DE102004037198A1

DE102004037198A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102004037198A1
Application number: DE102004037198A
Authority: DE
Inventors: Harald Elendt; Christof Dipl.-Ing. Faria
Original assignee: INA Schaeffler KG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-03-23
Also published as: US20070204819A1; US7472671B2; ES2302221T3; EP1771642B1; EP1771642A1; CN100504042C; JP2008508458A; CN1985074A; JP4537452B2; WO2006012959A1; DE502005002682D1

Abstract

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einer Nockenwelle, die eine Zahnwelle (2) und zumindest ein Nockenstück (3) mit mehreren unterschiedlichen nebeneinander angeordneten Nockenbahnen (13, 14) aufweist zur unterschiedlichen Betätigung von Gaswechselventilen (8) durch Verschiebung der Nockenstücke (3) mittels Aktuatoren (Aktuatorstifte 4 und 5) auf der Zahnwelle (2), wobei die Zahnwelle (2) ein Wellenprofil (9) und die Nockenstücke (3) ein dazu passendes Nabenprofil (10) aufweisen und wobei die Keile, Kerben oder Zähne (19) des Wellen- (9) und Nabenprofils (10) eine solche Anzahl aufweisen, dass mit gleichen Zahnwellen (2) und Nockenstücken (3) die verschiedenen Nockenstellungen von Vier-Takt-Brennkraftmaschinen beliebiger Bauart, wie Reihen-, V- oder W-Maschinen, und beliebiger Zylinderzahlen realisierbar sind.

Description

Gebiet der Erfindung
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einer Nockenwelle, die eine Zahnwelle und zumindest ein Nockenstück mit mehreren unterschiedlichen, nebeneinander angeordneten Nockenbahnen aufweist, zur unterschiedlichen Betätigung von Gaswechselventilen durch Verschiebung der Nockenstücke mittels Aktuatoren auf der Zahnwelle, wobei die Zahnwelle ein Wellenprofil und die Nockenstücke ein dazu passendes Nabenprofil aufweisen.

Hintergrund der Erfindung

Ein derartiger Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine ist aus der DE 196 11 641 C1 bekannt. Die Verschiebung der Nockenstücke auf der Zahnwelle der Nockenwelle wird durch ein Wellen- und Nabenprofil ermöglicht. Da Hubkolbenbrennkraftmaschinen in Vier-Takt-Ausführung bei einer festgelegten Zylinderzahl festgelegte Zündfolgen haben, müssen die Nocken in einem bestimmten Winkel zueinander auf der Nockenwelle angeordnet sein. Bei einer vierzylindrigen Hubkolbenbrennkraftmaschine mit gleichen Zündabstand ist der Verdrehwinkel der Einlassventilnocken zueinander und der Auslassventilnocken zueinander je 90°. Es stellt sicherlich kein Problem dar, eine entsprechende Nockenwelle herzustellen.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es, einen gattungsgemäßen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zu schaffen, durch den es möglich ist, die gleiche Zahnwelle und die gleichen Nockenstücke für die Einlass- und/oder Auslassventilnockenwelle einer Vielzahl von Motorversionen zu benutzen, da eine einheitliche Profilierung geringe Werkzeugkosten und gleiche Rohteile für die Zahnwelle und die Nockenstücke bedeutet.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Keile, Kerben oder Zähne des Wellen- und Nabenprofils eine solche Anzahl aufweisen, dass mit gleichen Zahnwellen und Nockenstücken die verschiedenen Nockenstellungen von Vier-Takt-Brennkraftmaschinen beliebiger Bauart, wie Reihen-, V- oder W-Maschinen, und beliebige Zylinderzahlen realisierbar sind.

Die Nennung von Keilen, Kerben oder Zähnen im Bezug zu den Wellen- und Nabenprofilen soll darauf hinweisen, dass es verschiedenartige genormte Wellen- und Nabenprofile gibt, die alle durch die vorliegende Erfindung erfasst werden sollen. Soll nämlich ein und dasselbe Profil und damit ein und dieselbe Zahnwelle sowie ein und dasselbe Grund-Nockenstück für die verschiedensten Winkel benutzt werden, so ist es erforderlich, unterschiedliche Winkelstellungen realisieren zu können.

