DE19526349C2 - Ventilsteuervorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei einer Ventilsteuervorrichtung, bei der eine Stoßstange (1) zum Aufsteuern eines Ventils vorgesehen ist, die von einer Nockenwelle (2) über einen um eine bezüglich der Nockenwelle (2) seitlich versetzte Lagerachse (5) schwenkbaren Schwinghebel (4) betätigbar ist, wobei die Anlagestelle des Schwinghebels (4) an der Nockenwelle (2) entlang eines Umfangsabschnittes der Nockenwelle (2) zur Veränderung des Ventilöffnungs- und Schließzeitpunktes verstellbar ist, soll der Öffnungs- und Schließzeitpunkt verstellt werden, während die Öffnungszeit konstant bleibt. Dazu ist die Lagerachse (5) des Schwinghebels (4) mittels eines beiderseits mit einem Druckfluid beaufschlagbaren (13, 18), in einem Zylinder (10) geführten Kolbens (9) verstellbar, wobei die Lagerachse (5) in Tragarmen (8) gehalten ist, die am Kolben (9) derart befestigt sind, daß die Lagerachse (5) geradlinig in einer parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens (9) verlaufenden Ebene verschiebbar ist. Der Anlagenbereich des Schwinghebels (4) ist an der Stoßstange (1) bei geschlossenem Ventil geringfügig unterhalb einer waagerechten, durch die Lagerachse (5) des Schwinghebels (4) verlaufenden Ebene angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuervorrichtung für eine Hubkolben- Brennkraftmaschine gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine derartige Ventilsteuervorrichtung ist im JP-Abstract 57-65 806 beschrieben, bei der die Lagerachse in zweiteiligen Tragarmen gehalten sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilsteuervorrichtung dieser Gattung zu schaffen, die eine Verstellung des Öffnungs- und Schließzeitpunktes der Ventile bei konstanter Ventilöffnungszeit gestattet, einfach aufgebaut ist und keine zusätzlichen Teile in der Kraftübertragungskette von der Nockenwelle zu den Ventilen benötigt.

Erfindungsgemäß wird dies durch das Kennzeichen des Anspruchs 1 erreicht.

Vorteilhaft ist die Lagerachse des Schwinghebels geradlinig in einer parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens verlaufenden Ebene verschiebbar. Hierdurch ergibt sich ein fertigungstechnisch einfacher Aufbau.

Nach der Erfindung ist die Schwinghebelachse mittels eines beiderseits mit Druckfluid beaufschlagbaren, in einem Zylinder geführten Kolben verstellbar. Dabei ist zweckmäßig die Schwinghebelachse in Tragarmen gehalten, die am Kolben befestigt sind.

Die Ventilsteuervorrichtung ist für beliebige geometrische und kinematische Verhältnisse ausführbar, wobei die Lage der Stellkolbenachse auf die vorliegende Geometrie abzustimmen ist. Das Hauptkriterium ist dabei ein während der Verstellung konstantes Ventilspiel.

Vorteilhaft ist der Anlagebereich des Schwinghebels an der Stoßstange bei geschlossenem Ventil geringfügig unterhalb einer waagerechten, durch die Lagerachse des Schwinghebels verlaufenden Ebene angeordnet. Durch diese Maßnahme wird erreicht, daß der Schwinghebel bei der Öffnungsbewegung eine im wesentlichen in Richtung der Längsachse der Stoßstange wirkende Kraft überträgt.

Günstige Verhältnisse zur Übertragung der Kräfte und Stellbewegungen ergeben sich, wenn eine Verbindungslinie zwischen der Anlagestelle des Schwinghebels an der Nockenwelle und des Zentrums des Anlagebereiches des Schwinghebels an der Stoßstange mit der Längsachse der Stoßstange einen Winkel von etwa 25° bis 35° einschließt.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den zusätzlichen Unteransprüchen und einer Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung anhand der Zeichnung. In dieser zeigt:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Ventilsteuervorrichtung und

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Anordnung gemäß Fig. 1.

Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Ventilsteuer­ vorrichtung ist für eine mit Selbstzündung arbeitende große Hubkolben-Brennkraftmaschine bestimmt, die beispielsweise als Hauptantriebs-Motor für seegehende Schiffe oder als stationärer Dieselmotor für Kraftwerks­ anlagen Verwendung findet.

Die dargestellte Vorrichtung weist eine Stoßstange 1 und eine Nockenwelle 2 mit einem Steuernocken 3 auf, die sich in Betrieb in Richtung des Pfeiles a dreht. Die Stoßstange 1 wirkt in an sich bekannter Weise direkt oder über Schwinghebel auf mindestens ein Ventil, das unter der Wirkung einer Schließfeder steht. Die Kraft zum Öffnen des Ventils wird von der gegenüber der Stoßstange 1 seitlich versetzt angeordneten Nockenwelle 2 über einen Schwinghebel 4 auf die Stoßstange 1 übertragen. Der Schwinghebel 4 ist um eine Lagerachse 5 schwenkbar und trägt eine Rolle 6 als Anlagestelle an der Nockenwelle 2. Der Schwinghebel 4 weist weiterhin eine Kugelkalotte 7 auf, die in eine entsprechend geformte Ausnehmung am Ende der Stoßstange 1 eingreift und den Anlagebereich des Schwinghebels 4 an der Stoßstange 1 bildet.

