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Die
Erfindung betrifft eine Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung
der Ventilhublänge,
die Einstellung einer kontinuierlichen Schließung und einer kontinuierlichen Öffnung der
Ventile sowie für
die stufenlose Herstellung einer Phasenverschiebung der Ventilbetätigung während des
Betriebes einer Kraftmaschine.
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Dem
JP-Abstract
JP 601
84 911 A ist eine variable Hubventilsteuerung zu entnehmen,
die Verstellelemente beinhaltet, die in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
der Brennkraftmaschine aktivierbar sind. Hierbei ist ein ständiges Geschlossen-
und Offenhalten der Ventile nicht möglich.
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In
der
EP 0 717 174 A1 wird
ein Ventilbetätigungssystem
für Brennkraftmaschinen
beschrieben. Zwischen Nocken und Ventil, respektive Betätigungselement
für das
Ventil ist ein als Schwinghebel ausgebildeter Nockenfolger positioniert,
wobei die alternierende Bewegung mittels Rollen übertragen wird. Hierbei ist
ein ständiges
Geschlossen- und Offenhalten der Ventile nicht möglich.
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In
der
US 4,469,056 (siehe
z.B.
1) ist eine Hubventilsteuerung
beschrieben, die einen in einer Steuerwelle schwenkbaren Steuerhebel
aufweist, auf dessen Gelenkpunkt ein über einen Nockengleiteingriff
von einem Nocken angetriebener Schwinghebel gelagert ist, der eine
Kontaktfläche aufweist
(vgl.
3), in welche
eine entsprechende Gegenfläche
eines die Ventile betätigenden
Kipphebels eingreift. Derartige Hubventilsteuerungen sind als nächstliegender
Stand der Technik in Bezug auf die vorliegende Erfindung anzusehen.
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Die
angeführten
Druckschriften zeigen, daß bisher
große
technische Anstrengungen unternommen worden sind, Hubventilsteuerungen,
u.a. auch für
die stufenlose Veränderung
der Ventilhublänge, zu
entwickeln. Eine jede der genannten Druckschriften macht hierbei
von artverwandten Bauteilen, wie Nockenwellen, Nockenfolgern, Ventilstößeln, Schwing-
oder Kipphebeln usw. Gebrauch, die jedoch in unterschiedlicher Weise
zueinander gruppiert und ansteuerbar sind, so daß es bei der Zusammenschau
einzelner Merkmale einer oder mehrerer dieser Druckschriften zu
weiteren technischen Gebilden kommt, die jedoch nicht immer funktionsgerecht
sind. Keine der genannten Druckschriften für sich, noch deren Zusammenschau
erfüllt
die der Erfindung zugrunde liegenden objektiven Aufgaben bzw. Teilaufgaben,
die im folgenden weitergegeben werden:
- – keine
Veränderung
des Ventilspiels und keine Betätigung
des Ventils im Verlauf des Verstellvorganges;
- – Erzeugung
einer Phasenverschiebung der Ventilbetätigung;
- – geringe
Abmessungen und damit einhergehende geringe Massen der beteiligten
Bauteile (Stößel, Steuerwelle,
Ventilbetätigungshebel);
- – Realisierung
kurzer Verstellwege.
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Die
Aufgaben bzw. Teilaufgaben werden gem. Anspruch 1 gelöst durch
eine variable Hubventilsteuerung für mindestens ein Ventil einer
Kraftmaschine, wobei ein das mindestens eine Ventil betätigender,
auf dem Gelenkpunkt eines Ventilspiel-Ausgleichselementes gelagerter erster
Schwinghebel eine Rolle aufweist, die in eine kreisförmig nach
innen gewölbte
Kontaktfläche
eines über
eine Nockenrolle durch einen Nocken angetriebenen, in dem Gelenkpunkt
eines an einer Steuerwelle befestigten Stellhebels gelagerten zweiten
Schwinghebels eingreift, wobei die Radiuslänge der Kontaktfläche des zweiten
Schwinghebels sich aus der Summe des Abstandes von der Drehachse
der Steuerwelle zu der Drehachse des Gelenkpunktes auf dem Stellhebel und
der Radiuslänge
der Rolle des ersten Schwinghebels ergibt, der Abstand gleich der
Radiuslänge
ist, die sich aus der Summe der Radiuslänge des Nockengrundkreises
und der Radiuslänge
der Nockenrolle ergibt, die Abstandslinie, die Verbindungslinie, welche
die Drehachse des Nockens und die Drehachse der Nockenrolle durchläuft, sowie
die Verbindungslinie, die den Eingriffspunkt der Rolle auf der Kontaktfläche und
die Drehachse der Rolle durchläuft,
während
der Verstellbewegung immer parallel zueinander verlaufen, wenn sich
die Nockenrolle auf dem Nockengrundkreis befindet und die Rolle
des ersten Schwinghebels in die Kontaktfläche des zweiten Schwinghebels
eingreift, so daß durch
die hierbei erzielte parallel geführte Kreisbewegung des zweiten Schwinghebels
das Ventilspiel während
der Verstellbewegung konstant bleibt und durch den sich gleichzeitig
verändernden
Drehwinkel des Eingriffs der Nockenwelle in die Nockenbahn eine
stufenlose Phasenverschiebung der Ventilbetätigung erzielt wird.
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Die
Aufgaben bzw. Teilaufgaben werden darüber hinaus gem. Anspruch 15
gelöst
durch eine Hubventilsteuerung für
mindestens ein Ventil einer Kraftmaschine, wobei mindestens ein
das oder die Ventile direkt betätigender
Stößel eine
kreisförmig nach
außen
gewölbte
Kontaktfläche
aufweist, in die ein von einem Nocken über eine Nockenrolle angetriebener, in
dem Gelenkpunkt eines von einer Steuerwelle angetriebenen Stellhebels
gelagerter Schwinghebel mit einer kreisförmig nach innen gewölbten Kontaktfläche eingreift,
wobei die Radiuslänge
der Kontaktfläche
des Schwinghebels sich aus der Summe des Abstandes von der Drehachse
der Steuerwelle zu der Drehachse des Gelenkpunktes auf dem Stellhebel
und der Radiuslänge
der kreisförmigen
Kontaktfläche
des Stößels ergibt,
der Abstand gleich der Summe der Radiuslänge des Nockengrundkreises
und der Radiuslänge
der Nockenrolle ist sowie beide Abstandslinien und die den Eingriffspunkt
der Kontaktfläche
des Stößels auf
der Kontaktfläche
des Schwinghebels und den Mittelpunkt des Kreisbogens der Kontaktfläche des
Stößels durchlaufende
Verbindungslinie während
der Verstellbewegung immer parallel zueinander verlaufen, wenn die
Nockenrolle in den Nockengrundkreis und die Kontaktfläche des
Stößels in
die Kontaktfläche
des Schwinghebels eingreift, wodurch bei der hier erzielten parallel
geführten
Kreisbewegung des Schwinghebels das Ventilspiel während der
Verstellbewegung konstant bleibt und durch den sich gleichzeitig verändernden
Drehwinkel des Eingriffs der Nockenrolle in die Nockenbahn eine
stufenlose Phasenverschiebung der Ventilbetätigung erzielt wird.
