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Die Erfindung betrifft eine Ventilhubsteuerung
für Verbrennungsmotoren
und Kompressoren nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Es ist bei Verbrennungsmotoren für Kraftfahrzeuge
bekannt, den Hub des Hubventiles in Abhängigkeit von der jeweils vom
Motor geforderten Leistung einzustellen. Für diese Hubverstellung des Hubventiles
sind mechanische Einstellelemente vorgesehen, die jedoch verschleiß- und störanfällig sind.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
gattungsgemäße Ventilhubsteuerung
so auszubilden, daß der
Hub des Hubventiles in einfacher Weise zuverlässig eingestellt werden kann.
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Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Ventilhubsteuerung
erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
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Bei der erfindungsgemäßen Ventilhubsteuerung
sind zwei voneinander unabhängige
Teile in Form des Kolbens und des Hubventiles vorgesehen. Vorzugsweise
ist dem Hubventil ein ventilseitiger Kolben zugeordnet. Die Übertragung
der Bewegung des Kolbens auf das Hubventil wird über eine Flüssigkeit vorgenommen, die durch
ein Magnet- oder Elektrofeld aus einem flüssigen in einen festen Zustand
und umgekehrt überführt werden
kann. Durch entsprechende Erzeu gung des Magnet- oder Elektrofeldes kann
somit wenigstens ein Teil der Flüssigkeit
in einen festen Zustand überführt werden,
so daß die Übertragung
der Bewegung des Kolbens auf das Hubventil über die Flüssigkeit zuverlässig erfolgt. Eine
solche Flüssigkeit
ist eine magneto-rheologische oder elektro-rheologische Flüssigkeit.
Diese Flüssigkeiten
können
innerhalb kürzester
Zeit, die im Bereich von Millisekunden liegt, über das erzeugte Magnet- oder
Elektrofeld aus dem flüssigen
in den festen Zustand überführt werden.
Die erfindungsgemäße Ventilhubsteuerung
arbeitet mit hoher Zuverlässigkeit.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich
aus den weiteren Ansprüchen,
der Beschreibung und den Zeichnungen.
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Die Erfindung wird anhand einiger
in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsformen näher erläutert. Es
zeigen:
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1 im
Axialschnitt eine erfindungsgemäße Ventilhubsteuerung,
deren Ventil die Schließstellung
einnimmt,
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2 die
Ventilhubsteuerung gemäß 1, deren Ventil einen geringen
Hub ausgeführt
hat,
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3 die
Ventilhubsteuerung gemäß 1, deren Ventil einen maximalen
Hub ausgeführt
hat,
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4 in
einer Darstellung entsprechend 1 eine
zweite Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilhubsteuerung,
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5 in
einer Darstellung entsprechend 1 eine
dritte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilhubsteuerung,
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6 in
einer Darstellung entsprechend 1 eine
vierte Ausführungsform
einer ertindungsgemäßen Ventilhubsteuerung,
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7 in
einer Darstellung entsprechend 1 eine
fünfte
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilhubsteuerung,
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8 in
einer Darstellung entsprechend 1 eine
sechste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilhubsteuerung,
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9 in
einer Darstellung entsprechend 1 eine
siebte Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Ventilhubsteuerung.
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Die Ventilhubsteuerung hat eine Nockenwelle 1,
deren Nocken 2 mit einem Kolben 3 zusammenwirken.
Er ist abgedichtet in einer Bohrung 4 in einem Gehäuse 5 verschiebbar.
In der Bohrung 4 befindet sich ein zweiter Kolben 6,
der nahe dem oberen Ende eines Ventilschaftes 7 vorgesehen
ist. Er trägt
am unteren Ende einen Ventilteller 8, mit dem eine Einlaßöffnung 9 (2) in den Brennraum eines
Verbrennungsmotores 10 verschlossen werden kann. Der Ventilschaft 7 ist
in einer als Ventilführung
dienenden Buchse 11 verschiebbar geführt, die in Richtung auf das
Gehäuse 5 über den
Verbrennungsmotor 10 vorsteht. Auf dem überstehenden Ende der Ventilführung 11 sitzt
eine Ventilschaftdichtung 12. An der vom Kolben 3 abgewandten
Unterseite eines auf dem freien Ende des Ventilschaftes 7 vorgesehenen
Ventilfedertellers 13 liegt das eine Ende einer den Ventilschaft 7 umgebenden
Ventilfeder 14 an, die sich mit ihrem anderen Ende auf
einem Federteller 15 abstützt, der auf dem Verbrennungsmotor 10 aufliegt und
durch die Ventilführung 11 zentriert
ist.
