DE4413443C2

DE4413443C2 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4413443C2
Application number: DE19944413443
Authority: DE
Original assignee: Korostenski Erwin
Current assignee: ERNST, ARMIN, 88477 SCHWENDI, DE
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1994-04-18
Publication date: 1998-10-01
Anticipated expiration: 2014-04-19
Also published as: EP0710322A1; WO1995028552A1; AU2302595A; DE4413443A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Steuerung des Ladungswechsels erfolgt bei Brennkraftmaschinen üblicherweise durch eine oder durch mehrere Nockenwellen, die das Öffnen und Schließen eines oder mehrerer Ventile steuern. Die Auslegung des Nockenprofils einer derartigen Nockenwellen stellt hierbei einen Kompromiß zwischen zwei konträren Anforderungen dar. Ein fülliger Drehmomentverlauf mit einem hohen Drehmoment bei niedrigen Motordrehzahlen erfordert eine relativ kurze Öffnungsdauer der Ventile mit einem frühen Einlaßschluß. Eine hohe Endleistung, d. h. ein hohes Motordrehmoment bei hohen Drehzahlen erfordert eine lange Öffnungsdauer mit einem späten Einlaßschluß. Zudem sind im Hinblick auf Abgasvorschriften und Klopffestigkeit je nach Betriebszustand unterschiedlich große Überschneidungsflächen erwünscht.

Ein bei derzeitigen Serienfahrzeugen bereits eingesetzter Lösungsweg, diesen sich widersprechenden Anforderungen wenigstens teilweise gerecht zu werden, besteht darin, eine Nockenwellenverdrehvorrichtung vorzusehen. Hierdurch wird mindestens eine Nockenwelle, meistens die Einlaßnockenwelle, in Abhängigkeit von Last- und Drehzahl bezüglich ihrer Stellung zur Kurbelwelle verdreht. Entsprechend dieser Verdrehung ändern sich die Überschneidungsfläche und das Einlaßende. Diese Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß Überschneidungsfläche und Einlaßende miteinander gekoppelt sind, da die Öffungsdauer der Ventile nicht verändert werden kann.

Eine weitergehend technische Lösung besteht darin, eine variable Öffnungsdauer der Ventile vorzusehen. Hierzu ist eine Steuerung vorgeschlagen worden, die im folgenden anhand der Fig. 7 erläutert werden soll. Eine innerhalb der Nockenwelle 109 koaxial mit dieser angeordnete Antriebswelle 101 ist über einen Paßstift mit einem kreisförmigen Pinhalteelement 103 verbunden, das einen ersten Pin 104 aufnimmt. Dieser erste Pin 104 ist gegenüber der Achse der Antriebswelle 101 versetzt, so daß er bei der Drehung der Antriebswelle 101 um die Achse der Antriebswelle 101 kreist. Der Antrieb der Antriebswelle 101 erfolgt über die Kurbelwelle.

Der erste Pin 104 ist über einen ersten Gleitstein 105 mit einem Zwischenglied 106 verbunden und verschiebbar in einer radial verlaufenden Ausnehmung dieses Zwischenglieds 106 aufgenommen. In einer zweiten radialen Ausnehmung des Zwischenglieds 106 ist ein zweiter Gleitstein 107 verschiebbar aufgenommen, in dem ein zweiter Pin 108 geführt ist. Der zweite Pin 108 ist formflüssig mit der Nockenwelle 109 verbunden und ebenfalls gegenüber der gemeinsamen Drehachse der Nockenwelle 109 und der Antriebswelle 101 versetzt, so daß er bei der Drehung der Nockenwelle 109 ebenfalls einen Kreis um diese Drehachse beschreibt.

Die Drehung der Antriebswelle 101 erzeugt somit über den ersten Pin 104 und den ersten Gleitstein 105 eine Drehung des Zwischengliedes 106, dessen Drehung über den zweiten Gleitstein 107 und dem zweiten Pin 108 auf die Nockenwelle 109 übertragen wird.

