EP0686756B1 - Ventiltrieb mit variabler und unabhängiger Steuerung des Ventilöffnungswinkels und des Ventilhubs - Google Patents

Ventiltrieb mit variabler und unabhängiger Steuerung des Ventilöffnungswinkels und des Ventilhubs Download PDF

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EP0686756B1
EP0686756B1 EP95106520A EP95106520A EP0686756B1 EP 0686756 B1 EP0686756 B1 EP 0686756B1 EP 95106520 A EP95106520 A EP 95106520A EP 95106520 A EP95106520 A EP 95106520A EP 0686756 B1 EP0686756 B1 EP 0686756B1
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    • F02F2001/244—Arrangement of valve stems in cylinder heads
    • F02F2001/245—Arrangement of valve stems in cylinder heads the valve stems being orientated at an angle with the cylinder axis

Definitions

  • the invention is based on the preamble of claim 1 WO-A-94/13935 (publication date 06/23/94).
  • the subject of this document is a valve train with a control device for variable change in the opening and closing of a globe valve at essentially constant valve lift.
  • a control cam acts in this control device a camshaft, for example, via a roller serving as an intermediate element and a valve lever on the lift valve.
  • To change the valve opening period is the roller along a path concentric to the camshaft axis in the Movable valve lever.
  • the invention is based, this known valve train for a task to further develop effective load control.
  • variable stroke control with the variable control of the valve opening angle in the known valve train is a targeted load control Internal combustion engine possible.
  • the stroke of the gas exchange valve according to the respective load can be varied and that over the entire valve stroke, whereby both controls from each other be brought into effect independently.
  • variable stroke control a valve lever with variable translation selected.
  • a variable valve lift control using a variable valve lever ratio known per se from US-A 3 166 057, but not more variable with the circumstance Valve opening angle, so that an additional speed-dependent influence in contrast to load control via early or late opening and closing angles is not given to the invention.
  • a control cam 2 of a camshaft 3 actuates a gas exchange valve 4 via a valve lever 5.
  • the valve lever is a rocker arm 6, the On the control cam side, one concentrically arranged to the axis 7 of the camshaft 3 Guide 8 has.
  • an intermediate element designed as a roller 9 10 via a control device 11 according to FIG the arrow directions A and B relative to the rotating control cam 2 the same and oppositely controlled.
  • the positively controlled roller 9 is above crank arms 12, for example, with a crank mechanism (not shown) of the control device 11 in drive connection, the crank mechanism being synchronous with the camshaft 3 turns.
  • Purpose of relative to the rotating control cam 2 according to the arrows A and B relocatable roller 9 is the action of the control cam 2 on the Rocker arm 6 for actuating the gas exchange valve 4 early or late shift and thus different valve opening angles or different lengths To achieve valve opening periods. (Further details in the PCT / EP mentioned at the beginning 93/03451.)
  • This control device 11 for variable valve opening angles or connected thereto for variable valve spread is combined according to the invention with a variable Stroke control 13 for the gas exchange valve 4.
  • variable stroke control because of its simple construction 13 comprises a valve lever 5 with variable translation.
  • a compact design with a low overall height results in a rocker arm 6 designed valve lever 5, the rocker arm 6 between its two end regions an arcuate slideway 14 for a displaceable via a rocker 15 Has sliding block 16.
  • the rocker 15 is in a cylinder head, not shown the internal combustion engine, preferably slightly below the camshaft the axis of the camshaft is pivotally mounted.
  • rocker 15 is with the associated displacement the sliding block 10 along the arcuate slideway 14 the translation of the rocker arm 6 changed. With this changeable translation you get a changeable stroke of the gas exchange valve 4.
  • This changeable valve stroke of the Gas exchange valves 4 are used for the targeted load control of an internal combustion engine. Independent of the control device 11 for variable valve opening angles or separately effective variable stroke control 13 can over each selected valve opening angle of the stroke of the gas exchange valve 4 in principle a zero stroke up to a maximum stroke can be varied.
  • the rocker arm 6 can in its valve-side end region with a, not shown, automatic valve lash adjuster can be combined.
  • the combination according to the invention can also be used to achieve that with a chosen translation of the rocker arm 6 and thus at a constant Stroke of the gas exchange valve 4 valve opening angles via the control device 11 can be varied.
  • the rocker 15 is driven in a map-controlled manner (Not shown).
  • This configuration advantageously enables the variable valve opening angle control 11 in combination with the variable Stroke control 13 takes over the function of a load control member and thus one Load control element usually designed as a throttle valve can be omitted.
  • FIG. 2 It can be seen from FIG. 2 that for several gas exchange valves 4 of the same type a rocker 15 acting together can be used. In the shown in Figure 2 Arrangement of the similar gas exchange valves 4 can either one Cylinder of an internal combustion engine or two adjacent cylinders of an internal combustion engine belong to.

