DE4316860C1 - Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiger Ventilbetätigungsmechanismus ist in der nicht vorveröffentlichten DE 42 05 230 A1 beschrieben.

Eine wesentliche Voraussetzung für eine zuverlässige und verschleißarme Funktion eines derartigen Ventilbetätigungsmechanismus ist es, daß die Schaltzeit, also die Zeitdauer vom Zeitpunkt der Druckbeaufschlagung des Kupplungsbolzens bis zum Einrasten desselben in die Bohrung des anderen Schlepphebels, sehr kurz ist, da die Bohrungen in den bei den Schlepphebeln nur dann miteinander fluchten, wenn die Schlepphebel auf den Grundkreisen ihrer Nocken laufen. Ist der Kupplungsbolzen während der Grundkreisphase nicht in dem gewünschten Maß in die zweite Bohrung eingeführt, so ergibt sich auf Grund der geringeren Anlagefläche zwischen dem Kupplungsbolzen und der Wand der zweiten Bohrung eine erhöhte Flächenpressung, die einen starken Verschleiß am Kupplungsbolzen und an der Wand der zweiten Bohrung zur Folge haben kann, auch wenn der Kupplungsbolzen nach einigen Umdrehungen der Nockenwelle ganz in die zweite Bohrung eintaucht. Umgekehrt ist es bei Druckentlastung des Kupplungsbolzens zwecks Entkopplung der beiden Schlepphebel wünschenswert, daß der Kupplungsbolzen durch die Feder schnell, d. h. wiederum möglichst während einer Grundkreisphase, aus der Bohrung im zweiten Schlepphebel herausgeführt wird. Das angesprochene Problem verstärkt sich mit steigender Drehzahl, da die Grundkreisphase, d. h. der Zeitraum, in welchem beide Schlepphebel auf den Grundkreisen ihrer Nocken laufen, um so kürzer ist, je höher die Drehzahl der Nockenwelle ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Ventilbetätigungsmechanismus der gattungsgemäßen Art die Schaltzeit zu verkürzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird erreicht, daß die Rückseite des Kupplungsbolzens, die zunächst an dem Einsatz in der Bohrung anliegt, mit äußerst geringer Verzögerung voll von dem Druckmedium beaufschlagt wird, so daß der Kupplungsbolzen sehr schnell voll in die Bohrung in dem anderen Schlepphebel gelangt. Es hat sich gezeigt, daß mit dem erfindungsgemäßen Vorschlag Schaltzeiten von wenigen ms verwirklicht werden können. Umgekehrt wird bei Druckentlastung der Druck in dem Raum zwischen der Rückseite des Kupplungsbolzens und dem Einsatz sehr schnell abgebaut, so daß die Feder den Kupplungsbolzen ohne Verzögerung in seine entkuppelnde Stellung zurückführen kann. Dieser Effekt kann noch verstärkt werden, wenn das Rohr mit radialem Spiel durch den Einsatz hindurchgeführt ist, so daß das Druckmedium auch durch den Ringraum zwischen dem Rohr und dem Einsatz in den Raum zwischen der Rückseite des Kupplungsbolzens und dem Einsatz ein- bzw. aus diesem ausströmen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 einen Ventiltrieb mit einem erfindungsgemäßen Ventilbetätigungsmechanismus im senkrechten Schnitt entlang Linie 1-1 in Fig. 2, wobei der Kupplungsbolzen in seiner Kupplungsstellung ist,

Fig. 2 eine Ansicht in Richtung des Pfeilers 2 in Fig. 1 und

Fig. 3 die Schlepphebelgruppe von Fig. 1, wobei der Kupplungsbolzen in seiner entkuppelnden Stellung ist.

