AT518534A4 - Dekompressionsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor - Google Patents

Abstract

Es wird eine Dekompressionsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Nockenwelle (1), die wenigstens einen Nocken (2) mit einem auf der Nockenwelle (1) gelagerten Nockenelement (7) aufweist, das zwischen einer Ruhestellung und einer über den Grundkreis (3) des Nockens (2) vorstehenden Arbeitsstellung anschlagbegrenzt verlagerbar ist, und mit einem durch Fliehkraft betätigbaren, das Nockenelement (7) gegen die Kraft einer Betätigungsfeder (14) in die Ruhestellung verlagernden Stelltrieb, beschrieben. Um einfache Konstruktionsbedingungen zu schaffen, wird vorgeschlagen, dass das an einem Stellhebel (8) vorgesehene Nockenelement (7) in einer stirnseitigen Nockenausnehmung (5) entlang einer ebenen Abflachung (6) gegenüber dem Grundkreis (3) zwischen der Arbeits- und der Ruhestellung verlagerbar ist und dass der Stellhebel (8), der auf der Nockenwelle (1) um eine zur Abflachung (6) senkrechte Achse (9) drehbar gelagert ist, ein gegensinnig zur Fliehkraft auf das Nockenelement (7) wirksames Fliehgewicht als Stelltrieb trägt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Dekompressionsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Nockenwelle, die wenigstens einen Nocken mit einem auf der Nockenwelle gelagerten Nockenelement aufweist, das zwischen einer Ruhestellung und einer über den Grundkreis des Nockens vorstehenden Arbeitsstellung anschlagbegrenzt verlagerbar ist, und mit einem durch Fliehkraft betätigbaren, das Nockenelement gegen die Kraft einer Betätigungsfeder in die Ruhestellung verlagernden Stelltrieb.

Um bei einem Viertakt-Verbrennungsmotor den Startvorgang zu erleichtern, wird der Verdichtungsdruck im Zylinder während des Verdichtungstakts durch ein kurzzeitiges Öffnen der Auslassventile verringert. Zu diesem Zweck ist es bekannt (JP H11107727 A), den die Auslassventile steuernden Nocken der Nockenwellen Nockenelemente zuzuordnen, die über den Grundkreis der Nocken radial vorstehen, sodass ein Nockenfolger, also das den Nockenhub abnehmende Übertragungsglied, vom Grundkreis abgehoben wird und dadurch die Auslassventile teilweise geöffnet werden. Damit die Dekompression auf den Startvorgang beschränkt bleibt, wird das Nockenelement in Abhängigkeit von der Drehzahl der Nockenwelle aus der über den Grundkreis vorstehenden Arbeitsstellung in eine Ruhestellung verlagert, in der die durch den Grundkreis bestimmten Steuerflächen der Nocken nicht durch das Nockenelement unterbrochen werden und folglich die Auslassventile während des gesamten Verdichtungstakts geschlossen bleiben. Dies wird durch ein auf der Nockenwelle axial verschiebbar gelagertes Nockenelement erreicht, das nach Art eines Schiebers durch eine Betätigungsfeder axial gegen die jeweiligen Nocken in die Umlaufbahn des Nockenfolgers vorgeschoben wird, um den relativ entlang des Grundkreises bewegten Nockenfolger durch das

Nockenelement kurzfristig vom Grundkreis abzuheben. Zur selbständigen, drehzahlabhängigen Rückstellung in die von den Nocken axial zurückgezogene Ruhestellung dient ein durch Fliehkraft betätigter Stelltrieb, der zwischen einem Stellkonus und einem achsnormalen Stützflansch radial geführte Fliehgewichte umfasst, die abhängig von den auftretenden Fliehkräften radial nach außen bewegt werden und dabei den Stellkonus gegen die Kraft der Betätigungsfeder axial verlagern, wodurch das Nockenelement aus der Umlaufbahn des Nockenfolgers axial verschoben wird und eine durch das Nockenelement über den gesamten Grundkreisabschnitt unbeeinflusste Nockensteuerung freigibt. Nachteilig ist allerdings der mit einer solchen Konstruktion verbundene Bauaufwand, der sich auch auf die Baugröße und damit auf den Platzbedarf in ungünstiger Weise auswirkt.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Dekompressionsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor so auszugestalten, dass mit vergleichsweise einfachen konstruktiven Mitteln eine von der Drehzahl der Nockenwelle abhängige, durch eine entsprechende Ventilansteuerung bedingte Verringerung des Verdichtungsdrucks während des Startvorgangs sichergestellt werden kann, ohne eine erhebliche Vergrößerung des Platzbedarfs berücksichtigen zu müssen.

