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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, umfassend eine Ventilnockenwelle, welche mindestens einen an je einem zugeordneten Übertragungselement ablaufenden Nocken aufweist, über dessen Nockenkontur im Zusammenspiel mit dem je einen zwischenliegend platzierten Übertragungselement zumindest ein primärer Ventilhub mindestens eines zugeordneten Gaswechselventils hervorrufbar ist, wobei neben dem primären Ventilhub zumindest auch ein sekundärer Ventilhub des mindestens einen Gaswechselventils darstellbar ist, und wobei dem je einen Übertragungselement je eine Ventilspielausgleichseinrichtung zugeordnet ist, über welche ein permanenter spielfreier Kontakt zwischen einerseits dem mindestens einen Nocken und dem je einen Übertragungselement, sowie andererseits zwischen dem je einen Übertragungselement und dem mindestens einen Gaswechselventil darstellbar ist.
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Ventiltriebe dienen der Steuerung von Öffnungs- und Schließbewegungen von Gaswechselventilen bei Brennkraftmaschinen, um bei je zugehörigen Zylindern der jeweiligen Brennkraftmaschine die Ladungswechsel in Form eines Abführens von Abgas aus einem jeweiligen Brennraum und einer Zuführung von Frischgas zu diesem Brennraum in Abhängigkeit von Hübe der in den Zylindern laufenden Kolben zu regeln. Hierbei ist es durch entsprechende Abstimmung der Ventilhübe möglich, verschiedene Strategien zur Gestaltung des Ladungswechsels bei dem jeweiligen Zylinder zu realisieren. So kann beispielsweise durch Darstellung eines überschneidenden Öffnens von Ein- und Auslassventilen oder auch durch ein zusätzliches Öffnen der Ein- oder der Auslassventile während der Ventilhübe der Aus- oder der Einlassventile eine sogenannte innere Abgasrückführung dargestellt werden, bei welcher Abgas in den Ansaugtrakt vor den jeweiligen Zylinder oder den Brennraum zurückgeführt wird. Dieses bei einem darauf folgenden Zyklus wieder im Brennraum befindliche Abgas sorgt aufgrund seiner hohen Temperatur für eine schnellere Erwärmung des Brennraumes. Insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen bewirkt das dem Frischgas zugemischte Abgas zudem eine Reduzierung von Stickoxiden im Abgas.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2005 035 314 A1 geht ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine hervor, bei welchem ein auf einer Ventilnockenwelle vorgesehener Nocken über ein zwischenliegendes Übertragungselement in Form eines Schlepphebels mit einem Gaswechselventil in Verbindung steht. Der Schlepphebel ist hierbei an seinem einen Ende schwenkbar im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert und bildet an einem hierzu entgegengesetzt liegenden Ende eine Kontaktfläche aus, an welcher er über eine zwischenliegende Ventilspielausgleichseinrichtung mit dem Gaswechselventil in Kontakt steht. In einem zwischen den beiden Enden liegenden Bereich trägt der Schlepphebel des Weiteren zwei rotierbar gelagerte Rollen, über welche jeweils eine Schwenkbewegung des Schwenkhebels um seinen Lagerpunkt im Zylinderkopf eingeleitet werden kann. An einer ersten dieser beiden Rollen läuft dabei der Nocken unmittelbar mit seiner Nockenerhebung ab, wodurch bei Rotation der Ventilnockenwelle ein primärer Ventilhub des Gaswechselventils hervorgerufen wird. Hingegen ist zwischen der zweiten Rolle und dem Nocken ein Mechanismus vorgesehen, über welchen bei Rotation der Ventilnockenwelle die Nockenerhebung des Nockens in unterschiedliche sekundäre Ventilhübe umgesetzt werden kann. Hierüber kann ein zu den primären Bewegungen zusätzliches Öffnen des jeweiligen Gaswechselventils und damit beispielsweise eine innere Abgasrückführung realisiert werden. Mit Hilfe der zwischen dem Schlepphebel und dem Gaswechselventil liegenden Ventilspielausgleichseinrichtung wird hierbei stets ein spielfreier Kontakt zwischen dem Nocken und einer der Rollen des Schlepphebels, sowie zwischen dem Schlepphebel und dem Gaswechselventil gewährleistet.