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Zwischen den beiden Kolben 3, 6 befindet sich
ein Aufnahmeraum 16 für
eine magneto-rheologische Flüssigkeit 17.
In den Aufnahmeraum 16 mündet radial eine im Gehäuse 5 vorgesehene
Verbindungsbohrung 18, die den Aufnahmeraum 16 mit
einem Speicherraum 19 eines vorgespannten Speichers 20 verbindet.
Der Speicherraum 19 wird von einem Kolben 21 begrenzt,
der durch wenigstens eine Druckfeder 22 belastet ist.
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Mit geringem Abstand von der Verbindungsbohrung 18 ist
im Gehäuse 5 wenigstens
eine elektrische Spule 23 vorgesehen, die an eine (nicht
dargestellte) Stromquelle angeschlossen ist.
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1 zeigt
den Ventilteller 8 in seiner Schließstellung, in welcher er eine
im Verbrennungsmotor 10 vorgesehene Zuführbohrung 24 für den Kraftstoff
vom Verbrennungsraum trennt. Die beiden Kolben 3, 6 sind
durch die im Aufnahmeraum 16 befindliche magnetorheologische
Flüssigkeit 17 voneinander
getrennt, die aufgrund des vorgespannten Speichers 20 unter
Druck steht.
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Die magneto-rheologische Flüssigkeit 17 kann
durch Bestromen der Spule 23 aus dem flüssigen in einen festen Zustand überführt werden.
Wird die Spule 23 bestromt, durchdringt das entstehende Magnetfeld
die in der Verbindungsbohrung 18 befindliche Flüssigkeit 17 und
führt sie
in den festen Zustand über.
Dadurch wird die Verbindungsbohrung 18 geschlossen, so
daß die
im Aufnahmeraum 16 befindliche magneto-rheologische Flüssigkeit 17 nicht über die
Verbindungsbohrung 18 in den Speicherraum 19 entweichen
kann. Wird somit bei bestromter Spule 23 der Kolben 3 durch
den entsprechenden Nocken 2 der Nockenwelle 1 nach
unten verschoben, wird über
die im Aufnahmeraum 16 eingefangene Flüssigkeit 17 auch der
Kolben 6 und damit der Ventilschaft 7 mitgenommen.
Der Ventilteller 8 hebt von seinem Ventilsitz ab und gibt
die Einlaßöffnung 9 frei, so
daß der
Kraftstoff aus der Zuführbohrung 24 in den
Verbrennungsraum gelangen kann.
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Die Reaktionszeit der magneto-rheologischen
Flüssigkeit 17 liegt
im Millisekundenbereich, so daß die
Umwandlung vom flüssigen
in den festen Zustand und umgekehrt exakt in Abhängigkeit von der Drehzahl der
Nockenwelle 1 gesteuert werden kann. Die Vorspannkraft
des Speichers 20 ist so gewählt, daß die Kraft der Flüssigkeit 17,
das heißt
der Druck über
die Ventilkolbenfläche,
deutlich kleiner ist als die wirkende Kraft der Druckfeder 14,
jedoch mindestens so groß,
daß ein
sicheres Anliegen des Kolbens 3 am Nocken 2 der
Nockenwelle 1 jederzeit gewährleistet ist. Die Spule 23 wird
in Abhängigkeit
von der Drehzahl der Nockenwelle 1 so bestromt, daß der gewünschte Hub
des Ventilschaftes 7 erreicht wird. Je später die
Spule 23 bestromt wird, desto mehr Flüssigkeit 17 kann beim
Verschieben des Kolbens 3 in Richtung auf den Kolben 6 über die
Verbindungsbohrung 18 in den Speicher 20 verdrängt werden. Dementsprechend
wird der Abstand zwischen den beiden Kolben 3, 6 klein,
so daß das
Einspritzventil nur einen geringen Hub ausführt.