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Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 von der WO-A-94/13935 (Veröffentlichungsdatum 23.06.94) aus.
Gegenstand dieses Dokumentes ist ein Ventiltrieb mit einer Steuervorrichtung zur variablen Änderung der Öffnung und Schließung eines Hubventiles bei im wesentlichen konstantem Ventilhub. Bei dieser Steuervorrichtung wirkt ein Steuernocken einer Nockenwelle beispielsweise über eine als Zwischenelement dienende Rolle und einem Ventilhebel auf das Hubventil ein. Zur Änderung der Ventilöffnungsperiode ist die Rolle längs einer zur Nockenwellenachse konzentrischen Bahn im Ventilhebel verlagerbar.
Diese Verlagerung erfolgt jedoch nicht, wie z.B. aus der CH-PS 390 617 bekannt, bedarfsweise last- und drehzahlabhängig statisch, wobei Öffnungs- und Schließzeitpunkt bei konstant bleibendem Abstand gleichzeitig verstellt werden und keine Änderung der Ventilerhebungskurve gegeben ist. Weiter erfolgt die Verlagerung ebenfalls nicht in der aus der DE-A 42 20 816 bekannten Weise, bei der die zur Nockenwellen-Achse in einem Schlepp- oder Kipphebel konzentrisch verlagerbare Rolle mittels statischer Verstellung der Änderung des Ventilhebel-Übersetzungsverhältnisses zur Änderung des Ventilhubes dient, wobei die zwischen Öffnungs- und Schließzeitpunkt ebenfalls konstant bleibende Steuerzeit lediglich ventilhubabhängig gegen früh oder spät verschoben wird.
Demgegenüber wird bei dem von der FR-A 2 500 528 ausgehenden Anmeldegegenstand der eingangs genannten WO-A-94/13935 vorgeschlagen, daß das Zwischenelement - z.B. eine Rolle - über einen zur Achse der Nockenwelle im wesentlichen konzentrischen Kreisbogenabschnitt in/an einem Übertragungsglied - z.B. ein Ventilhebel - beweglich geführt angeordnet ist und mit einer mit der Nockenwelle ständig synchron drehenden und relativ drehwinkelverstellbaren Welle einer Steuervorrichtung derart in Antriebsverbindung steht, daß bei jedem Ventilhub ein die Ventilöffnungsphase bestimmender Eingriff der Kontaktbahn beispielsweise der Rolle mit dem Öffnungs- und Schließflanken des drehenden Steuernockens durch eine relativ zur Drehrichtung des Steuernockens gleich- oder gegensinnig zwangsgesteuerte Bewegung der beipielsweisen Rolle erzielt ist.
Demnach ist in einer ersten Drehwinkelzuordnung der ständig synchron zur Nockenwelle drehenden Welle der Steuervorrichtung die übertragungsgliedseitig angeordnete Rolle relativ zum einwirkenden Steuernocken mit dessen Drehrichtung gesteuert mitbewegt und in einer zweiten, dazu entgegengesetzten Drehwinkelzuordnung ist die Rolle relativ zum einwirkenden Steuemocken entgegen dessen Drehrichtung gesteuert bewegt. Mit der bei jedem Ventilhub relativ zum Steuernocken gleichsinnig gesteuert angetriebenen und damit dynamisch gesteuerten Rolle im Übertragungsglied ergibt sich bei im wesentlichen konstantem Ventilhub damit ein großer Ventilöffnungswinkel bzw. eine lange Ventilöffnungsperiode. Die demgegenüber bei jedem Ventilhub relativ zum Steuernocken gegensinnig gesteuert angetriebene und damit dynamisch gesteuerte Rolle im Übertragungsglied bewirkt bei im wesentlichen konstantem Ventilhub einen relativ kleinen Ventilöffnungswinkel bzw. eine kurze Ventilöffnungsperiode.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen bekannten Ventiltrieb für eine wirksame Laststeuerung weiterzubilden.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst. Durch die erfinderische Kombination einer variablen Hubsteuerung mit der variabalen Steuerung der Ventilöffnungswinkel in dem bekannten Ventiltrieb ist eine gezielte Laststeuerung der Brennkraftmaschine möglich. Insbesondere kann bei konstant gehaltenem Ventilöffnungswinkel der Hub des Gaswechselventils entsprechend der jeweiligen Last variiert werden und zwar über dem gesamten Ventilhub, wobei beide Steuerungen voneinander unabhängig zur Wirkung gebracht werden. Dies ermöglicht es in vorteilhafter Weise, daß die variable Ventilöffnungswinkel-Steuerung in Kombination mit der variablen Hubsteuerung die Funktion eines Laststeuerorgans übernimmt und damit ein beispielsweise als Drosselklappe gestaltetes gesondertes Laststeuerorgan sich erübrigt.
In einer konstruktiv besonders bevorzugten Ausgestaltung wird als variable Hubsteuerung ein Ventilhebel mit veränderbarer Übersetzung gewählt. Dies ergibt eine kompakte Bauweise bei niedrigster Bauhöhe der kombinierten Vorrichtung. Zwar ist eine variable Ventilhubsteuerung mittels veränderbarer Ventilhebel-Übersetzung per se aus der US-A 3 166 057 bekannt, jedoch mit dem Umstand nicht variabler Ventilöffnungswinkel, so daß eine zusätzliche drehzahlabhängige Beeinflussung der Laststeuerung über frühe oder späte Öffnungs- und Schließwinkel im Gegensatz zur Erfindung nicht gegeben ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in zusätzlichen Unteransprüchen beschrieben. Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Figur 1
