AT501030A1

AT501030A1 - Dekompressionseinrichtung für eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: AT501030A1
Application number: AT0096204A
Authority: AT
Inventors: Franz Dr Laimboeck; Bernhard Graf
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2004-06-03
Filing date: 2004-06-03
Publication date: 2006-05-15
Also published as: AT501030B1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dekompressionseinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem über einen Nocken einer Nockenwelle betätigten Auslassventil, mit zumindest einem im Bereich des Grundkreises des Nockens entgegen einer Rückstell kraft radial verschiebbaren Zapfen, welcher mittels eines innerhalb der hohlen Nockenwelle axial zumindest zwischen einer Motorbetriebsstellung und einer Dekompressionsstellung mittels einer Betätigungseinrichtung axial verschiebbar angeordneten Schiebers verstellbar ist, wobei der Schieber zumindest eine Rampenfläche im Kontaktbereich des Zapfens aufweist.
Aus der EP 1 247 951 A2 ist eine Dekompressionseinrichtung mit einem innerhalb einer Nockenwelle angeordneten Schieber bekannt, welcher eine durch eine umlaufende Nut gebildete Rampenfläche aufweist,

über die ein Zapfen im Bereich eines Nockengrundkreises radial verschoben werden kann. Der Schieber wird über einen Seilzug bewegt.
Die US 1,439,798 offenbart eine Dekompressionseinrichtung mit einem in einer Nockenwelle angeordneten Schieber, welcher im Bereich eines radial in der Nockenwelle im Bereich eines Grundkreises eines Nockens angeordneten Zapfens Rampenflächen aufweist, welche auf den Zapfen einwirken. Durch Verschieben des Schiebers in Richtung der Längsachse der Nockenwelle gleitet der radiale Zapfen entlang den Rampenflächen und wird in radialer Richtung verschoben.

Das Ein- und Ausfahren des radialen Zapfens erfolgt dabei zwangsgesteuert.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache und sicher zu betätigende Dekompressionseinrichtung zu schaffen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass die Betätigungseinrichtung hydraulischer oder pneumatischer Art ist und einen Kolben aufweist, welcher auf den Schieber entgegen einer vorzugsweise durch eine Rückstellfeder gebildeten Rückstell kraft in axialer Richtung einwirkt. Dabei ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Schieber durch die Feder in die Dekompressionsstellung und hydraulisch oder pneumatisch in die Motorbetriebsstellung bringbar ist.
In einer ersten Ausführungsvariante kann vorgesehen sein, dass der Kolben ausserhalb der Nockenwelle gelagert ist.

Diese Variante hat den Vorteil, dass zur Betätigung des Kolbens der Betätigungseinrichtung keine umlaufenden Dichtungen erforderlich sind.
Eine zweite erfindungsgemässe Ausführungsvariante sieht vor, dass der Kolben innerhalb der Nockenwelle angeordnet ist. Der Vorteil dieser Anordnung ist, dass *") *
das Axiallager der Nockenwelle durch die auf den Schieber wirkende axiale Kraft nicht zusätzlich belastet wird. In einer sehr einfachen und kompakten Ausführungsvariante kann dabei vorgesehen sein, dass der Kolben mit dem Schieber fest verbunden, vorzugsweise einteilig mit diesem ausgebildet ist. Kolben und Schieber können aber auch als separate Bauteile ausgebildet sein.

Die Rückstellfeder des Schiebers kann entweder im Bereich des kolbenseitigen Endes des Schiebers, oder an dem Kolben abgewandten Ende des Schiebers angeordnet sein.
Die .Rampenfläche des Schiebers wird gemäss einer herstellungsmässig sehr einfachen Ausführung durch eine umlaufende Kegelfläche des Schiebers gebildet.
Um unkontrollierte Bewegungen des Schiebers zu vermeiden, ist vorgesehen, dass der Schieber drehfest, aber längs verschieblich durch einen Formschluss mit der Nockenwelle verbunden ist.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass zumindest eine vorzugsweise die Motorbetriebsstellung definierende Endlage durch einen vorzugsweise durch die Nockenwelle gebildeten Anschlag für den Schieber definiert ist.
Die Erfindung wir im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.
Es zeigen Fig.