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine zur Verfügung zu stellen, bei welchem während einer Umdrehung einer Ventilnockenwelle mehrere Hübe mindestens eines zugeordneten Gaswechselventils ohne Ventilspiel dargestellt werden können.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine eine Ventilnockenwelle, welche mindestens einen an je einem zugeordneten Übertragungselement ablaufende Nocken aufweist, über dessen Nockenkontur im Zusammenspiel mit dem je einen zwischenliegend platzierten Übertragungselement zumindest ein primärer Ventilhub mindestens eines zugeordneten Gaswechselventils hervorrufbar ist. Zudem ist neben dem primären Ventilhub zumindest auch ein sekundärer Ventilhub des mindestens einen Gaswechselventils darstellbar und dem je einen Übertragungselement je eine Ventilspielausgleichseinrichtung zugeordnet, über welche ein permanenter spielfreier Kontakt zwischen einerseits dem mindestens einen Nocken und dem je einen Übertragungselement, sowie andererseits zwischen dem je einen Übertragungselement und dem zumindest einen Gaswechselventil dargestellt werden kann.
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Im Sinne der Erfindung kann es sich bei dem mindestens einen auf der Ventilnockenwelle vorgesehenen Nocken um einen konventionellen Nocken, einen Raumnocken, einen gezielt axial zur Nockenwelle verschiebbaren und sich aus mehreren Einzelnocken zusammensetzenden Nocken oder sonstige dem Fachmann bekannte Nockenformen handeln. Mit dem jeweiligen Nocken steht dann je ein Übertragungselement in Verbindung, bei welchem es sich ebenfalls um die dem Fachmann geläufigen Formen, wie beispielsweise einen Schlepphebel, einen Kipphebel, einen Tassenstößel, etc., handeln kann. Über den mindestens einen Nocken ist dann jeweils mindestens ein zugeordnetes Gaswechselventil betreibbar, wobei hierbei eine Betätigung von lediglich einem zugehörigen Ventil oder auch die gleichzeitige Ansteuerung von zwei oder mehreren Gaswechselventilen im Sinne der Erfindung prinzipiell denkbar ist. Zudem kann es sich bei dem mindestens einen Gaswechselventil um je ein Ein- oder ein Auslassventil handeln. Das mindestens Gaswechselventil führt bei einer Umdrehung der Ventilnockenwelle zumindest einen Doppelhub oder auch Mehrfachhübe aus, wobei der oder die zusätzlich zum primären Ventilhub stattfindenden Hübe dem primären Ventilhub hierbei vor- oder nachgeschaltet sein können.
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Die dem jeweiligen Übertragungselement zugeordnete Ventilspielausgleichseinrichtung kann, je nach Ausgestaltung des Übertragungselements, entweder zwischen dem Übertragungselement und dem jeweiligen Gaswechselventil, zwischen dem Übertragungselement und dem mindestens einen Nocken oder auch zwischen dem Übertragungselement und einem Zylinderkopf der Brennkraftmaschine vorgesehen sein, in welchem das Übertragungselement gelagert ist. Zudem kann die Ventilspielausgleichseinrichtung auch in das Übertragungselement integriert sein, beispielsweise indem eine entsprechende Ventilspielausgleichseinrichtung in einem Tassenstößel aufgenommen ist.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die je eine Ventilspielausgleichseinrichtung als hydraulische Ventilspielausgleichseinrichtung ausgestaltet ist, deren Druckraum über ein Rückschlagventil versorgt werden kann. Des Weiteren besteht ein Ventilschließkörper dieses Rückschlagventils aus einem Material mit einer im Vergleich zu Stahl geringeren Dichte. Alternativ oder auch ergänzend dazu ist dieser Ventilschließkörper als Hohlkörper ausgeführt. Entsprechend einer weiteren Variante, welche hierbei alternativ zu den vorgenannten Ausgestaltungen oder auch ergänzend zu einer oder beiden Ausgestaltungen vorgesehen ist, weist das Rückschlagventil einen Öffnungsdruck größer 120 mbar auf. Mit anderen Worten ist also bei dem erfindungsgemäßen Ventiltrieb eine hydraulische Ventilspielausgleichseinrichtung vorgesehen, bei deren Rückschlagventil ein Ventilschließkörper aus einem Material mit einer gegenüber Stahl geringeren Dichte zur Anwendung kommt und/oder der Ventilschließkörper dieses Rückschlagventils hohl ausgestaltet ist und/oder das Rückschlagventil mit einem Druck von mehr als 120 mbar einen erhöhten Öffnungsdruck aufweist.