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2 zeigt
den Fall, daß der
Kolben 3 durch die Nocke 2 der Nokkenwelle 1 maximal
verschoben worden ist. Die Spule 23 ist nicht bestromt
worden, so daß die
gesamte Flüssigkeit 17 aus
dem Aufnahmeraum 16 über
die Verbindungsbohrung 18 in den Speicherraum 19 verdrängt worden
ist. Der Kolben 3 trifft daher auf den Kolben und verschiebt
ihn nach unten, so daß der
Ventilteller 8 von der Einspritzöffnung 9 abhebt. Da
die gesamte Flüssigkeit 17 in
den Speicher 20 verdrängt
worden ist, führt
der Ventilteller 8 nur einen minimalen Hub aus (kann je
nach Abstimmung = 0 sein). Der Kolben 3 ist so weit verschoben,
daß er
die Verbindungsbohrung 18 überdeckt und damit verschließt. Sobald
der Nocken 2 weiter im Uhrzeigersinn gedreht wird, wird über die
Druckfeder 14 der Kolben 6 und damit auch der
Kolben 3 zurückgeschoben.
Sobald der Kolben 3 die Verbindungsbohrung 18 freigibt,
strömt
die Flüssigkeit 17 aus
dem vorgespannten Speicher 20 in den Aufnahmeraum 16.
Die Vorspannkraft des Speichers 20 ist kleiner als die
Kraft der Druckfeder 14, so daß der Kolben 6 bis in
die in 1 dargestellte
Ausgangslage verschoben wird, in der er die Verbindungsbohrung 18 noch nicht überdeckt.
Da der Ventilteller 8 nunmehr seine Schließstellung
einnimmt, übt
die Druckfeder 14 keinen weiteren Druck auf den Kolben 6 aus.
Die Flüssigkeit 17 kann
dadurch aus dem Speicher 20 in den Aufnahmeraum
16 zurückgedrängt werden.
Der Kolben 3 wird dadurch zuverlässig in Anlage an den Nockenbereich
der Nockenwelle 1 gedrückt.
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3 zeigt
den Fall, daß der
Ventilteller 8 und damit der Ventilschaft 7 einen
maximalen Hub ausführen.
Hierzu wird die Spule 23 dann bestromt, wenn der Nocken 2 der
Nockenwelle 1 den Kolben 3 berührt. Dies hat zur Folge, daß die in
der Verbindungsbohrung 18 befindliche Flüssigkeit
augenblicklich fest wird und die im Aufnahmeraum 16 zwischen den
beiden Kolben 3, 6 befindliche Flüssigkeit 17 nicht über die
Verbindungsbohrung 18 in den Speicher 20 entweichen
kann. Da die Flüssigkeit 17 inkompressibel
ist, wird der Kolben 6 in gleichem Maße wie der Kolben 3 verschoben
und somit der Ventilteller 8 in seine maximale Öffnungsstellung
verschoben. Sobald der Nocken 2 die in 3 dargestellte Lage beim weiteren Drehen
der Nockenwelle 1 verläßt, drückt die
Feder 14 den Kolben 6 und damit über die
Flüssigkeit 17 auch
den Kolben 3 nach oben, so daß der Kolben 3 stets
in Anlage am Nocken 2 bleibt. Sobald der Nocken 2 vom
Kolben 3 freikommt, wird die Spule 23 nicht mehr
bestromt, so daß die
in der Verbindungsbohrung 18 befindliche Flüssigkeit vom
festen in den flüssigen
Zustand übergeht.
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Je nach dem Zeitpunkt, zu dem die
Spule 23 bestromt wird, kann der Ventilteller 8 in
jede Zwischenlage zwischen der minimalen Öffnungsstellung gemäß 2 und der maximalen Öffnungsstellung gemäß 3 gebracht werden. So kann
die Spule 23 beispielsweise erst dann bestromt werden,
wenn die Nocke 2 den Kolben 3 bereits teilweise
verschoben hat. Solange die Spule 23 nicht bestromt ist,
kann die Flüssigkeit 17 über die
Verbindungsbohrung 18 in den Speicher 20 verdrängt werden.
Sobald die Spule 23 bestromt wird, wird die Verbindungsbohrung 18 in der
beschriebenen Weise geschlossen, so daß dann auch der Kolben 6 durch
den Kolben 3 verschoben wird.
