EP1387050B1 - Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einem hubvariablen Ventiltrieb - Google Patents

Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einem hubvariablen Ventiltrieb Download PDF

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EP1387050B1 EP03015070A EP03015070A EP1387050B1 EP 1387050 B1 EP1387050 B1 EP 1387050B1 EP 03015070 A EP03015070 A EP 03015070A EP 03015070 A EP03015070 A EP 03015070A EP 1387050 B1 EP1387050 B1 EP 1387050B1
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    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a cylinder head for an internal combustion engine with a variable stroke valve train according to the features in the preamble of the claim 1.
  • Object of the present invention is therefore, the backdrop as stiff as possible in the to integrate variable stroke valve train.
  • An embodiment according to claim 2 includes two technological variants the assembly of the scenery on the cylinder head. So offers, the variant of a detachable Compound, e.g. a screw, especially manufacturing advantages in terms of cost and simplicity in making the overall system. In contrast, offers the variant of pouring the scenery in the cylinder head an even higher manufacturing precision, since the finishing after the Pouring done.
  • a detachable Compound e.g. a screw
  • the embodiment according to claim 5 also reduces the production costs or the installation effort and thus the installation costs.
  • the manufacturing possibilities of the backdrop according to claim 6 ensure the Operation of the variable stroke valve train good wear characteristics, since the scenery made of a harder material than the cylinder head. In addition, it is the production as a sintered component cost and in relation to the selected Material designed for optimum wear resistance
  • Fig. 1 shows a variable-stroke valve drive 2, which is shown in a rudimentary manner Cylinder head 1 is arranged.
  • the variable stroke valve train 2 consists essentially from a pivot lever 3, with a roller element 4 and a swing fulcrum 4 ', and a gate 5 with a slide track 5', an intermediate element 7, a gas exchange valve 8, a cam 9, which is arranged on a camshaft 9 ' is and a spring 10 and an adjusting device 11.
  • the backdrop 5 is stationary poured into the cylinder head 1.
  • the pivot lever 3 is supported on the one hand via the roller element 4 on the slide track 5 'of the link 5 from and the other with a control track 6, which consists of a Leerhubkurve 6 'and a lift curve 6 " on the intermediate element 7 from.
  • the intermediate element 7 is a roller cam follower, whose role is rotatable about a rotation axis 12.
  • the rotation axis 12 is also the center of the slide track 5 'in a Nullhub ein.
  • the Intermediate element is supported on the one hand by the axis of rotation 12 on a clearance compensation element 14, here a hydraulic valve clearance compensation element, and on the other hand on the gas exchange valve 8 from. Between the control track 6 and the first roller element 4 is on the pivot lever 3 another roller element thirteenth arranged.
  • Fig. 2 shows a three-dimensional view of the cast in a cylinder head 1 Gate 5 with the adjusting device 11, on which the first roller element 4 on the one hand and on the slide track 5 'on the other hand supported. Shown is a staggered in Nockenwellenachscardi double arrangement, of which only is addressed in more detail to the reader facing arrangement. Furthermore, in approximately centrally in the pivot lever 3, the second roller element 13 can be seen, which is supported on the cam 9 of the camshaft shown 9 'shown.
  • the backdrop 5 poured directly into the cylinder head 1. It is thus an integral part of the cylinder head 1.
  • a detachable connection such as a screw, conceivable.
  • the gate 5 is made of a sintered material, but it can also be produced by forging or casting.
  • the cylinder head 1 is preferably made of a light metal alloy.
  • This backdrop block is used either for a cylinder of Not shown internal combustion engine or for all cylinders simultaneously as Backing 5.
  • the set blocks can also be forged, cast or sintered be.
  • the attachment in the cylinder head 1 is analogous to the attachment of a single Gate 5 in the cylinder head 1.

