WO2015185046A1 - Variabler ventiltrieb für eine zylindereinheit einer hubkolbenbrennkraftmaschine - Google Patents

Variabler ventiltrieb für eine zylindereinheit einer hubkolbenbrennkraftmaschine Download PDF

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WO2015185046A1
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WO
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lever
cam follower
variable valve
lever axis
valve train
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PCT/DE2015/200236
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Inventor
Joachim Seitz
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Schaeffler Technologies AG & Co. KG
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    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0036—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque the valves being driven by two or more cams with different shape, size or timing or a single cam profiled in axial and radial direction
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    • F01L2013/106—Pneumatic motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a variable valve train for a cylinder unit Hubkol- benbrennkraftmaschine with a lever-like cam follower which is pivotally mounted on a lever axis and displaceable in the axial direction of the lever axis, the cam follower on the one hand at least indirectly with different cam profiles at least two cams of a cam group in contact can be brought and cooperates with the other with one end of a valve stem of a gas exchange valve.
  • a camshaft In standard trained valve trains of internal combustion engines, a camshaft is constantly driven by the crankshaft and the arranged on this cam actuate so via cam follower gas exchange valves with an opening and closing time and valve lift, which by the fixed phase angle of the camshaft and the arrangement and shape of the Cam are specified.
  • the opening and closing time of the gas exchange valves can be continuously varied by a camshaft adjuster, this camshaft adjuster is usually designed as a hydraulic phaser with arranged in pressure chambers swinging wings.
  • valve lift and the valve opening duration are adjusted in a corresponding manner in addition to the change of the phasing of the camshaft. This optimization of the charge change with respect to the respective operating state leads to the reduction of the fuel consumption and to the improvement of the exhaust gas values.
  • switchable cam followers or shift cam systems are used for the change of the valve lift and the valve duration by means of a switchable valve train. In known valve trains with switchable cam followers, contact surfaces or rollers of the cam follower are continuously connected to different cams.
  • the actuation of the corresponding gas exchange valve can be switched from one cam contour to the other.
  • the valve actuation is switched over by the cam follower, which is designed essentially as standard, being selectively brought into engagement with cams of different contour, the cams being arranged on a cam unit which is displaceable relative to a base camshaft.
  • a variable valve train for a reciprocating internal combustion engine of the type described in the preamble of claim 1 is known from DE 10 201 1 101 871 A1.
  • the cam follower is designed as a rocker arm and pivotally mounted on a lever axis.
  • a camshaft has a cam group with two cams whose respective Hubkurvenverlaenen and maximum cam lift differ from each other.
  • the cam follower can be axially displaced in the base circle phase corresponding to both cams, so that it is switched over from one cam to the other.
  • the camshaft, the lever axis and an adjusting shaft provided with a multi-toothed guide run parallel to one another, wherein a sleeve provided with a guide track is arranged rotationally fixed and axially displaceable on the adjusting shaft.
  • a stationary pin and, on the other hand, a lever pin emanating from the cam follower engage. Therefore, due to a rotation of the adjusting of the cam follower in the axial direction of the lever axis is moved on this.
  • a second embodiment is dispensed with the lever axis and the cam follower is pivotally guided on a bearing sleeve, wherein both the bearing sleeve and a sleeve lying next to this rotatably and axially displaceably guided on the multi-toothed guide of the adjusting.
  • a driver provided with a pin extends into a guideway provided on an outer lateral surface of the sleeve.
  • the cam follower according to the invention should be fixed in the axial direction on the lever axis, wherein the lever axis via a linear actuator in the longitudinal direction is displaceable.
  • the lever-like cam follower is consequently pivotable and mounted on the lever axis, which executes the positioning movements for switching the cam follower from one cam contour to the next.
  • These adjusting movements are transmitted by a linear actuator directly to the lever axis, so that a delay-free switching of the valve train in the base circle phase of the at least two cams can take place.
  • Both the overall arrangement of this inventively designed valve train as well as the switching device of the cam follower are inexpensive to produce cost and therefore suitable for mass production.
  • the linear actuator according to the invention can be actuated electrically, hydraulically or pneumatically. Alternatively to the direct control of the lever axis via the linear actuator, an indirect control can also be provided. It is also conceivable to carry out the linear adjusting movement on the lever axis by means of an adjusting device provided with a ramp contour
  • the lever axis and the linear actuator to be arranged in a lever bridge, wherein the lever bridge is fixed to a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine and wherein a first and a second leg of the lever bridge extend on both sides of the cam follower.
  • the two legs of the lever bridge have mutually aligned guide holes, in which the lever axis is slidably guided.
  • the linear actuator preferably engages in a stepped portion of one of the guide bores and may be single or double acting.
  • a compression spring which acts as a return spring and shifts the lever axis in a further position when canceling the Veriebiebekraft of the linear actuator.
