(19) |
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(11) |
EP 1 522 683 A1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG |
(43) |
Veröffentlichungstag: |
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13.04.2005 Patentblatt 2005/15 |
(22) |
Anmeldetag: 06.10.2003 |
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IT LI LU MC NL PT RO SE SI SK TR |
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Benannte Erstreckungsstaaten: |
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AL LT LV MK |
(71) |
Anmelder: Ford Global Technologies, LLC, A subsidary of Ford Motor Company |
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Dearborn, MI 48126 (US) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Figura, Michael Georg
41542, Dormagen (DE)
- Kluge, Torsten
51491, Overath (DE)
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(74) |
Vertreter: Drömer, Hans-Carsten, Dr.-Ing. et al |
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Ford-Werke Aktiengesellschaft,
Patentabteilung NH/DRP,
Henry-Ford-Strasse 1 50725 Köln 50725 Köln (DE) |
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(57) Die Erfindung betrifft eine Ventiltrieb und ein Verfahren zur Ventiltrieb mit einem
Ventil (2). Dem Ventil (2) ist ein Nockenstößel (9) mit einer profilierten Stirnfläche
(13) zugeordnet ist, wobei zumindest ein Steuerelement (36) derart auf die profilierte
Stirnfläche (13) einwirkt, daß der Nockenstößel (9) entlang seiner Mittelachse (Y-Y)
bewegbar ist bzw. bewegt wird. Der Nockenstößel (9) ist bzw. wird vol lumfänglich
um seine Mittelachse (Y-Y) drehbar bzw. gedreht, wobei sich der Nockenstößel (9) gleichzeitig
translatorisch entlang seiner Mittelachse (Y-Y) bewegt.
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[0001] Die Erfindung betrifft eine Ventiltrieb mit einem Ventil, dem ein Nockenstößel mit
einer profilierten Stirnfläche zugeordnet ist, wobei zumindest ein Steuerelement derart
auf die profilierte Stirnfläche einwirkt, daß der Nockenstößel entlang einer Mittelachse
bewegbar ist. Die Erfindung betrifft aber auch ein Verfahren zum Betreiben eines Ventiltriebs
mit einem Ventil, dem ein Nockenstößel mit profilierter Stirnfläche zugeordnet ist,
wobei zumindest ein Steuerelement auf die profilierte Oberfläche einwirkt, so daß
der Nockenstößel entlang einer Mittelachse bewegt wird.
[0002] Derartige Ventiltriebe sind bekannt. Insbesondere in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen
sollen sich die einzelnen Ventile bei geringen Motordrehzahlen mit kurzer Öffnungszeit,
wenig Überschneidung und geringem Hub öffnen. Bei hohen Motordrehzahlen dagegen sollen
sich die einzelnen Ventile mit langer Öffnungszeit, hoher Überschneidung und großem
Hub öffnen. Dies wird mittels einer Nockenwelle an der Nocken angeordnet sind, die
mit einem Nockenstößel zusammenwirken erreicht.
[0003] In der EP 0 292 185 B1 ist ein Nockenmechanismus mit einem Nocken offenbart. Der
Nocken ist von grundsätzlich runder Form und weist einen Vorsprung auf. Der Vorsprung
erstreckt sich radial nach außen entlang eines Teils seines Umfangs. Der Nockenmechanismus
weist auch einen Nockenstößel auf, der für eine hin- und hergehende Bewegung entlang
einer zur Drehachse des Nockens senkrechten Achse angeordnet ist. Der Nocken wirkt
auf eine Stirnfläche des Nockenstößels. Durch Anlage des Vorsprungs wird eine Bewegung
des Nockenstößels hervorgerufen. Die Stirnfläche des Nockenstößels ist profiliert.
Eine Einrichtung ist vorgesehen, um den Nockenstößel axial zu drehen, um die Winkelorientierung
der profilierten Stirnfläche bezüglich der Drehachse des Nockens zu verändern, um
die Winkelstellungen einzustellen, in denen der Vorsprung an der Stirnfläche angreift
und sich von ihr trennt. Damit wird die Dauer der Bewegung des Nockenstößels eingestellt.