den erfindungsgemäßen Ventiltrieb in Seitenansicht, und
Figur 2
den erfindungsgemäßen Ventiltrieb in perspektivischer Ansicht für zwei gleichartige Gaswechselventile einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine.
Bei einem Ventiltrieb 1 betätigt ein Steuernocken 2 einer Nockenwelle 3 ein Gaswechselventil 4 über einen Ventilhebel 5. Der Ventilhebel ist ein Kipphebel 6, der steuernockenseitig eine zur Achse 7 der Nockenwelle 3 konzentrisch angeordnete Führung 8 aufweist. Längs der Führung 8 ist ein als Rolle 9 gestaltetes Zwischenelement 10 über eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung 11 gemäß den Pfeilrichtungen A und B relativ zum drehenden Steuemocken 2 gleich- und gegensinnig zwangsgesteuert. Die zwangsgesteuerte Rolle 9 steht über Kurbelarme 12 beispielsweise mit einem nicht gezeigten Kurbeltrieb der Steuereinrichtung 11 in Antriebsverbindung, wobei der Kurbeltrieb mit der Nockenwelle 3 synchron dreht. Zweck der relativ zum drehenden Steuernocken 2 gemäß den Pfeilen A und B verlagerbaren Rolle 9 ist es, die Einwirkung des Steuernockens 2 auf den Kipphebel 6 zur Betätigung des Gaswechselventils 4 nach früh oder nach spät zu verlagern und damit unterschiedliche Ventilöffnungswinkel bzw. verschieden lange Ventilöffnungsperioden zu erzielen. (Näheres in der eingangs erwähnten PCT/EP 93/03451.)
Diese Steuereinrichtung 11 für variable Ventilöffnungswinkel bzw. damit verbunden für variable Ventilspreizung wird erfindungsgemäß kombiniert mit einer variablen Hubsteuerung 13 für das Gaswechselventil 4.
Eine wegen einfachen Aufbaues bevorzugte Ausgestaltung der variablen Hubsteuerung 13 umfaßt einen Ventilhebel 5 mit veränderbarer Übersetzung.
Eine kompakte Bauweise bei niedriger Bauhöhe ergibt ein als Kipphebel 6 gestalteter Ventilhebel 5, wobei der Kipphebel 6 zwischen seinen beiden Endbereichen eine bogenförmige Gleitbahn 14 für einen über eine Schwinge 15 verlagerbaren Gleitstein 16 aufweist. Die Schwinge 15 ist in einem nicht gezeigten Zylinderkopf der Brennkraftmaschine nockenwellenseitig, vorzugsweise etwas unterhalb der Achse der Nockenwelle schwenkbeweglich gelagert. Mittels der schwenkbeweglich angeordneten Schwinge 15 wird mit der damit verbundenen Verlagerung des Gleitsteines 10 längs der bogenförmigen Gleitbahn 14 die Übersetzung des Kipphebels 6 geändert. Mit dieser veränderbaren Übersetzung ergibt sich ein veränderbarer Hub des Gaswechselventils 4. Dieser veränderbare Ventilhub des Gaswechselventiles 4 dient der gezielten Laststeuerung einer Brennkraftmaschine. Bei einer von der Steuereinrichtung 11 für variable Ventilöffnungswinkel unabhängig bzw. gesondert wirksamen variablen Hubsteuerung 13 kann über jedem gewählten Ventilöffnungswinkel der Hub des Gaswechselventiles 4 prinzipiell von einem Null-Hub bis zu einem Maximal-Hub variiert werden.
Der Kipphebel 6 kann in seinem ventilseitigen Endbereich mit einer nicht gezeigten, selbsttätigen Ventilspielausgleichseinrichtung kombiniert sein.
Weiter kann mit der erfindungsgemäßen Kombination aber auch erreicht werden, daß bei einer gewählten Übersetzung des Kipphebels 6 und damit bei einem konstanten Hub des Gaswechselventils 4 Ventilöffnungswinkel über die Steuereinrichtung 11 variiert werden.
Für eine optimale Laststeuerung ist die Schwinge 15 kennfeldgesteuert angetrieben (nicht gezeigt). Diese Ausgestaltung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, daß die variable Ventilöffnungswinkel-Steuerung 11 in Kombination mit der variablen Hubsteuerung 13 die Funktion eines Laststeuerorgans übernimmt und somit ein üblicherweise als Drosselklappe ausgebildetes Laststeuerorgan entfallen kann.
Aus Figur 1 ist weiter erkennbar, daß an der Schwinge 15 eine auf den Ventilhebel 5 bzw. dem Kipphebel 6 vorgespannt einwirkende Feder 17 angeordnet ist, die insbesondere bei ventilseitiger Stellung der Schwinge 15 zur satten Anlage der Rolle 9 am Steuernocken 2 dient.
Aus der Figur 2 ist erkennbar, daß für mehrere gleichartige Gaswechselventile 4 eine gemeinsam wirkende Schwinge 15 einsetzbar ist. In der in Figur 2 gezeigten Anordnung der gleichartigen Gaswechselventile 4 können diese entweder einem Zylinder einer Brennkraftmaschine oder zwei benachbarter Zylinder einer Brennkraftmaschine angehören.

