EP2568131B1 - Kulisse für einen hubvariablen Ventiltrieb - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft eine Kulisse für einen hubvariablen Ventiltrieb in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine mit den Merkmalen aus dem Patentanspruch 1 und ein Verfahren zur Montage einer Kulisse gemäß den Merkmalen nach dem Patentanspruch 6.
• Ein gattungsgemäßer hubvariabler Ventiltrieb in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 102 35 400 A1 bekannt. In dieser Offenlegungsschrift ist ein Zylinderkopf für eine Brennkraftmaschine mit einem hubvariablen Ventiltrieb beschrieben, mit einem Schwenkhebel, der einerseits mit einem Rollenelement mit einem Schwingdrehpunkt auf einer Kulissenbahn einer Kulisse und andererseits mit einer Steuerbahn auf einem Zwischenelement zu einem Gaswechselventil spielfrei abgestützt ist. Hierbei ist der Schwenkhebel zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken einer Nockenwelle entgegen einer Kraft einer Feder gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt von einer Verstelleinrichtung zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn gesteuert verschiebbar. Erfindungsgemäß ist die Kulisse am Zylinderkopf angeordnet, wodurch für den hubvariablen Ventiltrieb eine höchste Steifigkeit erreicht wird.
• Nachteilig bei dieser Ausführung ist jedoch eine relativ schwierige Fertigung des hubvariablen Ventiltriebs.
• Eine etwas andere Ausführungsform für einen gattungsgemäßen hubvariablen Ventiltrieb ist beispielsweise in der deutschen Offenlegungsschrift DE 10 2006 022 489 A1 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform, von der die vorliegende Erfindung ausgeht, ist die Kulisse nicht ortsfest am Zylinderkopf angeordnet, sondern als separates Bauteil entweder an ein Wellenlager oder an den Zylinderkopf angeschraubt. Die Kulisse übernimmt durch je eine Nut zwischen den zwei Kulissenbahnen die seitliche Positionierung des Schwenkhebels relativ zum Rollenschlepphebel und zur Exzenterwelle. Zum Erreichen der Toleranzanforderung des Gesamtventiltriebs wird die Kulisse über eine Passschraube/Passbohrung im Zylinderkopf und in der Kulisse seitlich geführt.
• Der Einsatz einer Passschraube zur seitlichen Positionierung erhöht den Bearbeitungsaufwand im Zylinderkopf und somit die Kosten Weiter fallen auch Kosten für die separate Schraube an. Weiter ist die Passbohrung in der Kulisse ist üblicherweise fertig gesintert und hat damit größere Toleranzen als eine bearbeitete Passbohrung. Die Gesamtanzahl der Toleranzen in diesem Passsystem (Bohrung-Zylinderkopf-Passschraube-Langlochkulisse) ist hoch und vergrößert damit die Seitenpositionstoleranz.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, o. g. Nachteile zu vermeiden.
• Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
  Bei der Montage wird die Kulisse spielfrei an die Anschlagflächen gedrückt und mit einer Standardschraube verschraubt. Die Anzahl der Maße in der gesamten Toleranzkette ist somit deutlich reduziert; es sind keine Spiele vorhanden, die die Positionstoleranz zusätzlich vergrößern. Es wird keine Passschraube benötigt, im Zylinderkopf bzw. Wellenlager und in der Kulisse ist keine Passbohrungen zu fertigen.
• Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 können die Anschläge sowohl als plane Fläche, als gekrümmte Fläche oder als ballige Fläche ausgeführt sein.
• Das Verfahren zur Montage der Kulisse gemäß Patentanspruch 3 vereinfacht die Montage gegenüber dem Stand der Technik erheblich und reduziert in vorteilhafter Weise die Herstellkosten.
• Im Folgenden ist die Erfindung anhand von 3 Figuren näher erläutert.

Fig. 1

zeigt eine Seitenansicht eines hubvariablen Ventiltriebs gemäß dem Stand der Technik.

