EP1268988A1 - Variable ventilsteuerung mit kulissenelement und leerweg - Google Patents

Variable ventilsteuerung mit kulissenelement und leerweg

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EP1268988A1
EP1268988A1 EP01927792A EP01927792A EP1268988A1 EP 1268988 A1 EP1268988 A1 EP 1268988A1 EP 01927792 A EP01927792 A EP 01927792A EP 01927792 A EP01927792 A EP 01927792A EP 1268988 A1 EP1268988 A1 EP 1268988A1
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EP
European Patent Office
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valve
cam
rocker arm
link part
lift
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EP01927792A
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Rainer Wurms
Stefan Dengler
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Audi AG
Original Assignee
Audi AG
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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
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
    • 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
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0063—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot
    • F01L2013/0068—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of cam contact point by displacing an intermediate lever or wedge-shaped intermediate element, e.g. Tourtelot with an oscillating cam acting on the valve of the "BMW-Valvetronic" type

Definitions

  • the invention relates to a variable valve control for reciprocating piston machines, in particular internal combustion engines, according to the preamble of patent claim 1.
  • variable valve control is shown, for example, in DE 42 23 173 A1, in which a link part adjustable in the cylinder head of the internal combustion engine is connected with an adjustment ramp and a roller between the cam of a camshaft on the one hand and the bucket tappet at the shaft end of a globe valve on the other hand.
  • link part By moving the link part relative to the cam, both a full stroke and partial strokes can be controlled up to zero stroke.
  • At full stroke there is a valve actuation which results from the geometry of the cam and the adjustment ramp with regard to valve lift and speed profile and which can be optimized accordingly.
  • the object of the invention is to provide a variable valve control of the generic type which enables large valve lift changes with largely jerk-free valve actuation and which is robustly constructed and inexpensive to manufacture.
  • valve train also enables larger valve lifts or a larger stroke adjustment range due to the use of a rocker arm with the associated more favorable lever ratios and due to the general arrangement of the adjustment ramp approximately perpendicular to the cam axis of rotation, in particular the lower lateral emigration of the roller package cause in the excitement movement.
  • the contact surface of the rocker arm for the roller set can be aligned parallel to the direction of displacement of the link part.
  • the adjustment ramp of the link part is formed in a slot-shaped link guide, the opposite guide surface of which forms a pre-acceleration ramp in the excitation movement of the roller package, which represents a smooth transition into the starting ramp section of the adjustment ramp for the generating movement.
  • the roller set can advantageously be biased against the cam by means of at least one simple leg spring.
  • the leg spring can preferably be supported on the link part with one leg and acts with a second, elongated leg on the roller package, which prestresses it against the cam.
  • the rocking lever bears against a stop of the link part in the closed position of the lift valve.
  • the roller set can lift off the rocker arm due to the pretension of the leg spring - which creates constant contact between the roller set and the cam - and there can be no play between the rocker arm, the link part and the valve stem via the compensating element.
  • the rocker arm is preferably pivotally mounted in the cylinder head via at least one rocker arm axis.
  • the hydraulic valve lash compensation element could then be arranged on the end of the rocker arm which interacts with the shaft end of the lift valve.
  • FIG. 1 shows a cross section through a variable valve train in the cylinder head of a reciprocating piston internal combustion engine along the line l-l of FIG. 2, with a cam, a displaceable link part, a roller set and a rocker arm acting on a lift valve;
  • Fig. 2 is a view according to arrow X of Figure 1 on the valve train.
  • FIG. 3 shows a side view of the two-part rocker arm arranged between the link part and the lifting valve
  • FIG. 4 shows a top view of the rocker arm according to FIG. 3; Fig. 5 graphics of the valve train at full stroke; and
  • Fig. 6 shows the same graphics with partial stroke of the globe valve.
  • 10 denotes a camshaft, which is rotatably mounted in a cylinder head 12 of a multi-cylinder reciprocating piston internal combustion engine and is only supported by cams 14 for actuating intake lift valves, only one lift valve or its valve shaft 16 is shown.
