EP1503048A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP1503048A1
EP1503048A1 EP04010397A EP04010397A EP1503048A1 EP 1503048 A1 EP1503048 A1 EP 1503048A1 EP 04010397 A EP04010397 A EP 04010397A EP 04010397 A EP04010397 A EP 04010397A EP 1503048 A1 EP1503048 A1 EP 1503048A1
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EP
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cam
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ring elements
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Willi Schultz
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Dr Ing HCF Porsche AG
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Dr Ing HCF Porsche AG
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    • F01L13/0036—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 the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
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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
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a valve train for an internal combustion engine according to the preamble of claim 1
  • a known valve train, EP 0 798 451 B1 for an internal combustion engine comprises a Camshaft with a sliding cam device.
  • the sleeve-like on the camshaft arranged sliding cam device is with spaced lifting curves and adjacent cam tracks provided with different cam shapes.
  • the lift curves work to adjust the sliding cam device with control pins having actuators together.
  • This valve train offers significant Potentials to be a highly effective variable with comparatively simple means To realize valve control for an internal combustion engine, with the aim of the latter in terms of performance and consumption.
  • valve train 2 From an internal combustion engine 1, which is suitable for installation in motor vehicle, is only one valve train 2 with intake valves 3 and 4 and exhaust valves 4 and 5 - four-valve technology - Shown, each disposed above a combustion chamber of a cylinder are, the latter are not shown.
  • the camshaft 6 and the Intake valves 3 and 4 interact in the manner of a variable valve timing.
  • camshaft 6 is provided with a bush-like disk cam device 10, although axially movable - in the direction A-A - is mounted on the camshaft 6, however rotatably connected to the latter, wherein the camshaft 6 and the Sliding cam device 10 with the interposition of a positive Hub connection 11 cooperate, which in the exemplary embodiment a Dahlnutprofil or a serrated profile is - Fig. 3 -.
  • the sliding cam device 10 has three cam tracks 12, 13 and 14 with different Cam shapes NI, Nil and NIII, leading to a cam block 15th summarized next to each other, the cam block 15 is on both sides of Hubkurven 16 and 17 limited.
  • control pins 18, 19, 20 and 21 having actuators 22,23,24 and 25 provided, the example.
  • Electromagnetic or hydraulic genus which is arranged radially to the sliding cam device 10.
  • the control pins 18, 19, 20 or 21 are engaged with the e.g. as U-shaped recesses 26 and 27 - Fig. 2 - formed stroke curves 16th and 17.
  • the lifting curves 16 and 17 of the cam tracks 12, 13 and 14 bearing Slide cam means 10 indicate the engaged control pins 18, 19, 20 and 21 different Hubkurvensetechnischen Hks on.
  • the lift curve sections Hks the Lifting curves 16 and 17 are according to the outer peripheries of the sliding cam device 10 reproducing figures Fig. 4 and 5 formed by an inlet section 28, a first centering section 29, an adjustment section 30 and a second centering section 31, connected to an extension section 32.
  • a range of recesses 26 and 27 for the control pins 18,19,19 and 21 between the beginning of the inlet section 28 and the End of the second centering 31 is designated AfdS - Fig. 5 -.
  • the inlet section 28 tapers in the direction of the first centering section 29 in the manner of a funnel 33.
  • Dem Funnel 33 is preceded by a first adjustment section 34.
  • the second Centering section 31 a locking section 35 and a second adjustment section 36th downstream.
  • a locking device 37 - Fig. 2 - which at a inner peripheral surface 38 of the sliding cam device 10 three radial circumferential Grooves 39, 40 and 41, wherein the camshaft 6 in the region of the grooves 39, 40th and 41 with a cylindrical recess 42 for a detent ball 43 and a Coil spring 44 is provided.
  • one of the cam tracks 12, 13 or 14 the roller cam follower 9 and thus also the inlet valves 3 and 4 actuate.
