DE19956584C2 - Desmodromische Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine - Google Patents
Desmodromische Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer BrennkraftmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine desmodromische Vorrichtung zur Be
tätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 41 09 666 A1 ist eine desmodromische Steuerung ei
nes Gaswechselventils bekannt, bei der ein Öffnungsnocken und
ein Schließnocken über einen Tassenstößel auf einen Ventil
schaft wirken. In dem Tassenstößel sind zwei Spielausgleich
selemente angeordnet, und zwar ein oberes, dem Gaswechselven
til abgewandtes und ein unteres, dem Gaswechselventil zuge
wandtes Spielausgleichselement.
Das obere Spielausgleichselement hält mit einer Kolben-
Zylindereinheit ein Bodenteil des Tassenstößels auf dem Öff
nungsnocken und stützt sich dabei mit dem Zylinder in Öff
nungsrichtung auf dem Ventilschaft und mit dem Kolben in
Schließrichtung am Bodenteil ab. Das zweite Spielausgleich
selement hält mit einer zweiten Kolben-Zylindereinheit ein
Mantelteil des Tassenstößels auf einem vom Schließnocken ange
triebenen Arm. Der Kolben ist als Ringkolben ausgeführt,
stützt sich in Schließrichtung über einen Sicherungsring am
Ventilschaft ab und ist verschiebbar in dem Mantelteil ge
führt, das gleichzeitig als Zylinder des zweiten Spielaus
gleichselements dient. Der Ringkolben trennt einen unteren,
auf der dem Gaswechselventil zugewandten Seite angeordneten
Druckraum von einem oberen, auf der dem Gaswechselventil abge
wandten Seite angeordneten Vorratsraum. Ferner weist das zwei
te Spielausgleichselement ein Rückschlagventil auf, über das
Druckmittel vom Vorratsraum über einen Durchbruch im Ringkol
ben zum Druckraum fließen kann. Das Rückschlagventil
verschließt den Durchbruch mit einer Ventilkugel, die mit ei
ner vorgespannten Schraubendruckfeder in Richtung Vorratsraum
gedrückt wird. Zwei weitete im Druckraum angeordnete Schrau
bendruckfedern spannen den Ringkolben relativ zum Mantelteil
vor.
Neben der zwei Spielausgleichselementen ist im Tassenstößel
ein Überdruckventil bzw. ein Sicherheitsventil angeordnet. Das
Sicherheitsventil ist ein Rückschlagventil, das einen zweiten
Durchbruch im Ringkolben mit einer Ventilkugel verschließt,
die mit einer vorgespannten Schraubendruckfeder in Richtung
Druckraum gedrückt wird. Die Schraubendruckfeder ist hinsicht
lich ihrer Vorspannkraft so ausgeführt, daß das Sicherheits
ventil bei Kräften geschlossen bleibt, die bei einer regulären
Ventilbetätigung auftreten.
Sollte jedoch im Ventilbetrieb aufgrund von Resonanzschwingun
gen oder eines zu hohen Schmieröldrucks etc. ein Aufpumpen,
d. h. ein ständiges Ausdehnen des zweiten Spielausgleichsele
ments erfolgen, würden aufgrund der Zwangssteuerung über den
Schließnocken unzulässig hohe Ventilkräfte bzw. -drücke auf
treten, die bei der vorgeschlagenen Ausführung durch Öffnen
des Überdruckventils abgebaut werden können. Gleiches gilt
dann, wenn bei einem längeren Stillstand der Brennkraftmaschi
ne sich das erste Spielausgleichselement entleert hat, und
sich beim Start das zweite Spielausgleichselement vor dem ersten
Spielausgleichselement ausdehnt und dadurch unzulässig
hohe Ventilkräfte entstehen würden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsbildende
desmodromische Vorrichtung weiterzuentwickeln, und insbesonde
re eine konstruktiv einfache Verbindung zwischen einem Stelle
lement und einem Ventilschaft zu schaffen, die besonders für
Vorrichtungen mit einem elektromagnetischen Aktuator geeignet
ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die Merkmale des An
spruchs 1 gelöst. Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen.
