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Title:
MECHANICALLY CONTROLLABLE VALVE DRIVE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/052217
Kind Code:
A1
Abstract:
A mechanically controllable valve drive (2) having a gas exchange valve (4) on which an oscillating arm arrangement (6) acts via an end surface (9), wherein the oscillating arm arrangement (6) is mounted in a movable manner in the cylinder head by bearing means, and wherein the oscillating arm arrangement (6) has an engagement element (12) which is operatively connected to a rocker arm (18) of a valve lift adjustment device (20), wherein positioning means (42) are provided which engage on the rocker arm (18), wherein valve play (22) is provided between the rocker arm (18) and the engagement element (12), wherein adjustment means (6, 12, 14, 20, 28, 32, 36, 44) are provided for valve play adjustment.

Inventors:
FLIERL RUDOLF (DE)
Application Number:
PCT/EP2011/065048
Publication Date:
April 26, 2012
Filing Date:
August 31, 2011
Export Citation:
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Assignee:
KOLBENSCHMIDT PIERBURG INNOVATIONS GMBH (DE)
FLIERL RUDOLF (DE)
International Classes:
F01L13/00; F01L1/18
Foreign References:
DE4326331A11995-02-09
EP1666702A12006-06-07
DE10123186A12002-11-14
JP2005320887A2005-11-17
DE10140635A12003-04-24
US4903651A1990-02-27
DE10018063A12001-10-25
DE10140635A12003-04-24
DE4326331A11995-02-09
Other References:
See also references of EP 2630344A1
Attorney, Agent or Firm:
TER SMITTEN EBERLEIN RÜTTEN (DE)
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Claims:
P A T E N T A N S P R Ü C H E

1. Mechanisch steuerbarer Ventiitrieb (2) mit einem Gaswechse!ventil (4), auf das eine Schwenkhebelanordnung (6) mitteis einer Stirnfläche (9) angreift, wobei die Schwenkhebelanordnung (6) im Zyiinderkopf mitteis Lagermitte! bewegiich gelagert ist und wobei die Schwenkhebelanordnung (6) ein Angriffsorgan (12) aufweist, das über eine Arbeitskurve (28) mit einem Kipphebel (18) einer Ventilhubverstelieinrichtung (20) in Wirkverbindung steht,

dadorch g k nnzeichnet, dass Positioniermittel (42) vorgesehen sind, die auf den Kipphebei (18) angreifen, wobei zwischen dem Kipphebel (18) und dem Angriffsorgan (12) ein Ventilspie! (22) vorgesehen ist, wobei Einstellmittel (6; 12; 14; 20; 28; 32; 36; 44) zur Ventüspieleinstellung vorgesehen sind.

2. Mechanisch steuerbarer Ventiitrieb (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilhubverstelieinrichtung (20) derart ausgeführt ist, dass der Kipphebel (18) mit einer Rolle durch eine Nockenwelle (10) in einer Kuiissenanordnung (32) bewegbar ist und mittels einem Verstellorgan (36) verstellbar ist, wobei die zum Schwenkhebe! (8) gerichtete Seite eine Arbeitskurve (28) aufweist, die mit dem Angriffsorgan (12) in Wirkverbindung steht, wobei der Kipphebel (18) mittels eines Federorgans (42) unter Vorspannung steht,

3. Mechanisch steuerbarer Ventiitrieb (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebei (18) L-förmig mit einem Arbeitskurvenschenkel (26) und einem Führungsschenke! (24) ausgebildet ist und wobei die Positioniermitte! als Federorgan (42) ausgeführt sind, die zumindest eine Federkraftkomponente in Richtung des Führungsschenkels (24) aufweist,

4. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federorgan (42) auf den Arbeitskurvenschenkel (26) angreift.

5. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagermittei der Schwenkhebelanordnung (6) aus einem auf einer Schwenkachse (16) angeordneten Schwenklager (14) bestehen.

6. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel zwischen dem Gaswechseiventii (4) und der Stirnfläche (9) vorgesehen sind.

7. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel als dickengestufte Einstellscheiben (44) ausgeführt sind.

8. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteilmittel im Schwenklager (14) vorgesehen sind.

9. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einsteilmittel in der Ventilhubverstelleinrichtung (20) vorgesehen sind.

10. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwenkhebelanordnung (6) aus einem Schwenkhebel (8) und einer darin drehbar gelagerten Rolle (12) besteht, wobei die Rolle (12) in Wirkverbindung mit der Arbeitskurve des Kipphebels (18) steht.

11. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Einstelimittel die Schwenkhebelanordnung (6) vorgesehen ist.

12. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Einsteilmittel die Rolle (12) der Schwenkhebelanordnung (6) vorgesehen ist.

13. Mechanisch steuerbarer Ventiitrieb (2) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, das die Einstellmittel durch das Versteilorgan (36) ausgebildet sind.

14. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellmittel durch die Arbeitskurve (28) des Kipphebels (18) ausgebildet sind.

15. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitskurve (28) zwei Kurvenbereiche aufweist, die ein Ventilspiei (22) gewährleisten, wobei ein Kurvenbereich einem kalten Betriebszustand und ein Kurvenbereich einem erwärmten Zustand einer Brennkraftmaschine zuzuordnen ist.

16. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventilspiei (22) temperaturabhängig zwischen der Arbeitskurve (28) und dem Angriffsorgan (12) über ein Verdrehen des Verstellorgans (36) justierbar ist.

17. Mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach Anspruch 12, dadyrcii gekennzeichnet, dass die Einstellmittel durch die Kulissenanordnung (32) ausgebildet sind.

18. Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung mit mehreren in Reihe angeordneten Gaswechselventiien (4), denen entsprechende Zylinder zugeordnet sind, wobei einem Gaswechselventil (4) ein mechanisch steuerbarer Ventiltrieb (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüchen zugeordnet ist, dadyrcii gekennzeichnet, dass die Kipphebel (18) Führungsroilen aufweisen, die den Kipphebel (18) in einer Kulissenanordnung (32) führen und wobei die Führungsroilen von zwei benachbarten Kipphebeln (18) über eine Steckachse miteinander verbunden sind, wobei zwischen den Führungsrollen eine Rolle (30) angeordnet ist, auf die die Nockenweile (10) angreift.

Description:
Mechanisch steuerbarer Ventiitrieb

Die Erfindung betrifft einen mechanisch steuerbaren Ventiitrieb mit einem Gaswechselventil, auf das eine Schwenkhebelanordnung mittels einer Stirnfläche angreift, wobei die Schwenkhebelanordnung im Zylinderkopf mittels Lagermittel beweglich gelagert ist und wobei die Schwenkhebelanordnung ein Angriffsorgan aufweist, das über eine Arbeitskurve mit einem Kipphebel einer Ventilhubversteileinrichtung in Wirkverbindung steht. Desweiteren betrifft die Erfindung eine mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung,

Derartige mechanisch steuerbare Ventiltriebe sind hinlänglich bekannt. So ist beispielsweise aus der DE 10140635 AI ein mechanisch steuerbarer Ventiltrieb bekannt, bei dem ein Kipphebel derart ausgeführt ist, dass er mit seinem einen Ende mittels einer Rolle durch eine Nockenwelle in einer Kulissenanordnung bewegbar ist und mit seinem anderen Ende über eine Arbeitskurve über einen Schwenkhebel derart zusammen wirkt, dass das Gaswechselventil geöffnet und geschlossen wird. Zwischen der ersten Rolle und der Arbeitskurve ist bei einem derartigen Ventiltrieb eine zweite Rolle angeordnet, die mit einer verstellbaren Leiste derart zusammenwirkt, dass eine Ventilhubverstellung ermöglicht wird. Hierbei sind desweiteren Federmittel vorgesehen, die den Kipphebel in Richtung der verstellbaren Leiste vorspannen. Aus der DE 4326331 AI ist ebenfalls ein Ventiitrieb mit einer Hubverstelianordnung bekannt. Auch diese Hubverstelianordnung weist einen Kipphebel auf, der über eine Arbeitskurve mit einem Schwenkhebel und über diesen Schwenkhebel mit einem Gaswechselventil zusammenwirkt. Die Verstellung des Kipphebels und damit die Einsteliung der Hubhöhe findet jedoch hierbei am von der Arbeitskurve entgegengesetzten Ende des Kipphebeis statt. Die Nockenweile greift auf eine Roile an, die ungefähr in der Mitte des Kipphebels gelagert ist.