Ausgehend von einer Dekompressionsvorrichtung der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe dadurch, dass das an einem Stellhebel vorgesehene Nockenelement in einer stirnseitigen Nockenausnehmung entlang einer ebenen Abflachung gegenüber dem Nockengrundkreis zwischen der Arbeitsund der Ruhestellung verlagerbar ist und dass der Stellhebel, der auf der Nockenwelle um eine zur ebenen Abflachung senkrechten Achse drehbar gelagert ist, ein gegensinnig zur Fliehkraft auf das Nockenelement wirksames Fliehgewicht als Stelltrieb trägt.

Zufolge der Anordnung des Nockenelements auf einem Stellhebel, der auf einer zur ebenen Abflachung und damit auch zur Nockenwelle senkrechten Achse drehbar gelagert ist, wird das Nockenelement bei ruhender Nockenwelle aufgrund der

Belastung des Stellhebels durch die Betätigungsfeder in Umfangsrichtung entlang der Abflachung in seine Arbeitsstellung verlagert, in der es über den Grundkreis in die Umlaufbahn des Nockenfolgers vorsteht und daher bei einer Umdrehung der Nockenwelle ein teilweises Öffnen des über den Nockenfolger angesteuerten Ventils, vorzugsweise eines Auslassventils, während des Verdichtungstakts bewirkt, wenn der Nockenfolger durch das Nockenelement vom Grundkreis abgehoben wird. Da der Stellhebel ein Fliehgewicht aufweist, das gegensinnig zur Fliehkraft auf das Nockenelement wirkt, wird das Nockenelement mithilfe des Stellhebels bei einer entsprechenden Drehzahl der Nockenwelle entgegen der Kraft der Betätigungsfeder aus der Arbeits- in die Ruhestellung verlagert, in der es in der stirnseitigen Nockenausnehmung innerhalb des Grundkreises und damit außerhalb der Umlaufbahn des Nockenfolgers zu liegen kommt und damit keinen Einfluss mehr auf die Ventilbetätigung nehmen kann. Die Anordnung des Nockenelements auf einem Stellhebel und das Versehen des Stellhebels mit einem Fliehgewicht ermöglicht somit nicht nur eine kompakte, platzsparende Bauform, sondern stellt auch eine wesentliche Voraussetzung für einfache Konstruktionsverhältnisse dar.

Besonders vorteilhafte Konstruktionsverhältnisse ergeben sich, wenn der Stellhebel als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, dessen vom Nockenelement abgekehrter Hebelarm einen die Nockenwelle auf der Seite des Nockenelements umgreifenden, als Fliehgewicht dienenden Lagerbügel bildet, weil eine Lagerung des Stellhebels auf einander gegenüberliegenden Seiten der Nockenwelle möglich und außerdem ein weitgehender Massenausgleich in Bezug auf die Nockenwellenachse erleichtert wird.

Die Abflachung zur Aufnahme des Nockenelements in der Ruhestellung innerhalb des Nockengrundkreises dient auch zur Abstützung des Nockenelements in der den Grundkreis überragenden Arbeitsstellung gegenüber Belastungen durch den Nockenfolger, der ja in Verlagerungsrichtung des Nockenelements über dieses hinwegbewegt wird und damit auf das Nockenelement auch Kräfte im Sinne einer Rückstellung in die Ruhelage ausüben kann. In der Arbeitsstellung kann das Nockenelement durch den Nockenfolger zusätzlich an die Abflachung mit der

Wirkung angedrückt werden, dass sich der Reibschluss zwischen Nockenelement und Abflachung erhöht und daher eine Rückstellkraft durch den Nockenfolger erst dann wirksam werden kann, wenn der Reibungswinkel zufolge der Krafteinwirkung durch den Nockenfolger überschritten wird.

Um von einem solchen Reibungswinkel unabhängig zu werden, kann zwischen der ebenen Abflachung und dem gegen Federkraft an die Abflachung andrückbaren Nockenelement eine Rasteinrichtung für dessen Arbeitsstellung mit einer vorstehenden Rast und einer einspringenden Rastaufnahme vorgesehen werden. Da beim Andrücken des Nockenelements an die Abflachung durch den Nockenfolger die vorstehende Rast in die einspringende Rastaufnahme eingreift, verhindert diese Rasteinrichtung eine Verlagerung des Nockenelements entlang der Abflachung formschlüssig, solange das Nockenelement im Eingriff mit dem Nockenfolger steht. Erst durch die Freigabe des Nockenelements kann die Rasteinrichtung durch die federnde Rückstellung des Nockenelements gelöst und bei entsprechenden Fliehkräften in die Ruhestellung verlagert werden.

