EP0962629A2 - Variabler Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

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EP0962629A2
EP0962629A2 EP99107959A EP99107959A EP0962629A2 EP 0962629 A2 EP0962629 A2 EP 0962629A2 EP 99107959 A EP99107959 A EP 99107959A EP 99107959 A EP99107959 A EP 99107959A EP 0962629 A2 EP0962629 A2 EP 0962629A2
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
valve
rocker arm
roller
lift
cam
Prior art date
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Application number
EP99107959A
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English (en)
French (fr)
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EP0962629B1 (de
EP0962629A3 (de
Inventor
Gert Fischer
Michael Bidlingmaier
Stefan Föster
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Bayerische Motoren Werke AG
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
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Publication date
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Publication of EP0962629A2 publication Critical patent/EP0962629A2/de
Publication of EP0962629A3 publication Critical patent/EP0962629A3/de
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/20—Adjusting or compensating clearance
    • F01L1/22—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically
    • F01L1/24—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically
    • F01L1/2405—Adjusting or compensating clearance automatically, e.g. mechanically by fluid means, e.g. hydraulically by means of a hydraulic adjusting device located between the cylinder head and rocker arm
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L13/00—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations
    • F01L13/0015—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque
    • F01L13/0021—Modifications of valve-gear to facilitate reversing, braking, starting, changing compression ratio, or other specific operations for optimising engine performances by modifying valve lift according to various working parameters, e.g. rotational speed, load, torque by modification of rocker arm ratio
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01L—CYCLICALLY OPERATING VALVES FOR MACHINES OR ENGINES
    • F01L2305/00—Valve arrangements comprising rollers

Definitions

  • the invention relates to a preamble of claim 1 variable valve train for an internal combustion engine, in which a globe valve by a Control cam of a camshaft is actuated by means of a valve lever, which via a cam track arranged in its end region remote from the valve with interposition a controlled relocatable role cooperates with the control cam such that the transverse to the camshaft axis of rotation against and in the direction of rotation of the control cam discontinuously relocatable role of changing the opening and Combination times of the globe valve with constant opening angles in combination with variable valve strokes due to the change in the valve lever ratios due to the roller serves.
  • variable valve train with a rocker arm is for example from the EP 0 717 174 A1 is known.
  • this known valve train there are variable valve lifts achieved by changing the rocker gear ratio that matches the controlled change in the position of the roll from a position close to the tilting axis to a position away from the tilt axis along the cam track integrated on the rocker arm results.
  • this variable rocker arm ratio achieved via the roller system-related, there is also a relative change in the position of the role the control cam cooperating with it in such a way that with a rocker arm ratio in the direction of a small tilt angle, the roller used to have the opening flank comes into engagement and thus the opening and closing times of the The lift valve is adjusted to "early". This is connected between the respective Opening and closing times of the globe valve by dimensioning the Control cam given constant opening angle that at each of the achievable reduced valve strokes remains constant.
  • a disadvantage of this known valve train is that in order to achieve a desired one Gas dynamics in the combustion chamber of the internal combustion engine are kinematic Reasonably low valve strokes cannot be achieved and for others the valve opening angles remain constant.
  • the invention is based on the object, the generic valve train to improve that, especially in the low load range of the internal combustion engine especially small valve lifts with variably adjusted valve opening angles additionally achieved.
  • valve train With the valve train according to the invention it can be achieved that with one controlled under the fixedly positioned roller moving opening flank and closing flank of the control cam over the one evading by the shiftable tilt axis Valve lever initially no valve actuation and this is only given when the role only from about the beginning to the end of the cam tip of the control cam controlled the valve lever activated for valve actuation.
  • the advantage of the invention is that the additionally achievable variable valve opening angle ⁇ 120 ° crankshaft with variable valve strokes ⁇ 1.5 mm, in particular when using a rocker arm as a valve lever.
  • a rocker arm tiltable about its tilt axis with one arranged in a housing-fixed Bearing bridge connected along a straight path with stroke-guided lifting cylinders stands, with the end distal to the rocker arm by a prestressed spring acted upon lifting cylinders in a guide section of the predetermined stroke displacement elongated hole dimensioned according to the tilt axis for engaging a includes stop pin arranged in the bearing bridge, and further in this Guide section a recess is provided for engagement with play a shift pin that is used to release the against the spring between the ends the slot in the area of the cam tip of the control cam over the roller and the rocker arm, which is pivotable about the rocker arm support on the valve stem side, can be moved driven lifting cylinder is controllable.
  • the invention offers the advantage of a valve train with only one rocker arm, which in connection with the lifting cylinder compared to the known state of the Technology includes less moving masses.
  • valve train advantageously allows a configuration with a single camshaft with control cams for intake and exhaust lift valves, comprising one on a housing arranged rocker arm shaft mounted rocker arm for an outlet lift valve, being between the rocker arm shaft and the relative to this deeper in one Cylinder head arranged camshaft, the control shaft is provided for actuation the role between the inlet control cam and the rocker arm also controlled relocatable tilt axis for variable operation or control of the inlet lift valve preferably in the lower load range of the internal combustion engine, in particular in the low-load partial load range.
