MECHANISCH STEUERBARER VENTILTRIEB SOWIE MECHANISCH STEUERBARE VENTILTRIEBANORDNUNG

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung für mindestens eine mehrzylindrige Reihe einer Brennkraftmaschine, die mindestens zwei Zylinder aufweist, in denen jeweils mindestens ein Gaswechselventil vorgesehen ist, auf das jeweils eine Übertragungsanordnung mittels einer Stirnfläche angreift, wobei die Übertragungsanordnung im Zylinderkopf mittels Lagermittel beweglich gelagert ist und wobei die Übertragungsanordnung mit einer Ventilhubverstelleinrichtung und einer Nockenwelle in Wirkverbindung steht, wobei die Ventilhubverstelleinrichtung drehbare Verstellorgane mit mindestens einem Exzenterorgan aufweist, das auf die Übertragungsanordnung entgegen einer Vorspannkraft eines Federorgans einwirkt, derart, dass verschiedene Ventilhubpositionen einstellbar sind, wobei die Ventilhubverstelleinrichtung mindestens einen Aktuator für einen Zylinder aufweist, derart, dass verschiedene Ventilhubpositionen, wie zum Beispiel Nullhub, Teilhub und Vollhub einstellbar sind.

[0002] Ventiltriebe sowie derartige Ventiltriebanordnungen sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. So offenbart beispielsweise die EP 638 706 A1 zur Steuerung bzw. Regelung des Ventilhubes eine in einem Zylinderkopf drehbar gelagerte Exzenterwelle, die auf die Übertragungsanordnung derartig einwirkt, dass auf einfache Weise Ventilhübe zwischen 0 und maximal eingestellt werden können. Durch diese Maßnahme kann der Verbrennungsprozess gut dem jeweiligen Betriebszustand der Brennkraftmaschine angepasst werden. Darüber hinaus ist es aus der DE 10 2004 003 327 A1 bekannt, bei einer Ventiltriebanordnung Verstellorgane vorzusehen, die unabhängig voneinander verstellt werden können mit dem Ziel, einzelne Zylinder für bestimmte Betriebszustände still zu legen. Desweiteren ist aus der EP 1 760 278 A2 ein Ventiltrieb bekannt, der ein Exzenterorgan besitzt, das verschiedene Kurvenverläufe insbesondere für den Teilhub und den Vollhub, aufweist. Ein Nullhub-Kurvenverlauf wird durch das Verstellorgan dabei ebenfalls ermöglicht.

[0003] Diese bekannten Ventiltriebe/Ventiltriebanordnungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass eine Verstellung des Ventilhubes über die Exzenterorgankurve sehr genau erfolgen muss. Außerdem ist die Variabilität der Ventilhubeinstellungen bei den bekannten Ventiltriebanordnungen bei einer teilweisen Zylinderabschaltung sehr eingegrenzt, was wiederum zu einem erhöhten Kraftstoffverbrauch und damit auch zu höheren Emissionswerten führt. Aus der DE 10 2010 048 709 B4 und der DE 2006 033 559 A1 sind Lösungen für Ventiltriebanordnungen bekannt, bei denen das Verstellorgan in Umfangsrichtung mindestens ein Exzenterorgan aufweist. Aber auch hiermit ist eine schnelle Verstellung bei einer Motordrehzahl von beispielsweise 3000/min innerhalb einer Grundkreisphase der Nockenwelle von maximalem Hub zu minimalem Hub nicht zu realisieren.

[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ventiltrieb bzw. eine Ventiltriebanordnung zu schaffen, der/die den o.g. Nachteil auf einfache und kostengünstige Weise vermeidet.

[0005] Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass jedem Zylinder mindestens ein Aktuator zugeordnet ist, wobei die Aktuatoren über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe mit dem Verstellorgan wirkverbunden sind, wobei das Zahnradgetriebe aus einem geradverzahnten Stirnradgetriebe und einem Schneckenradgetriebe aufgebaut ist, wobei eine Schneckenradwelle vorgesehen ist und wobei das Verstellorgan zumindest teilweise als Schneckenrad ausgebildet ist.. Auf diese Weise ist es zunächst möglich in der lastfreien Grundkreisphase das Gaswechselventil eines Ventiltriebs an zu steuern. Darüber hinaus wird eine kostengünstige Lösung geschaffen, den Kraftstoffverbrauch und die Emissionswerte eines Verbrennungsmotors durch die Erhöhung der Variabilität eines Gaswechselventils zu senken, wobei der Aktuator von den Axialkräften an der Zwischenwelle entkoppelt ist.