  • the cam follower is pivotally mounted on the lever axis via a receiving bore and guided in the longitudinal direction via stop means.
  • the stop means act as the cam follower leading shelves and thus guide the cam follower on the lever axis.
  • the stop means are fixed in circumferential grooves of the lever axis and limit cooperating with stop surfaces of a lever bridge, the adjusting movement of the lever axis.
  • the stop means can be designed to be elastic in order to reduce the impact energy at each of the end stops formed on the legs of the lever bridge.
  • the lever axis should be latchable via latching means in at least two positions. In these latched positions of the lever axis of the cam follower takes a position, in which its contact surfaces optimally to the corresponding Cam and are positioned to the valve stem end. Instead of a contact surface may be provided on the cam-side lever end also mounted on a roller bearing roller.
  • the latching means can be designed as at least one ball catch arranged in the lever bridge and at least two latching grooves provided on the lever axis.
  • a transverse to the lever axis blind bore is provided in one of the legs of the lever bridge, in which a compression spring and a detent ball are arranged.
  • the locking grooves have a cross section which is adapted to the outer contour of the detent ball.
  • the locking grooves may be provided with ramp-shaped edges, so that the force to be applied by the linear actuator can be reduced.
  • the cam follower is preferably designed as a rocker arm or rocker arm.
  • a rocker arm is a two-armed lever, wherein the one end of the lever abuts the valve stem end of the gas exchange valve, while in the region of the other end of the lever one of the preferably two cams engages.
  • a rocker arm is a one-armed lever, one end of which is mounted on the longitudinally displaceable lever axis. Spaced to this storage and to a cooperating with the valve stem end of the gas exchange valve end of the lever lever is actuated by the lying above this valve train elements camshaft.
  • the direct actuation according to the invention by means of the linear actuator and the lever axis is particularly suitable.
  • a plate-shaped adapter is to be placed on the valve stem end of the gas exchange valve, via which the cam follower actuates the gas exchange valve.
  • this plate-shaped adapter which has a blind bore which is adapted to the radial dimension of the valve stem end, an areal contact of the cam follower is achieved in every position of the cam follower.
  • the valve actuating forces can be optimally introduced into the gas exchange valve.
  • Figure 1 is a plan view of a schematic representation of an inventive
  • FIG. 3 is a plan view of a schematic representation of an inventive
  • Figure 4 shows a position of the rocker arm according to the figure 3, in which this performs a small valve lift
  • Figure 5 is an illustration of a gas exchange valve in a side view, wherein the gas exchange valve receives at a valve stem end a plate-shaped adapter shown in section.
  • FIGS. 1 and 2 designates a cam follower designed as a rocker arm 2, which cooperates with a cam group 3 of a camshaft 4 and a gas exchange valve 5 which is arranged in a cylinder head of a reciprocating internal combustion engine (not shown).
  • the gas exchange valve 5 has a valve stem 6, with the end of a plate-shaped adapter 7, which will be discussed in connection with Figure 5, is connected.
  • the rocker arm 2 receives at its end facing the cam group 3 a roller 8 which is mounted on the rocker arm 2 via a rolling bearing, not shown.
  • the rocker arm 2 can optionally be drivingly connected to a first cam 9 for a large valve lift of the gas exchange valve 5 or with a second cam 10 for a small valve lift of the gas exchange valve 5.
  • the rocker arm 2 As an alternative to the illustrated design of the rocker arm 2, it is possible to make the end cooperating with the valve stem 6 wider in order to ensure a secure contact at the end of the valve stem 6 over the entire adjustment range.
  • the lever end could be designed in a similar manner as that on a lever end provided on a rocker arm shown in FIGS. 3 to 4.
  • the rocker arm 2 is actuated by the first cam 9 with a large stroke, so that the gas exchange valve 5 performs a maximum valve lift.
  • the rocker arm 2 assumes a position in which it is actuated by the second cam 10 with a smaller stroke.
  • the rocker arm 2 is provided in the region of its center with a receiving bore 1 1, in which a solid shaft designed as a lever shaft 12 is arranged, so that the rocker arm 2 in operation of the reciprocating internal combustion engine to this lever axis 12th performs a generated by one of the two cams 9 or 10 pivotal movement.
  • the lever axis 12 may be formed to reduce the weight as a hollow shaft.
  • the lever axis 12 is arranged longitudinally displaceable in a lever bridge 18 having two legs 16 and 17, wherein the legs 16 and 17 have guide bores 19 and 20 for receiving the lever axis 12.
  • the rocker arm 2 facing surfaces of the legs 16 and 17 serve as a stop means 21 and 22, which cooperate with the arranged on the lever axis 12 elastic stop means 13.
  • These stop means 13, 21 and 22 jointly limit the longitudinal movement of the lever axis 12 and come into contact with each other when the rocker arm 2 reaches a position in which the roller 8 passes substantially centrally to the respective cam 9 or 10. In this case, the impact energy is reduced when hitting the elastic stop means on the surfaces of the legs 16 or 17.
