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Title:
VALVE CONTROL FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/1994/013935
Kind Code:
A1
Abstract:
For a valve control (26) of an internal combustion engine shown in Fig. 3, in which a camshaft (29) with control cam (30, 31) acts on a valve (27, 28) via a transmission element (33), the position of the contact path (32') of which on the cam side can be altered in relation to the control cam (30, 31) by means of a control device (41) to change the valve opening time for a substantially constant valve travel conditioned by the system, in order to achieve precise control it is proposed that the contact path (32') be formed on a roller (32) compulsorily controlled relatively to the push rod (33) in synchronism with the camshaft (29) as an intermediate component between the control cam (30, 31) and the push rod (33).

Inventors:
FISCHER GERT (DE)
HOEHL JOHANNES (DE)
Application Number:
PCT/EP1993/003451
Publication Date:
June 23, 1994
Filing Date:
December 08, 1993
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AG (DE)
FISCHER GERT (DE)
HOEHL JOHANNES (DE)
International Classes:
F01L13/00; (IPC1-7): F01L13/00
Foreign References:
FR2500528A11982-08-27
US2880712A1959-04-07
US4714057A1987-12-22
US4530318A1985-07-23
US2131755A1938-10-04
US2266077A1941-12-16
US4469056A1984-09-04
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Claims:
Patentansprüche
1. Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine, bei der ein Steuernocken (3, 17, 30, 31) einer Nockenwelle (2, 18, 29) mittels eines Übertra¬ gungsgliedes (5, 20, 33) auf ein Gaswechsel¬ ventil (27, 28) hubbetätigend einwirkt und eine vom Steuernocken (3, 17, 30, 31) beauf¬ schlagte ubertragungsgliedseitige Kontaktbahn (4, 19, 32') während eines Ventilhubes relativ zum drehenden Steuernocken (3, 17, 30, 31) gleich und gegensinnig gesteuert bewegbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit der Nockenwelle (2, 18, 29) syn chron drehende und relativ drehwinkelverstell bare Steuervorrichtung (7, 41) in Antriebsver¬ bindung steht mit einem die Kontaktbahn (4, 19, 32') aufweisenden, zwischen Steuernocken (3, 17, 30, 31) und Ubertragsglied (5, 20, 33) über einen zur Achse der Nockenwelle (2, 18, im wesentlichen konzentrischen Kreisbogen abschnitt (5*, 21, 35) im/am Übertragungsglied (5, 20, 33) beweglich geführten Zwischen¬ element (6, 22, 32) , das bei jedem Ventilhub relativ zum drehenden Steuernocken (3, 17, 30, 31) zwangsgesteuert gleich und gegensinnig angetrieben ist.
2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Kontaktbahn (4) ausgebildet ist an einem mit dem Übertragungsglied (Stößel 5, Ventilhebel) über den Kreisbogenabschnitt (5') beweglich verbundenen Kippsegment (6) mit einem zur Ventilhubrichtung quer gerichteten, starren Steuerarm (8) , dessen freier Endabschnitt (9, 10) mit einer zur Nockenwelle (2) synchron drehenden Kurven¬ scheibe (12 bzw. Exzenter 11) der Steuervor richtung (7) derart zur Kippsteuerung des Kippsegmentes (6) zusammenwirkt, daß die aus der Hubbewegung des Übertragungs¬ gliedes (Stößel 5; Ventilhebel) und dem steuervorrichtungsseitig abgestützten Steuer arm (8) bedingte Kippbewegung des Kippsegmen¬ tes (6) mittels der Kurvenscheibe (12) zusätz¬ lich veränderbar ist.
3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 und 2, dadurch ge kennzeichnet, daß der Steuerarm (8) zwei gabelartig angeord¬ nete, freie Endabschnitte (9, 10) aufweist, zwischen denen eine als Exzenter (11) gestal tete Kurvenscheibe (12) über eine von der Nockenwelle (2) synchron angetriebene Welle (13) drehbeweglich angetrieben ist, wobei der Exzenter (11) in seiner Phasenlage relativ zur Nockenwelle (2) um einen vorbestimmten Drehwinkelbetrag (z.B. ca. 180°) mittels einer in der Antriebsverbindung der Welle (13) mit der Nockenwelle (2) vorgesehenen phasenlagen steuerbaren Mitnahmeeinrichtung (I II I) veränderbar ist.
4. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Kontaktbahn (19) ausgebildet ist an einem mit dem Übertragungsglied (20 Stößel oder Ventilhebel) über den Kreisbogenab¬ schnitt (21) in beweglicher Verbindung stehen¬ den Kippsegment (22) mit einem in Ventil¬ hubrichtung parallelen, starren Steuerarm (23), an dem eine Schubstange (24) eines mit der Nockenwelle (18) synchron drehenden, drehwin¬ kelverstellbaren Kurbel oder ExzenterGetrie¬ bes (25) der Steuervorrichtung gelenkig an greift, wobei die Achse des Getriebes (25) etwa auf halben Hub des Übertragungsgliedes (20) vorgesehen ist.
5. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß als Zwischenelement mit Kontaktbahn (32*) eine im/am Übertragungsglied (33) längs kon zentrischer Kreisbogenabschnitte (35) verschiebbar geführte Rolle (32) dient, die bei jedem Ventilhub mittels einer Schubstange (38) eines mit der Nockenwelle (29) synchron drehenden, drehwinkelverstellbaren Kurbel¬ oder ExzenterGetriebes (Exzenter 39, Welle 40) der Steuervorrichtung (41) zwischen dem Steuernocken (30, 31) und dem Übertragungs¬ glied (Ventilhebel 33; Stößel) quer zur Ven tilhubrichtung relativ zum drehenden Steuer¬ nocken (30, 31) synchron zwangsgesteuert gleich und gegensinnig angetrieben ist.
6. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 und 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das Übertragungsglied ein Ventilhebel (Schlepphebel 33) ist mit einer zwischen he belseitigen Stegen (34) über einen Tragbolzen (36) angeordneten Rolle (32) , die längs der als Führungsbahnen des Tragbolzens (36) dienenden konzentrischen Kreisbogen¬ abschnitte (35) in den Stegen (34) mittels der am Tragbolzen (36) angreifenden Schubstange (38) des ExzenterGetriebes (39, 40) gleich und gegensinnig verlagerbar ist, wobei die gabelartig gestaltete Schubstange (38) mit ihren beiderseits des Ventilhebels (33) ange¬ ordneten Armen (37) am Tragbolzen (36) beid endig angreift.
7. Ventilsteuerung nach Anspruch 5 und 6, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß das die Rolle (32) tragende Übertragungs¬ glied (Schlepphebel 33; Stößel) und die den Exzenter (39) aufweisende Welle (40) einander derart zugeordnet sind, daß eine Umkehrpunkt der Rolle (32) in einem End¬ bereich des übertragungsgliedseitigen Kreisbo¬ genabschnittes (35) vom gleich zum gegensin¬ nigen Antrieb und vice versa und eine der bei den um 180° versetzten Extremstellungen des die Schubstange (38) steuernden Exzenters (39) auf einer die Achse der ExzenterWelle (40) im wesentlichen schneidenden Geraden angeordnet sind, und dabei eine phasenlagensteuerbare Mitnahme¬ einrichtung (44) in einer Antriebsverbindung der ExzenterWelle (40) mit der Nockenwelle (29) schaltbar ist. Ventilsteuerung nach einem oder mehreren der An¬ sprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnahmeeinrichtung (44) zwei auf der Welle (40) der jeweiligen Steuervorrichtung drehfest und in festem axialem Abstand ange¬ ordnete Anschlagträger (47, 48) mit je einem MitnehmerAnschlag (49, 50) umfaßt, sowie einen auf der Welle (40) zwischen den An¬ schlagträgern (47, 48) drehfest und axial ver schiebbar vorgesehenen Arm (51) zur Mitnahme über einen der um einen vorbestimmten Dreh¬ bzw. Phasenwinkel (z.B. ca.
8. 180°) versetzten Anschläge (49, 50), wobei der Arm (51) zur DrehwinkelVerstellung der Welle (40) durch eine gesteuerte axiale Verla¬ gerung außer Eingriff mit einem der antriebs¬ festen Anschläge (49, 50) gebracht und an¬ schließend der in Drehrichtung antriebslose Arm (51) vom anderen antriebsfesten Anschlag (50, 49) zur Drehmitnahme beaufschlagt ist.
9. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 5 bis 8, da¬ durch gekennzeichnet, daß eine für die als Übertragungsglieder für Ein und Auslaßventile (27, 28) vorgesehenen Schlepphebel (33) gemeinsame Nockenwelle (29) mit jedem Steuernocken (30, 31) auf jeden Schlepphebel (33) über eine in diesem zur Nockenwelle (29) ständig synchron gleich und gegensinnig gesteuert angeordnete Rolle (32) einwirkt, wobei eine einzige, zur Nockenwelle (29) synchron drehende, drehwinkelverstellbare Welle (40) der Steuervorrichtung (41) mit Exzenter (39) für die schubstangengesteuerten Rollen (32) der den Ein und Auslaßventilen (27, 28) je¬ weils zugeordneten Schlepphebel (33) vorgese¬ hen ist.
10. Ventilsteuerung nach den Ansprüchen 1 bis 9, da¬ durch gekennzeichnet, daß bei einem QuerstromZylinderkopf (42) mit ohcAnordnung. die einzige ExzenterWelle (40) zur Steuerung der Zwischenelemente bzw. der Rollen (32) der für die Ein und Auslaßventile (27, 28) gesonderten Übertragungsglieder bzw. Schlepphebel (33) im Bereich oberhalb der Gas¬ wechselAuslaßkanäle (43) angeordnet ist, wo bei die ExzenterWelle (40) mit der Nockenwelle (29) in Antriebsverbindung (Zahnradgetriebe 45) steht, und das exzenterwellenseitige Antriebsrad (46) einen der Anschlagträger (47, 48) der phasen lagensteuerbaren Mitnahmeeinrichtung (44) bil¬ det.
Description:
Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa- tentanspruches 1 von der GB-PS 955 988 aus und betrifft eine Ventilsteuerung zur Änderung der Ventilöffnungs¬ periode bei systembedingt in geringen Grenzen veränderli¬ chem Ventilhub.

