DE19630776A1 - Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Ventilsteuereinrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine
mit zwei wahlweise auf ein Gaswechselventil einwirkenden Schlepphebeln, die
mit zwei unterschiedlichen Nockenprofilen betätigbar sind, wobei einer der
Schlepphebel als Primärhebel an einem Ende um eine erste Achse schwenkbar
gelagert ist und an seinem anderen Ende mit dem Ventilschaft des Gaswechsel
ventils zusammenwirkt, wobei der andere Schlepphebel als Sekundärhebel an
dem Primärhebel um eine zu der ersten Achse parallele zweite Achse schwenk
bar gelagert ist, und wobei im Bereich der ersten Achse ein schaltbares Abstütz
element auf einen der Hebel einwirkt.
Ein schaltbares Abstützelement, welches sich für den Einsatz an einem Schlepp
hebel eines Ventiltriebes eignet, zeigt das DE-GM 93 19 435. Dieses Abstützel
ement ist auf unterschiedliche Ventilhübe schaltbar ausgelegt und besteht aus
einem Innenelement und einem Außenelement, welche über Kolben mitein
ander koppelbar sind. Im gekoppelten Zustand kann ein Nockenhub über einen
Schlepphebel auf das Gaswechselventil übertragen werden. Eine Entkopplung
durch Öldruck bzw. Federkraft bewirkt einen Leerhub des Außenelements, so
daß das Gaswechselventil der Brennkraftmaschine bei Nockenhub nicht öffnet.
Mit diesem Abstützelement lassen sich also zwei Betriebszustände schalten,
nämlich "Hub ausführen" und "keinen Hub ausführen".
Aus der DE-OS 41 18 287 ist eine Ventilsteuereinrichtung der eingangs genann
ten Art bekannt, bei der die Schlepphebel jeweils aus zwei parallelen Armen
oder Schenkeln bestehen. Der zweite Schlepphebel (Sekundärhebel) ist in
nerhalb des ersten Schlepphebels (Primärhebels) verschwenkbar angeordnet. Er
kann sich in seinen Endstellungen mit oberen bzw. unteren Gabelarmabschnit
ten an der ortsfest ausgebildeten ersten Achse abstützen. In seiner wirksamen
Stellung stützt sich der zweite Schlepphebel außerdem an dem schaltbaren
Abstützelement ab. Infolge der Einwirkung des Nockens werden beide Hebel
um die erste Achse verschwenkt. Wenn nun das Abstützelement von dem
zweiten Hebel entfernt wird, verschwenkt eine zwischen den beiden Hebeln
angeordnete Feder den zweiten Hebel in seine unwirksame Stellung und der
Nocken wirkt nur noch auf den ersten Hebel ein. Mit dieser Ventilsteuereinrich
tung lassen sich also insgesamt zwei unterschiedliche, von dem Nocken er
zeugte Ventilöffnungsverläufe einstellen. Mit ihren beiden jeweils gabelförmigen
Schlepphebeln und der dazwischen angeordneten Druckfeder besitzt diese
Einrichtung jedoch eine aufwendige Konstruktion.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau vereinfachte Ventil
steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, welche eine variable
Steuerung der Gaswechselventile in drei Stufen ermöglicht. Und zwar soll außer
der Einstellung von zwei unterschiedlichen Ventilöffnungsverläufen auch das
völlige Abschalten des Öffnens der Gaswechselventile möglich sein.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Primärhebel und
der Sekundärhebel eine gemeinsame Verriegelungsvorrichtung aufweisen, mit
welcher sie zueinander ver- oder entriegelbar sind. Auf diese Weise ergeben
sich mit einer verriegelten Stellung und einer entriegelten Stellung der Schlepp
hebel, die nicht gabelförmig ausgebildet zu sein brauchen, zwei Schaltstellun
gen mit unterschiedlichen Öffnungsverläufen des Gaswechselventils. Der
Primärhebel und der Sekundärhebel können also entweder verriegelt oder
entriegelt sein.