  • the Internal combustion engine 1 operates the variable valve timing, i. the Actuators 22, 23, 24 or 25 are activated and one of the control pins 18, 19,20 or 21 brought into engagement with the recesses 26 or 27, due to the Adjusting section 30 to an axial movement of the sliding cam device 10 in the direction A-A and thus to a defined circuit of one of the cam tracks 12,13 or 14th leads.

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Abstract

Dieser Ventiltrieb ist für eine Brennkraftmaschine geeignet, die eine Nockenwelle (6) mit einer Schiebenockeneinrichtung (10) besitzt. Die Schiebenockeneinrichtung (10) ist mit nebeneinanderliegenden Nockenbahnen (12,13,14) mit unterschiedlichen Nockenformen und Hubkurven (16,17) versehen, welche Hubkurven mit Steuerstifte (18,19,20,21) aufweisenden Betätigungselementen (22,23,24) zur Verstellung der Schiebenockeneinrichtung (10) zusammenarbeiten. Zur Optimierung des Ventiltriebs ist zumindest eine Hubkurve der die Nockenbahnen tragenden Schiebenockeneinrichtung für den in Eingriff befindlichen Steuerstift des zugehörigen Betätigungselements mit verschiedenen Hubkurvensektionen ausgestattet.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Ein bekannter Ventiltrieb, EP 0 798 451 B1, für eine Brennkraftmaschine umfasst eine Nockenwelle mit einer Schiebenockeneinrichtung. Die hülsenartig auf der Nockenwelle angeordnete Schiebenockeneinrichtung ist mit beabstandeten Hubkurven und nebeneinanderliegenden Nockenbahnen mit unterschiedlichen Nockenformen versehen. Die Hubkurven arbeiten zur Verstellung der Schiebenockeneinrichtung mit Steuerstifte aufweisenden Betätigungselementen zusammen. Dieser Ventiltrieb bietet bedeutende Potentiale, um mit vergleichsweise einfachen Mitteln eine hochwirksame variable Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine zu realisieren, und zwar mit dem Ziel letztere bezüglich Leistung und Verbrauch zu verbessern.
Es ist Aufgabe der Erfindung einen Ventiltrieb der dargestellten Gattung dahingehend auszugestalten, dass die Schiebenockeneinrichtung eine vorbildliche Konstruktion bildet und Schaltfunktionen der verschiedenen Nockenbahnen, die über Steuerstifte von Betätigungselementen und eine Hubkurve bewerkstelligt werden, rasch, sicher und exakt ausführbar sind.
Diese Aufgabe wird nach der Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere, die Erfindung ausgestaltende Merkmale sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die mit der Erfindung hauptsächlich erzielten Vorteile sind darin zu sehen, dass dank der Schiebenockeneinrichtung mit den unterschiedliche Hubkurvensektionen aufweisenden Hubkurven ein ruckfreier und folglich funktionsoptimierter Verlauf der Verstellung der besagten Schiebnockeneinrichtung zur Schaltung der verschiedenen Nockenbahnen sichergestellt ist. Dabei sind die verschieden Hubkurvensektionen ohne weiteres in den Hubkurven darstellbar. Die Schiebenockeneinrichtung mit den Ringelementen ist ein mit vertretbaren Mitteln herstellbares Bauteil, wobei in den Ringelelementen sich die Hubkurven leicht einarbeiten lassen.
Schließlich bietet sich an, eine Schiebennockennabe der Schiebnockeneinrichtung und die Ringelemente aus einem Stück herzustellen, wobei allerdings auch denkbar ist die Schiebenockennabe und die Ringelemente aus mehreren Teilen zusammenzusetzen.
In der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, das nachstehend näher beschrieben wird.
Es zeigen
Fig. 1
eine Schrägansicht auf einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach der Erfindung mit einer Schiebenockeneinrichtung,
Fig. 2
einen Längsschnitt durch die Schiebenockeneinrichtung der Fig. 1,
Fig. 3
einen Schnitt nach der Linie III - III der Fig. 2,
Fig. 4
eine Abwicklung von Hubkurven der Schiebenockeneinrichtung,
Fig. 5
eine schematische Einzelheit X der Fig. 4 in größerem Maßstab.
