Ventiltriebanordnung sowie Verfahren zum Ausrichten einer

Zwischenhebelanordnung

Die Erfindung betrifft eine Ventiihubstellanordnung für eine mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Zwischenhebelanordnung, wobei die Zwischenhebelanordnung mindestens einen Zwischenhebel mit einer Arbeitskurve aufweist, der mindestens über eine erste Rolle beweglich in einer Kulissenbahn gelagert ist und mit einer Nocken Wellenanordnung und einer Ventilhubverstelleinrichtung in Wirkverbindung steht, wobei die Nocken we!lenanordnung über eine Rolle auf die Zwischenhebelanordnung einwirkt und wobei die Ventilhubverstelleinrichtung eine drehbare Exzenterwelle aufweist, die über eine zweite Rolle auf die Zwischenhebelanordnung einwirkt.

Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten einer Zwischenhebeianordnung der Ventiihubstellanordnung sowie ein Verfahren zur Montage einer Ventiihubstellanordnung, d.h. einer Zwischenhebelanordnung auf einer Schwenkhebelanordnung.

Derartige Anordnungen sind im Brennkraftmaschinenbereich hinlänglich bekannt. Sie dienen insbesondere dazu, mittels der Ventilhubhöhe und damit dem Füllgrad der Zylinder der Brennkraftmaschtne den Verbrennungsprozess den jeweiligen Lastanforderungen anzupassen und dementsprechend für eine möglichst effiziente und damit auch schadstoffarme Verbrennung zu sorgen. In diesem Zusammenhang beschreiben die Druckschriften DE 10 2006 033 559 AI und die DE 10 2007 022 266 AI Ventiltriebanordnungen, die eine einstellbare Hubhöhe eines betreffenden Gaswechselventils aufweisen. Hierzu ist in beiden Ventiltriebanordnungen eine Zwischenhebelanordnung vorgesehen, die einerseits mit einer Nockenwelle in Verbindung steht, um das Gaswechselventil periodisch zu bewegen und andererseits ein Angriffsorgan aufweist, über das die maximal bzw. minimal zu erreichende Hubhöhe einstellbar ist. All diese Ventiltriebanordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass nach Fertigung und nachfolgender Montage aufgrund von Fertigungstoleranzen die Ventiltriebanordnungen nicht den exakt gewünschten Ventilhub aufweisen. Bei der Anforderung eines genau voreingestellten Ventilhubs über alle Ventile und Zylinder kann das insbesondere bei geringen Ventilhüben zu einem unbefriedigenden Laufverhalten des Motors führen. Gründe hierfür sind einerseits im Aufbau und Zusammenwirken der Ventilhubstellanordnung an sich sowie in der Endmontage von Ventilhubstellanordnung und Schwenkhebelanordnung zu finden.

Insgesamt ergibt sich eine nur unter sehr großem Aufwand herstellbare und daher sehr teure Gesamtkonstruktion einer verstellbaren Ventiltriebanordnung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ventilhubstellanordnung für eine mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung; ein Verfahren zum Ausrichten einer Zwischenhebelanordnung der Ventilhubstellanordnung, sowie ein Verfahren zur Montage einer Ventilhubstellanordnung zu schaffen, so dass die oben beschriebenen Nachteile vermieden werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die zweite Rolle, welche mittels der Ventilhubverstelleinrichtung auf die Zwischenhebelanordnung einwirkt, über Mittel exzentrisch auf einer Lagerachse gelagert ist. Des Weiteren ist ein Werkzeugangriffspunkt zur korrekten Ausrichtung der zweiten Rolle und damit der Zwischenhebelanordnung vorgesehen. Hierdurch beschreibt ein Umfangspunkt der zweiten Rolle bei Verdrehung um einen Winkel α eine von einem Kreisbogen abweichende Bogenform. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer derartigen

Ventilhubstellanordnung ist es möglich, eine Ventiltriebanordnung im vormontierten Zustand auf einfache Weise hinsichtlich der korrekten Ausrichtung der Zwischenhebelanordnung auf der Schwenkhebelanordnung einzustellen. Fertigungstoleranzen bzw. - fehler können zudem auf diese Weise bereits vor der Endmontage und der ersten Inbetriebnahme erkannt werden und eventuell auch ausgeglichen oder behoben werden. Durch das einfache Ausrichten des exzentrisch auf der Lagerachse befestigten Mittels ist zudem eine einfache Form der Ausrichtung im vormontierten Zustand geschaffen worden.