Bei dieser bekannten Ventilsteuerung ist als Übertra¬ gungsglied ein Stößel vorgesehen in einer Führung, die mittels einer Steuervorrichtung drehzahlabhängig um eine zur Nockenwelle parallele Achse kippbar ist. Der mit einer ebenen Kontaktbahn versehene Stößel ist sowohl in als auch gegen die Drehrichtung der Nockenwelle kippbar, wodurch Ventilhubverläufe mit unterschiedlichen Ventil¬ öffnungsperioden erreicht sind. Die Steuervorrichtung um¬ faßt für das drehzahlabhängige, relativ zur Drehrichtung der Nockenwelle gleich- und gegensinnige Kippen der Füh- rung einen mit der Nockenwelle umlaufenden, außermittig angeordneten Bolzen, der mit an der Stößel-Führung ange¬ ordneten, relativ steifen aber elastisch biegbaren Steuerarmen zusammenwirkt.

Zur Kontrolle des drehzahlabhängigen Kippens steht die Führung mit einem nachgiebigen Anschlag in Verbindung,

wobei der Anschlag bei niedrigen Maschinendrehzahlen ein Kippen der Führung mit dem Stößel über die dabei relativ unnachgiebigen Steuerarme zur Verringerung der Ventil¬ öffnungsperiode mit einer möglichen Eleminierung der Ven¬ tilüberschneidungen ermöglicht. Dagegen hält der Anschlag bei hohen Maschinendrehzahlen die Führung mit dem Stößel in einer nicht gekippten Position, wobei die Steuerarme dem anlaufenden, exzentrisch angeordneten Bolzen biege¬ elastisch ausweichen.

Nachteilig bei dieser bekannten Ventilsteuerung sind die zur drehzahlabhängigen Kippsteuerung vorgesehenen biege¬ elastischen Steuerarme der Steuervorrichtung, die bei einer mehrzylindrigen BrennKraftmaschine über sämtliche Zylinder zu unterschiedlichen Ventilöffnungsperioden bei ein- und derselben Drehzahl führen und damit Leistung und Abgasqualität nicht akzeptablen Schwankungen unterliegen.

Weiter ist aus der GB-PS 649 192 eine Ventilsteuerung zur gezielten last- und drehzahlabhängigen Änderung der Ven¬ tilöffnungswinkel eines Gaswechselventils bekannt. Diese bekannte Ventilsteuerung unterscheidet sich von der vor¬ beschriebenen Ventilsteuerung dadurch, daß die Nocken¬ welle mit einem exzentrisch angeordneten Mitnehmer ausge- rüstet ist zum radial beweglichen Eingriff in einen Ra¬ dialschlitz eines von der Nockenwelle gesonderten An¬ triebsrades. Zur Änderung der Ventilöffnungswinkel wird das Antriebsrad relativ zur Nockenwelle in einer Quer¬ richtung verlagert mit der Folge eines bei konstant dre- hendem Antriebsrades ungleichförmiger Drehgeschwindigkei¬ ten der über den Mitnehmer gekuppelten Nockenwelle. Diese auf dem Prinzip der ständig ungleichförmigen Drehge¬ schwindigkeiten durch gezielte Desachsierung der mit einander drehend gekuppelten Bauteile beruhenden Ventil- Steuerung ist in nachteiliger Weise bauaufwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer gat¬ tungsgemäßen Ventilsteuerung deren Steuervorrichtung zur Änderung der Ventilöffnungsperioden bei systembedingt in Grenzen veränderlichen Ventilhub so zu verbessern, daß bei geringem Bauaufwand eine exakte Steuerung erzielt ist.

Diese Aufgabe ist mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Der Vorteil der im Anspruch 1 im Prinzip be- schriebenen Erfindung ist in einer genauen Steuerung zur Änderung der Ventilöffnungsperioden bei konstant drehen¬ den Nocken- und Steuervorrichtungswellen zu sehen, wobei die genaue Steuerung mittels einer zwangsgesteuerten An¬ triebsverbindung zwischen den gleichförmig drehenden Nocken- und Steuervorrichtungswellen erzielt ist. Dies ergibt den weiteren Vorteil, daß bei Änderung der Phasen¬ lage der Steuerwelle der Steuervorrichtung relativ zur Nockenwelle aufgrund fehlender Drehungleichförmigkeiten Belastungsspitzen in der Ventilsteuerung vermieden sind.

