DE4419557C1 - Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung.

Aus der WO 88/08919 A1 ist eine Antriebsanordnung bekannt, mittels derer eine variable Ventilsteuerung bei Verbrennungsmotoren realisierbar ist. Bei dieser bekannten Anordnung ist eine Nockenwelle als Hohlwelle ausgeführt, in der eine innerhalb der Nockenwelle radial verschiebbare Antriebswelle angeordnet ist. An einem von der Antriebswelle radial abstehendem Arm ist ein Gleitstein angeordnet, der in einer radial verlaufenden Gleitnut der Nockenwelle geführt ist. Die Nockenwelle wird über die Antriebswelle, deren radial abstehenden Arm und den in der Gleitnut geführten Gleitstein angetrieben.

Wenn sich die Antriebswelle in einer zur Nockenwelle koaxialen Stellung befindet, drehen sich beide Wellen synchron zueinander. Wird die Antriebswelle ausgehend von dieser Stellung in radialer Richtung verschoben, so ändert sich die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle zyklisch gegenüber der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle. Zwar beenden beide Wellen weiterhin zum selben Zeitpunkt jeweils eine Umdrehung, bei konstanter Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle ist die Winkelgeschwindigkeit der Nockenwelle jedoch während der einen Hälfte der Umdrehung gegenüber der Winkelgeschwindigkeit der Antriebswelle erhöht und während der anderen Hälfte der Umdrehung abgesenkt. Diese Kinematik kann dazu genutzt werden, Nocken des Verbrennungsmotors je nach Stellung der Antriebswelle schneller oder langsamer über den Stößel eines Ventils laufen zu lassen und so bei gleichbleibender Nockenkontur effektiv eine kürzere oder längere Öffnungszeit des Ventils zu realisieren.

Diese bekannte Anordnung weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Die radikale Verschiebung der Antriebswelle erfordert einen entsprechenden Wegausgleich der Antriebselemente, die die Antriebswelle mit der Kurbelwelle verbinden. Die führt zu einem aufwendigen und äußerst komplexen Nockenwellenantriebsmechanismus. Zudem wird die Antriebswelle einer hohen Belastung ausgesetzt, da sie zugleich das Antriebsmoment und die Steuerungskräfte übertragen muß. Dies führt entweder zu unerwünschten Deformationen, die der Genauigkeit der Steuerung abträglich sind, oder zu einer voluminösen Bauweise, sofern diesen Kräften durch ausreichende Dimensionierung Rechnung getragen wird.

Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, die Kinematik für eine variable Ventilsteuerung bei einer Brennkraftmaschine so auszuführen, daß der Aufbau kompakt und einfach wird und die Steuerung mit hoher Genauigkeit erfolgen kann.

Die Lösung dieses Problems wird durch eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 bereitgestellt.

Erfindungsgemäß wird eine Hohlwelle, die eine radiale Ausnehmung aufweist, mit einem festen Übersetzungsverhältnis bezüglich der Brennkraftmaschine angetrieben. Auf dieser Hohlwelle ist ein Drehkörper derart angeordnet, daß er dieser gegenüber verdrehbar ist.

Eine Steuerwelle ist innerhalb der Hohlwelle angeordnet und in einer Ebene senkrecht zur Achse der Hohlwelle verschiebbar. Ein Betätigungselement, das mit dem Drehkörper in Eingriff steht, verläuft durch die radiale Ausnehmung der Hohlwelle. Zwischen dem Betätigungselement und der Steuerwelle ist eine Koppelung oder Wirkverbindung derart vorgesehen, daß der Drehkörper in Abhängigkeit von der Stellung des Steuerelements zyklisch gegenüber der Hohlwelle verdrehbar ist.