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Description

Die Erfindung betrifft einen Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einem hubvariablen Ventiltrieb gemäß der Merkmale im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von der deutschen Patentanmeldung DE 101 23 186 aus. In dieser ist Vientiltriebsvorrichtung zur variablen Hubverstellung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine beschrieben. Bei der Ventiltriebsvorrichtung steht das Gaswechselventil unter Zwischenschaltung eines Übertragungselementes mit einer um eine Drehachse beweglichen Rolle in Wirkverbindung mit einer, eine Leerhubkurve und eine Hubkurve umfassenden Steuer bahn, die in einem Endbereich eines zur Hubbetätigung des Gaswechselventils von einem Nocken einer Nockenwelle gesteuerten Schwenkhebels angeordnet ist. Der mittels einer Feder über eine Rolle dem Nocken spielfrei zugeordnete Schwenkhebei ist andernends zur variablen Hubverstellung des Gaswechselventils über einen mittels einer Verstelleinrichtung gesteuert lageveränderbaren und fixierbaren Schwingdrehpunkt längs einer Kreisbahn abgestützt. Zur Erzielung einer rein rotatorischen Bewegung bzw. reinen Schwenkbewegung des Schwenkhebels um seinen Schwingdrehpunkt bei einem reduzierten Hub des Gaswechselventils ist eine, an einem Gehäuseteil der Brennkraftmaschine angeordneten Kreisbahn als Kulisse mit einem Radius "R" um die Drehachse der Rolle des Übertragungselementes zur gesteuerten lageveränderbaren Abstützung des Schwenkhebels vorgesehen.
Ausschlaggebend für die Qualität eines gattungsgemäßen hubvariablen Ventiltriebs ist die Spielfreiheit des Schwenkhebels, sowie eine hohe Steifigkeit der einzelnen Bauelemente.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, die Kulisse möglichst steif in den hubvariablen Ventiltrieb zu integrieren.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung führt zu einer hohen Steifigkeit der gesamten Ventiltriebsanordnung. Darüber hinaus bietet die Anordnung der Kulisse direkt am Zylinderkopf günstige Montagebedingungen sowie eine hohe mechanische Bearbeitungsgenauigkeit für den gesamten Ventiltrieb bei der Fertigung.
Eine Ausgestaltung nach Patentanspruch 2 beinhaltet zwei technologische Varianten der Montage der Kulisse am Zylinderkopf. So bietet,die Variante einer lösbaren Verbindung, wie z.B. einer Schraubverbindung, vor allem fertigungstechnische Vorteile in Bezug auf Kosten und Einfachheit bei der Herstellung des Gesamtsystems. Demgegenüber bietet die Variante des Eingießens der Kulisse in den Zylinderkopf eine noch höhere fertigungstechnische Präzision, da die Endbearbeitung nach dem Eingießen erfolgt.
Die Maßnahmen gemäß der Patentansprüche 3 und 4 reduzieren nochmals in vorteilhafter Weise die Herstellkosten. Die Anzahl der Einzelbauteile wird durch diese Maßnahme verringert sowie die Montage am bzw. das Eingießen im Zylinderkopf erleichtert.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 reduziert ebenfalls die Herstellkosten bzw. den Montageaufwand und somit die Montagekosten.
Die Herstellmöglichkeiten der Kulisse gemäß Patentanspruch 6 gewährleisten beim Betrieb des hubvariablen Ventiltriebs gute Verschleißeigenschaften, da die Kulisse aus einem härteren Material gefertigt wird als der Zylinderkopf. Darüber hinaus ist die Herstellung als Sinterbauteil kostengünstig und in Bezug auf das ausgewählte Material für optimale Verschleißfestigkeit auslegbar
Bei der Ausführung gemäß Patentanspruch 7 entfallen separate Schmiermittelleitungen, wodurch die Herstellkosten des Zylinderkopfes nochmals wesentlich reduziert werden. Darüber hinaus wird aufgrund der hochintegrierten Bauweise Bauraum eingespart sowie das Gewicht des Zylinderkopfes reduziert.
