DE4242634C2

DE4242634C2 - Device for the continuous variation of valve lift and timing of the intake and exhaust valves of a reciprocating piston internal combustion engine

Info

Publication number: DE4242634C2
Application number: DE4242634A
Authority: DE
Inventors: Uwe Dipl Ing Kirchner
Original assignee: Individual
Current assignee: Kirchner Uwe Dipl-Ing 16727 Schwante De
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 1998-02-05
Anticipated expiration: 2012-12-18
Also published as: DE4242634A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur stufen losen Variierung von Ventilhub und Steuerzeiten der Einlaß- und der Auslaßventile einer Hubkolbenbrennkraftmaschine gemäß den Patentansprüchen 1 und 3.The present invention relates to a device for steps loose variation of valve lift and timing of the intake and exhaust valves a reciprocating piston internal combustion engine according to claims 1 and 3.

Im praktischen Einsatz wird in Brennkraftmaschinen bisher vorwiegend ein Ventiltrieb in Anwendung gebracht, bei dem das Öffnen und Schließen der Einlaß- und Auslaßventile in Abhängigkeit vom Kurbelwellendrehwinkel zu genau festgelegten Zeiten (Steuerdiagramm) und in Abhängigkeit von der Nockenform und des Übertragungsverhältnisses zwischen Nocken und Ven til mit einem fest vorgegebenen maximalen Ventilhub erfolgt.So far, it has mainly been used in practical applications in internal combustion engines a valve train is used in which the opening and closing the intake and exhaust valves depending on the crankshaft rotation angle at precisely defined times (control diagram) and depending on the cam shape and the transmission ratio between cam and Ven til with a predetermined maximum valve lift.

Üblicherweise ist die zeitliche Steuerung des Ventiltriebes derart fest gelegt, daß ein optimaler Betrieb des Motors bei erhöhten bzw. bei hohen Drehzahlen erreicht wird. Bei niedrigen Drehzahlen - insbesondere bei der Leerlaufdrehzahl - aber auch bei sehr hohen Drehzahlen wird hierbei nur eine relativ unvollständige Zylinderfüllung erreicht. Das führt zu einer unvollständigen Verbrennung des Kraftstoff-Luftgemisches; zur Erhöhung der Schadstoffemission und - bedingt durch eine Senkung des Wirkungsgrades - zu erhöhtem Kraftstoffverbrauch.The timing of the valve train is usually so fixed placed that optimal operation of the engine at elevated or high Speeds is reached. At low speeds - especially at Idling speed - but even at very high speeds this is only reached a relatively incomplete cylinder filling. That leads to one incomplete combustion of the air-fuel mixture; to increase pollutant emissions and - due to a reduction in efficiency - to increased fuel consumption.

Zur Optimierung der Motorfunktion ist der Einsatz eines Ventiltriebes not wendig, der eine Anpassung der Ventilsteuerzeiten und des Ventilhubes an die jeweiligen Betriebsbedingungen des Motors ermöglicht.The use of a valve train is necessary to optimize the engine function agile, the adjustment of the valve timing and valve lift to the respective operating conditions of the engine.

Derartige Einrichtungen sind insbesondere in DE 38 33 540 A1 und US-PS 4 572 118 vorgestellt worden. In DE 38 33 540 A1 ist das, zwischen Nocken 5 und Kipphebel 7 angeordnete Übertragungsglied 6 so angeordnet, daß es die oszillierende Bewegung des Kipphebels (Zg. 1; 3; 4) bzw. des Ventiles (Zg. 2) nahezu uneingeschränkt nachvollziehen muß. Die hierbei relativ großen trägen Massen schränken die technische Realisierbarkeit sehr ein.Devices of this type have been presented in particular in DE 38 33 540 A1 and US Pat. No. 4,572,118. In DE 38 33 540 A1, the transmission member 6 arranged between the cam 5 and the rocker arm 7 is arranged such that it must understand the oscillating movement of the rocker arm (Zg. 1; 3; 4) or the valve (Zg. 2 ) almost without restriction . The relatively large, inert masses restrict the technical feasibility very much.

Weiterhin weist diese Einrichtung den Nachteil auf, daß das Übertragungsglied an keinem Punkt direkt geführt wird und demnach insbesondere bei vorhandenem Spiel im Ventilbetätigungsmechanismus unkontrollierte Bewegungen (Vibrationen) ausführen kann.Furthermore, this device has the disadvantage that the transmission link no point is led directly and therefore especially if there is one Play in the valve actuation mechanism of uncontrolled movements (vibrations) can perform.

Ähnliche Nachteile weist die Einrichtung nach US-PS 4 572 118 auf, in der gemäß Fig. 20 die Zwischenrolle 28, 29 die Bewegung des Kipphebels 3 nachvollziehen muß.The device according to US Pat. No. 4,572,118 has similar disadvantages, in which, according to FIG. 20, the intermediate roller 28 , 29 must understand the movement of the rocker arm 3 .

