EP1375847A2 - Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen - Google Patents

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EP1375847A2
EP1375847A2 EP03012206A EP03012206A EP1375847A2 EP 1375847 A2 EP1375847 A2 EP 1375847A2 EP 03012206 A EP03012206 A EP 03012206A EP 03012206 A EP03012206 A EP 03012206A EP 1375847 A2 EP1375847 A2 EP 1375847A2
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EP
European Patent Office
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intermediate member
engagement
transmission arrangement
cam
stroke
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Withdrawn
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EP03012206A
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Andreas Werler
Michael Seidel
Heiko Neukirchner
Lutz Stiegler
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IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
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IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
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Priority claimed from DE10226300A external-priority patent/DE10226300B4/de
Priority claimed from DE20220138U external-priority patent/DE20220138U1/de
Application filed by IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr filed Critical IAV GmbH Ingenieurgesellschaft Auto und Verkehr
Publication of EP1375847A2 publication Critical patent/EP1375847A2/de
Publication of EP1375847A3 publication Critical patent/EP1375847A3/de
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    • Y10T74/20576—Elements
    • Y10T74/20582—Levers

Definitions

  • the invention relates to a device for variable actuation of valves by means of cams, preferably for internal combustion engines according to the preamble of the main claim.
  • a generic device for the variable actuation of valves by means of cams is described with the following design.
  • a camshaft rotatably mounted in the cylinder head has a fixed position with respect to valves and their associated stroke transmission arrangement in the form of pivoting levers, which preferably act with a play compensation element on the valves closing by means of spring force.
  • An element which is variable in its position for adjusting the valve stroke is arranged so as to be pivotable about an axis which is fixedly positioned in the cylinder head and each has a supporting and control cam which extends one after the other on the circumference.
  • An intermediate member is non-positively supported on the element, which can change its position, while slidingly during the lifting movement. It is in engagement with its U-shaped inner contour on both sides on the outer contour of the support or control curve, is thus pivotably guided and is also in engagement with the cam and the stroke transmission arrangement assigned to the valve.
  • the invention has for its object a device for variable actuation of valves of the generic type to improve cheap kinematic Ratios, reduced mechanical stress and a compact To achieve the design of the hub-transmitting link.
  • control cam on the side facing the stroke transmission arrangement is arranged in a position for zero or little stroke parallel to it or running slightly inclined, there is in principle a favorable loading of the intermediate member by the forces for actuating the valve.
  • a kinematic and for the mechanical stress of the pontic favorable execution can also be achieved in that the intermediate member during of the opening stroke through the opposing engagement areas on the Control curve and the stroke transmission arrangement is pulled.
  • a camshaft 1 possibly driven by the crankshaft via an angle adjustment device, is rotatably mounted in the cylinder head ZK with a fixed axial position and has a fixed position with respect to valves 2 and their associated stroke transmission arrangement 3.
  • the valves 2 arranged in the cylinder head ZK and closing by means of spring force are each assigned a position-controlled stroke transmission arrangement 3, which is provided in the usual way with a play compensation element 31.
  • An element 4 that is variable in its position for valve stroke adjustment is arranged in the cylinder head ZK in a stationary manner, but is pivotable about the fixedly positioned pivot axis A4.
  • An intermediate member 5 is in engagement with a cam 11 of the camshaft 1 mounted in the cylinder head ZK and also via its outer contour 52 with the stroke transmission arrangement 3 associated with the valve 2, in this case a roller lever 32. Furthermore, it is supported on the element 4, which is variable in its position, with its opening inner contour 51 in a force-locking manner and is pivotably guided by it.
  • the element 4 has a support curve 41 and a control curve 42, these curves 41; 42 extend one after the other on the circumference.
  • the intermediate member 5 moves in a sliding or rolling manner on the support 41 and the control cam 42. This ensures prismatic support for all possible positions or positions of the intermediate member 5.
  • the intermediate member 5 is always under the action of the force of a spring F, the direction of action of which keeps the intermediate member 5 in engagement with the cam 11 and the variable element 4.
  • a spring F which is designed as a spiral spiral spring, engages with its end FE5 and is preferably arranged to extend around the pivot axis A4. It continues to be supported directly or indirectly against the cylinder head ZK.
  • a spring F is shown, which is guided in the cylinder head ZK and is effective in the same way as previously described.
  • the control curve 42 on the variable element 4 is arranged on the side facing the stroke transmission arrangement 3 and runs parallel or slightly inclined to the stroke transmission arrangement 3, see FIG. 6.
