DE4322449C2 - Vorrichtung zur Betätigung der Ventile an Verbrennungsmotoren mit veränderlicher Ventilerhebungskurve - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung der Ventile an Verbrennungsmotoren mit veränderlicher Ventilerhebungskurve gemäß dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Eine derartige Vorrichtung, wie sie in der DE 38 33 540 C2 gezeigt ist, weist ein mehrgliedriges, umlauffähiges Getriebe auf, das ein das Ventil führendes Gehäuse, einen mit dem Gehäuse über ein Drehgelenk verbundenen drehangetriebenen Nocken und ein Zwischenglied auf­ weist, das von dem Nocken über ein erstes Kurvengelenk betätigt wird. Das Zwischenglied ist ferner über ein zweites Kurvengelenk am Gehäuse abgestützt und wirkt über ein drittes Gelenk auf ein Abtriebsglied, das die Kraft auf die Stirnfläche des Ventils überträgt. Mit­ tels dieser Vorrichtung kann durch Verstellen wenig­ stens eines Kurvengelenks die Ventilerhebungskurve eines Einlaß- oder Auslaßventils eines Verbrennungsmo­ tors an die durch die Last- und Betriebszustände des Motors bedingten Erfordernisse angepaßt werden.

Die Form der die Kurvengelenke bildenden Kurven der Oberflächen der Getriebeglieder bestimmt im wesentli­ chen die Eigenschaften der durch Verstellen eines Kurvengelenks erzeugten Ventilhubkurvenscharen, jedoch können die die Kurvengelenke bildenden sechs Kurven nicht beliebig festgelegt werden, um die auftretenden Kräfte, Pressungen und Schmierzahlen in günstigen Grenzen zu halten. An der Stirnseite des Ventilschaftes muß beispielsweise wegen der Ventildrehung immer eine sich senkrecht zur Schaftachse erstreckende Ebene ausgebildet sein. Aufgrund der Beschränkungen in der Ausgestaltung der Kurven ist auch nur eine beschränkte Anpassung an die Last- und Betriebszustände des Motors möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der genannten Art zu schaffen, die eine bessere Anpassung an die Last- und Betriebszustände des Motors ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Merkmal im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Aufgrund der Abstützung über vier Kurvengelenke können die Bewegungsbahnen des Zwischen­ gliedes eindeutig festgelegt werden, ohne daß zusätz­ lich Dreh- und/oder Schubgelenke notwendig sind. Das Zwischenglied ist mit den übrigen Getriebegliedern, d. h. dem Nocken, dem Gehäuse sowie im Falle einer unmittelbaren Wirkung auf das Ventil mit diesem bzw. im Falle einer mittelbaren Wirkung auf das Ventil mit dem Abtriebsglied verbunden. Eines der Getriebeglieder steht dabei über zwei Kurvengelenke mit dem Zwischen­ glied in Verbindung, so daß zwischen diesen beiden Gliedern eine sogenannte Zwei-Kurvenführung vorhanden ist. Aufgrund der Anordnung von vier Kurvengelenken ist die Anzahl der in ihrer Form frei wählbaren Kurven bzw. Oberflächen erhöht, so daß eine größere Anzahl an konstruktiven Freiheitsgraden für die Ausgestaltung des Getriebes vorliegt.

In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgese­ hen, daß das Zwischenglied mit dem Abtriebsglied über zwei Kurvengelenke in Verbindung steht, die zusammen eine Zwei-Kurvenführung bilden. Die beiden Kurvengelen­ ke sind unabhängig voneinander ausgebildet, indem ein erster Abschnitt des Abtriebgliedes mit einem ersten Abschnitt des Zwischengliedes und ein zweiter Abschnitt des Abtriebsgliedes mit einem zweiten Abschnitt des Zwischengliedes in Anlage steht. Um definierte Kontakt­ punkte zwischen den beiden Gliedern zu erhalten, kann vorgesehen sein, am Zwischenglied oder am Abtriebsglied zwei kreisbogenförmige Vorsprünge vorzusehen, an denen sich jeweils der zugeordnete Abschnitt des anderen Gliedes abstützt. Auf diese Weise ist eine 2-Punkt-Ab­ stützung zwischen den Gliedern gegeben, wodurch eine reibungsarme und präzise Relativbewegung zu erzielen ist.