  • a link part 18 is arranged in the cylinder head 12 so as to be displaceable via fitting bores 20 on stationary guide bolts 22.
  • the link part 18 can be adjusted in the direction of the double arrow 24 by means of an adjusting device (not shown) (for example an eccentric shaft which is adjusted hydraulically or electrically).
  • the approximately U-shaped link part 18 with a base wall 56 each has a guide guide in the lateral legs 26, 28 with an adjustment ramp 30 and a pre-acceleration ramp 32.
  • a roller set 34 is slidably inserted in the slot-shaped link guide 30, 32, which is open at the top.
  • the roller set 34 has a central roller 34a (FIG. 2) which runs against the cam 14. Adjacent to the left and right there are two further rollers 34b, 34c, which roll on the contact surfaces 36a, 36b of a rocker arm 36, said rollers being mounted on a roller bearing on a transmission pin 34d, which cooperates with said ramps 30,32.
  • the rocker arm 36 is composed of a first, H-shaped rocker arm part 40 and an intermediate rocker arm part 42, which are arranged as follows:
  • the first rocker arm part 40 is, on the one hand, pivotably supported via bearing bores 44 on stationary rocker arm axles 46 and supports the contact surfaces 36a, 36b for the rollers 34b, 34c of the roller package 34. Furthermore, the rocker arm part 40 has a transverse driver 48, which is arranged on the second rocker arm part arranged between them 42 acts like a seesaw.
  • the second rocker arm part 42 is supported, on the one hand, via a ball socket 50 on a valve lash compensation element 52 which has a corresponding ball head and which is arranged in the cylinder head 12 as shown.
  • the other end carries a driver 53 which cooperates with the shaft end of the lift valve 16.
  • the adjustment ramp 30 as a whole lies approximately perpendicular to the adjustment direction 24 of the link part 18 and the roller set 34 acts on the rocker arm 36, its contact surfaces 36a, 36b being aligned parallel to the adjustment direction 24.
  • the rocker arm 36 lies essentially below the camshaft axis of rotation 10a between the link part 18, which can be adjusted tangentially to the cam 14, and the lift valve 16.
  • rocker arm 36 (cf. FIGS. 3 and 4) or its rocker arm part 40 lies in the position shown in FIGS. 1 and 2 (corresponds to the full stroke) when the lift valve 16 is closed against a stop 54 of the base wall 56 of the link part 18, wherein the rocker arm 36 is kept free of play overall via the valve play compensation element 52.
  • roller set 34 has an idle travel s, viewed between the contact surfaces 36a, 36b of the rocker arm 36 and the base circle 14b of the cam 14.
  • roller set 34 increases due to the illustrated shape of the pre-acceleration ramp 30 until the transmission bolt 34d is displaced onto the starting ramp section 30a of the adjustment ramp 30, while simultaneously running onto the contact surfaces 36a, 36b of the rocking lever 36 via the rollers 34b, 34c and actuated the lift valve 16 in the further production movement.
  • the section 30a runs essentially tangentially to the cam 14 or its start-up and exit ramp.
  • FIG. 5 shows the movement curves for a full stroke and FIG. 6 shows the movement curves for a partial stroke of the stroke valve 16.
  • the lines drawn vertically indicate the respective valve stroke sv.
  • the curve a corresponds to the adjustment movement of the roller package 34, the portions of the excitation movement corresponding to the free travel s of the roller package 34. It is to be seen as essential to the present invention that there is also an idle travel s at full stroke (FIG. 5), which places the starting point of the generating movement (valve actuation) on the branch between b and c of curve a, which corresponds approximately to a uniform valve acceleration.
  • the curve d describes the geometric design of the adjustment ramp 30, which in conjunction with the design of the curve a gives the actual valve lift according to curve e over the valve lift s.
  • the further curve f describes the course of the valve acceleration, it being remarkable that the acceleration peaks at full stroke (FIG. 5) and partial stroke (FIG. 6) are approximately the same.