Als weiterhin besonders problematisch erscheint insbesondere bei vielen Ventilen die gleichmäßige Querverschiebung des Bolzens 16 (DE 38 33 540 A1) bzw. des statischen Nockens 31( US-PS 4 572 118).The uniform transverse displacement of the pin 16 (DE 38 33 540 A1) or of the static cam 31 (US Pat. No. 4,572,118), in particular, appears to be particularly problematic in many valves.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Berücksichtigung der Erfordernisse eines praktischen Motorbetriebes, der Störanfälligkeit und der technischen Realisierbarkeit einen Ventiltrieb zu schaffen, der die oben beschriebenen Nachteile nicht aufweist, und eine stufenlose Änderung von Ventilzeiten und Ventilhub ermöglicht.The present invention has for its object, taking into account Requirements of a practical engine operation, the susceptibility to faults and the technical feasibility to create a valve train that meets the above Disadvantages described does not have, and a continuous change of Valve times and valve lift enabled.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruchs 1 oder des Nebenanspruchs 3 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen 2 und 4. This object is achieved with the features of claim 1 or of subsidiary claim 3 solved. Advantageous developments of the invention can be found in subclaims 2 and 4.

Dieser erfindungsgemäße Ventiltrieb besteht aus mindestens einer Nockenwelle sowie beinhaltet für jedes Ventil einen Kipphebel. Weiterhin ist zwischen jedem Kipphebel und den entsprechenden Nocken ein Übertragungsglied vorgesehen, daß den konstruktiv fest vorgegebenen Nockenhub in eine, in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors veränderliche Schwenkbewegung der Kipphebel und dementsprechend in einen veränderlichen Ventilhub umwandelt.This valve train according to the invention consists of at least one Camshaft and includes a rocker arm for each valve. Furthermore, between each rocker arm and the corresponding one Cam provided a transmission link that is structurally firm predetermined cam stroke in a, depending on the Operating conditions of the engine variable pivoting movement of the Rocker arm and accordingly in a variable valve lift converts.

Die Grundgedanken und die Vorteile der vorliegenden Erfindung werden in der nachfolgenden Beschreibung verdeutlicht, die in Verbindung mit den nach folgenden Zeichnungen anhand von Ausführungsbeispielen erfolgt.The principles and advantages of the present invention are set forth in the clarifies the following description, which in connection with the after following drawings based on exemplary embodiments.

Dabei zeigt:It shows:

Fig. 1 eine Darstellung des Ventilbetätigungsmechanismus mit einem Über tragungsglied in Form eines Schwenkhebels Fig. 1 is a representation of the valve actuation mechanism with a transmission member in the form of a pivot lever

Fig. 2 die Einzeldarstellung des Formelementes Fig. 2 shows the individual representation of the shaped element

Fig. 3 die Darstellung des Zusammenwirkens von Schwenkhebel und Formele ment bei Leerlaufdrehzahl Fig. 3 shows the interaction of the pivot lever and Formele element at idle speed

Fig. 4 die Darstellung des Zusammenwirkens von Schwenkhebel und Formele ment bei maximaler Drehzahl Fig. 4 shows the interaction of the pivot lever and Formele element at maximum speed

Fig. 5 eine Einzelteildarstellung eines als Formbolzen ausgebildeten weiteren Übertragungsgliedes Fig. 5 is an exploded view of a bolt constructed as a shape further transmission member

Fig. 6 die Darstellung des Zusammenwirkens von Kipphebel und Form bolzen bei Leerlaufdrehzahl Fig. 6 shows the interaction of the rocker arm and form bolt at idle speed

Fig. 7 die Darstellung des Zusammenwirkens von Kipphebel und Form bolzen bei maximaler Drehzahl Fig. 7 shows the interaction of rocker arm and form bolt at maximum speed

Fig. 8 eine Prinzipdarstellung der erforderlichen Ventilhubkurven. Fig. 8 is a schematic diagram of the required valve lift curves.

Ausgangspunkt für die weiteren Überlegungen ist der Umstand, daß in der Praxis der Drehzahlbereich eines Motors nicht unbegrenzt ist, sondern durch die Leerlaufdrehzahl (je nach Motortyp etwa 600 bis 900 U/min) nach unten begrenzt wird. Eine Begrenzung des Drehzahlbereiches nach oben erfolgt zweckmäßigerweise durch eine maximale Drehzahl, welche bei modernen Serienmotoren etwa 6500 bis 9000 U/min beträgt. Daher ist es sinnvoll auch in Bezug auf die Ventilhubkurve von einem Intervall (ent sprechend dem Drehzahlbereich des Motors) zu sprechen.The starting point for further considerations is the fact that in the Practice the speed range of an engine is not unlimited, but due to the idling speed (depending on the engine type about 600 to 900 rpm) is capped. A limitation of the speed range after Above expediently by a maximum speed, which at modern series engines is around 6500 to 9000 rpm. Therefore, it is also makes sense in relation to the valve lift curve of an interval (ent speaking of the engine speed range).

Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht also letztendlich darin, die Ventilhubkurve in einem vorgegebenen Intervall stufenlos variieren zu können. Dieses Intervall wird durch eine Ventilhubkurve begrenzt, die einem optimalen Motorregime bei der Leerlaufdrehzahl (bzw. einer Dreh zahl nahe der Leerlaufdrehzahl des Motors) entspricht. Andererseits wird dieses Intervall durch eine Ventilhubkurve begrenzt, die dem optimalen Motorregime bei der maximalen Drehzahl (bzw. einer Drehzahl nahe der maxi malen Drehzahl) entspricht. In Fig. 8 sind entsprechende Hubkurven prin zipiell dargestellt. Die konkrete Form der entsprechenden Hubkurven werden durch die konstruktiven Besonderheiten und durch die jeweiligen Einsatz bedingungen des jeweiligen Motors bestimmt. Inwieweit die Leerlauf- bzw. die maximale Drehzahl oder nur angenäherte Drehzahlen in Betracht gezogen werden, wird durch wirtschaftliche Überlegungen, aber prinzipiell nicht durch die vorliegende Erfindung bestimmt.Ultimately, the aim of the present invention is to be able to vary the valve lift curve continuously in a predetermined interval. This interval is limited by a valve lift curve that corresponds to an optimal engine regime at the idling speed (or a speed close to the idling speed of the engine). On the other hand, this interval is limited by a valve lift curve that corresponds to the optimal engine regime at the maximum speed (or a speed close to the maximum speed). In Fig. 8 corresponding stroke curves are shown in principle. The specific shape of the corresponding lifting curves is determined by the special design features and the respective operating conditions of the respective engine. The extent to which the idling or maximum speed or only approximate speeds are taken into account is determined by economic considerations, but in principle not by the present invention.

Erfindungsgemäß wird o.g. Ziel durch einen Ventilbetätigungsmechanismus erreicht, der in den Fig. 1 bis Fig. 7 dargestellt ist. Bei diesem Ventil betätigungsmechanismus stehen die Einlaß- bzw. die Auslaßventile 13 mit einem Kipphebel 14 in Arbeitsverbindung, der schwenkbar um eine Achse 15 gelagert ist. Zwischen dem Nocken 16 einer Nockenwelle 7 befindet sich ein Übertragungsglied, daß die Bewegungsübertragung von den Nocken 16 zu den Kipphebeln 14 gewährleistet. Der erfindungsgemäße Grundgedanke besteht darin, daß dieses Übertragungsglied durch den sich drehenden Nocken 16 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt wird. Weiterhin weist das Übertragungsglied eine speziell gestaltete Fläche auf, die mit dem Kipp hebel in Verbindung steht. Diese Fläche ist so ausgebildet, daß sie die hin- und hergehende Bewegung des Übertragungsgliedes auf den Kipphebel überträgt und diesen in eine Schwenkbewegung versetzt und somit eine Ventilbetätigung bewirkt.According to the invention the above object is achieved by a valve operating mechanism shown in FIGS. 1 to Fig. 7. In this valve actuating mechanism, the inlet and outlet valves 13 are in working connection with a rocker arm 14 which is pivotally mounted about an axis 15 . Between the cam 16 of a camshaft 7 there is a transmission member that ensures the transmission of motion from the cams 16 to the rocker arms 14 . The basic idea of the invention is that this transmission member is set in a reciprocating motion by the rotating cam 16 . Furthermore, the transmission link has a specially designed surface which is connected to the rocker arm. This surface is designed so that it transmits the reciprocating movement of the transmission member to the rocker arm and sets it in a pivoting movement and thus causes valve actuation.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt in dem, gemäß Haupt anspruch 1, das Übertragungsglied als Schwenkhebel 17 ausgebildet wird. Dieser Schwenkhebel ist so gestaltet, daß er drei wirksame Hebelflächen 17a; 17b und 17c aufweist. Weiterhin ist der Schwenkhebel 17 so gelagert, daß er sowohl eine geradlinige Bewegung als auch eine Schwenkbewegung um seine Achse 19 ausführen kann. Die Hebelfläche 17a hat eine mit variabler Steigung ansteigende Form und steht in direktem Kontakt mit dem Kipp hebel 14. Die konkrete Gestaltung dieser Hebelfläche wird unter Berück sichtigung des Übertragungsverhältnisses des Kipphebels 14 sowie des Nockenhubes des Nockens 16 durch die gewünschte Ventilhubkurve bestimmt, die der Leerlaufdrehzahl (bzw. einer Drehzahl nahe der Leerlaufdrehzahl) entspricht. Die Hebelfläche 17b des Schwenkhebels 17 steht in direktem Kontakt mit dem Nocken der Nockenwelle 7 Bei der Drehung der Nockenwelle wirkt der Nocken 16 auf diese Hebelfläche 17b ein und versetzt den Schwenk hebel 17 in eine hin- und hergehende Bewegung. Die dritte wirksame Hebel fläche 17c des Schwenkhebels 17 steht in Kontakt mit einem Formelement 20, das entsprechend Anspruch 1 einen weiteren Kern der vorliegenden Erfindung darstellt und welches erst im Zusammenwirken mit dem Schwenkhebel 17 eine Änderung der Ventilhubkurve ermöglicht.In Fig. 1 an embodiment is shown in which, according to main claim 1 , the transmission member is designed as a pivot lever 17 . This pivot lever is designed so that it has three effective lever surfaces 17 a; 17 b and 17 c. Furthermore, the pivot lever 17 is mounted so that it can perform both a rectilinear movement and a pivoting movement about its axis 19 . The lever surface 17 a has a shape increasing with a variable slope and is in direct contact with the rocker arm 14 . The specific design of this lever surface is determined taking into account the transmission ratio of the rocker arm 14 and the cam stroke of the cam 16 by the desired valve lift curve, which corresponds to the idle speed (or a speed close to the idle speed). The lever surface 17 b of the pivot lever 17 is in direct contact with the cam of the camshaft 7. When the camshaft rotates, the cam 16 acts on this lever surface 17 b and sets the pivot lever 17 in a reciprocating movement. The third effective lever surface 17 c of the pivot lever 17 is in contact with a shaped element 20 which, according to claim 1, represents a further core of the present invention and which only enables a change in the valve lift curve in cooperation with the pivot lever 17 .