Die federnde Anstellung des Nockenelements an die Abflachung kann dadurch sichergestellt werden, dass der Stellhebel selbst eine Rückstellfeder bildet, die bei einer Freigabe des Nockenelements durch den Nockenfolger ein Lösen der Rasteinrichtung durch ein für das Austreten der Rast aus der Rastaufnahme ausreichendes Abheben des Nockenelements von der Abflachung bedingt. Da es auf eine Andrückbewegung des Nockenelements an die Abflachung entgegen einer Rückstellfeder ankommt, kann der Stellhebel auch gegen die Kraft einer Rückstellfeder entlang seiner Drehachse verschiebbar gelagert werden, weil die Drehachse senkrecht zur Abflachung verläuft.

Die Rasteinrichtung zum Verrasten der Arbeitsstellung des Nockenelements während seiner Belastung durch den Nockenfolger kann auch zwischen dem Stellhebel und der Nockenwelle vorgesehen sein, insbesondere dann, wenn der Stellhebel entlang seiner Drehachse gegen eine Rückstellfeder verschiebbar gelagert ist. In diesem Fall kann die Rasteinrichtung für die Arbeitsstellung des

Nockenelements eine in Richtung der Drehachse vorstehende Rast und eine die vorstehende Rast aufnehmende Rastaussparung umfassen, sodass bei einer Verschiebung des Stellhebels gegen die Rückstellfeder die dem Stellhebel oder der Nockenwelle zugehörige Rast in die dem jeweiligen anderen Konstruktionsteil zugehörige Rastaussparung eingreift und in dieser Eingriffslage gehalten wird, solange das Nockenelement durch den Nockenfolger an die Abflachung angedrückt wird.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Dekompressionseinrichtung in einer vereinfachten Seitenansicht,

Fig. 2 diese Dekompressionsvorrichtung in einer Draufsicht,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie lll-lll der Fig. 2,

Fig. 4 eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer Ausführungsvariante mit verrasteter Arbeitsstellung des Nockenelements,

Fig. 5 Das Nockenelement nach der Fig. 4 in einer nicht verrasteten Arbeitsstellung und Fig. 6 eine weitere Möglichkeit einer Rasteinrichtung für die Arbeitsstellung des Nockenelements in einem Längsschnitt der Nockenwelle im Bereich des Stellhebels

In den Fig. 1 bis 3 ist eine mit einer Dekompressionsvorrichtung nach der Erfindung ausgerüstete Nockenwelle 1 mit einem Nocken 2 für ein Auslassventil eines Viertakt-Verbrennungsmotors dargestellt. Über die Dekompressionsvorrichtung muss allerdings nicht zwingend ein Auslassventil angesteuert werden. Der Nocken 2 umfasst in herkömmlicher weise eine den Grundkreis 3 überragende Nockenerhebung 4, die den Nockenhub zum vollständigen Öffnen des Auslassventils bestimmt. Der Nocken 2 weist eine stirnseitige Nockenausnehmung 5 auf, die durch eine ebene Abflachung 6 im Umfangsabschnitt des Grundkreises 3 gebildet wird, wie dies insbesondere der Fig. 3 entnommen werden kann. In der stirnseitigen Nockenausnehmung 5 ist ein Nockenelement 7 vorgesehen, das in Umfangsrichtung entlang der Abflachung 6 zwischen einer über den Grundkreis 3 vorstehenden, in den Fig. 1 und 3 mit vollen Linien dargestellten Arbeitsstellung und einer strichpunktiert angedeuteten Ruhestellung innerhalb des Grundkreises 3 verlagerbar ist. Zu diesem Zweck ist das Nockenelement 7 an einem Stellhebel 8 angeordnet, der um eine zur Abflachung 6 senkrechte Drehachse 9 drehbar auf der Nockenwelle 1 gelagert ist.

