Vorrichtung zur Hubverstellung eines Gaswechselventils im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf eine Vorrichtung zur Hubverstellung eines Gaswechselventils im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine, wobei ein mit dem Gaswechselventil zusammenwirkendes Übertragungselement in Linienberührung steht mit einer eine Leerhubkurve und eine Hubkurve umfassenden Steuerbahn an einem Schwenkhebel, der am anderen Hebelende in Linienberührung steht mit einer Kurvenscheibe auf einer im Zylinderkopf gesteuert dreh- und fixierbaren Steuerwelle, wobei eine im Zylinderkopf zur Steuerwelle parallel angeordnete Nockenwelle über einen Nocken auf eine Kurvenbahn am Schwenkhebel zur Hubbetätigung des Gaswechselventils einwirkt.

[0002] Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 42 23 172 C1 bekannt. Hierbei ist der zur Erzielung eines variablen Hubes - Null-Hub bis Voll-Hub - vom Nocken einer Nockenwelle verschwenkte Schwenkhebel in seinem freien Hebelende benachbart der Linienberührung mit einer der Hubeinstellung dienenden Kurvenscheibe über ein Langloch an einem gehäusefesten Bolzen geführt. Wie insbesondere aus den Figuren der weiteren DE 43 26 331 A1 zu einer bauartgleichen Vorrichtung ersichtlich, ergibt sich mit dieser Langlochführung vieler Schwenkhebel auf einem gemeinsamen Führungsbolzen bzw. gemeinsamen Führungsstange bei einer mehrzylindrigen Brennkraftmaschine eine erhöhte Reibung mit der Gefahr einer Verkantung des/der Schwenkhebel. Weiter ist mit der Anordnung der gemeinsamen Führungsstange für die Schwenkhebel sämtlicher Zylinder der Brennkraftmaschine ein erhöhter Platzbedarf verbunden.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Vorrichtung zur Hubverstellung eines Gaswechselventils eine bauraumsparende Konstruktion ohne die Gefahr einer reibungsbehafteten Verkantung des Schwenkhebels aufzuzeigen.

[0004] Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 gelöst. Diese Lösung sieht vor, daß der Schwenkhebel in seinen vom Nocken und einer Rückstellfeder bewirkten Schwenkbewegungen mittels eines koaxial zur Drehachse der Steuerwelle drehbeweglich gelagerten Anlenkhebels geführt ist, dessen Anlenkpunkt am Schwenkhebel durch einen Schnittpunkt zweier Kreisbögen um die Endpunkte einer fiktiven, durch einen Kreisbogen angenäherten Bahnkurve der Drehachse der Steuerwelle bestimmt ist, wobei die fiktive Bahnkurve der Steuerwellen-Drehachse bei festgehalten gedachtem Viergelenk (a, b, c) mit der Koppel "b" = Schwenkhebel als kinematisch äquivalenter Ersatz der realen Verstellung der Kurvenscheibe für den Bereich der Leerhubkurve dient, deren Endpunkte die Kreisbögen-Mittelpunkte auf der fiktiven Bahnkurve bestimmen.

[0005] Der Vorteil der Erfindung ist, daß jeder Schwenkhebel über einen gemeinsamen Gelenkbolzen mittels zweier, beabstandet angeordneter Anlenkhebeln geführt ist.

[0006] Zur kinematischen Auslegung der als ein Viergelenk betrachteten Vorrichtung wird weiter vorgeschlagen, daß auf der von der Drehachse einer am Übertragungselement angeordneten Rolle ausgehenden Kurbel "c" des Viergelenks (a, b, c) ein Mittelpunkt (M) eines Radiusstrahls der Leerhubkurve abgebildet ist, wobei der Mittelpunkt (M) sich beim Verstellen der Kurvenscheibe für die Hubverstellung auf einem Kreisbogen um die Rollen-Drehachse am Übertragungselement jenseits der Steuerwellen-Drehachse bewegt, und daß ferner mit der Kurbel "a" der Abstand des Krümmungsmittelpunktes der Kurvenbahn des Schwenkhebels von der Drehachse der auf die Kurvenbahn über den Nocken einwirkenden Nockenwelle festgelegt ist.

[0007] Mit der erfindungsgemäßen kinematischen Auslegung und Anordnung des Anlenkhebels am Schwenkhebel kann die Vorrichtung zur Hubverstellung höher belastet werden ohne die Gefahr der Aufhebung von Linienberührungen. Dies wirkt sich vorteilhaft auf Akustik und Verschleiß der Vorrichtung aus. Weiter reduziert sich in vorteilhafter Weise die Reibung. Durch den erfindungsgemäß sicherer geführten Schwenkhebel kann auch die Vorspannung der Rückstellfedern reduziert werden, wobei trotzdem Fehlfunktionen ausgeschlossen sind.