Die Erfindung geht aus von einer desmodromischen Vorrichtung
zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschi
ne, die mit einem Stellelement über zumindest ein Übertra
gungsmittel in Öffnungsrichtung über ein Spielausgleichsele
ment auf einen Ventilschaft und über eine Einrichtung in
Schließrichtung mit dem Ventilschaft in Wirkverbindung steht.
Es wird vorgeschlagen, daß die Einrichtung ein Bauteil auf
weist, das zumindest zum Ventilschaft und/oder zum Übertra
gungsmittel verschiebbar angeordnet ist, über das Zugkräfte
vom Übertragungsmittel auf den Ventilschaft übertragbar sind
und über das der Ventilschaft mit einer Kraft in Schließrich
tung belastet ist, die größer/gleich einer erforderlichen
Restschließkraft ist. Durch die erfindungsgemäße Lösung kann
eine besonders platzsparende, konstruktiv einfache Zug-Druck-
Verbindung mit einem weitgehend konventionellen, kostengünsti
gen Spielausgleichselement erreicht werden, die insbesondere
aufgrund des kleinen Bauvolumens und der Möglichkeit, eine
Zugkraft zu übertragen besonders vorteilhaft bei Vorrichtungen
mit elektromagnetischen Aktuatoren eingesetzt werden kann.
Um ein Aufpumpen des Spielausgleichselements zu vermeiden, ist
die Kraft vorteilhaft größer/gleich einer beim Schließen des
Gaswechselventils auf das Gaswechselventil in Öffnungsrichtung
wirkenden, durch eine Massenträgheit verursachten Beschleuni
gungskraft. Kostengünstig und einfach kann die Kraft durch ei
ne hubunabhängige Feder erzeugt werden, beispielsweise mit ei
ner Schraubenfeder usw., die zwischen dem Bauteil und dem
Übertragungsmittel oder dem Ventilschaft wirkt. Daneben kann
die Kraft vorteilhaft mit einem Druckmittel in einem Druckraum
erzeugt werden, wodurch die Kraft stets auf einen gewünschten
Wert eingestellt werden kann, beispielsweise durch einen
Druckmittelanschluß auf einen konstanten Wert oder einen sich
verändernden, betriebsabhängigen Wert.
Das die Zugkräfte übertragende Bauteil wird vorteilhaft von
einer den Ventilschaft und das als Stößel ausgebildete Über
tragungsmittel umschließenden Hülse gebildet. Die Hülse kann
in ihrem Durchmesser sehr klein und leicht ausgeführt und kann
platzsparend, insbesondere in einem elektromagnetischen
Ventilantrieb integriert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschla
gen, daß in der Hülse ein Ring befestigt ist, der radial nach
innen eine konische Fläche aufweist, über die auf ein mit dem
Ventilschaft oder mit dem Stößel fest verbundenes Bauteil mit
einem entsprechenden Gegenkonus die in der Hülse wirkende Zug
kraft übertragbar ist. Die Hülse kann einfach und schnell mon
tiert und demontiert werden. Der Ring wird dabei vorteilhaft
über ein Gewinde mit der Hülse verbunden, wodurch dieser
schnell und einfach mit der Hülse fest verbunden und insbeson
dere eine Federverbindung zwischen der Hülse und dem Ventil
schaft oder dem Stößel auf einen gewünschten Wert vorgespannt
werden kann und Toleranzen ausgeglichen werden können.
Ferner kann ein Aufpumpen des Spielausgleichselements verhin
dert werden, indem eine beim Schließen des Gaswechselventils
auf das Spielausgleichselement in Öffnungsrichtung wirkende,
durch eine Massenträgheit verursachte Beschleunigungskraft das
Spielausgleichselement in seiner Längsausdehnung blockiert.
Die im geschlossenen Zustand auf den Ventilschaft wirkende
Kraft kann dadurch vorteilhaft unabhängig von einer sich ein
stellenden Beschleunigungskraft auf eine erforderliche Rest
schließkraft eingestellt werden.