[0004] Die Stirnfläche des Nockenstößels weist ein Paar ebene Flächen auf, die nach außen
gegen den Nocken geneigt sind. Die ebenen Flächen sind glatt miteinander verbunden,
wobei ein Übergang bogenförmig ausgestaltet ist. Der Nockenstößel ist mittels einer
Zahnstange, die quer zum Nockenstößel angebracht ist und an darauf gebildeten Zähnen
eingreift, um einen Winkelbetrag verdrehbar.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Ventiltrieb zur Verfügung
zu stellen, der mit einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung eine große Variationsbreite
des Ventilhubs und oder der Ventilsteuerzeiten zu erreichen.
[0006] Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der Nockenstößel vollumfänglich um
die Mittelachse drehbar ist bzw. gedreht wird, wobei sich der Nockenstößel gleichzeitig
translatorisch entlang seiner Mittelachse bewegt.
[0007] Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß eine rotatorische Bewegung in eine
translatorische Bewegung umgewandelt wird. Dies wird herkömmlich durch zwei Elemente,
die Nockenwelle und den Nockenstößel erreicht. Im Gegensatz dazu verbindet die Erfindung
beide Bewegungen in einem Element, dem Nockenstößel. Der Nockenstößel führt eine Drehbewegung
um seine translatorische Bewegungsachse aus. Damit kann auf eine Nockenwelle verzichtet
werden.
[0008] Zur Erzeugung der Drehbewegung weist der Nockenstößel vorteilhaft einen umlaufenden
Zahnkranz auf, in dem ein Drehantrieb eingreift. Der Drehantrieb kann beispielhaft
als Schneckentrieb oder Stirnradantrieb ausgestaltet sein. Damit der Ventilhub bei
der Drehbewegung ausgeführt werden kann, ist es zweckmäßig, wenn die Stirnfläche ein
Wellenprofil aufweist. Die Stirnfläche ist hierbei alternierend mit Erhebungen und
Vertiefungen versehen, die mittels Flanken verbunden sind. Günstig im Sinne der Erfindung
ist, wenn die Stirnfläche mit ihren Erhebungen zudem derart ausgestaltet ist, daß
im Zenit der Erhebung eine Art geneigte Fläche mit einer Neigung in Richtung zur Mittelachse
entsteht. Das Steuerelement liegt einerseits an der profilierten Stirnfläche und andererseits
an einem Gegenlager an. Bei der Drehbewegung des Nockenstößels gelangt das Steuerelement
abwechselnd in eine Vertiefung und auf eine darauf folgende Erhebung, so daß eine
Hubkurve für das Ventil entsteht. Im einfachsten Fall ist das Steuerelement ortsfest
ausgebildet, so daß eine einfache Hubkurve abgefahren wird. Das Steuerelement kann
dabei z. B. aus mindestens einem Wälzkörper, mindestens einem Gleitkörper, einem Gleitlager
oder Wälzkörperlager bestehen.
[0009] Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß das Steuerelement in Umfangsrichtung
des Nockenstößels drehbeweglich gelagert ist. Eine Drehbewegung des Steuerelements
im oder gegen den Uhrzeigersinn gegenüber der Mittelachse des Nockenstößels um einen
bestimmten Winkel verstellt so die Hubkurve des jeweiligen Ventils gegenüber der Winkelstellung
einer Kurbelwelle der Brennkraftmaschine und denselben bestimmten Winkel. Somit kann
mit einfachen Mitteln eine Steuerzeitenverschiebung der Ventile gegenüber der Kurbelwelle
erreicht werden.
[0010] Günstig im Sinne der Erfindung ist, wenn das Steuerelement in Richtung zur Mittelachse
und von dieser weggerichtet bewegbar ist. Durch die unterschiedliche Höhe der Erhebung
und Tiefe der Vertiefung ist der Hub des Nockenstößels und damit des Ventils einstellbar.
Für große Ventilhübe befindet sich das Steuerelement in einem maximalen Abstand zur
Mittelachse. In dieser Position dreht sich die Stirnfläche mit höchsten Erhebungen
und tiefsten Vertiefungen unter dem Steuerelement. Somit kann das Ventil mit einem
maximalen Hub entlang seiner Mittelachse hin- und her bewegt werden. Bei geringeren
Drehzahlen bewegt sich das Steuerelement in Richtung zur Mittelachse. Der Hub des
Nockenstößels und damit des Ventils wird dadurch verringert.
