EP0807205B1 - Ventiltrieb einer brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0807205B1
EP0807205B1 EP95940952A EP95940952A EP0807205B1 EP 0807205 B1 EP0807205 B1 EP 0807205B1 EP 95940952 A EP95940952 A EP 95940952A EP 95940952 A EP95940952 A EP 95940952A EP 0807205 B1 EP0807205 B1 EP 0807205B1
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shaft
sliding
axial pin
shank
rotating body
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Erwin Korostenski
Armin Bertsch
Reiner Walter
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/34413—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using composite camshafts, e.g. with cams being able to move relative to the camshaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/356—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear making the angular relationship oscillate, e.g. non-homokinetic drive

Definitions

  • the invention relates to a valve train Internal combustion engine and in particular a valve train an internal combustion engine in which a rotating body, preferably a cam, by a shaft, preferably a camshaft, can be driven such that it at a constant speed of the internal combustion engine during a A cyclical increase and decrease of the Undergoes rotational speed, thereby making it variable To provide valve control.
  • a rotating body preferably a cam
  • a shaft preferably a camshaft
  • Transmission element consists of a bolt, the one first section of circular cross section for storage in the axially parallel bore and at one end is flattened along a second section so that on this second section two parallel sliding surfaces result in engagement with the sliding guide.
  • a transmission element known from WO 91/05941 consists of a cylindrical bolt and a rectangular sliding block, the two parallel Sliding surfaces for engaging the sliding guide provides.
  • the cylindrical bolt is with a Part of its length is stored in the axially parallel bore and with the part protruding from this hole in one Bore of the sliding block added.
  • Both known transmission elements have the disadvantage that the overall arrangement takes up too much installation space, if the sliding surfaces are dimensioned sufficiently, that there is satisfactory wear behavior sets.
  • Step GB-A-1 311 562 discloses a valve train according to the first part of claim 1.
  • the object of the invention is a valve train To provide a good wear behavior takes up as little space as possible.
  • At least one transmission element of the Valve drive arranged parallel to the axis of rotation Axial pin with a shank that at least faces one one side along the sliding guide over the circumference of the Shaft also has extending sliding vane that is rotatably connected to the shaft.
  • That used according to the invention in the valve train Transmission element has a relatively large sliding surface in the longitudinal direction of the sliding guide (long length) at the same time compact dimensions with regard to the width of the Slideway (small width) and the diameter of the Shaft on.
  • the width can be chosen to be smaller are as with a separate sliding block according to WO 91/05941, since none of the shaft in the transverse direction of the Sliding material from outside for Increasing the width contributes.
  • the sliding surfaces by flattening of the bolt according to DE 43 20 126 A1 is sufficient Dimensioning of the sliding vane in the longitudinal direction of the Slideway without influencing the diameter of the shaft be realized purely for reasons of strength can be relatively small because the shaft is practically only on Shear rather than bending.
  • the large length-width ratio works like a cant counter to the sliding vane in the sliding guide and results thus favorable sliding conditions.
  • the small width of the Gliding flag and that despite favorable sliding conditions small diameters of the shaft allow an arrangement of the transmission element directly in a cam near the Cam tip even when the cam is on Series engines have the usual pointed profile.
  • the sliding vane is preferably made of the same material the shaft. However, it is fundamental possible, different for shaft and slide flag choose materials, for example, under the Point of view of the cheapest friction pairings, and the two elements by suitable connection methods to connect firmly.
  • the size of the forces and the respective engagement radii and the type of Storage and the respective friction pairings can Diameter of the shaft larger or smaller than that Width of the slide flag transverse to the longitudinal direction of the Be sliding.
  • the shaft is preferably a camshaft and the Rotating body a cam for actuating a Gas exchange valve. This makes it extremely compact Device for variable valve control provided.
  • the intermediate link can be designed so that its outer contour in no operating position over the Outer contour of the cam protrudes. This enables the Use of this embodiment in bucket tappet motors.
  • Fig. 1 shows a first embodiment of a Transmission element for transmitting a rotary movement in a sliding guide. It is a Axial pin 100 with a shaft 101 and a sliding vane 102.
