DE102006018588A1 - Charge-cycle valve operating device for stroke piston internal combustion engine, has cam stroke transferring device designed as clamping device between plungers and valve and implemented in hydraulic, electric and mechanical manner - Google Patents

Charge-cycle valve operating device for stroke piston internal combustion engine, has cam stroke transferring device designed as clamping device between plungers and valve and implemented in hydraulic, electric and mechanical manner Download PDF

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Abstract

The device has a cam shaft (1) driven by a stroke piston internal combustion engine. A cam is provided for a charge-cycle valve (4) or a charge-cycle valve assembly, where the charge-cycle valve projects with a valve stem (5) in a cylinder head (3) or an assigned housing. Plungers are connected with the cam by a pressure of a spring. A cam stroke transferring device is designed as a controllable clamping device between the plungers and the charge-cycle valve, and is implemented in a hydraulic, electric and mechanical manner.

Description

Gebiet der ErfindungTerritory of invention

Ventilbetätigungseinrichtung, insbesondere für Gaswechselventile von Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit zumindest einer von der Hubkolbenbrennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle, die zumindest einen Nocken pro Gaswechselventil oder Gaswechselventilgruppe aufweist, mit in einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine geführten Gaswechselventilen, die mit Ventilschäften in den Zylinderkopf oder ein zugeordnetes Gehäuse ragen, mit Stößeln, die mit den Nocken durch die Kraft von Federn in Wirkverbindung stehen, und mit je einer Nockenhubübertragungsvorrichtung pro Gaswechselventil oder Gaswechselventilgruppe zwischen den Stößeln und den Gaswechselventilen.Valve actuator, especially for Gas exchange valves of reciprocating internal combustion engines, with at least a camshaft driven by the reciprocating internal combustion engine, the at least one cam per gas exchange valve or gas exchange valve group having, in a cylinder head of the reciprocating internal combustion engine guided gas exchange valves, the with valve stems protrude into the cylinder head or an associated housing, with plungers that be in operative connection with the cams by the force of springs, and each with a Nockenhubübertragungsvorrichtung per gas exchange valve or gas exchange valve group between the plungers and the gas exchange valves.

Hintergrund der Erfindungbackground the invention

Eine derartige gattungsbildende Ventilbetätigungseinrichtung ist aus der EP-1 273 770 A2 bekannt. Bei dieser Einrichtung ist der Stößel mit einem Kolben verbunden, der einem hydrostatischen Druckraum zugeordnet ist, an den weiterhin ein zweiter Kolben angeschlossen ist, der mit einem Gaswechselventil in Wirkverbindung steht. Dabei wird die Hubbewegung des Stößels, die der Bewegung des Nockens der Nockenwelle entspricht, hydraulisch auf das Gaswechselventil übertragen, wobei der Hub des Gaswechselventils maximal der Nockenkontur des jeweiligen Nockens entsprechen kann. Durch Absteuern der Flüssigkeit in dem Druckraum kann die Hubbewegung des Gaswechselventils innerhalb der Kontur des Nockens beliebig reduziert werden. Durch diese Einrichtung kann allerdings keine Hubbewegung des Gaswechselventils eingestellt werden, die außerhalb der Hubkontur des Gaswechselventils liegt. Es kann auch keine Verschiebung außerhalb der Nockenkontur zum Zwecke der Veränderung der Steuerzeiten vorgenommen werden. Weiterhin ist die hydrostatische Nockenhubübertragungsvorrichtung aufwendig in ihrem Aufbau und führt damit zu größeren Herstellkosten. Des Weiteren ist auch der Wirkungsgrad, insbesondere dann, wenn Flüssigkeit aus und in den Druckraum gefördert werden muss, ungünstig.A Such generic valve actuator is off EP-1 273 770 A2 known. In this device, the plunger is connected to a piston, which is associated with a hydrostatic pressure chamber, continue to the a second piston is connected, with a gas exchange valve is in active connection. In this case, the lifting movement of the plunger, the the movement of the cam of the camshaft corresponds, hydraulically transferred to the gas exchange valve, wherein the stroke of the gas exchange valve maximum of the cam contour of the corresponding cam can correspond. By controlling the fluid in the pressure chamber, the lifting movement of the gas exchange valve within the Contour of the cam can be arbitrarily reduced. Through this device However, no stroke movement of the gas exchange valve can be set be outside the stroke contour of the gas exchange valve is located. It also can not shift outside the cam contour made for the purpose of changing the timing become. Furthermore, the hydrostatic Nockenhubübertragungsvorrichtung elaborate in their construction and leads thus to larger production costs. Furthermore, the efficiency, especially if liquid conveyed out and into the pressure chamber must be unfavorable.

