DE1018880B

DE1018880B - Hydraulic control, especially for the valves of piston engines

Info

Publication number: DE1018880B
Application number: DEP14216A
Authority: DE
Inventors: Albert Pomutz
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-05-31
Filing date: 1955-05-31
Publication date: 1957-11-07

Description

Hydraulische Steuerung, insbesondere für die Ventile von Kolbenmaschinen Die Erfindung betrifft eine insbesondere für die Ventile von Kolbenmaschinen bestimmte hydraulische Steuerung, bei der von einer Nockenwelle ein Druckkolben, der über eine Druckleitung ein Ventil betätigt, beeinflußt wird und ein Vorratsbehälter über einen von dem Druckkolben gesteuerten Anschluß die Leckverluste der Flüssigkeit ersetzt.Hydraulic control, in particular for the valves of piston engines The invention relates to a particular intended for the valves of piston engines Hydraulic control, in which a camshaft has a pressure piston that extends over a pressure line actuates a valve, is influenced and a reservoir via a connection controlled by the pressure piston, the leakage losses of the liquid replaced.

Eine bekannte Steuerung dieser Art benutzt den ersten Teil des Hubes des eigentlichen Steuernockens zum Abschließen von Bohrungen, die den Vorratsraum mit dem Hubraum des Druckkolbens verbinden. Dadurch beginnt die wirksame Übertragung der St°!uerbewegung des Nockens über den Druckkolben auf die, Steuerleitung und das zu steuernde Ventil erst dann" wenn die steuernde Kante des Druckkolbens jene Bohrungen. überfahren und abgeschlossen hat, womit ein Teil des Kolbenhubes für den eigentlichen Steuervorgang verlorengeht, und zwar ist dies von der etwa sinusförmig verlaufenden Ventilerhebungskurve der untere Bereich, der dem Weg des Druckkolbeus beim Abschließen der Ausgleichsbohrungen entspricht. Damit beginnt der eigentliche Hub des gesteuerten Ven,tiles erst mit Verspätung, und da von der Ventilerhebungskurve gerade die sanft verlaufenden Anfangs- und Endteile fortfallen, die den Über-,gang des gesteuerten Ventiles aus der Ruhestellung in die Bewegung sowie den umgekehrten. Vorgang bei seinem Schließen sanft gestalten, ergibt sich vor allem beim Öffnen, aber auch beim Schließen des Ventils cin harter Stoß, so daß die bekannte Steuerung insbesondere für schneller laufende Maschinen unbrauchbar ist.A known control of this type uses the first part of the stroke the actual control cam to complete the holes in the storage room connect with the displacement of the pressure piston. This begins the effective transmission the amount of movement of the cam over the pressure piston on the control line and the valve to be controlled only "when the controlling edge of the pressure piston that Drilling. overrun and completed, with which part of the piston stroke for the actual control process is lost, namely from the approximately sinusoidal running valve lift curve the lower area, the path of the pressure piston when completing the compensating holes. This is where the real one begins Stroke of the controlled valve only with delay, and there from the valve lift curve just the gently running beginning and end parts that make the transition, fall away of the controlled valve from the rest position to the movement as well as the reverse. Make the process gentle when it closes, especially when opening it, but also when closing the valve there is a hard push, so that the known control is particularly unusable for faster running machines.

Soll aber ein hydraulisch gesteuertes Ventil trotz stufenloser Änderung der Steuerzeiten. auf seinem ganzen Wege zwangläufig gesteuert werden, so muß der Druckkolben sowohl beim Öffnungs- als auch beim Schließvorgang der entsprechend ausgebildeten Nockenbahn kraftschlüssig anliegend folgen. Die "` ockenbahn kann dabei auch aus zwei gegeneinander verdrehbaren Nocken gebildet werden.But it should be a hydraulically controlled valve despite continuous change the timing. be inevitably steered along its whole path, so must the Pressure piston both in the opening and in the closing process of the corresponding follow the trained cam track in a non-positive manner. The "` ockenbahn can can also be formed from two mutually rotatable cams.