Das Zwischenglied 106 ist über eine Steuerhülse 110 gegenüber der gemeinsamen Drehachse der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109 derart radial verschiebbar, daß eine Exzentrizität zwischen dem Zwischenglied 106 und dieser gemeinsamen Drehachse der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109 entsteht. Hierdurch ergeben sich während der Drehung der Antriebswelle 101 jeweils unterschiedliche Eingriffsradien zwischen dem Zwischenglied 106 und dem ersten Pin 104 einerseits und dem Zwischenglied 106 und dem zweiten Pin 108 andererseits. Dies führt zu einer Ungleichförmigkeit der Übertragung der Drehbewegung zwischen der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109.

Obwohl eine vollständige Umdrehung der Antriebswelle 101 eine vollständige Umdrehung der Nockenwelle 109 zur Folge hat, sind die Winkelgeschwindigkeiten der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109 im Verlauf dieser Umdrehung unterschiedlich. Im Verlauf einer Umdrehung, d. h. über 360 Winkelgrade, besteht eine Phase in der sich die Nockenwelle 109 schneller dreht als die Antriebswelle 101 sowie eine zweite Phase, in der sich die Nockenwelle 109 langsamer dreht als die Antriebswelle 101. Lediglich bei zwei diskreten Drehwinkeln sind die momentanen Drehgeschwindigkeiten der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109 identisch.

Ist dagegen das Zwischenglied 106 derart verschoben, daß die Exzentrizität Null ist, so drehen sich die Antriebswelle 101 und die Nockenwelle 109 synchron zueinander.

Die zuvor beschriebene Kinematik wird bei der bekannten Steuerung dahingehend genutzt, daß durch entsprechende Veränderung der Exzentrizität des Zwischengliedes 106 bei einer angenommenen konstanten Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 101 die Öffnungsphase der Ventile dadurch gekürzt werden kann, daß die Nockenerhebung hinsichtlich ihrer Lage auf der Nockenwelle in einen Bereich gelegt wird, in dem die Nockenwelle 109 schneller dreht als die Antriebswelle 101. Wird die Exzentrizität nun auf null zurückgenommen, dreht sich die Nockenwelle gegenüber der Antriebswelle gleichförmig, wodurch sich die Öffnungsdauer gegenüber dem zuvor geschilderten Fall verlängert. Wird nun das Zwischenglied weiter verschoben, so daß eine Exzentrizität in Gegenrichtung entsteht, so durchläuft der Nocken auf der Nockenwelle den entsprechenden Drehbereich abermals langsamer und die Öffnungsdauer wird verlängert.

Bei einem derartigen Verstellmechanismus wurde der Auslegungszustand bislang bei einer Drehzahl gewählt, die etwa im mittleren Drehzahlbereich zwischen Maximal- und Leerlaufdrehzahl lag. Dies bedeutet, daß eine Exzentrizität mit dem Wert Null bei einer mittleren Drehzahl vorgesehen ist. Durch Verschiebung des Zwischengliedes in eine erste Richtung wird eine Exzentrizität derart vorgesehen, daß eine längere Öffnungsdauer der Ventile erreicht wird, indem die Drehgeschwindigkeit der Nockenwelle während der Betätigung der Ventile verlangsamt wird. Diese Verstellung wird in einem Drehzahlbereich vorgenommen, der oberhalb der Auslegungsdrehzahl mit der Exzentrizität Null liegt. Entsprechend wird bei Drehzahlen unterhalb der Auslegungsdrehzahl eine kürzere Öffnungszeit der Ventile dadurch realisiert, daß das Zwischenglied in die Gegenrichtung verschoben wird, so daß die Nockenwelle während der Betätigung der Ventile im Vergleich zur Antriebswelle schneller dreht.

