DE4418909A1 - Ventilsteuerung mit einer Anordnung zur variablen Änderung der Öffnung und Schließung eines Hubventils,insbesondere für Brennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 von der PCT/EP 93/03451 aus.

In diesem Dokument ist eine Ausführung einer gattungs­ gemäßen Ventilsteuerung gezeigt und beschrieben, bei der Ein- und Auslaßventile von den Steuernocken einer einzi­ gen Nockenwelle über Schlepphebel betätigt sind. Die Schlepphebel für beide Ventilarten sind jeweils im ven­ tilfernen Endbereich einzeln gegen den Zylinderkopf schwenkbeweglich abgestützt. Die Schlepphebel sind über zwangsgesteuerte Zwischenelemente von den Steuernocken beaufschlagt, wobei die Zwischenelemente von einer geson­ derten, mit der Nockenwelle synchron drehenden und zu dieser relativ drehwinkelverstellbaren Welle einer sepa­ raten Steuervorrichtung angetrieben sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungs­ gemäße Ventilsteuerung derart auszubilden, daß sowohl eine winkelbewegliche Einzelabstützung eines Ventilhebels als auch eine gesonderte Antriebs-Welle vermieden ist für ein im Ventilhebel zwangsverlagerbar angeordnetes und vom Steuernocken beaufschlagtes Zwischenelement.

Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch ge­ löst, daß der als Kipphebel oder als Schlepphebel ausge­ bildete Ventilhebel auf der zur Nockenwelle synchron dre­ henden Welle kipp- bzw. schwenkbeweglich gelagert ange­ ordnet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Antriebs- Welle für Zwischenelemente zusätzlich als Kipp- oder Schlepphebel-Achse ist mit dieser Doppelfunktion in vor­ teilhafter Weise eine im Aufbau einfache Ventilsteuerung erzielt.

Weiter kann in Ausgestaltung der Erfindung durch eine la­ gegesicherte Anordnung des jeweiligen Ventilhebels zwi­ schen zwei auf der Antriebs-Welle angeordneten Exzentern einer mit dem Zwischenelement des Ventilhebels verbun­ denen Schubstange eines Schubkurbelgetriebes die Kon­ struktion eines Zylinderkopfes bezüglich der für die An­ triebs-Welle vorgesehenen Lagerstellen vorteilhaft be­ einflußt werden.

Für einen Querstrom-Zylinderkopf mit obenliegender Nockenwelle und je einer ein- und auslaßseitigen Kipp- oder Schlepphebel-Achse eröffnet die Erfindung die vor­ teilhafte Ausgestaltung, daß zumindest eine der Achsen als mit der Nockenwelle synchron drehende Antriebs-Welle gewählt ist, die dem Antrieb eines Zwischenelementes eines auf der Antriebs-Welle gelagert angeordneten Ven­ tilhebels und/oder eines Zwischenelementes eines auf der parallel benachbarten Achse gelagerten Ventilhebels dient. Diese Ausgestaltung ermöglicht es, mit nur einer zu einer Antriebs-Welle umgestalteten Ventilhebel-Achse die Zwischenelemente der eigenen und die der gegenüber­ liegenden Ventilhebel oder die beider Ventilhebelarten anzutreiben.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen auf einer zur Nockenwellen synchron dre­ henden Antriebs-Welle einer Steuervorrichtung zur Änderung der Ventilöffnungsperiode gela­ gert angeordneten Kipphebel und in

Fig. 2 einen auf einer derartigen Antriebs-Welle an­ geordneten Schlepphebel.

Die in den Fig. 1 und 2 jeweils gezeigte Ventil­ steuerung 1 ist mit einer Anordnung 2 zur variablen Ände­ rung der Öffnung und Schließung eines dem Gaswechsel die­ nenden Hubventiles 3 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine 4 ausgerüstet. Bei jeder Ventil­ steuerung 1 ist das Hubventil 3 von einem Steuernocken 5 einer Nockenwelle 6 über einen Ventilhebel 7 betätigt.

Der Ventilhebel 7 der Ventilsteuerung 1 gemäß Fig. 1 ist als ein auf der Achse 8 kippbeweglich gelagerter Kipp­ hebel 9 gestaltet. In Fig. 2 ist der Ventilhebel 7 ein auf der Achse 8 schwenkbeweglich gelagerter Schlepphebel 10.

