DE2840445A1 - Hydraulische einrichtung zum betaetigen von gaswechselventilen - Google Patents

Hydraulische einrichtung zum betaetigen von gaswechselventilen

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DE2840445A1 DE19782840445 DE2840445A DE2840445A1 DE 2840445 A1 DE2840445 A1 DE 2840445A1 DE 19782840445 DE19782840445 DE 19782840445 DE 2840445 A DE2840445 A DE 2840445A DE 2840445 A1 DE2840445 A1 DE 2840445A1
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Description

fo/kr
Maschinenfabrik Augsburg-Nürnberg Aktiengesellschaft
Nürnberg, 6. Sept. 1978
Hydraulische Einrichtung zum Betätigen von Gaswechselventilen
Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Einrichtung zum Betätigen von Gaswechselventilen für Brennkraftmaschinen oder Motorkompressoren, bei der ein jeweils jedem Gaswechselventil zugeordneter Betätigungskolben über eine mit Steuerflüssigkeit gefüllte Steuerleitung von einem durch einen Nocken betätigbaren Geberkolben entgegen der Kraft einer Schließfeder verschiebbar ist, wobei an der höchsten Stelle des hydraulischen Systems Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit vorgesehen sind urn" der Geberzylinder mit einer Vorrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit in Verbindung steht.
Eine derartige Einrichtung ist bereits durch die DE-PS 467 44o bekannt. Bei ihr fördert der Geberkolben mehr Steuerflüssigkeit zum Betätigungszylinder, als der Betätigungszylinder zum öffnen des Gaswechselventils benötigt. Die zu viel geförderte Steuerflüssigkeit drückt ein oben im Betätigungszylinder Vorgesehenes Abströmventil auf und gelangt so Über eine Ableitung wieder zum Vorratsbehälter. Auf diese Weise erfolgt bei jedem Ventilhub eine Entlüftung der Steuerflüssigkeit und
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gleichzeitig wird eine zu starke Erwärmung derselben vermieden. Kurz bevor der Geberkolben nach einer Hubbewegung durch eine zusätzliche Schließfeder wieder seine Ruhestellung erreicht, öffnet er ein im Geberzylinder angebrachtes Saugventil, wodurch das gesamte hydraulische System wieder mit Steuerflüssigkeit gefüllt wird.
Durch das dauernde öffnen und Schließen des Abströmventils und des Saugventils wird das gesamte hydraulische System laufend wechselweise angezapft, was zu gefährlichen Schwingungen in der Steuerflüssigkeitssäule führen kann, eine Erscheinung, wie sie auch bei Steuerkanten, die von Kolben geöffnet oder geschlossen werden, oder bei über Abzweigleitungen angeschlossenen Speichern sehr oft festzustellen ist. Durch derartige Schwingungen wird vielfach die gesamte Steuerung, zumindest jedoch ihr präzises Funktionieren gestört. Weiter hat die beschriebene Einrichtung noch den Nachteil, daß der Geberkolben nach Beendigung eines Arbeitshubes wegen der fehlenden Steuerflüssigkeitsraenge nicht von selbst seine Endstellung einnimmt. Es muß daher zusätzlich zur Ventilschließfeder im Geberzylinder eine weitere Schließfeder vorgesehen werden.
Ferner ist durch die DE-AS I 264 857 eine ähnliche hydraulische Einrichtung bekannt, bei der jedoch keine Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit vorgesehen sind. Die Vorrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit steht ebenfalls mit dem Geberzylinder in Verbindung und dient gleichzeitig zur Änderung der Ventilsteuerzeiten, indem der Druck der zugeführten Steuerflüssigkeit verändert wird. Im einzelnen besteht sie
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aus einem am Geberzylinder angebrachten Rückschlagventil, welches letztlich vom Geberkolben gesteuert wird, einem Druckbehälter, der durch eine Pumpe vom Vorratsbehälter aus mit Steuerflüssigkeit gefüllt wird, und aus einem in einer Rücklaufleitung eingebauten Überströmventil.
Auch bei dieser Einrichtung besteht die Gefahr, daß im hydraulischen System Schwingungen auftreten, da der Geberkolben gleichzeitig als Steuerkante dient und bei auftretenden Leckverlusten sowie bei Druckänderungen wird das Rückschlagventil plötzlich geöffnet und wieder geschlossen. Weiter entsteht eine schwingungsanregende Anzapfung des hydraulischen Systems allein schon deshalb, weil das Rückschlagventil am Geberzylinder angebaut ist und diesen daher nicht unmittelbar an seiner Wandung abschließt.