  • the lever axis 12 in a region in which it is guided in the guide bore 19 of the leg 16, provided with two spaced detent grooves 23 and 24. These locking grooves 23 and 24 together with a ball catch 25 latching means 26 for fixing the lever axis 12 in their respective end positions in which the axially fixed to the lever axis 12 rocker arm 2 is positioned exactly to one of the cams 9 or 10.
  • the ball catch 25 is formed in that in the leg 16 a transverse to the lever axis 12 extending blind bore 27 is provided with a therein arranged via a compression spring 25 biases Rastkugel29.
  • a linear actuator 30 is also attached, from which a connected to the lever axis 12 plunger 31 goes out.
  • This plunger 31 can be actuated either electrically, hydraulically or pneumatically.
  • the linear actuator 30 should be double-acting. But it is also possible to use a single-acting version, in which case at the other end of the lever axis 12, a return spring could be provided.
  • Rocking lever 32 is used.
  • the components that are substantially identical to those of Figures 1 and 2 are therefore provided with the same reference numerals.
  • the oscillating lever 32 is provided at its one end with a lever receiving bore 33, by means of which the rocker arm 32 is pivotally mounted on the lever axis 12.
  • the oscillating lever 32 actuates the gas exchange valve 5 via its other widened lever end 34, whereby a valve-shaped adapter 7 is again arranged on its valve stem 6.
  • the camshaft 4 is arranged above the rocker arm due to the function of a rocker arm drive.
  • the rocker arm 32 is in a position in which the first cam 9 generates a large valve lift on the gas exchange valve 5. From this position, the rocker arm 32 can be moved to the position shown in FIG. 4 by means of the linear actuator 30 and the lever axis 12. In this, a smaller Ventilbub the gas exchange valve 5 is achieved by the second cam 10 of the cam group 3.
  • the adapter 7 has a hollow cylindrical projection 35, which is adapted to the radial dimension of the valve stem 6, at least from its end. With this approach 35, the adapter 7 is fixed on the end of the valve stem 6.

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Abstract

Ein variabler Ventiltrieb für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschine weist einen hebelartig ausgebildeten Nockenfolger (1) auf, der schwenkbar auf einer Hebelachse (12) gelagert und in Achsrichtung der Hebelachse (12) verlagerbar ist. Der Nockenfolger (1) ist zum einen zumindest mittelbar mit unterschiedlichen Nockenprofilen zumindest zweier Nocken (9 und 10) einer Nockengruppe (3) in Kontakt bringbar ist und wirkt zum anderen mit einem Ende eines Ventilschaftes (6) eines Gaswechselventils (5) zusammen. Zur Schaffung einer Anordnung eines in Achsrichtung einer Hebelachse verlagerbaren Nockenfolgers und dessen Verstellung, die sich für eine in Großserie hergestellte Hubkolbenbrennkraftmaschine eignet,istder Nockenfolger (1) in axialer Richtung auf der Hebelachse (12) fixiert, wobei und die Hebelachse (12) über einen Linearaktuator (30) in Längsrichtung verschiebbar ist.

Description

Variabler Ventiltrieb für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraft- maschine
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb für eine Zylindereinheit einer Hubkol- benbrennkraftmaschine mit einem hebelartig ausgebildeten Nockenfolger, der schwenkbar auf einer Hebelachse gelagert und in Achsrichtung der Hebelachse verlagerbar ist, wobei der Nockenfolger zum einen zumindest mittelbar mit unterschiedlichen Nockenprofilen zumindest zweier Nocken einer Nockengruppe in Kontakt bringbar ist und zum anderen mit einem Ende eines Ventilschaftes eines Gaswechselventils zusammenwirkt.
