DE10206465A1

DE10206465A1 - Steuereinrichtung für Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors

Info

Publication number: DE10206465A1
Application number: DE10206465A
Authority: DE
Inventors: Martin Lechner
Original assignee: Mahle Ventiltrieb GmbH
Current assignee: Mahle Ventiltrieb GmbH
Priority date: 2002-02-16
Filing date: 2002-02-16
Publication date: 2003-08-28
Also published as: EP1383988A1; EP1383988B1; DE50300050D1; US20040244743A1; US7124721B2; WO2003071100A1

Abstract

Eine Steuereinrichtung für ein Gaswechselventil eines Verbrennungsmotors mit einem mehrgliedrigen Getriebe umfasst DOLLAR A - mindestens ein Antriebselement, DOLLAR A - jeweils ein Gaswechselventil betätigende Betätigungselemente, DOLLAR A - jeweils ein zwischen dem mindestens einen Antriebselement und einem auf jeweils ein Gaswechselventil einwirkenden Betätigungselement angelenktes Übertragungselement, DOLLAR A - jeweils ein Kurvengelenk zwischen den Übertragungselementen und einem Bereich eines Gehäuses der Steuereinrichtung, bei dem ein erster, an dem Übertragungselement befindlicher Anlagebereich und ein zweiter in dem Gehäusebereich vorgesehener Anlagebreich während des Motorbetriebs gegeneinander verstellbar sind, DOLLAR A soll auf einfache Weise für einen äußerst genauen Betrieb herstellbar sein. DOLLAR A Zu diesem Zweck zeichnet sich eine solche Steuereinrichtung durch folgende Merkmale aus: DOLLAR A - Der an dem Gehäuse gelagerte zweite Anlagebereich des Kurvengelenkes des Übertragungselements ist als eine die Bewegungsbahn des Übertragungselementes beeinflussbare verstellbare Kurvenbahn ausgebildet, während der erste an dem Übertragungselement vorgesehene Anlagebreich keinen veränderbaren Einfluss auf die Bewegungsbahn des jeweiligen Übertragungselementes ausüben kann, DOLLAR A - der zweite Anlagebereich des Kurvengelenkes bildet die radiale Innenfläche einer kreisbogenförmig ausgebildeten Kulisse, die mit einer radial außen gelegenen kreiszylindrischen Umfangsfläche in einer komplementär ausgebildeten ...