Um Verschleißerscheinungen des Ventilsitzes und den unterschiedlichen Betriebszuständen bei unterschiedlichen Temperaturen Rechnung zu tragen, sind Ventiitriebe mit einem Ventilspiel ausgestattet, das ein geschlossenes Ventil über einen bestimmten Fahrzyklus gewährleisten soll. Neuere Motoren haben sogenannte Hydrostößei, die kein Ventiispiel mehr benötigen, und die gewährleisten, dass sich der Ventiltrieb den jeweiligen Betriebs- und Verschleißzuständen anpassen kann. Diese Art von Hydrostößei werden in Kombination mit einem Kugelkopf, auf dem der Schwenkhebe! gelagert ist, auch bei den Ventiitrieben mit einer Hubverstellanordnung eingesetzt. Wenngleich hierdurch eine einwandfreie Schließung des Gaswechselventils gewährleistet ist, führen derartige Maßnahmen im Lebenszyklus des Verbrennungsmotors dazu, dass sich der Angriffspunkt der Arbeitskurve der Hubverstellanordnung auf das Angriffsorgan des Schwenkhebels verändert. Dies fuhrt wiederum dazu, dass die bestimmten Betriebszuständen zugeordnete Ventilhubverstellung nicht mehr präzise arbeitet, was sich insbesondere vor dem Hintergrund einer optimalen Verbrennung und den damit verbundenen niedrigen Emissionen als nachteilig erweist.

Es stellt sich daher die Aufgabe, einen mechanisch steuerbaren Ventiltrieb zu schaffen, der die oben genannten Nachteile vermeidet.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass Positioniermittel vorgesehen sind, die auf den Kipphebel angreifen, wobei zwischen dem Kipphebel und dem Angriffsorgan ein Ventiispiel vorgesehen ist, wobei Einstelimittel zur Ventilspieleinsteilung vorgesehen sind. Durch einen derartigen Ventiltrieb ist es möglich, eine optimale Verbrennung bei unterschiedlichsten Betriebszuständen dadurch zu gewährleisten, dass der Ventiltrieb in bestimmten Abständen, beispielsweise Wartungsintervallen immer wieder neu justiert werden kann, Desweiteren wird der Versen ieiß der Ventiihubverstelleinrichtung dadurch minimiert, dass im Grundkreiskontakt des Nockens der Nockenwelle keine Reibung mehr vorliegt. Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines mechanisch steuerbaren Ventiltriebes wird dadurch geschaffen, dass die Ventiihubverstelleinrichtung derart ausgeführt ist, dass der Kipphebel mit einer Rolle durch eine Nockenwelle in einer Kulissenanordnung bewegbar ist und mitteis einem Versteilorgan verstellbar ist, wobei die zum Schwenkhebe! gerichtete Seite eine Arbeitskurve aufweist, die mit dem Angriffsorgan in Wirkverbindung steht, wobei der Kipphebel mittels eines Federorgans unter Vorspannung steht.

Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, dass der Kipphebel L-förmig mit einem Arbeitskurvenschenkel und einem Führungsschenkel ausgebildet ist und wobei die Positioniermittel als Federorgan ausgeführt sind, die zumindest eine Federkraftkomponente in Richtung des Führungsschenkeis aufweist. In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform greift das Federorgan auf den Arbeitskurvenschenkel an.

Um einen Ventiltrieb zu schaffen, der auch bei höchsten Drehzahlen, wie z. B. bei Motorrädern eingesetzt werden kann und der damit auch für höchste spezifische Zylinderleistungen mit hohen Ventilbeschleunigungen ausgelegt ist, ist es vorteilhaft, dass die Lagermittel aus einem auf einer Schwenkachse angeordneten Schwenklager bestehen. Durch eine derartige Lagerung können die hohen Federkräfte, die bei einer derartigen Anwendung entstehen, sicher aufgefangen werden.