Stand der Technik
In standardmäßig ausgebildeten Ventiltrieben von Brennkraftmaschinen wird eine Nockenwelle konstant von der Kurbelwelle angetrieben und die auf dieser angeordneten Nocken betätigen somit über Nockenfolger die Gaswechselventile mit einem Öff- nungs- und Schließzeitpunkt sowie Ventilhub, die durch die feste Phasenlage der Nockenwelle und die Anordnung und Form der Nocken vorgegeben sind. Bei modernen Bauarten von Brennkraftmaschinen können der Öffnungs- und Schließzeitpunkt der Gaswechselventile durch einen Nockenwellenversteller stufenlos verändert werden, wobei dieser Nockenwellenversteller üblicherweise als hydraulischer Versteller mit in Druckräumen angeordneten Schwenkflügeln ausgebildet ist. Für die Schaffung eines variablen Ventiltriebes, mit welchem der Ladungswechsel der Brennkraftmaschine, bezogen auf deren jeweiligen Betriebszustand, optimiert werden kann, werden zusätzlich zur Änderung der Phasenlage der Nockenwelle der Ventilhub und die Ventilöff- nungsdauer in entsprechender Weise verstellt. Diese Optimierung des Ladungswechsels in Bezug auf den jeweiligen Betriebszustand führt zur Verringerung des Kraftstoffverbrauchs und zur Verbesserung der Abgaswerte. Für die Veränderung des Ventilhubs und der Ventilöffnungsdauer mittels eines schaltbaren Ventiltriebes werden schaltbare Nockenfolger oder Schiebenockensysteme verwendet. Bei bekannten Ventiltrieben mit schaltbaren Nockenfolgern stehen Anlaufflächen oder Rollen des Nockenfolgers kontinuierlich mit unterschiedlichen Nocken in Verbindung. Über Koppelmittel, die innerhalb des Nockenfolgers vorgesehen sind, kann die Betätigung des entsprechenden Gaswechselventils von einer Nockenkontur auf die andere umgeschaltet werden. Bei Schiebenockensystemen erfolgt eine Um- schaltung der Ventilbetätigung dadurch, dass der im Wesentlichen standardmäßig ausgebildete Nockenfolger wahlweise mit Nocken unterschiedlicher Kontur in Eingriff gebracht wird, wobei die Nocken auf einer gegenüber eine Grundnockenwelle verschiebbaren Nockeneinheit angeordnet sind.
Ein variabler Ventiltrieb für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen Gattung ist aus der DE 10 201 1 101 871 A1 be- kannt. Der Nockenfolger ist dabei als Schwinghebel ausgebildet und schwenkbar auf einer Hebelachse gelagert. Eine Nockenwelle weist eine Nockengruppe mit zwei Nocken auf, deren jeweilige Hubkurvenverläufe und maximaler Nockenhub sich voneinander unterscheiden. Der Nockenfolger kann in der bei beiden Nocken übereinstimmenden Grundkreisphase axial verschoben werden, so dass er von einem Nocken zum anderen umgeschaltet wird.
Gemäß einem ersten Ausführungsbeispielder DE 10 201 1 101 871 A1 verlaufen die Nockenwelle, die Hebelachse und eine mit einer Vielzahnführung versehene Verstellwelle parallel zueinander, wobei eine mit einer Führungsbahn versehene Hülse dreh- fest und axial verschiebbar auf der Verstellwelle angeordnet ist. In die Führungsbahn greifen einerseits ein ortsfester Pin und andererseits ein vom Nockenfolger ausgehender Hebelpin ein. Daher wird aufgrund einer Verdrehung der Verstellwelle der Nockenfolger in Achsrichtung der Hebelachse auf dieser verschoben. Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel wird auf die Hebelachse verzichtet und der Nockenfolger ist schwenkbar auf einer Lagerhülse geführt, wobei sowohl die Lagerhülse als auch eine neben dieser liegende Hülse drehfest und axial verschiebbar auf der Vielzahnführung der Verstellwelle geführt sind. Von einer Nabe des Nockenfolgers aus erstreckt sich in diesem Fall ein mit einem Pin versehener Mitnehmer bis in eine an einer Außenmantelfläche der Hülse vorgesehene Führungsbahn.
Offenbarung der Erfindung
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Anordnung eines in Achsrichtung einer Hebelachse verlagerbaren Nockenfolgers und dessen Verstellung derart auszubilden, dass der entsprechende Ventiltrieb für eine in Großserie hergestellte Hubkolben- brennkraftmaschine geeignet ist.
Diese Aufgabe wird durch den unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen wiedergegeben, welche jeweils für sich genommen oder in verschiedener Kombination miteinander einen Aspekt der Erfindung darstellen können.
Danach soll der Nockenfolger erfindungsgemäß in axialer Richtung auf der Hebelachse fixiert sein, wobei die Hebelachse über einen Linearaktuator in Längsrichtung verschiebbar ist. Der hebelartige Nockenfolger ist folglich schwenkbar und auf der Hebelachse, die die Stellbewegungen zum Umschalten des Nockenfolgers von einer No- ckenkontur zur nächsten ausführt, gelagert. Diese Stellbewegungen werden von einem Linearaktuator unmittelbar auf die Hebelachse übertragen, so dass eine verzögerungsfreie Umschaltung des Ventiltriebs in der Grundkreisphase der zumindest zwei Nocken erfolgen kann. Sowohl die Gesamtanordnung dieses erfindungsgemäß ausgebildeten Ventiltriebs als auch die Umschalteinrichtung des Nockenfolgers sind kos- tenmäßig günstig herstellbar und daher für eine Großserie geeignet. Der Linearaktuator kann erfindungsgemäß elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar sein. Alternativ zur direkten Ansteuerung der Hebelachse über den Linearaktuator kann auch eine indirekte Ansteuerung vorgesehen sein. Denkbar ist es auch, die lineare Stellbewegung an der Hebelachse mittels einer mit einer Rampenkontur versehenen Versteileinrichtung auszuführen.