Weiterhin ist es bekannt, DE-10061 618 A1, zwischen dem jeweiligen Nocken der Nockenwelle und den Gaswechselventilen eine mechanische Nockenhubübertragungsvorrichtung vorzusehen, bei der durch Verschieben von Zwischenhebeln und Änderung der Hebelarme eine variable Hubverstellung der Gaswechselventile gegenüber dem Nocken vorgenommen werden kann. Auch diese Einrichtung hat eine größere Anzahl von Bauteilen, die präzise gefertigt werden müssen, so dass die Einrichtung kostenaufwendig ist, ein großes Bauvolumen verlangt und zu zusätzlicher Geräuschentwicklung neigt. Weiterhin kann ebenfalls nur eine Verstellung der Gaswechselventile innerhalb der Kontur des jeweiligen Nockens auf der Nockenwelle erfolgen, wobei ebenfalls keine Änderung der Steuerzeiten durch Verschieben der gesamten Hubkurve möglich ist.Farther it is known, DE-10061 618 A1, between the respective cam the camshaft and the gas exchange valves, a mechanical Nockenhubübertragungsvorrichtung to be provided by moving the intermediate levers and change the lever arms a variable stroke adjustment of the gas exchange valves across from the cam can be made. This facility also has one larger number of components that are accurate have to be manufactured so that the device is expensive, a large volume of construction required and to additional noise inclines. Furthermore, also only one adjustment of the gas exchange valves within the contour of the respective cam on the camshaft with no change the control times by shifting the entire lift curve is possible.

Aufgabe der ErfindungTask of invention

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ventilbetätigungseinrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der die Nachteile der beschriebenen Einrichtungen vermieden werden. Die Ventilbetätigungseinrichtung soll kostengünstig sein, sie soll eine Verwirklichung einer beliebigen Huberhebungskurve des Gaswechselventils ermöglichen und auch eine Verschiebung der Hubkurve zum Zwecke der Steuerzeitenveränderung.task The invention is therefore to a valve actuator available in which avoided the disadvantages of the described devices become. The valve actuator should be inexpensive It should be an achievement of any lift curve allow the gas exchange valve and also a shift in the lift curve for the purpose of changing the timing.

Zusammenfassung der ErfindungSummary the invention

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Nockenhubübertragungsvorrichtung als steuerbare Klemmvorrichtung zwischen den Stößeln und Gaswechselventilen ausgebildet ist, die hydraulisch, elektrisch oder mechanisch ausgebildet ist. Durch diese Ausgestaltung kann zu einem beliebigen Zeitpunkt eine Bewegungsverbindung zwischen dem von einem Nocken bewegten Stößel und dem Gaswechselventil hergestellt werden, wobei die Klemmvorrichtung mechanisch, z.B. über Rastsperren oder elektrisch mittels Magneten oder anderen längenveränderlichen Aktuatoren, z.B. durch Piezoelemente, erfolgen kann oder auch hydraulisch durch eine Druckflüssigkeit. Das volle Potential der Verstellmöglichkeiten wird dann erreicht, wenn jedem Stößel eine Vielzahl von Nocken pro Umdrehung der Nockenwelle zugeordnet ist, deren Hübe einen Bruchteil der Gesamterhebung des/der Gaswechselventil(e) betragen. Dadurch ist es möglich, den Gesamthub des Gaswechselventils in mehrere Einzelhübe aufzuteilen, die beliebig aufeinander folgend, den Gesamthub ergeben. Dadurch ist es auch möglich, den Beginn der Ventilerhebungskurve auf einen beliebigen Zeitpunkt zu legen, da die Betätigung der Klemmeinrichtung den Zeitpunkt des Öffnens und Schließens bestimmt. Durch die Aneinanderreihung der einzelnen Teilhübe des Stößels kann auch die Erhebungskurve sehr weitgehend variiert werden.The The object of the invention is achieved in that the Nockenhubübertragungsvorrichtung as controllable clamping device between the plungers and gas exchange valves is formed, which is formed hydraulically, electrically or mechanically. By this configuration can at any time a Motion connection between the moving of a cam plunger and the Gas exchange valve are manufactured, with the clamping device mechanical, e.g. above Ratchets or electrically by means of magnets or other variable-length Actuators, e.g. by piezo elements, can be done or hydraulically by a pressure fluid. The full potential of the adjustment options is then achieved if every pestle one Variety of cams is assigned per revolution of the camshaft, their strokes a fraction of the total collection of the gas exchange valve (s) amount. This makes it possible divide the total stroke of the gas exchange valve into several individual strokes, the arbitrarily consecutive, give the total stroke. Thereby it is also possible the beginning of the valve lift curve at any time to lay, as the operation the clamping device determines the time of opening and closing. By the juxtaposition of the individual partial strokes of the plunger and the survey curve be varied very widely.

Dabei hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn sechs Nocken pro Umdrehung der Nockenwelle zu einer Nockenscheibe mit gleichmäßiger Verteilung der Nocken über den Umfang vorgesehen sind. Der Nockengrundkreisradius zwischen den Nockenerhebungen soll so ausgelegt werden, dass die Bearbeitung der negativen Krümmungsradien zwischen den einzelnen Nockenprofilen gewährleistet ist. Dabei sollte die Größe des Grundkreisradius im Bereich von 25 mm bis 30 mm liegen.there has proven to be beneficial when six cams per revolution the camshaft to a cam plate with even distribution of the cam over the Scope are provided. The cam base circle radius between the Cam lobes should be designed so that the machining the negative radii of curvature is ensured between the individual cam profiles. It should the size of the base circle radius in the range of 25 mm to 30 mm.