Bei einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 8 übernimmt die Kulisse nicht nur die Aufgabe der Führung des Schwenkhebels sondern auch noch die Aufgabe der axialen Führung des Schwenkhebels. Weitere separate axiale Führungselemente können somit entfallen.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in zwei Figuren näher erläutert.
Fig. 1
zeigt den schematischen Aufbau eines hubvariablen Ventiltriebes,
Fig. 2
zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf eine in einem Zylinderkopf eingegossene Kulisse.
Für die selben Bauteile in Fig. 1 und Fig. 2 gelten dieselben Bezugszeichen.
Fig. 1 zeigt einen hubvariablen Ventiltrieb 2, der in einem ansatzweise dargestellten Zylinderkopf 1 angeordnet ist. Der hubvariable Ventiltrieb 2 besteht im Wesentlichen aus einem Schwenkhebel 3, mit einem Rollenelement 4 und einem Schwingdrehpunkt 4', sowie einer Kulisse 5 mit einer Kulissenbahn 5', einem Zwischenelement 7, einem Gaswechselventil 8, einem Nocken 9, der auf einer Nockenwelle 9' angeordnet ist sowie einer Feder 10 und einer Verstelleinrichtung 11. Die Kulisse 5 ist ortsfest in den Zylinderkopf 1 eingegossen. Der Schwenkhebel 3 stützt sich einerseits über das Rollenelement 4 auf der Kulissenbahn 5' der Kulisse 5 ab und andererseits mit einer Steuerbahn 6, die aus einer Leerhubkurve 6' und einer Hubkurve 6" besteht, auf dem Zwischenelement 7 ab. Das Zwischenelement 7 ist ein Rollenschlepphebel, dessen Rolle um eine Drehachse 12 drehbar ist. Die Drehachse 12 ist gleichzeitig der Mittelpunkt der Kulissenbahn 5' in einer Nullhubstellung. Das Zwischenelement stützt sich einerseits von der Drehachse 12 auf einem Spielausgleichselement 14, hier einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement, und andererseits auf dem Gaswechselventil 8 ab. Zwischen der Steuerbahn 6 und dem ersten Rollenelement 4 ist an den Schwenkhebel 3 ein weiteres Rollenelement 13 angeordnet. Dieses steht in Wirkverbindung mit dem Nocken 9. Bei Drehung der Nockenwelle 9' schwenkt der Schwenkhebel 3 und drückt mit seiner Hubkurve 6" das Gaswechselventil in eine nicht näher dargestellte Öffnungsstellung weg. Das erste Rollenelement 4 ist neben der Abstützung auf der Kulissenbahn 5' weiter an einer Verstelleinrichtung 11 abgestützt, mit der der Schwingdrehpunkt 4' des ersten Rollenelements 4 parallel zur Kulissenbahn 5' verschoben werden kann. Eine derartige Verschiebung bewirkt eine Veränderung des Ventilhubes.
Fig. 2 zeigt eine dreidimensionale Aufsicht auf die in einem Zylinderkopf 1 eingegossene Kulisse 5 mit der Verstelleinrichtung 11, auf der sich das erste Rollenelement 4 einerseits und auf der Kulissenbahn 5' andererseits abstützt. Dargestellt ist eine in Nockenwellenachsrichtung versetzte doppelte Anordnung, von der aber nur auf die dem Leser zugewandte Anordnung näher eingegangen wird. Ferner ist in etwa mittig im Schwenkhebel 3 das zweite Rollenelement 13 erkennbar, welches sich auf dem Nocken 9 der geschnitten dargestellten Nockenwelle 9' abstützt.