In ersten Ausgestaltungen der Erfindung ist in den An¬ sprüchen 2 und 3 sowie im Anspruch 4 jeweils eine Ventil¬ steuerung angegeben, bei der das zwischen dem Steuer¬ nocken und dem ventilseitigen Übertragungsglied angeord- nete Zwischenelement ein in einem zur Achse der Nocken- welle konzentrischen Kreisbogenabschnitt beweglich gela¬ gertes Kippsegment ist. Der Unterschied der beiden Ausge¬ staltungen liegt in dem jeweils relativ zur Ventil¬ hubrichtung angeordneten starren Steuerarm. Bei der nach den Ansprüchen 2 und 3 getroffenen Ausgestaltung ist der starre Steuerarm am Kippsegment quer zur Ventilhubrich¬ tung sich erstreckend ausgebildet zum vorteilhaften Ein¬ satz eines im Aufbau einfachen Kurvenscheiben- bzw. Ex¬ zenter-Getriebes zur Zwangssteuerung des vorzugsweise in einem Stößel über den zur Nockenwelle konzentrischen Kreisbogenabschnitt beweglich gelagerten Kippsegmentes.

Aus der DE-A 39 20 895 ist zwar auch ein relativ zum Stößel zwangsgesteuertes Zwischenelement bzw. Kippsegment bekannt, das jedoch als Teil einer durchschlagenden Vier- gelenkkette über eine Koppel von einem Kurbelgetriebe ge¬ steuert mit einer ebenen Kontaktbahn des Stößels zusam¬ menwirkend der Hubänderung des Stößels bei gleichzeitiger Änderung der Ventilöffnungsperiode des vom Stößel beauf¬ schlagten Gaswechselventils dient. Demgegenüber ist das erfindungsgemäß zwangsgesteuerte Kippsegment Teil einer Schubschleifenkette, bei der bekanntlich jedes Getriebe¬ glied je ein Dreh- und ein Schubgelenk aufweist. In der erfindungsgemäß angewandten Schubschleifenkette ist die eine Gelenkpaarung aus dem hubbetätigten Stößel mit dem um die Achse der Nockenwelle über den konzentrischen Kreisbogenabschnitt im Stößel geführten Kippsegment ge¬ bildet, dessen starrer, gabelartiger Steuerarm mit der Kurbelscheibe bzw. mit dem Exzenter die zweite Gelenk¬ paarung bildet. Diese so gestaltete Schubschleifenkette ermöglicht gegenüber dem vorgenannten Stand der Technik bei kinematisch systembedingtem, in engen Grenzen abwei¬ chendem Ventilhub und abweichender Spreizung eine vor¬ rangige Änderung der Ventilöffnungsperiode.

Das nach Anspruch 4 gestaltete Beispiel eines Kippsegmen¬ tes mit in Ventilhubrichtung gerichteten starrem Steuer¬ arm ermöglicht zur Zwangssteuerung des Kippsegmentes ebenfalls die Verwendung eines umlaufenden Kurbel- oder Exzenter-Getriebes. Der Unterschied zum Stand der Technik nach der vorerwähnten DE-A 39 20 895 ist die Lagerung des Kippsegmentes im jeweiligen Übertragungsglied in einem zur Achse der Nockenwelle konzentrischen Kreisbogen¬ abschnitt zur überwiegenden Änderung der Ventilöffnungs¬ periode.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der im Anspruch 1 prinzipiell dargestellten Erfindung ist in den Ansprüchen 5 mit 10 beschrieben. Anstelle des bislang als Kippseg¬ ment beschriebenen Zwischenelementes ist dieses nach An- spruch 5 als eine im/am Übertragungsglied längs des kon¬ zentrischen Kreisbogenabschnittes verschiebbar angeord¬ nete Rolle ausgebildet, die im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung zur Änderung der Nockenspreizung nach der CH- PS 390 617 (= GB-PS 969 297) bei jedem Ventilhub mittels einer Schubstange eines mit der Nockenwelle synchron dre¬ henden, drehwinkelverεtellbaren Kurbel- oder Exzenter-Ge¬ triebes der Steuervorrichtung zwischen dem Steuernocken und dem jeweiligen Übertragungsglied - Stößel oder Ven¬ tilhebel - quer zur Ventilhubrichtung relativ zum drehen- den Steuernocken synchron zwangsgesteuert gleich- und ge¬ gensinnig angetrieben ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung wird in einer vorbestimmten DrehwinkelZuordnung der synchron zur Nockenwelle drehenden Steuerwelle der Steuervorrichtung die ubertragungsgliedseitig angeordnete Rolle relativ zum einwirkenden Steuernocken mit dessen Drehrichtung ge¬ steuert mitbewegt und in einer dazu entgegengesetzten DrehwinkelZuordnung wird die Rolle relativ zum einwirken- den Steuernocken entgegen dessen Drehrichtung gesteuert bewegt. Mit der relativ zum Steuernocken gleichsinnig ge¬ steuert angetriebenen Rolle im Übertragungsglied ergibt sich ein Ventilhubverlauf mit großem Ventilöffnungswinkel bzw. langer Ventilöffnungsperiode, wie er vorteilhaft für eine hohe Leistungsentfaltung der Brennkraftmaschine ist. Die demgegenüber relativ zum Steuernocken gegensinnig ge¬ steuert angetriebene Rolle im Übertragungsglied hat einen Ventilhubverlauf mit kleinem Ventilöffnungswinkel bzw. kurzer Ventilöffnungsperiode zur Folge, wodurch sich ins- besondere bei niederer Drehzahl der Brennkraftmaschine ein vorteilhafter Betrieb ergibt.

