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Patent Searching and Data


Title:
VALVE DRIVE FOR AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/037945
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a valve drive for a cylinder head of an internal combustion engine, comprising a first camshaft which is rotatably mounted in a first and a second camshaft bearing and which comprises at least one cam with a first cam curve and a second cam curve that differs from the first cam curve, wherein a gas exchange valve can be actuated by the first or the second cam curve, a camshaft section is provided, by means of which the cam can be moved by an adjusting means such that the gas exchange valve can be actuated either via the first or the second cam curve, the first camshaft and the cam have a fixed position relative to each other, the first camshaft can be axially moved in the first and the second camshaft bearing, and an axial lock is provided for the camshaft. By means of the valve drive design according to the invention, a substantial reduction of production costs is achieved compared to the prior art and undesired toothing noises are prevented. Additionally, the camshaft is axially locked depending on which cam curve is interacting with the gas exchange valve.

Inventors:
EMMERSBERGER, Georg (Forstweg 2, Pfaffing, 83539, DE)
KNOLL, Dietmar (Beethovenstr. 25, Feldkirchen, 85622, DE)
KRAFT, Roland (Fastlingerring 55, Unterschleißheim, 85716, DE)
SCHMID, Rudolf (Tulpenweg 36, Riemerling, 85521, DE)
STEINLE, Thomas (Barbarastr. 22, München, 80797, DE)
Application Number:
EP2018/069085
Publication Date:
February 28, 2019
Filing Date:
July 13, 2018
Export Citation:
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Assignee:
BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT (Petuelring 130, München, 80809, DE)
International Classes:
F01L13/00; F01L1/047
Domestic Patent References:
WO2012079794A12012-06-21
Foreign References:
DE102013111410A12015-04-16
DE102015012287A12017-03-23
US20160090921A12016-03-31
DE102007061353A12009-06-25
EP0595060A11994-05-04
DE102005006489A12006-08-24
DE102004022833A12005-12-01
DE102009057633B32011-03-31
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Claims:
Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Patentansprüche

1 . Ventiltrieb (1 ) für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, mit einer in einem ersten (2) und einem zweiten Nockenwellenlager (3) drehbar gelagerten ersten Nockenwelle (4) mit zumindest einer Nocke (5) mit einer ersten Nockenkurve (6) und einer zweiten, von der ersten Nockenkurve (6) unterschiedlichen Nockenkurve (7), wobei mit der ersten oder der zweiten Nockenkurve (6, 7) ein Gaswechselventil betätigbar ist, wobei ein Nockenwellenabschnitt (8) vorgesehen ist mit dem über ein Stellmittel (9) die Nocke (5) derart verschiebbar ist, dass das Gaswechselventil entweder über die erste oder die zweite

Nockenkurve (6, 7) betätigbar ist,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste Nockenwelle (4) und die Nocke (5) eine feste Lage zueinander haben und die erste Nockenwelle (4) in dem ersten und dem zweiten Nockenwellenlager (2, 3) axial

verschiebbar ist, wobei für die Nockenwelle (4) eine Axialarretierung (10) vorgesehen ist.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass die Axialarretierung (10) eine radial um die Nockenwelle (4) umlaufende Kulisse (1 1 ) mit einer ersten und einer zweiten, axial zueinander benachbarten Kulissenbahn (12, 13) ist, in die ein durch ein Federelement (14) vorgespanntes Arretierelement (15) eingreift.

3. Ventiltrieb nach Patentanspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kulissenbahn (12, 13) durch einem zylindrischen Abschnitt (24) voneinander beabstandet sind.

4. Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 2 oder 3,

dadurch gekennzeichnet, dass die erste und die zweite Kulissenbahn (12, 13) mit einer Nockenwellenachse (16) jeweils einen gegenläufigen Winkel α zwischen 2° und 45° bilden.

5. Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 2 bis 4,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (1 1 ) auf der Nockenwelle (4) wälz- oder gleitgelagert ist.

6. Ventiltrieb nach einem der Patentansprüche 2 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (1 1 ) über die

Kulissenbahnen (12, 13) und den zylindrischen Abschnitt (14) eine axiale Nut aufweist.

Description:
Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für einen Zylinderkopf einer

Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des

Patentanspruchs 1 .