Bei den beschriebenen Einrichtungen handelt es sich um einfache "Auf-Zu"-Steuerungen, das heißt, das jeweilige Gaswechselventil wird in einem bestimmten Rhytmus voll geöffnet und wieder ganz geschlossen. Nun ist es jedoch bekannt, daß beispielsweise das Anlaßverhalten und das Teillastverhalten bei luftverdichtenden Brennkraftmaschinen günstig beeinflußt wird, wenn man den Hub der Einlaßventile während des Betriebes verändern kann. Auch eine Verringerung des Hubes der Auslaßventile ist vielfach erwünscht und zwar zum Abbremsen des Motors. Einrichtungen dieser Art sind bei hydraulischen Ventilsteuerungen selbstverständlich ebenfalls bereits bekannt, doch weisen diese durchwegs noch mehr Anzapfungen des hydraulischen Systems und insbesondere mehr Steuerkanten auf, so daß das Auftreten von Schwingungen im gesamten System praktisch nicht mehr zu vermeiden ist. Aus diesem Grunde wird hier vermieden, solche bekannte Steuerungen zu beschreiben.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Einrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß der Hub des Gaswechselventils während des Betriebes stufenlos in einem weiten Bereich verstellbar ist, ohne daß die Gefahr des Auftretens von Schwingungen im hydraulischen System besteht, so daß unter allen Umständen ein störungsfreier Betrieb gesichert ist.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit als permanente 'Belüftungsmittel ausRebilde.t sind, daß eine die .Menge der Steuerflüssigkeit im hydraulischen System während des Betriebes bestimmende, in einer Ablaufleitung angeordnete, einstellbare Drossel vorgesehen ist, und daß der den Geberkolben betätigende Nocken einen Vornocken . und einen Nachnocken aufweist.
Durch die permanente Entlüftung wird nicht nur eine sichere Entgasung der Steuerflüssigkeit erreicht, es entstehen dadurch auch keinerlei Schwingungen im Hydrauliksystem. Die Entlüftung besteht erfindungsgemäß im wesentlichen aus einer einen sehr engen Durchtrittsquerschnitt aufweisenden Drossel, die zweckmäßigerweise an der höchsten Stelle der Steuerleitung zwischen dem Geberzylinder und dem Betätigungszylinder angebracht wird, wobei die Steigung der Steuerleitung von beiden Zylindern aus möglichst gleichmäßig sein soll. Versehen ist die Drossel mit bekannten Vorrichtungen zum Vermeiden von Verstopfungen durch feste Bestandteile und es ist ihr schließlich ein Steuerflüssigkeitsabscheider für die in Spuren austretende Steuerflüssigkeit nachgeschaltet, welche schließlich über eine Ablaufleitung wieder in den Vorratsbehälter zurückgeleitet wird.
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Durch die einstellbare
; Drossel kann dem hydraulischen System mehr oder weniger Steuerflüssigkeit entzogen werden, wodurch der Hub des Gaswechselventils stufenlos regulierbar ist. Die durch die Drossel abgeführte Steuerflüssigkeit gelangt ebenfalls durch eine Ablaufleitung, die zur Unterdrückung einer Schaumbildung als Beruhigungsstrecke dient, wieder in den Vorratsbehälter, wobei unmittelbar hinter der Drossel zum Schutz gegen ein unbeabsichtigtes Rücksaugen von Steuerflüssigkeit oder Luft in das hydraulische System ein Rückschlagventil eingebaut ist. Durch diese Anordnung kann es keinerlei Einfluß auf das Geschehen in der Steuerleitung, insbesondere bezüglich der Erregung von Schwingungen, haben.
Der am Nocken vorgesehene Vornocken veranlaßt die Kompression der Steuerflüssigkeit in der Steuerleitung, welche erforderlich ist, um das Gaswechselventil entgegen der Kraft der Ventilschließfeder zu öffnen. Die Kompression, erfolgt vor dem eigentlichen Eröffnungsvorgang des Gaswechselventils langsam genug, um auch in dieser Beziehung ein Anregen von Schwingungen zu vermeiden. Ebenso und aus dem gleichen Grund wird der Druck, der nach dem Schließen des Gaswechselventils in der Steuerleitung noch herrscht, durch den Nachnocken langsam abgebaut.
Das unvermeidliche Nächfüllen von Steuerflüssigkeit, welches allein schon wegen der Eeckverluste bei allen hydraulischen Systemen erforderlich ist, erfolgt in bekannter Weise an der Stelle, an der die größte Gefahr für die Bildung eines Unterdruckes besteht, das ist im Geberzylinder. Dank des Vornockens und des
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Nachnockens wird das Beschleunigungsgeschehen in der Steuerleitung so entschärft, daß das Nachfüllventil keine Schwingungen anregen kann. Damit auch keine Schwingungen erregende Anzapfung entsteht, ist das Nachfüllventil zusätzlich direkt in den Geberzylinder integriert. Ansonsten besteht die Vorrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit wie bekannt aus einem Vorratsbehälter, einer Pumpe, einem Überströmventil und einem Speicher. Diese Teile können in der Steuerleitung keine Schwingungen erzeugen, weil sie durch das Nachfüllventil von dieser abgeschlossen sind. Zu erwähnen wäre noch, daß als Steuerflüssigkeit zweckmäßigerweise öl verwendet wird.
Weitere Einzelheiten der Erfindung können der nachfolgenden Beschreibung eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles entnommen werden.
Die Figur zeigt die gesamte Steuerung für ein Gaswechselventil rein schematisch.
