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Die
Erfindung betrifft eine Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Aus
der
DE 44 11 182 B4 ist
eine Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
mit einer hydraulischen Einstelleinheit bekannt, die zur Einstellung
eines variablen Ventilhubs vorgesehen ist. Ferner umfasst die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung eine
Spielausgleichseinheit mit einer Kolbeneinheit.
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Der
Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine einstellbare
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bereitzustellen, die besonders Platz sparend und kostengünstig realisierbar
ist. Die Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, wobei weitere Ausgestaltungen
der Erfindung den Unteransprüchen
entnommen werden können.
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Die
Erfindung geht aus von einer Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung mit einer
hydraulischen Einstelleinheit, die zur Einstellung eines variablen
Ventilhubs vorgesehen ist, und mit einer hydraulischen Spielausgleichseinheit
mit einer Kolbeneinheit.
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Es
wird vorgeschlagen, dass die Kolbeneinheit einen Teil der Einstelleinheit
bildet, d.h. insbesondere, dass die Kolben einheit dazu vorgesehen ist,
eine Einstellung des Ventilhubs vorzunehmen. Unter "vorgesehen" soll dabei insbesondere
speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.
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Durch
eine entsprechende Ausgestaltung können zusätzliche Bauteile, Bauraum,
Gewicht, Montageaufwand und Kosten eingespart werden.
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Weist
die Einstelleinheit eine, insbesondere in ihrer Position verstellbare
Steuerkante auf, die insbesondere zur Steuerung eines hydraulischen Durchflusses
vorgesehen ist, kann eine vorteilhafte Einstelleinheit konstruktiv
einfach erreicht werden, die einen geringen Energiebedarf erfordert
bzw. mit der eine Einstellung eines Ventilhubs mit geringem Kraftaufwand
realisierbar ist und die besonders verschleißarm ausführbar ist.
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Ist
die Spielausgleichseinheit in einem raumfesten Bauteil gelagert
und bildet dieselbe einen Fußpunkt,
können Ölzu- und Ölabführungen
einfach in das raumfeste Bauteil integriert werden und die erfindungsgemäße Lösung kann
besonders vorteilhaft bei Vorrichtungen mit einem Schlepphebel angewandt werden,
der zumindest im Wesentlichen raumfrei, d.h. ohne raumfeste, materielle
Lagerachse gelagert ist. Unter einem "raumfesten Bauteil" soll insbesondere ein Bauteil verstanden
werden, das eine von einer Gaswechselventilbewegung unabhängige, insbesondere
in einem Brennkraftmaschinenraum, im Wesentlichen, d.h. unter Vernachlässigung
von durch elastische Lagerungen bewirkten Ausgleichsbewegungen,
ruhende Position einnimmt, wie z.B. ein Zylinderkopf oder ein mit
einem Zylinderkopf fest verbundenes Bauteil usw.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
wenigstens einen Hebel umfasst, in welchem die Spielausgleichs einheit
zumindest teilweise integriert ist, wodurch wiederum zusätzlicher
erforderlicher Bauraum zumindest weitgehend vermieden werden kann.
Unter "integriert" soll dabei insbesondere
verstanden werden, dass der Hebel, der vorzugsweise von einem Kipphebel
mit einer raumfesten, materiellen Lagerachse gebildet ist, zumindest
direkt oder indirekt eine Lagerstelle für die Spielausgleichseinheit
bildet und/oder für
die Spielausgleichseinheit einen Aufnahmeraum bildet.
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Die
Steuerkante kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden
Bauteilen gebildet sein, besonders vorteilhaft jedoch von einer Schiebehülse, die
Platz sparend in ein Spielausgleichseinheitsgehäuse integriert werden kann.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Steuerkante zumindest teilweise von
einer Lagerachse gebildet ist, wodurch dieselbe wiederum besonders Platz
sparend integrierbar ist, und zwar insbesondere, wenn die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
einen Kipphebel umfasst und die Steuerkante in eine Lagerachse des
Kipphebels integriert ist.
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Weist
die Einstelleinheit einen Aktuator auf, der zur stufenlosen Verstellung
der Steuerkante vorgesehen ist, kann der Ventilhub vorzugsweise
besonders exakt, insbesondere ebenfalls stufenlos einstellbar ausgeführt werden.
