DE19611031C2 - Dekompressionseinrichtung zur automatischen drehzahlabhängigen Verringerung des Gasdrucks in der Verbrennungskammer einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dekompressionseinrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Anordnung ist in dem veröffentlichten japa­ nischen Gebrauchsmuster JP 2-20415 Y2 beschrieben. Sie dient der Verringerung des Gasdrucks während der Startphase, um so die erforderliche Startleistung zu verringern. Bei dieser bekannten Anordnung weist die Nockenwelle eine Öffnung mit einer federbelasteten Kugel auf, wobei die Öffnung unter einem Winkel zur Nockenwellenachse angeordnet ist, so daß sich die Kugel mit zunehmender Geschwindigkeit vom Nocken entfernen kann, entlang der zur Nockenwelle geneigt ange­ ordneten Öffnung und gegen die Federkraft aufgrund der Zen­ trifugalkraft. In der Ausgangsstellung liegt die Kugel, die sich radial aus dem Normalumfang des Nockens heraus er­ streckt, an einer Anschlagfläche an der Seite des Nockens an und verhindert dadurch, daß der Ventilstößel den Grundkreis des Nockens berührt, so daß der Druck in der Ver­ brennungskammer verringert wird. Mit zunehmender Geschwin­ digkeit bewegt sich die Kugel von der Anschlagfläche derart weg, daß sie den Ventilstößel nicht mehr berührt, wodurch die Druckverminderung beendet wird. Der Vorteil dieses sehr einfachen Aufbaus liegt darin, daß nur eine geringe Anzahl von Bauteilen erforderlich ist; der für die Feder erfor­ derliche Raum wird jedoch als nachteilig empfunden. Fehler im Betrieb können nach einer bestimmten Zeit insbesondere dann auftreten, wenn die freie axiale Beweglichkeit der Ku­ gel durch die Anhäufung von Ablagerungen in der Öffnung be­ einträchtigt wird, die sowohl die Feder aufnimmt als auch die Kugel führt.

Andere bekannte Anordnungen weisen Vorsprünge auf, die sich von dem Außenumfang des Nockens aufgrund der Zentrifugal­ kraft eines Gewichtes nach außen bewegen oder die durch Fe­ derkraft zurückgezogen werden. In diesen Fällen ist eine Verbindung zwischen dem Vorsprung und dem Ge­ wicht erforderlich. Außerdem muß die Kraft der Ventilfeder am Gelenk­ punkt der Verbindung aufgefangen werden, um zu verhindern, daß die Ventilfeder direkt über den Ventilstößel auf das Gewicht einwirkt. Dies erhöht die Anzahl der Bauteile, sorgt für einen komplizierten Aufbau und steht einer er­ wünschten Verringerung der Motorabmessungen entgegen, da allein für die mechanische Verbindung ein erheblicher Raum­ bedarf besteht. Auch die auf die mechanische Verbindung einwirkenden zentrifugalen Kräfte sorgen für eine Abnutzung des Gelenkes und der Berührungsstelle des Gelenkes, mit der entsprechenden Pannengefahr. Abgesehen von den relativ ho­ hen Kosten ist das Risiko einer durch den komplexen Aufbau bedingten Störung relativ hoch.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Dekompressionseinrichtung zu schaffen, die einen einfachen Aufbau aufweist und einen zuverlässigen Betrieb gewährleistet.

Erfindungsgemäß wird dies durch das Kennzeichen von Patentanspruch 1 erreicht.

In der offenen nutförmigen Aussparung kann sich die Kugel in axialer Richtung hin- und herbewegen, wobei sie durch den Hebel in Richtung ihrer Ausgangsstellung beaufschlagt wird oder aber in Richtung der Betriebsstellung durch die Kraft der Ventilfeder über den Stößel, der z. B. ein Nocken­ stößel oder ein Kipphebel ist. Da keine geschlossenen Füh­ rungsbohrungen für eine Feder oder für die Kugel erforder­ lich sind, wird jegliche Ansammlung von Ablagerungen ver­ hindert, welche die Beweglichkeit der Kugel beeinträchtigen könnte. Ein Verklemmen der Kugel aufgrund einer Verschmut­ zung wird dadurch wirksam verhindert. In der Praxis hat sich herausgestellt, daß keine Rückholfeder für den Hebel erforderlich ist, wenn die Stößel oberhalb der Nockenwelle angeordnet sind. Befindet sich die Nockenwelle in ihrer Ru­ hestellung oder dreht sie sich mit nur geringer Geschwin­ digkeit, so kehrt der Hebel in seine Ausgangsstellung auf­ grund seines Eigengewichtes zurück, wenn die Nockenwelle eine Drehstellung einnimmt, in welcher der Winkel zwi­ schen einer Ebene, welche durch die Hebelachse und den Schwerpunktsmittelpunkt des Hebels aufgespannt wird, und ei­ ner waagrechten Ebene durch die Hebelachse zwischen -90° und +90° liegt, d. h. wenn der cos < 0 ist. Ausgehend von der waagrechten Ebene erfolgt eine positive Winkelmes­ sung in Abheberichtung des Hebels.

