AT8187U1 - Brennkraftmaschine mit einer variablen ventilbetätigungseinrichtung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilbetätigungseinrichtung mit zumindest einer geteilten Nockenanordnung (2), welche zumindest einen fest mit einer Nockenwelle (1) verbundenen Nocken (3) und zumindest einen um eine Drehachse parallel zur Nockenwellenachse (18) zwischen zumindest zwei Stellungen verdrehbaren Zusatznocken (4) aufweist. Um auf möglichst einfache Weise eine variable Ventilbetätigung zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass die Nockenwelle (1) eine zylindrische Führungsfläche (6) für den Zusatznocken (4) aufweist, an welcher der Zusatznocken (4) in Umfangsrichtung verschiebbar gelagert ist.

Description

2 AT 008 187 U1

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilbetätigungseinrichtung mit zumindest einer geteilten Nockenanordnung, welche zumindest einen fest mit einer Nockenwelle verbundenen Nocken und zumindest einen um eine Drehachse parallel zur Nockenwellenachse zwischen zumindest zwei Stellungen verdrehbaren Zusatznocken aufweist.

Aus der US 5,136,887 ist eine variable Ventilbetätigungseinrichtung für eine Brennkraftmaschine bekannt, welche einen mittels einer innerhalb der Nockenwelle angeordneten Steuerquelle verdrehbaren Nocken aufweist.

Die US 4,498,352 zeigt eine Nockenwellenanordnung mit einem geteilten Nocken. Mittels einer innerhalb der hohlen Nockenwelle angeordneten Steuerwelle können die beiden Teilnocken relativ zueinander verdreht werden. Auch die FR 1 109 790 A zeigt eine ähnliche Nockenanordnung mit geteilten Nocken.

Weiters sind aus den Veröffentlichen US 4,522,085 und DE 29 21 645 A1 Nockenwellenanordnungen mit geteilten Nocken bekannt, wobei die Nocken mittels einer als Ziehstange ausgebildeten Steuerwelle gegeneinander verdreht werden können. Um dies zu bewirken, weist die Steuerwelle an ihrer Mantelfläche schräg bzw. schraubenförmig verlaufende Nuten auf, in welche Vorsprünge der verdrehbar auf der Nockenwelle angeordneten Nockenteile eingreifen.

Weitere Nockenwellen mit geteilter Nockenanordnung, wobei zwei Nockenteile gegeneinander verdreht werden können, sind aus den Veröffentlichungen WO 94/19585 und US 4,917,058 A bekannt. Einer der beiden Nockenteile wird dabei durch eine äußere Verdreheinrichtung gegenüber dem anderen Nockenteil verdreht.

Die bekannten Anordnungen haben alle den Nachteil, dass sie eine hohe Anzahl an konstruktiv komplexen Bauteilen aufweisen, was den Fertigungsaufwand wesentlich erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist es, den konstruktiven Aufwand für eine variable Ventilbetätigungseinrichtung bei einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu vermindern.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Nockenwelle eine zylindrische Führungsfläche für den Zusatznocken aufweist, an welcher der Zusatznocken in Umfangsrichtung verschiebbar gelagert ist, wobei vorzugsweise vorgesehen ist, dass der Zusatznocken im Wesentlichen die Form eines offenen Kreisringes aufweist, dessen Innenradius im Wesentlichen mindestens dem Radius der zylindrischen Führungsfläche der Nockenwelle entspricht. Dies ermöglicht eine sehr einfache Formgebung des Zusatznockens.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der Zusatznocken zwei die Nockenwelle entlang der zylindrischen Führungsfläche um einen Umgreifungswinkel größer als 180°, vorzugsweise um 210° bis 240° umgreifende Arme aufweist, die eine diametrale Halterung über einen Formschluss auf der Nockenwelle ermöglichen. Die beiden Arme des Zusatznockens ermöglichen eine formschlüssige Verbindung mit der Nockenwelle, wobei der Zusatznocken aber gegenüber der Nockenwelle verdrehbar gehalten ist. Der Zusatznocken wird bei der Montage einfach auf die Nockenwelle seitlich aufgedrückt, wobei sich die Arme kurzfristig elastisch verformen.

