DE102018002171A1

DE102018002171A1 - Gas exchange valve for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102018002171A1
Application number: DE102018002171.9A
Authority: DE
Inventors: Franz Huber; Steffen Loll
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2019-09-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gaswechselventil (12) für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Ventilschaft (22), und mit einem Ventilteller (23), welcher über den Ventilschaft (22) mittels eines Antriebselements (20) aus einer einen korrespondierenden Gaskanal (24) verschließenden Schließstellung in eine den Gaskanal (24) zumindest teilweise freigebende Offenstellung bewegbar ist, wobei der Ventilschaft (22) eine mittels des Antriebselements (20) betätigbare Betätigungsstange (34) und ein Führungsrohr (36) aufweist, in welchem die entlang einer Bewegungsrichtung (32) relativ zu dem Führungsrohr (36) translatorisch bewegbare Betätigungsstange (34) zumindest teilweise aufgenommen ist.The invention relates to a gas exchange valve (12) for an internal combustion engine, comprising a valve stem (22) and having a valve plate (23) which closes the valve stem (22) by means of a drive element (20) from a closed position closing a corresponding gas channel (24) in an open position at least partially releasing the gas channel (24), wherein the valve stem (22) has an actuating rod (34) actuable by means of the drive element (20) and a guide tube (36) in which the relative to a direction of movement (32) to the guide tube (36) translationally movable actuating rod (34) is at least partially received.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gaswechselventil für eine Verbrennungskraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs, gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.The invention relates to a gas exchange valve for an internal combustion engine, in particular of a motor vehicle, according to the preamble of patent claim 1.

Derartige Gaswechselventile für Verbrennungskraftmaschinen, insbesondere von Kraftfahrzeugen, sind aus dem allgemeinen Stand der Technik und insbesondere aus dem Serienfahrzeugbau bereits hinlänglich bekannt. Das jeweilige Gaswechselventil weist einen Ventilschaft und einen Ventilteller auf, welcher über den Ventilschaft mittels eines Antriebselements wie beispielsweise eines Nockens aus einer einen korrespondierenden Gaskanal verschließenden Schließstellung in eine den Gaskanal zumindest teilweise freigebende Offenstellung bewegbar ist. Üblicherweise ist der Ventilteller mit dem Ventilschaft starr beziehungsweise fest verbunden, sodass der Ventilteller üblicherweise relativ zu dem Ventilschaft unbeweglich ist. Insbesondere ist der Ventilteller üblicherweise einstückig mit dem Ventilschaft ausgebildet. Somit sind der Ventilschaft und der Ventilteller üblicherweise gemeinsam translatorisch zwischen der Schließstellung und der Offenstellung bewegbar.Such gas exchange valves for internal combustion engines, especially of motor vehicles, are already well known from the general state of the art and in particular from the production of standard vehicles. The respective gas exchange valve has a valve stem and a valve disk, which is movable via the valve stem by means of a drive element such as a cam from a closing a corresponding gas passage closed position into the gas passage at least partially releasing open position. Usually, the valve disk is rigidly connected to the valve stem so that the valve disk is usually immovable relative to the valve stem. In particular, the valve disk is usually formed integrally with the valve stem. Thus, the valve stem and the valve disc are usually movable together in translation between the closed position and the open position.

Des Weiteren offenbart die DE 10 2006 013 815 A1 ein Gaswechselventil für eine Brennkraftmaschine, mit einem Ventilschaft, welcher mittels eines Lagers verschwenkbar an einem Hebel eines Ventilantriebs gelagert ist. Dabei hat der Ventilschaft einen Biegebereich zum Ausgleich eines Axialversatzes des Lagers.Furthermore, the DE 10 2006 013 815 A1 a gas exchange valve for an internal combustion engine, with a valve stem, which is mounted by means of a bearing pivotally mounted on a lever of a valve drive. In this case, the valve stem has a bending area to compensate for axial misalignment of the bearing.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Gaswechselventil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, dass ein besonders effizienter Betrieb auf besonders einfache Weise realisiert werden kann.Object of the present invention is to develop a gas exchange valve of the type mentioned in such a way that a particularly efficient operation can be realized in a particularly simple manner.

Diese Aufgabe wird durch ein Gaswechselventil mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen Weiterbildungen der Erfindung sind in den übrigen Ansprüchen angegeben.This object is achieved by a gas exchange valve having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments with expedient developments of the invention are specified in the remaining claims.

Um ein Gaswechselventil der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art derart weiterzuentwickeln, dass auf besonders einfache und kostengünstige Weise ein besonders vorteilhafter und insbesondere effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisiert werden kann, ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ventilschaft eine mittels des beispielsweise als Nocken ausgebildeten Antriebselements betätigbare Betätigungsstange und ein Führungsrohr aufweist, in welchem die entlang einer Bewegungsrichtung relativ zu dem Führungsrohr translatorisch bewegbare Betätigungsstange zumindest teilweise aufgenommen ist. Dies bedeutet, dass die Betätigungsstange mittels des Betätigungselements betätigt und dadurch entlang der Bewegungsrichtung zumindest ein Stück relativ zu dem Führungsrohr translatorisch bewegt werden kann. Insbesondere kann die Betätigungsstange entlang der Bewegungsrichtung einen Weg beziehungsweise das genannte Stück translatorisch relativ zu dem Führungsrohr bewegt werden, während eine entlang der Bewegungsrichtung verlaufende translatorische Bewegung des Führungsrohrs unterbleibt.In order to develop a gas exchange valve specified in the preamble of claim 1 species such that in a particularly simple and cost-effective manner, a particularly advantageous and particularly efficient operation of the internal combustion engine can be realized, it is inventively provided that the valve stem by means of, for example, designed as a cam drive element operable actuating rod and a guide tube, in which along a direction of movement relative to the guide tube translationally movable actuating rod is at least partially received. This means that the actuating rod can be actuated by means of the actuating element and thereby translationally moved along the direction of movement at least one piece relative to the guide tube. In particular, the actuating rod along the direction of movement a path or said piece can be translationally moved relative to the guide tube, while a running along the direction of movement translational movement of the guide tube is omitted.

Des Weiteren ist es erfindungsgemäß vorgesehen, dass der Ventilteller an dem Führungsrohr verschwenkbar gehalten ist, wobei der Ventilteller um eine Schwenkachse relativ zu dem Führungsrohr verschwenkbar ist. Somit ist es erfindungsgemäß vorgesehen, den herkömmlicherweise vorgesehenen und üblicherweise einstückig mit dem Ventilteller ausgebildeten Ventilschaft in das Führungsrohr und in die Betätigungsstange aufzuteilen. Außerdem ist der Ventilteller nicht etwa starr beziehungsweise fest mit dem Ventilschaft verbunden, sondern der Ventilteller kann um die Schwenkachse relativ zu dem Führungsrohr sowie vorzugsweise relativ zu der Betätigungsstange verschwenkt werden. Außerdem kann die Betätigungsstange zumindest das zuvor genannte Stück relativ zu dem Führungsrohr translatorisch bewegt werden. Vorzugsweise ist der Ventilteller derart verschwenkbar an dem Führungsrohr gehalten, dass zumindest entlang der Bewegungsrichtung verlaufende, translatorische Relativbewegungen zwischen dem Ventilteller und dem Führungsrohr vermieden sind.Furthermore, it is provided according to the invention that the valve disk is held pivotably on the guide tube, wherein the valve disk is pivotable about a pivot axis relative to the guide tube. Thus, it is inventively provided to divide the conventionally provided and usually integrally formed with the valve plate valve stem in the guide tube and in the actuating rod. In addition, the valve disk is not rigidly connected or fixedly connected to the valve stem, but the valve disk can be pivoted about the pivot axis relative to the guide tube and preferably relative to the actuating rod. In addition, the actuating rod can be moved translationally at least the aforementioned piece relative to the guide tube. The valve disk is preferably held pivotably on the guide tube in such a way that translatory relative movements between the valve disk and the guide tube extending at least along the direction of movement are avoided.