Zu diesem Zwecke sowie zur Vermeidung der Nachteile der bekannten Ausführungen schlägt die Erfindung bei Steuerungen der eingangs umrissenen Art grundsätzlich eine solche Ausbildung vor, bei der auf der 1\ockenwelle diametral gegenüber dem Steuernocken ein negativer Nocken derart angeordnet ist, daß der von den Nocken gesteuerte Druckkolben in seiner tiefsten Stellung den Anschl;uß des Vorratsbehälters freigibt; dabei soll der Flüssigkeitsinhalt des Vorratsbehälters unter Überdruck stehen.For this purpose, as well as to avoid the disadvantages of the known The invention basically proposes embodiments in the case of controls of the type outlined at the beginning before such a training, in which on the 1 \ ockenwelle diametrically opposite the Control cam a negative cam is arranged in such a way that that of the cams controlled pressure piston in its lowest position the connection of the storage container releases; the liquid content of the storage container should be under overpressure stand.

Bei der neuen Steuerung wird während der durch den negativen Nocken bewirkten Bewegung des Druckkolbens ein etwaiger Leck- oder sonstiger Flüssigkeitsverlust im gesamten Steuermechanismus ersetzt und damit die vollkommen stramme und unz_usammendrückbare Füllung der Steuerleitung schon von Beginn der Steuerbewegung des Druckkolbens an öcwährleistet. Sobald die Rolle des Druckkolbens mit der Anlauffläche des Steuernockens in Anlage tritt, beginnt daher unverzüglich die Übertragung auf das gesteuerte Ventil; hier geht also auch nicht der geringste Hubteil des Steuernockens für den Antri#zb des gesteuerten. Ventils verloren. Bei .der Erfintlunj erstreckt sich vielmehr die Ventilerhebungs.kurve über den gesamten Bewegungsbereich des Ste:tternoc?;er.5 und damit vor allem auch auf den. Öffnungs- i,ncl Schließbereich. Dies führt zu dem erheblichen For..-schritt eines völlig stoßfreien Öffnens und Schlietietiz des gesteuerten Ventils und gestattet die Anwendung der neuen Steuerung auch bei schnell laufenden Maschinen.With the new control, the negative cam is used during the caused movement of the pressure piston a possible leakage or other fluid loss Replaced in the entire control mechanism and thus the completely tight and uncompressible one Filling of the control line from the beginning of the control movement of the pressure piston oc ensures. As soon as the role of the pressure piston with the contact surface of the control cam occurs, the transmission to the controlled valve therefore begins immediately; So here is not even the slightest stroke part of the control cam for the drive, for example of the controlled. Valve lost. In the case of the invention, the Valve lift curve over the entire range of motion of the Ste: tternoc?; Er.5 and especially on the. Opening i, ncl closing range. This leads to that Considerable progress towards a completely smooth opening and closing of the controlled Valve and allows the use of the new control even with fast running Machinery.

Für den Ersatz des Leckflüssigkeitsverlustes schlägt die Erfindung weiterhin die Anordnung eines Kolbens vor, der in an sich bekannter Weise in einem mit dem Zylinder des Druckkolbens in Verbindung stehenden Ausgleichszylinder geführt ist und unter der Wirkung einer vorgespannten Feder steht, wobei der Hub des Kolbens im Ausgleichszylinder zweckmäßig durch eine Stellschraube einstellbar ist. Außer bei Kolbenmaschinen, wie Dampf- und Brennkrafttnaschinen, Pumpen, Verdichtern u. dgl., kann die hydraulische Steuerung nach der- Erfindung auch bei Arbeits-und Werkzeugmaschinen aller Art und darüber hinaus, z. B. bei hydraulischen Spannvorrichtungen, angewendet werden.The invention proposes to replace the leakage fluid loss continue to provide the arrangement of a piston in a known manner in a guided with the cylinder of the pressure piston in connection compensating cylinder is and is under the action of a preloaded spring, the stroke of the piston is expediently adjustable in the compensating cylinder by means of an adjusting screw. Except in piston engines, such as steam and internal combustion engines, pumps, compressors and the like. Like., the hydraulic control according to the invention can also be used for work tools and machine tools of all kinds and beyond, e.g. B. in hydraulic clamping devices applied will.