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4 zeigt
eine Ausführungsform,
bei der der Speicher 20 im Kolben 3 integriert
ist. Er ist als Hohlkörper
ausgebildet, in dem sich der Kolben 21 befindet, der unter
der Kraft der Druckfeder 22 steht und den Speicherraum 19 begrenzt.
Die Druckfeder 22 stützt
sich an einem Boden 25 des Kolbens 3 ab. Der Kolbenboden 25,
an dem der Nokken 2 der Nockenwelle 1 anliegt,
hat wenigstens eine in die Atmosphäre mündende Entlastungsbohrung 26.
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Der Kolben 3 weist an seiner
gegenüberliegenden
Stirnseite 27 die Verbindungsbohrung 18 auf, die
den Aufnahmeraum 16 zwischen den beiden Kolben 3 und 6 mit
dem Speicherraum 19 verbindet. Die Verbindungsbohrung 18 ist
von der Spule 23 umgeben, die als Ringspule ausgebildet
ist.
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Der Kolben 3 liegt unter
dem Druck der im Aufnahmeraum 16 befindlichen magneto-rheologischen
Flüssigkeit 17 an
der entsprechenden Nocke 2 der Nockenwelle 1 ständig an.
Drückt
die Nocke 2 beim Drehen der Nockenwelle 1 den
Kolben 3 nach unten, wird die im Aufnahmeraum 16 befindliche Flüssigkeit 17 über die
Verbindungsbohrung 18 in den Speicherraum 19 verdrängt. Der
Kolben 21 wird hierbei gegen die Kraft der Druckfeder 22 verschoben.
Wird die Spule 23 nicht bestromt, gelangt der Kolben 3 in
Anlage an den Kolben 6 und nimmt ihn gegen die Kraft der
Druckfeder 14 mit. Dadurch hebt der Ventilteller 8 ab
und gibt die Einlaßöffnung 9 in den
Verbrennungsraum frei. Auf diese Weise wird der minimale Hub des
Ventiltellers 8 erzeugt.
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Wird entsprechend der vorhergehenden Ausführungsform
die Spule 23 während
des Verschiebens des Kolbens 3 durch den Nocken 2 bestromt,
wird die in der Verbindungsbohrung 18 befindliche Flüssigkeit 17 fest
und versperrt somit die Verbindungsbohrung. Dadurch kann die im
Aufnahmeraum 16 befindliche Flüssigkeit beim Verschieben des
Kolbens 3 nicht in den Speicher 20 verdrängt werden.
Da durch wird in der beschriebenen Weise mit dem Kolben 3 auch
der Kolben 6 verschoben, so daß der Ventilteller 8 einen
entsprechend großen Hub
ausführt.
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Im Unterschied zur Ausführungsform
nach den 1 bis 3 ist die Spule 23 nicht
ortsfest im Ventil angeordnet, sondern bewegt sich mit dem Kolben 3 mit.
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Bei der Ausführungsform nach 5 ist die Spule 23 ortsfest
im Gehäuse 5 untergebracht.
Die Verbindungsbohrung 18 in der Stirnseite 27 des
Kolbens 3 ist benachbart zur Spule 23 angeordnet.
Im übrigen
ist die Ausführungsform
nach 5 gleich ausgebildet
wie das Ausführungsbeispiel
nach 4. Die Spule 23 ist
in Verschieberichtung des Kolbens 3 so lang, daß die Verbindungsbohrung 18 bei
maximalem Hub des Kolbens 3 noch im Bereich der Spule 23 liegt.
Dadurch ist gewährleistet,
daß bei Bestromung
der Spule 23 die in der Verbindungsbohrung 18 befindliche
Flüssigkeit
während
des gesamten Hubes des Kolbens 3 in den festen Zustand überführt werden
kann. Da die Spule 23 entsprechend der Ausführungsform
nach den 1 bis 3 ortsfest im Gehäuse 5 angeordnet
ist, ist eine einfache elektrische Zuleitung zur Spule 23 möglich.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 6 verbindet die im Gehäuse 5 liegende
Verbindungsbohrung 18 den Aufnahmeraum 16 zwischen
den beiden Kolben 3 und 6 mit einem (nicht dargestellten)
Tank, in dem sich die magneto-rheologische Flüssigkeit 17 befindet.