Die Einstelimittel können vorteilhafterweise zwischen dem Gaswechselventil und der Stirnfläche vorgesehen sein. Hierzu können die Einstellmittel als dickengestufte Einstellscheiben ausgeführt sein, mit denen eine extrem präzise Einstellung des Ventiistiels ermöglicht wird. Auch ist eine einfache Nachjustage in bestimmten Wartungsintervallen hierdurch gewährleistet. Auch können die Einsteilmittel für das Ventilspiel im Schwenklager vorgesehen sein, wobei die Einstellung alleinig hierdurch oder zusätzlich zu den eingesetzten Einstelischeiben vorgenommen werden kann. Um einem extremen Verschleiß, beispielsweise des Ventilsitzes, Rechnung zu tragen und auch die Möglichkeit vorzusehen, den Eingriff des Kipphebels mit der Ventilhubverstelleinrichtung in Wartungsintervallen nachzujustieren, kann es darüber hinaus vorteilhaft sein, wenn die Einstellmittel in der Ventilhubverstelleinrichtung vorgesehen sind.

In vorteilhafter Weise besteht die Schwenkhebelanordnung aus einem Schwenkhebel und einer darin drehbar gelagerten Rolle, wobei die Rolle in Wirkverbindung mit der Arbeitskurve des Kipphebels steht. Dabei kann als Einstellmittel die Schwenkhebeianordnung vorgesehen sein. In diesem Fall kann über eine einfache Klassifizierung von einzelnen Schwenkhebelanordnungen eine Spieleinstellung erfolgen. Auch ist es denkbar, dass die Rolle der Schwenkhebeianordnung als Einstellmittel vorgesehen ist.

Bei einer weiteren Ausführungsform können dann die Einsteiimittei durch das Verstellorgan ausgebildet sein. Auch ist es natürlich denkbar, die Einstellmittel durch die Arbeitskurve des Kipphebels ausgebildet sind. Die Arbeitskurve weist natürlich unterschiedliche Kurvenbereiche, wie zum Beispiel für Vollhub, Teilhub, Leerlauf und natürlich für das Ventilspiel auf. In einer besonderen Ausführungsform weist die Arbeitskurve zwei Kurvenbereiche auf, die ein Ventilspiel gewährleisten, wobei ein Kurven bereich einem kalten Betriebszustand und ein Kurvenbereich einem erwärmten Zustand einer Brennkraftmaschine zuzuordnen ist. Hierbei kann das Ventilspiel temperaturabhängig zwischen der Arbeitskurve und dem Angriffsorgan über ein Verdrehen des Verstellorgans justierbar sein. Auch ist es denkbar, dass die Einstellmittel durch die Kulissenanordnung ausgebildet sind. s Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform einer Ventiitriebanordnung wird dadurch geschaffen, dass die Kipphebel benachbarter Ventiltriebe Führungsrollen aufweisen, die den Kipphebel in einer Kulissenanordnung führen und wobei die Führungsrollen von zwei benachbarten Kipphebeln über eine Steckachse miteinander verbunden sind, wobei zwischen den0 Führungsrollen eine Rolle angeordnet ist, auf die die Nockenwelle angreift.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt die einzige Figur eine schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen mechanischen Ventiltriebes.

In der Figur ist ein mechanisch steuerbarer Ventiitrieb 2 mit einem teilweise dargestellten Gaswechselventil 4 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine dargestellt. Das Gaswechselventil 4 ist beispielhaft gezeigt für mehrere, gleichartige Einlassventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine. Auf den dargestellten Ventilschaft des Gaswechselventils 4 greift auf bekannte Weise eine Schwenkhebelanordnung 6 mit einer Stirnfläche 9 an, so dass das Gaswechselventil 4 in Abhängigkeit von einer Nockenwelle 10 geöffnet oder geschlossen wird. Die Schwenkhebelanordnung 6 besteht im Wesentlichen aus einem Schwenkhebel 8 und einer darin drehbar gelagerten Rolle 12. Der Schwenkhebel 8 ist darüber hinaus über ein Schwenklager 14 auf einer Schwenkachse 16 gelagert.