Wenn das Abstützelement entriegelt ist, bewirken entweder das kleinere Noc
kenprofil oder das größere Nockenprofil einen Hub am Abstützelement, wäh
rend das Gaswechselventil geschlossen bleibt. Ist im Gegensatz hierzu das
Abstützelement jedoch verriegelt und wird das Hebelsystem von dem Abstütz
element gehalten, so können der Primärhebel und der Sekundärhebel entweder
entriegelt oder verriegelt sein. Im entriegelten Zustand wird das Gaswechselven
til entsprechend dem Verlauf des kleineren Nockenprofils geöffnet, während es
im verriegelten Zustand der Schlepphebel entsprechend dem Verlauf des größe
ren Nockenprofils geöffnet wird.
Die Verriegelungsvorrichtung kann einen in fluchtenden Bohrungen des Pri
märhebels und des Sekundärhebels verschiebbaren Kolben aufweisen, welcher
an einer Stirnseite von einer Druckfeder und an der anderen Stirnseite von
einem Drucköl beaufschlagt ist. Dabei kann die Verriegelungsvorrichtung mit
einem Druckölkanal verbunden sein, der innerhalb des Primärhebels und
dessen erster Achse sowie des schaltbaren Abstützelementes verläuft.
In dem Primärhebel kann ein Rollenlenker mit einer drehbar gelagerten ersten
Nockenrolle angeordnet sein. Dieser Rollenlenker kann gemeinsam mit dem
Sekundärhebel um die zweite Achse schwenkbar gelagert sein, wobei der
Primärhebel und der Sekundärhebel axial hintereinander angeordnet sind. Der
Rollenlenker und der Primärhebel sind dann zweckmäßigerweise formschlüssig
miteinander verbunden, wobei die Außenkonturen des Rollenlenkers und des
Primärhebels in ihrem Berührungsbereich einander entsprechen.
In dem Sekundärhebel kann eine zweite Nockenrolle drehbar gelagert und an
dem Nocken ein kleines Nockenprofil für die Berührung mit der ersten Nocken
rolle und ein großes Nockenprofil für die Berührung mit der zweiten Nocken
rolle ausgebildet sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und
wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht mit teilweisem Querschnitt durch die Hebel
einer Ventilsteuereinrichtung;
Fig. 2 einen Schnitt durch den Rollenlenker, den Primärhebel und
das Abstützelement sowie die Ansicht anliegender Bauteile
der Ventilsteuereinrichtung;
Fig. 3 einen Schnitt durch den Primärhebel und den Sekundärhebel
der Ventilsteuereinrichtung sowie die Ansicht anliegender
Bauteile.
Eine erfindungsgemäße Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine
besteht aus einem Primärhebel 1, einem Sekundärhebel 2, einem Rollenlenker
3, der ebenfalls als Hebel ausgebildet ist, einer ersten Nockenrolle 4, einer
zweiten Nockenrolle 5 und einem an einer Nockenwelle ausgebildeten Nocken
6, der axial hintereinander ein kleines Nockenprofil 7 und ein großes Nocken
profil 8 aufweist.
Der Primärhebel 1 ist mit einem Ende an einer Kolbenstange 9 eines schalt
baren Abstützelementes 10 abgestützt. Dieses befindet sich in einer Bohrung
des Zylinderkopfes 11 der Brennkraftmaschine. Die von dort ausfahrbare Kol
benstange 9 weist an ihrem freien Ende eine erste Achse 12 der Vorrichtung
auf, um welche der Primärhebel 1 verschwenkt werden kann.
Der Rollenlenker 3 ist mit einem Ende innerhalb des Primärhebels 1 um eine
zweite Achse 13 schwenkbar gelagert. Diese befindet sich an dem anderen
Ende des Primärhebels 1, wo dieser auf einen Ventilschaft 14 einwirkt.
Der Sekundärhebel 2 ist axial hinter dem Primärhebel 1 angeordnet und um die
zweite Achse 13 schwenkbar gelagert. Der Rollenlenker 3 dient dazu, daß bei
verriegeltem Primärhebel 1 und Sekundärhebel 2 der Kontakt der Nockenrolle
4 zum Nocken 6 nicht aufgehoben wird. Innerhalb des Rollenlenkers 3 ist die
erste Nockenrolle 4 gelagert, während innerhalb des Sekundärhebels 2 die
zweite Nockenrolle 5 gelagert ist. Der Nocken 6 ist so angeordnet, daß das
kleine Nockenprofil 7 mit der ersten Nockenrolle 4 in Berührung kommen
kann, während das große Nockenprofil 8 mit der zweiten Nockenrolle 5 in
Berührung kommen kann.