  • the valve train described thus enables “full” valve lift curves e for the full lift of the lift valves 16, without increased acceleration peaks during the partial lift.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit zumindest einem Nocken einer im Zylinderkopf drehbar gelagert Nockenwelle, welcher Nocken über ein in einem Kulissenteil entlang einer Verstellrampe verschiebbar geführtes Rollenpaket und einem nachgeschalteten Ventilbetätigungselement ein Hubventil betätigt, wobei der Ventilhub durch Verschieben des Kulissenteils relativ zum Nocken variabel einstellbar und das Rollenpaket gegen den Nocken federnd vorgespannt ist. Zur Erzielung eines robusten und gleichmässigen Ventilbeschleunigungen aufweisenden Ventiltriebs ist zwischen dem Nockengrundkreis und dem Ventilbetätigungselement ein eine Erregungsbewegung des Rollenpaketes ermöglichender Leerweg (s) vorgesehen. Bevorzugt ist das Ventilbetätigungselement als ein zweiteiliger Schwinghebel mit einer Wippenfunktion ausgebildet und weist das Kulissenteil eine Kulissenführung mit einer zusätzlichen Vorbeschleunigungsrampe für das Rollenpaket auf.

Description

B E S C H R E I B U N G
VARIABLE VENTILSTEUERUNG MIT KULISSENELEMENT UND LEERWEG
Die Erfindung betrifft eine variable Ventilsteuerung für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Eine derartige variable Ventilsteuerung zeigt beispielsweise die DE 42 23 173 A1 , bei der ein im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verstellbares Kulissenteil mit einer Verstellrampe und einer Rolle zwischen dem Nocken einer Nockenwelle einerseits und dem Tassenstößel am Schaftende eines Hubventiles andererseits geschaltet ist. Durch Verschieben des Kulissenteiles relativ zum Nocken können sowohl ein Vollhub als auch Teilhübe bis gegen Nullhub gesteuert werden. Dabei erfolgt bei Vollhub eine Ventilbetätigung, die sich hinsichtlich Ventilerhebung und Geschwindigkeitsprofil aus der Geometrie des Nockens und der Verstellrampe ergibt und die entsprechend optimiert sein kann. Bei Teilhub allerdings resultiert zunächst ein Leerhub (=Erregungsbewegung) und anschließend der Teilhub
(=Erzeugungsbewegung), wobei hier ein zeitlich späterer Nockenbereich zur Wirkung gelangt, der zwangsläufig ein anderes Geschwindigkeitsprofil bzw. ggf. hohe, ruckartige Ventilbeschleunigungen verursachen kann. Dies gilt sowohl für die Ventilöffnung (Anlauframpe) als auch für die Schließung des Ventils (Ablauframpe).
Aufgabe der Erfindung ist es, eine variable Ventilsteuerung der gattungsgemäßen Art zu schaffen, die große Ventilhubänderungen bei einer weitge- hendst ruckfreien Ventilbetätigung ermöglicht und die robust aufgebaut und kostengünstig fertigbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst, vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den weiteren Patentansprüchen entnehmbar. Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, zwischen den Nocken und dem Ventilbetätigungselement, insbesondere einem Schwinghebel, einen Leerweg einzuschalten, der sowohl bei Vollhub als auch bei den den Teilhüben des Hubventils eine Vorbeschleunigung (Erregungsbewegung) des Rollenpaketes bewirkt, so dass die Erzeugungsbewegung (Öffnungsbewegung) des Hubventils mit positiver und negativer gewünschter Ventilbeschleunigung im wesentlichen durch die Verstellrampe des Kulissenteils gesteuert ist. Diese von der geometrischen Auslegung von Nocken und Verstellrampe ausgeführte Abkopplung von Erregungsbewegung und Erzeugungsbewegung schafft weitgehendst unabhängig vom eingestellten Ventilhub ein Geschwindigkeitsprofil ohne erhöhte Beschleunigungsspitzen und damit verbunden einen robusten und hinsichtlich Verschleiß und Betätigungsgeräusche verbesserten Ventiltrieb.
