DE3021761A1

DE3021761A1 - Ventiloeffnungs-steuereinrichtung

Info

Publication number: DE3021761A1
Application number: DE19803021761
Authority: DE
Inventors: Shunichi Aoyama; Eiji Murata
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1979-06-14
Filing date: 1980-06-10
Publication date: 1980-12-18
Also published as: FR2459369A1; AU5927780A; JPS56506A; AU524680B2; FR2459369B1; GB2053350A; US4387673A; JPS6138323B2; CA1148806A; GB2053350B

Description

Besen reibung

Die Erfindung bezieht sich, allgemein auf eine Einrichtung zum Steuern des öffnens eines nockenbetätigten Zylinderkopfventils und insbesondere auf eine Einrichtung, die zwischen der sich drehenden Nocke und dem Zylinderventil angeordnet ist, um das Zylinderventil um eine Größe zu öffnen, die ansteigend proportional der Größe der von dem Nockenvorsprung bewirkten Anhebung ist.

Es wurden verschiedene Einrichtungen bei Brennkraftmaschinen zum Steuern der Öffnungsgröße eines Zylinderventils in Bezug auf die Anhebungsgröße benutzt, die von der sich drehenden nockenwelle im wesentlichen als eine Funktion des Öldruckes der Brennkraftmaschine bewirkt wird, der seinerseits eine Punktion der Drehzahl der Brennkraftmaschine ist. Diese Art einer hydraulischen Ventilanhebeeinrichtung beruht auf dem Prinzip der Verwendung eines "inkompressiblen" Brennkraftmaschinenöls zur Steuerung der Anhebungsgröße der Anhebungseinrichtung in Bezug auf den Nockenwellenvorsprung. Natürlich kann auch infolge der Form eines Nockenwell envorsprungs der Zeitpunkt, das heißt die Drehstellung der Nockenwelle, zur Steuerung der "zeitlichen Folge" geregelt werden, mit der sich das Zylinderventil öffnet und schließt.

Jedoch waren derartige Einrichtungen nicht in der Lage, den notwendigen abrupten Übergang zwischen der konzentrischen Fläche der Nockenwelle und dem Nockenvorsprung zu

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kompensieren. Solche abrupten Übergänge ergaben ein unnötiges Zusammenstoßen zwischen dem Zylinderventil und dem Ventilsitz, das teilweise durch ein Ventilprellen begleitet ist, was zu einem verschlechterten Betrieb der Brennkraftmaschine führt.

Die erfindungsgemäße Ventilöffnungs-Steuereinrichtung weist ein nockenartiges Teil, das schwenkbar auf einer Welle gelagert und so angeordnet ist, daß es eine Öffnungskraft von der sich drehenden Nockenwelle der Brennkraftmaschine auf ein Zylinderventil von ihr überträgt. Die Steuereinrichtung erhält eine Öffnungskraft während einer bestimmten Bewegungslänge und überträgt diese Kraft auf das Zylinderventil, um das Ventil um eine Größe zu öffnen, die ansteigend oder progressiv proportional der Größe der Steuereinrichtungsschwenkungen in Abhängigkeit von der Kraft von der Nockenwelle der Brennkraftmaschine ist. Die öffnungseinrichtung ist so ausgelegt, daß die augenblickliche Öffnungsgröße des Zylinder vent ils unmittelbar proportional der Größe der Schwenkung der Einrichtung ist.

Die erfindungsgemäße Steuereinrichtung umfaßt eine aus sere Fläche, die konzentrisch mit der Welle ist, auf der sie sich dreht, ein zweites nockenartiges Teil, das eine erste nockenartige Hache bestimmt, die sich tangential von iT-nn erstreckt, und einen dritten Übergang st eil an dem Berührungspunkt der Tangente von beiden. Wenn die Öffnungskraft über die Steuereinrichtung an das Zylinderventil an einem Punkt längs der konzentrischen Fläche übertragen wird, hat das Schwenken der Steuereinrichtung keine Wirkung auf die öffnung des Zylinderventils. Nur, wenn der Punkt der Kr aft-

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übertragung längs der zweiten nockenartigen !"lache liegt, wird ein Schwenken der Steuereinrichtung das Zylinderventil öffnen. Der Anfangspunkt der Übertragung dieser Ventilöffnungskraft an der Steuereinrichtung wird durch einen Strömungsmitteldruck geregelt, der einer hydraulischen Ventilanhebeeinrichtung zugeführt wird, die die Öffnungskraft von der Nockenwelle an die Steuereinrichtung überträgt. Auf diese Weise kann durch Steuern des Druckmitteldrucks für die hydraulische Ventil anhebe einrichtung die Größe und der Zeitpunkt des Öffnens des Zylinderventils geregelt werden.

Gemäß einem bevorzugten Gedanken der Erfindung weist also eine Ventilöffnungs-Steuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit nockenbetätigten Zylinderventilen ein nockenartiges Teil, das eine zylindrische Fläche hat, die konzentrisch mit einer Welle verläuft, um die sich das Teil schwenkt, und einen nockenartigen Teil auf, der sich von diesem tangential erstreckt. Me Welle der Steuereinrichtung ist parallel und neben einer Kipphebelwelle oder in anderer Weise senkrecht zur Bewegungsachse des Zylinderventils und/oder der Ebene angeordnet, die durch diese Bewegungsachse und die Bewegungsebene eines Zylinderventil-Kipphebels für ein solches Ventil bestimmt ist. Die Ventilöffnungs-Steuereinrichtung überträgt eine Öffnungskraft von der sich drehenden Nockenwelle der Brennkraftmaschine über eine Entfernung, die ansteigend proportional der Entfernung ist, über die sich die Ventilanhebeeinrichtung in Abhängigkeit von der Drehung der Nockenwelle bewegt.