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Vorteilhafterweise kann durch Verwirklichung einer, zweier oder auch aller vorgenannten Möglichkeiten eine Trägheit des Rückschlagventils der hydraulischen Ventilspielausgleichseinrichtung vermindert werden, so dass in der Folge auch ein Befüllen eines Druckraumes dieser Ventilspielausgleichseinrichtung, sowie ein vollständiges Schließen des Rückschlagventils innerhalb eines kleineren Zeitfensters möglich ist und damit auch kurz aufeinanderfolgende Hübe des zugeordneten Gaswechselventils ohne Auftreten eines Ventilspiels und hohe Beschleunigungen dargestellt werden können. Denn bei einer hydraulischen Ventilspielausgleichseinrichtung wird der permanente spielfreie Kontakt zwischen dem je zugehörigen Übertragungselement und dem jeweiligen Nocken, sowie dem Übertragungselement und dem zumindest einen Gaswechselventil durch die in einem Druckraum der Ventilspielausgleichseinrichtung befindliche Hydraulikflüssigkeit gewährleistet. Da die Hydraulikflüssigkeit hierbei jedoch aufgrund von Leckage aus dem Druckraum entweicht und sich zudem zwischen den jeweils miteinander in Kontakt stehenden Partnern zunehmend ein verschleißbedingtes Spiel einstellt, muss dieser Druckraum kontinuierlich nach jedem Hub des zumindest einen Gaswechselventils mit Hydraulikflüssigkeit befüllt werden. Die Zeit, welche für dieses Befüllen benötigt wird, wird hierbei maßgeblich durch den Öffnungsdruck des Rückschlagventils der Ventilspielausgleichseinrichtung und auch das Gewicht des Ventilschließkörpers des Rückschlagventils beeinflusst.
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Das vollständige Schließen des Rückschlagventils vor Stattfinden des nächsten Ventilhubes ist zur korrekten Übertragung des Ventilhubes auf das jeweilige Gaswechselventile von Bedeutung. Ist nämlich das Rückschlagventil noch nicht geschlossen während das Übertragungselement bereits an einer Öffnungsrampe des Nockens anläuft, so wird die durch dieses Anlaufen erzeugte Kraft zunächst in ein Schließen des Rückschlagventils umgesetzt und nicht auf das jeweilige Gaswechselventil übertragen. Hierdurch entsteht ein Hubverlust und das Gaswechselventil wird bei dem weiteren Anlaufen des Übertragungselements stark beschleunigt, was entsprechende Belastungen hervorruft.
