DE4226163A1

DE4226163A1 - Motorventilabschaltung mittels Nockenrollenverlagerung

Info

Publication number: DE4226163A1
Application number: DE19924226163
Authority: DE
Inventors: Axel Dipl Ing Berndorfer
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1992-08-07
Filing date: 1992-08-07
Publication date: 1994-02-10
Also published as: WO1994003709A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brenn kraftmaschine, mit einem am Zylinderkopf abgestützten Schwenkhebel, insbesondere Schlepp- oder Kipphebel, der über ein Zwischenglied von einem Nocken betätigt wird, und der an einem Ventilschaftende eines Gaswechselventils angreift, wobei das Zwischenglied in Richtung der Betätigungskraft des Nockens am Schwenkhebel festlegbar und von diesem entkuppelbar ist.

Ein derartiger Ventiltrieb ist in dem Dokument DE-A-40 32 291 offen bart. Auf dem Kipphebel sind zwei Zwischenglieder angeordnet, die je mit einem Nocken zusammenarbeiten, wobei der eine Nocken ein Hoch geschwindigkeitsnocken und der andere ein Niedriggeschwindigkeitsnock en sind. Die Zwischenglieder werden wechselweise am Kipphebel arretiert, so daß die Ventilbetätigungszeit für das Ventil variiert. Das Entkuppeln bzw. das Arretieren des Zwischengliedes gegenüber dem Kipphebel wird dadurch erreicht, daß hydraulisch betätigte Kolben innerhalb des Kipphebels in am Zwischenglied ausgebildeten Bohrungen ein- oder ausfahren, so daß das Zwischenglied entweder formschlüssig über den Kolben mit dem Kipphebel verbunden ist oder gegenüber dem Kipphebel Bewegungen in Richtung der Betätigungskraft des Nockens durchführen kann.

Derartige Ventiltriebe sind deshalb aufwendig, weil sowohl die Kolben als auch die Kolbenbohrungen sehr engen Fertigungstoleranzen unterwor fen sind, wobei die Kolben zwangsläufig erforderlich sind, um das Zwischenglied am Kipphebel festzulegen bzw. von diesem zu entkuppeln.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Ventiltrieb derart weiterzubilden, daß das Zwischenglied ohne zusätzliche Mittel am Schwenkhebel in Richtung der Betätigungskraft des Nockens festgelegt werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Schwenkhe bel einen dem Nocken zugewandten Führungsabschnitt, indem das Zwis chenglied in Richtung der Betätigungskraft am Schwenkhebel festgelegt ist, und einen sich an den Führungsabschnitt anschließenden, in Rich tung der Betätigungskraft ausgebildeten Freigangabschnitt aufweist, in dem das Zwischenglied entkuppelt ist, wobei das Zwischenglied aus dem Führungsabschnitt in den Freigangabschnitt und umgekehrt mittels einer Betätigungseinrichtung überführbar ist.

Bei diesem erfindungsgemäßen Ventiltrieb wird das Zwischenglied aus dem Führungsabschnitt quer zur Nockenwellenachse in Richtung auf den Freigangabschnitt verschoben, in dem das Zwischenglied oszillierende Bewegungen ohne Betätigung des Schwenkhebels vollführt. Entlang des Führungsabschnitts ist das Zwischenglied direkt oder indirekt am Schwenkhebel abgestützt. Der Freigangabschnitt und der Füh rungsabschnitt können dabei in einem einzigen Arbeitsgang und damit auf wirtschaftlich sehr günstige Weise am Schlepphebel hergestellt werden.

