DE102006005333B4

DE102006005333B4 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102006005333B4
Application number: DE102006005333.8A
Authority: DE
Inventors: Jurij Gartner
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2006-02-07
Filing date: 2006-02-07
Publication date: 2021-12-16
Anticipated expiration: 2026-02-08
Also published as: DE102006005333A1

Abstract

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Antriebswelle (2) mit einer ersten Drehachse (2a) und einem koaxial um die Antriebswelle (2) drehbar angeordneten Nocken (3, 3') mit einer zweiten, ortsfesten Drehachse (3a), wobei eine Drehung der Antriebswelle (2) über ein erstes und ein zweites Übertragungselement (4, 5) auf den Nocken (3, 3') übertragbar ist und eine Lage der ersten Drehachse (2a) gegenüber der zweiten Drehachse (3a) radial veränderbar ist, wobei eine Lageveränderung der ersten Drehachse (2a) durch eine Lageveränderung eines Lagers (6, 6') der Antriebswelle (2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (6, 6') in einer Zylinderkopfhaube (7) in Richtung einer Gaswechselventillängsachse (8) schiebebeweglich geführt ist und wobei durch das Lager (6, 6') und die Zylinderkopfhaube (7) eine Kammer (9, 9') gebildet ist, die mit einem Druckmedium befüllbar ist und wobei das Lager (6, 6') von einem Halteelement (10, 10') in die Kammer (9, 9') gedrückt ist.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von der deutschen Offenlegungsschrift DE 103 06 154 A1 aus. In dieser ist ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Antriebswelle mit einer ersten Drehachse und einem koaxial um die Antriebswelle herum drehbar angeordneten Nocken mit einer zweiten ortsfesten Drehachse beschrieben. Die Drehung der Antriebswelle ist über ein erstes und ein zweites Übertragungselement auf den Nocken übertragbar, wobei die Lage der ersten Drehachse gegenüber der zweiten Drehachse radial veränderbar ist. Die Lageveränderung der ersten Drehachse erfolgt durch eine Lageveränderung des Lagers der Antriebswelle. Bei einer Lageveränderung der ersten Drehachse bezüglich der zweiten Drehachse, wird die Steuerzeit, d. h. die Öffnungsdauer des Gaswechseleinlassventiles verändert, wodurch der Ladungswechsel im Brennraum der Brennkraftmaschine positiv beeinflussbar ist. Durch diese Maßnahme wird eine bessere Füllung für jeden Betriebszustand der Brennkraftmaschine erzielt. Darüber hinaus ist der Restgasgehalt, d. h. die im Zylinder verbleibende Abgasrestmenge für den nächsten Verbrennungszyklus in vorteilhafter Weise steuerbar. Somit werden der Kraftstoffverbrauch sowie die Schadstoffemissionen verringert.
Üblicherweise werden Ventiltriebe, wie auch der in der Offenlegungsschrift DE 103 06 154 A1 beschriebene Ventiltrieb am Zylinderkopf verbaut. Bei einer hydraulischen Verstellung des vorgeschlagenen Ventiltriebes werden somit zusätzliche Schmiermittelleitungen zur Veränderung der Steuerzeiten der Gaswechseleinlassventile erforderlich.
Aus der EP 0 032 056 A1 ist eine Brennkraftmaschine mit innerer Verbrennung, mit einem umlaufenden Abtriebsglied, das von mindestens einer Kolben-Zylinder-Einheit angetrieben wird, bekannt. Jeder Zylinder weist ein Einlassventil und ein Auslassventil auf. Eine Nockenwellenanordnung trägt sowohl einen Einlassnocken zur Betätigung des Einlassventils als auch einen Auslassnocken zur Betätigung des Auslassventils. Ein Zwischenglied zwischen der Nockenwellenanordnung und dem umlaufenden Abtriebsglied ist zum Antrieb der Nockenwellenanordnung derart angeordnet, dass eine Relativbewegung zwischen dem Zwischenglied und der Nockenwellenanordnung die Winkelposition der Nockenwellenanordnung mit Bezug auf die Winkelposition des umlaufenden Abtriebsglieds verändert und dadurch auch die Ventilzeitsteuerung ändert. Ein einziges Zwischenglied überträgt die Antriebsbewegung von dem umlaufenden Abtriebsglied sowohl auf den Einlassnocken als auch auf den Auslassnocken. Der Einlassnocken und der Auslassnocken sind durch die Nockenwellenanordnung mechanisch derart miteinander gekuppelt, dass sie stets synchron miteinander umlaufen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen montagefreundlicheren und bauteilreduzierten gattungsgemäßen Ventiltrieb aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Lager in der Zylinderkopfhaube, weitgehend in Richtung einer Gaswechselventillängsachse schiebebeweglich geführt ist und das Lager und die Zylinderkopfhaube eine Kammer bilden, die mit einem Druckmedium befüllbar ist, wobei das Lager von einem Halteelement in die Kammer gedrückt ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden viele Funktionen, die üblicherweise durch separate Bauteile erzielt werden, in die Zylinderkopfhaube integriert. Hierzu zählen z. B. die Integration sämtlicher schmiermittelführenden Kanäle in die Zylinderkopfhaube, sowie die schiebebewegliche Anordnung der Lager in der Zylinderkopfhaube. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird somit die Anzahl der benötigten Bauteile wesentlich reduziert. Ferner wird in vorteilhafter Weise ein extrem einfach zu montierender Zylinderkopf mit integriertem Ventiltrieb erzielt. Weiter kann der vollständig in der Zylinderkopfhaube montierte Ventiltrieb vor der Montage auf dem Zylinderkopf auf Fehler oder Fehlfunktionen überprüft werden.
In vorteilhafter Weise wird gemäß Patentanspruch 2 die brennkraftmaschineneigene Schmiermittelversorgung als Druckmedium zur Verstellung der Ventilöffnungsdauer verwendet. Eine separate Schmiermittelpumpe oder ein separater Schmiermittelkreislauf können somit entfallen.
Durch die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 ist eine spielfreie Voreinstellung des Ventiltriebes möglich.
Vorzugsweise handelt es sich bei dem elastischen Element gemäß Patentanspruch 4 um ein Federelement.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 ermöglicht eine einfache Montage und Demontage des Ventiltriebs in der Zylinderkopfhaube.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 wird ein spielfreier Ventiltrieb erreicht.
Die Fertigungskosten reduzieren sich nochmals bei einer Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 7. Ein zylindrischer Lagerabschnitt lässt sich fertigungstechnisch durch einfaches Drehen und die Führung des Lagers in der Zylinderkopfhaube durch einfaches Bohren oder Feinspindeln produzieren.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles in vier Figuren näher erläutert.

