DE3705128A1 - Fuer eine brennkraftmaschine bestimmte nockenwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine für eine Verbren­ nungskraftmaschine bestimmte Nockenwelle zur Steuerung der Gaswechselventile, welche Kipphebel betätigende, durch Herausfahren von Kulissen aus dem Nockenwellen­ profil verstellbare Steuernocken hat. Eine solche Nocken­ welle ist in der DE-AS 26 47 332 beschrieben.

Bei der vorbekannten Nockenwelle ist für jeden Kipphebel ein Nockenring verdrehbar auf der Nockenwelle angeord­ net. Diese Nockenringe werden jeweils beim Herausfahren der Kulissen aus der Nockenwelle relativ zur Nockenwelle dadurch fixiert, daß die jeweilige Kulisse in eine sich von der Nockenwelle weg verengende, innenseitige Aus­ nehmung des Nockenringes fährt. Die Betätigung der Kulissen erfolgt hydraulisch durch Druckbeaufschlagung von in der Nockenwelle angeordneten Druckkammern.

Die Nockenwelle nach der genannten DE-AS 26 47 332 ist relativ kompliziert aufgebaut und ermöglicht im Bereich des Nockenanstiegs durch die Verdrehbarkeit des Nocken­ ringes lediglich eine Parallelverschiebung der Steuer­ charakteristik.

Durch die DE-OS 26 21 363 ist es auch schon bekannt, eine Nockenwelle derart auszubilden, daß bei den einzel­ nen Steuernocken die Öffnungs- und Schließflanken gegen­ einander verdrehbar sind. Dadurch kann man die Steuer­ charakteristik im größeren Maße verändern, jedoch ist die Nockenwelle nach dieser Schrift ebenfalls relativ aufwendig aufgebaut. Weiterhin sind die Ventile so aus­ gebildet, daß sie in Öffnungsrichtung federbelastet sind. Eine Brennkraftmaschine mit einer solchen Nocken­ welle bedingt deshalb eine sehr weitgehende Abwandlung herkömmlicher Brennkraftmaschinen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nocken­ welle der eingangs genannten Art derart zu gestalten, daß die Steuercharakteristik möglichst weitgehend variabel ist, ohne daß die bisher üblichen Konzepte für Brennkraftmaschinen durchgreifend verändert werden müssen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß im Bereich der Kulissen jeweils ein umlaufendes Band vor­ gesehen ist, welches dort die Nockenwelle und den aus ihr herausragenden Kulissenbereich umschlingt.

Dieses Band überbrückt die beim Herausfahren der Kulisse entstehenden Unregelmäßigkeiten in der Nockenoberfläche. Dadurch werden unerwünscht hohe Differenzbeschleunigun­ gen auf der ansteigenden und abfallenden Flanke des Nockens vermieden. Weiterhin hält das Band die von ihm umschlungenen Teile fest zusammen, so daß es nicht zu Schwingungen und dadurch Klappererscheinungen kommen kann. Durch die Erfindung wird ein variabler Ventiltrieb geschaffen, ohne daß wesentliche Änderungen in der Brenn­ kraftmaschine vorgenommen werden müssen. In Sonderfällen ist sogar ein nachträgliches Nachrüsten bei vorhandenen Brennkraftmaschinen möglich. Dank der Erfindung werden die Arbeits- und Reibverluste des Ventiltriebs sowohl im Leerlauf als auch im Teillastbereich reduziert. Weiter­ hin kann die Drosselklappe stark vereinfacht werden oder im Extremfall sogar entfallen.

Normalerweise wird man ein Band aus Stahl vorsehen, da­ mit es den auftretenden Temperaturen widersteht und ausreichend verschleißfest ist. Durch Trapeze, Kegel oder schräge Flächen ist dafür zu sorgen, daß das Band stets gespannt ist.

Eine konstruktiv besonders einfache Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß die Kulisse in einer Kulis­ senführung geradlinig verschiebbar angeordnet ist und zur Verschiebung der Kulissen in der Nockenwelle ein axial verschieblicher Steuerschieber vorgesehen ist, welcher jeweils mit einer Schrägfläche gegen eine ent­ sprechende Schrägfläche der Kulisse anliegt.

Zur weiteren Vereinfachung der Nockenwelle trägt es bei, wenn das Band jeweils auf der der Kulisse gegenüberlie­ genden Seite gegen den Steuerschieber anliegt und diesen in Anlage gegen die Kulisse hält.