Der Zusatznocken ist drehfest mit einer innerhalb der Nockenwelle angeordneten Schaltwelle verbunden, wobei die Verbindung vorzugsweise über einen Stift mit zylindrischem oder ovalem Querschnitt erfolgt. Der Zusatznocken wird so auf die Nockenwelle aufgebracht, dass der Stift teilweise in eine Öffnung des Zusatznockens eintaucht. Dabei ist vorgesehen, dass die Nockenwelle im Bereich der Führungsfläche eine radiale Öffnung aufweist, wobei die in Richtung der Nockenwellenachse gemessene Breite der Öffnung mindestens der in Richtung der Nockenwellenachse gemessenen Dicke des Stiftes entspricht, wobei es vorteilhaft ist, wenn - in einem Schnitt quer zur Nockenwellenachse betrachtet - sich die Öffnung um einen Winkelbereich in Umfangsrichtung von etwa 60° bis 120° um die Nockenwellenachse erstreckt. Der 3 AT 008 187 U1

Zusatznocken kann somit über den Stift durch die Schaltwelle innerhalb der Nockenwelle verdreht werden, wobei der Öffnungswinkel der Öffnung den Verstellbereich definiert.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die zylindrische Führungsfläche als radiale umlaufende Nut im feststehenden Nocken ausgebildet ist, wobei die Breite der Nut mindestens der Breite des Zusatznockens entspricht. Der Zusatznocken sollte möglichst schmal ausgeführt werden, was durch die Wahl der Nockenform und die zufolge des kleinen Nockenhubes nur kleine wirksame Ventilfederkraft möglich ist.

Der Zusatznocken wird durch die Schaltwelle zwischen einer Ruhestellung und zumindest einer Aktivstellung verdreht. Dabei kann vorgesehen sein, dass der Zusatznocken in seiner Ruhestellung radial innerhalb der Nockenerhebung des feststehenden Nockens angeordnet ist.

In einer besonders einfachen Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass die Führungsfläche konzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet ist.

Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Führungsfläche exzentrisch zur Nockenwellenachse angeordnet ist.

Die Mitte der zylindrischen Führungsfläche ist dabei geringfügig bezüglich der Nockenwellenachse in etwa auf die der höchsten Nockenwellenerhebung abgewandten Seite des feststehenden Nockens versetzt angeordnet. Dadurch kann der Verstellwinkel verringert werden. Um eine unbehinderte Verdrehbewegung des Zusatznockens zu ermöglichen, ist vorgesehen, dass der Stift axial beweglich mit dem Zusatznocken verbunden ist.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Es zeigen Fig. 1 eine Nockenwelle einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer ersten Ausführungsvariante in einem Querschnitt in einer Ruhestellung des Zusatznockens, Fig. 2 die Nockenwelle in einem Querschnitt, wobei sich der Zusatznocken in einer Aktivstellung befindet, Fig. 3 eine Nockenwelle in einer Seitenansicht und Fig. 4 eine Nockenwelle einer erfindungsgemäßen Brennkraftmaschine in einer zweiten Ausführungsvariante in einem Querschnitt.

Die hohl ausgeführte Nockenwelle 1 weist eine geteilte Nockenanordnung 2 auf. Die Nockenanordnung 2 besteht aus zumindest einem mit der Nockenwelle 1 fest verbundenen Nocken 3 und einem Zusatznocken 4, welcher - abgesehen von der Nockenerhebung 5 - die Form eines offenen Kreisringes hat.

Die Nockenwelle 1 weist eine im Wesentlichen kreiszylindrische Führungsfläche 6 für den Zusatznocken 4 auf. Der Radius R der inneren Ringfläche 7 des Zusatznockens 4 entspricht im Wesentlichen mindestens dem Radius r der Führungsfläche 6 der Nockenwelle 1.