Hierbei wurde von der geläufigen Überlegung ausgegangen, daß die Nockenwellenauslegung und -einstellung, d. h. der Ventilhub und die Öffnungsdauer sowie die Spreizung einen Kompromiß bezüglich des Anforderungsprofils bei niedrigen und bei hohen Drehzahlen darstellten. Ausgehend von diesem Auslegungszustand, der jeweils nur bei einer mittleren Drehzahl ideal sein konnte, wurde die Verstellungstechnologie dazu benutzt, sowohl bei höheren als auch bei niedrigeren Drehzahlen diese "Kompromißlösung" zu optimieren.

Aus der DE OS 20 29 911 ist eine Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bekannt.

Aus der EP 0 234 845 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung bekannt, bei der eine Nullstellung bzw. konzentrische Stellung im oberen Drehzahlbereich vorgesehen ist und ausgehend von dieser Stellung durch Einstellen einer Exzentrizität ein Vorauseilen oder Verzögern der Gesamtöffnung sowie ein Variieren der Öffnungsdauer möglich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Brennkraftmaschine so auszuführen, daß eine Maximierung der Motorleistung bei unter Verschleißgesichtspunkten günstiger Nockenform möglich ist.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Brennkraftmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Erfindungsgemäß nimmt das Zwischenglied bei der Höchstleistungsdrehzahl der Brennkraftmaschine eine Stellung ein, in der beide Antriebselemente synchron miteinander verbunden sind. Dies bedeutet, daß sich die Nockenwelle synchron mit einem gegenüber der Drehzahl der Brennkraftmaschine festen Übersetzungsverhältnis dreht. Die sich hierbei ergebende Ventilerhebungskurve entspricht somit der Nockenkontur. Die tatsächliche Nockenkontur kann somit kompromißlos auf maximale Leistung bei Nenndrehzahl ausgelegt werden. Insbesondere ist es nicht notwendig, die Öffnungsdauer der Ventile auf eine wenn auch nur geringfügig unterhalb der Nenndrehzahl liegende Drehzahl hin auszulegen, um einen, gemessen an den Einsatzbedingungen der Brennkraftmaschine, zufriedenstellenden Drehmomentverlauf zu erreichen. Es ist mit anderen Worten eine Nockenwellenauslegung möglich, die bei einem herkömmlichen Motor ohne variable Ventilsteuerung zur Folge hätte, daß das maximale Drehmoment und die maximale Leistung der Brennkraftmaschine bei der selben Drehzahl anfallen würden. Die sich daraus ergebende Leistungscharakteristik wäre jedoch selbst für extreme Rennmotoren nicht akzeptabel.

Da erfindungsgemäß bei niedrigeren Drehzahlen als der Nenndrehzahl der Brennkraftmaschine das Zwischenglied in einer Richtung verstellt wird, die eine kürzere effektive Öffnungszeit der Ventile zur Folge hat, kann trotz der Auslegung des tatsächlichen Nockens auf absolute Höchstleistung eine füllige Drehmomentkurve erhalten werden. Dies erfordert eine erhebliche Verkürzung der Ventilöffnungsdauer bei niedrigeren Drehzahlen. Diese erhebliche Verkürzung wird dadurch erreicht, daß der gesamte Verstellweg des Zwischengliedes lediglich dazu genutzt wird, die Ventilöffnungsdauer zu reduzieren.

Zudem kann in einer bevorzugten Ausführungsform die Auslegung der Richtung der Bewegung des Zwischengliedes bezüglich der Stellung der Antriebselemente und der Nockenwelle derart erfolgen, daß der Schnittpunkt der sich für eine jeweilige Verschiebung ergebenden effektiven Ventilerhebungskurven der Scheitelpunktes dieser Kurven ist. Dies hat zur Folge, daß die Änderung der effektiven Öffnungsdauer der Ventile bezogen auf ein bestimmtes Maß an Exzentrizität maximal wird. Erfindungsgemäß kann somit mit minimalen Bauaufwand für jede Drehzahl zwischen Leerlaufdrehzahl und Nenndrehzahl die ideale Ventilöffnungsdauer eingestellt werden.

