EP2295739A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP2295739A1
EP2295739A1 EP10169651A EP10169651A EP2295739A1 EP 2295739 A1 EP2295739 A1 EP 2295739A1 EP 10169651 A EP10169651 A EP 10169651A EP 10169651 A EP10169651 A EP 10169651A EP 2295739 A1 EP2295739 A1 EP 2295739A1
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valve
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Helmut Engelhardt
Ulrich Linnenbrink
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Schaeffler Technologies AG and Co KG
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    • F01L1/26—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder
    • F01L1/267—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of two or more valves operated simultaneously by same transmitting-gear; peculiar to machines or engines with more than two lift-valves per cylinder with means for varying the timing or the lift of the valves
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    • F01L13/0005—Deactivating valves
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    • F01L1/02—Valve drive
    • F01L1/04—Valve drive by means of cams, camshafts, cam discs, eccentrics or the like
    • F01L1/047—Camshafts
    • F01L1/053—Camshafts overhead type
    • F01L2001/0537—Double overhead camshafts [DOHC]
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    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a variable cam follower valve train of an internal combustion engine, with two equally-acting gas exchange valves per cylinder and with disconnectable support elements.
  • the object of the invention is therefore to propose a variable valve train, which can be used in tight cylinder head conditions and whose construction costs and costs are within limits.
  • this object is achieved by the combination of a disconnectable support element with only one rocker arm for two identical gas exchange valves per cylinder of the engine, which rocker arm is shown either as a fork rocker lever, which simultaneously actuates two equally effective gas exchange valves at its other end or which rocker arm as "classic" bar-shaped component is present and acts at its other end to a gas exchange valves connecting cross member and wherein the support element is implemented in a seated between two gas channels receiving the cylinder head, which recording is preferably deeper than a top of the gas channels according to a preferred embodiment of the invention.
  • the drag lever in the region of its other end should have a cross strut, which is an integral part of this and which acts with its underside on the same gas exchange valves in the lifting sense.
  • the drag lever here has a fork-like geometry in plan view.
  • the drag lever is called "classic", bar-shaped component provided from the mass production, which acts in the region of its other end on a separate crossbar, which bridges the respective gas exchange valves.
  • the drag lever is made of inexpensive sheet metal and, for example, be punched from a board or tape.
  • Abstützbarer Abschaltbarer design is a well-known from the prior art component in question (see, for example. DE 102 47 949 A1 ). This can ultimately be used unaltered and possibly hinged to the rocker arm as a unit to be delivered.
  • a particularly low-friction cam tap on the drag lever is present when the drag lever is provided for this purpose with a rotatable roller. Alternatively, a sliding surface is provided.
  • the support element should be provided with a hydraulic clearance compensation device, so that unnecessary mechanical clearance adjustment.
  • a cylinder deactivation is to be realized via the proposed inventive design, as is useful in internal combustion engines with a number of cylinders>5; but not exclusively.
  • FIG. 1 Is shown in FIG. 1 a variable valve train 1 of an internal combustion engine.
  • FIG. 3 this shows in more detail, each cylinder 4 two in the camshaft direction one behind the other, equivalent gas exchange valves 2, 3 are provided.
  • a fork-like drag lever 10 On the gas exchange valves 2, 3 is a fork-like drag lever 10 with a trained at its other end 15 cross member 14.
  • a lateral guidance of the drag lever 10 on the gas exchange valves 2, 3 is realized by guide plates 19.
  • the latter go, as closer in FIG. 1 discloses from an end face 20 of the toggle lever 10 at the other end 15 and are bent on a bottom 18 of the finger lever 10.
  • a guide takes place on inner sides 21 of the gas exchange valves 2, 3.
  • the support member 5 is optimally positioned with its receptacle 8 between the gas channels 6, 7 (see FIG. 3 ). A reason of its inclusion 8 can thus also run deeper than an upper side of the gas channels 6, 7.
  • the aforementioned transverse strut 14 of the finger lever 10 may also be formed separately, so that the drag lever 10 acts with its other end 15 on an upper side of the transverse strut 14, in which case the drag lever 10 has a completely elongated, beam-like design.
  • the drag lever 10 is made of thin-walled steel sheet and has two upright side walls 17, which are connected by a crossbar 16, so that there is a U-shaped profile in cross section. From FIG. 1 an apparent role in the follower lever 10 forms a cam contact surface 13 for a not shown lifting cam of a corresponding intake or exhaust camshaft (DOHC valve train).
  • DOHC valve train corresponding intake or exhaust camshaft
  • FIG. 2 apparent support 5 disconnectable type will not be described in detail at this point, because it is well known to the art.
  • it consists of a pot-like housing 22, which sits in the receptacle 8 of the cylinder head 9.
  • an inner element 23 is telescopically installed, which has radially extendable coupling means 24.