Eine zyklische Verdrehung gegenüber der Hohlwelle ist insbesondere dann gegeben, wenn der Drehkörper bei Beginn einer Umdrehung der Hohlwelle eine Mittelstellung einnimmt, von dieser Mittelstellung ausgehend zunächst in eine erste Richtung, beispielsweise im Uhrzeigersinn, gegenüber der Hohlwelle verdreht wird, nach Erreichen einer Maximalverdrehung in dieser ersten Richtung in eine zweite Richtung, beispielsweise im Gegenuhrzeigersinn, verdreht wird, wobei die Verdrehung in dieser zweiten Richtung über die Mittelstellung hinausgeht bis zu einer Maximalverdrehung in der zweiten Richtung, und anschließend von dieser Stellung aus der Drehkörper wieder in die erste Richtung verdreht wird, bis er nach Abschluß einer vollständigen Umdrehung der Hohlwelle wieder seine Mittelstellung auf der Hohlwelle erreicht hat.

Der Drehkörper kann entweder selbst als Nocken zum Betätigen eines Gaswechselventils ausgeführt sein oder er kann mit einem derartigen Nocken in Verbindung stehen, beispielsweise dadurch, daß der Nocken auf einer zur Hohlwelle parallelen Achse gelagert ist und mit dem Drehkörper über einen Zahnradsatz gekoppelt ist.

Durch die zyklische Verdrehung des Drehkörpers auf der Hohlwelle führt dieser eine Drehbewegung aus, die eine Überlagerung der Drehung der Hohlwelle und der beschriebenen zyklischen Verdrehung darstellt. Während einer bestimmten Phase der Drehung der Hohlwelle dreht sich der Drehkörper schneller als die Hohlwelle und während einer anderen Phase der Drehung der Hohlwelle dreht sich der Drehkörper langsamer als die Hohlwelle.

Der Nocken, der entweder selbst den Drehkörper darstellt oder mit dem Drehkörper verbunden ist, führt eine der Drehung des Drehkörpers entsprechende Drehung aus.

Wird das Steuerelement so betätigt, daß sich der Nocken gerade dann in der Phase überhöhter Winkelgeschwindigkeit befindet, wenn der Nocken das ihm zugeordnete Gaswechselventil der Brennkraftmaschine, beispielsweise ein Einlaßventil, öffnet, so wird durch diese Betätigung des Steuerelements eine effektiv kürzere Öffnungszeit ,realisiert. Wird demgegenüber das Steuerelement so betätigt, daß sich der Nocken gerade dann in der Phase verringerter Winkelgeschwindigkeit befindet, wenn der Nocken das ihm zugeordnete Gaswechselventil der Brennkraftmaschine, beispielsweise ein Einlaßventil, öffnet, so wird durch diese Betätigung des Steuerelements eine effektiv längere Öffnungszeit realisiert.

Bei einer konzentrischen Stellung der Hohlwelle und der Steuerwelle zueinander findet keine Verdrehung des Drehkörpers gegenüber der Hohlwelle statt, so daß sich der Drehkörper und damit der Nocken synchron zur Hohlwelle drehen.

Wird eine Exzentrizität dadurch geschaffen, daß die Steuerwelle in einer Ebene senkrecht zur Achse des Hohlzylinders verschoben wird, so daß die Achsen des Hohlzylinders und der Steuerwelle parallel voneinander beabstandet sind, so finden abhängig von der Richtung der Verschiebung eine Verstellung der Öffnungsdauer und gegebenenfalls der Steuerzeit der Ventile statt.

Durch Betätigung des Steuerelements können somit bei einer festen Nockenkontur die Öffnungszeit und die Öffnungsdauer der Ein- und Auslaßventile verändert werden, wobei die Verändrung in Abhängigkeit von beliebigen Motorparametern, insbesondere Drehzahl und Last, sowie von Betriebsparametern vorgenommen werden kann.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit der in der Hohlwelle angeordneten Steuerwelle und dem auf der Hohlwelle drehbar gelagerten Drehkörper weist eine Reihe von Vorteilen auf.

Dadurch, daß der Antrieb zur Drehung des Nockens über die Hohlwelle erfolgt, die unabhängig von der Stellung der Steuerwelle die Lage ihrer Achse nicht verändert, kann ein Antriebsmechanismus verwendet werden, der demjenigen für eine üblicherweise eingesetzte Nockenwelle entspricht. Der übliche Nockenwellenantrieb, beispielsweise eine Kette, ein Zahnriemen oder ein Zahnradsatz, kann somit weiterhin verwendet werden und treibt bei der erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine die Hohlwelle an. Eine Betätigung des Steuerelements und die daraus resultierende Verstellung von Steuerzeit und/oder Öffnungsdauer der Ventile hat keinen Einfluß auf die Geometrie des Nockenwellenantriebs.

