EP3673155A1 - Ventiltrieb für eine brennkraftmaschine - Google Patents

Ventiltrieb für eine brennkraftmaschine

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EP3673155A1
EP3673155A1 EP18740574.1A EP18740574A EP3673155A1 EP 3673155 A1 EP3673155 A1 EP 3673155A1 EP 18740574 A EP18740574 A EP 18740574A EP 3673155 A1 EP3673155 A1 EP 3673155A1
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EP
European Patent Office
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camshaft
cam
internal combustion
valve
combustion engine
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP18740574.1A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Georg Emmersberger
Dietmar KNOLL
Roland Kraft
Rudolf Schmid
Thomas Steinle
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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    • 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
    • F01L13/0036—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
    • F01L2013/0052—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 with cams provided on an axially slidable sleeve

Definitions

  • the invention relates to a valve train for an internal combustion engine with the features of the preamble of patent claim 1.
  • the technical environment is referred to, for example, the European
  • Patent Application EP 0 595 060 A1 From this
  • a valve train of an internal combustion engine which has axially displaceable on a camshaft preloaded sliding cam.
  • the sliding cams are in a first position in which you act on a first elevation curve intake valves can be moved to a second position in which you act on the inlet valves with a second survey curve.
  • the shift cams engage positively against a stop of a transmission element connected between the intake valves and the shift cams as long as they run with a section in the area of the stop.
  • Upon reaching the base circle of the sliding cam these are moved to the second position.
  • sliding cam is for example from the
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2005 006 489 A1 It is a camshaft assembly which is a fundamental and on it has arranged, axially displaceable but non-rotatably held cam carrier. There are cams with several on the cam carriers
  • the cams actuate valve actuators of associated cylinders.
  • actuators for performing switching operations wherein in the switching operations by axial displacement of cam carriers on the fundamental shaft another of the cam curves of the cam comes into contact with the valve actuating means.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2004 022 833 A1 discloses a further valve drive for an internal combustion engine.
  • This valvetrain comprises a camshaft having a sliding cam device which has adjacent cam-acting camshafts having different cam shapes and lift curves, which cam curves cooperate with control pins having control pins for adjusting the cam means.
  • the object of the present invention is to avoid the abovementioned disadvantages.
  • the inventive concept offers significant reductions in manufacturing costs, since no precise gears are to be manufactured.
  • the embodiments according to claim 2 and 3 are two particularly preferred embodiments.
  • the moving masses are significantly reduced during switching operations, so that much faster switching operations are possible.
  • FIG. 1 shows a plan view of a valve drive according to the invention for an internal combustion engine.
  • Figure 1 shows a plan view of a valve gear 1 according to the invention for a cylinder head 16 of an internal combustion engine, not shown.
  • the cylinder head 16 is shown without a valve cover, so that a clear view of the valve train 1 is given.
  • the cylinder head 16 is for a
  • Camshaft 4 is rotatably mounted in a first and a second camshaft bearing 2, 3, wherein only the bearing blocks are shown in the cylinder head 16 with not numbered bolting holes.
  • the first camshaft 4 has four cams 5, of which only one cam 5 is numbered.
  • the cam 5 has a first cam curve 6 and a second cam curve 7 different from the first cam curve 6.
  • An unillustrated gas exchange valve is not shown on a
  • a camshaft portion 8 is provided with radially encircled, not quantified control grooves, with which the first camshaft 4 via an actuating means 9 via a pin which projects into the control grooves in the
  • Camshaft bearings 2, 3, is axially displaceable.
  • the first camshaft 4 is displaceable in such a way that the cam 5 actuates the gas exchange valve via the intermediate element either via the first or the second cam curve 6, 7. Since the adjusting means 9 is known from the prior art, this will not be explained in detail
  • the first camshaft 4 and the cam 5 have a fixed position relative to each other wherein the entire camshaft 4 in the first and the second camshaft bearings 2, 3, is axially displaceable.
  • the cam 5 and the camshaft 4 are made in one piece and made of the same material, for example by casting with subsequent reworking.
  • the cam 5 may also be joined or shrunk onto the first camshaft 4. The production in a hydroforming process (hydroforming) is possible.
  • the camshaft 4 is hollow, to reduce the moving masses, which is much faster
  • Cam curves 6, 7 of the cam 5 are alternately in operative connection with the gas exchange valve. It is also possible to represent more than two cam curves 6, 7.
  • valve gear 1 according to the invention is suitable both for single-track vehicles, such. B. mopeds and motorcycles as well as for
  • valve train 1 on the outlet side as already shown, a second, in a third and a fourth camshaft bearing 10, 1 1 and two other, not numbered camshaft bearings rotatably mounted, for the first camshaft 4 arranged in parallel second camshaft 12.
  • the first camshaft 4 has a first spur gear 13 extending radially around the camshaft 4
  • the second camshaft 12 has a second gear extending radially around the second camshaft 12 Spur gear 14, wherein the first spur gear 13 and the second spur gear 14 via a third spur gear 15 with each other in