Zur Veränderung des Öffnungszeitpunktes des Ventils ist die Anlagestelle des Schwinghebels 4 an der Nockenwelle 2 um einen kleinen Winkelbereich entlang des Umfangs der Nockenwelle 2 verstellbar. Dadurch wird der Zeitpunkt, in dem der Steuernocken 3 den Schwinghebel 4 auslenkt und somit die Öffnungsbewegung des Ventils einleitet, verändert. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird dies in besonders einfacher Weise durch geradlinige Verschiebung der Lagerachse 5 des Steuerhebels 4 in bzw. entgegen der Richtung des Pfeiles b erreicht. Grundsätzlich könnte jedoch die Bewegung der Lagerachse 5 und damit der Rolle 6 gegenüber der Nockenwelle 2 durch geradlinige Verschiebung in einer anderen Ebene oder auf einer bogenförmigen Bahn erfolgen.

Weiterhin ist der Anlagebereich des Schwinghebels 4 an der Stoßstange 1 bei geschlossenem Ventil geringfügig unterhalb einer waagerechten, durch die Lagerachse 5 verlaufenden Ebene angeordnet.

Infolge dieser Anordnung bewegt sich beim Anlauf des Steuernocken 3 an die Rolle 6 des Schwinghebels die Kugelkalotte 7 auf einem Abschnitt einer Kreisbahn um die Lagerachse 5, der weitgehend in Richtung der Längsachse A der Stoßstange 1 gerichtet ist, so daß praktisch keine nennenswerte Seitenkräfte auf die Stoßstange 1 einwirken. Ferner sind die Anlagestelle des Schwinghebels 4 an der Nockenwelle 2 und das Zentrum des durch die Kugelkalotte 7 gebildeten Anlagebereichs des Schwinghebels 4 an der Stoßstange 1 auf einer gedachten Verbindungslinie angeordnet, die mit der Längsachse A der Stoßstange 1 einen Winkel α von etwa 25° bis 35° bei geschlossenem Ventil einschließt.

Zur geradlinigen Verschiebung der Lagerachse 5 ist diese mittels zweier Tragarme 8 gehalten. Die Tragarme 8 sind schräg aufwärts zur Lagerachse 5 führend an einem Kolben 9 befestigt, der in einem Zylinder 10 in bzw. entgegen einer Richtung geführt ist, die parallel zur Richtung des Pfeiles b ist. Der Kolben 9 ist zur Bewegung der Lagerachse 5 wechselweise auf seiner Ober- oder Unterseite mit einem Druckfluid beaufschlagbar. Hierzu mündet sowohl in den oberen Zylinderdeckel 11 als auch in den unteren Zylinderdeckel 12 eine Druckfluidzuführleitung 13 bzw. 14, in der jeweils ein Rückschlagventil 15 bzw. 16 angeordnet ist. In den Abschnitt der Leitung zwischen dem Zylinderdeckel 11 und dem Rückschlagventil 15 bzw. dem Zylinderdeckel 12 und dem Rückschlagventil 16 mündet je eine Druckfluidabführleitung 17 bzw. 18. Die beiden Leitungen 13, 17 und die beiden Leitungen 14, 18 führen je zu einem Steuerventil 19 bzw. 20. Die beiden Steuerventile 19, 20 sind mechanisch so gekoppelt, daß entweder die Druckfluidzuführleitung 13 oder die Druckfluidzu­ führleitung 14 an eine Druckfluidversorgungsleitung 21 angeschlossen ist, während dann die Druckfluidabführ­ leitung 18 bzw. 17 an einer Druckentlastungsleitung 22 angeschlossen ist. Durch Betätigen der Steuerventile 19, 20 kann daher der Kolben 9 wahlweise in Anlage am oberen Zylinderdeckel 11 oder in Anlage am unteren Zylinderdeckel 12 gebracht werden. Die Rückschlagventile 15, 16 sorgen dabei dafür, daß sich der Druck vor dem unteren bzw. oberen Kolbenende nicht unerwünscht abbauen kann. Zweckmäßig wird als Druckfluid Motorschmieröl verwendet, das ohnehin unter dem nötigen Druck zur Verfügung steht.

Es wäre auch denkbar, einstellbare Drosselventile anstelle der Rückschlagventile 15, 16 zu verwenden. In diesem Falle könnte in vorteilhafter Weise eine beliebige Hubstellung des Kolbens 9 im Zylinder 10 gehalten werden und so eine stufenlose Steuerzeitverstellung möglich sein. Bei hohem Stelldruck des Druckfluids oder bei sehr geringen Schwinghebellagerkräften kann sogar unter Beibehaltung des genannten Vorteils auf Rückschlagventile oder Drosselventile ganz verzichtet werden.