Vorzugsweise weisen die Mittel eine exzentrisch gelagerte Lagerache realisiert. Dadurch wird eine besonders einfache und kostengünstige Ventilhubstellanordnung geschaffen.

In einer bevorzugten Ausführung sieht die Ventilhubstellanordnung eine Hülse vor. Diese Hülse ist an beiden Seiten der Lagerachse vorgesehen und gewährleistet die exzentrische Anordnung der Lagerachse. Diese Anordnung stellt eine kostengünstige Variante dar. Die optimale Ausrichtung der Hülse wird bei der Montage mit einem speziellen Werkzeug durchgeführt. Für die optimale Ausrichtung weist die Hülse den Werkzeugangriffspunkt auf.

In einer dazu weiterführenden Ausführung ist das Mittel durch einen Absatz realisiert. Dieser Absatz ist an beiden Seiten der Lagerachse jeweils exzentrisch zu dieser Lagerachse vorgesehen und dabei innerhalb des Zwischenhebels angeordnet, Die Absätze sind unterschiedlich groß ausgeführt, so dass eine Montage von der Seite möglich ist, während die Rolle von vorne in den Zwischenhebel eingeschoben wird.

Besonders vorteilhaft ist es in dem Zusammenhang, wenn der Werkzeugangriffspunkt über die Hülse zur exzentrischen Verstellung der zweiten Rolle auf der Lagerachse als mehrseitige Anschlussgeometrie ausgeführt ist. Hierbei kann der Werkzeugangriffspunkt derart ausgeführt sein, dass das die Hülse eine mehrseitige, Geometrie zum Anbringen des Werkzeuges aufweist. Diese Ausführungsform bietet insbesondere den Vorteil, dass das Angriffsorgan in einfacher Weise in Massenfertigung herstellbar ist. Hierbei ist es montage- und fertigungstechnisch besonders vorteilhaft, wenn das Angriffsorgan einteilig ausgeführt ist.

Um eine eindeutige Zuordnung der Ventilstellanordnung in Bezug auf die Schwenkhebelanordnung zu gewährleistet, weist die Ventilhubstellanordnung Referenzmarkierungen auf. Diese Referenzmarkierungen an der Zwischenhebelanordnung dienen dazu mit entsprechenden Referenzmarkierungen der Schwenkhebelanordnung bei der Endmontage zusammen zu wirken und so eine optimale Ausrichtung zu gewährleisten.

Auch wird die Erfindung durch ein Verfahren zum Ausrichten einer Zwischenhebelanordnung in einer Ventilhubstellanordnung gelöst, bei der außerhalb der Ventilhubstellanordnung eine Wegmessvorrichtung mit einer Steuereinheit vorgesehen wird; dass der Zwischenhebel in Bezug auf die Wegmessvorrichtung bewegt wird und somit die Arbeitskurve abgefahren wird; dass die mittels der Wegmessvorrichtung erzielten Messwerte mit Referenz werten in der Steuereinheit verglichen werden und dass bei Abweichung der durch die Wegmessvorrichtung registrierten Messwerte von den Referenzwerten eine Justage der Zwischenhebelanordnung über den Wegzeugangriffspunkt der Hülse durch ein Verdrehen des Mittels bzw. der zweiten Rolle auf der Lagerachse durchgeführt wird.

Des W eiteren wird die Aufgabe der Erfindung dadurch gelöst, dass Fixiermittel vorgesehen sind, derart, dass nach der Justage die Position der zweiten Achse über die Fixiermittel fixiert wird.

Besonders vorteilhaft sind Fixiermittel, welche formschlüssig und/ oder kraftschlüssig wirken. Diese Fixiermittel können beispielsweise durch Bolzen und/oder Nuten realisiert werden. Dabei ist es montage- und fertigungstechnisch besonders vorteilhaft, wenn die Verbindung für den Anwendungsfall eines Bauteilversagens wieder lösbar ist und das defekte Bauteil auf einfache Art und Weise ausgetauscht werden kann.

In einer weiteren Ausführungsform sind die Fixiermittel stoffschlüssige Mittel, beispielsweise durch Schweiß- und/oder Lötpunkte. Stoffschlüssige Fixiermittel weisen den Vorteil auf, dass sie eine einfache, sichere und stabile Fixierung darstellen.