Da vorzugsweise neben der Steuerung zum Verändern der Öffnungszeiten der Gaswechselsteuerungselemente eine Verdreheinrichtung zur Verdrehung des ersten Antriebselements gegenüber der Kurbelwelle vorgesehen ist, wird über die Koppelung des ersten Antriebselements mit der Nockenwelle gleichzeitig eine Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle erreicht, so daß neben einer Veränderung der Ventilöffnungsdauer eine Veränderung der Spreizung vorgenommenen werden kann.

Durch die wahlweise vorgesehene Verdreheinrichtung zur Verdrehung des ersten Antriebselements gegenüber der Kurbelwelle kann somit der Abstand der Nockenmitte zum oberen Totpunkt des Kolbens für jede Drehzahl optimal gewählt werden. Hierdurch können die Ventilüberschneidungsfläche und Einlaß- bzw. Auslaßende unabhängig voneinander in Abhängigkeit von Last und Drehzahl oder anderen Betriebsparametern wie der Betriebsdauer oder der Betriebstemperatur optimal gewählt werden.

Weitere bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung, insbesondere im Hinblick auf die Ausführung der Steuereinrichtung zum Verändern der Öffnungszeiten der Gaswechselsteuerungselementen, sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nun im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, wobei

Fig. 1 eine auseinandergezogene, schematische und teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 1 ist,

Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2 ist,

Fig. 4 eine Draufsicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist,

Fig. 5 eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Verschiebung des Zwischenglieds und der sich daraus ergebenden Ventilerhebungskurven für eine erste Richtung ist,

Fig. 6 eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Verschiebung des Zwischenglieds und der sich daraus ergebenden Ventilerhebungskurven bei einer zweiten Verschieberichtung ist, und

Fig. 7 eine Darstellung einer bekannten Steuereinrichtung ist.

Wie in den Fig. 1 bis 4 dargestellt, wird eine Antriebswelle 56 auf einer ersten Drehachse 55 über einen Zahnriemen 49 und eine Riemenscheibe 50 durch die Kurbelwelle (nicht gezeigt) in Drehung versetzt. Die Verbindung zur Kurbelwelle kann alternativ auch durch einen Zahnradsatz, durch Königswellen oder durch eine Kette erfolgen. Auf der Antriebswelle 56 ist ein Antriebsrad 53 mittels einer Passfeder drehfest angeordnet. Das Antriebsrad 53 weist eine Bohrung 53A auf, die einen bestimmten Versatz gegenüber der ersten Drehachse 55 aufweist. In dieser Bohrung 53A ist ein erster Antriebsstift 51 aufgenommen.

Ein kreisförmiges Zwischenglied 60 weist mittig eine Ausnehmung 61 auf, die im wesentlichen kreisförmig verläuft und einen Innendurchmesser hat, der größer ist als der Außendurchmesser der Antriebswelle 56. Die Ausnehmung 61 mündet in zwei sich diametral gegenüberliegende Führungen 61A und 61B, die zur Führung eines ersten Gleitsteins 54 und eines zweiten Gleitsteins 57 dienen. In dem ersten Gleitstein 54 ist der erste Antriebsstift 51 und in dem zweiten Gleitstein 57 der zweite Antriebsstift 52 geführt. Dieser zweite Antriebsstift 52 ist in einer Bohrung 58A eines als Übertragungselement dienenden Zahnrads 58 aufgenommen, die gegenüber der ersten Drehachse 55 versetzt ist. Das Zahnrad 58 ist drehbar auf der Antriebswelle 56 gelagert und durch einen Sprengring axial gesichert.