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Die
Aufgaben bzw. Teilaufgaben werden schließlich gem. Anspruch 23 auch
gelöst
durch eine variable Hubventilsteuerung für mindestens zwei Ventile einer
Kraftmaschine, wobei ein bogenförmiger
oder t-förmiger,
von einem Nocken über
eine Nockenrolle angetriebener, in einem Gelenkpunkt eines von einer
Steuerwelle angetriebenen Stellhebels gelagerter Schwinghebel etwa
mittig eine Lagerung für eine
untere Achse zweier Gelenkstäbe
aufweist, wobei die Gelenkstäbe,
selbst über
ihre untere Achse angetrieben, mittels ihrer oberen Achse zwei beiderseitig
von dem bogenförmigen
oder t-förmigen Schwinghebel
angeordnete, jeweils auf einem Ventilspiel-Ausgleichselement gelagerte,
die Ventile betätigende
Schwinghebel über
eine etwa mittig in den Schwinghebeln angeordnete Lagerung antreiben, wobei
der Abstand von der Drehachse der oberen Achse zu der Drehachse
der unteren Achse der Gelenkstäbe,
der Abstand von der Drehachse der Steuerwelle zu der Drehachse des
Gelenkpunktes auf dem Stellhebel und der Abstand, der sich aus der Summe
der Radiuslänge
des Nockengrundkreises und der Radiuslänge der Nockenrolle ergibt,
eine einander gleich große
Länge aufweisen
und, wenn sich die Nockenrolle auf dem Nockengrundkreis befindet, alle
drei Systemlinien als Geraden, entlang derer diese Abstände ermittelt
werden, in den Verstellpositionen von der maximalen Ventilhublänge bis
zu einem kontinuierlichen Schließen der Ventile parallel zueinander
verlaufen, so daß durch
die hierbei vorhandene parallel geführte Kreisbewegung des bogenförmigen oder
t-förmigen
Schwinghebels während
einer Vestellbewegung ein Stillstand des Schwinghebels bewirkt wird,
somit das Ventilspiel konstant bleibt und durch den sich gleichzeitig
verändernden
Drehwinkel des Eingriffs der Nockenrolle in die Nockenbahn eine stufenlose
Phasenverschiebung der Ventilbetätigung erzielt
wird.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der nebengeordneten Hauptansprüche sind den zugehörigen Unteransprüchen zu
entnehmen.
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Mittels
mehrerer nebeneinander angeordneter Kipp-, Schwing- oder Winkelhebel,
die durch eigene, einander unterschiedliche Nocken angetriebenen werden,
können
durch ihre mittels der durch die Hubventilsteuerungen erfolgenden
wechselseitigen Aktivierung Einzelventile oder Ventilgruppen über einen gemeinsamen
oder über
einzelne Kipp-Schwing- oder
Winkelhebel betätigt
werden, wobei mittels der Verstelleinrichtungen der Hubventilsteuerungen
die Ventile mit unterschiedlichen Ventilhublängen und Ventilöffnungszeiten
betätigt
sowie auch Phasenverschiebungen der Ventilöffnungszeiten hergestellt werden
können.
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Darüber hinaus
können
durch die Hubventilsteuerungen die Ventilhublängen stufenlos von einer maximalen
Hublänge
bis auf ein kontinuierliches Schließen der Ventile und auch eine
kontinuierliche Öffnung
der Ventile eingestellt werden, deren Kipp- Schwing- oder Winkelhebel über parallel
geführte Kreiseingriffe
miteinander in Verbindung stehen. Durch ein im parallel geführten Kreiseingriff
erfolgendes Verschwenken der Kipp- Schwing- oder Winkelhebel mit
ihren in die Nockenbahn eingreifenden Nockenrollen oder Kontaktflächen können auf
einfache Weise stufenlos Phasenverschiebungen der Ventilbetätigung vorgenommen
werden, wie diese in üblicher
Weise mit aufwendigen Nockenwellenverstellern hergestellt werden.
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Durch
variable Ventilhublängen
und Ventilöffnungszeiten
sowie deren Phasenverschiebung, die durch die gemäß der Erfindung
gestalteten Hubventilsteuerungen ermöglicht werden, können bei nach
dem Viertaktverfahren arbeitenden Kraftmaschinen durch eine hierdurch
erfolgende Anpassung des Ansaugvorganges, des Expansionsvorganges und
der hier nachfolgenden Ventilüberschneidung, an
die Drehzahl- und Leistungsbereiche der Kraftmaschine angepasst,
eine Verbesserung des Verbrennungsprozesses und eine Verminderung
der Ladungswechselverluste herbeigeführt werden, wodurch der Treibstoffverbrauch
und der Schadstoffausstoß der
Kraftmaschine vermindert werden.
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Bei
Ottomotoren wird eine weitere Verminderung des Treibstoffverbrauches
und des Schadstoffausstoßes
der Kraftmaschine mittels einer drosselfreien Laststeuerung erzielt,
wobei die Einlassventile durch die gemäß der Erfindung gestalteten
Hubventilsteuerungen von einem kontinuierlichen Schließen stufenlos
bis zu einer maximalen Ventilhublänge eingestellt werden können. Durch
diese mögliche
Einstellung der Einlassventile entfallen die in den Ansaugrohren
für die
Regulierung der Luftmenge angeordneten Drosselklappen, wodurch der
den Wirkungsgrad der Kraftmaschine mindernde, durch die Drosselklappe
erzeugte Strömungswiderstand
im Ansaugrohr entfällt.
Da bei den gemäß der Erfindung gestalteten,
eine drosselfreie Laststeuerung herstellenden Hubventilsteuerungen
für ihre
Verstellung nur eine Drehbewegung auf eine Steuer- oder Schaltwelle
zu übertragen
ist, kann der Drehzahl- und Leistungsbereich der Kraftmaschine in
einfacher Weise durch einen Bowdenzug, durch ein Gestänge, durch einen
Stellmotor oder einen Stellzylinder eingestellt werden, wobei die
Steuer- oder Schaltwelle über
einen Bowdenzug oder über
ein Gestänge
von dem Fahrpedal direkt betätigt
werden kann, während
für den
Einsatz eines Stellmotors oder eines Stellzylinders an dem Fahrpedal
ein Signalgeber angeordnet ist, der für die Betätigung der Steuer- oder Schaltwelle
den Stellmotor oder den Stellzylinder über ein Steuergerät einstellt.
