DE3615746A1

DE3615746A1 - Verfahren und vorrichtung zur veraenderung der steuerzeiten der ventilanordnung einer brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE3615746A1
Application number: DE19863615746
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl Ing Kunkel; Immanuel Krauter; Guenther Dipl Phys Kaiser; Klaus Moessner
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1986-05-09
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1987-11-12

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Ver änderung der Steuerzeiten der Ventilanordnung einer Brennkraftmaschine nach der Gattung des Anspruches 1.

Die Nockenwellen von Brennkraftmaschinen werden norma lerweise entweder über eine Kette oder einen Zahnriemen von der Kurbelwelle her angetrieben, wobei bei Vier taktmotoren die Drehzahl der Nockenwelle halb so groß wie die der Kurbelwelle ist. Bei derartigen Brennkraft maschinen sind die Öffnungsphasen der von der Nocken welle betätigten Einlaß- und Auslaßventile winkel mäßig fest vorgegeben.

Da im Hinblick auf eine optimale Verbrennung des zuge führten Brennstoff-Luftgemisches und/oder die Erzeu gung eines von der Kurbelwelle abgegebenen maximalen Drehmoments die günstigsten Öffnungs- und Schließzeit punkte der vorgesehenen Ein- und Auslaßventile von ge wissen Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, ins besondere der Motordrehzahl und dem von der Brennkraft maschine abgegebenen Drehmoment, abhängen, ist es be reits bekannt (DE-OS 31 27 766), zwischen der eigentlichen Nockenwelle und ihrem An triebsrad ein Verstellgetriebe beispielsweise in Form eines Planetengetriebes vorzusehen, dessen Einstell position mit Hilfe von Antriebsmotoren derart verändert werden kann, daß entsprechend den jeweiligen Betriebs parametern der Brennkraftmaschine eine optimale Ein stellung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte der Ven tile erfolgt. Die in diesem Zusammenhang erforderli chen Antriebsmotoren führen jedoch zu einem relativ hohen apparativen Aufwand, so daß derartige Verstell einrichtungen zur Beeinflussung der Steuerzeiten der Ventilanordnung von Brennkraftmaschinen bisher nicht oder nur in sehr geringem Maße eingesetzt werden konnten.

Vorteile der Erfindung

Das Verfahren zur Veränderung der Steuerzeiten der Ventilanordnung einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruches 1 hat den Vorteil, daß auf das Vorsehen eines zusätzlichen Antriebs zur Verstellung des vorgesehenen Verstellgetriebes verzich tet werden kann, wodurch eine sehr viel kompaktere und einfachere Bauweise erzielbar ist.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung, insbesondere zur Durchführung dieses Verfahrens, sowie vorteilhafte Wei terbildungen einer derartigen Vorrichtung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 9.

Zeichnung

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung darge stellten Ausführungsbeispielen in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht einer Vor richtung zur Veränderung der Steuerzeiten der Ventilanordnung einer Brennkraft maschine, und

Fig. 2 bis 5 schematische Ansichten von vier ver schiedenen Ausführungsbeispielen von Blockiereinrichtungen, so wie sie aus einer Vorrichtung gemäß Fig. 1 verwendbar sind.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine weist gemäß Fig. 1 eine schematisch gezeigte Nockenwelle 10 auf, welche über ein Antriebsrad 11, beispielsweise in Form eines Kettenrads oder eines Zahnriemenrads, von der Kurbelwelle der betreffenden Brennkraftmaschine angetrieben wird. Zwischen dem Antriebsrad 11 und der Nockenwelle 10 ist ein Verstellgetriebe 12 vorgesehen, welches beispielsweise in Form eines Planetenradge triebes ausgebildet sein kann. Dieses Verstellgetriebe 12 weist eine Steuerwelle 13 auf, welche entsprechend dem eingangs genannten Stand der Technik von einem Servo- oder Schrittschaltmotor wahlweise in der einen oder in der anderen Drehrichtung derart angetrieben wird, daß sich in Abhängigkeit der Motordrehzahl und/ oder der von der Kurbelwelle angegebenen Last über das Verstellgetriebe 12 eine winkelmäßige Verstellung gegen über dem Antriebsrad 11 der Nockenwelle 10 erreichen läßt.

