DE3217203C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In einer bekannten Anordnung für die variable Ventilsteuerung hat ein zwischen einer Nockenwelle und einem Ein- oder Auslaßventil angeordneter Kipphebel einem zum Verstellen der Ventilsteuerung verschieblichen Lagerpunkt. In einer anderen bekannten Ausführung sind mehrere Kipphebel vorhanden, welche zum Umstellen der Ventilsteuerzeiten wahlweise betätigbar sind. In beiden Fällen ergibt sich ein verwickelter und aufwendiger Aufbau der Vorrichtung.

Ein Kipphebel weist gewöhnlich Einrichtungen zum Einstellen des Ventilspiels auf, beispielsweise eine Einstellschraube. Dabei kann die Länge des Kipphebels durch die Anordnung der Nachstelleinrichtung bestimmt sein. Es wurde deshalb bereits früher besonderes Augenmerk auf eine möglichst günstige Beziehung zwischen der Länge des Kipphebels und der Anordnung der Nachstelleinrichtung gerichtet. Zuweilen ergab sich dabei aus der Anordnung der Nachstelleinrichtung eine besonders große Länge des Kipphebels, welche einer raumsparenden und leichtgewichtigen Konstruktion entgegenstand.

Aus der DE-OS 24 56 752 ist eine Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit zwei parallel zueinander angeordneten, mittels eines Kipphebels mit zumindest einem Ventil zur Einwirkung bringbaren Nockenwellen bekannt, wobei der Kipphebel direkt das Ventil betätigt.

Bei der Ventilsteuerung gemäß dieser Druckschrift soll eine vom Betriebszustand der Brennkraftmaschine abhängige veränderbare Phasenverschiebung erreicht werden, wozu aufwendige Verstelleinrichtungen in Form von schrägverzahnten, axial verschiebbaren Ritzeln vorgesehen sind, die drehbar angeordnet sind und mit einem auf der Hebelwelle gelagerten Zahnrad kämmen. Durch entsprechende Stellungen der Nocken und damit entsprechende Einstellungen der Nockenwellen soll hierbei ein kleinster und ein größter Öffnungswinkel erreicht werden. Aufgrund ihrer komplizierten Struktur ist die Ventilsteuerung gemäß DE-OS 24 56 752 sehr aufwendig im Aufbau und entsprechend teuer in ihrer Herstellung, wobei insbesondere die Achsen der Nocken und der Kipphebel besonders lang ausgebildet werden müssen und entsprechend aufwendige Lagerungen erfordern.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, welche bei einfachem Aufbau und betriebssicherer Wirkungsweise eine besonders platzsparende Bauweise und eine einfache Variation der Ventilsteuerung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 bzw. des Anspruches 2 gelöst.

Bei einer Vorrichtung der genannten Art wird die Aufgabe gemäß der Erfindung durch die Verwendung zweier Nockenwellen, welche nebeneinander in einer gemeinsamen Halterung gelagert sind, gelöst. Die beiden Nockenwellen tragen an jeweils einem Ende in gegenseitigem Eingriff befindliche Zahnräder. Eine der Nockenwellen hat eine axiale Verlängerung und ist über diese mit einem Antrieb verbunden. Diese Nockenwelle hat wenigstens einen einstückig damit ausgebildeten Nocken für niedrige Drehzahlen, während die andere Nockenwelle wenigstens einen damit einstückigen Nocken für hohe Drehzahlen aufweist. Mittels einer Verstelleinrichtung ist jeweils eine Nockenwelle bzw. der zu dieser gehörige Nocken für die Betätigung eines Kipphebels ansteuerbar.