[0011] Die Steuerung des Steuerelementes in die jeweilige Position wird mittels eines geeigneten
Steuermechanismus erreicht. Dieser kann z. B. hydraulisch, pneumatisch oder servo-elektrisch
betrieben sein.
[0012] Das Steuerelement kann als Lager, beispielsweise als Stützlager ausgestaltet sein.
Hierbei ist eine Rolle in einem Rollenlager angeordnet. Mit seiner Rolle steht das
Steuerelement mit der profilierten Stirnfläche in Verbindung, wobei das Rollenlager
an dem Gegenlager anliegt. Während sich der Nockenstößel dreht, rollt die Rolle auf
dessen profilierter Stirnfläche ab. Weil das Rollenlager an dem Gegenlager anliegt,
wird eine translatorische Bewegung des Nockenstößels erwirkt, da die Rolle alternierend
die Erhebung und Vertiefung in Umfangsrichtung des Nockenstößels durchläuft. Das Steuerelement
ist kraftschlüssig zum einen mit der Stirnfläche und zum anderen mit dem Gegenlager
verbunden. Dies wird mittels einer Ventilfeder erreicht. Möglich ist auch, daß das
Lager als Gleitlager ausgestaltet ist.
[0013] Die translatorische Bewegung des Nockenstößels wird auf das Ventil übertragen.
[0014] Das Steuerelement kann aber auch als Scheibe ausgestaltet sein. Die Scheibe weist
bevorzugt eine zum Wellenprofil komplementäre Profilierung auf. Hierbei kann die Scheibe
drehfest angeordnet sein und um bestimmte Phasenwinkel verstellt werden. Möglich ist
aber auch, daß sich die Scheibe gegensinnig zur Drehrichtung des Nockenstößels dreht.
Durch den Einsatz einer Scheibe liegt vorteilhaft eine Linienberührung mit der Stirnfläche
vor.
[0015] Der Antrieb der Nockenstößel kann aber auch z. B. durch die Verzahnung der Nockenstößel
erfolgen, wobei eine erste Verzahnung eines ersten Nockenstößels in eine zweite Verzahnung
eines zweiten Nockenstößels eingreift, usw. In diesem Falle muß z. B. nur der erste
Nockenstößel einer Ventilreihe z. B. über ein Schneckenrad angetrieben werden. Auch
Kombinationen aus Schneckenradwelle und untereinander angetriebenen Nockenstößeln
sind denkbar.
[0016] Damit wird ein verbesserter Ventiltrieb zur Verfügung gestellt, der mit einer konstruktiv
einfachen Ausgestaltung eine große Variationsbreite des Ventilhubs, der Öffnungszeit
und der Steuerzeiten erreicht.
[0017] Selbstverständlich können auch Ventiltriebe mit mehreren Nockenstößeln und/oder Scheiben
vorgesehen sein. Obwohl auf eine Nockenwelle verzichtet werden kann, ist es möglich,
eine Kombination einer Nockenwelle mit einem Nockenstößel vorzusehen, der sich um
seine Mittelachse dreht.
[0018] Des Weiteren sind Konfigurationen von Scheiben und Stößeln möglich, bei denen eine
Zwangsführung des Ventils erreicht wird. Dies kann z. B. durch Verwendung von zwei
erfindungsgemäßen profilierten Flächen, die mit je einem Steuerelement oder einem
Steuerelementensatz in Eingriff befindlich sind, geschehen, wobei sich je eine dieser
Einheiten oberhalb bzw. unterhalb des Nockenstößels befindet.
[0019] Des Weiteren betrifft die Erfindung Verfahren, die geeignet sind, die zuvor beschriebenen
Ventiltriebe auszuführen.
[0020] Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und in der folgenden
Figurenbeschreibung offenbart. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen Teil-Querschnitt durch einen Verbrennungsmotor,
- Fig. 2
- eine perspektivische Ansicht der profilierten Stirnfläche.
[0021] In den unterschiedlichen Figuren sind gleiche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
[0022] Figur 1 zeigt einen Ventiltrieb 1 mit einem Ventil 2. Das Ventil 2 ist in einer Bohrung
3 eines Zylinderkopfes 4 eines Verbrennungsmotors aufgenommen. Zur besonderen Ausgestaltung
der Bohrung 3 wird weiter unten eingegangen. Das Ventil 2 ragt mit einem Federteller
5 in die Bohrung 3 hinein. Mit seinen Ventilteller 6 ist das Ventil 2 innerhalb eines
Verbrennungsraumes angeordnet. Der Ventilteller 6 ist an einen Einlaß- bzw. Auslaßkanal
7 angepaßt. Dem Ventil 2 ist in herkömmlicher Weise eine Ventilfeder 8 zugeordnet.