Um eine möglichst große Steifigkeit im hubvariablen Ventiltrieb 2 zu erreichen, ist die Kulisse 5 direkt in den Zylinderkopf 1 eingegossen. Sie ist somit integraler Bestandteil des Zylinderkopfes 1. In anderen Ausführungen ist statt des Eingießens auch eine lösbare Verbindung, wie beispielsweise eine Schraubverbindung, denkbar.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Kulisse 5 aus einem Sintermaterial hergestellt, sie kann aber auch durch Schmieden oder durch Gießen produziert werden. Der Zylinderkopf 1 besteht vorzugsweise aus einer Leichtmetalllegierung.
Ferner ist es möglich mehrere Kulissen 5 zu einem nicht dargestellten Kulissenblock zusammenzufassen. Dieser Kulissenblock dient entweder für einen Zylinder der nicht dargestellten Brennkraftmaschine oder für sämtliche Zylinder gleichzeitig als Kulisse 5. Auch die Kulissenblöcke können geschmiedet, gegossen oder gesintert sein. Die Befestigung in dem Zylinderkopf 1 ist analog der Befestigung einer einzelnen Kulisse 5 im Zylinderkopf 1.
In weiteren Ausführungsvarianten können direkt in die Kulissen 5 bzw. Kulissenblöcke Schmiermittelkanäle integriert werden, wodurch externe, bzw. separate Schmiermittelleitungen entfallen können. Darüber hinaus können die Kulissen 5, bzw. Kulissenblöcke auch derart ausgestaltet sein, dass sie gleichzeitig als axiale Führung für den Schwenkhebel 3 fungieren.
Bezugszeichenliste
1
Zylinderkopf
2
Hubvariabler Ventiltrieb
3
Schwenkhebel
4
Erstes Rollenelement
4'
Schwingdrehpunkt
5
Kulisse
5'
Kulissenbahn
6
Steuerbahn
6'
Leerhubkurve
6"
Hubkurve
7
Zwischenelement
8
Gaswechselventil
9
Nocken
9'
Nockenwelle
10
Feder
11
Verstelleinrichtung
12
Drehachse
13
Zweites Rollenelement
14
Spielausgleichselement

Claims (8)

  1. Zylinderkopfanordnung für eine Brennkraftmaschine mit einem Zylinderkopf (1) und mit einem hubvariablen Ventiltrieb (2), mit einem Schwenkhebel (3), der einerseits mit einem Rollenelement (4) mit einem Schwingdrehpunkt (4') auf einer Kulissenbahn (5') einer Kulisse (5) und andererseits mit einer Steuerbahn (6) auf einem Zwischenelement (7) zu einem Gaswechselventil (8) spielfrei (abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (3) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken (9) einer Nockenwelle (9') entgegen einer Kraft einer Feder (10) gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt (4') von einer Verstelleinrichtung (11) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (5') gesteuert verschiebbar ist,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (5) am Zylinderkopf (1) angeordnet ist.
  2. Zylinderkopfanordnung nach Patentanspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (5) lösbar mit dem Zylinderkopf (1) verbunden oder teilweise in den Zylinderkopf (1) eingegossen ist.
  3. Zylinderkopfanordnung nach Patentanspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Kulissen (5) zu einem Kulissenblock zusammenfassbar sind.
  4. Zylinderkopfanordnung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche, wobei die Brennkraftmaschine mehr als einen Zylinder aufweist,
    dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zylinder ein Kulissenblock zuordenbar ist.
  5. Zylinderkopfanordnung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass allen Zylindern der Brennkraftmaschine ein gemeinsamer Kulissenblock zuordenbar ist.
  6. Zylinderkopfanordnung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (5) oder der Kulissenblock geschmiedet oder gesintert oder gegossen ist.
  7. Zylinderkopfanordnung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass in die Kulisse (5) oder in den Kulissenblock eine Schmiervorrichtung integriert ist.
  8. Zylinderkopfanordnung nach einem der zuvor genannten Patentansprüche,
    dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkhebel (3) von der Kulisse (5) in axialer Richtung führbar ist.
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