsform sieht dagegen vor, daß die erste Kontur des Nockens für niedrige Drehzahlen und die zweite Kontur des Nockens für hohe Drehzahlen ausgebildet ist. Damit kann bei dem vorge schlagenen Ventiltrieb auch eine Ventilumschaltung erfolgen, die von der Drehzahl der Brennkraftmaschine abhängt.

Vorteilhaft ist das Verriegelungselement so angeordnet, daß es zu Beginn der Grundkreisphase der beiden Konturen betätigt wird. Durch dieses Merkmal wird das Verriegelungselement zum frühest möglichen Zeitpunkt betätigt. Das hat zur Folge, daß die zur Verschiebung des Nockens ver fügbare Zeitspanne, welche der restlichen Grundkreisphase entspricht, maximal ist. Somit besteht immer dann, wenn das Verriegelungselement zu Beginn der Grundkreisphase betätigt wird, auch die größtmögliche Sicherheit dafür, daß der Nocken vor dem Beginn der Hubphase tatsäch lich in seine andere Endstellung gelangt.

In einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Verriegelungselement als zweiteiliger Stift ausgebildet, der radial in bzw. zu der Nockenwelle ange ordnet ist und vom Rollenabnehmer des Übertragungselements gegen die Kraft einer in der Nockenwelle angeordneten Feder betätigt wird, so daß der erste Teil des Stifts vollständig in die Nockenwelle eingeschoben und der zweite Teil des Stifts zusammen mit dem Nocken verschoben werden kann. Damit ist ein Verriegelungselement geschaffen, welches besonders einfach ausgebildet und dennoch leistungsfähig ist. Anstelle der Feder kraft könnte über einen Kanal in der Nockenwelle natürlich auch eine hydraulische Druckkraft bereitgestellt werden.

Die vorliegende Erfindung ist unter Bezugnahme auf die nachfolgenden Zeichnungsfiguren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventil triebs in geschnittener Darstellung;

Fig. 1b eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ventil triebs in ebenfalls geschnittener Darstellung; und

Fig. 2 den Ventiltrieb gemäß Ansicht-X aus Fig. 1a in einer verein fachten Draufsicht.

Der Ventiltrieb besteht im wesentlichen aus einem Ventil 1, einer Nocken welle 2 mit einem Nocken 3 und einem zwischen das Ventil 1 und den Nocken 3 geschalteten Übertragungselement 4.

Das Ventil 1 ist ein herkömmliches Tellerventil mit einem langgezogenen Schaft 5. Am Ende des Schafts 5 greift das auf einer Welle 6 gelagerte hebelförmige Übertragungselement 4 an dem Ventil 1 an. Damit das Ventil 1 in Abhängigkeit von dem Nocken 3 gesteuert wird, liegt das Übertragungselement 4 mit einem Rollenabnehmer 7 an dem Nocken 3 der Nockenwelle 2 an.

Dieser Nocken 3 ist als Doppelnocken ausgebildet und weist daher zwei nebeneinander angeordnete unterschiedliche Konturen 8 und 8' auf.

Gemäß der ersten Ausführungsform aus Fig. 1a ist die erste Kontur 8 als Nockenhubkontur und ist die zweite Kontur 8' als Nullhubkontur ausgebil det. Und gemäß der zweiten Ausführungsform aus Fig. 1b ist die erste Kontur 8 für hohe Drehzahlen und die zweite Kontur 8' für niedrige Dreh zahlen ausgebildet. Bei beiden Ausführungsformen weisen die Konturen 8, 8' einen gleichen Grundkreisradius R auf, um ein Verschieben des Nockens 3 bei anliegendem Rollenabnehmer 7 zu ermöglichen.

Außerdem ist der Nocken 3 auf der Nockenwelle 2 axial verschiebbar und drehfest gelagert, indem die Außenseite 9 der Nockenwelle 2 eine axiale Verzahnung 10 und die Innenseite 11 des Nockens 3 eine korrespondie rende Gegenverzahnung 12 aufweist. Auf diese Weise kann aus den bei den Konturen 8, 8' des Nockens 3, die jeweils zur Steuerung des Ventils 1 gewünschte Kontur 8, 8' ausgewählt werden. Der Wechsel zwischen den beiden Konturen 8, 8' erfolgt dabei einfach durch das Verschieben des Nockens 3, so daß der Rollenabnehmer 7 dann die andere der beiden Konturen 8, 8' abgreift.

Damit es beim Verschieben des Nockens 3 nicht zu den gefürchteten Kantenträgern kommt, weist der Nocken 3 ein Verriegelungselement 13 auf. Dieses Verriegelungselement 13 funktioniert so, daß es im nicht be tätigten Zustand den Nocken 3 gegen das axiale Verschieben entlang der Nockenwelle 2 sichert und daß es im betätigten Zustand das axiale Ver schieben des Nockens 3 entlang der Nockenwelle 2 zuläßt.

Dazu ist das Verriegelungselement 13 als zweiteiliger im wesentlichen zylindrischer Stift 14, 14' ausgebildet. Der eine Teil des Stifts 14 ist dabei radial im Innern der Nockenwelle 2 angeordnet und der andere Teil des Stifts 14' ist dabei als radiale Verlängerung im Innern des Nockens 3 an geordnet. Folglich liegt der Berührungspunkt der beiden Teile des Stifts 14, 14' in der Nähe der Verzahnung 10 der Nockenwelle 2 beziehungs weise der Gegenverzahnung 12 des Nockens 3.