Des Weiteren ist erfindungsgemäß an der Betätigungsstange oder an dem Ventilteller ein Vorsprung vorgesehen, welcher entlang einer senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zur Schwenkachse verlaufenden Richtung von der Schwenkachse beabstandet ist, sodass durch translatorisches Bewegen der Betätigungsstange in Richtung des Ventiltellers auf den Ventilteller eine von der Betätigungsstange über den Vorsprung auf den Ventilteller wirkende Kraft ausübbar ist. Durch die Kraft beziehungsweise mittels der Kraft ist ein um die Schwenkachse wirkendes Drehmoment bewirkbar. Mit anderen Worten bewirkt die Kraft, wenn sie auf den Ventilteller ausgeübt wird, ein um die Schwenkachse wirkendes Drehmoment, mittels welchem der Ventilteller um die Schwenkachse relativ zu dem Führungsrohr verschwenkbar ist. Wird somit beispielsweise eine solche, entlang der Bewegungsrichtung verlaufende und relativ zu dem Führungsrohr erfolgende translatorische Bewegung der Betätigungsstange mittels des beispielsweise als Nocken ausgebildeten Antriebselements bewirkt, dass die Betätigungsstange beispielsweise den zuvor genannten Weg beziehungsweise das zuvor genannte Stück bewegt und dabei in Richtung des Ventiltellers bewegt wird, insbesondere während eine entlang der Bewegungsrichtung verlaufende translatorische Bewegung des Führungsrohrs unterbleibt, so wird, insbesondere während eine entlang der Bewegungsrichtung verlaufende translatorische Bewegung der Führungsstange unterbleibt, der Ventilteller um die Schwenkachse relativ zu dem Führungsrohr sowie insbesondere relativ zu der Betätigungsstange verschwenkt. Mit anderen Worten wird der Ventilteller gekippt oder verkippt, wodurch auf besonders einfache und somit kostengünstige Weise ein besonders effizienter Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisierbar ist.Furthermore, a projection is provided according to the invention on the actuating rod or on the valve plate, which is spaced along a direction perpendicular to the direction of movement and perpendicular to the pivot axis extending direction of the pivot axis, so by translational movement of the actuating rod in the direction of the valve disk on the valve plate one of the actuating rod force acting on the projection on the valve disk is exercisable. By the force or by means of a force acting about the pivot axis torque can be effected. In other words, the force, when it is exerted on the valve disk, causes a torque acting about the pivot axis, by means of which the valve disk is pivotable about the pivot axis relative to the guide tube. If, for example, such a translatory movement of the actuating rod running along the direction of movement and taking place relative to the guide tube is effected by means of the drive element embodied as a cam, for example, that the actuating rod moves, for example, the aforementioned path or the aforementioned piece and thereby in the direction of the valve disk is moved, in particular while a running along the direction of movement translational movement of the guide tube is omitted, then, in particular during a running along the direction of movement translational movement of the guide rod is omitted, the valve disc is pivoted about the pivot axis relative to the guide tube and in particular relative to the actuating rod. In other words, the valve disk is tilted or tilted, whereby a particularly efficient and thus cost-effective manner, a particularly efficient operation of the internal combustion engine can be realized.

Auf die beschriebene Weise wird der Ventilteller beispielsweise so lange um die Schwenkachse verschwenkt, bis der Ventilteller in Stützanlage mit wenigstens einem Begrenzungselement kommt. Dann nimmt der Ventilteller eine Schwenkstellung in Form einer Endlage ein. Wird ab dieser Endlage die Betätigungsstange mittels des Antriebselements weiter entlang der Bewegungsrichtung translatorisch bewegt, so werden dadurch der Ventilteller und das Führungsrohr mit der Betätigungsstange entlang der Bewegungsrichtung translatorisch mitbewegt, sodass der Ventilteller, insbesondere nachdem er auf die beschriebene Weise verkippt wurde, dann zusammen mit dem Führungsrohr translatorisch entlang der Bewegungsrichtung bewegt wird. Auf diese Weise kann beispielsweise der Gaskanal zunächst ein Stück geöffnet werden, indem der Ventilteller verkippt wird. Dann kann der Gaskanal weiter geöffnet werden, indem der Ventilteller und mit diesem das Führungsrohr und die Betätigungsstange entlang der Bewegungsrichtung gemeinsam translatorisch bewegt werden.In the manner described, the valve disk is, for example, pivoted about the pivot axis until the valve disk comes into support contact with at least one limiting element. Then the valve plate takes a pivot position in the form of an end position. If, starting from this end position, the actuation rod is moved translationally further along the direction of movement by means of the drive element, then the valve disk and the guide tube are moved translationally together with the actuation rod along the direction of movement, so that the valve disk, in particular after it has been tilted in the manner described, then together the guide tube is translationally moved along the direction of movement. In this way, for example, the gas duct can first be opened a little by tilting the valve disk. Then, the gas channel can be further opened by the valve disc and with this the guide tube and the actuating rod along the direction of movement are moved together translationally.

Der Erfindung liegt insbesondere die folgende Erkenntnis zugrunde: Konventionelle Gaswechselventile, welche beispielsweise als Einlassventile und Auslassventile verwendet werden, führen rein translatorische beziehungsweise axiale Ventilhübe aus, wenn diese konventionellen Gaswechselventile geöffnet werden. Hierdurch wird eine zylindrische Fläche mit in Umfangsrichtung gleicher Höhe, also gleichem Ventilhub, freigegeben und ist der Gaskanal beispielsweise ein Einlasskanal, mittels welchem Luft in einen beispielsweise als Zylinder ausgebildeten Brennraum der Verbrennungskraftmaschine eingeleitet werden kann, so wird die zuvor genannte zylindrische Fläche für die in den Brennraum einströmende Luft freigegeben. Eine jeweilige Gestaltung des Einlasskanals und des Brennraums bestimmt nun, an welcher Stelle beziehungsweise in welchem Bereich die auch als Öffnungsfläche bezeichnete Fläche mehr oder weniger von der Luft durchströmt wird, wodurch die sogenannte Ladungsbewegung, welche tumble- und/oder drallförmig sein kann, bestimmt wird.The invention is based in particular on the following finding: Conventional gas exchange valves, which are used for example as intake valves and exhaust valves, perform purely translatory or axial valve lifts when these conventional gas exchange valves are opened. As a result, a cylindrical surface with the same height in the circumferential direction, ie the same valve, released and the gas channel, for example, an inlet channel, by means of which air can be introduced into a trained example as a cylinder combustion chamber of the internal combustion engine, the aforementioned cylindrical surface for in released the combustion chamber incoming air. A respective design of the inlet channel and the combustion chamber now determines at which point or in which region the surface, which is also referred to as the opening surface, flows more or less through the air, whereby the so-called charge movement, which can be tumble- and / or twist-shaped, is determined ,

Um den Kraftstoffverbrauch von auch als Verbrennungsmotoren bezeichneten Verbrennungskraftmaschinen gering zu halten, werden Miller-Brennverfahren eingesetzt, um die jeweilige Verbrennungskraftmaschine insbesondere in ihrem befeuerten Betrieb zu betreiben. Ein solches Miller-Brennverfahren zeichnet sich durch ein frühes Einschlussschließ (FES) und somit durch schmale und somit hubreduzierte Nocken aus. Ein solcher hubreduzierter Nocken führt zu einer Absenkung der Ladungsbewegung. Vor diesem Hintergrund ermöglicht es die Erfindung nun, das Gaswechselventil beziehungsweise den Ventilteller in Umfangsrichtung mit unterschiedlichem Hub zu öffnen. Somit kann die Öffnungsfläche zwischen dem Ventilteller und einem korrespondierenden Ventilsitz, auf welchem der Ventilteller in der Schließstellung aufsitzt, um den Gaskanal zu verschließen, im ladungsrelevanten Bereich gezielt erhöht werden. Insbesondere ist es möglich, den Gaskanal einseitig über den Hub eines konventionellen Nockens beziehungsweise Gaswechselventils hinaus zu öffnen, indem der Ventilteller auf die beschriebene Weise verkippt wird. Außerdem kann die Öffnungsfläche im ladungsbewegungsschädlichen Bereich gering gehalten werden. Somit kann sich zum Beispiel eine ausgeprägte tumbleförmige Strömung ohne störende Gegentumble-Komponenten ausbilden. Hierdurch wird die Verbrennung bei gleichbleibendem Durchfluss maßgeblich verbessert.In order to keep the fuel consumption of internal combustion engines, also referred to as internal combustion engines, low, Miller combustion processes are used to operate the respective internal combustion engine, in particular in its fired operation. Such a Miller combustion process is characterized by an early containment closure (FES) and thus by narrow and hence stroke-reduced cams. Such a Hubreduzierter cam leads to a reduction in the charge movement. Against this background, the invention now makes it possible to open the gas exchange valve or the valve disk in the circumferential direction with different stroke. Thus, the opening area between the valve disk and a corresponding valve seat, on which the valve disk is seated in the closed position to close the gas channel, can be selectively increased in the charge-relevant area. In particular, it is possible to unilaterally open the gas duct beyond the stroke of a conventional cam or gas exchange valve by tilting the valve disk in the manner described. In addition, the opening area can be kept low in the cargo movement harmful area. Thus, for example, a pronounced tumble-like flow can form without disturbing Gegentumble components. As a result, the combustion is significantly improved at constant flow.