Damit der Kolben 3 stets am Nocken 2 und der Kolben 6 stets
am Ventilschaft 7 anliegt, stehen die beiden Kolben 3, 6 unter
der Kraft wenigstens einer Druckfeder 28, welche den Kolben 3 gegen
den Nocken 2 und den Kolben 6 gegen den Ventilschaft 7 drückt. Der
Kolben 3 ist mit einer zentralen Vertiefung 29 versehen,
in die die Druckfeder 28 eingreift. Der Kolben 6 ist
mit einer flachen Vertiefung 30 versehen, in die die Druckfeder 28 mit
ihrer letzten Windung eingreift.
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Die Verbindungsbohrung 18 und
die Spule 23 sind entsprechend der Ausführungsform nach den 1 bis 3 im Gehäuse 5 vorgesehen.
Im übrigen
ist diese Ausführungsform
gleich ausgebildet wie das Ausführungsbeispiel
nach den 1 bis 3. Die Kraft der Druckfeder 28 ist
gleich groß wie
der Flüssigkeitsdruck,
der auf die beiden Kolben 3 und 6 bei der Ausführungsform
nach den 1 bis 3 wirkt.
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Bei der Ausführungsform nach 7 ist der an der Nocke 2 der
Nockenwelle 1 anliegende Kolben 3 als Tassenstößel ausgebildet.
Er ist hohl ausgebildet und hat einen axialen Aufnahmeraum 31,
in den ein axialer Ansatz 32 des Kolbens 6 eingreift.
Der Aufnahmeraum 31 geht etwa in halber axialer Länge des
Kolbens 3 in einem im Durchmesser größeren Aufnahmeraum 33 über, in
dem der Kolben 6 verschiebbar geführt ist. Er hat nahe seinem
Rand die axial verlaufende Verbindungsbohrung 18, zu der
benachbart die Spule 23 im Kolben 3 angeordnet
ist. Der Kolben 6 steht unter der Kraft der Druckfeder 28, mit
dem der Kolben 3 gegen den Nocken 2 gedrückt wird.
Der Kolben 6 hat die stirnseitige flache Vertiefung 30,
in die die Druckfeder 28 mit einem Ende eingreift.
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Der Kolben 6 ist vorteilhaft
einstöckig
mit dem Ventilschaft 7 ausgebildet, der abgedichtet aus dem
Kolben 3 ragt. Der Kolben 6 und der Ventilschaft 7 können aber
auch getrennte Teile sein.
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Nahe dem Boden 25 des Kolbens 3 befindet sich
die Entlastungsbohrung 26.
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Im Aufnahmeraum 33 befindet
sich die magneto-rheologische Flüssigkeit 17,
die im Unterschied zu den vorigen Ausführungsformen nicht in einem Speicher
oder einem Tank untergebracht ist, sondern im Aufnahmeraum 33 eingeschlossen
ist.
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7 zeigt
den Ventilteller 8 in der Schließstellung. In dieser Lage hat
der Kolben 6 Abstand von der Stirnseite 27 des
Kolbens 3. Dadurch wird zwischen dieser Stirnseite 27 und
dem Kolben 6 ein Aufnahmeraum 34 für die Flüssigkeit 17 gebildet.
Die beiden Aufnahmeräume 33 und 34 beiderseits
des Kolbens 6 sind durch die Verbindungsbohrung 18 miteinander
verbunden. Wird die Spule 23 nicht bestromt, wird beim
Verschieben des Kolbens 3 durch die Nocke 2 die
im Aufnahmeraum 33 befindliche Flüssigkeit über die Verbindungsbohrung 18 in
den Aufnahmeraum 34 verdrängt. Der Kolben 6 bleibt hierbei
stehen, bis der Kolben 3 am Kolben 6 oder an einem
auf dem Ventilschaft 7 sitzenden Anschlag 35 zur
Anlage kommt. Erst dann wird der Ventilschaft 7 mitgenommen,
so daß der
Ventilteller 8 abhebt und die Einlaßöffnung 9 in den Verbrennungsraum
freigibt.
