DE1958627A1

DE1958627A1 - Verstellvorrichtung fuer Ventilerhebungen

Info

Publication number: DE1958627A1
Application number: DE19691958627
Authority: DE
Inventors: Werner Altmann
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1969-11-21
Filing date: 1969-11-21
Publication date: 1971-06-24

Description

Verstellvorrichtung für Ventilerhebungen ============================= Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verstellung der Ventilerhebungen und zur Ventilspielnachstellung bei der Ventilsteuerung von Brennkraftmaschinen.
Um bei Hubkolbenmotoren bei niedrigen und hohen Drehzahlen glei.
chermaßen einen guten Liefergrad zu erreichen, sollten die Von.
tilerhebungen der jeweiligen Drehzahl angepaßt sein, d.h. bei niedriger Drehzahl sollen die Ventile später öffnen und früher schließen als bei hoher Drehzahl. Die Öffnungszeiten eines Yentiles richten sich nach der Bauart, Drehzahl und den Leistungsansprüchen des Motors. Die Ihibbewegung des Ventiles wird durch die Formgebung des Nocken erreicht. Dabei hat es sich als sehr nachteilig erwiesen, daß infolge der unveränderlichen Form des Nockons die Öffnungszeit des Yentils in grd Kurbelwinkel (°KW) unabhängig von der Drehzahl konstant ist, so daß insbesondere bei hohen Drehzahlen infolge der kurzen Steuerungszeiten ein ungünstiger Liefergrad, das ist das Verhältnis des Frischgasvolumens zu. Hubvolumen, erreicht wird0 Ferner hat sich bei den bekannten Ventilsteuerungen das sich während des Betriebes des Elotors einstellende Ventilspiel als sehr nachteilig erwiesen, das infolge von Verschleiß, Wärmedehnung usw. zwischen dem Nocken und dem Ventilschaft auftritt. Ein vergrößertes Ventilspiel verkürzt die Öffnungszeit und bewirkt dadurch ebenfalls einen schlechteren Liefergrad.
Es sind zum Ausgleich des Ventilspiels komplizierte Einrichtungen wie z.B. besondere Nocken mit Vornocken, vergrößerte Nokkenwinkel o. dgl. bekannt, die sich alle nicht selbsttätig verstellen und ein Ventilspiel nur vorübergehend beseitigen können.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung für eine Ventilsteuerung zu schaffen, durch welche eine drehzahlabhängige Ventilerhebungsverstellung mit gleichzeitiger Steigerung des Liefergrades erfolgt und durch welche ohne großen konstruktiven Aufwand das Ventilspiel ausgeglichen wird.
Diese aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine drehzahlabhängige Verstellung des Ventilhubes hydraulisch erfolgt. Dies kann vorteilhaft in der Weise geschehen, daB jeweils zwischen dem Steuernocken und dem Ventilschaft des Ventils zylinderförmige Übertragungselemente angeordnet sind, die über eine Drossel gegen den Nockendruck hydraulisch auseinandergedrückt werden. Dabei setzt sich der Nockendruck aus der Summe der auf das Ventil einwirkenden Kräfte zuJanmen, und zwar aus der Siassenbeschleunigung, aus den Gaskräften, den Federkräften und den Reibungskräften.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung können die Übertragungselemente als ineinandergeschobene kolbenartige Stössel ausgebildet und die Drossel im Kolbenboden des äußeren oder inneren Stößels angeordnet sein. Besonders zweckmäßig ist es, wenn die in dem Kolbenboden des äußeren Stößels angeordnete Drosselbohrung durch den Steuernocken verschlossen ist. Je nach der Drehzahl der Nocke-nwelle wird nun did sich zwischen den Stösseln befindliche Flüssigkeitsmenge, z. B. Drucköl, schnell oder langsam aus der Drosselbohrung austreten, so daß sich der Ventilhub in Abhnngi,gkeit von der Drehzahl selbsttätig einstellt.
Der Kolbenboden des inneren Stößels kann als einfacher oder doppelter Kolbenboden ausgeführt sein, wobei der obere Boden des inneren Stößels als Führungsplattc für den Vcntilschaft in eine zylindrische Hülse mit dem unteren Boden eingesetzt sein kann.