Um den Gaskanal zu öffnen, überträgt beispielsweise ein insbesondere als Schlepphebel ausgebildeter Hebel eine Kraft auf die Betätigungsstange, welche dann insbesondere das zuvor genannte Stück beziehungsweise den zuvor genannten Weg in Richtung des Ventiltellers bewegt wird. Durch den Abstand zwischen der Schwenkachse und einem Kontaktpunkt beziehungsweise einer Stelle, an welcher die zuvor beschriebene Kraft über den auch als Nase bezeichneten Vorsprung von der Betätigungsstange auf den Ventilteller übertragen wird, kommt es bei der translatorischen Bewegung der Betätigungsstange zu dem Drehmoment und infolgedessen zu einer Schwenkbewegung des Ventiltellers um die Schwenkachse. An der genannten Kontaktstelle beziehungsweise in dem genannten Kontaktpunkt kommt beispielsweise dann, wenn der Vorsprung an der Betätigungsstange vorgesehen ist, der Vorsprung in Kontakt mit dem Ventilteller. Ist der Vorsprung beispielsweise an dem Ventilteller vorgesehen, so kommt an der Kontaktstelle in dem Kontaktpunkt der Vorsprung in Kontakt mit der Betätigungsstange, wenn diese translatorisch in Richtung des Ventiltellers bewegt wird. Der Kontaktpunkt beziehungsweise der Vorsprung ist vorzugsweise außerhalb einer Mittelachse der Betätigungsstange und/oder des Ventiltellers angeordnet und somit von der Mittelachse beabstandet.In order to open the gas channel, for example, transmits a lever designed in particular as a finger lever a force on the actuating rod, which is then moved in particular the aforementioned piece or the aforementioned way in the direction of the valve disk. Due to the distance between the pivot axis and a contact point or a point at which the above-described force is transmitted via the projection also referred to as nose of the actuating rod on the valve plate, it comes in the translational movement of the actuating rod to the torque and consequently to a Pivoting movement of the valve disk about the pivot axis. At the contact point mentioned or in the contact point mentioned, for example, when the projection on the actuating rod is provided, the projection comes into contact with the valve disk. If the protrusion is provided, for example, on the valve disk, then the protrusion comes into contact with the actuating rod at the contact point in the contact point when it is moved translationally in the direction of the valve disk. The contact point or the projection is preferably arranged outside a central axis of the actuating rod and / or the valve disk and thus spaced from the central axis.

Kommt beispielsweise ein sich an den Vorsprung anschließender Wandbereich der Betätigungsstange in Kontakt mit dem Ventilteller, insbesondere nachdem der Ventilteller die zuvor beschriebene Endlage erreicht hat, so erfolgt die zuvor beschriebene gemeinsame translatorische Bewegung des Ventiltellers, des Führungsrohrs und der Betätigungsstange, wenn diese mittels des Antriebselements weiter entlang der Bewegungsrichtung translatorisch bewegt wird. If, for example, a wall region of the actuating rod adjoining the projection comes into contact with the valve disk, in particular after the valve disk has reached the previously described end position, then the previously described common translatory movement of the valve disk, the guide pipe and the actuating rod occurs, if this by means of the drive element is further moved translationally along the direction of movement.

Der zuvor genannte Wandbereich und der Vorsprung bilden beispielsweise eine Stufe, sodass beispielsweise der Wandbereich ein Grund der Stufe ist. Insbesondere kann der Wandbereich das Begrenzungselement sein und/oder das Begrenzungselement umfasst zumindest einen Teil einer Wandung des Führungsrohrs.For example, the aforementioned wall portion and the projection form a step, so that, for example, the wall portion is a bottom of the step. In particular, the wall region may be the limiting element and / or the limiting element comprises at least part of a wall of the guide tube.

Insgesamt ist erkennbar, dass der Ventilteller im Rahmen einer Schwenkphase um die Schwenkachse verschwenkt und im Rahmen einer Translationsphase zusammen mit dem Führungsrohr und der Betätigungsstange entlang der Bewegungsrichtung translatorisch bewegbar ist beziehungsweise bewegt wird. Im Zuge einer Bewegung des Ventiltellers aus der Schließstellung in die Offenstellung erfolgen beispielsweise zuerst die Schwenkphase und dann die Translationsphase, welche sich somit an die Schwenkphase anschließt. Dabei sind die Schwenkphase und die Translationsphase durch eine entsprechende Gestaltung des Vorsprungs zumindest weitestgehend frei gestaltbar.Overall, it can be seen that the valve disk is pivoted in the context of a pivoting phase about the pivot axis and in the context of a translation phase together with the guide tube and the actuating rod along the direction of movement is translationally movable or is moved. In the course of a movement of the valve disk from the closed position to the open position, for example, first the pivot phase and then the translation phase, which thus follows the pivot phase. In this case, the pivot phase and the translation phase are at least largely freely designable by a corresponding design of the projection.

Da der Ventilteller des erfindungsgemäßen Gaswechselventils nicht oder nicht nur translatorisch, sondern rotatorisch aus der Schließstellung in die Offenstellung bewegbar ist, ist das erfindungsgemäße Gaswechselventil als ein Kippventil ausgebildet. Durch die Verwendung des Kippventils sind keine durchflussreduzierenden Änderungsmaßnahmen im beispielsweise als Einlasskanal ausgebildeten Gaskanal nötig oder derartige durchflussreduzierende Änderungsmaßnahmen können besonders gering gehalten werden, um die Verbrennung bei Verwendung eines Miller-Brennverfahrens zu stabilisieren. Dadurch kann das Miller-Brennverfahren auf kostengünstige Weise umgesetzt werden, sodass ein besonders effizienter Betrieb auf kostengünstige Weise darstellbar ist. Da keine durchflussreduzierenden Änderungsmaßnahmen im Einlasskanal nötig sind beziehungsweise gering gehalten werden können, kann ein signifikanter Tumble-Durchfluss-Kompromiss generiert werden, welcher zu einem höheren Motordrehmoment bei geringen Drehzahlen und somit zu einer höheren Agilität, zu einer höheren spezifischen Leistung und zu geringeren Emissionen führt. Die Erfindung kann ebenfalls zur Reduzierung des Einfettungsbedarfs eingesetzt werden, sodass ein besonders kraftstoffverbrauchsarmer Betrieb dargestellt werden kann.Since the valve disk of the gas exchange valve according to the invention is not or not only translational, but rotationally movable from the closed position to the open position, the gas exchange valve according to the invention is designed as a tilt valve. The use of the tilt valve does not necessitate any flow-reducing change measures in the gas duct formed, for example, as an inlet duct, or such flow-reducing change measures can be kept particularly low in order to stabilize the combustion when using a Miller combustion process. As a result, the Miller combustion process can be implemented in a cost-effective manner, so that a particularly efficient operation can be displayed in a cost-effective manner. Since no flow-reducing change measures in the inlet duct are needed or can be kept low, a significant tumble flow compromise can be generated, which leads to a higher engine torque at low speeds and thus to a higher agility, to a higher specific power and to lower emissions , The invention can also be used to reduce the need for greasing, so that a particularly fuel-efficient operation can be displayed.