Das Formelement 20 ist in Fig. 2 als Einzelteil dargestellt. In dieser Zeichnung ist ersichtlich, daß das Formelement 20 für jedes Ventil 13 einen gleichartig gestalteten Formbereich aufweist, der durch ein ebenes Teilstück a und durch ein in mindestens zwei Ebenen keilförmig gestaltetes Teilstück b charakterisiert wird. Das Formelement 20 ist auf dem Zylinderkopf so gelagert, daß eine geradlinige Verschiebung in Abhängigkeit von den Betriebsbedingungen des Motors in Richtung seiner parallel zur Nockenwelle 7 verlaufenden Längsachse erfolgen kann.The shaped element 20 is shown in FIG. 2 as an individual part. In this drawing it can be seen that the shaped element 20 for each valve 13 has a similarly shaped area, which is characterized by a flat section a and by a section b wedge-shaped in at least two planes. The shaped element 20 is mounted on the cylinder head in such a way that a linear displacement can take place depending on the operating conditions of the engine in the direction of its longitudinal axis running parallel to the camshaft 7 .

Das Wirkprinzip des Ventilbetätigungsmechanismus wird in Fig. 3 und Fig. 4 näher erläutert.The operating principle of the valve operating mechanism will be explained in more detail in Fig. 3 and Fig. 4.

Fig. 3 entspricht der Stellung des Formelementes bei der Leerlaufdrehzahl des Motors. Es ist ersichtlich, daß die wirksame Fläche 17c mit dem ebenen Teilstück 20a des Formelementes 20 in Verbindung steht. Fig. 3 corresponds to the position of the shaped element at the idle speed of the engine. It can be seen that the effective surface 17 c is connected to the flat section 20 a of the shaped element 20 .

Der Schwenkhebel 17 wird bei Drehung der Nockenwelle 7 aus dem Ruhezu stand geradlinig in Richtung Ventil bewegt (Fig. 6b und 6c). Der Kipp hebel 14 wird durch seinen Kontakt mit der wirksamen Schwenkhebelfläche 17a um seine Achse 15 geschwenkt und öffnet so das jeweilige Ventil ent sprechend der erforderlichen Ventilhubkurve für die Leerlaufdrehzahl. Die Rücksetzung des Schwenkhebels bei weiterer Drehung der Nockenwelle wird durch eine Feder 18 unterstützt (siehe Fig. 1).The pivot lever 17 is moved in a straight line in the direction of the valve upon rotation of the camshaft 7 from the quiescent position ( FIGS. 6b and 6c). The rocker arm 14 is pivoted about its axis 15 by its contact with the effective pivot lever surface 17 a and thus opens the respective valve accordingly the required valve lift curve for the idle speed. The resetting of the pivot lever upon further rotation of the camshaft is supported by a spring 18 (see Fig. 1).

