|
(11) | EP 1 383 988 B1 |
| (12) | EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
|
|
| (54) |
STEUEREINRICHTUNG FÜR GASWECHSELVENTILE EINES VERBRENNUNGSMOTORS CONTROL DEVICE FOR A GAS EXCHANGE VALVE IN AN INTERNAL COMBUSTION ENGINE DISPOSITIF DE COMMANDE DE SOUPAPES D'ECHANGE GAZEUX D'UN MOTEUR A COMBUSTION INTERNE |
|
|
|||||||||||||||||||||||||||||||
| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Steuereinrichtung für Gaswechselventile eines Verbrennungsmotors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
[0003] Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, eine gattungsgemaße Steuereinrichtung mit hoher Fertigungsgenauigkeit bei einfacher Herstellbarkeit zu schaffen.
[0004] Gelöst wird dieses Problem durch eine Steuereinrichtung mit sämtlichen Merkmalen des Patentanspruchs 1. Danach liegen alle wesentlichen Teile der Steuereinrichtung innerhalb einer kreiszylindrischen Ausnehmung, das heißt einer um 360 Winkelgrad kreiszylindrisch umlaufenden Ausnehmung.
[0006] Danach kann die Verstellung der verstellbar in dem Gehause der Steuereinrichtung gelagerten Kurvenbahn des Kurvengelenkes dadurch geschehen, dass die Kurvenbahn in eine Kulisse eingeformt ist und diese Kulisse über beispielsweise ein Zahnradgetriebe verstellt wird.
[0007] Als Antriebselemente konnen eingesetzt werden eine konventionelle Nockenwelle, ein Exzenter- oder auch ein desmodromischer Antrieb mit vollstandiger Zwangsfuhrung des Ubertragungselementes.
[0009] In dieser zeigen in schematischen Darstellungen in jeweils der Form einer Ansicht auf eine in einer kreiszylindrischen Ausnehmung eines Zylinderkopfes montierten Steuereinrichtung
- Fig. 1
- eine Steuereinrichtung mit einer üblichen Nockenwelle und einem durch einen Schlepphebel betätigten Gaswechselventil,
- Fig. 2
- eine Steuereinrichtung nach Fig. 1, bei der die Nockenwelle durch einen Exzenterantrieb ersetzt ist,
- Fig. 3
- eine Steuereinrichtung mit einer üblichen Nockenwelle und einem Tassenstoßel als Betätigungselement eines Gaswechselventiles anstelle des Schlepphebels nach Fig. 1.
[0010] Die Steuereinrichtung nach Fig. 1 arbeitet mit einer ublichen Nockenwelle 1 als Antriebselement und einem Schlepphebel 2 als Betatigungselement eines Gaswechselventiles 3. Die gesamte Steuereinrichtung ist innerhalb einer kreiszylindrischen Ausnehmung 4 eines einstückig ausgeführten Bereiches eines Zylinderkopfes 5 angeordnet.
[0011] Von dem Gaswechselventil 3 ist lediglich der mit dem Schlepphebel 2 direkt in Verbindung stehende Bereich zusammen mit einer Ventilfeder 6 gezeichnet.
[0012] Die als Antriebselement dienende Nockenwelle 1 ist über einen geteilten Lagerbock 7 auf der inneren kreiszylindrischen Mantelflache der Ausnehmung 4 angeordnet.
[0013] Von der Nockenwelle 1 steht ein von dieser angetriebener Nocken 8 mit einem Übertragungselement 9 über ein Kurvengelenk 10 in Verbindung. Innerhalb des Kurvengelenkes 10 bildet eine an dem Übertragungselement 9 drehbar gelagerte erste Rolle 11 den dortigen Anlagebereich dieses Kurvengelenkes 10. Das Ubertragungselement 9 ist über ein Drehgelenk 12 mit dem Schlepphebel 2 verbunden. Dieser Schlepphebel 2 stützt sich an seinem von dem Ventil 3 entfernten Ende an einem Abstutzelement 13 schwenkbar ab. Dieses Abstutzelement 13 ist über ein mit diesem zusammenwirkendes Lagerelement 14 direkt am kreiszylindrischen Innenumfang der Ausnehmung 4 gelagert und kann mit einer Ventilspielausgleichseinrichtung kombiniert sein beziehungsweise mit einer solchen zusammenwirken.