  • the shaft 101 has a circular cross section and is made of the same material with the sliding vane 102 manufactured, which is cuboid and one to the axis of cylindrical shaft 101 vertically extending first Has side edge 103 which extends to one side over the Circumference of the circular cross section of the shaft 101 extends.
  • the axial pin 100 thus has an L shape.
  • One to the first side edge 103 and to the axis of the cylindrical shaft 101 vertically extending second Side edge corresponds to that in the illustration in FIG. 1 Diameter of the shaft 101, but can also be from this differ.
  • the second side edge 104 is shorter than that first side edge 103.
  • Fig. 2 shows a second embodiment of a Transmission element for transmitting a rotary movement in a sliding guide.
  • This second axial pin 200 has also via a cylindrical shaft 201 and a cuboid slide flag 202 with side edges 203 and 204 and differs from the first axial pin 100 only in that the longer side edge 203 to both sides around the circumference of the cylindrical shaft 201 extends beyond.
  • the axial pin 200 thus has one T shape on.
  • the shaft 201 is shown in the illustration in FIG. 2 arranged in the middle of the longer side edge 203, he can but also be offset to one side.
  • Fig. 3 shows an embodiment of a valve train with an L-shaped axial pin 100 according to FIG. 1 and a T-shaped axial pin 200 according to FIG. 2.
  • the L-shaped axial pin 100 is with its shaft 101 in a recess is inserted around the circumference of a camshaft 120 and engages with the sliding vane 102 in the sliding guide an intermediate link 140, the longer one Side edge 103 runs in the longitudinal direction of the sliding guide and faces away from the camshaft. This will create a Axial pin 100 arrangement close to the axis enables and at the same time a large sliding surface is provided.
  • the T-shaped axial pin 200 is in with its shaft 201 a bore 111 of a cam 110 inserted on the Camshaft 120 is mounted.
  • the slide flag 202 engages in the sliding guide of the intermediate member 140, the longer side edge 203 in the longitudinal direction of the sliding guide runs. This creates a symmetrical force curve enables and at the same time a large sliding surface provided.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine und insbesondere einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, bei der ein Drehkörper, vorzugsweise ein Nocken, durch eine Welle, vorzugsweise eine Nockenwelle, derart antreibbar ist, daß er bei einer konstanten Drehzahl der Brennkraftmaschine während einer Umdrehung eine zyklische Überhöhung und Absenkung der Drehgeschindigkeit erfährt, um hierdurch eine variable Ventilsteuerung bereitzustellen.
Es ist bekannt, eine derartige zyklische Überhöhung und Absenkung der Drehgeschwindigkeit dadurch zu bewirken, daß ein Zwischenglied gegenüber einer antreibenden Welle und einem angetriebenen Drehkörper in eine desaxierte Stellung gebracht wird, d.h. eine Stellung, in der die Achse des Zwischenglieds gegenüber derjenigen der antreibenden Welle und des angetriebenen Drehkörpers parallel verläuft, mit dieser jedoch nicht zusammenfällt. In dieser Stellung ist das Zwischenglied drehbar gelagert. Hierbei ist das Zwischenglied mit der antreibenden Welle über eine erste Gleitführung und ein erstes Übertragungselement und mit dem angetriebenen Drehkörper über eine zweite Gleitführung und ein zweites Übertragungselement antriebsmäßig verbunden. Durch die gegenüber der antreibenden Welle und dem angetriebenen Drehkörper desaxierte Lagerung des Zwischenglieds ändern sich während der Drehung der antreibenden Welle die Eingriffsradien zwischen dem Zwischenglied und der antreibenden Welle bzw. dem angetriebenen Drehkörper, wodurch bei jeder Umdrehung eine zyklische Überhöhung und Absenkung der Drehgeschwindigkeit erfolgt.
Als Übertragungselement werden bei derartigen Vorrichtungen Bolzen oder Stifte kreisförmigen Querschnitts verwendet, die mit einem Ende in Bohrungen der jeweiligen drehbaren Bauteile gelagert sind, die parallel zu den Drehachsen verlaufen, und die mit dem anderen Ende in entsprechende Gleitführungen der jeweils zugeordneten Bauteile eingreifen.
