DE102007052251A1

DE102007052251A1 - Ventiltriebvorrichtung

Info

Publication number: DE102007052251A1
Application number: DE200710052251
Authority: DE
Inventors: Jens Dr. Ing. Meintschel; Thomas Dipl.-Ing. Stolk; Alexander Von Dipl.-Ing. Gaisberg-Helfenberg
Original assignee: Daimler AG
Current assignee: Mercedes Benz Group AG
Priority date: 2007-11-02
Filing date: 2007-11-02
Publication date: 2009-05-07
Also published as: WO2009056237A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Ventiltriebvorrichtung mit zumindest einem ersten Nockenwellenelement (10) und einem zweiten Nockenwellenelement (11). Es wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Kopplungsvorrichtung (12) umfasst, die dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment von dem ersten Nockenwellenelement (10) auf das zweite Nockenwellenelement (11) zu übertragen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventiltriebvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind bereits Ventiltriebvorrichtungen einer Brennkraftmaschine mit zumindest einem ersten Nockenwellenelement und einem zweiten Nockenwellenelement bekannt.
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Ventiltriebvorrichtung bereitzustellen, die eine erhöhte Torsionssteifigkeit aufweist. Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von Ventiltriebvorrichtung mit zumindest einem ersten Nockenwellenelement und einem zweiten Nockenwellenelement.
Es wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Kopplungsvorrichtung umfasst, die dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment von dem ersten Nockenwellenelement auf das zweite Nockenwellenelement zu übertragen. Dadurch kann auf eine Nockenwelle, die das Antriebsmoment parallel auf das erste und zweite Nockenwellenelement überträgt, verzichtet werden, und das Antriebsmoment kann über die Nockenwellenele mente übertragen werden, die einen vorteilhaft großen Querschnitt aufweisen können. Dadurch kann eine besonders torsionssteife Ventiltriebvorrichtung realisiert werden. Unter „vorgesehen" soll dabei insbesondere speziell ausgestattet, ausgelegt und/oder programmiert verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass zumindest eines der Nockenwellenelemente einen Nockenträger aufweist. Dadurch kann das Antriebsmoment vorteilhaft direkt an eine Ventilbetätigungsvorrichtung, wie beispielsweise einen Kipphebel, weitergeleitet werden. Vorteilhafterweise sind der Nockenträger und das Nockenwellenelement einteilig ausgeführt.
Vorzugsweise weist der Nockenträger zumindest ein Nockenpaar auf, das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus eine Hubumschaltung bereitzustellen. Dadurch kann die Ventiltriebvorrichtung unterschiedlichen Betriebsmodi angepasst werden. Vorteilhafterweise sind der Nockenträger und das Nockenpaar einteilig ausgeführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Nockenwellenelement axial verschiebbar angeordnet ist. Dadurch lässt sich einfach eine Hubumschaltung realisieren. Die Richtungsangabe „axial" soll hier und im Folgenden, soweit nicht anders explizit genannt, insbesondere in Bezug auf eine Rotationsachse der Ventiltriebvorrichtung bzw. des Nockenwellenelements, d. h. parallel zu der Rotationsachse verstanden werden.
Weiter wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Verstellvorrichtung mit zumindest einer Kulissenbahn aufweist, die dazu vorgesehen ist, das Nockenwellenelement axial zu verschieben. Mittels einer Kulissenbahn kann eine einfache Verstellvorrichtung für die axiale Verschiebung der Nockenwellenelemente bereitgestellt werden.
Vorteilhaferweise sind beide Nockenwellenelemente verschiebbar angeordnet, wodurch eine besonders vorteilhafte Hubumschaltung aller Zylinder erreicht werden kann. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Verstellvorrichtung dazu vorgesehen ist, beide Nockenwellenelemente zu verschieben.
In einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung zumindest eine Querschnittsebene aufweist, die beide Nockenwellenelemente und die Kulissenbahn umfasst. Unter einer Querschnittsebene soll insbesondere eine Ebene senkrecht zur Rotationsachse der Ventiltriebvorrichtung verstanden werden. Dadurch kann eine Verstellvorrichtung für beide Nockenwellenelemente besonders einfach realisiert werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Kopplungsvorrichtung ein Verbindungselement aufweist, das dazu vorgesehen ist, das Antriebsmoment weiterzuleiten. Dadurch kann der erste Nockenträger vorteilhaft mit dem zweiten Nockenträger verbunden werden.
Vorzugsweise weist zumindest eines der Nockenwellenelemente zumindest einen Schiebesitz auf, der dazu vorgesehen ist, die axial verschiebbare drehfeste Kopplung bereitzustellen. Dadurch kann einfach eine axiale Verschiebung der Nockenträger realisiert werden und das Nockenwellenelement einfach mit der Antriebswelle bzw. dem Verbindungselement verbunden werden, wobei die Antriebswelle bzw. das Verbindungselement vorzugsweise komplementär zu dem Schiebesitz des Nockenwellenelements ausgeführt sind.
Ist der Schiebesitz profiliert ausgeführt, kann einfach eine axial verschiebbare, drehfeste Verbindung realisiert werden.
Als profilierte Schiebesitze sind beispielsweise Schiebesitze mit einem Keilprofil, einem Vielzahlprofil oder einem Polygonprofil denkbar.