[0014] Die Drehachse des Drehgelenkes 12 des Schwenkhebels 2 fällt bei geschlossenem Gaswechselventil 3 mit der Achse der kreiszylindrischen Ausnehmung 4 zusammen.
[0015] Das Ubertragungselement 9 steht über ein weiteres Kurvengelenk 15 mit dem Gehäuse der Steuereinrichtung, das heißt hier dem Zylinderkopf 5 in Verbindung. Dabei ist an diesem Gehause bzw. dem Zylinderkopf 5 an der kreiszylindrischen Mantelflache der Ausnehmung 4 eine Kulisse 16, an dem der Kurvengelenkbereich des Ubertragungselementes 9 angreift, in Umfangsrichtung der Zylindermantelfläche der Ausnehmung 4 verschiebbar gelagert.
[0016] Der Anlagebereich des Kurvengelenkes 15 des Ubertragungselementes 9 ist als eine am Übertragungselement 9 drehbar gelagerte zweite Rolle 17 ausgebildet, während der Anlagebereich an der Kulisse 16 als eine Kurvenbahn mit einer besonderen Form ausgestaltet ist. Die besondere Form der Kurvenbahn besteht darin, dass ein erster Bereich 18 mit einer zu der kreiszylindrischen Innenmantelfläche der Ausnehmung 4 konzentrischen Mantelflache vorgesehen ist, an den sich ein zweiter für den Hub des Gaswechselventiles 3 maßgeblicher Ventilhubbereich 19 anschließt. In der Zeichnung sind die maximal möglichen Verschiebepositionen alternativ eingetragen durch eine Darstellung in durchgezogenen Linien für eine maximale Hublange des betreffenden Gaswechselventils 3 und in unterbrochenen Linien für einen minimalen, beispielsweise Nullhub. Die in Fig. 1 gezeichnete Steuereinrichtung ist für einen mehrzylindrigen Verbrennungsmotor bestimmt und besitzt hierfür eine einstuckige Kulisse 16.
[0017] Durch ein Verschieben der Kulisse 16 in Umfangsrichtung der zylindrischen Mantelflache der Ausnehmung 4 erfolgt eine veranderte Zuordnung der Kurvenbahn mit dem ersten Bereich 18 und dem Ventilhubbereich 19 zu dem Übertragungselement 9. Dadurch können unterschiedliche Ventilhube zwischen den beiden zuvor beschriebenen Hub-Grenzwerten eingestellt werden.
[0018] Fur das Verschieben der Kulisse 16 innerhalb der Ausnehmung 4 kann ein Zahnradgetriebe dienen, das im einfachsten Fall ein in dem Zylinderkopf 5 drehbar gelagertes Zahnritzel 20 ist, das in einem verzahnten Außenbereich 21 der Kulisse 16 kämmt.
[0019] Das Abstutzelement 13 für den Schlepphebel 2 kann mit einer üblichen Ventilspielausgleichseinrichtung kombiniert bzw. ausgestattet sein.
[0021] Die Nockenwelle 1 mit Nocken 8 als Antriebselement wirkt über das Kurvengelenk 10 auf das Übertragungselement 9 ein, das über das weitere Kurvengelenk 15 an der innerhalb des Zylinderkopfes 5 verstellbaren Kulisse 16 gefuhrt wird und mittels des an dem Ubertragungselement 9 zusatzlich angelenkten Schlepphebels 2 das Gaswechselventil 3 betätigt. Der Ventilhub richtet sich nach der eingestellten Position der Kulisse 16, wobei ein Ventilhub lediglich bei einer Position der Kulisse 16 erzeugt werden kann, bei der das Kurvengelenk 15 innerhalb des Ventilhubbereiches 19 der Kulisse 16 wirksam arbeitet.
[0022] Auf das Übertragungselement 9 kann eine nicht gezeichnete Feder zur federbelasteten Anlage des Übertragungselementes 9 an die Nockenwelle 1 sowie die Kulisse 16 einwirken.
[0023] Ebenso ist denkbar, dass durch geeignete Anschlage für das Ubertragungselement 9 zwischen dem Grundkreisbereich des Nockens 8 der Nockenwelle 1 und der ersten Rolle 11 am Ubertragungselement 9 ein geringfügiges Spiel eingestellt wird, um die Reibungsverluste des Systems zu reduzieren. In diesem Fall ist ebenfalls eine Rückstellkraft durch beispielsweise eine Feder erforderlich.
