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GEBIET
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Die
vorliegende Offenbarung bezieht sich auf hydraulische Systeme und
insbesondere auf eine hydraulische Steuerbaugruppe für einen
Umschaltventiltrieb.
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HINTERGRUND
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Die
Aussagen in diesem Abschnitt liefern lediglich Hintergrundinformationen
bezüglich
der vorliegenden Offenbarung und stellen nicht unbedingt den Stand
der Technik dar.
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Umschaltventiltriebsysteme
sind eine bei Brennkraftmaschinen angewandte Innovation jüngeren Datums.
Ein typisches Umschaltventiltriebsystem umfasst eine Kipphebelbaugruppe,
die wahlweise mit einem Auslassventil oder einem Einlassventil in
Eingriff gelangt. Die Kipphebelbaugruppe wird vorzugsweise in verschiedenen
Betriebsarten betrieben. Jede Betriebsart wird durch hydraulisches
Betätigen der
Kipphebelbaugruppe aktiviert.
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Zum
wahlweisen Liefern von Hydraulikfluid an die Kipphebelbaugruppe
des Umschaltventiltriebsystems wird vorzugsweise ein Ölsteuerventil
bzw. Ölregulierventil
oder OCV (oil control valve) verwendet. Das Anordnen eines oder
mehrere OCV's in
der Brennkraftmaschine kann problematisch sein, da die OCV's zu ihrer Speisung
mit Hydraulikfluid wie etwa Öl Ölsteuergalerien
oder -kanäle
erfordern, die danach das Hydraulikfluid zu dem Umschaltventiltriebsystem
und dann zu einer Wanne in dem Motorblock leiten.
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Daher
besteht Anlass auf dem Fachgebiet für eine hydraulische Steuerbaugruppe,
die eine Anordnung von OCV's
und Ölsteuergalerien
in der Brennkraftmaschine bereitstellt, die ein Minimum an maschineller
Bearbeitung erfordert und bereits vorhandene Komponenten in dem
Motorblock, dem Zylinderkopf und dem Ventildeckel nicht wesentlich stört.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Die
vorliegende Erfindung schafft einen Motor mit einem Motorblock,
einem Zylinderkopf, der an dem Motorblock angebracht ist, einem
Ventiltrieb, der an dem Zylinderkopf angebracht ist, und einem Ventildeckel,
der sich über
den Ventiltrieb erstreckt und an dem Zylinderkopf angebracht ist,
geschaffen. Es ist ein Hydrauliksystem zum Liefern eines Hydraulikfluids
an den Ventiltrieb aufgenommen. Das Hydrauliksystem besitzt einen
ersten Kanal, der sich von dem Motorblock durch den Zylinderkopf
zu dem Ventildeckel erstreckt und mit einem zweiten Kanal verbunden
ist. Der zweite Kanal erstreckt sich längs einer Länge des Ventildeckels und ist
mit einem Ölsteuerventil
verbunden. Wenigstens ein Steuerkanal erstreckt sich von dem Ölsteuerventil
durch den Ventildeckel zu dem Ventiltrieb. Das Ölsteuerventil ist an einem
Anschluss in dem Ventildeckel angebracht und erstreckt sich in einer
Richtung längs
einer Breite und in einer Höhe
des Ventildeckels in den Ventildeckel.
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In
einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Anschluss
an einer Außenfläche des Ventildeckels
angeordnet.
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In
einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung sind der erste
Kanal und der zweite Kanal einstückig
in dem Ventildeckel zwischen einer glatten Innenfläche und
einer glatten Außenfläche ausgebildet.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung erstreckt
sich das Ölsteuerventil längs der
Breite in einer Richtung von einer Motormitte nach außen.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der
zweite Kanal horizontal.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst
der Motor ferner ein zweites Ölsteuerventil,
das an einem zweiten Anschluss in dem Ventildeckel angebracht ist,
wobei das zweite Ölsteuerventil
auf das erste Ölsteuerventil ausgerichtet
ist und von diesem längs
der Länge
des Ventildeckels beabstandet ist.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist zwischen
dem ersten Ölsteuerventil
und dem zweiten Ölsteuerventil
der erste Kanal mit dem zweiten Kanal verbunden.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst
der Ventiltrieb eine hydraulische Ventilspieleinstellvorrichtung,
und der der Steuerkanal ist mit der hydraulischen Ventilspieleinstellvorrichtung
verbunden, um das Hydraulikfluid zu dem Ventiltrieb zu liefern.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist
der Motor ferner einen zweiten Steuerkanal auf, der sich von dem Ölsteuerventil
zu einer Grenzfläche
zwischen dem Ventildeckel und dem Zylinderkopf erstreckt.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung weist
der Motor ferner einen dritten Steuerkanal auf, der mit dem zweiten
Steuerkanal verbunden ist und sich zu einer ersten hydraulischen
Ventilspieleinstellvorrichtung in dem Ventiltrieb erstreckt.