  • the lines of engagement EL between the control cam 42 and the intermediate member 5 and the stroke transmission arrangement 3 and the intermediate member 5 should advantageously extend in the area in the area of movement that extends around the connecting line VL between the pivot axis A4 of the variable element 4 and the engagement line EL between the stroke transmission arrangement 3 and the intermediate member 5 extends, see FIG. 7.
  • a favorable mechanical load on the intermediate member 5 results if the intermediate member 5 is pulled through the opposing engagement areas on the control cam 42 and the stroke transmission arrangement 3 during the opening stroke, see FIGS. 1 and 2.
  • the line of engagement between the stroke transmission arrangement 3 and the intermediate member 5 should advantageously run between the lines of engagement of the intermediate member 5 on the variable element 4.
  • the play compensation element 31 introduces a force and thus a moment into the intermediate member 5 via the stroke transmission arrangement 3, which ensures a constant contact of the intermediate member 5 with the variable element 4.
  • a rotatably mounted roller 53; 54 arranged, as shown in Fig. 2.
  • a substantial reduction in friction losses can be achieved. Due to the relatively lower forces compared to the aforementioned engagement areas, the intermediate member 5 can be in sliding engagement with the support curve 41.
  • a lubrication device S should be assigned to this engagement area.
  • Such a design is structurally simple and limits the masses that can be moved in the kinematic system.
  • the outer contour of the support curve 41 of the element 4, which is variable in its position, is formed in a region which is in engagement with the cam 11 during the passage of the base circle by an arc around the pivot axis A4.
  • the circular arc in the region of the stroke can merge into an increasing contour 41A, which together with the control curve 42 influences the movement of the intermediate member 5 for generating the stroke from the valve 2, see FIG. 2.
  • the variable element 4 can be mounted in an advantageous and stable manner with a circle segment 40 in the cylinder head ZK, which is arranged opposite the area of engagement of the intermediate member 5 on the control curve 42, see FIG. 2.
  • a kinematically similar device as in Fig. 1, but simplified and schematic, is shown.
  • the stroke transmission arrangement 3 can of course also be provided with a play compensation element 31, as shown in FIG. 1.
  • the element 4, which is variable in its position, has a support 41 and a control curve 42, each extending one after the other on the circumference. On these two curves 41; 42, the intermediate member 5 with its opening inner contour 51 is non-positively supported during the lifting movement. This always results in prismatic support with different positions of the intermediate member 5.
  • the outer contour of the support curve 41 of the element 4, which is variable in its position, forms an arc around the pivot axis A4.
  • the intermediate member 5 is under the action of a spring F, which is advantageously supported in the area of the roller 53 in a sliding manner on the intermediate member 5 and is supported on the cylinder head ZK. 4, the device according to the invention is shown with the valve in the closed position.
  • the respective engagement planes on the intermediate member 5 between the control cam 42 and the stroke transmission arrangement 3 run approximately parallel to one another, the engagement lines EL lying on the connecting line VL between the swivel axis A4 and the axis A33 of a roller 33 on the swivel or roller lever 32.
  • a structurally advantageous design results if the support of the stroke transmission arrangement 3 is arranged in an area under the camshaft 1, but this is not shown separately.
  • Fig. 3 shows a valve train in the basic setting with the valve closed.
  • the Roller 53 still rolls on the base circle of cam 11. With further rotation this aforementioned position counterclockwise, the roller 53 of the Elevation of the cam 11 steadily in the direction of the valve opening until the outermost cam contour, see Fig. 5.
  • the intermediate member 5 slides with the line contact on the support 41 and the control curve 42 and in the direction of the longitudinal extent via the roller 33 of the stroke transmission arrangement 3.
  • the position shown in FIG. 5 arises with Fully open valve - maximum stroke - in the mechanism.
  • a variably adjustable opening of the valve can be achieved.
  • Fig. 6 the setting for a permanently closed valve is shown.
  • the variable element 4 with the support 41 and the control cam 42 has been changed in its rotational position compared to FIG. 5, with which another area on the control cam 42 for the engagement of the intermediate member 5 during the movement initiated by the cam 11 is swept, whereby however, no stroke of the valve 2 results.
  • the cam 11 rotates counterclockwise from the effective range of the base circle, the roller 53 and thus the intermediate member 5 are continuously urged by the elevation of the cam 11 in the direction of valve opening until the highest cam contour is reached.
