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Title:
CONTROL DEVICE FOR A GAS EXCHANGE VALVE IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/071100
Kind Code:
A1
Abstract:
A control device for a gas exchange valve in an internal combustion engine with a multi-membered gear system, comprising at least one drive element (1), actuating elements respectively actuating a gas exchange valve (3), a respective transmission element (9) which is coupled between the at least one drive element (1) and an actuating element (2) respectively acting upon a gas exchange valve (3), and one respective curve joint (15) disposed between the transmission elements (9) and a region of a housing (5) of the control device, wherein a first bearing area which is located on the transmission element (9) and a second bearing area which is provided in the region of the housing can be adjusted in relation to each other during the operation of the engine. The aim of the invention is to provide a control device which operates in an extremely precise manner. To achieve this, the inventive control device is characterised in that the second bearing area of the curve joint (15) forms the radial inner surface of a circular arc-shaped link element with a radially outwardly located circular cylindrical peripheral surface which is displaceably supported in a complementary guide surface of the housing of the control device in a circular direction.

Inventors:
LECHNER MARTIN (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/000421
Publication Date:
August 28, 2003
Filing Date:
February 13, 2003
Export Citation:
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Assignee:
MAHLE VENTILTRIEB GMBH (DE)
LECHNER MARTIN (DE)
International Classes:
F01L13/00; (IPC1-7): F01L13/00
Foreign References:
DE10100173A12002-07-11
DE19960742A12001-06-21
US4572118A1986-02-25
DE3833540C21991-08-01
Other References:
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN vol. 014, no. 355 (M - 1004) 31 July 1990 (1990-07-31)
Attorney, Agent or Firm:
Pfusch, Volker (Waiblinger Strasse 11, Stuttgart, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. l.
2. Steuereinrichtung für Gaswechselventile (3) eines Ver brennungsmotors mit einem mehrgliedrigen Getriebe, umfassend mindestens ein Antriebselement (1, 22), jeweils ein Gaswechselventil (3) betätigende Betätigungs elemente (2,23), jeweils ein zwischen dem mindestens einen Antriebselement (1, 22) und einem auf jeweils ein Gaswechselventil (3) einwirkenden Betätigungselement (2,23) angelenktes Über tragungselement (9), jeweils ein Kurvengelenk (15) zwischen den Übertragungs elementen (9) und einem Bereich eines Gehäuses (5) der Steuereinrichtung, bei dem ein erster, an dem Übertra gungselement (9) befindlicher Anlagebereich und ein zwei ter in dem Gehäusebereich vorgesehener Anlagebereich wäh rend 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) be einflussende verstellbare Kurvenbahn ausgebildet, während der erste an dem Übertragungselement (9) vorgesehene Anla gebereich keinen veränderbaren Einfluss auf die Bewegungs bahn des jeweiligen Übertragungselementes (9) ausüben kann, der zweite Anlagebereich des Kurvengelenkes (15) gebildet wird durch die radiale Innenfläche einer bogenförmig aus gebildeten Kulisse (16), die Kulisse (16) mit einer radial außen gelegenen kreiszy lindrischen Umfangsfläche in einer komplementär ausgebil deten Führungsfläche des Gehäuses (5) der Steuereinrich tung in Umfangsrichtung verschiebbar abgestützt ist.
3. 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) zu sammenwirkt.
4. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese Steuereinrichtung ein Gehäuse (5) mit einer zu mindest teilweise kreiszylindrischen Ausnehmung (4) besitzt, an deren Innenumfang die wesentlichen Elemente dieser Steu ereinrichtung radial definiert gelagert sind.
5. Steuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wesentlichen Elemente zumindest die Lagerung des Antriebselementes (1, 22), die Abstützlager (14) für die Be tätigungselemente (2,23) sowie die verstellbare Kulisse (16) umfassen.
6. Steuereinrichtung nach einem der vorgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigung mehrere in Reihe liegender Gaswech selventile (3) lediglich eine einstückig ausgebildete, ver stellbare Kulisse vorgesehen ist.
7. Steuereinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü che, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse der Steuereinrichtung ein Bereich des Zy linderkopfes (5) des Verbrennungsmotors ist.
Description:
Steuereinrichtung für Gaswechselventile eines Verbrennungs- motors Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Gaswech- selventile 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 einzel- nen, verstellbaren Kurvengelenke an den Übertragungselemen- ten derart ausgebildet, dass die Kurvenbahnen, mit deren Hilfe eine Verstellung möglich ist, an den Übertragungsele- menten ausgebildet sind. Dies bedeutet, dass durch eine üb- licherweise getrennte Bearbeitung der Übertragungselemente und damit der Anbringung der Kurvenbahnen an diesen Übertra- gungselementen bei der fertig montierten Steuereinrichtung durch Herstellungstoleranzen bedingte Betriebsungenauigkei- ten auftreten können.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, einen Aufbau der gattungsgemäßen Steuereinrichtung zu schaffen, bei dem durch einfache und rationell zu handhabende Fertigungsver- fahren 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, einer- seits die unterschiedlichen Kurvenbahnen innerhalb der ein- zelnen Kurvengelenke zwischen Übertragungselementen und dem Gehäuse der Steuereinrichtung möglichst an einem einstücki- gen Bauteil vornehmen zu können und andererseits darin, die- ses einstückige Bauelement stabil und genau auf einer vorge- sehenen Kreisbahn durch direkte Abstützung an einem kompak- ten 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 Kurvengelen- kes 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 sämtli- che positionsbestimmende Bauelemente der Steuereinrichtung an dem zylindrischen Innenumfang dieser Ausnehmung ausge- richtet werden können.

