WO1995028554A1

WO1995028554A1 - Brennkraftmaschine mit variabler ventilsteuerung

Info

Publication number: WO1995028554A1
Application number: PCT/DE1995/000517
Authority: WO
Inventors: Reiner Walter
Original assignee: Korostenski, Erwin
Priority date: 1994-04-18
Filing date: 1995-04-13
Publication date: 1995-10-26
Also published as: DE4413428A1; AU2254295A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilsteuerung mit mindestens einer Nockenwelle (1) zum Steuern von Gaswechselsteuerungselementen (8) und mit einer Steuereinrichtung zum Verändern der Öffnungszeiten der Gaswechselsteuerungselemente (8), die ein erstes Antriebselement (51, 53) aufweist, das um eine erste Drehachse (55) eine mit der Drehung der Brennkraftmaschine synchronisierte Drehbewegung ausführt, ein zweites Antriebselement (52, 58), das um die erste Drehachse (55) eine mit der Drehung der Nockenwelle (1) synchronisierte Drehbewegung ausführt, sowie ein Zwischenglied (60), das das erste Antriebselement (51, 53) und das zweite Antriebselement (52, 58) miteinander koppelt, wobei das Zwischenglied (60) derart hin- und herbewegbar ist, daß in einer ersten Stellung beide Antriebselemente (51, 53; 52, 58) synchron miteinander verbunden sind und in einer davon abweichenden Stellung die Momentangeschwindigkeit des zweiten Antriebselements (52, 58) während einer bestimmten Phase einer Umdrehung größer ist als die Momentangeschwindigkeit des ersten Antriebselements (51, 53). Die erste Drehachse (55) ist gegenüber der Nockenwellenachse (5) versetzt, und ein Übertragungselement (58) ist zur Übertragung der Drehbewegung des zweiten Antriebselements (52, 58) auf die Nockenwelle (1) vorgesehen.

Description

Brennkraft aschine mit variabler Ventilsteuerung

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung und insbesondere eine Brennkraftmaschine mit variabler Ventilsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Steuerung des Ladungswechsels erfolgt bei Brennkraftmaschinen üblicherweise durch eine oder durch mehrere Nockenwellen, die das Öffnen und Schließen eines oder mehrerer Ventile steuern. Die Auslegung des Nockenprofils einer derartigen Nockenwellen stellt hierbei einen Kompromiß zwischen zwei konträren Anforderungen dar. Ein fülliger Drehmomentverlauf mit einem hohen Drehmoment bei niedrigen Motordrehzahlen erfordert eine relativ kurze Öffnungsdauer der Ventile mit einem frühen Einlaßschluß. Eine hohe Endleistung, d.h. ein hohes Motordrehmoment bei hohen Drehzahlen erfordert eine lange Öffnungsdauer mit einem späten Einlaßschluß. Zudem sind im Hinblick auf Abgasvorschriften und Klopffestigkeit je nach Betriebszustand unterschiedlich große

Oberschneidungsflachen erwünscht.

Ein bei derzeitigen Serienfahrzeugen bereits eingesetzter Lösungsweg, diesen sich widersprechenden Anforderungen wenigstens teilweise gerecht zu werden, besteht darin, eine Nockenwellenverdrehvorrichtung vorzusehen. Hierdurch wird mindestens eine Nockenwelle, meistens die Einlaßnockenwelle, in Abhängigkeit von Last- und Drehzahl bezüglich ihrer Stellung zur Kurbelwelle verdreht. Entsprechend dieser Verdrehung ändern sich die Überschneidungsfläche und das Einlaßende. Diese Lösung weist jedoch den Nachteil auf, daß Überschneidungsfläche und Einlaßende miteinander gekoppelt sind, da die Öffungsdauer der Ventile nicht verändert werden kann.