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Wird nun der Öffnungsdruck des Rückschlagventils, welcher bei ansonsten üblichen Rückschlagventilen im Bereich von 60 mbar bis 120 mbar liegt, auf einen darüber liegenden Druckbereich erhöht, so schließt das Rückschlagventil früher, der Ventilschließkörper wird also schneller in einen Ventilsitz gedrückt. Hierbei wird der höhere Öffnungsdruck insbesondere durch ein den Ventilschließkörper in die Schließstellung vorspannendes Federelement bewirkt. Eine zu herkömmlichen Ausgestaltungen abweichende Ausführung des Ventilschließkörpers aus einem Material mit einer im Vergleich zu Stahl geringeren Dichte resultiert, bei gleichem Volumen, in einem geringeren Gewicht dieses Ventilschließkörpers und damit einer geringeren Trägheit, so dass sich die Dynamik des Rückschlagventils im Interesse einer schnelleren Befüllung des Druckraumes verbessern lässt. In gleicher Weise bewirkt auch eine Ausführung des Ventilschließkörpers als Hohlkörper eine Verminderung des Gewichts desselbigen und eine Steigerung der Dynamik. Besonders bevorzugt wird dabei eine der Varianten zur Reduzierung des Gewichts mit der Variante des höheren Öffnungsdrucks kombiniert, wodurch eine deutliche Verminderung einer Trägheit des Rückschlagventils realisiert werden kann.
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Hinsichtlich der bei der
DE 10 2005 035 314 A1 zur Anwendung kommenden und nicht näher bezeichneten Ventilspielausgleichseinrichtung sind hingegen keine Maßnahmen beschrieben, um auch bei mehreren Ventilhüben des Gaswechselventils stets ein sich einstellendes Ventilspiel ausgleichen zu können. Insbesondere bei kurz aufeinander folgenden Hüben könnte dies in einem unzureichenden Spielausgleich und hohen Beschleunigungen des Gaswechselventils bei dessen Öffnen resultieren, so dass entweder eine hohe mechanische Belastung der Ventiltriebkomponenten auftreten und es zu einer Geräuschentwicklung kommen würde oder aber eine Drehzahl der Ventilnockenwelle zu begrenzen ist, um die während einer Umdrehung der Ventilnockenwelle stattfindenden Hübe des Gaswechselventils zeitlich weit genug voneinander zu trennen.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung führt der Ventilschließkörper bei Überführung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung einen Hub größer 0,35 mm aus. Besonders bevorzugt liegt der Hub des Ventilschließkörpers hierbei zwischen 0,5 mm bis 0,7 mm. Hierdurch kann die Performance des erfindungsgemäßen Ventiltriebes weiter gesteigert werden.
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In Weiterbildung der Erfindung liegt der Öffnungsdruck des Rückschlagventils bevorzugt im Bereich von 130 mbar bis 330 mbar. Ferner besteht der Ventilschließkörper besonders bevorzugt aus Keramik, wobei im Sinne der Erfindung hierbei ebenso gut auch eine Ausgestaltung aus Titan denkbar ist. Bei Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Ventiltriebes entsprechend einer dieser Weiterbildungen, insbesondere bei deren Kombination miteinander, kann ein optimales dynamisches Verhalten erzielt werden.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Rückschlagventil zwischen dem Druckraum und einem Versorgungsraum der Ventilspielausgleichseinrichtung angeordnet, wobei der Ventilschließkörper über ein Federelement in eine Schließstellung vorgespannt ist, in welcher der Ventilschließkörper auf einem Ventilsitz aufliegt und eine den Versorgungsraum mit dem Druckraum verbindende Bohrung verschließt. Bevorzugt ist der Ventilschließkörper hierbei als Kugel oder kugelähnliches Bauteil ausgestaltet, so dass bei Aufliegen des Ventilschließkörpers auf den Ventilsitz ein zuverlässiges Verschließen der Bohrung gewährleistet ist.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das je eine Übertragungselement ein Schlepphebel, welcher an einem ersten Ende kippbar auf einem die Ventilspielausgleichseinrichtung bildenden Abstützelement aufgesetzt ist, wobei der Schlepphebel im Bereich eines zweiten Endes mit dem mindestens einen zugeordneten Gaswechselventil in Kontakt steht und zwischen den beiden Enden zumindest eine rotierbar gelagerte Rolle führt, an welcher der mindestens eine Nocken abläuft. Besonders bevorzugt umfasst das Abstützelement dabei einen hohlzylindrischen Teil und einen hierin verschiebbar geführten Kolben, welcher gemeinsam mit dem hohlzylindrischen Teil den Druckraum definiert und in einem Kolbenboden das Rückschlagventil aufnimmt. Hierdurch lässt sich die erfindungsgemäße Lehre im Bereich eines Ventiltriebes mit Schlepphebel realisieren. Abgesehen davon ist im Sinne der Erfindung jedoch auch eine analoge Umsetzung bei anderweitig gestalteten Ventiltriebsystemen mit obenliegender Nockenwelle und Übertragungselementen, wie beispielsweise Tassenstößeln, Kipphebeln, etc., oder auch Ventiltrieben mit untenliegender Nockenwelle und Stößelstangen denkbar. Ferner kann es sich bei dem Abstützelement um ein schaltbares Abstützelement handeln, also einem Abstützelement, welches durch Ausführen einer Ausgleichsbewegung einen Ventilhub des jeweils zugeordneten Gaswechselventils unterbindet. Besonders bevorzugt handelt es sich bei dem Abstützelement aber um ein konventionelles Abstützelement, über welches keine derartige Ausgleichsbewegung darstellbar ist.
