DE10030654B4

DE10030654B4 - Vorrichtung zur Dekompression einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE10030654B4
Application number: DE2000130654
Authority: DE
Inventors: Dieter Schmidt; Dipl.-Ing. Ventker Kai; Franz Huschka; Dipl.-Ing. Thomas (FH) Roemmer
Original assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2000-06-23
Filing date: 2000-06-23
Publication date: 2014-12-11
Anticipated expiration: 2020-06-24
Also published as: DE10030654A1

Abstract

Vorrichtung (1) zur Dekompression einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine, mit einem Ventilausheber (4), einem Fliehgewicht (13), einem Zustellmittel (18) für das Fliehgewicht (13), einer Nockenwelle (2) mit einem Nocken (5) und einem Antriebsrad (3) für die Nockenwelle (2), das axial an den Nocken (5) angrenzt, oder Vorrichtung (1) mit mehreren der genannten Bauteile, wobei das Antriebsrad (3) eine parallel zur Nockenwellenachse angeordnete Achse (14) hat, auf der das Fliehgewicht (13) verschwenkbar befestigt und unterhalb einer Schaltdrehzahl vom Zustellmittel (18) derartig eingedreht ist, dass ein Hubabschnitt (10) des mit dem Fliehgewicht (13) kommunizierenden Ventilaushebers (4) in einer Laufbahn (6) des Nockens (5) oder axial neben dieser erhöht verläuft und wobei das Fliehgewicht (13) oberhalb einer Schaltdrehzahl über Fliehkraftverlagerung derartig entgegen einer Kraft des Zustellmittels (18) ausgedreht ist, dass der Hubabschnitt (10) nicht die Laufbahn (6) überragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilausheber (4) als drehbar auf der Nockenwelle (2) gelagerte sowie axial zwischen dem Antriebsrad (3) und dem Nocken (5) verlaufende Scheibe ausgebildet ist, deren einen Grundkreis des Nockens (5) überragender Hubabschnitt (10) als nockenartiger Ansatz am Außenmantel (24) des Ventilaushebers (4) hergestellt ist und wobei eine dem Antriebsrad (3) zugewandte Stirnseite (8) des Ventilaushebers (4) eine Eingriffsfläche (9) für das Fliehgewicht (13) hat.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dekompression einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine, mit einem Ventilausheber, einem Fliehgewicht, einem Zustellmittel für das Fliehgewicht, einer Nockenwelle mit einem Nocken und einem Antriebsrad für die Nockenwelle, das axial an den Nocken angrenzt, bzw. betrifft die Erfindung eine Vorrichtung mit mehreren der genannten Bauteile, wobei das Antriebsrad eine parallel zur Nockenwellenachse angeordnete Achse hat, auf der das Fliehgewicht verschwenkbar befestigt und unterhalb einer Schaltdrehzahl vom Zustellmittel derartig eingedreht ist, dass ein Hubabschnitt des mit dem Fliehgewicht kommunizierenden Ventilaushebers in einer Laufbahn des Nockens bzw. axial neben dieser erhöht verläuft und wobei das Fliehgewicht oberhalb einer Schaltdrehzahl über Fliehkraftverlagerung derartig entgegen einer Kraft des Zustellmittels ausgedreht ist, dass der Hubabschnitt nicht die Laufbahn überragt.
Hintergrund der Erfindung
Eine Vorrichtung zur Dekompression einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine ist abgesehen von der DE 42 21 394 A1 und der DE 15 76 262 A auch aus der als gattungsbildend betrachteten US-PS 5,085,184 bekannt. Das Fliehgewicht besteht aus einem verschwenkbar in einem Nockenwellenrad gelagerten Fliehkrafthebel. Dieser wirkt einenends auf einen Hebelarm eines drehbaren Ventilaushebers ein und ist entgegen der Fliehkraftrichtung über eine Feder beaufschlagt. Der Ventilausheber hat im Bereich seines Drehzentrums ein Hubsegment für einen Nockenfolger.
Nachteilig ist es bei dem vorbekannten Stand der Technik, dass dieser relativ kompliziert aufgebaut ist. Somit ist mit Montageproblemen sowie relativ hohen Stückkosten zu rechnen. Zum anderen lässt sich, aufgrund der aufwändigen Kinematik, die Schaltdrehzahl zum Zu- oder Abstellen des Ventilaushebers nur schwierig einstellen.
