DE7323086U - Antrieb für Steuerventile in Verbrennungsmotoren - Google Patents

Description

Dipl.-lng. H. MITSCHERLIOH 8 MÖNCHEN

Dipl.-lng. K. GUNSCHMANN 8t.in.dorf..rae. 10

Dr. rer. nat. W. KÖRBER et »■") ·»*··» Dipl.-lng. J. SCHMIDT-EVERS

PATENTANWÄLTE _{2o> Juni}

REGIE NATIONALE DES USINES RENAULT 8/10 Avenue Emil· Zδla
Billancourt (Seine) Frankreich

Gebrauchsmusteranmeldung

Antrieb für Steuerventile in Verbrennungemotoren

Die Erfindung bezieht sich auf Steuerungssystem« und betrifft einen Antrieb für Steuerventile in Verbrennungsmotoren, der die automatische, von der Hotordrehzahl abhängige Änderung der Oberschneidung der Ventile und ihres Öffnungswinkels ermöglicht.

Es ist; bekannt, daß bei Verbrennungsmotoren die Einlaß- und Auelaßzeiten, die sich normalerweise auf die Zeiten beschränken sollten, die der Kolben für die Ausfahrung der entsprechenden Hubbewegungen benötigt, im allgemeinen in der Weise verlängert werden, daß jedes Steuerventil vor dem Erreichen eines Totpunkts geöffnet und nach dsa Erreichen des entgegengesetztenTotpunkts geschlossen wird, Diese den Einlaß* und Auslaßhaaen erteilte Vor- und Nach-

•llung sind durch vorschieden· Umstand« bedingt» bei« spielsweise durch d«n Ausgleich der FOllung·Verluste» die auf Oruckverluste wahrend d«s Gasdurchgangs durch di« Ventile surtleksuf Ohren sind» oder auch auf die Forderung,, die Verunreinigung «ter Atmosphäre durch Herabsetzung dar Menge des unverbrannten Gases su verringern.

Wenn daher ein optimaler Wirkungsgrad des Motors unabhängig von dessen Drehsah1 oder Belastung verlangt wird» ■u» man die Steuerung verändern könisein» die umso weitgreifender (mit erheblicher Vor· und Nacheilung) sein muß, je höher die Motordrehsahl ist» während sie bei niedrigen Drehzahlen knapp ist.

Es sind bereits Vorschläge für Vorrichtungen gemacht worden» mit denen die Vor· und Nacheilung der Einlaß- und Ausla»phasea von Verbrennungsmotoren in Abhängigkeit von deren Drehzahl und Belastung geändert werden sollte.

Bei einer bekannten Anordnung ist vorgesehen, don Antrieb der Ventilsteuerungen eines Verbrennungsmoto von einer su einer Drehbewegung veranlagten Antriebswelle ausgehen su lassen» wobei Hilfseinrichtungen vorgesehen waren» die die Drehbewegung der Antriebswelle in eine oszillierende Bewegung eines Nockens umwandelten» dessen Profil aus einem Grundkreis und eiasa nutzbaren Abschnitt bestand* sowie Mittel, mit denen die Ausdehnung des nutsbaren Abschnitts des verwendeten Nockens verändert werden konnte» üb das Ventil in Abhängigkeit von der Drehzahl und der Belastung des Motors betreiben zu können«

Ein anderer bekannter Steuerungsmechanismus für einen Kraftfahrzeug-Verbrennungsmotor weist an jedem Zylinder ein Einlaft- und ein Auslaßventil auf, die von einer durch die

Kurbelwelle des Motors in Drehung versetsten Nockenwelle

betätigt werden, wobei die Nockenwelle in ihren am Motorblock fest angebrachten Traglag«ro verschiebbar ist und einerseits twei in axialer Richtung voneinander entfernte Noekenanaätze für die Betätigung des Kipphebels jedes Auslaßventils aufweist, von denen der »weite grössere Abmessungen hat als der erste, und andererseits einen an ihrem einen Ende befestigten Kolben ι ferner stOtst sich eine Rückholfeder an einem Lager der Nockenwelle ab und sucht sich gegen einen Anschlag su legen, der am Boden eines in dem Motorblock angebrachten Zylinders vorgesehen ist, wobei die zwischen dem Kolben und dem Zylinder entstehende Kammer mit unterschiedliche» Fluiddruck versehen wird, so daft je nach der Motordrehzahl der eine oder der andere Nockenansatz mit dem Kipphebel zusammenwirkt.