In Abb. 1 bis 8 ist eine. Steuerung nach der Erfindung in verschiedenen Ausführungsbeispielen veranschaulicht.In Fig. 1 to 8 is a. Control according to the invention in different Exemplary embodiments illustrated.

In Abb. 1 ist 1 die Nockenwelle mit dem Nocken 2, dem Grundkreis 3 und dem sogenannten negativen \To.cken 4, der den Grundkreis 3 unterschneidet. Unter »Grundkreis« ist hier der Kreis zu verstehen., in den der positive Nocken 2 einmündet. Ferner ist in Abb. 1, Teil 5, der Druckkolben und 6 der Kanal zum Ausgleichsbehälter 7 mit dem Ölvorrat 8, der unter dem Druckluftpolster 9 steht. Die Druckluft kann über ein Rückschlagventil 10 zugeführt werden. Mit 11 ist der Ausgleiclikolben mit seiner Feder 12 und dem einstellbaren Anschlag 13 bezeichnet. Der gesteuerte Kolben ist mit 14, das Ventil mit 15 und der hydraulische Raum mit 16 bezeichnet.In Fig. 1, 1 is the camshaft with the cam 2, the base circle 3 and the so-called negative corner 4, which undercuts the base circle 3. "Base circle" is to be understood here as the circle into which the positive cam 2 ends. Furthermore, in Fig. 1, part 5, the pressure piston and 6 the channel to the expansion tank 7 with the oil supply 8, which is located under the compressed air cushion 9. The compressed air can be supplied via a check valve 10. 11 with the balancing piston with its spring 12 and the adjustable stop 13 is designated. The controlled piston is denoted by 14, the valve by 15 and the hydraulic chamber by 16.

Die Nockenwelle 1 (4bb. 1) ist so ausgebildet, daß gegenüber dem Nocken 2 der Grundkreis 3 durch den negativen Nocken 4 unterschritten wird. Während der Druckkolben 5 der negativen Nockenbahii kraftschlüssig folgt, gibt er den Verbindungskanal 6 zum Ausgleichbehälter 7 frei. Um dabei einen Druckausgleich im hydraulischen Raum 16 auch. bei Schnelllauf zu ermöglichen, steht der Ölvorrat 8 unter dem Druckluftpolster 9. Der Druck des Luftpolsters wird durch das Rückschlagv entil 10 aufrechterhalten. Damit nun während des Rückgangs des. Druckkolbens 5 auf dem negativen Nocken bis zum Überschneiden des Ausgleichkanals 6 im hydraulischen Raum 16 kein Vakuum entsteht, kann der Aus.gleichkolben 11 dei-Volumenvergrößerung folgen. Bei Offenstehen des Verbindungskanals 6 saugt der Ausgleichkolben 11 infolge der auf ihn wirkenden Feder 12 und unterstützt durch den Überdruck im Ausgleichbehälter 7 Öl in den hydraulischen Raum. Nachdem der negative Nocken. seinen Scheitelpunkt überschritten hat, wird das Volumen im hydraulischen Raum wieder verkleinert. Dabei geht zuerst der Ausgleichkolben 11 wieder an seinen einstellbaren Anschlag 13 zurück. Überschüssiges Öl tritt in den Vorratsbehälter 8 zurück, bis nach Überschneiden des Ausgleichkanals 6 der liy dranlische Raum wieder abgeschlossen ist. Nachdem der Druckkolben 5 mit seiner Rolle den Grundkreis 3 wieder erreicht hat, beginnt durch den positiven Nocken. 2 ein neuer Steuervorgairg. Dieser beginnt also immer wieder bei einer bestimmten Normalfüllung des hydraulischen Raumes und kann daher ohne Stößelluft geräuschlos arbeiten, und zwar auch dann, wenn infolge der Veränderlichkeit der Steuerzeit zwei Nocken mit hydraulischer Addition vorgesehen werden.The camshaft 1 (FIG. 4bb. 1) is designed in such a way that, compared to the cam 2, the base circle 3 is undershot by the negative cam 4. While the pressure piston 5 follows the negative cam path in a non-positive manner, it releases the connecting channel 6 to the expansion tank 7. In order to achieve a pressure equalization in the hydraulic space 16 as well. To enable high-speed operation, the oil supply 8 is under the compressed air cushion 9. The pressure of the air cushion is maintained by the non-return valve 10. So that no vacuum is created during the return of the pressure piston 5 on the negative cam up to the intersection of the compensation channel 6 in the hydraulic space 16, the compensation piston 11 can follow the increase in volume. When the connecting channel 6 is open, the compensating piston 11 sucks oil into the hydraulic space as a result of the spring 12 acting on it and supported by the overpressure in the compensating tank 7. After the negative cam. has passed its apex, the volume in the hydraulic space is reduced again. The compensating piston 11 first moves back to its adjustable stop 13. Excess oil returns to the reservoir 8 until the liy dranlische space is closed again after the equalizing channel 6 has intersected. After the pressure piston 5 with its roller has reached the base circle 3 again, the positive cam begins. 2 a new tax procedure. This starts over and over again with a certain normal filling of the hydraulic space and can therefore work noiselessly without tappet air, even if two cams with hydraulic addition are provided due to the variability of the control time.

