DE10136612A1

DE10136612A1 - Variable Hubventilsteuerungen

Info

Publication number: DE10136612A1
Application number: DE10136612A
Authority: DE
Inventors: Herbert Naumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Priority date: 2001-07-17
Filing date: 2001-07-17
Publication date: 2003-02-06
Also published as: BR0210830A; HU228971B1; US20050045126A1; WO2003008772A1; US20050103292A1; US20050051120A1; KR100898537B1; CN1533468A; US6938596B2; DE50206589D1; PL366896A1; US6973904B2; ES2258660T3; MXPA04000323A; JP2004522065A; BR0210830B1; CN1322227C; PL201473B1; US20040118369A1; EP1412621A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf mechanische, variable Hubventilsteuerungen, durch die bei Einzelventilen oder Ventilgruppen während des Betriebes der Kraftmaschine der Ventilhub stufenlos von einer maximalen Länge bis auf ein ständiges Geschlossenhalten eingestellt und gleichzeitig die Öffnungsdauer der Ventile verändert werden können, wobei die Ventile durch Schwinghebel betätigt werden, die selbst durch einen Winkelhebel angetrieben werden, durch deren Positionsveränderung der Hub und die Öffnungszeit der Ventile verändert wird. DOLLAR A Bei der Hubventilsteuerung wird in den unteren Drehzahlbereichen eine Betätigung der Ventile ermöglicht, bei der zu jedem eingestellten, reduzierten Ventilhub ein angepasst verkleinerter Drehwinkel für den Öffnungsbereich der Ventile erzielt wird. DOLLAR A Fig. 1 zeigt eine Hubventilsteuerung mit einem von einem Nocken 17 seitlich über eine Nockenwelle 3 angetriebenen Winkelhebel 2, bei dem während einer Verstellung der Bewegungsablauf eines Planetengetriebes derart stattfindet, dass die Rolle 9 des das Ventil 1 betätigenden Schwinghebels 8 eine Funktion als Sonnenrad, der Winkelhebel 2 eine Funktion als Planetenrad und der Stellhebel 5 eine Funktion als Planetenträger besitzen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf mechanische, variable Hubventilsteuerungen durch die bei Einzelventilen oder Ventilgruppen während des Betriebes der Kraftmaschine der Ventilhub stufenlos von einer maximalen Länge bis auf ein ständiges Geschlossenhalten eingestellt und gleichzeitig die Öffnungsdauer der Ventile verändert werden können, wobei die Ventile durch Schwinghebel angetrieben werden, die selbst durch Schwing-, Kipp- oder Winkelhebel beaufschlagt werden, durch deren Positionsveränderung der Hub und die Öffnungszeit der Ventile verändert wird.
Mit Ausnahme einer Hubventilsteuerung wird durch die Hubventilsteuerungen eine Betätigung der Ventile in den unteren Drehzahlbereichen der Kraftmaschine ermöglicht, bei der, wie von den Motorenentwicklern gefordert, bei einem eingestellten, reduzierten Ventilhub ein erheblich verkleinerter Drehwinkel für den Öffnungsbereich der Ventile und ein zu dem Drehwinkel der Ventilöffnung weitergehend verkürzter Drehwinkel für den Vorgang der Öffnung und des Schließens der Ventile erzielt wird.
Mit Ausnahme einer weiteren Hubventilsteuerung erfolgt während einer Verstellung der Hubventilsteuerungen keine oder nur eine geringfügige Phasenverschiebung der Ventilbetätigung.
Die Hubventilsteuerungen sind für eine drosselfreie Laststeuerung und für eine Ventil- und Zylinderabschaltung einsetzbar.
Ein oder mehrere Ventile können durch die Hubventilsteuerungen abwechselnd durch unterschiedliche Nocken angetrieben werden, wobei die Umschaltung durch eine Verstellung von Steuerhebeln, ohne den Einsatz eines schaltbaren Koppelbolzens erfolgt.
Weiterhin wird durch ergänzende Einrichtungen eine Verlängerung der Wartungsintervalle ermöglicht.
Soweit die Hubventilsteuerungen Merkmale der in der Patentanmeldung Aktenzeichen 100 36 373.3-13 aufgeführten Hubventilsteuerungen aufweisen, wird die Priorität dieser Anmeldung irr Anspruch genommen.
Fig. 1 zeigt eine Hubventilsteuerung mit einem von einem Nocken seitlich angetriebenen Winkelhebel, bei dem während einer Verstellung der Bewegungsablauf eines Planetengetriebes derart stattfindet, dass die Rollen der die Ventile arttreibenden Schwinghebel eine Funktion als Sonnenrad, der Winkelhebel eine Funktion als Planetenrad und die Stellhebel eine Funktion als Planetenträger besitzen.
Fig. 2 zeigt eine Hubventilsteuerung mit einem seitlich von einem Nocken angetriebenen Winkelhebel, der über Rollen, die an einer verstellbaren Gelenkstange befestigt sind, Ventile betätigende Schwinghebel antreibt.
Fig. 3 zeigt eine Hubventilsteuerung mit einem seitlich von einem Nocken angetriebenen Winkelhebel, der an einem Stellarm derart gelenkig gelagert ist, dass der Winkelhebel die Schwingbewegung eines Kipphebels ausführt und hierdurch einen Schwinghebel antreibt, der ein Ventil betätigt.