  • the now pivoted-back contour of the control cam 42 causes the intermediate member 5 to slide only in the direction of the longitudinal extent over the rocker or roller lever 32, without forcing it towards the valve 2.
  • the intermediate member 5 pivots on a circular arc contour KB, which extends around the pivot axis A4 of the variable element 4, between this circular arc contour KB and the rocker or roller lever 32, see FIG. 6. From the comparison of the position of the end FE5 of the spring F in Figures 4; 5 and 6, the respective positions of the intermediate member 5 can be seen when the cam 11 passes through the base circle and at the maximum cam stroke.
  • a valve train according to the invention is shown in the closed position of the valve during the passage of the cam base circle.
  • the intermediate member 5 has a roller 54 which is in engagement with the control cam 42 of the element 4 which is variable in its position.
  • the line of engagement EL between the intermediate member 5 and the stroke transmission arrangement 3 lies on the connecting line VL between the pivot axis A4 and the axis A33 of the roller 33 on the stroke transmission arrangement 3.
  • the engagement planes EE on the intermediate member 5 between the control curve 42 and the stroke transmission arrangement 3 run slightly inclined to one another, thereby the line of engagement EL between the roller 54 and the cam 42 lies in an area near the connecting line VL.
  • the support curve 41 is radially set back and axially offset with respect to the control curve 42. However, this is irrelevant to the inventive features of this document.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen mittels Nocken, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen der gattungsgemäßen Art zu verbessern, um günstige kinematische Verhältnisse, verminderte mechanische Beanspruchungen und eine kompakte Gestaltung des hubübertragenden Zwischengliedes zu erzielen. Erfindungsgemäß wird das dadurch erreicht, dass die Steuerkurve auf jener der Hubübertragungsanordnung zugekehrten Seite bei einer Stellung für Null- oder geringen Hub zu dieser parallel oder wenig geneigt verlaufend angeordnet ist. Generell ist es auch kinematisch vorteilhaft, die Stützkurve am in seiner Stellung veränderlichen Element für das Zwischenglied auf der dem Nocken zugewandten Hälfte des in seiner Stellung veränderlichen Elementes anzuordnen. Besonders günstige Belastungsverhältnisse für das Zwischenglied ergeben sich, wenn im Bewegungsbereich hoher Ventilbetätigungskräfte die Eingriffslinien zwischen Steuerkurve und Zwischenglied sowie Hubübertragungsanordnung und Zwischenglied in einem Bereich verlaufen, der sich nahe um die Verbindungsgerade zwischen der Drehachse des veränderlichen Elements und der Eingriffslinie zwischen Hubübertragungsanordnung und Zwischenglied erstreckt. Eine kinematisch und für die mechanische Beanspruchung des Zwischengliedes günstige Ausführung ist auch dadurch zu erzielen, dass das Zwischenglied während des Öffnungshubes durch die sich gegenüberliegenden Eingriffsbereiche an der Steuerkurve und der Hubübertragungsanordnung gezogen wird. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen mittels Nocken, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
In der unveröffentlichten Anmeldung DE 100 61 618.6 ist eine gattungsgemäße Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen mittels Nocken mit folgender Bauart beschrieben.
Eine im Zylinderkopf drehbar gelagerte Nockenwelle weist eine feste Lage zu Ventilen und deren zugeordneten Hubübertragungsanordnung in Form von Schwenkhebeln auf, die vorzugsweise mit einem Spielausgleichselement auf die mittels Federkraft schließenden Ventile wirken.
Ein zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliches Element ist um eine ortsfest im Zylinderkopf positionierte Achse schwenkbar gelagert angeordnet und weist je eine sich am Umfang nacheinander angeordnet erstreckende Stütz- und Steuerkurve auf. Ein Zwischenglied ist an dem in seiner Stellung veränderlichen Element kraftschlüssig, während der Hubbewegung gleitend, abgestützt. Es steht mit seiner U-förmig öffnenden Innenkontur beidseitig auf der Außenkontur der Stütz- bzw. Steuerkurve im Eingriff, ist damit schwenkbar geführt und steht zusätzlich mit dem Nocken sowie der dem Ventil zugeordneten Hubübertragungsanordnung im Eingriff.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen der gattungsgemäßen Art zu verbessern, um günstige kinematische Verhältnisse, verminderte mechanische Beanspruchungen und eine kompakte Gestaltung des hubübertragenden Zwischengliedes zu erzielen.
Erfindungsgemäß wird dies sowohl durch eine Gestaltung gemäß dem kennzeichnenden Teil vom Hauptanspruch als auch vom zweiten Anspruch erreicht.