Description

Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei einer solchen aus DE 38 33 540 C2 bekannten Einrichtung sind bei einem mehrzylindrigen Verbrennungsmotor die einzelnen, verstellbaren Kurvengelenke an den Übertragungselementen derart ausgebildet, dass die Kurvenbahnen, mit deren Hilfe eine Verstellung möglich ist, an den Übertragungselementen ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass durch eine üblicherweise getrennte Bearbeitung der Übertragungselemente und damit der Anbringung der Kurvenbahnen an diesen Übertragungselementen bei der fertig montierten Steuereinrichtung durch Herstellungstoleranzen bedingte Betriebsungenauigkeiten auftreten können.
Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, einen Aufbau der gattungsgemäßen Steuereinrichtung zu schaffen, bei dem durch einfache und rationell zu handhabende Fertigungsverfahren eine äußerst hohe funktionelle Betriebsgenauigkeit der Steuereinrichtung erreicht werden kann.
Gelöst wird dieses Problem durch die Ausgestaltung einer gattungsgemäßen Steuereinrichtung nach den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1.
Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, einerseits die unterschiedlichen Kurvenbahnen innerhalb der einzelnen Kurvengelenke zwischen Übertragungselementen und dem Gehäuse der Steuereinrichtung möglichst an einem einstückigen Bauteil vornehmen zu können und andererseits darin, dieses einstückige Bauelement stabil und genau auf einer vorgesehenen Kreisbahn durch direkte Abstützung an einem kompakten Bereich des Gehäuses der Steuereinrichtung verschiebbar zu lagern.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Danach kann die Verstellung der verstellbar in dem Gehäuse der Steuereinrichtung gelagerten Kurvenbahn des Kurvengelenkes dadurch geschehen, dass die Kurvenbahn in eine Kulisse eingeformt ist und diese Kulisse über beispielsweise ein Zahnradgetriebe verstellt wird.
Das Gehäuse der Steuereinrichtung kann vorteilhafterweise eine kreiszylindrische Ausnehmung ausweisen, in der sämtliche positionsbestimmende Bauelemente der Steuereinrichtung an dem zylindrischen Innenumfang dieser Ausnehmung ausgerichtet werden können.
Diese Ausnehmung kann dabei insbesondere in einem Bereich des Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors liegen.
Obwohl aus Stabilitäts- und Genauigkeitsgründen die Umfangswand der kreiszylindrischen Ausnehmung vorteilhafterweise einstückig ausgebildet ist, ist selbstverständlich auch eine Teilung dieses Bauteiles durch die kreiszylindrische Ausnehmung hindurch möglich.
Als Antriebselemente können eingesetzt werden eine konventionelle Nockenwelle, ein Exzenter- oder auch ein desmodromischer Antrieb mit vollständiger Zwangsführung des Übertragungselementes.
Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
In dieser zeigen in schematischen Darstellungen in jeweils der Form einer Ansicht auf eine in einer kreiszylindrischen Ausnehmung eines Zylinderkopfes montierten Steuereinrichtung
Fig. 1 eine Steuereinrichtung mit einer üblichen Nockenwelle und einem durch einen Schlepphebel betätigten Gaswechselventil,
Fig. 2 eine Steuereinrichtung nach Fig. 1, bei der die Nockenwelle durch einen Exzenterantrieb ersetzt ist,
Fig. 3 eine Steuereinrichtung mit einer üblichen Nockenwelle und einem Tassenstößel als Betätigungselement eines Gaswechselventiles anstelle des Schlepphebels nach Fig. 1.
Die Steuereinrichtung nach Fig. 1 arbeitet mit einer üblichen Nockenwelle 1 als Antriebselement und einem Schlepphebel 2 als Betätigungselement eines Gaswechselventiles 3. Die gesamte Steuereinrichtung ist innerhalb einer kreiszylindrischen Ausnehmung 4 eines einstückig ausgeführten Bereiches eines Zylinderkopfes 5 angeordnet.
Von dem Gaswechselventil 3 ist lediglich der mit dem Schlepphebel 2 direkt in Verbindung stehende Bereich zusammen mit einer Ventilfeder 6 gezeichnet.
Die als Antriebselement dienende Nockenwelle 1 ist über einen geteilten Lagerbock 7 auf der inneren kreiszylindrischen Mantelfläche der Ausnehmung 4 angeordnet.
Von der Nockenwelle 1 steht ein von dieser angetriebener Nocken 8 mit einem Übertragungselement 9 über ein Kurvengelenk 10 in Verbindung. Innerhalb des Kurvengelenkes 10 bildet eine an dem Übertragungselement 9 drehbar gelagerte erste Rolle 11 den dortigen Anlagebereich dieses Kurvengelenkes 10. Das Übertragungselement 9 ist über ein Drehgelenk 12 mit dem Schlepphebel 2 verbunden. Dieser Schlepphebel 2 stützt sich an seinem von dem Ventil 3 entfernten Ende an einem Abstützelement 13 schwenkbar ab. Dieses Abstützelement 13 ist über ein mit diesem zusammenwirkendes Lagerelement 14 direkt am kreiszylindrischen Innenumfang der Ausnehmung 4 gelagert und kann mit einer Ventilspielausgleichseinrichtung kombiniert sein beziehungsweise mit einer solchen zusammenwirken.
Die Drehachse des Drehgelenkes 12 des Schwenkhebels 2 fällt bei geschlossenem Gaswechselventil 3 mit der Achse der kreiszylindrischen Ausnehmung 4 zusammen.