Aufgabe und Zweck des Kippventils ist es, den Öffnungsquerschnitt zwischen dem Ventilteller und dem Ventilsitz einseitig stärker zu öffnen, das heißt auf einer ersten Seite stärker beziehungsweise weiter zu öffnen als auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite. Durch das einseitig stärkere beziehungsweise weitere und schnellere Öffnen soll die Strömung der Luft in dem Brennraum so gesteuert werden, dass es die gewünschte Ladungsbewegung im Brennraum begünstigt. Zu diesem Zweck ist das einfach auch als Ventil bezeichnete Gaswechselventil in mehrere Einzelteile in Form des Ventiltellers, der Betätigungsstange und des Führungsrohrs aufgeteilt, wobei der Ventilteller auch als Ventiltellerbereich bezeichnet wird. Die Funktion des herkömmlicherweise vorgesehenen Ventilschafts wird aufgeteilt auf das Führungsrohr und die Betätigungsstange. Das Führungsrohr ist beispielsweise über einen oberen Federteller mit einer Ventilfeder verbunden beziehungsweise, insbesondere entlang der Bewegungsrichtung, an der Ventilfeder abgestützt und ist translatorisch in einer Ventilschaftführung gelagert. An einem unteren beziehungsweise dem Ventilteller zugewandten Ende des Führungsrohrs, insbesondere in dem Gaskanal, sind die Schwenkachse und somit eine Lagerung vorgesehen, mittels welcher der Ventilteller verschwenkbar an dem Führungsrohr gelagert ist. Die Betätigungsstange ist beispielsweise in Kontakt mit dem auch als Betätigungshebel bezeichneten Hebel und translatorisch bewegbar in dem Führungsrohr gelagert. Beispielsweise weist die Betätigungsstange an ihrem unteren Ende, das in Kontakt mit dem Ventilteller steht beziehungsweise bringbar ist, eine Stufe oder eine Rampe auf, welche beispielsweise an das untere Ende angeformt ist, wodurch der Vorsprung an der Betätigungsstange gebildet sein kann. Der längere beziehungsweise größere Teil der zuvor beschriebenen Stufe beziehungsweise der Vorsprung liegt auf einer ersten Seite der Mittelachse, während die auch als Drehpunkt bezeichnete Schwenkachse auf einer der ersten Seite gegenüberliegenden zweiten Seite der Mittelachse liegt. Somit verläuft beispielsweise die Mittelachse zwischen dem Vorsprung beziehungsweise dem Kontaktpunkt und der Schwenkachse. Der Ventilteller ist drehbar beziehungsweise verschwenkbar an dem Führungsrohr gelagert.The object and purpose of the tilting valve is to unilaterally open the opening cross-section between the valve disk and the valve seat to a greater extent, that is to say to open more strongly on a first side than on a second side opposite the first side. By unilaterally stronger or further and faster opening the flow of air in the combustion chamber should be controlled so that it favors the desired charge movement in the combustion chamber. For this purpose, the gas exchange valve, also referred to simply as a valve, is divided into a plurality of individual parts in the form of the valve disk, the actuating rod and the guide tube, the valve disk also being referred to as the valve disk portion. The function of the conventionally provided valve stem is divided into the guide tube and the actuating rod. The guide tube is connected, for example via an upper spring plate with a valve spring or, in particular along the direction of movement, supported on the valve spring and is mounted translationally in a valve stem guide. At a lower end or the valve disk facing the end of the guide tube, in particular in the gas channel, the pivot axis and thus a bearing are provided by means of which the valve plate is pivotally mounted on the guide tube. The actuating rod is, for example, in contact with the lever, which is also referred to as an actuating lever, and is mounted in a translatory manner in the guide tube. For example, the actuating rod has at its lower end, which is in contact with the valve plate or can be brought, a step or a ramp, which is integrally formed, for example, to the lower end, whereby the projection may be formed on the actuating rod. The longer or larger part of the previously described step or the projection lies on a first side of the central axis, while the pivot axis, also referred to as a pivot point, lies on a second side of the central axis opposite the first side. Thus, for example, the central axis extends between the projection or the contact point and the pivot axis. The valve disk is rotatably or pivotably mounted on the guide tube.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing. The features and feature combinations mentioned above in the description as well as the features and feature combinations mentioned below in the description of the figures and / or shown alone in the figures are not only given in the respectively indicated Combination, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the invention.

Die Zeichnung zeigt in:

1 ausschnittsweise eine schematische Schnittansicht eines Ventiltriebs mit einem erfindungsgemäßen Gaswechselventil;
2 eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Gaswechselventils;
3 eine weitere schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht des Gaswechselventils;
4 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht des Gaswechselventils gemäß einer ersten Ausführungsform;
5 ausschnittsweise eine schematische und teilweise geschnittene Seitenansicht des Gaswechselventils gemäß einer zweiten Ausführungsform; und
6 eine Ventilerhebungskurve des Gaswechselventils.

The drawing shows in:

1 a schematic sectional view of a valve train with a gas exchange valve according to the invention;
2 a schematic and partially sectioned side view of the gas exchange valve according to the invention;
3 a further schematic and partially sectioned side view of the gas exchange valve;
4 a detail of a schematic and partially sectioned side view of the gas exchange valve according to a first embodiment;
5 a detail of a schematic and partially sectioned side view of the gas exchange valve according to a second embodiment; and
6 a valve lift curve of the gas exchange valve.

In den Fig. sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit gleichen Bezugszeichen versehen.In the figures, the same or functionally identical elements are provided with the same reference numerals.

1 zeigt ausschnittsweise ein einer schematischen Schnittansicht einen Ventiltrieb 10 für eine beispielsweise als Hubkolbenmaschine ausgebildete Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, welches mittels der Verbrennungskraftmaschine antreibbar ist. Der Ventiltrieb 10 weist wenigstens ein Gaswechselventil 12 auf, welches über einen auch als Betätigungshebel bezeichneten Hebel 14 betätigbar und dadurch aus einer Schließstellung in eine Offenstellung bewegbar ist. Das Gaswechselventil 12 ist beispielsweise in einer Ventilführung 16 eines Zylinderkopfes 18 der Verbrennungskraftmaschine bewegbar gelagert. Der Hebel 14 ist beispielsweise ein Rollenschlepphebel, welcher mittels eines als Nocken 20 ausgebildeten Antriebselements betätigbar und dadurch relativ zu dem Zylinderkopf 18 verschwenkbar ist. Der Nocken 20 ist beispielsweise drehfest mit einer Nockenwelle 27 verbunden, welche um eine Drehachse 25 relativ zu dem Zylinderkopf 18 drehbar ist. Insbesondere während eines befeuerten Betriebs der Verbrennungskraftmaschine wird die Nockenwelle 27 von einer als Kurbelwelle ausgebildeten Abtriebswelle der Verbrennungskraftmaschine angetrieben und dadurch um die Drehachse 25 gedreht, wodurch der Nocken 20 um die Drehachse 25 relativ zu dem Zylinderkopf 18 gedreht wird. Dabei kommt der Nocken 20 in Kontakt mit dem Hebel 14, welcher dadurch betätigt wird. In der Folge betätigt der Hebel 14 das Gaswechselventil 12, welches somit mittels des Nockens 20 betätigbar ist beziehungsweise betätigt wird. 1 shows a detail of a schematic sectional view of a valve train 10 for example, designed as a reciprocating engine internal combustion engine of a motor vehicle, which is drivable by means of the internal combustion engine. The valve train 10 has at least one gas exchange valve 12 on, which via a so-called lever lever 14 actuated and thereby is movable from a closed position to an open position. The gas exchange valve 12 is for example in a valve guide 16 a cylinder head 18 the internal combustion engine movably mounted. The lever 14 is for example a roller rocker arm, which by means of a cam 20 trained drive element actuated and thereby relative to the cylinder head 18 is pivotable. The cam 20 is for example non-rotatable with a camshaft 27 connected, which about a rotation axis 25 relative to the cylinder head 18 is rotatable. In particular, during a fired operation of the internal combustion engine, the camshaft 27 driven by a crankshaft designed as the output shaft of the internal combustion engine and thereby about the axis of rotation 25 rotated, causing the cam 20 around the axis of rotation 25 relative to the cylinder head 18 is turned. Here comes the cam 20 in contact with the lever 14 which is actuated thereby. As a result, the lever operates 14 the gas exchange valve 12 , which thus by means of the cam 20 is actuated or is actuated.