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Bei
Ottomotoren mit einer direkten Treibstoffeinspritzung, bei denen
eine Drosselklappe im Ansaugsystem entfallen kann, ist eine Reduzierung
der Hublänge
bei den Einlassventilen in den unteren Drehzahl- und Leistungsbereichen
dadurch vorteilhaft, dass durch die hierbei erfolgende Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
der Ansaugluft in dem Zylinder eine verbesserte Verwirbelung des
eingespritzten Treibstoffes bewirkt wird, wodurch der Verbrennungsprozess
verbessert wird.
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In
den unteren Drehzahl- und Leistungsbereichen der Kraftmaschine wird
mittels einer durch die Hubventilsteuerungen erfolgenden Abschaltung einzelner
Einlassventile der Zylinder durch die hierbei während des Ladungswechsels erzielten
höheren Geschwindigkeiten
der Gasströme
eine verbesserte Verwirbelung des Frischgases erzielt, wobei der
Verbrennungsprozess verbessert wird und hierdurch der Treibstoffverbrauch
und der Schadstoffausstoß der Kraftmaschine
vermindert werden.
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Bei
Kraftmaschinen mit einer höheren
Zylinderanzahl können
der Treibstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß der Kraftmaschine in den
unteren Drehzahl- und Leistungsbereichen durch die Abschaltung einzelner
Zylinder vermindert werden, wobei durch die Hubventilsteuerungen
ein kontinuierliches Schließen
aller Ventile der abzuschaltenden Zylinder eingestellt wird.
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Durch
eine wechselseitige Betätigung
von Ventilen, die mit Ansaug- und Abgaskanälen unterschiedlicher Länge verbunden
sind, kann die Kraftmaschine, den Gasschwingungen angepasst, über Ansaug-
und Abgaskanäle
verschiedener Länge
betrieben werden, wobei die Ansaugkanäle und die Ventilteller auch
unterschiedliche Durchmesser aufweisen können, wodurch der Gaswechsel
der Kraftmaschine positiv beeinflusst wird.
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Mittels
der gemäß der Erfindung
gestalteten Hubventilsteuerungen kann eine Erhöhung der Bremsleistung einer
Kraftmaschine durch eine unterschiedliche Betätigung der für den Gaswechsel
eingesetzten Ventile der Kraftmaschine erzielt werden. Hierfür sind mehrere
Arbeitsweisen und Ausführungsformen
der Hubventilsteuerungen aufgeführt.
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Eine
Erhöhung
der Bremsleistung einer Kraftmaschine kann mittels der Hubventilsteuerungen
durch eine bei einer unterbrochenen Treibstoffzufuhr erfolgenden,
verstärkten
Verwirbelung der Ansaugluft und des Abgases dadurch hergestellt
werden, dass einzelne Ventile eines Zylinders abgeschaltet, auf
eine geringe Ventilhublänge
oder auf eine kontinuierliche Öffnung
bei einer geringen Ventilhublänge
eingestellt werden. Durch eine Veränderung des Hubes der kontinuierlich
geöffneten
Ventile mit Unterstützung
einer einstellbaren Drosselklappe im Abgassystem kann die Bremsleistung
reguliert werden.
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Pneumatisch
oder hydraulisch angesteuerte Drosselventile, die im Zylinderkopf
angeordnet werden, um mittels der Herstellung eines Bypasses zu den
Auslassventilen eine erhöhte
Bremsleistung der Kraftmaschine zu bewirken, werden in einfacher
Weise dadurch ersetzt, dass ein oder mehrere Auslassventile eines
Zylinders der Kraftmaschine durch die Hubventilsteuerungen während des
Bremsbetriebes der Kraftmaschine kontinuierlich geöffnet werden, wobei
hier die Bremsleistung durch eine stufenlose Einstellung der Ventilhublänge geregelt
werden kann.
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Ausführungsbeispiele
der Hubventilsteuerungen sind in den Zeichnungen dargestellt:
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1 zeigt
eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, die einen von
einem Nocken angetriebenen und durch einen Stellhebel schwenkbaren
zweiten Schwinghebel aufweist, wodurch ein auf der Nockenbahn verstellbarer
Eingriff für
die Herstellung einer stufenlosen Phasenverschiebung der Ventilbetätigung erzielt
wird. Die Hubventilsteuerung weist einen ersten Schwinghebel auf,
der von dem zweiten Schwinghebel mittels eines verstellbaren Eingriffs
angetrieben wird und hierdurch die Ventile betätigt, wodurch die Ventilhublänge stufenlos
verändert,
ein kontinuierliches Schließen
und eine kontinuierliche Öffnung
der Ventile hergestellt werden.
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2, 3 u. 4 zeigen
eine Hubventilsteuerung in einer Raum sparenden Bauweise für den gleichzeitigen
Antrieb von zwei Ventilen.
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5 zeigt
eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, die einen von
einem Nocken angetriebenen und durch einen Stellhebel schwenkbaren
Schwinghebel aufweist, wodurch ein auf der Nockenbahn verstellbarer
Eingriff für
die Herstellung einer stufenlosen Phasenverschiebung der Ventilbetätigung erzielt
wird. Die Hubventilsteuerung weist einen Stößel auf, der von dem Schwinghebel
mittels eines verstellbaren Eingriffs angetrieben wird, wodurch die
Ventile mit einer stufenlos veränderlichen
Ventilhublänge,
einem kontinuierlichen Schließen
und einer kontinuierlichen Öffnung
betätigt
werden können.
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6 und 7 zeigen
eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung für den gleichzeitigen
Antrieb von zwei Ventilen, die einen von einem Nocken angetriebenen,
durch einen Stellhebel schwenkbaren, bügelförmigen Schwinghebel aufweist,
der über
zwei Gelenkstäbe
beiderseitig einen jeweils ein Ventil betätigenden Schwinghebel antreibt,
wodurch eine stufenlose Phasenverschiebung der Ventilbetätigung,
eine stufenlose Veränderung der
Ventilhublänge,
ein kontinuierliches Schließen und
eine kontinuierliche Öffnung
der Ventile hergestellt werden können.
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1 zeigt
eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, durch die während des
Betriebes der Kraftmaschine die Ventilhublänge stufenlos verändert, stufenlos Phasenverschiebungen
der Ventilbetätigung
vorgenommen, ein kontinuierliches Schließen und eine kontinuierliche Öffnung der
Ventile hergestellt werden können.
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Für die Betätigung der
Ventile 233 weist die Hubventilsteuerung einen zweiten
Schwinghebel 234 (im Folgenden auch nur als „Schwinghebel 234" bezeichnet) auf,
der an seinem einen Ende über
seine Nockenrolle 235 durch einen Nocken 236 angetrieben
wird und an seinem anderen Ende in einem Gelenkpunkt 237 eines
von einer Steuerwelle 238 angetriebenen, gabelförmigen,
etwa aus zwei Flachstäben
gefertigten Stellhebels 239 gelagert ist, der den Schwinghebel 234 mit
seinen Gabelholmen führt. Unter
dem Schwinghebel 234 ist ein erster Schwinghebel 240 (im
Folgenden auch nur als „Schwinghebel 240" bezeichnet) angeordnet,
der im Bereich der Nockenrolle 235 des Schwinghebels 234 auf
dem Gelenkpunkt 241 eines im Zylinderkopf angeordneten Ventilspiel-Ausgleichselementes 242 gelagert
ist und im Bereich des Gelenkpunktes 237 des Stellhebels 239 die
Ventile 233 über
die Kontaktfläche 243 betätigt. Um
ein Verschwenken des Schwinghebels 240 auf dem Gelenkpunkt 241 um
die Längsachse
des Ventilspiel-Ausgleichselementes 242 zu verhindern, weisen
die auf die Ventile 233 gerichteten Kontaktflächen 243 beiderseitig
angeordnete Führungsschienen 244 auf.