Die Anordnung des Ventiltriebs gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 3, ermöglicht zudem größere Ventilhübe bzw. einen größeren Hubverstellbereich aufgrund des Einsatzes eines Schwinghebels mit den damit verbundenen günstigeren Hebelübersetzungen und aufgrund der allgemeinen Anordnung der Verstellrampe etwa senkrecht zur Nockendrehachse, die geringere seitliche Auswanderungen des Rollenpaketes insbesondere bei der Erregungsbewegung verursachen. Dabei kann die Anlauffläche des Schwinghebels für das Rollenpaket parallel zur Verschieberichtung des Kulissenteils ausgerichtet sein.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist die Verstellrampe des Kulissenteils in einer schlitzförmigen Kulissenführung ausgebildet, deren gegenüberliegende Führungsfläche eine Vorbeschleunigungsrampe in der Erregungsbewegung des Rollenpaketes bildet, die einen ruckfreien Übergang in den Anlauframpen-Abschnitt der Verstellrampe zur Erzeugungsbewegung darstellt. Daraus resultiert ein sanftes, gleitendes Aufsetzen des Rollenpaketes auf den Schwinghebel mit anschließend übergangsloser Erzeugungsbewegung.
Das Rollenpaket kann vorteilhaft mittels zumindest einer einfachen Schenkelfeder gegen den Nocken vorgespannt sein. Die Schenkelfeder kann bevorzugt an dem Kulissenteil mit dem einen Schenkel abgestützt sein und wirkt mit einem zweiten, verlängerten Schenkel auf das Rollenpaket, dieses gegen den Nocken vorspannend. Insbesondere bei der Verwendung eines hydraulischen Ventilspielaus- gleichselements im Ventiltrieb kann es vorteilhaft sein, wenn der Schwinghebel in der Schließstellung des Hubventils an einem Anschlag des Kulissenteils anliegt. Dabei kann das Rollenpaket aufgrund der Vorspannung der Schenkelfeder vom Schwinghebel abheben - wodurch ein ständiger Kontakt zwischen dem Rollenpaket und dem Nocken hergestellt ist - und es kann über das Ausgleichselement eine Spielfreiheit zwischen dem Schwinghebel, dem Kulissenteil und dem Ventilschaft hergestellt sein.
Bevorzugt ist zur Erzielung einer steifen und eine hohe Auslegungsgenauigkeit herstellenden Konstruktion der Schwinghebel über zumindest eine Schwinghebelachse schwenkbar im Zylinderkopf gelagert. Dabei könnte dann das hydraulische Ventilspiel-Ausgleichselement an dem mit dem Schaftende des Hubventiles zusammenwirkenden Ende des Schwinghebels angeordnet sein. Bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, einen zumindest zweiteiligen Schwinghebel zu verwenden, dessen einer Schwinghebelteil schwenkbar gelagert ist, während dessen zweiter Schwinghebelteil ähnlich einer Wippe einerseits an dem hydraulischen Ventilspielausgleichselement und andererseits an dem Schaftende des Hubventiles abgestützt ist, wobei die beiden Schwinghebelteile dazwischenliegend trieblich miteinander verbunden sind (mittels eines quer verlaufendem Mitnehmers oder einer Bolzengelenkverbindung).
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden mit weiteren Einzelheiten näher erläutert. Die schematische Zeichnung zeigt in
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen variablen Ventiltrieb im Zylinderkopf einer Hubkolben-Brennkraftmaschine entlang der Linie l-l der Fig. 2, mit einem Nocken, einem verschiebbaren Kulissenteil, einem Rollenpaket und einem auf ein Hubventil wirkenden Schwinghebel;
Fig. 2 eine Ansicht gemäß Pfeil X der Fig. 1 auf den Ventiltrieb;
Fig. 3 eine Seitenansicht des zwischen dem Kulissenteil und dem Hubventil angeordnetem zweiteiligen Schwinghebels;
Fig. 4 eine Draufsicht auf den Schwinghebel gemäß Fig. 3; Fig. 5 Grafiken des Ventiltriebs bei Vollhub; und
Fig. 6 die gleichen Grafiken bei Teilhub des Hubventiles.
