EP3073072B1 - Mechanisch steuerbarer ventiltrieb sowie mechanisch steuerbare ventiltriebanordnung - Google Patents
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- F01L2820/00—Details on specific features characterising valve gear arrangements
- F01L2820/01—Absolute values
Definitions
- valve drives and such valve train arrangements are well known from the prior art.
- the EP 638 706 A1 to control or regulate the valve lift a rotatably mounted in a cylinder head eccentric shaft, which acts on the transmission arrangement such that in a simple way valve strokes between 0 and can be set to a maximum.
- the combustion process can be easily adapted to the respective operating state of the internal combustion engine.
- DE 10 2004 003 327 A1 it is known from DE 10 2004 003 327 A1, to provide in a valve train arrangement adjusting members, which are independent can be adjusted from each other with the aim to shut down individual cylinders for certain operating conditions.
- a valve train known which has an eccentric member having different curves, in particular for the partial stroke and the full stroke. A zero-stroke curve is also made possible by the adjustment.
- a valve train arrangement in which the adjusting member has a toothed segment which is eccentric with respect to the axis of rotation thereof in the intermediate lever arrangement.
- the toothed segment is rotatably mounted in a so-called Verstellschwinge.
- the object of the invention is therefore to provide a valve train or a valve train arrangement, the / o.g. Disadvantage in a simple and inexpensive way avoids.
- the toothed segment is firmly connected to the adjusting member and integrally formed therewith, wherein the adjusting member has an eccentrically arranged, fixed hereby connected toothed segment, wherein the Ventilhubverstell Marie comprises an actuator which is operatively connected to the adjusting member.
- the Ventilhubverstell Marie comprises an actuator which is operatively connected to the adjusting member.
- a particularly advantageous embodiment is provided in that the reduction is between 5/1 and 10/1.
- a small cost-effective actuator with low inertia can be used.
- this reduces the problem of inertia even further, since the Aktuatorflamiere can reduce.
- the toothed gear mechanism is constructed from a spur toothed spur gear and a worm gear, wherein a worm gear is provided, the screw gear is in engagement with the toothed segment of the adjusting.
- the actuator decoupled from the axial forces on the intermediate shaft.
- the worm wheel shaft is mounted above and below the adjusting member via bearing means.
- the guide means consist of a link on which the adjusting member engages.
- the adjusting member with the exception of the eccentrically arranged toothed segment may have a circular, elliptical or freeform.
- An even higher rigidity is achieved in that the adjusting member has in the region of the toothed segment sliding members which are supported on additional guide means.
- a particularly compact embodiment is made possible by the fact that the actuator is connected via a reduction gear transmission with two adjusting members, wherein a first gear of the actuator meshes with a respective second gear of the worm wheel shaft.
- FIG. 1 shows an embodiment of a valve train 2 according to the invention of a not shown 4-cylinder in-line engine with two gas inlet valves 4, 6, which are associated with a cylinder, not shown, and are arranged in a cylinder housing part 8.
- gas inlet valves 4, 6 are assigned in a known manner transmission arrangements 10, 12, wherein the transmission arrangements 10, 12 substantially an intermediate lever and a finger lever assembly 14, 16; 18, 20 have. In each case a drag lever arrangement 18, 20 is in operative connection with a gas exchange valve 4, 6.
- the transmission assemblies 10, 12 are mounted in a known manner in the cylinder head by means not shown bearing means.
- the intermediate lever arrangements 14, 16, of which the intermediate levers 22, 24 are shown here are the transmission arrangements 10, 12 in known manner with a camshaft 26 in operative connection.
- each intermediate lever assembly 14, 16 and thus each transmission assembly 10, 12 via adjusting 28 can be controlled such that a lesser or higher valve lift or even a shutdown (zero stroke) of the gas inlet valves 4, 6 is adjustable.
- the valve stroke adjusting device 30 consists of an actuator 32, the first gear 34 of which meshes with a respective second gear 36, 38 of a worm shaft 40, 42 and respectively forms a reduction gear 44 with a reduction ratio of 8/1.
- Figures 2 and 3 clearly show the worm wheel shafts 40, 42 mesh with their respective screw flights 46, 48, each with a toothed segment 50 of the adjusting member 28 and thus form Worm gear 52 off.
