CH642429A5 - Hydraulische vorrichtung zum betaetigen von gaswechselventilen. - Google Patents

Hydraulische vorrichtung zum betaetigen von gaswechselventilen. Download PDF

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CH642429A5
CH642429A5 CH747479A CH747479A CH642429A5 CH 642429 A5 CH642429 A5 CH 642429A5 CH 747479 A CH747479 A CH 747479A CH 747479 A CH747479 A CH 747479A CH 642429 A5 CH642429 A5 CH 642429A5
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Wolfgang Fuhrmann
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    • F01L1/00—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear
    • F01L1/34—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift
    • F01L1/344—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear
    • F01L1/3442—Valve-gear or valve arrangements, e.g. lift-valve gear characterised by the provision of means for changing the timing of the valves without changing the duration of opening and without affecting the magnitude of the valve lift changing the angular relationship between crankshaft and camshaft, e.g. using helicoidal gear using hydraulic chambers with variable volume to transmit the rotating force
    • F01L2001/34423—Details relating to the hydraulic feeding circuit
    • F01L2001/34446—Fluid accumulators for the feeding circuit

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Vorrichtung zum Betätigen von Gaswechselventilen in Brennkraftmaschinen oder Motorkompressoren, mit einem Betätigungskolben, der dazu bestimmt ist, jeweils jedem Gaswechselventil zugeordnet zu werden, und der über eine mit Steuerflüssigkeit gefüllte Steuerleitung von einem durch einen Nocken betätigbaren Geberkolben entgegen der Kraft einer Schliessfeder verschiebbar ist, wobei an der höchsten Stelle der hydraulischen Vorrichtung Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit vorgesehen sind und ein den Geberkolben enthaltender Geberzylinder mit einer Einrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit in Verbindung steht.
Eine derartige Vorrichtung ist bereits durch die DE-PS 467 440 bekannt. Bei ihr fördert der Geberkolben mehr Steuerflüssigkeit zum Betätigungszylinder, als der Betätigungszylinder zum Öffnen des Gaswechselventils benötigt. Die zu viel geförderte Steuerflüssigkeit drückt ein oben im Betätigungszylinder vorgesehenes Abströmventil auf und gelangt so über eine Ableitung wieder zum Vorratsbehälter. Auf diese Weise erfolgt bei jedem Ventilhub eine Entlüftung der Steuerflüssigkeit, und gleichzeitig wird eine zu starke Erwärmung derselben vermieden. Kurz bevor der Geberkolben nach einer Hubbewegung durch eine zusätzliche
Schliessfeder wieder seine Ruhestellung erreicht, öffnet er ein im Geberzylinder angebrachtes Saugventil, wodurch das gesamte hydraulische System wieder mit Steuerflüssigkeit gefüllt wird.
Durch das dauernde Öffnen und Schliessen des Abströmventils und des Saugventils wird das gesamte hydraulische System laufend wechselweise angezapft, was zu gefährlichen Schwingungen in der Steuerflüssigkeitssäule führen kann, eine Erscheinung, wie sie auch bei Steuerkanten, die von Kolben geöffnet oder geschlossen werden, oder bei über Abzweigleitungen angeschlossenen Speichern sehr oft festzustellen ist. Durch derartige Schwingungen wird vielfach die gesamte Steuerung, zumindest jedoch ihr präzises Funktionieren, gestört. Weiter hat die beschriebene Vorrichtung noch den Nachteil, dass der Geberkolben nach Beendigung eines Arbeitshubes wegen der fehlenden Steuerflüssigkeitsmenge nicht von selbst seine Endstellung einnimmt. Es muss aber daher zusätzlich zur Ventilschliessfeder im Geberzylinder eine weitere Schliessfeder vorgesehen werden.