Zur Erfassung des Abstandes zwischen der Kontur der Arbeitskurve des Zwischenhebels und den Referenzwerten der Schwenkhebelanordnung können allgemein übliche Wegmessvorrichtungen verwendet werden. Beispielhaft können als Wegmessvorrichtung kapazitive oder induktive Abstandssensoren, ein Messtaster mit Glasmessstab, ein Messtaster mit Widerstandspotentiometer, ein Messtaster mit induktiver Erfassung, eine Messtaster mit LVDT (Positionssensoren)-Erfassung oder ein Messvorrichtung auf Basis der Laserinterferometrie vorgesehen werden. Derartige Messverfahren haben sich durch ihre Präzision in der Praxis außerordentlich bewährt. Bei einem besonders vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahren zur Montage einer Ventilhubstellanordnung, d.h. einer Zwischenhebelanordnung auf einer Schwenkhebelanordnung wird eine Übereinstimmung der Referenzmarkierungen der

5 Zwischenhebelanordnung mit den Referenzmarkierungen der Schwenkhebelanordnung realisiert. Nach Erzielung der Übereinstimmung der Referenzmarkierungen wird eine Endmontage der Zwischenhebelanordnung mit der Schwenkhebelanordnung vorgenommen.

o

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert, hierzu zeigen :

Figur 1 bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen 5 Vorrichtung der Ventilhubstellanordnung,

Figur 2 zeigt eine perspektivische Ansicht einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Wegmessvorrichtung, und o Figur 3 zeigt eine Schnittansicht einer Zwischenhebelanordnung.

Der nachfolgend mechanische Ventiltrieb ist hinlänglich unter dem Namen „Univalve" bekannt. Hinsichtlich des Aufbaus und der Funktionsweise eines derartigen Ventiltriebes wird auf die EP 1 618 293 Bl verwiesen.

Eine bevorzugte Ausführungsform einer Ventilhubstellanordnung 10 für eine mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung 11 ist in Figur 1 dargestellt. Die Ventilhubanordnung 10 für eine Hubkolbenmaschine besteht im Wesentlichen aus einer Zwischenhebelanordnung 12 und einer Schwenkhebelanordnung 26. Die Zwischenhebelanordnung 12 weist einen Zwischenhebel 18 auf, der schiebebeweglich in einer Kulissenbahn einer Kulisse 13 gelagert ist, die ortsfest in einem nicht dargestellten Zylinderkopf angeordnet ist. Die Kulissenform ist dabei durch einen Kreisbogen bestimmt, der um einen Achsmittelpunkt einer dritten Rolle 27 verläuft. Im Bereich dieser ersten Rolle 14 ist eine Nockenwellenanordnung 22 vorgesehen. Die Nockenwellenanordnung 22 weist eine Nockenwelle 21 auf, die mit einem ersten Nocken 23 direkt oder indirekt verschoben werden kann und dadurch ein Gaswechselventil 28 antreibt. Mit der Nockenwelle 21 wird das Gaswechselventil 28 zyklisch geöffnet und geschlossen, sofern eine Wirkverbindung zwischen der Arbeitskurve 24 und der dritten Rolle 27 der Schlepphebelanordnung 26 besteht. Es sind natürlich auch alternative Ausführungsformen von Zwischenhebeln durch die Erfindung erfasst. So können zwei Zwischenhebel auf einer Achse mit einer Rolle angeordnet sein, wobei diese Rolle dann in einer Kulisse geführt ist. In diesem Zusammenhang kann auf die DE 10 140 635 AI verwiesen werden.

Koaxial zur ersten Rolle 14 und in etwa mittig zwischen der Kulissenbahn 13 und der Arbeitskurve 24 ist eine Ventilhubverstelleinrichtung 16 mit einer zweiten Rolle 20 angeordnet. Mit der Ventilhubverstelleinrichtung 16 werden der Absoluthub des Gaswechselventils 28 sowie die Öffnungszeiten des Ventils eingestellt. Die Ventilhubverstelleinrichtung 16 weist hierzu auf bekannte Weise eine Exzenterwelle 17 auf.

Am gegenüberliegenden Ende zur Kulissenbahn 13 weist der Zwischenhebel 18 die Arbeitskurve 24 mit einem Nullhubabschnitt, einem Verstellhubabschnitt und einem Ventilhubstillstandsabschnitt auf.