Wenn neben der Ventilabschaltung auch eine variable Manipulierung der Ventilsteuerzeiten, der -öffnungsdauer bzw. des Ventilhubverlaufs gewünscht ist, ist es gemäß Anspruch 2 zweckmäßig, den Führungsab schnitt konzentrisch zum Grundkreis des Nockens auszubilden. In diesem Fall kann der Führungsabschnitt derart langgestreckt sein, daß das Zwischenglied entlang dieses Führungsabschnittes in beliebige Positio nen gebracht werden kann, wenn der Nocken mit seinem Grundkreis gegen das Zwischenglied kämmt. Bei jeder geänderten Position werden dann die Ventilsteuerzeiten, die Ventilöffnungsdauer und der Ventilhubverlauf deshalb verändert, weil das Zwischenglied entlang des Grundkreises der Nockenwelle verschoben wird, und weil die Hebelverhältnisse zwischen Zwischenglied und Abstützpunkt am Zylinderkopf einerseits und Zwi schenglied und Ventilschaft andererseits verändert werden.

Der erfindungsgemäße Ventiltrieb ermöglicht auch sehr einfache und robuste mechanisch ausgeführte Betätigungseinrichtungen. So ist es gemäß Anspruch 3 günstig, daß die Betätigungseinrichtung einen Hebel aufweist, dessen Enden drehbeweglich mit dem Zwischenglied und einem der Lageveränderung des Zwischengliedes dienenden Stellglied verbunden sind.

Wenn der Schwenkhebel über eine drehbare Welle am Zylinderkopf abge stützt ist, ist es bei einer derartigen Betätigungseinrichtung gemäß Anspruch 4 günstig, daß das Stellglied durch einen auf dieser Welle exzentrisch und drehfest angeordneten Zylinder gebildet ist, der in einer Bohrung des Hebels drehbar gelagert ist. Wird die Welle geschwenkt, verändert der Hebel aufgrund der Exzenterwirkung seine Lage und betätigt dadurch zwangsläufig das Zwischenglied, um es beispielsweise aus dem Führungsabschnitt in den Freigangabschnitt zu überführen. Wenn der Führungsabschnitt lediglich als reine Stützfläche für das Zwischenglied ausgebildet ist, ist es zweckmäßig, wenn die Welle nur zwei Schwenkpositionen einnimmt, nämlich eine erste Position in der das Zwischenglied auf der Stützfläche abgestützt ist und eine zweite Position, in der das Zwischenglied in den Freigangabschnitt überführt ist.

In diesem Fall ist es gemäß Anspruch 5 günstig, daß der Freigangab schnitt durch eine Nut gebildet ist, die konzentrisch zu einer Drehachse angeordnet ist, um die der Hebel bei Verlagerungen des Zwischengliedes innerhalb des Freigangabschnitts dreht. Dadurch wird erreicht, daß das Zwischenglied in der Nut exakt geführt ist, ohne daß irgendwelche Verklemmungen zwischen dem Hebel und dem Schwenkhebel auftreten können.

Nach dem obengenannten Dokument ist es auch bekannt, daß das Zwischen glied durch eine auf einem Bolzen drehbar gelagerte Rolle gebildet ist, die am Nocken abwälzt, und die in einer dem Nocken zugewandten Ausnehmung des Schwenkhebels angeordnet ist. Derartige Anordnungen können mit Betätigungseinrichtungen gemäß Anspruch 3 derart kombiniert werden, daß der Führungsabschnitt und der Freigangabschnitt in den seitlichen Begrenzungen der Ausnehmung ausgebildet sind, wie es in Anspruch 6 beschrieben ist. Dabei ist der Bolzen entlang diesen beiden Abschnitten geführt, wobei die Enden des Bolzens durch die seitlichen Begrenzungen hindurchgeführt und mit gabelförmigen Enden des Hebels verbunden sind.

Zur Vermeidung unerwünschter verschleißfördernder Reibung ist in Anspruch 7 vorgesehen, daß zwischen dem Zwischenglied und dem Füh rungsabschnitt und/oder dem Freigangabschnitt ein Lagerungsmittel, beispielsweise in Form eines Gleitelementes vorgesehen ist.