Weitere Teile der Steuerung sind., wie in Abb. 2 bis 8 dargestellt, ein Manometer 17, eine angebaute Luftpumpe 18 mit Handgriff 19, Kolben 20 und Kolbenschaft 21. In Abb. 4 ist 22 ein Rückschlagventil; in Abb. 5 und 6 ist 23 eine Maschinenölpumpe. 24 eine Membran und 25 ein Stufenkolben.Further parts of the control are, as shown in Fig. 2 to 8, a manometer 17, an attached air pump 18 with handle 19, piston 20 and piston shaft 21. In Figure 4, 22 is a check valve; in Figs. 5 and 6, 23 is a machine oil pump. 24 a diaphragm and 25 a stepped piston.

Der Druck km Ausgleichbehälter 7 kann auf verschiedene Weise; erzeugt werden.The pressure km expansion tank 7 can be in various ways; generated will.

Erfindungsgemäß ist dies gemäß Abb. 2 erreichbar, indem mit einer gewöhnlichen Luftpumpe über das Rückschlagventil 10 in den Behälter 7 Luft gepumpt wird, wobei der erreichte Druck und das Betriebsverhalten durch ein Manometer 17 beobachtet werden können.According to the invention, this can be achieved according to Fig. 2 by using a ordinary air pump is pumped through the check valve 10 into the container 7 air is, the pressure reached and the operating behavior by a pressure gauge 17 can be observed.

Nach Abb. 3 kann die Luftpumpe 18 auch direkt am Ausgleichbehälter 7 angebracht sein. Bei dieser Pumpe wird durch einen Handgriff 19 ein unter Federdruck stehender Kolben 20 bewegt, wobei die Luft über den mit entsprechenden Bohrungen versehenen Kolbenschaft 21 an der Kolbenmanschette 20 in bekannter Weise in den Behälter eintreten kann.. Der abwärts gerichtete Federdruck erzeugt dabei den erforderlichen Luftdruck und ermöglicht gleichzeitig die Kontrolle durch die außen sichtbare Stellung de-IIandgriffs 19, ersetzt also das llanoineter.According to Fig. 3, the air pump 18 can also be installed directly on the expansion tank 7 should be attached. In this pump is a handle 19 under spring pressure upright piston 20 moves, with the air above the corresponding bores provided piston skirt 21 on the piston sleeve 20 in a known manner in the Container can enter .. The downward spring pressure generates the required Air pressure and at the same time enables control through the externally visible position de-IIandgriffs 19, thus replaces the llanoineter.

Abb. 4 zeigt eine Möglichkeit, auch bei dieser Anordnung den Luftdruck durch mehrmaliges Pumpen zu erhöhen. Dazu ist am Lufteintritt in den Druckraum 9 des Ausgleichbehälters 7 noch ein Rückschlagventi122 erforderlich. Zur Druckkontrolle ist ein Manometer 17 angebracht.Fig. 4 shows one possibility, also with this arrangement, the air pressure to increase by pumping several times. For this purpose, there is 9 at the air inlet into the pressure chamber the expansion tank 7 still requires a non-return valve. For pressure control a manometer 17 is attached.