  • valve train can be used in a further advantageous manner in a combustion chamber Incoming air has a swirl movement for better mixture formation become.
  • variable valve train 1 for an internal combustion engine, not shown in detail is a lift valve 2, 2 'of a control cam 3 of a camshaft 4 actuated by means of a one-piece rocker arm 5, which in its valve path remote end region arranged cam 6 with interposition a controlled displaceable roller 7 cooperates with the control cam 3.
  • a lift valve 2, 2 'of a control cam 3 of a camshaft 4 actuated by means of a one-piece rocker arm 5, which in its valve path remote end region arranged cam 6 with interposition a controlled displaceable roller 7 cooperates with the control cam 3.
  • the transverse to the camshaft axis of rotation 8 against and in the direction of rotation of the control cam 3 discontinuously relocatable roller 7 is the change of opening and Closing times of the lift valve 2, 2 'at constant valve opening angles in combination with variable valve strokes due to the change in the roller-related Rocker arm ratios achieved, such as from the figure 3 upper lifting curve family emerges.
  • this valve train 1 should be improved such that, in particular especially small, variable at low load ranges of the internal combustion engine Valve strokes are achieved with variable valve opening angles.
  • the axis of rotation 8 is essentially parallel Tilt axis 9 of the rocker arm 5 relative to the camshaft 4 along a path 10 controlled in such a way dynamically displaceable that with shifted tilt axis 9 along the transverse to a connecting straight line 11 of the roller center 12 with the rocker arm rest 13 at the switching end of the lift valve 2, 2 'directed path 10 of the rocker arm 5 that only from about the beginning to the end of the cam tip 14 of the control cam 3 controlled roller 7 is activated for valve actuation.
  • variable valve train 1 further developed according to the invention is advantageous Way an additionally achievable variable valve opening angle ⁇ 120 ° crankshaft achieved with variable valve strokes ⁇ 1.5 mm, such as from Figure 3 is shown with the family of stroke curves near the abscissa.
  • a structurally advantageous design with a small amount of space with little Valve train masses is achieved in an embodiment of the invention in that the rocker arm 5 is tiltable about its tilt axis 9 with one in a housing-fixed arranged bearing bracket 15 along the straight path 10 stroke-guided lifting cylinders 16 is connected, the end distal to the rocker arm being pretensioned Spring 17 acted upon lifting cylinder 16 in a guide section the predetermined stroke displacement of the tilt axis 9 dimensioned accordingly
  • Elongated hole 18 for engaging a stop pin arranged in the bearing bracket 15 19 includes and also in this guide section a recess 20th is provided for engagement of a switching pin 21 with play.
  • the lifting cylinder 16 is advantageous acted upon by a bow spring 17 and to achieve a substantially noise-free Valve drive via a hydraulic valve lash compensation element or HVA 22 on a cooperating with the rocker arm 5 via cylindrical articular surfaces Articulated 23 supported.
  • a controllable acts for the controlled, dynamic displacement of the tilt axis 9 Actuating device 29, 29 'via an angle-adjustable switching shaft 30, 30' with a non-rotatable, resilient lever 31, 31 'on the respective Switching pin 21 driving, being in the phase of actuation of the globe valve 2, 2 'with switching bolts 21 blocked via the lifting cylinder 16 while at the same time being actuated Actuator 29, 29 'via the switching shaft 30, 30' of the spring-loaded Lever 31, 31 'is biased such that when the base circle phase is reached the roller 7 on the control cam 3 of the switching pin 21 from the recess 20 disengaged in the lifting cylinder 16 and in the disengaged position via the lever 31, 31 'is held.
  • the tilt axis 9 defined in the articulation block 23 of the rocker arm 5 can be corresponding the rotating control cam 3 between the ends of the elongated hole 18 can be moved in a lifting motion, with reaching the lower end of the Elongated hole 18, the free pivoting movement of the rocker arm 5 around its rocker arm rest 13 is ended at the shaft end of the lift valve 2, 2 'and thus the role 7 at the end of the opening flank from the start area to the end area of the Cam tip 14 of the control cam 3, the rocker arm 5 for actuating the lift valve 2, 2 'activated and then in the area of the closing flank with respect to a Valve stroke actuation is ineffective again.
  • the on the one hand with regard to the HVA 22 and on the other hand to the return spring, not shown of the associated lift valve 2, 2 ' is further proposed that the acting on the lifting cylinder 16 bow spring 17 at a short distance is arranged extending over the bearing bridge 15 and over an eyelet-like End section 32 on a lateral end face 33 of the bearing bracket 15 by means of a with the stop bolt 19 aligned screw 34 is attached, which also as a stop for a prestressed compression spring 35 for the bearing bracket 15 stop pin 19 arranged for sliding movement.
  • this can be on the inside be threaded to attack a disassembly screw (Not shown).