Der obere Schwinghebel 234 weist eine kreisförmig nach
innen gewölbte
Kontaktfläche 245 auf.
In diese Kontaktfläche 245 greift
eine etwa mittig auf dem unteren Schwinghebel 240 angeordnete Rolle 246 ein.
Für die
Herstellung eines Verstellvorganges wird der Schwinghebel 234 durch
den von der Steuerwelle 238 in Drehung versetzten Stellhebel 239 über den
Gelenkpunkt 237 hin und her bewegt Um das Ventilspiel während eines
Verstellvorganges in dem Verstellbereich von der maximalen Ventilhublänge bis
zu einem kontinuierlichen Schließen der Ventile 233 nicht
zu verändern,
wenn sich die Nockenrolle 235 auf dem Nockengrundkreis
befindet, ist zwischen dem Grundkreis des Nockens 236 und
der Nockenrolle 235 des Schwinghebels 234 sowie
zwischen der Rolle 246 des Schwinghebels 240 und
der Kontaktfläche 245 des
Schwinghebels 234 ein parallel geführter Kreiseingriff vorgesehen,
bei dem eine Parallelführung
für den
Schwinghebel 234 selbst und zwischen dem Schwinghebel 234 und
dem Schwinghebel 240 hergestellt ist. Bei dem parallel
geführten Kreiseingriff
verlaufen die Verbindungslinie der Drehachsen des Nockens 236 und
der Nockenrolle 235 sowie die Verbindungslinie der Drehachsen
der Steuerwelle 238 und des Gelenkpunktes 237 auf
dem Stellhebel 239 sowie die Verbindungslinie des Eingriffspunktes
der Rolle 246 auf der Kontaktfläche 245 des Schwinghebels 234 und
der Drehachse der Rolle 246 immer parallel zueinander,
wenn die Nockenrolle 235 in den Grundkreis des Nockens 234 eingreift.
Die Radiuslänge
R der während
eines Verstellvorganges erfolgenden Kreisbewegung der Nockenrolle 235 um die
Drehachse des Nockens 236 setzt sich aus der Radiuslänge R1 des
Grundkreises des Nockens 236 und der Radiuslänge R2 der
Nockenrolle 235 zusammen. Hierbei entspricht die Abstandslinie
L zwischen der Drehachse der Steuerwelle 238 und der Drehachse
des Gelenkpunktes 237 auf dem Stellhebel 239 der
Radiuslänge
R. Somit ist L = R = R1 + R2. Da die Kontaktfläche 245 des Schwinghebels 234 nach innen
gewölbt
ist, wird die Radiuslänge
R3 der Kontaktfläche 245 um
den Radius R4 der Rolle 246 vergrößert, damit auch der Schwinghebel 234 um
die Rolle 246 eine Kreisbewegung in der Radiuslänge R ausführen kann.
Somit ist R3 = R + R4. Durch diese Gestaltung der Hubventilsteuerung
wird eine Kraftübertragung
von dem Nocken 236 auf den die Ventile 233 betätigenden
Schwinghebel 240 erzielt, die weitgehend rechtwinkelig
zu den Längsachsen
der beiden Schwinghebel 234 und 240 erfolgt, wodurch während der
Kraftübertragung
zwischen beiden Schwinghebeln 234 und 240 nur
eine geringe Relativbewegung vorhanden ist und hierdurch die Rolle 246 in
vorteilhafter Weise nur mit einer geringen Drehbewegung beaufschlagt
wird.
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Der
Verstellweg des Gelenkpunktes 237 von dem Stellhebel 239 ist
durch die Stellpunkte A – D
unterteilt. Bewegt sich der Gelenkpunkt 237 von dem Stellpunkt
A in die Richtung des Stellpunktes C, wird der Ventilhublänge verkürzt. Hierbei
ist in dem Stellpunkt A die maximale Ventilhublänge, in dem Stellpunkt B eine
mittlere Ventilhublänge
und in dem Bereich des Stellpunktes C ein kontinuierliches Schließen der
Ventile 233 eingestellt. In dem Bereich des Stellpunktes
C, weist der Schwinghebel 234 eine sich an seine Kontaktfläche 245 anschließende, nach
außen gewölbte,
kreisförmig
um seine Drehachse verlaufende Kontaktfläche 247 auf, wodurch
bei einem erfolgenden Eingriff der Rolle 246 in die Kontaktfläche 247 keine
Hubbewegungen der Ventile 233 erzeugt werden. Hierbei bewegt
sich der Schwinghebel 234 mit seiner Nockenrolle 235 durch
den Eingriff des Nockens 236 und durch die Schwerkraft
aus dem Eingriffskreis des Nockens 236 und legt sich auf
dem Schwinghebel 240 ab. Hierdurch kann auf die Anordnung
einer Rückstellfeder
verzichtet werden. Für
die Herstellung einer kontinuierlichen Öffnung der Ventile 233 weist
der gabelförmige,
etwa aus zwei Flachstäben
gefertigte Stellhebel 239 Stellnasen 248 auf,
welche hierfür
durch ihren Eingriff in die Rolle 246 den Schwinghebel 246 bewegen,
wodurch die Ventile 233 betätigt werden, wenn sich der
Gelenkpunkt 237 des Stellhebels 239 in dem Bereich
des Stellpunktes D befindet. Durch eine Veränderung der Position der Stellnasen 248 auf
der Rolle 246 kann die Ventilhublänge der kontinuierlichen Öffnung stufenlos
eingestellt werden.
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Bei
dem Verstellen des Gelenkpunktes 237 des Stellhebels 239 zwischen
den Stellpunkten A – C bewegt
sich die Nockenrolle 235 des Schwinghebels 234 auf
der Eingriffsfläche
des Nockens 236, wodurch auf einfache Weise eine stufenlose
Phasenverschiebung der Ventilbetätigung
hergestellt wird und ein Nockenwellenversteller ersetzt wird. Hierbei
kann in vorteilhafter Weise, wenn die Kraftmaschine von dem Volllastbereich
in einen Teillastbereich gestellt wird, zum einen eine Verkürzung der
Ventilhublänge eingestellt
werden, wobei gleichzeitig bei den Einlassventilen das Schließen stufenlos
auf "früh" und bei den Auslassventilen
das Öffnen
stufenlos auf "spät" eingestellt werden.