1 zeigt die Aufsicht auf einen dreidimensional dargestellten erfindungsgemäßen Ventiltrieb.
2 zeigt einen Schnitt entlang einer ersten Drehachse des erfindungsgemäßen Ventiltriebs.
3 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb entlang einer Trennlinie 3-3 in 2.
4 zeigt einen Schnitt durch einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb entlang einer Trennlinie 4-4 in 2

Im Folgenden gelten für alle Figuren für gleiche Bauteile die gleichen Bezugsziffern. 1 zeigt eine Aufsicht auf einen dreidimensionalen erfindungsgemäßen Ventiltrieb, der in einer Zylinderkopfhaube 7 verbaut ist. Da in 1 der innere Aufbau des Ventiltriebs 1 nicht erkennbar ist, wird zur Beschreibung von 1 auch auf die 2 bis 4 verwiesen.
Der Ventiltrieb 1 ist in eine Einlassseite der Zylinderkopfhaube 7 integriert, während auslassseitig nur eine nicht bezifferte Lagergasse erkennbar ist. Der Ventiltrieb 1 weist eine zentrale, in den 2 bis 4 erkennbare Antriebswelle 2 auf. Radial um die Antriebswelle 2 sind um die Antriebswelle 2 verdrehbare Nocken 3, 3' angeordnet, wobei jeder Nocken für ein nicht dargestelltes Gaswechselventil vorgesehen ist. Die Drehung der Antriebswelle 2 wird auf ein in 3 dargestelltes erstes Übertragungselement 4 und ein zweites Übertragungselement 5, 5' auf die Nocken 3, 3' übertragen. Die Antriebswelle 2 ist in Lagern 6, 6' gelagert, wobei die Lager 6, 6' in der Zylinderkopfhaube 7 mit dieser jeweils eine Kammer 9, 9' bilden. Die Lager 6, 6' werden jeweils durch ein Halteelement 10, 10', welches an die Zylinderkopfhaube 7 geschraubt ist, gegen die Zylinderkopfhaube 7, bzw. in die Kammer 9, 9' gedrückt. Zwischen den Lagern 6, 6' und den Halteelementen 10, 10' ist jeweils ein elastisches Element 11, 11', im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Federelement, vorgesehen.
Die Kammer 9, 9' kann über einen Schmiermittelzuführkanal 15 mit Hydraulikmedium, im vorliegenden Ausführungsbeispiel Brennkraftmaschinenschmiermittel, befüllt werden. Durch diese Befüllung wird die Antriebswelle 2 in eine zylinderkopfnähere Position gedrückt, wobei bei dieser Lageveränderung der Antriebswelle 2 gegenüber den ortsfesten Nocken 3, 3' die Gaswechselventilöffnungszeit variiert, d. h. verlängert wird. Bei maximalem Druck sind die zweiten Übertragungselemente 5, 5' konzentrisch zur Antriebswelle 2. Bei druckloser Kammer 9, 9' sind die zweiten Übertragungselemente 5, 5' exzentrisch zur Antriebswelle 2, d. h. die Gaswechselventilöffnungszeit ist verringert. In den 1 bis 4 ist jeweils nur die konzentrische Lage der zweiten Übertragungselemente 5, 5' zur Antriebswelle 2 dargestellt.
Um einen spielfreien Ventiltrieb zu erzielen, ist in jeder Kammer 9, 9' ein Spielausgleichselement 12, 12', erkennbar in 2 und 4, angeordnet. Mit diesem Spielausgleichselement 12, 12' werden Bearbeitungstoleranzen im Lager 6, 6' ausgeglichen, die zu einer, wenn auch sehr geringen Exzentrizität führen würden.