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Die Größe der Schwenkentfernung der Steuereinrichtung wird von einer hydraulischen Ventilanhebeeinrichtung reguliert, deren wirksame Länge durch einen Druckmitteldruck reguliert wird, so daß ein höherer Druckmitteldruck die wirksame Länge vergrößert, so daß das Zylinderventil über einen größeren Drehwinkel der Nockenwelle und um eine größere maximale Entfernung geöffnet wird. Dieser Strömungsmitteldruck wird indirekt durch die relative Lage der Drosselklappe der Brennkraftmaschine reguliert, so daß eine stärkere öffnung der Drosselklappe, also ein stärkeres Niedertreten des Gaspedals, den Strömungsmitteldruck für die hydraulische Ventil anhebe einrichtung vergrößert, so daß das Zylinder ventil um einen größeren Veg und während einer längeren Zeitdauer geöffnet wird.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Merkmale und Vorteile der erfindungsgemäßen Ventilöffnungsund Steuereinrichtung ergeben sich im einzelnen aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen einander entsprechende Bauelemente bezeichnen. Im einzelnen zeigt:

Fig. Λ schematisch die erfindungsgemäße Ventilöffnungssteuereinrichtung, wobei eine ihr zugeordnete herkömmliche Ventilanhebeeinrichtung im Vertikalschnitt und auch ein Regulierventil für den Strömungsmitteldruck ebenfalls im Vertikalschnitt zur Verwendung mit dieser gezeigt sind,

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Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Kipphebelanordnung für ein Zylinderventil, bei der die erfindungs— gemäße Ventilöffnungs-Steuereinrichtung angewendet ist,

Fig. 3(a-) eine Seitenansicht einer Kipphebelanordnung, die die erfindungsgemäße Ventilöffnungs-Steuereinrichtung umfaßt, wobei die Steuereinrichtung und der Kipphebel in einer anfänglichen öffnungsstellung des Zylinderventils gezeigt sind,

Fig. 3(b) eine Ansicht ähnlich der Fig. 3(a), wobei die volle Öffnungsstellung des Zylinderventils gezeigt ist,

Fig. 3(c) eine Ansicht ähnlich der Fig. 3(a) und 3(b), wobei die vollständig geschlossene Stellung des Zylinderventils gezeigt ist, und

Fig. 4- eine graphische Darstellung des hydraulischen Drucks über der Ventilanhebungsgröße, die die Betriebskennlinien der erfindungsgemäßen Ventilöffnungs-Steuereinrichtung zeigt.

In Fig. 1 ist die erfindungsgemäße Ventilöffnungs-Steuereinrichtung allgmein mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Steuereinrichtung 10 weist ein nockenartiges Teil 12 auf, das schwenkbar auf einer Welle 14 neben einem Kipphebel 36 angeordnet ist, um mit diesem zur öffnung eines hier nicht gezeigten Zylinderventils in Eingriff zu gelangen. Das nockenartige Teil 12 umfaßt einen ersten Teil 16, der durch

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eine konzentrische Außenfläche 18 "bestimmt ist, sowie einen zweiten Teil 20, um eine erste nockenartige Fläche zu bilden, die sich tangential von der konzentrischen Außenfläche des ersten Teils erstreckt, und eine dieser gegenüberliegende zweite Fläche 26 zum Beaufschlagen einer Stößelstange. Außerdem ist ein Übergangsbereich 24 an dem Tangentenpunkt an der Außenfläche des noekenartigen Teils 12 vorgesehen, wo die konzentrische Außenfläche 18 an der ersten noekenartigen Fläche 22 angrenzt. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel hat die zweite Eingriffsfläche 26 des zweiten Teils die Form einer halbkugeligen Ausnehmung, um ein kugelförmiges Ende 32 einer Kipphebel-Stößel stange 30 aufzunehmen. Das bevorzugte Ausführungsbeispiel umfaßt außerdem eine Feder 28, die auf der Welle 14 der Steuereinrichtung gelagert und so angeordnet ist, daß sie die Steuereinrichtung in eine Drehrichtung beaufschlagt, die der zum öffnen des Zylinderventils erforderlichen entgegengesetzt ist, also in der Zeichnung gegen den Uhrzeigersinn.

Wie in der Zeichnung gezeigt ist, ist die Ventilöffnungs-Steuereinrichtung 10 neben dem Kipphebelarm 36 angeordnet, um diesen zum öffnen des Zylinderventils zu beaufschlagen. Wie am besten aus Fig. 2 zu erkennen ist, ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Welle 14 der Steuereinrichtung neben und parallel zu einer Kipphebelwelle 38 angeordnet, damit die Steuereinrichtung 10 und ein Kipphebel in der gleichen Ebene schwenken können. Der Kipphebel 36 umfaßt einen ersten Vorsprung 40, der eine eine Kraft aufnehmende Fläche 42 hat, die mit dem noekenartigen Teil 12 in Eingriff gelangen kann, und der dadurch zum öffnen des Zylinderventils geschwenkt wird. Ein zweiter Vorsprung 44

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des Kipphebels umfaßt eine den Ventilstößel beaufschlagende Oberfläche 46, die mit einem Stößel 48 eines Zylinderkopfventils zum Öffnen dieses Tentils in Eingriff gelangt. Außerdem sind eine herkömmliche Ventilfeder 50 und ein Ventilhalter 52 vorgesehen.