Besonders gut in Zusammenschau mit 2 und 3 ist erkennbar, dass das Gaswechselventil 12 einen Ventilschaft 22 und einen Ventilteller 23 aufweist, welcher über den Ventilschaft 22 mittels des Nockens 20 betätigbar und dadurch aus einer einen korrespondierenden und beispielsweise als Einlasskanal ausgebildeten Gaskanal 24 (1) verschließenden Stellung in eine den Gaskanal 24 freigebende Offenstellung bewegbar ist. In der Schließstellung sitzt der Ventilteller 23 auf einem korrespondierenden Ventilsitz 26, welcher beispielsweise durch den Zylinderkopf 18 gebildet ist. Hierdurch ist der Gaskanal 24 verschlossen. Insbesondere ist der Ventilsitz 26 durch einen Ventilring 28 gebildet, welcher separat von einem Grundkörper 30 des Zylinderkopfes 18 ausgebildet und mit dem Grundkörper 30 verbunden ist.Especially good in conjunction with 2 and 3 it can be seen that the gas exchange valve 12 a valve stem 22 and a valve plate 23 which is above the valve stem 22 by means of the cam 20 actuated and thereby from a corresponding and for example as an inlet channel formed gas channel 24 ( 1 ) closing position in a gas channel 24 releasing open position is movable. In the closed position sits the valve plate 23 on a corresponding valve seat 26 which, for example, through the cylinder head 18 is formed. This is the gas channel 24 locked. In particular, the valve seat 26 through a valve ring 28 formed, which separately from a main body 30 of the cylinder head 18 trained and with the main body 30 connected is.

Um nun auf besonders einfache Weise einen besonders effizienten und somit kraftstoffverbrauchsarmen Betrieb der Verbrennungskraftmaschine realisieren zu können, ist der Ventilschaft 22 in eine mittels des Nockens 20 betätigbare und dadurch entlang einer in 2 durch einen Doppelpfeil 32 veranschaulichte Bewegungsrichtung relativ zu dem Zylinderkopf 18 bewegbare Betätigungsstange 34 und ein Führungsrohr 36 aufgeteilt, in welchem die entlang der Bewegungsrichtung (Doppelpfeil 32) relativ zu dem Führungsrohr 36 translatorisch bewegbare Betätigungsstange 34 zumindest teilweise aufgenommen und geführt ist.In order to be able to realize a particularly efficient and thus fuel-efficient operation of the internal combustion engine in a particularly simple manner, the valve stem 22 in one by means of the cam 20 operable and thereby along a in 2 by a double arrow 32 illustrated direction of movement relative to the cylinder head 18 movable actuating rod 34 and a guide tube 36 divided, in which the along the direction of movement (double arrow 32 ) relative to the guide tube 36 translationally movable actuating rod 34 at least partially recorded and conducted.

Außerdem ist der Ventilteller 23 an dem Führungsrohr 36 um eine Schwenkachse 38 relativ zu dem Führungsrohr 36 und relativ zu der Betätigungsstange 34 verschwenkbar gehalten. Hierdurch kann der Ventilteller 23 beispielsweise zwischen einer in 2 gezeigten Ausgangsstellung und einer in 3 gezeigten Schwenkstellung relativ zu dem Führungsrohr 36 um die Schwenkachse 38 verschwenkt werden. Die Ausgangsstellung und die Schwenkstellung sind jeweilige Endlagen, sodass der Ventilteller 23 von Endlage zu Endlage, nicht jedoch über die jeweilige Endlage hinaus verschwenkt werden kann. Die Ausgangsstellung wird beispielsweise durch die Betätigungsstange 34 definiert, da sich der Ventilteller 23 in der Ausgangsstellung in Stützanlage mit der Betätigungsstange 34 befindet. Die Schwenkstellung wird beispielsweise durch die Betätigungsstange 34 und/oder durch das Führungsrohr 36 definiert, da sich der Ventilteller 23 beispielsweise in der Schwenkstellung in Stützanlage mit der Betätigungsstange 34 und/oder in Stützanlage mit dem Führungsrohr 36 befindet. Das Führungsrohr 36 beziehungsweise die Betätigungsstange 34 sind somit Begrenzungselemente oder weisen Begrenzungselemente auf, welche das Verschwenken des Ventiltellers 23 begrenzen, insbesondere derart, dass der Ventilteller 23 in die jeweilige Endlage, jedoch nicht über die jeweilige Endlage hinaus verschwenkt werden kann.In addition, the valve plate 23 on the guide tube 36 around a pivot axis 38 relative to the guide tube 36 and relative to the actuating rod 34 held pivotally. This allows the valve disk 23 for example, between an in 2 shown starting position and an in 3 shown pivoting position relative to the guide tube 36 around the pivot axis 38 be pivoted. The starting position and the pivoting position are respective end positions, so that the valve disk 23 from end position to end position, but can not be pivoted beyond the respective end position. The starting position, for example, by the actuating rod 34 defined as the valve disk 23 in the initial position in support system with the actuating rod 34 located. The pivot position is, for example, by the actuating rod 34 and / or through the guide tube 36 defined as the valve disk 23 for example, in the pivot position in support system with the actuating rod 34 and / or in support system with the guide tube 36 located. The guide tube 36 or the actuating rod 34 are thus limiting elements or have limiting elements, which pivot the valve disc 23 limit, in particular such that the valve disc 23 in the respective end position, but can not be pivoted beyond the respective end position addition.

Darüber hinaus ist ein Vorsprung 40 vorgesehen, welcher bei dem in 1 bis 3 veranschaulichten Ausführungsbeispiel und bei einer in 4 gezeigten ersten Ausführungsform an der Betätigungsstange 34 vorgesehen und beispielsweise einstückig mit der Betätigungsstange 34 ausgebildet ist. Bei einer in 5 gezeigten zweiten Ausführungsform ist der Vorsprung 40 an dem Ventilteller 23 vorgesehen und dabei insbesondere einstückig mit dem Ventilteller 23 ausgebildet. Der Vorsprung 40 ist entlang einer senkrecht zur Bewegungsrichtung und senkrecht zur Schwenkachse 38 verlaufenden und in 2 durch einen Doppelpfeil 32 veranschaulichten Richtung von der Schwenkachse 38 beabstandet, sodass eine Kontaktstelle beziehungsweise ein Kontaktpunkt, an der beziehungsweise in dem eine entlang der Bewegungsrichtung wirkende Kraft von der Betätigungsstange 34 über den Vorsprung 40 auf den Ventilteller 23 übertragbar ist, entlang der Richtung von der Schwenkachse 38 beabstandet ist. In addition, there is a lead 40 provided, which at the in 1 to 3 illustrated embodiment and in an in 4 shown first embodiment of the actuating rod 34 provided and, for example, in one piece with the actuating rod 34 is trained. At an in 5 shown second embodiment is the projection 40 on the valve plate 23 provided and in particular in one piece with the valve disk 23 educated. The lead 40 is along a direction perpendicular to the direction of movement and perpendicular to the pivot axis 38 running and in 2 by a double arrow 32 illustrated direction of the pivot axis 38 spaced, so that a contact point or a contact point, on or in a force acting along the direction of movement of the actuating rod 34 over the lead 40 on the valve plate 23 is transferable, along the direction of the pivot axis 38 is spaced.