Alternativ kann der Hebel in Richtung seiner Ausgangsstel­ lung durch eine Rückholfeder beaufschlagt werden. Bei die­ sem Ausführungsbeispiel wird der Hebel in die Ausgangsstel­ lung durch die Federkraft zurückgeholt entgegen der Abhebe­ richtung, wobei die Feder derart bemessen ist, daß der He­ bel durch die Zentrifugalkraft angehoben wird, sofern eine vorgegebene Geschwindigkeit erreicht wird.

Eine besonders zuverlässige Betriebsweise der Dekompressionseinrichtung wird dadurch erzielt, daß eine Symmetrie­ ebene in Längsrichtung der Aussparung relativ zur Symme­ trieebene in Längsrichtung des Nockens geneigt wird, vor­ teilhafterweise um einen Winkel von ungefähr 10°.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird die Kon­ taktfläche für die Kugel durch zwei kugelflächenförmige Kappen bzw. Kalotten gebildet. Die beiden Kalotten bilden die Ausgangsstel­ lung und die Betriebsstellung der Dekompressionseinrichtung und ermöglichen eine ausgezeichnete Kugelführung.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist; es zeigen

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Dekompressions­ einrichtung auf Höhe der Nockenwellenachse;

Fig. 2 einen Schnitt durch die Anordnung entlang der Linie II-II von Fig. 1;

Fig. 3 einen zur Fig. 2 ähnlichen Schnitt mit einem abgeho­ benen Hebel in seiner Betriebsstellung;

Fig. 4 einen Schnitt durch den Hebel entlang der Linie IV-IV von Fig. 2 und

Fig. 5 einen Schnitt durch die Nockenwelle entlang der Li­ nie V-V von Fig. 1 ohne die Dekompressionseinrichtung.

Die Dekompressionseinrichtung 1 weist eine Kugel 5 auf, welche in einer Aussparung 2 einer Nockenwelle 3 in Rich­ tung der Nockenwellenachse 4 beweglich ist, sowie einen He­ bel 6, der um eine Drehachse 7 beweglich ist, die parallel zur Nockenwellenachse 4 und senkrecht zu einer Ebene 8 angeordnet ist, die wiederum senkrecht zur Nockenwellenachse 4 verläuft. In der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausgangsstellung wird die Kugel 5 durch den Hebel 6 an eine Anschlagfläche 17 auf der Seite des Nockens im Bereich des Grundkreises 9 ge­ drückt, so daß der Stößel 10, z. B. ein Nockenstößel oder ein Kipphebel, auf der Kugel 5 anstatt auf dem Grundkreis 9 des Nockens 11 zu ruhen kommt (Fig. 1). Dies bedeu­ tet, daß das durch den Stößel 10 betätigte zugehörige Ven­ til, das hier nicht dargestellt ist, geringfügig geöffnet bleibt, wodurch der Druck in der Verbrennungskammer während der Startphase verringert wird.

Nach Beendigung der Startphase wird der Hebel 6, der in ei­ nem an der Nockenwelle 3 angeordneten Gehäuse 12 gelagert ist, um seine Anlenkachse 7 aufgrund der Fliehkraft in Ab­ heberichtung 13 verschwenkt, wie es in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Die Kontaktfläche 15 für die Kugel 5, die an dem der Hebelachse 7 entgegengesetzten Ende 14 angeord­ net ist, verläuft unter einem Winkel zur senkrechten Ebene 8; die Flächen 15a der Kontaktfläche 15, die einen größeren Abstand von der Nockenwellenachse 4 aufweisen, liegen näher an der Anschlagfläche 17 als die Flächen 15b der Kontakt­ fläche 15, die einen geringeren Abstand von der Nockenwel­ lenachse 4 aufweisen. Wird der Hebel 6 abgehoben, wird die Kugel 5 in Richtung zur Nockenwellenachse 4 hin freigegeben und bewegt sich axial aufgrund der von der Ventilfeder auf den Stößel 10 ausgeübten Kraft, wodurch sie ihre Betriebs­ stellung einnimmt, bis der Stößel 10 den Grundkreis 9 des Nockens 11 berührt, wodurch die Verringung des Drucks in der Verbrennungskammer beendet wird.