Die Rolle 12 und damit die Schwenkhebelanordnung 6 steht auf bekannte Weise in Wirkverbindung mit einem Kipphebel 18 und einer Ventiihubverstelleinrichtung 20. Im dargestellten Ausführungsbeispiel befindet sich der Kipphebel 18 in einer Ausgangsposition, die durch das geschlossene Gaswechselventil 4 (das heißt Ventilhub = 0) festgelegt ist. In dieser Ausgangsposition liegt ein vordefiniertes Spiel 22, zwischen der Rolle 12 der Schwenkhebelanordnung 8 und dem Kipphebel 18 vor, s Der Kipphebel 18 ist im Wesentlichen L-förmig ausgebildet, wobei der Kipphebel 18 einen Führungsschenkel 24, sowie einen Arbeitskurvenschenkel 26 mit einer zur Schwenkhebelanordnung 8 gerichteten Arbeltskurve 28 aufweist. Die Ventilhubverstelleinrichtung 20 ist dabei auf bekannte Weise mittels einer Führungsolle 30 in einer Kulissenanordnung 32 geführt. In diesem Zusammenhang wird explizit auf die DE 101 40 635 AI verwiesen, in der der Aufbau einer vorteilhaften Ventiltriebanordnung beschrieben wird. Hierbei sind die Kipphebel benachbarter Ventiltriebe durch eine Steckachse verbunden, die eine Rolle aufweist, auf die eine Nockenwelle 10 mit den entsprechenden Nocken 34 angreift und den entsprechenden Ventilhub der Gaswechselventile auslöst

Eine Ventilhubverstellung wird durch den Einsatz eines Verstellorgans 36 über ein Exzenterorgan 38, der auf eine weitere Rolle 40 des Kipphebels 18 angreift. Abhängig vom Verstell winke! φ des Versteilorgans wird eine bestimmte Ventilhubhöhe des Gaswechselventils 4 bei Drehung der Nockenwelle 10 erreicht.

Um den Kipphebel 18 gegenüber dem Verstellorgan 36 vorzuspannen und den Kipphebel 18 in der Ausgangsposition, das heißt kein Eingriff des Nockens 34 der Nockenwelle 10 und kein Eingriff des Exzenterorgans 38 des Verstellorgans 36 zu positionieren, ist ein Federorgan 42 vorgesehen, das sowohl eine Federkraftkomponente Fx in Richtung des Verstellorgans 36 als auch eine Federkraftkomponente Fy in Richtung des Führungsschenkels 24 aufweist.

Durch diese Anordnung wird darüberhinaus die Montage der dargestellten Ventilhubvorrichtung wesentlich vereinfacht, da im Ausgangszustand, hervorgerufen durch das Federorgan 42, ein Kontakt zwischen dem Versteilorgan 36 und der Rolle 40, zwischen der Rolle 30 und der Kulissenanordnung 32 und zwischen der Rolle 30 und der Nockenwelle 10 vorliegt. Zur Spieleinstellung kann nun im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Schwenkhebelanordnung 6 angehoben werden bis diese an der Arbeitskurve 28 des Arbeitskurvenschenkels 26 zur Anlage gelangt. Nachfolgend wird der Abstand zwischen dem Ventilschaft des Gaswechselventils 4 und der Stirnfläche 9 der Schwenkhebelanordnung 6 gemessen. Nun kann eine entsprechende Einstellscheibe 44 (Shim) ausgewählt werden, deren Dicke zusammen mit dem gewünschten Spiel den Abstand zwischen der Stirnfläche 9 und dem Ventiischaft des Gaswechselventils 4 entspricht.

Es sollte deutlich sein, dass im Falle einer Ventiltriebanordnung mit zwei Kipphebeln, deren Führungsrollen über eine Steckachse miteinander verbunden sind, wobei auf der Steckachse eine weitere Rolfe zwecks Zusammenwirken mit der Nockenwelle vorgesehen ist, die Positionierung der Ventiltriebanordnung dadurch gewährleistet ist, dass über die Krafteinleitung von Federorganen 42, die jeweils auf einen Kipphebel 18 der Ventiltriebanordnung wirken, ein Kontakt zwischen dem jeweiligen Verstellorgan 36 und der Rolle 40 eines Kipphebeis 18, ein Kontakt zwischen den jeweiligen Führungsrollen und der Kulissenanordnung 32 und ein Kontakt zwischen der mittig auf der Steckachse gelagerten Rolle und der Nockenwelle 10 vorliegt.