Ferner ist durch die DE-AS 1 264 857 eine ähnliche hydraulische Vorrichtung bekannt, bei der jedoch keine Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit vorgesehen sind. Die Einrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit steht ebenfalls mit dem Geberzylinder in Verbindung und dient gleichzeitig zur Änderung der Ventilsteuerzeiten, indem der Druck der zugeführten Steuerflüssigkeit verändert wird. Im einzelnen besteht sie aus einem am Geberzylinder angebrachten Rückschlagventil, welches letztlich vom Geberkolben gesteuert wird, einem Druckbehälter, der durch eine Pumpe vom Vorratsbehälter aus mit Steuerflüssigkeit gefüllt wird, und aus einem in einer Rücklaufleitung eingebauten Überströmventil.
Auch bei dieser Vorrichtung besteht die Gefahr, dass im hydraulischen System Schwingungen auftreten, da der Geberkolben gleichzeitig als Steuerkante dient, und bei auftretenden Leckverlusten sowie bei Druckänderungen wird das Rückschlagventil plötzlich geöffnet und wieder geschlossen. Weiter entsteht eine schwingungsanregende Anzapfung des hydraulischen Systems allein schon deshalb, weil das Rückschlagventil am Geberzylinder angebaut ist und diesen daher nicht unmittelbar an seiner Wandung abschliesst.
Bei den beschriebenen Vorrichtungen handelt es sich um einfache «Auf-Zu»-Steuerungen, das heisst, das jeweilige Gaswechselventil wird in einem bestimmten Rhythmus voll geöffnet und wieder ganz geschlossen. Nun ist es jedoch bekannt, dass beispielsweise das Anlassverhalten und das Teillastverhalten bei luftverdichtenden Brennkraftmaschinen günstig beeinflusst wird, wenn man den Hub der Einlassventile während des Betriebes verändern kann. Auch eine Verringerung des Hubes der Auslassventile ist vielfach erwünscht und zwar zum Abbremsen des Motors. Einrichtungen dieser Art sind bei hydraulischen Ventilsteuerungen selbstverständlich ebenfalls bereits bekannt, doch weisen diese durchwegs noch mehr Anzapfungen des hydraulischen Systems und insbesondere mehr Steuerkanten auf, so dass das Auftreten von Schwingungen im gesamten System praktisch nicht mehr zu vermeiden ist. Aus diesem Grunde wird hier vermieden, solche bekannte Steuerungen zu beschreiben.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine hydraulische Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend weiterzubilden, dass der Hub des Gaswechselventils während des Betriebes stufenlos in einem weiten Bereich verstellbar ist, ohne dass die Gefahr des Auftretens von Schwingungen im hydraulischen System besteht, so dass unter allen Umständen ein störungsfreier Betrieb gesichert ist.
Nach der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit als permanente
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Entlüftungsmittel ausgebildet sind, dass eine die Menge der Steuerflüssigkeit im hydraulischen System während des Betriebes bestimmende, in einer Ablaufleitung angeordnete, einstellbare Drossel vorgesehen ist und dass der den Geberkolben betätigende Nocken einen Vornocken und einen Nachnocken aufweist.
Durch die permanente Entlüftung kann nicht nur eine sichere Entgasung der Steuerflüssigkeit erreicht werden, es entstehen dadurch auch keinerlei Schwingungen im Hydrauliksystem. Die Entlüftung kann im wesentlichen aus einer einen sehr engen Durchtrittsquerschnitt aufweisenden Drossel bestehen, die zweckmässigerweise an der höchsten Stelle der Steuerleitung zwischen dem Geberzylinder und dem Betätigungszylinder angebracht wird, wobei die Steigung der Steuerleitung von beiden Zylindern aus möglichst gleichmässig sein soll. Versehen ist die Drossel mit bekannten Vorrichtungen zum Vermeiden von Verstopfungen durch feste Bestandteile, und es ist ihr schliesslich ein Steuerflüssigkeitsabschneider für die in Spuren austretende Steuerflüssigkeit nachgeschaltet, welche schliesslich über eine Ablaufleitung wieder in den Vorratsbehälter zurückgeleitet wird.