In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 eine Nockenwelle bezeichnet, die drehbar in einem nur teilweise dargestellten Zylinderkopf 12 einem mehrzylindrigen Hubkolben-Brennkraftmaschine gelagert ist und Nocken 14 zur Betätigung von Einlass-Hubventilen trägt, wobei nur ein Hubventil bzw. dessen Vertil- schaft 16 dargestellt ist.
Zur Erzielung eines variablen Ventiltriebs ist im Zylinderkopf 12 ein Kulissenteil 18 über Passbohrungen 20 auf ortsfesten Führungsbolzen 22 verschiebbar angeordnet. Das Kulissenteil 18 kann mittels einer nicht dargestellten Versteileinrichtung (z. B. eine Exzenterwelle, die hydraulisch oder elektrisch verstellt wird) in Richtung des Doppelpfeiles 24 verstellt werden.
Das etwa U-förmige Kulissenteil 18 mit einer Basiswand 56 weist in den seitlichen Schenkeln 26,28 je eine Kuiissenführung mit einer Verstellrampe 30 und einer Vorbeschleunigungsrampe 32 auf.
In die nach oben offene, schlitzförmige Kulissenführung 30,32 ist ein Rollenpaket 34 verschiebbar eingesetzt. Das Rollenpaket 34 weist eine mittlere Rolle 34a auf (Fig. 2), die an dem Nocken 14 anläuft. Links und rechts dazu benachbart sind zwei weitere Rollen 34b,34c, vorgesehen, die an den Anlaufflächen 36a, 36b eines Schwinghebels 36 abwälzen, wobei die besagten Rollen rollengelagert auf einem Übertragungsbolzen 34d angeordnet sind, der mit den besagten Rampen 30,32 zusammenwirkt.
Der Schwinghebel 36 setzt sich aus einem ersten, H-förmigen Schwinghebelteil 40 und einem dazwischen liegenden Schwinghebelteil 42 zusammen, die wie folgt angeordnet sind:
Der erste Schwinghebelteil 40 ist einerseits über Lagerbohrungen 44 auf ortsfesten Schwinghebelachsen 46 schwenkbar gelagert und trägt die Anlaufflächen 36a,36b für die Rollen 34b, 34c des Rollenpaketes 34. Ferner weist der Schwinghebelteil 40 einen querverlaufenden Mitnehmer 48 auf, der auf den dazwischen angeordneten zweiten Schwinghebelteil 42 nach Art einer Wippe wirkt. Der zweite Schwinghebelteil 42 stützt sich einerseits über eine Kugelpfanne 50 an einem einen entsprechenden Kugelkopf aufweisendem Ventilspiel- Ausgleichselement 52 ab, das im Zylinderkopf 12 wie dargestellt angeordnet ist. Dessen anderes Ende trägt einen Mitnehmer 53, der mit dem Schaftende des Hubventiles 16 zusammenwirkt.
Durch die beschriebene Anordnung wird eine exakte Ventilbetätigung mit ruhendem Ventilspielsausgleichselement 52 (geringere bewegte Massen) geschaffen.
Wie insbesondere aus der Fig. 1 ersichtlich ist, liegt die Verstellrampe 30 insgesamt gesehen etwa senkrecht zur Verstellrichtung 24 des Kulissenteiles 18 und wirkt das Rollenpaket 34 auf den Schwinghebel 36, wobei dessen Anlaufflächen 36a,36b parallel zur Verstellrichtung 24 ausgerichtet sind. Der Schwinghebel 36 liegt dabei im wesentlichen unterhalb der Nockenwellen- Drehachse 10a zwischen dem tangential zum Nocken 14 verstellbaren Kulissenteil 18 und dem Hubventil 16.
Der Schwinghebel 36 (vgl. Fig. 3 und 4) bzw. dessen Schwinghebelteil 40 liegt in der gezeichneten Position gemäß Fig. 1 und 2 (entspricht dem Vollhub) bei geschlossenem Hubventil 16 an einem Anschlag 54 der Basiswand 56 des Kulissenteils 18 an, wobei der Schwinghebel 36 insgesamt über das Ventilspielausgleichselement 52 spielfrei gehalten ist.