Bei einem Dreizylinderreihenmotor mit gleichem Zündabstand ist der Abstand sowohl der Einlassnocken zueinander als auch der Auslassnocken zueinander je 120°, beim Vierzylinderreihenmotor 90°, beim Sechszylinder-Reihenmotor und auch beim Sechszylinder-V-Motor mit gleichem Zündabstand beträgt der Winkel 60°, bei einem Achtzylinder-V-Motor 45° und bei einem zwölfzylindrigen V-Motor 30°. Diese Winkelabstände gelten für den Gesamtmotor und folglich nur dann, wenn pro Motor eine Einlassventilnockenwelle und eine Auslassventilnockenwelle oder eine gemeinsame, einheitliche Nockenwelle für Ein- und Auslassventile zu Anwendung kommt. Wird bei V-Maschinen pro Zylinderreihe oder Zylinderbank zumindest eine eigene Nockenwelle benutzt, so geht die Zündfolge des Motors in die Überlegungen mit ein. Wechselt die Zündfolge von einer Zylinderreihe zur anderen, so verdoppelt sich der Winkelabstand der Einlassnocken und Auslassnocken auf der oder den Nockenwellen der einen Zylinderreihe. Da aber weitere Motoren, und zwar Reihen-, V-Maschinen und W-Maschinen mit bis zu zwanzig Zylindern zur Anwendung kommen können, sollen durch die geeignete Anzahl der Keile, Kerben oder Zähne alle Abstände der Nocken untereinander dargestellt werden.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Anzahl der Keile, Kerben oder Zähne bei Reihenmaschinen mit drei, vier und sechs Zylindern und zusätzlich V-Maschinen gleichen Zündabstands mit sechs Zylindern sowie acht und zwölf zylindrige V-Maschinen vorzugsweise 24 oder ein Vielfaches von 24 beträgt. Dies ergibt sich dadurch, dass der Winkelabstand zwischen einem Sechszylinder- und Achtzylindermotor sowie einem Achtzylindermotor und einem Zwölfzylindermotor je 15° zwischen zwei Einlassnocken und zwei Auslassnocken beträgt, so dass bei einer Umdrehung der Nockenwelle von 360° 15°-Abstände realisierbar sein müssen, wodurch sich eine Anzahl von 24 Zähnen ergibt. Werden pro Zylinderreihe, wie bereits oben ausgeführt, eine Nockenwelle oder eine Einlass- und eine Auslassnockenwelle benutzt, so kann sich die Anzahl der Zähne verringern.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Anzahl der Keile, Kerben oder Zähne dann, wenn weiterhin ein fünfzylindriger Reihenmotor und eine zehnzylindrige V-Maschine mit berücksichtigt werden sollen, vorzugsweise 120 oder ein Vielfaches von 120 beträgt. Dies ergibt sich dadurch, dass unter Berücksichtigung dieser Motoren auch Verdrehstellungen der Nockenstücke zueinander von 6° und 9° Winkel möglich sein müssen, so dass sich ein gemeinsamer Teiler von 3° ergibt und sich damit 120 Zähne ergeben, wenn wiederum eine einzige oder eine Einlass- und eine Auslassnockenwelle pro Motor zur Anwendung kommen. Bei eigenen Nockenwellen pro Zylinderreihe verringert sich ggf. wiederum die Zähnezahl.

Es sei ausdrücklich darauf hingewiesen, dass auch verschiedene andere Motoren, wie W-Motoren oder auch V-Motoren bis zwanzig Zylinder, dargestellt werden können und sollen. Dabei kann der Durchmesser der Zahnwelle und der Nockenstücke durchaus in Grenzen gehalten werden, da es zusätzlich zu den angesprochenen Wellenprofilen noch Feinprofile gibt, durch die es möglich ist, bei vertretbaren Durchmessern kleine Verdrehwinkel darzustellen, zumal es bei diesen Motoren üblich ist, mehrere Nockenwellen anzuwenden