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In
einem nochmals weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung umfasst
der Motor ferner einen zweiten Ventiltrieb mit einer zweiten Ventilspieleinstellvorrichtung,
und das Hydrauliksystem umfasst einen dritten Steuerkanal, der eine
Verbindung zwischen dem zweiten Steuerkanal und dem zweiten Steuerkanal
und der zweiten hydraulischen Ventilspieleinstellvorrichtung herstellt.
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Weitere
Anwendungsgebiete werden aus der hier gegebenen Beschreibung deutlich.
Selbstverständlich
sind die Beschreibung und die spezifischen Beispiele lediglich zum
Zweck der Veranschaulichung gedacht und nicht dazu gedacht, den Umfang
der vorliegenden Offenbarung zu begrenzen.
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ZEICHNUNGEN
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Die
hier beschriebenen Zeichnungen dienen lediglich zur Veranschaulichung
und sollen den Umfang der vorliegenden Offenbarung in keiner Weise begrenzen.
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1 ist
eine schematische Stirnansicht einer beispielhaften Brennkraftmaschine
mit einem Ventildeckel und einem hydraulischen Steuersystem gemäß den Prinzipien
der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
eine Seitenansicht eines Abschnitts der beispielhaften Brennkraftmaschine
und des hydraulischen Steuersystems der vorliegenden Erfindung und
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3 ist
eine isometrische schematische Darstellung des hydraulischen Steuersystems
der vorliegenden Erfindung.
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GENAUE BESCHREIBUNG
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Die
folgende Beschreibung ist dem Wesen nach lediglich beispielhaft
und soll die vorliegende Offenbarung, die Anwendung oder die Verwendungen
nicht beschränken.
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In 1 ist
durch das Bezugszeichen 10 eine schematische Darstellung
einer beispielhaften Brennkraftmaschine angegeben. Der Motor 10 umfasst
ein weiter unten näher
beschriebenes Umschaltventiltriebsystem, das verwendet wird, um mehrere
Einlass- und Auslassventile zu betätigen. Obwohl der Motor 10 als
V-Motor gezeigt ist, kann er verschiedene Formen einschließlich eines
Reihenmotors annehmen, ohne dass vom Umfang der vorliegenden Erfindung
abgewichen wird. Der Motor 10 definiert eine durch das
Bezugszeichen 11 angegebene horizontale oder longitudinale
Achse längs
des Motors 10, eine durch das Bezugszeichen 13 angegebene
vertikale Achse längs
der Höhe
des Motors 10 und eine durch das Bezugszeichen 15 angegebene
Spannweitenachse längs
der Breite des Motors 10. Der Motor 10 umfasst
im Allgemeinen einen Motorblock 12, einen Zylinderkopf 14 und
wenigstens einen Ventil- oder Zylinderkopfdeckel 16. Der
Motorblock 12 beherbergt mehrere Motorkomponenten einschließlich mehrerer
Verbrennungszylinder (nicht gezeigt). Der Zylinderkopf 14 ist
an der Oberseite des Motorblocks 12 angeordnet, wobei er
sowohl die Verbrennungszylinder abdeckt als auch die Einlass- und Aus lassventile
einer typischen Brennkraftmaschine aufnimmt. Der Ventildeckel 16 sitzt
an der Oberseite wenigstens eines Abschnitts des Zylinderkopfs 14 und
schützt
jegliche Motorkomponenten unter dem Ventildeckel 16 gegen
eine Störung
oder Beschädigung
von außen.
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In 2 ist
eine Querschnittsabschnitt des Motors 10 gezeigt. Der Motor 10 umfasst
ein durch das Bezugszeichen 20 angegebenes Auslass-Umschaltventiltriebsystem,
das an dem Zylinderkopf 14 angebracht ist. Der Ventiltrieb 20 umfasst
im Allgemeinen ein Auslassventil 22, eine Kipphebelbaugruppe 24 und
eine Nockenwelle 26. Das Auslassventil 22 erstreckt
sich in dem Motorblock 12 durch den Zylinderkopf 14 in
einen der Zylinder (nicht gezeigt) des Motors 10. Das Auslassventil 22 ist
so betätigbar, dass
es wahlweise öffnet,
die Öffnungshöhe verändert und
schließt,
um den Austritt von Abgas aus dem Zylinder zu ermöglichen.