Zur variablen Änderung der Öffnung und Schließung des Hubventiles 3 und damit zur Änderung der Ventilöffnungs­ periode des Hubventiles 3 ist jeder der Ventilhebel 7 bzw. 9 und 10 nockenseitig mit einem in einer zur Nocken­ wellenachse 11 im wesentlichen konzentrischen Führung 12 bei jedem Hub des Ventils 3 relativ zum drehenden Steuer­ nocken 5 gleich- und gegensinnig zwangsgesteuerten Zwi­ schenelement 13 ausgerüstet. Das Zwischenelement 13 ist zur Reduzierung von Reibverlusten als Rolle gestaltet. Zur gesteuerten Änderung der Ventilöffnungsperiode des Hubventiles 3 steht die Rolle 13 über eine vorzugsweise aus Schubstangen 14 und Exzentern 15 bestehenden Schub­ kurbelgetriebe 16 in Antriebsverbindung, wozu die Kipp­ hebel-Achse 8 (Fig. 1) bzw. die Schlepphebel-Achse 8 (Fig. 2) in einer Steuervorrichtung 17 der Anordnung 2 als eine mit der Nockenwelle 6 synchron drehende und re­ lativ zur Nockenwelle 6 drehwinkelverstellbare Antriebs- Welle 18 dient.

Der Gleichlauf der aus der Achse 8 des jeweiligen Ventil­ hebels 7 gebildeten und mit den Exzentern 15 drehfest verbundenen Antriebs-Welle 18 zur Nockenwelle 6 ist mit­ tels eines Getriebes 19 mit einer Gesamtübersetzung von 1 : 1 der Steuervorrichtung 17 erzielt. Das Getriebe 19 um­ faßt in der einfachen Ausführung zwei gleich große, mit­ einander kämmende Zahnräder 20, 21.

Zur Erzielung unterschiedlich langer Öffnungsperioden des Hubventiles 3 umfaßt die Steuervorrichtung 17 eine Dreh­ winkelverstell-Einrichtung 22, die als eine drehzahl­ und/oder lastabhängig gesteuerte, schaltbare Kupplung zwischen dem Getrieberad 21 und der Antriebs-Welle 18 an­ geordnet ist und der relativen Drehlagenänderung zwischen dem Getrieberad 21 und der Antriebs-Welle 18 dient und somit zwischen dieser und der Nockenwelle 6.

In Fig. 1 ist unter Beachtung der angegebenen Drehrich­ tungen von Nockenwelle 6 und Antriebs-Welle 18 mittels der Drehwinkelverstell-Einrichtung 22 der Exzenter 15 mo­ mentan derart positioniert, daß er im weiteren Dreh­ fortgang die Rolle 13 in der Führung 12 des Kipphebels 9 relativ zum drehenden Steuernocken 5 zunächst gegensinnig bewegt und damit die Nockenkontur der Öffnungsflanke 23 früher zur Wirkung kommt. Damit ist eine frühere Öffnung des Hubventiles 3 erreicht. Nach Überschreiten der Nockenspitze des sich weiter drehenden Steuernockens 5 wird die Rolle 13 über den Exzenter 15 relativ zum dre­ henden Steuernocken 5 gleichsinnig bewegt, womit die Nockenkontur der Schließflanke 24 länger wirksam ist und ein späteres Schließen des Hubventiles 3 bewirkt. Mit der in Fig. 1 gezeigten Stellung des Exzenters 15 ist eine maximale Ventilöffnungsperiode gegeben. Mit einer bei­ spielsweise in Drehrichtung des Getrieberades 21 fort­ schreitenden Winkelverstellung des Exzenters 15 bis zu einer diametralen Position können die Ventilöffnungs­ perioden bis auf einen Minimalwert verkürzt werden.

In Fig. 2 ergibt sich bei einer mit der Fig. 1 überein­ stimmenden Steuerung der Rolle 13 in der Führung 12 des Schlepphebels 10 durch die gegensätzliche Positionierung der Nockenwelle 6 zunächst eine minimale Ventilöffnungs­ periode. Wie unter Beachtung der für die Getrieberäder 20, 21 angegebenen Drehrichtung erkennbar, wird die Rolle 13 über den Exzenter 15 relativ zum drehenden Steuer­ nocken 5 gleichsinnig bewegt, wodurch die Nockenkontur der Öffnungsflanke 23 verzögert zur Wirkung kommt. Er­ reicht ist damit eine späte Öffnung des Hubventiles 3. Nach Überschreiten der Nockenspitze des sich weiter dre­ henden Steuernockens 5 wird die Rolle 13 über den Exzen­ ter 15 relativ zum drehenden Steuernocken 5 gegensinnig bewegt und damit die Nockenkontur der Schließfläche 24 kürzer beaufschlagt mit dem Umstand eines vorzeitigen Schließens des Hubventiles 3.