[0024] Alle positionsbestimmenden Bauelemente der Steuereinrichtung, namlich der Lagerbock 7 der Nockenwelle 1, das Lagerelement 14 des Abstutzelementes 13 sowie die Kulisse 16 mit der an dieser befindlichen Kurvenbahn des Kurvengelenkes 15 sind direkt an dem zylindrischen Innenmantel der in dem Zylinderkopf 5 vorgesehenen Ausnehmung 4 ausgerichtet und gelagert. Insbesondere die Kulisse 15 ist ein in sich stabiles und in dem Zylinderkopf verformungsfrei gelagertes Bauelement. Der einstückig gezeichnete Bereich des Zylinderkopfes 5 kann zur einfacheren Montage der Steuereinrichtung geteilt ausgeführt sein. Auch kann es ausreichend sein, daß die Ausnehmung 4 nicht über den gesamten Umfang geschlossen ist, das heißt die erfindungsgemäßen Vorteile können auch bereits mit einer lediglich auf einer unterhalb 360°-Umfang beschrankten kreiszylindrischen Ausnehmung erreicht werden.
[0025] Die Ausführung nach Fig. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 1 lediglich dadurch, dass anstelle einer üblichen Nockenwelle 1 ein Exzenterantrieb 22 eingesetzt ist. In der Fig. 2 ist daher lediglich dieses Bauteil mit dem betreffenden Bezugszeichen versehen, wahrend alle anderen Bauteile als mit denjenigen nach der Ausführung in Fig. 1 gleichartig bezugszeichenfrei sind.
[0026] Bei der Ausführung nach Fig. 3 ist das Betätigungselement für das Gaswechselventil 3 kein Schlepphebel 2, sondern eine Tassenstößeleinrichtung 23, die unter anderem mit einer Ventilspielausgleichsvorrichtung 24 kombiniert ist. Die Anlenkung der Tassenstößeleinrichtung 23 an das Übertragungselement 9 erfolgt in einer Drehachse, die derjenigen des Schwenkhebels 2 in Fig. 1 entspricht. Soweit in Fig. 3 bei den einzelnen Bauteilen keine Bezugszeichen angegeben sind, stimmen diese mit denjenigen in Fig. 1 grundsätzlich uberein.
- mindestens ein Antriebselement (1, 22),
- jeweils ein Gaswechselventil (3) betätigende Betätigungselemente (2, 23),
- jeweils ein zwischen dem mindestens einen Antriebselement (1, 22) und einem auf jeweils ein Gaswechselventil (3) einwirkenden Betätigungselement (2, 23) angelenktes Ubertragungselement (9),
- jeweils ein Kurvengelenk (15) zwischen den Übertragungselementen (9) und einem Bereich eines Gehäuses (5) der Steuereinrichtung, bei dem ein erster, an dem Ubertragungselement (9) befindlicher Anlagebereich und ein zweiter in dem Gehäusebereich vorgesehener Anlagebereich während des Motorbetriebs gegeneinander verstellbar sind, bei der
- der an dem Gehäuse (5) gelagerte zweite Anlagebereich des Kurvengelenkes (15) des Übertragungselementes (9) als eine die Bewegungsbahn des Übertragungselementes (9) beeinflussende verstellbare Kurvenbahn ausgebildet ist, während der erste an dem Übertragungselement (9) vorgesehene Anlagebereich keinen veränderbaren Einfluss auf die Bewegungsbahn des jeweiligen Übertragungselementes (9) ausüben kann,
- der zweite Anlagebereich des Kurvengelenkes (15) gebildet wird durch die radiale Innenfläche einer bogenförmig ausgebildeten Kulisse (16),
- die Kulisse (16) mit einer radial außen gelegenen kreiszylindrischen Umfangsfläche in einer komplementär ausgebildeten Fuhrungsfläche des Gehäuses (5) der Steuereinrichtung in Umfangsrichtung verschiebbar abgestützt ist,
dadurch gekennzeichnet,dass das Gehäuse (5) der Steuereinrichtung mit einer kreiszylindrischen Ausnehmung (4) versehen ist, an deren Innenumfang zumindest das Antriebselement (1, 22 ), jeweils ein Abstützungslager (14) für die Betätigungselemente (2, 23) sowie die Kulisse (16) radial definiert gelagert sind.
dadurch gekennzeichnet,
dass zur Verschiebung der Kulisse (16) in Kreisbogenrichtung ein in dem Gehause (5) gelagertes Zahnritzel (20) mit einer an der Kulisse (16) vorgesehenen Verzahnung (21) zusammenwirkt.
dadurch gekennzeichnet,
dass für die Betätigung mehrerer in Reihe liegender Gaswechselventile (3) lediglich eine einstückig ausgebildete, verstellbare Kulisse (16) vorgesehen ist.