In Pig. 1 ist außerdem ein Regulierventil 54 für den Strömungsmitteldruck zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Ventilöffnungs-Steuereinrichtung gezeigt. Das Regulier vent il 54- weist einen Ventilkörper 56 mit einer ersten offenen Kammer 58 uxlö. einer zweiten geschlossenen Kammer 60 auf. Ein Durchlaß 62 bewirkt eine Strömungsmittelverbindung zwischen den ersten und zweiten Kammern 58 und 60." Die zweite Kammer 60 umfaßt außerdem eine Einlaßöffnung 64, eine Auslaßöffnung 66 und eine Rücklauföffnung 68. Die Einlaßöffnung 64 und die Rücklauföffnung sind mit einer Strömungsmittelpumpe 70 über Strömungsmittelverbindungen 72 verbunden, um unter Druck stehendes Strömungsmittel, das heißt öl der Brennkraftmaschine, an die zweite Kammer 60 des Regulierventils zu geben. Außerdem ist ein St r omungsmxtt elr e servo ir 74-j nämlich die ölwanne der Brennkraftmaschine zum Zuführen von Strömungsmittel an die Strömungsmittelpumpe 70 sowie ein Rückschlagventil 76 zwischen den Strömungsmittel verbindungen 72 zu der Einlaßöffnung 64 und der Rücklauf öffnung 68 vorgesehen, um ein Eindringen von unter Druck stehendem Strömungsmittel in die zweite Kammer 60 des Regulierventils über die Rücklauföffnung und auch ein unmittelbares Zurücklaufen des unter Druck stehenden Strömungsmittels an das Druckmittelreservoir 74 zu verhindern. Das Regulierventil 54 umfaßt ein Ventilelement 78 mit einem Ventilstößel 80, der aus der zweiten Kammer 60 sich in die erste Kammer 58 hineiner-

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streckt. Das Ventilelement 78 dientet an einem Ventilsitz 82, der in der zweiten Kammer 60 ausgebildet ist, um eine Strömungsmittel verbindung zwischen der Einlaßöffnung, das heißt der Strömungsmittelpumpe 70, und der zweiten Kammer 60 zu unterbrechen, um zu verhindern, daß unter Druck stehendes Strömungsmittel durch das Regulierventil 54- fließen kann.

Ein erster Kolben 84- ist innerhalb der ersten offenen Kammer 58 vorgesehen, um den Ventilstößel 80 zur Betätigung des Ventilelementes 78 zu beaufschlagen, wodurch die Größe an unter Druck stehendem Strömungsmittel gesteuert wird, das in das Regulierventil 5^ fließt. Eine erste Feder 86 ist innerhalb der ersten Kammer 58 angeordnet, um den ersten Kolben in eine solche Richtung zu beaufschlagen, daß das Ventilelement 78 an dem Ventilsitz 82 dichtend anliegt.

Das Segulierventil 54 umfaßt auch einen zweiten Kolben 88, der innerhalb der ersten offenen Kammer 58 angeordnet ist. Eine zweite Feder 90 ist zwischen den ersten und zweiten Kolben 84 und 88 so angeordnet, daß ein äußeres Betätigungsglied 92, das auf den zweiten Kolben wirkt, eine einstellbare Federkraft gegen den ersten Kolben in einer Richtung aufbringt, um das Ventilelement 78 gegen die Kraft der ersten Feder 86 zu öffnen. Eine den Druck ausgleichende Ablauföffnung 94 ist in dem zweiten Kolben 88 vorgesehen, um den Druck innerhalb ixnd außerhalb des Teils der ersten Kammer 58 zwischen den Kolben auszugleichen, so daß die von dem zweiten Kolben auf den ersten Kolben 84 ausgeübte Kraft nur die der zweiten Feder 90 ist.

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In Fig. 1 ist auch, eine nockenbetätigte, hydraulische Ventilanhebeeinrichtung 100 zur Verwendung bei der erfindungsgemäßen Ventilöffnungs-Steuereinrichtung gezeigt. Sie weist ein Gehäuse 102 auf, das innerhalb einer Ventilheberbohrung 104 innerhalb des Zylinderblocks 106 der Brennkraftmaschine angeordnet ist. Die hydraulische Ventilanhebeeinrichtung 100 weist eine mit einer ETocke in Eingriff gelangende Fläche 108 auf, die in herkömmlicher Weise mit einer Nockenwelle 110 der Brennkraftmas chine im Eingriff steht. Das Hebergehäuse 102 umfaßt einen hohlen Stößel 112, der in diesem zu seiner axialen Bewegung gelagert ist. Eine Kappe 114- für die Stößelstange ist innerhalb des Gehäuses 102 für den Ventilheber oberhalb des hohlen Stößels 112 vorgesehen, um eine erste Druckkammer 116 innerhalb des hohlen Stößels zu bilden. Die Stößelkappe 114- umfaßt eine halbkugelförmige Ausnehmung ähnlich der der zweiten Eingriffsfläche 26 des nockenartigen Teils zur Aufnahme eines zweiten kugelförmigen Endes 34 der Stößelstange 30 für den Kipphebel.