Ein aus der DE 43 20 126 A1 bekanntes derartiges Übertragungselement besteht aus einem Bolzen, der einen ersten Abschnitt kreisrunden Querschnitts zur Lagerung in der achsparallelen Bohrung aufweist und an einem Ende längs eines zweiten Abschnitts abgeflacht ist, so daß sich an diesem zweiten Abschnitt zwei parallele Gleitflächen zum Eingriff in die Gleitführung ergeben.
Ein aus der WO 91/05941 bekanntes Übertragungselement besteht aus einem zylinderförmigen Bolzen und einem rechteckigen Gleitstein, der die zwei parallelen Gleitflächen zum Eingriff in die Gleitführung bereitstellt. Der zylinderförmige Bolzen ist mit einem Teil seiner Länge in der achsparallelen Bohrung gelagert und mit dem aus dieser Bohrung vorstehenden Teil in einer Bohrung des Gleitsteins aufgenommen.
Beide bekannten Übertragungselemente weisen den Nachteil auf, daß die Gesamtanordnung zuviel Bauraum beansprucht, wenn die Gleitflächen so ausreichend dimensioniert werden, daß sich ein zufriedenstellendes Verschleißverhalten einstellt.
Die Schritt GB-A-1 311 562 offenbart einen Ventiltrieb gemäß dem ersten Teil von Anspruch 1.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb bereitzustellen, der bei gutem Verschleißverhalten einen möglichst geringen Bauraum beansprucht.
Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen angegeben.
Hierbei umfaßt zumindest ein Übertragungselement des Ventiltriebs einen parallel zur Drehachse angeordneten Axialstift mit einem Schaft, der eine sich zumindest zu einer Seite längs der Gleitführung über den Umfang des Schafts hinaus erstreckende Gleitfahne aufweist, die drehfest mit dem Schaft verbunden ist.
Das erfindungsgemäß in dem Ventiltrieb verwendete Übertragungselement weist eine relativ große Gleitfläche in Längsrichtung der Gleitführung (große Länge) bei gleichzeitig kompakten Maßen hinsichtlich der Breite der Gleitführung (kleine Breite) und des Durchmessers des Schaftes auf. Insbesondere kann die Breite kleiner gewählt werden als bei einem separaten Gleitstein gemäß der WO 91/05941, da kein den Schaft in Querrichtung der Gleitführung von außen umfassendes Material zur Vergrößerung der Breite beiträgt. Zudem kann im Gegensatz zu einer Bereitstellung der Gleitflächen durch Abflachung des Bolzens gemäß der DE 43 20 126 A1 eine ausreichende Dimensionierung der Gleitfahne in Längsrichtung der Gleitführung ohne Einfluß auf den Durchmesser des Schaftes verwirklicht werden, der rein aus Festigkeitsgründen relativ klein sein kann, da der Schaft praktisch nur auf Scherung und nicht auf Biegung beansprucht ist.
Das große Längen-Breiten-Verhältnis wirkt einem Verkanten der Gleitfahne in der Gleitführung entgegen und ergibt somit günstige Gleitverhältnisse. Die geringe Breite der Gleitfahne und der trotz günstiger Gleitverhältnisse kleine Durchmesser des Schafts ermöglichen eine Anordnung des Übertragungselements direkt in einem Nocken nahe der Nockenspitze selbst dann, wenn der Nocken ein bei Serienmotoren übliches spitzes Profil aufweist.
Die Gleitfahne ist vorzugsweise materialeinheitlich mit dem Schaft ausgebildet. Es ist jedoch grundsätzlich möglich, für Schaft und Gleitfahne unterschiedliche Materialien zu wählen, beispielsweise unter dem Gesichtspunkt der jeweils günstigsten Reibpaarungen, und die beiden Elemente durch geeignete Verbindungsverfahren fest miteinander zu verbinden.
In bestimmten Fällen kann es vorteilhaft sein, wenn sich die Gleitfahne nur zu einer Seite hin über den Schaft hinaus erstreckt, so daß der Axialstift eine L-Form aufweist. Solche Fälle sind insbesondere dann gegeben, wenn eine Verlängerung der Gleitführung in die entgegengesetzte Richtung, beispielsweise aus Platzgründen, nicht möglich ist.