Durch die vorgeschlagene Ventilbetätigungseinrichtung ist die Drehzahl der Nockenwelle zur Ausführung eines 4-Takt-Arbeitsverfahrens der Hubkolbenbrennkraftmaschinen nicht mehr an die Zwangsübersetzung der Nockenwelle auf die halbe Drehzahl der Kurbelwelle gebunden. Die Drehzahl der Nockenwelle kann daher z.B. auch höher liegen und mit der Drehzahl der Kurbelwelle umlaufen. Dadurch können viele kleine Einzelhübe auch schnell hintereinander zur Anwendung kommen, so dass sich auch steile Flanken der Erhebungskurve des jeweiligen Gaswechselventils verwirklichen lassen.By the proposed valve actuator is the speed of the camshaft for performing a 4-stroke work process the Hubkolbenbrennkraftmaschinen no longer to the compulsory translation the camshaft tied to half the speed of the crankshaft. The speed of the camshaft may therefore be e.g. also higher and rotate at the speed of the crankshaft. This can be many small single strokes also be used quickly in a row, so that also steep Flanks of the survey curve of the respective gas exchange valve realize to let.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Nockenhubübertragungsvorrichtung ergibt sich dann, wenn der Stößel, der vorzugsweise über eine Rolle mit der Nockenscheibe in Wirkverbindung steht, einen Hülsenkörper aufweist, mit dem dichtend eine Klemmhülse verbunden ist, die mit dem Hülsenkörper einen Druckraum bildet und einen Ventilschaft- oder einen Bolzen eines Ventilbetätigungsstückes umschließt. Die Klemmhülse soll dabei in ihrer Wandstärke soweit reduziert sein, dass eine schnelle Klemmung des Ventilschaftes oder des Bolzens möglich ist, wobei allerdings auch zu berücksichtigen ist, dass die Klemmhülse genügend stabil ist und hohe Standzeiten ermöglicht.A advantageous embodiment of the Nockenhubübertragungsvorrichtung results Then, when the pestle, the preferably over a roller is in operative connection with the cam, a Having sleeve body, with the sealing a clamping sleeve is connected to the sleeve body, a pressure chamber forms and encloses a valve stem or a bolt of a valve actuator. The collet should be in their wall thickness be reduced so far that a quick clamping of the valve stem or the bolt possible However, it should be noted that the clamping sleeve is sufficiently stable is and allows long service life.

An den Druckraum ist eine vorzugsweise von einem Steuerelement beherrschte Steuerleitung für eine Druckflüssigkeit angeschlossen. Die Betätigung des Steuerelements bewirkt dann durch Zuführung der Druckflüssigkeit in den Druckraum eine Klemmung oder eine Öffnung der Klemmvorrichtung. Durch die Anwesenheit von Schmieröl zwischen der Klemmhülse und dem Ventilschaft bzw. dem Bolzen werden die Öffnung der Klemmvorrichtung und die Beweglichkeit des Ventilschaftes bzw. des Bolzens in der Klemmhülse unterstützt.At the pressure chamber is a preferably dominated by a control Control line for one Hydraulic fluid connected. The operation of the Control then causes by supplying the pressure fluid in the pressure chamber, a clamp or an opening of the clamping device. By the presence of lubricating oil between the clamping sleeve and the valve stem or bolt become the opening of the clamping device and the mobility of the valve stem or the bolt in the collet supported.

In vorteilhafter Weise ist im Zylinderkopf oder einem zugeordneten Gehäuse eine Lagerhülse eingesetzt, in der der Hülsenkörper geführt ist. Die Lagerhülse ist vorzugsweise aus Stahl gefertigt und hat somit auch eine hohe Verschleißfestigkeit.In Advantageously, in the cylinder head or an associated casing a bearing sleeve used, in which the sleeve body is guided. The bearing sleeve is preferably made of steel and thus has a high wear resistance.

Der Hülsenkörper weist weiterhin ein Flanschstück auf, an dem sich die als Druckfeder ausgeführte Feder abstützt, so dass der Hülsenkörper in Richtung Nockenscheibe durch die Feder belastet ist und den einzelnen Nocken der Nockenscheibe gut folgen kann. Es ist bedeutsam, dass die beweglichen Teile, also Hülsenkörper mit Rolle, Klemmhülse und Flanschstück, ein möglichst kleines Gewicht aufweisen.Of the Sleeve body points furthermore a flange piece on, on which the spring designed as a compression spring is supported, so that the sleeve body in Direction cam plate is loaded by the spring and the individual Cams of the cam can follow well. It is significant that the moving parts, so sleeve body with Roller, clamping sleeve and flange piece, one possible have low weight.