[0023] Dem Ventil 2 ist ein Nockenstößel 9 zugeordnet. Der Nockenstößel 9 ist als einseitig
offener rotationssymmetrischer Hohlkörper mit einer Stirnplatte 11 und einer zylinderförmigen
Wandung 12 ausgebildet. Die zylinderförmige Wandung 12 wird auch als Stößelhemd bezeichnet.
Die Stirnplatte 11 weist eine profilierte Stirnfläche 13 auf. Mit einer zur profilierten
Stirnfläche 13 gegenüberliegenden ebenen Auflagefläche liegt der Nockenstößel 9 an
dem Federteller 5 oder an dem Ventilschaftende vorzugsweise drehbar auf.
[0024] An der zylinderförmigen Wandung 12 ist an deren Außenseite ein umlaufender Zahnkranz
14 angeordnet. In den Zahnkranz 14 greift ein Drehantrieb 16 ein, der in dem Zylinderkopf
4 angeordnet ist. Der Drehantrieb 16 ist beispielhaft als Schneckentrieb mit einer
Welle 18 und einem Zahnring 19 ausgestaltet, wobei der Zahnring 19 von der Welle 18
angetrieben in den Zahnkranz 14 eingreift. Damit der Nockenstößel 9 trotz des Eingriffs
des Zahnrings 19 in den Zahnkranz 14 eine Hubbewegung entlang seiner Mittelachse Y-Y
ausführen kann, weist der Zahnring 19 auf seiner zum Zahnkranz 14 weisenden Innenseite
bevorzugt eine Geradverzahnung auf, die zu der Verzahnung des Zahnkranzes 14 komplementär
ausgestaltet ist. Auf seiner zur Innenseite gegenüberliegenden Außenseite weist der
Zahnring 19 eine zur Welle 18 komplementäre Schrägverzahnung auf, in welche die Welle
18 mit ihrer Verzahnung eingreift. Selbstverständlich kann der Drehantrieb 16 auch
ein Stirnrad aufweisen, das direkt in den Zahnkranz 14 eingreift, wobei entsprechende
Verzahnungen vorzusehen sind. Möglich ist aber auch, daß der Nockenstößel 9 mittels
einer drehangetriebenen Rolle mit entsprechender Verzahnung gedreht wird. Bei dieser
Ausgestaltung könnte zweckmäßiger Weise zumindest eine entsprechend_verzahnte Stützrolle
zur Führung des Nockenstößels 9 vorgesehen werden, die beispielhaft diametral gegenüberliegend
zur drehangetriebenen Rolle angeordnet wäre. Selbstverständlich ist auch eine Ausgestaltung
mit mehreren Stützrollen denkbar, die umfangsmäßig um den Nockenstößel 9 verteilt
anzuordnen wären. Die drehangetriebene Rolle und die Stützrolle wären in herkömmlicher
Weise gelagert. Damit kann sich der Nockenstößel 9 um seine Mittelachse Y-Y drehen.
Die Mittelachse Y-Y ist vorzugsweise kongruent zu einer Mittelachse des Ventils 2.
[0025] Die Bohrung 3 ist stufenförmig mit mehreren Abschnitten ausgebildet. Mit einem Grundabschnitt
21 ist die Bohrung 3 an den Außendurchmesser des Nockenstößels 9 angepaßt, wobei ein
Spalt 22 zwischen der Außenseite des Nockenstößels 9 und der Bohrungswandung gebildet
ist. An den Grundabschnitt 21 schließt sich ein Zahnkranzabschnitt 23 an. Der Zahnkranzabschnitt
23 weist einen größeren Durchmesser auf als der Grundabschnitt 22. Der Zahnkranzabschnitt
23 ist an den Außendurchmesser des Zahnkranzes 14 angepaßt. Der Zahnkranzabschnitt
23 geht in einen Zahnringabschnitt 24 über. Der Zahnringabschnitt 24 weist einen größeren
Durchmesser auf als der Zahnkranzabschnitt 23, und ist an den Zahnring 19 angepaßt.