Der Stellhebel 8 ist vorzugsweise als zweiarmiger Hebel ausgebildet, dessen vom Nockenelement 7 abgekehrter Hebelarm einen die Nockenwelle 1 auf der Seite des Nockenelements 7 umgreifenden Lagerbügel 10 bildet. Die beiden Schenkel 11 dieses Lagerbügels 10 sind durch eine die Drehachse 9 bildende, die Nockenwelle im Bereich einander gegenüberliegender Abflachungen 12 durchsetzende Lagerwelle 13 verbunden. Die Abflachung 12 auf der Seite des Nockenelements 7 geht in die Abflachung 6 der Nockenausnehmung 5 über. Der Stellhebel 8 wird durch eine Betätigungsfeder 14 im Sinne der Arbeitsstellung des Nockenelements 7 beaufschlagt, das somit in dieser Arbeitsstellung durch die Betätigungsfeder 14 festgehalten wird, bis der Stellhebel 8 mit einem entsprechenden Gegenmoment belastet wird. Die Arbeitsstellung und die Ruhestellung des Nockenelements 7 werden durch Anschläge vorgegeben, die im Ausführungsbeispiel durch einen Anschlagbolzen 15 der Nockenwelle 1 und eine den Anschlagbolzen 15 aufnehmende Ausnehmung 16 des Stellhebels 8 gebildet werden.

Da der Lagerbügel 10 ein Fliehgewicht bildet, das hinsichtlich der Drehachse 9 auf der Seite des Nockenelements 7 liegt, bedingt dieses Fliehgewicht ein Drehmoment entgegen der auf das Nockenelement 7 wirkenden Fliehkraft, sodass durch das Fliehgewicht des Lagerbügels 10 der Stellhebel 8 mit einem Gegenmoment zur Betätigungsfeder 14 beaufschlagt wird. Dies bedeutet, dass das durch die Betätigungsfeder 14 in die Arbeitsstellung verlagerte Nockenelement 7 bei einer entsprechenden Drehzahl der Nockenwelle 1 fliehkraftbedingt entgegen der Kraft der Betätigungsfeder 14 und der wirksamen Gegenmomente in die Ruhestellung verlagert wird.

Bei stehender Nockenwelle 1 wird das Nockenelement 7 durch die Betätigungsfeder 14 in die in vollen Linien dargestellte Arbeitsstellung ausgeschwenkt, in der es gemäß Fig. 3 über den Grundkreis 3 vorragt. Wird beim Startvorgang die Nockenwelle 1 in Abhängigkeit von der Kurbelwelle angetrieben, so wird der strichpunktiert angedeutete Nockenfolger 17, beispielsweise eine auf einem Kipphebel vorgesehene Stützrolle, durch das Nockenelement 7 kurzzeitig vom Grundkreis 3 mit der Folge abgehoben, dass das durch den Nockenfolger 17 angesteuerte Auslassventil des Verbrennungsmotors während des Verdichtungstakts teilweise geöffnet wird, wodurch der Verdichtungsdruck im Zylinder verringert wird. Diese kurzzeitige teilweise Öffnung der Auslassventile erfolgt, solange das Nockenelement 7 über den Grundkreis 3 vorsteht und folglich eine vorgegebene Drehzahl der Nockenwelle 1 noch nicht erreicht ist. Wird dieser Schwellwert der Nockendrehzahl überschritten, so wird das Nockenelement 7 fliehkraftbedingt in die Ruhestellung innerhalb der Nockenausnehmung 5 verlagert und festgehalten, bis die Nockendrehzahl den Schwellwert der Drehzahl der Nockenwelle 1 wieder unterschreitet.

Das Nockenelement 7 wird beim Überrollen durch den Nockenfolger 17 belastet, wobei sich die Belastungsrichtung ändert und insbesondere beim Abrollen vom Nockenelement 7 Kraftkomponenten auftreten, die im Sinne einer Rückstellung des Nockenelements 7 in seine Ruhestellung auf das Nockenelement 7 einwirken. Um eine dadurch bedingte vorzeitige Rückstellung des Nockenelements 7 aus der Arbeitsstellung zu vermeiden, kann im einfachsten Fall das Nockenelement 7 durch den Nockenfolger 17 an die Abflachung 6 des Nockens 2 angedrückt werden, wodurch sich der Reibschluss vergrößert. Die Rückstellung des Nockenelements 7 aus seiner Arbeitsstellung zufolge der Belastung durch den Nockenfolger 17 hängt somit von der Belastungsrichtung und dem Reibungswinkel zwischen dem Nockenelement 7 und der Abflachung 6 ab.