Bei der in der 1 dargestellten Anordnung muss
sich hierfür
die Nockenwelle für
die Einlassventile gegen den Uhrzeigersinn und bei den Auslassventilen
im Uhrzeigersinn drehen. Hierdurch können die Hubventilsteuerungen
für die Einlass-
und Auslassventile gemeinsam durch eine etwa mittig angeordnete
Nockenwelle angetrieben werden, wenn, wie im Normalfall üblich, die
Einlass- und die Auslassventile zueinander auf der entgegengesetzten
Seite der Nockenwelle angeordnet sind, wobei hier bei einem Zylinderkopf,
der zwei Einlass- und zwei Auslassventile aufweist, ein mittig angeordneter
Schwinghebel etwa über
einen Waagebalken die Einlassventile betätigt und die Auslassventile
von zwei an den beiden Längsseiten
des mittleren Schwinghebels angeordneten Schwinghebeln betätigt werden.
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Durch
eine Anordnung der Hubventilsteuerung über Kopf kann diese in einem
Kurbelgehäuse angeordnet
werden, von wo der Schwinghebel 240 einen im Zylinderkopf
angeordneten Kipphebel über eine
Stößelstange
antreibt.
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2, 3 und 4 zeigen
eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, durch die während des
Betriebes der Kraftmaschine die Ventilhublänge stufenlos verändert, stufenlos
Phasenverschiebungen der Ventilbetätigung vorgenommen, ein kontinuierliches
Schließen
und eine kontinuierliche Öffnung
der Ventile hergestellt werden können,
wobei die Hubventilsteuerung das Prinzip der Kinematik der 1 aufweist,
jedoch gegenüber
der Hubventilsteuerung gemäß der 1 einen
verminderten Raumbedarf aufweist und für den gleichzeitigen Antrieb
von zwei Ventilen vorgesehen ist.
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Im
Gegensatz zu der Hubventilsteuerung gemäß 1 besitzt
der Schwinghebel 249 in 2, um den
Raumbedarf der Hubventilsteuerung zu vermindern, als Freiraum für den Nocken 250 mittig
eine Ausnehmung 251, welche die Erhebung des Nockens 250 berührungsfrei
durchläuft,
wobei der Schwinghebel 249 in dem Bereich der Ausnehmung 251 ein
in die Richtung des Nockens 250 geöffnetes, tragfähiges U-Profil
aufweist. Gemäß 4 besitzt die
Hubventilsteuerung unter dem Schwinghebel 249 für die Betätigung von
zwei Ventilen 252 einen weiteren hier in der Draufsicht
dargestellten, gabelförmigen
Schwinghebel 253, wobei der Schwinghebel 253 nur
von einem im Zylinderkopf angeordneten Ventilspiel-Ausgleichselement 254 beaufschlagt
wird. Da die Ventile 252 unterschiedlich hohe Kontaktflächen aufweisen
können,
die durch Fertigungstoleranzen, eine unterschiedliche Bearbeitung
der Ventilsitze und unterschiedliche Wärmedehnungen der Ventile 252 herrühren können, werden
unterschiedlich hohe Kontaktflächen
der Ventile 252 durch eine entsprechende Schrägstellung
des gabelförmigen
Schwinghebels 253 ausgeglichen, wobei der Schwinghebel 253 über eine
als Pendelrollenlager ausgebildete Rolle 255, von dem oberen
Schwinghebel 249 durch den Eingriff der Rolle 255 in
seine Kontaktfläche 256 angetrieben
wird. Als Rollen 255 können
anstelle der Pendelrollenlager auch Pendelkugellager und Kugelgelenke
eingesetzt werden. Der Außenring
der Rolle 255 weist für
seine hier erforderliche Längsführung einen
umlaufenden Führungsring 257 auf,
der in eine in die Kontaktfläche 256 des
oberen Schwinghebels 249 eingebrachte Längsnut 258 eingreift,
so dass über
die Rolle 255 der untere Schwinghebel 253 trotz seiner
Schrägstellung
von dem oberen Schwinghebel 249 ohne eine Kantenpressung
angetrieben werden kann. Der Außenring
der Rolle 255 kann anstelle eines Führungsringes eine umlaufende
Nut aufweisen, in die ein Führungssteg
der Kontaktfläche 256 des
oberen Schwinghebels 249 eingreift. Weiterhin kann der
Außenring
der Rolle 255 für
seine Längsführung an
seinen Stirnflächen
durch an beiden Seiten der Kontaktfläche 256 angeordnete
Führungsschienen
oder durch eigene, äußere Spurkränze geführt werden.
Die Rolle 255 kann auch einen balligen Außenring
aufweisen, der in einer entsprechend ausgebildeten Hohlkehle der
Kontaktfläche 256 des
oberen Schwinghebels 249 längs geführt ist. Die Ventile 252 werden
von dem unteren Schwinghebel 253 für die Erzielung eines optimalen
Kontaktes bei einer möglichen
Schrägstellung
des unteren Schwinghebels 253 über abgeflachte Kugelgelenke 259 betätigt, die
auch als Elefantenfüße bezeichnet
werden.
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In
der 4 ist ein Querschnitt des unteren Schwinghebels 253 und
der als Pendelrollenlager ausgebildeten Rolle 255 dargestellt.
Für ihre
Halterung ist die Rolle 255 auf einer in die Gabelholme
des Schwinghebels 253 für
die Erhöhung
der Festigkeit des Schwinghebels 253 eingepressten Achse 260 gelagert,
wobei die Achse 260, um die Baugröße und das Gewicht des Schwinghebels 253 gering
zu halten, mit dem Innenring der Rolle 255 integriert ist.
Der Schwinghebel 253 ist zweiteilig ausgeführt und
besitzt im Bereich des Ventilspiel-Ausgleichselementes 254 eine
verschraubte Stoßfuge,
um eine Montage der Achse 260 zu ermöglichen. Da der Gelenkpunkt 261 des
Ventilspiel-Ausgleichselementes 254 hierbei in
der Stoßfuge
des unteren Schwinghebels 253 liegt, kann für eine Verbesserung
der Kontaktfläche
des Gelenkpunktes 261 eine entsprechende Lagerbuchse angeordnet
werden.
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Für den Antrieb
von vier in einem Zylinderkopf angeordneten Ventilen 252,
wobei die Einlass- und die Auslassventile 252 voneinander
getrennt, beiderseitig zu einer Nockenwelle angeordnet sind, können, um
Raum zu sparen, etwa zwei Ventile 252 durch einen mittig
angeordneten, gegabelten Schwinghebel 253 und zwei Ventile 252 durch
zwei beiderseitig von dem Schwinghebel 253, spiegelbildlich
zu dem Schwinghebel 253 angeordnete Schwinghebel betätigt werden.
Hierbei können
alle Schwinghebel durch eine etwa mittig angeordnete Nockenwelle
angetrieben werden und auf einem Ventilspiel-Ausgleichselement gelagert sein.