Eine weitergehend technische Lösung besteht darin, eine variable Öffnungsdauer der Ventile vorzusehen. Hierzu ist eine Steuerung vorgeschlagen worden, die im folgenden anhand der Fig. 7 erläutert werden soll. Eine innerhalb der Nockenwelle 109 koaxial mit dieser angeordnete Antriebswelle 101 ist über einen Paßstift mit einem kreisförmigen Pinhalteelement 103 verbunden, das einen ersten Pin 104 aufnimmt. Dieser erste Pin 104 ist gegenüber der Achse der Antriebswelle 101 versetzt, so daß er bei der Drehung der Antriebswelle 101 um die Achse der Antriebswelle 101 kreist. Der Antrieb der Antriebswelle 101 erfolgt über die Kurbelwelle.

Der erste Pin 104 ist über einen ersten Gleitstein 105 mit einem Zwischenglied 106 verbunden und verschiebbar in einer radial verlaufenden Ausnehmung dieses Zwischenglieds

106 aufgenommen. In einer zweiten radialen Ausnehmung des

Zwischenglieds 106 ist ein zweiter Gleitstein 107 verschiebbar aufgenommen, in dem ein zweiter Pin 108 geführt ist. Der zweite Pin 108 ist formflüssig mit der

Nockenwelle 109 verbunden und ebenfalls gegenüber der gemeinsamen Drehachse der Nockenwelle 109 und der

Antriebswelle 101 versetzt, so daß er bei der Drehung der

Nockenwelle 109 ebenfalls einen Kreis um diese Drehachse beschreibt.

Die Drehung der Antriebswelle 101 erzeugt somit über -den ersten Pin 104 und den ersten Gleitstein 105 eine Drehung des Zwischengliedes 106, dessen Drehung über den zweiten Gleitstein 107 und dem zweiten Pin 108 auf die Nockenwelle 109 übertragen wird.

Das Zwischenglied 106 ist über eine Steuerhülse 110 gegenüber der geraeinsamen Drehachse der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109 derart radial verschiebbar, daß eine Exzentrizität zwischen dem Zwischenglied 106 und dieser gemeinsamen Drehachse der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109 entsteht. Hierdurch ergeben sich während der Drehung der Antriebswelle 101 jeweils unterschiedliche Eingriffsradien zwischen dem Zwischenglied 106 und dem ersten Pin 104 einerseits und dem Zwischenglied 106 und dem zweiten Pin 108 andererseits. Dies führt zu einer Ungleichförmigkeit der Übertragung der Drehbewegung zwischen der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109.

Obwohl eine vollständige Umdrehung der Antriebswelle 101 eine vollständige Umdrehung der Nockenwelle 109 zur Folge hat, sind die Winkelgeschwindigkeiten der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109 im Verlauf dieser Umdrehung unterschiedlich. Im Verlauf einer Umdrehung, d.h. über 360 Winkelgrade, besteht eine Phase in der sich die Nockenwelle 109 schneller dreht als die Antriebswelle 101 sowie eine zweite Phase, in der sich die Nockenwelle 109 langsamer dreht als die Antriebswelle 101. Lediglich bei zwei diskreten Drehwinkeln sind die momentanen Drehgeschwindigkeiten der Antriebswelle 101 und der Nockenwelle 109 identisch.

Ist dagegen das Zwischenglied 106 derart verschoben, daß die Exzentrizität Null ist, so drehen sich die Antriebswelle 101 und die Nockenwelle 109 synchron zueinander.

Die zuvor beschriebene Kinematik wird bei der bekannten Steuerung dahingehend genutzt, daß durch entsprechende Veränderung der Exzentrizität des Zwischengliedes 106 bei einer angenommenen konstanten Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle 101 die Öffnungsphase der Ventile dadurch gekürzt werden kann, daß die Nockenerhebung hinsichtlich ihrer Lage auf der Nockenwelle in einen Bereich gelegt wird, in dem die Nockenwelle 109 schneller dreht als die Antriebswelle 101. Wird die Exzentrizität nun auf null zurückgenommen, dreht sich die Nockenwelle gegenüber der Antriebswelle gleichförmig, wodurch die Öffnungsdauer gegenüber dem zuvor geschilderten Fall verlängert. Wird nun das Zwischenglied weiter verschoben, so daß eine Exzentrizität in Gegenrichtung entsteht, so durchläuft der Nocken auf der Nockenwelle den entsprechenden Drehbereich abermals langsamer und die Öffnungsdauer wird verlängert.