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Abstract

Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einer in einem ersten und einem zweiten Nockenwellenlager drehbar gelagerten ersten Nockenwelle mit zumindest einer Nocke mit einer ersten Nockenkurve und einer zweiten, von der ersten Nockenkurve unterschiedlichen Nockenkurve, wobei mit der ersten oder der zweiten Nockenkurve ein Gaswechselventil betätigbar ist, wobei ein Nockenwellenabschnitt vorgesehen ist mit dem über ein Stellmittel die Nocke derart verschiebbar ist, dass das Gaswechselventil entweder über die erste oder die zweite Nockenkurve betätigbar ist, wobei die erste Nockenwelle und die Nocke eine feste Lage zueinander haben und die erste Nockenwelle in dem ersten und dem zweiten Nockenwellenlager axial verschiebbar ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventiltriebs wird gegenüber dem Stand der Technik eine deutliche Reduzierung der Herstellkosten erzielt und unerwünschte Verzahnungsgeräusche werden vermieden.

Description

Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine
Beschreibung
Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 .
Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Europäische
Patentanmeldung EP 0 595 060 A1 hingewiesen. Aus dieser
Patentanmeldung ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, der axial auf einer Nockenwelle verschiebbare vorgespannte Schiebenocken aufweist. Die Schiebenocken sind in einer ersten Stellung, in welcher Sie mit einer ersten Erhebungskurve auf Einlassventile wirken, in eine zweite Stellung verschoben werden können, in welcher Sie mit einer zweiten Erhebungskurve auf die Einlassventile wirken. Die Schiebenocken liegen in der ersten Stellung formschlüssig an einem Anschlag eines zwischen die Einlassventile und die Schiebenocken geschalteten Übertragungselements an, solange sie mit einem Abschnitt im Bereich des Anschlags laufen. Bei Erreichen des Grundkreises der Schiebenocken werden diese in die zweite Stellung verschoben.
Ein weiteres Beispiel für Schiebenocken ist beispielsweise aus der
Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 006 489 A1 bekannt. Es handelt sich um eine Nockenwellenanordnung die eine Grundwelle und darauf angeordnete, axial verschiebbare aber drehfest gehaltene Nockenträger aufweist. Dabei sind auf den Nockenträgern Nocken mit mehreren
Nockenkurven ausgebildet, die jeweils einen gemeinsamen Grundkreis und unterschiedliche Nockenkurven aufweisen, die voneinander verschiedene Kurvenverläufe aufweisen. Durch die Nocken werden Ventilbetätigungsmittel von zugeordneten Zylindern betätigt. Es sind Steller zum Durchführen von Umschaltvorgängen vorgesehen, wobei bei den Umschaltvorgängen durch axiales Verschieben von Nockenträgern auf der Grundwelle eine andere der Nockenkurven des Nockens in Anlage mit den Ventilbetätigungsmitteln gelangt.
Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 022 833 A1 ist ein weiterer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt. Dieser Ventiltrieb umfasst eine Nockenwelle mit einer Schiebenockeneinrichtung, die nebeneinanderliegende, auf Ventile einwirkende Nockenbahnen mit unterschiedlichen Nockenformen und Hubkurven besitzt, welche Hubkurven mit Steuerstifte aufweisende Betätigungselementen zur Verstellung der Verschiebenockeneinrichtung zusammenarbeiten.
Die bekannten Schalt- oder Schiebenocken für Mehrzylinder- Brennkraftmaschinen weisen eine außenverzahnte Antriebswelle auf, auf der innenverzahnte Schiebestücke axial verschoben werden. Die Fertigung der Verzahnungen ist teuer und mit Toleranzen behaftet, was neben
wirtschaftlichen auch akustische Nachteile mit sich bringt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die oben genannten Nachteile zu vermieden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Das erfindungsgemäße Konzept bietet deutliche Reduzierungen bei den Herstellkosten, da keine präzisen Verzahnungen zu fertigen sind.
Ungewünschte Verzahnungsgeräusche werden auch vermieden.
Die Ausgestaltungen gemäß Patentanspruch 2 und 3 sind zwei besonders bevorzugte Ausführungsvarianten.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 4 werden die bewegten Massen bei Umschaltvorgängen deutlich reduziert, so dass wesentlich schnellere Schaltvorgänge möglich sind.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 ist der Antrieb für einen einlassseitigen und einen auslassseitigen Ventiltrieb möglich.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 ist es möglich
Brennkraftmaschinen mehreren Zylindern in einer Reihe mit einer
verschiebbaren Nockenwelle darzustellen. Hierbei kann es sich
beispielsweise um eine Reihenzweizylinder-, Reihendreizylinder- oder Reihenvierzylinder-Brennkraftmaschine oder auch um eine V-4 oder V-6- Brennkraftmaschine handeln.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in einer einzigen Figur näher erläutert.
Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine.
Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 für einen Zylinderkopf 16 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Der Zylinderkopf 16 ist ohne Ventilhaube dargestellt, so dass ein freier Blick auf den Ventiltrieb 1 gegeben ist. Der Zylinderkopf 16 ist für eine
vierzylindrige Brennkraftmaschine vorgesehen, und weist eine Einlassseite mit zwei erfindungsgemäßen ersten Ventiltrieben 1 auf, von denen nur ein einziger beziffert ist. Auslassseitig weist der Zylinderkopf 16 für alle vier Zylinder eine einzige zweite Auslassnockenwelle 12 auf. Einlassseitig ist jeweils ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb 1 für jeweils zwei Zylinder vorgesehen. Beziffert ist nur ein einlassseitiger Ventiltrieb. Die erste
Nockenwelle 4 ist in einem ersten und einem zweiten Nockenwellenlager 2, 3 drehbar gelagert, wobei nur die Lagerstühle in dem Zylinderkopf 16 mit nicht bezifferten Verschraubungsbohrungen dargestellt sind.
Die erste Nockenwelle 4 weist vier Nocken 5 auf, von denen nur eine Nocke 5 beziffert ist. Die Nocke 5 weist eine erste Nockenkurve 6 und eine zweite, von der ersten Nockenkurve 6 unterschiedliche Nockenkurve 7 auf. Ein nicht dargestelltes Gaswechselventil ist über ein nicht dargestelltes
Zwischenelement, wie beispielsweise einem Gleitschlepphebel, von der ersten Nockenkurve 6 oder von der zweiten Nockenkurve 7 betätigbar.
Weiter ist ein Nockenwellenabschnitt 8 vorgesehen, mit radial umlaufenen, nicht bezifferten Steuernuten, mit denen die erste Nockenwelle 4 über ein Stellmittel 9 über einen Stift, der in die Steuernuten ragt, in den
Nockenwellenlagern 2, 3, axial verschiebbar ist. Die erste Nockenwelle 4 ist derart verschiebbar, dass die Nocke 5 entweder über die erste oder die zweite Nockenkurve 6, 7, das Gaswechselventil über das Zwischenelement betätigt. Da das Stellmittel 9 aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird dieses nicht näher erläutert
Erfindungsgemäß haben die erste Nockenwelle 4 und die Nocke 5 eine feste Lage zueinander wobei die gesamte Nockenwelle 4 in dem ersten und dem zweiten Nockenwellenlager 2, 3, axial verschiebbar ist. In einer ersten Ausführungsform sind die Nocke 5 und die Nockenwelle 4 einstückig und materialeinheitlich hergestellt, beispielsweise durch Gießen mit anschließender Nachbearbeitung. In einer weiteren Ausführungsform kann die Nocke 5 auch auf die erste Nockenwelle 4 gefügt oder geschrumpft sein. Auch die Herstellung in einem Innenhochdruckumformverfahren (IHU) ist möglich.
In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Nockenwelle 4 hohl, zur Reduzierung der bewegten Massen, was wesentlich schnellere
Schaltvorgänge mit dem Stellmittel 9 ermöglicht.
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik wird somit die gesamte Nockenwelle 4 axial verschoben, so dass zwei unterschiedliche
Nockenkurven 6, 7 des Nockens 5 abwechselnd mit dem Gaswechselventil in Wirkverbindung stehen. Auch ist es möglich, mehr als zwei Nockenkurven 6, 7 darzustellen.
Das erfindungsgemäße Konzept bietet somit deutliche Reduzierungen bei den Herstellkosten, da keine präzisen Axial-Verzahnungen zu fertigen sind. Ungewünschte Verzahnungsgeräusche werden in vorteilhafter Weise auch vollständig vermieden, was zu einer deutlichen Verbesserung der Akustik führt. Somit eignet sich der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 sowohl für Einspurfahrzeuge, wie z. B. Mopeds und Motorräder als auch für
Kraftfahrzeuge aller Art.
Weiter weist der Ventiltrieb 1 auslassseitig, wie bereits dargestellt, eine zweite, in einem dritten und einem vierten Nockenwellenlager 10, 1 1 und zwei weiteren, nicht bezifferten Nockenwellenlagern, drehbar gelagerte, zur ersten Nockenwelle 4 parallel angeordnete zweite Nockenwelle 12 auf.
Stirnseitig weist die erste Nockenwelle 4 ein radial sich um die Nockenwelle 4 erstreckendes erstes Stirnzahnrad 13 auf und die zweite Nockenwelle 12 weist ein sich radial um die zweite Nockenwelle 12 erstreckendes zweites Stirnzahnrad 14 auf, wobei das erste Stirnzahnrad 13 und das zweite Stirnzahnrad 14 über ein drittes Stirnzahnrad 15 miteinander in
Wirkverbindung stehen. An dem anderen Ende der zweiten Nockenwelle 12 befindet sich das gleiche Getriebe gespiegelt, zum Antrieb der zweiten, nicht bezifferten einlassseitigen ersten Nockenwelle. Somit ist ein phasenstarrer Antrieb sowohl einlassseitig als auch auslassseitig möglich.
Erfindungsgemäß wird somit anstelle eines Schiebenockens eine
Schiebenockenwelle dargestellt. Das erfindungsgemäße Konzept bietet deutliche Reduzierungen bei den Herstellkosten, da keine präzisen
Verzahnungen zu fertigen sind. Ungewünschte Verzahnungsgeräusche werden auch vermieden.
Bezugszeichenliste
1 Ventiltrieb
2 erstes Nockenwellenlager
3 zweites Nockenwellenlager
4 erste Nockenwelle
5. Nocke
6. erste Nockenkurve
7. zweite Nockenkurve
8. Nockenwellenabschnitt
9. Stellmittel
10. drittes Nockenwellenlager
1 1 . viertes Nockenwellenlager
12. zweite Nockenwelle
13. erstes Stirnzahnrad
14. zweites Stirnzahnrad
15. drittes Stirnzahnrad
16. Zylinderkopf