[0008] Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Figur 1

eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Hubverstellung eines Gaswechselventils in Frontalansicht,

Figur 2

die Vorrichtung nach Figur 1 in Seitenansicht bei weggelassener Rückstellfeder,

Figur 3

die Vorrichtung nach Figur 1 als Viergelenk mit weiteren kinematischen Daten für den Anlenkhebel.

[0009] Eine Vorrichtung 1 zur Hubverstellung eines Gaswechselventils 2 im Zylinderkopf 3 (Figur 3) einer nicht gezeigten Brennkraftmaschine umfaßt ein mit dem Gaswechselventil 2 zusammenwirkendes Übertragungselement 4, das über eine Rolle 5 in Linienberührung steht mit einer eine Leerhubkurve 6' und eine Hubkurve 6" umfassenden Steuerbahn 6 an einem Schwenkhebel 7. Der Schwenkhebel 7 steht am anderen Hebelende 8 bei 8' in Linienberührung mit einer der Hubeinstellung des Gaswechselventils 2 dienenden Kurvenscheibe 9 auf einer im Zylinderkopf 3 gesteuert dreh- und fixierbaren Steuerwelle 10, wobei eine im Zylinderkopf 3 zur Steuerwelle 10 parallel angeordnete Nockenwelle 11 über einen Nocken 12 auf eine Kurvenbahn bzw. Rolle 13 am Schwenkhebel 7 zur Hubbetätigung des Gaswechselventils 2 einwirkt.

[0010] Eine erfindungsgemäß vorteilhaft bauraumsparende Konstruktion ohne die Gefahr einer reibungsbehafteten Verkantung des Schwenkhebels 7 ist dadurch erreicht, daß der Schwenkhebel 7 in seinen vom Nocken 12 und einer Rückstellfeder 14 bewirkten Schwenkbewegungen gemäß Pfeil "A" mittels eines koaxial zur Drehachse 15 der Steuerwelle 10 drehbeweglich gelagerten Anlenkhebel 16 geführt ist.

[0011] Wie aus Figur 3 ersichtlich, ist der Anlenkpunkt 17 des Anlenkhebels 16 am Schwenkhebel 7 durch einen Schnittpunkt zweier Kreisbögen "K₁, K₂" um die Endpunkte 18, 18' einer fiktiven, durch einen Kreisbogen angenäherten Bahnkurve 19 der Drehachse 15 der Steuerwelle 10 bestimmt, wobei die fiktive Bahnkurve 19 der Steuerwellen-Drehachse 15 bei festgehalten gedachtem Viergelenk a, b, c mit der Koppel "b" = Schwenkhebel 7 als kinematisch äquivalenter Ersatz der realen Verstellung der Kurvenscheibe 9 für den Bereich der Leerhubkurve 6' dient, deren Endpunkte 20, 20' die Kreisbögen-Mittelpunkte 18, 18' auf der fiktiven Bahnkurve 19 bestimmen.

[0012] Weiter ist aus Figur 3 ersichtlich, daß auf der von der Drehachse 21 einer am Übertragungselement 4 angeordneten Rolle 5 ausgehenden Kurbel "c" des Viergelenks a, b, c ein Mittelpunkt "M" eines Radiusstrahls R_LH der Leerhubkurve 6' abgebildet ist, wobei der Mittelpunkt "M" sich beim Verstellen der Kurvenscheibe 9 auf einem Kreisbogen 22 um die Rollen-Drehachse 21 am Übertragungselement 4 jenseits der Steuerwellen-Drehachse 15 bewegt.

[0013] Mit der Kurbel "a" ist schließlich der Abstand des Krümmungsmittelpunktes der Kurvenbahn bzw. der Drehachse 23 der Rolle 13 des Schwenkhebels 7 von der Drehachse 24 der auf die Rolle 13 über den Nocken 12 einwirkenden Nockenwelle 11 festgelegt.

[0014] Eine mögliche Ausführungsform des Anlenkhebels 16 ist aus Figur 1 ersichtlich, wobei zur einfacheren Montage der obere Teil des Anlenkhebels 16 bügelförmig ausgeführt ist. Er ist auf dem zylindrischen Teil der Steuerwelle 10 kraftschlüssig gehalten, und kann zusätzlich gegen Ablösen gesichert sein.