Von einer Brennkraftmaschine 1, die zum Einbau in Kraftfahrzeug geeignet ist, ist lediglich ein Ventiltrieb 2 mit Einlassventilen 3 und 4 und Auslassventilen 4 und 5 - Vier-Ventiltechnik - dargestellt, die jeweils oberhalb eines Brennraums eines Zylinders angeordnet sind, letztere sind nicht dargestellt. Eine Nockenwelle 6, angetrieben von einer Kurbelwelle, betätigt die von Ventilfedern 7 und 8 umgebenen Einlassventile 3 und 4, und zwar unter Zwischenschaltung eines Rollenschlepphebels 9. Die Nockenwelle 6 sowie die Einlassventile 3 und 4 wirken nach Art einer variablen Ventilsteuerung zusammen. Hierzu ist die Nockenwelle 6 mit einer büchsenartigen Scheibenockeneinrichtung 10 versehen, die zwar axial beweglich - in Richtung A-A - auf der Nockenwelle 6 gelagert ist, jedoch drehfest mit letzterer verbunden ist, wobei die Nockenwelle 6 und die Schiebenockeneinrichtung 10 unter Zwischenschaltung einer formschlüssigen Nabenverbindung 11 zusammenarbeiten, die im Ausführungsbeispiel ein Vielnutprofil oder ein Kerbzahnprofil ist - Fig. 3 -.
Die Schiebenockeneinrichtung 10 weist drei Nockenbahnen 12, 13 und 14 mit unterschiedlichen Nockenformen NI, Nil und NIII auf, die zu einem Nockenblock 15 zusammengefasst nebeneinander liegen, der Nockenblock 15 wird beiderseits von Hubkurven 16 und 17 begrenzt. Zur Verstellung der Schiebenockeneinrichtung 10 auf der Nockenwelle 6 sind Steuerstifte 18, 19,20 und 21 aufweisende Betätigungselemente 22,23,24 und 25 vorgesehen, die bspw. elektromagnetischer oder hydraulischer Gattung sind, die radial zur Schiebenockeneinrichtung 10 angeordnet ist. Je nach Schaltung einer der Nockenbahnen 12, 13 oder 14 sind die Steuerstifte 18, 19, 20 oder 21 im Eingriff mit den z.B. als U-förmige Ausnehmungen 26 und 27 - Fig. 2 - gebildeten Hubkurven 16 und 17.
Die Hubkurven 16 und 17 der die Nockenbahnen 12, 13 und 14 tragenden Schiebenockeneinrichtung 10 weisen für die in Eingriff befindlichen Steuerstifte 18,19, 20 und 21 verschiedene Hubkurvensektionen Hks auf. Die Hubkurvensektionen Hks der Hubkurven 16 und 17 werden gemäß den äußere Umfänge der Schiebenockeneinrichtung 10 wiedergebenden Figuren Fig. 4 und 5 gebildet, und zwar durch eine Einlaufsektion 28, eine erste Zentriersektion 29, eine Verstellsektion 30 und eine zweite Zentriersektion 31, an die eine Ausfahrsektion 32 anschließt. Ein Bereich der Ausnehmungen 26 und 27 für die Steuerstifte 18,19,19 und 21 zwischen dem Beginn der Einlaufsektion 28 und dem Ende der zweiten Zentrierung 31 ist mit AfdS bezeichnet - Fig. 5 -. Die Einlaufsektion 28 verjüngt sich in Richtung der ersten Zentriersektion 29 nach Art eines Trichters 33. Dem Trichter 33 vorgelagert ist eine erste Einstellsektion 34. Außerdem sind der zweiten Zentriersektion 31 eine Verriegelungssektion 35 und eine zweite Einstellsektion 36 nachgeschaltet. Für die lagerichtige Festlegung der Nockenbahnen 12,13 und 14 zu den Einlassventilen 3 und 4 dient eine Verriegelungseinrichtung 37 - Fig. 2 -, die an einer inneren Umfangsfläche 38 der Schiebenockeneinrichtung 10 drei radiale umlaufende Nuten 39, 40 und 41 umfasst, wobei die Nockenwelle 6 im Bereich der Nuten 39, 40 und 41 mit einer zylindrischen Ausnehmung 42 für eine Rastkugel 43 und einer Spiralfeder 44 versehen ist.