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist.
Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Nockenwelle mit Gaswechselventilen und
2 einen Schnitt durch die Nockenwelle mit Zahnwelle und Nockenstück gemäß Linie II-II in 1.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
In den 1 und 2 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 skizziert ein Zylinder einer Hubkolbenbrennkraftmaschine dargestellt mit Teilen eines Ventiltriebes. Zu den Teilen gehören unter anderem eine Zahnwelle 2 mit Nockenstücken 3, zwei Aktuatorstiften 4 und 5, Übertragungsglieder 6 und 7 zwischen den Nockenstücken und mit 8 bezeichneten Gaswechselventilen. Die Gaswechselventile 8 können als Ein- oder Auslassventile ausgebildet sein.
Die Zahnwelle 2 weist zumindest auf Abschnitten ihrer Längserstreckung ein Wellenprofil 9 auf. Passend zu diesem sind die Nockenstücke 3 mit einem Nabenprofil 10 versehen, durch die diese verdrehfest aber axial verschiebbar auf der Zahnwelle 2 angeordnet sind.
Die Nockenstücke 3 weisen auf ihrem Außenumfang je eine Lagerstelle 11 auf, die zur Abstützung des Nockenstückes 3 und damit der Zahnwelle 2 dient. Den Lagerstellen 11 sind Lager 12 zugeordnet, die nicht dargestellt, an einem Zylinderkopf befestigt sind. An die Lagerstellen 11 der Nockenstücke 3 schließen sich beidseitig Nockenbahnen 13 und 14 an. Die Nockenbahnen 13 und 14 weisen unterschiedliche Nockenhübe auf, haben aber denselben Grundkreisdurchmesser. Letzteres ist bedeutsam, damit keine Verklemmung zwischen den Übertragungsgliedern 6 und 7 und den Nockenbahnen 13 und 14 beim Verschieben der Nockenstücke 3 entsteht. An die Nockenbahnen 13 und 14 schließen sich zylindrische Abschnitte 16 an, mit denen die Nockenstücke 3 enden. Die zylindrischen Abschnitte 16 weisen für jede Verschieberichtung je eine Verschiebenut 17 und 18 auf. Diese sind zueinander vorzugsweise spiegelbildlich ausgebildet und angeordnet, so dass die Steigung beider Verschiebenuten 17 und 18 gegenläufig ist. Sie besitzen eine Steigung, die bei einer Umdrehung der Nockenstücke 3 deren Verschiebemaß entspricht.
Die Verschiebenuten 17 und 18 laufen am Umfang der zylindrischen Abschnitte 16 über Endstücke 19 mit Abstand und versetzt zueinander aus.
Die Aktuatorstifte 4, 5 sind in nicht dargestellten Aktuatorgehäusen gelagert. Sie werden wechselweise in die Verschiebenuten 17 und 18 eingefahren. Dadurch wird die axiale Verschiebung der Nockenstücke bewirkt.
Wie insbesondere 2 zu entnehmen ist, ist das Wellenprofil 9 als Zahnnabenprofil mit Zähnen 20 und Ausnehmungen 21 aufgebaut, auf das entspre chende Innenzähne und Innenausnehmungen des als Zahnnabenprofil ausgebildeten Nabenprofils 10 der Nockenstücke 3 eingepasst ist.
Durch geeignete Anzahl der Zähne des Zahnnabenprofils und des Zahnwellenprofils lassen sich die gewünschten Verdrehwinkel der Nockenstücke 3 zueinander auf ein und derselben Zahnwelle 2 verwirklichen, so dass bei einer Zähnezahl von 24 oder einem Vielfachen von 24 eine große Anzahl von Motoren mit ein und derselben Zahnwelle und denselben Grund-Nockenstücken realisierbar sind. Nimmt man noch fünfzylindrige Reihenmotoren und zehnzylindrige V-Motoren hinzu, um damit die Palette der üblichen Fahrzeugmotoren abzudecken, so können vorzugsweise 120 Zähne oder ein Vielfaches pro Zahnwellenprofil und Zahnnabenprofil günstig sein, um die gewünschte Winkelverdrehung zu erreichen.

1: Zylinder
2: Zahnwelle
3: Nockenstücke
4: Aktuatorstift
5: Aktuatorstift
6: Übertragungsglied
7: Übertragungsglied
8: Gaswechselventile
9: Wellenprofil
10: Nabenprofil
11: Lagerstelle
12: Lager
13: Nockenbahn
14: Nockenbahn
16: zylindrischer Abschnitt
17: Verschiebenut
18: Verschiebenut
19: Endstück
20: Zähne
21: Ausnehmungen

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit zumindest einer Nockenwelle, die eine Zahnwelle (2) und zumindest ein Nockenstück (3) mit mehreren unterschiedlichen nebeneinander angeordneten Nockenbahnen (13, 14) aufweist zur unterschiedlichen Betätigung von Gaswechselventilen (8) durch Verschiebung der Nockenstücke (3) mittels Aktuatoren (Aktuatorstifte 4 und 5) auf der Zahnwelle (2), wobei die Zahnwelle (2) ein Wellenprofil (9) und die Nockenstücke (3) ein dazu passendes Nabenprofil (10) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass die Keile, Kerben oder Zähne (19) des Wellen- (9) und Nabenprofils (10) eine solche Anzahl aufweisen, dass mit gleichen Zahnwellen (2) und Nockenstücken (3) die verschiedenen Nockenstellungen von Vier-Takt-Brennkraftmaschinen beliebiger Bauart, wie Reihen-, V- oder W-Maschinen, und beliebiger Zylinderzahlen realisierbar sind.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Keile, Kerben oder Zähne (19) bei Reihenmaschinen mit drei, vier und sechs Zylindern sowie V6-Maschinen mit gleichem Zündabstand und acht und zwölf zylindrige V-Maschinen vorzugsweise 24 oder ein Vielfaches von 24 beträgt.
Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Keile, Kerben oder Zähne (19) bei zusätzlich mit gleichen Zahnwellen (2) und Nockenstücken (3) versehenen fünfzylindrigen Reihenmotoren und zehnzylindrigen V-Maschinen vorzugsweise 120 oder ein Vielfaches von 120 beträgt.