Der Durchmesser des Zahnringabschnitts 24 stellt den größten Bohrungsdurchmesser dar.
[0026] In der Bohrung 3 ist ein Befestigungselement 26 angeordnet. Das Befestigungselement
26 ist als Hülse 27 mit einem Auflageflansch 28 ausgestaltet. Mit seinem Auflageflansch
28 ist das Befestigungselement 26 mit einer Befestigungsseite 29 an dem Zylinderkopf
4 befestigt. Die Hülse 27 ragt in die Bohrung 3 hinein und liegt im wesentlichen spielfrei
an der Bohrungswandung an. Die Hülse 27 weist einen Innendurchmesser auf, der dem
des Grundabschnitts 21 der Bohrung 3 entspricht. Ein zum Auflageflansch 28 gegenüberliegender
Endbereich 31 der Hülse 27 weist eine Stufe 32 auf, so daß eine Hubausnehmung 33 für
den Zahnkranz 14 gebildet ist. Die Hubausnehmung 33 weist einen zum Zahnkranzabschnitt
23 entsprechenden Durchmesser auf. Vorteile dieser Ausgestaltung werden weiter unten
erläutert. Im Bereich des Drehantriebs 16 ist der Endbereich 31 dem Drehantrieb 16
angepaßt, vorzugsweise verrundet.
[0027] An der zur Befestigungsseite 29 des Auflageflansches 28 gegenüberliegenden Seite
ist ein Gegenlager 34 befestigt. Das Gegenlager 34 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel
als Abdeckplatte ausgestaltet und verschließt die Bohrung 3. Zur Befestigung des Gegenlagers
34 an dem Befestigungselement 26 kann beispielsweise bevorzugt eine kraftformschlüssige
Schraubverbindung gewählt werden. Selbstverständlich kann auch eine durchgehende Schraubverbindung
gewählt werden, so daß das Gegenlager 34 und das Befestigungselement 26 gleichzeitig
an dem Zylinderkopf 4 befestigt werden.
[0028] Auf der Stirnfläche 13 ist zumindest ein Steuerelement 36 angeordnet. Im dargestellten
Ausführungsbeispiel sind zwei Steuerelemente 36 auf der Stirnfläche 13 angeordnet.
Da beide Steuerelemente 36 gleich ausgestaltet sind wird nur eines beschrieben. Das
Steuerelement 36 ist als Stützlager mit einer Rolle 37 und einem Rollenlager 38 ausgestaltet.
Die Rolle 37 ist von dem Rollenlager 38 drehbar aufgenommen. Mit seiner Rolle 37 liegt
das Steuerelement 36 auf der profilierten Stirnfläche 13 auf. Mit seinem Rollenlager
39 liegt das Steuerelement 36 an dem Gegenlager 34 an.
[0029] Das Steuerelement 36 ist einem nicht dargestellten Steuermechanismus zugeordnet und
zum einen in Richtung zur Mittelachse Y-Y und zum anderen von dieser weggerichtet
stufenlos bewegbar. Dies ist mittels des Doppelpfeils 41 dargestellt. In Umfangsrichtung
des Nockenstößels 9 sind die Steuerelemente 36 vorzugsweise drehfest. Die Vorteile
hierzu werden weiter unten beschrieben.
[0030] In Figur 2 ist eine beispielhafte Profilierung der Stirnfläche 13 dargestellt. Die
Stirnfläche 13 weist ein Wellenprofil mit Erhebungen 42 und Vertiefungen 43 auf. Die
Erhebungen 42 gehen über verrundete Flanken 44 in die Vertiefungen 43 und umgekehrt
über. Die Flanken 44 weisen jeweils einen konkaven und einen konvexen Abschnitt auf,
die glatt ineinander übergehen. Entsprechend zu der Darstellung in Figur 1 sind jeweils
zwei diametral gegenüberliegende Erhebungen 42 und Vertiefungen 43 gezeigt. Selbstverständlich
können auch mehr Erhebungen 42 und Vertiefungen 43 vorgesehen werden. Zusätzlich könnten
auch mehr Steuerelemente 36 vorgesehen werden. Bei einer geradzahligen Anzahl von
Steuerelementen 36 wird bevorzugt eine geradzahlige Anzahl von Erhebungen 42 und Vertiefungen
43 gewählt.
