DE102004058622A1

DE102004058622A1 - Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Grundnockenwelle

Info

Publication number: DE102004058622A1
Application number: DE200410058622
Authority: DE
Inventors: Stefan Dengler
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2004-12-04
Filing date: 2004-12-04
Publication date: 2006-06-14

Abstract

Die Erfindung betrifft den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einer Grundnockenwelle, auf der axial verschiebbare Nockenträger angeordnet sind. Auf dem Nockenträger ist mindestens eine Nocke ausgebildet, bei der aus einem gemeinsamen Grundkreis axial versetzt unterschiedliche Nockenlaufbahnen hervorgehen. Erfindungsgemäß ist zwischen den unterschiedlichen Nockenlaufbahnen eine einen Übergangsradius bildende Abstandsfläche ausgebildet.

Description

Die Erfindung betrifft den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Grundnockenwelle gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Verbesserung der thermodynamischen Eigenschaften von Brennkraftmaschinen sind mechanische Vorrichtungen bekannt, die das Arbeitsspiel des Ventiltriebes beeinflussen und beispielsweise eine drehzahlabhängige Veränderung der Öffnungszeiten oder des Hubes der Gaswechselventile ermöglichen.

Aus der Druckschrift DE 10 2004 011 586 ist eine derartige Vorrichtung bekannt, bei der ein Nockenträger drehfest und axial verschiebbar auf einer Grundnockenwelle angeordnet ist.

Der Nockenträger besteht dabei aus einem Metallrohr, auf dem mindestens ein Nocken angeordnet ist, bei dem aus einem gemeinsamen Grundkreis axial versetzt mindestens zwei unterschiedliche Nockenlaufbahnen hervorgehen. Durch das axiale Verschieben des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle wird ein Gaswechselventil durch die unterschiedlich geformten Nockenlaufbahnen betätigt, wobei sich die mindestens zwei Nockenlaufbahnen in der Hubkontur und/oder in der Phasenlage unterscheiden können.

Die Herstellung der Nockenträger erfolgt in einer Abfolge von kostenintensiven Einzelschritten. Von besonderer Bedeutung sind dabei die Fräs- und Schleifprozesse der Nockenlaufbahnen, die mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden müssen. Durch die räumliche Nähe der axial versetzt nebeneinander angeordneten Nockenlaufbahnen besteht die Notwendigkeit mindestens eine Stirnfläche der Nockenlaufbahnen zu bearbeiteten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde den Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 anzugeben, bei dem die Nockenlaufbahnen kostengünstig bearbeitet werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das Merkmal in den Kennzeichen des Patentanspruchs 1 gelöst, wonach zwischen den auf das Gaswechselventil wirkenden Flächen der unterschiedlichen Nockenlaufbahnen eines Nockens eine Abstandsfläche ausgebildet ist.

Durch diese Abstandsfläche wird die Ausarbeitung eines scharfen, möglichst rechtwinkelig Ausgebildeten Übergangs vermieden, der nur durch aufwendige, einen hohen Verschleiß an den verwendeten Fräs- oder Schleifwerkzeugen hergestellt werden kann.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Abstandsfläche als Übergangsradius ausgebildet ist.

Von zwei unterschiedlichen Nockenlaufbahnen weist in der Regel immer eine Nockenlaufbahn ganz oder abschnittsweise einen zur Nockenträgerachse radial kleineren Verlauf auf. Durch den Übergangsradius kann bei der Herstellung des Nockenträgers das Fräs- oder Schleifwerkzeug, dass die den kleineren radial Verlauf aufweisende Nockenlaufbahn bearbeitet, auf die den größeren radial Verlauf aufweisende Nockenlaufbahn zu bewegt werden, ohne dass die den größeren radial Verlauf aufweisende Nockenlaufbahn geschädigt wird. Die Weglänge, den das Fräs- oder Schleifwerkzeug auf die den größeren radial Verlauf aufweisende Nockenlaufbahn zu bewegt werden kann, ist von der Breite des Übergangsradius abhängig.

