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Die Erfindung betrifft einen zwangsgesteuerten
Ventiltrieb z.B. für
den Einsatz in Kraftfahrzeugmotoren, mit einem Ventil mit Ventilteller
und Ventilschaft, einer Ventilführung,
einem rotierenden Nocken, einem endlosen, flexiblen, den Nocken
umschlingenden Koppelelement und einer Anbindevorrichtung, die am
Ventilschaft befestigt ist und den Ventilschaft mit dem Koppelelement
an den Nocken anbindet.
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Ventilzwangssteuerungen, auch desmodromische
Steuerungen genannt, haben üblicherweise die
Aufgabe, dafür
zu sorgen, dass das Ventil die durch den Nocken definierte Bahn
auch bei hohen Drehzahlen des Nockens genau einhält, d.h. weder beim Öffnen noch
beim Schließen
von der Nockenbahn abhebt (flattert) oder unkontrolliert auf den
Ventilsitz schlägt.
Bei einer Ventilzwangssteuerung kann teilweise auf herkömmliche
Ventilfedern verzichtet werden, die nur eine relativ ungenaue Ventilsteuerung
erlauben, ferner erhebliche Ventilöffnungskräfte erfordern und daher die
Nockenwelle belasten.
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Eine Lösung für einen zwangsgeführten Ventiltrieb
ist z.B. in der
DE-OS
37 00 715 A1 offenbart. Es wird ein Koppelelement, das
als flexibles Gleitband ausgebildet ist, so um den Nocken gelegt,
dass es sich nicht mit dem Nocken mitdrehen kann. An diesem Gleitband
ist der Ventilschaft beweglich befestigt.
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WO 01/12958 beschreibt eine prinzipiell gleichgeartete
Vorrichtung mit einer großen
Vielfalt an Ausführungsbeispielen,
wie ein solches Koppelelement oder die dazugehörige Befestigung am Ventilschaft
gestaltet werden können.
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Bei allen genannten Vorrichtungen
ist Voraussetzung, dass das den Nocken umschlingende Koppelelement
diesen ohne nennenswertes Spiel eng umschließt und am Ventilschaft befestigt
ist. Die Schließkraft
des Ventils wird ausschließlich
durch das Koppelelement aufgebracht, ggf. unterstützt durch
ein Schraubgewinde am Ventilschaft, welches zur Feineinstellung
der Schließlage
bei der Montage genutzt werden kann.
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Diese Vorrichtungen bieten neben
den o.a. Vorteilen der Zwangsführung
durch den Wegfall der Ventilfedern noch den weiteren Vorteil der
geringen Massen und geringer Kräfte
auf Nocken und Nockenwelle, da die Federkraft nicht überwunden
werden muß.
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Nachteilig ist in allen Fällen, dass
das Koppelelement weder eine nennenswerte elastische Dehnung noch
eine Einstellungsmöglichkeit
für das Ventilspiel
oder zum Ausgleich von Verschleiß aufweist. Das Fehlen der
Dehnung wird sich, insbesondere bei einem endlos gefertigten, geschlossenen Gleitband
durch eine schwierige Montage bemerkbar machen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
einen zwangsgesteuerten Ventiltrieb der eingangs geschilderten Art
zu schaffen, bei dem die Montage des Koppelelementes vereinfacht
und der Aufwand zum Einstellen des Ventilspieles reduziert ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
dass der Ventiltrieb eine Spannvorrichtung aufweist, die auf das
Koppelelement einwirkt und mit der die Spannung des Koppelelementes
einstellbar ist.