  • the roller 7 stands above both sides Handlebar 36 with a control arm 37 a motor via a worm gear 38 discontinuously drivable control shaft 39 in drive connection, each with the roller 7 cooperating control cam 3 to the cam tip 14 then and has a ramp-like section in front of the closing flank.
  • This ramp-like section brings about the axis of rotation relative to the camshaft 8 concentrically formed cam track 6 on the rocker arm 5 according to the figure 3 for each stroke curve of the upper curve family after the curve vertex a roof-like slope.
  • This roof-like course is over the ramp-like running section in connection with the rocker arm kinematics selected so that the valve opening angle of the family of lifting curves near the abscissa in the invention Way are preferably ⁇ 100 ° crankshaft.
  • a single valve drive serves to achieve an advantageously compact valve train 1
  • Control shaft 39 is provided for actuating the roller 7 between the inlet control cam 3 and the rocker arm 5 with controlled shiftable tilt axis 9 for variable operation or for variable control of the inlet lift valve 2, 2 '.
  • the compact arrangement described above is particularly advantageous if in the case of a cylinder head 44 with two intake lift valves 2, 2 'per combustion chamber, the associated Rocker arm 5 with displaceable tilt axis 9 each separately via the actuating devices 29, 29 'are arranged such that one of the Lift valves 2 'with a constant opening angle with respect to an inlet / outlet overlap and a valve stroke is variably controlled and that the other stroke valve 2 according to the invention with variable valve opening angle ⁇ 100 ° crankshaft Valve strokes ⁇ 1.1 mm are variably controlled. So that the internal combustion engine, not shown in the lower load range, especially in the partial load range close to idling are operated in a fuel-efficient manner by means of a targeted swirl formation Charge in a combustion chamber.
  • the tilt axis 9 can also be along a curved path be relocatable. Furthermore, both lift valves 2, 2 'for each of those shown in Figure 3 Curve family must be operated synchronously.
  • rocker arm can also be used as a valve lever within the scope of the invention Find.

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Abstract

Für einen variablen Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine mit bei konstanten Öffnungswinkeln erzielbaren variablen Ventilhüben wird zur Erzielung variabler Ventilöffnungswinkel bei besonders kleinen Ventilhüben vorgeschlagen, daß die mit der Nockenwellen-Drehachse (8) im wesentlichen parallele Kippachse (9) eines Ventilhebels (5) relativ zu einer Nockenwelle (4) längs einer Bahn (10) derart gesteuert dynamisch verlagerbar ist, daß mit verlagerter Kippachse (9) der Ventilhebel (5) über eine lediglich etwa vom Anfangsbereich bis etwa zum Endbereich der Nockenspitze (14) eines Steuernockens (3) gesteuerte Rolle (7) zur Ventilbetätigung aktiviert ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 auf einen variablen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, bei dem ein Hubventil von einem Steuernocken einer Nockenwelle mittels eines Ventilhebels betätigt ist, der über eine in seinem ventilfernen Endbereich angeordnete Kurvenbahn unter Zwischenschaltung einer gesteuert verlagerbaren Rolle mit dem Steuernocken zusammenwirkt derart, daß die quer zur Nockenwellen-Drehachse gegen und in Drehrichtung des Steuernockens diskontinuierlich verlagerbare Rolle der Änderung der Öffnungs-und Schließzeitpunkte des Hubventils bei konstanten Öffnungswinkeln in Kombination mit variablen Ventilhüben infolge der Änderung der rollenbedingten Ventilhebelübersetzungen dient.
Ein derartiger variabler Ventiltrieb mit einem Kipphebel ist beispielsweise aus der EP 0 717 174 A1 bekannt. Bei diesem bekannten Ventiltrieb sind variable Ventilhübe durch Änderung des Kipphebel-Ubersetzungsverhältnisses erzielt, das sich mit der gesteuerten Veränderung der Position der Rolle von einer kippachsennahen Position zu einer kippachsenfernen Position längs der am Kipphebel integrierten Kurvenbahn ergibt. Mit dieser über die Rolle erzielten variablen Kipphebelübersetzung ist systembedingt verbunden auch eine relative Änderung der Position der Rolle zu dem mit ihr zusammenwirkenden Steuernocken derart, daß mit einer Kipphebelübersetzung in Richtung kleiner Kippwinkel die Rolle früher mit der Öffnungsflanke in Eingriff kommt und damit die Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Hubventils nach "früh" verstellt sind. Damit verbunden ist ein zwischen den jeweiligen Öffnungs- und Schließzeitpunkten des Hubventils durch die Bemessung des Steuernockens gegebener konstanter Öffnungswinkel, der bei jedem der erreichbaren verminderten Ventilhübe konstant bleibt.