[0031] Wie Figur 2 zeigt, ändert sich Profilierung der Stirnfläche 13 mit zunehmendem Abstand
von der Mittelachse Y-Y. In Richtung zur Mittelachse Y-Y werden die Erhebungen 42
im Querschnitt gesehen kleiner, so daß in deren Zenit 46 eine Art geneigte Ebene gebildet
ist, die sich in Richtung zur Mittelachse Y-Y neigt (Figur 1). Die Vertiefungen 43
werden von der Mittelachse Y-Y weggerichtet dementsprechend größer. Damit ist einer
größten Erhebung 42 eine größte Vertiefung 43 und einer kleinsten Erhebung 42 eine
kleinste Vertiefung 43 zugeordnet. Entsprechend ist einer mittleren Erhebung 42 eine
mittlere Vertiefung 43 zugeordnet. Dies ist in der Figur 2 mittels beispielhafter
Hubkurven 47,48,49 dargestellt.
[0032] In Figur 1 liegen die Steuerelemente 36 an einer größten Erhebung 42 an. In dieser
Position ist der Abstand zur Mittelachse Y-Y maximal. Dreht sich nun der Nockenstößel
9 um seine Mittelachse Y-Y bewirkt die Drehbewegung ein Öffnen und Schließen des Ventils
2, indem die Rolle 37 alternierend die Erhebungen 42 und Vertiefungen 43 durchläuft.
Dabei dreht sich die profilierte Stirnfläche 13 unter dem in Umfangsrichtung des Nockenstößels
9 drehfesten Steuerelement 36. Dies ist in Figur 2 mittels der Hubkurve 47 dargestellt,
die eine maximale Hubkurve darstellt. Damit wird eine rotatorische Bewegung des Nockenstößels
9 in eine translatorische Bewegung des Nockenstößels 9 umgewandelt. Die translatorische
Bewegung wird auf das Ventil 2 übertragen. Bei der maximalen Hubkurve weist das Ventil
2 den maximalen Hub auf. Mittels der Ventilfeder 8 ist das Steuerelement 36 stets
kraftschlüssig mit der Stirnfläche 13 und dem Gegenlager 34 verbunden. Die Hubausnehmung
33 ist von ihrer Ausgestaltung her an den maximalen Hub angepaßt, so daß eine ungestörte
Hubbewegung des Nockenstößels 9 trotz des Zahnkranzes 14 möglich ist.
[0033] Wird der Verbrennungsmotor nun mit geringeren Drehzahlen betrieben, bewirkt der Steuermechanismus
eine stufenlose Verschiebung der Steuerelemente 36 aus der in Figur 1 gezeigten Position
in Richtung zur Mittelachse Y-Y. Beispielhaft ist hierbei die Hubkurve 48 als mittlere
Hubkurve und die Hubkurve 49 als niedrige Hubkurve gezeigt. Selbstverständlich sind
die Steuerelemente 36 synchron zueinander in jede Position verschiebbar, so daß sich
eine Vielzahl von Hubkurven ergibt, die aus Übersichtsgründen aber nicht dargestellt
sind.
Bezugszeichenliste
[0034]
- 1.
- Ventiltrieb
- 2.
- Ventil
- 3.
- Bohrung
- 4.
- Zylinderkopf
- 5.
- Federteller
- 6.
- Ventilteller
- 7.
- Einlaß- Auslaßkanal
- 8.
- Ventilfeder
- 9.
- Nockenstößel
- 10. 11.
- Stirnplatte
- 12.
- Wandung
- 13.
- Stirnfläche
- 14.
- Zahnkranz
- 15. 16.
- Drehantrieb
- 17. 18.
- Welle
- 19.
- Zahnring
- 20. 21.
- Grundabschnitt
- 22.
- Spalt
- 23.
- Zahnkranzabschnitt
- 24.
- Zahnringabschnitt
- 25. 26.
- Befestigungselement
- 27.
- Hülse
- 28.
- Auflageflansch
- 29.
- Befestigungsseite
- 30. 31.
- Endbereich
- 32.
- Stufe
- 33.
- Hubausnehmung
- 34.
- Gegenlager
- 35. 36.
- Steuerelement
- 37.
- Rolle
- 38.
- Rollenlager
- 39. 40. 41.
- Doppelpfeil
- 42.
- Erhebung
- 43.
- Vertiefung
- 44.
