DE3234639C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein derartiger Ventiltrieb, wie er bei­ spielsweise aus der US-PS 36 33 555 bekannt ist, bietet die vorteilhafte Möglichkeit, die Ventilhubkurve während des Betriebs der Maschine in Abhängigkeit von Maschinenparametern, wie Drehzahl und/oder Last, zu optimieren. Im Prinzip wird dies dadurch erreicht, daß der betreffende Nocken nur während bestimm­ ter Winkelbereiche jeder Nockenwellendrehung gleichsam starr mit der Nockenwelle verbunden ist und demgemäß mit der Nockenwellen­ drehzahl rotiert, während die Nockendrehzahl in den anderen Win­ kelbereichen größer oder kleiner als die Nockenwellendrehzahl ist. Konstanz der Nockenwellendrehzahl während einer Umdrehung vorausgesetzt, kann man also von Winkelbereichen gleichförmiger und ungleichförmiger Drehbewegung des Nockens sprechen.

Die aus der zitierten US-PS 36 33 555 bekannte Konstruktion ent­ hält als Verstellglied eine die Nockenwelle mit Spiel umgebende, in einer senkrecht zur Nockenwelle bewegbaren Drehlagerung gehal­ tene Scheibe, die auf ihren beiden Seiten mit je einem radialen Spalt versehen ist. In den einen Spalt greift ein demgemäß parallel zur Nockenwelle verlaufender Anschlag an einem drehfest mit der Nockenwelle verbundenen Kragen ein, während in den diametral gegenüberliegenden anderen Spalt ein demgemäß ebenfalls parallel zur Nockenwelle weisender Anschlag an dem Nocken hineinragt. Je nach der beispielsweise von der Drehzahl oder der Last der Ma­ schine abhängigen Exzentrizität der Scheibe bezüglich der Nocken­ welle ergeben sich unterschiedliche Winkelbereiche mit gleichför­ miger bzw. ungleichförmiger Drehbewegung des Nockens. Wenn auch bei dieser bekannten Konstruktion ein und derselbe Kragen mittels auf seinen beiden Stirnseiten angeordneter Anschläge mit zwei Scheiben zusammenwirken und demgemäß zum Antrieb von zwei Nocken ausgenutzt werden kann, ist der bekannte Ventiltrieb doch so kompliziert aufgebaut, daß ein praktischer Einsatz insbesondere im rauhen Betrieb kaum möglich erscheint.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Ventil­ trieb gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, der die Einstellung von Winkelbereichen gleichförmiger und ungleich­ förmiger Drehbewegung des Nockens mit geringem Aufwand betriebs­ sicher ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die Erfindung macht also von dem bewährten Prinzip einer zur Noc­ kenwelle konzentrischen Verstellwelle als Verstellglied Gebrauch.

Dieses Prinzip ist an sich beispielsweise aus der DE-OS 27 47 884 bekannt. Die Winkelstellung der Verstellwelle relativ zu der Nockenwelle kann, wie aus der Offenlegungsschrift im Prinzip ebenfalls bekannt, durch Antrieb der Verstellwelle von der Nocken­ welle her über eine Zahnriemenanordnung mit beispielsweise in Ab­ hängigkeit von der Last der Maschine verstellbaren Spannrollen er­ zielt werden. Der in dieser Offenlegungsschrift beschriebene Ven­ tiltrieb gestattet aber lediglich eine zeitliche Verschiebung der im übrigen ungeänderten Hubkurve des jeweiligen Ventils, nicht aber die Einstellung von Winkelbereichen ungleichförmiger Dreh­ bewegung des Nockens im Sinne der oben gegebenen Definition.

Bei der Erfindung ist also gleichsam ein freier Schwenkbereich des Nockens relativ zur Nockenwelle vorgesehen, und in diesem Schwenkbereich erfolgt unter dem Einfluß einer Gegenkraft, be­ vorzugt der von der Ventilschließfeder an der Nockenauflage er­ zeugten Gegenkraft, ein Verschwenken des Nockens relativ zur Nockenwelle mit einer demgemäß von der Nockenwellenwinkelgeschwin­ digkeit abweichenden Winkelgeschwindigkeit.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnung erläutert, deren Figurenschnitte senkrecht zur Achse der Nockenwelle wiedergeben.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so umschließt die Nockenwelle 1 konzentrisch die Verstellwelle 2, die mit dem durch einen Stift gebildeten ersten Anschlag 3 in den sich in Umfangsrichtung er­ streckenden Spalt 4 in dem Nocken 5 hineinragt. Ein weiterer, eben­ falls durch einen Stift gebildeter Anschlag 6 wird radial von der Nockenwelle 1 getragen. Der Spalt 4 bildet Gegenanschläge 7 und 8 für die beiden radial verlaufenden Anschläge 3 und 6. Der An­ schlag 3 durchsetzt die in der Nockenwelle 1 vorgesehene Ausneh­ mung 9 solcher Erstreckung in Umfangsrichtung, daß Relativschwen­ kungen der Verstellwelle 2 relativ zur Nockenwelle 1, beispiels­ weise in Abhängigkeit von Drehzahl oder Last der Maschine, in ei­ nem vorgegebenen Verstellbereich möglich sind.

Der Nocken arbeitet mit dem Ventilstößel 10 zusammen; bei 11 ist die Ventilschließfeder angedeutet. Im übrigen interessiert der Auf­ bau des Ventils für die Erfindung nicht.

In seiner dargestellten Lage hat der in Pfeilrichtung rotierende Nocken 5 das Ventil gerade in die volle Öffnungsstellung bewegt. Man erkennt, daß bis zu diesem Zeitpunkt der Anschlag 6 am Gegen­ anschlag 8 liegt und demgemäß einen Treiber bildet, also den Noc­ ken 5 in Pfeilrichtung mit der Nockenwelle 1 koppelt, so daß die Nockendrehzahl identisch ist mit der Nockenwellendrehzahl.