Nachteilig bei diesem bekannten Ventiltrieb ist, daß zur Erzielung einer gewünschten Gasdynamik im Brennraum der Brennkraftmaschine zum einen aus kinematischen Gründen keine ausreichend geringen Ventilhübe zu erreichen sind und zum anderen die Ventilöffnungswinkel konstant bleiben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den gattungsgemäßen Ventiltrieb dahingehend zu verbessern, daß insbesondere in niederem Lastbereich der Brennkraftmaschine besonders kleine Ventilhübe bei variabel angepaßten Ventilöffnungswinkel zusätzlich erzielt sind.
Diese Aufgabe ist mit dem Patentanspruch 1 dadurch gelöst, daß die mit der Nockenwellen-Drehachse im wesentlichen parallele Kippachse des Ventilhebels relativ zur Nockenwelle längs einer Bahn derart gesteuert dynamisch verlagerbar ist, daß mit verlagerter Kippachse längs der quer zu einer Verbindungsgeraden der Rollenmitte mit der Ventilhebelauflage am Schaffende des Hubventils gerichteten Bahn der Ventilhebel über die lediglich etwa vom Anfangsbereich bis zum Endbereich der Nockenspitze des Steuernockens gesteuerte Rolle zur Ventilbetätigung aktiviert ist.
Mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb ist erreichbar, daß mit einer unter der gesteuert fix positionierten Rolle hinwegbewegten Öffnungsflanke und Schließflanke des Steuernockens über den durch die verlagerbare Kippachse ausweichenden Ventilhebel zunächst keine Ventilbetätigung erfolgt und diese erst gegeben ist, wenn die Rolle lediglich etwa vom Anfangsbereich bis zum Endbereich der Nockenspitze des Steuernockens gesteuert den Ventilhebel zur Ventilbetätigung aktiviert.
Der Vorteil der Erfindung ist, daß der zusätzlich jeweils erzielbare variable Ventil-Öffnungswinkel <120° Kurbelwelle bei variablen Ventilhüben <1,5 mm ist, insbesondere bei Verwendung eines Kipphebels als Ventilhebel.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch erreicht, daß ein Kipphebel um seine Kippachse kippbeweglich mit einem in einer gehäusefest angeordneten Lagerbrücke längs einer geraden Bahn hubgeführten Hubzylinder in Verbindung steht, wobei der am kipphebelfernen Ende von einer vorgespannten Feder beaufschlagte Hubzylinder in einem Führungsabschnitt ein der vorbestimmten Hubverlagerung der Kippachse entsprechend bemessenes Langloch zum Eingriff eines in der Lagerbrücke angeordneten Anschlagbolzens umfaßt, sowie ferner in diesem Führungsabschnitt eine Ausnehmung vorgesehen ist zum spielbehafteten Eingriff eines Schaltbolzens, der zur Freigabe des gegen die Feder zwischen den Enden des Langloches im Bereich der Nockenspitze des Steuernockens über die Rolle und den um die ventilschaftseitige Kipphebelauflage schwenkbaren Kipphebel hubbeweglich angetriebenen Hubzylinders ansteuerbar ist.
Gegenüber bekannten variablen Ventiltrieben mit mehreren, schaltbaren Ventilhebeln bietet die Erfindung den Vorteil eines Ventiltriebes mit lediglich einem Kipphebel, der in Verbindung mit dem Hubzylinder gegenüber dem bekannten Stand der Technik weniger bewegte Massen umfaßt.
Der vorbeschriebene, grundsätzliche Aufbau des erfindungsgemäßen Ventiltriebes ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Ausgestaltung mit einer einzigen Nockenwelle mit Steuernocken für Ein- und Auslaß-Hubventile, umfassend einen auf einer gehäusefest angeordneten Kipphebelwelle gelagerten Kipphebels für ein Auslaß-Hubventil, wobei zwischen der Kipphebelwelle und der relativ zu dieser tiefer in einem Zylinderkopf angeordneten Nockenwelle die Steuerwelle vorgesehen ist zur Betätigung der Rolle zwischen dem Einlaß-Steuernocken und dem Kipphebel mit gesteuert verlagerbarer Kippachse zum variablen Betrieb bzw. Steuerung des Einlaß-Hubventils vorzugsweise im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine, insbesondere im leerlaufnahen Teillastbereich.
Neben einer vorteilhaft baulich kompakten Anordnung des erfindungsgemäßen Ventiltriebes kann mit diesem in weiterer vorteilhafter Weise der in einen Brennraum einströmenden Luft eine Drallbewegung zur besseren Gemischausbildung aufgeprägt werden.
Dies gilt in weiterer Ausgestaltung der Erfindung insbesondere bei einem Zylinderkopf mit zwei Einlaß-Hubventilen je Brennraum, wobei die zugeordneten Kipphebel mit verlagerbarer Kippachse jeweils gesondert ansteuerbar angeordnet sind derart, daß eines der Hubventile mit konstantem Öffnungswinkel bezüglich einer Ein-/Auslaßüberschneidung und eines Ventilhubes variabel gesteuert ist und daß das andere Hubventil mit variablem Ventil-Öffnungswinkel <100° Kurbelwelle mit Ventilhüben <1,1 mm variabel gesteuert ist.