Des Weiteren steht der Zwischenhebel 18 über die dritte Rolle 27 mit einer Schlepphebelanordnung 26 in Wirkverbindung. Über diese Wirkverbindung sind verschiedene Ventilhubpositionen des Gaswechselventils 28 ansteuerbar. Die Schlepphebelanordnung 26 ist einerseits auf einem Spielausgleichselement, vorzugsweise einem hydraulischen Ventilspielausgleichselement gelagert und wirkt mit dem Gaswechselventil 28. Das Gaswechselventil 28 und das Ventilspielausgleichselement sind in dem hier nicht dargestellten Zylinderkopf montiert.

Figur 2 zeigt einen Ausschnitt der Ventilhubstellanordnung 10. In dieser Figur ist die Zwischenhebelanordnung 12 mit der erfindungsgemäßen Wegmessvorrichtung 32 dargestellt. Die Wegmessvorrichtung 32 ist dabei unterhalb der Arbeitskurve 24 angeordnet, da die Kontur der Arbeitskurve 24 durch die Wegmessvorrichtung 32 vermessen werden soll. Der Werkzeugangriffspunkt 36 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel in die Hülse 38 integriert und weist auf bekannte Weise zwei schlitzförmige Aussparungen auf. Durch die Verdrehung der Hülse 38 über die Betätigung des Werkzeugangriffspunktes 36 ist die Lagerachse 30 in einer bestimmten Drehposition verstellbar und anschließend fixierbar. Durch das einfache Verdrehen der exzentrisch gelagerten Lagerachse 30 während einer Vormontage kann nun der Ventilhub des zugehörigen Gaswechselventils 28 justiert werden und auf diese Weise können Fertigungsungenauigkeiten erkannt und eine korrekte Ausrichtung des Zwischenhebels 18 ausgeführt werden. Durch die dargestellte Ausführungsform ist ein Höchstmaß an Flexibilität bei der Einstellung der Ventilhubhöhe und der Position des Zwischenhebels 18 gegeben. Im Anschluss an die korrekte Ausrichtung des Zwischenhebels 18 wird die Position durch Schweißpunkt 34 im Bereich der zweiten Rolle 20 fixiert.

Die Figur 3 zeigt eine Zwischen hebelanordnung 12 mit zwei Zwischenhebeln 18, die auf einer gemeinsamen Verbindungsachse 40 angeordnet sind. Auf der Arbeitskurve 24 gegenüberliegenden Seite sind erste Rollen 14 angeordnet, mit denen die Zwischenhebelanordnung 12 mit der Nockenwelle 21 auf bekannte Weise in Wirkverbindung steht. Zwischen den ersten Rollen 14 ist hier noch eine vierte Rolle 41 auf der Verbindungswelle 40 angeordnet, die als Führungsrolle dient und in der Kulisse 13 (siehe Figur 1) abrollt. Hinsichtlich der Funktion und der Arbeitsweise einer derartigen Übertragungsanordnung wird explizit auf die deutsche Offenlegungsschrift DE 10 140 635 AI verwiesen. Es sei darauf hingewiesen, dass eine Zwischenhebelanordnung 12 sowohl einen, als auch zwei Zwischenhebel aufweisen kann, wobei bei der Ausführung mit einem Zwischenhebel eine der Arbeitskurve 24 gegenüber gelegene Rolle sowohl mit der Nockenwelle 21 in Wirkverbindung steht, als auch die Führung in der Kulisse 13 gewährleistet.

Hier ist eine bevorzugte Ausführungsform der Lagerung der Lagerachse 30 eines Zwischenhebels 18 über beidseitig der Lagerachse 30 angeordnete Hülsen 38 dargestellt. Die optimale Ausrichtung der Hülsen 38 wird mit einem entsprechenden Werkzeug vorgenommen. Die Hülsen 38 sind jeweils rechts und links der Lagerachse 30 angeordnet.

Eine dazu abweichende, jedoch nicht weiter dargestellte Ausführungsform ist ein rechts und links exzentrisch zu der Lagerachse 30 angeordneter Absatz 39. Dieser Absatz 39 ist dabei im Zwischenhebel 18 gelagert. Die exzentrisch angeordneten Absätze 39 können dabei unterschiedlich groß ausgeführt sein, so dass eine Montage von der Seite möglich ist, während die Rolle 20 von vorne in den Zwischenhebel 18 eingeschoben werden kann.