Durch den erfindungsgemäßen Aufbau werden Antrieb und Steuerung baulich getrennt, da der Antrieb über die Hohlwelle erfolgt und die Steuerung durch das in der Hohlwelle angeordnete Steuerelement bewirkt wird. Die Hohlwelle kann als das außenliegende Bauelement mit ihrem größeren Durchmesser trotz geringer Wandstärke wesentlich torsionssteifer ausgeführt werden als die innenliegende Steuerwelle. Es kann somit Material und Gewicht eingespart werden, ohne daß infolge großer Deformation der Bauteile eine Ungenauigkeit der Steuerung in Kauf genommen werden muß. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich somit ein kompakter und einfacher Aufbau, der eine äußerst genaue variable Ventilsteuerung ermöglicht.

Eine Ausführung, bei der der Drehkörper selbst als Nocken ausgeführt ist, hat den Vorteil, daß ein besonders geringes Bauvolumen für die gesamte Anordnung beansprucht wird. Die Hohlwelle mit dem als Nocken ausgeführten Drehkörper kann die Abmessungen einer herkömmlichen Nockenwelle aufweisen.

Die Ausführung, bei der die Drehung des Drehkörpers auf einen separat gelagerten Nocken übertragen wird, weist den Vorteil auf, daß der gesamte Mechanismus zur variablen Ventilsteuerung als ein sogenanntes adaptives System ausgeführt werden kann. Dies bedeutet, daß praktisch keine konstruktiven Veränderungen an einem bestehenden herkömmlichen Zylinderkopf ohne variable Ventilsteuerung vorgenommen werden müssen und alle Bauteile zur Realisierung einer variablen Ventilsteuerung als Anbauteile an einen bereits in Produktion befindlichen herkömmlichen Zylinderkopf ausgeführt werden können. Hierdurch können einerseits vorhandene Motoren umgerüstet werden oder aber es kann bei der Entwicklung neuer Motoren ein erheblicher Zeitgewinn erzielt werden, da die Applikationsarbeiten hinsichtlich der variablen Ventilsteuerung an bereits vorhandenen Motoren durchgeführt werden können.

Das Betätigungselement kann schwenkbar in der Hohlwelle, vorzugsweise in deren Wandung, und im Drehkörper gelagert sein. Die Schwenklagerungen können beispielsweise mittels entsprechender Radialgelenklager ausgeführt werden.

Bei einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schwenklagerung des Betätigungselements in der Hohlwelle an der Stelle vorgesehen, an der das Betätigungselement zum Eingriff in den Drehkörper durch die radiale Ausnehmung in der Hohlwelle aus dieser austritt.

Diese Anordnung ergibt Hebelverhältnisse, die einen relativ großen Verstellweg der Steuerwelle für eine bestimmte Verdrehung des Drehkörpers erfordern. Dies hat den Vorteil, daß sich Toleranzen und Spiel nur in sehr geringem Umfang auf die Verdrehung des Drehkörpers und damit auf die effektiven Öffnungs- und Steuerzeiten des Ventils auswirken. Es ergibt sich somit eine sehr genaue Steuerung.

Zudem sind auf Grund der Hebelverhältnisse die Kräfte, insbesondere auf die Steuerwelle, relativ gering, so daß die entsprechenden Bauteile klein dimensioniert und leicht ausgeführt werden können. Zudem führen die geringen Kräfte zu geringen Deformationen der entsprechenden Bauteile, so daß die Genauigkeit abermals gesteigert wird.

Bei einem zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Schwenklagerung des Betätigungselements in der Hohlwelle gegenüber der Stelle vorgesehen, an der das Betätigungselement zum Eingriff in den Drehkörper durch die radiale Ausnehmung in der Hohlwelle aus dieser austritt.