Bei der Erfindung ist statt eines solchen Servo- oder Schrittschaltmotors eine schematisch gezeigte Blockiereinrichtung 14 vorgesehen, die mit der Steuer welle 13 in Verbindung steht. Diese Blockiereinrich tung 14, welche aus platzsparenden Gründen unmittel bar innerhalb des Verstellgetriebes 12 eingebaut sein kann, ist dabei derart ausgebildet, daß sie die Steuerwelle 13 in beiden Drehrichtungen blockiert, wobei jedoch die Möglichkeit besteht, die vorgesehene Blockierwirkung in Abhängigkeit zugeführter elektri scher Steuersignale in einer der beiden Drehrichtungen unwirksam zu machen, so daß die Steuerwelle 13 des Verstellgetriebes 12 in der betreffenden Drehrichtung frei drehbar ist.

Die vorliegende Erfindung geht dabei von der Erkennt nis aus, daß beim Betrieb einer Brennkraftmaschine entlang der Nockenwelle 10 kontinuierlich und in rascher Folge sowohl positive wie auch negative Dreh momente auftreten, was durch die Tatsache bedingt ist, daß die Ventilfedern der Ein- und Auslaßventile ab wechselnd einer Kompression und einer Expansion aus gesetzt sind, wobei die sich dabei ergebenden Kräfte auf die Nockenwelle 10 übertragen werden. Diese an der Nockenwelle 10 angreifenden positiven und negativen Drehmomente können somit ausgenützt werden, um bei Einsatz einer entsprechenden Blockiereinrichtung 14 durch gesteuerte Freigabe eine winkelmäßige Ver stellung des Antriebsrads 11 in Bezug auf die Nocken welle 10 in der gewünschten Drehrichtung zu erreichen. Die für die Durchführung des Verstellvorgangs des Ver stellgetriebes 12 erforderliche Energie wird dabei von der Brennkraftmaschine über das Antriebsrad 11 her bezogen, so daß für die Betätigung der Steuer welle 13 kein eigener Antrieb erforderlich ist.

Entsprechend einer ersten Ausführungsform der Er findung besteht die beschriebene Blockiereinrichtung 14 gemäß Fig. 2 aus zwei in entgegengesetzten Dreh richtungen wirksamen, für sich bekannten Klinkenfrei läufen 15, bei welchen die der Verrastung dienende Klinke 16 durch Ansteuerung einer Magnetspule 17 aus dem Wirkeingriff mit dem entsprechenden Zahnkranz 18 bringbar ist, so daß je nach Wunsch die rotations mäßige Blockierung der Blockiereinrichtung 14 in eine der beiden Drehrichtungen unwirksam gemacht werden kann.

Entsprechend einer zweiten Ausführungsform der Er findung kann die Blockiereinrichtung 14 gemäß Fig. 3 auch in Form von zwei in entgegengesetzten Drehrich tungen wirksamen, für sich bekannten Selbsthemm freiläufen 19 ausgebildet sein, bei welchen ent sprechende Sperrkörper 20, wie Kugeln, Walzen od.dgl., zwischen Keilflächen 21 zu liegen gelangen, um auf diese Weise eine Blockierung der Steuerwelle 13 in beiden Drehrichtungen zu erreichen. Die betreffenden Selbsthemmfreiläufe 19 sind dabei derart ausgebildet, daß bei der Aktivierung einer entsprechenden Magnet spule 22 eine Freigabe des mit einer entsprechenden Außenverzahnung 23 versehenen, drehbar gelagerten Freilaufringes 24 erfolgt, so daß auf diese Weise eine gesteuerte Freigabe der Blockiereinrichtung 14 in der einen oder anderen Drehrichtung erreicht werden kann.

Entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung besteht gemäß Fig. 4 ebenfalls die Möglichkeit, daß die Blockiereinrichtung 14 in Form von zwei in ent gegengesetzten Drehrichtungen wirksamen, für sich be kannten Bandbremsfreiläufen 25 ausgebildet ist. Diese Bandbremsfreiläufe 25 sind dabei derart ausgebildet, daß bei der Zufuhr eines Steuersignals eine ent sprechende Magnetspule 26 aktiviert wird, wodurch das betreffende Bremsband 27 gegenüber der jeweiligen Bremstrommel 28 freigegeben wird, so daß sich die Steuerwelle 13 in der gewünschten Drehrichtung ver stellen kann.