Die erfindungsgemäß relativ zur Drehrichtung des Steuer¬ nockens gleichsinnig verlagerbare Rolle im Übertragungs¬ glied ergibt für die Berührungslinie zwischen Steuer- nocken und Kontaktbahn der Rolle gegenüber einer fest¬ stehend angeordneten Rolle eine geringere Absolut¬ geschwindigkeit, der bei konstanter Drehzahl der Nocken¬ welle ein großer Ventilöffnungswinkel entspricht. Bei ge¬ gensinnig verlagerter Rolle wird die Kontur des Steuer- nockens rascher dem Übertragungsglied und damit dem je¬ weiligen Gaswechselventil übermittelt. Für die Berüh¬ rungslinie ergibt sich somit eine hohe Absolutgeschwin¬ digkeit, der bei konstanter Nockenwellen-Drehzahl ein kleiner Ventilöffnungswinkel entspricht.

Zu dieser erfindungsgemäßen Änderung der VentilÖffnungs¬ winkel eines Gaswechselventils sind der vorgenannten CH- PS 390 617 weder Anregungen noch Hinweise zu entnehmen, da die zwar über einen Exzenter schubstangengesteuerte Rolle zwischen dem Steuernocken und dem Kreisbogenab¬ schnitt des Stößels lediglich diskontinuierlich zur gleichzeitigen Verstellung des öffnungs- und Schließzeit¬ punktes des Ventils verstellt wird. Erreicht ist damit lediglich eine Änderung der Nockenspreizung, wie dies auch bei modernen Vorrichtungen zur direkten Dreh¬ winkeländerung der Nockenwelle relativ zur Kurbelwelle üblich ist.

Die Ventilsteuerung der vorerwähnten CH-PS 390 617 ent- spricht zwar wie die beanspruchte Ventilsteuerung kinema¬ tisch einer Schubschleifenkette, die aber wegen betriebs¬ punktabhängiger Anpassung der Nockenspreizung bei unver¬ änderten Öffnungs- und Schließzeitpunkten des jeweiligen Ventils lediglich diskontinuierlich bzw. bedarfsweise ge- steuert beeinflußt ist. Demgegenüber ermöglicht die Ven¬ tilsteuerung der weiter vorne erwähnten GB-PS 649 192

zwar eine betriebspunktabhängige Änderung der Ventil- Öffnungswinkel eines Gaswechselventils, die jedoch kine¬ matisch abweichend mit einer umlaufenden Kurbelschleife erzielt ist, bei der zwei um zueinander parallel ver- setzte Achsen drehende Getriebeglieder mittels eines Schubgelenkes gekoppelt sind. Da im Gegensatz hierzu die Getriebeglieder einer Schubschleifenkette je ein Dreh- und ein Schub-Gelenk umfassen, ist eine Kombination der Gegenstände der beiden o.g. Dokumente weder kinematisch sinnvoll, noch führt sie in naheliegender Weise zu der erfinderischen Ventilsteuerung, mittels gezielter Ände¬ rung der Absolutgeschwindigkeiten der Berührungslinie zwischen Steuernocken und Zwischenelement durch zur Nockenwelle synchrone Steuerung des Zwischenelementes die Ventilöffnungswinkel betriebspunktabhängig zu ändern.

In bevorzugter Weiterbildung der im Anspruch 5 beschrie¬ benen Ausführung der Erfindung ist die relativ zum Steuernocken synchron gleich- und gegensinnig gesteuerte Rolle gemäß Anspruch 6 an einem Ventilhebel vorgesehen, vorzugsweise an einem Schlepphebel. Im Vergleich mit einem üblichen Rollen-Schlepphebel kennzeichnet sich der erfindungsgemäß gestaltete Schlepphebel durch eine vor¬ teilhaft niedrige Bauweise. Dem Vorteil der niedrigen Bauweise, insbesondere für einen Zylinderkopf, ist weiter förderlich die Gestaltung der die Rollen verlagernden Schubstangen, die durch eine gabelartige Gestaltung die Schlepphebel in Längsrichtung umfassen für eine zumindest in der Grundkreisphase des Steuernockens im wesentlichen fluchtende Anordnung. Diese in einer Ebene eines Zylin¬ derkopfes vorteilhafte Anordnung von Schlepphebel und Rollen-Schubstange ergibt neben kinematischen Vorteilen der Steuervorrichtung insbesondere kinetische Vorteile mit der weiteren Ausgestaltung nach Anspruch 7. Die darin beschriebene Zuordnung der Rollen-Umkehrpunkte zu Exzen¬ ter-Totpunktstellungen der Steuerwelle der Steuervor-