Hierdurch ist durch translatorisches Bewegen der Betätigungsstange 34 in Richtung des Ventiltellers 23 die zuvor genannte, entlang der Bewegungsrichtung wirkende und von der Betätigungsstange 34 über den Vorsprung 40 auf den Ventilteller 23 wirkende Kraft ausübbar, durch welche ein um die Schwenkachse 38 wirkendes Drehmoment bewirkbar ist, mittels welchem der Ventilteller 23 aus der Ausgangsstellung in die Schwenkstellung relativ zu dem Führungsrohr 36 verschwenkbar ist beziehungsweise verschwenkt wird. Mit anderen Worten, wird beispielsweise mittels des Nockens 20 eine solche entlang der Bewegungsrichtung verlaufende translatorische Bewegung der Betätigungsstange 34 bewirkt, dass die Betätigungsstange 34 entlang der Bewegungsrichtung relativ zu dem Führungsrohr 36 in Richtung des Ventiltellers 23 bewirkt wird, wobei sich zunächst der Ventilteller 23 in der Ausgangsstellung befindet, so wird hierdurch die zuvor genannte Kraft in dem Kontaktpunkt von der Betätigungsstange 34 über den Vorsprung 40 auf den Ventilteller 23 übertragen. Der Ventilteller 23 weicht dieser Kraft aus, indem der Ventilteller 23 um die Schwenkachse 38 relativ zu dem Führungsrohr 36 wegkippt und somit von der Ausgangsstellung in die Schwenkstellung schwenkt, insbesondere während eine entlang der Bewegungsrichtung verlaufende translatorische Bewegung des Führungsrohrs 36 unterbleibt. Die Betätigungsstange 34 wird dabei in eine mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende und in Richtung des Ventiltellers 23 weisende Betätigungsrichtung bewegt. Durch die in Bewegungsrichtung verlaufende translatorische Bewegung der Betätigungsstange 34 wird der Ventilteller 23 so lange um die Schwenkachse 38 verschwenkt, bis der Ventilteller 23 seine Schwenkstellung erreicht. Wird dann die Betätigungsstange 34 mittels des Nockens 20 weiter in die Bewegungsrichtung bewegt, so werden dadurch der Ventilteller 23 und das Führungsrohr 36 mit der Betätigungsstange 34 in die Bewegungsrichtung translatorisch mit bewegt, insbesondere während sich der Ventilteller 23 in der Schwenkstellung befindet.As a result, by translational movement of the actuating rod 34 in the direction of the valve disk 23 the aforementioned, acting along the direction of movement and the actuating rod 34 over the lead 40 on the valve plate 23 acting force exercisable, by which one about the pivot axis 38 acting torque is effected, by means of which the valve disc 23 from the starting position into the pivoting position relative to the guide tube 36 is pivoted or is pivoted. In other words, for example, by means of the cam 20 such along the direction of movement extending translational movement of the actuating rod 34 causes the actuating rod 34 along the direction of movement relative to the guide tube 36 in the direction of the valve disk 23 is effected, wherein first the valve disc 23 is in the starting position, so this is the aforementioned force in the contact point of the actuating rod 34 over the lead 40 on the valve plate 23 transfer. The valve plate 23 evades this force by the valve plate 23 around the pivot axis 38 relative to the guide tube 36 tilts and thus pivots from the starting position to the pivot position, in particular during a translational movement of the guide tube extending along the direction of movement 36 omitted. The operating rod 34 is in a coincident with the direction of movement and in the direction of the valve disk 23 pointing operating direction moves. By running in the direction of movement translational movement of the actuating rod 34 becomes the valve plate 23 as long as the pivot axis 38 pivots until the valve plate 23 reaches its pivot position. Will then the operating rod 34 by means of the cam 20 moved further in the direction of movement, so thereby the valve disc 23 and the guide tube 36 with the operating rod 34 moved in translation in the direction of movement, in particular while the valve disc 23 located in the pivot position.

Das Führungsrohr 36 ist beispielsweise zumindest mittelbar, insbesondere direkt, an einer auch als Ventilfeder bezeichneten Rückstellfeder 42 abgestützt. Die Rückstellfeder 42 wird gespannt, insbesondere komprimiert, wenn das Führungsrohr 36 und mit diesem der Ventilteller 23 in die Bewegungsrichtung und dabei in Richtung oder in die Offenstellung bewegt werden. Nach erfolgter Bewegung des Ventiltellers 23 in die Schließstellung lässt der Nocken 20 eine zumindest teilweise Entspannung der Rückstellfeder 42 zu, sodass das Führungsrohr 36 und über dieses die Betätigungsstange 34 und der Ventilteller 23 mittels der sich zumindest teilweise entspannenden Rückstellfeder 42 aus der Offenstellung zurück in Richtung oder in die Schließstellung bewegt werden, wobei sich die Betätigungsstange 34, das Führungsrohr 36 und der Ventilteller 23 in eine mit der Bewegungsrichtung zusammenfallende und der ersten Betätigungsrichtung entgegengesetzte zweite Betätigungsrichtung translatorisch relativ zu dem Zylinderkopf 18 bewegen.The guide tube 36 is, for example, at least indirectly, in particular directly, to a return spring, also referred to as a valve spring 42 supported. The return spring 42 is stretched, in particular compressed when the guide tube 36 and with this the valve plate 23 be moved in the direction of movement and thereby in the direction or in the open position. After the movement of the valve disk 23 in the closed position leaves the cam 20 an at least partial relaxation of the return spring 42 too, so the guide tube 36 and about this the operating rod 34 and the valve plate 23 by means of at least partially relaxing return spring 42 moved back from the open position in the direction or in the closed position, wherein the actuating rod 34 , the guide tube 36 and the valve plate 23 in a coincident with the direction of movement and the first actuating direction opposite second actuating direction translational relative to the cylinder head 18 move.

Der Vorsprung 40 wird auch als Nase bezeichnet, wobei in 4 und 5 eine Mittelachse 44 der Betätigungsstange 34 und/oder des Ventiltellers 23 gezeigt ist. Aus 4 und 5 ist erkennbar, dass der Vorsprung 40 und die Schwenkachse 38 außerhalb der Mittelachse 44 angeordnet und somit von der Mittelachse 44 beabstandet sind, insbesondere entlang der durch den Doppelpfeil 32 veranschaulichten Richtung, sodass die Schwenkachse 38 und der Vorsprung 40 beziehungsweise der Kontaktpunkt auf einander gegenüberliegenden Seiten der Mittelachse 44 angeordnet sind. Dabei ist in 4 und 5 eine Strecke S erkennbar, um die der Vorsprung 40 einen Wandbereich W der Betätigungsstange 34 beziehungsweise des Ventiltellers 23 zum Ventilteller 23 beziehungsweise zur Betätigungsstange 34 hin überragt. Außerdem ist ein entlang der durch den Doppelpfeil 32 veranschaulichten Richtung verlaufender Abstand zwischen dem Vorsprung 40 beziehungsweise dem Kontaktpunkt und der Schwenkachse 38 mit A bezeichnet. Der Abstand A ist ein Hebelarm, welche multipliziert mit der zuvor genannten Kraft das um die Schwenkachse 38 verlaufende Drehmoment ergibt. Das Drehmoment verläuft dabei in einer Ebene, welche beispielsweise durch die Bewegungsrichtung und durch die durch den Doppelpfeil 32 veranschaulichte Richtung aufgespannt wird.The lead 40 is also referred to as a nose, in 4 and 5 a central axis 44 the operating rod 34 and / or the valve disk 23 is shown. Out 4 and 5 is recognizable that the lead 40 and the pivot axis 38 outside the central axis 44 arranged and thus from the central axis 44 spaced apart, in particular along the by the double arrow 32 illustrated direction, so that the pivot axis 38 and the lead 40 or the contact point on opposite sides of the central axis 44 are arranged. It is in 4 and 5 a distance S recognizable to the the projection 40 a wall area W the operating rod 34 or the valve disk 23 to the valve plate 23 or to the operating rod 34 towers over. Also, one is along the by the double arrow 32 illustrated direction extending distance between the projection 40 or the contact point and the pivot axis 38 denoted by A. The distance A is a lever arm, which multiplies by the aforementioned force that around the pivot axis 38 running torque results. The torque runs in a plane which, for example, by the direction of movement and by the double arrow 32 illustrated direction is spanned.