Demgegenüber erfolgt bei dem in der DE 10 201 1 101 871 A1 als zweites Ausführungsbeispiel beschriebenen Ventiltrieb eine Umschaltung dadurch, dass die Verstellwelle in eine ihrer beiden Drehrichtungen verdreht wird. Der in die Führungsbahn der Hülse eingreifende ortsfeste Pin erzeugt daraufhin eine Längsbewegung der Hülse, die über einen weiteren mit dem Mitnehmer verbundenen Pin letztendlich auf den Nockenfolger übertragen wird. Letztgenannter Pin greift dabei ebenfalls in die Führungsbahn ein. Aufgrund der Anzahl von Übertragungselementen und des zwischen diesen nicht zu vermeidenden Spiels kann eine verzögerungsfreie Umschaltung im Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine mit entsprechender Drehzahl der Nockenwelle nicht mit Sicherheit durchgeführt werden. Außerdem ist der bauliche Aufwand für den gesamten Ventiltrieb wegen der erforderlichen Bauelemente relativ hoch. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sollen die Hebelachse und der Linearaktuator in einer Hebelbrücke angeordnet sein, wobei die Hebelbrücke an einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigt ist und wobei ein erster und ein zweiter Schenkel der Hebelbrücke beidseitig des Nockenfolgers verlaufen. Die beiden Schenkel der Hebelbrücke weisen zueinander fluchtende Führungsbohrungen auf, in denen die Hebelachse gleitend geführt ist. Der Linearaktuator greift vorzugsweise in einen abgestuften Abschnitt einer der Führungsbohrungen ein und kann einfach- oder doppeltwirkend ausgebildet sein. Im Falle einer einfachwirkenden Ausbildung des Linear- aktuators kann an dem vom Linearaktuator abgewandten Ende der Hebelachse ein Druckfeder vorgesehen sein, die als Rückstellfeder wirkt und bei Aufhebung der Ver- schiebekraft des Linearaktuators die Hebelachse in eine weitere Stellung verschiebt.
Weiterhin ist vorgesehen, dass der Nockenfolger über eine Aufnahmebohrung schwenkbar auf der Hebelachse gelagert und in deren Längsrichtung über Anschlagmittel geführt ist. Die Anschlagmittel wirken als den Nockenfolger führende Borde und führen somit den Nockenfolger auf der Hebelachse. Vorzugsweise sind die Anschlagmittel in Umfangsnuten der Hebelachse fixiert undbegrenzen, mit Anschlagflächen einer Hebelbrücke zusammenwirkend, die Stellbewegung der Hebelachse. Dabei können die Anschlagmittel elastisch ausgebildet sein, um die Aufprallenergie an jedem der an den Schenkeln der Hebelbrücke ausgebildeten Endanschläge zu redu- zieren.
Außerdem soll die Hebelachse über Rastmittel in zumindest zwei Stellungen verrast- bar sein. In diesen verrasteten Stellungen der Hebelachse nimmt der Nockenfolger jeweils eine Position ein, in der seine Kontaktflächen optimal zum entsprechenden Nocken und zum Ventilschaftende positioniert sind. Anstelle einer Kontaktfläche kann am nockenseitigen Hebelende auch eine über ein Wälzlager gelagerte Rolle vorgesehen sein. Dabei können die Rastmittel als zumindest eine in der Hebelbrücke angeordnete Kugelraste und zumindest zwei auf der Hebelachse vorgesehene Rastnu- ten ausgebildet sein. Zu diesem Zweck ist beispielsweise eine quer zur Hebelsachse verlaufende Sackbohrung in einem der Schenkel der Hebelbrücke vorgesehen, in der eine Druckfeder und eine Rastkugel angeordnet werden. Die Rastnuten weisen einen Querschnitt auf, der der Außenkontur der Rastkugel angepasst ist. Dabei können die Rastnuten mit rampenförmig ausgebildeten Rändern versehen sein, damit die durch den Linearaktuator aufzubringende Stellkraft verringert werden kann. Darüber hinaus besteht natürlich die Möglichkeit, auch Rastkörper vorzusehen, deren geometrische Form von der einer Kugel abweicht.