Diese Anordnung ergibt Hebelverhältnisse, die einen relativ kleinen Verstellweg der Steuerwelle für eine bestimmte Verdrehung des Drehkörpers erfordern. Dies hat den Vorteil, daß bei gegebenen Platzverhältnissen eine relativ große Verstellung der Öffnungs- und Steuerzeiten der Ventile möglich ist. Den gegenüber dem oben erläuterten ersten Ausführungsbeispiel größeren Kräften kann durch eine größere Dimensionierung der Steuerwelle Rechnung getragen werden, da auf Grund der Tatsache, daß bereits mit kleinen Verstellwegen eine relativ große Verstellung der Öffnungs- und Steuerzeiten der Ventile möglich ist, der Freigang der Steuerwelle innerhalb der Hohlwelle relativ klein sein kann.

Bei einem dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist das Betätigungselement einen ersten Stift auf, der bezüglich seiner axialen Ausrichtung fest mit der Hohlwelle verbunden ist, sowie einen zweiten Stift, der bezüglich seiner axialen Ausrichtung fest mit dem Drehkörper verbunden ist, wobei der erste und der zweite Stift schwenkbar in der Steuerwelle gelagert sind.

Dieses dritte Ausführungsbeispiel weist wenig Teile auf und beansprucht lediglich einen geringen Platzbedarf.

Wenn der Drehkörper selbst als Nocken ausgeführt ist, so können insbesondere bei dem oben beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel in der Hohlwelle gegenüber der Ausnehmung eine erste Montageöffnung und im Grundkreis des Nockens eine zweite Montageöffnung zur Montage des Betätigungselements und eines Radialgelenklagers vorgesehen sein. Hierdurch wird die Montage dieser Bauteile erheblich erleichtert.

Auf der Hohlwelle können mehrere Drehkörper angeordnet sein, die jeweils einem anderen Zylinder der Brennkraftmaschine zugeordnet sind. In diesem Fall ist eine separate Steuerwelle für jeden Zylinder vorgesehen, wobei die einzelnen Steuerwellen über eine Steckverbindung miteinander verbunden sein können, die die gemeinsame Verschiebung in der Ebene senkrecht zur Achse der Hohlwelle ermöglicht und gleichzeitig eine Verdrehung der einzelnen Steuerwellen zueinander gestattet.

Handelt es sich bei der Brennkraftmaschine um einen Mehrventilmotor, beispielsweise mit drei, vier oder fünf Ventilen pro Zylinder, so können, auch wenn der Drehkörper selbst als Nocken ausgebildet ist, über ein einzelnes Betätigungselement mehrere Nocken für einen Zylinder gemeinsam betätigt werden, beispielsweise beide Einlaßventile bei einem 4-Ventil-Motor, wobei diese Nocken materialeinheitlich oder form- bzw. kraftschlüssig miteinander verbunden sein können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die Zeichnung näher erläutert, wobei

Fig. 1 einen Radialschnitt durch eine Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Stellung zeigt, in der die Steuerwelle und die Hohlwelle koaxial zueinander verlaufen,

Fig. 2 einen Radialschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 1 in einer Stellung zeigt, in der die Steuerwelle zur Herstellung einer Exzentrizität verschoben ist,

Fig. 3 eine teilweise axial aufgeschnittene Seitenansicht einer Anordnung gemäß Fig. 1 zeigt,

Fig. 4 einen Radialschnitt durch eine Anordnung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel in einer Stellung zeigt, in der die Steuerwelle und die Hohlwelle koaxial zueinander verlaufen,

Fig. 5 einen Radialschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 4 in einer Stellung zeigt, in der die Steuerwelle zur Herstellung einer Exzentrizität verschoben ist,

Fig. 6 eine teilweise axial aufgeschnittene Seitenansicht einem Anordnung gemäß Fig. 4 zeigt,

Fig. 7 einen Radialschnitt durch eine Anordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel in einer Stellung zeigt, in der die Steuerwelle und die Hohlwelle koaxial zueinander verlaufen,

Fig. 8 einen Radialschnitt durch die Anordnung gemäß Fig. 7 in einer Stellung zeigt, in der die Steuerwelle zur Herstellung einer Exzentrizität verschoben ist,

Fig. 9 eine teilweise axial aufgeschnittene Seitenansicht einer Anordnung gemäß Fig. 7 zeigt,

Fig. 10 eine teilweise axial aufgeschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels zeigt und

Fig. 11 eine teilweise axial aufgeschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform des ersten Ausführungsbeispiels zeigt.