Die Darstellungen in Fig. 4 entsprechen der Stellung des Formelementes bei maximaler Drehzahl des Motors. In diesem Fall ist das Formelement 20 durch einen Regelmechanismus auf dem Zylinderkopf so verschoben worden, daß die wirksame Schwenkhebelfläche 17c mit dem "steilsten" Bereich des keilförmigen Teilstückes 20b des Formelementes 20 in Verbindung steht.The representations in FIG. 4 correspond to the position of the shaped element at maximum engine speed. In this case, the mold element has been shifted by a control mechanism on the cylinder head 20 such that the effective pivot lever surface 17 c with the "steepest" region of the wedge-shaped piece 20 b of the mold element 20 is connected.

Die Wirkungsweise wird bei sich öffnendem Ventil deutlich. Dieser Zustand ist in Fig. 4b dargestellt. Der Schwenkhebel 17 wird durch den sich drehenden Nocken 16 in Richtung Ventil verschoben. Durch das Zusammenwirken des keilförmigen Teilstückes 20b des Formelementes 20 und der Schwenk hebelfläche 17c des Schwenkhebels 17 wird dieser bei seiner Bewegung in Richtung Ventil zusätzlich in eine Schwenkbewegung um seine Achse 19 ver setzt. Dadurch wird der Kipphebel offensichtlich um einen größeren Winkel um seine Achse 15 geschwenkt als bei der Leerlaufdrehzahl und somit werden sowohl Ventilhub als auch Phase entsprechend den aktuellen Erfordernissen verändert.The mode of operation becomes clear when the valve opens. This state is shown in Fig. 4b. The pivoting lever 17 is displaced in the direction of the valve by the rotating cam 16 . Due to the interaction of the wedge-shaped section 20 b of the shaped element 20 and the pivoting lever surface 17 c of the pivot lever 17 , the latter is additionally set into a pivoting movement about its axis 19 when it moves in the direction of the valve. As a result, the rocker arm is obviously pivoted through a larger angle about its axis 15 than at idle speed, and thus both valve lift and phase are changed in accordance with the current requirements.

Der steilste Bereich des keilförmigen Teilstückes 20b des Formelementes ist so gestaltet, daß unter Berücksichtigung der Nockenform der Nocken welle, der Schwenkhebelfläche 17c sowie der Kipphebelübersetzung die ge forderte Ventilhubkurve für die maximale Drehzahl erreicht wird.The steepest area of the wedge-shaped section 20 b of the shaped element is designed so that taking into account the cam shape of the cam shaft, the pivot lever surface 17 c and the rocker arm ratio, the required valve lift curve for the maximum speed is achieved.

Analog wirkt der Ventilbetätigungsmechanismus auch bei allen anderen Zwischenstellungen des Formelementes 20 innerhalb der beiden Endpositionen, die in den Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt sind. Dementsprechend ist die Oberfläche des keilförmigen Teilstückes sowohl in Längsrichtung als auch in Querrichtung mit unterschiedlicher Steigung (entsprechend Fig. 2) ausgebildet. Somit wird die stufenlose Variierung der Ventilhubkurve für alle Drehzahlen innerhalb des Drehzahlbereiches des Motors ermöglicht. Zu diesem Zweck muß lediglich das Formelement 20 innerhalb der in den Fig. 3 und Fig. 4 gezeigten Endpositionen verschoben werden.Analogous to the valve operating mechanism acts with all other intermediate positions of the mold element 20 within the two end positions, which are shown in FIGS. 3 and Fig. 4. Accordingly, the surface of the wedge-shaped section is designed with a different slope (corresponding to FIG. 2) both in the longitudinal direction and in the transverse direction. This enables the valve stroke curve to be varied continuously for all speeds within the speed range of the engine. For this purpose only the mold member 20 must be moved within the in the Fig. 3 and Fig. 4 shown end positions.

Das in den Fig. 6 und Fig. 7 dargestellte Ausführungsbeispiel unterschei det von dem in den Fig. 1 bis Fig. 4 erläutertem Ausführungsbeispiel da durch, daß das Übertragungsglied zwischen den Nocken 16 und den Kipp hebeln 14 gemäß Nebenanspruch 3 als Formbolzen 21 ausgebildet wird. Die Einlaß- bzw. die Auslaßventile 13 stehen mit einem Kipphebel 14 in Arbeitsverbindung, der schwenkbar um eine Achse 15 gelagert ist.In Figs. 6 and FIG. Illustrated embodiment 7 under failed det from that in FIGS. 1 to Fig. 4 Illustrated embodiment, since by that the transmission member between the cam 16 and the tilt lever 14 according to independent claim 3 is formed as a molding pin 21 . The inlet and outlet valves 13 are in working connection with a rocker arm 14 which is pivotally mounted about an axis 15 .

