DE4206898A1 - Vorrichtung zur variablen hubsteuerung eines gaswechselventils einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 eine Vorrichtung zur variablen Hub­ steuerung eines Gaswechselventils einer Brennkraft­ maschine.

Eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Bauart ist bei­ spielsweise Gegenstand der DE 40 32 291 A. Bei dieser wie bei zahlreichen weiteren bekannten Vorrichtungen sind im Nockenanlauforgan und im Übertragungselement einander zu­ geordnete Bohrungen mit darin verschiebbar gelagerten Bolzen vorgesehen. In der Phase des am Nockengrundkreis anliegenden Nockenanlauforgans fluchtet dessen Bohrung mit Bohrungen im Übertragungselement, so daß zur Schaf­ fung einer antriebsfesten Verbindung beider vorgenannter Bauteile der jeweilige Bolzen eines Bauteiles teilweise in die Bohrung des benachbarten Bauteiles verlagerbar ist. Zur antriebsfesten Verbindung dienen somit auf Sche­ rung beanspruchte Bolzen in Bohrungen mit kleinstmög­ lichem Spiel zur Unterbindung nachteiliger Bewegungen zwischen den verblockten bzw. antriebsfest verbundenen Bauteilen. Die hierfür in der Fertigung einzuhaltenden Toleranzen sind relativ klein und damit kostenintensiv.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich­ tung der gattungsgemäßen Bauart so weiterzubilden, daß für die bei antriebsfester Verbindung in gegenseitigen Eingriff tretenden Teile in der Fertigung ein relativ großer Toleranzbereich möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichen des Patent­ anspruches 1 dadurch gelöst, daß der bei wirksamen Nockenhub das Nockenanlauforgan mit dem Übertragungs­ element antriebsfest verbindende Riegel auf Biegung bean­ sprucht angeordnet ist.

Das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip der bei an­ triebsfester Verbindung zueinander quer gerichtet in ge­ genseitigen Eingriff tretenden Teile ermöglicht in vor­ teilhafter Weise diese Teile mit relativ großen Toleran­ zen kostengünstig zu fertigen. Das erfindungsgemäße Prin­ zip eines bei antriebsfester Verbindung auf Biegung bean­ sprucht angeordneten Riegels ergibt in einer grundsätz­ lichen Weiterbildung den Vorteil, den Riegel zumindest mit einem Endbereich über das Nockenanlauforgan hinaus verlängert auszubilden. Dies ermöglicht in weiterer vor­ teilhafter Ausgestaltung, daß für ein im Maschinengehäuse dem Übertragungselement benachbart angeordnetes und den Riegel steuerndes Verstellglied ein formschlüssiger Ein­ griff in das Nockenanlauforgan entfällt. Der bei einem wirksamen Nockenhub mit dem Übertragungselement dabei relativ zu dem Verstellglied bewegte Riegel ist über seinen gesamten Bewegungsbereich mittels des Verstell­ gliedes in Position gehalten, wobei Riegel und Verstell­ glied hierbei beispielsweise in gleitbeweglicher Verbin­ dung stehen. Dies gilt unabhängig von der Art des Über­ tragungselementes als Tassenstößel oder Kipp- oder Schlepphebel.