  • the coupling means 24 are retracted via hydraulic fluid pressure so that the inner member 23 completes an idle stroke relative to the housing 22, as the pivot point for the drag lever 10 then the gas exchange valves 2, 3 count, which thus remain closed.
  • valve drive 1 proposed here is also conceivable and provided for cylinder heads with internal support elements.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Vorgeschlagen ist ein variabler DOHC-Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine zur gleichzeitigen Beaufschlagung von zwei gleichwirkenden Gaswechselventilen (2, 3) je Zylinder (4), mit einem abschaltbaren Abstützelement (5) je Zylinder (4), das in eine zwischen zwei Gaskanälen (6, 7) sitzende Aufnahme (8) eines Zylinderkopfes (9) eingebaut ist, wobei auf dem Abstützelement (5) ein Schlepphebel (10) an einem Ende (11) gelagert ist, dem an seiner Oberseite (12) eine Nockenanlauffläche (13) immanent ist und wobei die Gaswechselventile (2, 3) durch eine aufliegende Querstrebe (14) verbunden sind, die integraler Bestandteil des Schlepphebels (10) an dessen anderem Ende (15) ist.

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Die Erfindung betrifft einen variablen Schlepphebel-Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, mit zwei gleichwirkenden Gaswechselventilen je Zylinder und mit abschaltbaren Abstützelementen.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Bei Schlepphebelventiltrieben variabler Bauart, die an dieser Stelle nicht näher erläutert werden müssen, treten insbesondere bei solchen mit außen liegenden abschaltbaren Abstützelementen erhebliche Bauraumprobleme auf. Diese abschaltbaren Elemente bauen breiter und tiefer als nichtschaltbare "klassische" Elemente. Somit liegen diese mit ihren Aufnahmen in vielen Fällen zu nahe (oberhalb oder seitlich) an Gaskanälen des Zylinderkopfes. Gegebenenfalls ist eine nachträgliche Implementierung von abschaltbaren Abstützelementen in vorhandene und noch zu vergrößernde Aufnahmen des Zylinderkopfes nicht möglich.
  • Hinzu kommt der gesteigerte Bau- und Kostenaufwand. Das heißt, dass je Zylinder mit zwei gleichwirkenden Gaswechselventilen sich zwei Schlepphebel mit zwei abschaltbaren Abstützelementen in zwei Aufnahmen als notwendig erweisen.
    • Aufgabe der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen variablen Ventiltrieb vorzuschlagen, der bei beengten Zylinderkopfverhältnissen eingesetzt werden kann und dessen Bauaufwand und Kosten sich im Rahmen halten.
    • Lösung der Aufgabe
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Kombination von einem abschaltbaren Abstützelement mit lediglich einem Schlepphebel für zwei gleichwirkende Gaswechselventile je Zylinder der Brennkraftmaschine gelöst, welcher Schlepphebel entweder als Gabelschlepphebel dargestellt ist, der an seinem anderen Ende gleichzeitig zwei gleichwirkende Gaswechselventile betätigt oder welcher Schlepphebel als "klassisch" balkenförmiges Bauteil vorliegt und an seinem anderen Ende auf eine die Gaswechselventile verbindende Querstrebe einwirkt und wobei das Abstützelement in eine zwischen zwei Gaskanälen sitzende Aufnahme des Zylinderkopfes implementiert ist, welche Aufnahme gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung vorzugsweise tiefer als eine Oberseite der Gaskanäle liegt.
  • Somit sind die eingangs beschriebenen Nachteile beseitigt. Es liegt je Zylinder nur ein abschaltbares Abstützelement vor, dessen Aufnahme zwischen zwei Gaskanälen verläuft.
  • Es liegt auf der Hand, dass aufgrund der verringerten Teilezahl gegenüber dem Stand der Technik der Montageaufwand und die Kosten gesenkt sind.
  • Vorgeschlagen sind zwei Varianten für den aufliegenden Schlepphebel. Gemäß einer ersten Variante soll der Schlepphebel im Bereich seines anderen Endes eine Querstrebe besitzen, die integraler Bestandteil von diesem ist und die mit ihrer Unterseite auf die gleichwirkenden Gaswechselventile im Hubsinn einwirkt. Der Schlepphebel hat hierbei in Draufsicht eine gabelähnliche Geometrie. Gemäß einer zweiten Variante ist der Schlepphebel als "klassisches", balkenförmiges Bauteil aus der Massenproduktion vorgesehen, das im Bereich seines anderen Endes auf einen separaten Querbalken einwirkt, welcher die respektiven Gaswechselventile überbrückt.
  • Nach einem weiteren Vorschlag soll der Schlepphebel aus preiswertem Blech bestehen und bspw. aus einer Platine oder Band gestanzt sein.