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Die Spannvorrichtung weist mindestens
ein feststehendes Bauteil und mindestens ein relativ zu diesem verstellbares
Bauteil auf, wobei mindestens ein Bauteil von dem Koppelelement
derart umschlungen wird, dass dieses Bauteil zwischen dem Nocken und
dem Koppelelement liegt . Die Länge
des Koppelelementes, z.B. eines herkömmlichen Gummi-Flachriemens, ist
so bemessen, dass es sowohl den gesamten Nocken, als auch das innerhalb
des Koppelelementes liegenden Teil der Spannvorrichtung umschließt und dabei
noch soviel Spiel aufweist, dass eine Montage aller Bestandteile
des Ventiltriebes leicht möglich
ist.
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Die Einstellung der Koppelelementspannung erfolgt
durch die Veränderung
der Lage des verstellbaren Bauteiles relativ zu dem feststehenden
Bauteil, so dass durch die Verstellung des verstellbaren Bauteiles
gegen das Koppelelement dieses gespannt wird, durch die Verstellung
in die entgegengesetzte Richtung das Koppelelement entspannt wird.
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Das feststehende Bauteil der Spannvorrichtung
weist zwei Stützstifte,
ein Spannstück
und eine Haltebrücke
auf. Die Stützstifte
sind in Umfangsrichtung des Koppelelementes in einem bestimmten
Abstand voneinander angeordnet und vom Koppelelement umschlossen.
Das Koppelelement wird durch das über eine Verstellvorrichtung,
z.B. eine Schraube verstellbare Spannstück zwischen den Stützstiften ausgelenkt,
so dass sich die gedachte Länge
des tangentialen Umfanges von Nocken, Stützstiften und Spannstück vergrößert. Die
Länge des
Koppelelementes wird nicht verändert.
Durch die Bewegung des Spannstückes
zwischen die Stützstifte
ist das Koppelelement daher spannbar und bei entgegengesetzter Bewegung
des Spannstückes
entspannbar. Die auf die Stützstifte
und das Spannstück
wirkende Spannkraft stützt
sich dabei über
die Haltebrücke
ab.
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Das Koppelelement umschließt mindestens ein
Bauteil der Anbindevorrichtung, die zwei Wangen aufweist, welche
die Befestigung des Ventilschaftes an der Anbindevorrichtung und
damit die Anbindung des Ventils an den vom Koppelelement umschlossenen
Nocken gewährleisten.
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Das Koppelelement mit Spann- und
Anbindevorrichtung ist einfach montierbar, indem es vollständig entspannt
wird. Die Koppelelementspannung kann einfach über die Verstellvorrichtung
mit herkömmlichem
Werkzeug, z.B. einem Schraubenzieher eingestellt werden. Federkräfte müssen nicht
bzw. nur in geringem Umfang überwunden
werden. Dadurch werden Nocken und Nockenwelle nur gering beansprucht
und es sind hohe Drehzahlen möglich. Das
Spiel des Ventiles in seinem Sitz lässt sich durch eine Erhöhung der
Spannung des Koppelelementes auf ein Minimum reduzieren, was dazu
führt,
dass das Ventil der vom Nocken vorgegebenen Bahn ohne Flattern sehr
genau folgt. Mit Hilfe der eingestellten Spannung des Koppelelementes
ist eine ausreichend hohe Schließkraft des Ventiles zu realisieren. Dadurch
kann auf zusätzliche
Hilfsmittel zur Aufbringung dieser Schließkraft, z.B. Schraubenfedern, meist
verzichtet werden. Weiter lässt
sich über
eine solche Spannvorrichtung auch der Verschleiß des Koppelelementes ausgleichen.
Die bewegten Massen der Spann- und Anbindevorrichtung sind klein, was
zu einer geringen Belastung der Nocken und der Nockenwelle beiträgt.
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Die Lage der Spannvorrichtung entlang
der Nockenbahn ist derart wählbar,
dass ein ggf. vorgegebener Einbauraum optimal ausnutzbar ist.
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In einer weiteren Ausbildung können die
Bestandteile der Spannvorrichtung und der Anbindevorrichtung in
einer Einheit zusammengefasst werden. Die Wangen übernehmen
zusätzlich
die Funktion der Abstützung
zwischen Spannstück
und Zylinderstiften. Dadurch werden weniger Bauteile erforderlich und
die bewegten Massen nochmals reduziert.