In dieser Position weist das Rollenpaket 34 einen Leerweg s auf, betrachtet zwischen den Anlaufflächen 36a, 36b des Schwinghebels 36 und dem Grundkreis 14b des Nockens 14.
Dieser Leerweg s führt zu einem Abheben des Rollenpaktes 34 von den Anlaufflächen 36a, 36b des Schwinghebels 36, weil zwei im Kulissenteil 18 festgelegte Schenkelfedern 56 mit ihrem einen Schenkel 56a jeweils das Rollenpaket 34 federnd gegen den Nocken 14 vorspannen. Die Schenkel 56a greifen dabei, wie aus der Fig. 2 ersichtlich, jeweils zwischen der mittleren Rolle 34a und den beiden benachbarten Rollen 34b, 34c am Übertragungsbolzen 34d an, während sich ihr zweiter Schenkel 56b am Kulissenteil 18 abstützt.
Damit wird bei einer Ventilbetätigung zunächst das Rollenpaket 34 in einer Erregungsbewegung im Bereich des Leerweges s vorbeschleunigt, wobei dieser Leerweg s bei abnehmendem Ventilhub (Verstellung des Kulissenteils 18 auf der Fig. 1 der Zeichnung nach rechts) entsprechend zunimmt.
Diese Erregungsbewegung des Rollenpaketes 34 nimmt durch die dargestellte Form der Vorbeschleunigungsrampe 30 zu, bis sich der Übertragungsbolzen 34d auf den Anlauframpen-Abschnitt 30a der Verstellrampe 30 verlagert, wobei er gleichzeitig über die Rollen 34b,34c auf die Anlaufflächen 36a,36b des Schwinghebels 36 aufläuft und in der weiteren Erzeugungsbewegung das Hubventil 16 betätigt. Der Abschnitt 30a erläuft dabei im wesentlichen etwa tangential zum Nocken 14 bzw. dessen An- und Ablauframpe.
Beim Schließen des Hubventiles 16 wiederum gerät schließlich der Schwinghebel 36 an den Anschlag 54, dann hebt das Rollenpaket 34 vom Schwinghebel 36 ab, im Rahmen des gerade vorliegenden Leerweges s.
Die geometrische Auslegung des Nockens 14 und der Verstellrampen 30,32 im Kulissenteil 18 sind anhand der Grafiken gemäß Fig. 5 und 6 näher erläutert.
Dabei zeigt die Fig. 5 die Bewegungskurven bei einem Vollhub und die Fig. 6 die Bewegungskurven bei einem Teilhub des Hubventiles 16. Die senkrecht eingezeichneten Linien bezeichnen den jeweiligen Ventilhub sv.
Die Kurve a entspricht der Verstellbewegung des Rollenpaketes 34, wobei die Anteile der Erregungsbewegung dem Leerweg s des Rollenpaketes 34 entsprechen. Als wesentlich der vorliegenden Erfindung ist zu sehen, dass auch bei Vollhub (Fig. 5) ein Leerweg s vorliegt, der den Anfangspunkt der Erzeugungsbewegung (Ventilbetätigung) auf den Ast zwischen b und c der Kurve a legt, der etwa einer gleichmäßigen Ventilbeschleunigung entspricht.