[0006] Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform wird dadurch geschaffen, dass die Untersetzung zwischen 5/1 und 10/1 beträgt. Hierdurch kann ein kleiner kostengünstiger Aktuator mit geringen Massenträgheiten eingesetzt werden. Zudem wird hierdurch das Problem der Massenträgheiten noch weiter gemindert, da sich die Aktuatordrehzahl vermindern kann. In einer besonderen Ausführungsform ist die Schneckenradwelle oberhalb und unterhalb des Verstellorgans gelagert. Desweiteren kann in vorteilhafter Weise das Verstellorgan ein als Steuernocken ausgebildetes Exzenterorgan aufweisen.

[0007] Eine besonders vorteilhafte mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung wird darüber hinaus dadurch geschaffen, dass jede Übertragungsanordnung mindestens eine Schwenkhebelanordnung und mindestens einen Kipphebel aufweist, wobei ein Schwenkhebel der Schwenkhebelanordnung mit einer Stirnfläche an dem Gaswechselventil angreift und der Kipphebel in Wirkverbindung mit der Ventilhubverstelleinrichtung und einer Nockenwelle steht und über eine Arbeitskurve an dem Schwenkhebel angreift.

[0008] Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert, hierin zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Darstellung einer erfinderischen Ventiltriebanordnung, und

Figur 2 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ventiltriebes mit einer Übertragungsanordnung.

[0009] Figur 1 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Ventiltriebanordnung 10 eines 4-Zylinder-Reihenmotors mit einer Gaseinlassseite 12 und einer Gasauslassseite 14, die jeweils auf bekannte Weise einem nicht dargestellten Zylinder zugeordnet sind. Der Übersichtlichkeit halber sind Gaseinlass- und Gasauslassventile weggelassen worden. Bei der nachfolgenden Beschreibung soll sich doch auf eine Gaseinlassseite 12 beschränkt werden. Den nicht dargestellten Gaseinlassventilen sind auf bekannte Weise Schwenkhebelanordnungen 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 zugeordnet, wobei jeweils ein Schwenkhebelanordnung mit einem Gaswechselventil in Wirkverbindung steht. Die Schwenkhebelanordnungen 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 sind Teil von acht Übertragungsanordnungen 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46, auf, denen jeweils eine Schwenkhebelanordnung 16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30 zugeordnet ist. Dabei sind die Übertragungsanordnungen 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 auf bekannte Weise im Zylinderkopf mittels nicht weiter dargestellten Lagermitteln gelagert. Darüber hinaus stehen die Übertragungsanordnungen 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 auf bekannte Weise mit einer Nockenwelle 48 in Wirkverbindung. Außerdem ist jede Übertragungsanordnung 32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46 durch Verstellorgane 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, die jeweils ein Exzenterorgan 51 aufweisen (siehe hierzu Figur 2), einer Ventilhubverstelleinrichtung 66 derart ansteuerbar, dass ein geringerer, höherer Ventilhub oder gar eine Abschaltung der Gaseinlassventile einstellbar ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Exzenterorgan 51 eines jeden Verstellorganes 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 als Steuernocken ausgeführt, wobei jeweils zwei Verstellorgane 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64 auf einem Wellenabschnitt 68, 70, 72, 74 vorgesehen sind. Hierbei steht jeder Wellenabschnitt 68, 70, 72, 74 mit einem Aktuator 76, 78, 80, 82 in Wirkverbindung. Die Ventilhubverstelleinrichtung 66 besteht im vorliegendem Ausführungsbeispiel bezogen auf die Gaseinlassseite 12 also aus vier Aktuatoren 76, 78, 80, 82, vier Wellenabschnitten 68, 70, 72, 74 mit jeweils zwei Verstellorgane 50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64, wobei die Wellenabschnitte 68, 70, 72, 74, wie unter Figur 2 erläutert, getriebetechnisch mit den Aktuatoren 76, 78, 80, 82 gekoppelt sind.

[0010] Im Detail weist eine Übertragungsanordnung 32 eine Schwenkhebelanordnung 16 mit einem Schwenkhebel 84 sowie einem Kipphebel 86 auf, wobei der Schwenkhebel 84 auf bekannte Weise mit einer Stirnfläche an einem Gaseinlassventil angreift und der Kipphebel 86 in Wirkverbindung mit der Ventilhubverstelleinrichtung 66 und der Nockenwelle 48 steht. Dabei greift das Verstellorgan 50 der Ventilhubverstelleinrichtung 66 entgegen einer Vorspannkraft einer nicht dargestellten Feder an einem Angriffsorgan 88 (beispielsweise eine Rolle) des Kipphebels 86 an. Der Kipphebel 86 greift mit einer nicht weiter dargestellten Arbeitskurve 90 (siehe hierzu Figur 2) an dem Schwenkhebel 84 an. Auf der gegenüber gelegenen Seite sind Führungsrollen 92, 94 angeordnet, mit denen der Kipphebel 86 in zwei Kulissen 96, 98 geführt ist. In den Kulissen 96, 98 geführten Führungsrollen 92, 94 (siehe hierzu Figur 2) sind wiederum auf einer Welle 100 gelagert, wobei zwischen den Führungsrollen 92, 94 noch eine Rolle 102 auf der Welle 100 angeordnet ist, die wiederum mit der Nockenwelle 48 in Wirkverbindung steht. Ein Nocken 104 der Nockenwelle 48 steht also mit zwei Übertragungsanordnungen in Wirkverbindung.