Fig. 4 zeigt eine Hubventilsteuerung mit zwei beiderseitig an einer Stellscheibe angeordneten Schwinghebeln, die jeweils von einem Nocken angetriebenen werden und selbst einen Schwinghebel antreiben, der ein Ventil betätigt.
Fig. 5 zeigt eine Hubventilsteuerung, bei der die Nockenrolle an einer waagerechten Führungsstange befestigt ist, wodurch eine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung während der Verstellung der Hubventilsteuerung vermieden wird.
Fig. 1 zeigt eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, die für die Betätigung eines Ventiles 1 vorgesehen ist. Hierbei wird ein etwa vertikal verlaufender Winkelhebel 2 seitlich über seine Nockenrolle 3 angetrieben. Beiderseitig von dem Winkelhebel 2 ist je ein Stellhebel 5 angeordnet, der als Halterung des Drehgelenkes 4 dient, in dem der Winkelhebel 2 gelagert ist. Der Winkelhebel 2 weist die nach unten gerichteten Kontaktflächen 6 und 7 auf, die etwa rechtwinklig zu der Längsachse des Winkelhebels 2 verlaufen, wobei über die Kontaktfläche 6 ein das Ventil 1 betätigender Schwinghebel 8 über seine Rolle 9 angetrieben wird, während durch die Kontaktfläche 7 ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 1 hergestellt wird.
Durch die Hubventilsteuerung kann die Ventilhublänge während des Betriebes der Kraftmaschine stufenlos von einem maximalen Ventilhub bis auf ein ständiges Geschlossenhalten eingestellt werden, wobei sich die Ventilöffnungszeit mit der Verkleinerung des Ventilhubes gleichzeitig verkürzt. Eine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung findet nur geringfügig statt.
Gemäß der Erfindung arbeitet die Hubventilsteuerung nach dem Prinzip eines Planetengetriebes, bei dem die Rolle 9 des Schwinghebels 8 die Funktion eines Sonnenrades ausübt, während der Winkelhebel 2 die Funktion eines Planetenrades besitzt und hierbei die Kontaktfläche 7, kreisförmig nach außen gewölbt ausgebildet, die Wälzfläche eines Planetenrades bildet. Die beiden Stellhebel 5 dienen als Planetenträger und besitzen ein an dem Zylinderkopf 10 befestigtes Drehgelenk 11, dessen Drehachse gleich der Drehachse der als Sonnenrad dienenden Rolle 9 des Schwinghebels 8 ist, wenn das Ventil 1 geschlossen ist. Hierdurch wird bei einer Schwenkbewegung der beiden Stellhebel 5 der in dem Drehgelenk 4 gelagerte Winkelhebel 2 kreisförmig um die Drehachse des Gelenkes 11 und somit um die Drehachse der Rolle 9 bewegt, wobei während der Schwingbewegung des Winkelhebels 2 das Ventil 1 nicht betätigt und das Ventilspiel nicht verändert wird, solange die kreisförmige Kontaktfläche 7 in den Außenumfang der Rolle 9 eingreift. Hierbei ergibt sich der Abstand L zwischen der gemeinsamen Drehachse des unteren Drehgelenkes 4 des Stellhebels 5 sowie der Rolle 9 und der Drehachse des oberen gemeinsamen Drehgelenkes 4 des Stellhebels 5 und des Winkelhebels 2 aus der Summe der Radiuslänge R1 der Kontaktfläche 7 und der Radiuslänge R2 der Rolle 9. Somit ist L = R1 + R2.
Greifen nach einer Verstellbewegung dec beiden Stellhebel 5 die nach innen gewölbte Kontaktfläche 6 in den Außenumfang der Rolle 9 ein, wird der Schwinghebel 8 zuerst mit einer geringen Schwingbewegung in einem kurzen Drehwinkel angetrieben, wobei sich mit einem weitergehenden Eingriff der Kontaktfläche 6 in den Außenumfang der Rolle 9 die Schwingbewegung des Schwinghebels 8 und ihr Drehwinkel vergrößern.
Für seine Verstellung besitzt ein oder besitzen beide Stellhebel 5 eine kreisförmige, um die Drehachse des Drehgelenkes 11 verlaufende Verzahnung 12, in die eine Steuerwelle 13 mit einer Verzahnung eingreift. Beide Stellhebel 5 können auch über eine Gelenkstange angetrieben werden, die von einer Exzenter- oder Kurbelwelle beaufschlagt wird.
In der Winkelstellung A ist die Hubventilsteuerung auf den maximalen Ventilhub und in der Winkelstellung B auf ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 1 eingestellt.
Für die gleichzeitige Betätigung von zwei Ventilen 1 können zwei Winkelhebel 2 beiderseitig von einem Stellhebel 5 angeordnet werden, wobei jeder Winkelhebel 2 einen das Ventil 1 betätigenden Schwinghebel 8 antreibt.