Bei dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist ein als Nocken ausgebildeter Drehkörper 2 auf einer Hohlwelle 1 so gelagert, daß er gegenüber der Hohlwelle 1 verdrehbar ist. Der Nocken 2 dient zur Betätigung eines Gaswechselventils (nicht dargestellt) eines Verbrennungsmotors. Die Hohlwelle 1 wird über einen nicht dargestellten Antrieb von der Kurbelwelle des Verbrennungsmotors (nicht dargestellt) unter einem festen Übersetzungsverhältnis angetrieben, das im Falle eines 4-Takt-Motors 2 : 1 beträgt.

Innerhalb der Hohlwelle 1 ist eine Steuerwelle 3 angeordnet, die so gelagert ist, daß sie gegenüber der Hohlwelle 1 verdrehbar und in einer Ebene senkrecht zur Achse der Hohlwelle gegenüber dieser verschiebbar ist. Die Steuerwelle 3 ist mit einem Betätigungselement 5 verbunden, das durch eine radiale Ausnehmung 7 der Hohlwelle 1 aus der Hohlwelle 1 herausragt.

Das Betätigungselement 2 ist in der Wandung der Hohlwelle 1 durch ein erstes Radialgelenklager 4 schwenkbar gelagert, wobei das Radialgelenklager 4 in die Ausnehmung 7 der Hohlwelle 1 eingesetzt ist. Das außerhalb der Hohlwelle 1 liegende Ende des Betätigungselements 5 ist in einem zweiten Radialgelenklager 6 aufgenommen, das sich im Eingriff mit dem Nocken 2 befindet. Hierbei ist das zweite Radialgelenklager 6 in einer Bohrung 23 aufgenommen. Das erste Radialgelenklager 4 befindet sich in einer Vertiefung 24, die einen ausreichenden Freigang im Hinblick auf den Verdrehbereich des Nockens 2 auf der Hohlwelle 1 sichert (siehe Fig. 2).

Auf der der radialen Ausnehmung 7 gegenüberliegenden Seite weist die Hohlwelle 1 eine erste Montageöffnung 9 auf, die in der in Fig. 1 gezeigten Mittelstellung des Nockens 2 auf der Hohlwelle 1 im wesentlichen mit einer zweiten Montageöffnung 10 im Grundkreis des Nockens 2 fluchtet. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, bleiben auf beiden Seiten der zweiten Montageöffnung 10 Stege 21, 22 stehen, die dafür sorgen, daß bei Verwendung eines hydraulischen Tassenstößels eine ständige Berührung zwischen Tassenstößel und Nocken gewährleistet ist. Die Stege 21, 22 sind in ihrer Breite so bemessen, daß ein Schmierfilm zwischen Tassenstößel und Nocken nicht abreißt.

Durch die Montageöffnungen 9, 10 kann das Radialgelenklager 4 in die Ausnehmung 7 eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, das Radialgelenklager 4 vor der Montage des Nockens 2 in die Ausnehmung 7 einzusetzen. Hierzu kann die Vertiefung 24 zu einer Seite des Nockens hin durchbrochen sein, damit der Nocken seitlich über das Radialgelenklager 4 geschoben werden kann. Die zweite Montageöffnung 10 dient auch dazu, die Bohrung 23 im Nocken 2 anzubringen.

Fig. 2 zeigt die zuvor beschriebene Anordnung gemäß Fig. 1 in einer Stellung, in der die Steuerwelle 3 aus ihrer zur Hohlwelle 1 koaxialen Stellung heraus verschoben ist. Der hierbei erforderliche Längenausgleich kann in der Verbindung des Betätigungselements 5 mit der Steuerwelle 3, innerhalb des ersten Radialgelenklagers 4, des zweiten Radialgelenklagers 6 und/oder zwischen dem zweiten Radialgelenklager 6 und der Bohrung 23 bewerkstelligt werden.