Aufgabe der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der vorgenannten Art zu schaffen, bei welcher die zitierten Nachteile beseitigt sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.
Demnach ist der Ventilausheber als drehbar auf der Nockenwelle gelagerte sowie axial zwischen dem Antriebsrad und dem Nocken verlaufende Scheibe ausgebildet, deren den Grundkreis des Nockens überragender Hubabschnitt als nockenartiger Ansatz am Außenmantel des Ventilaushebers hergestellt ist und wobei eine dem Antriebsrad zugewandte Stirnseite des Ventilaushebers eine Eingriffsfläche für das Fliehgewicht hat.
Durch diese Maßnahmen ist eine relativ einfach aufgebaute Dekompressionsvorrichtung geschaffen, bei der die eingangs beschriebenen Nachteile beseitigt sind. Sie lässt sich leicht montieren und liegt relativ kostengünstig vor. Anstelle des vorgeschlagenen Antriebsrades zur Anordnung des Fliehgewichts kann auch ein anderer, nockenwellenfester Bauraum vorgesehen sein. Vorteilhaft ist es, dass der scheibenartige Ventilausheber sich leicht in bisherige Ventiltriebskonzepte einbauen lässt. Aufgrund der vorgeschlagenen Fliehkraftregelung kann auf zusätzliche Hilfsenergien verzichtet werden. Unterhalb der definierten Schaltdrehzahl ist der Ventilausheber über das klinkenartige Fliehgewicht an einem Verdrehen verhindert, wodurch der Hubabschnitt vom Nockengegenläufer überfahren werden kann.
Vorzugsweise soll eine einenendige Stirnseite des klinkenartigen Fliehgewichts eine Mitnehmerfläche für eine vom Ventilausheber ausgehende Eingriffsfläche aufweisen. Denkbar sind jedoch auch separat am Fliehgewicht angeordnete Mitnehmerelemente, welche formschlüssig mit der Eingriffsfläche des Ventilaushebers in Eingriff bringbar sind.
Vorgeschlagen ist es in Konkretisierung der Erfindung, das Antriebsrad nockenseitig bzw. den Ventilausheber antriebsradseitig mit einer ringförmigen Aussparung zu versehen. Aufgrund dieser Maßnahme wird mit hoher Wahrscheinlichkeit ein „Haften” des Ventilaushebers am Nocken oberhalb der definierten Schaltdrehzahl aufgrund adhäsiver Kräfte, beispielsweise durch einen Ölfilm zwischen den vorgenannten Elementen, vermieden. Dieses „Haften” würde schlimmstenfalls dazu führen, dass der Hubabschnitt des Ventilaushebers oberhalb der Schaltdrehzahl im geometrischen Schatten der Nockenerhebung verharren und somit nicht mehr unterhalb der Schaltdrehzahl für einen Dekompressionsvorgang zur Verfügung stehen würde.
Sollte sich der Hubabschnitt des Ventilaushebers wider Erwarten in dem geometrischen Schatten befinden und der Drehzahlbereich unterhalb der definierten Schaltdrehzahl erreicht werden, so wird dieser Hubabschnitt aufgrund der Massenträgheit des Ventilaushebers wieder in seine Anschlagposition am Fliehgewicht gebracht.
Alternativ kann dieses Problem nach einer zweckmäßigen Fortbildung der Erfindung auch dadurch gelöst werden, dass der Ventilausheber mit insgesamt zwei sich diametral gegenüberliegenden Hubabschnitten versehen ist. Zweckmäßigerweise sollen diese Hubabschnitte eine gleiche Geometrie aufweisen. Somit ist garantiert, dass stets einer der Hubabschnitte den Grundkreis des Nockens radial überragt und vom Gegenläufer mitgeschleppt werden kann.
Vorgeschlagen ist es zudem, das Zustellmittel für das Fliehgewicht als wenigstens ein Federmittel wie eine Blatt- oder Schraubenfeder bzw. einen Federdraht auszubilden. Dieses wirkt dann entgegen der Fliehkraftrichtung auf das Fliehgewicht nach innen ein und stützt sich beispielsweise an einem Innenrand des Antriebsrades ab. Denkbar ist es auch, im Bereich der Achse für das Fliehgewicht eine Spiralfeder o. ä. zu applizieren.
Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist es, dass der Hubabschnitt des Ventilaushebers im Dekompressionsfall vom Nockengegenläufer nicht, aufgrund der Sperrwirkung durch das klinkenartige Fliehgewicht, zurückgedrückt werden kann. Da der Ventilausheber mit Hubabschnitt vorzugsweise stirnseitig unmittelbar an den entsprechenden Nocken angrenzt, muss der Nockengegenläufer so angeordnet sein, dass er in Axialrichtung gesehen den Nocken geringfügig in Richtung zum Antriebsrad mit seiner Gegenlauffläche überragt.
Der erfindungsgemäß vorgeschlagene Dekompressionsmechanismus kann beispielsweise einem Nocken zur Beaufschlagung eines Auslassventils zugeordnet werden. Vorgesehen ist es ebenfalls, den Nocken als kombinierten Ein- und Auslaßnocken auszubilden, welcher dann die erfindungsgemäße Vorrichtung besitzt.
Vorzugsweise soll die vorschlagsgemäße Vorrichtung in 4-Takt-Brennkraftmaschinen eingebaut werden, welche beispielsweise in Kleingeräten wie Kettensagen, Rasenmähern u. ä. Anwendung finden. Jedoch ist ein Einbau in sämtlichen ventilgesteuerten Hubkolbenbrennkraftmaschinen vorgesehen, um den Anlassvorgang bis zum Erreichen einer Nenndrehzahl zu vereinfachen.
Kurze Beschreibung der Zeichnung
Die Erfindung ist zweckmäßigerweise anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
1 in einer Explosivdarstellung den erfindungsgemäßen Mechanismus;
2, 3 eine Seitenansicht auf das Antriebsrad mit Fliehgewicht, wobei 2 den Zustand oberhalb der Schaltdrehzahl zeigt und 3 das Fliehgewicht im eingerückten Zustand unterhalb der Schaltdrehzahl offenbart und
4 eine Ansicht eines alternativ ausgebildeten Ventilaushebers.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
1 zeigt eine Vorrichtung 1 zur Dekompression einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine. Auf die prinzipielle Wirkungsweise einer solchen Vorrichtung 1 soll an dieser Steife nicht weiter eingegangen werden, weil diese der Fachwelt ausreichend bekannt ist.
Die Vorrichtung 1 besteht aus einer Nockenwelle 2 mit einem nockenwellenfesten Antriebsrad 3. An das Antriebsrad 3 schließt sich, in Nockenwellenrichtung gesehen, ein als Scheibe ausgebildeter Ventilausheber 4 an. Dieser ist drehbar auf der vorgenannten Nockenwelle 2 angeordnet. In Axialrichtung gesehen ist dem Ventilausheber 4 ein Nocken 5, beispielsweise ein Auslaßnocken, nachgelagert. Dieser hat eine Laufbahn 6 für einen nicht näher dargestellten Nockengegenläufer, wie beispielsweise einen Stößel oder ein hebelartiges Element. Zeichnerisch offenbart ist ein weiterer Nocken 7, welcher ein Einlassnocken sein kann.
Im Bereich seiner dem Antriebsrad 3 zugewandten Stirnseite 8 hat der Ventilausheber 4 eine Eingriffsfläche 9 (siehe 2, 3). Diese ist hier als zahnartiger Radialvorsprung gefertigt. Des Weiteren weist der Ventilausheber 4 einen Hubabschnitt 10 auf, welcher so ausgebildet ist, dass er einen Grundkreis 11 des Nockens 5 auf jeden Fall überragt.
Wie in den 2, 3 offenbart, ist in eine Aussparung 12 des Antriebsrades 3 ein hebelartiges Fliehgewicht 13 eingebaut. Dieses verläuft einenends auf einer mit dem Antriebsrad 3 fest verbundenen Achse 14. – Denkbar ist es auch, die Achse 14 vom Fliehgewicht 13 ausgehen zu lassen und in einer Bohrung des Antriebsrades 3 zu lagern. – Das Fliehgewicht 13 hat an seinem der Achse 14 abgewandten Ende eine Mitnehmerfläche 15 für einen Kontakt mit der Eingriffsfläche 9 des Ventilaushebers 4.