Der Formbolzen 21 ist zum Teil zylindrisch gestaltet und weist eine erste, kreisförmige Wirkfläche 21b auf, die mit dem sich drehenden Nocken 16 der Nockenwelle 7 in Arbeitsverbindung steht sowie eine zweite Wirkoberfläche 21a, die in den verschiedenen Längsschnittebenen mindestens teilweise - mit unterschiedlichen Steigungen - konisch geformt ist und dem entsprechend in den verschiedenen Querschnittebenen eine spiralähnliche Form besitzt. In Fig. 5 ist der Formbolzen als Einzelteil dargestellt. Weiterhin ist der Formbolzen 21 so gelagert, daß er geradlinig axial verschoben werden kann.The shaped bolt 21 is partially cylindrical and has a first, circular active surface 21 b, which is in working connection with the rotating cam 16 of the camshaft 7 , and a second active surface 21 a, which at least partially in the various longitudinal sectional planes - with different slopes - Is conical and accordingly has a spiral-like shape in the various cross-sectional planes. In FIG. 5, the mold pin is shown as item. Furthermore, the shaped pin 21 is mounted so that it can be axially displaced in a straight line.

Das Wirkprinzip des Ventilbetätigungsmechanismus für die Leerlaufdrehzahl - bzw. für eine Drehzahl nahe der Leerlaufdrehzahl - ist in Fig. 6 darge stellt. Hierbei steht der Kipphebel 14 mit dem Abschnitt 1 der konischen Wirkfläche 21a des Formbolzens 21 in Verbindung. Die Form dieses Flächen abschnittes wird unter Berücksichtigung der Nockenform und der Kipphebel-Über setzung durch die, für die Leerlaufdrehzahl erforderliche Ventilhubkurve bestimmt.The operating principle of the valve actuation mechanism for the idle speed - or for a speed close to the idle speed - is shown in Fig. 6 Darge. Here, the rocker arm 14 is connected to the section 1 of the conical active surface 21 a of the shaped bolt 21 . The shape of this surface section is determined taking into account the cam shape and the rocker arm ratio by the valve lift curve required for the idling speed.

In Fig. 6a befindet sich der Formbolzen 21 in seiner tiefsten Stellung. Der Kipphebel 14 steht mit dem zylindrischen Teil des Formbolzens 21 in Ver bindung und das Ventil 13 ist dabei geschlossen. Bei einer Drehung des Nockens wird der Formbolzen aus seiner Ruhestellung nach oben bewegt. Durch den Einfluß der konischen Wirkoberfläche 21a des Formbolzens 21 wird dabei der Kipphebel 14 um seine Achse 15 geschwenkt und öffnet dabei das Ventil.In Fig. 6a, the shaped pin 21 is in its lowest position. The rocker arm 14 is connected to the cylindrical part of the shaped bolt 21 in connection and the valve 13 is closed. When the cam rotates, the molded pin is moved upward from its rest position. Due to the influence of the conical active surface 21 a of the molded bolt 21 , the rocker arm 14 is pivoted about its axis 15 and thereby opens the valve.

In Fig. 6b steht der Formbolzen 21 in seiner höchsten Stellung. Das Ventil ist hierbei vollständig geöffnet. Bei weiterer Drehung des Nockens bewegt sich der Formbolzen 21 in seine Ausgangsstellung zurück und das Ventil 13 schließt sich wieder. Die Rücksetzung des Formbolzens 21 wird durch eine Feder unterstützt (in der Zeichnung nicht dargestellt).In Fig. 6b, the form pin 21 is in its highest position. The valve is fully open. When the cam rotates further, the shaped bolt 21 moves back into its starting position and the valve 13 closes again. The resetting of the shaped bolt 21 is supported by a spring (not shown in the drawing).

Analog wirkt der Ventilbetätigungsmechanismus auch bei der maximalen Dreh zahl des Motors. In diesem Fall - siehe Fig. 7 - steht der Kipphebel 14 mit dem Abschnitt 11 der konischen Wirkoberfläche 21a des Formbolzens 21 in Verbindung.The valve actuation mechanism also has an analogous effect at the maximum engine speed. In this case - see FIG. 7 - the rocker arm 14 is connected to the section 11 of the conical active surface 21 a of the shaped bolt 21 .

In Fig. 7a ist die Stellung des Ventilbetätigungsmechanismus bei geschlos senem Ventil dargestellt. Der Formbolzen 21 steht in seiner tiefsten Stel lung; der Kipphebel 14 steht mit dem zylindrischen Teil des Formbolzens in Kontakt und das Ventil 13 ist hierbei geschlossen.In Fig. 7a, the position of the valve actuation mechanism is shown with the valve closed. The shaped bolt 21 is in its deepest position; the rocker arm 14 is in contact with the cylindrical part of the shaped bolt and the valve 13 is closed.