Infolge dessen, dass die Steuerkurve auf jener der Hubübertragungsanordnung zugekehrten Seite bei einer Stellung für Null- oder geringen Hub zu dieser parallel oder wenig geneigt verlaufend angeordnet ist, ergibt sich prinzipiell eine günstige Belastung des Zwischengliedes durch die Kräfte zum Betätigen des Ventils. Generell ist es auch kinematisch vorteilhaft, die Stützkurve am in seiner Stellung veränderlichen Element für das Zwischenglied auf der dem Nocken zugewandten Hälfte des in seiner Stellung veränderlichen Elementes anzuordnen.
Besonders günstige Belastungsverhältnisse für das Zwischenglied ergeben sich, wenn im Bewegungsbereich hoher Ventilbetätigungskräfte die Eingriffslinien zwischen Steuerkurve und Zwischenglied sowie Hubübertragungsanordnung und Zwischenglied in einem Bereich verlaufen, der sich nahe um die Verbindungsgerade zwischen der Drehachse des veränderlichen Elementes und der Eingriffslinie zwischen Hubübertragungsanordnung und Zwischenglied erstreckt.
Eine kinematisch und für die mechanische Beanspruchung des Zwischengliedes günstige Ausführung ist auch dadurch zu erzielen, dass das Zwischenglied während des Öffnungshubes durch die sich gegenüberliegenden Eingriffsbereiche an der Steuerkurve und der Hubübertragungsanordnung gezogen wird.
Neben günstigen kinematischen Verhältnissen sind im Zwischenglied Druck- und nur in geringem Maße Biegebeanspruchungen bei der Ventilbetätigung dadurch zu erzielen, wenn in geschlossener Stellung des Ventils die jeweiligen Eingriffsebenen am Zwischenglied zwischen der Steuerkurve und der Hubübertragungsanordnung etwa parallel oder wenig geneigt zueinander verlaufen und die Eingriffslinien in einem Bereich liegen, der sich nahe um die Verbindungslinie zwischen der Schwenkachse und der Achse einer Rolle an der Hubübertragungsanordnung erstreckt.
In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen, insbesondere zum Verringern von Reibverlusten, genannt, die in der Beschreibung im Zusammenhang erläutert werden.
Anhand von Zeichnungen werden nachfolgend schematisiert dargestellte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1
eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem Schwenkhebel in der Hubübertragungsanordnung und einem mit dem veränderlichen Element im Gleiteingriff stehenden Zwischenglied,
Fig. 2
eine erfindungsgemäße Einrichtung der vorgenannten Art, jedoch mit einem mit dem veränderlichen Element im Wälzeingriff stehenden Zwischenglied,
Fig. 3
eine erfindungsgemäße Einrichtung mit einem Schwenkhebel in der Hubübertragungsanordnung in schematisierter Darstellung,
Fig. 4
eine erfindungsgemäße Einrichtung entsprechend Fig. 3 mit zusätzlicher Darstellung der Merkmale nach Anspruch 4 ,
Fig. 5
eine erfindungsgemäße Einrichtung entsprechend Fig. 3 bei voll geöffnetem Ventil - Maximaler Ventilhub - bei maximalem Hub des Nockens,
Fig. 6
eine erfindungsgemäße Einrichtung entsprechend Fig. 3 in Null-Hub-Einstellung für das Ventil bei maximalem Hub des Nockens,
Fig. 7
eine erfindungsgemäße Einrichtung bei Durchlauf des Nockengrundkreises mit den Eingriffslinien und Eingriffebenen zwischen jeweils dem Zwischenglied und der Hubübertragungsanordnung bzw. dem in seiner Stellung veränderlichen Element.
In Fig. 1 ist eine Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen mittels Nocken, vorzugsweise für Verbrennungsmotoren dargestellt. Eine von der Kurbelwelle ggf. über eine Winkelverstelleinrichtung angetriebene Nockenwelle 1 ist im Zylinderkopf ZK drehbar mit fester Achslage gelagert und weist eine feste Lage zu Ventilen 2 und deren zugeordneter Hubübertragungsanordnung 3 auf. Den im Zylinderkopf ZK angeordneten, mittels Federkraft schließenden Ventilen 2 ist jeweils eine lagefest geführte Hubübertragungsanordnung 3 zugeordnet, die in üblicher Weise mit einem Spielausgleichselement 31 versehen ist.