Es kann durch verschiedene, dem Fachmann als sinnvoll erschei
nende konstruktive Lösungen erreicht werden, daß das Spielaus
gleichselement durch die sich einstellende Beschleunigungs
kraft in seiner Längsausdehnung blockiert wird. Besonders kon
struktiv einfach kann dies jedoch erreicht werden, indem das
Spielausgleichselement einen in einem Zylinder geführten Kol
ben aufweist und der Kolben mit einem Zylinderboden einen
Druckraum einschließt, der über ein Rückschlagventil mit einem
Druckanschluß und über eine Drosselstelle mit einem angrenzen
den Raum verbunden ist und in dem eine vorgespannte, den Kol
ben belastende Feder angeordnet ist, wobei eine auf den Kolben
in Öffnungsrichtung wirkende, durch eine Massenträgheit verur
sachte Beschleunigungskraft beim Schließen des Gaswechselven
tils größer/gleich einer Kraft der Feder ist. Durch die Mas
senträgheit des Kolbens wird das Spielausgleichselement bloc
kiert.
Ferner kann anstatt über den Kolben eine Verbindung des Druck
raums mit dem Druckanschluß beim Schließen des Gaswechselven
tils durch eine auf einen Ventilkörper wirkende, durch eine
Massenträgheit verursachte Beschleunigungskraft verschlossen
werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbe
schreibung. In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der
Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche ent
halten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird
die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu
sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigt:
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einem elektromagnetischen Aktuator,
Fig. 2 eine Variante nach Fig. 1,
Fig. 3 ein Spielausgleichselement im Schnitt und
Fig. 4 eine Variante nach Fig. 3.
Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer desmodromi
sche Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils 14 ei
ner nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine. Die Vorrich
tung besitzt einen elektromagnetischen Aktuator 33, der über
einen Stößel 13 in Öffnungsrichtung 15 über ein Spielaus
gleichselement 35 auf einen Ventilschaft 12 wirkt. In Schließ
richtung 34 steht der Aktuator 33 über eine Einrichtung 10 mit
dem Ventilschaft 12 in Wirkverbindung.
Erfindungsgemäß besitzt die Einrichtung 10 eine den Stößel 13
und den Ventilschaft 12 umschließende Hülse 11, die zum Stößel
13 verschiebbar angeordnet ist, über die Zugkräfte vom Stößel
13 auf den Ventilschaft 12 übertragbar sind und über die der
Ventilschaft 12 mit einer Kraft in Schließrichtung 34 belastet
ist, die größer als eine erforderliche Restschließkraft ist.
Die Kraft ist von einer hubunabhängigen, vorgespannten Schrau
benfeder 16 erzeugt, die im Inneren der Hülse 11 angeordnet
ist, sich mit einem ersten Ende über einen Federteller 39 am
Stößel 13 abstützt und mit einem zweiten Ende in Schließrich
tung 34 auf die Hülse 11 wirkt. Die erforderliche Restschließ
kraft ergibt sich aus einem Unterdruck, der sich in einem Zy
linder der Brennkraftmaschine einstellt.
In der Hülse 11 ist ein Ring 17 über ein Gewinde 21 befestigt,
der radial nach innen eine konische Fläche 18 aufweist, über
die auf einen mit dem Ventilschaft 12 fest verbundenen Ring 19
mit einem entsprechenden Gegenkonus 20 die in der Hülse 11
wirkende Zugkraft übertragbar ist. Mit dem Ring 17 kann über
das Gewinde 21 die Vorspannung der Feder 16 eingestellt wer
den.
Als Spielausgleichselement 35 kann ein hydraulisches Standard
bauteil verwendet werden, das über eine Bohrung 38 im Stößel
13 mit einem nicht näher dargestellten Druckanschluß verbunden
ist und bei Druckbelastung die Tendenz besitzt, sich zu ver
kürzen. Hat sich das Spielausgleichselement 35 zu weit ver
kürzt, findet ein schneller Ausgleich in die entgegengesetzte
Richtung statt, und zwar mit einem nicht näher dargestellten,
sich öffnenden Rückschlagventil im Spielausgleichselement 35,
das einen Druckraum im Spielausgleichselement 35 mit dem
Druckanschluß verbindet.
Um ein Aufpumpen des Spielausgleichselements 35 beim Schließen
des Gaswechselventils 14 zu vermeiden, ist die von der Feder
16 in Schließrichtung 34 auf den Ventilschaft 12 wirkende
Kraft größer als eine beim Schließen des Gaswechselventils 14
auf das Gaswechselventil 14 in Öffnungsrichtung 15 wirkende,
durch eine Massenträgheit verursachte Beschleunigungskraft.