Der Primärhebel 1 und der Sekundärhebel 2 weisen eine gemeinsame Ver
riegelungsvorrichtung 15 auf. Diese besteht aus zu den Achsen 12 und 13
parallelen fluchtendenen Bohrungen des Primärhebels 1 und des Sekundärhe
bels 2, in welchen ein Kolben axial verschiebbar angeordnet ist, der entweder
in den Bereich der Trennfuge der beiden Hebel hineinragt und damit die
Verriegelung bewirkt, oder sich nur in einem Hebel, beispielsweise in dem
Sekundärhebel 2 befindet, wodurch die beiden Hebel voneinander entriegelt
sind. Auf die eine Stirnseite des Kolbens wirkt eine Druckfeder 16 ein, während
an der anderen Stirnseite des Kolbens ein Öldruck ansteht. Das Drucköl wird
von dem Zylinderkopf durch eine in der Kolbenstange 9, der ersten Achse 12
und dem Primärhebel 1 verlaufenden Druckölkanal 17 zu der Verriegelungsvor
richtung 15 geleitet. Steigt der Öldruck an, so wird der Kolben der Verriege
lungsvorrichtung 15 in den Sekundärhebel 2 hineingeschoben und die beiden
Hebel sind voneinander entriegelt. Bei abfallendem Öldruck bewirkt die Druck
feder 16 die Verschiebung des Kolbens zum Primärhebel 1 hin. Wenn sich
dieser in beiden fluchtenden Bohrungen befindet, ist der Verriegelungszustand
erreicht.
Es ist auch möglich, in der Verriegelungsvorrichtung 15 in den fluchtenden
Bohrungen der Hebel 1 und 2 statt nur eines Kolbens hintereinander mehrere
Kolben anzuordnen. Beispielsweise könnten zwei Kolben so ausgelegt und
angeordnet werden, daß sie sich bei abfallendem Öldruck in der Ebene der
Trennfuge der Hebel 1, 2 stirnseitig berühren. In diesem Fall sind der Primärhe
bel 1 und der Sekundärhebel 2 bei reduziertem Öldruck entriegelt, während
beim Anstieg des Öldrucks der zweite Kolben zu dem ersten, von der Druckfe
der 16 unmittelbar beaufschlagen Kolben hingedrückt wird, in den Bereich der
Trennfuge gelangt und damit den Verriegelungszustand hervorruft.
Wenn das Abstützelement 10 verriegelt ist und die erste Achse 12 des Primärhe
bels 1 sich in der höchsten Position befindet, können der Primärhebel 1 und
der Sekundärhebel 2 voneinander entriegelt sein. Dann erfolgt der Öffnungsver
lauf des Gaswechselventils entsprechend dem Verlauf des kleinen Nockenprofils
7, welches auf die erste Nockenrolle 4 einwirkt und die Bewegung über den
Rollenlenker 3 und den Primärhebel 1 auf den Ventilschaft 14 überträgt. Der
Sekundärhebel 2 schwingt dann entsprechend dem Verlauf des großen Nocken
profils 8 "leer" durch. Zur kontrollierten Bewegung dieses "Leerschwingens" ist
zwischen dem Sekundärhebel 2 und dem Zylinderkopf 11 ein Abstütz- und
Rückstellelement 18 angeordnet, welches infolge seiner Druckfeder teleskop
artig ausfahrbar ist. Das Gaswechselventil öffnet sich entsprechend dem Verlauf
des kleinen Nockenprofils 7.