Ein zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliches Element 4 ist im Zylinderkopf ZK ortsfest, jedoch um die fest positionierte Schwenkachse A4 schwenkbar angeordnet.
Ein Zwischenglied 5 steht mit einem Nocken 11 der im Zylinderkopf ZK gelagerten Nockenwelle 1 und außerdem über seine Außenkontur 52 mit der dem Ventil 2 zugeordneten Hubübertragungsanordnung 3, in diesem Falle einem Rollenhebel 32, im Eingriff. Weiterhin ist es an dem in seiner Stellung veränderlichen Element 4 mit seiner sich öffnenden Innenkontur 51 zweifach kraftschlüssig abgestützt und wird dabei von diesem schwenkbar geführt. Für das Abstützen weist das Element 4 jeweils eine Stütz- 41 und Steuerkurve 42 auf, wobei diese Kurven 41; 42 sich am Umfang nacheinander erstrecken. Während der Hubbewegung bewegt sich das Zwischenglied 5 gleitend oder wälzend jeweils auf der Stütz- 41 und der Steuerkurve 42. Dies sichert eine prismatische Abstützung für alle möglichen Lagen bzw. Stellungen des Zwischengliedes 5.
Das Zwischenglied 5 steht stets unter der Wirkung der Kraft einer Feder F, deren Wirkrichtung das Zwischenglied 5 mit dem Nocken 11 und dem veränderlichen Element 4 im Eingriff hält. Dies ist in den Figuren 1 sowie 3 bis 7 beispielhaft dargestellt. Am Zwischenglied 5 greift eine Feder F, die als gewundene Biegefeder ausgeführt ist, mit ihrem Ende FE5 an und ist vorzugsweise um die Schwenkachse A4 erstreckend angeordnet. Sie stützt sich weiterhin gegen den Zylinderkopf ZK direkt oder mittelbar ab.
In den Figuren 3 bis 7 ist eine Feder F gezeigt, die im Zylinderkopf ZK geführt ist und dabei in gleicher Weise wie vorher beschrieben wirksam ist.
Die Steuerkurve 42 am veränderlichen Element 4 ist erfindungsgemäß jeweils auf der der Hubübertragungsanordnung 3 zugekehrten Seite angeordnet und verläuft dabei bei einer Stellung für Null- oder geringen Hub zu dieser parallel oder wenig geneigt, siehe Fig. 6.
Dabei sollten vorteilhaft im Bewegungsbereich hoher Ventilbetätigungskräfte die Eingriffslinien EL zwischen Steuerkurve 42 und Zwischenglied 5 sowie Hubübertragungsanordnung 3 und Zwischenglied 5 in einem Bereich verlaufen, der sich um die Verbindungslinie VL zwischen der Schwenkachse A4 des veränderlichen Elementes 4 und der Eingriffslinie EL zwischen Hubübertragungsanordnung 3 und Zwischenglied 5 erstreckt, siehe hierzu Fig. 7.
Eine günstige mechanische Belastung des Zwischengliedes 5 ergibt sich, wenn das Zwischenglied 5 während des Öffnungshubes durch die sich gegenüberliegenden Eingriffsbereiche an der Steuerkurve 42 und der Hubübertragungsanordnung 3 gezogen wird, siehe Figuren 1 und 2.
Vorteilhaft sollte beim eingestellten Zustand - geschlossenes Ventil - die Eingriffslinie zwischen Hubübertragungsanordnung 3 und Zwischenglied 5 zwischen den Eingriffslinien des Zwischengliedes 5 am veränderlichen Element 4 verlaufen. Bei solcher Gestaltung leitet das Spielausgleichselement 31 über die Hubübertragungsanordnung 3 eine Kraft und damit ein Moment in das Zwischenglied 5 ein, welches eine stetige Anlage des Zwischengliedes 5 am veränderlichen Element 4 gewährleistet.
Vorteilhaft ist am Zwischenglied 5 für den jeweiligen Eingriff am Nocken 11 und an der Steuerkurve 42 je eine drehbar gelagerte Rolle 53; 54 angeordnet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Mit einer solchen Ausführung und ergänzt mit einer Rolle 33 an der Hubübertragungsanordnung 3, die mit dem Zwischenglied 5 im Eingriff steht, kann eine wesentliche Minderung von Reibungsverlusten erzielt werden.