Damit kann in vorteilhafter Weise durch gezielte Drallerzeugung im Brennraum eine verbesserte Verbrennung mit verringertem Verbrauch erzielt werden.
Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt
Figur 1
eine abschnittsweise gezeigte Anordnung des erfindungsgemäßen Ventiltriebes in einem nicht näher gezeigten Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine,
Figur 2
den erfindungsgemäßen Ventiltrieb vergrößert dargestellt mit im Schnitt gezeigter Einrichtung zur Kippachsen-Steuerung,
Figur 3
mit dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb erzielbar Hubverläufe, vorzugsweise für ein oder mehrere Einlaßventile.
Bei einem variablen Ventiltrieb 1 für eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine ist ein Hubventil 2, 2' von jeweils einem Steuernocken 3 einer Nockenwelle 4 mittels jeweils eines einteiligen Kipphebels 5 betätigt, der über eine in seinem ventilfernen Endbereich angeordnete Kurvenbahn 6 unter Zwischenschaltung einer gesteuert verlagerbaren Rolle 7 mit dem Steuernocken 3 zusammenwirkt. Mit der quer zur Nockenwellen-Drehachse 8 gegen und in Drehrichtung des Steuernockens 3 diskontinuierlich verlagerbaren Rolle 7 ist die Änderung der Öffnungs-und Schließzeitpunktpunkte des Hubventils 2, 2' bei konstanten Ventil-Öffnungswinkeln in Kombination mit variablen Ventilhüben infolge der Änderung der rollenbedingten Kipphebelübersetzungen erzielt, wie dies beispielsweise aus der in Figur 3 oberen Hubkurvenschar hervorgeht.
Aufgabengemäß soll dieser Ventiltrieb 1 derart verbessert werden, daß insbesondere bei niederen Lastbereichen der Brennkraftmaschine besonders kleine, variable Ventilhübe bei variablen Ventil-Öffnungswinkeln erzielt sind.
Erfindungsgemäß ist die mit der Nockenwellen-Drehachse 8 im wesentlichen parallele Kippachse 9 des Kipphebels 5 relativ zur Nockenwelle 4 längs einer Bahn 10 derart gesteuert dynamisch verlagerbar, daß mit verlagerter Kippachse 9 längs der quer zu einer Verbindungsgeraden 11 der Rollenmitte 12 mit der Kipphebelauflage 13 am Schaltende des Hubventils 2, 2' gerichteten Bahn 10 der Kipphebel 5 über die lediglich etwa vom Anfangsbereich bis etwa zum Endbereich der Nockenspitze 14 des Steuernockens 3 gesteuerte Rolle 7 zur Ventilbetätigung aktiviert ist.
Mit dem erfindungsgemäß weitergebildeten variablen Ventiltrieb 1 ist in vorteilhafter Weise ein zusätzlich jeweils erzielbarer variabler Ventil-Öffnungswinkel <120° Kurbelwelle bei variablen Ventilhüben <1,5 mm erreicht, wie dies beispielsweise aus Figur 3 mit der Hubkurvenschar nahe der Abszisse aufgezeigt ist.
Eine hinsichtlich kleinem Bauraum konstruktiv vorteilhafte Ausgestaltung mit geringen Ventiltriebmassen ist in Ausgestaltung der Erfindung dadurch erreicht, daß der Kipphebel 5 um seine Kippachse 9 kippbeweglich mit einem in einer gehäusefest angeordneten Lagerbrücke 15 längs der geraden Bahn 10 hubgeführten Hubzylinder 16 in Verbindung steht, wobei der am kipphebelfernen Ende von einer vorgespannten Feder 17 beaufschlagte Hubzylinder 16 in einem Führungsabschnitt ein der vorbestimmten Hubverlagerung der Kippachse 9 entsprechend bemessenes Langloch 18 zum Eingriff eines in der Lagerbrücke 15 angeordneten Anschlagbolzens 19 umfaßt sowie ferner in diesem Führungsabschnitt eine Ausnehmung 20 vorgesehen ist zum spielbehafteten Eingriff eines Schaltbolzens 21. Dieser ist zur Freigabe des gegen die Feder 17 zwischen den Enden des Langloches 18 im Bereich der Nockenspitze 14 des Steuernockens 3 über die Rolle 7 und den um die ventilschaftseitige Kipphebelauflage 13 schwenkbaren Kipphebel 5 hubbeweglich angetriebenen Hubzylinders 16 ansteuerbar, wobei der hierbei um die Kipphebelauflage 13 schwenkende Kipphebel 5 keine Betätigung des Hubventils 2, 2' bewirkt.