Dem obengenannten Dokument ist auch zu entnehmen, daß zwischen dem Zwischenglied und dem über eine Welle am Zylinderkopf abgestützten Schwenkhebel eine Feder angeordnet ist, die das Zwischenglied gegen den Nocken drückt. Bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb ist es dabei gemäß Anspruch 8 zweckmäßig, daß die Feder eine auf der Welle an geordnete Schraubendrehfeder ist, deren erster Schenkel an dem Schwenkhebel und deren zweiter Schenkel an dem Zwischenglied abge stützt ist. In diesem Fall kann die gesamte Länge des Füh rungsabschnittes für oszillierende Bewegungen des Zwischengliedes ausgeschöpft werden.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von drei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventiltriebes,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Ventiltrieb nach Fig. 1, jedoch ohne Nocken, hydraulisches Ventilspielausgleichs element und Ventilschaft,

Fig. 3 eine weitere Ansicht eines erfindungsgemäßen Ven tiltriebes und

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Ventiltrieb wie in Fig. 3, jedoch mit unterschiedlich ausgebildetem Federelement.

Der Ventiltrieb gemäß Fig. 1 besteht aus einem Schlepphebel 1, der einerseits über ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement 2 am Zylinderkopf 3 abgestützt ist, und der andererseits an einem Ven tilschaftende 4 eines Gaswechselventils 5 angreift. Der Schlepphebel 1 wird unter Zwischenschaltung eines Zwischengliedes 6 von einem Nocken 7 betätigt. Das Zwischenglied 6 besteht aus einer auf einem Bolzen 8 drehbar gelagerten Rolle 9, wobei die Enden des Bolzens 8 in seitliche Nuten 10 des Schlepphebels 1 hineinragt. In dieser Ansicht ist nur die vordere Nut 10 sichtbar.

Das Zwischenglied 6 ist drehbeweglich mit einem Hebel 11 verbunden, dessen eines Ende als Kugelpfanne 12 ausgebildet ist, die auf einem Kugelkopf 13 eines in der Bildebene beweglichen Stellgliedes 14 abge stützt ist.

Die Nut 10 ist in zwei aufeinanderfolgende Abschnitte unterteilt, wobei der eine Abschnitt als zum Grundkreis 15 des Nockens 7 kon zentrischer Führungsabschnitt 16 und der andere Abschnitt als Freigangabschnitt 17 ausgebildet ist, in der das Zwischenglied 6 den Bewegungen des Nockens 7 ohne Betätigung des Schlepphebels 1 folgt. Die Breite der Nut 10 ist dabei so bemessen, daß der Bolzen 8 nahezu spielfrei zwischen Nutwänden 18 geführt ist. Zwischen dem Nutgrund 19 des Freigangabschnitts 17 und dem Bolzen 8 ist eine Druckfeder 20 angeordnet, die den Bolzen 8 gegen die Nutwand 18 des Füh rungsabschnittes 16 drückt.

In dieser Darstellung vollführt das Zwischenglied 6 bei Betätigung durch den Nocken oszillierende Bewegungen in dem Freigangabschnitt 17 entgegen der Federkraft der Druckfeder 20. Diese Druckfeder 20 ist so dimensioniert, daß die Federkraft einerseits immer kleiner als eine Kraft ist, die zur Betätigung des hydraulischen Ventilspielausgleich selementes 2 benötigt wird, und welche Federkraft andererseits so groß ist, daß das Zwischenglied 6 ständig gegen den Nocken 7 gedrückt wird.

Bei entsprechender Betätigung des Stellgliedes 14 kann das Zwischenglied in den Führungsabschnitt 16 verschoben werden, wenn die Rolle 9 mit dem Grundkreis 15 in Kontakt steht. In diesem Fall wird eine Bewegung des Zwischengliedes 6 in Richtung der Betätigungskraft des Nockens 7 direkt auf den Schlepphebel 1 und damit auf das Gaswech selventil 5 übertragen.