Fig. 2

zeigt eine Unteransicht einer erfindungsgemäßen Kulisse.

Fig. 3

zeigt die erfindungsgemäße Kulisse verbaut an einem Wellenlager.

• Im Folgenden gelten in den Fig. 1 bis 3 für gleiche Elemente die gleichen Bezugsziffern.
• Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch einen Zylinderkopf 4. Der Zylinderkopf 4 ist für eine Brennkraftmaschine mit Fremdzündung sowie einer Kraftstoffeinspritzung direkt in einen nicht dargestellten Zylinder der Brennkraftmaschine vorgesehen. Für jeden Zylinder sind zwei Gaswechseleinlass- und zwei Gaswechselauslassventile vorgesehen, wobei in Fig. 1 jeweils nur eines sichtbar ist. Einlassseitig, zwischen den Gaswechseleinlassventilen ist ein Kraftstoffinjektor 17 zur Kraftstoffeinspritzung in den Zylinder angeordnet. Zwischen den Gaswechselauslass- und den Gaswechseleinlassventilen ist ferner eine Zündkerze 18 angeordnet. Der Injektor 17 und die Zündkerze 18 ragen jeweils mit ihren Spitzen in den Zylinder der Brennkraftmaschine. Ferner verfügt der Zylinderkopf einlassseitig über einen hubvariablen Ventiltrieb 3. Der Ventiltrieb 3 verfügt über einen Schwenkhebel 5, der einerseits mit einem Rollelement 6 auf einen Schwingdrehpunkt 6' auf einer Kulissenbahn 1' einer Kulisse 1 und andererseits mit einer Steuerbahn 5' auf einem Zwischenelement 7 zu einem Gaswechselventil 8 spielfrei abgestützt ist. Der Schwenkhebel 5 ist zur Hubeinstellung der Gaswechselventile zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken 9' einer Nockenwelle 9 entgegen einer Kraft einer Feder 10 gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt 6' von einer Verstelleinrichtung 11, in diesem Ausführungsbeispiel ein Exzenter, zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn 1' gesteuert verschiebbar. Dies ist - wie bereits erwähnt - ein bekannter Ventiltrieb gemäß dem Stand der Technik.
• Fig. 2 zeigt eine Unteransicht auf die neue, erfindungsgemäße Kulisse 1. Die Kulisse 1 weist drei im rechten Winkel zueinander ausgerichtete Anschläge 12, 13, 14 gegenüber dem Wellenlager 2 auf und ist mit einer lösbaren Verbindung 15, dargestellt in Fig. 3, an das Wellenlager 2 montierbar. Durch den ersten Anschlag 12, der eine Montagefläche ist, ist eine exakte Höhe der Kulissenbahn 1' definiert. Durch den zweiten Anschlag 13, der parallel zur Nockenwelle 9 ausgerichtet ist, ist ein Abstand zur Nockenwelle 9 exakt definiert. Durch den dritten Anschlag 14, der normal zur Nockenwelle 9 ausgerichtet ist, ist eine exakte seitliche Lage der Kulissenbahnen 1' zum Wellenlager 2 definiert.
• Die Anschläge 12, 13, 14 sind im dargestellten Ausführungsbeispiel mit einer Flächenberührung ausgeführt. In anderen Ausführungsbeispielen können die Anschläge jedoch auch durch eine Punkt- und/oder Linien- und/oder Flächenberührung dargestellt sein.
• Fig. 3 zeigt eine Aufsicht auf eine erfindungsgemäße Kulisse 1, die auf einem Wellenlager 2 verbaut ist. Das Montagemittel 15 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Schraube. In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Kulisse 1 auch direkt an dem Zylinderkopf 4 verbaut werden.
• Erfindungsgemäß erfolgt die Montage der Kulisse 1 auf dem Lagerstuhl 2 bzw. dem Zylinderkopf 4 mit folgenden Verfahrensschritten:
• Positionieren der Kulisse 1 mit allen drei Anschlägen 12, 13, 14 an das Wellenlager 2 oder den Zylinderkopf 4,
• Festziehen der lösbaren Verbindung 15 mit einem definierten Anzugsmoment.
• Bei der Montage wird die Kulisse 1 spielfrei an die Anschlagsflächen 12, 13, 14 gedrückt und mit einer kostengünstigen Standardschraube verschraubt. Die Anzahl der Maße in der Toleranzkette ist dadurch deutlich reduziert; Es sind keine Spiele vorhanden, die die Positionstoleranz zusätzlich vergrößern würden. Es wird keine teure Passschraube benötigt, im Zylinderkopf 4, bzw. im Wellenlager 2 und in der Kulisse 1 sind keine Passbohrungen zu fertigen.
Bezugszeichenliste:

1.

Kulisse

1'

Kulissenbahn

2.

Wellenlager

3.

Ventiltrieb

4.

Zylinderkopf

5.

Schwenkhebel

5'

Steuerbahn

6.

Rollenelement

6'

Schwingdrehpunkt

7.

Zwischenelement

8.

Gaswechselventil

9.

Nockenwelle

9'

Nocke

10.

Feder

11.

Verstelleinrichtung

12.

erster Anschlag

13.

zweiter Anschlag

14.

dritter Anschlag

15.

lösbare Verbindung

16.

Spielausgleichselement

17.

Injektor

18.

Zündkerze

Claims (3)

1. Hubvariabler Ventiltrieb (3) für eine Brennkraftmaschine, mit einer Kulisse (1), die an ein Wellenlager (2) oder einen Zylinderkopf (4) der Brennkraftmaschine montierbar ist, wobei der Ventiltrieb einen Schwenkhebel (5) umfasst, der einerseits mit einem Rollenelement (6) mit einem Schwingdrehpunkt (6') auf einer Kulissenbahn (1') der Kulisse (1) und andererseits mit einer Steuerbahn (5') auf einem Zwischenelement (7) zu einem Gaswechselventil (8) spielfrei abgestützt ist, wobei der Schwenkhebel (5) zur Hubeinstellung zwischen den Abstützpunkten einerseits von einem Nocken (9') einer Nockenwelle (9) entgegen einer Kraft einer Feder (10) gesteuert schwenkbar und andererseits der Schwingdrehpunkt (6') von einer Verstelleinrichtung (11) zur Hubhöhenverstellung parallel zur Kulissenbahn (1') gesteuert verschiebbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kulisse (1) drei im rechten Winkel zueinander ausgerichtete Anschläge (12, 13, 14) gegenüber dem Wellenlager (2) oder dem Zylinderkopf (4) aufweist und mit einer lösbaren Verbindung (15) spielfrei an das Wellenlager (2) oder den Zylinderkopf (4) montierbar ist, wobei der erste Anschlag (12) eine Montagefläche ist, durch den spielfrei eine Höhe der Kulissenbahn (1') definiert ist und wobei der zweite Anschlag (13) parallel zur Nockenwelle (9) ausgerichtet ist, durch den spielfrei ein Abstand zur Nockenwelle (9) definiert ist und wobei der dritte Anschlag (14) normal zur Nockenwelle (9) ausgerichtet ist, durch den spielfrei eine seitliche Lage zum Wellenlager (2) definiert ist.
2. Hubvariabler Ventiltrieb nach Patentanspruch 1,
   dadurch gekennzeichnet, dass die Anschläge (12, 13, 14) durch eine Punkt- und/oder Linien- und/oder Flächenberührung dargestellt sind.
3. Verfahren zur Montage einer Kulisse (1) auf einem Lagerstuhl (2) oder einem Zylinderkopf (4) nach Patentanspruch 1 oder 2,
   gekennzeichnet, durch folgende Verfahrensschritte:

   - Positionieren der Kulisse (1) mit allen drei Anschlägen (12, 13, 14) an das Wellenlager (2),

   - Festziehen der lösbaren Verbindung (15) mit einem definierten Anzugsmoment.

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