der Erfindung liegt unter andern» die Aufgabe su ftrunde, einen Antriebsmechanismus fOr die Ventilsteuerung von Verbrennungsmotoren su entwickeln, der kontinuierlich und automatisch die Obereohneidung der Steuerventile «nsd ihren öffnungswinkel während des Betriebs in Abhängigkeit von der Motordrehzahl und -belastung zu ändern erlaubt.

«i*fiit4uagege>»äeee Vorrichtung, ist dadurch gekennseieh» net, daft swei Nockenwellen vorgesehen sind - eine Nocken· mUm für da« Offnen d»s Ventils, die andere für da· Schlies-Mn des Ventil· -, oferea gegenseitige Winkellage einstellbar ist, da» die Kipphebel iiwei Nlimtr aufweisen, von denen der eine sieh gegen einen Nooke» einer Nockenwelle und der andere gegen einen Nocken der anderen Nockenwelle legt, und da* eine Hilfeeinrichtung vorgesehen ist„ mit der die gegeneeitige Winkellage der Nockenwellen verändert werden kann.

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We i te re Merkmal« und Vorteil« der Erfindung ergeben sich au« d«r nachstehenden Beschreibung von Ausführungβbeispielen anhand von Zeichnungen; uie Beschreibung erläutert auch die Arbeiteweise der erffindungsgemäseen Vorrichtung.

Fig. 1 ssigt in Ansicht 4i« Anordnung auf beiden Nockenwellen, der nit zwei Hämmern versehenen Kipphebel und der Antriebswelle* wobei der eigentlich« Antriebsmechanismus weggelassen ist}

Fig. 2 ist eine Teildraufsicht auf die Vorrichtung naeh Fig. Ij

Fig. 3 zeigt in Endansicht den Antriebsaechaniswm« { Fif. * ist eine Draufsicht au? dl« Vorrichtung nach rig, 3|

Flg. S stellt einen Vertikalllngsftelt&itt dwcn den ^v antrieb dar ι

Fig. 6 ist «in Schnitt lang« dar Lint« A-A in fig.

Fig. T Migt <ftftn Antrieb au· der dwch «M Kf»11 F Fig. 6 e«k«nnB«lehnet·*

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FIg. 11 zeigt in Ansicht ein· abgeänderte Atisfahrungsform der in Fig· 1 gezeichneten Vorrichtung.

Zunächst wird Fig. 1 betrachtet. In einer Kipphebelverkleidung 1β sind zwei Kipphebel 19 bzw. 20 erkennbar, die die Enden der Ventilschäfte der Ventile 21 bzw. 22 berühren. Die genannten Kipphebel können um Wellen 23 bzw. 24 schwingen und weisen jeweils zwei Hämmer 19*₉ 19^M bzw. 20', 20" auf. Der eine Hammer 19* des Kipphebels 19 liegt an der Nockenwelle H an, der andere Hammer 19" an der Nockenwelle S. In entsprechender Weise liegt der Hammer 20* des Kipphebels 20 an der Nockenwelle 4 und der Hammer 20" an der Nockenwelle 5 an. Die Nockenwellen U und S laufen sit entgegengesetztem Drehsinn um und werden von der Welle 1 angetrieben, die ihrerseits von dem Motor angetrieben wird. Man sieht, dafi die Welle 1 nicht unentbehrlich ist, denn die Nockenwellen können auch unmittelbar angetrieben werden. Bei der dargestellten Ausführungsform, die für einen vorhandenen Motor vorgesehen ist, können durch die Verwendung der Welle 1 die am Motor vorzunehmenden Änderungen besonders geringfügig gehalten werden·

Gemäß Fig. S aberträgt die von dem Motor angetriebene Welle 1 die Bewegung auf die miteinander durch ihre Ritzel kämmenden Büchsen 2 und 3. Dim in ihren Lagerungen 6* und 7' umlaufenden Büchsen 2 und 3 nebjssn die Endlager 6 und 7 der Nockenwellen «4 und 5 auf, so daß sich diese Wellen im Inneren der Büchsen drehen können. (Die (in Fig. 5 rechts befindlichen Büchsenenden weisen Längsausschnitte auf und behalten nur einen Teil ihres Randteile, und zwar derart, daS die BOchsen 2 und 3 in diametral einander gegenüberliegende Zungen 8 und 9 auslaufen.