Um das Gaswechselventil am Ende der jeweiligen Hubbewegung des Stößels nach Öffnen der Klemmvorrichtung in den verschiedenen Stellungen festzulegen, wird eine Rast- oder Bremseinrichtung vorgesehen, die mit dem Ventilschaft oder dem Bolzen und dem Zylinderkopf/Gehäuse oder der Lagerhülse in Wirkverbindung steht. Es kann sich dabei wiederum um eine beliebige hydraulisch, elektrisch oder mechanisch betätigte Rast- oder Bremseinrichtung handeln und entsprechende Aktuatoren oder Einrichtungen aufweisen, wie sie zuvor bereits zur Steuerung der Klemmvorrichtung angesprochen wurden.Around the gas exchange valve at the end of each stroke of the plunger after opening the clamp in the different positions, a rest or Brake device provided with the valve stem or the bolt and the cylinder head / housing or the bearing sleeve is in active connection. It can turn to any hydraulically, electrically or mechanically operated latching or braking device act and have corresponding actuators or devices, as previously addressed for controlling the clamping device were.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird eine Rasteinrichtung vorgeschlagen, die eine mit dem Ventilschaft oder dem Bolzen verbundene Rasthülse aufweist, an deren Außenmantel mehrere in Längsrichtung des Gaswechselventils beabstandete Rastkerben vorgesehen sind, wobei mit den Rastkerben Rastelemente in Wirkverbindung stehen, die gegenüber dem Gaswechselventil oder dem Bolzen ortsfest angeordnet sind. Die Abstände der Rastkerben entsprechen dabei vorzugsweise der Hubhöhe des Stößels, so dass dieser bei betätigter Klemmvorrichtung die Rastkerben soweit gegen die Rastelemente verschiebt, bis die Rastelemente in der nächsten Rastkerbe einrasten. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Rastelemente, die vorzugsweise als federbelastete Kugeln ausgebildet sind, in einem Rastring geführt sind, der zwischen der Druckfeder und einem Absatz im Zylinderkopf/Gehäuse oder der Lagerhülse angeordnet sind. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich in einfacher Weise eine gute Abstützung und feste Lage des Rastringes und eine gute Abstützung der Druckfeder gegenüber dem Zylinderkopf/Gehäuse.In A preferred embodiment of the invention is a latching device proposed, the one connected to the valve stem or the bolt locking sleeve has, on the outer jacket several in the longitudinal direction the gas exchange valve spaced notches are provided, wherein with the locking notches locking elements are in operative connection with respect to the Gas exchange valve or the bolt are arranged stationary. The distances of the Notches in this case preferably correspond to the lifting height of the plunger, see above that when pressed Clamping device moves the notches so far against the locking elements, until the locking elements in the next Engage notch. Furthermore, it is proposed that the locking elements, which are preferably designed as spring-loaded balls, in guided a locking ring are between the compression spring and a shoulder in the cylinder head / housing or the bearing sleeve are arranged. This configuration results in easier Way a good support and fixed position of the locking ring and a good support of the compression spring against the Cylinder Head / housing.

Um eine sichere Schließstellung des Gasventilventils bzw. eine sichere Anlage des Ventiltellers am Zylinderkopf bzw. einen Sitzring zu bewirken, wird vorgeschlagen, dass die der Schließstellung des Gaswechselventils zugeordnete Rastkerbe so geformt oder in ihrer Längsrichtung so angeordnet ist, dass das oder die Rastelement(e) in der Schließstellung des Gaswechselventils nicht im Grundkreis oder der Grundstellung der Rastkerbe sondern so in der Flanke angeordnet sind, dass dadurch eine Axialkraft auf das Ventil bzw. den Ventilteller entsteht.Around a safe closed position the gas valve valve or a secure system of the valve disk to effect on the cylinder head or a seat ring, it is proposed that the closed position the gas exchange valve associated notch so shaped or in their longitudinal direction is arranged so that the one or more locking element (s) in the closed position of the gas exchange valve not in the base circle or the basic position the notch but are arranged in the flank that thereby an axial force is generated on the valve or the valve disk.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description the drawings

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:to further explanation The invention is directed to the drawings, in which an embodiment the invention is shown simplified. Show it:

1: einen Schnitt durch eine Nockenwelle mit Schnitt durch eine Nockenhubübertragungsvorrichtung nebst Zylinderkopf, 1 a section through a camshaft with a section through a Nockenhubübertragungsvorrichtung together with the cylinder head,

2: eine Weg-, Geschwindigkeits- und Beschleunigungskurve für einen Einzelhub des Stößels nebst Ventil und 2 : a travel, speed and acceleration curve for a single stroke of the ram together with valve and

3: eine Ventilerhebungskurve, die sich aus Einzelhüben der Nockenhubübertragungsvorrichtung zusammensetzt. 3 a valve lift curve composed of single strokes of the cam lift transmission device.