Der Schwinghebel 8 weist an seinem das Ventil 1 antreibenden Ende ein Ventilspiel-Ausgleichselement 14 auf, dessen Aufwärtsbewegung durch ein entsprechend positioniertes, einstellbares Widerlager 15 begrenzt ist, wobei das Widerlager 15 mit der Struktur des Zylinderkopfes 10 verbunden ist und einen Stoßdämpfer 16 aufweist. Durch die Anordnung des Widerlagers 15 wird eine ordnungsgemäße Funktion der Hubventilsteuerung auch dann ermöglicht, wenn sich die obere Kontaktfläche des Ventiles 1 etwa durch ein Einschlagen des Ventilsitzes nach oben bewegt. Hierbei bleibt der Eingriff zwischen dem Winkelhebel 4 und der Rolle 9 des Schwinghebels 8 durch das Widerlager 15 unverändert, wobei die Lagenänderung des Ventiles 1 durch das Ventilspiel-Ausgleichselement 14 ausgeglichen wird.
Da der Antrieb der Winkelhebel 2 über die Nocken 17 nur in einer Richtung erfolgt, ist für den Antrieb der Winkelhebel 2 in der Gegenrichtung ein Rückstellelement 18 angeordnet, wodurch die Winkelhebel 2 mit ihrer Nockenrolle 3 gegen die Nocken 17 gedrückt werden.
Fig. 2 zeigt eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, die für die gleichzeitige Betätigung von zwei Ventilen 19 vorgesehen ist. Hierbei werden zwei Schwinghebel 20 von oben über je eine Rolle 21 angetrieben, wobei die Rollen 21 auf einer Achse 22 angeordnet sind, die Achse 22 selbst an den Gabelholmen einer in ihrer Längsrichtung verstellbaren Gelenkstange 23 befestigt ist und zwischen den Gabelholmen der Gelenkstange 23 eine weitere mittlere Rolle 21 angeordnet ist. Über der mittleren Rolle 21 ist ein etwa vertikal verlaufender, seitlich von einem Nocken 28 über eine Nockenrolle 29 angetriebener Winkelhebel 24 angeordnet, der an seinem oberen Ende in einem mit der Struktur des Zylinderkopfes verbundenem Drehgelenk 25 gelagert ist und an seinem unteren Ende die in die mittlere Rolle 21 eingreifenden, etwa rechtwinklig zu seiner Längsachse verlaufende Kontaktflächen 26 und 27 aufweist. Hierbei ist die Kontaktfläche 26 für die Herstellung eines ständigen Geschlossenhaltens der Ventile 19 in einem Kreisbogen nach außen gewölbt, dessen Radius R einen Mittelpunkt aufweist, der in der Drehachse des Drehgelenkes 25 liegt und die sich an die Kontaktfläche 26 anschließende, für die Erzeugung eines Ventilhubes vorgesehene Kontaktfläche 27 ist kurvenförmig nach innen gewölbt ausgeführt. Für ein Verstellen der Hubventilsteuerung wird die Gelenkstange 23 entlang den Kontaktflächen 26 und 27 bewegt, wobei die Gelenkstange 23 in einem Drehgelenk 30 eines Stellhebels 31 gelagert ist, der durch eine Steuerwelle 32 angetrieben wird.
Durch die Hubventilsteuerung kann die Ventilhublänge während des Betriebes der Kraftmaschine stufenlos von einem maximalen Ventilhub bis auf ein ständiges Geschlossenhalten, eingestellt werden, wobei sich die Ventilöffnungszeit mit der Verkleinerung des Ventilhubes gleichzeitig verkürzt. Eine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung findet nicht statt.
In der Winkelstellung A ist die Hubventilsteuerung auf den maximalen Ventilhub und in der Winkelstellung B auf ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile 19 eingestellt.
Für die Betätigung nur eines Ventiles 19 treibt der Winkelhebel 24 die mittige Rolle 21 an, während der Schwinghebel 20 von zwei äußeren Rollen 21 symmetrisch angetrieben wird, wobei die mittlere Rolle 21 einen kleineren Durchmesser aufweist, als die äußeren Rollen 21, um die Einwirkung von Torsionskräften auf den Gelenkstab 23 zu vermeiden. Hierbei können auch die beiden äußeren Rollen 21 von dem Winkelhebel 24 angetrieben werden, während die mittlere Rolle 21 von dem Winkelhebel 24 angetrieben wird.
Da der Antrieb des Winkelhebels 24 über den Nocken 28 nur in einer Richtung erfolgt, ist für den Antrieb des Winkelhebels 24 in der Gegenrichtung ein Rückstellelement 33 angeordnet, wodurch der Winkelhebel 24 mit seiner Nockenrolle 29 gegen den Nocken 28 gedrückt wird. Das über ein Drehgelenk 34 mit dem Winkelhebel 24 verbundene Rückstellelement 33 ist selbst an dem Drehgelenk 35 eines mit dem Stellhebel 31 verbundenen Hebels 36 derart verbunden, dass sich während der Verstellung der Hubventilsteuerung auf einen geringeren Ventilhub die Rückstellkraft des Rückstellelementes 33 gleichzeitig erhöht.
Fig. 3 zeigt eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, die für die Betätigung eines Ventiles 37 vorgesehen ist. Hierbei wird ein etwa vertikal verlaufender Winkelhebel 38 an seinem oberen Ende seitlich über seine Nockenrolle 39 von einem Nocken 40 angetrieben. Beiderseitig von dem Winkelhebel 38 ist je ein Stellhebel 41 angeordnet, der als Halterung des Drehgelenkes 42 für den Winkelhebel 38 dient, wobei das Drehgelenk 42 auf dem Winkelhebel 38 in seinem unteren Bereich angeordnet ist und die Stellhebel 41 selbst an ihrem oberen Ende mit einer in der Struktur des Zylinderkopfes drehbar gelagerten Steuerwelle 43 drehfest verbunden sind.