  • Zur Darstellung eines steifen sowie dünnwandigen Profils für den Schlepphebel kommt ein U- oder ein H-Profil infrage. Gegebenenfalls ist auch ein umgekehrtes U-Profil denkbar und vorgesehen.
  • Als Abstützelement abschaltbarer Bauart kommt ein aus dem Stand der Technik hinreichend bekanntes Bauteil infrage (siehe bspw. DE 102 47 949 A1 ). Dieses kann letztlich unverändert verwendet und ggf. gelenkig mit dem Schlepphebel verbunden als Baueinheit geliefert werden.
  • Ein besonders reibungsarmer Nockenabgriff am Schlepphebel liegt dann vor, wenn der Schlepphebel hierfür mit einer drehbaren Rolle versehen ist. Alternativ ist auch eine Gleitfläche vorgesehen.
  • Schließlich soll das Abstützelement mit einer hydraulischen Spielausgleichseinrichtung versehen sein, so dass sich mechanische Spieleinstellmaßnahmen erübrigen. Es wird jedoch auch vorgeschlagen, jede Kontaktfläche des Schlepphebels am anderen Ende mit einem hydraulischen Spielausgleichselement zu versehen, was dessen Schiefstellung bei ungleichmäßiger Längung der Gaswechselventile ggf. verhindert.
  • Über die vorgeschlagene erfindungsgemäße Ausgestaltung soll insbesondere eine Zylinderabschaltung realisiert werden, so wie sie bei Brennkraftmaschinen mit einer Zylinderzahl >5 sinnvoll ist; jedoch nicht ausschließlich.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnung
  • Die Erfindung ist anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1 eine räumliche Ansicht auf den erfindungsgemäßen Ventiltrieb;
    • Figur 2 ein abschaltbares Abstützelement des Ventiltriebs im Längsschnitt und
    • Figur 3 in einer schematischen Darstellung eine Draufsicht auf einen Zylinderkopfausschnitt mit Ventiltrieb.
    Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
  • Dargestellt ist in Figur 1 ein variabler Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine. Wie Figur 3 hierzu näher zeigt, sind je Zylinder 4 zwei in Nockenwellenrichtung hintereinander liegende, gleichwirkende Gaswechselventile 2, 3 vorgesehen. Zu diesen führen schematisch gezeichnete Gaskanäle 6, 7.
  • Auf den Gaswechselventilen 2, 3 liegt ein gabelartiger Schlepphebel 10 mit einer an seinem anderen Ende 15 ausgebildeten Querstrebe 14 auf. Eine seitliche Führung des Schlepphebels 10 auf den Gaswechselventilen 2, 3 ist durch Führungslaschen 19 realisiert. Letztgenannte gehen, so wie näher in Figur 1 offenbart, von einer Endstirn 20 des Schlepphebels 10 am anderen Ende 15 aus und sind auf eine Unterseite 18 des Schlepphebels 10 gebogen. Eine Führung erfolgt an Innenseiten 21 der Gaswechselventile 2, 3.
  • Im Bereich eines Endes 11 liegt der Schlepphebel 10 mit seiner Unterseite 18 auf einem Kopf eines abschaltbaren Abstützelements 5 auf. Das Abstützelement 5 ist mit seiner Aufnahme 8 optimal genau zwischen den Gaskanälen 6, 7 positioniert (siehe Figur 3). Ein Grund dessen Aufnahme 8 kann somit auch tiefer als eine Oberseite der Gaskanäle 6, 7 verlaufen.
  • Die vorgenannte Querstrebe 14 des Schlepphebels 10 kann jedoch auch separat ausgebildet sein, so dass der Schlepphebel 10 mit seinem anderen Ende 15 auf eine Oberseite der Querstrebe 14 einwirkt, wobei dann der Schlepphebel 10 eine komplett längliche, balkenähnliche Gestaltung hat.
  • Der Schlepphebel 10 besteht aus dünnwandigem Stahlblech und hat zwei aufrechte Seitenwände 17, die durch einen Querbalken 16 verbunden sind, so dass im Querschnitt ein U-förmiges Profil vorliegt. Die aus Figur 1 ein ersichtliche Rolle im Schlepphebel 10 bildet eine Nockenanlauffläche 13 für einen nicht dargestellten Hubnocken einer entsprechenden Einlass- oder Auslassnockenwelle (DOHC-Ventiltrieb).
  • Das näher aus Figur 2 ersichtliche Abstützelement 5 abschaltbarer Art wird an dieser Stelle nicht näher beschrieben, weil es der Fachwelt hinreichend bekannt ist. Im Wesentlichen besteht es aus einem topfartigen Gehäuse 22, das in der Aufnahme 8 des Zylinderkopfes 9 sitzt. In das Gehäuse 22 ist teleskopartig ein Innenelement 23 eingebaut, welches radial ausfahrbare Koppelmittel 24 hat. Im Abschaltfall werden die Koppelmittel 24 über Hydraulikmitteldruck so eingefahren, dass das Innenelement 23 einen Leerhub gegenüber dem Gehäuse 22 vollzieht, wobei als Schwenkpunkt für den Schlepphebel 10 dann die Gaswechselventile 2, 3 zählen, welche somit geschlossen bleiben.
