DE3920895A1 - Betaetigungsvorrichtung fuer ein gaswechselventil einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine mit einem Nocken und einem auf das Ventil einwirkenden Stößel.

Dabei sollen unter den Begriff des Stößels auch die im wesentlichen die gleiche Funktion ausübenden Schwing­ hebel oder Kipphebel fallen.

Es wird angestrebt, an derartigen mechanischen Ventil­ betätigungsvorrichtungen möglichst vielfältige Varia­ tionsmöglichkeiten hinsichtlich der erzielbaren und in erster Linie durch die Nockenform vorgegebenen Ventil­ erhebungskurve bereitzustellen. Beispielshalber sei auf die DE-OS 37 25 448 verwiesen, worin zwei Nocken gezeigt sind, welche über einen sog. Abnehmer auf einen Ventil­ stößel einwirken und wobei durch Verändern des am Abnehmer zu ermittelnden Hebelarmverhältnisses der auf den Stößel übertragene Erhebungsverlauf geändert werden kann.

Der Bauaufwand für derartige variable mechanische Ventilbetätigungsvorrichtungen ist bei den bekannten Ausführungsformen unverhältnismäßig hoch. Darüber hinaus läßt sich die Ventilerhebungskurve oftmals nur in einem engen Rahmen variieren.

Hier Abhilfe zu schaffen, hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt.

Zur Lösung der Aufgabe ist ein zwischen dem Nocken und dem Stößel angeordnetes Übertragungselement vorgesehen, auf welches der Nocken über eine Kontaktfläche pressend einwirkt und welches mit der Nockendrehbewegung unter Einfluß eines Betätigungselementes mit seiner dem Stößel zugewandten, gegenüber der Kontaktfläche eine verschie­ denartige Krümmung aufweisenden Übertragungsfläche auf diesem abwälzt, wobei die Phasenverschiebung zwischen dem Nocken sowie dem Betätigungselement veränderbar ist.

Dieses zusätzliche Übertragungselement bietet eine zusätzliche Möglichkeit, den Ventilhub zu variieren.

Wälzt das Übertragungselement mit fester gegenseitiger Zuordnung gleichförmig mit dem Nocken auf dem Stößel ab, so ergibt sich ein aus den beiden Flächenverläufen resultierender stets konstanter Ventilhubverlauf. Wird hingegen die Abwälzbewegung gegenüber der Drehbewegung des Nockens phasenverschoben, so läßt sich der Ventilhub auf einfache Weise beeinflussen. Bei gezielter Gestal­ tung der einzelnen Flächengeometrien, die selbstver­ ständlich nicht parallel zueinander orientiert sein sollten, ist es hiermit sogar möglich, einen sog. Nullhub zu realisieren, d. h. unabhängig von der Nocken­ stellung das Ventil stets in seiner geschlossenen Position zu halten.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausführung ergibt sich mit den Merkmalen des Anspruchs 2, wobei Anspruch 4 insbesondere hierfür eine bewegungsdynamisch sowie kräftemäßig optimierte Anordnung beschreibt. Die schwin­ gende Anordnung gestattet es auf einfache Weise, den Nockenhub über das Übertragungsglied auf den Stößel weiterzuleiten, wobei der Grad der Übertragung, welcher u.a. durch die Krümmung der dem Stößel zugewandten Übertragungsfläche des Übertragungselementes definiert ist, durch die Phasenverschiebung zwischen dem Nocken und dem Betätigungselement für das Übertragungselement, bzw. bei dessen schwingender Bewegung durch den Phasen­ winkel zwischen dem Nocken und dem Übertragungselement bestimmt ist. Um definierte wiederholbare Ventilhub­ verläufe realisieren zu können, sollte dabei während einer vollständigen Nocken-Umdrehung ein vollständiger Schwingvorgang ausgeführt werden.

Ist gemäß Anspruch 3 das Übertragungselement in einem Führungselement verschiebbar geführt, so erhält man bei Kombination mit den Merkmalen des Anspruchs 2 einen weiteren Auslegungsparameter, mit Hilfe dessen ein breiteres Spektrum unterschiedlicher Ventilhubverläufe realisiert werden kann. Es ist aber auch möglich, diese Verschiebebewegung anstelle der Schwingbewegung durch das Betätigungselement ausführen zu lassen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den beiden im folgenden erläuterten bevorzugten Ausführungs­ beispielen, wobei in Prinzipdarstellungen erfindungs­ gemäße Betätigungsvorrichtungen in jeweils zwei ver­ schiedenen Nockenstellungen mit unterschiedlicher Phasenverschiebung gezeigt sind.

In den Fig. 1 und 2 ist ein erstes Ausführungsbeispiel gezeigt. Dabei wird ein Gaswechselventil einer Brenn­ kraftmaschine, von welchem lediglich der Schaft 1 dargestellt ist, durch einen in einem Gehäuse 2 geführ­ ten Stößel 3 betätigt. Auf der Gleitfläche 4 des Stößels 3 liegt ein Übertragungselement 5 mit seiner gekrümmten Übertragungsfläche 6 auf. Am Übertragungselement 5 greift im Drehpunkt 7 eine Koppel 8 an, welche ihrer­ seits um eine Achse 9 drehbar gelagert ist. Ferner greift im Drehpunkt 7 des Übertragungselementes 5 ein Pleuel 10 eines in seiner Gesamtheit mit 11 bezeichneten und als Kurbeltrieb ausgebildeten Betätigungselementes an, welches desweiteren eine um die Kurbelachse 12 drehbare Kurbel 13 aufweist.