In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Nockenwellenhalterung starr auf einem Zylinderkopf befestigt und die Verstelleinrichtung weist eine zwischen der zweiten Nockenwelle und dem zu dieser gehörigen Zahnrad angeordnete Kupplung auf. Der Kipphebel hat nahe seinem Anlenkpunkt eine Oberfläche, welche im gelösten Zustand der Kupplung von dem Nocken für niedrige Drehzahlen beaufschlagt wird, und nahe seinem freien Ende eine weitere Oberfläche, welche im betätigten Zustand der Kupplung von dem Nocken für hohe Drehzahlen beaufschlagt wird.

In einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist die Nockenwellenhalterung um eine der beiden Nockenwellen herum schwenkbar gelagert, und die Umstelleinrichtung weist eine an einem Ende fest mit der Nockenwellenhalterung verbundene, mit der einen Nockenwelle koaxiale Hohlwelle auf, deren anderes Ende mit dem oberen Ende eines Hebels verbunden ist. Das untere Teil des Hebels ist mit einer waagerecht angeordneten Schubstange verbunden. Bei einer Verstellbewegung der Schubstange wird der Hebel und damit die fest mit diesem verbundene Nockenwellenhalterung um die eine Nockenwelle herum verschwenkt. Die Nockenwellenhalterung ist mittels der Schubstange also zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung verstellbar. Der Kipphebel hat nahe seinem Anlenkpunkt eine erste Oberfläche, welche in der ersten Stellung der Nockenwellenhalterung vom Nocken für niedrige Drehzahlen beaufschlagt ist, und nahe seinem freien Ende eine zweite Oberfläche, welche in der zweiten Stellung der Nockenwellenhalterung vom Nocken für hohe Drehzahlen beaufschlagt wird.

In dieser Ausführungsform ist ferner eine Steuereinrichtung vorgesehen, mittels welcher die Schwenkstellung der Umstellhebel und damit die Stellung der Nockenwellenhalterung bestimmbar ist. Ferner weist die zweite Nockenwelle in dieser Ausführungsform vorzugsweise zwei einstückig damit ausgebildete Nocken auf, und der Kipphebel ist zu seinem freien Ende hin gegabelt und hat zwei von den beiden Nocken der zweiten Nockenwelle beaufschlagbare Oberflächen. Zwischen den beiden Nocken ist ein Zwischenraum vorhanden, in welchen eine Ventilspiel-Einstellschraube hineinragt.

Im folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine schematisierte Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie III-III in Fig. 2,

Fig. 4 eine grafische Darstellung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 1 bis 3,

Fig. 5 eine schematisierte Vorderansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer zweiten Ausführungsform,

Fig. 6 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie VI-VI in Fig. 5,

Fig. 7 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie VII-VII in Fig. 6,

Fig. 8 eine Fig. 7 entsprechende Ansicht der Vorrichtung in einer anderen Betriebsstellung und

Fig. 9 eine Draufsicht auf einen Kipphebel der Vorrichtung nach Fig. 5 bis 8.

In der in Fig. 1 bis 4 dargestellten ersten Ausführungsform der Erfindung ist ein Ein- oder Auslaßventil 1 einer Viertakt-Brennkraftmaschine über einen Kipphebel 2 und eine mit diesem zusammenwirkende Nockenwellenanordnung 3 öffnend und schließend betätigbar. Die Nockenwellenanordnung 3 umfaßt eine erste Nockenwelle 3a für niedrige Drehzahlen und eine zweite Nockenwelle 3b für hohe Drehzahlen. Die beiden Nockenwellen 3a, 3b sind nebeneinander in einer gemeinsamen Halterung 4 gelagert, welche ihrerseits auf einem Zylinderkopf 5 oder einem entsprechenden Gehäuse befestigt ist.

Die Nockenwellenhalterung 4 ist hier feststehend angeordnet, so daß sich beiden Nockenwellen 3a, 3b in einer Stellung befinden, in welcher sie den Kipphebel 2 beaufschlagen können. Wie man in Fig. 3 erkennt, ist der ersten Nockenwelle 3a eine nahe dem Anlenkpunkt des Kipphebels 2 an dessen Oberseite gebildete erste Gleitfläche 2a und der zweiten Nockenwelle 3b eine nahe dem freien Ende des Kipphebels an dessen Oberseite gebildete zweite Gleit­ fläche 2b zugeordnet.