Der Zusatznocken 4 weist zwei Arme 8 auf, welche die Nockenwelle 1 um einen Umgreifungs-winkel α > 180°, vorzugsweise zwischen 210° bis 240°, umspannen.

Der Zusatznocken 4 ist über einen Stift 9 mit ausreichender Biegesteifigkeit mit einer innerhalb der Nockenwelle 1 drehbar gelagerten Schaltwelle 10 verbunden, wobei der Stift 9 eine radiale Öffnung 11 der Nockenwelle 1 im Bereich der Führungsfläche 6 durchdringt. Die Breite der Öffnung 11 entspricht mindestens der Dicke des Stiftes 9. Die Öffnung 11 spannt einen Winkelbereich ß auf, welcher zwischen etwa 60° bis 120° beträgt und der den Schaltweg des Zusatznockens 4 definiert.

In der in den Figuren dargestellten Ausführungsvarianten ist die Führungsfläche 6 durch eine radiale umlaufende Nut 12 im Nocken 3 gebildet, welche den Nocken 3 in zwei Abschnitte 3a,

Claims (11)

1. 4 AT008 187U1 3b teilt. Die Breite der Nut 12 entspricht etwa der Breite 13 des Zusatznockens 4. Die beiden Flanken 14, 15 der Nut 12 bilden die axiale Führung des Zusatznockens 4. Bei der Montage wird der Zusatznocken 4 seitlich in die Nut 12 eingeschoben und auf die Nockenwelle 1 aufgedrückt, wobei die beiden Arme 8 geringfügig elastisch verformt werden. Durch die umgreifenden Arme 8 ist der Zusatznocken 4 verliersicher mit der Nockenwelle 1 verbunden. Der Zusatznocken 4 wird dabei so axial auf die Nockenwelle 1 aufgeschoben, dass das Ende 16 des Stiftes 9 durch eine Ausnehmung 17 des Zusatznockens 4 aufgenommen wird und somit eine formschlüssige Drehverbindung zwischen dem Zusatznocken 4 und der Schaltwelle 10 hergestellt wird. In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsvariante ist die Führungsfläche 6 konzentrisch zur Nockenwellenachse 18 ausgeführt. Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsvariante mit einer bezüglich der Nockenwellenachse 18 exzentrisch angeordneten Führungsfläche 6. Dadurch, dass die Mitte M der Führungsfläche in einem geringen Abstand e exzentrisch zur Nockenwellenachse 18 angeordnet ist, kann die Größe des Verstellwinkels ß verringert werden. Dabei ist in vollgezogenen Linien der Zusatznocken 4 in der Ruhrstellung und in strichpunktierten Linien der Zusatznocken 4 in einer Aktivstellung dargestellt. Um trotz der Exzentrizität e ein Verdrehen des Zusatznockens 4 in Bezug auf den Nocken 3 zu ermöglichen, ist der Stift 9 lose, also längs verschiebbar, mit dem Zusatznocken 4 verbunden. Die Anlageflanken 17a, 17b der Ausnehmung 17 des Stiftes 9 im Zusatznocken 4 sind dabei der Exzenterverlagerung angepasst, um ein Klemmen des Stiftes 9 bei Verdrehen des Zusatznockens 4 zu verhindern. Dabei sind die gegenüberliegenden Anlageflanken 17a, 17b - im dargestellten Schnitt betrachtet - nicht parallel ausgerichtet. Eine Anlageflanke weist einen Vorsprung 17b' oder eine Ausbuchtung auf, so dass in diesem Bereich nur eine Punktberührung mit dem Stift 9 besteht. Der Zusatznocken 4 kann über die zentrale, relativ zur Nockenwelle 1 verdrehbare Schaltwelle 10 in die gewünschte Position gedreht werden. Die Betätigung der zentralen Schaltwelle 10 erfolgt über für derartige Einsatzzwecke übliche Vorrichtungen, wie z.B. einen hydraulischen Phasensteller. Da der Zusatznocken 4 auch einen Teil der Auflagebreite des Hauptnockens 3 für sich beansprucht, muss er möglichst schmal ausgeführt werden, was durch die Wahl der Nockenform und die durch den nur kleinen