Detaillierte Beschreibung der Zeichnungendetailed Description of the drawings

In den 1 bis 3 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 eine Nockenwelle bezeichnet, auf der eine mit 2 bezeichnete Nockenscheibe fest angeordnet ist. Die Nockenscheibe 2 weist sechs Einzelnocken auf, die gleichmäßig verteilt über den Umfang der Nockenscheibe 2 angeordnet sind. Die Nockenwelle 1 ist, nicht dargestellt, direkt oder über ein Zwischengehäuse an einem nur angedeuteten Zylinderkopf 3 befestigt. An dem Zylinderkopf 3 ist ein Gaswechselventil 4 über eine Führungshülse gelagert. Der Ventilschaft 5 des Gaswechselventils 4 ragt in den Zylinderkopf in Richtung zur Nockenwelle. Er weist zunächst eine Rasthülse 6 auf, die mit einem Rastring 7 korrespondiert, in dem Rastelemente 8 gelagert sind. Die Rastelemente 8 stehen mit Rastkerben auf der Rasthülse 6 in Wirkverbindung, wobei die Rastelemente 8 in diese Rastkerben schrittweise einrasten können.In the 1 to 3 is, as far as shown in detail, with 1 a camshaft called, on the one with 2 designated cam is fixed. The cam disk 2 has six individual cams distributed evenly around the circumference of the cam disc 2 are arranged. The camshaft 1 is, not shown, directly or via an intermediate housing on an indicated only cylinder head 3 attached. On the cylinder head 3 is a gas exchange valve 4 stored over a guide sleeve. The valve stem 5 of the gas exchange valve 4 protrudes into the cylinder head towards the camshaft. He first has a detent sleeve 6 on top, with a snap ring 7 corresponds, in the locking elements 8th are stored. The locking elements 8th stand with notches on the locking sleeve 6 in operative connection, wherein the locking elements 8th can lock into these notches step by step.

Im Anschluss an die Rasthülse 6 ragt der Ventilschaft 5 in eine Klemmhülse 9, die an ihren beiden Enden dichtend mit einem Hülsenkörper 10 verbunden ist. Die Klemmhülse 9 bildet in ihrem mittleren Bereich mit dem Hülsenkörper 10 einen Druckraum 11, an den sich eine Steuerleitung 12 anschließt, durch die Druck im Druckraum 11 erzeugt bzw. wieder abgebaut wird. In der Wand des Hülsenkörpers 10 ist eine mit der Steuerleitung 12 korrespondierende Öffnung vorgesehen, die größer ist als der Querschnitt der Steuerleitung, so dass auch bei Bewegung des Hülsenkörpers 10 immer eine Verbindung zwischen dem Druckraum 11 und der Steuerleitung 12 sichergestellt ist. Der Hülsenkörper 10 ragt auf dem dem Gaswechselventil 4 abgewandten Ende aus dem Zylinderkopf 3 heraus und trägt dort eine Rolle 13, so dass der Hülsenkörper 10 mit der Rolle 13 einen Stößel bildet, der den einzelnen Nockenerhebungen auf der Nockenscheibe 2 folgen kann. Der Hülsenkörper 10 ist in einer mit 16 bezeichneten Lagerhülse geführt, die ihrerseits im Zylinderkopf angeordnet ist. Der Hülsenkörper weist auf seinem der Rasthülse 6 benachbarten Ende ein Flanschstück 14 auf, das fest mit dem Hülsenkörper 10 verbunden ist. Zwischen dem Flanschstück 14 und dem Rastring 7 ist eine mit 15 bezeichnete Druckfeder angeordnet, die über das Flanschstück 14 den Hülsenkörper 10 in Richtung der Nockenscheibe vorspannt.Following the locking sleeve 6 protrudes the valve stem 5 in a clamping sleeve 9 , which at its two ends sealing with a sleeve body 10 connected is. The clamping sleeve 9 forms in its middle area with the sleeve body 10 a pressure room 11 to which a control line 12 connects, through the pressure in the pressure chamber 11 is generated or degraded again. In the wall of the sleeve body 10 is one with the control line 12 provided corresponding opening which is larger than the cross section of the control line, so that even when moving the sleeve body 10 always a connection between the pressure chamber 11 and the control line 12 is ensured. The sleeve body 10 protrudes on the gas exchange valve 4 opposite end of the cylinder head 3 out and carries a role there 13 so that the sleeve body 10 with the role 13 forms a ram, the individual cam lobes on the cam disc 2 can follow. The sleeve body 10 is in one with 16 designated bearing sleeve out, which in turn is arranged in the cylinder head. The sleeve body has on its the locking sleeve 6 adjacent end a flange piece 14 on, stuck with the sleeve body 10 connected is. Between the flange piece 14 and the locking ring 7 is one with 15 designated compression spring arranged over the flange piece 14 the sleeve body 10 biased in the direction of the cam disc.

Die Funktionsweise der Ventilbetätigungseinrichtung ist wie folgt (siehe auch 3):
Ist das Gaswechselventil 4 geschlossen, so liegt der Ventilteller auf einem nicht dargestellten Sitzring auf. Befindet sich nun kein Flüssigkeitsdruck in dem Druckraum 11, so kann der Hülsenkörper ohne Übertragung von Bewegung auf das Gaswechselventil der Nockenscheibe folgen, da die Druckfeder 15 die Rolle 13 immer an der Nockenscheibe hält.The operation of the valve actuator is as follows (see also 3 ):
Is the gas exchange valve 4 closed, the valve plate rests on a seat ring, not shown. Now there is no fluid pressure in the pressure chamber 11 Thus, the sleeve body without transmission of movement to the gas exchange valve of the cam follow, since the compression spring 15 the role 13 always stops at the cam disc.

Dieser Betriebszustand der Betätigungseinrichtung kann auch als Ventilabschaltung genutzt werden.This Operating state of the actuator can also be used as a valve shutdown.

