EP1050669B1 - Valve driving arrangement with variable lift for an internal combustion engine - Google Patents
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- F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers
Definitions
- the invention is based on the object generic device to create, compared to a Engine type with usual overhead camshaft with only minor changes to the cylinder head and without essential changes in the production manages.
- a first camshaft 1 and a second Camshaft 2 are in a cylinder head 3 of an internal combustion engine rotatably mounted.
- the camshafts 1, 2 are of the crankshaft of the internal combustion engine in conventional Way driven so that they z. B. at a Four-stroke internal combustion engine with half crankshaft speed rotate.
- a device known per se provided with which the camshafts 1, 2 against each other in their angular position are adjustable.
- the first camshaft 1 is connected to an actuating cam 4 as well two this actuating cam 4 adjacent latching circuits 5 forming discs 6 provided ( Figure 6).
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Betätigung
eines Ventils mit variablem Hub an Brennkraftmaschinen
gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.The invention relates to a device for actuation
a valve with variable stroke of internal combustion engines
according to the preamble of
Eine Vorrichtung dieser Art ist mit DE 35 31 000 beschrieben. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist der Betätigungshebel als Waagebalken ausgeführt, der sich quer über das zu betätigende Ventil erstreckt. Die beiden Nockenwellen verlaufen oberhalb des Waagebalkens beidseits der Ventilachse. In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die beiden Nockenwellen koaxial zueinander angeordnet und der Betätigungshebel ist über einen Zwischenhebel am Zylinderkopf angelenkt. Durch diese Anordnungen ergibt sich die bedeutende Schwierigkeit, daß eine wesentliche Änderung des üblichen Zylinderkopfaufbaues erforderlich ist, um die Nockenwellen installieren zu können. Der dabei erforderliche Einbauraum beeinträchtigt die Anordnung der Gasführungskanäle im Zylinderkopf erheblich.A device of this type is described with DE 35 31 000. In this known device, the actuating lever is designed as a balance beam which extends transversely across the valve to be actuated. The two camshafts run above the balance beam on both sides of the valve axis. In a further embodiment, the two camshafts are arranged coaxially with each other and the actuating lever is articulated via an intermediate lever on the cylinder head. Through this A North calculations results in the major difficulty that a significant change in the usual cylinder head structure is required to install the camshafts. The case required installation space significantly affects the arrangement of the gas guide channels in the cylinder head.
Eine weitere Vorrichtung dieser Art beschreibt DE 35 19 319. Bei dieser ist der Betätigungshebel mit einer speziellen Kurbel am Zylinderkopf angelenkt oder in einer Führungsbahn unter Federlast geführt. Von Nachteil ist hier der Bauteileaufwand.Another device of this type describes DE 35 19 319. In this is the operating lever with a special crank on the cylinder head hinged or in a guideway guided under spring load. Of disadvantage Here is the component cost.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung zu schaffen, die gegenüber einer Motorbauart mit üblicher obenliegender Nockenwelle mit nur geringfügigen Änderungen am Zylinderkopf und ohne wesentliche Änderungen bei der Fertigung auskommt.The invention is based on the object generic device to create, compared to a Engine type with usual overhead camshaft with only minor changes to the cylinder head and without essential changes in the production manages.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden
Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Die weiteren Ansprüche
betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.This task is characterized by the characterizing
Characteristics of
Durch die übereinanderliegenden beiden Nockenwellen kann die erste Nockenwelle an dem Ort im Zylinderkopf angeordnet sein, an dem sich bei einem herkömmlichen Zylinderkopf mit obenliegender Nockenwelle diese ebenfalls befindet. Die zweite Nockenwelle ist in relativ einfacher Weise oberhalb der ersten Nockenwelle lagerbar, in dem der erste Nockenwellenlagerdeckel mit einem weiteren Lager versehen wird, welches mit einem zusätzlichen Lagerdeckel abgeschlossen wird.Through the superimposed two camshafts may be the first camshaft at the location in the cylinder head be arranged, in which at a conventional Cylinder head with overhead camshaft this too located. The second camshaft is in relative easily storable above the first camshaft, in which the first camshaft bearing cap with another Warehouse is provided, which with an additional Bearing cover is completed.