Radial nach innen ist das Fliehgewicht 13 über ein Zustellmittel 18 verschwenklich beaufschlagt. Dieses ist hier als Federblech ausgebildet. Es ist im Bereich seines Mittelstücks 19 in Kontakt mit einem Außenmantel 20 des Fliehgewichts 13. Dabei ist das Zustellmittel 18 im Bereich seines einen Endes 17 an einem Innenrand 21 des Antriebsrades 3 abgestützt. im Bereich seines anderen Endes 16 verläuft das Zustellmittel 18 U-förmig um das Fliehgewicht 13.
In 2 ist die Vorrichtung 1 in ihrem Zustand gezeigt, welcher oberhalb der definierten Schaltdrehzahl vorliegt. Das bedeutet, dass das klinkenartige Fliehgewicht 13 mit seiner Mitnehmerfläche 15 außer Kontakt von der zahnartigen Eingriffsfläche 9 des Ventilaushebers 4 ist.
3 hingegen offenbart den Zustand, wie er unmittelbar vor Start der Brennkraftmaschine und somit unterhalb der definierten Schaltdrehzahl vorliegt. Dabei ist das Fliehgewicht 13 mit seiner Mitnehmerfläche 15 mit der Eingriffsfläche 9 gekoppelt. Aufgrund dieser Kopplung wird der Ventilaushebers 4 mit Hubabschnitt 10 zwangsweise gegenüber der Nockenwelle positioniert (siehe auch 1) zwangsweise in die Laufbahn 6 des Nockens 5 gedrückt. Überfährt nun der zeichnerisch nicht offenbarte Nockengegenläufer relativ gesehen die Laufbahn 6 des Nockens 5 unterhalb dieser Schaltdrehzahl, so wird er hier im Grundkreisbereich geringfügig angehoben. Die erwünschte Dekompression ist somit mit einfachen Mitteln realisiert. Es muss nur geringfügig Verdichtungsarbeit geleistet werden und die Brennkraftmaschine erreicht sehr schnell einen stabilen Betriebszustand.
Mit steigender Drehzahl wird über Fliehkraftwirkung das Fliehgewicht 13 immer weiter radial nach außen verschwenkt. Ist die definierte Schaltdrehzahl erreicht, so ist die Mitnehmerfläche 15 (siehe 4) vollkommen außer Eingriff von der Eingriffsfläche 9. Der Ventilausheber 4 ist frei beweglich auf der Nockenwelle 2 gelagert. Der Hubabschnitt 10 des Ventilaushebers 4 verläuft somit solang vor dem Nockengegenläufer, bis der Nocken 5 mit seinem Nockenspitzenbereich in Kontakt zum Nockengegenläufer ist. Sodann taucht der Hubabschnitt 10 in die Erhebung des Nockens 5.
Da es denkbar ist, dass aufgrund adhäsiver Kräfte zwischen dem Ventilausheber 4 und dem Nocken 5, beispielsweise hervorgerufen durch einen Ölfilm, der Hubabschnitt 10 während des weiteren Betriebes der Brennkraftmaschine innerhalb der Erhebung des Nockens 5 verbleibt, können konstruktive Maßnahmen getroffen werden, um den vorgenannten Nachteil zu beheben. Zum einen ist es vorgesehen, eine Kontaktfläche zwischen dem Ventilausheber 4 und dem Nocken 5 drastisch zu verringern. Vorgeschlagen ist es daher, den Nocken 5 auf der Seite des Ventilaushebers 4 mit einer ringförmigen Aussparung 22 zu versehen. Letztere kann ebenfalls am Ventilausheber 4 appliziert sein. Somit liegt nur eine geringe Adhäsionsfläche vor.
Das vorgenannte Problem kann auch dadurch behoben werden, indem am Ventilausheber 4 ein weiterer Hubabschnitt 23 an dessen Außenmantel 24 positioniert wird. Dieser liegt zweckmäßigerweise dem ersten Hubabschnitt 10 spiegelbildlich gegenüber. Somit steht stets ein Hubabschnitt 10 oder 23 über den Grundkreis 11 des Nockens 5 hinaus und wird vom Gegenläufer mitgeschleppt. Befindet sich dieser nunmehr im Schatten der Erhebung des Nockens 5, so ragt der andere stets in dessen Grundkreis 11 und kann, sofern der Zustand unterhalb der Schaltdrehzahl erreicht ist, vom Nockengegenläufer überfahren werden.