Die beiden Nockenwellen 3a, 3b tragen jeweils an einem Ende in gegenseitigem Eingriff stehende Zahnräder 6a, 6b. Die erste Nockenwelle 3a hat eine axiale Verlängerung mit einem Kettenrad 7, welches antriebsübertragend mit der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine verbunden ist. Zwischen der zweiten Nockenwelle 3b für hohe Drehzahlen und dem dieser zugeordneten Zahnrad 6b ist eine Kupplung 8 angeordnet. Bei gelöster Kupplung 8 wird allein die erste Nockenwelle 3a für niedrige Drehzahlen angetrieben, während bei angezogener Kupplung 8 gleichzeitig auch die zweite Nockenwelle 3b angetrieben ist.

Bei gelöster Kupplung 8, also bei Antrieb allein der ersten Nockenwelle 3a, erfolgt das Öffnen und Schließen des Ventils 1 über den Kipphebel 2 etwa entsprechend der in Fig. 4 dargestellten Steuerkurve a. Bei angezogener Kupplung 8, d. h. also bei Antrieb auch der zweiten Nockenwelle 3b, erfolgt das Öffnen und Schließen des Ventils 1 über den Kipphebel 2 etwa entsprechend der Steuerkurve b in Fig. 4.

In der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform erfolgt die Umstellung der Ventilsteuerung also durch Betätigung der Kupplung 8 für den selektiven Antrieb der ersten Nockenwelle allein oder beider Nockenwellen gemeinsam, so daß eine sichere und genaue Ventilsteuerung erzielbar ist.

In der in Fig. 5 bis 9 gezeigten zweiten Ausführungsform sind denen der ersten Ausführungsform nach Fig. 1 bis 4 entsprechende Teile mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet. Die zweite Ausführungsform enthält ebenfalls eine Nockenwellenanordnung 3 mit einer ersten und einer zweiten Nockenwelle 3a bzw. 3b für niedrige bzw. hohe Drehzahlen, welche nebeneinander in einer gemeinsamen Halterung 4′ gelagert sind. Die Halterung 4′ ist auf einem Zylinderkopf 5 oder einem entsprechenden Gehäuse gelagert und fest mit einer mit der ersten Nockenwelle 3a fluchtenden und um diese herum verdrehbaren Welle 10 verbunden. Durch Verschwenken der Halterung 4′ sind die Nockenwellen 3a, 3b wahlweise in Wirkbeziehung zu einem Kipphebel 2′ bringbar

Die erste Nockenwelle 3a hat einen Nocken 3c, welchem eine nahe dem Anlenkpunkt des Kipphebels 2′ an dessen Oberseite gebildete erste Gleitfläche 2a′ gegenüberliegt. Die zweite Nockenwelle 3b hat wenigstens einen Nocken 3d, welchem jeweils eine nahe dem freien Ende des Kipphebels 2′ an dessen Oberseite gebildete zweite Gleitfläche 2b′ gegenüberliegt. In einer aufwärts verschwenkten Stellung der Nockenwellenhalterung 4′ greift allein der Nocken 3c der ersten Nockenwelle 3a an der ersten Gleitfläche 2a′ des Kipphebels 2′ an, um über diesen das Ventil zu betätigen, wie in Fig. 8 dargestellt. In einer abwärts verschwenkten Stellung der Nockenwellenhalterung 4′ greift dagegen der Nocken 3d der zweiten Nockenwelle 3b an der zweiten Gleitfläche 2b′ des Kipphebels 2′ an, um über diesen das Ventil 1 zu betätigen, wie in Fig. 7 gezeigt.