Gemäß der Erfindung arbeitet der Winkelhebel 38 nach dem Prinzip eines Kipphebels, wobei jedoch der Winkelhebel 38 für den Antrieb des Ventiles 37 etwa rechtwinklig zu seiner Längsachse nach unten gerichtete Kontaktflächen 44 und 45 aufweist und über die Kontaktfläche 44 einen Schwinghebel 46 über seine Rolle 47 antreibt wird, während durch den Eingriff der Kontaktfläche 45 in die Rolle 47 ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile 37 hergestellt wird, wobei die Kontaktfläche 45 in einem Kreisbogen nach außen gewölbt ist, dessen Radius R einen Mittelpunkt in der Drehachse 42 des Winkelhebels 38 aufweist.
Durch die Hubventilsteuerung kann die Ventilhublänge während des Betriebes der Kraftmaschine stufenlos von einem maximalen Ventilhub bis auf ein ständiges Geschlossenhalten eingestellt werden, wobei sich die Ventilöffnungszeit mit der Verkleinerung des Ventilhubes gleichzeitig verkürzt. Eine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung findet nur geringfügig statt.
In der Winkelstellung A ist die Hubventilsteuerung auf den maximalen Ventilhub und in der Winkelstellung B auf ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 37 eingestellt.
Da der Antrieb des Winkelhebels 38 über den Nocken 40 nur in einer Richtung erfolgt, ist für den Antrieb des Winkelhebels 38 in der Gegenrichtung ein Rückstellelement 48 angeordnet, wodurch der Winkelhebel 38 mit seiner Nockenrolle 39 gegen den Nocken 40 gedrückt wird. Hierbei ist das Rückstellelement 48 zum einen über ein Drehgelenk 49 mit dem Winkelhebel 38 und zum anderen in dem Drehgelenk 50 der beiden Stellhebel 41 gelagert.
Fig. 4 zeigt eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, die für die gleichzeitige Betätigung von zwei Ventilen 51 vorgesehen ist. Gemäß der Erfindung weist die Hubventilsteuerung eine Stellscheibe 52 auf, die in einem mit dem Zylinderkopf 53 verbundenem Lagerbock 54 drehbar gelagert ist, der gleichzeitig als Lagerung der Nockenwelle 55, Lagerung einer Steuerwelle 56 und Halterung der Rückstellfedern 57 dient. Die Stellscheibe 52 wecst in ihrem seitlichen Bereich eine Achse 58 auf, auf der beiderseitig von der Stellscheibe 52 je ein Schwinghebel 59 angeordnet ist, wobei beide Schwinghebel 59 mit ihrer Nockenrolle 60 von oben durch je einem Nocken 61 angetrieben werden. Die Schwinghebel 59 weisen nach unten gerichtete Kontaktflächen 62 und 63 auf, die etwa parallel zu der Längsachse des Schwinghebels 59 verlaufen, wobei über die Kontaktflächen 62 je ein Schwinghebel 64 über seine Rolle 65 antrieben wird, während durch die Kontaktflächen 63 ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile 51 hergestellt wird.
Durch die Hubventilsteuerung kann die Ventilhublänge während des Betriebes der Kraftmaschine stufenlos von einem maximalen Ventilhub bis auf ein ständiges Geschlossenhalten eingestellt werden, wobei sich die Ventilöffnungszeit mit der Verkleinerung des Ventilhubes gleichzeitig verkürzt. Eine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung findet statt, wobei hierdurch bei einer geeigneten Nockenwellendrehrichtung ein Nockenwellenversteller ersetzt werden kann.
Die Hubventilsteuerung arbeitet nach dem Prinzip eines Planetengetriebes, bei dem die Rollen 65 der beiden die Ventile 51 betätigenden Schwinghebel 64 die Funktion eines Sonnenrades ausüben, während die Schwinghebel 59 die Funktion von Planetenrädern besitzen und hierbei deren Kontaktflächen 63, kreisförmig nach außen gewölbt ausgebildet, die Wälzfläche eines Planetenrades bilden. Die Stellscheibe 52 dient als Planetenträger, wobei deren Drehachse gleich der Drehachse der als Sonnenrad dienenden Rollen 65 der Schwinghebels 64 ist, wenn die Ventile 51 geschlossen sind. Hierdurch wird bei einer Drehbewegung der Stellscheibe 52 die auf der Achse 58 gelagerten Schwinghebel 59 kreisförmig um die Drehachse der beiden Rollen 65 und der Stellscheibe 52 bewegt, wobei während der Schwingbewegung des Schwinghebels 59 die Ventile 51 nicht betätigt werden und das Ventilspiel nicht verändert wird, solange die kreisförmige Kontaktfläche 63 in den Außenumfang der Rolle 65 eingreift. Die ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile (51) herstellenden Kontaktflächen (63) sind in einem Kreisbogen nach außen gewölbt, deren Radius (R1) einen Mittelpunkt aufweist, der in der Drehachse ihres Schwinghebels (59) liegt und die Summe der Radiuslängen (R1) und der Radiuslänge (R2) der Rollen (65) den Abstand (L) zwischen der gemeinsamen Drehachse der Stellscheibe (52) sowie der Rollen (65) und der Achse (58) der Stellscheibe (52) ergibt. Greifen nach einer Verstelldrehung der Stellscheibe 52 die nach innen gewölbten Kontaktflächen 62 in den Außenumfang der Rollen 65 ein, wird der Schwinghebel 64 zuerst mit einer geringen Schwingbewegung in einem kurzen Drehwinkel angetrieben, wobei sich mit einem weitergehenden Eingriff der Kontaktfläche 62 in den Außenumfang der beiden Rollen 65 die Schwingbewegung des Schwinghebels 64 und ihr Drehwinkel gleichzeitig vergrößern.
