DE102015204550A1

DE102015204550A1 - Nockenwelle mit einer Dekompressionsvorrichtung

Info

Publication number: DE102015204550A1
Application number: DE102015204550.1A
Authority: DE
Inventors: Roland Eckinger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2015-03-13
Filing date: 2015-03-13
Publication date: 2016-09-15
Also published as: WO2016146284A1; US20170292417A1; CN107109976B; EP3268588A1; JP6391199B2; US10400640B2; CN107109976A; EP3268588B1; JP2018507983A

Abstract

Nockenwelle mit einer Dekompressionsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei in einem Grundkreis eines Nockens, der durch Drehung mit einem Gaswechselventil in Wirkverbindung bringbar ist, ein Ventilheber drehbar gelagert ist, der mit einem koaxial zur Nockenwelle angeordnetem, drehbar gelagerten Fliehgewicht derart in Wirkverbindung ist, dass der Ventilheber ab einer bestimmten Drehzahl der Nockenwelle eine Kontur des Grundkreises im Wirkbereich mit dem Gaswechselventil bildet, wobei die Nockenwelle im Bereich des Fliehgewichtes einen Hohlraum aufweist, der mit Schmiermitteldruck beaufschlagbar ist und in der Nockenwelle eine radiale erste Bohrung vom Hohlraum zum Fliehgewicht angeordnet ist, wobei in der ersten Bohrung ein vom Schmiermitteldruck verschiebbares, schiebebewegliches Element angeordnet ist. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Nockenwelle wird ein instabiles Fliehgewicht stabilisiert und somit die Akustik verbessert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nockenwelle mit einer Dekompressionsvorrichtung mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Der Vorgänger der Nockenwelle mit einer Dekompressionsvorrichtung war früher der Dekompressionshebel. Der Dekompressionshebel betätigt insbesondere bei Einzylinder-Zweitaktbrennkraftmaschinen ein sogenanntes separates Dekompressionsventil im Zylinderkopf oder öffnet bei Viertaktbrennkraftmaschinen ein oder mehrere Auslassventile um den Zylinderinnendruck für ein leichteres Starten zu reduzieren. In diesem Fall wird er auch als Ventilausheber-Hebel bezeichnet. Das Dekompressionsventil lässt beim Starten der Brennkraftmaschine einen Teil des Gases aus dem Zylinder entweichen. Dadurch wird die beim Start benötigte Kraft zum Durchdrehen der Brennkraftmaschine deutlich reduziert. Derartige Dekompressionseinrichtungen finden vor allem an Einzylinder-Brennkraftmaschinen älterer Kraftfahrzeuge Verwendung, insbesondere von Motorrädern, Mopeds, vereinzelt auch in kleinen Automobilen oder Traktoren mit Diesel-Einzylinder-Brennkraftmaschinen.
So ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 42 21 394 A1 eine automatische Dekompressionsvorrichtung für Brennkraftmaschinen bekannt. Es handelt sich um eine Dekompressionsvorrichtung mit einem, mit der Nockenwelle der Brennkraftmaschine umlaufenden Fliehgewicht, welches in der bei Stillstand und niedrigen Nockenwellendrehzahlen zurückgeschwenkten Stellung in dem Bereich der Nockenanlauffläche eines Ventilstößels vortretendes in diesen in Ventilöffnungsrichtung verschiebendes Stößel-Aushebeelement aufweist, welches durch das bei ansteigenden Drehzahlen ausschwingende Fliehgewicht in eine aus dem Eingriff mit der Nockenanlauffläche des Stößels gestellte Lage geführt wird.
Weiter ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 196 36 811 A1 eine Dekompressionsautomatik für eine Brennkraftmaschine, insbesondere einen Einzylinder-Dieselmotor, mit mindestens einem Auslass- und einem Einlassventil wie bekannt, die von einer Nockenwelle mit mindestens einem Nocken angesteuert werden, wobei zur Reduzierung des Andrehwiderstands beim Anlassen der Brennkraftmaschine das Auslassventil gelüftet wird. Die Dekompressionsautomatik weist zum Lüften des Auslassventils unterhalb einer Schaltdrehzahl für das Umschalten von Dekompression auf Kompression eine vollautomatische, in den Nocken des Auslassventils eingreifende Aushebevorrichtung auf, welche das Abheben des Auslassventils vom Ventilsitz bewirkt.
Eine weitere gattungsgemäße Nockenwelle mit einer Dekompressionsvorrichtung ist beispielsweise aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 407 699 A1 bekannt.
Nachteilig an all diesen bekannten Dekompressionsvorrichtungen ist, dass die Dekompressionsfunktion stochastisches Klickern erzeugen kann, was sich nachteilig auf die Geräuschemission der Brennkraftmaschine auswirkt. Dieses Klickern wird durch ein instabiles Fliehgewicht der Dekompressionsvorrichtung verursacht.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Maßnahme aufzuzeigen, die das akustisch auffällige Klickern der Dekompressionsvorrichtung verhindert oder zumindest reduziert.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patenanspruchs 1 gelöst.