richtung ergibt mit zunehmender Anzahl der Exzenter bei einem mehrventiligen Brennraum und/oder einer mehrzylind- rigen Brennkraftmaschine ein durch Ausgleich entgegen¬ gesetzt wirkender Drehmomente in der Summe ein vorteil¬ haft ausgeglichenes Gesamtdrehmoment. Dies ermöglicht in weiterer vorteilhafter Weise eine einfache und leicht¬ bauende phasenlagensteuerbare Mitnahmeeinrichtung für die Steuerwelle vorzusehen. Eine bevorzugte Ausgestaltung der Mitnahmeeinrichtung ist im Anspruch 8 beschrieben.

In einer Brennkraftmaschine, bei der sowohl die Einla߬ ais auch die Auslaßventile mit erfindungsgemäß mit ge¬ steuerten Rollen ausgerüsteten Schlepphebeln zusammenwir¬ ken, können die einlaßseitiqen sowie die auslaßseitigen Rollen-Schubstangen jeweils mittels einer gesonderten Steuerwelle angetrieben sein. Gesonderte Steuerwellen an sich für steuerbare Kipphebel zur Änderung des Öffnungs¬ zeitpunktes beim Auslaßventil und zur Änderung des Schließzeitpunktes beim Einlaßventil sind aus der US-PS 2 880 712 bekannt.

Eine hinsichtlich geringem Bauraum und kleinem Bauaufwand vorteilhafte Ventilsteuerung mit einer einzigen, erfin¬ dungsgemäß gestaltete Rollen-Schlepphebel für Ein- und Auslaß-Ventile betätigenden Nockenwelle ist gemäß An¬ spruch 9 dadurch erreicht, daß eine einzige, mit Exzenter besetzte, drehwinkelverstellbare Steuerwelle über gabel¬ artige Schubstangen sowohl die Rollen der Einlaß-Schlepp¬ hebel als auch die Rollen der Auslaß-Schlepphebel relativ zu den jeweiligen Steuernocken der Nockenwelle synchron gleich- und gegensinnig steuert.

Diese Steuerungsanordnung läßt sich besonders vorteilhaft bei einem Querstrom-Zylinderkopf mit ohc-Anordnung gemäß Anspruch 10 im Bereich oberhalb der im allgemeinen abge¬ winkelt verlaufenden Gaswechsel-Auslaßkanäle vorsehen,

wodurch bei diesem Zylinderkopf die Einlaßkanäle optimal gestaltet werden können.

Die Erfindung ist anhand von in der Zeichnung zum Teil schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen beschrie¬ ben. Es zeigt

Figur 1 eine erste Ventilsteuerung mit einem Stößel, der nockenseitig mit einem Kippsegment ausge- rüstet ist,

Figur 2 eine zweite, schematisch dargestellte Ventil¬ steuerung mit einem gegenüber Figur 1 abgewan¬ delten Kippsegment,

Figur 3 eine dritte Ventilsteuerung mit erfindungs¬ gemäß gestalteten Schlepphebeln in perspekti¬ vischer Ansicht,

Figur 4 die Ventilsteuerung nach Figur 3 mit einer in

Explosionsdarstellung gezeigten Mitnahme¬ einrichtung, und in

Figur 5 Hubkurven für Ein- und Auslaß-Ventile bei ge- änderten öffnungs- und Schließzeitpunkten, er¬ zielt mit einer der o.g. Ventilsteuerungen.

In Figur 1 ist mit 1 eine Ventilsteuerung für ein nicht gezeigtes Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine be- zeichnet. Die Ventilsteuerung 1 umfaßt eine Nockenwelle 2 mit einem Steuernocken 3, der auf eine Kontaktbahn 4 eines Stößels 5 einwirkt zum öffnen und Schließen des nicht gezeigten Gaswechselventils.

Die Kontaktbahn 4 ist ausgebildet an einem im Stößel 5 in einem zur Nockenwelle 2 konzentrischen Kreisbogen-

abschnitt 5' kippbeweglich gelagerten Kippsegment 6, das Teil einer Steuervorrichtung 7 zur Änderung der Ventil¬ öffnungsperiode bei systembedingt im wesentlichen kon¬ stantem Hub des Gaswechselventils ist. Am Kippsegment 6 ist ein starrer Steuerarm 8 quer zur Ventilhubrichtung angeordnet, der über zwei gabelartige, freie Endab¬ schnitte 9 und 10 mit einer als Exzenter 11 gestalteten Kurvenscheibe 12 in zwangsgesteuerter bzw. desmodromi- scher Antriebsverbindung steht.