Claims (8)

  1. Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen mit einer Steuereinrichtung (11) für variable Ventilöffnungswinkel,
    bei der ein Steuernocken (2) einer Nockenwelle (3) ein Gaswechselventil (4) über einen Ventilhebel (5) betätigt, der
    mit dem Steuernocken (2) über ein zur Achse (7) der Nockenwelle (3) konzentrisch geführtes Zwischenelement (10; 9) zusammenwirkt, das
    mittels einer drehwinkelverstellbaren Steuereinrichtung (11) mit dem drehenden Steuernocken (2) synchron zu diesem relativ gleich- und gegensinnig zwangsgesteuert ist, wobei
    die variable Ventilöffnungswinkel-Steuerungseinrichtung (11) mit einer von dieser Steuereinrichtung (11) unabhängig bzw. gesondert wirksamen variablen Hubsteuerung (13) für das Gaswechselventil (4) kombiniert als ein Laststeuerorgan/Drosselklappe der Brennkraftmaschine dient.
  2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als variable Hubsteuerung (13) ein Ventilhebel (5) mit veränderbarer Übersetzung dient.
  3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß der als ein Kipphebel (6) gestaltete Ventilhebel (5) im steuernockenseitigen Endbereich eine zur Nockenwellen-Achse (7) im wesentlichen konzentrische Führungsbahn (8) für das Zwischenelement (10) aufweist, und
    ferner zwischen dem ventilseitigen und dem steuernockenseitigen Endbereich eine bogenförmige Gleitbahn (14) aufweist, die
    mit einem an einer verlagerbaren Schwinge (15) kippbeweglich angeordneten Gleitstein zur Änderung der Ventilhebel-Übersetzung zusammenwirkt.
  4. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (6) im ventilseitigen Endbereich mit einer selbsttätigen VentilspielAusgleichseinrichtung kombiniert ist.
  5. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (15) nockenwellenseitig in/an einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert ist.
  6. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwinge (15) kennfeldgesteuert angetrieben ist.
  7. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Schwinge (15) eine Feder (17) angeordnet ist, die am Kipphebel (6) vorgespannt gleitbeweglich anliegt.
  8. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Ventilhebel (5) für gleichartige Gaswechselventile (4) eine einzige Schwinge (15) zugeordnet ist.
EP95106520A 1994-06-08 1995-04-29 Ventiltrieb mit variabler und unabhängiger Steuerung des Ventilöffnungswinkels und des Ventilhubs Expired - Lifetime EP0686756B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE4420064A DE4420064A1 (de) 1994-06-08 1994-06-08 Ventiltrieb mit variabler Steuerung der Ventilöffnungswinkel
DE4420064 1994-06-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0686756A1 EP0686756A1 (de) 1995-12-13
EP0686756B1 true EP0686756B1 (de) 1999-09-22

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Also Published As

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