Fig. 7b stellt den Ventilbetätigungsmechanismus bei vollständig geöff netem Ventil dar. In dieser Situation befindet sich der Formbolzen 21 in seiner tiefsten Stellung. Der Kipphebel 14 ist maximal um seine Achse geschwenkt und das Ventil ist mit dem größten Hub geöffnet. Im Vergleich mit Fig. 6b ist ersichtlich, daß das Ventil wesentlich weiter geöffnet ist, als bei der Leerlaufdrehzahl. Die Form des Abschnittes 11 der konischen Wirkoberfläche 21a des Formbolzens 21 wird unter Berücksichtigung der Nockenform und der Kipphebelübersetzung durch die für die maximale Drehzahl erforderliche Ventilhubkurve bestimmt. Fig. 7b shows the valve actuation mechanism with the valve fully open. In this situation, the molded pin 21 is in its lowest position. The rocker arm 14 is pivoted at most about its axis and the valve is opened with the largest stroke. In comparison with Fig. 6b it can be seen that the valve is opened much more than at idle speed. The shape of the portion 11 of the conical active surface 21 a of the shaped bolt 21 is determined by taking into account the cam shape and the rocker arm ratio by the valve lift curve required for the maximum speed.

Um zu erreichen, daß der Kipphebel 14 in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors entweder mit dem Abschnitt I, dem Abschnitt II oder mit jedem an deren Punkt des dazwischenliegenden Abschnittes der konischen Wirkober fläche 21a des Formbolzens in Arbeitsverbindung stehen kann, muß der Form bolzen 21 in Abhängigkeit vom Motorregime um seine Achse gedreht werden. Zu diesem Zweck wird der Formbolzen 21 auf mindestens einer Seite in einer drehbar gelagerten Buchse geführt. In Fig. 6 und 7 befindet sich diese drehbare Buchse 22 auf der Seite des Kipphebels 14. Prinzipiell kann diese Buchse auch auf der Seite der Nockenwelle angeordnet werden. Die Entschei dung darüber wird durch die Konstruktion des jeweiligen Motors, aber nicht durch die vorliegende Erfindung bestimmt.Can in order to achieve that the rocker arm 14 in dependence on the speed of the motor either to the section I, the section area II or with any at which point the intermediate portion of the conical operatively upper 21 are a of the mold pin in working connection, the form must bolts 21 are rotated around its axis depending on the motor regime. For this purpose, the molded pin 21 is guided on at least one side in a rotatably mounted bushing. In Figs. 6 and 7 is this rotatable sleeve 22 on the side of the rocker arm fourteenth In principle, this socket can also be arranged on the side of the camshaft. The decision is determined by the design of the particular engine, but not by the present invention.

Die Buchse 22 und der Formbolzen 21 sind konstruktiv so gestaltet, daß die Übertragung einer Drehbewegung zwischen beiden ermöglicht wird. Prinzipiell gibt es eine Reihe von Möglichkeiten, eine Übertragung der Drehbewegung von der Buchse 22 auf den Formbolzen 21 zu realisieren. Es könnte z. B. eine Nut in den Formbolzen 21 und eine entsprechende Feder in die Buchse 22 einge arbeitet werden. Die vorliegende Erfindung soll dazu keine Einschränkung geben. Um ein gleichmäßiges Öffnen aller Einlaß- bzw. Auslaßventile bei den verschiedensten Betriebsbedingungen des Motors zu ermöglichen, ist es not wendig, daß alle den Einlaßventilen bzw. alle den Auslaßventilen zugehöri gen Formbolzen 21, also auch die entsprechenden Buchsen 22, gleichmäßig verdreht werden.The bushing 22 and the shaped bolt 21 are designed so that the transmission of a rotary movement between the two is made possible. In principle, there are a number of possibilities for realizing a transmission of the rotary movement from the bushing 22 to the shaped bolt 21 . It could e.g. B. a groove in the form pin 21 and a corresponding spring in the socket 22 are working. The present invention is not intended to give any restriction. In order to enable a uniform opening of all intake and exhaust valves in the most varied operating conditions of the engine, it is neces sary that all the intake valves or all of the exhaust valves associated pins 21 , including the corresponding bushes 22 , are evenly rotated.