Vorzugsweise ist das Zwischenglied im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet, wobei seine erste Seite einen Teil des ersten Kurvengelenks mit dem Nocken, seine zweite Seite einen Teil des zweiten Kurvengelenks mit der gehäusefesten Kurve und seine dritte Seite jeweils einen Teil des dritten und des vierten Kurven­ gelenks mit dem Abtriebsglied bildet. Hierdurch wird eine kompakte Bauweise mit direkten Kraftübertragungs­ wegen erreicht.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß die einen Teil des zweiten Kurvengelenks mit der gehäusefesten Kurve bildende zweite Seite des Zwischengliedes einen eine Rast bildenden Abschnitt aufweist. Die gehäuseseitige Kurve des zweiten Kurvengelenks, die mit der Kurve des Zwischengliedes zusammenwirkt, kann beispielsweise von einer Zylinderfläche, vorzugsweise einer Kreiszylinder­ fläche, gebildet sein. In konstruktiver Hinsicht ist dies im einfachsten Fall mit einem zylindrischen Bolzen oder einer drehbar gelagerten Rolle zu erreichen.

In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Zwischenglied mit dem Gehäuse an gehäusefesten Kurven über zwei Kurvengelenke in Verbindung steht. Auch in diesem Fall können die ge­ häuseseitigen Kurven der beiden Kurvengelenke jeweils von einer Zylinderfläche, vorzugsweise einer Kreiszy­ linderfläche gebildet sein. Die Zylinderflächen stehen mit unterschiedlichen Abschnitten des Zwischengliedes in Anlage, wodurch zwei von einander unabhängige Kur­ vengelenke gebildet sind.

Auch hierbei kann vorgesehen sein, daß das Zwischen­ glied im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist, wobei seine erste Seite einen Teil des ersten Kurvenge­ lenks mit dem Nocken, seine zweite Seite einen Teil des zweiten Kurvengelenks mit der einen gehäusefesten Kurve und seine dritte Seite in einem ersten Bereich einen Teil des dritten Kurvengelenks mit dem Ventil und in einem zweiten Bereich einen Teil des vierten Kurvenge­ lenks mit der weiteren gehäusefesten Kurve bildet. Auch hierbei kann dem Zwischenglied ein Abtriebsglied nach­ geschaltet werden, so daß das Zwischenglied mittelbar auf das Ventil einwirkt. Das Abtriebsglied kann in herkömmlicher Weise über ein Drehgelenk oder ein Schub­ gelenk an dem Gehäuse gelagert sein.

In bevorzugter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die einen Teil des zweiten Kurvengelenks mit der einen gehäusefesten Kurve bildende zweite Seite des Zwischen­ gliedes und der einen Teil des vierten Kurvengelenks mit der weiteren gehäusefesten Kurve bildende zweite Bereich der dritten Seite des Zwischengliedes jeweils einen eine Rast bildenden Abschnitt aufweisen.

Die Veränderbarkeit der Ventilerhebungskurve wird dadurch erreicht, daß zumindest eines der Gelenke am Gehäuse verstell- bzw. verlagerbar angeordnet ist. Dies kann bei den genannten Ausführungsformen dadurch er­ reicht werden, daß das Drehgelenk des Nockens und/oder die gehäusefeste Kurve des zweiten Kurvengelenks am Gehäuse verlagerbar angeordnet ist. Mittels dieser Verlagerung kann die Umlaufbewegung des Getriebes und die Ventilerhebungskurve verändert und somit in ge­ wünschter Weise angepaßt werden. Zusätzlich oder alter­ nativ dazu kann vorgesehen sein, daß die gehäusefeste Kurve des vierten Kurvengelenks am Gehäuse verlagerbar angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbei­ spiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform in schematischer Darstellung und

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform in schematischer Darstellung.