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Die
Nockenwelle 26 ist durch eine Nockenkappe 28 an
dem Zylinderkopf 14 angebracht. Die Nockenwelle 26 weist
mehrere Nocken 30 auf, wovon nur einer gezeigt ist. Die
Kipphebelbaugruppe 24 ist unter der Nockenwelle 26 angeordnet
und an einem Ende mit dem Auslassventil 22 gekoppelt und an
dem entgegengesetzten Ende über
eine hydraulische Ventilspieleinstellvorrichtung 32 mit
dem Zylinderkopf 14 gekoppelt Die Nockenwelle 26 ist
so betätigbar,
dass sie mit der Kipphebelbaugruppe 24 in Eingriff gelangt,
um das Auslassventil 22 wahlweise zu öffnen, die Öffnungshöhe zu verändern und zu schließen.
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Der
Motor 10 umfasst außerdem
ein durch das Bezugszeichen 40 angegebenes Einlass-Umschaltventiltriebsystem,
das an dem Zylinderkopf 14 angebracht ist. Der Ventiltrieb 40 umfasst
im Allgemeinen ein Einlassventil 42, eine Kipphebelbaugruppe 44 und
eine Nockenwelle 46. Das Einlassventil 42 erstreckt
sich in dem Motorblock 12 durch den Zylinderkopf 14 in
einen der Zylinder (nicht gezeigt) des Motors 10. Das Einlassventil 42 ist
so betätigbar, dass
es wahlweise öffnet,
die Öffnungshöhe verändert und
schließt,
um den Eintritt von Luft in den Zylinder zu ermöglichen.
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Die
Nockenwelle 46 ist über
eine Nockenkappe 48 an dem Zylinderkopf 14 angebracht.
Die Nockenwelle 46 weist mehrere Nocken 50 auf,
wovon nur einer gezeigt ist. Die Kipphebelbaugruppe 44 ist
unter der Nockenwelle 46 angeordnet und an einem Ende mit
dem Einlassventil 42 gekoppelt und an dem entgegengesetzten
Ende über
eine hydraulische Ventilspieleinstellvorrichtung 52 mit
dem Zylinderkopf 14 gekoppelt Die Nockenwelle 46 ist
so betätigbar,
dass sie mit der Kipphebelbaugruppe 44 in Eingriff gelangt,
um das Einlassventil 42 wahlweise zu öffnen, die Öffnungshöhe zu verändern und zu schließen. Obwohl
nur ein einziges Auslassventil 42 und ein einziges Einlassventil 22 gezeigt
sind, kann wohlgemerkt jede Anzahl von Einlassventilen und Auslassventilen
mit entsprechenden Ventiltrieben verwendet werden, ohne vom Umfang
der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Um
gemeinsam auf die 2 und 3 Bezug
zu nehmen, umfasst der Motor 10 ferner ein allgemein durch
das Bezugszeichen 100 angegebenes hydraulisches Steuersystem.
Das hydraulische Steuersystem 100 dient dazu, ein mit Druck
beaufschlagtes Hydraulikfluid wie etwa Öl von einer Fluidquelle (nicht
gezeigt) durch den Motor 10 zu verschiedenen Komponenten
einschließlich
der Ventiltriebe 20 und 40 zu transportieren.
Das hydraulische Steuersystem 100 umfasst eine Versorgungsgalerie
oder einen Versorgungskanal 102. Der Versorgungskanal 102 erstreckt
sich von dem Motorblock 12 durch den Zylinderkopf 14 in
den Ventildeckel 16. Der Versorgungskanal 102 ist
mit einer Ölversorgung
(nicht gezeigt) in dem Motorblock 12 verbunden und am entgegengesetzten
Ende mit einer Haupt-Ölgalerie
oder einem Haupt-Ölkanal 104 in
dem Ventildeckel verbunden.
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Der
Haupt-Ölkanal 104 ist
in dem Ventildeckel 16 einstückig ausgebildet und erstreckt
sich im Allgemeinen horizontal und zu der Bezugslinie 11 (1)
parallel längs
des Ventildeckels 16. Der Haupt-Ölkanal 104 ist zwischen
einer glatten Außenfläche 61 des
Ventildeckels und einer glatten Innenfläche 63 des Ventildeckels
angeordnet.