An einem fest mit der Welle 10 verbundenen, abwärts gerichteten Hebel 11 greift eine waagerecht bewegbare Schubstange 12 an. Der Schwenkbereich des Hebels 11 und damit die Vorwärtsbewegung der Schubstange 12 sind durch einen dem Hebel 11 zugeordneten Anschlag 13 begrenzt. Bei einer waagerechten Bewegung der Schubstange 12 wird die Welle 10 und damit die Nockenwellenhalterung 4′ über den Hebel 11 um die erste Nockenwelle 3a herum verschwenkt. Gegenüber dem Anschlag 3 trägt der Hebel 11 einen verstellbaren Gegenanschlag 14 in Form einer Einstellschraube 14a, welche mittels einer Mutter 14b festsetzbar ist. Der Gegenanschlag 14 dient dazu, die Endlage der zweiten Nockenwelle 3b gegenüber dem Kipphebel 2′ einzustellen und ermöglicht so eine variable Ventilsteuerung im hohen Drehzahlbereich.

Gemäß einem weiteren Merkmal der zweiten Ausführungsform weist die zweite Nockenwelle 3b vorzugsweise zwei Nocken 3d′ auf, zwischen denen ein in Fig. 6 mit l bezeichneter lichter Abstand vorhanden ist. Dieser Abstand bildet einen Durchlaß für eine am Kipphebel 2′ vorhandene Ventilspiel-Nachstelleinrichtung 15. Diese besteht aus einer den Kipphebel 2′ abwärts durchsetzenden Stellschraube 15a und einer an der Oberseite des Kipphebels 2′ anliegenden Sicherungsmutter 15b. Der Kipphebel 2′ hat ein gegabeltes Endstück, an dessen beiden Hälften die beiden Nocken 3d′ der zweiten Nockenwelle 3b angreifen (Fig. 6 und 9). Die Nachstelleinrichtung 15 ist im Bereich der Gabelung des Kipphebels 2′ angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht die Einstellung des Ventilspiels für den niedrigen Drehzahlbereich der Maschine.

Die mittels der beiden Nockenwellen 3a und 3b bewirkte Ventilsteuerung ist als Beispiel in Fig. 4 dargestellt. Darin entspricht die Steuerkurve a dem Ventilhub bei niedrigen Drehzahlen und die Steuerkurve b dem Ventilhub bei hohen Drehzahlen. Wie schon in der vorstehend beschriebenen ersten Ausführungsform verlaufen die beiden Kurven a und b auch hier in gleicher Phase.

Im niedrigen Drehzahlbereich der Maschine befindet sich die Nockenwellenhalterung 4′ in der in Fig. 8 gezeigten, aufwärts verschwenkten Stellung, in welcher allein die erste Nockenwelle 3a am Kipphebel 2′ angreift, so daß das Ventil 1 entsprechend der Steuerkurve a in Fig. 4 betätigt wird. Für den Betrieb der Maschine mit erhöhter Drehzahl wird die Nockenwellenhalterung 4′ in die in Fig. 7 gezeigte Stellung abwärts verschwenkt. Damit greift nun die zweite Nockenwelle 3b am Kipphebel 2′ an, um das Ventil 2 entsprechend der Steuerkurve b in Fig. 4 zu betätigen. Die untere Endstellung der zweiten Nockenwelle 3b in bezug auf den Kipphebel 2′ ist mittels des mit dem Anschlag 13 zusammenwirkenden Gegenanschlag 14 des Hebels 11 einstellbar.