Zur Erzielung einer niedrigen Bauweise ist der Hubzylinder 16 in vorteilhafter Weise von einer Bügelfeder 17 beaufschlagt und zur Erzielung eines im wesentlichen geräuschfreien Ventiltriebes über ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement bzw. HVA 22 auf einem mit dem Kipphebel 5 über zylindrische Gelenkflächen zusammenwirkenden Gelenketein 23 abgestützt. Zur Ölversorgung des HVA 22 kommuniziert der zum Schaltbolzen 21 diametral fluchtend angeordnete, hohle Anschlagbolzen 19 mit einer Ölkammer 24 einer in der Lagerbrücke 15 ausgebildeten Verteilerleitung 25 zur Fortleitung des Öls über eine im Langloch 18 vorgesehene Durchbrechung 26 des Hubzylinders 16 in dessen mit dem HVA 22 in Verbindung stehenden Innenraum 27, der federseitig über eine in einem Verschluß 28 vorgesehene Einrichtung entlüftet ist. Mittels der vorgespannten Bügelfeder 17 ist der Formschluß der an der Verlagerung der Kippachse 9 beteiligten Bauteile gewährleistet.
Zur gesteuerten, dynamischen Verlagerung der Kippachse 9 wirkt eine ansteuerbare Betätigungseinrichtung 29, 29' über eine winkelverstellbare Schaltwelle 30, 30' mit einem drehfest angeordneten, federelastischen Hebel 31, 31' auf den jeweiligen Schaltbolzen 21 antreibend ein, wobei in der Phase der Betätigung des Hubventils 2, 2' mit über den Hubzylinder 16 blockierten Schaltbolzen 21 bei zugleich angesteuerter Betätigungseinrichtung 29, 29' über die Schaltwelle 30, 30' der federbelastete Hebel 31, 31' derart vorgespannt ist, daß bei Erreichen der Grundkreisphase der Rolle 7 am Steuernocken 3 der Schaltbolzen 21 aus der Ausnehmung 20 im Hubzylinder 16 ausgerückt und in ausgerückter Position über den Hebel 31, 31' gehalten ist.
Damit kann die im Gelenkstein 23 des Kipphebels 5 festgelegte Kippachse 9 entsprechend dem drehenden Steuernocken 3 zwischen den Enden des Langloches 18 hubbeweglich geführt werden, wobei mit Erreichen des unteren Endes des Langloches 18 die freie Schwenkbewegung des Kipphebels 5 um seine Kipphebelauflage 13 am Schaftende des Hubventils 2, 2' beendet ist und somit die Rolle 7 am Ende der Öffnungsflanke vom Anfangsbereich bis zum Endbereich der Nockenspitze 14 des Steuernockens 3 den Kipphebel 5 zur Betätigung des Hubventils 2, 2' aktiviert und anschließend im Bereich der Schließflanke bezüglich einer Ventilhubbetätigung wieder wirkungslos ist.
Zur vorteilhaften Vereinfachung der Montage der flachbauenden Bügelfeder 17, die einerseits im Hinblick auf das HVA 22 und andererseits auf die nicht gezeigte Rückstellfeder des zugehörigen Hubventils 2, 2' abgestellt ist, wird weiter vorgeschlagen, daß die auf den Hubzylinder 16 einwirkende Bügelfeder 17 in geringem Abstand über der Lagerbrücke 15 verlaufend angeordnet ist und über einen ösenartigen Endabschnitt 32 an einer seitlichen Stirnfläche 33 der Lagerbrücke 15 mittels einer mit dem Anschlagbolzen 19 fluchtenden Verschraubung 34 befestigt ist, die ferner als Anschlag einer vorgespannten Druckfeder 35 für den in der Lagerbrücke 15 schiebebeweglich angeordneten Anschlagbolzen 19 dient. Zur leichten Demontage des aus Ölführungsgründen hohlen Anschlagbolzens 19 kann dieser an seiner Innenseite mit einem Gewinde versehen sein zum Angriff einer Demontage-Schraube (nicht gezeigt).
Wie weiter aus Figur 2 hervorgeht, steht die Rolle 7 über beiderseits angreifende Lenker 36 mit einem Steuerarm 37 einer über ein Schneckengetriebe 38 motorisch diskontinuierlich antreibbaren Steuerwelle 39 in Antriebsverbindung, wobei jeder mit der Rolle 7 zusammenwirkende Steuernocken 3 an die Nockenspitze 14 anschließend und vor der Schließflanke einen rampenartig verlaufenden Abschnitt aufweist. Dieser rampenartig verlaufende Abschnitt bewirkt bei einer zur Nockenwellen-Drehachse 8 konzentrisch ausgebildeten Kurvenbahn 6 am Kipphebel 5 gemäß Figur 3 bei jeder Hubkurve der oberen Hubkurvenschar nach dem Kurvenscheitel einen dachartig abfallenden Verlauf. Dieser dachartige Verlauf ist über den rampenartig verlaufenden Abschnitt in Verbindung mit der Kipphebel-Kinematik so gewählt, daß die Ventil-Öffnungswinkel der Hubkurvenschar nahe der Abszisse in erfindungsgemäßer Weise vorzugsweise <100° Kurbelwelle sind.