In dieser Darstellung erstreckt sich der Führungsabschnitt 16 auf eine Länge, die größer als der Durchmesser des Bolzens 8 ist, so daß dieser Bolzen 8 entlang dieses Führungsabschnitts 16 verschoben werden und damit unterschiedliche Positionen einnehmen kann. Durch diese Verschiebung innerhalb des Führungsabschnitts 16 ändern sich sowohl die Hebelverhältnisse zwischen dem Bolzen 8 und dem Ventilschaftende 4 einerseits und dem Bolzen 8 und dem hydraulischen Ventilspielaus gleichselementes 2 andererseits, als auch die Position der Rolle 9 quer zum Nocken 7, so daß die Ventilsteuerzeiten, die Ventilöffnungs dauer bzw. der Ventilhub variiert werden können.

Die Anordnung des Zwischengliedes 6 im Schlepphebel 1 ist deutlich in Fig. 2 zu erkennen, wobei in dieser Darstellung das hydraulische Ventilspielausgleichselement 2, der Zylinderkopf 3, der Nocken 7 und das Stellglied 14 nicht dargestellt sind. Die Rolle 9 ist in einer Ausnehmung 21 des Schlepphebels 1 angeordnet, wobei die Enden des Bolzens 8 durch die seitlichen Nuten 10 des Schlepphebels 1 hin durchgeführt und mit je einem Gabelarm 22 des Hebels 11 fest verbunden sind.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem aus der Fig. 1 dadurch, daß hier der Schlepphebel 1 auf einer zum nicht dargestellten Zylinderkopf ortsfesten und drehbeweglichen Welle 23 drehbar gelagert ist. Das Stellglied 14 besteht hier aus zwei drehfest mit der Welle 23 verbundenen Zylindern 24, die zu beiden Seiten des Schlepphebels 1 angeordnet sind. In dieser Darstellung ist nur der vordere Zylinder 24 sichtbar. Die Zylinder 24 sind dabei exzentrisch auf der Welle 23 angeordnet und je in einer Bohrung 25 der Hebel 11 gelagert. Weiterhin ist ein Gleitelement 26 vorgesehen, das in dem Freigangabschnitt 17 an den Nutwänden 18 beweglich geführt ist. Dieses Gleitelement 26 wird durch die Druckfeder 20 angefedert und weist eine Öffnung 27 für den Bolzen 8 auf.

Bei Verdrehung der Welle 23 wird das Zwischenglied 6 aus dem Füh rungsabschnitt 16 in die Öffnung 27 des Gleitelementes 26 geschoben. Dieses Gleitelement 26 dient der Reibungsminderung, wenn der Bolzen 8 oszillierende Bewegungen in dem Freigangabschnitt 17 vollführt. Die Nutwände 18 des Freigangabschnitts 17 sind hier konzentrisch zu einer Drehachse angeordnet, um die der Hebel 11 während der oszillierenden Bewegungen schwenkt.

Bei dieser Ausführung wird die Welle 23 zwischen zwei Schaltlagen geschwenkt, wobei in der ersten Schaltlage das Zwischenglied 6 in dem Führungsabschnitt 16 und in der zweiten Schaltlage in dem Freigang abschnitt 17 angeordnet ist.

In der Fig. 4 ist der Ventiltrieb aus Fig. 3 teilweise als Drauf sicht dargestellt, wobei im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 die Druckfeder 20 als Schraubendrehfeder 28 ausgebildet ist, die auf der Welle 24 angeordnet ist. Dabei ist der eine Schenkel 29 am Kipphebel 23 und der andere Schenkel 30 an dem Gleitelement 27 abgestützt.