Diese bekannte Steuerung weist jedoch eine Reihe von Nachteilen auf. Dadurch, daß die Antriebswelle in der Nockenwelle verläuft, ist sie hinsichtlich ihrer Dimensionierung Beschränkungen unterworfen. Dies führt zu einer geringen Torsionssteifigkeit, was widerum eine reduzierte Steuerungsgenauigkeit zur Folge hat. Wird hingegen die Antriebswelle größer dimensioniert, um die Torsionssteifigkeit zu steigern, so führt dies zwangsläufig zu größeren Abmessungen der Nockenwelle. Dies bedingt größere Nockenwellenlager und hat über den Nockengrundkreis und die sich daraus ergebende Nockenform einen negativen Einfluß auf eine weitere Anzahl von Bauelementen des Zylinderkopfes. Die bekannte Lösung ist daher nicht geeignet, in einen bestehenden Zylinderkopf eingebaut zu werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilsteuerung der angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß eine größere Steuerungsgenauigkeit, insbesondere eine größere Torsionsfestigkeit der Drehelemente erreicht wird und die Anzahl der Freiheitsgrade bezüglich der Konstruktionsparameter erhöht wird. 5/28554 PCI7DE95/00517

Die Lösung dieser Aufgabe ist in den Patentansprüchen angegeben.

Erfindungsgemäß wird eine Brennkraftmaschine vorgeschlagen, die mindestens eine Nockenwelle zum Steuern von mindestens einem Gaswechselsteuerungselement und eine Steuereinrichtung zum Verändern der Öffnungszeiten der Gaswechselsteuerungselemente aufweist. Diese Steuereinrichtung umfaßt ein erstes Antriebselement, das so gelagert ist, das es bei Drehung des Motors eine Drehbewegung um eine erste Drehachse mit einer Drehzahl ausführt, die gegenüber der Motordrehzahl ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist, ein zweites Antriebselement, das so gelagert ist, daß es bei Drehung des Motors eine Drehbewegung um die erste Drehachse mit einer Drehzahl ausführt, die gegenüber der Drehzahl der Nockenwelle ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist, und ein Zwischenglied, das der Kraftübertragung von dem ersten Antriebselement auf das zweite Antriebselement dient, so daß nach einer ganzen Umdrehung des Zwischengliedes das erste Antriebselement und das zweite Antriebselement eine vollständige Umdrehung ausgeführt haben, wobei das Zwischenglied hin- und herbewegbar ist. Die erste Drehachse ist gegenüber der Nockenwellenachse versetzt und ein Übertragungselement ist zur Übertragung der Drehbewegung des zweiten Antriebselements auf die Nockenwelle vorgesehen.

Erfindungsgemäß werden somit Antrieb und Steuerung in einer solchen Weise entkoppelt, daß eine Reihe von wesentlichen Vorteilen erzielt werden kann. Dadurch, daß der Antrieb für die Nockenwelle, beispielsweise eine Antriebswelle, nicht innerhalb sondern außerhalb, der Nockenwelle angeordnet ist, kann dieser mit einer erheblich gesteigerten Drehsteifigkeit ausgeführt werden, ohne daß hierdurch eine größere Abmessung der Nockenwelle erforderlich wird. Da das Zwischenglied außerhalb der Drehachse der Nockenwelle angeordnet werden kann, unterliegt es hinsichtlich seiner Abmessungen nicht den Beschränkungen, die durch den Zylinderabstand und die Ventilanzahl sowie den Tassenstoßeldurchmesser bei der bekannten Steuerung gegeben sind. Die hierdurch gewonnene konstruktive Freiheit führt letztlich dazu, daß eine Steuereinrichtung bereitgestellt werden kann, die auf einen bestehenden Zylinderkopf aufgesetzt werden kann, ohne daß dieser konstruktiv verändert werden muß.

Dies ergibt neben erheblichen Kostenvorteilen im Laufe der Entwicklung auch eine wesentlichen Verkürzung der Entwicklungsdauer, da die umfangreichen Versuche zur Ermittlung der jeweiligen Steuerungsparameter über den gesamten Last-/Drehzahlbereich des Motors bereits durchgeführt werden können, während sich eine integrierte Gesamtlösung für den Serieneinsatz noch im Konstruktionsstadium befindet.