Die Verdrehung des Nockens 2 auf der Hohlwelle 1 bei deren Drehung im Fall einer exzentrischen Stellung der Steuerwelle 3 soll im folgenden anhand der Fig. 2 mittels eines Punktes B auf dem Innenumfang des Hohlwelle 1 und eines Punktes A auf der Steuerwelle 3 erläutert werden. In der in Fig. 2 dargestellten Stellung weisen die Punkte A und B einen relativ großen Abstand voneinander auf. Durch die Verschiebung der Steuerwelle 3 nach rechts ergibt sich über die Schwenklagerung des Betätigungselements 5 in der Wandung der Hohlwelle 1 eine Verdrehung des Nockens nach links.

Es wird nunmehr angenommen, daß bei der Drehung der Hohlwelle 1 über den nicht dargestellten Antriebsstrang von der Kurbelwelle die Lagen der Achsen der Hohlwelle 1 und der Steuerwelle 3 nicht verändert werden. Die Drehung der Hohlwelle 1 wird über das Betätigungselement 5 auf die Steuerwelle 3 übertragen. Nach einer halben Umdrehung der Hohlwelle 1 hat die Steuerwelle 3 ebenfalls in etwa eine halbe Umdrehung ausgeführt, so daß der Punkt B etwa dem Punkt B′ und der Punkt A etwa dem Punkt A′ entspricht. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der Abstand der Punkte A′ und B′ deutlich geringer als der Abstand der Punkte A und B. Der Nocken 2 wird nach einer halben Umdrehung der Hohlwelle 1 somit bezogen auf die Darstellung in Fig. 2 in die Gegenrichtung gegenüber der Hohlwelle 1 verdreht sein, wobei sich die Stellung des Nockens 2 auf der Hohlwelle I in Abhängigkeit von der Stellung der Steuerwelle 3 zyklisch ändert.

Fig. 3 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Seitenansicht einer Anordnung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, bei der auf der Hohlwelle 1 mehrere Nocken angeordnet sind. Die Nocken 2 und 2′ sind zur Betätigung von Ventilen eines Zylinders vorgesehen. Beide Nocken 2, 2′ sind unabhängig voneinander auf der Hohlwelle 1 gelagert und werden von je einem separaten Betätigungselement 5 betätigt. In einer nicht dargestellten Ausführungsform ist es möglich, zum Betätigen beider Nocken 2, 2 nur ein Betätigungselement 5 vorzusehen, wobei die Nocken 2, 2′ dann außerhalb der Hohlwelle 1 materialeinheitlich, formschlüssig oder kraftschlüssig miteinander verbunden werden müssen.

Der Nocken 32 ist gegenüber den Nocken 2, 2′ um 90° ihn die Zeichenebene hinein verdreht. Er ist mit einer Steuerwelle 33 verbunden, die hinsichtlich ihrer Verschiebung innerhalb der Hohlwelle 1 die gleiche Position wie die Steuerwelle 3 einnimmt und gemeinsam mit dieser betätigt wird. Da durch die unterschiedliche Stellung des Nockens 32 gegenüber den Nocken 2, 2′ die jeweiligen momentanen Winkelgeschwindigkeiten der Steuerwelle 3 einerseits und der Steuerwelle 33 andererseits unterschiedlich sind, ist zur Verbindung der beiden Steuerwellen 3 und 33 eine Steckverbindung 8 vorgesehen, die eine gemeinsame Verschiebung ermöglicht und gleichzeitig eine Verdrehung der beiden Steuerwellen zueinander gestattet.

Bei dem in den Fig. 4 bis 6 dargestellten zweiten bevorzugten Ausführungsbeispiel bezeichnen gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauteile wie bei dem zuvor beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Soweit diese Bauteile in ihren Funktion den zuvor beschriebenen entsprechen, wird hierauf im folgenden nicht weiter eingegangen.

Bei dem in den Fig. 4 bis 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist das Radialgelenklager 4 an einer Stelle in der Wandung der Hohlwelle 1 angebracht, die der Ausnehmung 7 gegenüberliegt. Um, wie in Fig. 5 dargestellt, eine Verdrehung des Nockens 2 nach links zu bewirken, muß die Steuerwelle 3 ebenfalls nach links verschoben werden.