Das oben genannte, beispielsweise hydraulisch oder elek­ trisch angetriebene Verstellglied kann für sämtliche Riegelsteuerungen ausgebildet sein. Bevorzugt ist in weiterer Ausgestaltung jedoch ein mit einem gesonderten Rückstellglied kombiniertes Verstellglied. In einer be­ vorzugten Ausgestaltung dieser Kombination ist der Riegel einenends vom Verstellglied und anderenends vom Rück­ stellglied beaufschlagt, wobei der zwischen den vorge­ nannten Gliedern im Übertragungselement verschiebebeweg­ lich angeordnete Riegel in jeder Steuerposition gemeinsam von Verstell- und Rückstellglied positioniert gehalten ist. Der Vorteil dieser Ausgestaltung ist in einem ein­ fachen und robusten Aufbau zu sehen, wobei die bewegliche Verbindung des Riegels über seine Endflächen ausschließ­ lich mit dem Verstellglied und dem Rückstellglied den einfachen Aufbau fördert. Um desweiteren ein reibbe­ haftetes Anschlagen der Riegelenden am Maschinengehäuse sicher zu vermeiden, sind in einem weiteren Unteranspruch hierfür bevorzugte Ausgestaltungen vorgeschlagen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung findet vorzugsweise An­ wendung bei einem für mehrere Gaswechselventile gemein­ samen Übertragungselement, das beispielsweise von zwei Nocken geringen Hubes einer Steuerwelle direkt beauf­ schlagt ist. Ein weiterer Nocken von großem Hub zwischen den vorgenannten Nocken geringen Hubes kann durch an­ triebsfestes Verbinden des zugeordneten Nockenanlauf­ organs mit dem Übertragungselement einen großen Hub der Gaswechselventile bewirken.

Schließlich kann die erfindungsgemäße Vorrichtung nach einem weiteren Vorschlag auch für getrennt gesteuerte Übertragungselemente mehrerer gleichartiger Gaswechsel­ ventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine dienen derart, daß bei gleichen oder ungleichen Nockenhüben in Kombination mit identischen oder verschiedenen Steuer­ zeiten zumindest ein Gaswechselventil zu- und abschaltbar ist. Für den Fall einer Zylinderabschaltung ist jedes hubsteuerbare Gaswechselventil mit einer erfindungs­ gemäßen Vorrichtung ausgerichtet.

Die Erfindung ist anhand eines bevorzugten, in der Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 eine Hubsteuer-Vorrichtung für zwei gleich­ artige Gaswechselventile mit einem gemein­ samen Übertragungselement für zwei direkt einwirkende Nocken geringen Hubes und einem über ein Nockenanlauforgan in Wirkung bring­ baren Nocken großen Hubes,

Fig. 2 die Hubsteuer-Vorrichtung im Querschnitt gemäß Linie II-II nach Fig. 1 in Freigang- Position, und

Fig. 3 die Hubsteuer-Vorrichtung im Querschnitt gemäß Linie II-II nach Fig. 1 in Hub- Position.

Eine nicht näher dargestellte Brennkraftmaschine 1 ist mit einer Vorrichtung 2 zur variablen Hubsteuerung zweier gleichartiger Gaswechselventile 3, 3′ ausgerüstet. Zwischen den Gaswechselventilen 3, 3′ und den identischen Nocken 4, 4′ von relativ kleinem Hub und dem Nocken 5 von relativ großem Hub einer Steuerwelle 6 ist ein als ge­ meinsamer Stößel gestaltetes Übertragungselement 7 ange­ ordnet, das ein dem Nocken 5 zugeordnetes, gesondertes Nockenanlauforgan 8 aufweist. Bei einer Steuerung der Gaswechselventile 3, 3′ über die identischen Nocken 4, 4′ durch direktes Einwirken auf das gemeinsame Übertragungs­ element 7 ist das Nockenanlauforgan 8 gegen die Wirkung einer Feder 9 vom Nocken 5 relativ zum Übertragungs­ element 7 bewegbar und somit der große Hub des Nockens 5 unwirksam. Für eine Hubänderung an beiden Gaswechsel­ ventilen 3, 3′ auf großem Hub des Nockens 5 ist das Nockenanlauforgan 8 mit dem Übertragungsorgan 7 antriebs­ fest verbindbar, und zwar über einen steuerbaren Riegel 10. Die Vorrichtung 2 kennzeichnet sich dadurch, daß der bei einem wirksamen großen Nockenhub das Nockenanlauf­ organ 8 mit dem Übertragungselement 7 antriebsfest ver­ bindende Riegel 10 vom Nockenanlauforgan 8 auf Biegung beansprucht angeordnet ist.