Ein schiebebewegliches Element in der Nockenwelle verbaut, wird mit Schmiermittel aus dem Schmierkreislauf versorgt. Sobald die Brennkraftmaschine anspringt wird dieses schiebebewegliche Element durch Fliehkraft radial nach außen verschoben. Zugleich wird das schiebebewegliche Element durch Schmiermitteldruck unterstützt und bleibt in der gewünschten Position und drückt das Fliehgewicht nach außen. Dabei wird das Fliehgewicht stabil in der Auslenkposition gehalten und kann erfindungsgemäß nicht mehr das Klickern verursachen. Somit ist das Klickern durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dekompressionsfunktion verhindert und es entstehen keine unangenehmen Geräusche der Brennkraftmaschine.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 wird sichergestellt, dass immer ausreichend Schmiermittel mit ausreichend Schmiermitteldruck vorhanden ist, um das schiebebewegliche Element in Richtung Fliehgewicht zu drücken.
Die Maßnahme gemäß Patentanspruch 3 dient der allgemeinen Stabilisierung der Dekompressionsvorrichtung.
Die Ausgestaltungen gemäß den Patentansprüchen 4 und 5 sind bevorzugte Ausführungsvarianten.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 6 ist eine besonders bevorzugte Ausführungsvariante.
Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Nockenwelle gemäß Patentanspruch 7 in einer Brennkraftmaschine verbaut.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand von drei Figuren näher erläutert.
1 zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte, erfindungsgemäße Nockenwelle.
2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Nockenwelle.
3 zeigt einen Schnitt A-A aus 2.
Im Folgenden gelten in den 1 bis 3 für gleiche Bauelemente die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt eine Aufsicht auf eine dreidimensional dargestellte, erfindungsgemäße Nockenwelle 1 mit einer Dekompressionsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Die Nockenwelle weist zwei Nocken 3 mit jeweils einem Grundkreis 2 auf. Solange der Grundkreis 2 mit einem nicht dargestellten Gaswechselventil in Wirkverbindung ist, ist das Gaswechselventil geschlossen. Jede Nocke 3 steht direkt oder indirekt über eine nicht dargestellte Ventiltasse oder einen Schlepp- oder Kipphebel mit einem Gaswechselventil in Wirkverbindung, wobei durch Drehung der Nockenwelle 1 und somit auch der Nocken 3 die Gaswechselventile betätigbar sind.
In einem Grundkreis 2 eines Nockens 3 ist ein Ventilheber 4 drehbar gelagert, der mit einem koaxial zur Nockenwelle 1 angeordneten, drehbar gelagerten Fliehgewicht 5 derart in der Wirkverbindung ist dass der Ventilheber 4 ab einer bestimmten Drehzahl der Nockenwelle 1 von dem Fliehgewicht 5 derart verdreht wird, dass der Ventilheber 4 eine Kontur des Grundkreises 2 darstellt. Dies heißt, dass ab einer bestimmten Drehzahl der Nockenwelle 1 der Ventilheber 4 quasi wirkungslos ist, und das Gaswechselventil ganz normal geschlossen bleibt.
Beim Start der Brennkraftmaschine, bzw. bei einer Drehzahl die kleiner ist als die definierte Drehzahl, wird, wie in 3 erkennbar ist, das Fliehgewicht von einem Federelement 10 in eine Stellung gedrückt, so dass der Ventilheber 4 mit einer leicht erhabenen Kontur (0,1 bis 1,0 mm) über den Grundkreis 2 des Nockens 3 hervorsteht. Somit wird ab dem Anlassen der Brennkraftmaschine, bis zur definierten Drehzahl das Gaswechselventil während der normalerweise geschlossenen Phase leicht geöffnet, was zu einer Dekompression im Zylinder der Brennkraftmaschine führt. Hierdurch ist ein wesentlich leichteres Anspringen der Brennkraftmaschine möglich.
Die erfindungsgemäße Nockenwelle 1 mit der Dekompressionsvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle 1 im Bereich des Fliehgewichts 5 einen Hohlraum 6 (2 und 3) aufweist, der mit Schmiermitteldruck beaufschlagbar ist, und in der Nockenwelle 1 eine radiale erste Bohrung 7 vom Hohlraum 6 im Bereich des Fliehgewichts 5 angeordnet ist, wobei in der ersten Bohrung 7 ein vom Schmiermitteldruck verschiebbares schiebebewegliches Element 8 angeordnet ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weisen die Nocken 3 jeweils eine Aussparung 12 zur Gewichtseinsparung auf.