Es ist vorteilhaft, wenn die Stößel in einem zylindrischen Teil des Zylinderkopfes geführt sind, der zentrisch das in der Ventilschaftführung geführte Ventil aufnimmt.
Nach weiteren zweckmäßigen Ausführungsformen kann der Ventil schaft gegen den Kolbenboden des inneren Stößels anliegen oder in den doppelten Kolbenboden des inneren Stößels eingeschraubt sein. Dabei stützen sich die Ventilfedern, z. B. eine stärkere und eine schwächere Ventilfeder, entweder beide in bekannter Weise an dem Ventilfederteller ab oder die stärkere Ventilfeder liegt gegen den doppelten Boden des inneren Stößels und die schwächere Feder gegen die Ventiltellerscheibe an.
Nach einem weiteren vorteilhaften Merkmal der Erfindung können in der äußeren Mantelfläche der Stößel Ringnuten angebracht sein, die über Bohrungen miteinander in Verbindung stehen und mittels weiterer Bohrungen die Räume zwischen den Kolbenböden der Stössel mit einer im Zylinderkopf vorgesehenen Druckmittelleitung verbinden. Die Druckmittelleitung kann an den Ölkreislauf des Motors angeschlossen sein und als Druckmittel kann das im Motor ohnehin verwendete Motoröl dienen. In der Druckmittelleitung ist vorteilhaft ein Rückschlagventil angeordnet, das die Druckmittelleitung gegenüber den Hydraulikräumen zwischen den Stösseln abschließt.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt und werden im folgenden näher beschri@ @n.
Es zeigen: Fig. 1 eine VorriclItung zur Ventilsteuerung r:it einer. einfachen inneren Stößel, im Längsschnitt, Fig. 2 ein Ventilsteuerungsdiagramm, Fig. 3 eine Vorrichtung zur Ventilsteuerung mit einem inneren Stößel mit doppeltem Boden, im Längsschnitt.
In der Fig. 1 ist mit j die Nockenwelle bezoichnet, auf der der Steuernocken 2 angeordnet ist. Das Ventil 3, das in der Ventilschaftführung 4 im Zylinderkopf 5 geführt ist, wird iiber den äußeren Stößel 6 und einen inneren Stößel 7, zwischen denen sich ein Hydraulikraum 8 befindet, der mit Hydrauliköl gefüllt ist, betätigt. Die Stößel 6, 7 sind in einem zylindrischen Teil des Zylinderkopfes 5 geführt. In den Hydraulikraum 8 wird ein konstanter oder drehzahlabhängig gesteuerter öldruck derart zwischen die Kolbenböden des äußeren Stößel G und des inneren Stösseis 7 gerichtet, daß beide Stößel bis auf ein @aß a auseinandergedrückt werden. Das Maß a becinflunt den llub- und den Öffnungswinkel des Ventiles 3. Eine Drossel, die sich im Kolbenboden des äußeren Stößel 6 befindet und die durch den Steuernocken 2 verschlossen ist, reguliert drehzahl abhängig das rlnß a. Bei hoher Drehzahl findet das sich zwischen den Kolbenböden des inneren und äu@eren Stößels befindliche Drucköl kaum Zeit zuni Entweichen. Das Maß a bleibt etwa erhalten und das ventil 3 erhält einen gro@en Öffnungswinkel. Bei ni@driger Drehzahl entweicht das Ö1 durch dio Drossel @ und tli e Ventilerhebung setzt uin das Maß a später ein und hört früher auf. Durch den öldruck wird gleichzeitig dns Spiel zwischen dem Nocken 2 und dem Stössel 6 ausgeglichen und der Nocken 2 geschmiert.
Der Hydraulikraum 8 steht über eine Nut 10 im inneren Stößel 7 und einer Bohrung 11 im äußeren Stößel 6 mit der Druckmittelleitung 12 in Verbindung, die an den Ölkreislauf des Motors angeschlossen ist. Die Ringnuten in den Mantelflächen der Stößel bewirken, daß das Drucköl auch bei einer Verschiebung der Stössei in den Hydraulikraum gelangen kann. Die Druckmittelleitung 12 ist gegenüber dem Hydraulikraum 8 durch ein Rückschlagventil 13 verschlossen. Die Stößel 6, 7, die in dem zylindrischen Teil des Zylinderkopfes 5 geführt sind, werden in ihrer Bewegung einerseits durch den Nocken 2 und andererseits durch den Ventilschaft des Ventiles 3 begrenzt. In der eingezeichneten Stellung des Steuernockens 2 ist das Ventil 3 geschlossen und die Ventilfedern 14, 15 drücken das Ventil über den Ventilfederteller 16 und die Schlitzscheibe 17 einerseits gegen den Kolbenboden des inneren Stößels 7 und andererseits gegen den Ventilsitzring 18.