Die zweite Montageöffnung 10 muß bei diesem Ausführungsbeispiel größer ausgeführt werden, da ein Freigang für das Radialgelenklager 4 notwendig ist. Eine Vertiefung 24 gemäß den Fig. 1 und 2 ist in diesem Fall dafür nicht erforderlich.

Bei dem in den Fig. 7 bis 9 dargestellten dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel bezeichnen ebenfalls gleiche Bezugszeichen die gleichen Bauteile wie bei den beiden zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen.

In diesem Fall weist das Betätigungselement 5 einen ersten Stift 11 und einen zweiten Stift 12 auf. Der erste Stift 11 steckt in der Wandung der Hohlwelle 1 an einer Stelle, die der Ausnehmung 7 gegenüberliegt. Der zweite Stift 12 steckt in der Bohrung 23. Beide Stifte 11, 12 sind über Kugelköpfe 41, 42 mit der Steuerwelle 3 verbunden. Es können jedoch auch an dieser Stelle Radialgelenklager vorgesehen werden. Der notwendige Längenausgleich bei einer Verdrehung kann entweder an der Stelle erfolgen, wo sich die Stifte 11, 12 in Eingriff mit der Steuerwelle 3 befinden und/oder gegebenenfalls dadurch, daß die Befestigung des Stifts 11 in der Hohlwelle 3 und/oder des Stifts 12 im Nocken 2 als Längsführung ausgeführt werden oder wird.

Wie aus Fig. 9 ersichtlich, ist der Eingriff der beiden Stifte 11, 12 in die Steuerwelle 3 in axialer Richtung versetzt, um die Montage zu erleichtern. Zu diesem Zweck ist in der Hohlwelle 1 eine weitere Montageöffnung 43 vorgesehen.

Bei den vorstehend anhand der Fig. 1 bis 9 beschriebenen Ausführungsbeispielen stellt der Nocken 2 den erfindungsgemäßen Drehkörper dar. Die Fig. 10 zeigt eine Ausführungsform, bei der der Drehkörper 2 ein Zahnrad ist, das über ein Nockenwellenzahnrad 50 die Nocken 52 antreibt, wobei die Drehung der Nocken 52 synchron zu der des als Zahnrad ausgebildeten Drehkörpers 2 verläuft. Der Aufbau der Steuerung entspricht bei der in Fig. 10 dargestellten Ausführungsform im wesentlichen dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Es kann jedoch in gleicher Weise ein Aufbau gemäß dem zweiten oder dritten Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 4 bis 6 bzw. 7 bis 9 verwendet werden.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 11 entspricht im wesentlichen dem in den Fig. 1 bis 3 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel. Hiervon abweichend greift das Betätigungselement jedoch nicht direkt in den Nocken 2 ein sondern in einen Ansatz 60, der fest mit dem Nocken 2 verbunden ist.

Bezugszeichenliste

1 Hohlwelle
2 Drehkörper, Nocken
3 Steuerelement, Steuerwelle
4 erstes Radialgelenklager
5 Betätigungselement
6 zweites Radialgelenklager
7 radiale Ausnehmung
8 Steckverbindung
9 erste Montageöffnung
10 zweite Montageöffnung
11 erster Stift
12 zweiter Stift
13 Nockenwelle
21 Steg
22 Steg
23 Bohrung
24 Vertiefung
32 Nocken
33 Steuerwelle
41 Kugelkopf
42 Kugelkopf
43 Montageöffnung
50 Nockenwellenzahnrad
52 Nocken
60 Ansatz

Claims (14)