Wird nun in dem Augenblick, in dem die Rolle sich auf dem Grundkreis zwischen zwei Nockenerhebungen befindet, der Druckraum 11 mit Druckflüssigkeit beaufschlagt, so klemmt die Klemmhülse 9 den Ventilschaft 5 fest und verschiebt das Gaswechselventil 4 in Öffnungsrichtung, wobei das oder die Rastelemente in die nächstfolgenden Rastkerbe einrasten. Wird nun der Druckraum 11, dann wenn sich die Rolle im Bereich der Nockenspitze befindet, druckentlastet, so wird das Gaswechselventil 6 von der Rasthülse und den Rastelementen festgehalten und die Klemmhülse 9 mit Hülsenkörper 10 beim weiteren Drehen der Nockenwelle durch die Druckfeder 15 in Richtung Nockenwelle verschoben, bis sich die Rolle 13 auf dem nächsten Grundkreis zwischen dem folgenden Nocken befindet. Diese Einzelhubverschiebung beträgt, wie in 3 dargestellt, etwa 2,5 mm. Wir nun im Bereich des nächsten Grundkreises wiederum der Druckraum 11 befüllt, so klemmt die Klemmhülse 9 den Ventilschaft 5 erneut und das Gaswechselventil wird um einen weiteren Teilhub in Öffnungsrichtung verschoben. Der Vorgang kann so weitergeführt werden, bis die maximale Hubhöhe des Gaswechselventils erreicht ist.Now, at the moment in which the role is on the base circle between two cam lobes, the pressure chamber 11 pressurized fluid, so clamps the clamping sleeve 9 the valve stem 5 firmly and shifts the gas exchange valve 4 in the opening direction, wherein the one or more locking elements engage in the next following notch. Will now the pressure chamber 11 , then, when the roller is in the area of the cam tip, depressurized, then the gas exchange valve 6 held by the locking sleeve and the locking elements and the clamping sleeve 9 with sleeve body 10 on further rotation of the camshaft by the compression spring 15 shifted toward the camshaft until the roller 13 is on the next base circle between the following cam. This Einzelhubverschiebung is, as in 3 shown, about 2.5 mm. We now in the area of the next base circle turn the pressure chamber 11 filled, so clamps the clamping sleeve 9 the valve stem 5 again and the gas exchange valve is moved by a further partial stroke in the opening direction. The process can be continued until the maximum lifting height of the gas exchange valve is reached.

Wie bereits in der allgemeinen Beschreibung erläutert, kann die Nockenwelle 1 mit einer wesentlichen höheren Drehzahl betrieben werden, als dies bei üblichen Nockenwellen der Fall ist, da die Nockenerhebungen nicht zu dem Gaswechselvorgang zeitlich passen müssen, da sich die komplette Nockenerhebung aus der Vielzahl von Einzelhüben zusammensetzt. Durch die erfindungsgemäße Ventilbetätigungseinrichtung lässt sich eine Vielzahl von Ventilerhebungskurven für das Gaswechselventil durchführen. Es kann auch eine Verschiebung der Steuerzeiten des einen Gaswechselventils gegenüber einem anderen Gaswechselventil in Abhängigkeit der Motordrehzahl oder sonstiger Parameter beliebig erfolgen.As already explained in the general description, the camshaft 1 be operated at a substantially higher speed than is the case with conventional camshafts, since the cam lobes do not have to match the gas exchange time, since the complete cam lobe consists of the large number of individual strokes. The valve actuating device according to the invention makes it possible to carry out a multiplicity of valve lift curves for the gas exchange valve. It can also be a shift in the timing of the gas exchange valve with respect to another gas exchange valve in dependence of the engine speed or other parameters as desired.

Auch ein Ventilspielausgleich ist nicht erforderlich, da der Hülsenkörper 10 mit der Rolle 13, unterstützt durch die Druckfeder 15 beliebig den Nocken der No ckenscheibe 2 folgen kann und nur die Betätigung der Klemmhülse 9 durch Druckaufbau die Bewegung des Gaswechselventils hervorruft.Also, a valve clearance compensation is not required, since the sleeve body 10 with the role 13 , supported by the compression spring 15 as desired, the cam of the disk 2 can follow and only the operation of the clamping sleeve 9 caused by pressure buildup, the movement of the gas exchange valve.

Ein Schließen des Gaswechselventils erfolgt ebenfalls durch Druckaufbau im Druckraum 11 und Klemmen der Klemmhülse, wobei allerdings die Klemmzeiten so gewählt sind, dass die Klemmung dann erfolgt, wenn die Rolle 13 die Nockenspitze erreicht bzw. überschritten hat und der Hülsenkörper von der Druckfeder 15 nach oben entlang der Nockenflanke in Richtung des Grundkreises geschoben wird. Auch das Schließen erfolgt intermittierend.A closing of the gas exchange valve is also carried out by pressure build-up in the pressure chamber 11 and clamping the clamping sleeve, however, the clamping times are chosen so that the clamping then takes place when the role 13 the cam tip has reached or exceeded and the sleeve body of the compression spring 15 is pushed upward along the cam flank in the direction of the base circle. The closing is intermittent.