[0015] Vorzugsweise ist der Schwenkhebel 7 über einen gemeinsamen Gelenkbolzen 25 mittels zweier, beabstandet angeordneter, gabelartig gestalteter Anlenkhebel 16 geführt.

Ansprüche

1. Vorrichtung zur Hubverstellung eines Gaswechselventils im Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine,

- wobei ein mit dem Gaswechselventil (2) zusammenwirkendes Übertragungselement (4) in Linienberührung steht mit einer eine Leerhubkurve (6') und eine Hubkurve (6'') umfassenden Steuerbahn (6) an einem Schwenkhebel (7), der

- am anderen Hebelende (8) in Linienberührung (bei 8')steht mit einer Kurvenscheibe (9) auf einer im Zylinderkopf (3) gesteuert dreh- und fixierbaren Steuerwelle (10), wobei

- eine im Zylinderkopf (3) zur Steuerwelle (10) parallel angeordnete Nockenwelle (11) über einen Nocken (12) auf eine Kurvenbahn (Rolle 13) am Schwenkhebel (7) zur Hubbetätigung des Gaswechselventils (2) einwirkt,

dadurch gekennzeichnet,

- daß der Schwenkhebel (7) in seinen vom Nocken (12) und einer Rückstellfeder (14) bewirkten Schwenkbewegungen (Pfeil "A") mittels eines koaxial zur Drehachse (15) der Steuerwelle (10) drehbeweglich gelagerter Anlenkhebels (16) geführt ist, dessen

- Anlenkpunkt (17) am Schwenkhebel (7) durch einen Schnittpunkt zweier Kreisbögen (K₁, K₂) um die Endpunkte (18, 18') einer fiktiven, durch einen Kreisbogen angenäherten Bahnkurve 19 der Drehachse (15) der Steuerwelle (10) bestimmt ist, wobei

- die fiktive Bahnkurve (19) der Steuerwellen-Drehachse (15) bei festgehalten gedachtem Viergelenk (a, b, c) mit der Koppel "b" = Schwenkhebel (7) als kinematisch äquivalenter Ersatz der realen Verstellung der Kurvenscheibe (9) für den Bereich der Leerhubkurve (6') dient, deren

- Endpunkte (20, 20') die Kreisbögen-Mittelpunkte (18, 18') der fiktiven Bahnkurve (19) bestimmen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

- daß auf der von der Drehachse (21) einer am Übertragungselement (4) angeordneten Rolle (5) ausgehenden Kurbel "c" des Viergelenks (a, b, c) ein Mittelpunkt (M) eines Radiusstrahls (R_LH) der Leerhubkurve (6') abgebildet ist, wobei

- der Mittelpunkt (M) sich beim Verstellen der Kurvenscheibe (9) auf einem Kreisbogen (22) um die Rollen-Drehachse (21) am Übertragungselement (4) jenseits der Steuerwellen-Drehachse (15) bewegt, und

- daß ferner mit der Kurbel "a" der Abstand des Krümmungsmittelpunktes der Kurvenbahn (Rolle 13) des Schwenkhebels (7) von der Drehachse (24) der auf die Kurvenbahn (Rolle 13) über den Nocken (12) einwirkenden Nockenwelle (11) festgelegt ist.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schwenkhebel (7) über einen gemeinsamen Gelenkbolzen (25) mittels zweier, beabstandet angeordneter Anlenkhebeln (16) geführt ist.

Claims

1. A device for adjusting the stroke of a gas change valve in the cylinder head of an internal combustion engine,

- wherein a transmission element (4) co-operating with the gas change valve (2) is in line contact with a control path (6) comprising an idling-stroke curve (6') and a stroke curve (6") on a rocking lever (7) which

- at its other end (8) is in line contact (at 8') with a cam plate (9) on a control shaft (10) locatable and fixable in the cylinder head (3) in controlled manner, wherein

- a camshaft (11) disposed parallel with the control shaft (10) in the cylinder head (3) acts via a cam (12) on a path (pulley 13) on the rocking lever (7) in order to move the gas change valve in a stroke,

characterised in that

- the rocking motion (arrow "A") of the lever (7) produced by the cam (12) and a return spring (14) is guided by an articulated lever (16) movable in rotation coaxially with the axis of rotation (15) of the control shaft (10),

- the pivotal point (17) of the articulated lever on the rocking lever (7) being determined by a point of intersection between two circular arcs (K₁, K₂) around the end points (18, 18') of an imaginary path (19), approximated by a circular arc, of the axis of rotation (15) of the control shaft (10), wherein

- the imaginary path (19) of the axis of rotation (15) of the control shaft, in the case of an imaginary fixed four-bar linkage (a, b, c) with the couple "b" = rocking lever (7) serves as a kinematic equivalent of the actual movement of the cam plate (9) in the idling-stroke curve region,

- the end points (20, 20') of the said curve (6') determining the centres (18, 18') of the arcs of the imaginary path (19).