Der eine Teil des Stifts 14 steht mittels einer im Innern der Nockenwelle 2 angeordneten Feder 15 unter Vorspannung gegen den anderen Teil des Stifts 14'. Der andere Teil des Stifts 14' wird daher im nicht betätigten Zu stand mit seinem linsenförmigen Kopf 16 gegen einen ringförmigen An schlag 17 im Innern des Nockens 3 gedrückt und ragt mit seinem freien Ende über die Kontur 8 des Nockens 3 hinaus. Durch den Anschlag 17 kann der zweiteilige Stift 14, 14' dabei trotz der nach außen wirkenden Federkraft nicht herausfallen.

Läuft der Rollenabnehmer 7 nun über die Kontur 8 mit dem Verriegelungs element 13, so wird der zweiteilige Stift 14, 14' betätigt. Dadurch wird der zweiteilige Stift 14, 14' nach innen gedrückt und verlagert sich der Berüh rungspunkt der beiden Teile des Stifts 14, 14' genau in den Grenzbereich zwischen die Verzahnung 10 der Nockenwelle 2 und die Gegenverzah nung 12 des Nockens 3. Somit ist die Verriegelung durch das Verriege lungselement 13 aufgehoben und der Nocken 3 kann auf der Nockenwelle 2 axial verschoben werden.

Der Pfeil P in den Fig. 1a, 1b und 2 gibt die Drehrichtung der Nocken welle 2 beziehungsweise des Nockens 3 an. Entsprechend dieser Dreh richtung ist das Verriegelungselement 13 zu Beginn der Grundkreisphase α des Ventils 1 angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß nach der Betätigung des Verriegelungselements 13 durch den Rollenabnehmer 7 noch eine maximale Zeitspanne bis zum Beginn der Hubphase β des Ventils 1 zur Verfügung steht, um den Nocken 3 von seiner ersten Stellung vollständig in seine zweite Stellung zu verschieben.

Natürlich kann das Verriegelungselement 13 auch an einer anderen Posi tion angeordnet sein, solange dabei stets gewährleistet ist, daß der ver bleibende Teil der Grundkreisphase α des Ventils 1 noch ausreicht, um den Nocken 3 vollständig zu verschieben.

Außerdem ist es sinnvoll, wenn der Nocken 3 für jede seiner Konturen 8, 8' ein solches Verriegelungselement 13 aufweist. Deshalb ist in Fig. 2 ein zweites Verriegelungselement 13' für die Kontur 8 gestrichelt dargestellt.

Claims

1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit

- wenigstens einem Ventil (1) pro Zylinder,
- einer Nockenwelle (2) mit wenigstens einem Nocken (3), der auf der Nockenwelle (2) drehfest sowie axial verschiebbar gelagert ist und der zwei nebeneinander angeordnete Konturen (8, 8') mit gleichen Grundkreisradien (R) aufweist, wobei der Nocken (3) in einer ersten Stellung die Ventile (1) gemäß der ersten Kontur (8) beaufschlagt und in einer zweiten Stellung gemäß der zweiten Kontur (8') beaufschlagt und
- einem zwischen das Ventil (1) und den Nocken (3) der Nocken welle (2) geschalteten Übertragungselement (4) mit einem Rollen abnehmer (7), dadurch gekennzeichnet, daß
- der Nocken (3) ein Verriegelungselement (13) aufweist, welches im nicht betätigten Zustand den Nocken (3) gegen ein axiales Verschieben sichert und im betätigten Zustand ein axiales Ver schieben des Nockens (3) zuläßt, wobei
- das Verriegelungselement (13) des Nockens (3) rechtzeitig wäh rend der Grundkreisphase (α) des Ventils (1) von dem Rollenab nehmer (7) des Übertragungselements (4) betätigt wird, so daß der Nocken (3) vor dem Beginn der Hubphase (β) des Ventils (1) von der ersten Stellung in die zweite Stellung bzw. von der zwei ten Stellung in die erste Stellung verschiebbar ist.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erst Kontur (8) des Nockens (3) als Nockenhubkontur und die zweite Kontur (8') des Nockens (3) als Nullhubkontur ausgebildet sind.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kontur (8) des Nockens (3) für hohe Drehzahlen und die zweite Kontur (8') des Nockens (3) für niedrige Drehzahlen ausge bildet ist.

4. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich net, daß das Verriegelungselement (13) so angeordnet ist, daß es zu Beginn der Grundkreisphase (α) des Ventils (1) betätigt wird.

5. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß das Verriegelungselement (13) als zweiteiliger Stift (14,14') ausgebildet ist, der radial in bzw. zu der Nockenwelle (2) angeordnet ist und vom Rollenabnehmer (7) des Übertragungselements (4) ge gen die Kraft einer in der Nockenwelle (2) angeordneten Feder (15) betätigt wird, so daß der erste Teil des Stifts (14) zusammen mit dem Nocken (3) verschoben und der zweite Teil des Stifts (14') vollstän dig in die Nockenwelle (2) eingeschoben werden kann.