Durch den erfindungsgemäßen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Grundnockenwelle kann die Bearbeitung der Nockenlaufbahnen kostengünstig durchgeführt werden.

Im folgenden ist ein erfindungsgemäßer Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, insbesondere ein Nockenträger, anhand von einem Ausführungsbeispiel im Zusammenhang mit zwei Figuren dargestellt und erläutert.
Es zeigen:
1 die Gesamtansicht eines Nockenträgers mit zwei Nocken, die jeweils zwei Nockenlaufbahnen aufweisen,
2 die Schnittdarstellung durch einen Nockenträger.
Eine vierzylindrige Brennkraftmaschine mit zwei obenliegenden Nockenwellen zum Antrieb eines Kraftfahrzeuges ist mit einer Vorrichtung zum Verstellen des Hubes und der Öffnungszeiten der einlassseitigen Gaswechselventile ausgestattet. Die Vorrichtung besteht aus vier Nockenträgern, die auf der die einlassseitigen Gaswechselventile betätigenden Grundnockenwelle drehfest und axial verschiebbar angeordnet sind.
Die die Drehfestigkeit bei gleichzeitiger axialer Verschiebbarkeit ermöglichende Verbindung zwischen der Grundnockenwelle und den Nockenträgern besteht in einer Verzahnung, die auf der Grundnockenwelle als Außenverzahnung und in dem Nockenträger als Innenverzahnung ausgebildet ist.
Jeder Nockenträger einer Grundnockenwelle ist genau einem Zylinder zugeordnet, wobei jeder Zylinder der Brennkraftmaschine einlassseitig zwei Gaswechselventile aufweist. Entsprechend sind auf jedem Nockenträger zwei Nocken ausgebildet, wobei jeder Nocken ein einlassseitiges Gaswechselventil betätigt. Jeder der zwei Nocken weist jeweils zwei sich unterscheidende Nockenlaufbahnen auf, die axial versetzt aus einem gemeinsamen Grundkreis des Nockens hervorgehen.
Die jeweils zwei Nockenlaufbahnen der zwei Nocken eines Nockenträgers sind unterschiedlich ausgeformt, wobei eine Nockenlaufbahn eine kleine Hubhöhe des Gaswechselventils und die andere Nockenlaufbahn eine große Hubhöhe des Gaswechselventils bewirkt. Die Nockenlaufbahn mit der kleinen Hubhöhe wird bei Motordrehzahlen unterhalb 2500 Umdrehungen pro Minute geschaltet, die Nockenlaufbahn mit der großen Hubhöhe wird bei Motordrehzahlen oberhalb 2500 Umdrehungen pro Minute geschaltet.
Zum axialen Verschieben ist an beiden Seiten der Nockenträger jeweils ein als separates Bauteil ausgebildeter Schneckentrieb angeordnet, in dem als Vertiefung eine Kurvenbahn ausgebildet ist. Die Kurvenbahnen der zwei Schnecken triebe eines Nockenträgers sind dabei zueinander spiegelbildlich ausgebildet, wodurch das axiale Verschieben des Nockenträgers auf der Grundnockenwelle in beide Richtungen möglich ist.
Das axiale Verschieben der Nockenträger erfolgt durch radial zur Grundnockenwelle angeordnete Stellglieder, die vorteilhaft als elektromagnetische Ventile ausgebildet sind. Die Stellglieder sind fest mit dem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine verbunden. Durch die Elektromagneten kann der Betätigungsstift ausgefahren und zurückgezogen werden. Im ausgefahrenen Zustand greift der Betätigungsstift in die die Kurvenbahn bildende Vertiefung eines Schneckentriebes, wobei der Nockenträger durch die Drehung der Grundnockenwelle beim Betrieb der Brennkraftmaschine axial verschoben wird.