Die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung zur Betätigung der Ventile an Verbrennungsmotoren mit veränderlicher Ventilerhebungskurve weist einen um ein Drehgelenk 2 umlaufenden Nocken 1 auf, der von einer nicht darge­ stellten Kurbelwelle in herkömmlicher Weise drehange­ trieben wird. Die Umfangsfläche des Nockens 1 steht mit einer ersten konvexen Seite eines im wesentlichen dreieckförmigen Zwischengliedes 4 in Anlage, wodurch ein erstes Kurvengelenk 3 gebildet ist.

In dem Gehäuse 16 ist eine im Querschnitt kreisförmige Rolle drehbar gelagert, deren Außenmantel eine gehäuse­ feste Kurve 6 bildet, wobei die Umfangsfläche der Rolle mit einer zweiten Seite des Zwischengliedes 4 in Anlage steht und mit dieser ein zweites Kurvengelenk 5 bildet.

An seiner dritten Seite steht das Zwischenglied 4 mit einem als Schlepphebel 7 ausgebildeten Abtriebsglied über zwei Kurvengelenke 8 und 9 in Anlage. Zur Bildung dieser Kurvengelenke sind an dem Schlepphebel 7 zwei warzenförmige Vorsprünge mit etwa halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildet, die in verschiedenen Bereichen an der dritten Seite des Zwischengliedes 4 linienförmig anliegen. Die dritte Seite des Zwischengliedes 4 ist dabei in einem Bereich 10, in dem einer der Vorsprünge des Schlepphebels 7 mit dem Zwischenglied 4 unter Bildung des dritten Kurvengelenks 8 in Anlage tritt, konvex gekrümmt ausgebildet, während der mit dem ande­ ren Vorsprung des Schlepphebels 7 unter Bildung des vierten Kurvengelenks 9 in Anlage stehende Bereich der dritten Seite des Zwischengliedes 4 im wesentlichen eben ausgestaltet ist.

Das freie Ende des Schlepphebels 7 wirkt in bekannter Weise auf die Stirnfläche des Schaftes eines Ventils 14 und verschiebt diesen, wodurch das Ventil 14 geöffnet wird.

Wie durch den Pfeil in Fig. 1 angedeutet, ist die die gehäusefeste Kurve 6 bildende Rolle verschieblich im Gehäuse angeordnet, so daß ihre Relativlage innerhalb der Getriebekette verändert werden kann, wodurch dem Zwischenglied eine andere Bewegung erteilt wird und sich die Hubkurve des Ventils entsprechend ändert.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 ist der Nocken 1 im Gehäuse verstellbar gelagert, wie durch den Pfeil angedeutet ist. Die Umfangsfläche des Nockens steht mit einer konvexen ersten Seite eines im wesentlichen dreieckförmigen Zwischengliedes 11 in Anlage und bildet mit diesem ein erstes Kurvengelenk 3. Eine erste, drehbar am Gehäuse 16 gelagerte Rolle, deren Mantel eine gehäusefeste Kurve 6 bildet, liegt an einer zwei­ ten Seite des Zwischengliedes 11 an und bildet mit dieser ein zweites Kurvengelenk 5. Die zweite Seite des Zwischengliedes 11 ist in einem Teilbereich konkav gestaltet und geht in einen im wesentlichen ebenen Bereich über, der eine Rast bildet.

An seiner dritten Seite weist das Zwischenglied 11 Bereiche unterschiedlicher Form auf. Ein erster, kon­ vexer Bereich steht mit der Stirnseite des Schaftes des Ventils 14 in Anlage und bildet mit diesem das dritte Kurvengelenk 15. Ein weiterer, teilweise konkav, teil­ weise eben ausgestalteter Bereich der dritten Seite des Zwischengliedes 11 steht mit einer zweiten Rolle, die eine weitere gehäusefeste Kurve 13 bildet und ebenfalls drehbar am Gehäuse 16 gelagert ist, in Anlage und bildet mit dieser ein viertes Kurvengelenk 12.