[0011] Figur 2 zeigt nun in einer Seitenansicht die Überragungsanordnung 32. Über die Arbeitskurve 90 des Kipphebels 86 erfolgt die Kraftübertragung auf die Schwenkhebelanordnung 16 aufgrund der Nockenwellendrehung der Nockenwelle 48. Hierzu greift ein Nocken 104 der Nockenwelle 48 auf die Rolle 102 an.

[0012] Um eine Ventilhubverstellung durch zu führen, ist der Aktuator 76 vorgesehen, der über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe 106 mit dem Wellenabschnitt 68 und damit mit dem Verstellorgan 50 wirkverbunden ist. Das Zahnradgetriebe 106 besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus einem geradverzahnten Stirnradgetriebe 108 und einem Schneckenradgetriebe 110, wobei eine Schneckenradwelle 112 vorgesehen ist, deren Schraubengang über ein Schneckenrad 114 mittelbar über den Wellenabschnitt 68 mit dem Verstellorgan 50 in Eingriff steht. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird hierdurch eine Untersetzung von 7:1 gewährleistet. Dadurch, dass die Schneckenradwelle 112 oberhalb und unterhalb des Verstellorgans 50 über Lagermittel 116, 118 gelagert ist, wird die Biegesteifigkeit erhöht.

Ansprüche

1. Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung für mindestens eine mehrzylindrige Reihe einer Brennkraftmaschine, die mindestens zwei Zylinder aufweist, in denen jeweils mindestens ein Gaswechselventil vorgesehen ist, auf das jeweils eine Übertragungsanordnung (32, 34, 36, 38, 40, 42 44, 46) mittels einer Stirnfläche angreift, wobei die Übertragungsanordnung (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) im Zylinderkopf mittels Lagermittel beweglich gelagert ist und wobei die Übertragungsanordnung (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) mit einer Ventilhubverstelleinrichtung (66) und einer Nockenwelle (48) in Wirkverbindung steht, wobei die Ventilhubverstelleinrichtung (66) drehbare Verstellorgane (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) mit mindestens einem Exzenterorgan (51) aufweist, das auf die Übertragungsanordnung (32) entgegen einer Vorspannkraft eines Federorgans einwirkt, derart, dass verschiedene Ventilhubpositionen einstellbar sind, wobei die Ventilhubverstelleinrichtung (66) mindestens einen Aktuator (76, 78, 80, 82) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Zylinder mindestens ein Aktuator (76, 78, 80, 82) zugeordnet ist, wobei die Aktuatoren (76, 78, 80, 82) über ein Untersetzungs-Zahnradgetriebe (106) mit dem Verstellorgan (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) wirkverbunden sind, wobei das Zahnradgetriebe (106) aus einem geradverzahnten Stirnradgetriebe (108) und einem Schneckenradgetriebe (110) aufgebaut ist, wobei eine Schneckenradwelle (112) vorgesehen ist und wobei das Verstellorgan (50) zumindest teilweise als Schneckenrad (114) ausgebildet ist.

2. Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Untersetzung zwischen 5/1 und 10/1 beträgt.

3. Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenradwelle (112) oberhalb und unterhalb des Verstellorgans (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) über Lagermittel (116, 118) gelagert ist.

4. Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellorgan (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) ein als Steuernocken ausgebildetes Exzenterorgan (51) aufweist.

5. Mechanisch steuerbare Ventiltriebanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede Übertragungsanordnung (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) mindestens eine Schwenkhebelanordnung (16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30) und mindestens einen Kipphebel (86) aufweist, wobei ein Schwenkhebel (84) der Schwenkhebelanordnung (16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30) mit einer Stirnfläche an dem Gaswechselventil angreift und der Kipphebel (86) in Wirkverbindung mit der Ventilhubverstelleinrichtung (66) und einer Nockenwelle (48) steht und über eine Arbeitskurve (90) an dem Schwenkhebel (84) angreift.