Aus Fig. 2 geht hervor, dass beiderseits eines die Nockenbahnen 12, 13 und 14 tragenden Nockenblocks 15, der als eine Nockennabe 45 ausgebildet ist, Ringelemente 46 und 47 vorgesehen sind, die über den Nockenblock 15 hinausragen. In den Ringelementen 46 und 47 sind die Hubkurven 16 und 17 angeordnet. Dabei begrenzen radiale Stege 48 und 49 der Ringelemente 46 und 47 die Nockenbahnen 12, 13 und 14 des Nockenblocks 15. Die Ringelemente 46 und 47 und die Nockennabe 45 sind aus einem Stück hergestellt. Schließlich ist aber auch denkbar, die Ringelemente 46 und 47 und die Nockennabe 45 aus mehreren Teilen zusammenzusetzen.
Nach dem Anlassen der Brennkraftmaschine 1 wird eine der Nockenbahnen 12, 13 oder 14 den Rollenschlepphebel 9 und damit auch die Einlassventile 3 und 4 betätigen. In Abhängigkeit von Parametern bspw. Drehzahl, Last (Fahrpedalsteilung) oder dgl. der Brennkraftmaschine 1 wird die variable Ventilsteuerung betrieben d.h. die Betätigungselemente 22, 23, 24 oder 25 werden aktiviert und einer der Steuerstifte 18, 19,20 oder 21 in Eingriff mit den Ausnehmungen 26 oder 27 gebracht, was aufgrund der Verstellsektion 30 zu einer Axialbewegung der Schiebenockeneinrichtung 10 in Richtung A-A und damit zu einer definierten Schaltung von einer der Nockenbahnen 12,13 oder 14 führt.

Claims (9)

  1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Nockenwelle mit einer Schiebenockeneinrichtung, die nebeneinanderliegende Nockenbahnen mit unterschiedlichen Nockenformen und Hubkurven besitzt, welche Hubkurven mit Steuerstifte aufweisenden Betätigungselementen zur Verstellung der Schiebenockeneinrichtung zusammenarbeiten, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Hubkurve (16 oder 17) der die Nockenbahnen (12,13 und 14) tragenden Schiebenockeneinrichtung (10) für den in Eingriff befindlichen Steuerstift (18,19,20 und 21) des zugehörigen Betätigungselements (22, 23, 23 und 24) mit verschiedenen Hubkurvensektionen (Hks) versehen ist.
  2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubkurvensektionen (Hks) der Hubkurve (16 oder 17) durch eine Einlaufsektion (28), eine erste Zentriersektion (29), eine Verstellsektion (30) und eine zweite Zentriersektion (31) gebildet werden.
  3. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass an die zweite Zentriersektion (31) eine Ausfahrsektion (32) anschließt.
  4. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlaufsektion (28) sich in Richtung der ersten Zentriersektion (29) nach Art eines Trichters (33) verjüngt.
  5. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schiebenockeneinrichtung (10) beiderseits eines die Nockenbahnen (12, 13 und 14) tragenden Nockenblocks (15) einer Nockennabe (45) mit nach Art von Hohlkörpern ausgebildeten Ringelementen (46 und 47) versehen sind, die über den Nockenblock (15) hinausragen.
  6. Ventiltrieb nach den Ansprüche 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (46 und 47) mit den Hubkurven (16 und 17) versehen sind.
  7. Ventiltrieb nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass radiale Stege (48 und 49) der Ringelemente (46 und 47) die Nockenbahnen (12, 13 und 14) des Nockenblocks (15) begrenzen.
  8. Ventiltrieb nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (46 und 47) und Nockennabe (45) aus einem Stück hergestellt sind.
  9. Ventiltrieb nach einem oder mehreren der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringelemente (46 und 47) und die Nockennabe (45) aus mehreren Teilen zusammengesetzt sind.
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