Für seine Verstellung besitzt die Stellscheibe 52 an ihrem Außenumfang eine kreisförmige, um die Drehachse der Stellscheibe 52 verlaufende Verzahnung 66, in welche die in dem Lagerbock 54 drehbar gelagerte Steuerwelle 56 mit ihrer Verzahnung eingreift.
In der Winkelstellung A ist die Hubventilsteuerung auf den maximalen Ventilhub und in der Winkelstellung B auf ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 52 eingestellt.
Für die Betätigung eines Ventiles 51 oder die gleichzeitige Betätigung von drei Ventilen 51 sind zwei Stellscheiben 52 angeordnet, zwischen denen ein von einem Nocken 61 angetriebener Schwinghebel 59 auf einer Achse 58 angeordnet ist, welche die beiden Stellscheiben 52 verbindet. Für die gleichzeitige Betätigung von drei Ventilen 51 sind an den beiden Außenseiten der Stellscheiben 52 auf der aus den Stellscheiben 52 herausragenden Achse 58 je ein weiterer von einem Nocken 61 angetriebener Schwinghebel 59 angeordnet, wobei alle Schwinghebel 59 ihre Ventile 51 über die unter ihnen angeordneten Schwinghebel 64 antreiben.
Da der Antrieb der Schwinghebel 59 über die Nocken 61 nur in einer Richtung erfolgt, sind für den Antrieb der Schwinghebel 59 in der Gegenrichtung als Drehfeder ausgebildete Rückstellfedern 57 angeordnet, wodurch die Schwinghebel 59 mit ihrer Nockenrolle 60 gegen die Nocken 61 gedrückt werden. Hierbei sind die Schenkel der Rückstellfedern 57 für ihre einfache Montage und Befestigung in der Stoßfuge der für die Nockenwelle 55 vorgesehenen geteilten Lagerung des Lagerbockes 54 eingelegt und festgeklemmt.
Durch nebeneinander angeordnete und gegeneinander um 180° verschwenkte, auf unterschiedliche Achsen 58 der Stellscheiben 58 angeordnete Schwinghebel 59 können die Ventile 51 durch unterschiedliche Nocken 61 betätigt werden. Die Schwinghebel 59 sind auf der Stellscheibe 52 derart auf mindestens zwei Achsen 58 angeordnet, dass durch ein Verdrehen der Stellscheibe 52 eine Gruppe der in eine Drehrichtung weisenden Schwinghebel 59 sich dem Nockeneingriff zuwendet, während gleichzeitig eine andere Gruppe der in die entgegengesetzte Drehrichtung weisenden Schwinghebel 59 sich dem Nockeneingriff entzieht.
Fig. 5 zeigt eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, die für die Betätigung von einem Ventil 67 vorgesehen ist, wobei hier durch die Verstellung der Hubventilsteuerung keine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung erfolgt. Gemäß der Erfindung weist die Hubventilsteuerung eine an einer etwa waagerechten Führungsstange 68 befestigte Nockenrolle 69 auf, wobei die Führungsstange 68 auf einer Steuerwelle 70 drehbar gelagert ist. Unter der Führungsstange 68 und parallel zu ihr ist ein Schwinghebel 71 angeordnet, der an seinem einen Ende in einem Drehgelenk 72 eines mit der Steuerwelle 70 drehfest verbundenen Stellhebels 73 gelagert ist, während der Schwinghebel 71 an seinem anderen Ende in dem Drehgelenk 74 eines überwiegend senkrecht verlaufenden, mit der Achse der Nockenrolle 69 verbundenen Gelenkstabes 75 gelagert ist. Unter dem Schwinghebel 71 ist ein weiterer, das Ventil 67 betätigender Schwinghebel 76 angeordnet, der eine Rolle 77 aufweist, die nach oben in eine kreisförmig nach innen gewölbte Kontaktfläche 78 des Schwinghebels 71 eingreift. Hierbei sind die Abstände L zwischen der Drehachse der Nockenrolle 69 und der Drehachse des Drehgelenkes 74 sowie zwischen der Drehachse der Steuerwelle 70 und der Drehachse des Drehgelenkes 72 einander gleich. Die Radiuslänge R1 der nach unten weisenden Kontaktfläche 78 des Schwinghebels 71 ergibt sich aus der Summe des Abstandes L und der Radiuslänge R2 der Rolle 77 des Schwinghebels 76. Somit ist R1 = L + R2.
Da der Antrieb des Nockens 79 nur in einer Richtung erfolgt, ist für den Antrieb des Führungsstange 68 und des Schwinghebels 71 mit dem Gelenkstab 75 in der Gegenrichtung ein Rückstellelement 80 angeordnet, wobei das Rückstellelement 80 an seinem einen Ende mit der Struktur des Zylinderkopfes verbunden ist und mit seinem anderen Ende über ein Drehgelenk 81 eines mit der Führungsstange 68 verbundenen Hebels 82 die Nockenrolle 69 gegen den Nocken 79 drückt.