- the toothed segment 50 is fixed, ie non-rotatable, connected to the adjusting member 28. Adjusting member 28 and toothed segment 50 may therefore also be formed in one piece.
- the Schneckenradwellen 40, 42 are mounted on bearing means 54, 56 above and below the adjusting member 28 in a housing part 60.
- the housing part 60 also has links 62 for the transmission assemblies 10, 12 and additionally guide means 64 for sliding members 66 (see FIG. 4 ) of the adjusting member 28. Furthermore, in the FIG. 1 nor a spring means 68 for the intermediate lever assembly 14 is shown.
- FIG. 2 now shows in a sectional view, the transmission assembly 10 of the valve train 4 in a zero stroke position, that is, regardless of the position of the camshaft 26, which is in operative connection with a first roller member 70, the gas exchange valve 4 remains in the zero stroke.
- a shift of a working curve 72 which in turn is connected to a second roller member 74 of a drag lever 76 of the drag lever assembly 18, due to an engagement of an eccentric member 78 of the camshaft 26 so no movement of the gas exchange valve 4 to result.
- the adjusting member 22 is mounted in the present embodiment via its circular periphery 80 in the intermediate lever 22 and has an eccentric sector gear 50 which meshes with the helical gear 46 of the worm wheel shaft 40.
- the circular circumference 80 of the guide in the gate 62 of the housing part 60 serves. It should be understood, however, that the adjusting member 22 may be mounted in other ways and may also have an elliptical or free-shaped extent.
- FIG. 3 now shows in a sectional view of the transfer assembly 10 of the valve train 2 from FIG. 2 in a full-stroke position.
- the actuator 32 has the adjusting member 28 via the spur gear and worm gear 44, 52 is rotated counterclockwise, so that in the base circle system of the camshaft 26, the working cam 80 rests in a different position on the second roller member 74 of the finger lever 76.
- An engagement of the eccentric member 78 of the camshaft 26 will have a full stroke deflection of the gas exchange valve 4 result. It should be clear that all intermediate positions between zero stroke and full stroke by means of Ventilhubverstell Hughes 30 are adjustable.
- FIG. 4 shows in a perspective view the adjusting member 28 with the sliding members 66 in the region of the toothed segment 50, which can be supported on the additional guide means 64.
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Description
- Die Erfindung betrifft einen mechanisch steuerbarer Ventiltrieb gemäß unabhängiges Anspruchs 1. Ventiltriebe sowie derartige Ventiltriebanordnungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. So offenbart beispielsweise die
EP 638 706 A1 EP 1 760 278 A2 ein Ventiltrieb bekannt, der ein Exzenterorgan besitzt, das verschiedene Kurvenverläufe insbesondere für den Teilhub und den Vollhub, aufweist. Ein Nullhub-Kurvenverlauf wird durch das Verstellorgan dabei ebenfalls ermöglicht. - Darüber hinaus ist aus der
DE 10 2011 104 548 A1 eine vollvariable Ventiltriebanordnung bekannt, bei der das Verstellorgan, das als Exzenterorgan ausgeführt ist, an der Zwischenhebelanordnung gelagert ist, wodurch eine hohe Steifigkeit und Dynamik gewährleistet sein soll. - Aus der
DE 2011 106 565 A1 ist dahingegen eine Ventiltriebanordnung bekannt, bei der das Verstellorgan ein Zahnsegment aufweist, das bezogen auf dessen Drehachse in der Zwischenhebelanordnung exzentrisch ausgebildet ist. Das Zahnsegment ist jedoch drehbar in einer sogenannten Verstellschwinge gelagert. - Diese bekannten Ventiltriebe/Ventiltriebanordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass eine Verstellung des Ventilhubes über die Exzenterorgankurve sehr genau erfolgen muss. Außerdem ist die Variabilität der Ventilhubeinstellungen bei den bekannten Ventiltriebanordnungen bei einer teilweisen Zylinderabschaltung sehr eingegrenzt, was wiederum zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und damit auch zu höheren Emissionswerten führt. Hiermit sind eine schnelle Verstellung bei einer Motordrehzahl von beispielsweise 3000U/min innerhalb einer Grundkreisphase der Nockenwelle von maximalem Hub zu minimalem Hub nicht oder nur schwer zu realisieren. Auch fehlt diesen Systemen bei einer derart hohen dynamischen Belastung die nötige Steifigkeit.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ventiltrieb bzw. eine Ventiltriebanordnung zu schaffen, der/die den o.g. Nachteil auf einfache und kostengünstige Weise vermeidet.
- Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Zahnsegment fest mit dem Verstellorgan verbunden und einstückig hiermit ausgebildet ist, wobei das Verstellorgan ein exzentrisch angeordnetes, fest hiermit verbundenes Zahnsegment aufweist, wobei die Ventilhubverstelleinrichtung einen Aktuator aufweist, der mit dem Verstellorgan wirkverbunden ist. Auf diese Weise ist es zunächst möglich in der lastfreien Grundkreisphase das Gaswechselventil eines Ventiltriebs an zu steuern. Darüber hinaus wird eine kostengünstige Lösung geschaffen, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionswerte eines Verbrennungsmotors durch die Erhöhung der Variabilität eines Gaswechselventils zu senken. Auch wird noch ein Bauteil gegenüber den herkömmlichen Ventiltrieben dadurch eingespart, dass Verstellorgan im Zwischenhebel der Zwischenhebelanordnung gelagert ist.
- Dadurch, dass der Aktuator über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe mit dem Verstellorgan verbunden ist, ist eine kleine und kostengünstige Ausführung des Aktuators möglich.
- Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird dadurch geschaffen, dass die Untersetzung zwischen 5/1 und 10/1 beträgt. Hierdurch kann ein kleiner kostengünstiger Aktuator mit geringen Massenträgheiten eingesetzt werden. Zudem wird hierdurch das Problem der Massenträgheiten noch weiter gemindert, da sich die Aktuatordrehzahl vermindern kann. Hierbei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn das Zahnradgetriebe aus einem geradverzahnten Stirnradgetriebe und einem Schneckenradgetriebe aufgebaut ist, wobei eine Schneckenradwelle vorgesehen ist, deren Schraubengang mit dem Zahnsegment des Verstellorgans in Eingriff steht. Durch diese Anordnung ist der Aktuator von den Axialkräften an der Zwischenwelle entkoppelt. In einer besonderen Ausführungsform ist die Schneckenradwelle oberhalb und unterhalb des Verstellorgans über Lagermittel gelagert.
- In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Führungsmittel aus einer Kulisse, auf die das Verstellorgan angreift. Hierzu kann das Verstellorgan mit Ausnahme des exzentrisch angeordneten Zahnsegmentes eine Kreis-, Ellipsen- oder Freiform aufweisen. Eine noch höhere Steifigkeit wird dadurch erreicht, dass das Verstellorgan im Bereich des Zahnsegmentes Gleitorgane aufweist, die sich auf zusätzlichen Führungsmitteln abstützen.
- Eine besonders kompakte Ausführungsform wird dadurch ermöglicht, dass der Aktuator über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe mit zwei Verstellorganen verbunden ist, wobei ein erstes Zahnrad des Aktuators mit jeweils einem zweiten Zahnrad der Schneckenradwelle kämmt.
- Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, hierin zeigen:
-
Figur 1 eine perspektivische, teilweise geschnittene Darstellung eines erfinderischen Ventiltriebes, -
Figur 2 eine Schnittansicht des Ventiltriebes ausFigur 1 in Nullhubstellung, -
Figur 3 eine Schnittansicht des Ventiltriebes ausFigur 1 in Vollhubstellung, und -
Figur 4 eine perspektivische Darstellung eines Verstellorgans. -
Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventiltriebes 2 eines nicht weiter dargestellten 4-Zylinder-Reihenmotors mit zwei Gaseinlassventilen 4, 6, die einem nicht dargestellten Zylinder zugeordnet sind und in einem Zylindergehäuseteil 8 angeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind Gasauslassventile weggelassen worden. Bei der nachfolgenden Beschreibung soll sich also auf eine Gaseinlassseite beschränkt werden, doch auch eine Gasaulassseite kann mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb betrieben werden. Den Gaseinlassventilen 4, 6 sind auf bekannte Weise Übertragungsanordnungen 10, 12 zugeordnet, wobei die Übertragungsanordnungen 10, 12 im Wesentlichen eine Zwischenhebel- und eine Schlepphebelanordnung 14, 16; 18, 20 aufweisen. Hierbei steht jeweils eine Schlepphebelanordnung 18, 20 mit einem Gaswechselventil 4, 6 in Wirkverbindung. Die Übertragungsanordnungen 10, 12 sind auf bekannte Weise im Zylinderkopf mittels nicht weiter dargestellten Lagermitteln gelagert. Darüber hinaus stehen die Zwischenhebelanordnungen 14, 16, von denen hier die Zwischenhebel 22, 24 dargestellt ist, der Übertragungsanordnungen 10, 12 auf bekannte Weise mit einer Nockenwelle 26 in Wirkverbindung. Außerdem ist jede Zwischenhebelanordnung 14, 16 und damit jede Übertragungsanordnung 10, 12 über Verstellorgane 28 (siehe hierzuFigur 2 ,3 ) einer Ventilhubverstelleinrichtung 30 derart ansteuerbar, dass ein geringerer oder ein höherer Ventilhub oder gar eine Abschaltung (Nullhub) der Gaseinlassventile 4, 6 einstellbar ist. Die Ventilhubverstelleinrichtung 30 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel hierzu aus einem Aktuator 32, dessen erstes Zahnrad 34 mit jeweils einem zweiten Zahnrad 36, 38 einer Schneckenradwelle 40, 42 kämmt und jeweils ein Untersetzungsgetriebe 44 mit einer Untersetzung von 8/1 bildet. WieFiguren 2 und3 deutlich zeigen, kämmen die Schneckenradwellen 40, 42 mit ihren jeweiligen Schraubengängen 46, 48 mit jeweils einem Zahnsegment 50 des Verstellorgans 28 und bilden folglich Schneckenradgetriebe 52 aus. Das Zahnsegment 50 ist fest, d. h. nicht drehbar, mit dem Verstellorgan 28 verbunden. Verstellorgan 28 und Zahnsegment 50 können also auch einstückig ausgebildet sein. Die Schneckenradwellen 40, 42 sind über Lagermittel 54, 56 oberhalb und unterhalb des Verstellorgans 28 in einem Gehäuseteil 60 gelagert. Das Gehäuseteil 60 weist darüber hinaus Kulissen 62 für die Übertragungsanordnungen 10, 12 und zusätzlich Führungsmittel 64 für Gleitorgane 66 (siehe hierzuFigur 4 ) des Verstellorgans 28 auf. Desweiteren ist in derFigur 1 noch ein Federmittel 68 für die Zwischenhebelanordnung 14 dargestellt. -
Figur 2 zeigt nun in einer Schnittansicht die Übertragungsanordnung 10 des Ventiltriebes 4 in einer Nullhubposition, das heißt unabhängig von der Stellung der Nockenwelle 26, die in einer Wirkverbindung mit einem ersten Rollenorgan 70 steht, verharrt das Gaswechselventil 4 im Nullhub. Ein Verlagerung einer Arbeitskurve 72, die wiederum mit einem zweiten Rollenorgan 74 eines Schlepphebels 76 der Schlepphebelanordnung 18 steht, aufgrund einen Eingriffes eines Exzenterorgans 78 der Nockenwelle 26 hat also keine Bewegung des Gaswechselventils 4 zu Folge. Das Verstellorgan 22 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel über seinen kreisförmigen Umfang 80 im Zwischenhebel 22 gelagert und besitzt ein exzentrisches Zahnsegment 50, das mit dem Schraubgang 46 der Schneckenradwelle 40 kämmt. Desweiteren dient der kreisförmige Umfang 80 der Führung in der Kulisse 62 des Gehäuseteils 60. Es sollte jedoch deutlich sein, das das Verstellorgan 22 auch auf andere Weise gelagert sein kann und auch einen ellipsenförmigen oder freiförmigen Umfang aufweisen kann. -
Figur 3 zeigt nun in einer Schnittansicht die Übertragungsanordnung 10 des Ventiltriebes 2 ausFigur 2 in einer Vollhubposition. Der Aktuator 32 hat das Verstellorgan 28 über das Stirnrad- und Schneckenradgetriebe 44, 52 gegen den Uhrzeigersinn verdreht, so dass in Grundkreisanlage der Nockenwelle 26, die Arbeitskurve 80 in einer anderen Position am zweiten Rollenorgan 74 des Schlepphebels 76 anliegt. Ein Eingriff des Exzenterorgans 78 der Nockenwelle 26 wird eine Vollhub-Auslenkung des Gaswechselventils 4 zur Folge haben. Es sollte deutlich sein, dass auch alle Zwischenpositionen zwischen Nullhub und Vollhub mittels der Ventilhubverstelleinrichtung 30 einstellbar sind. -
Figur 4 zeigt in einer perspektivischen Ansicht das Verstellorgan 28 mit den Gleitorganen 66 im Bereich des Zahnsegmentes 50, die sich auf den zusätzlichen Führungsmitteln 64 abstützen können.