Durch die einstellbare Drossel kann dem hydraulischen System mehr oder weniger Steuerflüssigkeit entzogen werden, wodurch der Hub des Gaswechselventils stufenlos regulierbar ist. Die durch die Drossel abgeführte Steuerflüssigkeit gelangt ebenfalls durch eine Ablaufleitung, die zur Unterdrückung einer Schaumbildung als Beruhigungsstrecke dient, wieder in den Vorratsbehälter, wobei unmittelbar hinter der Drossel zum Schutz gegen ein unbeabsichtigtes Rücksaugen von Steuerflüssigkeit oder Luft in das hydraulische System ein Rückschlagventil eingebaut ist. Durch diese Anordnung kann es keinerlei Einfluss auf das Geschehen in der Steuerleitung, insbesondere bezüglich der Erregung von Schwingungen, haben.
Der am Nocken vorgesehene Vornocken veranlasst die Kompression der Steuerflüssigkeit in der Steuerleitung, welche erforderlich ist, um das Gaswechselventil entgegen der Kraft der Ventilschliessfeder zu öffnen. Die Kompression erfolgt vor dem eigentlichen Eröffnungsvorgang des Gaswechselventils langsam genug, um auch in dieser Beziehung ein Anregen von Schwingungen zu vermeiden. Ebenso und aus dem gleichen Grund wird der Druck, der nach dem Schliessen des Gaswechselventils in der Steuerleitung noch herrscht, durch den Nachnocken langsam abgebaut.
Das unvermeidliche Nachfüllen von Steuerflüssigkeit, welches allein schon wegen der Leckverluste bei allen hydraulischen Systemen erforderlich ist, kann in bekannter Weise an der Stelle erfolgen, an der die grösste Gefahr für die Bildung eines Unterdruckes besteht, das ist im Geberzylinder. Dank des Vornockens und des Nachnockens kann das Beschleunigungsgeschehen in der Steuerleitung so entschärft werden, dass das Nachfüllventil keine Schwingungen anregen kann. Damit auch keine Schwingungen erregende Anzapfung entsteht, kann das Nachfüllventil zusätzlich direkt in den Geberzylinder integriert werden. Ansonsten besteht die Verrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit wie bekannt aus einem Vorratsbehälter, einer Pumpe, einem
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Überströmventil und einem Speicher. Diese Teile können in der Steuerleitung keine Schwingungen erzeugen, weil sie durch das Nachfüllventil von dieser abgeschlossen sind. Zu erwähnen wäre noch, dass als Steuerflüssigkeit zweckmässigerweise Öl verwendet wird.
Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert.
Die einzige Figur zeigt die gesamte Steuerung für ein Gaswechselventil rein schematisch.
Auf einer Nockenwelle 1 ist ein Nocken 2 befestigt, für dessen Form der Grundkreis 3 massgebend ist. Der Grundkreis 3 wird bis auf einen Kreis 4 verkleinert, wodurch die Übergänge vom Kreis 4 auf den Grundkreis 3 je einen Vornocken 5 und einen Nachnocken 6 bilden.
Der Nocken 2 arbeitet mit einem in einem Geberzylinder 7 verschiebbar gelagerten Geberkolben 8 zusammen. Vom Geberzylinder 7 aus führt eine Steuerleitung 9 zu einem Betätigungszylinder 10, in dem ein Betätigungskolben 11 vorgesehen ist, der auf ein in einer Führung 12 verschiebbares, durch eine Ventilschliessfeder 13 in Schliessstellung gehaltenes Gaswechselventil 14 einwirkt.
Zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit in das beschriebene hydraulische System ist im Geberzylinder 7 ein Nachfüllventil 15 integriert, welchem durch eine Nachfüllvorrichtung, bestehend aus einem Vorratsbehälter 16, einer Pumpe 17, einem Überströmventil 18 und einem Speicher 19 über eine Leitung 20 die erforderliche Steuerflüssigkeit zugeführt wird.