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gehause (5) der Steuereinrichtung ein Bereich des Zylinderkopfes des Verbrennungsmotors ist.
- at least one driving element (1, 22),
- actuating elements (2, 23) each of which actuates a gas exchange valve (3),
- a transmission element (9) which is hinge-connected between the at least one driving element (1, 22) and an actuating element (2, 23) acting on one gas exchange valve (3) each,
- a curve joint (15) between the transmission elements (9) and an area of a housing (5) of the control device, in which a first bearing area which is provided on the transmission element (9) and a second bearing area which is provided in the housing area or adjustable with respect to one another during operation of the engine,
- the second bearing area of the curve joint (15) of the transmission element (9), said bearing area being supported on the housing (5), is designed as an adjustable curve path which influences the path of movement of the transmission element (9) while the first bearing area, which is provided on the transmission element (9) cannot exert any variable influence on the path of movement of the respective transmission element,
- the second bearing area of the curve joint (15) is formed by the radial inside surface of an arc-shaped link element (16),
- the link element (16) is supported so that it is displaceable in the peripheral direction in a complementary guide surface of the housing of the control device, with a circular cylindrical peripheral surface that is on the outside radially.
characterized in thatthe housing (5) of the control device is provided with a circular cylindrical recess (4), the inside circumference of which at least the driving element (1, 22), a supporting bearing (14) for the actuating elements (2, 23) and the link element (16) are supported in a radially defined position.
characterized in that
for displacement of the link element (16) in the direction of the circular arc, a toothed pinion (20) mounted in the housing (5) cooperates with gear teeth (21) provided on the link element (16).
characterized in that
only one adjustable link element (16), which is designed in one piece is provided for actuation of a plurality of gas exchange valves (3) which are arranged in a row.
characterized in that
the housing of the control device is an area of the cylinder head (5) of the combustion engine.
- au moins un élément de commande (1, 22),
- des éléments d'actionnement (2, 23) actionnant chacun une soupape d'échange gazeux (3),
- un élément de transmission (9) respectivement articulé entre le au moins élément de commande (1, 22) et un élément d'actionnement (2, 23) agissant chacun sur une soupape d'échange gazeux (3),
- une articulation à cames (15) respectivement comprise entre les éléments de transmission (9) et une zone d'un carter (5) du dispositif de commande, avec laquelle une première zone de contact, située sur l'élément de transmission (9), et une seconde zone de contact, prévue dans la zone du carter, sont mobiles l'une par rapport à l'autre pendant le fonctionnement du moteur, dispositif dans lequel
- la seconde zone de contact, montée sur le carter (5), de l'articulation à cames (15) de l'élément de transmission (9) est réalisée sous forme de trajectoire de cames mobile influençant la trajectoire de déplacement de l'élément de transmission (9), tandis que la première zone de contact, prévue sur l'élément de transmission (9), ne peut exercer aucune influence modifiable sur la trajectoire de déplacement de l'élément de transmission (9) respectif,
- la seconde zone de contact de l'articulation à cames (15) est formée par la surface intérieure radiale d'une coulisse (16) réalisée en forme d'arc,
- la coulisse (16) est supportée avec une possibilité de déplacement dans la direction circonférentielle par une surface périphérique cylindrique circulaire, placée dans la direction radiale externe, dans une surface de guidage complémentaire du carter (5) du dispositif de commande,
caractérisé en ce quele carter (5) du dispositif de commande est muni d'un creux (4) cylindrique circulaire, sur le pourtour intérieur duquel sont montés de façon définie dans la direction radiale au moins l'élément de commande (1, 22), un palier d'appui respectif (14) pour les éléments d'actionnement (2, 23), ainsi que la coulisse (16).