Auch dazu gibt es eine Reihe von Lösungen. Als Beispiel kann ein Bund jeder Buchse mit einer Außenverzahnung versehen sein. Durch eine Zahnstange, die mit allen zusammengehörigen Buchsen in Verbindung steht und durch einen Regelmechanismus in Längsrichtung verschoben wird, ist eine gleichmäßige Drehung dieser Buchsen möglich. Die vorliegende Erfindung möchte auch dazu keine Einschränkung geben, da eine Reihe weiterer Möglichkeiten bereits hinlänglich bekannt sind.There are also a number of solutions for this. As an example, everyone can Be provided with an external toothing socket. Through a rack that communicates with all associated sockets and through one Control mechanism is moved in the longitudinal direction, is an even Rotation of these bushings possible. The present invention would also like to do not give any restrictions as there are a number of other options are already well known.

Desweiteren kann die Erfindung vorteilhafterweise auch in Verbindung mit einer Getriebekombination eingesetzt werden, die sowohl die Übertragung der Drehbewegung von der Kurbelwelle der Hubkolbenbrennkraftmaschine auf deren mindestens eine Nockenwelle gewährleistet, als auch eine Phasenverschiebung zwischen diesen ermöglicht. Diese Getriebekombination kann z. B. aus einem Zahnradgetriebe und einem veränderlichen Schneckenradgetriebe bestehen, wobei das Zahnradgetriebe die Drehbewegung von der Kurbelwelle abnimmt und wandelt und die sich dadurch ergebende Drehbewegung durch das veränderliche Schneckenradgetriebe auf die mindestens eine Nockenwelle übertragen wird.Furthermore, the invention can advantageously also in connection with a Gear combination can be used, both the transmission of the Rotational movement from the crankshaft of the reciprocating internal combustion engine whose at least one camshaft ensures, as well as one Allows phase shift between these. This gear combination can e.g. B. from a gear transmission and a variable Worm gear units exist, the gear unit being the rotary movement decreases and converts from the crankshaft and the resulting Rotary movement on the by the variable worm gear at least one camshaft is transmitted.

Claims

1. A device for continuously varying the valve lift and control times of the intake and exhaust valves ( 13 ) of a reciprocating internal combustion engine, which has at least one camshaft ( 7 ) and in which each valve ( 13 ) by means of a pivotable about its axis ( 15 ) Rocker arm ( 14 ) is actuated and in which between each cam ( 16 ) of the camshaft ( 7 ) and the associated rocker arm ( 14 ) a further transmission member ( 17 or 21 ) is arranged, which as a pivot lever ( 17 ) with a largely wedge-like basic shape was formed, which is pivotable about a pivot axis ( 19 ) which can be displaced perpendicularly to its axial direction and which furthermore has three effective lever surfaces ( 17 a; 17 b; 17 c), a first arcuate effective lever surface ( 17 b) with which rotating cam ( 16 ) is in working connection; a second effective lever surface ( 17 a) has an increasing shape with a different slope and is in working connection with the rocker arm ( 14 ) and a third effective lever surface ( 17 c) is in contact with a shaped element ( 20 ), which in turn is for each valve ( 13 ) has a flat section ( 20 a) and a wedge-shaped section ( 20 b) in at least two planes, which depending on the respective operating conditions of the engine in the direction of its parallel to the camshaft ( 7 ) extending longitudinal axis can be shifted in this way that the third effective lever surface ( 17 c) of the pivot lever ( 17 ) with different sections of the shaped element ( 20 ) comes into contact.

2. Device according to claim 1, characterized in that for the inlet and outlet valves each have differently shaped elements ( 20 ) are present, which are each independently displaceable in their longitudinal direction depending on the corresponding operating conditions of the engine.

3. Device for continuously varying the valve lift and control times of the intake and exhaust valves ( 13 ) of a reciprocating internal combustion engine, which has at least one camshaft ( 7 ) and in which each valve ( 13 ) by means of a pivotable about its axis ( 15 ) Rocker arm ( 14 ) is actuated and in which between each cam ( 16 ) of the camshaft ( 7 ) and the associated rocker arm ( 14 ) a further transmission member ( 17 or 21 ) is arranged, which is designed as a partially cylindrical shaped pin ( 21 ) is, which has a first circular active surface ( 21 b), which is in working connection with the rotating cam ( 16 ), which sets the shaped pin ( 21 ) in an axial, linear reciprocating movement, the shaped pin ( 21 ) continues has a second active surface ( 21 a) which is at least partially conical in the various longitudinal sectional planes with different slopes and accordingly end in the different cross-sectional planes has a spiral-like shape, where in the form bolt ( 21 ) depending on the respective operating conditions of the engine is rotated about its longitudinal axis in such a way that the rocker arm ( 14 ) with different sections of the active surface ( 21 a) in working connection is coming.

4. Device according to claim 3, characterized in that each shape bolt ( 21 ) in at least one guide bush ( 22 ) is guided, which in turn is rotatably mounted and designed so that it allows axial movement of the shaped bolt ( 21 ) and at the same time can transmit a rotational movement to the form pin.