Auf eine der Übertragungsfläche 6 des Übertragungsele­ mentes 5 gegenüberliegende Kontaktfläche 14 wirkt ein Nocken 15 ein, welcher aus einer Nockenwelle 15′ he­ rausgearbeitet ist. Diese Nockenwelle ist ebenfalls um die Achse 9 drehbar gelagert.

Zur Lagebestimmung der Kurbel 13 bzw. des Nockens 15 bezüglich der Kurbelachse 12 bzw. der Achse 9 sind in jene Achsen Koordinatensysteme I, II gelegt, bezüglich derer in Winkeln α bzw. β die aktuelle Nocken- bzw. Kurbelposition gemessen wird.

In Fig. 1 nimmt die Phasenverschiebung zwischen dem Betätigungselement 11 bzw. der Kurbel 13 sowie dem Nocken 15 den Wert ϕ=β-α an. Rotieren nun der Nocken 15 sowie die Kurbel 13 mit gleicher Winkelge­ schwindigkeit, so führt der Stößel 3 eine in Richtung der Koordinatenachsen I bzw. II orientierte Hubbewegung aus. Diese Hubbewegung kann bei einer vollständigen Umdrehung des Nockens bzw. der Kurbel von 360° bei­ spielsweise den in Fig. 5 dargestellten und mit der Ziffer 16 bezeichneten Verlauf haben. Betrachtet man nunmehr dieses Ausführungsbeispiel in der in Fig. 2 dargestellten Position, so erkennt man, daß hierbei eine andere Phasenverschiebung ϕ′=β′-α′ zwischen dem Betätigungselement 11 sowie dem Nocken 15 vorliegt.

Aufgrund der nunmehr geänderten Lage des Übertragungs­ elementes und somit der gegenüber Fig. 1 geänderten Übertragung aufgrund der anderen Krümmung des nunmehr mit der Gleitfläche 4 des Stößels 3 in Kontakt kommenden Anteiles der Übertragungsfläche 6 des Übertragungsele­ mentes 5 ergibt sich hier bei einer vollständigen Umdrehung des Nockens 15 beispielsweise der in Fig. 5 mit der Ziffer 17 bezeichnete Hubverlauf.

Ein weiterer möglicher erzielbarer Hubverlauf ist mit der Ziffer 18 bezeichnet. Diese Kurvenverläufe reprä­ sentieren die durch Verändern der Phasenverschiebung erzeugbaren unterschiedlichsten Ventilerhebungen. Da eine selbstverständlich benötigte Vorrichtung zur Erzeugung der Phasenverschiebung zwischen dem Betäti­ gungselement 11 bzw. der Kurbel 13 sowie dem Nocken 15 nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist, ist eine derartige Vorrichtung auch nicht figürlich dar­ gestellt. Hierfür können eine Vielzahl bekannter Vor­ richtungen zum Einsatz kommen, so beispielsweise Pla­ netengetriebe oder Riementriebe mit in ihrer Länge veränderbarem Zug- bzw. Leertrum.

Beim abgewandelten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 3 und 4 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Hierbei ist jedoch das Übertragungselement 5 in einem Führungselement 20 in Richtung der Kante 21 des Führungselementes verschiebbar gelagert. Die Koppel 8 sowie das Pleuel 10 sind dabei am Führungselement 20 angelenkt. Mit dieser zusätzlichen, alleinig durch die vom Nocken 15 sowie vom Stößel 3 ausgeübten Kräfte verursachten zusätzlichen Verschiebebewegung des Über­ tragungselementes 5 erhält man einen vergrößerten Auslegungsspielraum, so daß sich hiermit auf einfachste Weise unterschiedlichste Ventil-Erhebungskurven, ja sogar ein Ventil-Nullhub erzeugen lassen. Durch direkten Vergleich der Fig. 3 und 4 erkennt man im übrigen deutlich die verschiedenartige Position des Übertra­ gungselementes 5 bezüglich des Führungselementes 20, allein hervorgerufen durch unterschiedliche Phasenver­ schiebung zwischen der Kurbel 13 sowie dem Nocken 15.

Gezeigt sind lediglich prinzipielle Ausführungsbeispiele der Erfindung. Detaillierte konstruktive Ausführungs­ formen können dabei durchaus abweichend gestaltet sein, ohne den Schutzumfang der Patentansprüche zu verlassen.

Claims (5)

1. Betätigungsvorrichtung für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine mit einem Nocken (15) und einem auf das Ventil einwirkenden Stößel (3), gekennzeichnet durch ein zwischen dem Nocken (15) und dem Stößel (3) angeordnetes Übertragungselement (5), auf welches der Nocken (15) über eine Kon­ taktfläche (14) pressend einwirkt und welches mit der Nockendrehbewegung unter Einfluß eines Betäti­ gungselementes (11) mit seiner dem Stößel (3) zugewandten, gegenüber der Kontaktfläche (14) eine verschiedenartige Krümmung aufweisenden Übertra­ gungsfläche (6) auf diesen abwälzt, wobei die Phasenverschiebung (ϕ=β-α) zwischen dem Nocken (15) sowie dem Betätigungselement (11) veränderbar ist.

2. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (5) um eine Achse (9) schwingend angeordnet ist und bei konstanter Phasenverschiebung mit einer voll­ ständigen Nocken-Umdrehung einen vollständigen Schwingvorgang ausführt.

3. Betätigungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (5) in einem Führungselement (20) verschiebbar geführt ist.

4. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungselement (5) oder das Führungselement (20) mittels einer angebundenen Koppel (8), welche um die Achse (9) einer dem Nocken (15) tragenden Nockenwelle (15,) drehbar gelagert ist, um diese Achse (9) schwingend angeordnet ist.

5. Betätigungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (11) als ein bei konstanter Phasenverschiebung mit dem Nocken (15) gleichförmig umlaufender Kurbel­ trieb ausgebildet ist.