Claims

1. Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und für ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile während des Betriebes der Kraftmaschine, mit einem etwa senkrecht angeordneten, seitlich von einem Nocken (17) angetriebenen Winkelhebel (2), der unten etwa senkrecht zu seiner Längsachse Kontaktflächen (6 und 7) aufweist, die in den Außenumfang einer Rolle (9) eines ein Ventil (1) antreibenden Schwinghebels (8) eingreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubventilsteuerung nach dem Prinzip eines Planetengetriebes arbeitet, wobei der eine Funktion als Planetenrad aufweisende Winkelhebel (2) an seinem oberen Ende in einem Drehgelenk (4) zwischen zwei die Funktion eines Planetenträgers aufweisenden Stellhebel (5) gelagert ist, die Steilhebel 5 selbst an ihrem unteren Ende in einem mit der Struktur des Zylinderkopfes (10) verbundenen Drehgelenk (11) derart gelagert sind, dass die Drehachse des Drehgelenkes (11) gleich der Drehachse der die Funktion eines Sonnenrades aufweisenden Rolle (9) des das Ventil (1) antreibenden Schwinghebels (8) ist, wenn das Ventil (1) geschlossen ist und wobei die ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles (1) bewirkende, als Wälzfläche eines Planetenrades dienende Kontaktfläche (7) in einem Kreisbogen nach außen gewölbt ist, dessen Radius (R1) einen Mittelpunkt aufweist, der in der Drehachse des Drehgelenkes (4) des Winkelhebels (2) liegt und die Summe aus der Radiuslänge (R1) und der Radiuslänge (R2) der Rolle (9) gleich dem Abstand (L) zwischen der Drehachse des Drehgelenkes (4) des Winkelhebels (2) und der gemeinsamen Drehachse des unteren Drehgelenkes (11) der Stellhebel (5) sowie der Rolle 9 ist.

2. Hubventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (5) für seine Verstellung eine kreisförmige Verzahnung (12) aufweist, in die eine Steuerwelle (13) mit einer Verzahnung eingreift, wobei die Radien der Verzahnung (12) als Mittelpunkt die Drehachse des Drehgelenkes (11) aufweist.

3. Hubventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigung von zwei Ventilen (1) beiderseitig an einem Stellhebel (5) je ein Winkelhebel (2) in dem Drehgelenk (4) gelagert ist, wobei jeder Winkelhebel (2) einen das Ventil (1) betätigenden Schwinghebel (8) antreibt.

4. Hubventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der das Ventil (1) betätigende Schwinghebel (8) an seinem das Ventil (1) betätigenden Ende ein Ventilspiel-Ausgleichselement (14) aufweist, dessen Aufwärtsbewegung durch ein verstellbares, mit der Struktur des Zylinderkopfes (10) verbundenes einen Stoßdämpfer (16) aufweisendes Widerlager (15) begrenzt ist, um eine ordnungsgemäße Funktion der Hubventilsteuerung auch dann zu ermöglichen, wenn etwa ein Ventil (1) sich durch ein Einschlagen des Ventilsitzes nach oben bewegt.

5. Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und für ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile während des Betriebes der Kraftmaschine, mit einem etwa senkrecht angeordneten Winkelhebel (24), dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelhebel (24) an seinem oberen Ende in einem mit der Struktur des Zylinderkopfes verbundenen Drehgelenk (25) gelagert ist, unter dem Drehgelenk (25) seitlich über eine Nockenrolle (29) von einem Nocken (28) angetrieben wird und mit seinen unteren, etwa Senkrecht zu seiner Längsachse verlaufenden Kontaktflächen (27 und 28) eine auf einer Achse (22) angeordnete Rolle (21) von oben antreibt, wobei die Achse (22) an einer in ihrer Längsrichtung verstellbaren Gelenkstange (23) befestigt ist, auf der Achse (22) beiderseitig von der Rolle (21) je eine weitere Rolle (21) angeordnet ist, über die jeweils ein Ventile (19) betätigender Schwinghebel (20) nach unten angetrieben wird.

6. Hubventilsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile (19) herstellende Kontaktfläche (26) kreisförmig nach außen gewölbt ist, wobei denen Radius (R) einen Mittelpunkt aufweist, der in der Drehachse des für den Winkelhebel (24) vorgesehenen, mit der Struktur des Zylinderkopf verbundenen Drehgelenkes (25) liegt.

7. Hubventilsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigung nur eines Ventiles (19) die beiden äußeren Rollen (21) symmetrisch einen die Ventile (19) betätigenden Schwinghebel (20) antreiben, wobei die mittlere, von dem Winkelhebel (24) angetriebene Rolle einen kleineren Durchmesser aufweist, als die beiden äußeren Rollen (21).

8. Hubventilsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigung nur eines Ventiles (19) die beiden äußeren Rollen (21) von dem Winkelhebel (24) angetrieben werden, wobei die mittlere Rolle (21) einen die Ventile (19) betätigenden Schwinghebel (20) antreibt und die mittlere Rolle (21) einen größeren Durchmesser aufweist als die beiden äußeren Rollen (21).

9. Hubventilsteuerung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der die Gelenkstange (23) antreibende, von einer Steuerwelle (32) beaufschlagte Stellhebel (31) für die Befestigung eines Rückstellelementes (33) einen Hebel (36) aufweist, der derartig angeordnet ist, dass mit der Einstellung eines geringeren Ventilhubes sich die Kraft des Rückstellelementes (33) durch die hierbei gleichzeitig erfolgende Vorspannung des Rückstellelementes (33) erhöht.

10. Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und für ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile während des Betriebes der Kraftmaschine, mit einem etwa senkrecht angeordneten Winkelhebel (38), dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelhebel (38) an seinem oberen Ende seitlich über eine Nockenrolle (39) von einem Nocken (40) angetrieben wird und mit seinen unteren, etwa senkrecht zu seiner Längsachse verlaufenden Kontaktflächen (44 und 45) die Rolle (47) eines das Ventil (37) betätigenden Schwinghebels (46) antreibt, wobei der Winkelhebel (38) zwischen seiner Nockenrolle (39) und seinen Kontaktflächen (44 und 45) in dem Drehgelenk (42) von zwei, beiderseitig von dem Winkelhebel (38) angeordneten Stellhebeln (41) gelagert ist und die Steilhebel (41) über der Nockenrolle (39) mit einer in der Struktur des Zylinderkopfes gelagerten Steuerwelle (43) drehfest verbunden sind.

11. Hubventilsteuerung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles (37) herstellende Kontaktfläche (45) des Winkelhebels (38) in einem Kreisbogen nach außen gewölbt ist, wobei der Kreisbogen einen Radius (R) aufweist, dessen Mittelpunkt in der Drehachse des für den Winkelhebel (38) vorgesehenen Drehgelenkes (42) liegt.

12. Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und für ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile während des Betriebes der Kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass in einem mit dem Zylinderkopf (53) verbundenen Lagerbock (54) eine Stellscheibe (52) drehbar gelagert ist, die eine auf ihr exzentrisch angeordnete Achse (58) aufweist, auf der beiderseitig von der Stellscheibe (52) drehbar Schwinghebel (59) angeordnet sind, die über eine Nockenrolle (60) von einem Nocken (61) angetrieben werden, wobei die Schwinghebel (59) mit ihren Kontaktflächen (62 und 63) Ventile (51) betätigende Schwinghebel (64) über ihre Rolle (65) antreiben, hierbei die Drehachse der Stellscheibe (52) gleich der Drehachse der Rollen (65) ist, die ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile (51) herstellenden Kontaktflächen (63) in einem Kreisbogen nach außen gewölbt sind, deren Radius (R1) einen Mittelpunkt aufweist, der in der Drehachse ihres Schwinghebels (59) liegt und die Summe der Radiuslängen (R1) und der Radiuslänge (R2) der Rollen (65) den Abstand (L) zwischen der gemeinsamen Drehachse der Stellscheibe (52) sowie der Rollen (65) und der Achse (58) der Stellscheibe (52) ergibt.