Es sei darauf hingewiesen, dass durch die variable Ansteuermöglichkeit des Druckraumes 11 bzw. der Klemmhülse 9 auch kleine Teilhübe, z.B. in Verbindung mit innerer oder äußerer Abgasrückführung oder Motorbremssteuerung der Hubkolbenbrennkraftmaschine, beliebig ausgeführt werden können. Es kann auch auf eine Nockenwellenversteller, durch den eine Verdrehung der Nockenwelle gegenüber der Kurvenwelle während des Motorbetriebs erfolgt, verzichtet werden, da, wie bereits erwähnt, der Beginn und das Ende des Hubes des Gaswechselventils 4 beliebig gesteuert werden können.It should be noted that due to the variable control possibility of the pressure chamber 11 or the clamping sleeve 9 Even small partial strokes, eg in conjunction with internal or external exhaust gas recirculation or engine brake control of reciprocating internal combustion engine, can be performed arbitrarily. It can also be on a camshaft adjuster, by which a rotation of the camshaft relative to the camshaft during engine operation takes place, since, as already mentioned, the beginning and end of the stroke of the gas exchange valve 4 can be controlled arbitrarily.

Für den dynamischen Klemmvorgang im Druckraum 11 bzw. an der Klemmhülse 9 ist ein hoher Hydraulikdruck im Bereich von 500 bis 1.000 bar von Vorteil. Weiterhin sollte der Druckauf- und -abbau sehr schnell erfolgen.For the dynamic clamping process in the pressure chamber 11 or on the clamping sleeve 9 is a high hydraulic pressure in the range of 500 to 1,000 bar advantage. Furthermore, the pressure build-up and down should be done very quickly.

Es besteht dabei die Möglichkeit, ein für Einspritzvorgänge bereits bekanntes Common-Rail-System zu benutzen, bei dem in einem Hochdruckspeicher Hydraulikdruck zur Verfügung steht, der über Schnellventile gesteuert der Steuerleitung 12 zugeführt und von dort wieder abgelassen werden kann.There is the possibility of using a common rail system already known for injection processes, in which hydraulic pressure is available in a high-pressure accumulator, which is controlled via high-speed valves of the control line 12 fed and discharged from there again.

Es wäre auch ein bei Einspritzungen ebenfalls bekanntes Pumpe-Düse(Ventil)-System anwendbar, bei dem in der Pumpe ein schneller Druckaufbau erfolgt, der von einem Steuerventil beherrscht wird.It would be too a pump-nozzle (valve) system also known in injections, in which in the pump, a rapid pressure build-up, the of a control valve is controlled.

Es ist schließlich auch noch möglich, einen Linearaktuator auf Magnet- oder Piezobasis zu benutzen, durch den gezielt ein Druckanstieg und eine Steuerung des Druckes erfolgen können.It is finally still possible, to use a magnetic or piezo based linear actuator specifically a pressure increase and control of the pressure take place can.

11
Nockenwellecamshaft
22
Nockenscheibecam
33
Zylinderkopfcylinder head
44
GaswechselventilGas exchange valve
55
Ventilschaftvalve stem
66
Rasthülselocking sleeve
77
Rastringlocking ring
88th
Rastelementelocking elements
99
Klemmhülsecollet
1010
Hülsenkörpersleeve body
1111
Druckraumpressure chamber
1212
Steuerleitungcontrol line
1313
Rollerole
1414
Flanschstückflange piece
1515
Druckfedercompression spring
1616
Lagerhülsebearing sleeve

Claims (11)