Aufgrund der verhältnismäßig geringeren Kräfte gegenüber den vorgenannten Eingriffsbereichen kann das Zwischenglied 5 mit der Stützkurve 41 im Gleiteingriff stehen. Hierzu sollte diesem Eingriffsbereich eine Schmiereinrichtung S zugeordnet sein. Eine solche Gestaltung ist konstruktiv einfach und schränkt zu bewegende Massen im kinematischen System ein.
Auch ist es möglich, eine weitere Rolle 55 am Zwischenglied 5 anzuordnen, welche mit der Außenkontur der Stützkurve 41 im Eingriff steht. Dies vermindert zwar Reibverluste, jedoch erhöht es die Masse und begrenzt die Größe des realisierbaren Radius für die Krümmung der Eingriffsfläche am Zwischenglied 5, siehe hierzu Fig. 2.
Die Außenkontur der Stützkurve 41 des in seiner Stellung veränderlichen Elementes 4 ist in einem Bereich, der sich während des Durchlaufes des Grundkreises am Nocken 11 im Eingriff befindet, durch einen Kreisbogen um die Schwenkachse A4 gebildet. Ergänzend kann der Kreisbogen im Bereich des Hubes in eine ansteigende Kontur 41A übergehen, die zusammen mit der Steuerkurve 42 die Bewegung des Zwischengliedes 5 zum Erzeugen des Hubes vom Ventil 2 beeinflusst, siehe hierzu Fig. 2.
In vorteilhafter und stabiler Weise kann das veränderliche Element 4 mit einem Kreissegment 40 im Zylinderkopf ZK gelagert sein, welches gegenüber dem Bereich des Eingriffs des Zwischengliedes 5 an der Steuerkurve 42 angeordnet ist, siehe hierzu Fig. 2.
In Fig. 3 ist eine kinematisch gleichartige Einrichtung wie in Fig. 1, jedoch vereinfacht und schematisiert, dargestellt. Die Hubübertragungsanordnung 3 kann selbstverständlich auch mit einem Spielausgleichselement 31 versehen sein, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
Das in seiner Stellung veränderliche Element 4 weist sich nacheinander am Umfang erstreckend je eine Stütz- 41 und eine Steuerkurve 42 auf. Auf diesen beiden Kurven 41; 42 stützt sich das Zwischenglied 5 mit seiner sich öffnenden Innenkontur 51 während der Hubbewegung kraftschlüssig ab. Dies ergibt stets eine prismatische Abstützung bei unterschiedlichen Lagen des Zwischengliedes 5. Die Außenkontur der Stützkurve 41 des in seiner Stellung veränderlichen Elementes 4 bildet ein Kreisbogen um die Schwenkachse A4.
Das Zwischenglied 5 steht unter der Wirkung einer Feder F, die vorteilhaft im Bereich der Rolle 53 am Zwischenglied 5 gleitend abgestützt sowie am Zylinderkopf ZK geführt gegengelagert ist.
In Fig. 4 ist die erfindungsgemäße Einrichtung bei geschlossener Stellung des Ventils gezeigt. Die jeweiligen Eingriffsebenen am Zwischenglied 5 zwischen der Steuerkurve 42 und der Hubübertragungsanordnung 3 verlaufen etwa parallel zueinander, wobei die Eingriffslinien EL auf der Verbindungslinie VL zwischen der Schwenkachse A4 und der Achse A33 einer Rolle 33 am Schwenk- bzw. Rollenhebel 32 liegen.
Eine baulich vorteilhafte Gestaltung ergibt sich, wenn die Abstützung der Hubübertragungsanordnung 3 in einem Bereich unter der Nockenwelle 1 angeordnet ist, die ist jedoch nicht gesondert dargestellt.
Funktion und Bewegungen in erfindungsgemäßen Einrichtungen
Fig. 3 zeigt einen Ventiltrieb in der Grundeinstellung bei geschlossenem Ventil. Die Rolle 53 rollt noch auf dem Grundkreis des Nockens 11. Bei weiterer Drehung aus dieser vorgenannten Stellung gegen den Uhrzeigersinn wird die Rolle 53 von der Erhebung des Nockens 11 stetig in Richtung des Ventilöffnens bis zum Erreichen der äußersten Nockenkontur gedrängt, siehe Fig. 5. Während dieses Bewegungsablaufes gleitet das Zwischenglied 5 mit Linienberührung auf der Stütz-41 und der Steuerkurve 42 und in Richtung der Längserstreckung über die Rolle 33 des Hubübertragungsanordnung 3. Es stellt sich die in Fig. 5 gezeigte Stellung mit voll geöffnetem Ventil - Maximaler Hub - im Mechanismus ein.