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Es ist eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, dass die Nockenkontur des mindestens einen Nockens den primären und den sekundären Ventilhub definierende Nockenerhebungen aufweist. Mit anderen Worten wird also der zumindest eine weitere Ventilhub des mindestens einen zugeordneten Gaswechselventils über den mindestens einen Nocken dargestellt, indem dessen Nockenkontur mit einer entsprechenden Nockenerhebung versehen ist. Die somit jeweils vorzusehende, zusätzliche steigende und fallende Flanke der Nockenkontur kann hierbei in Drehrichtung der Nockenwelle vor der dem primären Ventilhub zugeordneten steigenden und fallenden Flanke ausgestaltet sein oder auch erst im Anschluss an diese. Hierdurch kann bei dem jeweiligen Gaswechselventil das gewünschte zusätzliche Öffnen, beispielsweise zur Realisierung einer inneren Abgasrückführung, problemlos und auf einfache Art und Weise verwirklicht werden. Abgesehen davon kann der zumindest eine weitere Ventilhub aber auch auf andere Weise eingeleitet werden, beispielsweise über ein schaltbares Übertragungselement, welches an unterschiedlich gestalteten Nocken gleichzeitig anläuft und je nach Schaltzustand eine der Nockenkonturen auf das Gaswechselventils überträgt. Hierüber kann dann bei Bedarf der zumindest eine weitere Ventilhub zusätzlich zum primären Ventilhub dargestellt werden.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung oder unmittelbar aus den Zeichnungen hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:
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1 eine Schnittdarstellung eines Ventiltriebs gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
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2 eine Schnittansicht eines Abstützelements des Ventiltriebs aus 1; und
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3 eine geschnittene Detailansicht des Abstützelements aus 2.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
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Aus 1 geht eine teilweise geschnittene Ansicht eines erfindungsgemäßen Ventiltriebes entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung hervor. Dieser Ventiltrieb umfasst hierbei eine Ventilnockenwelle 1, die einen drehfest hierauf vorgesehenen Nocken 2 trägt. Der Nocken 2 weist hierbei eine Nockenkontur 3 auf, welche sich aus einem Grundkreisdurchmesser 4, sowie zwei hierauf aufbauenden Nockenerhebungen 5 und 6 zusammensetzt. Dabei läuft der Nocken 2 mit der Nockenkontur 3 an einer Rolle 7 eines Schlepphebels 8 an, welche rotierbar in einem Gestell 9 des Schlepphebels 8 gelagert ist.