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Wird beim Verschieben des Kolbens 3 die Spule 23 bestromt,
wird die in der Verbindungsbohrung 18 befindliche magneto-rheologische
Flüssigkeit 17 in
den festen Zustand überführt, so
daß die Verbindungsbohrung 18 verschlossen
wird. Dies hat zur Folge, daß der
Kolben 6 zusammen mit dem Kolben 3 verschoben
wird. Dementsprechend führt
der Ventilteller den gewünschten
Hub aus. Die ortsfeste Spule 23 ist wiederum in Verschieberichtung
des Kolbens 3 bzw. 6 so lang, daß die Verbindungsbohrung 18 stets
im Wirkbereich der Spule 23 bzw. des von ihr ausgehenden
Magnetfeldes liegt.
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Die Spule 23 kann auch im
(nicht dargestellten) Gehäuse
untergebracht sein, in dem der Kolben 3 entsprechend den
vorhergehenden Ausführungsformen
verschiebbar gelagert ist.
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Abweichend vom dargestellten Ausführungsbeispiel
ist es auch möglich,
daß der
Kolben 6 als Tassenstößel ausgebildet
ist.
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8 zeigt
eine Ventilhubsteuerung mit obenliegender Nockenwelle mit einem
Kipphebel 36. Dafür
können
dieselben Ausführungsformen, wie
bisher beschrieben, eingesetzt werden. Dargestellt ist die Ausführungsform
nach den 1 bis 3. Der Unterschied zu dieser
Ausführungsform
besteht darin, daß der
Nocken 2 der Nockenwelle 1 nicht unmittelbar am
Kolben 3 angreift, sondern über den Zwischenhebel 36.
Er ist als einarmiger Hebel ausgebildet, der an einem Ende um eine
senkrecht zur Verschieberichtung des Kolbens 3 liegende
Achse 37 schwenkbar gelagert ist. Am anderen Ende ist der Zwischenhebel 36 mit
einem Vorsprung 38 versehen, der mit einem kalottenförmigen Ende 39 auf
dem Kolben 3 aufliegt. Der Zwischenhebel 36 ist
mit einer Erhöhung 40 versehen,
die mit der Nocke 2 der Nockenwelle 1 zusammenwirkt.
Die Ventilhubsteuerung arbeitet gleich wie die Ausführungsform
nach den 1 bis 3.
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Beim Ausführungsbeispiel nach 9 (untenliegende Nockenwelle
mit Kipphebel 41) greift der Nocken 2 der Nockenwelle 1 über einen
zweiarmigen Hebel 41 am Nocken 3 der Ventilhubsteuerung
an, die im Beispiel gleich ausgebildet ist wie die Ausführungsform
nach den 1 bis 3. Es sind selbstverständlich auch
die anderen Ausführungen
möglich. Der
Hebel 41 ist in halber Länge um eine senkrecht zur Verschieberichtung
des Kolbens 3 liegende Achse 42 schwenkbar gelagert
und weist an beiden Enden in gleicher Richtung abgewinkelte Arme 43, 44 auf.
Ihre freien Enden 45, 46 sind vorteilhaft jeweils kalottenförmig ausgebildet
und wirken mit der Nocke 2 bzw. mit dem Kolben 3 zusammen.
Die Ventilhubsteuerung arbeitet im übrigen gleich wie die Ausführungsform
nach den 1 bis 3.
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Auch bei den Ausführungsformen nach den 4 bis 7 können
die Hebel 36 bzw. 41 zur Betätigung des Kolbens 3 vorgesehen
sein.
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Bei den beschriebenen Ausführungsformen sind
die Kolben 3 und 6 so relativ zueinander angeordnet,
daß der
Kolben 6 vom Kolben 3 auch dann mitgenommen wird,
wenn die Spule 23 nicht bestromt wird. Dann wird auf jeden
Fall der Kolben 6 und damit der Ventil schaft 7 verschoben,
so daß der Ventilteller 8 einen
Mindesthub ausführt.
Dadurch ist eine Notfunktion gegeben, durch die sichergestellt ist,
daß die
Einlaßöffnung 9 auch
dann geöffnet
wird, wenn die Spule 23 beispielsweise wegen eines Stromausfalles
nicht bestromt werden kann.
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Es ist selbstverständlich aber
auch möglich, die
Zuordnung der Kolben 3 und 6 so zu wählen, daß der Ventilteller 8 die
Einlaßöffnung 9 dann
nicht freigibt, wenn die Spule 23 nicht bestromt wird.