1 zeigt Gesamtansicht eines Nockenträgers 1 mit den zwei Nocken 2, die jeweils zwei unterschiedliche Nockenlaufbahnen 4, 5 aufweisen, die aus dem gemeinsamen Grundkreis 3 des Nockens 2 hervorgehen. Zwischen den zwei Nockenlaufbahnen 4, 5 eines Nockens 2 ist eine Abstandsfläche 8 ausgebildet, die nicht auf ein Gaswechselventil einwirkt. Die Abstandsfläche 8 dient bei der Herstellung des Nockenträgers 1 der vereinfachten und kostengünstigen Bearbeitung der einzelnen Nockenlaufbahnen 4, 5. Die Endbearbeitung der Nockenlaufbahnen 4, 5 erfolgt mittels einer CNC Schleifmaschine, deren Schleifwerkzeug einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist.
2 zeigt ein Schnittbild durch einen Nockenträger 1, wobei die einen Übergangsradius bildenden Abstandsflächen 8 gut zu erkennen sind.
Von den zwei unterschiedlichen Nockenlaufbahnen 4, 5 weist immer eine Nockenlaufbahn 4, 5 ganz oder abschnittsweise einen zur Nockenträgerachse a radial kleineren Verlauf auf. Bei der in der 2 gezeigten Position ist die Nockenlaufbahn 4 diejenige mit dem radial kleineren Verlauf. Durch den Übergangsradius der Abstandsfläche 8 kann bei der Herstellung des Nockenträgers 1 das Schleifwerkzeug, dass die den kleineren radial Verlauf aufweisende Nockenlaufbahn 4 bearbeitet, auf die den größeren radial Verlauf aufweisende Nockenlaufbahn 5 zu bewegt werden, ohne dass die den größeren radial Verlauf aufweisende Nockenlaufbahn 5 geschädigt wird. Dafür steht die Weglänge b zur Verfügung, die beispielsweise zwei Millimeter beträgt.
Sind die Nockenlaufbahn mit der großen Hubhöhe und die Nockenlaufbahn mit der kleinen Hubhöhe gegeneinander stark verdreht auf dem Nockenträger angeordnet, kann zumindest abschnittsweise auch die die kleinere Hubhöhe aufweisende Nockenlaufbahn diejenige sein, die den größeren radial Verlauf aufweist. Liegt die die kleine Hubhöhe aufweisende Nockenlaufbahn genau im am Anfang oder am Ende der die große Hubhöhe aufweisenden Nockenlaufbahn, wechselt die Seite, von der aus die Abstandsfläche bearbeitet wird. Sie wird zu einem Teil von der die kleine Hubhöhe aufweisenden Nockenlaufbahn bearbeitet, und zu einem anderen Teil von der die große Hubhöhe aufweisenden Nockenlaufbahn.
Durch die Abstandsfläche kann das Fräs- oder Schleifwerkzeug auch dann zur Bearbeitung der den kleineren radial Verlauf aufweisende Nockenlaufbahn verwendet werden, wenn das Fräs- oder Schleifwerkzeug an seinem äußeren Bereich abgenutzt ist, wodurch die Bearbeitung des Nockenträgers kostengünstig durchgeführt werden kann.

Claims

Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit mindestens einer Grundnockenwelle (1), auf der mindestens ein Nockenträger (1) drehfest und axial verschiebbar angeordnet ist, wobei auf dem mindestens einen Nockenträger (1) mindestens eine auf ein Gaswechselventil wirkende Nocke (2) ausgebildet ist, auf der axial versetzt mindestens zwei unterschiedliche Nockenlaufbahnen (4, 5) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den auf das Gaswechselventil wirkenden Flächen der unterschiedlichen Nockenlaufbahnen (4, 5) eines Nockens (2) eine Abstandsfläche (8) ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandsfläche (8) als Übergangsradius ausgebildet ist.
Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergangsradius der Abstandsfläche (8) zusammen mit einer Nockenlaufbahnen (4, 5) durch Fräsen und/oder durch Schleifen hergestellt ist.