Der Nockenfolger ist vorzugsweise als Kipphebel oder Schwinghebel ausgebildet. Bei einem Kipphebel handelt es sich um einen zweiarmigen Hebel, wobei das eine Hebelende am Ventilschaftende des Gaswechselventils anliegt, während im Bereich des anderen Hebelendes einer der vorzugsweise zwei Nocken angreift. In seinem mittigen Bereich ist der Kipphebel erfindungsgemäß auf der längsverschieblichen Hebelachse gelagert. Ein Schwinghebel ist ein einarmiger Hebel, dessen eines Hebelende an der längsverschieblichen Hebelachse gelagert ist. Beabstandet zu dieser Lagerung und zu einem mit dem Ventilschaftende des Gaswechselventils zusammenwirkenden Hebelende wird der Schwinghebel durch die oberhalb dieser Ventiltriebselemente liegenden Nockenwelle betätigt. Für beide Bauarten von Nockenfolgern eignet sich die erfindungsgemäße direkte Betätigung mittels des Linearaktuators und der Hebelachse in besonderer Weise.
Schließlich soll in Weiterbildung der Erfindung auf das Ventilschaftende des Gaswechselventils ein tellerförmiger Adapter aufsetzbar sein, über welchen der Nocken- folger das Gaswechselventil betätigt. Mittels dieses tellerförmigen Adapters, der eine an die radiale Abmessung des Ventilschaftendes angepasste Sackbohrung aufweist, wird in jeder Lage des Nockenfolgers eine flächige Anlage der Kontaktfläche des No- ckenfolgers erzielt. Außerdem können in den vorzugsweise zwei Stellungen des Nockenfolgers die Ventilbetätigungskräfte optimal in das Gaswechselventil eingeleitet werden. Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale der unabhängigen Ansprüche und der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus weitere Möglichkeiten, einzelne Merkmale, insbesondere dann, wenn sie sich aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele oder unmittelbar aus den Figuren ergeben, miteinander zu kombinieren. Außerdem soll die Bezugnahme der Ansprüche auf die Figuren durch die Verwendung von Bezugszeichen den Schutzumfang der Ansprüche auf keinen Fall auf die dargestellten Ausgestaltungsbeispiele beschränken.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung verwiesen, in der zwei Ausführungsbeispiel vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
Figur 1 als Draufsicht eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung eines Ventiltriebes für eine Zylindereinheit einer Hubkolben- brennkraftmaschine mit einem Schnitt durch eine Hebelbrücke, bei der sich ein als Kipphebel ausgebildeter Nockenfolger in einer Position für einen großen Ventilhub befindet, eine Position des Kipphebels gemäß der Figur 1 , bei der dieser einen kleinen Ventilhub ausführt, Figur 3 als Draufsicht eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Anordnung eines Ventiltriebes für eine Zylindereinheit einer Hubkolben- brennkraftmaschinemit einem Schnitt durch eine Hebelbrücke, bei der sich ein als Schwinghebel ausgebildeter Nockenfolger in einer Position für einen großen Ventilhub befindet,
Figur 4 eine Position des Schwinghebels gemäß der Figur 3, bei der dieser einen kleinen Ventilhub ausführt und Figur 5 eine Darstellung eines Gaswechselventils in einer Seitenansicht, wobei das Gaswechselventil an einem Ventilschaftende einen im Schnitt dargestellten tellerförmigen Adapter aufnimmt. Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
In den Figuren 1 und 2 ist mit 1 ein als Kipphebel 2 ausgebildeter Nockenfolger bezeichnet, der mit einer Nockengruppe 3 einer Nockenwelle 4 zusammenwirkt und ein Gaswechselventil 5, das in einem nicht näher dargestellten Zylinderkopf einer Hubkol- benbrennkraftmaschine angeordnet ist. Das Gaswechselventil 5 weist einen Ventilschaft 6 auf, mit dessen Ende ein tellerförmiger Adapter 7, auf den noch im Zusammenhang mit Figur 5 eingegangen werden wird, verbunden ist. Der Kipphebel 2 nimmt an seinem der Nockengruppe 3 zugewandten Ende eine Rolle 8 auf, die am Kipphebel 2 über ein nicht dargestelltes Wälzlager gelagert ist. Über diese Rolle 8 kann der Kipphebel 2 wahlweise trieblich mit einem ersten Nocken 9 für einen großen Ventilhub des Gaswechselventils 5 oder mit einem zweiten Nocken 10 für einen kleinen Ventilhub des Gaswechselventils 5 verbunden werden.
Alternativ zu der dargestellten Ausbildung des Kipphebels 2 besteht die Möglichkeit, dessen mit dem Ventilschaft 6 zusammenwirkendes Ende breiter auszubilden, um über den gesamten Verstellbereich eine sichere Anlage am Ende des Ventilschafts 6 zu gewährleisten. Das Hebelende könnte dabei ähnlich gestaltet sein, wie das an einem in den Figuren 3 bis 4 dargestellte an einem Schwinghebel vorgesehene Hebelende. In der Figur 1 wird der Kipphebel 2 von dem ersten Nocken 9 mit einem großen Hub betätigt, so dass das Gaswechselventil 5 einen maximalen Ventilhub ausführt. Nach der Figur 2 nimmt der Kipphebel 2 eine Position ein, in welcher er von dem zweiten Nocken 10 mit einem kleineren Hub betätigt wird.