In beiden gezeigten Ausführungsformen kann statt der drehbar gelagerten Rollen mit einem Kreisquerschnitt auch eine andere stetige oder nicht-stetige Kurve beliebiger Ordnung Verwendung finden.

Claims (10)

1. Vorrichtung zur Betätigung der Ventile an Verbren­ nungsmotoren mit veränderlicher Ventilerhebungs­ kurve mit einem mehrgliedrigen, umlauffähigen Getriebe, das ein das Ventil führendes Gehäuse (16), einen mit dem Gehäuse über ein Drehgelenk (2) verbundenen drehangetriebenen Nocken (1) und ein von dem Nocken (1) über ein erstes Kurvenge­ lenk (3) betätigtes Zwischenglied (4; 11) aufweist, das über ein zweites Kurvengelenk (5) an einer gehäusefesten Kurve (6) abgestützt ist und über ein drittes Kurvengelenk (8; 15) unmittelbar oder mittelbar über ein Abtriebsglied (7) das Ventil (14) betätigt, wobei zumindest eines der Gelenke am Gehäuse verlagerbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (4; 11) über ein viertes Kurvengelenk (9; 12) abgestützt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zwischenglied (4) mit dem Abtriebs­ glied (7) über zwei Kurvengelenke (8, 9) in Verbin­ dung steht, die zusammen eine Zwei-Kurvenführung bilden.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zwischenglied (4) im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist, wobei seine erste Seite einen Teil des ersten Kurvengelenks (3) mit dem Nocken (1), seine zweite Seite einen Teil des zweiten Kurvengelenks (5) mit der gehäusefesten Kurve (6) und seine dritte Seite jeweils einen Abschnitt der das dritte (8) und das vierte Kur­ vengelenk (9) mit dem Abtriebsglied (7) bildenden Zwei-Kurvenführung aufweist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß an der dritten Seite des Zwischengliedes (4) oder am Abtriebsglied (7) zwei kreisbogen­ förmige Vorsprünge vorgesehen sind, an denen sich jeweils der zugeordnete Abschnitt des anderen Gliedes abstützt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einen Teil des zweiten Kurvengelenks (5) mit der gehäusefesten Kurve (6) bildende zweite Seite des Zwischenglieds (4) einen eine Rast bildende Abschnitt aufweist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zwischenglied (11) mit dem Gehäuse (16) an gehäusefesten Kurven (6, 13) über zwei Kurvengelenke (5, 12) in Verbindung steht, die eine Zwei-Kurvenführung bilden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß das Zwischenglied (11) im wesentlichen dreieckförmig ausgebildet ist, wobei seine erste Seite einen Teil des ersten Kurvengelenks (3) mit dem Nocken (1), seine zweite Seite einen Teil des zweiten Kurvengelenks (5) mit der einen gehäuse­ festen Kurve (6) und seine dritte Seite in einem ersten Bereich einen Teil des dritten Kurvenge­ lenks (15) mit dem Ventil (14) und in einem zwei­ ten Bereich einen Teil des vierten Kurvengelenks (12) mit der weiteren gehäusefesten Kurve (13) bildet.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die einen Teil des zweiten Kurvengelenks (5) mit der einen gehäusefesten Kurve (6) bildende zweite Seite des Zwischengliedes (11) und der einen Teil des vierten Kurvenge­ lenks (12) mit der weiteren gehäusefesten Kurve (13) bildende zweite Bereich der dritten Seite des Zwischengliedes (11) jeweils einen eine Rast bildenden Abschnitt aufweisen.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehgelenk (2) des Nockens (1) und/oder die gehäusefeste Kurve (6) des zweiten Kurvengelenks (5) am Gehäuse verlager­ bar angeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefeste Kurve (13) des vierten Kurvengelenks (12) am Gehäuse verlagerbar angeordnet ist.