2 zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Nockenwelle 1 mit der Dekompressionsvorrichtung. In 2 ist die Nockenwelle 1 mit Blick auf die Grundkreisseite der Nocken 3 dargestellt. Erkennbar sind wiederum die Aussparungen 12 der Nocken 3. Zwischen den Nocken 3 ist ein Lagerbereich 9 angeordnet, in dem eine dritte Bohrung 15 angeordnet ist, die mit dem Hohlraum 6 verbunden ist. Beim Betrieb der Brennkraftmaschine wird die Nockenwelle 1 gedreht und der Hohlraum 6 wird über die dritte Bohrung 15 mit Schmiermittel beaufschlagt, wodurch sich im Hohlraum 6 ein Überdruck bildet, der das schiebebewegliche Element 8 in der ersten Bohrung 7 radial nach außen drückt. Der Hohlraum 6 kann beispielsweise durch eine axiale Bohrung durch die Nockenwelle 1 dargestellt werden, die beidseitig an den Enden der Nockenwelle 1 verschlossen wird. Dies kann beispielsweise durch einen Verschlussdeckel oder auch durch eine fest in die Bohrung eingedrehte Schraube am Nockenwellenende dargestellt werden. Der Verschluss des Hohlraumes 6 ermöglicht somit den Aufbau des Schmiermitteldrucks im Hohlraum 6, um das schiebebewegliche Element 8 in der gewünschten radial äußeren Auslenkposition zu halten.
Durch das schiebebeweglich angeordnete Element 8 ist in 2 ein Schnitt A-A senkrecht zur Zeichnungsebene eingezeichnet, der in 3 dargestellt ist.
3 zeigt den Schnitt A-A aus 2 durch das schiebebewegliche Element 8 und die Dekompressionsvorrichtung. Zentral in 3 ist der Hohlraum 6 erkennbar, in den das schiebebewegliche Element 8 in der ersten Bohrung 7 ragt. Das Fliehgewicht 5 ist auf einer Drehachse 14 drehbar gelagert. Eine Drehrichtung des Fliehgewichtes 5 bei Drehung der Nockenwelle 1 ab einer definierten Drehzahl ist mit einem Pfeil schematisch dargestellt, ebenso wie eine damit verbundene Verdrehung des Ventilhebers 4. Gleichzeitig liegt das schiebebewegliche Element 8 auf einem Anschlag 11 des Fliehgewichtes 5 an.
Das Federelement 10 drückt über ein Druckelement 13 im Stillstand der Nockenwelle 1 das Fliehgewicht 5 um die Drehachse 14 mit dem Anschlag 11 auf das schiebebewegliche Element 8. Auf der dem Federelement 10 abgewandten Seite ist das Fliehgewicht 5 mit dem Ventilheber 4 in Wirkverbindung. In der in 3 dargestellten Stellung, d. h. bei Stillstand der Brennkraftmaschine ist der Ventilheber 4 im Bereich des Grundkreises 2 des Nockens 3 derart ausgebildet, dass er etwa 0,1 bis 1,0 mm über den Grundkreis 2 für eine Dekompression des Zylinders hervorsteht.
Wird nun die Brennkraftmaschine gestartet, so baut sich im Hohlraum 6 ein Schmiermitteldruck auf, gleichzeitig dreht das Fliehgewicht 5 nach radial außen, mit einer Unterstützung des Schmierdrucks, der das schiebebewegliche Element 8 ebenfalls radial nach außen drückt. Hierbei dreht sich das Fliehgewicht 5 entsprechend dem Pfeil in Uhrzeigerrichtung und verdreht den Ventilausheber 4 derart, dass er im Grundkreis 2 die gleiche Kontur annimmt wie der Grundkreis 2 selbst. Eine Dekompression ist somit ab einer definierten Drehzahl sicher vermieden.
Wie in 3 dargestellt ist, ist das Element 8 bevorzugt entgegen der Federkraft des Federelements 10 von dem Schmiermittel in Richtung Fliehgewicht 5 verschiebbar. Weiter weist das Fliehgewicht 5 bevorzugt einen Anschlag 11 für das schiebebewegliche Element 8 auf. In einer weiteren bevorzugten Ausführung ist das Element 8 eine Nadelrolle. Besonders bevorzugt findet die Nockenwelle 1 mit einer Dekompressionsvorrichtung Verwendung als eine Auslassnockenwelle eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine.
Mit anderen Worten ausgedrückt:
Das in der Nockenwelle 1 verbaute schiebebewegliche Element 8 wird mit Schmiermittel vom Schmiermittelkreislauf versorgt. Sobald die Brennkraftmaschine anspringt wird das schiebebewegliche Element 8, bevorzugt eine Nadelrolle, durch den sich im Hohlraum 6 aufbauenden Schmiermitteldruck radial nach außen verschoben. Sobald die Brennkraftmaschine anspringt wird das schiebebewegliche Element 8 durch Fliehkraft nach außen verschoben. Zugleich wird das schiebebewegliche Element 8 durch Schmiermitteldruck im Hohlraum 6 unterstützt und bleibt in der gewünschten radial äußeren Position. Dabei wird das Fliehgewicht 5 stabil in der Auslenkposition gehalten und kann die akustische Auffälligkeit nicht mehr verursachen. Dies bedeutet somit in erfindungsgemäßer Weise kein Klickern der Dekompressionsvorrichtung und somit keine unangenehmen Geräusche der Brennkraftmaschine.
Bezugszeichenliste