Claims

1. Mechanically controllable valve drive assembly for at least one multicylinder row of an internal combustion engine with at least two cylinders, each of which is provided with at least one gas exchange valve respectively engaged by a transmission arrangement (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) by means of an end face, wherein the transmission arrangement (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) is movably supported in the cylinder head by bearing means, and wherein the transmission arrangement (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) is operatively connected to a valve lift adjustment means (66) and a camshaft (48), wherein the valve lift adjustment means (66) comprises rotatable adjustment elements (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) with at least one eccentric element (51) which acts on the transmission arrangement (32) against the pre-tensioning force of a spring element such that different valve lift positions can be set, wherein the valve lift adjustment means (66) comprises at least one actuator (76, 78, 80, 82), characterized in that each cylinder has at least one actuator (76, 78, 80, 82) assigned thereto, wherein the actuators (76, 78, 80, 82) are operatively connected to the adjustment element (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) via a reduction gearing (106), wherein the gearing (106) is formed by a straight spur gearing (108) and a worm gearing (110), wherein a worm gear shaft (112) is provided, and wherein the adjustment element (50) is at least partly configured as a worm gear (114).

2. Mechanically controllable valve drive assembly of claim 1, characterized in that the reduction is between 5/1 and 10/1.

3. Mechanically controllable valve drive assembly of claim 2, characterized in that the worm gear shaft (112) is supported above and below the adjustment elements (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) by bearing means (116, 118).

4. Mechanically controllable valve drive assembly of one of the preceding claims, characterized in that the adjustment element (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) comprises an eccentric element (51) designed as a control cam.

5. Mechanically controllable valve drive assembly of one of claims 1 to 4, characterized in that each transmission arrangement (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) comprises at least one pivot lever arrangement (16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30) and at least one rocker lever (86), wherein one pivot lever (84) of the pivot lever arrangement (16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30) engages the gas exchange valve with an end face and the rocker lever (86) is operatively connected with the valve lift adjustment means (66) and a camshaft (48) and engages the pivot lever (84) via a working cam (90).

Revendications

1. Système de commande de soupape à commande mécanique destiné à au moins une rangée à plusieurs cylindres d'un moteur à combustion interne, comprenant au moins deux cylindres, dans lesquels au moins une soupape d'échange de gaz est respectivement prévu, sur laquelle agit, respectivement, un ensemble de transmission (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) par une face avant, ledit ensemble de transmission (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) étant supporté de manière à être mobil dans la tête du cylindre par des moyens de support, et ledit ensemble de transmission (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) étant en liaison active avec un moyen d'ajustage de la levée des soupapes (66) et un arbre à cames (48), ledit moyen d'ajustage de la levée des soupapes (66) comprenant des organes d'ajustage (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) rotatifs avec au moins un organe excentrique (51) agissant sur ledit ensemble de transmission (32) à l'encontre d'une force de précontrainte d'un organe de ressort, de sorte que différentes positions de levée des soupapes peuvent être ajustées, ledit moyen d'ajustage de la levée des soupapes (66) comprenant au moins un actionneur (76, 78, 80, 82), caractérisé en ce que chaque cylindre est associé à au moins un actionneur (76, 78, 80, 82), lesdits actionneurs (76, 78, 80, 82) étant en liaison active avec ledit organe d'ajustage (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) par un engrenage réducteur (106), ledit engrenage (106) étant formé par un engrenage cylindrique à denture droite (108) et un engrenage à vis sans fin (110), un arbre de vis sans fin (112) étant prévu, et ledit organe d'ajustage (50) étant au moins partiellement réalisé en forme d'une vis sans fin (114).

2. Système de commande de soupape à commande mécanique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux de réduction se situe entre 5/1 et 10/1.

3. Système de commande de soupape à commande mécanique selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit arbre de vis sans fin (112) est supporté au-dessus et au-dessous dudit organe d'ajustage (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) par des moyens de support (116, 118).

4. Système de commande de soupape à commande mécanique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit organe d'ajustage (50, 52, 54, 56, 58, 60, 62, 64) comprend un organe excentrique (50) en forme d'un came de commande.

5. Système de commande de soupape à commande mécanique selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que chaque ensemble de transmission (32, 34, 36, 38, 40, 42, 44, 46) comprend au moins un ensemble de levier pivotant (16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30) et au moins un levier basculant (86), un levier pivotant (84) dudit ensemble de levier pivotant (16, 18, 20, 22, 24, 26, 28, 30) engageant la soupape d'échange de gaz par une face avant, et ledit levier basculant (86) étant en liaison active avec ledit moyen d'ajustage de la levée des soupapes (66) et un arbre à cames (48) et engageant ledit levier basculant (84) par une courbe de travail (90).

Zeichnung