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Abgesehen von dem Kontakt mit dem Nocken 2 über seine Rolle 7 ist der Schlepphebel 8 noch mit einem ersten Ende 10 auf einem Abstützelement 11 aufgesetzt und bildet an einem zum ersten Ende 10 gegenüberliegenden, zweiten Ende 12 am Gestell 9 eine Kontaktfläche 13 aus, an der ein Schaftende eines Ventilschafts 14 eines Gaswechselventils 15 anliegt. Bei dem Gaswechselventil 15 handelt es sich vorliegend um ein Einlassventil eines Zylinders einer Brennkraftmaschine, über welches bei seiner Überführung aus einer Schließstellung in eine Öffnungsstellung Frischgas aus einem Einlasstrakt in einen Brennraum des jeweiligen Zylinders strömen kann.
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Ventilhübe des Gaswechselventils 15 werden nun dargestellt, indem der zwischenliegende Schlepphebel 8 sich mit seinem ersten Ende 10 über das Abstützelement 11 an einem – vorliegend nur teilweise dargestellten – Zylinderkopf 16 der Brennkraftmaschine abstützt, so dass bei Rotation der Ventilnockenwelle 1 die Nockenerhebungen 5 und 6 durch die an der Nockenkontur 3 abrollende Rolle 7 in entsprechende Schwenkbewegungen des Schlepphebels 8 um sein erstes Ende 10 umgesetzt werden und durch den Kontakt des Schlepphebels 8 mit dem Schaftende des Ventilschaftes 14 in Öffnungs- und Schließbewegungen des Gaswechselventils 15 resultieren. Bei Ablaufen der Rolle 7 am Grundkreis 4 des Nockens 2 wird dabei kein Ventilhub des Gaswechselventils 15 hervorgerufen, wohingegen das Anlaufen der Rolle 7 an der Nockenerhebung 6 einen primären Ventilhub und das Anlaufen der Rolle 7 an der Nockenerhebung 5 einen sekundären Ventilhub bewirkt. Es wird also bei einer Umdrehung der Ventilnockenwelle 1 ein Doppelhub des Gaswechselventils 15 realisiert, wodurch eine innere Abgasrückführung durch ein zusätzliches Öffnen des Gaswechselventils 15 verwirklicht werden kann.
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In der Folge wird das als Einlassventil ausgeführte Gaswechselventil 15 bei einem Ausstoßen von Abgas aus einem Brennraum des jeweiligen Zylinders nochmals kurz geöffnet werden, so dass ein gewisser Anteil des auszustoßenden Abgases in einen Einlasstrakt zurückströmt und bei einem hierauf folgenden primären Ventilhub wieder in den Brennraum des jeweiligen Zylinders gelangt. Das somit in den Brennraum rückgeführte Abgas bewirkt hierbei eine schnellere Erwärmung des Brennraumes, sowie insbesondere bei selbstzündenden Brennkraftmaschinen eine Reduzierung von Stickoxiden im Abgas.
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In 2 ist eine Schnittansicht des den Schlepphebel 8 an seinem ersten Ende 10 führenden Abstützelements 11 aus 1 zu sehen. Wie hierbei zu erkennen ist, ist dieses Abstützelement 11 als schaltbares Abstützelement ausgeführt, welches über ein hohlzylindrisches Gehäuse 17 verfügt, mit welchem das Abstützelement 11 in dem in 1 zu sehenden Zylinderkopf 16 der Brennkraftmaschine aufgenommen ist. In dem Gehäuse 17 ist ein, ebenfalls hohlzylindrisch ausgestalteter, Teil 18 axial verschiebbar geführt, der wiederum in einer Axialbohrung 19 einen Kolben 20 verschiebbar aufnimmt.