Wenn das Abstützelement 10 verriegelt ist, können der Primärhebel 1 und der
Sekundärhebel 2 ebenfalls verriegelt sein. Dann schwingen die beiden Hebel
entsprechend dem Verlauf des großen Nockenprofils 8, welches auf die zweite
Nockenrolle 5 des Sekundärhebels 2 einwirkt. In der Hubphase bewegt sich
dadurch der Primärhebel 1 weiter weg von dem kleinen Nockenprofil 7. Damit
die entsprechende erste Nockenrolle 4 in der Hubphase den Kontakt zur Noc
kenwelle nicht verliert, wird der Rollenlenker 3 nachgestellt. Zu diesem Zweck
befindet sich am Rollenlenker ein nicht dargestelltes Rückstellelement. Eine
mögliche Ausführung dafür ist eine in der Drehachse des Rollenlenkers 3
integrierte Drehfeder.
Wenn das Abstützelement 10 entriegelt und die beiden Schlepphebel (Primärhe
bel 1 und Sekundärhebel 2) entweder verriegelt oder entriegelt sind, bewirken
das kleine Nockenprofil 7 und das große Nockenprofil 8 jeweils einen Hub im
Abstützelement 10, während das Gaswechselventil geschlossen bleibt.
Die Erfindung ermöglicht also die variable Steuerung der Gaswechselventile in
drei Stufen, und zwar das Schalten zwischen zwei Nockenprofilen sowie das
Abschalten des Gaswechselventils. Eine Kombination mit einem oder mehreren
Ventilbetätigungshebeln ermöglicht eine dreistufige Schaltung mehrerer Ventile.
Die Erfindung dient der Optimierung des Wirkungsgrades von Verbrennungs
motoren sowie der Reduzierung des Kraftstoffverbrauchs und der Schadstoff
emissionen. Durch das Schalten zwischen zwei Nockenprofilen stehen zwei
unterschiedliche Ventilhübe und zwei unterschiedliche Ventilöffnungslängen
zur Verfügung. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, eines oder mehrere Ventile
abzuschalten.
Das Abstützelement 10, auf dem sich der Drehpunkt des Primärhebels 1 ab
stützt, kann ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement enthalten. Die erste
Achse 12, durch die der Primärhebel 1 und das Abstützelement 10 miteinander
verbunden sind, dient gleichzeitig dazu, die in dem Primärhebel 1 und dem
Sekundärhebel 2 befindliche Verriegelungsvorrichtung 15 mit Drucköl aus dem
Zylinderkopf 11 bzw. aus dem Abstützelement 10 zu versorgen. Der Primärhe
bel 1 ist so ausgebildet, daß er eine zweite Achse 13 aufnehmen kann, um die
der Rollenlenker 3 verschwenkbar ist. Die Außenkontur des Rollenlenkers 3
findet im Primärhebel 1 einen entsprechenden Gegenpartner. Dadurch wird die
Ventilöffnungskraft vom Nocken 6 über die erste Nockenrolle 4 formschlüssig
mittels der Kontur des Rollenlenkers 3 und des Primärhebels 1 übertragen und
gelangt damit auf den Ventilschaft 14 des Gaswechselventils. Wenn der Rollen
lenker 3 entfällt, wird die erste Nockenrolle 4 im Primärhebel 1 fixiert. Bei
dieser Version ist der Kontakt zwischen der Nockenrolle 4 und der Nockenwel
le 6 in der Hubphase aufgehoben, wenn beide Schlepphebel (Primärhebel 1
und Sekundärhebel 2) verriegelt sind.
Das Abstütz- und Rückstellelement 18 kann beispielsweise durch eine Drehfe
der ersetzt werden, die in der zweiten Achse 13 integriert wird. Diese drückt
dann, wenn der Primärhebel 1 und der Sekundärhebel 2 entriegelt sind, den
Sekundärhebel in Richtung des Nockens 6.
Die Anwendung der Erfindung auf Mehrventilmotoren ist möglich. Ein Ventil
wird mit dem vorbeschriebenen System ausgerüstet. Ein weiteres Ventil wird
über einen weiteren Schlepphebel durch einen Nocken gesteuert. Dieser
Schlepphebel kann entweder auf einem separaten schaltbaren Abstützelement
abgestützt sein, oder er stützt sich auf demselben Abstützelement 10 ab. Damit
kann ein Ventil dreistufig und ein weiteres Ventil zweistufig öffnen. Kombinatio
nen mit mehreren zweistufig schaltbaren Schlepphebeln sind möglich. Es kann
auch jedes Ventil einzeln mit dem dreistufig schaltenden Schlepphebelsystem
ausgestattet sein. Wenn jeweils die Nockenrolle 4 bzw. 5 in den Schlepphebeln
entfällt, erfolgt der Kontakt zur Nockenwelle über eine Gleitfläche.