Soll diese Abhängigkeit vermieden werden, so kann gemäß der Fig. 4 zwischen der Abflachung 6 und dem Nockenelement 7 eine Rasteinrichtung für dessen Arbeitsstellung mit einer vorstehenden Rast 18 und einer einspringenden

Rastaufnahme 19 vorgesehen sein. Voraussetzung ist allerdings eine federnde Rückstellkraft, um die Rastverbindung wieder zu lösen. Das Nockenelement 7 wird durch den Nockenfolger 17 mit seiner vorstehenden Rast 18 in die Rastaufnahme 19 des Nockens 2 gedrückt, sodass durch diesen Rasteingriff eine Rückstellung des Nockenelements 7 aus der Arbeitsstellung gesperrt wird. Erst nach dem Abrollen des Nockenfolgers 17 vom Nockenelement 7 wird das Nockenelement 7 gemäß der Fig. 5 freigegeben, wodurch die Rast 18 des Nockenelements 7 aufgrund der beispielsweise durch den Stellhebel 8 gebildeten Rückstellfeder aus der Rastaufnahme 19 ausgehoben wird und das Nockenelement 7 in die Ruhestellung zurückgezogen werden kann, wenn der Schwellwert der Drehzahl der Nockenwelle 1 überschritten wird.

Die Verrastung der Arbeitsstellung des Nockenelements 7 kann aber auch gemäß der Fig. 6 zwischen dem Stellhebel 8 und der Nockenwelle 1 erfolgen. Zu diesem Zweck ist der Stellhebel 8 auf seiner Lagerwelle 13 axial gegen die Kraft einer Rückstellfeder 20 verschiebbar gelagert, die im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 6 durch einen Abschnitt der Betätigungsfeder 14 gebildet wird. Die Rasteinrichtung selbst wird durch eine Rast 21 gebildet, die der Nockenwelle 1 zugeordnet ist und mit einer Rastaussparung 22 des Stellhebels 8 zusammenwirkt. Wird beim Überrollen des Nockenelements 7 der Stellhebel 8 gegen die Kraft der Rückstellfeder 20 in Richtung seiner Drehachse 9 verschoben, so greift die Rast 21 in die Rastaussparung 22 ein und hält den Stellhebel 8 gegen Drehung fest. Nach der Freigabe des Nockenelements 7 durch den Nockenfolger 17 wird der Stellhebel 8 durch die Rückstellfeder 20 in seine Ausgangslage zurückgeschoben, wodurch die Verrastung wieder gelöst wird.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Dekompressionsvorrichtung für einen Verbrennungsmotor mit einer Nockenwelle (1), die wenigstens einen Nocken (2) mit einem auf der Nockenwelle (1) gelagerten Nockenelement (7) aufweist, das zwischen einer Ruhestellung und einer über den Grundkreis (3) des Nockens (2) vorstehenden Arbeitsstellung anschlagbegrenzt verlagerbar ist, und mit einem durch Fliehkraft betätigbaren, das Nockenelement (7) gegen die Kraft einer Betätigungsfeder (14) in die Ruhestellung verlagernden Stelltrieb, dadurch gekennzeichnet, dass das an einem Stellhebel (8) vorgesehene Nockenelement (7) in einer stirnseitigen Nockenausnehmung (5) entlang einer ebenen Abflachung (6) gegenüber dem Grundkreis (3) zwischen der Arbeits- und der Ruhestellung verlagerbar ist und dass der Stellhebel (8), der auf der Nockenwelle (1) um eine zur Abflachung (6) senkrechte Achse (9) drehbar gelagert ist, ein gegensinnig zur Fliehkraft auf das Nockenelement (7) wirksames Fliehgewicht als Stelltrieb trägt.

2. Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (8) als zweiarmiger Flebel ausgebildet ist, dessen vom Nockenelement (7) abgekehrter Flebelarm einen die Nockenwelle (1) auf der Seite des Nockenelements (7) umgreifenden, als Fliehgewicht dienenden Lagerbügel (10) bildet.

3. Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenelement (7) an die Abflachung (6) andrückbar ist.

4. Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Abflachung (6) und dem gegen Federkraft an die Abflachung (6) andrückbaren Nockenelement (7) eine Rasteinrichtung für dessen Arbeitsstellung mit einer vorstehenden Rast (18) und einer einspringenden Rastaufnahme (19) vorgesehen ist.

5. Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (8) eine Rückstellfeder bildet.

6. Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (8) gegen die Kraft einer Rückstellfeder (20) entlang seiner Drehachse (9) verschiebbar ist.

7. Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem entlang seiner Drehachse (9) verschiebbaren Stellhebel (8) und der Nockenwelle (1) eine Rasteinrichtung für die Arbeitsstellung des Nockenelements (7) mit einer in Richtung der Drehachse (9) vorstehenden Rast (21) und einer die vorstehende Rast (21) aufnehmenden Rastaussparung (22) vorgesehen ist.