In anderen Fällen, in denen ausreichend Platz für eine genügend lange Gleitführung zu beiden Seiten des Axialstifts hin zu Verfügung steht, kann es vorteilhafter sein, wenn sich die Gleitfahne zu beiden Seiten hin über den Schaft hinaus erstreckt, so daß der Axialstift eine T-Form aufweist. Hierdurch wird eine gleichförmigere und im Idealfall eine symmetrische Krafteinleitung erreicht.
Je nach Ausführungsform, insbesondere der Größe der Kräfte und der jeweiligen Eingriffsradien und der Art der Lagerung sowie der jeweiligen Reibpaarungen kann der Durchmesser des Schaftes größer oder kleiner als die Breite der Gleitfahne quer zur Längsrichtung der Gleitführung sein.
Vorzugsweise ist die Welle eine Nockenwelle und der Drehkörper ein Nocken zur Betätigung eines Gaswechselventils. Hierdurch wird eine extrem kompakte Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung bereitgestellt. Das Zwischenglied kann hierbei so ausgeführt sein, daß seine Außenkontur in keiner Betriebsstellung über die Außenkontur des Nockens hinausragt. Dies ermöglicht die Verwendung dieser Ausführungsform bei Tassenstößel-Motoren.
Weiter Merkmale und Vorteile der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung vorteilhafter Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung verdeutlicht, in der
Fig. 1
eine perspektivische Darstellung einer ersten Ausführungsform eines Axialstifts mit einer L-Form zeigt,
Fig. 2
eine perspektivische Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines Axialstifts mit einer T-Form zeigt und
Fig. 3
ein Ausführungsbeispiel eines Ventiltriebs mit einem Axialstift mit einer L-Form und einem Axialstift mit einer T-Form zeigt.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform eines Übertragungselements zur Übertragung einer Drehbewegung in eine Gleitführung. Es handelt sich hierbei um einen Axialstift 100 mit einem Schaft 101 und einer Gleitfahne 102. Der Schaft 101 weist einen kreisrunden Querschnitt auf und ist materialeinheitlich mit der Gleitfahne 102 hergestellt, die quaderförmig ist und eine zur Achse des zylindrischen Schafts 101 senkrecht verlaufende erste Seitenkante 103 aufweist, die sich zu einer Seite über den Umfang des kreisrunden Querschnitts des Schafts 101 hinaus erstreckt. Der Axialstift 100 weist somit eine L-Form auf. Eine zur ersten Seitenkante 103 sowie zur Achse des zylindrischen Schafts 101 senkrecht verlaufende zweite Seitenkante entspricht in der Darstellung in Fig. 1 dem Durchmesser des Schaftes 101, kann jedoch auch von diesem abweichen. Die zweite Seitenkante 104 ist kürzer als die erste Seitenkante 103.
Fig. 2 zeigt eine zweite Ausführungsform eines Übertragungselements zur Übertragung einer Drehbewegung in eine Gleitführung. Dieser zweite Axialstift 200 verfügt ebenfalls über einen zylindrischen Schaft 201 und eine quaderförmige Gleitfahne 202 mit Seitenkanten 203 und 204 und unterscheidet sich von dem ersten Axialstift 100 lediglich dadurch, daß sich die längere Seitenkante 203 zu beiden Seiten über den Umfang des zylindrischen Schaftes 201 hinaus erstreckt. Der Axialstift 200 weist somit eine T-Form auf. Der Schaft 201 ist in der Darstellung in Fig. 2 mittig zur längeren Seitenkante 203 angeordnet, er kann jedoch auch zu einer Seite hin versetzt sein.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Ventiltriebs mit einem L-förmigen Axialstift 100 gemäß Fig. 1 sowie einem T-förmigen Axialstift 200 gemäß Fig. 2.
Der L-förmige Axialstift 100 ist mit seinem Schaft 101 in eine Ausnehmung am Umfang einer Nockenwelle 120 eingelegt und greift mit seiner Gleitfahne 102 in die Gleitführung eines Zwischenglieds 140 ein, wobei die längere Seitenkante 103 in Längsrichtung der Gleitführung verläuft und von der Nockenwelle abgewandt ist. Hierdurch wird eine achsnahe Anordnung des Axialstifts 100 ermöglicht und gleichzeitig eine große Gleitfläche bereitgestellt.