In der Fig. 2 ist die Ventilerhebungskurve eines Ventils in einem Diagramm dargestellt. Auf der Abszisse ist der Kurbelwinkel a in grd Kurbelwinkel und auf der Ordinate der Ventilhub h aufgetragen. Parameter ist die Drehzahl n. Wie man aus dem Diagramm erkennen kann, liegt bei kleinerer Drehzahl der Ventilschließpunkt S im steilen Ast der Kurve, d.h. das Ventil 3 wird mit relativ großer Geschwindigkeit auf seinen Ventilsitzring 13 aufgesetzt. Die Aufsetzgeschwindigkeit bei hoher Drehzahl und Verstellung in Richtung Schließen ist jedoch etwa gleich groß, so daß dieser anscheinende Mangel nicht von Bedeutung sein dürfto.
Mit zunehmender Drehzahl (obero Kurve) vcrgrö,ßert sich der Öffnungswinkel, so daß ein wesentlich besserer Liefergrad erreicht wird als bei Motoren mit der herkömmlichen Ventilsteuerung. Lei der der Öffnungswinkel konstant ist.
In der Fig. 3 ist eine andere Ausführungsform einer Vorrichtung zur Verstellung der Ventilerhebung dargestellt. Die Fig. 1 entsprechenden Teile sind mit gleichen arabischen Ziffern bezeichnet. Bei dieser Vorrichtung wird das harte Aufsetzen des Ventilsitzes gemildert, und zwar durch eine auch in Schließstellung wirkende Drossel 19, die sich in dem doppelten Kolbenboden des inneren Stößels 20 befindet. außerdem greift die äußere starke Feder 14 nicht mehr unmittelbar am Ventil 3 an, sondern zunächst an dem Kolbenboden der inneren Hülse 21 des inneren Stößel 22.
In dem äußeren Stößel 23 ist keine Drosselbohrung vorgesehen.
Das Drucköl gelangt durch die Druckölleitung 12, die Bohrung 11 mit den Ringnuten in den Mantelflächen der Stößel in den Innenraum 24 zwischen den beiden Kolbenböden des inneren Stößels 22 und über die Drossel 19 9 in den Hydraulikraum 25 zwischen dem äußeren Stößel 23 und dem inneren Stößel 22.
In diesem Ausführungsbeispiel der Ventilsteuerungsvorrichtung ist der Ventilschaft des Ventiles 3 in den inneren Stößel 22 eingeschraubt und die schwächere Ventilfeder 15 stützt sich ani Ventilfederring 26 ab.
Wenn der äußere Stößel 23 bei Belastung durch den Nocken 2 das Ölvolumen des Hydraulikraumes 25 in den Raum 24 durch die Drossel 19 drückt, so muß die Hülse 21 einen um das Maß b vergrößerten Weg gegenüber dem Maß a zurücklegen, weil sie eine kleinere Kolbenfläche aufweist als der äußere Stößel 23. Dieses Maß a + b muß beim Schließen mit Hilfe der stärkoren Ventilfeder 14 zuvor nach oben zurückgelegt werden, bevor über einen Anschlag 27 am inneren Stößel 22 das Ventil 3 von der Feder I4 mitgenommen wir Bis dahin besorgt das die innere schwache Feder@ 13 nur unvollkommen. Bei diesem Vorgang wird der Raum 23 wieder aufgefüllt, d. h. de äußere Stößel 23 vcrliert in einer Phase den ontakt zum Nocken 2. Nur die Trägheitskraft des Ventiles 3 im letzten Schließweg könnte das Ölvolumen 25 teilweise wieder verdrängen und das Ventil 3 auf seinen Sitz 18 aufsetzen, bevor der Nocken 2 seinen Schließhub beendet hat. Um das Maß @ des auf den innerohr Stößel 22 wirkenden Öldruckes muß die Ventilfeder 14 verstärkt werden. Die Nockenform des Nockens 2 kann den hydraulischen Verlusten angeglichen worden. Da in dem äußeren Stößel 23 keine Drosselbohrung, wie in der Vorrichtung nach der Fig. 1 vorgesehen ist, entweicht das Drucköl in diesem Beispiel als Lecköl zwischen den Zylinderwänden des äußeren Stößel 23 und des inneren Stößel 22. Dieses Lecköl wird durch die Druckmittelleitung 12 laufend ergänzt.