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5 zeigt
eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, durch die während des
Betriebes der Kraftmaschine die Ventilhublänge stufenlos verändert, stufenlos
Phasenverschiebungen der Ventilbetätigung und ein kontinuierliches
Schließen sowie
eine kontinuierliche Öffnung
der Ventile hergestellt werden können.
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Der
Schwinghebel 262 weist, um den Raumbedarf der Hubventilsteuerung
zu vermindern, als Freiraum für
den Nocken 263 mittig eine Ausnehmung 264 auf,
welche die Erhebung des Nockens 263 berührungsfrei durchläuft, wobei
der Schwinghebel 262 in dem Bereich der Ausnehmung 264 ein
in die Richtung des Nockens 263 geöffnetes U-Profil aufweist.
Gemäß 5 besitzt
die Hubventilsteuerung für
die Betätigung
eines Ventiles 265 oder mehrerer Ventile 265 einen
Stößel 266 oder
Stößel 266 in entsprechender
Anzahl, die von dem Schwinghebel 262 angetrieben werden
und als Ventilspiel-Ausgleichselement ausgebildet sein können. Der
Stößel 266,
in seiner Führungsbohrung
drehfest gehalten, greift mit einer kreisförmig nach außen gewölbten Kontaktfläche 267 in
die kreisförmig
nach innen gewölbte
Kontaktfläche 268 des
Schwinghebels 262 ein. Die Kontaktfläche 267 des Stößels 266 ist
aus einem Vierkant gefertigt, so dass die Kontaktfläche 267 die
Mantelfläche
eines Halbzylinders als Oberfläche aufweist.
Auf dem Stößel 266 kann
auch eine Rolle angeordnet sein, die in die Kontaktfläche 268 des Schwinghebels 262 eingreift.
Während
eines Verstellvorganges, bei dem sich die Nockenrolle 269 auf dem
Nockengrundkreis befindet, führt
der Schwinghebel 262 eine parallel geführte Kreisbewegung aus, die
dadurch bewirkt wird, dass der Schwinghebel 262 zum einen
sich an seinem einen Ende mit seiner Nockenrolle 269 auf
dem Grundkreis des Nockens 263 in einem Kreisbogen abrollt
und zum anderen an seinem anderen Ende durch den Gelenkpunkt 270 eines von
einer Steuerwelle 271 angetriebenen Stellhebels 272 in
einem Kreisbogen geführt
wird, wobei beide Kreisbögen
eine gleiche Radiuslänge
besitzen. Hierbei entspricht der Abstand L dem Abstand von der Drehachse
der Steuerwelle 271 zu der Drehachse des Gelenkpunktes 270 auf
dem Stellhebel 272 und der Summe aus der Radiuslänge R2 des
Nockengrundkreises und der Radiuslänge R3 der Nockenrolle 269.
Da die Kontaktfläche 268 des
Schwinghebels 262 nach innen gewölbt ist, ergibt sich, um einen
parallel geführten
Kreiseingriffs des Schwinghebels 262 zu erzielen, für die Kontaktfläche 268 eine
Radiuslänge
R, die sich aus dem Abstand L und der Radiuslänge R1 der kreisförmigen Kontaktfläche 267 des
Stößels 266 zusammensetzt.
Somit ist R = L + R1 und L = R2 + R3 . Solange sich die Nockenrolle 269 auf dem
Grundkreis des Nockens 263 befindet, verharrt der Stößel 266 während eines
Verstellvorganges im Stillstand, wodurch das Ventilspiel konstant
bleibt. In den Verstellpositionen von der maximalen Hublänge bis
zu einem kontinuierlichen Schließen der Ventile 265 verlaufen
die Verbindungslinie L zwischen der Drehachse der Steuerwelle 271 und
der Drehachse des Gelenkpunktes 270 auf dem Steuerhebel 272, die
Verbindungslinie L zwischen der Drehachse des Nockens 263 und
der Drehachse der Nockenrolle 269 sowie die den Eingriffspunkt
der Kontaktfläche 267 des
Stößels 266 auf
der Kontaktfläche 268 des Schwinghebels 262 und
den Mittelpunkt der kreisförmigen
Kontaktfläche 267 des
Stößels 266 durchlaufende
Verbindungslinie parallel zueinander. Die Längsachse des Stößels 266 sollte
hierbei zu der Längsachse
des Schwinghebels 262 in einem derartigen Winkel verlaufen,
dass sich in dem überwiegend
eingestellten Verstellbereich der kürzeste Gleitweg zwischen der
Kontaktfläche 267 des
Stößels 266 und
der Kontaktfläche 268 des
Schwinghebels 262 ergibt.
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Durch
eine entsprechende Gestaltung der Hubventilsteuerung kann eine Kraftübertragung
von dem Nocken 263 auf den Stößel 266 hergestellt
werden, die weitgehend rechtwinkelig zu der Längsachse des Schwinghebels 262 und
weitgehend in der Längsachse
des Stößels 266 erfolgt,
wodurch während
der Kraftübertragung
zwischen dem Schwinghebel 262 und der Kontaktfläche 267 des
Stößels 266 in
vorteilhafter Weise nur eine geringe Relativbewegung vorhanden ist.
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Der
Verstellweg des Gelenkpunktes 270 von dem Stellhebel 272 ist
durch die Stellpunkte A – D
unterteilt. Bewegt sich der Gelenkpunkt 270 von dem Stellpunkt
A in die Richtung des Stellpunktes C, wird der Ventilhublänge verkürzt. Hierbei
ist in dem Stellpunkt A die maximale Ventilhublänge, in dem Stellpunkt B eine
mittlere Ventilhublänge
und in dem Bereich des Stellpunktes C ein kontinuierliches Schließen der
Ventile 265 eingestellt. In dem Bereich des Stellpunktes
C, weist der Schwinghebel 262 eine sich an seine Kontaktfläche 268 anschließende, nach
außen
gewölbte,
kreisförmig
um seine Drehachse verlaufende Kontaktfläche 273 auf, wodurch
bei einem erfolgenden Eingriff der Kontaktfläche 267 des Stößels 266 in
die Kontaktfläche 273 die
Ventile 265 nicht betätigt
werden. Hierbei stellt sich der Schwinghebel 262 mit seiner
Nockenrolle 269 durch den Eingriff des Nockens 263 und
durch die Schwerkraft angetrieben aus dem Eingriffskreis des Nockens 263 und
legt sich auf dem Zylinderkopfboden ab. Für die Herstellung einer kontinuierlichen
Ventilöffnung
weist der gegabelte Stellhebel 272 an jedem Gabelholm eine
Stellnase 274 auf, wobei beide Stellnasen 274 hierfür den Stößel 266 durch
den Eingriff in seine Kontaktfläche 267 bewegen
und hierdurch die kontinuierliche Öffnung der Ventile 265 herstellen,
wenn sich der Gelenkpunkt 270 in dem Bereich des Stellpunktes
D befindet. Durch eine Veränderung
der Position der Stellnasen 274 auf der Kontaktfläche 267 des
Stößels 266 kann
die Ventilhublänge
während der
kontinuierlichen Öffnung
des Ventiles 265 stufenlos eingestellt werden. Wird der
Stellhebel 272 zwischen den Stellpunkten A – C verschwenkt,
bewegt sich die Nockenrolle 269 des Schwinghebels 262 auf der
Eingriffsfläche
des Nockens 263, wodurch auf einfache Weise eine stufenlose
Phasenverschiebung der Ventilbetätigung
hergestellt und ein Nockenwellenversteller ersetzt wird. Hierbei
kann in vorteilhafter Weise, wenn die Kraftmaschine von dem Volllastbereich
in einen Teillastbereich gestellt wird, zum einen eine Verkürzung der
Ventilhublänge
eingestellt werden, wobei gleichzeitig bei den Einlassventilen das Schließen stufenlos
auf "früh" und bei den Auslassventilen
das Öffnen
stufenlos auf "spät" eingestellt werden.