Wie weiterhin den Figuren 1 und 2 entnommen werden kann, ist der Kipphebel 2 im Bereich seiner Mitte mit einer Aufnahmebohrung 1 1 versehen, in der eine als Vollwelle ausgebildete Hebelachse 12 angeordnet ist, so dass der Kipphebel 2 im Betrieb der Hubkolbenbrennkraftmaschine um diese Hebelachse 12 eine durch einen der beiden Nocken 9 oder 10 erzeugte Schwenkbewegung ausführt. Die Hebelachse 12 kann zur Verringerung des Gewichts auch als Hohlwelle ausgebildet sein. Dabei ist der Kipp- hebel 2 in Längsrichtung der Hebelachse 12 zu dieser durch elastische Anschlagmittel 13, die als Federringe 14 und 15 ausgebildet sind, fixiert.
Die Hebelachse 12ist in einer zwei Schenkel 16 und 17 aufweisenden Hebelbrücke 18 längsversschiebbar angeordnet, wobei die Schenkel 16 und 17 zur Aufnahme der Hebelachse 12 Führungsbohrungen 19 und 20 aufweisen. Außerdem dienen dem Kipphebel 2 zugewandte Flächen der Schenkel 16 und 17 als Anschlagmittel 21 und 22, die mit den auf der Hebelachse 12 angeordneten elastischen Anschlagmitteln 13 zusammenwirken. Diese Anschlagmittel 13, 21 und 22 begrenzen gemeinsam die Längsbewegung der Hebelachse 12 und gelangen in Kontakt miteinander, wenn der Kipphebel 2 eine Position erreicht, in der die Rolle 8 im Wesentlichen mittig zu dem jeweiligen Nocken 9 oder 10 gelangt. Dabei wird die Aufprallenergie beim Auftreffen der elastischen Anschlagmittel auf die Flächen der Schenkel 16 oder 17 reduziert. Weiterhin ist die Hebelachse 12 in einem Bereich, in welchem sie in der Führungsbohrung 19 des Schenkels 16 geführt ist, mit zwei voneinander beabstandeten Rastnuten 23 und 24 versehen. Diese Rastnuten 23 und 24 bilden gemeinsam mit einer Kugelraste 25 Rastmittel 26 zum Festlegen der Hebelachse 12 in ihren jeweiligen Endstellungen, in denen der auf der Hebelachse 12 axial fixierte Kipphebel 2 exakt zu einem der Nocken 9 oder 10 positioniert ist. Die Kugelraste 25 wird dadurch gebildet, dass in dem Schenkel 16 eine quer zur Hebelachse 12 verlaufende Sackbohrung 27 mit einer darin angeordneten über eine Druckfeder 25 vorgespannte Rastkugel29 vorgesehen ist. An dem Schenkel 16 der Hebelbrücke 18 ist außerdem ein Linearaktuator 30 befestigt, von welchem ein mit der Hebelachse 12verbundener Stößel 31 ausgeht. Dieser Stößel 31 ist entweder elektrisch, ölhydraulisch oder pneumatisch aktuierbar. Vorzugsweise soll der Linearaktuator 30 doppeltwirkend ausgebildet sein. Es ist aber auch möglich, eine einfachwirkende Version zu verwenden, wobei dann am anderen Ende der Hebelachse 12 eine Rückstellfeder vorgesehen sein könnte.
Aus den Figuren 1 und 2 geht somit hervor, dass der Kipphebel 2 vom Linearaktuator 30 über die ihn gleichzeitig lagernde Hebelachse 12 von einer Position, in der er beispielsweise durch den ersten Nocken 9 betätigt wird, in eine Position verschoben wird, in der eine Betätigung des Gaswechselventils 5 über den zweiten Nocken 10 erfolgt. Die Schenkel 16 und 17 der Hebelbrücke 18 sind zu diesem Zweck derart zueinander beabstandet, dass der Kipphebel 2 diese Verschiebebewegung ausführen kann. In den entsprechenden Positionen ist die Hebelachse 12 gegenüber dem Schenkel 16 verrastet.