Auf diese Zungen sind Schiebemuffen 10 und 11 gesetzt, die

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dank dazu vorgesehener Nuten verschiebbar sind und sich dabei zusammifh mit den Zungen 8 und 9, d.h. mit den Büchsen 2 und 3 drehen. Die Schiebemuffen stehen andererseits ija Eingriff mit den Nockenwellen ·» und S, die mit schraubeAlinienförmigen Längsnuten 12 versehen sind.

Durch Verschieben der von dem Motor angetriebenen Schiebemuffen längs der Zungen 8, 9 der Büchsen 2, 3 kann man die Nockenwellen in entgegengesetzter Sichtung dank der schraubenlinifenförmigen Längsnuten 12 verdrehen und man erzielt auf diese Waise die Änderung des öffnungswinkels der Ventile und ihrer Oberschneidung.

Der Antriebsmechanismus soll nun unter Verwendung der Fig. 3, H und S beschrieben werden. Die Welle 1 trägt einen (in den Figuren nicht gezeichneten) Zentrifugalregler. Der Regler steuert in Abhängigkeit von der Motordrehzahl über die Stange 13 die Öffnung des Schieberventile 11, das Cl in den Arbeitszylinder IS leitet, der mit dem Öldruck dee Motors arbeitet. Der Arbeitszylinder let mit einer Gabel 16 ausgestattet, die mittels einer zweiteiligen Platte 17 die Verschiebung der Muffen bewirkt.

Die Kipphebel 19 und 20 weisen zwei Hämmer auf: einer von ihnen berührt die Öffnungewelle, der andere die Schlie&welle.

Die Nockenwellen laufen mit entgegengesetztem um. Die untere Welle 5 dreht sich im Uhrzeigersinn. Aue Fig. 1 ist zu entnehmens daß der Kipphebel Ii₉ bevey der Öffnungenocken auf der unteren Welle S sich von ihm entfernt« von dem gestrichelt gezeichneten SchlieAnocken auf der oberen Welle erfaßt wird.

Geml& «in·» besonderen Merkmal der Erfindung ist zur Vermeidung von Stößen beim Obergang der Kipphebelhämmer von dam öff nungsnocken sum Schließnocken in einer ersten Aueführungsform vorgesehen, den höchsten Teilen der Nocken Kreisbogenform zu geben, wobei der Mittelpunkt des Kreises in der Nockenachse liegt. Die Fig. β und 9 geben die Nocken wieder, die minimale und maximale öffnungswinkel liefern. Der besseren Verständlichkeit wegen sind die beiden Nocken auf ein und dieselbe Achse gesetzt. j

Bei einer zweiten Ausführung"form sind, ebenfalls zur ) Vermeidung von Stößen beim Obergang der Hämmer von einem \ Nocken auf den anderen, die öffnungs- und Schließnocken folgendermaßen ausgebildet. Der Öffnungsnocken behalt seine Abstiegsflanke bei, «a die sich die Flanke des Schließnockens anschließt. Dieser Anschluß wird so vorgenommen _s daß der Obergang von einer Flanke zur anderen keine plötzlichen Bewegung*änderungen hervorruft, d.h« daß die Beachleunigungsänderungen «ich in erträglichen Grenzen halten. Drei Kombinationen von zus*. Abstiegs flanken sind in Fig. 10 gezeichnet, die die Erhebungskurve darstellt, die mit den beiden, die oben angegebenen Bedingungen erfallenden Nocken zu erhalten ist. Die Kurve 40 zeigt den Abstieg, der mit dem Hubnocken erzielt wird, und die Kurven 41, 42, 43 zeigen die drei Positionen des AbwArtshubnockens. Position ti gibt den maximalen öffnungswinkel, bei dem der Abstieg des Hubnockens 40 und der Abstiegshubnocken «ich im Punkt 44 treffen. Der Punkt 45 ist der Treffpunkt für die Position 4 2 des Abwärtshubnockens. Die Position 43 des Abwfirtshubnockens zeigt, daß der Abstieg vollständig auf der Abstiegeflanke des Hubnockens erfolgt.