Wie aus den Fig. 2 und 3 hervorgeht ist ein das Nockenanlauforgan 8 in seinem vorzugsweise zylindrischen Führungsteil 11 und das Übertragungselement 7 in seinem von benachbarten Wänden 12 eines Maschinengehäuses 13 be­ abstandeten Abschnitt 14 durchsetzender Riegel 10 vor­ gesehen. Dieser ist in einem Abschnitt mit einem der Re­ lativbewegung des Nockenanlauforgans 8 bei unwirksamen großen Nockenhub dienenden Freigang 15 ausgebildet. Der Freigang 15 ist entsprechend einem im Nockenanlauforgan 8 mittig angeordneten Stützdorn 16 als Sackloch gestaltet. Weiter weist der Riegel 10 in einem zum Freigang 15 ver­ setzt benachbarten Abschnitt einen flächigen Anschlag 17 für den Stützdorn 16 des Nockenanlauforgans 8 zur an­ triebsfesten Verbindung mit dem Übertragungselement 7 bei wirksamen großen Nockenhub auf. Wie aus den Fig. 2 und 3 weiter hervorgeht, ist der flächige Anschlag 17 in ent­ gegengesetzter Richtung über den Freigang 15 hinaus ver­ längert und dient als Auflage der mit Vorspannung am Nockenanlauforgan 8 angreifenden Feder 9. Die Abstützung der Feder 9 am flächigen Anschlag 17 des aus einem zylindrischen Bolzen gefertigten Riegels 10 dient der Lagesicherung des als Sackloch gestalteten Freiganges 15 relativ zum Stützdorn 16 des Nockenanlauforgans 8.

Die Fig. 2 zeigt ferner, daß der Riegel 10 ansteuer­ seitig über das Übertragungselement 7 hinaus verlängert ist, wobei diese Verlängerung mindestens dem Verstellmaß zwischen dem Freigang 15 und dem Anschlag 17, z. B. gemäß dem Durchmesser des Stützdornes 16 entspricht. Auf den verlängerten Riegel 10 wirkt zu seiner der variablen Hub­ steuerung dienenden Verlagerung ein maschinengehäuse­ seitig vorgesehenes Verstellglied 18 einer vorzugsweise hydraulischen Riegel-Steuereinrichtung 19 ein. Das Ver­ stellglied 18 kann für beide Steuerstellungen des Riegels 10 aktivierbar ausgebildet sein.

Zur Erzielung eines weniger aufwendigen Aufbaues ist das Verstellglied 18 jedoch mit einem gesonderten Rückstell­ glied 20 kombiniert. Konstruktiv ist diese Kombination vorzugsweise so realisiert, daß der Riegel 10 im Über­ tragungselement 7 zwischen dem maschinengehäuseseitigen Verstellglied 18 und dem gegenüberliegend maschinenge­ häuseseitig angeordneten Rückstellglied 20 verschiebe­ beweglich angeordnet ist. Diese Anordnung ist weiter so abgestimmt, daß der an beiden Enden ständig beaufschlagte Riegel 10 bei wirksamen großen Nockenhub (Fig. 3) im be­ wegten Übertragungselement 7 über seinen gesamten Bewe­ gungsbereich entsprechend dem großen Nocken- bzw. Ventil­ hub zwischen Verstellglied 18 und Rückstellglied 20 im Übertragungselement 7 positioniert gehalten ist.

Um sicherzustellen, daß hierbei der Riegel 10 mit seinen Enden ausschließlich über die jeweilige Stirnseite des als Hydraulik-Kolben 21 gestalteten Verstellgliedes 18 und des als federbeaufschlagten Kolbens 22 ausgebildeten Rückstellgliedes 20 gleitet, weisen die im wesentlichen fluchtenden Bohrungen 23 und 24 jeweils eine Anschlag­ schulter 25 bzw. 26 für jeden Kolben 21, 22 auf, wobei das Abstandsmaß der Anschlagschultern 25, 26 sich aus dem Verstellmaß des Riegels 10, der Länge des Riegels 10 und den Höhen der Kolben 21 und 22 ergibt. Insbesondere über entsprechend gewählte Höhen der Kolben 21, 22 ist ein reibschlüssiges Anschlagen des Riegels 10 in einem dem jeweiligen Kolben 21, 22 benachbarten Bereich des Ma­ schinengehäuses 13 vermieden.