Insgesamt ist erkennbar, dass zum Öffnen des als Kippventil ausgebildeten Gaswechselventils 12 der Hebel 14 eine Kraft auf die Betätigungsstange 34 überträgt beziehungsweise ausübt. Durch den Abstand A zwischen der Schwenkachse 38 und dem Kontaktpunkt der Nase zu dem Ventilteller 23 beziehungsweise zu der Betätigungsstange 34 kommt es beim Öffnen des Gaswechselventils 12 zu einer Schwenkbewegung des Ventiltellers 23, bis der Wandbereich W ebenfalls Kontakt mit dem Ventilteller 23 beziehungsweise mit der Betätigungsstange 34 hat. Durch weiteres translatorisches Bewegen der Betätigungsstange 34 in die erste Betätigungsrichtung erfolgt eine translatorische Bewegung des gekippten und sich somit in der Schwenkstellung befindenden Ventiltellers 23 bis zu dem maximalen Ventilhub des Gaswechselventils 12. Overall, it can be seen that for opening the gas exchange valve designed as a tilting valve 12 the lever 14 a force on the operating rod 34 transfers or exercises. By the distance A between the pivot axis 38 and the contact point of the nose to the valve plate 23 or to the operating rod 34 it comes when opening the gas exchange valve 12 to a pivoting movement of the valve disk 23 until the wall area W also contact with the valve plate 23 or with the operating rod 34 Has. By further translational movement of the actuating rod 34 in the first actuating direction is a translational movement of the tilted and thus located in the pivot position valve plate 23 up to the maximum valve lift of the gas exchange valve 12 ,

Beim Schließen des Gaswechselventils 12 erfolgt eine translatorische Bewegung des Gaswechselventils 12 in die zweite Betätigungsrichtung, bis der Ventilteller 23 einseitig in Kontakt mit dem Ventilsitz 26 kommt. Dadurch wird der Ventilteller 23 aus der Schwenkstellung zurück in die Ausgangsstellung geschwenkt, bis das Gaswechselventil 12 beziehungsweise der Ventilteller 23 über seinen gesamten Umfang in Kontakt mit dem Ventilsitz 26 ist. Hierdurch ist das Gaswechselventil 12 wieder geschlossen.When closing the gas exchange valve 12 a translational movement of the gas exchange valve takes place 12 in the second direction of actuation, until the valve plate 23 one-sided in contact with the valve seat 26 comes. This will make the valve plate 23 swung from the swivel position back to the starting position until the gas exchange valve 12 or the valve disk 23 over its entire circumference in contact with the valve seat 26 is. This is the gas exchange valve 12 closed again.

Beim Öffnen des als Kippventil ausgebildeten Gaswechselventils 12 wird der Ventilteller 23 um einen vorgebbaren beziehungsweise bestimmten Winkel geschwenkt und dadurch aus der Ausgangsstellung in die Schwenkstellung geschwenkt. Dieser Winkel bestimmt einen Differenzhub zwischen gegenüberliegenden Seiten des Ventiltellers 23. Der auch als Schwenkwinkel bezeichnete Winkel ist abhängig von dem Abstand A zwischen der Schwenkachse 38 und dem Kontaktpunkt und dem auch als Höhe bezeichneten Weg S. Mit anderen Worten ist der Weg S eine in der Ausgangsstellung entlang der Bewegungsrichtung verlaufende Höhe des Vorsprungs 40, welcher den Wandbereich W um die genannte Höhe überragt.When opening the gas exchange valve designed as a tilt valve 12 becomes the valve plate 23 pivoted by a predetermined or certain angle and thereby pivoted from the starting position to the pivot position. This angle determines a differential stroke between opposite sides of the valve disk 23 , The angle, also referred to as the swivel angle, depends on the distance A between the pivot axis 38 and the contact point and the path also called height S , In other words, the way is S a height of the projection extending in the starting position along the direction of movement 40 which is the wall area W surmounted by the said height.

Der Vorsprung 40 und der Wandbereich W bilden beispielsweise eine Stufe, wobei der Wandbereich W ein Grund der Stufe ist. Der Grund wird auch als Stufengrund bezeichnet. Der Betrag des Schwenkwinkels ergibt sich aus der Tangensfunktion der auch als Stufenhöhe bezeichneten Höhe zu dem Abstand zwischen dem Kontaktpunkt und der Schwenkachse 38. Für einen Schwenkwinkel von zirka 12,5 Grad ist bei einem Abstand A von 3 Millimetern eine Höhe von zirka 0,6 Millimeter erforderlich, was beispielsweise bei einem Ventildurchmesser zu einem Differenzhub zwischen den beiden Seiten beziehungsweise Enden von 6 Millimetern führt.The lead 40 and the wall area W form, for example, a step, the wall area W a reason of the stage is. The reason is also referred to as a step reason. The amount of the swivel angle results from the tangent function of the height, also referred to as a step height, to the distance between the contact point and the swivel axis 38 , For a tilt angle of about 12.5 degrees is at a distance A a height of about 0.6 millimeters required by 3 millimeters, which leads, for example, at a valve diameter to a difference in stroke between the two sides or ends of 6 millimeters.

Bei der in 4 gezeigten ersten Ausführungsform ist die Stufe an der Betätigungsstange 34 ausgeführt. Bei der in 5 gezeigten zweiten Ausführungsform ist die Stufe an dem Ventilteller 23 ausgeführt. Vorzugsweise ist das Gaswechselventil 12 gegen eine Drehung um seine beispielsweise mit der Mittelachse 44 zusammenfallende Längsachse gesichert, um den gewünschten Öffnungseffekt sicherzustellen. Um eine solche Drehung zu vermeiden, ist beispielsweise der Querschnitt des kurzen Schaftteils am Ventilteller 23 nicht etwa kreisrund, sondern strömungsgünstig elliptisch geformt. Durch eine Kontierung der Kontaktflächen an der Betätigungsstange 34 und dem Ventilteller 23 kann der Verlauf der Schwenkbewegung des Ventiltellers 23 während der Hubbewegung der Betätigungsstange 34 gezielt beeinflusst werden, um den Kontakt des Ventiltellers 23 mit dem umgebenden Bauteilen wie beispielsweise einer Zylinderlaufbahn etc. zu verhindern.At the in 4 The first embodiment shown is the step on the actuating rod 34 executed. At the in 5 the second embodiment shown is the step on the valve disc 23 executed. Preferably, the gas exchange valve 12 against rotation about its, for example, with the central axis 44 collapsed longitudinal axis secured to ensure the desired opening effect. To avoid such a rotation, for example, the cross section of the short shaft part on the valve plate 23 not circular but aerodynamically elliptical in shape. By an account of the contact surfaces on the actuating rod 34 and the valve plate 23 can the course of the pivoting movement of the valve disk 23 during the lifting movement of the actuating rod 34 be specifically influenced to the contact of the valve disk 23 with the surrounding components such as a cylinder bore, etc. to prevent.

6 zeigt eine Ventilerhebungskurve V des Nockens 20 beziehungsweise des Gaswechselventils 12. Die Ventilerhebungskurve V weist eine Beschleunigungsphase P1 während des Öffnens und eine Verzögerungsphase P2 während des Öffnens auf. Ferner sind eine Beschleunigungsphase P3 während des Schließens und eine Verzögerungsphase P4 während des Schließens vorgesehen. Der maximale Ventilhub ist in 6 mit M bezeichnet. 6 shows a valve lift curve V of the cam 20 or the gas exchange valve 12 , The valve lift curve V indicates an acceleration phase P1 during opening and a delay phase P2 while opening. Further, an acceleration phase P3 during closing and a lag phase P4 provided during closing. The maximum valve lift is in 6 denoted by M.