Der Exzenter 11 steht mit einer gesonderten Welle 13 in drehfester Verbindung, wobei die Welle 13 über ein An¬ triebsrad 14 von einem Abtriebsrad 15 der Nockenwelle 2 ständig synchron angetrieben ist. Mit dem Antriebsrad 14 steht die Exzenter-Welle 13 über eine beliebige, nicht gezeigte Mitnahmeeinrichtung in kuppelbarer Verbindung derart, daß die Phasenlage des Exzenters 11 relativ zur Nockenwelle 2 zwecks Änderung der Ventilöffnungsperiode gesteuert jeweils um ca. 180° in einer Richtung von I nach II und schließlich von II weiter nach I fortschrei¬ tend veränderbar ist. Die der Änderung der Ventilöff¬ nungsperioden bei Ventilhubkurven mit systembedingt in Grenzen veränderbarem Ventilhub dienende Kippsteuerung des Kippsegmentes 6 ist der aus dem Ventilhub des Stößels 5 und dem steuervorrichtungsseitig abgestützten Steuerarm 8 erzwungenen Kippbewegung überlagert. Das Maß der über¬ lagerten Kippbewegung bestimmt sich im wesentlichen aus dem Hebelabstand des Steuerarmes 8 und dem Hub des Exzen¬ ters 11, der relativ zur Welle 13 auch hubverstellbar ausgebildet sein kann für weitere unterschiedliche Ventilöffnungsperioden.

Bei der in Figur 2 schematisch dargestellten Ventil¬ steuerung 16 wirkt ein Steuernocken 17 einer Nockenwelle 18 mit der Kontaktbahn 19 eines in einem Übertragungs¬ glied 20 - Stößel oder Ventilhebel - über einen zur

Nockenwelle 18 konzentrischen Kreisbogenabschnitt 21 ge¬ lagerten Kippsegmentes 22 zusammen. Das Kippsegment 22 ist mit einem neben dem Übertragungsglied 20 in Ventil¬ hubrichtung etwa parallelen, starren Steuerarm 23 ausge- rüstet, an dem eine Schubstange 24 eines mit der Nocken¬ welle 18 synchron drehenden, drehwinkelverstellbaren Kur¬ bel- oder Exzenter-Getriebes 25 gelenkig angreift.

Eine in den Figuren 3 und 4 gezeigte Ventilsteuerung 26 umfaßt zur Betätigung eines Einlaßventiles 27 und eines Auslaßventiles 28 eine gemeinsame Nockenwelle 29 mit einem Einlaß-Steuernocken 30 und einem Auslaß-Steuer¬ nocken 31, die jeweils über eine Rolle 32 mit einer Kon¬ taktbahn 32' auf einen entsprechenden Schlepphebel 33 einwirken. Jede der Rollen 32 ist im jeweiligen Schlepp¬ hebel 33 zwischen Stegen 34 angeordnet, die zur Achse der Nockenwelle 29 konzentrische Kreisbogenabschnitte 35 auf¬ weisen. Diese Kreisbogenabschnitte 35 dienen als Füh¬ rungsbahnen für Tragbolzen 36 der Rollen 32. An jedem Tragbolzen 36 greifen beidendig beiderseits des jeweili¬ gen Schlepphebels 33 angeordnete Arme 37 einer gabelartig gestalteten Schubstange 38 an. Jede der Schubstangen 38 steht mit einem Exzenter 39 einer zur Nockenwelle 29 syn¬ chron angetriebenen, drehwinkelverstellbaren Welle 40 einer Steuervorrichtung 41 in Antriebsverbindung.

Wie aus Figur 3 ersichtlich, dient eine einzige Exzenter- Welle 40 zur Steuerung der Rollen 32 in den einlaß- und auslaß-seitigen Schlepphebeln 33. Die einzige Exzenter- Welle 40 der Steuervorrichtung 41 ist bei einem lediglich angedeuteten Querstrom-Zylinderkopf 42 mit ohc-Anordnung vorzugsweise auslaßseitig oberhalb der üblicherweise stark gekrümmten Gaswechsel-Auslaßkanäle 43 angeordnet. Diese einen geringen Einbauraum erfordernde Anordnung er- möglicht in vorteilhafter Weise eine in der Grundkreis¬ phase des jeweiligen Steuernockens 30, 31 in etwa

fluchtende Anordnung von Schlepphebel 33 und Schubstange 38. Diese Zuordnung läßt sich dahingehend vorteilhaft nutzen, daß ein Umkehrpunkt der Rolle 32 in einem Endbe¬ reich der Übertragungsglied- bzw. schlepphebelseitigen Kreisbogenabschnitte 35 vom gleich- zum gegensinnigen An¬ trieb und vice versa sowie eine der beiden um 180° ver¬ setzten Extremstellungen des die Schubstange 38 steuern¬ den Exzenters 39 auf einer die Achse der Exzenter-Welle 40 im wesentlichen schneidenden Geraden angeordnet sind. Der jeweilige Steuernocken 30, 31 ist hierbei zur jewei¬ ligen Geraden in einer quergerichteten Stellung.