Durch die beschriebene Anordnung wird über die Kurbelwelle (nicht dargestellt), den Zahnriemen 49, die Riemenscheibe 50, die Antriebswelle 56, das Antriebsrad 53, den ersten Antriebsstift 51, den ersten Gleitstein 54, das Zwischenglied 60, den zweiten Gleitstein 57, den zweiten Antriebsstift 52 und das Zahnrad 58 eine Drehbewegung auf ein Nockenwellenzahnrad 59 übertragen, das sich mit dem Zahnrad 58 im Eingriff befindet.

Das Nockenwellenzahnrad 59 ist drehfest mit einer Nockenwelle 1 verbunden, die auf einer gegenüber der ersten Drehachse 55 versetzten Nockenwellenachse 5 angeordnet ist und über Nocken 2 als Gaswechselsteuerungselemente dienende Ventile 8 betätigt.

Die Riemenscheibe 50 ist über eine Verdreheinrichtung 90 mit der Antriebswelle 56 verbunden. Hierdurch besteht die Möglichkeit, während des Motorbetriebs und abhängig von beliebigen Betriebs- oder Motorparametern, die beispielsweise durch eine digitale Motorsteuerung erfaßt werden können, die Stellung der Antriebswelle 56 gegenüber der Kurbelwelle hinsichtlich ihrer Winkellage zu verändern.

Die Verdreheinrichtung 90 kann konstruktiv so ausgeführt werden wie an sich bekannte Nockenwellenverdrehein richtungen zur Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurbelwelle. Da es sich bei derartigen Nockenwellenverdreh einrichtungen um einen an sich bekannten Gegenstand handelt, der bereits in unterschiedlichen Ausführungsformen bei Serienfahrzeugen eingesetzt ist, sind konstruktive Einzelheiten der Verdreheinrichtung 90 in den Figuren nicht dargestellt.

Das Antriebsrad 53 und der erste Antriebsstift 51 stellen zusammen ein erstes Antriebselement dar, das sich mit einem festen Übersetzungsverhältnis mit der Kurbelwelle dreht, sofern man die durch die Verdrehvorrichtung 90 überlagerte Drehung außer acht läßt. Bei einem konventionellen 4-Takt- Motor führt die Antriebswelle pro zwei Kurbelwellenumdrehungen eine vollständige Umdrehung aus.

Das Zahnrad 58 und der zweite Antriebsstift 52 bilden ein zweites Antriebselement, daß sich synchron mit der Nockenwelle bewegt.

Es sind jedoch auch andere ganzzahlige Übersetzungsverhältnisse zwischen der Antriebswelle 56 und der Kurbelwelle möglich. Hierdurch können insbesondere die Betriebskräfte in der Steuereinrichtung, beispielsweise das Drehmoment in der Antriebswelle 56 herabgesetzt werden.

In einem derartigen Fall ist das Übersetzungsverhältnis zwischen dem zweiten Antriebselement, d. h. dem Zahnrad 58 und dem zweiten Antriebsstift 52, und der Nockenwelle 1 entsprechend anzupassen.

Das Zwischenglied 60 ist in einem Betätigungselement 70 drehbar gelagert. Das Betätigungselement 70 weist eine dem Außendurchmesser des Zwischenglieds 60 entsprechende kreisförmige Bohrung 71 auf. Desweiteren ist in dem Betätigungselement 70 eine Ausnehmung 74 vorgesehen, in der ein Exzentergleitstein 82 verschiebbar aufgenommen ist.

Dieser Exzentergleitstein 82 kann über einen auf einer Exzenterwelle 81 angeordneten Exzenter 80 verschoben werden.

Das Betätigungselement 70 ist in einer Führung 25 eines Steuergehäuses 20 so geführt, daß es in einer Richtung hin- und herbewegbar ist. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform liegt diese Verschieberichtung parallel zum Zylinderkopfdeck. Hierbei gleitet die Unterseite 72 des Betätigungselements 70 über den Grund der Führung 25 des Steuergehäuses 20. Die Oberseite 73 des Betätigungselements wirkt mit einer nicht dargestellten Steuergehäuseabdeckung zusammen.