1: Nockenwelle
2: Grundkreis
3: Nocken
4: Ventilheber
5: Fliehgewicht
6: Hohlraum
7: erste Bohrung
8: Element
9: Lagerbereich
10: Federelement
11: Anschlag
12: Aussparung
13: Druckkörper
14: Drehachse
15: zweite Bohrung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 4221394 A1 [0003]
DE 19636811 A1 [0004]
EP 0407699 A1 [0005]

Claims

Nockenwelle (1) mit einer Dekompressionsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine, wobei in einem Grundkreis (2) eines Nockens (3), der durch Drehung mit einem Gaswechselventil in Wirkverbindung bringbar ist, ein Ventilheber (4) drehbar gelagert ist, der mit einem koaxial zur Nockenwelle (1) angeordnetem, drehbar gelagerten Fliehgewicht (5) derart in Wirkverbindung ist, dass der Ventilheber (4) ab einer bestimmten Drehzahl der Nockenwelle (1) eine Kontur des Grundkreises (2) im Wirkbereich mit dem Gaswechselventil bildet, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) im Bereich des Fliehgewichtes (5) einen Hohlraum (6) aufweist, der mit Schmiermitteldruck beaufschlagbar ist und in der Nockenwelle (1) eine radiale erste Bohrung (7) vom Hohlraum (6) zum Fliehgewicht (5) angeordnet ist, wobei in der ersten Bohrung (7) ein vom Schmiermitteldruck verschiebbares, schiebebewegliches Element (8) angeordnet ist.
Nockenwelle nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (6) über eine zweite Bohrung (15) von einem Lagerbereich (9) der Nockenwelle (1) mit Schmiermittel beaufschlagbar ist.
Nockenwelle nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) entgegen einer Federkraft eines Federelementes (10) von dem Schmiermittel in Richtung Fliehgewicht (5) verschiebbar ist.
Nockenwelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Fliehgewicht (5) einen Anschlag (11) für das Element (8) aufweist.
Nockenwelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) eine Nadelrolle ist.
Nockenwelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenwelle (1) eine Auslassnockenwelle ist.
Brennkraftmaschine mit einer Nockenwelle nach einem der Patentansprüche 1 bis 6.