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Die
Einstelleinheit kann grundsätzlich
mit sämtlichen,
dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Aktuatoren realisiert sein,
wie mit elektrischen oder elektromagnetischen Aktuatoren usw. Besonders
vorteilhaft weist die Einstelleinheit jedoch einen hydraulischen
Aktuator auf, dessen Energieversorgung einfach durch eine bereits
vorhandene hydraulische Versorgung erreicht werden kann.
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Ferner
wird vorgeschlagen, dass die Kolbeneinheit einen mechanischen Anschlag
aufweist, wodurch eine gewünschte
Endstellung stets sicher erreicht werden kann.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele
der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise
auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung einer ersten Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bei einer maximalen Ventilhubeinstellung,
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2 die
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
aus 1 bei einer minimalen Ventilhubeinstellung,
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3 einen
Ausschnitt III aus 1 in einem erhöhten Detaillierungsgrad,
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4 einen
Ausschnitt IV aus 2 in einem erhöhten Detaillierungsgrad
in einer ersten Stellung,
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5 den
Ausschnitt gemäß 4 in
einer zweiten Stellung,
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6 eine
schematische Darstellung einer alternativen Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bei einer maximalen Ventilhubeinstellung in einer ersten Stellung,
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7 die
alternative Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bei maximaler Ventilhubeinstellung in einer zweiten Stellung,
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8 die
alternative Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bei einer minimalen Ventilhubeinstellung in einer ersten Stellung,
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9 die
alternative Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bei minimaler Ventilhubeinstellung in einer zweiten Stellung und
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10 die
alternative Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bei minimaler Ventilhubeinstellung in einer dritten Stellung.
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1 zeigt
eine Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Einstelleinheit 10a,
die zur Einstellung eines variablen Ventilhubs eines Gaswechselventils 30a der
Brennkraftmaschine vorgesehen ist (1 bis 5).
Ferner umfasst die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung eine hydraulische
Spielausgleichseinheit 12a mit einer Kolbeneinheit 14a.
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Die
Spielausgleichseinheit 12a ist in einem raumfesten, von
einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gebildeten Bauteil 18a gelagert
und bildet einen Fußpunkt
eines Schlepphebels 32a der Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bzw. der Schlepphebel 32a ist mit seinem ersten Ende über die
Spielausgleichseinheit 12a am Zylinderkopf abgestützt. Ferner
umfasst die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
eine Nockenwelle mit einem Nocken 34a, der mit dem Schlepphebel 32a gekoppelt ist.
Mit seinem zweiten Ende ist der Schlepphebel 32a auf einem
Ventilschaft des Gaswechselventils 30a abgestützt. Die
Spielausgleichseinheit 12a ist dazu vorgesehen, dass das
Gaswechselventil 30a stets vollständig schließt und der Schlepphebel 32a stets
am Nocken 34a und am Ventilschaft des Gaswechselventils 30a ohne
Spiel anliegt.
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Die
Kolbeneinheit 14a der Spielausgleichseinheit 12a bildet
einen Teil der Einstelleinheit 10a, und zwar kann durch
Absenken der Kolbeneinheit 14a in einem Spielausgleichseinheitsgehäuse 36a der
sich während
einer Umdrehung des Nockens 34a einstellende Ventilhub
des Gaswechselventils 30a reduziert werden und umgekehrt.
Die Einstelleinheit 10a weist hierfür eine über einen hydraulischen Aktuator 26a in
ihrer Position stufenlos einstellbare, von einer Schiebehülse 20a gebildete
Steuerkante 16a auf. Alternativ zum hydraulischen Aktuator 26a wäre auch
ein anderer Aktuator, wie beispielsweise ein elektrischer Aktuator
denkbar Die Schiebehülse 20a ist
zwischen dem Spielausgleichseinheitsgehäuse 36a und der Kolbeneinheit 14a angeordnet,
die einen Kolben 38a und eine Rückschlagventileinheit 40a mit einer
Ventilhülse 42a,
einer Schraubendruckfeder 44a und einer Ventilkugel 46a umfasst.
Der Kolben 38a ist in der Schiebehülse 20a gelagert.