Claims

Patent- und Schutzansprüche

1. Vorrichtung zur Verstellung der Ventilerhebungen und zur Ventilspi#lnachstellung bei der Ventilsteuerung von Brennkraftmeschinelt, dadllrcll gekennzeichnet, das eine drehzahlabhängige Verstellung des Ventilhubes hydraulisch erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwischen dem Steuernocken (2) und dem Ventilschaft des Ventils (3) zylinderförmige Übertragungselemente (6, 7) angeordnet sind, die über eine Drossel (9) gegen den Nockendruck hydraulisch auseinandergedrückt werden.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungselemcnte als ineinandergeschobene kolbenartige Stößel (6, 7) ausgebildet sind und die Drossel (9) im Kolbenboden des äußeren Stößels (6) oder inneren Stössels (22) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Kolbenboden des äußeren Stößels (6) angeordnete Drosselbohrung (9) durch den Steuernocken (2) verschlossen ist.

5. Vorrichtung nach den Ansprücben 1 bis 4, dadurch gekennseichnet, daß der kolbenboden des inneren Stößels (7, 22) als einfacher oder doppelter Kolbenboden ausgeführt ist.

6. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeich net, daß die Stößel (6, 7, 22. 23) in einem zylindrischen Teil des Zylinderkopfes (5) geführt sind, der zentrisch das in der Ventilschaftfährung (4) geführte Ventil (3) aufnimmt.

7. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft gegen den Kolbenboden des inneren Stößels (6) anliegt oder in den doppelten Kolbenboden der inneren Stößels (22) eingeschraubt ist.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche t bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ventilfedern (14, 15) am Ventilfederteller (16, 26) und/oder am doppelten Solbenboden des inneren Stößel (22) abstützen.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der außercn Mantelfläche der Stößel (6, 7, 22, 23) Ringnuten angebracht sind, die über Bohrungen (11) miteinander in Verbindung stehen und mittels weiterer Bohrungen die Räume (8, 24, 25) zwischen den Kolbenböden der Stößel mit einer im Zylinderkopf (5) vorgesehenen Druckmittelleitung (12) verbinden.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in der Druckiittelleitung (12), die an den Ölkreislauf des Notors angeschlossen ist, ein Rückschlagventil (13) angeordnet ist, das die Druckmittelleitung (12) gegenüber den Hydraulikräumen (8, 24, 25) zwischen den Stößeln abschließt.