In der zweiten Ausführungsform der Erfindung erfolgt also das Umstellen der Ventilsteuerung allein durch Verschwenken der Nockenwellenhalterung. Dadurch erhält die gesamte Vorrichtung einen sehr einfachen Aufbau, welcher im wesentlichen nur aus den beiden nebeneinander in einer gemeinsamen Halterung gelagerten Nockenwellen besteht. Damit sich die eingangs erläuterten Nachteile und Mängel bekannter Anordnungen vermieden. In beiden Betriebsstellungen der Nockenwellenanordnung ist das Spiel zwischen der jeweils wirksamen Nockenwelle und dem Kipphebel einstellbar, um ein sicheres Funktionieren zu gewährleisten. In der einen Betriebsstellung erfolgt diese Einstellung durch die Begrenzung der Schwenkbewegung der Nockenwellenhalterung mittels des dafür vorgesehenen Anschlags. Der Abstand zwischen den beiden Nocken der zweiten Nockenwelle ermöglicht die Unterbringung der Kipphebel-Nachstelleinrichtung und ermöglicht damit die Verwendung eines relativ kurzen Kipphebels. Dies trägt zu einer Verringerung der Gesamtabmessung der Anordnung bei.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit zwei parallel zueinander angeordneten, mittels eines Kipphebels (2) mit einem Ventil (1) zur Einwirkung bringbaren Nockenwellen (3a, 3b), die in Eingriff miteinander stehende Zahnräder (6a, 6b) aufweisen, wobei der Kipphebel (2) direkt das Ventil (1) betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Nockenwelle (3a) zumindest einen Nocken für niedrige Drehzahlen und die andere Nockenwelle (3b) zumindest einen Nocken für hohe Drehzahlen umfaßt, daß die Nockenwelle (3a) für niedrige Drehzahlen mittelbar von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Drehung versetzbar ist, daß die Nockenwelle (3b) für hohe Drehzahlen mittels einer das auf ihr angeordnete Zahnrad (6b) mit dieser Nockenwelle (3b) verbindenden Kupplung (8) mit dem Kipphebel (2) in Eingriff bringbar ist, und daß der Kipphebel (2) nahe seinem Anlenkpunkt eine bei gelöster Kupplung (8) vom Nocken für niedrige Drehzahlen beaufschlagte und nahe seinem freien Ende eine bei angezogener Kupplung (8) vom Nocken für hohe Drehzahlen beaufschlagte Gleitfläche (2a, 2b) aufweist.

2. Vorrichtung zur variablen Ventilsteuerung einer Brennkraftmaschine mit zwei parallel zueinander angeordneten, mittels eines Kipphebels (2′) mit einem Ventil (1) zur Einwirkung bringbaren Nockenwellen (3a, 3b), die in Eingriff miteinander stehende Zahnräder (6a, 6b) aufweisen, wobei der Kipphebel (2′) direkt das Ventil (1) betätigt, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Nockenwelle (3a) zumindest einen Nocken für niedrige Drehzahlen und die andere Nockenwelle (3b) zumindest einen Nocken für hohe Drehzahlen umfaßt, daß die Nockenwelle (3a) für niedrige Drehzahlen mittelbar von der Kurbelwelle der Brennkraftmaschine in Drehung versetzt ist, daß die Nockenwelle (3b) für hohe Drehzahlen in einer Nockenwellenhalterung (4′) gelagert ist, und daß die Nockenwellenhalterung (4′) um die Drehachse der Nockenwelle (3a) für niedrige Drehzahlen schwenkbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenwellenhalterung (4′) eine mit der Drehachse der Nockenwelle (3a) für niedrige Drehzahlen fluchtende, mit der Nockenwellenhalterung (4′) verbundene Welle (10) aufweist, und daß die Welle (10) zum Verschwenken der Nockenwellenhalterung (4′) mittels eines an ihr befestigten Hebels (11) und einer Stange (12) schwenkbar ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel (2′) nahe seinem Anlenkpunkt eine in der ersten Stellung der Nockenwellenhalterung (4′) vom Nocken für niedrige Drehzahlen beaufschlagte und nahe seinem freien Ende eine in der zweiten Stellung der Nockenwellenhalterung (4′) vom Nocken (3d′) für hohe Drehzahlen beaufschlagte Gleitfläche (2a′, 2b′) aufweist.