Claims (9)
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb mit mindestens einem Gaswechselventil (4, 6), auf das mindestens eine Übertragungsanordnung (10, 12) mittels einer Stirnfläche angreift, wobei die Übertragungsanordnung (10, 12) im Zylinderkopf (8) mittels Lagermitteln beweglich gelagert ist, wobei die Übertragungsanordnung (10, 12) eine Zwischenhebelanordnung (14, 16) und eine Schlepphebelanordnung (18, 20) aufweist und wobei die Übertragungsanordnung (10, 12) mit einer Ventilhubverstelleinrichtung (30) und einer Nockenwelle (26) in Wirkverbindung steht, wobei Führungsmittel (62) für die Zwischenhebelanordnung (14, 16) vorgesehen sind, wobei die Ventilhubverstelleinrichtung (30) ein drehbares, an einem Zwischenhebel (22, 24) der Zwischenhebelanordnung (14, 16) gelagertes Verstellorgan (28) aufweist, das auf die Übertragungsanordnung (10, 12) entgegen einer Vorspannkraft eines Federorgans (68) einwirkt, derart, dass verschiedene Ventilhubpositionen einstellbar sind, wobei das Verstellorgan (28), bezogen auf dessen Drehachse, ein exzentrisch angeordnetes Zahnsegment (50) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnsegment (50) fest mit dem Verstellorgan (28) verbunden und einstückig hiermit ausgebildet ist, wobei die Ventilhubverstelleinrichtung (30) einen Aktuator (32) aufweist, der mit dem Verstellorgan (28) wirkverbunden ist.
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (32) über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe (44) mit dem Verstellorgan (28) verbunden ist.
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Untersetzung zwischen 5/1 und 10/1 beträgt.
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnradgetriebe (44, 52) aus einem geradverzahnten Stirnradgetriebe (44) und einem Schneckenradgetriebe (52) aufgebaut ist, wobei eine Schneckenradwelle (40, 42) vorgesehen ist, deren Schraubengang (46, 48) mit dem Zahnsegment (50) des Verstellorgans (28) in Eingriff steht.
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenradwelle (40, 42) oberhalb und unterhalb des Verstellorgans (28) über Lagermittel (54, 56) gelagert ist.
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsmittel aus einer Kulisse (62) bestehen, auf die das Verstellorgan (28) angreift.
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellorgan (28) mit Ausnahme des exzentrisch angeordneten Zahnsegmentes (50) eine Kreis-, Ellipsen- oder Freiform aufweist.
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellorgan (28) im Bereich des Zahnsegmentes (50) Gleitorgane (66) aufweist, die sich auf zusätzlichen Führungsmitteln (64) abstützen.
- Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb nach Anspruche 4 gegebenenfalls in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 - 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Aktuator (32) über Untersetzungs-Zahnradgetriebe (44) mit zwei Verstellorganen (28) verbunden ist, wobei ein erstes Zahnrad (34) des Aktuators (32) mit jeweils einem zweiten Zahnrad (36, 38) der Schneckenradwelle (40, 42) kämmt.
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