Vorteilhafterweise nimmt der Schiebesitz in axialer Richtung maximal 50% des Nockenwellenelements ein. Dadurch kann eine Klemmneigung für die axiale Verschiebung reduziert werden, insbesondere in Verbindung mit der hohen Torsionssteifigkeit der Ventiltriebvorrichtung.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Ventiltriebvorrichtung eine Antriebswelle aufweist, die axial verschiebbar drehfest mit dem ersten Nockenwellenelement verbunden ist. Dadurch kann das Antriebsmoment einfach in die Ventiltriebvorrichtung eingeleitet werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
1 eine Ventiltriebvorrichtung und
2 einen Querschnitt durch die Ventiltriebvorrichtung.
1 zeigt eine Ventiltriebvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem ersten Nockenwellenelement 10 und einem zweiten Nockenwellenelement 11, die mittels einer Kopplungsvorrichtung 12, über die ein Antriebsmoment vom ersten Nockenwellenelement 10 auf das zweite Nockenwellenelement 11 übertragen werden kann, gekoppelt sind.
Das erste Nockenwellenelement 10 weist einen ersten Nockenträger 13 und das zweite Nockenwellenelement 11 einen zweiten Nockenträger 14 auf. Die Nockenträger 13, 14 sind einstückig mit dem jeweiligen Nockenwellenelement 10, 11 ausgeführt und weisen jeweils vier Nockenpaare 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a, 18, 18a auf, mittels denen eine Hubumschaltung bereitgestellt werden kann.
Die Nockenpaare 15, 15a, 16, 16a, die auf dem ersten Nockenträger 13 angeordnet sind, sind dazu vorgesehen, nicht näher dargestellte Gaswechselventile eines ersten und eines zweiten Zylinders zu betätigen. Die Nockenpaare 17, 17a, 18, 18a des zweiten Nockenträgers 14 sind dazu vorgesehen, nicht näher dargestellte Gaswechselventile eines dritten und vierten Zylinders zu betätigen.
Jedes Nockenpaar 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a, 18, 18a weist zwei Nocken auf. Die Nockenpaare 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a, 18, 18a sind über nicht näher dargestellte Ventilbetätigungsvorrichtungen mit dem jeweiligen Gaswechselventil verbindbar, wobei jeweils einer der Nocken des entsprechenden Nockenpaares 15, 15a, 16, 16a, 17, 17a, 18, 18a das Gaswechselventil betätigt. Die Nocken sind verschiedenartig ausgeformt, wodurch unterschiedliche Betriebsmodi mit unterschiedlichen Ventilöffnungszeiten oder -arten bereitgestellt werden können, wie beispielsweise ein Befeuerungsmodus und ein Bremsmodus oder Betriebsmodi für unterschiedliche Drehzahlbereiche.
Um zwischen den beiden Betriebsmodi zu wechseln, sind die beiden Nockenwellenelemente 10, 11 und damit die Nockenträger 13, 14 axial verschiebbar angeordnet. Die Nockenwellenelemente 10, 11 werden über eine gemeinsame Verstellvorrichtung 19 mit Kulissenbahnen 20, 21, in die nicht näher dargestellte Schaltelemente einspuren, verschoben. Die Kulissenbahnen 20, 21 sind dabei auf einem halben Umfang auf dem ersten Nockenwellenelement 10 und auf einem weiteren halben Umfang auf dem zweiten Nockenwellenelement 11 angeordnet. Eine Querschnittsebene 22 weist dadurch die beiden Nockenwellenelemente 10, 11 und eine der Kulissenbahnen 20 sowie ein Verbindungselement 23, das die Nockenwellenelement 10, 11 miteinander koppelt, auf.
Das Verbindungselement 23, das zu der Kopplungsvorrichtung 12 gehört, weist einen Durchmesser auf, der kleiner ist als ein Innendurchmesser der zumindest einem Bereich der Kopplungsvorrichtung 12 als Hohlwellen ausgeführten Nockenwellenelemente 10, 11. Das Antriebsmoment wird über das Verbindungselement 23 von dem ersten Nockenwellenelement 10 auf das zweite Nockenwellenelement 11 übertragen.
Um die Nockenwellenelemente 10, 11 axial gegen eine Antriebswelle 27 verschieben zu können, weist das das erste Nockenwellenelement 10 einen ersten Schiebesitz 24, über den das Nockenwellenelement 10 mit der Antriebswelle 27 verbunden ist, auf. Über einen zweiten Schiebesitz 25, über den das Nockenwellenelement 10 mit dem Verbindungselement 23 verbunden ist, ist das erste Nockenwellenelement 10 axial verschiebbar drehfest mit dem Verbindungselement 23 gekoppelt. Das zweite Nockenwellenelement 11 weist ebenfalls einen Schiebesitz 26 auf, mittels dem das zweite Nockenwellenelement 11 mit dem Verbindungselement 23 axial verschiebbar drehfest gekoppelt ist.
Um die axial verschiebbare drehfeste Kopplung bereitzustellen, sind die Schiebesitze 24, 25, 26 profiliert ausgeführt. In einem Querschnitt weisen die Schiebesitze 24, 25, 26 ein Polygonprofil auf, wie es beispielsweise in 2 entlang der Schnittebene II-II für den ersten Schiebesitz 24 des ersten Nockenwellenelements 10 dargestellt ist. Um eine Klemmneigung zu minieren, nimmt jeder der Schiebesitze 24, 25, 26 in axialer Richtung maximal 50% des entsprechenden Nockenwellenelements 10, 11 ein.
Die Antriebswelle 27, die axial verschiebbar drehfest mit dem ersten Nockenwellenelement 10 verbunden ist, ist über eine Antriebsvorrichtung 28, die als ein Zahnrad oder Zahnriemenrad ausgeführt ist, mit einer nicht näher dargestellten Kurbelwelle verbunden. Das Antriebsmoment wird über die Antriebsvorrichtung 28 in die Ventiltriebvorrichtung eingeleitet und über die Antriebswelle 27 und den Schiebesitz 24 an das erste Nockenwellenelement 10 weitergeleitet. Vom ersten Nockenwellenelement 10 wird das Antriebsmoment über den Schiebesitz 25 an das Verbindungselement 23 weitergeleitet und dann über den Schiebesitz 26 an das zweite Nockenwellenelement 11, womit sich eine serielle Übertragung des Antriebsmoments für die Ventiltriebsvorrichtung ergibt.