Zum technischen Umfeld wird beispielsweise auf die Europäische

Patentanmeldung EP 0 595 060 A1 hingewiesen. Aus dieser

Patentanmeldung ist ein Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine bekannt, der axial auf einer Nockenwelle verschiebbare vorgespannte Schiebenocken aufweist. Die Schiebenocken sind in einer ersten Stellung, in welcher Sie mit einer ersten Erhebungskurve auf Einlassventile wirken, in eine zweite Stellung verschoben werden können, in welcher Sie mit einer zweiten Erhebungskurve auf die Einlassventile wirken. Die Schiebenocken liegen in der ersten Stellung formschlüssig an einem Anschlag eines zwischen die Einlassventile und die Schiebenocken geschalteten Übertragungselements an, solange sie mit einem Abschnitt im Bereich des Anschlags laufen. Bei Erreichen des Grundkreises der Schiebenocken werden diese in die zweite Stellung verschoben. Ein weiteres Beispiel für Schiebenocken ist beispielsweise aus der

Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2005 006 489 A1 bekannt. Es handelt sich um eine Nockenwellenanordnung die eine Grundwelle und darauf angeordnete, axial verschiebbare aber drehfest gehaltene Nockenträger aufweist. Dabei sind auf den Nockenträgern Nocken mit mehreren

Nockenkurven ausgebildet, die jeweils einen gemeinsamen Grundkreis und unterschiedliche Nockenkurven aufweisen, die voneinander verschiedene Kurvenverläufe aufweisen. Durch die Nocken werden Ventilbetätigungsmittel von zugeordneten Zylindern betätigt. Es sind Steller zum Durchführen von Umschaltvorgängen vorgesehen, wobei bei den Umschaltvorgängen durch axiales Verschieben von Nockenträgern auf der Grundwelle eine andere der Nockenkurven des Nockens in Anlage mit den Ventilbetätigungsmitteln gelangt.

Aus der Deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2004 022 833 A1 ist ein weiterer Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine bekannt. Dieser Ventiltrieb umfasst eine Nockenwelle mit einer Schiebenockeneinrichtung, die nebeneinanderliegende, auf Ventile einwirkende Nockenbahnen mit unterschiedlichen Nockenformen und Hubkurven besitzt, welche Hubkurven mit Steuerstifte aufweisende Betätigungselementen zur Verstellung der Verschiebenockeneinrichtung zusammenarbeiten.

Weiter wird auf die Deutsche Patentschrift DE 10 2009 057 633 B3 hingewiesen. Aus dieser Patentschrift sind ein Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle, sowie ein Nockenwellengrundkörper und eine gebaute Nockenwelle bekannt. Dieses Patent schützt ein Verfahren zur Herstellung einer gebauten Nockenwelle mit zumindest einem drehfesten, axial verschiebbar auf einem Nockenwellengrundkörper angeordneten Nockenelement und mit zumindest einem drehfest und axial nicht

verschiebbar auf dem Nockenwellengrundkörper angeordneten

Nockenelement, umfassend folgende Verfahrensschritte: - Bereitstellen eines stabförmigen Nockenwellengrundkörpers,

- Bearbeitung des Nockenwellengrundkörpers durch

- Oberflächenbearbeitung des Nockenwellengrundkörpers in zumindest einem ersten axialen Teilabschnitt durch Einbringung eines sich in axialer Richtung erstreckenden Au ßenoberf lächenprof ils,

- Oberflächenbearbeitung des Nockenwellengrundkörpers in zumindest einem, dem ersten Teilabschnitt in einer vorbestimmten

Auffädelrichtung gesehen nachgelagerten, zweiten axialen

Teilabschnitt, durch zumindest bereichsweises Aufweiten des

Nockenwellengrundkörpers auf einen erweiterten Au ßendurchmesser,

- Bereitstellung einer Mehrzahl von Nockenelementen mit einem

Nabenquerschnitt und einem in axialer Richtung sich erstreckenden und mit dem Au ßenoberflächenprof il des Nockenwellengrundkörpers korrelierenden Innenoberflächenprofils, wobei der Nabenquerschnitt einen minimalen Innendurchmesser aufweist, der kleiner als der maximale Außendurchmesser im zweiten Teilabschnitt des

Nockenwellengrundkörpers bemessen ist,

- Montage der Nockenelemente, wobei

- Zumindest ein erstes Nockenelement in Auffädelrichtung über den zumindest einen ersten axialen Teilabschnitt hinweg bis vor den aufgeweiteten Bereich des zumindest einen zweiten axialen

Teilabschnitts auf den Nockenwellengrundkörper aufgeschoben wird, d aufgeschobene Nockenelement zu einer vorbestimmten

Bezugsposition des Nockenwellengrundkörpers winkelgenau ausgerichtet und durch anschließende axiale Relativbewegung zwischen Nockenelement und Nockenwellengrundkörper

kraftformschlüssig mit dem Nockenwellengrundkörper verbunden wird, und wobei anschließend

- Zumindest ein zweites Nockenelement winkelausgerichtet in

Auffädelrichtung bis zu den zumindest einen ersten Teilabschnitt auf den Nockenwellengrundkörper aufgeschoben und dort drehfest und axial verschiebbar positioniert wird. Nachteilig an den o. g. Ventiltrieben sind deren aufwendige und teure Produktion, sowie störende akustische Effekte beim Betrieb der

Brennkraftmaschine aufgrund der toleranzbehafteten Axialverzahnung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, oben genannte Nachteile zu vermieden. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine axiale Verschiebung der Nockenwelle beim Betrieb der Brennkraftmaschine zu verhindern.