In der Zeichnung ist ein Ventiltrieb für zwei Einlaßventile E dargestellt. Jedes Ventil E ist im Schließsinn von einer Feder 1 beaufschlagt. Die Ventile werden von eigenen Nocken 2, 3 einer Nockenwelle 4 über erste Schlepphebel 5 betätigt, die auf einer gemeinsamen ortsfesten Achse 6 schwenkbar gelagert sind. Die Nocken 2 und 3 haben vorzugsweise unterschiedliche Nockenprofile, um für die einzelnen Einlaßventile einen unterschiedlichen Ventilhub, eine unterschiedliche Öffnungsdauer und/oder unterschiedliche Steuerzeiten zu erreichen und im unteren und mittleren Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine optimale Voraussetzungen zu schaffen. Zwischen den beiden Nocken 2 und 3 ist auf der Nockenwelle 4 ein weiterer Nocken 7 angeordnet, dessen Nockenprofil für die Verhältnisse im oberen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine ausgelegt ist, also beispielsweise einen größeren Ventilhub und eine längere Öffnungsdauer bewirkt. Mit dem Nocken 7 wirkt ein zweiter Schlepphebel 8 zusammen, der im oberen Drehzahlbereich mit den ersten Schlepphebeln 5 gekoppelt werden kann, so daß in diesem Drehzahlbereich die Ventile E entsprechend der Kontur des zweiten Nockens 7 betätigt werden. Das freie Ende des zweiten Schlepphebels 8 ist mit einer Traverse 9 versehen, die vor und in geringem Abstand von den freien Enden der ersten Schlepphebel 5 verläuft. In den ersten Schlepphebeln 5 sind zur Schwenkachse 6 senkrechte Bohrungen 10 vorgesehen, die mit Bohrungen 11 in der Traverse fluchten, wenn sich die Ventile E in ihrer Schließstellung befinden, also die Schlepphebel 5 und 8 auf den Grundkreisen ihrer Nocken 2, 3 und 7 laufen. In jeder Bohrung 10 ist ein Kupplungsbolzen 12 angeordnet, der zwischen einer ersten inneren Stellung (Fig. 3) und einer zweiten äußeren Stellung (Fig. 1) verschiebbar ist, in welcher er in die entsprechende Bohrung 11 in der Traverse 9 eingreift. In der zweiten Stellung verbinden somit die Kupplungsbolzen 12 die ersten Schlepphebel 5 mit dem zweiten Schlepphebel 8, so daß die Ventile entsprechend der Kontur des Nockens 7 betätigt werden. Die Kupplungsbolzen 12 liegen dabei jeweils an einer Schulter 13 an, die von einer an die Bohrung 11 anschließenden Entlüftungsbohrung 14 kleineren Durchmessers gebildet wird.

Die Verschiebung der Kupplungsbolzen 12 nach außen erfolgt mit Hilfe eines Druckmittels, das durch einen Kanal 15 in der Schlepphebelachse 6 zugeführt wird, der mit den Bohrungen 10 über Öffnungen 16 in der Wand der Achse 6 in Verbindung steht. Wird der Druck abgesenkt, so werden die Kupplungsbolzen 12 jeweils durch eine Feder 17 in ihre Bohrungen 10 zurückgeführt (siehe Fig. 3), so daß nun der zweite Schlepphebel 8 frei schwingen kann und die Betätigung der Ventile durch die ersten Schlepphebel 5 entsprechend der Kontur der Nocken 2 und 3 erfolgt. Die Feder 17 stützt sich einerseits an einem in der Bohrung 10 fixierten Einsatz 18 und andererseits am Ende 19 eines Rohres 20 ab, das am Kupplungsbolzen 12 befestigt ist und sich durch den Einsatz 18 hindurch erstreckt. Der Einsatz 18 bildet gleichzeitig einen Anschlag für den Kupplungsbolzen 12 in dessen innerer Stellung gemäß Fig. 3.

Der Kanal 15 ist durch eine Leitung 22 mit einer Pumpe 23 verbunden, die normalerweise die Schmierölpumpe der Brennkraftmaschine ist. In der Leitung 22 ist ein elektromagnetisches Schaltventil 24 angeordnet, das in der in Fig. 2 dargestellten ersten Stellung die Leitung 22 mit der Pumpe 23 verbindet, so daß der Kanal 15 und die Bohrungen 10 unter Hochdruck stehen und die Kupplungsbolzen 12 in ihre in Fig. 1 dargestellte Kupplungsstellung gebracht sind. In der zweiten Stellung des Schaltventils 24 wird die Leitung 22 über eine Drossel 25 mit der Pumpe 23 und gleichzeitig mit einer Entlastungsleitung 26 verbunden, in der ein Druckbegrenzungsventil 27 angeordnet ist, durch das der Druck in der Leitung 22 und damit der Druck im Kanal 15 und in den Bohrungen 10 auf einen Wert abgesenkt wird, bei dem die Federn 17 die Kupplungsbolzen 12 in ihre in Fig. 3 dargestellte Entkopplungsstellung zurückbringen können. Um eine möglichst kurze Schaltzeit zu erreichen, ist das Rohr 20 mit mindestens einer Querbohrung 28 versehen, die von dem Innenraum 29 des Rohres 20 ausgeht und nahe der Rückseite 30 des Kupplungsbolzens 12 an der Außenfläche des Rohres 20 mündet. Dadurch wird die Rückseite 30 des Kupplungsbolzens 12 sofort mit Hochdruck beaufschlagt, wenn das Schaltventil 24 in die in Fig. 2 dargestellte Stellung gebracht ist. Der Kupplungsbolzen 12 kann somit in äußerst kurzer Zeit vollständig in die Bohrung 11 in der Traverse 9 des zweiten Schlepphebels 8 eingeführt werden. Umgekehrt wird beim Entkopplungsvorgang, wenn das Schaltventil 24 in seine zweite Stellung gebracht wird, der Druck in der Bohrung 10 zwischen dem Einsatz 18 und der Rückseite 30 des Kupplungsbolzens 12 durch die Querbohrung 28 sehr schnell abgebaut, so daß die Feder 17 den Kupplungsbolzen 12 rasch in seine in Fig. 3 gezeigte Stellung bringen kann. Es wird somit vermieden, daß der Kupplungsbolzen 12 zeitweise nur zum Teil in der Bohrung 11 sitzt, was erhöhte Flächenpressung und erhöhten Verschleiß zur Folge hätte. Der Druckauf- und -abbau in der Bohrung 10 hinter der Rückseite 30 des Kupplungsbolzens 12 kann noch zusätzlich dadurch beschleunigt werden, daß das Rohr 20 mit radialem Spiel durch den Einsatz 18 geführt ist, also ein Ringraum 31 gebildet wird, der die Abschnitte der Bohrung 10 zu beiden Seiten des Einsatzes 18 miteinander verbindet.