In einer bevorzugten Ausführungsform umfaßt das erste Antriebselement einen ersten Antriebsstift, der so gelagert ist, das er bei Drehung des Motors eine Kreisbewegung um die erste Drehachse ausführt, und das zweite Antriebselement umfaßt einen zweiten Antriebsstift, der so gelagert ist, daß er bei Drehung des Motors eine Kreisbewegung um die erste Drehachse ausführt. Das Zwischenglied dient der Kraftübertragung von dem ersten Antriebsstift auf den zweiten Antriebsstift dient, so daß nach einer ganzen Umdrehung des Zwischengliedes der erste Antriebsstift und der zweite Antriebsstift eine vollständige Kreisbahn beschrieben haben, und ist gegenüber der ersten Drehachse radial verschiebbar. Der zweite Antriebsstif treibt das Übertragungselement an, das koaxial zu der ersten Drehachse gelagert ist.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung erfolgt die Übertragung der Drehbewegung von dem Ubertragungselement auf die Nockenwelle über eine

Verzahnung. Dies bedeutet, daß beispielsweise das

Übertragungselement selbst als Zahnrad ausgelegt sein kann, welches mit einem entsprechenden Zahnrad der Nockenwelle in Eingriff steht.

Bei den Gaswechselsteuerungselementen handelt es sich bevorzugterweise um Tellerhubventile, im folgenden Ventile genannt. Es sind jedoch auch andere Steuerungselemtente wie Drehschieberwalzen oder dergleichen denkbar. Die Betätigung der Ventile erfolgt vorzugsweise über Tassenstößel, da diese Art der Steuerung eine große Steifigkeit aufweist. Es sind jedoch auch Steuerungen über Kipphebel, Schlepphebel oder Rollenstößel oder dergleichen denkbar.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Richtung der Verschiebung des Zwischengliedes bezüglich der Stellung der Antriebsstifte und des Nockens, die im folgenden Phasenlage genannt wird, so gewählt, daß der gemeinsame Schnittpunkt aller sich für eine jeweilige Verschiebung ergebender effektiver Ventilerhebungskurven der Scheitelpunkt dieser Kurven ist. Dies führt dazu, daß ein frühes Einlaßende auch mit einer kleinen Überschneidung verbunden ist, da die Verkürzung der effektiven Öffnungsdauer der Ventile symmetrisch zum Scheitelpunkt der Erhebungskurve erfolgt.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Richtung der Verschiebung des Zwischengliedes bezüglich der Stellung der Antriebsstifte und des Nockens so gewählt, daß der gemeinsame Schnittpunkt aller sich für eine jeweilige Verschiebung ergebender effektiver Ventilerhebungskurven auf der ansteigenden Flanke dieser Ventilerhebungskurven liegt. Dies hat zur Folge, daß sich mit geänderter Exzentrizität neben der Eröffnungsdauer auch die Spreizung, d.h. der Abstand der Nockenmitte zum oberen Totpunkt verändert. Eine Verlängerung der Öffnungsdauer führt somit gegenüber dem zuvor beschriebenen Fall zu einer stärkeren Vergrößerung der Verschiebung des Einlaßendes in Richtung spät. Beide Lösungen bieten spezifische Vorteile, die von dem jeweiligen Einsatzgebiet und den übrigen Motorparametern abhängen.

Das Zwischenglied kann bevorzugterweise in einem Betätigungselement geführt werden, welches über einen Exzenter verschiebbar ist. Die Verschiebung dieses Exzenters kann beispielsweise über einen Schrittmotor erfolgen. Diese Ausführungsform ist besonders im Hinblick auf eine digitale Motorelektronik geeignet. Es sind jedoch auch Verschiebungen über Zahnräder und Zahnstange oder unter Einsatz von Hydraulik denkbar.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der erste Antriebsstift mit einem Antriebsrad verbunden, das drehfest auf einer mit der ersten Drehachse koaxialen Antriebswelle angeordnet ist, und der zweite Antriebsstift ist mit dem Übertragungselement verbunden, wobei das Übertragungselement drehbar auf der Antriebswelle gelagert ist. Hierdurch ergibt sich eine kompakte und gleichzeitig torsionssteife Anordnung, die leicht an einen bestehenden Zylinderkopf adaptiert werden kann.