1 eine Nockenwelle einer Brennkraftmaschine im Längsschnitt mit einer erfindungsgemässen Dekompressionseinrichtung, Fig. 2 das Detail II aus Fig. 1, Fig. 3 die Nockenwelle in einem Schnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 1, Fig. 4 die Nockenwelle in einem Längsschnitt mit einer erfindungsgemässen Dekompressionseinrichtung in einer zweiten Ausführungsvariante, Fig. 5 eine Nockenwelle in einem Längsschnitt mit einer erfindungsgemässen Dekompressionseinrichtung in einer dritten Ausführungsvariante, Fig. 6 eine Nockenwelle im Längsschnitt mit einer erfindungsgemässen Dekompressionseinrichtung in einer vierten Ausführungsvariante und Fig. 7 ein Anwendungsbeispiel für die erfindungsgemässe Dekompressionseinrichtung bei einem Ventiltrieb einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine.
Funktionsgleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Fig.

1 zeigt eine Nockenwelle 2 für eine Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit Nocken 3 für nicht weiter dargestellte Gaswechselventile.
Um den Startvorgang zu erleichtern, ist eine Dekompressionseinrichtung 4 vorgesehen, welche für zumindest einen Nocken 3 pro Zylinder, beispielsweise zur Betätigung eines Auslassventils, einen radial im Bereich des Grundkreises 6 verschiebbar in der Nockenwelle 2 gelagerten Zapfen 8 aufweist. Der Zapfen 8 wird *3
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durch eine Feder 10 belastet und gegen den innerhalb der hohl ausgeführten Nockenwelle 2 angeordneten Schieber 12 gepresst. Der Schieber 12 ist innerhalb der Nockenwelle 2 über eine Formschlussverbindung 14 mit dieser in Richtung der Achse 16 der Nockenwelle 2 verschiebbar gelagert, wobei die Formschlussverbindung 14 bewirkt, dass der Schieber 12 sich mit der Nockenwelle 2 mitdreht.

Die Formschlussverbindung 14 wird beispielsweise durch eine Nut 18 in der Nockenwelle 2 und einen Steg 20 des Schiebers 12 gebildet. Der Schieber 12 weist eine im Ausführungsbeispiel durch eine Kegelfläche 22 gebildete Rampenfläche 24 mit geringer Steigung auf, welche bewirkt, dass der Zapfen 8 bei axialer Verschiebung des Schiebers 12 die Kegelfläche 22 entlang gleitet und somit radial innerhalb des Nockens 3 verschoben wird. Wenn der Zapfen 8 den Grundkreis 6 überragt, so wird das entsprechende Auslassventil ausserhalb der Auslassphase geöffnet und somit der Zylinder dekomprimiert.
Der Schieber 12 wird über eine hydraulische oder pneumatische Betätigungseinrichtung 26 verschoben. Die Betätigungseinrichtung 26 weist einen Kolben 28 auf, der innerhalb eines Zylinders 30 in Richtung der Achse 16 der Nockenwelle 2 axial verschoben werden kann.

Der Kolben 28 grenzt an einen Druckraum 32, welcher mit einer Druckleitung 34 in Verbindung steht. Über die Druckleitung 34 wird der Druckraum 32 beispielsweise mit Hydrauliköl, Motoröl oder Druckluft beaufschlagt.
Der Schieber 12 wird über eine Feder 36 in Richtung einer Endlage, vorteilhafter Weise in Richtung der Dekompressionsstellung, belastet. Die Rückstellfeder 36 kann dabei im Bereich des kolbenseitigen Endes 38 des Schiebers 12 angeordnet sein, wie in den Fig. 1, 2, 4 und 6 dargestellt ist. Fig. 5 zeigt dagegen eine weitere Ausführungsvariante, bei der die Rückstellfeder 36 im Bereich des dem Kolben 28 abgewandten Endes 40 angeordnet ist.
Der Schieber 12 wird durch den Kolben 28 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 36 in die Betriebsstellung des Motors geschoben.