Auf einer Nockenwelle I ist ein Nocken 2 befestigt, für dessen Form der Grundkreis 3 maßgebend ist. Der Grundkreis 3 wird bis auf einen Kreis 4 verkleinert, wodurch die übergänge vom Kreis 4 auf den Grundkreis 3 je einen Vornocken 5 und einen Nachnocken 6 bilden.
Der Nocken 2 arbeitet mit einem in einem Geberzylinder 7 verschiebbar gelagerten Geberkolben 8 zusammen. Vom Geberzylinder 7 aus führt eine Steuerleitung 9 zu einem Betatigungszylinder lo, in dem ein Betätigungskolben Il vorgesehen ist, der auf ein in einer Führung 12 verschiebbares, durch eine Ventilschließfeder 13 in Schließstellung gehaltenes Gaswechselventil 14 einwirkt .
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Zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit in das beschriebene hydraulische System ist im Geberzylinder 7 ein Nachfüllventil 15 integriert, welchem durch eine Nachfüllvorrichtung, bestehend aus einem Vorratsbehälter 16, einer Pumpe 17, einem Überstömventil 18 und einem Speicher 19 über eine Leitung 2o die erforderliche Steuerflüssigkeit zugeführt wird.
An der höchsten Stelle der Steuerleitung 9 ist eine aus einer Drossel 21 mit sehr engem Durchtrittsquerschnitt und einem nachgeschalteten Steuerflüssigkeitsabscheider 22 bestehende permanente Entlüftung der Steuerflüssigkeit vorgesehen, durch die Schwingungen im gesamten System vermieden werden. Die in Spuren auftretende Steuerflüssigkeit im Abscheider 22 wird durch eine Ablaufleitung 23 wieder in den Vorratsbehälter 16 zurückgebracht.
Unmittelbar neben der Drossel 21 ist in dem beschriebenen Beispiel eine ihren Durchtrittsquerschnitt verändernde einstellbare Drossel 24 angeordnet, welche zur Einstellung des jeweils gewünschten x Hubes des Gaswechselventils 14 dient.Je mehr Steuerflüssigkeit durch die einstellbare Drossel 24 abgeführt wird, desto kleiner wird der Hub des Gaswechselventils 14. Die abgeführte Steuerflüssigkeit wird über eine eine Beruhigungsstrecke aufweisende Ablaufleitung 25 in den Vorratsbehälter 16 geleitet, wobei es sinnvoll erscheint, der einstellbaren.Drossel 24 ein Rückschlagventil 26 nachzuschalten, um bei' einem evtl. Ausfall der Pumpe 17 ein Rücksaugen von Luft oder Steuerflüssigkeit in die Steuerleitung 9 zu vermeiden.
Schließlich sei noch erwähnt, daß die Drossel 21 für
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die permanente Entlüftung und die einstellbare Drossel 24 für die Einstellung des Ventilhubes in der Praxis zu einer konstruktiven Einheit zusammengefaßt werden kann, was in der Figur lediglich der besseren Übersicht wegen unterlassen wurde. Selbstverständlich
kann die einstellbare Drossel 24 auch an jeder anderen Stelle des hydraulischen Systems, beispielsweise am Betätigungszylinder Io angeordnet sein.
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Claims (1)

  1. Patentansprüche
    J..)Hydraulisehe Einrichtung zum Betätigen von Gaswechselventilen für Bennkraftmaschinen oder Motorkompressoren, bei der ein jeweils jedem Gaswechselventil zugeordneter Betätigungskolben über eine mit Steuerflüssigkeit gefüllte Steuerleitung von einem durch einen Nocken betätigbaren Geberkolben entgegen der Kraft einer Schließfeder verschiebbar ist, wobei an der höchsten Stelle des hydraulischen Systems Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit vorgeseehen sind und der Geberzylinder mit einer Vorrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit als permanente Entlüftungsmittel (21, 22) ausgebildet sind, daß eine die Menge der Steuerflüssigkeit im hydraulischen System während des Betriebes bestimmende, in einer AbIaufleitung (25) angeordnet^ einstellbare Drossel (24) vorgesehen ist, und daß der den Geberkolben (8) betätigende
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    Nocken (2) einen Vornocken (5) und einen Nachnocken (6) aufweist.
    2. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die permanenten Entlüftungsinittel aus einer einen sehr engen Durchtrittsquerschnitt aufweisenden Drossel (21) und einem nachgeschalteten Steuerflüssigkeitsabscheider (22) bestehen, und daß der Steuerflüssigkeitsabscheider (22) mit einer Ablaufleitung (23) verbunden ist.
    3. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß hinter der einstellbaren Drossejs (24) ein ein Rücksaugen von Steuerflüssigkeit und/oder Luft in das hydraulische System verhinderndes Rückschlagventil (26) in der Ablaufleitung (25) angeordnet ist.
    4. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit wie an sich bekannt aus einem Vorratsbehälter (l6), einer Pumpe (17, einem Überströmventil (18), einem Speicher (19) und einem zum Vermeiden einer Anzapfung im Geberzylinder (7) eingebauten Nachfüllventil (15) besteht, und daß das Nachfüllventil (15) in keiner Stellung des Geberkolbens (8) von diesem abgeschlossen wird.
    5. Hydraulische Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Steuerflüssigkeit öl verwendet wird.
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