Durch die Gestaltung und die eingestellte Winkelstellung des Elementes 4 mit der Steuerkurve 42 kann ein variabel einstellbares Öffnen des Ventils erzielt werden. In Fig. 6 ist die Einstellung für ständig geschlossenes Ventil gezeigt. Das veränderliche Element 4 mit der Stütz- 41 und der Steuerkurve 42 ist gegenüber Fig. 5 in seiner Verdrehstellung geändert worden, womit ein anderer Bereich an der Steuerkurve 42 für den Eingriff des Zwischengliedes 5 bei der vom Nocken 11 eingeleiteten Bewegung überstrichen wird, wobei sich jedoch kein Hub des Ventils 2 ergibt.
Bei Drehung des Nockens 11 aus dem Wirkbereich des Grundkreises gegen den Uhrzeigersinn wird die Rolle 53 und damit das Zwischenglied 5 von der Erhebung des Nockens 11 stetig in Richtung des Ventilöffnens bis zum Erreichen der höchsten Nockenkontur gedrängt. Die jetzt zurückgeschwenkte Kontur der Steuerkurve 42 bewirkt, dass das Zwischenglied 5 nur in Richtung der Längserstreckung über den Kipp- oder Rollenhebel 32 gleitet, ohne dass es diesen in Richtung des Ventils 2 drängt. Das Zwischenglied 5 schwenkt auf einer Kreisbogenkontur KB, welche sich um die Schwenkachse A4 des veränderlichen Elementes 4 erstreckt, zwischen dieser Kreisbogenkontur KB und dem Kipp- oder Rollenhebel 32, siehe Fig. 6.
Aus dem Vergleich der Lage des Endes FE5 der Feder F in den Figuren 4; 5 und 6 sind die jeweiligen Lagen des Zwischengliedes 5 beim Durchlauf des Nockens 11 am Grundkreis und bei maximalem Nockenhub erkennbar.
In Fig. 7 ist ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb in geschlossener Stellung des Ventils beim Durchlauf des Nockengrundkreises gezeigt. Das Zwischenglied 5 weist abweichend von den Ausführungen der Figuren 3 bis 6 eine Rolle 54 auf, die mit der Steuerkurve 42 des in seiner Stellung veränderlichen Elementes 4 im Eingriff steht. Die Eingriffslinie EL zwischen Zwischenglied 5 und Hubübertragungsanordnung 3 liegt auf der Verbindungslinie VL zwischen der Schwenkachse A4 und der Achse A33 der Rolle 33 an der Hubübertragungsanordnung 3. Die Eingriffsebenen EE am Zwischenglied 5 zwischen der Steuerkurve 42 und der Hubübertragungsanordnung 3 verlaufen wenig zueinander geneigt, dabei liegt die Eingriffslinie EL zwischen Rolle 54 und Steuerkurve 42 in einem Bereich nahe der Verbindungslinie VL.
Bei dieser Ausführung ist die Stützkurve 41 radial zurückgesetzt und axial versetzt gegenüber der Steuerkurve 42 ausgeführt. Dies ist jedoch für die erfinderischen Merkmale dieser Schrift unerheblich.
Bezugszeichen
1
Nockenwelle
11
Nocken
2
Ventil
3
Hubübertragungsanordnung
31
Spielausgleichselement
32
Rollenhebel
33
Rolle
4
Element, in seiner Stellung veränderlich, schwenkbar
40
Kreissegment
41
Stützkurve
42
Steuerkurve
5
Zwischenglied
51
Innenkontur
52
Außenkontur
53
Rolle
54
Rolle
55
Rolle
41A
ansteigende Kontur von 41
A4
Schwenkachse von 4
A33
Achse von 33
EE
Eingriffseben
EL
Eingriffslinie
F
Feder, die an 5 angreift und gegen 3; 4 und 11 anlegt
FE5
Ende der Feder an 5
KB
Kreisbogenkontur
S
Schmiereinrichtung
VL
Verbindungslinie
ZK
Zylinderkopf

Claims (13)

  1. Einrichtung zur variablen Betätigung von Ventilen für Verbrennungsmotoren, die in einem Zylinderkopf (ZK) mit einer ortsfest gelagerten Nockenwelle (1), mit durch Federkraft schließenden Ventilen (2) und zusammen mit jeweils einer jedem der Ventile (2) zugeordneten lagefest im Zylinderkopf (ZK) geführten Hubübertragungsanordnung (3) angeordnet ist und folgende Merkmale aufweist:
    ein zur Ventilhubeinstellung in seiner Stellung veränderliches Element (4) ist im Zylinderkopf (ZK) ortsfest geführt und dabei um eine im Zylinderkopf (ZK) fest positionierte Schwenkachse (A4) schwenkbar angeordnet und weist sich nacheinander am Umfang erstreckend eine Stützkurve (41) und eine Steuerkurve (42) auf,
    ein Zwischenglied (5) ist an dem in seiner Stellung veränderlichen Element (4) mit einer sich öffnenden Innenkontur (51) sowohl auf der Stützkurve (41) als auch der Steuerkurve (42) kraftschlüssig und während der Hubbewegung gleitend abgestützt und geführt,
    das Zwischenglied (5) steht weiterhin mit einem Nocken (11) der Nockenwelle (1) sowie der Hubübertragungsanordnung (3) im Eingriff,
    die am in seiner Stellung veränderlichen Element (4) angeordnete Steuerkurve (42) ist auf jener der Hubübertragungsanordnung (3) zugekehrten Seite bei einer Stellung für Null- oder geringen Hub zu dieser parallel oder wenig geneigt verlaufend angeordnet.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Stützkurve (41) auf der dem Nocken (11) zugewandten Hälfte des in seiner Stellung veränderlichen Elementes (4) angeordnet ist.