Wird nun der Exzenter 80 über die Exzenterwelle 81 gedreht, so bewegt sich der Exzentergleitstein 82 in der Ausnehmung 74 des Betätigungselements 70 und verschiebt dieses in der Verschieberichtung innerhalb der Führung 25 des Steuergehäuses 20. Hierdurch wird das in dem Betätigungselement 70 gelagerte Zwischenglied 60 gegenüber der ersten Drehachse 55 verschoben, wodurch sich die Eingriffsradien des ersten Antriebsstifts 51 und des zweiten Antriebsstifts 53 während der Drehung des Zwischengliedes 60 verändern.

Die Antriebswelle 56 ist über einen Lagerbock 21 und einen Lagerdeckel 22 gelagert. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Lagerbock 21 materialeinheitlich mit dem Steuergehäuse 20 ausgeführt. Wahlweise kann die Lagerung der Antriebswelle 56 jedoch auch separat erfolgen. Die Lagerung der Exzenterwelle 81 kann ebenfalls in das Steuergehäuse 20 integriert sein.

Der Lagerbock 21 ist derart ausgeführt, daß er mit seiner Unterseite als Lagerdeckel für die Nockenwellenlagerung dient. Es können somit zur Befestigung des Lagerdeckels 22 Gewindestifte verwendet werden, die durch den Lagerbock 21 hindurch bis in den Lagerbock für die Nockenwelle (nicht gezeigt) reichen. Die beschriebenen Bauteile können als komplett vormontierte Einheit in bzw. an dem Steuergehäuse 20 vorgesehen werden, das auf einen bestehenden Zylinderkopf (nicht gezeigt) aufgesetzt werden kann.

Die Auswirkungen der Verschiebung des Zwischengliedes 60 auf die Ventilöffnung werden im folgenden anhand der Fig. 5 und 6 erläutert. Fig. 5 zeigt eine erste Verschieberichtung, die durch einen horizontal verlaufenden Doppelpfeil angedeutet ist. Die durchgezogene Linie der Nockenerhebung stellt ein Basiskurve dar, d. h. eine sich tatsächlich ergebende Ventilöffnung, die dann vorliegt, wenn die Exzentrizität des Zwischenglieds 60 bezüglich der ersten Drehachse 55 gleich Null ist, was erfindungsgemäß für die Höchstleistungsdrehzahl gelten soll. Diese Basiskurve entspricht somit dem tatsächlichen Nockenprofil des Nockens 2. Wird nun ausgehend von dieser Mittelstellung das Zwischenglied 60 derart verschoben, daß sich die Nockenwelle 1 dann gegenüber der Antriebswelle 56 schneller dreht, wenn der Nocken 2 das Ventil 8 betätigt, so ergibt sich eine gegenüber der Basiskurve effektiv verkürzte Öffnungsdauer, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Diese Verschiebung entspricht in dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Verschiebung nach rechts.

Würde das Zwischenglied 60 demgegenüber in die gegenüberliegende Richtung verschoben werden (in Fig. 5 nach links), so würde der Nocken 2 mit einer effektiv geringeren Geschwindigkeit über den Tassenstößel 9 laufen, wodurch die tatsächliche Öffnungsdauer verlängert werden würde, wie dies in der strichpunktierten Öffnungskurve dargestellt ist. In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist die Verschieberichtung bezüglich ihrer Lage zu dem ersten Antriebsstift 51, dem zweiten Antriebsstift 52 und der Stellung des Nockens 2 zu dem Tassenstößel 9 so gewählt, daß sich die Lage des Punktes maximaler Ventilöffnung nicht ändert.

Diese Phasenlage weist den Vorteil auf, daß der Betrag der Änderung der Ventilöffnungsdauer bezogen auf ein bestimmtes Maß an Exzentrizität maximal ist.