Eine vierte Ausführungsform der Erfindung besteht schließlich darin, als Blockiereinrichtung 14 ein selbsthemmendes Schneckengetriebe 29 vorzusehen, bei welchem die selbsthemmende Wirkung in beiden Dreh richtungen mit Hilfe der Schnecke 30 zustande kommt, die ein mit der Steuerwelle 13 verbundenes Schneckenrad 31 antreibt. Die betreffende Schnecke 30 ist dabei über eine Welle 32 mit einem Kleinmotor 33 verbunden, welcher an die Welle 32 gerade so viel Drehmoment ab gibt, daß die selbsthemmende Wirkung der Schnecke 30 in der gewünschten Drehrichtung aufgehoben wird. Da in diesem Fall der Kleinmotor 33 nur die selbsthemmende Wirkung der Schnecke 30 des Schneckengetriebes 29 unwirksam machen muß - die Energie für die Durchführung des Verstellvorgangs wird dabei ebenfalls von der Brennkraftmaschine her bezogen -, kann der betreffende Kleinmotor 33 sehr schwach ausgelegt werden, so daß durchaus auch die Möglichkeit besteht, denselben zu sammen mit dem Schneckengetriebe 29 innerhalb des eigentlichen Verstellgetriebes 12 anzuordnen.

Abschließend sie noch bemerkt, daß es sich für den im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchzuführenden Regelvorgang vielfach als zweckmäßig erweist, wenn im Bereich der das Verstellgetriebe 12 mit der Blockier einrichtung 14 verbindenden Steuerwelle 13 ein nicht dargestelltes Drehpotentiometer vorgesehen ist, mit welchem ein elektrisches Signal abgeleitet werden kann, das der Positionserfassung der Steuerwelle 13 dient.

Claims

1. Verfahren zur Veränderung der Steuerzeiten der Ventil anordnung einer Brennkraftmaschine, bei welcher zwi schen der mit den einzelnen Kolben gekoppelten Kur belwelle und der die Öffnung und Schließung der Ven tile steuernden Nockenwelle ein Verstellgetriebe vor gesehen ist, das für die Durchführung des Verstellvor ganges angetrieben ist, dadurch gekenn zeichnet, daß für den Antrieb des Verstell getriebes im wesentlichen jene Energie verwendet wird, welche bei der Rotation der Nockenwelle für die Zu sammenpressung der Ventilfedern bzw. bei ihrer Ent spannung aufgewendet bzw. freigesetzt wird.

2. Vorrichtung zur Veränderung der Steuerzeiten der Ven tilanordnung einer Brennkraftmaschine, bei welcher zwi schen der mit den einzelnen Kolben gekoppelten Kur belwelle und der die Öffnung und Schließung der Ven tile steuernden Nockenwelle ein Verstellgetriebe vor gesehen ist, das für die Durchführung des Verstellvor ganges angetrieben ist, mit einer auf das Verstellge triebe arbeitenden Steuerwelle, insbesondere zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerwelle (13) des vorzugsweise zwischen der Nockenwelle (10) und deren Antriebsrad (11) angeord neten Verstellgetriebes (12) mit einer Blockierein richtung (14) verbunden ist, welche derart ausge bildet ist, daß die von ihr hervorgerufene Blockierung in einer der beiden Drehrichtungen lösbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (14) aus zwei in entgegengesetzten Drehrichtungen wirkenden steuerbaren Freiläufen (15, 19, 25) besteht.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge kennzeichnet, daß die Freigabe der beiden Freiläufe (15, 19, 25) mit Hilfe von Magnetspulen (17, 22, 26) erfolgt, welchen entsprechende elektri sche Steuersignale zuführbar sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in ent gegengesetzten Drehrichtungen wirksamen Freiläufe in Form von Klinkenfreiläufen (15) ausgebildet sind, bei welchen die einzelnen Klinken (16) gegenüber den ent sprechenden Zahnkränzen (18) gesteuert abhebbar sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in ent gegengesetzten Drehrichtungen wirksamen Freiläufe in Form von Selbsthemmfreiläufen (19) ausgebildet sind, deren drehbar gelagerte Freilaufringe (24) gesteuert freigebbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden in ent gegengesetzten Drehrichtungen wirksamen Freiläufe in Form von Bandbremsfreiläufen (25) ausgebildet sind, bei welchen die jeweiligen Bremsbänder (27) von ent sprechenden Bremstrommeln (28) gesteuert abhebbar sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Blockiereinrichtung (14) in Form eines selbsthemmenden Schneckengetriebes (29) ausgebildet ist, dessen Schnecke (30) mit Hilfe eines Kleinmotors (33) in der einen oder anderen Dreh richtung antreibbar ist, wobei der Kleinmotor (33) derart dimensioniert ist, daß das von ihm abgegebene Drehmoment gerade zur Aufhebung der selbsthemmenden Wirkung der Schnecke (30) ausreicht.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der das Verstellgetriebe (12) mit der Blockiereinrichtung (14) verbindenden Steuer welle (13) ein Drehpotentiometer vorgesehen ist, mit welchem ein der Positionserfassung dienendes elektrisches Signal ableitbar ist.