Claims

Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine Patentansprüche
1 . Ventiltrieb (1 ) für einen Zylinderkopf (16) einer Brennkraftmaschine, mit einer in einem ersten (2) und einem zweiten Nockenwellenlager (3) drehbar gelagerten ersten Nockenwelle (4) mit zumindest einer Nocke (5) mit einer ersten Nockenkurve (6) und einer zweiten, von der ersten Nockenkurve (6) unterschiedlichen Nockenkurve (7), wobei mit der ersten oder der zweiten Nockenkurve (6, 7) ein Gaswechselventil betätigbar ist, wobei ein Nockenwellenabschnitt (8) vorgesehen ist mit dem über ein Stellmittel (9) die Nocke (5) derart verschiebbar ist, dass das Gaswechselventil entweder über die erste oder die zweite
Nockenkurve (6, 7) betätigbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenwelle (4) und die Nocke (5) eine feste Lage zueinander haben und die erste Nockenwelle (4) in dem ersten und dem zweiten Nockenwellenlager (2, 3) axial
verschiebbar ist.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nocke (5) und die Nockenwelle (4) einstückig und materialeinheitlich sind.
3. Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nocke (5) auf die Nockenwelle (4) gefügt oder geschrumpft ist.
4. Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (4) hohl ist.
5. Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, wobei der
Ventiltrieb (1 ) eine in einem dritten und einem vierten
Nockenwellenlager (10, 1 1 ) drehbar gelagerten, zur ersten Nockenwelle (4) parallel angeordnete, zweite Nockenwelle (12) aufweist,
dadurch gekennzeichnet, dass radial um die erste Nockenwelle (4) ein erstes Stirnzahnrad (13) und radial um die zweite Nockenwelle (12) ein zweites Stirnzahnrad (14) angeordnet ist, wobei das erste Stirnzahnrad (13) und das zweite Stirnzahnrad (14) über ein drittes Stirnzahnrad (15) miteinander in Wirkverbindung stehen.
6. Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenwelle (4) mehrere Nocken (5) mit zwei Nockenkurven aufweist und für zumindest zwei in Reihe angeordnete Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen ist.
EP18740574.1A 2017-08-24 2018-07-12 Ventiltrieb für eine brennkraftmaschine Withdrawn EP3673155A1 (de)

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