Die Ventilhülse 42a wird
von der Schraubendruckfeder 44a an eine Unterseite des
Kolbens 38a gedrückt
und bildet einen Ventilsitz für
die Ventilkugel 46a. Ferner ist in die Ventilhülse 42a eine
Entlastungsbohrung 47a eingebracht, die mit der Steuerkante 16a im
Betrieb zusammenwirkt.
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Die 1 und 3 zeigen
die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bei einer maximalen Ventilhubstellung. Die Schiebehülse 20a ist
mittels des hydraulischen Aktuators 26a, der über einen Kipphebel 48a mit
der Schiebehülse 20a gekoppelt ist,
in ihre einem Boden des Spielausgleichseinheitsgehäuses 36a abgewandte
Endstellung verschoben, so dass die Entlastungsbohrung 47a von
der Schiebehülse 20a verschlossen
ist, und sich ein Druckpolster auf der dem Kolben 38a abgewandten
Seite der Ventilkugel 46a, versorgt durch eine Druckölzuführung 50a,
aufbauen kann.
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Soll
der Ventilhub des Gaswechselventils 30a reduziert werden,
wird die Schiebehülse 20a mittels
des Aktuators 26a in ihre dem Boden des Spielausgleichseinheitsgehäuses 36a zugewandte
Endstellung oder eine beliebige Zwischenstellung (freie Einstellbarkeit
des Hubes) verschoben (2, 4 und 5),
so dass die Entlastungsbohrung 47a von der Schiebehülse 20a bzw.
von der Steuerkante 16a freigegeben ist und ein Aufbau
eines Druckpolsters auf der dem Kolben 38a abgewandten
Seite der Ventilkugel 46a vermieden ist. Öl auf der
dem Kolben 38a abgewandten Seite der Ventilkugel 46a kann über die Entlastungsbohrung 47a zurück in die
Druckölzuführung 50a abgeführt werden.
Dabei ist auch denkbar, dass in der Druckölzuführung 50a ein Druckspeicher vorgesehen
ist, in den das Öl
zurückgeführt werden kann.
Ferner ist auch denkbar, dass Öl
auf der dem Kolben 38a abgewandten Seite der Ventilkugel 46a drucklos
abgeführt
wird.
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Bei
einer Umdrehung des Nockens 34a wird der Kolben 38a gemeinsam
mit der Ventilhülse 42a in das
Spielausgleichseinheitsgehäuse 36a hineingedrückt, und
zwar bis die Entlastungsbohrung 47a an der Steuerkante 16a in
Richtung des Bodens des Spielausgleichseinheitsgehäuses 36a vorbeigeführt ist
und sich damit wiederum ein Druckpolster auf der dem Kolben 38a abgewandten
Seite der Ventilkugel 46a aufbauen kann (5).
Zudem weist der Kolben 38a einen mechanischen Anschlag 28a auf,
mit welchem der Kolben 38a bei einem ausbleibenden Aufbau
eines Druckpolsters oder einem unvorhergesehenen Abbau eines Druckpolsters
auf der dem Kolben 38a abgewandten Seite der Ventilkugel 46a an die
Schiebehülse 20a anschlagen
kann, so dass ein Absinken der Kolbeneinheit 14a unter
ein Mindestmaß sicher
vermieden ist.
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Soll
wiederum der maximale Ventilhub erreicht werden, wird die Schiebehülse 20a mittels
des Aktuators 26a aus dem Spiel ausgleichseinheitsgehäuse 36a ausgefahren,
so dass sich wiederum ein gewünschtes
Druckpolster auf der dem Kolben 38a abgewandten Seite der
Ventilkugel 46a aufbauen kann (1 und 3).
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In
den 6 bis 10 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel
dargestellt. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale
und Funktionen sind grundsätzlich
mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der
Ausführungsbeispiele
sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele die Buchstaben
a und b hinzugefügt. Die
nachfolgende Beschreibung beschränkt
sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zu dem Ausführungsbeispiel
in den 1 bis 5, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile,
Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in
den 1 bis 5 verwiesen werden kann.
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6 zeigt
eine Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
einer Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Einstelleinheit 10b,
die zur Einstellung eines variablen Ventilhubs eines Gaswechselventils 30b der
Brennkraftmaschine vorgesehen ist. Ferner umfasst die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung eine
hydraulische Spielausgleichseinheit 12b mit einer Kolbeneinheit 14b.