Kinematisch ist damit in vorteilhafter Weise im wesentli¬ chen ein harmonischer Antrieb jeder Rolle 32 mit den ge- ringsten, durch die Lenkbewegungen der Schubstange 38 be¬ dingten Abweichungen an Ventilhub und Spreizung erzielt. Kinetisch günstig wirkt sich diese Anordnung bei einer Welle 40 mit für viele Gaswechselventile eines mehrventi- ligen Brennraumes und/oder einer mehrzylindrigen Brenn- kraftmaschine vorgesehene Exzenter aus, womit durch Aus¬ gleich entgegengesetzt wirkender Drehmomente in der Summe ein vorteilhaft ausgeglichenes Gesamtdrehmoment an der Exzenterwelle 40 erreicht ist.

Dieses ausgeglichene Gesamtdrehmoment ist von wesentli¬ cher Bedeutung für eine der Exzenter-Welle 40 zugeord¬ nete, phasenlagensteuerbare Mitnahmeeinrichtung 44. Wie die Figuren 3 und 4 zeigen, ist die Exzenter-Welle 40 über ein Zahnradgetriebe 45 zur Nockenwelle 29 synchron angetrieben. Aus Figur 4 ist ersichtlich, daß die Mitnahmeeinrichtung 44 dem Zahnrad 46 auf der Exzenter- Welle 40 zugeordnet ist. Die Mitnahmeeinrichtung 44 um¬ faßt zwei mit der Exzenter-Welle 40 drehfest verbundene und in festem axialem Abstand angeordnete Anschlagträger 47 und 48 mit je einem Mitnehmer-Anschlag 49 und 50. Fer¬ ner einen auf der Exzenter-Welle 40 zwischen den An-

schlagträgern 47 und 48 - Zahnrad 46 ist hierbei zugleich der Anschlagträger 47 - drehfest, jedoch axial verschieb¬ bar vorgesehenen Arm 51 zur Mitnahme über einen der um einen vorbestimmten Dreh- bzw. Phasen-Winkel - vorzugs- weise um ca. 180° - versetzten Anschläge 49 und 50.

Zur Drehwinkelverstellung der Exzenter-Welle 40 relativ zur Nockenwelle 29 ist der Arm 51 durch eine gesteuerte, axiale Verlagerung außer Eingriff mit einem der antriebs- festen Anschläge 49, 50 gebracht und anschließend der in Drehrichtung antriebslose Arm 51 vom anderen Anschlag 50 bzw. 49 zur Drehmitnahme .beaufschlagt. Diese klein, leicht und einfach gebaute Mitnahmeeinrichtung 44 resul¬ tiert auf der vorteilhaft gewählten Lage der Exzenter- Welle 40 zu den in den Schlepphebeln 33 längs Kreisbogen¬ abschnitten 35 gleich- und gegensinnig relativ zu den drehenden Steuernocken 30, 31 synchron verlagerten Rollen 32.

Gemäß Figur 5 ist es bevorzugtes Ziel der Erfindung, mit jeder der vorbeschriebenen Ventilsteuerungen bei einer Brennkraftmaschine in niedrigen Drehzahlen kleine Ventil¬ öffnungswinkel mit geringer oder kleiner Überschneidung und in hohen Drehzahlen große Ventil-Öffnungswinkel mit viel Überschneidung zur Ausbildung einer hohen Gasdynamik zu erreichen. Unter den in Figur 5 gezeigten Einlaß- und Auslaß-Ventilhubkurven entsprechen die mit durchgehenden Linien dargestellten Ventilhubkurven dem Hubprofil des jeweiligen Steuernockens. Diese sind mit der erfindungs- gemäßen Ventilsteuerung bei gleichsinnig synchron zum je¬ weiligen Steuernocken gesteuertem Zwischenelement in Richtung großer Ventilöffnungswinkel entsprechend den punktiert dargestellten Ventilhubkurven änderbar und bei gegensinnig synchron gesteuertem Zwischenelement in Rich- tung kleiner Ventil-Öffnungswinkel entsprechend den strichliert dargestellten Ventilhubkurven.

Die erfindungsgemäße Ventilsteuerung kann bei Bedarf mit einer gesonderten Einrichtung zur gezielten Ventilhub¬ änderung und/oder zur gezielten Spreizungsänderung ko bi- niert werden. Dies eröffnet die Möglichkeit, durch eine jeweils unabhängige Ansteuerung der jeweiligen Einrich¬ tung eine Ventilsteuerung optimal einem jeweiligen Be¬ triebspunkt der Brennkraftmaschine anpassen zu können.




 
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