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Das Koppelement kann vorteilhaft
als Gummi-Flachriemen ausgebildet werden, der als geschlossener,
end- und überlappungsfreier
Ring kontinuierlich gefertigt werden kann und eine für die Erfindung
ausreichende Elastizität
aufweist.
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Anhand der Zeichnungen werden nachstehend
zwei Ausführungsbeispiele
der Erfindung näher erläutert. Es
zeigt
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1 eine
Vorderansicht einer ersten Ausführungsform
eines zwangsgesteuerten Ventiltriebs mit endlosem, als Gleitband
ausgeführtem
Koppelelement, einer Anbindevorrichtung und einer Spannvorrichtung,
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2 eine
Explosionsdarstellung der in 1 gezeigten
Ausführungsform,
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3 eine
Vorderansicht einer zweiten Ausführungsform
eines zwangsgesteuerten Ventiltriebs mit endlosem Gleitband und
einer aus der Anbindevorrichtung und der Spannvorrichtung zusammengefassten
Einheit,
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4 eine
Explosionsdarstellung der zweiten Ausführung,
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5 eine
Seitenansicht der zweiten Ausführung,
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6 einen
Längsschnitt
durch den Ventiltrieb gemäß Linie
VI-VI in 5.
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In 1 und 2 ist ein Ventiltrieb mit
einem Ventil 11, bestehend aus einem Ventilschaft 13 und
einem Ventilteller 12, mit einer Ventilführung 14 dargestellt,
bei der der Ventilschaft 13 über eine Anbindevorrichtung 16 mit
einem als elastisches Gleitband ausgeführten Koppelelement 21 verbunden
ist, welches einen auf einer hier nicht gezeigten rotierenden Nockenwelle
befestigten Nocken 18 und Teile einer Spannvorrichtung 17 umschließt. Die
Spannvorrichtung 17 besteht aus einer Haltebrücke 22 und zwei
Stützstiften 23,
zwei Spannschrauben 26 und einen Spannstein 24.
Die Stützstifte 23 sind
in den vertikalen Teilen der Haltebrücke 22 gelagert, die Spannschrauben 26 in
den horizontalen Teil der Haltebrücke 22 eingeschraubt.
Das Gleitband 21 ist so geführt, dass zwei Stützstifte 23 der
Spannvorrichtung 17 innerhalb seines Umfanges, also zwischen Nocken 18 und
Gleitband 21 zu liegen kommen. Der Spannstein 24 besitzt
eine Nut 25, in die die Spannschrauben 26 hineinragen.
Dreht man die Spannschrauben 26 in die Haltebrücke 22 hinein,
wird der Spannstein 24 radial von aussen so gegen das Gleitband 21 gedrückt, dass
das Gleitband 21 zwischen den Stützstiften 23 bogenförmig ausgelenkt
wird.
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Der Ventilschaft 13 wird
in dieser Ausbildung durch die Anbindevorrichtung 16 und
das Gleitband 21 am Nocken 18 geführt. Die
Anbindevorrichtung 16 besteht aus zwei Wangen 27 und
zwei Zylinderstiften 28, ein dritter Zylinderstift 30 greift
durch eine Bohrung im Ventilschaft 13 und verbindet diesen
mit der Anbindevorrichtung 16. Die zwei Zylinderstifte 28 werden
vom Gleitband 21 umschlungen und stützen sich am Nocken 18 ab.
Die Zylinderstifte 28 verbinden die Wangen 27 miteinander,
so dass der Ventilschaft 13 über diesen Aufbau an den Nocken 18 angebunden
ist. Während
der Schließphase
des Ventils 11 wird die Schließkraft durch das Gleitband 21 aufgebracht.