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Mit
dem Haupt-Ölkanal 104 sind
ein erstes Ölsteuerventil
(OCV) 106 und ein zweites Ölsteuerventil (OCV) 108 verbunden.
Obwohl in dem angegebenen Beispiel zwei OCV's 106, 108 gezeigt
sind, kann wohlgemerkt jede Anzahl von OCV's 106, 108 verwendet
werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Die OCV's 106, 108 werden
verwendet, um die Menge oder den Druck des durch sie hindurch strömenden Hydraulikfluids von
dem Haupt-Ölkanal 104 entsprechend
von dem Controller gesendeten Signalen zu steuern, wie weiter unten
näher beschrieben
wird.
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Jedes
OCV 106, 108 ist an dem Ventildeckel 16 angebracht.
Genauer weist der Ventildeckel 16 ein Paar Montageanschlüsse 60 auf,
die an der Außenfläche 61 des
Ventildeckels 16 ausgebildet sind. Die Montageanschlüsse 60 sind
so ausgelegt, dass sie wenigstens einen Abschnitt der OCV's 106, 108 aufnehmen.
Die OCV's 106, 108 und
die Montageanschlüsse 60 definieren
jeweils eine durch das Bezugszeichen 65 angegebene gemeinsame
Längsachse.
Die Achsen 65 der OCV's 106, 108 sind
so orientiert, dass sie sich in einer Richtung von einer Mitte des
Motors 10 längs
der Spannweitenachse 15 senkrecht zu der vertikalen Achse 13 in
den Ventildeckel 16 erstrecken. In einer alternativen Ausführungsform können sich
die OCV's 106, 108 auch
von einer Oberseite des Motors 10 längs der vertikalen Achse 13 nach
unten erstrecken. Mit anderen Worten, die Achsen 65 der
OCV's 106, 108 sind
bei der alternativen Ausführungsform
so orientiert, dass sie senkrecht zu einer zur Längsachse 11 parallelen
Bezugslinie sind und in Bezug auf die vertikale Achse 13 und die Spannweitenachse 15 einen
Winkel einnehmen. Wie in 3 am besten zu sehen ist, sind
die OCV's 106, 108 längs des
Ventildeckels 16 und des Haupt-Ölkanals 104 beabstandet,
derart, dass der Versorgungskanal 102 an einer Stelle zwischen
dem OCV 106 und dem OCV 108 an den Haupt-Ölkanal 104 anschließt.
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Das
hydraulische Steuersystem 100 umfasst ferner mehrere Steuergalerien
oder Steuerkanäle, die
in dem Ventildeckel 16 und dem Zylinderkopf 14 angeordnet
sind, um das Hydraulikfluid von den OCV's 106, 108 zu den
jeweiligen Ventiltrieben 20, 40 zu leiten. In
dem angegebenen besonderen Beispiel ist jedes OCV 106, 108 betätigbar,
um den Hydraulikfluiddruck zu einem Satz von Einlass- und Auslassventiltrieben
zu steuern. Dementsprechend steuert das OCV 106 das Druckfluid
sowohl zu dem Einlassventiltrieb 20 als auch zu dem Auslassventiltrieb 40,
die in dem angegebenen Beispiel gezeigt sind. Jedoch können wohlgemerkt
gesonderte OCV's verwendet
werden, um gesonderte Einlass- und Auslassventile zu steuern, ohne
vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Genauer ist eine erste
Steuergalerie oder ein erster Steuerkanal 110 mit dem ersten
OCV 106 verbunden. Der erste Steuerkanal 110 empfangt
das regulierte Druckfluid von dem OCV 106. Der erste Steuerkanal 110 ist
zwischen der Innenfläche 63 und
der Außenfläche 61 in den
Ventildeckel 16 integriert und verläuft nahezu parallel zur Längsachse 65 des
OCV 106. Der ersten Steuerkanal 110 ist an einem
seiner Enden mit einem zweiten Steuerkanal 112 verbunden.
Der zweite Steuerkanal 112 ist ebenso zwischen der Innenfläche 63 und
der Außenfläche 61 in
den Ventildeckel 16 integriert und verläuft in einem Winkel zur vertikalen Achse 13.