Das Kippen des Ventiltellers 23 geschieht beim Öffnen des Gaswechselventils 12 bei der Verzögerungsphase P2 aufgrund der asymmetrischen Anordnung der Schwenkachse 38, welche beispielsweise durch einen Stift definiert ist. Über diesen Stift ist der Ventilteller 23 verschwenkbar an dem Führungsrohr 36 gelagert. Der Stift ist bezüglich der Mittelachse 44 und der Trägheitskräfte des Ventiltellers 23 asymmetrisch angeordnet. Die Trägheitskräfte während des beginnenden Schließvorgangs, das heißt beispielsweise zu Beginn der Beschleunigungsphase P3, des Gaswechselventils 12 lassen den Ventilteller 23 weiter gekippt und ergeben somit den gewünschten Querschnitt an dem Ventilteller 23. Der Stift stellt vorzugsweise die einzige Verbindung zwischen dem Führungsrohr 36 und dem Ventilteller 23 dar. Simulationen haben gezeigt, dass keine Rückstellung des Ventiltellers 23 aufgrund von Trägheit im Verzögerungsbereich der Ventilerhebungskurve stattfindet. Der Kontakt zwischen dem Ventilteller 23 und der Betätigungsstange 34 kann durch die Rückstellfeder 42 vorgespannt sein, denn der Kraftfluss der Rückstellfeder 42 läuft über das Führungsrohr 36, welches mit einem oberen Federteller verbunden ist, über die auch als Kippachse bezeichnete Schwenkachse 38 des Ventiltellers 23 und die Betätigungsstange 34 auf den Hebel 14.Tilting the valve disk 23 happens when opening the gas exchange valve 12 in the deceleration phase P2 due to the asymmetrical arrangement of the pivot axis 38 , which is defined for example by a pen. About this pin is the valve plate 23 pivotable on the guide tube 36 stored. The pin is relative to the central axis 44 and the inertial forces of the valve disk 23 arranged asymmetrically. The inertial forces during the onset of closing, that is, for example, at the beginning of the acceleration phase P3 , the gas exchange valve 12 leave the valve disk 23 further tilted and thus give the desired cross section of the valve disc 23 , The pin preferably provides the only connection between the guide tube 36 and the valve plate 23 simulations have shown that no provision of the valve disk 23 due to inertia in the deceleration region of the valve lift curve. The contact between the valve disk 23 and the operating rod 34 can by the return spring 42 be biased, because the power flow of the return spring 42 runs over the guide tube 36 , which is connected to an upper spring plate, on which also referred to as tilt axis pivot axis 38 of the valve disk 23 and the operating rod 34 on the lever 14 ,

Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS

1010: Ventiltriebvalve train
1212: GaswechselventilGas exchange valve
1414: Hebellever
1616: Ventilführungvalve guide
1818: Zylinderkopfcylinder head
2020: Nockencam
2222: Ventilschaftvalve stem
2323: Ventiltellervalve disc
2424: Gaskanalgas channel
2525: Drehachseaxis of rotation
2626: Ventilsitzvalve seat
2727: Nockenwellecamshaft
2828: Ventilringvalve ring
3030: Grundkörperbody
3232: Doppelpfeildouble arrow
3434: Betätigungsstangeactuating rod
3636: Führungsrohrguide tube
3838: Schwenkachseswivel axis
4040: Vorsprunghead Start
4242: Doppelpfeildouble arrow
4444: Mittelachsecentral axis
AA: Abstanddistance
MM: maximaler Ventilhubmaximum valve lift
P1P1: Beschleunigungsphaseacceleration phase
P2P2: Verzögerungsphasedeceleration phase
P3P3: Beschleunigungsphaseacceleration phase
P4P4: Verzögerungsphasedeceleration phase
SS: Streckeroute
WW: Wandbereichwall area
VV: VentilerhebungskurveValve lift curve

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102006013815 A1 [0003]DE 102006013815 A1 [0003]

Claims

Gaswechselventil (12) für eine Verbrennungskraftmaschine, mit einem Ventilschaft (22), und mit einem Ventilteller (23), welcher über den Ventilschaft (22) mittels eines Antriebselements (20) aus einer einen korrespondierenden Gaskanal (24) verschließenden Schließstellung in eine den Gaskanal (24) zumindest teilweise freigebende Offenstellung bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass: - der Ventilschaft (22) eine mittels des Antriebselements (20) betätigbare Betätigungsstange (34) und ein Führungsrohr (36) aufweist, in welchem die entlang einer Bewegungsrichtung (32) relativ zu dem Führungsrohr (36) translatorisch bewegbare Betätigungsstange (34) zumindest teilweise aufgenommen ist; - der Ventilteller (23) an dem Führungsrohr (36) um eine Schwenkachse (38) relativ zu dem Führungsrohr (36) verschwenkbar gehalten ist; und - an der Betätigungsstange (34) oder an dem Ventilteller (23) ein Vorsprung (40) vorgesehen ist, welcher entlang einer senkrecht zur Bewegungsrichtung (32) und senkrecht zur Schwenkachse (38) verlaufenden Richtung (42) von der Schwenkachse (38) beabstandet ist, sodass durch translatorisches Bewegen der Betätigungsstange (34) in Richtung des Ventiltellers (23) auf diesen eine von der Betätigungsstange (34) über den Vorsprung (40) auf den Ventilteller (23) wirkende Kraft ausübbar ist, durch welche ein um die Schwenkachse (38) wirkendes Drehmoment bewirkbar ist, mittels welchem der Ventilteller (23) um die Schwenkachse (38) relativ zu dem Führungsrohr (36) verschwenkbar ist. Gas exchange valve (12) for an internal combustion engine, with a valve stem (22), and with a valve plate (23) which via the valve stem (22) by means of a drive element (20) from a closing a corresponding gas channel (24) closed position in a gas passage (24) at least partially releasing open position is movable, characterized in that - the valve stem (22) by means of the drive member (20) operable actuating rod (34) and a guide tube (36), in which along a direction of movement (32) relative to the guide tube (36) translationally movable actuating rod (34) is at least partially received; - The valve disc (23) on the guide tube (36) about a pivot axis (38) relative to the guide tube (36) is pivotally supported; and - a projection (40) is provided on the actuating rod (34) or on the valve disk (23), which projection extends along a direction (42) perpendicular to the direction of movement (32) and perpendicular to the pivot axis (38) from the pivot axis (38). is spaced, so by translational movement of the actuating rod (34) in the direction of the valve disc (23) on this one of the actuating rod (34) on the projection (40) on the valve disc (23) acting force is exercised by which a to the Swivel axis (38) acting torque is effected, by means of which the valve plate (23) about the pivot axis (38) relative to the guide tube (36) is pivotable.

Gaswechselventil (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ab einer Schwenkstellung des Ventiltellers (23) durch mittels des Antriebselements (20) bewirkbares translatorisches Bewegen der Betätigungsstange (34) der Ventilteller (23) und das Führungsrohr (36) gemeinsam mit der Betätigungsstange (34) translatorisch mitbewegbar sind.Gas exchange valve (12) after Claim 1 , characterized in that from a pivoting position of the valve disk (23) by means of the drive element (20) effected translational movement of the actuating rod (34) of the valve disc (23) and the guide tube (36) together with the actuating rod (34) are translationally mitbewegbar.

Gaswechselventil (12) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Begrenzungselement (34, 36) vorgesehen ist, mittels welchem das Verschwenken des Ventiltellers (23) um die Schwenkachse (38) begrenzbar und dadurch die Schwenkstellung als eine Endlage des Ventiltellers (23) vorgegeben ist.Gas exchange valve (12) after Claim 2 , characterized in that at least one limiting element (34, 36) is provided, by means of which the pivoting of the valve disk (23) about the pivot axis (38) limited and thereby the pivot position is predetermined as an end position of the valve disc (23).

Gaswechselventil (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung (40) und die Schwenkachse (38) außerhalb einer Mittelachse (44) des Führungsrohrs (36) und/oder des Ventiltellers (23) angeordnet sind.Gas exchange valve (12) according to any one of the preceding claims, characterized in that the projection (40) and the pivot axis (38) outside a central axis (44) of the guide tube (36) and / or the valve disc (23) are arranged.