DE3212663A1

DE3212663A1 - Nockenwelle mit variablen steuerzeiten

Info

Publication number: DE3212663A1
Application number: DE19823212663
Authority: DE
Inventors: Harry 6200 Wiesbaden Martin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-04-05
Filing date: 1982-04-05
Publication date: 1983-10-13

Description

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Beschreibung

Nockenwelle mit variablen Steuerzeiten.

Me Erfindung betrifft eine Nockenwelle für die Ventilsteuerung von Otto- und Dieselmotoren»

Eine Nockenwelle für Otto- und Dieselmotoren soll die Aus- und Einlaßkanäle zum Zylinder hin öffnen und schließen und zwar derart, daß im Einklang mit der Bewegung des Kolbens im jeweiligen Arbeitstakt die Frisch- bzw. Abgase in den Zylinder ein-bzw. austreten können und daß der Zylinder während eines bestimmten Zeitraums verschlossen is;fc.

Bei den mir bekannten, bei Otto- und Dieselmotoren verwendeten, Nockenwellen sind die Nocken auf der Welle fest angeordnet, sodaß Aus» und Einlaßzeitpunkt, d_oh„ Beginn und Ende der Öffnungsperiode und somit die Dauer der Öffnungsperiode immer gleich bleiben bezüglich des parallel, dazu verlaufenden Arbeitstaktes des Kolbens» D„h. zu einer jeweiligen Stellung des Kolbens ( Takt berücksichtigt ) gehört immer eine bestimmte, gleiche Stellung der Nockenwelle, gleichgültig mit welcher Drehzahl der Motor läuft.

Wie bekannt ist, sind die Steuervorgänge nur in einem bestimmten Drehzahlbereich ideal, da die Frisch- und Abgase bestimmtes Strömungsverhalten zeigen und den sich ändernden Druckverhaltnissen im Zylinder mit einer gewissen Trägheit begegnen.

D.h. einerseits, bei relativ hohen Drehzahlen müssen den Gasen die Ein- und Ausströmwege relativ frühzeitig geöffnet v/erden und die Öffnungszeit relativ lang sein, damit eine Srömung in Gang kommt und genügend Gas strömt bis der jeweilige Arbeitstakt ein Schließen des Weges erfordert. Dabei kommt es zu Überschneidungen von Aus- und Einlaß, d.h. gleichzeitigem Offensein von Aus- und Einlaßkanal, ohne daß im idealen Drehzahlbereich die Gase einen unerwünschten Weg nehmen.

Hierfür werden Nockenwellen angeboten, die den idealen Arbeitsbereich des Motors eindeutig in relativ hohe Drehzahlbereiehe verlegen.

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Andererseits müssen bei relativ niedrigen Drehzahlen die Ein- und Ausströmv/ege relativ spät geöffnet und früh geschlossen werden, weil die Strömung der Gase den Druckverhältnissen im Zylinder leicht nachkommen kann und eine etwaige Überschneidung der Steuerzeiten zu Gas- und Druckverlust führt.

Auch hierfür und für jeden bei Otto- und Dieselmotor vorkommenden Drehzahlbereich werden Nockenwellen mit festen Steuerzeiten angeboten, die aber die ideale Leistungsausbeute des Motors und eine günstige Brennstoffverwertung nur in einem bestimmten Drehzahlbereich ermöglichen. Außer der Drehzahl können evtl. auch noch zusätzlich Grossen hinzugezogen werden, wie Betriebstemperatur, Belastung oder noch andere.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zu jeder Motordrehzahl ( und evtl. anderweitig abhängig, s.o.) jeweils die geeigneten Steuerzeiten zu liefern.

Die Aufgabe wird erfindungsmäßig dadurch gelöst, daß die Nocken gespreizt werden können.

Das Auf- und Abgleiten des Ventilstößels, bzw. des Teiles, das den Nocken abfährt, erfolgt auf zwei verschiedenen Nocken, die direkt nebeneinander liegen. Diese beiden Nocken sitzen auf zwei konzentrischen Wellen. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigt: Fig. 1 einen Querschnitt durch die Nockenwelle und Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Nockenwelle. Die äußere ist eine Hohlwelle ( Teil 1 Zeichn.), die in ihren Dimensionen im Wesentlichen einer herkömmlichen Nockenwelle entspricht. Sie hat eine Öffnung neben jedem Nocken und trägt je einen Nocken von einem Nöckenpaar sowie die Lager. Diese entsprechen genau den Lagern einer herkömmlichen Welle. Die innere Welle ( Teil 2 Zeichn.), massiv, befindet sich gleitgelagert in der äußeren Welle und trägt den zweiten Nocken von jedem Nockenpaar. D.h. der zweite Nocken ist an der inneren Welle in einer Längshut befestigt und gleitet bei einer Verdrehung der inneren gegen die äußere Welle auf einer konzentrischen, kreisförmigen Gleitfläche der äußeren Welle ( zuletzt genannter Nocken entspricht Teil 3 der Zeichn.) Das Mittelteil des Nockens, das der Befestigung dient, ragt durch eine langlochähnliche Öffnung der äußeren Welle.