Die Kurve d beschreibt die geometrische Auslegung der Verstellrampe 30, die in Verbindung mit der Auslegung der Kurve a die tatsächliche Ventilerhebung gemäß Kurve e über den Ventilhub s ergibt. Die weitere Kurve f beschreibt den Verlauf der Ventilbeschleunigung, wobei bemerkenswert ist, dass die Beschleunigungsspitzen bei Vollhub (Fig. 5) und Teilhub (Fig. 6) etwa gleich sind. Der beschriebene Ventiltrieb ermöglicht somit „füllige" Ventilerhebungskurven e für den Vollhub der Hubventile 16, ohne erhöhte Beschleunigungsspitzen bei Teilhub.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E
1. Variabler Ventiltrieb für Hubkolbenmaschinen, insbesondere Brennkraftmaschinen, mit zumindest einem Nocken einer in einem Zylinderkopf drehbar gelagerten Nockenwelle, welcher Nocken über ein in einem Kulissenteil entlang einer Verstellrampe verschiebbar geführtes Rollenpaket und einem nachgeschalteten Ventilbetätigungselement ein Hubventil betätigt, wobei der Ventilhub durch Verschieben des Kulissenteils relativ zum Nocken variabel einstellbar und das Rollenpaket gegen den Nocken federnd vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Nockengrundkreis (14b) und Ventilbetätigungselement (36) ein eine Erregungsbewegung des Rollenpaketes (34) ermöglichender Leerweg (s) vorgesehen ist.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erregungsbewegung des Rollenpaketes (34) der Anfangsbeschleunigung und der Endverzögerung der Kontur des Nockens (14, Fig. 5, Kurve a, Leerweg s) entspricht.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellrampe (30) insgesamt etwa senkrecht zur Verstellbewegung (Doppelpfeil 24) des Kulissenteils (18) ausgerichtet ist und dass das Rollenpaket (34) auf einen einerseits beweglich abgestützten Schwinghebel (36) wirkt, der im wesentlichen unterhalb der Nockenwellen-Drehachse (10a) zwischen dem tangential zum Nocken (14) verstellbaren Kulissenteil (18) und dem Schaftende des Hubventils (16) angeordnet ist.
4. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellrampe (30) einen nahezu tangential zum Nocken (14) verlaufenden Anlauframpen-Abschnitt (30a) aufweist.
5. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlaufflächen (36a,36b) des Schwinghebels (16) für das Rollenpaket (34) parallel zur Verschieberichtung (24) des Kulissenteiles (18) ausgerichtet ist.
6. Ventiltrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstellrampe (30) in einer schlitzförmigen Kulissenführung ausgebildet ist, deren gegenüberliegende Führungsfläche eine Vorbeschleunigungsrampe (32) für die Erregungsbewegung (Leerweg s) des Rolleπpaketes (34) bildet.
7. Ventiltneb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rollenpaket (34) mittels zumindest einer Schenkelfeder (56) gegen den Nocken (14) vorgespannt ist.
8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Schenkelfeder (56) mit ihrem einen Schenkel (56b) unmittelbar an den Kulissenteil (18) gehalten ist.
9. Ventiltrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinghebel (36) in der Schließstellung des Hubventiles (16) an einem Anschlag (54) des Kulissenteils (18) anliegt.
10. Ventiltrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kulissenteil (18) über entsprechende Passbohrungen (20) an am Zylinderkopf (12) befestigten Führungsstiften (22) geführt ist.
11. Ventiltrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinghebel (36) über eine oder mehrere Schwinghebelachsen (46) schwenkbar gelagert ist.
12. Ventiltrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass der Schwinghebel (36) zumindest zweiteilig ausgebildet ist, wobei der erste Schwinghebelteil (40) schwenkbar über die Schwinghebelachsen (46) gelagert ist und die Anlaufflächen (36a) für das Rollenpaket (34) aufweist und trieblich mit einem zweiten, parallel dazu angeordnetem Schwinghebelteil (42) zusammenwirkt, der einerseits an einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement (52) schwenkbar abgestützt und andererseits an dem Schaftende des Hubventiles (16) angreift.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schwinghebelteil (40) H-förmig mit zwei Hebelabschnitten mit Anlaufflächen (36a) und einem auf den zweiten Schwinghebelteil (42) wirkenden, querverlaufenden Mitnehmer (48) ausgebildet ist und dass der zweite Schwinghebelteil (42) zwischen den beiden Hebelabschnitten des ersten Schwinghebelteils (40) verläuft.
EP01927792A 2000-03-31 2001-03-23 Variable ventilsteuerung mit kulissenelement und leerweg Expired - Lifetime EP1268988B1 (de)

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