Claims

Ventiltriebvorrichtung mit zumindest einem ersten Nockenwellenelement (10) und einem zweiten Nockenwellenelement (11), gekennzeichnet durch eine Kopplungsvorrichtung (12), die dazu vorgesehen ist, ein Antriebsmoment von dem ersten Nockenwellenelement (10) auf das zweite Nockenwellenelement (11) zu übertragen.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Nockenwellenelemente (10, 11) einen Nockenträger (13, 14) aufweist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenträger (13, 14) zumindest ein Nockenpaar (15, 15a, 16, 16a, 17, 17a, 18, 18a) aufweist, das dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebsmodus eine Hubumschaltung bereitzustellen.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Nockenwellenelement (10, 11) axial verschiebbar angeordnet ist.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Verstellvorrichtung (19) mit zumindest einer Kulissenbahn (20, 21), die dazu vorgesehen ist, das Nockenwellenelement (10, 11) axial zu verschieben.
Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Nockenwellenelemente (10, 11) axial verschiebbar angeordnet sind.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 5 und 6, gekennzeichnet durch zumindest eine Querschnittsebene (22), die die beiden Nockenwellenelemente (10, 11) und die Kulissenbahn (20, 21) umfasst.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplungsvorrichtung (12) ein Verbindungselement (23) aufweist, das dazu vorgesehen ist, das Antriebsmoment weiterzuleiten.
Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Nockenwellenelemente zumindest einen Schiebesitz (24, 25, 26) aufweist, der dazu vorgesehen ist, die axial verschiebbare drehfeste Kopplung bereitzustellen.
Ventiltriebvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz profiliert (24, 25, 26) ausgeführt ist.
Ventiltriebvorrichtung zumindest nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schiebesitz (24, 25, 26) in axialer Richtung maximal 50% des Nockenwellenelements (10, 11) einnimmt.
Ventiltriebvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle (27), die axial verschiebbar drehfest mit dem ersten Nockenwellenelement (10) verbunden ist.
Verfahren für eine Ventiltriebvorrichtung mit zumindest einem ersten Nockenwellenelement (10) und einem zweiten Nockenwellenelement (11), dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsmoment vom ersten Nockenwellenelement (10) auf das zweite Nockenwellenelement (11) übertragen wird.