Wird nur ein Ventilausheber 4 mit einem Hubabschnitt 10 verwendet, so ist aufgrund der Massenträgheit des Ventilaushebers 4 beim Abtouren der Brennkraftmaschine damit zu rechnen, dass dieser seinen Schatten im Bereich der Erhebung des Nockens 5 verlässt und mit seiner Eingriffsfläche 9 in Anschlagposition an der Mitnehmerfläche 15 kommt.
Bezugszeichenliste

1: Vorrichtung
2: Nockenwelle
3: Antriebsrad
4: Ventilausheber
5: Nocken
6: Laufbahn
7: Nocken
8: Stirnseite
9: Eingriffsfläche
10: Hubabschnitt
11: Grundkreis
12: Aussparung
13: Fliehgewicht
14: Achse
15: Mitnehmerfläche
16: anderes Ende
17: eines Ende
18: Zustellmittel
19: Mittelstück
20: Außenmantel
21: Innenrand
22: Aussparung
23: weiterer Hubabschnitt
24: Außenmantel

Claims

Vorrichtung (1) zur Dekompression einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine, mit einem Ventilausheber (4), einem Fliehgewicht (13), einem Zustellmittel (18) für das Fliehgewicht (13), einer Nockenwelle (2) mit einem Nocken (5) und einem Antriebsrad (3) für die Nockenwelle (2), das axial an den Nocken (5) angrenzt, oder Vorrichtung (1) mit mehreren der genannten Bauteile, wobei das Antriebsrad (3) eine parallel zur Nockenwellenachse angeordnete Achse (14) hat, auf der das Fliehgewicht (13) verschwenkbar befestigt und unterhalb einer Schaltdrehzahl vom Zustellmittel (18) derartig eingedreht ist, dass ein Hubabschnitt (10) des mit dem Fliehgewicht (13) kommunizierenden Ventilaushebers (4) in einer Laufbahn (6) des Nockens (5) oder axial neben dieser erhöht verläuft und wobei das Fliehgewicht (13) oberhalb einer Schaltdrehzahl über Fliehkraftverlagerung derartig entgegen einer Kraft des Zustellmittels (18) ausgedreht ist, dass der Hubabschnitt (10) nicht die Laufbahn (6) überragt, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilausheber (4) als drehbar auf der Nockenwelle (2) gelagerte sowie axial zwischen dem Antriebsrad (3) und dem Nocken (5) verlaufende Scheibe ausgebildet ist, deren einen Grundkreis des Nockens (5) überragender Hubabschnitt (10) als nockenartiger Ansatz am Außenmantel (24) des Ventilaushebers (4) hergestellt ist und wobei eine dem Antriebsrad (3) zugewandte Stirnseite (8) des Ventilaushebers (4) eine Eingriffsfläche (9) für das Fliehgewicht (13) hat.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsfläche (9) als Radialvorsprung wie ein Zahn hergestellt ist, wobei das Fliehgewicht (13) als balkenartig gekrümmte Klinke gefertigt ist, die einenends auf der Achse (14) verläuft und anderenends eine in Nockendrehrichtung liegende Mitnehmerfläche (15) für die Eingriffsfläche (9) wie ihre Stirnseite aufweist, welche unterhalb der Schaltdrehzahl an der Eingriffsfläche (9) anliegt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Zustellmittel (18) wenigstens ein Federelement wie ein Federdraht, eine Blatt- oder eine Schraubenfeder verwendet ist, wobei im Fall der Verwendung des Federdrahtes oder der Blattfeder dieses mit einem Mittelstück (19) an einem Außenmantel (20) des Fliehgewichts (13) anliegt, wobei es mit einem Ende (17) an einem Innenrand (21) des Antriebsrades (3) und mit einem anderen Ende (16) ebenfalls am Innenrand (21) in Kontakt oder mit dem anderen Ende (16) U-förmig um das Fliehgewicht (13) im Bereich dessen Achse (14) gebogen ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (5) auf der Seite des Ventilaushebers (4) bzw. der Ventilausheber (4) nockenseitig eine ringartige Aussparung (22) besitzen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diametral zum Hubabschnitt (10) des Ventilaushebers (4) ein weiterer Hubabschnitt (23) am Außenmantel (24) des Ventilaushebers (4) verläuft.