An der höchsten Stelle der Steuerleitung 9 ist eine aus einer Drossel 21 mit sehr engem Durchtrittsquerschnitt und einem nachgeschalteten Steuerflüssigkeitsabscheider 22 bestehende permanente Entlüftung der Steuerflüssigkeit vorgesehen, durch die Schwingungen im gesamten System vermieden werden. Die in Spuren auftretende Steuerflüssigkeit im Abscheider 22 wird durch eine Ablaufleitung 23 wieder in den Vorratsbehälter 16 zurückgebracht.
Unmittelbar neben der Drossel 21 ist in dem beschriebenen Beispiel eine ihren Durchtrittsquerschnitt verändernde einstellbare Drossel 24 angeordnet, welche zur Einstellung des jeweils gewünschten Hubes des Gaswechselventils 14 dient. Je mehr Steuerflüssigkeit durch die einstellbare Drossel 14 abgeführt wird, desto kleiner wird der Hub des Gaswechselventils 14. Die abgeführte Steuerflüssigkeit wird über eine eine Beruhigungsstrecke aufweisende Ablaufleitung 25 in' den Vorratsbehälter 16 geleitet, wobei es sinnvoll erscheint, der einstellbaren Drossel 24 ein Rückschlagventil 26 nachzuschalten, um bei einem evtl. Ausfall der Pumpe 17 ein Rücksaugen von Luft oder Steuerflüssigkeit in der Steuerleitung 9 zu vermeiden.
Schliesslich sei noch erwähnt, dass die Drossel 21 für die permanente Entlüftung und die einstellbare Drossel 24 für die Einstellung des Ventilhubes in der Praxis zu einer konstruktiven Einheit zusammengefasst werden kann, was in der Figur lediglich der besseren Übersicht wegen unterlassen wurde. Selbstverständlich kann die einstellbare Drossel 24 auch an jeder anderen Stelle des hydraulischen Systems, beispielsweise am Betätigungszylinder 10 angeordnet sein.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

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1. Hydraulische Vorrichtung zum Betätigen von Gaswech-selventilen in Brennkraftmaschinen oder Motorkompressoren, mit einem Betätigungskolben, der dazu bestimmt ist, jeweils jedem Gas wechsel ventil zugeordnet zu werden, und der über eine mit Steuerflüssigkeit gefüllte Steuerleitung von einem durch einen Nocken betätigbaren Geberkolben entgegen der Kraft einer Schliessfeder verschiebbar ist, wobei an der höchsten Stelle der hydraulischen Vorrichtung Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit vorgesehen sind und ein den Geberkolben enthaltender Geberzylinder mit einer Einrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zum Entlüften der Steuerflüssigkeit als permanente Entlüftungsmittel (21,22) ausgebildet sind, dass eine die Menge der Steuerflüssigkeit im hydraulischen System während des Betriebes bestimmende, in einer Ablaufleitung (25) angeordnete einstellbare Drossel (24) vorgesehen ist und dass der den Geberkolben (8) betätigende Nocken (2) einen Vornocken (5) und einen Nachnocken (6) aufweist.
2. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die permanenten Entlüftungsmittel aus einer Drossel (21) und einem nachgeschalteten Steuerflüssigkeitsabscheider (22) bestehen, und dass der Steuerflüssigkeitsabscheider (22) mit einer weiteren Ablaufleitung (23) verbunden ist.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der einstellbaren Drossel (24) ein ein Rücksaugen von Steuerflüssigkeit und/oder Luft in die Steuerleitung (9) verhinderndes Rückschlagventil (26) in der Ablaufleitung (25) angeordnet ist.
4. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Nachfüllen von Steuerflüssigkeit aus einem Vorratsbehälter ( 16), einer Pumpe (17), einem Überströmventil (18), einem Speicher (19) und einem zum Vermeiden einer Anzapfung im Geberzylinder (7) eingebauten Nachfüllventil (15) besteht und dass das Nachfüllventil (15) in keiner Stellung des Geberkolbens (8) von diesem abgeschlossen wird.
5. Hydraulische Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Steuerflüssigkeit Öl verwendet wird.
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