Man kann mit einer vereinfachten AusfQhrungsform der Vor-

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richtung arbeit*η, bei der nur die Überschneidung von Einlaß- und Auelaßventil und nicht ihr öffnungswinkel automatisch veränderbar ist.

Diese Variante ist in Fig. 11 dargestellt. Hier sind zwei Nockenwellen vorgesehen, eine Einlaßnockenwelle 25 und eine Auslaßnockenwelle 26, die durch die Welle 27 angetrie« ben werden» Der Einlaßkipphebel 28 und der Auslaßkipphebel 29 haben je nur einen einzigen Hammer, der an dem zugeordneten Nocken anliegt. Die Winkelverschiebung der einen Nockenwelle gegenüber der anderen, die die Überschneidung«· änderung der Ventile hervorruft, erfolgt automatisch durch das gleiche System, das schon in Zusammenhang mit der ersten Vorrichtung nach Fig. 1 beschrieben worden ist.

Patentansprüche:

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Claims (3)

w 9 «· Paetansprüche ι

1. Antriebsvorrichtung für Steuerventile ia Verbrennungsmotoren» die die Änderung der Oberschneidung der Ventile und ihres öffnungswinkels während des Betriebs erlaubt, dadurch gekennzeichnet, daP zwei Nockenwellen (·*, S) vorgesehen sind - eine Nockenwelle für das Offnen des Ventils, die andere für das Schliessen des Ventile -, deren gegenseitige Winkellage einstellbar ist und daft die mit dea genannten Nockenwellen (U, 5) zusammenarbeitenden Kipphebel (19, 20) zwei Hämmer (IS¹, 19"; 20', 20") aufweisen, von denen der eine sich gegen einen Nocken einer Nockenwelle und der andere gegen einen Nocken der anderen Nockenwelle legt.

2. Antriebsvorrichtung für Steuerventile in Verbrennungsmotoren, nach Anspruch 1, mit der Möglichkeit, wahrend des Betriebs die Oberschneidung des EinlaAventils mit dem Auslaßventil su verändern, dadurch gekennzeichnet, daft zwei Nockenwellen (25, 26), deren gegenseitige Winkellage verstellbar ist, vorgesehen sind und daft jede Nockenwelle mit einem Kipphebel (28, 29) zusammenarbeitet, der mit nur einem, einem Ventil zugeordneten Hammer arbeitet.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekernt"

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zeichnet, daß die Einrichtung zur Winkeleinstellung während des Betriebs durch ihre Ritzel miteinander verzahnte Büchsen (2, 3) aufweist» in dei-en Inneren die Nockenwellen (H, S) umlaufen und daß die Enden dieser Büchsen (2, 3) in Längerichtung »»!geschnitten sind und diametral einander gegenüberstehende Zungen (8, 9) aufweisen, auf denen Schiebemuffen (10, 11) verschiebbar sind, die mit den Nockenwellen (4, S) über schraubenlinienförmige Längsnuten (12) verbunden sind, und daß die Schiebemuffen (10,11) von einem Arbeitszylinder (15) in Längsrichtung verlagerbar sind.

H, Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hubnocken und der Schließnocken, um einen Stoß beim Obergang der Kipphebel von dem einen dieser Nocken auf dem anderen zu vermeiden, an ihrem höchsten Teil mit kreis· förmigen Abrundungen versehen sind und daß der Hittelpunkt dieses Kreises in der Nockenachse liegt.

S. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß der Hubnocken, um einen Stoß bein Obergang der Kipphebel von den Hubnocken auf den Abstiegsnocken zu vermeiden₅ seine Abstiegsflanke beibehält, die sich mit dem Abstiegsnocken derart zusammensetzt, daß an denTreiffpunkten dieser beiden Nocken keine plötzlichen Bewegungeänderungen auftreten, so daß die Beschleunigungsänderungen sich in erträglichen Grenzen halten.

Der Patentanwalt