Zur Erzielung eines vorteilhaft kompakt bauenden Ventiltriebes 1 dient eine einzige Nockenwelle 4 mit Steuernocken 3, 40 für Ein- und Auslaß-Hubventile 2, 2' bzw. 41 mit einem auf einer gehäusefest angeordneten Kipphebelwelle 42 gelagerten Kipphebel 43 für ein Auslaß-Hubventil 41, wobei zwischen der Kipphebelwelle 42 und der relativ zu dieser tiefer in einem Zylinderkopf 44 angeordneten Nockenwelle 4 die Steuerwelle 39 vorgesehen ist zur Betätigung der Rolle 7 zwischen dem Einlaß-Steuernocken 3 und dem Kipphebel 5 mit gesteuerte verlagerbarer Kippachse 9 zum variablen Betrieb bzw. zur variablen Steuerung des Einlaß-Hubventils 2, 2'.
Die vorbeschriebene, kompakte Anordnung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn bei einem Zylinderkopf 44 mit zwei Einlaß-Hubventilen 2, 2' je Brennraum die zugeordneten Kipphebel 5 mit verlagerbarer Kippachse 9 jeweils gesondert über die Betätigungseinrichtungen 29, 29' ansteuerbar angeordnet sind derart, daß eines der Hubventile 2' mit konstantem Öffnungswinkel bezüglich einer Ein-/Auslaß-Überschneidung und eines Ventilhubes variabel gesteuert ist und daß das andere Hubventil 2 erfindungsgemäß mit variablem Ventil-Öffnungswinkel <100° Kurbelwelle mit Ventilhüben <1,1 mm variabel gesteuert ist. Damit kann die nicht gezeigte Brennkraftmaschine im unteren Lastbereich, insbesondere im leerlaufnahen Teillastbereich verbrauchsgünstig betrieben werden durch eine gezielte Drallbildung der Ladung in einem Brennraum.
Im Rahmen der Erfindung kann die Kippachse 9 auch längs einer gekrümmten Bahn verlagerbar sein. Ferner können beide Hubventile 2, 2' für jede der in Figur 3 gezeigten Kurvenschar entsprechend synchron betätigt sein.
Weiter kann im Rahmen der Erfindung auch ein Schlepphebel als Ventilhebel Verwendung finden.

Claims (10)

  1. Variabler Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine
    bei dem ein Hubventil (2, 2') von einem Steuernocken (3) einer Nockenwelle (4) mittels eines Ventilhebels (5) betätigt ist, der
    über eine in seinem ventilfernen Endbereich angeordnete Kurvenbahn (6) unter Zwischenschaltung einer gesteuert verlagerbaren Rolle (7) mit dem Steuernocken (3) zusammenwirkt derart, daß
    die quer zur Nockenwellen-Drehachse (8) gegen und in Drehrichtung des Steuernockens (3) diskontinuierlich verlagerbare Rolle (7) der Änderung der Öffnungs- und Schließzeitpunkte des Hubventils (2, 2') bei konstanten Öffnungswinkeln in Kombination mit variablen Ventilhüben infolge der Änderung der rollenbedingten Ventilhebelübersetzungen dient,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die mit der Nockenwellen-Drehachse (8) im wesentlichen parallele Kippachse (9) des Ventilhebels (5) relativ zur Nockenwelle (4) längs einer Bahn (10) derart gesteuert dynamisch verlagerbar ist, daß
    mit verlagerter Kippachse (9) längs der quer zu einer Verbindungsgeraden (11) der Rollenmitte (12) mit der Ventilhebelauflage (13) am Schaltende des Hubventils (2, 2') gerichteten Bahn (10) der Ventilhebel (5) über die lediglich etwa vom Anfangsbereich bis etwa zum Endbereich der Nockenspitze (14) des Steuernockens (3) gesteuerte Rolle (7) zur Ventilbetätigung aktiviert ist.
  2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zusätzlich jeweils erzielbare variable Ventil-Öffnungswinkel <120° Kurbelwelle bei variablen Ventilhüben <1,5 ist bei Verwendung eines Kipphebels (5) als Ventilhebel.
  3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,
    daß ein Kipphebel (5) um seine Kippachse (9) kippbeweglich mit einem in einer gehäusefest angeordneten Lagerbrücke (15) längs einer geraden Bahn (10) hubgeführten Hubzylinder (16) in Verbindung steht, wobei
    der am kipphebelfernen Ende von einer vorgespannten Feder (17) beaufschlagte Hubzylinder (16) in einem Führungsabschnitt ein der vorbestimmten Hubverlagerung der Kippachse (9) entsprechend bemessenes Langloch (18) zum Eingriff eines in der Lagerbrücke (15) angeordneten Anschlagbolzens (19) umfaßt, sowie
    ferner in diesem Führungsabschnitt eine Ausnehmung (20) vorgesehen ist zum spielbehafteten Eingriff eines Schaltbolzens (21), der
    zur Freigabe des gegen die Feder (17) zwischen den Enden des Langloches (18) im Bereich der Nockenspitze (14) des Steuernockens (3) über die Rolle (7) und den um die ventilschaftseitige Kipphebelauflage (13) schwenkbaren Kipphebel (5) hubbeweglich angetriebenen Hubzylinders (16) ansteuerbar ist.