Das Betätigunselement wird bevorzugterweise in einem Steuergehäuse geführt. Dieses Steuergehäuse kann die Lagerung der Antriebswelle aufnehmen und so ausgeführt sein, daß es einen Lagerbock aufweist, der gleichzeitig als Lagerdeckel für die Nockenwelle dient. Diese Ausführungsform ist besonders für den Anbau an .einen bestehenden Zylinderkopf geeignet. Die Erfindung wird nun im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, wobei

Fig. 1 eine auseinandergezogene, schematische und teilweise im Schnitt gehaltene Darstellung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist,

Fig. 2 eine teilweise im Schnitt gehaltene Seitenansicht der Ausführungsform nach Fig. 1 ist,

Fig. 3 ein Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 2 ist,

Fig. 4 eine Draufsicht der Ausführungsform gemäß Fig. 1 ist,

Fig. 5 eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Verschiebung des Zwischenglieds und der sich daraus ergebenden Ventilerhebungskurven für eine erste Richtung ist,

Fig. 6 eine Darstellung des Zusammenhangs zwischen der Verschiebung des Zwischenglieds und der sich daraus ergebenden Ventilerhebungskurven bei einer zweiten Verschieberichtung ist, und

Fig. 7 eine Darstellung einer bekannten Steuereinrichtung ist.

Wie in den Figuren 1 bis 4 dargestellt, wird eine Antriebswelle 56 auf einer ersten Drehachse 55 über einen Zahnriemen 49 und eine Riemenscheibe 50 durch die Kurbelwelle (nicht gezeigt) in Drehung versetzt. Die Verbindung zur Kurbelwelle kann alternativ auch durch einen Zahnradsatz, durch Königswellen oder durch eine Kette erfolgen. Auf der Antriebswelle 56 ist ein Antriebsrad 53 mittels einer Passfeder drehfest 5/28554 PCI7DE95/00517

10 angeordnet. Das Antriebsrad 53 weist eine Bohrung 53A auf, die einen bestimmten Versatz gegenüber der ersten Drehachse 55 aufweist. In dieser Bohrung 53A ist ein erster Antriebsstift 51 aufgenommen.

Ein kreisförmiges Zwischenglied 60 weist mittig eine Ausnehmung 61 auf, die im wesentlichen kreisförmig verläuft und einen Innendurchmesser hat, der größer ist als der Außendurchmesser der Antriebswelle 56. Die Ausnehmung 61 mündet in zwei sich diametral gegenüberliegende Führungen 61A und 61B, die zur Führung eines ersten Gleitsteins 54 und eines zweiten Gleitsteins 57 dienen. In dem ersten Gleitstein 54 ist der erste Antriebsstift 51 und in dem zweiten Gleitstein 57 der zweite Antriebsstift 52 geführt. Dieser zweite Antriebsstift 52 ist in einer Bohrung 58A eines als Übertragungselement dienenden Zahnrads 58 aufgenommen, die gegenüber der ersten Drehachse 55 versetzt ist. Das Zahnrad 58 ist drehbar auf der Antriebswelle 56 gelagert und durch einen Sicherungsring axial fixiert.

Durch die beschriebene Anordnung wird über die Kurbelwelle

(nicht dargestellt), den Zahnriemen 49, die Riemenscheibe

50, die Antriebswelle 56, das Antriebsrad 53, den ersten

Antriebsstift 51, den ersten Gleitstein 54, das

Zwischenglied 60, den zweiten Gleitstein 57, den zweiten Antriebsstift 52 und das Zahnrad 58 eine Drehbewegung auf ein Nockenwellenzahnrad 59 übertragen, das sich mit dem Zahnrad 58 im Eingriff befindet. Das Nockenwellenzahnrad 59 ist drehfest mit einer Nockenwelle l verbunden, die auf einer gegenüber der ersten Drehachse 55 versetzten Nockenwellenachse 5 angeordnet ist und über Nocken 2 als Gaswechselsteuerungselemente dienende Ventile 8 betätigt.