2. A device in accordance with claim 1, characterised in that

- a centre (M) of a radius (R_LH) of the idling-stroke curve (6') is mapped on the crank "c" of the four-bar linkage (a, b, c) starting from the axis of rotation (21) of a pulley (5) disposed on the transmission element (4), wherein

- when the cam plate (9) moves on a circular arc (22) around the axis of rotation (21) of the pulley on the transmission element (4), the centre (M) moves on the other side of the axis of rotation (15) of the control shaft and

- the crank "a" determines the distance of the centre of curvature of the path (pulley 13) of the rocking lever (7) from the axis of rotation (24) of the camshaft (11) acting on the path (pulley 13) via the cam (12).

3. A device in accordance with claims 1 and 2, characterised in that each rocking lever (7) is guided by two spaced-apart articulated levers (16) on a common joint pin (25).

Revendications

1. Dispositif pour régler la levée d'une soupape d'échange de gaz dans la culasse d'un moteur à combustion interne,

- dans lequel un élément de transmission (4) qui agit conjointement avec la soupape d'échange de gaz (2) est en contact linéaire avec une voie de commande (6), située sur un levier pivotant (7), qui comprend une courbe de levée à vide (6') et une courbe de levée (6"),

- à l'autre extrémité (8), le levier pivotant est en contact linéaire (en 8') avec une came (9) sur un arbre de commande (10) qui peut être fixé et tourner de façon commandée sur la culasse (3),

- un arbre à cames (11) disposé dans la culasse (3) parallèlement à l'arbre de commande (10) agit alors par l'intermédiaire d'une came (12) sur une voie courbe (rouleau 13) placée sur le levier pivotant (7) pour commander la levée de la soupape d'échange de gaz (2),

caractérisé en ce que

- le levier pivotant (7) est guidé dans ses mouvements de basculement (flèche " A ") provoqués par la came (12) et par un ressort de rappel (14) au moyen d'un levier d'articulation (16) qui est monté de façon à pouvoir tourner coaxialement à l'axe de rotation (15) de l'arbre de commande (10) et dont

- le point d'articulation (17) sur le levier pivotant (7) est déterminé par un point d'intersection de deux arcs de cercle (K₁, K₂) autour des points terminaux (18, 18') d'une courbe de voie (19) - fictive, approchée par un arc de cercle - de l'axe de rotation (15) de l'arbre de commande (10) ;

- lorsque le quadrilatère articulé (a, b, c) imaginaire est maintenu à l'aide de la bielle " b " = levier pivotant (7), la courbe de voie (19) fictive de l'axe de rotation (15) de l'arbre de commande sert de remplacement cinématiquement équivalent au réglage réel de la came (9) pour la zone de la courbe de levée à vide (6')

- dont les points terminaux (20, 20') déterminent les centres d'arc (18, 18') sur la courbe de voie (19) fictive.

2. Dispositif selon la revendication 1,
caractérisé en ce que

- un centre (M) d'un rayon vecteur (R_LH) de la courbe de levée à vide (6') est formé sur la manivelle " c " - du quadrilatère articulé (a, b, c)

- qui part de l'axe de rotation (21) d'un rouleau (5) disposé sur l'élément de transmission (4) ;

- lorsque la came (9) est réglée, le centre (M) se déplace sur un arc de cercle (22) autour de l'axe de rotation (21) du rouleau situé sur l'élément de transmission (4) de l'autre côté de l'axe de rotation (15) de l'arbre de commande et

- en outre l'écart du centre de courbure de la voie courbe (rouleau 13) du levier pivotant (7) est déterminé à l'aide de la manivelle " a " par l'axe de rotation (24) de l'arbre à cames (11) qui agit sur la voie courbe (rouleau 13) par l'intermédiaire de la came (12).

3. Dispositif selon les revendications 1 et 2,
caractérisé en ce que
chaque levier pivotant (7) est guidé par un axe d'articulation (25) commun à l'aide de deux leviers d'articulation (16) disposés à distance l'un de l'autre.

Zeichnung