  4. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    daß der von einer Bügelfeder (17) beaufschlagte Hubzylinder (16) über ein hydraulisches Ventilspiel-Ausgleichselement (HVA 22) auf einem mit dem Kipphebel (5) über zylindrische Gelenkflächen zusammenwirkenden Gelenkstein (23) abgestützt ist, wobei
    zur Ölversorgung des HVA (22) ein zum Schaltbolzen (21) diametral fluchtend angeordneter, hohler Anschlagbolzen (19) mit einer Ölkammer (24) einer in der Lagerbrücke (15) ausgebildeten Verteilerleitung (25) kommuniziert zur Fortleitung des Öls über eine im Langloch (18) vorgesehene Durchbrechung (26) des Hubzylinders (16) in dessen mit dem HVA (22) in Verbindung stehenden Innenraum (27), der
    federseitig über eine in einem Verschluß (28) vorgesehene Einrichtung entlüftet ist.
  5. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
    daß eine ansteuerbare Betätigungseinrichtung (29, 29') über eine winkelverstellbare Schallwelle (30, 30') mit jeweils einem drehfest angeordneten, federelastischen Hebel (31, 31') auf den jeweiligen Schaltbolzen (21) antreibend einwirkt, wobei
    in der Phase der Betätigung des Hubventils (2, 2') mit über den Hubzylinder (16) blockierten Schaltbolzen (21) bei zugleich angesteuerter Betätigungseinrichtung (29, 29') über die jeweilige Schaltwelle (30, 30') der jeweilige federelastische Hebel (31, 31') derart vorgespannt ist, daß
    bei Erreichen der Grundkreisphase der Rolle (7) am Steuernocken (3) der Schaltbolzen (21) aus der Ausnehmung (20) im Hubzylinder (16) ausgerückt und in ausgerückter Position über den jeweiligen Hebel (31, 31') gehalten ist.
  6. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,
    daß die auf den Hubzylinder (16) einwirkende Bügelfeder (17) in geringen Abstand über der Lagerbrücke (15) verlaufend angeordnet ist und
    über einen ösenartigen Endabschnitt (32) an einer seitlichen Stirnfläche (33) der Lagerbrücke (15) mittels einer mit dem Anschlagbolzen (19) fluchtenden Verschraubung (34) befestigt ist, die
    ferner als Anschlag einer vorgespannten Druckfeder (35) für den in der Lagerbrücke (15) schiebebeweglich angeordneten Anschlagbolzen (19) dient.
  7. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Rolle (7) über beiderseits angreifende Lenker (36) mit einem Steuerarm (37) einer über ein Schneckengetriebe (38) motorisch diskontinuierlich antreibbaren Steuerwelle (39) in Antriebsverbindung steht, wobei
    jeder mit der Rolle (7) zusammenwirkende Steuernocken (3) an die Nockenspitze (14) anschließend und vor der Schließflanke einen rampenartig verlaufenden Abschnitt aufweist, und ferner
    die Kurvenbahn (6) des Kipphebels (5) konzentrisch zur Nockenwellen-Drehachse (8) ausgebildet ist.
  8. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, gekennzeichnet durch
    eine einzige Nockenwelle (4) mit Steuernocken (3, 40) für Ein- und Auslaß-Hubventile (2, 2'; 41), umfassend einen auf einer gehäusefest angeordneten Kipphebelwelle (42) gelagerten Kipphebel (43) für ein Auslaß-Hubventil (41), wobei
    zwischen der Kipphebelwelle (42) und der relativ zu dieser tiefer in einem Zylinderkopf (44) angeordneten Nockenwelle (4) die Steuerwelle (39) vorgesehen ist zur Betätigung der Rolle (7) zwischen dem Einlaß-Steuernocken (3) und dem Kipphebel (5) mit gesteuert verlagerbarer Kippachse (9) zum variablen Betrieb bzw. Steuerung des Einlaß-Hubventils (2, 2').
  9. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einem Zylinderkopf (44) mit zwei Einlaß-Hubventilen (2, 2') je Brennraum die zugeordneten Kipphebel (5) mit verlagerbarer Kippachse (9) jeweils gesondert ansteuerbar angeordnet sind derart, daß
    eines der Hubventile (2') mit konstantem Ventil-Öffnungswinkel bezüglich einer Ein-/Auslaß-Überschneidung und eines Ventilhubes variabel gesteuert ist und daß
    das andere Hubventil (2) mit variablem Ventil-Öffnungswinkel <100° Kurbelwelle mit Ventilhüben <1,1 mm variabel gesteuert ist.
  10. Ventiltrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Hubventil (2) mit variablem Ventil-Öffnungswinkel im unteren Lastbereich der Brennkraftmaschine, insbesondere im leerlaufnahen Teillastbereich angesteuert ist.
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