Der hohle Stößel 112 ist so innerhalb des Gehäuses 102 für den Ventilheber angeordnet, um eine zweite Druckkammer zu bilden, die mit einer ersten Druckkammer 116 über einen VersorgungsdurchlaB 120 und ein Rückschlagventil 122 aus Kugel und Feder in Verbindung steht, um eine Strömungsmittelströmung nur in einer Richtung von der ersten Druckkammer zu der zweiten Druckkammer hin zuzulassen.

Herkömmliche Strömungsmittel verb indungen Λ2Μ- geben unter Druck stehendes Strömungsmittel, das heißt öl der Brennkraftmaschine, vom Regulierventil 54- an die hydraulische Ventilanhebeeinrichtung: 100. Dieses unter Druck stehende

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Strömungsmittel gelangt in die Anhebe einrichtung 100 über Strömungsmitteleinlasse 126 im Gehäuse 102 und Strömungsmitteleinlässe 128 im Stößel 112, damit die hydraulische Ventilanhebeeinrichtung mit der erfindungsgemäßen Ventilöffnungs-Steuereinrichtung in der nachfolgend beschriebenen Weise zusammenarbeiten kann.

Beim Betrieb arbeitet die erfindungsgemäße Ventilöffnungs-Steuereinrichtung 10 derart, daß sie eine Öffnungskraft an das Zylinderventil überträgt, wodurch das Ventil um eine bestimmte Größe öffnet, die ansteigend proportional zur Schwenkungsgröße der Steuereinrichtung ist. Anders ausgedrückt, ist die augenblickliche Öffnungsgröße des Zylinderventils proportional zur augenblicklichen Größe, um die die Ventilanhebeeinrichtung 100 angehoben ist. Wie in Fig. 3(a) gezeigt ist, berührt der Übergangsteil 24- der Steuereinrichtung die Aufnahmefläche 4-2 für die Kipphebelkraft, um das öffnen des hier nicht gezeigten Zylinderventils einzuleiten. Die erste nockenartige Fläche 22 der Steuereinrichtung ist so ausgebildet, daß sie mit der Aufnahneflache 42 des Kipphebels zusammenpaßt, damit der Kipphebel 36 im Uhrzeigersinn um eine Größe schwenkt, die ansteigend proportional der Größe der Schwenkung der Steuereinrichtung ist, wenn sich diese im Uhrzeigersinn schwenkt, und der Berührungspunkt zwischen der ersten nockenaxtxgen Fläche der Steuereinrichtung und der Aufnahme fläche 42 des Kipphebels bewegt sich längs ihrer jeweiligen Flächen in Richtung auf die Außenkante, das heißt in Fig. 3 nach links. Der Fachmann erkennt damit sofort, daß die erfindungsgemäße Ventilöffnungs-Steuereinrichtung 10 das hier nicht gezeigte Zylinderventil dazu veranlaßt, sich um eine Größe zu öffnen,

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die ansteigend proportional der Größe der axialen Bewegung der Stößelstange 30 für den Kipphebel ist. Zu jedem Zeitpunkt, wenn der Berührungspunkt zwischen der Steuereinrichtung 10 und dem. Kipphebel 36 sich längs der ersten nockenartigen Fläche 22 der Steuereinrichtung befindet, ist die Öffnungsgröße des Steuerventils unmittelbar proportional der Größe der axialen Bewegung der Stößelstange 30- Daher ist zu erkennen, daß während der Anfangsstufe der Öffnung des Zylinderventils und natürlich auch des Schließens des Zylinderventils, die Größe des öffnens und Schließens des Zylinderventils sehr viel geringer als die, die bei herkömmlichen Systemen erreicht wird, die nur · Kipphebel systeme zum öffnen und Schießen der Zylinderventile benutzen. Es ist darauf hinzuweisen, daß die Öffnungsgröße des Zylinderventils dann am größten ist_r wenn das Ventil vollständig geöffnet ist, das heißt, wenn der Berührungspunkt zwischen der Steuereinrichtung 10 und der Aufnahmefläche 42 des Kipphebels sich von der Welle 14 und der Kipphebelwelle 38 am meisten entfernt ist, das heißt sich in der am weitesten links liegenden Stellung in der Zeichnung befindet. Der Fachmann erkennt ebenfalls~ daß infolge der Auslegung der erfindungsgemäßen Ventilöffnungs-Steuereinrichtung 10, da der Berührungspunkt zwischen der Steuereinrichtung und der Aufnahmefläche 42 für den Kipphebel immer zwischen einer ersten Ebene, die im wesentlichen durch die Bewegungsachse der Stößelstange 30 parallel zur Zugriffsachse der Drehung der Steuereinrichtung bestimmt ist, und einer zweiten Ebene durch die Drehachse der Steuereinrichtung und parallel zu der ersten Ebene sich bewegt, das Verhältnis der Öffnungsgröße des Zylinderventils zur Größe der axialen Bewegung des Kipphebels niemals größer als 1:1 ist. Es ist

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daher für das Zylinderventil scheinbar unmöglich, um eine Größe geöffnet zu werden, die größer als die ist, die ohne Verwendung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung erhalten würde, wodurch die Brennkraftmaschine infolge einer Berührung zwischen dem Zylinderventil und dem hier nicht gezeigten Kolben beschädigt werden könnte.