Die Endlage der Motorbetriebsstellung kann dabei durch einen durch die Nockenwelle 2 gebildeten Anschlag 42 definiert sein, wie in Fig. 4 dargestellte ist. Die Fig. 1 bis 4 zeigen Ausführungen, bei denen der Kolben 28 im Gehäuse 44, etwa dem Ventilgehäuse, axial verschiebbar, aber drehfest gelagert ist, so dass der Kolben 28 sich nicht mit der Nockenwelle 2 mitdreht. Dadurch können umlaufende Abdichtungen vermieden werden.
Fig. 6 zeigt eine Ausführungsvariante, bei der der Kolben 28 und der Druckraum 32 in die Nockenwelle 2 integriert ist. Der Kolben 28 kann dabei insbesondere einstückig mit dem Schieber 12 ausgeführt sein. Über eine Ringnut 46 steht der Druckraum 32 mit einer Druckleitung 34 in Verbindung.

Gegenüber der in *" * A-*
den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführung hat diese Ausführungsvariante den Vorteil, dass keine zusätzlichen axialen Kräfte auf das Axiallager der Nockenwelle 2 einwirken.
Fig. 7 zeigt ein Einbaubeispiel für die Dekompressionseinrichtung 4 bei einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle 2 für Auslassventile 48 und einer Nockenwelle 50 für Einlassventile 52. Mit Bezugszeichen 54 sind die zu einem Abgasturbolader 56 führenden Auslasskanäle bezeichnet. Für jeweils ein Auslassventil 48 pro Zylinder weist die Dekompressionseinrichtung 4 einen Zapfen 8 auf.
Wenn die Brennkraftmaschine abgestellt wird, nimmt der Öldruck in der Druckleitung 34 ab und der Schieber 12 wird innerhalb der Nockenwelle 2 durch die Rückstellfeder 36 gegen den Kolben 28 gepresst und nimmt somit die in den Fig. 1, 2 und 4 dargestellte Dekompressionslage ein.

Gleichzeitig wird der Zapfen 8 durch die Rampenfläche 24 radial entgegen der Feder 10 nach aussen gedrückt, so dass der Zapfen 8 den Grundkreis 6 des Nockens 3 überragt.
Beim Starten der Brennkraftmaschine befindet sich der Schieber 12 vorerst in der Dekompressionsstellung, wobei das durch den Zapfen 8 angesteuerte Auslassventil 48 während des Dekompressionshubes vor dem oberen Totpunkt geöffnet wird. Dadurch kann ein relativ kleiner elektrischer Starter und ein relativ kleines Schwungrad verwendet werden. Wenn die Drehzahl der Brennkraftmaschine eine gewisse Höhe erreicht, überschreitet der Öldruck einen vorbestimmten Wert, wodurch der Kolben 28 entgegen der Kraft der Rückstellfeder 36 in die in Fig. 5 dargestellten Motorbetriebslage gedrückt wird.

Dabei gleitet der Zapfen 8 entlang der Rampeneinrichtung 24 hinunter und wird dabei durch die Feder 10 in das Innere der Nockenwelle 2 gedrückt, so dass der Zapfen 8 zur Gänze innerhalb des Grundkreises 6 zu liegen kommt. Das entsprechende Auslassventil wird nun nicht mehr während der Kompressionsphase geöffnet, wodurch das volle Kompressionsverhältnis für den normalen Motorbetrieb zur Verfügung steht.
Die Betätigungseinrichtung 26 kann in einfacher Weise durch Motoröl versorgt werden und ist damit selbsttätig wirksam.
Durch die Versorgung mit Öldruck erfüllt die Dekompressionseinrichtung 4 auch eine Sicherheitsfunktion.

Sobald der Motoröldruck einen kritischen Wert unterschreitet, wird der Schieber 12 durch die Rückstellfeder 36 in seine Dekompressionsstellung gedrückt, wodurch das Verdichtungsverhältnis absinkt und der Motor abgestellt wird, bevor ein Motorschaden eintreten kann.