Das Übertragungselement 9 steht über ein weiteres Kurvengelenk 15 mit dem Gehäuse der Steuereinrichtung, das heißt hier dem Zylinderkopf 5 in Verbindung. Dabei ist an diesem Gehäuse bzw. dem Zylinderkopf 5 an der kreiszylindrischen Mantelfläche der Ausnehmung 4 eine Kulisse 16, an dem der Kurvengelenkbereich des Übertragungselementes 9 angreift, in Umfangsrichtung der Zylindermantelfläche der Ausnehmung 4 verschiebbar gelagert.
Der Anlagebereich des Kurvengelenkes 15 des Übertragungselementes 9 ist als eine am Übertragungselement 9 drehbar gelagerte zweite Rolle 17 ausgebildet, während der Anlagebereich an der Kulisse 16 als eine Kurvenbahn mit einer besonderen Form ausgestaltet ist. Die besondere Form der Kurvenbahn besteht darin, dass ein erster Bereich 18 mit einer zu der kreiszylindrischen Innenmantelfläche der Ausnehmung 4 konzentrischen Mantelfläche vorgesehen ist, an den sich ein zweiter für den Hub des Gaswechselventiles 3 maßgeblicher Ventilhubbereich 19 anschließt. In der Zeichnung sind die maximal möglichen Verschiebepositionen alternativ eingetragen durch eine Darstellung in durchgezogenen Linien für eine maximale Hublänge des betreffenden Gaswechselventils 3 und in unterbrochenen Linien für einen minimalen, beispielsweise Nullhub. Die in Fig. 1 gezeichnete Steuereinrichtung ist für einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor bestimmt und besitzt hierfür eine einstückige Kulisse 16.
Durch ein Verschieben der Kulisse 16 in Umfangsrichtung der zylindrischen Mantelfläche der Ausnehmung 4 erfolgt eine veränderte Zuordnung der Kurvenbahn mit dem ersten Bereich 18 und dem Ventilhubbereich 19 zu dem Übertragungselement 9. Dadurch können unterschiedliche Ventilhübe zwischen den beiden zuvor beschriebenen Hub-Grenzwerten eingestellt werden.
Für das Verschieben der Kulisse 16 innerhalb der Ausnehmung 4 kann ein Zahnradgetriebe dienen, das im einfachsten Fall ein in dem Zylinderkopf 5 drehbar gelagertes Zahnritzel 20 ist, das in einem verzahnten Außenbereich 21 der Kulisse 16 kämmt.
Das Abstützelement 13 für den Schlepphebel 2 kann mit einer üblichen Ventilspielausgleichseinrichtung kombiniert bzw. ausgestattet sein.
Die vorstehend beschriebene Steuereinrichtung funktioniert wie folgt.
Die Nockenwelle 1 mit Nocken 8 als Antriebselement wirkt über das Kurvengelenk 10 auf das Übertragungselement 9 ein, das über das weitere Kurvengelenk 15 an der innerhalb des Zylinderkopfes 5 verstellbaren Kulisse 16 geführt wird und mittels des an dem Übertragungselement 9 zusätzlich angelenkten Schlepphebels 2 das Gaswechselventil 3 betätigt. Der Ventilhub richtet sich nach der eingestellten Position der Kulisse 16, wobei ein Ventilhub lediglich bei einer Position der Kulisse 16 erzeugt werden kann, bei der das Kurvengelenk 15 innerhalb des Ventilhubbereiches 19 der Kulisse 16 wirksam arbeitet.
Auf das Übertragungselement 9 kann eine nicht gezeichnete Feder zur federbelasteten Anlage des Übertragungselementes 9 an die Nockenwelle 1 sowie die Kulisse 16 einwirken.
Ebenso ist denkbar, dass durch geeignete Anschläge für das Übertragungselement 9 zwischen dem Grundkreisbereich des Nockens 8 der Nockenwelle 1 und der ersten Rolle 11 am Übertragungselement 9 ein geringfügiges Spiel eingestellt wird, um die Reibungsverluste des Systems zu reduzieren. In diesem Fall ist ebenfalls eine Rückstellkraft durch beispielsweise eine Feder erforderlich.
Alle positionsbestimmenden Bauelemente der Steuereinrichtung, nämlich der Lagerbock 7 der Nockenwelle 1, das Lagerelement 14 des Abstützelementes 13 sowie die Kulisse 16 mit der an dieser befindlichen Kurvenbahn des Kurvengelenkes 15 sind direkt an dem zylindrischen Innenmantel der in dem Zylinderkopf 5 vorgesehenen Ausnehmung 4 ausgerichtet und gelagert. Insbesondere die Kulisse 15 ist ein in sich stabiles und in dem Zylinderkopf verformungsfrei gelagertes Bauelement. Der einstückig gezeichnete Bereich des Zylinderkopfes 5 kann zur einfacheren Montage der Steuereinrichtung geteilt ausgeführt sein. Auch kann es ausreichend sein, daß die Ausnehmung 4 nicht über den gesamten Umfang geschlossen ist, das heißt die erfindungsgemäßen Vorteile können auch bereits mit einer lediglich auf einer unterhalb 360°-Umfang beschränkten kreiszylindrischen Ausnehmung erreicht werden.
Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 lediglich dadurch, dass anstelle einer üblichen Nockenwelle 1 ein Exzenterantrieb 22 eingesetzt ist. In der Fig. 2 ist daher lediglich dieses Bauteil mit dem betreffenden Bezugszeichen versehen, während alle anderen Bauteile als mit denjenigen nach der Ausführung in Fig. 1 gleichartig bezugszeichenfrei sind.
Bei, der Ausführung nach Fig. 3 ist das Betätigungselement für das Gaswechselventil 3 kein Schlepphebel 2, sondern eine Tassenstößeleinrichtung 23, die unter anderem mit einer Ventilspielausgleichsvorrichtung 24 kombiniert ist. Die Anlenkung der Tassenstößeleinrichtung 23 an das Übertragungselement 9 erfolgt in einer Drehachse, die derjenigen des Schwenkhebels 2 in Fig. 1 entspricht. Soweit in Fig. 3 bei den einzelnen Bauteilen keine Bezugszeichen angegeben sind, stimmen diese mit denjenigen in Fig. 1 grundsätzlich überein.