Diese Aufgaben werden durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Aufgrund der einstückigen, axial verschiebbaren Nockenwelle werden wegen der fehlenden Axialverzahnung die Herstellkosten wesentlich reduziert und die akustischen Probleme vermieden. Weiter kann aufgrund der

vorgeschlagenen Axialarretierung eine beim Betrieb der Brennkraftmaschine entstehende Relativbewegung der Nockenwelle zu dem Stellmittel minimiert werden

Die Ausgestaltung der Axialarretierung gemäß Patentanspruch 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform.

Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 ist ein einfaches Schalten der Schaltnockenwelle mit gleichzeitiger Arretierung in den Endlagen möglich.

Der Winkelbereich gemäß Patentanspruch 4 ist ein besonders bevorzugter Winkelbereich. Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 5 wird die Reibung nochmals minimiert.

Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 wird der Schaltvorgang deutlich vereinfacht und der Verschleiß minimiert.

Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels in fünf Figuren näher erläutert.

Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb.

Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf den erfindungsgemäßen Ventiltrieb mit einer Arretiervorrichtung.

Figur 3 zeigt einen Schnitt durch ein Arretierelement der

Axialarretierung.

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch die Axialarretierung.

Figur 5 zeigt einen Schnitt durch das Arretierelement in Wirkverbindung mit der Axialarretierung.

Im Folgenden gelten in den Figuren 1 bis 5 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.

Figur 1 zeigt eine Aufsicht auf einen erfindungsgemäßen Ventiltrieb 1 für einen Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine. Der nicht bezifferte

Zylinderkopf ist ohne Ventildeckel dargestellt, damit der Ventiltrieb 1 sichtbar ist. Der Ventiltrieb 1 ist einlassseitig angeordnet und ist für zwei Zylinder mit vier gleich wirkenden, in Fig. 2 dargestellten Gaswechselventilen

vorgesehen. Der erfindungsgemäße Ventiltrieb 1 weist eine in einem ersten und einem zweiten Nockenwellenlager 2, 3 und weiteren, nicht bezifferten

Nockenwellenlagern drehbar gelagerte erste Nockenwelle 4 auf.

Auslassseitig ist eine zweite, nicht bezifferte Nockenwelle vorgesehen. Die erste Nockenwelle 4 weist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vier Nocken 5 für vier nicht dargestellte Gaswechselventile für zwei Zylinder der Brennkraftmaschine auf, wobei nur eine Nocke 5 beziffert ist. Die Nocke 5 weist eine erste Nockenkurve 6 und eine zweite, von der ersten Nockenkurve 6 unterschiedliche Nockenkurve 7 auf. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine ist das Gaswechselventil über ein Zwischenelement, wie z. B. ein

Gleitschlepphebel, entweder von der ersten oder von der zweiten

Nockenkurve 6, 7, betätigbar.

Weiter ist ein Nockenwellenabschnitt 8 vorgesehen, mit radial außen umlaufenden Steuernuten in die ein nicht sichtbarer Stift eines Stellmittels 9 eingreift, so dass die Nockenwelle 4 mit der Nocke 5 derart verschiebbar ist, dass das Gaswechselventil entweder über die erste oder die zweite

Nockenkurve 6, 7 betätigbar ist.

Die Nockenwelle 4 und der Nocken 5 sind bevorzugt materialeinheitlich und einstückig. In einer weiteren Ausführungsform kann der Nocken auch auf die Nockenwelle 4 aufgeschrumpft oder gefügt sein. Zum Antrieb der

Nockenwelle 4 ist ein Stirnzahnrad 17 vorgesehen, welches von einem weiteren, nicht bezifferten Zahnrad antreibbar ist.