Das Zwischenglied 60 ist in einem Betätigungselement 70 drehbar gelagert. Das Betätigungselement 70 weist eine dem Außendurchmesser des Zwischenglieds 60 entsprechende kreisförmige Bohrung 71 auf. Desweiteren ist in dem Betätigungselement 70 eine Ausnehmung 74 vorgesehen, in der ein Exzentergleitstein 82 verschiebbar aufgenommen ist. Dieser Exzentergleitstein 82 kann über einen auf einer Exzenterwelle 81 angeordneten Exzenter 80 verschoben werden.

Das Betätigungselement 70 ist in einer Führung 25 eines Steuergehäuses 20 so geführt, daß es in einer Richtung hin- und herbewegbar ist. Bei der dargestellten bevorzugten Ausführungsform liegt diese Verschieberichtung parallel zum Zylinderkopfdeck. Hierbei gleitet die Unterseite 72 des Betätigungselements 70 über den Grund der Führung 25 des Steuergehäuses 20. Die Oberseite 73 des Betätigungselements wirkt mit einer nicht dargestellten Steuergehäuseabdeckung zusammen.

Wird nun der Exzenter 80 über die Exzenterwelle 81 gedreht, so bewegt sich der Exzentergleitstein 82 in der Ausnehmung 74 des Betätigungselements 70 und verschiebt dieses in der Verschieberichtung innerhalb der Führung 25 des Steuergehäuses 20. Hierdurch wird das in dem Betätigungselement 70 gelagerte Zwischenglied 60 gegenüber der ersten Drehachse 55 verschoben, wodurch sich die Eingriffsradien des ersten Antriebsstifts 51 und des zweiten Antriebsstifts 53 während der Drehung des Zwischengliedes 60 verändern.

Die Antriebswelle 56 ist über einen Lagerbock 21 und einen Lagerdeckel 22 gelagert. In der dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist der Lagerbock 21 materialeinheitlich mit dem Steuergehäuse 20 ausgeführt. Wahlweise kann die Lagerung der Antriebswelle 56 jedoch auch separat erfolgen. Der Lagerbock 21 ist derart ausgeführt, daß' er mit seiner Unterseite als Lagerdeckel für die Nockenwellenlagerung dient. Es können somit zur Befestigung des Lagerdeckels 22 Gewindestifte verwendet werden, die durch den Lagerbock 21 hindurch bis in den Lagerbock für die Nockenwelle (nicht gezeigt) reichen. Die beschriebenen Bauteile können als komplett vormontierte Einheit in bzw. an dem Steuergehäuse 20 vorgesehen werden, das auf einen bestehenden Zylinderkopf (nicht gezeigt) aufgesetzt werden kann.

Die Auswirkungen der Verschiebung des Zwischengliedes 60 auf die Ventilöffnung werden im folgenden anhand der Figuren 5 und 6 erläutert. Fig. 5 zeigt eine erste Verschieberichtung, die durch einen horizontal verlaufenden Doppelpfeil angedeutet ist. Die durchgezogene Linie der Nockenerhebung stellt ein Basiskurve dar, d.h. eine sich tatsächlich ergebende Ventilöffnung, die dann vorliegt, wenn die Exzentrizität des Zwischenglieds 60 bezüglich der ersten Drehachse 55 gleich Null ist. Diese Basiskurve entspricht somit dem tatsächlichen Nockenprofil des Nockens 2. Wird nun ausgehend von dieser Mittelstellung das Zwischenglied 60 derart verschoben, daß sich die Nockenwelle 1 dann gegenüber der Antriebswelle 56 schneller dreht, wenn der Nocken 2 das Ventil 8 betätigt, so ergibt sich eine gegenüber der Basiskurve effektiv verkürzte Öffnungsdauer, die durch die gestrichelte Linie angedeutet ist. Diese Verschiebung entspricht in dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel einer Verschiebung nach rechts.