Wie es in S¹Ig. 3(c) gezeigt ist, kann die erfindungsgemäße Ventilöffnungs-Steuereinrichtung 10 so eingestellt werden, daß das Zylinderventil während einer vorgeschriebenen Zeitdauer geschlossen bleibt, während der die Stößelstange 30 für den Kipphebel sich im Anfangszustand ihren Anhebens befindet. Dieses wird durch Erniedrigen des Punktes des anfänglichen Ansteigens der Stößelstange erreicht, so daß der Berührungspunkt zwischen der Aufnahmefläche 42 des Kipphebels und der zweiten Steuereinrichtung sich längs eines bestimmten Bagens der konzentrischen Außenfläche 18 der Steuereinrichtung befindet. Der Fachmann erkennt sofort, daß, wenn sich dieser Berührungspunkt längs der konzentrischen Außenfläche 18 bewegt, während sich die Stößelstange 30 eich in ihrer Anfangsstufe des Anhebens befindet, die Steuereinrichtung 10 kein öffnen des Zylinderventils über den Kipphebel 36 veranlaßt. Es ist daher zu erkennen, daß der Zeitpunkt, zu dem das Zylinder ventil zu öffnen und natürlich auch zu schließen beginnt, in Bezug auf den Zeitpunkt, zu dem die hydraulische Ventilanhebeeinrichtung 100 den Vorsprung der sich drehenden Nockenwelle 110 berührt, durch Regulierung der Stellung gesteuert werden kann, bei der die Stößelstange 30 ihr anfängliches Anheben beginnt. Es ist auch zu erkennen, daß die Größe, um die das Zylinderventil geöffnet wird, auch durch Regulieren der Stellung ge-

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steuert werden kann, bei der die Stößelstange ihr anfängliches Aufsteigen beginnt.

Die in i"ig. 1 gezeigte hydraulische Ventilanhebeeinrichtung 100 ist von einer solchen Bauart, bei der ihre wirksame Länge innerhalb eines bestimmten Bereiches steuerbar ist, wobei sie unmittelbar proportional zu einem in die Strömungsmitteleinlässe 126 des Hebergehäuses eingeführten Strömungsmitteldrucks ist. Kurz gesagt, ist die Arbeitsweise der ■Ventilanhebeeinrichtung 100 derart, daß ein hydraulischer Druck, nämlich der des Öls der Brennkraftmaschine, über die Strömungsmitteleinlässe 126 und 128 des Hebergehäuses 102 und des Stößels 112 eintritt. Wenn dieser Druck ausreicht, um die Wirkung der Druckfeder des Rückschlagventils 122 zu übertreffen, gelangt Druckmittel durch den Durchlaß 120 des Rückschlagventils und in die zweite Druckkammer 118, um den hohlen Stößel 112 in Bezug auf das Ventilhebergehäuse 102 gegen die Wirkung der Feder 28 der Ventilöffnungs-Steuereinrichtung nach oben zu zwingen, die die Steuereinrichtung gegen den Uhrzeigersinn beaufschlagt, um die Ventilanhebeeinrichtung 100 nach unten zu zwingen. Bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Kraft dieser Jeder 28 minimal und reicht nur aus, die Steuereinrichtung 10 in Richtung auf die Ventilanhebeeinrichtung zu zwingen, um automatisch jegliches Spiel aufzufangen, das sonst zwischen der Steuereinrichtung und dem Ventilheber auftreten würde. Es ist daher nur ein kleines Ansteigen des Strömungsmitteldruckes erforderlich, um die Steuereinrichtung 10 im Uhrzeigersinn zu schwenken, so daß der Berührungspunkt zwischen der Aufnahme fläche 4-2 des Kipphebels und der Steuereinrichtung sich an ihrem Übergangspunkt 24- befindet. Es

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ist sofort zu erkennen, daß, wenn die wirksame Länge der Ventilanhebeeinrichtung 100 so durch, den Strömungsmitteldruck vergrößert wird, die maximale Größe der Ventilöffnung und die maximale Zeitdauer der Ventilöffnung erhalten werden.

Das Regulierventil 54- für den Strömungsmitteldruck der Erfindung "bewirkt die Steuerung des der Ventilanhebeeinrichtung 100 zugeführt en Strömungsmitteldrucks, um damit den Zeitpunkt und die Größe, während der das Zylinder ventil geöffnet ist, als eine !Punktion der lage des externen Betätigungsgliedes 92 zu steuern, das in typischer Weise mit dem Gaspedal des !Fahrzeuges verbunden ist. Bei dem in Pig. gezeigten Regulierventil 54- ist das Ventilelement 78 im Ruhezustand geschlossen, und es wird durch die erste Feder 86 abdichtend gegen den Ventilsitz 82 beaufschlagt, um eine Strömung von unter Druck stehendem Strömungsmittel, das heißt öl der Brennkraftmaschine, in die zweite Kammer 60 und eventuell auch an die Ventil anhebe einrichtung 100 auszuschließen. Wenn die Drosselklappe öffnet, zwingt das äußere Betätigungsglied 92 den zweiten Kolben 88 in der Zeichnung nach links, um eine Druckfederkraft an den ersten Kolben 84- zu übertragen, wodurch der Kolben in Öffnungsrichtung des Ventil elements gegen die Wirkung der ersten Eeder 86 gezwungen wird. Bei einer bestimmten Große der Drosselöffnung öffnet daher auch das Regulierventil 54-, wodurch Strömungsmittel durch das Ventil hindurch an die Ventilanhebeeinrichtung 100 fließen kann. Es ist darauf hinzuweisen, daß das Regulierventil 54-eine Einrichtung zum Begrenzen der Größe des der Ventilanhebeeinrichtung 100 zugeführten Strömungsmitteldrucks hat. Die zweite Kammer 60 befindet sich mit der ersten Kammer über den Durchlaß 62 in Verbindung, so daß der Strömungs-