Mit einer z. B. in Drehrichtung des Getrieberades 21 fort­ schreitenden Winkelverstellung des Exzenters 15 bis zu einer diametralen Position lassen sich die Ventil­ öffnungsperioden bis auf einen Maximalwert vergrößern.

Zur Erzielung eines einfachen Aufbaus der jeweiligen Ven­ tilsteuerung 1 ist der jeweilige Ventilhebel 7 bzw. 9 oder 10 zwischen zwei auf der Antriebs-Welle 18 respek­ tive Achse 8 drehfest angeordneten Exzentern 15 einer mit dem Zwischenelement bzw. der Rolle 13 des Kipphebels 9 bzw. des Schlepphebels 10 verbundenen Schubstange 14 des Schubkurbelgetriebes 16 lagegesichert angeordnet.

Für einen teilweise dargestellten Querstrom-Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine 4 mit obenliegender Nockenwelle 6 und je einer ein- und auslaßseitigen Kipp- oder Schlepphebel-Achse 8 kann zu einer weitergehenden Ver­ einfachung der Ventilsteuerung 1 vorgesehen sein, daß zu­ mindest eine der Achsen 8 als mit der Nockenwelle 6 syn­ chron drehende und relativ zu ihr drehwinkelverstellbare Antriebs-Welle 18 gestaltet ist, die z. B. sowohl dem An­ trieb einer Rolle 13 eines auf der Antriebs-Welle 18 ge­ lagerten Ventilhebels 7 als auch einer Rolle 13 eines auf der parallel benachbarten Achse 8 gelagerten Ventilhebels 7 dient. Ein Beispiel einer Steuerung der Zwischen­ elemente in Ventilhebeln für Ein- und Auslaßventile mit­ tels einer gesonderten Antriebs-Welle ist in der gat­ tungsbildenden PCT/EP 93/03451 beschrieben.

Claims (4)

1. Ventilsteuerung mit einer Anordnung zur variablen Änderung der Öffnung und Schließung eines Hub­ ventils, insbesondere für Brennkraftmaschinen,

• - bei der das Hubventil (3) von einem Steuer­ nocken (5) einer Nockenwelle (6) über einen Ventilhebel (7) betätigt ist, der
• - nockenseitig mit einem in einer zur Nocken­ wellenachse (11) im wesentlichen konzentri­ schen Führung (12) bei jedem Ventilhub relativ zum drehenden Steuernocken (5) gleich- und ge­ gensinnig zwangsgesteuerten Zwischenelement (Rolle 13) ausgerüstet ist, das
• - über ein Schubkurbelgetriebe (16) in Antriebs­ verbindung steht mit einer mit der Nockenwelle (6) synchron drehenden und relativ drehwinkel­ verstellbaren Antriebs-Welle (18) einer Steuervorrichtung (17),

dadurch gekennzeichnet,

• - daß der als Kipphebel (9) oder als Schlepp­ hebel (10) ausgebildete Ventilhebel (7) auf der zur Nockenwelle (6) synchron drehenden An­ triebs-Welle (18) kipp- bzw. schwenkbeweglich gelagert angeordnet ist.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der jeweilige Ventilhebel (7 bzw. 9, 10) zwischen zwei auf der Antriebs-Welle (18) ange­ ordneten Exzentern (15) einer mit dem Zwischen­ element (Rolle 13) des Ventilhebels (7) verbundenen Schubstange (14) des Schubkurbelgetriebes (16) la­ gegesichert angeordnet ist.

3. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 2, für einen Querstrom-Zylinderkopf mit obenliegender Nockenwelle (6) und je einer ein- und auslaßseiti­ gen Kipp- oder Schlepphebel-Achse (8),
dadurch gekennzeichnet,

• - daß zumindest eine der Achsen (8) als mit der Nockenwelle (6) synchron drehende Antriebs- Welle (18) gestaltet ist, die
• - dem Antrieb eines Zwischenelementes (Rolle 13) eines auf der Antriebs-Welle (18) gelagert an­ geordneten Ventilhebels (7) und/oder
• - eines Zwischenelementes (Rolle 13) eines auf der parallel benachbarten Achse (8) gelagerten Ventilhebels (7) dient.