- Flanke
- 45. 46.
- Zenit
- 47.
- Hubkurve (maximal)
- 48.
- Hubkurve (mittel)
- 49.
- Hubkurve (niedrig)
1. Ventiltrieb mit einem Ventil (2), dem ein Nockenstößel (9) mit einer profilierten
Stirnfläche (13) zugeordnet ist, wobei zumindest ein Steuerelement (36) derart auf
die profilierte Stirnfläche (13) einwirkt, daß der Nockenstößel (9) entlang seiner
Mittelachse (Y-Y) bewegbar ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Nockenstößel (9) vollumfänglich um seine Mittelachse (Y-Y) drehbar ist, wobei
sich der Nockenstößel (9) gleichzeitig translatorisch entlang seiner Mittelachse (Y-Y)
bewegt.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Nockenstößel (9) einen Zahnkranz (14) aufweist, in dem ein Drehantrieb (16)
eingreift.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Stirnfläche (13) ein Wellenprofil mit alternierenden Erhebungen (42) und Vertiefungen
(43) aufweist.
4. Ventiltrieb nach Anspruch 1,2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) ortsfest ist und/oder mit dem Zylinderkopf (4) oder mit
einem mit dem Zylinderkopf (4) verbundenen Teil einstückig verbunden ist.
5. Ventiltrieb nach mindesten einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) drehbeweglich gelagert ist und/oder gegenüber der Mittelachse
des Nockenstößels im oder gegen den Uhrzeigersinn drehbeweglich verstellbar ist.
6. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Profilierung der Stirnfläche (13) mit zunehmenden Abstand zur Mittelachse
(Y-Y) ändert, wobei die Erhebungen (42) in Richtung zur Mittelachse (Y-Y) im Querschnitt
gesehen kleiner werden, so daß in deren Zenit (46) eine Art geneigte Ebene gebildet
ist, die sich in Richtung zur Mittelachse (Y-Y) neigt, und wobei die Vertiefungen
(43) von der Mittelachse (Y-Y) weggerichtet größer werden.
7. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
Steuerelement (36) einerseits an der profilierten Stirnfläche (13) und andererseits
an einem Gegenlager (34) anliegt.
8. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) in Richtung zur Mittelachse (Y-Y) und von dieser weggerichtet
stufenlos bewegbar ist und in Umfangsrichtung des Nockenstößels (9) starr ist.
9. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (3) als Lager ausgestaltet ist.
10. Ventiltrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (3) als Scheibe ausgestaltet ist, die eine zur profilierten Stirnfläche
(13) komplementäre Profilierung aufweist.
11. Ventiltrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich mindestens ein Nockenstößel (9) über einen Zahnkranz (14) mit einem Zahnkranz
(14) eines mindestens zweiten Nockenstößels (9) in Eingriff befindet.
12. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Nockenstößel (9) mehr als eine profilierte Stirnfläche (13) aufweist.
13. Ventiltrieb nach Anspruche 12,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Nockenstößel (9) mittels eines zweiten Steuerelementes (36) in Drehachsenrichtung
zwangsgeführt wird.
14. Verfahren zur Ventiltrieb insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit
einem Ventil (2) dem ein Nockenstößel (9) mit einer profilierten Stirnfläche (13)
zugeordnet ist, wobei zumindest ein Steuerelement (36) auf die profilierte Stirnfläche
(13) einwirkt, so daß der Nockenstößel (9) entlang seiner Mittelachse (Y-Y) bewegt
wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Nockenstößel (9) vollumfänglich um seine Mittelachse (Y-Y) gedreht wird, wobei
sich der Nockenstößel (9) gleichzeitig translatorisch entlang seiner Mittelachse (Y-Y)
bewegt.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Stirnfläche (13) unter dem Steuerelement (36) dreht, wobei das Steuerelement
(36) alternierend mit Erhebungen (42) und Vertiefungen (43) der Stirnfläche (13) in
Kontakt steht, und wobei das Steuerelement (36) kraftschlüssig zum einen an der Stirnfläche
(13) und zum anderen an einem Gegenlager (34) anliegt, so daß mittels der alternierenden
Erhebungen (42) und Vertiefungen (43) eine Hubbewegung des Nockenstößels (9) entlang
seiner Mittelachse (Y-Y) erzeugt wird, die auf das Ventil (2) übertragen wird.
Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.
1. Ventiltrieb mit einem Ventil (2), dem ein Stößel (9) mit einer profilierten Stirnfläche
(13) zugeordnet ist, wobei zumindest ein Steuerelement (36) derart auf die profilierte
Stirnfläche (13) einwirkt, daß der Stößel (9) entlang seiner Mittelachse (Y-Y) bewegbar
ist,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stößel (9) mittels eines Drehantriebs (16) vollumfänglich um seine Mittelachse
(Y-Y) drehbar ist, wobei sich der Stößel (9) gleichzeitig translatorisch entlang seiner
Mittelachse (Y-Y) bewegt, und wobei die Stirnfläche (13) ein Wellenprofil mit alternierenden
Erhebungen (42) und Vertiefungen (43) aufweist, die über verrundete Flanken (44) ineinander
übergehen.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stößel (9) einen Zahnkranz (14) aufweist, in dem der Drehantrieb (16) eingreift.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) ortsfest ist und/oder mit dem Zylinderkopf (4) oder mit
einem mit dem Zylinderkopf (4) verbundenen Teil einstückig verbunden ist.
4. Ventiltrieb nach mindesten einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) drehbeweglich gelagert ist und/oder gegenüber der Mittelachse
des Stößels im oder gegen den Uhrzeigersinn drehbeweglich verstellbar ist.
5. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Profilierung der Stirnfläche (13) mit zunehmenden Abstand zur Mittelachse
(Y-Y) ändert, wobei die Erhebungen (42) in Richtung zur Mittelachse (Y-Y) im Querschnitt
gesehen kleiner werden, so daß in deren Zenit (46) eine Art geneigte Ebene gebildet
ist, die sich in Richtung zur Mittelachse (Y-Y) neigt, und wobei die Vertiefungen
(43) von der Mittelachse (Y-Y) weggerichtet größer werden.
6. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) einerseits an der profilierten Stirnfläche (13) und andererseits
an einem Gegenlager (34) anliegt.
7. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) in Richtung zur Mittelachse (Y-Y) und von dieser weggerichtet
stufenlos bewegbar ist und in Umfangsrichtung des Stößels (9) starr ist.
8. Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) als Lager ausgestaltet ist.
9. Ventiltrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß
das Steuerelement (36) als Scheibe ausgestaltet ist, die eine zur profilierten
Stirnfläche (13) komplementäre Profilierung aufweist.
10. Ventiltrieb nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich mindestens ein Stößel (9) über einen Zahnkranz (14) mit einem Zahnkranz (14)
eines mindestens zweiten Stößels (9) in Eingriff befindet.
11. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stößel (9) mehr als eine profilierte Stirnfläche (13) aufweist.
12. Ventiltrieb nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stößel (9) mittels eines zweiten Steuerelementes (36) in Drehachsenrichtung
zwangsgeführt wird.
13. Verfahren zum Ventiltrieb nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem Ventil
(2) dem ein Stößel (9) mit einer profilierten Stirnfläche (13) zugeordnet ist, wobei
zumindest ein Steuerelement (36) auf die profilierte Stirnfläche (13) einwirkt, so
daß der Stößel (9) entlang seiner Mittelachse (Y-Y) bewegt wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Stößel (9) mittels eines Drehantriebs (16) vollumfänglich um seine Mittelachse
(Y-Y) gedreht wird, wobei sich der Stößel (9) gleichzeitig translatorisch entlang
seiner Mittelachse (Y-Y) bewegt, und wobei die Stirnfläche (13) ein Wellenprofil mit
alternierenden Erhebungen (42) und Vertiefungen (43) aufweist, die über verrundete
Flanken (44) ineinander übergehen.
14. Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Stirnfläche (13) unter dem Steuerelement (36) dreht, wobei das Steuerelement
(36) alternierend mit Erhebungen (42) und Vertiefungen (43) der Stirnfläche (13) in
Kontakt steht, und wobei das Steuerelement (36) kraftschlüssig zum einen an der Stirnfläche
(13) und zum anderen an einem Gegenlager (34) anliegt, so daß mittels der alternierenden
Erhebungen (42) und Vertiefungen (43) eine Hubbewegung des Stößels (9) entlang seiner
Mittelachse (Y-Y) erzeugt wird, die auf das Ventil (2) übertragen wird.