  3. Einrichtung nach einem oder beiden vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass im Bewegungsbereich hoher Ventilbetätigungskräfte die Eingriffslinien (EL) zwischen Steuerkurve (42) und Zwischenglied (5) sowie Hubübertragungsanordnung (3) und Zwischenglied (5) in einem Bereich verlaufen, der sich um die Verbindungslinie (VL) zwischen der Drehachse (A4) des in seiner Stellung veränderlichen Elementes (4) und der Eingriffslinie (EL) zwischen Hubübertragungsanordnung (3) und Zwischenglied (5) erstreckt.
  4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder den Ansprüchen 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass in geschlossener Stellung des Ventils (2) die jeweiligen Eingriffsebenen (EE) am Zwischenglied (5) zwischen der Steuerkurve (42) und der Hubübertragungsanordnung (3) etwa parallel oder wenig geneigt zueinander verlaufen und die Eingriffslinien (EL) in einem Bereich liegen, der sich nahe um die Verbindungslinie (VL) zwischen der Schwenkachse (A4) und der Achse (A33) einer Rolle (33) an der Hubübertragungsanordnung (3) erstreckt.
  5. Einrichtung nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (5) während des Öffnungshubes durch die sich gegenüberliegenden Eingriffsbereiche an der Steuerkurve (42) und der Hubübertragungsanordnung (3) gezogen wird.
  6. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3,
    dadurch gekennzeichnet, dass beim Zustand - geschlossenes Ventil - die Eingriffslinie (EL) zwischen Hubübertragungsanordnung (3) und Zwischenglied (5) zwischen den Eingriffslinien (EL) des Zwischengliedes (5) an dem in seiner Stellung veränderlichen Element (4) verläuft.
  7. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass am Zwischenglied (5) eine gegen den Zylinderkopf (ZK) mittelbar oder direkt abgestützte Feder (F) angreift, deren Kraft das Zwischenglied (5) mit dem Nocken (11) im Eingriff hält.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass am Zwischenglied (5) ein Kraftarm einer Feder (F) angreift, die als gewundene Biegefeder ausgeführt und um die Schwenkachse (A4) angeordnet ist.
  9. Einrichtung nach Anspruch 7,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (F) im Bereich der Rolle (53) am Zwischenglied (5) gleitend und am Zylinderkopf (ZK) ortsfest abgestützt ist.
  10. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass eine Rolle (33) an der Hubübertragungsanordnung (3) mit dem Zwischenglied (5) im Eingriff steht.
  11. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenglied (5) für den jeweiligen Eingriff am Nocken (11) und an der Steuerkurve (42) jeweils eine drehbar gelagerte Rolle (53; 54) aufweist sowie an der Stützkurve (41) im Gleiteingriff abgestützt ist.
  12. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Abstützung der Hubübertragungsanordnung (3) in einem Bereich unter der Nockenwelle (1) abgestützt ist.
  13. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorherigen Ansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass das veränderliche Element (4) mit einem gegenüber dem Bereich des Eingriffs des Zwischengliedes (5) an der Steuerkurve (42) angeordneten Kreissegment (40) im Zylinderkopf (ZK) gelagert ist.
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