Beim Heraus- oder Hineinfahren der Kulisse verändert sich die Umschlingungslänge für das Band nicht, wenn gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung das Band auf der der Kulisse abgewandten Seite gegen eine Schrägfläche des Steuerschiebers anliegt, die entsprechend der gegen die Kulisse anliegenden Schräg­ fläche schräg verläuft. Bei einer solchen Ausführungs­ form brauchen keine Einrichtungen vorgesehen zu werden, die das Band in unterschiedlichen Kulissenstellungen stramm halten.

Statt der geradlinig verschiebbaren Kulisse kann man als Kulisse ein Kreissegment vorsehen, welches nahe des Schnittpunktes zwischen seiner Peripherie und Sekante schwenkbar auf der Nockenwelle gelagert ist. Ein solches Kreissegment kann zur Veränderung der Nockenausladung ähnlich einer Irisblende beim Fotoapparat aus der Kontur der Nockenwelle heraus oder in sie hineinschwenken.

Eine symmetrische Veränderung der Außenkontur der Nocken­ welle läßt sich erreichen, wenn die Kulisse durch insge­ samt zwei hintereinander angeordnete, an gegenüberliegen­ den Seiten schwenkbar gelagerte Kreissegmente gebildet ist.

Besonders einfach ist die Verstellung einer solchen durch ein Kreissegment oder durch zwei Kreissegmente gebildeten Kulisse, wenn sie durch eine in der Nocken­ welle verlaufende, mit einem Exzenter gegen die Sekante bzw. den Sekanten anliegende Exzenterwelle erfolgt.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sind in der Zeichnung dargestellt und werden nach­ folgend beschrieben. In ihr zeigen die Fig. 1 einen Querschnitt durch einen die Erfindung betreffenden Bereich einer Brennkraftma­ schine mit der erfindungsgemäßen Nocken­ welle,

Fig. 2 einen schematischen Querschnitt durch die Nockenwelle nach Fig. 1,

Fig. 3 einen schematischen Längsschnitt durch einen Teilbereich der Nockenwelle nach Fig. 1,

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Nockenwelle nach der Erfindung.

In Fig. 1 ist teilweise ein Zylinderkopf 1 gezeigt, auf dem in nicht näher dargestellter Weise eine Nockenwelle 2 und eine Kipphebelwelle 3 gelagert sind. Auf der Kipp­ hebelwelle 3 ist ein Kipphebel 4 zu erkennen, der mit einem Hebelarmende gegen einen Steuernocken 5 der Nocken­ welle 2 und mit seinem anderen Hebelarmende von oben her auf einen Ventilstößel 6 eines Gaswechselventils 7 der Brennkraftmaschine aufliegt. Dieses Gaswechselventil 7 ist mittels einer Druckfeder 8 in Schließrichtung vorge­ spannt. Drückt der Kipphebel 4 auf den Ventilstößel 6, so wird das Gaswechselventil 7 in der Zeichnung gesehen nach unten verschoben, so daß sein Ventilteller 9 in die dargestellte Offenposition gelangt. Wenn sich der Kipp­ hebel 4 aus der dargestellten Position entgegengesetzt dem Uhrzeigersinn verdreht, dann drückt die Druckfeder 8 das Gaswechselventil 7 in Schließstellung, in der der Ventilteller 9 gegen einen Ventilsitz 10 anliegt.

Wichtig für die Erfindung ist die Gestaltung der Nocken­ welle im Bereich der Steuernocken 5. Eine erste Ausfüh­ rungsform einer erfindungsgemäßen Gestaltung des Steuer­ nockens 5 ergibt sich aus den Fig. 2 und 3. Die Fig. 2 zeigt von der Nockenwelle 2 einen Nockengrundkreis 11, welcher eine radial nach außen gerichtete Kulissenfüh­ rung 12 hat, in der eine Kulisse 13 verschieblich ange­ ordnet ist. Im Inneren des Nockengrundkreises 11 liegt ein Steuerschieber 14 gegen diese Kulisse 13 an. Ein endloses Band 15 verläuft außenseitig um die Kulisse 13 und den Steuerschieber 14 herum. Dieses Band 15 bildet auf dem vorspringenden Teil der Kulisse 13 den Steuer­ nocken 5.

