DE4124305C2 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des An­ spruchs 1.

Aus der Druckschrift US 4,773,359 ist eine Ventilsteuerung bekannt, die einen Nocken mit variablem Profil aufweist. Dieses Profil, welches aus einem teilkreiszylindrischen Abschnitt und aus einem sich in Axialrichtung erstreckenden konischen Nockenabschnitt gebildet ist, wirkt zur Betäti­ gung von zwei zueinander parallelen Ventilen mit einem an einem Doppelhebel angeordneten Gleitschuh zusammen.

Ferner ist in der Druckschrift DE 37 08 675 A1 eine Ventil­ betätigungsanordnung für Brennkraftmaschinen mit mehreren gleichartigen Ventilen für jeden Zylinder beschrieben, bei welcher zur gemeinsamen Betätigung der gleichartigen Ventile eine Traverse vorgesehen ist. Diese Traverse weist eine den Ventilen entsprechende Anzahl von gesonderten Gleitstücken auf, die zwischen Steuernacken und hydrau­ lischen Spielausgleichselementen angeordnet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb zu schaffen, bei dem eine gleichzeitige und übereinstimmende Hubveränderung der beiden gleicharti­ gen Ventile, insbesondere der beiden Einlaßventile eines Zylinders, auf besonders einfache und raumsparende Weise zu verwirklichen ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Vorzugsweise ist die Anordnung so getroffen, daß die Hebel durch das Druckmedium in Richtung auf einen größeren Ven­ tilhub verschoben werden. Dadurch erübrigt sich die Anord­ nung von Rückstellfedern, da bei Druckentlastung die Hebel aufgrund der durch die Konizität der Nocken ausgeübten Axialkräfte in Richtung auf kleineren Ventilhub verschoben werden.

Je nachdem, ob die konischen Nockenflächen der benachbarten Nocken divergieren oder konvergieren, werden die Hebel für eine Ventilhubvergrößerung voneinander weg oder aufeinander zu verschoben. Dies kann im ersteren Fall durch Vorsehen einer Druckkammer zwischen den verschiebbaren Achsen der beiden Hebel und im zweiten Fall dadurch erreicht werden, daß an den freien Enden der beiden verschiebbaren Achsen miteinander in Verbindung stehende Druckkammern vorgesehen werden.

Vorzugsweise sind die Hebel als einarmige Schwenkhebel aus­ gebildet, wobei die Ventile so angeordnet sind, daß ihre Längsmittelachsen die Drehachse der Nockenwelle schneiden. Durch diese Anordnung wird verhindert, daß die Achsen der Schwenkhebel durch die Ventilbetätigungskräfte in nennens­ werter Weise belastet werden.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf den Ventiltrieb für zwei Ventile, teilweise geschnitten, wobei die Schlepp­ hebel in der Stellung "größter Ventilhub" darge­ stellt sind,

Fig. 2 eine Seiten-Teilansicht des Ventiltriebs von Fig. 1,

Fig. 3 einen Schnitt entlang Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 4 eine Darstellung ähnlich Fig. 1, wobei die Schlepp­ hebel in der Stellung "kleinster Ventilhub" sind, und

Fig. 5 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung in einer Darstellung ähnlich Fig. 1.

Der dargestellte Ventiltrieb dient zur Betätigung von zwei nebeneinander liegenden gleichartigen Ventilen, beispiels­ weise von zwei einem Zylinder zugeordneten Einlaßventilen oder von zwei Einzel-Einlaßventilen zweier nebeneinander angeordneter Zylinder. Von den Ventilen, die in üblicher Weise im Schließsinn federbelastet sind, sind nur die Ventilschäfte 1 und 2 angedeutet. Der Ventiltrieb weist eine Nockenwelle 3 auf, auf der für jedes Ventil ein Nocken 4 bzw. 5 mit einem sich in Axialrichtung ändernden Quer­ schnitt sitzt. Jeder Nocken 4 bzw. 5 wirkt über einen Schwenkhebel 6 bzw. 7 auf den zugehörigen Ventilschaft 1 bzw. 2 ein. Die Schwenkhebel 6, 7 sind einstückig mit Achsen 8 bzw. 9 ausgebildet, die schwenkbar und axial verschiebbar im Zylinderkopf, im Ausführungsbeispiel in den Lagerbrücken 10 der Nockenwelle 3, gelagert sind. Jeder Schwenkhebel 6, 7 liegt über einen kippbaren Gleitschuh 11 auf der Nocken­ fläche 4b bzw. 5b des zugehörigen Nockens 4 bzw. 5 auf. In Fig. 1 sind die Nocken 4, 5 teilweise weggebrochen, um die darunterliegenden Schwenkhebel 6, 7 mit ihren Gleitschuhen 11 sichtbar zu machen.