  • Selbstverständlich ist ein Einsatz des hier vorgeschlagenen Ventiltriebs 1 auch bei Zylinderköpfen mit innen liegenden Abstützelementen denkbar und vorgesehen.
    • Liste der Bezugszahlen
    1. 1) Ventiltrieb
    2. 2) Gaswechselventil
    3. 3) Gaswechselventil
    4. 4) Zylinder
    5. 5) Abstützelement
    6. 6) Gaskanal
    7. 7) Gaskanal
    8. 8) Aufnahme
    9. 9) Zylinderkopf
    10. 10)Schlepphebel
    11. 11)eines Ende
    12. 12)Oberseite
    13. 13)Nockenanlauffläche
    14. 14)Querstrebe
    15. 15)anderes Ende
    16. 16)Querbalken
    17. 17)Seitenwand
    18. 18)Unterseite
    19. 19)Führungslasche
    20. 20)Endstirn (anderes Ende)
    21. 21)Innenseite
    22. 22)Gehäuse
    23. 23)Innenelement
    24. 24)Koppelmittel

Claims (9)

  1. Variabler DOHC-Ventiltrieb (1) einer Brennkraftmaschine zur gleichzeitigen Beaufschlagung von zwei gleichwirkenden Gaswechselventilen (2, 3) je Zylinder (4), mit hierzu einem abschaltbaren Abstützelement (5) je Zylinder (4), das in eine zwischen zwei Gaskanälen (6, 7) sitzende Aufnahme (8) eines Zylinderkopfes (9) eingebaut ist, wobei auf dem Abstützelement (5) ein Schlepphebel (10) an einem Ende (11) gelagert ist, dem an seiner Oberseite (12) eine Nockenanlauffläche (13) immanent ist und wobei die Gaswechselventile (2, 3) durch eine aufliegende Querstrebe (14) verbunden sind, die entweder separat vorliegt sowie vom Schlepphebel (10) mit seinem anderen Ende (15) beaufschlagt oder der integraler Bestandteil des Schlepphebels (10) an dessen anderem Ende (15) ist.
  2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei die jeweilige Aufnahme (8) mit dem Abstützelement (5), bezogen auf eine Fläche zwischen einer Nockenwellenaxialline und einer Längsmittellinie des Zylinderkopfes (9), außen positioniert ist.
  3. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei die jeweilige Aufnahme (8) tiefer liegt, als eine Oberseite des oder der lateral angrenzenden Gaskanäle (6, 7).
  4. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei der Schlepphebel (10), im Falle dessen einteiliger Verbindung mit der Querstrebe (14), a) aus zwei durch einen Querbalken (16) verbundenen, aufrechten Seitenwänden (17) besteht, b) im Querschnitt ein U- oder H-Profil besitzt, c) an seinem einen Ende (11) in Draufsicht balkenförmig schmal ist und d) sich in Richtung zum anderen Ende (15), beginnend bei oder nach der Nockenanlauffläche (13), zur Bildung der Querstrebe (14), trichter- oder gabelförmig erweitert.
  5. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 4, wobei an einer Unterseite (18) der Querstrebe (14) zwei Führungslaschen (19) angebunden sind, die entweder einteilig von einer Endstirn (20) der Querstrebe (14) am anderen Ende (15) ausgehen und auf die Unterseite (18) gebogen verlaufen oder die einteilig von der Unterseite (18) abstehen, welche Führungslaschen (19), bezogen auf eine Längsmittelebene durch den Schlepphebel (10), entweder beide an Innen- oder beide an Außenseiten (21) der Gaswechselventile (2, 3) geführt sind.
  6. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei der Schlepphebel (10), im Fall der separaten Ausbildung der Querstrebe (14), durchgehend balkenartig schmal dargestellt ist, aus zwei durch einen Querbalken verbundenen, aufrechten sowie zumindest weitestgehend gleich beabstandeten Seitenwänden besteht und wobei der Schlepphebel (10) im Querschnitt ein U-, H- oder ein umgekehrtes U-Profil bildet.
  7. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1, 4 oder 6, wobei der Schlepphebel (10) aus dünnwandigem Leichtbauwerkstoff wie Stahlblech besteht.
  8. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei als Nockenanlauffläche (13) eine wälz- oder gleitgelagerte Rolle vorliegt.
  9. Ventiltrieb nach Anspruch 1, wobei das Abstützelement (5) mit hydraulischem Ventilspielausgleich versehen ist.
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