In Fig. 2 ist eine Variante zu dem Ausführungsbeispiel in Fig.
1 dargestellt, bei der anstatt einer Feder 16 die Hülse 11
über ein Druckmittel 36 in einem Druckraum 37 mit einer Kraft
in Schließrichtung 34 belastet ist. Im wesentlichen gleich
bleibende Bauteile sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugs
zeichen beziffert. Der Druckraum 37 ist zwischen der Hülse 11
und einem auf dem Stößel 13 befestigten Dichtring 40 einge
schlossen, über den der Druckraum 37 mit einer Dichtung 41 zur
Hülse 11 abgedichtet ist. Der Druck im Druckraum 37 und die
daraus resultierende, auf die Hülse 11 wirkende Kraft wird be
stimmt durch eine definierte Leckage aus dem Druckraum 37 über
eine Verbindungsstelle 42 zwischen der Hülse 11 und dem Stößel
13 und einer Druckmittelzuführung über einen Kanal 43 im Stö
ßel 13. Der Kanal 43 kann auch zumindest teilweise einstückig
mit der das Spielausgleichselement 35 mit Druckmittel versor
genden Bohrung 38 ausgeführt sein, wodurch ein zusätzlicher
Kanal und damit verbundene Fertigungskosten eingespart werden
könnten.
In den Fig. 3 und 4 sind Spielausgleichselemente 22, 23 darge
stellt, die beim Schließen des Gaswechselventils 14 durch eine
auf das Spielausgleichselement 22, 23 in Öffnungsrichtung 15
wirkende, durch eine Massenträgheit verursachte Beschleuni
gungskraft in ihrer Längsausdehnung blockiert sind, wodurch
ein unerwünschtes Aufpumpen vermieden wird.
Das Spielausgleichselement 22 besitzt einen in einem Zylinder
24 geführten Kolben 25. Der Kolben 25 schließt mit dem Zylin
der 24 einen Druckraum 27 ein, der über ein Rückschlagventil
28 mit einem Druckanschluß und über eine Drosselstelle 30 zwischen
dem Kolben 25 und dem Zylinder 24 mit einem Raum 31 in
der Hülse 11 verbunden ist (Fig. 3 und 1). Im Druckraum 27 ist
eine vorgespannte, den Kolben 25 in Schließrichtung 34 bela
stende Feder 32 angeordnet. Die Masse des Kolbens 25 ist so
groß gewählt, daß eine auf den Kolben 25 in Öffnungsrichtung
15 wirkende Beschleunigungskraft beim Schließen des Gaswech
selventils 14 infolge der Massenträgheit größer ist als eine
Kraft der Feder 32.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Spielausgleichselement 23 wird
anstatt über die Masse eines Kolbens 26 die Verbindung des
Druckraums 27 mit dem Druckanschluß beim Schließen des Gas
wechselventils 14 durch eine auf eine Ventilkugel 29 wirkende,
durch eine Massenträgheit verursachte Beschleunigungskraft
verschlossen und dadurch das Spielausgleichselement 23 in sei
ner Längsausdehnung blockiert. Im wesentlichen gleichbleibende
Bauteile sind wiederum mit den gleichen Bezugszeichen bezif
fert.
Claims (10)
1. Desmodromische Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechsel
ventils (14) einer Brennkraftmaschine, die mit einem Stellele
ment (33) über zumindest ein Übertragungsmittel (13) in Öffnungsrich
tung über ein Spielausgleichselement (35) auf einen Ventilschaft (12)
wirkt und über eine Einrichtung (10) in Schließrichtung mit dem
Ventilschaft (12) in Wirkverbindung steht,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung (10) ein Bauteil (11) aufweist, das
relativ zum Ventilschaft (12) und/oder zum Übertragung
mittel (13) verschiebbar angeordnet ist, daß über das Bauteil (11) Zugkräfte
vom Übertragungsmittel (13) auf den Ventilschaft (12) über
tragbar sind und daß über das Bauteil (11) der Ventilschaft (12) mit einer
Kraft in Schließrichtung (34) belastet ist, die grö
ßer/gleich einer erforderlichen Restschließkraft ist.