Das in den Figuren 3 und 4 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem nach den Figuren 1 und 2 nur dadurch, dass anstelle des Kipphebels ein
Schwinghebel 32 verwendet wird. Die Bauelemente, die im Wesentlichen identisch mit denen nach den Figuren 1 und 2 ausgebildet sind, werden daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Der Schwingbebel 32 ist an seinem einen Hebelende mit einer Aufnahmebohrung 33 versehen, mittels welcher der Schwinghebel 32 schwenkbar auf der Hebelachse 12 gelagert ist. Über sein anderes verbreitert ausgebildetes Hebelende 34 betätigt der Schwinghebel 32 das Gaswechselventil 5, wobei auf des- sen Ventilschaft 6 wiederum ein tellerförmiger Adapter 7 angeordnet ist. Weiterhin ist im Gegensatz zu den Figuren 1 und 2 nach den Figuren 3 und 4 aufgrund der Funktion eines Schwinghebeltriebs die Nockenwelle 4 oberhalb des Schwinghebels angeordnet. In der Figur 3 befindet sich der Schwinghebel 32 in einer Position, in der der erste Nocken 9 einen großen Ventilhub am Gaswechselventil 5 erzeugt. Aus dieser Position kann der Schwinghebel 32mittels des Linearaktuators 30 und der Hebelachse 12 in die in der Figur 4 dargestellte Position verschoben werden. In dieser wird vom zweiten Nocken 10 der Nockengruppe 3 ein kleinerer Ventilbub am Gaswechselventil 5 erzielt.
In der Figur 5 ist das mit dem tellerförmigen Adapter 7 versehene Gaswechselventil 5 dargestellt. Danach weist der Adapter 7 einen hohlzylindrischen Ansatz 35 auf, der an die radiale Abmessung des Ventilschafts 6, zumindest von dessen Ende, angepasst ist. Mit diesem Ansatz 35 wird der Adapter 7 auf dem Ende des Ventilschafts 6 fixiert. Bezuqszeichenliste
1 Nockenfolger
2 Kipphebel
3 Nockengruppe
4 Nockenwelle
5 Gaswechselventil
6 Ventilschaft von 5
7 tellerförmiger Adapter
8 Rolle
9 erster Nocken
10 zweiter Nocken
1 1 Aufnahmebohrung von 2
12 Hebelachse
13 elastische Anschlagmittel
14 Federring
15 Federring
16 Schenkel
17 Schenkel
18 Hebelbrücke
19 Führungsbohrung
20 Führungsbohrung
21 Anschlagmittel
22 Anschlagmittel
23 Rastnut
24 Rastnut
25 Kugelraste
26 Rastmittel
27 Sackbohrung
28 Druckfeder
29 Rastkugel
30 Linearaktuator
31 Stößel
32 Schwinghebel Aufnahmebohrung verbreitertes Hebelende hohlzylindrischer Ansatz

Claims

Patentansprüche
1 . Variabler Ventiltrieb für eine Zylindereinheit einer Hubkolbenbrennkraftmaschi- ne mit einem hebelartig ausgebildeten Nockenfolger (1 ), der schwenkbar auf einer
Hebelachse (12) gelagert und in Achsrichtung der Hebelachse (12) verlagerbar ist, wobei der Nockenfolger (1 ) zum einen zumindest mittelbar mit unterschiedlichen Nockenprofilen zumindest zweier Nocken (9 und 10) einer Nockengruppe (3) in Kontakt bringbar ist und zum anderen mit einem Ende eines Ventilschaftes (6) eines Gas- wechselventils (5) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1 ) in axialer Richtung auf der Hebelachse (12) fixiert ist und dass die Hebelachse (12) über einen Linearaktuator (30) in Längsrichtung verschiebbar ist.
2. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelachse (12) und der Linearaktuator (30) in einer Hebelbrücke (18) angeordnet sind, dass die Hebelbrücke (18) an einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftma- schine befestigt ist und dass ein erster und ein zweiter Schenkel (16 und 17) der Hebelbrücke (18) beidseitig des Nockenfolgers (1 ) verlaufen.
3. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1 ) über eine Aufnahmebohrung (1 1 ) schwenkbar auf der Hebelachse (12) gelagert und in deren Längsrichtung über Anschlagmittel (13) geführt ist.
4. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (13) in Umfangsnuten der Hebelachse (12) fixiert sind und, mit Anschlagflächen (21 und 22) einer Hebelbrücke (18) zusammenwirkend, die Stellbewegung der Hebelachse (12) begrenzen.
5. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagmittel (13) elastisch ausgebildet sind.
6. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelachse (12) über Rastmittel (26) in zumindest zwei Stellungen verrastbar ist.
7. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Hebelachse (12) und der Linearaktuator (30) in einer Hebelbrücke (18) angeordnet sind, dass die Hebelbrücke (18) an einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftma- schine befestigt ist und dass die Rastmittel (26) als zumindest eine in der Hebelbrücke (18) angeordnete Kugelraste (25) und zumindest zwei auf der Hebelachse (12) vorgesehene Rastnuten (23 und 24) ausgebildet sind.
8. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenfolger (1 ) als Kipphebel (2) oder Schwinghebel (32) ausgebildet ist.
9. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Linearaktuator (30) elektrisch, hydraulisch oder pneumatisch betätigbar ist.
10. Variabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Ende des Ventilschafts (6) des Gaswechselventils (5) ein tellerförmiger Adapter (7) aufsetzbar ist, über welchen der Nockenfolger (1 ) das Gaswechselventil (5) betätigt.
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