Um unabhängig von einer Bedienung von Hand zur Aufrechterhaltung und Kontrolle des Luftdruckes zu sein, kann gemäß Abb. 5 auch der Öldruck der zur Maschinenschmierung dienenden Ölpumpe 23 herangezogen werden. Dieser Öldruck kann direkt auf das 01 8 des Ausgleichbehälters 7 wirken. wenn das 1-taschinensc.hinieröl mit dem hydraulischen Mittel identisch ist. Besteht jedoch zwischen beiden ein Unterschied, so kann .die Trennung durch eine zwischengeschaltete :Membran erreicht werden. Werden jedoch die Beschleunigungsverhältnisse im hydraulischen Mittel so groß, daß der Schrnierölpumpendruck ihnen nicht mehr zu folgen vermag, so kann zwischen die Membran 24 und das hydraulische :Mittel 8 noch ein Druckluftpolster 9 zwischengeschaltet «erden. Die erforderliche Luftmenge kann über das Rückschla,-venti110 zugeführt werden.In order to be independent of manual operation to maintain and control the air pressure, the oil pressure of the oil pump 23 used for machine lubrication can also be used as shown in FIG. 5. This oil pressure can act directly on the 01 8 of the expansion tank 7. if the 1-machine hydraulic oil is identical to the hydraulic medium. However, if there is a difference between the two, the separation can be achieved by an interposed: membrane. If, however, the acceleration ratios in the hydraulic means are so great that the rotary oil pump pressure can no longer follow them, a compressed air cushion 9 can be connected between the membrane 24 and the hydraulic means 8. The required amount of air can be supplied via the return valve 110.

:#,bb.6 zeigt die gleiche Ausführungsform wie Abb. 5, jedoch mit dem Unterschied, daß hier durch den Stufenkoiben.25 eine hydraulische Übersetzung erreicht wird, wenn beispielsweise der Druck des Luftpolsters 9 höher sein muß, als ihn die Maschinenschinierödpumpe zu liefern vermag.: #, bb.6 shows the same embodiment as Fig. 5, but with the The difference is that a hydraulic translation is achieved here through the Stufenkoiben.25 if, for example, the pressure of the air cushion 9 must be higher than him Machine line pump is able to deliver.

In Abb. 7 und 8 sind 29 und 30 die Druckkolben für je ein Auslaß- bzw. Einlaßventil. 26 und 27 sind die unter entsprechendem Winkel versetzt angeordneten Auslaß- bzw. Einlaßnocken. In Abb. 9 ist nur ein Nocken 28 vorgesehen; hier wird die erforderliche Winkelv ersetzung bei der Betätigung der abwechselnd angeordneten Ein- und Auslässe erreicht.In Fig. 7 and 8, 29 and 30 are the pressure pistons for one outlet or inlet valve. 26 and 27 are those arranged offset at a corresponding angle Outlet and inlet cams. In Fig. 9 only one cam 28 is provided; here will the required angular displacement when operating the alternately arranged Inlets and outlets reached.

In Abb. 7 und 8 ist beispielsweise die iIöglichkeit gezeigt, wie die Steuerung der Druckkolben 29 und 30 von nur zwei Nocken, je einem für die Aus- und Einlaßventile einer Vierzvlinder-Brennkraftinaschine, angeordnet sein kann; die Lage dieser Nocken kann unabhängig vom Sitz der Ventile sein, beispielsweise auch vertikal auf der bereits 1 :2 zur Kurbelwelle untersetzten Verteilerwelle oder auf anderen Hilfsgeräten angeordnet werden. So kann durch diese 'Iaßnahine überhaupt ein besonderer Nockenwellenantrieb finit Nockenwelle und deren Lagerung eingespart werden. Die verschiedene Reihenfolge der Ventilspiel entsprechend der Zündzeitfolge ist dabei durch <Ii(,. L)rucI;rohrverlegun.g von den konzentrisch um die Nocken angeordneten Druckkolhen 29 und 30 zii urreichen, entsprechend der Kabelverlegung vorn Vt-rteiler zu den Zündkerzen.In Fig. 7 and 8, for example, the possibility is shown how the Control of the pressure pistons 29 and 30 by only two cams, one each for the off and on Inlet valves of a four-cylinder internal combustion engine, may be arranged; the The position of these cams can also be independent of the seat of the valves, for example vertically on the distributor shaft, which is already 1: 2 down to the crankshaft, or on other auxiliary devices are arranged. So can through this process at all a special camshaft drive finite camshaft and its bearing saved will. The different order of valve clearance according to the ignition timing is by <Ii (,. L) rucI; pipe laying of the concentric around the cams arranged pressure pistons 29 and 30 zii urichen, according to the cable routing front divider to the spark plugs.