2. Desmodromische Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraft größer/gleich einer beim Schließen des
Gaswechselventils (14) auf dieses in
Öffnungsrichtung (15) wirkenden, durch eine Massenträgheit
verursachten Beschleunigungskraft ist.
3. Desmodromische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraft von einer hubunabhängigen Feder (16) er
zeugt ist.
4. Desmodromische Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Kraft von einem Druckmittel (36) in einem
Druckraum (37) erzeugt ist.
5. Desmodromische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bauteil (11) von einer den Ventilschaft (12)
und das als Stößel ausgebildete Übertragungsmittel (13) um
schließenden Hülse (11) gebildet ist.
6. Desmodromische Vorrichtung nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Hülse (11) ein Ring (17) befestigt ist, der radi
al nach innen eine konische Fläche (18) aufweist, über die
auf zumindest ein mit dem Ventilschaft (12) oder mit dem
Stößel fest verbundenes Bauteil (19) mit einem entsprechen
den Gegenkonus (20) die in der Hülse wirkende Zugkraft
übertragbar ist.
7. Desmodromische Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ring (17) über ein Gewinde (21) mit der Hülse (11)
verbunden ist.
8. Desmodromische Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine beim Schließen des Gaswechselventils (14) auf
das Spielausgleichselement (22, 23) in Öffnungsrichtung
(15) wirkende, durch eine Massenträgheit verursachte Beschleunigungskraft
das Spielausgleichselement (22, 23) in
seiner Längsausdehnung blockiert.
9. Desmodromische Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Spielausgleichselement (22) einen in einem Zy
linder (24) geführten Kolben (25) aufweist und der Kolben
(25) mit dem Zylinder (24) einen Druckraum (27) ein
schließt, der über ein Rückschlagventil (28) mit einem
Druckanschluß und über eine Drosselstelle (30) mit einem
angrenzenden Raum (31) verbunden ist, wobei in dem Zylinder (24) eine vorge
spannte, den Kolben (25) belastende Feder (32) angeordnet
ist und eine auf den Kolben (25) in Öffnungsrichtung
(15) wirkende, durch eine Massenträgheit verursachte Be
schleunigungskraft beim Schließen des Gaswechselventils
(14) größer/gleich einer Kraft der Feder (32) ist.
10. Desmodromische Vorrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Spielausgleichselement (23) einen in einem Zy
linder (24) geführten Kolben (26) aufweist und der Kolben
(26) mit dem Zylinder (24) einen Druckraum (27) ein
schließt, der über ein Rückschlagventil (28) mit einem
Druckanschluß und über eine Drosselstelle (30) mit einem
angrenzenden Raum (31) verbunden ist, wobei in dem Zylinder (24) eine vorge
spannte, den Kolben (26) belastende Feder (32) angeordnet
ist und die Verbindung des Druckraums (27) mit dem
Druckanschluß beim Schließen des Gaswechselventils (14)
durch eine auf einen Ventilkörper (29) wirkende, durch eine
Massenträgheit verursachte Beschleunigungskraft verschlos
sen ist.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19956584A DE19956584C2 (de) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Desmodromische Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19956584A DE19956584C2 (de) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Desmodromische Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19956584A1 DE19956584A1 (de) | 2001-06-07 |
DE19956584C2 true DE19956584C2 (de) | 2003-03-27 |
Family
ID=7930207
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19956584A Expired - Fee Related DE19956584C2 (de) | 1999-11-25 | 1999-11-25 | Desmodromische Vorrichtung zur Betätigung eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19956584C2 (de) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102007013946A1 (de) | 2007-03-23 | 2008-09-25 | Schaeffler Kg | Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US1232352A (en) * | 1916-08-22 | 1917-07-03 | Frank Macvicar | Internal-combustion engine. |
DE4109666A1 (de) * | 1991-03-23 | 1992-09-24 | Audi Ag | Hydraulisches ventilspiel-ausgleichselement |
-
1999
- 1999-11-25 DE DE19956584A patent/DE19956584C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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US1232352A (en) * | 1916-08-22 | 1917-07-03 | Frank Macvicar | Internal-combustion engine. |
DE4109666A1 (de) * | 1991-03-23 | 1992-09-24 | Audi Ag | Hydraulisches ventilspiel-ausgleichselement |
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DE19956584A1 (de) | 2001-06-07 |
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