Bezugszeichenliste
1 Primärhebel
2 Sekundärhebel
3 Rollenlenker
4 erste Nockenrolle
5 zweite Nockenrolle
6 Nocken
7 kleines Nockenprofil
8 großes Nockenprofil
9 Kolbenstange
10 Abstützelement
11 Zylinderkopf
12 erste Achse
13 zweite Achse
14 Ventilschaft
15 Verriegelungsvorrichtung
16 Druckfeder
17 Druckölkanal
18 Abstütz- und Rückstellelement
2 Sekundärhebel
3 Rollenlenker
4 erste Nockenrolle
5 zweite Nockenrolle
6 Nocken
7 kleines Nockenprofil
8 großes Nockenprofil
9 Kolbenstange
10 Abstützelement
11 Zylinderkopf
12 erste Achse
13 zweite Achse
14 Ventilschaft
15 Verriegelungsvorrichtung
16 Druckfeder
17 Druckölkanal
18 Abstütz- und Rückstellelement
Claims (8)
1. Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei wahlweise auf
ein Gaswechselventil einwirkenden Schlepphebeln, die mit zwei unterschiedli
chen Nockenprofilen betätigbar sind, wobei einer der Schlepphebel als Pri
märhebel an einem Ende um eine erste Achse schwenkbar gelagert ist und an
seinem anderen Ende mit dem Ventilschaft des Gaswechselventils zusammen
wirkt, wobei der andere Schlepphebel als Sekundärhebel an dem Primärhebel
um eine zu der ersten Achse parallele zweite Achse schwenkbar gelagert ist,
und wobei im Bereich der ersten Achse ein schaltbares Abstützelement auf
einen der Hebel einwirkt, dadurch gekennzeichnet, daß der Primärhebel (1)
und der Sekundärhebel (2) eine gemeinsame Verriegelungsvorrichtung (15)
aufweisen, mit welcher sie zueinander ver- oder entriegelbar sind.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriege
lungsvorrichtung (15) einen in fluchtenden Bohrungen des Primärhebels (1) und
des Sekundärhebels (2) verschiebbaren Kolben aufweist, welcher an einer
Stirnseite von einer Druckfeder (16) und an der anderen Stirnseite von einem
Drucköl beaufschlagt ist.
3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriege
lungsvorrichtung (15) mit einem Druckölkanal (17) verbunden ist, der innerhalb
des Primärhebels (1) und dessen erster Achse (12) sowie des schaltbaren Ab
stützelementes (10) verläuft.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Pri
märhebel (1) ein Rollenlenker (3) mit einer drehbar gelagerten ersten Nockenrol
le (4) angeordnet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der in dem
Primärhebel (1) angeordnete Rollenlenker (3) gemeinsam mit dem Sekundärhe
bel (2) um die zweite Achse (13) schwenkbar gelagert ist, wobei der Primärhe
bel (1) und der Sekundärhebel (2) axial hintereinander angeordnet sind.
6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollenlenker
(3) und der Primärhebel (1) formschlüssig miteinander verbunden sind, wobei
die Außenkonturen des Rollenlenkers (3) und des Primärhebels (1) in ihrem
Berührungsbereich einander entsprechen.
7. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Sekun
därhebel (2) eine zweite Nockenrolle (5) drehbar gelagert ist.
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Nocken
(6) ein kleines Nockenprofil (7) für die Berührung mit der ersten Nockenrolle (4)
und ein großes Nockenprofil (8) für die Berührung mit der zweiten Nockenrolle
(5) ausgebildet ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19630776A DE19630776A1 (de) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19630776A DE19630776A1 (de) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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ID=7801295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19630776A Ceased DE19630776A1 (de) | 1996-07-31 | 1996-07-31 | Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
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