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mitteldruck in jeder der Durchlässe immer der gleiche bleibt. Bei der Einführung eines übermäßigen Strömungsmitteldrucks in die zweite Kammer 60 und damit über den Durchlaß 62 auch in die erste Kammer 58 wirkt dieser Druck gegen den ersten Kolben 84, um ihn in der Zeichnung nach rechts zu bewegen, wodurch ein Schließen des Ventilelementes 78 bewirkt und ein weiteres Fließen des Strömungsmittels unterbunden wird. Auf diese ¥eise wird ein übermäßiger Strömungsmitteldruck an die Ventilhebe einrichtung 100 verhindert, der sonst die wirksame Länge des Ventilhebers über eine bestimmte maximale Sicherheitslänge hinaus bewirken könnte.

Da die Größe oder Entfernung der Ventilöffnung ansteigend proportional der Größe oder Entfernung des Anhebens der Ventilanhebeeinrichtung ist, wird bei den Anfangsstufen der Ventilöffnung die Öffnungskraft durch die erste nockenartige Fläche 22 der Steuereinrichtung nahe dem Übergangsteil 24- übertragen, wo das Verhältnis der Ventilöffnungsentfernung zur Bewegung der Ventil anhebe einrichtung niedrig ist. Wenn der Punkt der Anhebekraft, das heißt der Berührungspunkt zwischen der Aufnahmefläche 42 des Kipphebels und dem nockenartigen Teil 12 der Steuereinrichtung, sich längs der nockenartigen Fläche 22 vom Übergangsteil fort bewegt, steigt dieses Verhältnis an, und das Ventil öffnet sich mit einer ansteigend größeren Entfernung für eine gegebene Entfernung der Anhebebewegung der üfockenanhebeeinrichtung. Daraus ergibt sich ein doppelter Vorteil:

(1) beim öffnen und Schließen des Zylinderventils ist die Bewegungsgröße des Ventils niedrig, wodurch sich ein gepuffertes öffnen und Schließen ergibt. Daraus ergibt sich ein weiches öffnen und Schließen des

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Zylinderventils, wodurch die Auftreffkraft an allen zugeordneten, sich, "bewegenden Teilen vermindert und ein Ventilprellen wird verhindert, da die Bewegung allmählich, ist, und

(2) die Größe und zeitliche Folge der öffnung des Zylinderventils kann durch. Öldruck gesteuert werden. Wie in Fig. 4 gezeigt ist, "befindet sich, "bei einem niedrigen Öldruck der Berührungspunkt zwischen der Aufnahme fläche 42 des Kipphebels und der Steuereinrichtung 10 längs einem bestimmten Bogen der konzentrischen Außenfläche 18, wodurch sich eine bestimmte Größe des Anhebens der Ventilanhebeeinrichtung ergibt, die keine Öffnungswirkung aufdas Zylinderventil hat. Das Ventil öffnet daher zu einem späteren Zeitpunkt und ist während einer kürzeren Zeitdauer bei einem niedrigen hydraulischen Druck geöffnet. Selbst bei diesem Betriebszustand ergibt sich kein Ventilgeräusch, da die Berührung zwischen der Steuereinrichtung 10 und dem Kipphebel 36 im Gegensatz zu herkömmlichen Stößelstangen/Kipphebel-Systemen allm hlich erfolgt.

Im Gegensatz dazu befindet sich bei einem hohen Öldruck der Anfangspunkt der Berührung zwischen der Aufnahmefläche 4-2 des Kipphebels und der Steuereinrichtung 10 an dem Übergangsteil 24 und bewegt sich über eine Entfernung längs der ersten nockenartigen Oberfläche 42 der Steuereinrichtung, wodurch das Ventil unmittelbar bei einem anfänglichen Anheben der Ventilanhebeeinrichtung öffnet. Das Ventil öffnet sich daher zu einem früheren Zeitpunkt und ist während einer längeren Zeitdauer bei einem höheren hydraulischen Druck geöffnet.

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Gemäß der Erfindung wurde eine Ventilöffnungs-Steuereinrichtung geschaffen, die alle zuvor angegebenen angestrebten Ziele und Aufgaben erfüllt. Es ist darauf hinzuweisen, daß weitere Modifikationen und Abänderungen bei der Erfindung vorgenommen werden können, ohne daß dazu jedoch der durch die Patentansprüche umrissene allgemeine Er— findungsgedanke verlassen würde.

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Claims

PATENTANWÄ'.TE

A. ORUNCCKtIR

DtPL-INa

H. KINKEUDEY

DR-INa

W. STOCKMAIR

DR-ING · A»E (CAUTECH

K. SCHUMANN

OfI ReRNAT-DH=I_--PHVS

P. H. JAKOB

G.BEZOLD

DR BER NAT ■ OFL-CHBuI

8 MÜNCHEN 22

MAXIMILIANSTRASSE «3

10. Juni 1980

15 153 - 4-2/1Λ

MOTOE CO., LTD., 2, Takara- cho, Kanagawa-ku, Yokohama City, Japan

Ventilöffnungs-Steuereinrichtung

Patentansprüche

Ventilöffnungs-Steuereijarichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem nockenbetätigten Zylinderventil, auf das eine öffnungskraft von einem Vorsprung einer sich drehenden Kocke übertragen wird, gekennzeich net durch die Kombination:

a) eine Welle (14) und

"b) ein nockenartiges, um die Welle Teil (12), das

schwenkbares

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TELEFON (OBB) 22 28 62

TELEX ΟΒ-2Θ3ΒΟ

TELEGRAMME MONAPAT

TELEKOPIERBR

ORIGINAL INSPECTED

1.) eine mit der Welle längs eines ersten Teils von ihm konzentrische Außenfläche (18) und

2») einen sich von der konzentrischen Außenfläche erstreckenden zweiten Teil (20) hat und .