Wird das Zwischenglied 60 demgegenüber in die gegenüberliegende Richtung verschoben (in Fig. 5 nach links) , so läuft der Nocken 2 mit einer effektiv geringeren Geschwindigkeit über den Tassenstößel 9, wodurch die tatsächliche Öffnungsdauer verlängert wird, wie dies in der strichpunktierten Öffnungskurve dargestellt ist. In der in Fig. 5 dargestellten Ausführungsform ist diese Verschieberichtung bezüglich ihrer Lage zu dem ersten Antriebsstift 51, dem zweiten Antriebsstift 52 und der Stellung des Nockens 2 zu dem Tassenstößel 9 so gewählt, daß sich die Lage des Punktes maximalen Ventilhubs, d.h., die Lage des Scheitelpunkts nicht änder . Bezogen auf den tatsächlichen Motorenbetrieb ergibt sich somit die Möglichkeit, bei unveränderter Spreizung, d.h., bei gleichbleibendem Abstand der Nockenmitte zum oberen Totpunkt des Kolbens, unterschiedliche Öffnungsdauern zu verwirklichen.

Diese Phasenlage weist zudem den Vorteil auf, daß der Betrag der Änderung der Ventilöffnungsdauer bezogen auf ein bestimmtes Maß an Exzentrizität maximal ist.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform weicht von der zuvor erläuterten gemäß Fig. 5 dahingehend ab, daß die Verschieberichtung um den Winkel ß geändert wurde. Analog zum zuvor geschilderten Fall kann die tatsächliche Öffnungsdauer des Ventils 8 durch Verschieben des Betätigungselements 70 in der Verschieberichtung verändert werden. Anders bei diesem zuvor geschilderten Fall ändert sich jedoch auch die Lage der maximalen Öffnung, d.h. die Spreizung. Eine Verlängerung der Öffnungsdauer führt somit zu einem nochmals weiter in Richtung spät verschobenen Einlaßende. Bei einer derart gewählten Verschiebung liegt der Fixpunkt, d.h. der Punkt, der sich bei einer Verschiebung des Zwischengliedes 60 nicht ändert, auf der ansteigenden Flanke der Ventilerhebungskurve.

Bezugszeichenliste

1 Nockenwelle

2 Nocken

5 Nockenwellenachse

8 Gaswechselsteuerungselement, Ventil

9 Tassenstößel

20 Steuergehäuse

21 Lagerbock

22 Lagerdeckel

25 Führung

49 Zahnriemen

50 Riemenscheibe

51 erster Antriebsstift

52 zweiter Antriebsstift

53 Antriebsrad

53A Bohrung

54 erster Gleitstein

55 erste Drehachse

56 Antriebswelle

57 zweiter Gleitstein

58 Übertragungselement

58A Bohrung

59 Nockenwe11enzahnrad

60 Zwischenglied

61 Ausnehmung

61A Führung

61B Führung

70 Betätigungselement

71 Bohrung

72 Unterseite

73 Oberseite 74 Ausnehmung

80 Exzenter

81 Exzenterwelle

82 Exzentergleitstein

Claims

Patentansprüche

1. Brennkraftmaschine

mit mindestens einer Nockenwelle (1) zum Steuern von mindestens einem Gaswechselsteuerungselement (8) und

mit einer Steuereinrichtung zum Verändern der Öffnungszeiten des Gaswechselsteuerungselements (8) , umfassend

ein erstes Antriebselement (51, 53) , das um eine erste Drehachse (55) eine mit der Drehung der Brennkraftmaschine synchronisierte Drehbewegung ausführt, die gegenüber der Drehzahl der Brennkraftmaschine ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist,

ein zweites Antriebselement (52, 58) , das um die erste Drehachse (55) eine mit der Drehung der Nockenwelle (1) synchronisierte Drehbewegung ausführt, die gegenüber der Drehzahl der Nockenwelle (1) ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist, und

ein Zwischenglied (60) , das das erste Antriebselement (51, 53) und das zweite Antriebselement (52, 58) derart miteinander koppelt, daß das zweite Antriebselement (52, 58) eine vollständige Drehung ausführt, wenn sich das erste Antriebselement (51, 53) einmal vollständig dreht,

wobei das Zwischenglied (60) derart hin- und herbewegbar ist, daß in einer ersten Stellung beide Antriebselemente

(51, 53; 52, 58) synchron miteinander verbunden sind und in einer davon abweichenden Stellung die Momentangeschwindigkeit des zweiten Antriebselements (52, 58) während einer bestimmten Phase einer Umdrehung größer ist als die Momentangeschwindigkeit des ersten Antriebselements (51, 53) ,

dadurch gekennzeichnet,

daß die erste Drehachse (55) gegenüber der Nockenwellenachse (5) versetzt ist und

daß ein Übertragungselement (58) zur Übertragung der Drehbewegung des zweiten Antriebselements (52, 58) auf die Nockenwelle (1) vorgesehen ist.