Ventilbetätigungseinrichtung, insbesondere für Gaswechselventile von Hubkolbenbrennkraftmaschinen, mit zumindest einer von der Hubkolbenbrennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle (1), die zumindest einen Nocken pro Gaswechselventil (4) oder Gaswechselventilgruppe aufweist, mit in einem Zylinderkopf (3) der Hubkolbenbrennkraftmaschine geführten Gaswechselventilen (4), die mit Ventilschäften (5) in den Zylinderkopf (3) oder ein zugeordnetes Gehäuse ragen, mit Stößeln, die mit den Nocken durch die Kraft von Federn in Wirkverbindung stehen, und mit je einer Nockenhubübertragungsvorrichung pro Gaswechselventil (4) oder Gaswechselventilgruppe zwischen den Stößeln und den Gaswechselventilen (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenhubübertragungsvorrichtung als steuerbare Klemmvorrichtung zwischen den Stößeln und den Gaswechselventilen (4) ausgebildet ist, die hydraulisch, elektrisch oder mechanisch ausgeführt ist.Valve actuating device, in particular for gas exchange valves of reciprocating internal combustion engines, with at least one of the reciprocating internal combustion engine driven camshaft ( 1 ), the at least one cam per gas exchange valve ( 4 ) or gas exchange valve group, with in a cylinder head ( 3 ) of reciprocating internal combustion engine guided gas exchange valves ( 4 ) with valve stems ( 5 ) in the cylinder head ( 3 ) or an associated housing, with plungers which are in operative connection with the cams by the force of springs, and with one cam lift transmission device per gas exchange valve ( 4 ) or gas exchange valve group between the plungers and the gas exchange valves ( 4 ), characterized in that the Nockenhubübertragungsvorrichtung as a controllable clamping device between the plungers and the gas exchange valves ( 4 ) is formed, which is carried out hydraulically, electrically or mechanically. Ventilbetätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Stößel eine Vielzahl von Nocken pro Umdrehung der Nockenwelle zugeordnet ist, deren Hübe einen Bruchteil der Gesamterhebung des/der Gaswechselventil(e) (4) ausmachen.Valve operating device according to claim 1, characterized in that each plunger is associated with a plurality of cams per revolution of the camshaft whose strokes a fraction of the total collection of / the gas exchange valve (s) ( 4 ) turn off. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sechs Nocken pro Umdrehung zu einer Nockenscheibe (2) mit gleichmäßiger Verteilung der Nocken über den Umfang vorgesehen sind.Valve operating device according to one of claims 1 or 2, characterized in that six cams per revolution to a cam disc ( 2 ) are provided with uniform distribution of the cams over the circumference. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehzahl der Nockenwelle (1) zur Durchführung eines 4-Takt-Arbeitsverfahrens der Hubkolbenbrennkraftmaschine unabhängig von der Steuerdrehzahl der Nockenwelle zur Durchführung des Arbeitsverfahrens beliebig wählbar ist.Valve actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the rotational speed of the camshaft ( 1 ) for performing a 4-stroke operation of the reciprocating internal combustion engine independently of the control rotational speed of the camshaft for performing the working method is arbitrary selectable. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel einen Hülsenkörper (10) aufweist, mit dem dichtend eine Klemmhülse (9) verbunden ist, die mit dem Hülsenkörper (10) einen Druckraum (11) bildet und einen Ventilschaft (5) oder einen Bolzen eines Ventilbetätigungsstückes umschließt und dass an den Druckraum (11) eine Steuerleitung (12) für die Zufuhr und den Abfluss einer Druckflüssigkeit angeschlossen ist.Valve operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the plunger a sleeve body ( 10 ), with the sealing a clamping sleeve ( 9 ) connected to the sleeve body ( 10 ) a pressure chamber ( 11 ) and a valve stem ( 5 ) or a bolt of a Ventilbetätigungsstückes encloses and that to the pressure chamber ( 11 ) a control line ( 12 ) for the supply and the discharge of a Druckflüs is connected. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinderkopf (3) eine Lagerhülse (16) aufweist, in der der Hülsenkörper (10) geführt ist.Valve operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the cylinder head ( 3 ) a bearing sleeve ( 16 ), in which the sleeve body ( 10 ) is guided. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Hülsenkörper (10) ein Flanschstück (14) aufweist, an den sich die als Druckfeder (15) ausgeführte Feder abstützt.Valve operating device according to one of the preceding claims, characterized in that the sleeve body ( 10 ) a flange piece ( 14 ), to which the as a compression spring ( 15 ) executed spring is supported. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rast- oder Bremseinrichtung vorgesehen ist, die mit dem Gaswechselventil (4) und dem Zylinderkopf (3) oder der Lagerhülse (16) in Wirkverbindung steht.Valve actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that a latching or braking device is provided, which with the gas exchange valve ( 4 ) and the cylinder head ( 3 ) or the bearing sleeve ( 16 ) is in operative connection. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rasteinrichtung eine mit dem Ventilschaft (5) oder dem Bolzen verbundene Rasthülse (6) aufweist, an deren Außenmantel mehrere in Längsrichtung des Gaswechselventils (4) beabstandete Rastkerben vorgesehen sind, und dass mit dem Rastkerben Rastelemente (8) in Wirkverbindung stehen, die gegenüber dem Gaswechselventil (4) oder dem Bolzen ortsfest angeordnet sind.Valve actuation device according to one of the preceding claims, characterized in that the latching device has a bearing with the valve stem ( 5 ) or bolt connected to the bolt ( 6 ), on whose outer jacket several in the longitudinal direction of the gas exchange valve ( 4 ) spaced notches are provided, and that with the notches locking elements ( 8th ) are in operative connection with respect to the gas exchange valve ( 4 ) or the bolt are arranged stationary. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rastelemente (8) in einem Rastring (7) geführt sind, der zwischen der Druckfeder (15) und einem Absatz im Zylinderkopf (3) oder der Lagerhülse (16) angeordnet ist.Valve actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the latching elements ( 8th ) in a locking ring ( 7 ) are guided between the compression spring ( 15 ) and a shoulder in the cylinder head ( 3 ) or the bearing sleeve ( 16 ) is arranged. Ventilbetätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die der Schließstellung des Gaswechselventils (4) zugeordnete Rastkerbe so geformt oder in Längsrichtung des Gaswechselventils (4) angeordnet ist, dass das oder die Rastelemente (8) in der Flanke der Rastkerbe angeordnet sind, die das Gaswechselventil (4) in Schließstellung belasten.Valve actuating device according to one of the preceding claims, characterized in that the closed position of the gas exchange valve ( 4 ) associated latching notch so shaped or in the longitudinal direction of the gas exchange valve ( 4 ) is arranged, that the one or more locking elements ( 8th ) are arranged in the flank of the notch, which the gas exchange valve ( 4 ) in the closed position.
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