Um beim Betrieb der Brennkraftmaschine die Belastung des Stifts des Stellmittels 9 zu reduzieren, ist erfindungsgemäß eine in den folgenden Figuren dargestellte Axialarretierung 10 für die axial verschiebbare

Nockenwelle 4 vorgesehen. Figur 2 zeigt eine Aufsicht auf die Axialarretierung 10 für die erste

Nockenwelle 4. Die erste Nockenwelle 4 weist in Figur 2 zwei Nocken 5 auf, wobei wiederum nur ein einziger Nocken 5 beziffert ist. Deutlich erkennbar in Figur 2 sind die erste Nockenkurve 6 und die zweite, von der ersten

Nockenkurve 6 unterschiedliche Nockenkurve 7. In der Darstellung in Figur 2 sind auch Gaswechselventile 19 erkennbar, mit je einer Ventilfeder 20, von denen jeweils nur eins beziffert ist. Ein Antriebszahnrad, das Stirnzahnrad, für die Nockenwelle 4 ist wiederum mit 17 beziffert. Die Axialarretierung 10 ist eine in Figur 4 dargestellte radial um die Nockenwelle 4 umlaufende Kulisse 1 1 mit einer ersten und einer zweiten, axial zueinander benachbarte Kulissenbahn 12, 13, in die ein durch ein Federelement 14 vorgespanntes Arretierelement 15 eingreift. Das durch das Federelement 14 vorgespannte Arretierelement 15 ist in einem Bügel 21 angeordnet. Die Axialarretierung 10 ist mit einer Verschraubung 18 an die erste Nockenwelle 4 montiert.

Figur 3 zeigt einen Schnitt durch den Bügel 21 mit dem durch das

Federelement 14 vorgespannten Arretierelement 15. Der Bügel 21 weist zwei Befestigungsbohrungen 23 auf. Das Arretierelement 15 ist ein durch die Feder 14 vorgespannter Stift, wobei die Vorspannung durch eine Hutmutter 22 einstellbar ist.

Figur 4 zeigt einen Schnitt durch die Axialarretierung 10 ohne das

vorgespannte Arretierelement 15. Die Kulisse 1 1 mit der ersten und der zweiten axial zueinander benachbarten Kulissenbahn 12, 13 ist in den vorliegenden Ausführungsbeispiel über ein Wälzlager 25, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Kugellager, auf der Nockenwelle 4 radial gelagert. In einem anderen Ausführungsbeispiel kann es auch eine Gleitlagerung handeln. Eine Nockenwellenachse ist mit 16 beziffert. Ein Winkel zwischen der zweiten Kulissenbahn 13 und der Nockenwellenachse 16 ist mit α bezeichnet. Weiter sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel die erste und die zweite Kulissenbahn 12, 13 durch einen zylindrischen Abschnitt 24 axial voneinander beabstandet. Bevorzugt bilden die erste und die zweite Kulissenbahn 12, 13 mit der Nockenwellenachse 16 einen Winkel zwischen

2° und 45°

Figur 5 zeigt einen Schnitt durch das Arretierelement 15 und die Kulisse 1 1 . Die Vorspannung durch das Federelement 14 ist durch einen Pfeil auf das Arretierelement 15 in Richtung Kulisse 1 1 dargestellt. Ein Verschiebeweg des Arretierelements 15 über die Kulisse 1 1 ist mit 26 beziffert. Dieser Verschiebeweg 26 entspricht der Breite einer Nockenkurve 6, 7. Ein Winkel zwischen den Kulissenbahnen 12, 13 ist mit ß beziffert.

In einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Kulisse 1 1 über die Kulissenbahnen 12, 13 und den zylindrischen Abschnitt 24 eine axiale Nut auf, in der das Arretierelement 15 axial verschiebbar ist.

Durch die Verwendung der erfindungsgemäßen Axialarretierung 10 kann eine entstehende Relativbewegung der ersten Nockenwelle 4 zu dem Stift des Stellelements 9 minimiert werden. Dies macht eine einteilige

Schiebenockenwelle möglich.

Bezugszeichenliste

1 Ventiltrieb

2 erstes Nockenwellenlager

3 zweites Nockenwellenlager

4 erste Nockenwelle

5. Nocke

6. erste Nockenkurve

7. zweite Nockenkurve

8. Nockenwellenabschnitt

9. Stellmittel

10. Axialarretierung

1 1 . Kulisse

12. erste Kulissenbahn

13. zweite Kulissenbahn

14. Federelement

15. Arretierelement

16. Nockenwellenachse

17. Stirnzahnrad

18. Verschraubung

19. Gaswechselventil

20. Ventilfeder

21 . Bügel

22. Hutmutter 23. Befestigungsbohrung

24. zylindrischer Abschnitt

25. Wälzlager

26. Verschiebeweg

Q Winkel zwischen Nockenwellenachse und Kulissenbahn ß Winkel zwischen den Kulissenbahnen