Bei in der 5 dargestellten Anordnung dreht
sich hierfür
die Nockenwelle für
die Einlassventile gegen den Uhrzeigersinn und bei den Auslassventilen
im Uhrzeigersinn. Da die Hubventilsteuerungen für die Einlass- und Auslassventile
im Normalfall zueinander spiegelbildlich angeordnet sind, kann der Antrieb
der Hubventilsteuerungen für
die Einlass- und Auslassventile durch eine Nockenwelle erfolgen.
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Die
Kontaktfläche 267 des
Stößels 266 kann auch
die Form einer Halbkugel oder einer Kalotte aufweisen, wobei hier
die Kontaktfläche 268 des Schwinghebels 262 eine
entsprechende kreisförmige Hohlkehle
aufweist und der Stößel 266 drehbar
in seiner Führungsbohrung
angeordnet sein kann.
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Für die Betätigung einer
Einspritzpumpe kann der Stößel als
Pumpenkolben ausgeführt
sein, wodurch in vorteilhafter Weise durch die Hubventilsteuerung
die Regelung der Einspritzmenge energiesparend durch eine stufenlose
Verstellung des Pumpenhubes bei einer gleichzeitig erfolgenden stufenlosen
Verstellung des Einspritzzeitpunktes erfolgt.
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Durch
eine Anordnung der Hubventilsteuerung über Kopf kann diese etwa in
einem Kurbelgehäuse
angeordnet werden, von wo der Stößel 266 einen
im Zylinderkopf angeordneten Kipphebel über eine Stößelstange antreibt.
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6 und 7 zeigen
eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung, durch die während des
Betriebes der Kraftmaschine die Ventilhublänge stufenlos verändert, stufenlos
Phasenverschiebungen der Ventilbetätigung und ein kontinuierliches Schließen und
eine kontinuierliche Öffnung
der Ventile hergestellt werden können.
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Für die Betätigung der
Ventile 275 weist die Hubventilsteuerung einen bogenförmigen Schwinghebel 276 auf,
der an seinem einen Ende über
eine Nockenrolle 277 durch einen Nocken 278 angetrieben
wird und an seinem anderen Ende in dem Gelenkpunkt 279 eines
von einer Steuerwelle 280 angetriebenen Stellhebels 281 gelagert
ist. Anstelle eines bogenförmigen
Schwinghebels 276 kann auch ein t-förmiger Schwinghebel eingesetzt
werden. Für
die Betätigung
zweier Ventile 275 sind beiderseitig von dem bogenförmigen Schwinghebel 276 jeweils
auf einem Ventilspiel-Ausgleichselement 282 gelagerte Schwinghebel 283 angeordnet,
wobei die Ventilspiel-Ausgleichselemente 282 im Zylinderkopf
angeordnet sind. Sollen ein Ventil 275 oder drei Ventile 275 betätigt werden,
sind zwei bogenförmige Schwinghebel 276 angeordnet,
wobei für
die Betätigung
eines Ventiles 275 zwischen den bogenförmigen Schwinghebeln 276 ein
Schwinghebel 283 und für
die Betätigung
von drei Ventilen 275 an beiden Außenseiten der bogenförmigen Schwinghebel 276 je
ein weiterer Schwinghebel 283 angeordnet sind. Zwischen
beiden bogenförmigen
Schwinghebeln 276 ist die Nockenrolle 277 auf
einer die beiden bogenförmigen
Schwinghebel 276 verbindenden Achse angeordnet. Gemäß 6 und 7 ist
der bogenförmige
Schwinghebel 276 durch zwei aus Flachstäben gefertigte Gelenkstäbe 284 mit
den beiden, die Ventile 275 betätigenden Schwinghebeln 283 verbunden, wobei
die Gelenkstäbe 284 zum
einen eine obere Achse 285 aufweisen, die in den beiden
Schwinghebeln 283 drehbar gelagert ist und zum anderen
eine untere Achse 286 aufweisen, die in dem bogenförmigen Schwinghebel 276 drehbar
gelagert ist. Die Gelenkstäbe 284 können auch
einteilig ausgeführt
und auch mit der die Schwinghebel 283 antreibenden Achse 285 integriert
sein. Das Ventilspiel wird während
eines Verstellvorganges von der maximalen Ventilhublänge bis
zu einem kontinuierlichen Schließen der Ventile 275,
solange die Nockenrolle 277 in den Nockengrundkreis eingreift,
dadurch nicht verändert,
dass der bogenförmige
Schwinghebel 276 an seinem Gelenkpunkt 279 durch
den Stellhebel 281 in einem Kreisbogen geführt wird,
der eine Radiuslänge der
Kreisbögen
aufweist, welcher gleich der Länge (L)
und der Radiuslänge
der Kreisbögen
ist, auf denen sich die Drehachse der sich auf dem Grundkreis des
Nockens 278 abrollenden Nockenrolle 277 um die
Drehachse des Nockens 278 und sich die Drehachse der im
bogenförmigen
Schwinghebel 276 gelagerten, unteren Achse 286 der
Gelenkstäbe 284, durch
die Gelenkstäbe 284 geführt, um
die Drehachse der in den beiden Schwinghebeln 283 gelagerten oberen
Achse 285 bewegt. Hierbei verlaufen während einer Stellbewegung von
einer maximalen Hublänge
bis zu einem kontinuierlichen Schließen der Ventile 275 die
Systemlinien, welche die Drehachse des Nockens 278 mit
der Drehachse der Nockenrolle 277, die Drehachse der oberen
Achse 285 mit der Drehachse der unteren Achse 286 auf
den Gelenkstäben 284 und
die Drehachse der Steuerwelle 280 mit der Drehachse des
Gelenkpunktes 279 auf dem Stellhebel 281 verbinden,
immer parallel zueinander, solange die Nockenrolle 277 sich
auf dem Nockengrundkreis befindet. Der bogenförmige Schwinghebel 276 führt hierdurch
eine parallel geführte
Kreisbewegung aus, wodurch die Schwinghebel 283 im Stillstand
gehalten werden. Um ein Verschwenken der Schwinghebel 283 um
die Längsachse
der Ventilspiel-Ausgleichselemente 282 zu verhindern, weisen die
auf die Ventile 275 gerichteten Kontaktflächen 287 beiderseitig
angeordnete Führungsschienen 288 auf.