Bei der Stellung "0°" sind beide Nocken von axial gesehen deckungsgleich. Bei Verdrehung der Wellen gegeneinander bilden die Symmetrielinien beider Nocken einen Winkel miteinander. Die Flanken, d.h. ihre sich entsprechenden Tangenten bilden nun einen kleineren Winkel ~ der Nocken ist breiter, bzw. steiler, geworden.

Die Verdrehung erfolgt für beide Wellen unabhängig voneinander. Der Ventilstößel ( Teil 4 Zeichn.), der hier Verwendung finden kann, muß eine besondere Form der Gleitfläche haben. Diese ist gekrümmt in Form eines Teilkreises,

dessen Radius der Erhebung des Nockens von der Mittellinie der Welle entspricht. Dies ermöglicht den glatten Übergang von einem Nocken zum anderen»

Zur weiteren Ausgestaltung: Bei der Bestimmung des Nockenprofils muß bedacht werden, daß der Ventilstößel zeitweilig mit seinen Kanten die Flanken des Nockens abfährt anstatt wie herkömmlich mit seinem Zentrum. Dadurch ergeben sich vergleichsweise andere Steuerzeiten, was durch ein angepaßtes Nockenprofil ausgeglichen werden muß. Auch muß der Übergang vom Grundkreis auf die NockenfJanke so gestaltet werden, daß die Überführung des Berührungspunktes zwischen Stößel und Nocken vom Zentrum des Stössels auf seine Kante kontinuierlich erfolgt» Der Ventilstößel muß gegen Verdrehung gesichert werden. Die Längsfixierung der inneren Welle geschieht durch die eingepreßten Nocken»

Die Schmierung der inneren-,¥elle kann dadurch erfolgen, daß Öl durch die ( Haupt-) Lager eintritt»

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß das Öffnen und Schließen der Ventile den verschiedenen Bedingungen, die während verschiedener Motordrehzahlen vorliegen, zeitlich angepaßt werden kann» Dres resultiert in einem besseren Drehmomentverlauf und somit über die Drehzahl in einer besseren Leistungskurve. Der Motor hat in niedrigen Drehzahlen ein hohes Durchsugsvermögen, kann aber auch relativ hohe Drehzahlen erreichen und dort.mit einem relativ hohen Drehmoment aufwarten. Hier muß mit herkömmlichen Nockenwellen immer ein Kompromiß eingegangen werden»

Auch ist mit einer Kraftstoffersparnis zu rechnen im Vergleich zu relativ leistungsstarken Motoren mit herkömmlicher Nockenwelle.

Zum Ausführungsbeispiel und der Zeichnung: Hierauf wurde schon in der Beschreibung der Lösung eingegangen«, Die rechte Längsschnittdarstellung zeigt die "O⁰" Stellung, die linke Querschnittdarst. zeigt eine "20°" Stellung. Dargestellt ist das Segment um einen Nocken» Die Dimensionen bezüglich der Abmessungen entsprechen denen einer herkömmlichen Nockenwelle. Die Lagerung im Motor erfolgt genau wie bei einer herkömmlichen Nockenwelle. Es muß lediglich am Motor Platz für einen Regelmechanismus, der an einem Ende der Welle sitzen itfird, geschaffen werden.

Claims

Patentanspruch 1

Nockenwelle für die Ventilsteuerung von Otto- und Dieselmotoren

dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwelle aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Wellen- einer äußeren Hohlwelle und einer inneren Welle - besteht, von denen jede eine von zwei Nockenhälften trägt.

Die Nockenhälften entstehen dadurch, daß der herkömmliche Nocken senkrecht zur Längsachse der Nockenwelle halbiert wird.

Patentanspruch 2

Ventilstößel

dadurch gekennzeichnet, daß - im Zusammenwirken mit Gegenstand des Anspruchs 1 - die den Nocken abfahrende Fläche konkav gekrümmt ist in Form eines Teilkreises, dessen Radius der Erhebung des Nockens von der Mittellinie der Welle entspricht.