2 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 entlang einer ersten Drehachse 2a des Ventiltriebes 1. Die zentral angeordnete Antriebswelle 2 ist in fünf Lagern 6, 6' gelagert, die ihrerseits wiederum schiebebeweglich in der Zylinderkopfhaube 7 angeordnet sind. Geodätisch oben bildet jeweils ein Lager 6, 6' mit der Zylinderkopfhaube 7 die Kammer 9, 9', in die jeweils das Spielausgleichselement 12, 12' integriert ist. Anderenends werden die Lager 6, 6' jeweils von einem Halteelement 10, 10' in die Kammer 9, 9' gedrückt. Um eine elastische Vorspannung zu erzielen, ist zwischen jedem Halteelement 10, 10' und jedem Lager 6, 6' das elastische Element 11, 11' vorgesehen. Radial um die Antriebswelle 2 sind acht zweite Übertragungselemente 5, 5' angeordnet, die mit den Nocken 3, 3' über das erste Übertragungselement 4 in Wirkverbindung stehen.
3 zeigt einen Schnitt durch den erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 entlang einer Schnittebene 3 - 3 in 2. Der Schnitt geht durch einen Nocken 3, 3'. In einer Bohrung in dem Nocken 3, 3’ ist mit radialem Abstand die Antriebswelle 2 um die erste Drehachse 2a drehbeweglich angeordnet. In einem erhabenen Bereich des Nockens 3, 3' ist das erste Übertragungselement 4 drehbar gelagert, welches eine Drehbewegung der Antriebswelle 2 über ein zweites, in 3 nicht erkennbares Übertragungselement 5, 5' auf den Nocken 3 überträgt.
4 zeigt einen Schnitt entlang der Schnittebene 4 - 4 in 2. Der Schnitt geht durch eine Ventiltriebsverschraubung 13 sowie eine Lagerverschraubung 14. Aus 4 ist ersichtlich, dass das Lager 6 eine geteilte Lageranordnung ist, die mittels der Lagerverschraubung 14 verschraubt ist. Das Lager 6 ist schiebebeweglich in Richtung einer schematisch dargestellten Gaswechselventillängsachse 8 in der Zylinderkopfhaube 7 gelagert und wird von dem in die Zylinderkopfhaube 7 mittels der Ventiltriebsverschraubung 13 festgeschraubten Halteelement 10 gehalten. Das elastische Element 11 drückt hierbei, wie bereits beschrieben, das Lager 6 in die Zylinderkopfhaube 7, bzw. die Kammer 9 hinein, in der das hydraulische Spielausgleichselement 12 angeordnet ist. Durch den Schmiermittelzuführkanal 15 kann Schmiermittel beim Betrieb der Brennkraftmaschine in die Kammer 9 gepumpt werden, wodurch das Lager 6 in Richtung Halteelement 10 gedrückt wird. Durch diese Lageveränderung wird auch die Lage der Antriebswelle 2 relativ zu den zu der Zylinderkopfhaube 7 ortsfesten Nocken 3, 3' verändert und somit die Öffnungsdauer eines Gaswechseleinlassventiles verändert. Hierbei bedeutet eine exzentrische Lage der Antriebswelle 2 zu den Nocken 3, 3' eine kurze Gaswechselventilöffnungszeit, die insbesondere in der unteren Teillast und während einer Startphase der Brennkraftmaschine zu o. g. Vorteilen führt.
Der Querschnitt der Lager 6, 6', d. h. die Führung der Lager, kann rund oder rechteckig ausgeführt sein. Der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 kann selbstverständlich auch für die Auslassseite des Zylinderkopfes vorgesehen werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Ventiltriebs 1 wird:

- eine einfache und übersichtliche Vormontage des Ventiltriebes 1 in der Zylinderkopfhaube 7 erzielt,
- durch die Integration des Ventiltriebes 1 in die Zylinderkopfhaube 7 übernimmt diese zusätzlich Ventiltriebsfunktionen,
- die Test- und Vermessmöglichkeit des kompletten Ventiltriebes 1 ist schon im vormontierten Zustand möglich.

Hierdurch werden insbesondere Kosten und Montageaufwand reduziert.
Bezugszeichenliste

1: Ventiltrieb
2: Antriebswelle
2a: Erste Drehachse
3, 3': Nocken
3a: Zweite Drehachse
4: Erstes Übertragungselement
5, 5': Zweites Übertragungselement
6, 6': Lager
7: Zylinderkopfhaube
8: Gaswechselventillängsachse
9, 9': Kammer
10, 10': Halteelement
11, 11': Elastisches Element
12, 12': Spielausgleichselement
13: Ventiltriebsverschraubung
14: Lagerverschraubung
15: Schm ierm ittelzuführkanal

Claims

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine, bestehend aus einer Antriebswelle (2) mit einer ersten Drehachse (2a) und einem koaxial um die Antriebswelle (2) drehbar angeordneten Nocken (3, 3') mit einer zweiten, ortsfesten Drehachse (3a), wobei eine Drehung der Antriebswelle (2) über ein erstes und ein zweites Übertragungselement (4, 5) auf den Nocken (3, 3') übertragbar ist und eine Lage der ersten Drehachse (2a) gegenüber der zweiten Drehachse (3a) radial veränderbar ist, wobei eine Lageveränderung der ersten Drehachse (2a) durch eine Lageveränderung eines Lagers (6, 6') der Antriebswelle (2) erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (6, 6') in einer Zylinderkopfhaube (7) in Richtung einer Gaswechselventillängsachse (8) schiebebeweglich geführt ist und wobei durch das Lager (6, 6') und die Zylinderkopfhaube (7) eine Kammer (9, 9') gebildet ist, die mit einem Druckmedium befüllbar ist und wobei das Lager (6, 6') von einem Halteelement (10, 10') in die Kammer (9, 9') gedrückt ist.
Ventiltrieb nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium eine Schmierölversorgung der Brennkraftmaschine ist.
Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Lager (6, 6') und dem Halteelement (10, 10') ein elastisches Element (11, 11') angeordnet ist.
Ventiltrieb nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (11, 11') ein Federelement ist.
Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (10, 10’) lösbar mit der Zylinderkopfhaube (7) verbindbar ist.
Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kammer (9, 9') ein Spielausgleichselement (12, 12') angeordnet ist.
Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Lagerabschnitt des Lagers (6, 6'), der in die Zylinderkopfhaube (7) ragt, zylindrisch ist.