Gemäß den Fig. 1 und 2 sind die Gaswechselventile 3, 3′ über die Nocken 4, 4′ mit relativ geringem Hub be­ trieben, wobei das dem mittleren Nocken 5 mit relativ großem Hub zugeordnete Nockenanlauforgan 8 durch seinen in den als Sackloch gestalteten Freigang 15 eintauchenden Stützdorn 16 gegen den Widerstand der Feder 9 relativ zum Übertragungselement 7 über den Nocken 5 bewegbar ist. Die Freigang-Stellung des Riegels 10 ist bei reduziertem Steuerdruck in der Steuereinrichtung 19 über das Rück­ stellglied 20 bewirkt, wobei der Riegel 10 in dieser Position durch Anliegen des Verstellglied-Kolbens 21 an der Anschlagschulter 25 lagegesichert ist.

Sind die Gaswechselventile 3, 3′ dagegen mit relativ großem Hub entsprechend dem Nocken 5 zu betreiben, ist das Nockenanlauforgan 8 mit dem Übertragungselement 7 an­ triebsfest zu verbinden. Hierzu wird in der Phase des am Grundkreis 27 des Nockens 5 anliegenden Nockenanlauf­ organs 8 der Systemdruck in der Riegel-Steuereinrichtung 19 erhöht zur Verlagerung des Riegels 10 über das Ver­ stellglied 18 aus der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Freigang-Stellung in die in Fig. 3 gezeigte Anschlag- Stellung. Dabei ist der Riegel 10 mit seinem flächigen Anschlag 17 unter den Stützdorn 16 des Nockenanlauforgans 8 verlagert und damit die relative Beweglichkeit des Noc­ kenanlauforgans 8 gegenüber dem Übertragungselement 7 unterbunden. Die Möglichkeit relativ großer Toleranzen der zueinander quer in Sperr-Eingriff tretenden Teile 10, 16 sind der wesentliche Vorteil des vom Nockenanlauforgan 8 auf Biegung beanspruchten Riegels 10 der Hubsteuer-Vor­ richtung 2.

Im Rahmen der Erfindung kann die Vorrichtung 2 auch in mindestens einem von getrennt gesteuerten Übertragungs­ elementen mehrerer gleichartiger Gaswechselventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine angeordnet sein, wobei zugeordnete Nocken der Steuerwelle gleiche oder ungleiche Nockenhübe bei ggf. unterschiedlichen Steuerzeiten auf­ weisen können. Dies ermöglicht bedarfsweise mindestens ein Gaswechselventil abschaltbar zu gestalten, es können jedoch für einen Zylinder auch sämtliche Ventile abge­ schaltet werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur variablen Hubsteuerung eines Gas­ wechselventils einer Brennkraftmaschine,