Die Funktionsweise der Verstellung des Steuernockens 5 ergibt sich aus der Fig. 3. Dort ist zu sehen, daß die Kulisse 13 mit einer Schrägfläche 16 gegen eine entspre­ chende Schrägfläche 17 des Steuerschiebers 14 anliegt. Verschiebt man den Steuerschieber 14 in Fig. 3 gesehen nach rechts, so wandert infolge der Schrägflächen 16, 17 die Kulisse 13 radial nach außen, was durch jeweils einen Doppelpfeil 18 und eine strichpunktierte Darstel­ lung der Kontur der Kulisse in ihrer äußeren Stellung in den Fig. 2 und 3 verdeutlicht ist.

Die Fig. 3 läßt auch erkennen, daß parallel zur gegen die Kulisse 13 anliegenden Schrägfläche 16 des Steuer­ schiebers 14 auf der gegenüberliegenden Steuerschieber­ seite eine weitere Schrägfläche 19 verläuft. Das Band 15 liegt gegen diese äußere Schrägfläche 19 und gegen die Außenseite der Kulisse 13 an. Durch die äußere Schräg­ fläche 19 des Steuerschiebers 14 wird erreicht, daß dieser unabhängig von der Stellung der Kulisse 13 stets fest auf ihr und dem Steuerschieber 14 anliegt.

Bei der Ausführungsform gemäß der Fig. 4 sind als Kulisse zwei Kreissegmente 19, 20 vorgesehen, welche jeweils nahe der Peripherie der Nockenwelle 2 um eine Achse 21, 22 schwenkbar gelagert sind. Diese Achsen 21, 22 führen mithin nahe des Schnittpunktes der jeweiligen Kreissegmentsekante mit der Kreissegmentperipherie durch die Kreissegmente 19, 20. Zur Verstellung der Kreisseg­ mente 19, 20 dient ein Exzenter 23, der gegen die beiden Sekanten der Kreissegmente 19, 20 anliegt und Teil einer nicht gezeigten, durch die Nockenwelle 2 führenden Exzen­ terwelle ist. Genau wie bei der zuvor beschriebenen Aus­ führungsform ein Band 15 über die Kulisse 13 geführt ist, verläuft gemäß Fig. 4 ein Band 15 außen über die Kreissegmente 19, 20.

Claims (7)

1. Für eine Verbrennungskraftmaschine bestimmte Nocken­ welle zur Steuerung der Gaswechselventile, welche Kipp­ hebel betätigende, durch Herausfahren von Kulissen aus dem Nockenwellenprofil verstellbare Steuernocken hat, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich der Kulissen (13; 19, 20) jeweils ein umlaufendes Band (15) vorgesehen ist, welches dort die Nockenwelle (2) und den aus ihr herausragenden Kulissenbereich umschlingt.

2. Nockenwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissen (13) jeweils in einer Kulissenführung (12) geradlinig verschiebbar angeordnet sind und zur Verschiebung der Kulissen (13) in der Nockenwelle (2) ein axial verschieblicher Steuerschieber (14) vorgesehen ist, welcher jeweils mit einer Schrägfläche (17) gegen eine entsprechende Schrägfläche (16) der Kulisse (13) anliegt.

3. Nockenwelle nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Band (15) jeweils auf der der Kulisse (13) gegenüberliegenden Seite gegen den Steuer­ schieber (14) anliegt und diesen in Anlage gegen die Kulisse (13) hält.

4. Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Band (15) auf der der Kulisse (13) abgewandten Seite gegen eine Schrägfläche (19) des Steuerschiebers (14) anliegt, die entsprechend der gegen die Kulisse (13) anliegenden Schrägfläche (16) schräg verläuft.

5. Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse durch ein Kreissegment (19, 20) gebildet ist, welches nahe des Schnittpunktes zwischen seiner Peripherie und Sekante schwenkbar auf der Nockenwelle (2) gelagert ist.

6. Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulisse durch insgesamt zwei hintereinander angeordnete, an gegenüberliegenden Seiten schwenkbar gelagerte Kreis­ segmente (19, 20) gebildet ist.

7. Nockenwelle nach einem oder mehreren der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstel­ lung des Kreissegmentes (19, 20) oder der Kreissegmente (19, 20) durch eine in der Nockenwelle (2) verlaufende, mit einem Exzenter gegen die Sekante bzw. den Sekanten anliegende Exzenterwelle erfolgt.