Claims

1. Steuereinrichtung für Gaswechselventile (3) eines Verbrennungsmotors mit einem mehrgliedrigen Getriebe, umfassend
mindestens ein Antriebselement (1, 22),
jeweils ein Gaswechselventil (3) betätigende Betätigungselemente (2, 23),
jeweils ein zwischen dem mindestens einen Antriebselement (1, 22) und einem auf jeweils ein Gaswechselventil (3) einwirkenden Betätigungselement (2, 23) angelenktes Übertragungselement (9),
jeweils ein Kurvengelenk (15) zwischen den Übertragungselementen (9) und einem Bereich eines Gehäuses (5) der Steuereinrichtung, bei dem ein erster, an dem Übertragungselement (9) befindlicher Anlagebereich und ein zweiter in dem Gehäusebereich vorgesehener Anlagebereich während des Motorbetriebs gegeneinander verstellbar sind,
gekennzeichnet durch die Merkmale,
der an dem Gehäuse (5) gelagerte zweite Anlagebereich des Kurvengelenkes (15) des Übertragungselementes (9) ist als eine die Bewegungsbahn des Übertragungselementes (9) beeinflussende verstellbare Kurvenbahn ausgebildet, während der erste an dem Übertragungselement (9) vorgesehene Anlagebereich keinen veränderbaren Einfluss auf die Bewegungsbahn des jeweiligen Übertragungselementes (9) ausüben kann,
der zweite Anlagebereich des Kurvengelenkes (15) gebildet wird durch die radiale Innenfläche einer bogenförmig ausgebildeten Kulisse (16),
die Kulisse (16) mit einer radial außen gelegenen kreiszylindrischen Umfangsfläche in einer komplementär ausgebildeten Führungsfläche des Gehäuses (5) der Steuereinrichtung in Umfangsrichtung verschiebbar abgestützt ist.

2. Steuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verschiebung der Kulisse (16) in Kreisbogenrichtung ein in dem Gehäuse (5) gelagertes Zahnritzel (20) mit einer damit an der Kulisse (16) vorgesehenen Verzahnung (21) zusammenwirkt.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Steuereinrichtung ein Gehäuse (5) mit einer zumindest teilweise kreiszylindrischen Ausnehmung (4) besitzt, an deren Innenumfang die wesentlichen Elemente dieser Steuereinrichtung radial definiert gelagert sind.

4. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wesentlichen Elemente zumindest die Lagerung des Antriebselementes (1, 22), die Abstützlager (14) für die Betätigungselemente (2, 23) sowie die verstellbare Kulisse (16) umfassen.

5. Steuereinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigung mehrere in Reihe liegender Gaswechselventile (3) lediglich eine einstückig ausgebildete, verstellbare Kulisse vorgesehen ist.

6. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Steuereinrichtung ein Bereich des Zylinderkopfes (5) des Verbrennungsmotors ist.