In Ahb.9 ist diese Anordnung noch dadurch vereinfacht. daß hier nur ein einziger Nocken 28 geineiusam für die Aus- und Einlaßventile vorgesehen fi=t. Diese Anordnung ist möglich, wenn die Nockenforti@ für die Aus- und Einlaßsteuerung grundsätzlich gleich ist, wie dies oft vorkommt. Die entsprechende @Ä'inlcciversetzung zwischen Aus- und Einlaß ist durch die konzentrische Anordnung möglich. Auch geringfügige LTnterscbiede in der Aus- und Einlaßsteuerung können durch die Wahl der Berührungsfläche der Druckkolben erreicht werden. Soll der Ventilhub -zwischen beiden Ventilgruppen. verschieden werden, so ist dies leicht durch die Wahl verschiedener Kolbendurchmesser mir der dadurch erreichbaren hydraulischen Übersetzen;' möglich.In Fig. 9 this arrangement is simplified even further. that here only a single cam 28 is provided jointly for the exhaust and intake valves. This arrangement is possible if the Nockenforti @ for the exhaust and intake control is basically the same, as it often happens. The corresponding @ Ä'inlcciverrangement between outlet and inlet is possible due to the concentric arrangement. Even minor ones Interference in the outlet and inlet control can be achieved through the choice of the contact surface the plunger can be reached. Should the valve lift -between both valve groups. become different, this is easy by choosing different piston diameters with the hydraulic transmission that can be achieved thereby; ' possible.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Hydraulic control, especially for valves of piston engines. at the one Camshaft a pressure piston, which actuates a valve via a pressure line, is influenced and a storage container via one of the plunger. controlled connection the leakage of the liquid replaced, characterized in that on the camshaft (1) diametrically opposite the control cam (2) a negative cam (4) is arranged such that the of them controlled pressure piston (5) in its lowest position the connection (6) of the Reservoir (7) releases, and that the liquid content (8) of: Vc> Yratsbehälters is under overpressure.

2. Controller according to claim 1, characterized in that a piston (11) which, in a manner known per se, is in one with the cylinder of the pressure piston (5) related compensating cylinder is guided, under the action of a pretensioned spring (12) is and its i iub expediently by an adjusting screw (13) is adjustable.

3. Control according to claim 1 or 2, characterized in that that the storage container (7) is designed in the manner of a pressure air vessel.

4th Control according to Claim 3, characterized. that to the air space (9) of the storage container a pressure pump (18 to 21, 23) connected. is.

5. Control according to claim 3 or 4, characterized in that the air space (9) of the storage container through an elastic wall, preferably closed off by a membrane (24), a pressurized liquid acts on the side facing away from the air.

6 .: Control according to claim 5, characterized in that the on in the line the elastic wall (24) acting pressure fluid a hydraulic pressure booster is arranged in the form of a stepped piston (25).

7. Control according to one of claims 1 to 6, characterized in that on the camshaft two cam discs (26, 27) are arranged with mutually offset negative and positive cams, one of which is a disc (26) for controlling the inlet valves and the, other disc (27) are used to control the exhaust valves of a piston engine. B. Control according to one of claims 1 to 6, characterized in that two of the negative and positive. Cams of a cam disk (28) acted upon by pressure pistons are arranged next to one another on the circumference of the disk and one piston is used for the inlet control and the other for the outlet control of a piston engine. Considered publications: German Patent Specifications No. 551726, 289 743, 648 963; French Patent No. 941 789; British Patent No. 127,676.