In diesem Falle wird die magneto-rheologische Flüssigkeit 17 aus dem
Aufnahmeraum 16 lediglich in den Speicher 20 bzw.
in den Tank verdrängt,
ohne daß der Kolben 6 verschoben
wird. Dadurch bleibt das Hubventil 7, 8 geschlossen.
Der Nocken 2 ist in diesem Fall so ausgebildet, daß die beiden
Kolben 3, 6 während
des Nockenhubes nicht zur Anlage aneinander kommen.
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Bei den beschriebenen Ausführungsformen wird
die magnetorheologische Flüssigkeit 17 in
der Verbindungsbohrung 18 unter dem Einfluß des magnetischen
Feldes in den festen Zustand überführt, wenn
die Spule 23 während
des Nockenhubes bestromt wird. Dadurch wird die Verbindungsbohrung 18 gesperrt,
so daß die
im Aufnahmeraum 16, 34 verbleibende Menge an Flüssigkeit 17 die
Bewegung des Kolbens 3 auf den Kolben 6 und damit
auf das Hubventil 7, 8 synchron überträgt. Die
genau dosierte Menge der im Aufnahmeraum 16, 34 verbleibenden magneto-rheologischen
Flüssigkeit 17 ergibt
somit den Öffnungsweg
des Hubventils.
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Beim Weiterdrehen der Nockenwelle 1 wird der
Nockenhub wieder verkleinert. Der Kolben 3 bewegt sich
nach oben. Synchron hierzu wird auch der Kolben 6 durch
die Kraft der Feder 14 aufwärts bewegt. Gleichzeitig wird
die Spule 23 abgeschaltet, so daß das Magnetfeld an der Verbindungsbohrung 18 in
ca. einer Millisekunde abgebaut wird. Die magneto-rheologische Flüssigkeit 17 in
der Verbindungs bohrung 18 wird darum innerhalb kürzester
Zeit wieder in den flüssigen
Zustand überführt. Sobald
der Ventilteller 8 die Einlaßöffnung geschlossen hat, fließt die Flüssigkeit 17 in
den Aufnahmeraum 16, 34 nach. Solange das Hubventil 7, 8 noch
offen ist, ist die Kraft der Ventilfeder 14 größer als
die Kraftkomponente, die die magnetorheologische Flüssigkeit über die
Kolbenfläche
des Kolbens 6 ausübt.
Dadurch kann die Flüssigkeit 17 erst
dann nachfließen, wenn
das Hubventil 7, 8 geschlossen ist. Aus dem Speicher 20 oder
aus dem Tank wird die magneto-rheologische Flüssigkeit 17 unter
Druck in den Aufnahmeraum 16, 34 gedrückt, so
daß der
Kolben 3 stets an der Kontur der Nockenwelle 1 anliegt.
Durch diesen Aufbau und diese Funktionsweise wird somit auch ein
optimaler Ventilspielausgleich erreicht.
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Die beschriebene Ventilhubsteuerung
eignet sich für
alle Bauarten von Verbrennungsmotoren und auch von Kompressoren,
da es sich unabhängig
von der Lage der Nockenwelle 1 in direkt betätigte Systemen
(1 bis 7) bzw. in Systemen mit Hebelbetätigung (8 und 9) einsetzen läßt.
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Bei Mehrzylindermotoren können mehrere Ventilhubelemente
an denselben Speicher angeschlossen sein. Selbstverständlich können aber
auch die Ventilhubelemente jeweils mit einem eigenen Speicher versehen
sein.
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Die Speicher werden vorteilhaft auf
den Betriebsdruck vorgespannt und mit einem Zusatzvolumen befällt. Dadurch
ist sichergestellt, daß in
jedem Betriebszustand eine ausreichende Menge an magnetorheologischer
Flüssigkeit
zur Verfügung
steht. Die Dichtstellen an den Kolben 3, 6 können durch dort
angebrachte Dauermagnete abgedichtet werden.
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Anstelle der beschriebenen magneto-rheologischen
Flüssigkeit 17 kann
auch eine elektro-rheologische Flüssigkeit eingesetzt werden.
In diesem Falle sind anstelle der Spule 23 Elektroden vorgesehen, die
im Bedarfsfall ein elektrisches Feld erzeugen. Durch dieses elektrische
Feld wird die elektro-rheologische Flüssigkeit in der Verbindungsbohrung 18 augenblicklich
vom flüssigen
in den festen Zustand überführt.