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Das Gehäuse 17 und der hohlzylindrische Teil 18 können auf dem Fachmann bekannte Art und Weise gezielt über Bolzen aneinander gekoppelt werden, die in in die Zeichnungsebene hinein verlaufenden Bohrungen 21 verschiebbar aufgenommen sind und bei Überführung in eine Koppelstellung die Axialverschiebbarkeit des Teils 18 gegenüber dem Gehäuse 17 unterbinden. In dieser Stellung fungiert das Abstützelement 11 als Stütze des Schlepphebels 8, so dass die Nockenkontur 3 in die entsprechenden Ventilhübe des Gaswechselventils 15 umgesetzt werden. Ist der hohlzylindrische Teil 18 hingegen gegenüber dem Gehäuse 17 axial verschiebbar, so bewirkt das Ablaufen der Rolle 7 an der Nockenkontur 3 keine Öffnungs- und Schließbewegungen des Gaswechselventils 15, sondern resultiert in axialen Bewegungen des Teils 18 gegenüber dem Gehäuse 17 und damit in Ausgleichsbewegungen des Abstützelements 11. In der Folge unterbleibt ein Öffnen des Gaswechselventils 15 vollständig.
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Der hohlzylindrische Teil 18 und der Kolben 20 bilden gemeinsam zudem eine Ventilspielausgleichseinrichtung 22, indem ein unterer Teil 23 des Kolbens 20 und der umliegende hohlzylindrische Teil 18 einen Druckraum 24 begrenzen, der über ein Rückschlagventil 25 von einem darüber liegenden Versorgungsraum 26 abgetrennt werden kann. Der Versorgungsraum 26 wird hierbei durch den Teil 23 des Kolbens 20 und einen hierauf aufgesetzten weiteren Teil 27 des Kolbens 20 definiert.
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Im Druckraum 24 ist eine Spiralfeder 28 aufgenommen, die den Kolben 20 gegenüber dem hohlzylindrischen Teil 18 aus der axialen Bohrung 19 heraus gegen den, in 1 zu sehenden Schlepphebel 8 vorspannt. Infolgedessen wird auch der Schlepphebel 8 mit seiner Rolle 7 an die Nockenkontur 3 des Nockens 2 und mit der Kontaktfläche 13 an das Schaftende des Ventilschaftes 14 angedrückt. Hierdurch wird ein Spiel zwischen diesen Komponenten ausgeglichen. Ein ungewolltes Zusammenschieben des Kolbens 20 und des hohlzylindrischen Teils 18 wird dabei durch im Druckraum 24 befindliche Hydraulikflüssigkeit verhindert, deren Entweichen aus dem Druckraum 24, abgesehen von über einen Spalt zwischen Kolben 20 und Teil 18 auftretender Leckage, über das Rückschlagventil 25 unterbunden wird.
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Verschleißbedingt ändert sich über die Betriebszeit des Ventiltriebes der Kontakt zwischen dem Schlepphebel 8 und dem Nocken 2, sowie dem Schlepphebel 8 und dem Gaswechselventil 15, was auf Seiten des Abstützelements 11 ein entsprechendes Nachstellen erfordert. Dies wird hierbei über die Spiralfeder 28 vollzogen, welche den Kolben 20 gegenüber dem hohlzylindrischen Teil 18 weiter auslenkt und somit weiterhin den Kontakt des Schlepphebels mit dem Nocken 2 und dem Gaswechselventil 15 garantiert. Hierbei vergrößert sich das Volumen des Druckraumes 24, was einen entsprechenden Druckabfall im Druckraum 24 zur Folge hat und in einem Öffnen des Rückschlagventils 25 resultiert. Dabei wird dann Hydraulikflüssigkeit aus dem Versorgungsraum 26 in den Druckraum 24 nachgesaugt, so dass wiederum eine zueinander orientierte Bewegung des Kolbens 20 zum hohlzylindrischen Teil 18 durch die im Druckraum 24 befindliche Hydraulikflüssigkeit unterbunden wird.
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In gleicher Weise wird auch die durch Leckage aus dem Druckraum 24 entweichende Flüssigkeitsmenge durch Öffnen des Rückschlagventils 25 ausgeglichen. Da das in 1 zu sehende Gaswechselventil 15 entsprechend der Nockenkontur des Nockens 2 bei einer Umdrehung der Ventilnockenwelle 1 einen Doppelhub ausführt und zu jedem Zeitpunkt ein spielfreier Kontakt zwischen den Komponenten des Ventiltriebes darzustellen ist, muss eine ausreichende Befüllung des Druckraumes 24 der Ventilspielausgleichseinrichtung 22 und ein geschlossener Zustand des Rückschlagventils 25 bei jedem Ventilhub gewährleistet sein. In der Folge muss auch ein Befüllen des Druckraumes 24 in sehr kurzen Zeiträumen vollzogen werden.