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Die
Spielausgleichseinheit 12b ist in einem ersten Kipphebel 22b integriert,
der im Betrieb über die
Spielausgleichseinheit 12b auf einen zweiten Kipphebel 52b wirkt
(6 und 7). Der zweite Kipphebel 52b wirkt
wiederum auf einen Ventilschaft des Gaswechselventils 30b.
Alternativ könnte
die Spielausgleichseinheit 12b auch im zweiten, dem gaswechselventilseitigen
Kipphebel 52b integriert sein oder als dritte Variante
direkt auf das Ventil wirken.
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Ferner
umfasst die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
eine Nockenwelle mit einem Nocken 34b, der über eine
im ersten Kipphebel 22b drehbar gelagerte Abtastrolle 54b mit
dem ersten Kipphebel 22b gekoppelt ist.
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Die
Kolbeneinheit 14b der Spielausgleichseinheit 12b bildet
einen Teil der Einstelleinheit 10b, und zwar kann durch
Absenken der Kolbeneinheit 14b in einem Spielausgleichseinheitsgehäuse 36b der
sich während
einer Umdrehung des Nockens 34b einstellende Ventilhub
des Gaswechselventils 30b reduziert werden und umgekehrt.
Die Einstelleinheit 10b weist hierfür über einen nicht näher dargestellten hydraulischen
Aktuator in ihren Drehstellungen stufenlos oder gestuft einstellbare,
von einer Lagerachse 24b gebildete Steuerkanten 16b, 16b' auf. Auf der Lagerachse 24b ist
der erste Kipphebel 22b mit einer ersten Lagerhülse 56b und
der zweite Kipphebel 52b mit einer zweiten, nicht näher dargestellten
Lagerhülse
schwenkbar gelagert. In der Lagerhülse 56b ist eine Entlastungsbohrung 47b eingebracht,
die mit den Steuerkanten 16b, 16b' im Betrieb zusammenwirkt.
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Die 6 und 7 zeigen
die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
bei einer maximalen Ventilhubstellung. Die Lagerachse 24b verschließt die Entlastungsbohrung 47b in
der Lagerhülse 56a radial
nach innen, und zwar über
die gesamte Schwenkbewegung des ersten Kipphebels 22b,
so dass sich ein Druckpolster auf der einem Kolben 38b der
Kolbeneinheit 14b abgewandten Seite einer Ventilkugel 46b,
versorgt durch eine Druckölzuführung 50b,
aufbauen kann.
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Soll
der Ventilhub des Gaswechselventils 30b reduziert werden,
wird die Lagerachse 24b mittels des nicht näher dargestellten
Aktuators verdreht (8, 9 und 10),
so dass eine Ausnehmung 62b der Lagerachse 24b im
Bereich der Entlas tungsbohrung 47b zum Liegen kommt und
dass die Entlastungsbohrung 47b von der Lagerachse 24b bzw.
von den Steuerkanten 16b, 16b' radial nach innen freigegeben
ist und ein Aufbau eines Druckpolsters auf der dem Kolben 38b abgewandten
Seite der Ventilkugel 46b vermieden ist. Öl auf der
dem Kolben 38b abgewandten Seite der Ventilkugel 46b kann über die
Entlastungsbohrung 47b durch einen Querkanal 58b und über einen
Längskanal 60b der
hohl ausgeführten
Lagerachse 24b drucklos oder gegen den Steuerdruck abgeführt werden.
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Bei
einer Umdrehung des Nockens 34b wird der Kolben 38b in
das Spielausgleichseinheitsgehäuse 36b hineingedrückt (9)
und der erste Kipphebel 22b relativ zum zweiten Kipphebel 52b verkippt, und
zwar bis die Entlastungsbohrung 47b an der Steuerkante 16b' vorbeigeführt ist
und sich damit wiederum ein Druckpolster auf der dem Kolben 38b abgewandten
Seite der Ventilkugel 46b aufbauen kann (10).
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Soll
wiederum der maximale Ventilhub erreicht werden, wird die Lagerachse 24b wieder
zurückverstellt,
so dass sich ein gewünschtes
Druckpolster auf der dem Kolben 38b abgewandten Seite der
Ventilkugel 46b wieder aufbauen kann (6 und 7).