1. Brennkraftmaschine
mit einer Kurbelwelle,
mit einer Hohlwelle (1), die mindestens eine radiale Ausnehmung (7) aufweist und mit einem festen Übersetzungsverhältnis gegenüber der Kurbelwelle angetrieben wird,
mit mindestens einem Drehkörper (2), der auf der Hohlwelle (1) derart angeordnet ist, daß er gegenüber dieser verdrehbar ist,
mit mindestens einer Steuerwelle (3), die innerhalb der Hohlwelle (1) angeordnet ist und in einer Ebene senkrecht zur Achse der Hohlwelle (1) verschiebbar ist, sowie
mit mindestens einem Betätigungselement (5), das durch die radiale Ausnehmung (7) aus der Hohlwelle (1) austritt und gegenüber der Hohlwelle (1) schwenkbar gelagert ist,
wobei das Betätigungselement (5) so mit der Steuerwelle (3) und dem Drehkörper (2) gekoppelt ist, daß der Drehkörper (2) in Abhängigkeit von der Stellung der Steuerwelle (3) zyklisch gegenüber der Hohlwelle (1) verdrehbar ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß das Betätigungselement (5) schwenkbar sowohl in der Wandung der Hohlwelle (1) als auch im Drehkörper (2) gelagert ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklagerung (4) des Betätigungselements (5) in der Hohlwelle (1) durch ein Radialgelenklager erfolgt.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselements (5) im Drehkörper (2) über ein Radialgelenklager (6) schwenkbar gelagert ist.

5. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselements (5) außerhalb des Drehkörpers (2) schwenkbar an diesem gelagert ist.

6. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklagerung (4) des Betätigungselements (5) in der Hohlwelle (1) an der Stelle vorgesehen ist, an der das Betätigungselement (5) zum Eingriff mit dem Drehkörper (2) durch die Ausnehmung (7) in der Hohlwelle (1) aus dieser austritt.

7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenklagerung (4) des Betätigungselements (5) in der Hohlwelle (1) gegenüber der Stelle vorgesehen ist, an der das Betätigungselement (5) zum Eingriff mit dem Drehkörper (2) durch die Ausnehmung (7) in der Hohlwelle (1) aus dieser austritt.

8. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (5) einen ersten Stift (11) aufweist, der bezüglich seiner axialen Ausrichtung fest mit der Hohlwelle (1) verbunden ist, sowie einen zweiten Stift (12), der bezüglich seiner axialen Ausrichtung fest mit dem Drehkörper (2) verbunden ist, wobei der erste Stift (11) und der zweite Stift (12) schwenkbar in der Steuerwelle (3) gelagert sind.

9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (2) als Nocken ausgebildet ist.

10. Brennkraftmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (2) als Nocken ausgebildet ist, in der Hohlwelle (1) gegenüber der Ausnehmung (7) eine erste Montageöffnung (9) und im Grundkreis des Nockens (2) eine zweite Montageöffnung (10) zur Montage des Betätigungselements (5) und des Radialgelenklagers (4) vorgesehen sind.

11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Hohlwelle (1) mehrere Nocken (2) für mehrere Zylinder vorgesehen sind,
daß für jeden Zylinder eine separate Steuerwelle (3) vorgesehen ist und
daß die einzelnen Steuerwellen (3) über eine Steckverbindung (8) miteinander verbunden sind, die die gemeinsame Verschiebung in der Ebene senkrecht zur Achse der Hohlwelle (1) ermöglicht und gleichzeitig eine Verdrehung der einzelnen Steuerwellen (3) zueinander gestattet.

12. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß über ein Betätigungselement (5) mehrere Nocken (2) für einen Zylinder betätigbar sind, wobei diese Nocken materialeinheitlich oder form- bzw. kraftschlüssig miteinander verbunden sind.

13. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkörper (2) als Zahnrad ausgebildet ist, über das eine Nockenwelle (13) angetrieben wird.

14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Hohlwelle (1) mehrere Zahnräder für mehrere Zylinder vorgesehen sind, wobei jedes Zahnrad jeweils eine Nockenwelle (13) für einen Zylinder antreibt,
daß für jeden Zylinder eine separate Steuerwelle (3) vorgesehen ist und
daß die einzelnen Steuerwellen (3) über eine Steckverbindung (8) miteinander verbunden sind, die die gemeinsame Verschiebung in der Ebene senkrecht zur Achse der Hohlwelle (1) ermöglicht und gleichzeitig eine Verdrehung der einzelnen Steuerwellen (3) zueinander gestattet.