A. eine erste nockenartige Oberfläche (22), die einstückig mit der konzentrischen Außenfläche (18) ausgebildet ist und sich tangential von ihr erstreckt, sowie

B. eine zweite Eingriffsfläche (26) bildet, wodurch eine Drehung der Brennkraftmaschinen-ÜTockenwelle (110) eine Schwenkung des nockenartigen Teils um die Welle bewirkt, so daß die erste nockenartige Oberfläche das Zylinder ventil um eine Größe öffnet, die ansteigend proportional der Größe der Schwenkung der Steuereinrichtung ist.

2. Vorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem nockenbetätigten Zylinderventil, gekennzeichnet durch die Kombination:

a) eine Ventilöffnungs-Steuereinrichtung (10) zum Übertragen einer Öffnungskraft von einem Vorsprung einer sich drehenden Uocke (110) auf das Zylinder ventil, wobei die Steuereinrichtung gekennzeichnet ist durch die Kombinat ion:

1.) eine Welle (14-) und

2.) ein nockenartiges, um die Welle (1²I-) schwenkbares Teil, -das

A. eine mit der Welle längs eines ersten Teils von

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ihm konzentrische Außenfläche (18) und

B. einen sich, von der konzentrischen Außenfläche erstreckenden zweiten Teil (20) hat und

(i) eine erste nockenartige Oberfläche (22),

die einstückig mit der konzentrischen Außenfläche (18) ausgebildet ist und sich tangential von ihr erstreckt, sowie

(ii) eine zweite Eingriffsfläche (26) bildet, und

b) eine Ventilanhebeeinrichtung (100), die zwischen der Noeke (110) der Brennkraftmaschine und der Steuereinrichtung (10) zum Übertragen der Öffnungskraft von der Hocke auf die Steuereinrichtung angeordnet ist, wodurch eine Drehung der Hocke bewirkt, daß der Nockenvorsprung die Yentilanhebeeinrichtung beaufschlagt, damit die nockenartige Oberfläche (22) das Zylinderventil um eine Größe öffnet, die ansteigend proportional der Größe des Schwenkens der Steuereinrichtung (10) ist.

3. Steuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Feder (28), die so angeordnet ist, daß sie die Steuereinrichtung (10) in eine Drehrichtung beaufschlagt, die der zum öffnen des Zylinderventils führenden Drehrichtung entgegengerichtet ist«

4-, Steuereinrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch einen Kipphebel (36), der zwischen dem Zylinderventil und der Steuereinrichtung (10) angeordnet ist, um die Öffnungskraft von der Steuereinrichtung auf das Zylinderventil zu übertragen.

03Ö051/08S

3Q21761

5. Steuereinrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Stößelstange (30) für den Kipphebel, die zwischen der Ventilanhebeeinrichtung (100) und der Steuereinrichtung (10) zum Übertragen der Öffnungskraft von der Ventilanhebeeinrichtung auf die Steuereinrichtung angeordnet ist.

6. Strömungsmitteldruck-Regulierventil zum Regulieren eines Strömungsmitteldrucks in Abhängigkeit von der Lage eines externen Betätigungsgliedes, gekennzeich net durch:

a) ein Gehäuse (56)

1.) einer ersten Kammer (58)>
2.) einer zweiten Kammer (60),

3.) einem eine Verbindung zwischen der ersten und zweiten Kammer bewirkenden Durchlaß (62),

4.) einer mit der zweiten Kammer in Verbindung stehenden Einlaßöffnung (64),

5.) einer mit der zweiten Kammer in Verbindung stehenden Auslaßöffnung (66) und

6.) einer mit der zweiten Kammer in Verbindung stehenden RücklaufÖffnung ((8);

b) ein innerhalb der zweiten Kammer angeordnetes Ventilelement (78) zum Regulieren der Verbindung zwischen der zweiten Kammer und der Einlaßöffnung,

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c) einen innerhalb der ersten Kammer angeordneten ersten Kolben (84-) zum Steuern der Arbeitsweise des Ventilelements (78),

d) einen innerhalb der ersten Kammer angeordneten zweiten Kolben (88) zum Steuern der Arbeitsweise des ersten Kolbens,

e) eine innerhalb der ersten Kammer angeordnete erste Feder (86) zum Beaufschlagen des ersten Kolbens in einer Richtung, in der das Ventilelement die Einlaßöffnung schließt, und

f) eine zwischen den ersten und zweiten Kolben angeordnete zweite Feder zum Beaufschlagen der Kolben in entgegengesetzte Richtungen, wodurch eine. Kraft, die dem zweiten Kolben zugeführt ist, die Kompressionskraft der zweiten Feder vergrößert, um den ersten Kolben in eine Richtung zu zwingen, in der das Yentilelement gegen die Wirkung der ersten Feder die Einlaßöffnung öffnet, um unter Druck stehendes Strömungsmittel in die zweite Kammer einzuführen, wonach der Strömungsmitteldruck über den Durchlaß (62) in dem Gehäuse (56) auf den ersten Kolben wirkt, um diesen in eine Richtung zum Schließen der Einlaßöffnung gegen die Wirkung der zweiten Feder zu zwingen.