Zwischen den beiden Nockenwellen erstreckt sich das Verbindungsteil. Da dies lediglich auf Zug beansprucht ist, kann es sehr schlank ausgeführt werden, so daß die Nockenwellen nahe aneinander installiert werden können. Durch die Ausbildung des Verbindungsteils als Gabel kann der Stellnocken der zweiten Nockenwelle in den Gabelzwischenraum eintauchen. Auch diese Maßnahme wirkt sich positiv auf die kompakte Bauweise aus.Between the two camshafts extends the connecting part. Because this only claims to train is, it can be run very slim, so that the camshafts are installed close to each other can. By forming the connecting part as a fork can the adjusting cam of the second camshaft in the Immerse fork space. This measure also works have a positive impact on the compact design.
Eine besondere zusätzliche Anlenkung für Führungshebel oder dergleichen am Zylinderkopf ist nicht erforderlich, so daß dafür auch kein Raum vorgesehen werden muß. A special additional linkage for guide levers or the like on the cylinder head is not required so that no space is provided for it got to.
Die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die im wesentlichen auf dem Prinzip der Addition von zwei unabhängig voneinander wirkenden Betätigungswegen beruht, geht aus dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel hervor, welches anhand einer Zeichnung näher erläutert ist. Es zeigen
- Fig. 1:
- den prinzipiellen Aufbau einer Vorrichtung nach der Erfindung;
- Fig. 2:
- eine Ansicht auf das Verbindungsteil
der Vorrichtung nach
Figur 1 in Richtung des Pfeiles A; - Fig. 3:
- eine Ansicht auf den Betätigungshebel
der Vorrichtung nach
Figur 1 in Richtung des Pfeiles B; - Fig. 4:
- die Vorrichtung nach
Figur 1 in vereinfachter Darstellung bei maximalem Ventilhub; - Fig. 5:
- die Vorrichtung nach
Figur 1 in vereinfachter Darstellung bei Ventilhub gleich Null; - Fig. 6:
- die Vorrichtung nach
Figur 5 in Richtung des Pfeiles C; - Fig. 7:
- einen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit einer Vorrichtung gemäß den Fig. 1 - 6;
- Fig. 8:
- einen Schnitt durch einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit den Lagerstellen der Nockenwellen für eine Vorrichtung gemäß den Fig. 1 - 6.
- Fig. 1:
- the basic structure of a device according to the invention;
- Fig. 2:
- a view of the connecting part of the device of Figure 1 in the direction of arrow A;
- 3:
- a view of the operating lever of the device of Figure 1 in the direction of arrow B;
- 4:
- the device of Figure 1 in a simplified representation at maximum valve lift;
- Fig. 5:
- the device of Figure 1 in a simplified representation at valve lift equal to zero;
- Fig. 6:
- the device of Figure 5 in the direction of arrow C;
- Fig. 7:
- a section through a cylinder head of an internal combustion engine with a device according to Figures 1-6.
- Fig. 8:
- a section through a cylinder head of an internal combustion engine with the bearing points of the camshafts for a device according to FIGS. 1-6.
Eine erste Nockenwelle 1 und eine zweite
Nockenwelle 2 sind in einem Zylinderkopf 3 einer Brennkraftmaschine
drehbar gelagert. Die Nockenwellen 1, 2
sind von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in üblicher
Weise angetrieben, so daß sie sich z. B. bei einer
Viertaktbrennkraftmaschine mit halber Kurbelwellendrehzahl
drehen. Zusätzlich ist eine an sich bekannte Vorrichtung
vorgesehen, mit welcher die Nockenwellen 1, 2
gegeneinander in ihrer Winkellage verstellbar sind. Die
erste Nockenwelle 1 ist mit einem Betätigungsnocken 4 sowie
zwei diesem Betätigungsnocken 4 benachbarten Rastkreise
5 bildenden Scheiben 6 versehen (Figur 6).A
Unterhalb der ersten Nockenwelle 1 und von dieser
beabstandet befindet sich ein in einer Bohrung 7 des
Zylinderkopfes 3 verschiebbarer Tassenstößel 8. Der Tassenstößel
8 liegt mit der inneren Fläche seines Bodens 9
auf dem Schaft 10 eines einen Gaswechselkanal 11 steuernden
Ventils auf, welches durch eine Schließfeder 12 in
Schließstellung gehalten ist. Oberhalb der ersten Nockenwelle
1 und von dieser beabstandet ist die zweite Nockenwelle
2 angeordnet. Sie ist mit einem Stellnocken 13 versehen.Below the