Claims

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1. Dekompressionseinrichtung (4) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem über einen Nocken (3) einer Nockenwelle (2) betätigten Auslassventil, mit zumindest einem im Bereich des Grundkreises (6) des Nockens (3) entgegen einer Rückstellkraft radial verschiebbaren Zapfen (8), welcher mittels eines innerhalb der hohlen Nockenwelle (2) axial zumindest zwischen einer Motorbetriebsstellung und einer Dekompressionsstellung mittels einer Betätigungseinrichtung (26) axial verschiebbar angeordneten Schiebers (12) verstellbar ist, wobei der Schieber (12) zumindest eine Rampenfläche (24) im Kontaktbereich des Zapfens (8) aufweist, wobei die Betätigungseinrichtung (26) hydraulischer oder pneumatischer Art ist und einen Kolben (28) aufweist, welcher auf den Schieber (12) entgegen einer vorzugsweise durch eine Rückstellfeder (36)

gebildeten Rückstellkraft in axialer Richtung einwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (12) drehfest, aber längsverschieblich durch einen Formschluss mit der Nockenwelle (2) verbunden ist.

1. Dekompressionseinrichtung (4) für eine Brennkraftmaschine mit zumindest einem über einen Nocken (3) einer Nockenwelle (2) betätigten Auslassventil, mit zumindest einem im Bereich des Grundkreises (6) des Nockens (3) entgegen einer Rückstellkraft radial verschiebbaren Zapfen (8), welcher mittels eines innerhalb der hohlen Nockenwelle (2) axial zumindest zwischen einer Motorbetriebsstellung und einer Dekompressionsstellung mittels einer Betätigungseinrichtung (26) axial verschiebbar angeordneten Schiebers (12) verstellbar ist, wobei der Schieber (12) zumindest eine Rampenfläche (24) im Kontaktbereich des Zapfens (8) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung (26) hydraulischer oder pneumatischer Art ist und einen Kolben (28) aufweist, welcher auf den Schieber (12) entgegen einer vorzugsweise durch eine Rückstellfeder (36)

gebildeten Rückstell kraft in axialer Richtung einwirkt.

2. Dekompressionseinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (28) ausserhalb der Nockenwelle (2) angeordnet ist.

3. Dekompressionseinrichtung (4) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (28) innerhalb der Nockenwelle (2) angeordnet ist.

4. Dekompressionseinrichtung (4) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (28) mit dem Schieber (12) fest verbunden, vorzugsweise einteilig mit diesem ausgebildet ist.

5. Dekompressionseinrichtung (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (28) einteilig mit dem Schieber (12) ausgebildet ist.

6. Dekompressionseinrichtung (4) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Kolben (28) und der Schieber (12) als separate Bauteile ausgebildet sind.

7. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (36) für den Schieber (12) auf der Seite des Kolbens (28) angeordnet ist. -

7. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (36) für den Schieber (12) auf der Seite des Kolbens (28) angeordnet ist.

8. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (36) für den Schieber (12) am dem Kolben (28) abgewandten Ende des Schiebers (12) angeordnet ist.

8. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstellfeder (36) für den Schieber (12) am dem Kolben (28) abgewandten Ende des Schiebers (12) angeordnet ist. aaa-'Oala

9. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine vorzugsweise die Motorbetriebsstellung definierende Endlage durch einen vorzugsweise durch die Nockenwelle (2) gebildeten Anschlag für den Schieber (12) definiert ist.

9. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (12) drehfest, aber längsverschieblich durch einen Formschluss mit der Nockenwelle (2) verbunden ist.

10. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine vorzugsweise die Motorbetriebsstellung definierende Endlage durch einen vorzugsweise durch die Nockenwelle (2) gebildeten Anschlag für den Schieber (12) definiert ist.

11. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (12) durch die Rückstellfeder (36) in die Dekompressionsstellung und hydraulisch oder pneumatisch in die Motorbetriebsstellung bringbar ist.

2004 06 03 Fu/Sc

Patentanwalt DipL-l[pi]g. Mag. Michael Babeluk

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55102vlp Aktenz.: 1A A 962/2004 Klasse: F 01 L

f n e u e P A T E N T A N S P R Ü C H E

10. Dekompressionseinrichtung (4) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Schieber (12) durch die Rückstellfeder (36) in die Dekompressionsstellung und hydraulisch oder pneumatisch in die Motorbetriebsstellung bringbar ist.

2005 08 16 Fu/Sc y

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