Nockenhub auch kleine Ventilfederkraft möglich ist. Eine bevorzugte Anwendungsmögiichkeit ist beispielsweise die Durchführung einer internen Abgasrückführung in den Brennraum einer Brennkraftmaschine. Das Einlassventil wird dabei während der Auslassphase vor oder nach dem unteren Totpunkt kurzfristig um einen geringen Wert geöffnet, was durch Verdrehen des Zusatznockens 4 von der in Fig. 1 dargestellten Ruhestellung in die in Fig. 2 dargestellte Aktivstellung ermöglicht wird. Ansprüche: 1. Brennkraftmaschine mit einer variablen Ventilbetätigungseinrichtung mit zumindest einer geteilten Nockenanordnung (2), welche zumindest einen fest mit einer Nockenwelle (1) verbundenen Nocken (3) und zumindest einen um eine Drehachse parallel zur Nockenwellenachse (18) zwischen zumindest zwei Stellungen verdrehbaren Zusatznocken (4) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) eine zylindrische Führungsfläche (6) für den Zusatznocken (4) aufweist, an welcher der Zusatznocken (4) in Umfangsrichtung verschiebbar gelagert ist.
2. 2. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatznocken (4) im Wesentlichen die Form eines offenen Kreisringes aufweist, dessen Innenradius (R) im Wesentlichen mindestens dem Radius (r) der zylindrischen Führungsfläche (6) der Nockenwelle (1) entspricht. 5 AT 008 187 U1
3. 3. Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatznocken (4) zwei die Nockenwelle (1) entlang der zylindrischen Führungsfläche (6) um einen Umgreifungswinkel (a) größer als 180°, vorzugsweise um 210° bis 240° umgreifende Arme (8) aufweist, die eine diametrale Halterung über einen Formschluss auf der Nockenwelle (1) ermöglichen.
4. 4. Brennkraftmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatznocken (4) drehfest mit einer innerhalb der hohl ausgeführten Nockenwelle (1) angeordneten Schaltwelle (10) verbunden ist, wobei die Verbindung vorzugsweise über einen Stift (9) mit zylindrischem oder ovalem Querschnitt erfolgt.
5. 5. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) im Bereich der Führungsfläche (6) eine radiale Öffnung (11) aufweist, wobei die in Richtung der Nockenwellenachse (18) gemessene Breite der Öffnung (11) mindestens der in Richtung der Nockenwellenachse (18) gemessenen Dicke des Stiftes (9) entspricht.
6. 6. Brennkraftmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass - in einem Schnitt quer zur Nockenwellenachse (1) betrachtet - sich die Öffnung (11) um einen Winkelbereich (ß) in Umfangsrichtung von etwa 60° bis 120° um die Nockenwellenachse (18) erstreckt.
7. 7. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Führungsfläche (6) als radiale umlaufende Nut (12) im feststehenden Nocken (3) ausgebildet ist, wobei die Breite der Nut (12) mindestens der Breite (13) des Zusatznockens (4) entspricht.
8. 8. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Zusatznocken (4) in seiner Ruhestellung radial innerhalb der Nockenerhebung des feststehenden Nockens (3) angeordnet ist.
9. 9. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (6) konzentrisch zur Nockenwellenachse (18) angeordnet ist.
10. 10. Brennkraftmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (6) exzentrisch zur Nockenwellenachse (18) angeordnet ist.
11. 11. Brennkraftmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Stift (9) axial gleitend mit dem Zusatznocken (4) verbunden ist. Hiezu 2 Blatt Zeichnungen