Der T-förmige Axialstift 200 ist mit seinem Schaft 201 in eine Bohrung 111 eines Nockens 110 eingefügt, der auf der Nockenwelle 120 gelagert ist. Die Gleitfahne 202 greift in die Gleitführung des Zwischenglieds 140 ein, wobei die längere Seitenkante 203 in Längsrichtung der Gleitführung verläuft. Hierdurch wird ein symmetrischer Kraftverlauf ermöglicht und gleichzeitig eine große Gleitfläche bereitgestellt.
Bei einer Drehung der Nockenwelle treibt diese über den L-förmigen Axialstift 100 das Zwischenglied 140 und das Zwischenglied 140 über den T-förmigen Axialstift den Nocken 110 an, der sich bei einer zur Nockenwelle 110 konzentrischen Stellung des Zwischenglieds 140 synchron mit dem Nocken dreht und bei einer zur Nockenwelle 110 desaxierten Stellung des Zwischenglieds 140 eine zyklische Erhöhung bzw. Absenkung der Geschwindigkeit erfährt.
Bezugszeichenliste
100
L-förmiger Axialstift
101
Schaft
102
Gleitfahne
103
erste Seitenkante
104
zweite Seitenkante
110
Drehkörper, Nocken
111
Bohrung
120
Welle, Nockenwelle
140
Drehkörper
200
T-förmiger Axialstift
201
Schaft
202
Gleitfahne
203
erste Seitenkante
204
zweite Seitenkante

Claims (5)

  1. Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine
    mit einer eine Drehachse (D) aufweisenden antreibenden Welle (120),
    mit einem durch die Welle (120) angetriebenen Drehkörper (110) und
    mit einem zu dem Drehkörper (110) und/oder der Welle (120) desaxierten Zwischenglied (140), das mit der Welle (120) über eine erste Gleitführung und ein erstes Übertragungselement (100, 200) und/oder mit dem Drehkörper (110) über eine zweite Gleitführung und ein zweites Übertragungselement (100, 200) antriebsmäßig verbunden ist,
    wobei zumindest ein Übertragungselement (100, 200) einen parallel zur Drehachse (D) angeordneten Axialstift (100,200) mit einem Schaft (101, 201) umfaßt, und
    der Axialstift (100, 200) eine sich zumindest zu einer Seite längs der Gleitführung über den Umfang des Schafts (101, 201) hinaus erstreckende Gleitfahne (102, 202) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfahne drehfest mit dem Schaft (101, 202) verbunden ist.
  2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfahne (101, 202) materialeinheitlich mit dem Schaft (101, 201) ausgebildet ist.
  3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfahne (102) sich zu einer Seite über den Umfang des Schafts (101)) hinaus erstreckt, so daß der Axialstift (100) eine L-Form aufweist.
  4. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitfahne (202) sich zu beiden Seiten über den Umfang des Schafts (201)) hinaus erstreckt, so daß der Axialstift (200) eine T-Form aufweist.
  5. Ventiltrieb nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (120) eine Nockenwelle und der Drehkörper (110) ein Nocken zur Betätigung eines Gaswechselventils ist.
EP95940952A 1995-01-30 1995-12-12 Ventiltrieb einer brennkraftmaschine Expired - Lifetime EP0807205B1 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
DE19502834 1995-01-30
DE19502834A DE19502834A1 (de) 1995-01-30 1995-01-30 Anordnung zur Lagerung eines Bauteils
DE19528756 1995-08-04
DE19528756 1995-08-04
PCT/DE1995/001782 WO1996023962A1 (de) 1995-01-30 1995-12-12 Ventiltrieb einer brennkraftmaschine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP0807205A1 EP0807205A1 (de) 1997-11-19
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EP95940952A Expired - Lifetime EP0807205B1 (de) 1995-01-30 1995-12-12 Ventiltrieb einer brennkraftmaschine

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EP (1) EP0807205B1 (de)
AU (1) AU4252396A (de)
DE (1) DE59507827D1 (de)
WO (1) WO1996023962A1 (de)

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Publication number Publication date
AU4252396A (en) 1996-08-21
WO1996023962A1 (de) 1996-08-08
DE59507827D1 (de) 2000-03-23
EP0807205A1 (de) 1997-11-19

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