Durch das Eindrehen der Spannschrauben 26 nimmt die benötigte Länge des
Gleitbandes 21 zu, so dass die Spannung im Gleitband 21 genau
einstellbar ist. Eventuelle erforderliche bzw. auftretende Längenänderungen
federt das Gleitband 21 über seine Eigenelastizität ab.
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Damit wird die zur genauen Führung des Ventils 11 erforderliche
annähernde
Spielfreiheit zwischen Nocken 18 und Zylinderstiften 28 durch
die erfindungsgemäße Spannvorrichtung 17 und
die Anbindevorrichtung 16 sowie das durch die Spannvorrichtung 17 gespannte Gleitband 21 gewährleistet. Die Änderung
der Umfangslänge,
die sich dadurch ergibt, dass der Nocken 18 aufgrund seiner
unterschiedlichen Radien unterschiedlich stark zwischen die beiden
Stützstifte 23 eintaucht,
werden durch die Eigenelastizität
des Gleitbandes 21 ausgeglichen, was z.B. bei einer Kette
nur durch ein größeres Spiel zu
realisieren ist. Dadurch, dass sich zwei Zylinderstifte 28 direkt
am Nocken 18 abstützen,
wird durch die dabei entstehende metallische Berührung der Zylinderstifte 28 mit
dem Nocken 18 eine vorzeitige Zerstörung des Gleitbandes 21,
z.B. durch Quetschung, verhindert.
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Ein zweites Ausführungsbeispiel ist in den 3 bis 6 gezeigt. In dieser Ausbildung der Endung sind
die Funktionen der Spannvorrichtung 17 und der Anbindeeinheit 16 in
einer Einheit 29 zusammengefasst. Diese besteht aus zwei
Seitenteilen 33 mit zwei Gewindeansätzen 31 und zwei Anbindezapfen 32, zwei
Stiften 34, die die Seitenteile 33 miteinander verbinden,
einem Spannstein 24 und zwei Spannschrauben 26,
die in die Gewindeansätze 31 eingeschraubt
sind. Die Anbindung des Ventils 11 erfolgt über zwei
Anbindezapfen 14, die in die Bohrung des Ventilschafts 13 eingreifen.
Die beiden Stifte 34 sind vom Gleitband 21 umschlungen.
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Durch Verdrehen der Spannschrauben 26 ist der
Spannstein 24 verstellbar und wirkt radial auf das Gleitband 21 ein.
Dadurch wird eine je nach Stellung der Spannschrauben 26 mehr
oder weniger große bogenförmige Auslenkung
des Gleitbandes 21 zwischen den Stützstiften 23 erzeugt
und damit das Gleitband 21 gespannt bzw. entspannt.
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In dieser Ausführung werden die Funktionen der
Haltebrücke 22 und
die der Wangen 27 durch die Seitenteile 33 mit
den Gewindeansätzen 31 übernommen,
Haltebrücke 22 und
Wangen 27 entfallen. Die Stützstifte 23 und 28 werden
durch die Stifte 34, der Zylinderstift 30 durch
die Anbindezapfen 32 ersetzt. Durch die damit weggefallenen
Teile werden gegenüber
dem ersten Ausführungsbeispiel
die zu bewegenden Massen des Ventiltriebes nochmals verringert.
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- 11
- Ventil
- 12
- Ventilteller
- 13
- Ventilschaft
- 14
- Ventilführung
- 16
- Anbindevorrichtung
- 17
- Spannvorrichtung
- 18
- Nocken
- 21
- Gleitband
- 22
- Haltebrücke
- 23
- Stützstift
- 24
- Spannstein
- 25
- Nut
- 26
- Spannschraube
- 27
- Wange
- 28
- Zylinderstift
- 29
- Einheit
- 30
- Zylinderstift
- 31
- Gewindeansatz
- 32
- Anbindezapfen
- 33
- Seitenteil
- 34
- Stift