Da die Verschieberichtung des Betätigungselements 70 durch die Führung 25 festgelegt ist und sich bezüglich ihrer Lage zu dem ersten Antriebsstift 51, dem zweiten Antriebsstift 52 und der Stellung des Nockens 2 zu dem Tassenstößel 9 bei einer Verdrehung der Antriebswelle 56 durch die Verdreheinrichtung 90 nicht verändert, kann die Phasenlage gemäß Fig. 5 über den gesamten Verstellbereich der Verdreheinrichtung 90, d. h., für jede Spreizung beibehalten werden.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform weicht von der zuvor erläuterten gemäß Fig. 5 dahingehend ab, daß die Verschieberichtung um den Winkel β geändert wurde. Analog zum zuvor geschilderten Fall kann die tatsächliche Öffnungsdauer des Ventils 8 durch Verschieben des Betätigungselements 70 in der Verschieberichtung verändert werden. Anders als bei diesem zuvor geschilderten Fall ändert sich jedoch auch die Lage der maximalen Öffnung, d. h. die Spreizung. Eine Verlängerung der Öffnungsdauer führt somit zu einem nochmals weiter in Richtung spät verschobenen Einlaßende. Bei einer derart gewählten Verschiebung liegt der Fixpunkt, d. h. der Punkt, der sich bei einer Verschiebung des Zwischengliedes 60 nicht ändert, auf der ansteigenden Flanke der Ventilerhebungskurve.

Eine bei einer Verschieberichtung gemäß Fig. 6 geänderte Spreizung addiert sich somit zu einer durch die Verdreheinrichtung 90 vorgenommene Verstellung.

Bezugszeichenliste

1

Nockenwelle

2

Nocken

5

Nockenwellenachse

8

Gaswechselsteuerungselement, Ventil

9

Tassenstößel

20

Steuergehäuse

21

Lagerbock

22

Lagerdeckel

25

Führung

49

Zahnriemen

50

Riemenscheibe

51

erster Antriebsstift

52

zweiter Antriebsstift

53

Antriebsrad

53

ABohrung

54

erster Gleitstein

55

erste Drehachse

56

Antriebswelle

57

zweiter Gleitstein

58

Übertragungselement

58

ABohrung

59

Nockenwellenzahnrad

60

Zwischenglied

61

Ausnehmung

61

AFührung

61

BFührung

70

Betätigungselement

71

Bohrung

72

Unterseite

73

Oberseite

74

Ausnehmung

80

Exzenter

81

Exzenterwelle

82

Exzentergleitstein

90

Verdreheinrichtung

Claims

1. Brennkraftmaschine
mit mindestens einer Nockenwelle (1) zum Steuern von mindestens einem Gaswechselsteuerungselement (8),
mit einer Kurbelwelle und
mit einer Steuereinrichtung zum Verändern der Öffnungszeiten des Gaswechselsteuerungselements (8), umfassend
ein erstes Antriebselement (51, 53), das eine mit der Drehung der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine synchronisierte Drehbewegung ausführt, die gegenüber der Drehzahl der Brennkraftmaschine ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist,
ein zweites Antriebselement (52, 58), das eine mit der Drehung der Nockenwelle (1) synchronisierte Drehbewegung ausführt, die gegenüber der Drehzahl der Nockenwelle (1) ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist, und
ein Zwischenglied (60), das das erste Antriebselement (51, 53) und das zweite Antriebselement (52, 58) derart miteinander koppelt, daß das zweite Antriebselement eine vollständige Drehung ausführt, wenn sich das erste Antriebselement (51, 53) einmal vollständig dreht,
wobei das Zwischenglied (60) zwischen mindestens zwei Stellungen derart bewegbar ist, daß in einer ersten Stellung beide Antriebselemente (51, 53; 52, 58) synchron miteinander verbunden sind und in einer davon abweichenden Stellung die Momentangeschwindigkeit des zweiten Antriebselements (52, 58) während einer bestimmten Phase einer Umdrehung größer ist als die Momentangeschwindigkeit des ersten Antriebselements (51, 53), dadurch gekennzeichnet, daß bei der Höchstleistungsdrehzahl der Brennkraftmaschine das Zwischenglied (60) die erste Stellung einnimmt und bei niedrigeren Drehzahlen in eine Richtung bewegbar ist, die eine kürzere effektive Öffnungszeit der Gaswechselsteuerungselemente (8) zur Folge hat.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich eine Verdreheinrichtung (90) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Brennkraftmaschine, insbesondere in Abhängigkeit von Last und Drehzahl, eine Verdrehung des ersten Antriebselements (51, 53) gegenüber der Kurbelwelle bewirkt.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Bewegung des Zwischenglieds (60) bezüglich der Stellung der Antriebselemente (51, 53; 52, 58) und des Nockens (2) der Nockenwelle (1) so gewählt ist, daß der gemeinsame Schnittpunkt aller sich für eine jeweilige Bewegung ergebenden effektiven Ventilerhebungskurven der Scheitelpunkt dieser Kurven ist.

4. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Antriebselement (51, 53) einen ersten Antriebsstift (51) aufweist, der so gelagert ist, daß er bei Drehung der Brennkraftmaschine eine Kreisbewegung um eine erste Drehachse (55) mit einer Drehzahl ausführt, die gegenüber der Motordrehzahl ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist, und
daß das zweite Antriebselement (52, 58) einen zweiten Antriebsstift (52) aufweist, der so gelagert ist, daß er bei Drehung der Brennkraftmaschine eine Kreisbewegung um die erste Drehachse (55) mit einer Drehzahl ausführt, die gegenüber der Drehzahl der Nockenwelle (1) ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist,
wobei das Zwischenglied (60) der Kraftübertragung von dem ersten Antriebsstift (51) auf den zweiten Antriebsstift (52) dient, so daß nach einer ganzen Umdrehung des Zwischengliedes (60) der erste Antriebsstift (51) und der zweite Antriebsstift (52) jeweils eine vollständige Kreisbahn beschrieben haben, und
wobei das Zwischenglied (60) gegenüber der ersten Drehachse (55) radial verschiebbar ist,

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Drehachse (55) gegenüber der Nockenwellenachse (5) versetzt ist und
daß der zweite Antriebsstift (52) ein koaxial zu der ersten Drehachse (55) gelagertes Übertragungselement (58) zur Übertragung einer Drehbewegung auf die Nockenwelle (1) antreibt.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Drehbewegung von dem Übertragungselement (58) auf die Nockenwelle (1) über eine Verzahnung (58, 59) erfolgt.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsstift (51) mit einem Antriebsrad (53) verbunden ist, das drehfest auf einer mit der ersten Drehachse (55) koaxialen Antriebswelle (56) angeordnet ist, und daß das Übertragungselement (58) drehbar auf der Antriebswelle (56) gelagert ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (60) in einem Betätigungselement (70) geführt ist, das über einen auf einer Exzenterwelle (81) angeordneten Exzenter (80) verschiebbar ist.

9. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Betätigungselements (70) mittels eines Schrittmotors erfolgt.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (70) in einem Steuergehäuse (20) geführt ist.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, soweit dieser auf Anspruch 7 rückbezogen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (21, 22) der Antriebswelle (56) in das Steuergehäuse (20) integriert ist.

12. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (20) einen Lagerbock (21) aufweist, der gleichzeitig als Lagerdeckel für die Nockenwelle (1) dient.

13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Exzenterwelle (81) in das Steuergehäuse (20) integriert ist.

14. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaswechselsteuerungselement (8) ein Hubventil ist.

15. Brennkraftmaschine nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Hubventil (8) von dem Nocken (2) der Nockenwelle (1) über einen Tassenstößel (9) betätigt wird.