Diese Ausnehmung kann dabei insbesondere in einem Bereich des Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors liegen.

Obwohl aus Stabilitäts-und Genauigkeitsgründen die Umfangs- wand der kreiszylindrischen Ausnehmung vorteilhafterweise einstückig ausgebildet ist, ist selbstverständlich auch eine Teilung dieses Bauteiles durch die kreiszylindrische Ausneh- mung hindurch möglich.

Als Antriebselemente können eingesetzt werden eine konven- tionelle Nockenwelle, ein Exzenter-oder auch ein desmodro- mischer Antrieb mit vollständiger Zwangsführung des Übertra- gungselementes.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in der Zeich- nung 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 Nocken- welle und einem durch einen Schlepphebel betätig- ten Gaswechselventil, Fig. 2 eine Steuereinrichtung nach Fig. 1, bei der die Nockenwelle durch einen Exzenterantrieb ersetzt ist, Fig. 3 eine Steuereinrichtung mit einer üblichen Nocken- welle und einem Tassenstößel als Betätigungsele- ment eines Gaswechselventiles anstelle des Schlepphebels nach Fig. 1.

Die Steuereinrichtung nach Fig. 1 arbeitet mit einer übli- chen Nockenwelle 1 als Antriebselement und einem Schlepphe- bel 2 als Betätigungselement eines Gaswechselventiles 3. Die gesamte Steuereinrichtung ist innerhalb einer kreiszylindri- schen 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 zusam- men mit einer Ventilfeder 6 gezeichnet.

Die als Antriebselement dienende Nockenwelle 1 ist über ei- nen 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 Kurvenge- lenk 10 in Verbindung. Innerhalb des Kurvengelenkes 10 bil- det eine an dem Übertragungselement 9 drehbar gelagerte er- ste Rolle 11 den dortigen Anlagebereich dieses Kurvengelen- kes 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 zusammen- wirken.

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 Kurvenge- lenk 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 Übertragungsele- mentes 9 ist als eine am Übertragungselement 9 drehbar gela- gerte 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 be- steht darin, dass ein erster Bereich 18 mit einer zu der kreiszylindrischen Innenmantelfläche der Ausnehmung 4 kon- zentrischen 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 eingetra- gen 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 bei- den 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 ange- lenkten 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 wirk- sam 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 Über- tragungselement 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 Steuereinrich- tung, nämlich der Lagerbock 7 der Nockenwelle 1, das Lager- element 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 Zy- linderkopf 5 vorgesehenen Ausnehmung 4 ausgerichtet und ge- lagert. Insbesondere die Kulisse 15 ist ein in sich stabiles und in dem Zylinderkopf verformungsfrei gelagertes Bauele- ment. Der einstückig gezeichnete Bereich des Zylinderkopfes 5 kann zur einfacheren Montage der Steuereinrichtung geteilt ausgeführt sein. Auch kann es ausreichend sein, daß die Aus- nehmung 4 nicht über den gesamten Umfang geschlossen ist, das heißt die erfindungsgemäßen Vorteile können auch bereits mit einer lediglich auf einer unterhalb 360°-Umfang be- schränkten 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 betreffen- den 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 Ven- tilspielausgleichsvorrichtung 24 kombiniert ist. Die Anlen- kung der Tassenstößeleinrichtung 23 an das Übertragungsele- ment 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 über- ein.