7. Anordnung zum Regulieren der öffnung eines nockenbetätigten Zylinderventils bei einer Brennkraftmaschine in Abhängigkeit von der Stellung eines externen Betätigungsgliedes, gekennzeichnet durch die Kombination:

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a) eine Strömungsmittelpumpe (70)»

b) ein Strömungsmitteldruck-Regulierventil (54·) zum
Regulieren des Strömungsmitteldruckes von der
Strömungsmittelpumpe in Abhängigkeit von der Lage

des externen Betätigungsgliedes, wobei das Regelventil aufweist:

1.) ein Gehäuse (56) mit

A. einer ersten Kammer (58),

B. einer zweiten Kammer (60),

C. einem eine Verbindung zwischen der ersten
und der zweiten Kammer bewirkenden Durchlaß (62),

D. einer mit der zweiten Kammer und mit der
Strömungsmittelpumpe in Verbindung stellenden Einlaßöffnung (64),

E. ^iner mit der zweiten Kammer in Verbindung stehenden Auslaßöffnung (66) und

Έ. einer mit der zweiten Kammer in Verbindung stellenden Rücklauf Öffnung (68),

2.) ein innerhalb der zweiten Kammer angeordnetes Ventilelement (78) zum Regulieren der Verbindung zwischen der zweiten Kammer und der Einlaßöffnung,

3.) einen innerhalb der ersten Kammer angeordneten ersten Kolben (84) zum Steuern der Arbeitsweise des Ventilelementes,

030051/0858

4.) einen innerhalb der ersten Kammer angeordneten zweiten Kolben (88) zum Steuern der Arbeitsweise des ersten Kolbens,

5·) eine innerhalb der ersten Kammer angeordnete erste Feder (86) zum Beaufschlagen des ersten Kolbens in einer Richtung, bei der das Ventil element die Einlaßöffnung verschließt, und

6.) eine zwischen den ersten und zweiten Kolben angeordnete zweite Feder (90) zum Beaufschlagen der Kolben in entgegengesetzte'Eichtungen,

wodurch eine Kraft, die auf den zweiten Kolben wirkt, die Kompressionskraft der zweiten Feder vergrößert, um den ersten Kolben in eine Richtung zu zwingen, bei der das Ventilelement gegen die Wirkung der ersten Feder die Einlaßöffnung öffnet, um Strömungsmittelunterdruck in die zweite Kammer einzuleiten, wonach der Strömungsmitteldruck über den Durchlaß (62) in dem Gehäuse (56) auf den ersten Kolben wirkt, um den Kolben in eine Eichtung gegen die Wirkung der zweiten Feder zu zwingen, um die Einlaßöffnung zu schließen,

c) eine nockenbetätigte Ventilanhebeeinrichtung (100) zum Übertragen der Zylinderventil-Öffnungskraft von der Hocke (110) der Brennkraftmaschine, wobei diese Kraft in Abhängigkeit von der Größe des Strömungsmittel druckes von dem Eegulierventil (5^) änderbar ist, und

d) eine Zylinderventilöffnungs-Steuereinrichtung (10) zum Übertragen der Öffnungskraft von der nockenbetätigten Ventilanhebeeinrichtung auf das Zylinderventil, wobei diese Steuereinrichtung in Kombination aufweist:

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1.) eine Welle (14) und

2.) ein nockenartiges, um die Welle (14) schwenkbares Teil (12), das

A. eine mit der Welle längs eines ersten Teils von ihm konzentrische Außenfläche (18) und

B. einen sich von der konzentrischen Außenfläche erstreckenden zweiten Teil (20) hat und

(i) eine erste nockenartige Oberfläche (22),

die einstückig mit der konzentrischen Außenfläche (18) ausgebildet ist und sich tangential von ihr erstreckt, sowie

(ix) eine zweite Eingriffsfläche (26) bildet,

wodurch ein höherer Strömungsmitteldruck von dem Regulierventil (54) an die Ventilanhebeeinrichtung (100) bewirkt, daß die Ventilanhebeeinrichtung eine Öffnungskraft auf die Steuereinrichtung (10) überträgt, wobei die Größe der Drehung der Steuereinrichtung proportional dem Strömungsmitteldruck ist, und wodurch die Größe, um die das Zylinderventil geöffnet wird, ansteigend proportional der Größe der Drehung der Steuereinrichtung (10) ist.

8. Anordnung nach Anspruch 7> gekennzeichnet durch eine leder (28), die an der Steuereinrichtung (10) derart angeordnet ist, daß sie diese in eine Drehrichtung beaufschlagt, die der eine öffnung des Zylinderventils bewirkenden Drehrichtung entgegengerichtet ist.

9· Anordnung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch einen Kipphebel (36), der zwischen dem Zylinderventil

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und der Steuereinrichtung (10) zum Übertragen der Öffnungskraft von dieser auf das Zylinderventil angeordnet ist.

10. Anordnung nach Anspruch 9» gekennzeichnet durch eine Stößelstange (30) für den Kipphebel (36), die zwischen der Ventilanhebeeinrichtung (100) und der Steuereinrichtung (10) angeordnet ist, um die Öffnungskraft von der Ventil anhebe einrichtung auf die Steuereinrichtung zu übertragen,

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