Auf der äußeren Fläche des Bodens 9 des Tassenstößels
8 ist ein Betätigungshebel 14 mit seinem einen
Endpunkt 15 schwenkbar gelagert. Der andere Endpunkt 16
des Betätigungshebels 14 ist allseitig schwenkbar an einem
Lager 17 eines Verbindungsteiles 18 abgestützt. Der
Betätigungshebel 14 trägt mittig zwischen seinen Endpunkten
15, 16 eine Rolle 19, die am Betätigungsnocken 4 der
ersten Nockenwelle 1 anliegt. Das Verbindungsteil 18 ist
gabelförmig ausgebildet (Figur 2). Zwei vom Lager 17 ausgehende
Gabelteile 20 erstrecken sich zwischen die beiden
Nockenwellen 1, 2; und an ihren dem Lager 17 abgewandten
Ende 28 tragen sie eine axial dreigeteilte Rolle 22. Ein
erstes Rollenteil 22.1 befindet sich zwischen den beiden
Gabelteilen 20 in einem Gabelzwischenraum 23 und steht in
Wirkverbindung mit dem Stellnocken 13 der zweiten Nockenwelle
2. Zwei weitere Rollenteile 22.2 sind außerhalb des
Gabelzwischenraumes 23 gleichachsig mit dem ersten Rollenteil
22.1 angeordnet (Figur 2). Sie liegen auf den von
den Scheiben 6 der ersten Nockenwelle 1 gebildeten Rastkreis
5 auf (Figur 6). Das Lager 17 ist gegenüber dem
Verbindungsteil 18 verstellbar ausgeführt, um das Spiel
zwischen den Teilen einstellen und die Toleranzen ausgleichen
zu können.On the outer surface of the
Die erste Nockenwelle 1 ist im Zylinderkopf 3
in üblicher Weise gelagert. Ein Nockenwellenlagerdeckel
24, der mit Lagerdeckelschrauben 25 am Zylinderkopf 3 befestigt
ist, bildet die obere Hälfte des Lagers der ersten
Nockenwelle 1, während die untere Hälfte des Lagers
vom Zylinderkopf 3 gebildet ist. Gleichzeitig bildet der
Nockenwellenlagerdeckel 24 die untere Hälfte des Lagers
für die zweite Nockenwelle 2, während dessen obere Hälfte
von einem weiteren Lagerdeckel 26 gebildet ist, der mit
Schrauben 27 am Nockenwellenlagerdeckel 24 gehalten ist
(Figur 8).The
Figur 4 zeigt die Vorrichtung in einer Stellung,
bei der ein maximaler Ventilhub x erzielt wird. Der
Stellnocken 13 der zweiten Nockenwelle 2 hat die Rolle 22
am Verbindungsteil 18 auf dem Rastkreis 5 der ersten
Nockenwelle 1 maximal nach links (bezogen auf Figur 4)
ausgelenkt. Damit ist gleichzeitig der Endpunkt 16 des
Betätigungshebels 14, der am Lager 17 des Verbindungsteiles
18 abgestützt ist, nach links verschoben. Der Betätigungsnocken
4 der ersten Nockenwelle 1 wirkt auf die
Rolle 19 des Betätigungshebels 14 so ein, daß dieser um
den Endpunkt 15 entgegen dem Uhrzeigersinn schwenkt und
dabei gleichzeitig den Tassenstößel 8 und mit diesem das
Ventil entgegen der Kraft der Schließfeder 12 so bewegt,
daß das Ventil maximal geöffnet wird.FIG. 4 shows the device in a position
in which a maximum valve lift x is achieved. Of the
Da sich der Endpunkt 15 des Betätigungshebels
14 mit dem Tassenstößel 8 nur linear entlang der Mittellinie
der Bohrung 7 bewegen kann, wird die dabei auftretende
Bewegung des anderen Endpunktes 16 durch eine
Schwenkbewegung des Verbindungsteiles 18 um den Mittelpunkt
der Rolle 22 aufgenommen.Since the
Der Stellnocken 13 auf der zweiten Nockenwelle
2 taucht dabei zwischen die beiden Gabelteile 20 und zwischen
die beiden die Rastkreise 5 tragenden Scheiben 6
der ersten Nockenwelle 1.The
Wird die zweite Nockenwelle 2 gegenüber der ersten
Nockenwelle 1 um einen Winkelbetrag verdreht, wie
dies In Figur 5 dargestellt ist, dann liegt am betätigten
Ventil ein Null-Hub vor. Der Stellnocken 13 der zweiten
Nockenwelle 2 beaufschlagt jetzt die Rolle 22 des Verbindungsteiles
18 nicht. Diese kann sich so durch die über
den Betätigungshebel 14 und das Verbindungsteil 18 übertragene
Kraft der Schließfeder 12 auf dem Rastkreis 5
nach rechts (bezogen auf Figur 5) bewegen. In gleicher
Weise bewegt sich auch das Lager 17 des Verbindungsteiles
18 und mit ihm der Endpunkt 16 des Betätigungshebels 14
nach rechts. Gleichzeitig liegt die Rolle 19 des Betätigungshebels
14 am Betätigungsnocken 4 der ersten Nockenwelle
1 weiterhin an. Trotz Maximalhubes des Betätigungsnockens
4 wird der am Tassenstößel 8 anliegende Endpunkt
15 des Betätigungshebels 14 nicht ausgelenkt. If the
Durch Verändern des Verstellwinkels zwischen
den beiden Nockenwellen 1, 2 kann jede beliebige Ventilerhebung