Sobald aber die Nockenspitze sich in Pfeilrichtung etwas weiter bewegt hat, übt die Ventilschließfeder 11 über den Stößel 10 eine ebenfalls in Pfeilrichtung wirkende Kraft auf den Nocken 5 aus, so daß dieser - geeignete Reibverhältnisse zwischen Nocken und Stößelfläche vorausgesetzt - gegenüber der Nockenwelle 1 be­ schleunigt wird. Diese Relativbewegung wird beendet, sobald der Gegenanschlag 7 gegen den Anschlag 3 schlägt; der Bereich un­ gleichförmiger Bewegung des Nockens 5 ist also definiert durch den Verstellwinkel α.

Bei dieser Konstruktion folgt also die Ventilhubkurve im anstei­ genden Teil bis zum vollen Öffnen des Ventils der Kontur des Noc­ kens 5, während anschließend die Schließbewegung des Ventils gegen­ über der Kontur des Nockens 5 beschleunigt wird.

In der Konstruktion nach Fig. 2 erkennt man wiederum die Nocken­ welle 20 mit dem von ihr getragenen radialen Anschlag 21, die konzentrisch dazu verlaufende Verstellwelle 22 mit dem ebenfalls radial verlaufenden Anschlag 23; beide Anschläge 21 und 23 ragen in den sich in Umfangsrichtung erstreckenden Spalt 24 im Nocken 25 hinein, wobei dieser Spalt wiederum Gegenanschläge 26 und 27 bil­ det. Der Nocken 25 arbeitet wiederum auf den Stößel 28; bis 29 ist die Ventilschließfeder angedeutet.

In diesem Ausführungsbeispiel findet sich zwischen dem Gegenan­ schlag 26 und dem Anschlag 21 ein elastisch nachgebendes Glied 30, das in Fig. 2 als Feder dargestellt ist. In einer praktischen Ausführungsform dieser Konstruktion kann es sich beispielsweise um eine hydraulische oder pneumatische Kolben-Zylinder-Anordnung handeln, deren Druck in Abhängigkeit von einem Maschinenparameter einstellbar ist. Grundsätzlich ist auch eine elektromagnetische Anordnung denkbar.

Die Wirkungsweise dieses elastisch nachgebenden Organs 30 beruht darauf, daß beim Beginn des Auftreffens des Nockens 25 auf den Stößel 28 wiederum unter der Wirkung der Ventilschließfeder 29 die Winkelgeschwindigkeit und damit die Drehzahl des Nockens 25 durch die Nachgiebigkeit des Organs 30 verringert wird, bis dieses Glied als starrer Gegenanschlag für den Anschlag 21 wirkt, der dann den Nocken 25 in Pfeilrichtung drehfest mit der Nocken­ welle 20 koppelt. Entsprechend der Zusammendrückung des Organs 30 ist nunmehr der Verstellwinkel a zwischen Anschlag 23 und Gegen­ anschlag 27 aufgetreten. In Fig. 2 sind also mit ausgezogenen Linien die Verhältnisse wiedergegeben, die an sich nur vor dem Auftreffen des Nockens 25 auf den Stößel und nach erneuter Be­ schleunigung des Nockens 25 durch die Kraft der Ventilfeder 29 vorliegen. Diese erneute Beschleunigung des Nockens 25 wird be­ endet, sobald der Anschlag 23 wieder in gezeichneter Weise zur Auflage auf den Gegenanschlag 27 gekommen ist.

Verständlicherweise läßt sich die Erfindung auch bei Vorhanden­ sein eines Kipphebels oder dgl. einsetzen.

Günstig ist, daß Nocken und Ventilstößel stets in Kontakt blei­ ben, also "Schläge" vermieden sind.

Claims (4)

1. Ventiltrieb, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einer Nockenwelle, zumindest einem auf dieser verschwenkbar gelagerten, mit einem Ventil in Wirkverbindung stehenden Nocken sowie einem in seiner Lage relativ zur Nockenwelle einstellbaren, im übrigen mit der Nockenwellendrehzahl rotierenden Verstellglied, das über einen ersten Anschlag, der in einen Gegenanschläge bildenden Spalt hineinragt, mit dem Nocken in Drehverbindung steht, wobei die jeweilige Lage des Verstellglieds die Grenze zwischen Bewegungs­ bereichen des Nockens mit von der Nockenwellendrehzahl abweichen­ der oder mit dieser identischer Drehzahl bestimmt, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Verstellglied eine zur Nockenwelle (1) kon­ zentrische Verstellwelle (2) mit radial gerichtetem ersten An­ schlag (3) ist, in den in Umfangsrichtung verlaufenden Spalt (4) im Nocken (5) ferner ein von der Nockenwelle (1) getragener, ra­ dial gerichteter weiterer Anschlag (6) hineinragt, wobei der in Drehrichtung vordere Anschlag (6) einen Mitnehmer für den Nocken (5) bildet, der in dem Winkelbereich (α) zwischen dem anderen der beiden Anschläge (3) und dem diesem benachbarten, durch den Spalt (4) gebildeten Gegenanschlag (7) durch eine auf den Noc­ ken (5) ausgeübte Gegenkraft relativ zur Nockenwelle (1) ver­ schwenkt wird.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkraft von einer Schließfeder (11) des Ventils ausgeübt wird.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem in Drehrichtung vorderen Anschlag (21) und dem ihm benachbarten Gegenanschlag (26) ein federnd nachgebendes Glied (30) angeordnet ist.

4. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch drehzahl- oder lastabhängige Verstellung des Winkelbereichs (α).