Ist die Hubventilsteuerung für
eine Betätigung der
Ventile 275 eingestellt, werden bei einem Krafteingriff
des Nockens 278 auf die Nockenrolle 277 die Gelenkstäbe 284 durch
den bogenförmigen Schwinghebel 276 über die
untere Achse 286 mit einer Zugkraft beaufschlagt, wodurch über die
obere Achse 285 die Schwinghebel 283 angetrieben
und hierdurch die Ventile 275 betätigt werden. Mit der Einstellung
einer Veränderung
der Ventilhublänge
wird durch den wandernden Eingriff der Nockenrolle 277 auf
der Nockenbahn gleichzeitig eine stufenlose Phasenverschiebung der
Ventilbetätigung
hergestellt.
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Der
Verstellweg des den bogenförmigen Schwinghebel 276 führenden
Gelenkpunktes 279 ist durch die Stellpunkte A – D unterteilt.
Bewegt sich der Gelenkpunkt 279 von dem Stellpunkt A in
die Richtung des Stellpunktes C, wird die Ventilhublänge verkürzt. In
dem Stellpunkt A ist die maximale Ventilhublänge eingestellt, in dem Stellpunkt
B ist eine mittlere Ventilhublänge
und in dem Bereich des Stellpunktes C ist ein kontinuierliches Schließen der
Ventile 275 eingestellt. Hierbei ist in dem Stellpunkt
A der Winkel α,
dessen Scheitelpunkt in der Drehachse der unteren Achse 286 liegt,
zwischen der Systemlinie der Gelenkstäbe 284 und der Systemlinie,
die von der Drehachse der unteren Achse 286 zu der Drehachse des
Gelenkpunktes 279 führt,
am größten, wobei
diese Systemlinie durch die Biegesteifigkeit des bogenförmigen Schwinghebels 276 als
Stab betrachtet werden kann. Während
der Verstellbewegung von dem Stellpunkt A über den Bereich des Stellpunktes B
in die Richtung des Stellpunktes C vermindert sich die Größe des Winkels α, wobei im
Bereich des Stellpunktes C der Winkel α die Größe 0 annimmt, wodurch der bogenförmige Schwinghebel 276 keine Kraft
mehr über
die Gelenkstäbe 284 auf
die Schwinghebel 283 übertragen
kann, sich mit seiner Nockenrolle 277, durch den Nocken 278 und
durch die Schwerkraft angetrieben, aus dem Eingriffskreis des Nockens 278 bewegt,
sich auf ein Widerlager 289 ablegt und ein kontinuierliches
Schließen
der Ventile 275 herbeiführt.
Bewegt sich der Gelenkpunkt 279 des bogenförmigen Schwinghebels 276 in
den Bereich des Stellpunktes D, wird eine kontinuierliche Öffnung der
Ventile 275 dadurch hergestellt, dass der den bogenförmigen Schwinghebel 276 an
dem Gelenkpunkt 279 mittels einer Gabel umfassende Stellhebel 281 an
beiden Gabelholmen eine Stellnase 290 aufweist, die durch
den Kontakt mit der oberen Achse 285 der Gelenkstäbe 284 die
Schwinghebel 283 nach unten bewegt und somit die Ventile 275 kontinuierlich
betätigt.
Die beiden Flachstäbe
der Gelenkstäbe 283 bilden
hierbei einen ausreichend großen
Zwischenraum, so dass die beiden Stellnasen 290 den Kontakt
mit der Achse 285 herstellen können. Durch eine Veränderung
der Position der Stellarme 290 im Bereich des Stellpunktes
D kann die Ventilhublänge
der kontinuierlichen Öffnung
variiert werden.
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Da
mit einer Veränderung
der Ventilhublänge gleichzeitig
eine Phasenverschiebung der Ventilbetätigung durchgeführt wird,
kann hierdurch, wenn z. B. bei einer Verminderung der Drehzahl und
Leistung der Kraftmaschine in vorteilhafter Weise eine Verkürzung der Ventilhublänge eingestellt
wird, gleichzeitig bei den Einlassventilen 275 der Schließzeitpunkt
in vorteilhafter Weise stufenlos auf "früh" gestellt werden,
wenn die Drehachse des Nockens 278 entgegengesetzt zu der
Drehrichtung der Steuerwelle 280 rotiert. Bei den Auslassventilen 275 kann
hierbei mit einer Verminderung der Ventilhublänge gleichzeitig der Öffnungszeitpunkt
in vorteilhafter Weise stufenlos auf "spät" gestellt werden,
wenn die Drehachse des Nockens 278 in der Drehrichtung
der Steuerwelle 280 rotiert.
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Durch
eine Anordnung der Hubventilsteuerung über Kopf, wobei die Hubventilsteuerung
in einem Kurbelgehäuse
angeordnet sein kann, können von
einem oder mehreren Schwinghebeln 283 im Zylinderkopf angeordnete
Kipphebel über
Stößelstangen
angetrieben werden.
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Von
den Hubventilsteuerungen gemäß 1, 2, 5 und 6 können mehrere
Einheiten nebeneinander angeordnet werden, wobei diese wechselseitig
aktiviert werden können.
Diese Hubventilsteuerungen weisen Stellhebel 202, 239, 272 oder 281 auf,
die durch Schaltwellen, durch Pleuel, die von einer Kurbel- oder
Exzenterwelle angetrieben werden, oder durch entsprechende Kurbelschleifen
derart gesteuert werden, dass ein oder mehrere Ventile eines Zylinders über wechselseitig
zu aktivierende Schwing-, Kipp- oder Winkelhebel durch unterschiedliche
Nocken angetrieben, abgeschaltet oder mit einer kontinuierlichen Öffnung beaufschlagt
werden können.
So können
z. B. die Ventile einer Kraftmaschine für die Erzielung einer erhöhten Bremsleistung
durch Nocken mit zwei Erhebungskurven angetrieben werden, so dass
im Zweitaktverfahren die Ansaugluft über eine Drosselklappe in das
Ansaugsystem gepumpt wird. Für
die Erzielung einer erhöhten Bremsleistung
und einer gleichzeitigen Energierückgewinnung kann die Ansaugluft
im Zweitaktverfahren in einen Druckbehälter gepumpt und für einen
druckluftmotorischen Betrieb der Kraftmaschine diese Druckluft in
der Kraftmaschine im Zweitaktverfahren entspannt werden.
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Die
Stellhebel 202, 239, 272 und 281 können auch
als Exzenter ausgebildet sein, wobei die Exzenter von Schubstangen
angetrieben werden.