• - wobei zwischen dem Gaswechselventil (3, 3′) und dem Nocken (5) einer Steuerwelle (6) ein Übertragungs­ element (7) mit einem gesonderten, federbeauf­ schlagten Nockenanlauforgan (8) angeordnet ist, das
• - bei einem unwirksamen Nockenhub relativ zum Über­ tragungselement (7) beweglich ist, und
• - bei einem wirksamen Nockenhub mit dem Übertragungs­ element (7) über einen gesteuerten Riegel (10) in antriebsfester Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet,
• - daß der bei wirksamem Nockenhub das Nockenanlauf­ organ (8) mit dem Übertragungselement (7) antriebs­ fest verbindende Riegel (10) vom blockierten Nockenanlauforgan (8) auf Biegung beansprucht ange­ ordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß ein das Nockenanlauforgan (8) und das Übertra­ gungselement (7) durchsetzender und zumindest an­ steuerseitig über das Übertragungselement (7) hin­ aus verlängerter Riegel (10) vorgesehen ist, der
• - in einem Abschnitt mit einem der Relativbewegung des Nockenanlauforgans (8) bei unwirksamem Nocken­ hub dienenden Freigang (15) ausgebildet ist, und
• - der in einem versetzt benachbarten Abschnitt einen Anschlag (17) für das Nockenanlauforgan (8 bzw. Stützdorn 16) zur antriebsfesten Verbindung mit dem Übertragungselement (7) bei wirksamem Nockenhub aufweist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß der Riegel (10) ansteuerseitig mindestens um das Verstellmaß zwischen Freigang (15) und Anschlag (17) über das Übertragungselement (7) hinaus ver­ längert ist zur entsprechenden Verlagerung über ein maschinengehäuseseitig vorgesehenes Verstellglied (18 bzw. Kolben 21) einer Riegel-Steuereinrichtung (19), wobei
• - der bei wirksamem Nockenhub mit dem Übertragungs­ element (7) relativ zum Verstellglied (18 bzw. 21) bewegte Riegel (10) über seinen gesamten Bewegungs­ bereich mittels des Verstellgliedes in Position ge­ halten ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstellglied (18) in Kombination mit einem gesonderten Rückstellglied (20) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der Riegel (10) im Übertragungselement (7) zwischen dem maschinengehäuseseitigen Verstellglied (18 bzw. Kolben 21) und einem maschinengehäuse­ seitig angeordneten Rückstellglied (20 bzw. Kolben 22) verschiebebeweglich angeordnet ist, wobei
• - der an beiden Enden ständig beaufschlagte Riegel (10) bei wirksamem Nockenhub (Fig. 3) im bewegten Übertragungselement (7) über den gesamten Bewe­ gungsbereich zwischen Verstellglied (18) und Rück­ stellglied (20) im Übertragungselement (7) po­ sitioniert gehalten ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß Verstellglied (18 bzw. 21) und Rückstellglied (20 bzw. 22) jeweils einen in einer Maschinen­ gehäuse-Bohrung (23, 24) angeordneten Kolben (21, 22) umfassen, und
• - daß die im wesentlichen fluchtenden Bohrungen (23, 24) jeweils eine Anschlagschulter (25, 26) für je­ den Kolben (21, 22) aufweisen, daß
• - ferner das Abstandsmaß der Anschlagschultern (25, 26) sich aus dem Verstellmaß des Riegels (10), der Länge des Riegels und den Höhen der Kolben (21, 22) ergibt, wobei
• - über entsprechend gewählte Kolbenhöhen ein reib­ schlüssiges Anschlagen des Riegels (10) in einem dem jeweiligen Kolben (21, 22) benachbarten Bereich des Maschinengehäuses (13) vermieden ist.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, gekenn­ zeichnet durch

• - die Anordnung in einem für mehrere Gaswechsel­ ventile (3, 3′) gemeinsamen Übertragungselement (7) zur Einwirkung mehrerer Nocken (4, 4′; 5) einer Steuerwelle (6) mit unterschiedlichen Nockenhüben,
• - wobei das gesondert angeordnete Nockenanlauforgan (8) mit einem auf maximalem Hub bei ggf. unter­ schiedlicher Steuerzeit ausgelegten Nocken (5) zu­ sammenwirkt.

8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6 gekenn­ zeichnet durch

• - die Anordnung in mindestens einem von getrennt ge­ steuerten Übertragungselementen mehrerer gleich­ artiger Gaswechselventile eines Zylinders der Brennkraftmaschine, wobei
• - zugeordnete Nocken der Steuerwelle gleiche oder un­ gleiche Nockenhübe bei ggf. unterschiedlichen Steuerzeiten aufweisen.