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Vorliegend wird dies durch eine besondere Gestaltung des Rückschlagventils 25 sichergestellt, auf dessen Aufbau nun unter Zuhilfenahme der weiteren 3 näher eingegangen werden soll: Wie aus dieser 3 zu erkennen ist, weist das Rückschlagventil 25 einen Ventilschließkörper 29 in Form einer Kugel auf, welcher über ein Federelement 30 in eine Schließstellung vorgespannt ist. In dieser Schließstellung kommt der Ventilschließkörper 29 an einem am unteren Teil 23 des Kolbens 20 ausgestalteten Ventilsitz 31 zur Anlage und verschließt in der Folge eine den Versorgungsraum 26 mit dem Druckraum 24 verbindende Bohrung 32. Ab einer bestimmten Verminderung des Drucks im Druckraum 24 hebt der Ventilschließkörper 29 entgegen dem Federelement 30 aus dem Ventilsitz 31 ab und gibt folglich die Bohrung 26 frei, so dass Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum 24 nachströmen kann.
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Eine stetige und schnelle Befüllung des Druckraumes 24 wird im vorliegenden Fall nun durch eine geringere Trägheit des Rückschlagventils 25 verwirklicht, indem zum einen der Ventilschließkörper 29 aus einem Keramikmaterial ausgeführt ist, welches im Vergleich zu Stahl eine geringere Dichte aufweist. Zum anderen liegt ein Öffnungsdruck des Rückschlagventils 25 zwischen 130 mbar und 330 mbar, welcher durch Ausführung des Federelements 30 mit einer entsprechend großen Federkraft darstellbar ist. Schließlich liegt noch ein Hub des Ventilschließkörpers 29 bei Überführung aus seiner Schließstellung in eine Öffnungsstellung im Bereich zwischen 0,5 mm bis 0,7 mm, was ebenfalls die Performance des Rückschlagventils 25 verbessert. Insgesamt kann hierdurch über das Rückschlagventil 25 ein schnelleres Befüllen des Druckraumes 24 und Schließen des Rückschlagventils 25 gewährleistet werden.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Ventiltriebes ist es problemlos möglich, auch bei höheren Drehzahlen einer Ventilnockenwelle 1 und mehreren aufeinanderfolgenden Ventilhübe eines Gaswechselventils 15 permanent einen spielfreien Kontakt zwischen dem Gaswechselventil 15 und einem Schlepphebel 8, sowie dem Schlepphebel 8 und einem Nocken 2 der Ventilnockenwelle 1 sicherzustellen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilnockenwelle
- 2
- Nocken
- 3
- Nockenkontur
- 4
- Grundkreisdurchmesser
- 5
- Nockenerhebung
- 6
- Nockenerhebung
- 7
- Rolle
- 8
- Schlepphebel
- 9
- Gestell
- 10
- erstes Ende
- 11
- Abstützelement
- 12
- zweites Ende
- 13
- Kontaktfläche
- 14
- Ventilschaft
- 15
- Gaswechselventil
- 16
- Zylinderkopf
- 17
- Gehäuse
- 18
- hohlzylindrischer Teil
- 19
- Axialbohrung
- 20
- Kolben
- 21
- Bohrungen
- 22
- Ventilspielausgleichseinrichtung
- 23
- unterer Teil
- 24
- Druckraum
- 25
- Rückschlagventil
- 26
- Versorgungsraum
- 27
- weiterer Teil
- 28
- Spiralfeder
- 29
- Ventilschließkörper
- 30
- Federelement
- 31
- Ventilsitz
- 32
- Bohrung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005035314 A1 [0003, 0013]