Sowohl der erste Kanal 110 als auch der zweite Kanal folgen
etwa der Kontur der Außenfläche 61 und
der Innenfläche 63 des
Ventildeckels 16. Außerdem
kann erwogen werden, sowohl den ersten Kanal 110 als auch den
zweiten Kanal 112 als einen einzigen Kanal in den Ventildeckel 16 zu
integrieren, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Der
zweite Steuerkanal 112 ist mit einem dritten Steuerkanal 114 verbunden.
Der dritte Steuerkanal 114 ist in den Zylinderkopf 14 integriert.
Die Verbindung zwischen dem zweiten Steuerkanal 112 und dem
dritten Steuerkanal 114 entspricht der Schnittstelle zwischen
dem Ventildeckel 16 und dem Zylinderkopf 14. Der
dritte Steuerkanal 114 erstreckt sich in einem Winkel in
Bezug auf den zweiten Steuerkanal 112 und die vertikalen
Achse 13 und ist mit einer zweiten Versorgungsgalerie oder
einem zweiten Versorgungskanal 116 verbunden.
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Der
zweite Versorgungskanal 116 ist in den Zylinderkopf 14 integriert
und erstreckt sich nahezu parallel zur Langsachse 11 längs des
Zylinderkopfs 14. Der zweite Versorgungskanal 116 ist
mit der hydraulischen Ventilspieleinstellvorrichtung 52 des
Einlassventiltriebs 40 verbunden. Dementsprechend wird
mit Druck beaufschlagtes Hydraulikfluid von einer Quelle für mit Druck
beaufschlagtes Hydraulikfluid (nicht gezeigt) über den Versorgungskanal 102 und den
Hauptversorgungskanal 104 zu dem OCV 106 geliefert.
Das OCV 106 wird dann so gesteuert, dass es den Druck des
hindurchströmenden
Hydraulikfluids wahlweise reguliert. Das regulierte Hydraulikfluid von
dem OCV 106 wird durch die Steuerkanäle 110, 112, 114 und 116 zu
der hydraulischen Ventilspieleinstellvorrichtung 52 geleitet,
um dadurch dem Einlassventiltrieb 40 reguliertes Hydraulikfluid
zu liefern.
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Mit
dem zweiten Versorgungskanal 116 ist eine vierte Steuergalerie
oder ein vierter Steuerkanal 118 verbunden, der sich zu
dem Ventiltrieb 20 hin erstreckt. Mit dem vierten Steuerkanal 118 ist
eine fünfte
Steuergalerie oder ein fünfter
Steuerkanal 120 verbunden. Der fünfte Steuerkanal 120 ist
mit der hydraulischen Ventilspieleinstellvorrichtung 32 in
dem Auslassventiltrieb 20 verbunden. Dementsprechend wird
reguliertes Hydraulikfluid von dem OCV 106 durch die Steuerkanäle 110, 112, 114, 116, 118 und 120 zu
der hydraulischen Ventilspieleinstellvorrichtung 32 geleitet,
um dadurch dem Auslassventiltrieb 20 reguliertes Hydraulikfluid
zu liefern. Außerdem kann
wohlgemerkt erwogen werden, den dritten Kanal 114, den
zweiten Versorgungskanal 116, den vierten Kanal 118 und
den fünften
Kanal 120 als einen einzigen Kanal in den Zylinderkopf 14 zu
integrieren, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die
mit dem zweiten OCV 108 verbundenen Steuerkanäle gleichen
im Wesentlichen den mit dem ersten OCV 106 verbundenen
Steuerkanälen
und umfassen in den Ventildeckel 16 integrierte Kanäle 110, 12 und
in den Zylinderkopf 14 integrierte Kanäle 114, 116, 118 und 120.
Obwohl in dem angegebenen besonderen Beispiel das hydraulische Steuersystem 100 sowohl
mit dem Einlassventiltrieb 40 als auch mit dem Auslassventiltrieb 20 verbunden
ist, kann außerdem
nur entweder der Einlassventiltrieb 40 oder der Auslassventiltrieb 20 mit
dem hydraulischen Steuersystem 100 gekoppelt sein, ohne
vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
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Die
Beschreibung der Erfindung ist dem Wesen nach rein veranschaulichend,
wobei Abwandlungen, die nicht vom Kern der Erfindung abweichen,
im Umfang der Erfindung liegen sollen. Solche Abwandlungen werden
nicht als Abweichung vom Leitgedanken und vom Umfang der Erfindung
betrachtet.