Fig. 1 zeigt die erfindungsgemäße Vorrichtung der Einstellung für eine frühe Ventilöffnungszeit. In dieser Einstellung ist die Unterseite des Kolbens 9 über die Druckfluidzuführleitung 14 mit Druck beaufschlagt. Die Druckfluidabführleitung 18 ist verschlossen, während die Druckfluidabführleitung 17 an die Druckentlastungsleitung 22 angeschlossen ist. Die Lagerachse 5 des Schwinghebels 4 befindet sich in ihrer oberen Position, sodaß die Rolle 6 frühzeitig vom Steuernocken 3 erfaßt wird. Daher wird über den Schwinghebel 4 die Ventilöffnungsbewegung auf die Stoßstange 1 frühzeitig eingeleitet. Soll auf eine spätere Ventilöffnungszeit umgestellt werden, so werden die Steuerventile 19, 20 umgeschaltet, so daß der Raum über dem unteren Zylinderdeckel 12 über die Druckfluidabführleitung 18 druckentlastet und gleichzeitig der Raum unter dem oberen Ventildeckel 11 mit Druckfluid durch die Druckfluidzuführleitung 13 beaufschlagt wird. Der Kolben 9 bewegt sich daher abwärts bis zur Anlage am unteren Ventildeckel 12 und nimmt die Lagerachse 5 und damit den Schwinghebel mit. Die Rolle 6 wird daher in die Position 6a überführt, wobei sich die Kugelkalotte 7 um einen kleinen Betrag in der Ausnehmung der Stoßstange 1 dreht. Bei umlaufender Nockenwelle 2 erfaßt nun der Steuernocken 3 zu einem späteren Zeitpunkt (Winkel β) die in der Position 6a stehende Rolle und führt zu einer späteren Ventilöffnung.

Claims (10)

1. Ventilsteuervorrichtung für eine Hubkolbenbrennkraftmaschine mit unter der Wirkung von Schließfedern stehenden Ventilen, bei der eine Stoßstange (1) zum Aufsteuern mindestens eines Ventiles vorgesehen ist, die von einer Nockenwelle (2) über einen um eine bezüglich der Nockenwelle (2) seitlich versetzte Lagerachse (5) schwenkbaren Schwinghebel (4) betätigbar ist, wobei die Anlagestelle des Schwinghebels (4) an der Nockenwelle (2) entlang eines Umfangsabschnittes der Nockenwelle (2) zur Veränderung des Ventilöffnungs- und Ventilschließzeitpunktes verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lagerachse (5) des Schwinghebels (4) mittels eines beiderseits mit einem Druckfluid beaufschlagbaren (13, 18), in einem Zylinder (10) geführten Kolbens (9) verstellbar ist, wobei die Lagerachse (5) in Tragarmen (8) gehalten ist, die am Kolben (9) derart befestigt sind, daß die Lagerachse (5) geradlinig in einer parallel zur Bewegungsrichtung des Kolbens (9) verlaufenden Ebene verschiebbar ist,
und daß der Anlagenbereich des Schwinghebels (4) an der Stoßstange (1) bei geschlossenem Ventil geringfügig unterhalb einer waagerechten, durch die Lagerachse (5) des Schwinghebels (4) verlaufenden Ebene angeordnet ist.

2. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ebene, in der die Lagerachse (5) des Schwinghebels (4) verschiebbar ist, senkrecht zur Aufstellungsebene der Hubkolben-Brennkraftmaschine verläuft.

3. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindungslinie zwischen der Anlagestelle des Schwinghebels (4) an der Nockenwelle (2) und des Zentrums des Anlagebereichs des Schwinghebels (4) an der Stoßstange (1) mit der Längsachse (A) der Stoßstange (1) einen Winkel (α) von etwa 25° bis 35° einschließt.

4. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlagestelle des Schwinghebels (4) an der Nockenwelle (2) als Rolle (6) ausgebildet ist.

5. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlagebereich des Schwinghebels (4) an der Stoßstange (1) als Kugelkalotte (7) ausgebildet ist, die in eine entsprechend geformte Ausnehmung der Stoßstange (1) eingreift.

6. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckfluidbeaufschlagung und -entlastung des Kolbens (9) zwei miteinander gekoppelte, je einen Druckraum im Zylinder (10) wechselweise mit einer Druckfluidzuführleitung (13 bzw. 14) oder einer Druckfluidabführleitung (17 bzw. 18) verbindende Steuerventile (19 bzw. 20) vorgesehen sind.

7. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in jede Druckfluidzuführleitung (13, 14) ein Absperrorgan eingesetzt ist.

8. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan als Rückschlag­ ventil (15, 16) ausgebildet ist.

9. Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Absperrorgan (15, 16) jeder Druck­ fluidzuleitung (13, 14) einstellbar ist.

10. Ventilsteuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckfluid Motorschmieröl verwendet wird.