Bezugszahlenliste

1 Schlepphebel
2 Ventilspielausgleichselement
3 Zylinderkopf
4 Ventilschaftende
5 Gaswechselventil
6 Zwischenglied
7 Nocken
8 Bolzen
9 Rolle
10 Nut
11 Hebel
12 Kugelpfanne
13 Kugelkopf
14 Stellglied
15 Grundkreis
16 Führungsabschnitt
17 Freigangabschnitt
18 Nutwand
19 Nutgrund
20 Druckfeder
21 Ausnehmung
22 Gabelarm
23 Welle
24 Zylinder
25 Bohrung
26 Gleitelement
27 Öffnung
28 Schraubendrehfeder
29 Schenkel
30 Schenkel

Claims

1. Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, mit einem am Zylinderkopf (3) abgestützten Schwenkhebel (1), insbesondere Schlepp- oder Kipp hebel, der über ein Zwischenglied (6) von einem Nocken (7) betätigt wird, und der an einem Ventilschaftende (4) eines Gaswechselventils (5) angreift, wobei das Zwischenglied (6) in Richtung der Betätigungs kraft des Nockens (7) am Schwenkhebel (1) festlegbar und von diesem entkuppelbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwenkhebel (1) einen dem Nocken (7) zugewandten Führungsabschnitt (16), in dem das Zwischenglied (6) am Schwenkhebel (1) in Richtung der Betätigungskraft festgelegt ist, und einen sich an den Führungsabschnitt (16) anschließenden, in Richtung der Betätigungskraft ausgebildeten Freigangabschnitt (17) aufweist, in dem das Zwischenglied (6) entkuppelt ist, wobei das Zwischenglied (6) aus dem Führungsabschnitt (16) in den Freigangabschnitt (17) und umgekehrt mittels einer Betäti gungseinrichtung (11, 14, 24) überführbar ist.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Füh rungsabschnitt (16) konzentrisch zum Grundkreis (15) des Nockens (7) ausgebildet ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Betä tigungseinrichtung (11, 14, 24) einen Hebel (11) aufweist, dessen Enden drehbeweglich mit dem Zwischenglied (6) und einem der Lageverän derung des Zwischengliedes (6) dienenden Stellglied (14) verbunden sind.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 3, bei dem der Schwenkhebel (1) über eine drehbare Welle (23) am Zylinderkopf (3) abgestützt ist, dadurch geken nzeichnet, daß das Stellglied (14) durch einen auf dieser Welle (23) exzentrisch und drehfest angeordneten Zylinder (24) gebildet ist, der in einer Bohrung (25) des Hebels (11) drehbar gelagert ist.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frei gangabschnitt (17) durch eine Nut (10) gebildet ist, die konzentrisch zu einer Drehachse angeordnet ist, um die der Hebel (11) bei Verlage rungen des Zwischengliedes (6) innerhalb des Freigangabschnitts (17) dreht.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 3, bei dem das Zwischenglied (6) durch eine auf einem Bolzen (8) drehbar gelagerte Rolle (9) gebildet ist, die am Nocken (7) abwälzt, und die in einer dem Nocken (7) zugewandten Ausnehmung (21) des Schwenkhebels (1) angeordnet ist, dadurch geken nzeichnet, daß in den seitlichen Begrenzungen der Ausnehmung (21) der Führungsabschnitt (16) und der Freigangabschnitt (17) ausgebildet sind, wobei der Bolzen (8) entlang diesen beiden Abschnitten (16, 17) geführt ist, und wobei die durch die seitlichen Begrenzungen hin durchgeführten Enden des Bolzens (8) mit Gabelarmen (22) des Hebels (11) verbunden sind.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zwischenglied (6) und dem Führungsabschnitt (16) und/oder dem Freigangabschnitt (17) ein Lagerungsmittel (26), beispielsweise in Form eines Gleitelementes vorgesehen ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 1, bei dem zwischen dem Zwischenglied (6) und dem über eine Welle (23) am Zylinderkopf (3) abgestützten Schwenk hebel (1) eine Feder (20, 28) angeordnet ist, die das Zwischenglied (6) gegen den Nocken (7) drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (20, 28) eine auf der Welle (23) angeordnete Schraubendrehfeder (28) ist, deren erster Schenkel (30) an dem Schwenkhebel (1) und deren zweiter Schenkel (30) an dem Zwischenglied (6) abgestützt ist.