zwischen Null und maximalem Ventilhub eingestellt
werden. Bei gleichzeitiger Verstellung beider
Nockenwellen 1, 2 kann zusätzlich auch Einfluß auf die
Ventilöffnungszeiten genommen werden.By changing the adjustment angle between
the two
Der Zwischenraum zwischen den beiden Nockenwellen
1, 2 bzw. dem Stellnocken 13 und dem Rastkreis 5 ist
so gewählt, daß er immer kleiner als der Durchmesser der
Rolle 22 des Verbindungsteiles 18 ist. Somit ist sichergestellt,
daß die Rolle 22 an ihrem konstruktiv vorgesehenen
Ort verbleibt.The space between the two
Durch die Anordnung des Verbindungsteiles 18
zwischen den beiden Nockenwellen 1, 2 in Verbindung mit
der Lagerung des Betätigungshebels 14 auf dem Tassenstößel
8 wird eine sehr kompakte Bauweise der Vorrichtung
möglich. Wie die Figuren 7 und 8 verdeutlichen, kann die
erfindungsgemäße Vorrichtung mit relativ geringem Aufwand
an einen herkömmlichen Zylinderkopf adaptiert werden.Due to the arrangement of the connecting part 18th
between the two
Claims (7)
- Apparatus for actuating a valve with variable stroke in internal combustion engines, including two rotating camshafts (1, 2) displaceable relative to each other, a valve acted upon by a closing spring, an axially guided tappet (8) acting on one stem end of the valve, and an actuating lever (14) acted upon by both camshafts and acting on the tappet (8), characterised in that the first of the two camshafts is arranged above the tappet (8) and provided with an actuating cam (4) and the second of the two camshafts is arranged above the first camshaft (1) and provided with an adjusting cam (13), the actuating lever (14) at a first end point (15) is mounted pivotably on the tappet (8), with the other end point (16) is supported on a bearing (17) of a connecting portion (18) so as to be pivotable in all directions and centrally is operatively connected to the actuating cam (4) of the first camshaft (1), wherein the connecting portion (18) extends transversely between the two camshafts (1, 2) and at its end (21) opposite the bearing (17) carries a roller (22) which abuts against a locking circle (5) of the first camshaft (1) and against an adjusting cam (13) of the second camshaft (2), wherein in every position of the two camshafts (1, 2) relative to each other the locking circle (5) and the adjusting cam (13) have a distance between them which is smaller than the diameter of the roller (22).
- Apparatus according to claim 1, characterised in that the connecting portion (18) is fork-shaped, wherein at the bottom of the fork is arranged a bearing (17) for the actuating lever (14), at the ends (21) of the fork portions (20) are formed bearings for the roller (22), and the roller (22) is divided in three in an axial direction in such a way that a central roller portion (22.1) located between the fork portions (20) is operatively connected to the adjusting cam (13) of the second camshaft (2) which enters the fork gap (23), and in each case a roller portion (22.2) located on both sides of and outside the fork gap (23) rests on the locking circle (5) of the first camshaft (1).
- Apparatus according to claims 1 and 2, characterised in that the actuating cam (4) is arranged between two discs (6) of the first camshaft (1) each forming the locking circle (5).
- Apparatus according to any of claims 1 to 3, characterised in that the bearing (17) of the actuating lever (14) is formed on the connecting portion (18) so as to be displaceable in the axial direction of the connecting portion (18).
- Apparatus according to any of claims 1 to 4, characterised in that the actuating lever (14) is centrally operatively connected to the actuating cam (4) via a roller (19) mounted on the actuating lever (14).
- Apparatus according to any of claims 1 to 5, characterised in that the tappet (8) is a bucket tappet.
- Apparatus according to any of claims 1 to 6, characterised in that the first camshaft (1) arranged above the tappet (8) is held by camshaft bearing caps (24) which on their upper side carry bearing shells for receiving the second camshaft (2), which are closed off with a further bearing cap (26).
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