Jeder Nocken 4, 5 hat einen teilzylindrischen Abschnitt 4a bzw. 5a, in dem der Ventilhub Null, das Ventil also ge­ schlossen ist, und eine konische Nockenfläche 4b bzw. 5b, die beim Zusammenwirken mit dem Schwenkhebel 6 bzw. 7 einen Ventilhub bewirkt. Durch Verschieben der Schwenkhebel 6 und 7 entlang ihrer parallel zur Drehachse 12 der Nockenwelle 3 verlaufenden gemeinsamen Schwenkachse 13 kann der Hub der zugehörigen Ventile verändert werden. Zusätzlich können unterschiedliche Steuerzeiten für unterschiedliche Stellungen der Schwenkhebel 6, 7 dadurch erreicht werden, daß die Umfangslänge des teilzylindrischen Abschnittes 4a, 5a über die axiale Länge des Nockens nicht gleichbleibend, sondern unterschiedlich ausgeführt wird. Damit läßt sich beispielsweise für den unteren Drehzahlbereich ein kleiner Ventilhub mit spätem Einlaßbeginn und für hohe Drehzahlen ein großer Ventilhub mit frühem Einlaßbeginn verwirklichen.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, schneiden die Längsmittelachsen die Ventilschäfte 1, 2 die Drehachse der Nockenwelle 3. Damit wird erreicht, daß die Achsen 8, 9 und ihre Lager von den Ventilbetätigungskräften weitgehend unbelastet werden.

Um eine gleichzeitige und übereinstimmende Hubveränderung der von den Nocken 4 und 5 betätigten Ventile selbsttätig sicherzustellen, sind die Nocken 4 und 5 spiegelbildlich auf der Nockenwelle 3 angeordnet, wobei ihre konischen Nockenflächen 4b und 5b im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 bis 4 divergieren, wie aus Fig. 1 und 4 ersichtlich ist. Zur Hubveränderung werden die Schwenkhebel 6 und 7 gleich­ zeitig, jedoch gegensinnig verschoben. Zu diesem Zweck ist in diesem Ausführungsbeispiel die Achse 9 des Schwenkhebels 7 mit einer zylindrischen Längsbohrung 14 versehen, in wel­ che der als Kolben wirkende Endabschnitt 15 der Achse 8 des Schwenkhebels 6 geführt ist. Dadurch entsteht eine Druck­ kammer 16, die mit Druckflüssigkeit beaufschlagbar ist. Zu diesem Zweck ist die Druckkammer 16 über ein Rückschlagven­ til 25 und ein Ventil 23, vorzugsweise ein Taktventil, mit einem Hydraulikkreis 26 verbunden, der allen Verstellein­ richtungen gemeinsam ist und mit einer Druckquelle 22 ver­ bunden ist. Das Ventil 23 wird bei geschlossenen Gaswech­ selventilen 1, 2 betätigt und kann z. B. bei Vorhandensein einer zylinderselektiven Zündeinrichtung von dieser ange­ steuert werden. In der Stellung gemäß Fig. 1 ist die Druck­ kammer 16 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, wodurch die Schwenkhebel 6, 7 in ihre rechte bzw. linke Endstellung ge­ bracht werden, in der sie an ortsfesten Anschlägen 17 an­ liegen. Diese Stellung der Schwenkhebel 7 und 8 entspricht dem Maximalhub der Ventile. Wird durch Betätigung des Ven­ tils 23 das Volumen der Druckkammer 16 zwecks Einstellung eines kleineren Ventilhubes verringert, so werden die bei­ den Schwenkhebel 6 und 7 durch die axiale Komponente der Kraft, die von den konischen Nockenflächen 4b und 5b auf die Schwenkhebel 6, 7 ausgeübt wird, aufeinander zu bewegt, wobei sich aufgrund des Druckpolsters in der Druckkammer 16 ein Gleichgewichtszustand dann einstellt, wenn die Gleit­ schuhe 11 der Schwenkhebel 6, 7 auf genau dem gleichen Querschnitt der zugehörigen Nockenfläche 4b und 5b liegen.

In Fig. 4 sind die beiden Schwenkhebel 6 und 7 in der Stel­ lung des kleinsten Ventilhubes dargestellt. Hierbei liegt die Stirnfläche 19 der Achse 9 an einer Schulter 18 der Achse 8 an.