Es sei noch erwähnt, daß die ersten Schlepphebel 5 durch die Ventilfedern 1 in Anlage an ihren Nocken 2 und 3 gehalten werden, während zur Anlage des zweiten Schlepphebels 8 an seinem Nocken 7 eine Feder 32 vorgesehen ist, die auf einem eine Zündkerze oder ein Einspritzventil aufnehmenden Rohr 33 angeordnet ist und sich einerseits an einem ortsfesten Widerlager 34 und andererseits an einem verschiebbaren Federteller 35 abstützt, der mit das Rohr 33 teilweise umgebenden Fortsätzen 36 des zweiten Schlepphebels 8 zusammenwirkt.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern auch bei Ventilbetätigungsvorrichtungen für Brennkraftmaschinen mit drei Einlaß- oder Auslaßventilen oder auch nur einem Einlaß- oder Auslaßventil anwendbar. Es ist auch grundsätzlich möglich, die Kupplungseinrichtung in dem zweiten Schlepphebel vorzusehen, wie dies im Prinzip in der DE-PS 38 00 347 dargestellt ist.

Claims (2)

1. Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine, bei der mindestens ein Einlaß- oder Auslaßventil (E) wahlweise von einem Niederdrehzahlnocken (2, 3) oder von einem Hochdrehzahlnocken (7) über Schlepphebel (5, 8) betätigbar ist, von denen ein erster Schlepphebel (5) mit dem Niederdrehzahlnocken (2, 3) und dem Ventil E zusammenwirkt und ein zweiter Schlepphebel (8) mit dem Hochdrehzahlnocken (7) zusammenwirkt und mit dem ersten Schlepphebel (2, 3) über eine Kupplungseinrichtung verbindbar ist, die einen Kupplungsbolzen (12) aufweist, der verschiebbar in einer zur Schlepphebelachse (6) senkrechten Bohrung (10) eines Schlepphebels (5) angeordnet ist, die bei geschlossenem Ventil mit einer Bohrung (11) in dem anderen Schlepphebel (8) fluchtet, wobei die den Kupplungsbolzen aufnehmende Bohrung (10) mit einem Druckmittelkanal (15) in der Schlepphebelachse (6) in Verbindung steht und entgegen der Kraft einer Feder (17) in die Bohrung (11) des anderen Schlepphebels (8) verschiebbar ist und die Feder (17) auf einem mit dem Kupplungsbolzen (12) verbundenen Rohr (20) angeordnet ist und sich einerseits an diesem Rohr und andererseits an einem Einsatz (18) abstützt, der in der Bohrung (10) des betreffenden Schlepphebels angeordnet und von dem Rohr (20) durchdrungen ist und an dem der Kupplungsbolzen (12) mit seiner Rückseite (30) im nicht druckbeaufschlagten Zustand anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (20) mindestens eine Querbohrung (28) aufweist, die von dem Innenraum (29) des Rohres (20) ausgeht und nahe der Rückseite (30) des Kupplungsbolzens (12) an der Außenfläche des Rohres mündet.

2. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (20) mit radialem Spiel (31) durch den Einsatz (18) hindurchgeführt ist.