13. Hubventilsteuerung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass für die Betätigung von einem Ventil (51) zwei Stellscheiben (52) angeordnet sind, zwischen denen ein von einem Nocken (61) angetriebener Schwinghebel (59) auf einer beide Stellscheiben (52) verbindenden Achse (58) drehbar gelagert sind und bei einer Betätigung von drei Ventilen (51) von einem Nocken (61) angetriebene Schwinghebel (59) auf der aus den Außenseiten der Stellscheibe (52) herausragenden Achse (58) drehbar gelagert sind.

14. Hubventilsteuerung nach Anspruch 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass, durch nebeneinander angeordnete und gegeneinander um 180° verschwenkte, auf mindestens zwei Achsen (58) der Stellscheiben (52) gelagerte Schwinghebel (59), die auf der Stellscheibe (52) entsprechend positioniert sind, die Ventile (51) nacheinander durch unterschiedliche Nocken (61) dadurch betätigt werden, indem durch ein Verdrehen der Stellscheibe (52) eine Gruppe der in eine Drehrichtung weisenden Schwinghebel (59) sich dem Nockeneingriff zuwenden, während gleichzeitig eine andere Gruppe der in die entgegengesetzte Drehrichtung weisenden Schwinghebel (59) sich dem Nockeneingriff entziehen.

15. Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und für ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile während des Betriebes der Kraftmaschine, dadurch gekennzeichnet, dass, um eine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung durch eine Verstellung der Hubventilsteuerung zu vermeiden, die Hubventilsteuerung eine an einer etwa waagerechten Führungsstange (68) befestigte Nockenrolle (69) aufweist, wobei die Führungsstange (68) auf einer Steuerwelle (70) drehbar gelagert ist, unter der Gelenkstange (68), parallel zu ihr ein Schwinghebel (71) angeordnet ist, der an seinem einen Ende in einem Drehgelenk (72) eines mit der Steuerwelle (70) drehfest verbundenen Steilhebels (73) gelagert ist, während der Schwinghebel (71) an seinem anderen Ende in dem Drehgelenk (74) eines überwiegend senkrecht verlaufenden, mit der Achse der Nockenrolle (69) verbundenen Gelenkstabes (75) gelagert ist, wobei die Abstände (L) zwischen der Drehachse der Nockenrolle (69) und der Drehachse des Drehgelenkes (74) sowie zwischen der Drehachse der Steuerwelle (70) und der Drehachse des Drebgelenkes (72) einander gleich sind.

16. Hubventilsteuerung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass unter dem Schwinghebel (71) ist ein weiterer, das Ventil (67) betätigender Schwinghebel (76) angeordnet ist, der eine Rolle (77) aufweist, die nach oben in eine kreisförmig nach innen gewölbte Kontaktfläche (78) des Schwinghebels (71) eingreift, wobei die Radiuslänge (R1) der nach unten weisenden Kontaktfläche (78) des Schwinghebels (71) sich aus der Summe des Abstandes (L) und der Radiuslänge (R2) der Rolle (77) des Schwinghebels (76) ergibt.

17. Hubventilsteuerung nach den Ansprüchen 12, 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass, um eine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung durch eine Versteilung der Hubventilsteuerung zu vermeiden, gemäß dem Anspruch 15 die Schwinghebel (59) über einen eine Nockenrolle aufweisenden, überwiegend senkrecht verlaufenden Gelenkstab angetrieben wird, wobei die Nockenrolle an einer waagerechten, mit der Struktur des Zylinderkopfes verbundenen Führungsstange befestigt ist.

18. Hubventilsteuerung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Drehgelenk (81) eines mit der Führungsstange (68) verbundenem Hebels (82) an ein Rückstellelement (80) an seinem einen Ende befestigt ist und das Rückstellelement (80) an seinem anderen Ende an der Struktur des Zylinderkopfes befestigt ist, wodurch die Nockenrolle (69) gegen den Nocken (79) gedrückt wird.

19. Hubventilsteuerungen gemäß den Ansprüchen 1, 5, 10, 12 und 15, sowie gemäß den in der Patentanmeldung Aktenzeichen 100 36 373.3-13 aufgeführten Patentansprüchen 52, 62, 73, 79, 84, 94, 103, 112, 124 und 134, dadurch gekennzeichnet, dass die in den Hubventilsteuerungen angeordneten Nockenrollen und andere für die Betätigung der Ventile angeordnete Rollen vollständig oder teilweise durch angeformte Gleitkörper ersetzt sind.