2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antriebselement (51, 53) einen ersten Antriebsstift (51) aufweist, der so gelagert ist, daß er bei Drehung der Brennkraftmaschine eine Kreisbewegung um die erste Drehachse (55) mit einer Drehzahl ausführt, die gegenüber der Drehzahl der Brennkraftmaschine ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist, und daß das zweite Antriebselement (52, 58) einen zweiten Antriebsstift (52) aufweist, der so gelagert ist, daß er bei Drehung der Brennkraftmaschine eine Kreisbewegung um die erste Drehachse (55) mit einer Drehzahl ausführt, die gegenüber der Drehzahl der Nockenwelle (1) ein festes Übersetzungsverhältnis aufweist, wobei das Zwischenglied (60) der Kraftübertragung von dem ersten Antriebsstift (51) auf den zweiten Antriebsstift (52) dient, so daß nach einer ganzen Umdrehung des Zwischengliedes (60) der erste Antriebsstift (51) und der zweite Antriebsstift (52) jeweils eine vollständige Kreisbahn beschrieben haben, und wobei das Zwischenglied (60) gegenüber der ersten Drehachse (55) radial verschiebbar ist.

3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ubertragungselement (58) koaxial zu der ersten Drehachse (55) gelagert ist und durch den zweiten Antriebsstift (52) angetrieben wird.

4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragung der Drehbewegung von dem Übertragungselement (58) auf die Nockenwelle (1) über eine Verzahnung (58, 59) erfolgt.

5. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gaswechselsteuerungselement (8) ein Tellerhubventil ist.

6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (8) von dem Nocken (2) der Nockenwelle (1) über einen Tassenstößel (9) betätigt wird.

7. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Verschiebung des Zwischengliedes (60) bezüglich der Stellung der Antriebsstifte (51, 52) und des Nockens (2) so gewählt ist, daß der gemeinsame Schnittpunkt aller sich für eine jeweilige Verschiebung ergebenden effektiven Ventilerhebungskurven der Scheitelpunkt dieser Kurven ist.

8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Verschiebung des Zwischengliedes (60) bezüglich der Stellung der Antriebsstifte (1, 2) und des Nockens (2) so gewählt ist, daß der gemeinsame Schnittpunkt aller sich für eine jeweilige Verschiebung ergebenden effektiven Ventilerhebungskurven auf der ansteigenden Flanke dieser Ventilerhebungskurven liegt.

9. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenglied (60) in einem Betätigungselement (70) geführt ist, das über einen auf einer Exzenterwelle (81) angeordneten Exzenter (80) verschiebbar ist.

10. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschiebung des Zwischengliedes (60) mittels eines Schrittmotors erfolgt.

11. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Antriebsstift (51) mit einem Antriebsrad

(53) verbunden ist, das drehfest auf einer mit der ersten Drehachse (55) koaxialen Antriebswelle (56) angeordnet ist, und daß der zweite Antriebsstift (52) mit dem Übertragungselement (58) verbunden ist, wobei das Übertragungselement (58) drehbar auf der Antriebswelle

(56) gelagert ist.

12. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement (70) in einem Steuergehäuse (20) geführt ist.

13. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung (21, 22) der Antriebswelle (56) in das Steuergehäuse (20) integriert ist.

14. Brennkraftmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergehäuse (20) einen Lagerbock (21) aufweist, der gleichzeitig als Lagerdeckel für die Nockenwelle (1) dient.

15. Brennkraftmaschine nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung der Exzenterwelle (81) in das Steuergehäuse (20) integriert ist.