Die Lager der Nockenwelle 3 brauchen keine zusätzlichen Axialkräfte aufzunehmen, da die Axialkomponenten der auf die konischen Flächen 4b und 5b der Nocken 4 und 5 wirkenden Reaktionskräfte einander entgegengesetzt gerichtet sind und sich damit aufheben.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel, bei dem die konischen Nockenflächen 4b′ und 5b′ der beiden Nocken 4′ und 5′ konvergieren. Dementsprechend werden die Schwenkhebel 6′ und 7′ zur Vergrößerung des Ventilhubes nicht wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel voneinander weg, sondern aufein­ ander zu bewegt, wobei ihre Achsen 3′, 9′ in der in Fig. 5 gezeigten Endstellung, die dem größten Ventilhub ent­ spricht, mit ihren Flächen 18′ und 19′ aneinander anliegen. Die Verschiebung der Schwenkhebel 6′ und 7′ in die darge­ stellte Stellung erfolgt wie bei dem vorgehenden Beispiel durch ein Druckmedium. Zu diesem Zweck begrenzt die freie Stirnfläche der Achse 8′ eine erste Druckkammer 20 und die freie Stirnfläche der zweiten Achse 9′ eine zweite Druck­ kammer 21′ die miteinander und über ein Rückschlagventil 25 und ein getaktetes Magnetventil 23 mit einem Hydraulikkreis 26 verbunden sind, der an einer Druckquelle 22 angeschlos­ sen ist. Durch getaktetes Öffnen des Taktventils 23 kann jede Position der beiden Schwenkhebel 6′, 7′ eingestellt werden. Wird das Ventil 23 geschlossen, so baut sich der Druck in den Kammern 20 und 21 aufgrund der Leckagen all­ mählich ab und es können sich die beiden Achsen 8′ und 9′ mit ihren Schwenkhebeln 6′ und 7′ unter der Axialkomponente der von den konischen Nockenflächen 4b′, 5b′, auf die Gleit­ schuhe 11′ ausgeübten Kraft nach rechts bzw. nach links be­ wegen, wobei sich wiederum ein Gleichgewichtszustand dann einstellt, wenn die Gleitschuhe der beiden Schwenkhebel 6′, 7′ in der gleichen Querebene auf den konischen Nockenflä­ chen der zugehörigen Nocken 4′ bzw. 5′ liegen. Auch hier wirken die auf die Nocken 4′ und 5′ ausgeübten Axialkräfte einander entgegen und heben sich damit auf.

Das in Fig. 5 rechte Ende der Lagerachse 8′ ist ähnlich wie im ersten Ausführungsbeispiel in einer zylindrischen Längs­ bohrung 14′ der Achse 9′ gelagert. An die Längsbohrung 14′ ist ein Entlüftungskanal 24 angeschlossen, um das Entstehen eines Druckpolsters in der Längsbohrung 14′ zu vermeiden.

Claims (5)

1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit jeweils zwei gleichartigen Ventilen (Einlaß- oder Auslaßventile 1, 2) pro Zylinder, die im Schließsinn jeweils durch eine Feder beaufschlagt sind und jeweils von einem Nocken (4, 5) einer Nockenwelle (3) über jeweils einen Hebel (6, 7) betätigt werden, der jeweils auf einer im Zylinderkopf gelagerten Achse (8, 9) angeordnet ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) die Nocken (4, 5) haben einen teilzylindrischen Abschnitt (4a, 5a) und eine sich in Axialrichtung erstreckende konische Nockenfläche (4b, 5b) und sind spiegelbildlich auf der Nockenwelle (3) ange­ ordnet,
• b) die Hebel (6, 7) sind auf getrennten, jedoch mit­ einander fluchtenden Achsen (8, 9) und relativ zur jeweiligen Achse (8, 9) axial unverschiebbar ange­ ordnet, wobei die Achsen (8, 9) jeweils an einem Ende in Lagerböcken (10) und am anderen Ende inein­ ander gelagert und durch ein Druckmedium gemeinsam, aber gegensinnig verschiebbar sind.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Nockenflächen (4b, 5b) der beiden benachbarten Nocken (4, 5) divergieren und daß die eine Achse (9) eine zylindrische Längsbohrung (14) und die andere Achse (8) einen als Kolben wirkenden, in der Längsbohrung (14) verschiebbaren Teil (15) aufweist, der mit der Wand der Längsbohrung (14) eine Druckkammer (16) begrenzt, die über ein Rückschlagventil (25) und ein Schalt- oder Regelventil (23) an einen Hydraulik­ kreis (26) angeschlossen ist, der mit einer Druckquelle (22) verbunden ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die konischen Nockenflächen (4b′, 5b′) der beiden Nocken (4′, 5′) konvergieren und daß die freien Enden der Ach­ sen (8′, 9′) Druckkammern (20, 21) begrenzen, die mit­ einander verbunden und durch ein Rückschlagventil (25) und ein Schalt- oder Regelventil (23) an einen Hydrau­ likkreis (26) angeschlossen sind, der mit einer Druck­ quelle (22) verbunden ist (Fig. 5).

4. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (6, 7) mit ihren Achsen (8, 9) einstückig sind.

5. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebel (6, 7) als einarmige Schwenkhebel ausgebildet sind und daß die Ventile (1, 2) so angeordnet sind, daß ihre Längsmittelachsen die Dreh­ achse der Nockenwelle (3) schneiden.