Aus dem Schnitt durch das Ende 14 des Hebels 6 gemäß Fig. 4 ist ersichtlich, daß die Flächen 15a und 15b der Kontakt­ fläche 15 für die Kugel als kugelschalenförmige Kappen bzw. Kalotten aus­ gestaltet sind, wodurch eine ausgezeichnete Kugelführung erzielt wird. Diese kappenförmigen Flächen 15a und 15b stellen die Ausgangsstellung bzw. die Betriebsstellung für die Dekompressionseinrichtung 1 dar.

Eine Variante der Erfindung ist in den Fig. 2 und 3 schema­ tisch durch die gestrichelte Linie dargestellt, wobei hier eine Rückholfeder 20 zur Rückholung des Hebels 6 vorgesehen ist. Befindet sich der Stößel 10 oberhalb der Nockenwelle 3, so ist keine Rückholfeder 20 erforderlich. Befindet sich jedoch die Nockenwelle 3 in ihrer Ruhestellung oder rotiert sie nur mit einer sehr geringen Geschwindigkeit, so kehrt der Hebel 6 aufgrund seines Eigengewichts in die Ausgangs­ stellung zurück, wenn der Winkel zwischen einer Ebene 18, welche durch die Hebelachse 7 und den Schwerpunkt S des Hebels aufgespannt wird, und einer horizontalen Ebene 19 durch die Hebelachse 7 zwischen -90° und +90° liegt, wo­ bei der Winkel in Abheberichtung 13 des Hebels positiv ge­ messen wird, ausgehend von der horizontalen Ebene 19.

Wie Fig. 5 zeigt, kann die Nockenwelle 3 mit einer Nut 16 zur Aufnahme des Hebelendes 14 versehen sein. Ein besonders zuverlässiger Betrieb der erfindungsgemäßen Dekompressionsein­ richtung 1 wird dadurch erhalten, daß die Symmetrie­ ebene 2' in Längsrichtung der Aussparung 2 um einen Winkel von vorzugsweise 10° zur Symmetrieebene 11' in Längsrich­ tung des Nockens geneigt ist.

Claims (4)

1. Dekompressionseinrichtung zur automatischen drehzahlab­ hängigen Verringerung des Gasdrucks in der Verbren­ nungskammer einer ventilgesteuerten Brennkraftmaschine, deren Ventile durch die Nocken (11) einer Nockenwelle (3) über Stößel (10) betätigbar sind, wobei die Nocken­ welle (3) im Bereich des Grundkreises (9) wenigstens eines Nockens (11) eine Aussparung (2) aufweist, in der eine Kugel (5) axial beweglich entlang der Nockenwelle (3) angeordnet ist, wobei die Ruhe- bzw. Ausgangsstel­ lung der Kugel (5) eine Stellung im Bereich des Grund­ kreises (9) des Nockens (11) ist, die durch eine An­ schlagfläche (17) im Nocken (11) begrenzt ist, und die Kugel (5) in radialer Richtung der Nockenwelle (3) über den Nockengrundkreis (9) hinausragt und für ein Abheben des Stößels (10) sorgt; die Kugel (5) ist in eine Frei­ gabestellung in axialer Richtung der Nockenwelle (3) bewegbar, wenn eine vorgegebene Drehzahl der Nockenwel­ le (3) erreicht ist, so daß der Stößel (10) den Grund­ kreis (9) des Nockens (11) berühren kann; die Anordnung ist gekennzeichnet durch einen Hebel (6), der an der Nockenwelle (3) befestigt ist und durch die von der sich drehenden Nockenwelle (3) erzeugten Zentrifugal­ kraft abhebbar ist, wobei der Hebel (6) auf die Kugel (5) in ihrer Ruhe- bzw. Ausgangsstellung wirkt, um sie gegen die Anschlagfläche (17) der Aussparung (2) auf der Seite des Nockens (11) zu drücken; der Hebel (6) ist in einer Ebene (8) senkrecht zur Nockenwellenachse (4) beweglich und weist eine Kontaktfläche (15) für die Kugel (5) an dem der Achse (7) des Hebels (6) abgewand­ ten Ende (14) auf, wobei der Abstand zwischen dieser Kontaktfläche (15) und der Anschlagfläche (17) mit zu­ nehmendem radialen Abstand von der Nockenwellenachse (4) abnimmt.

2. Dekompressionseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Hebel (6) mit einer Rückholfeder (20) verbunden ist, die an der Nockenwelle (3) befe­ stigt ist und die ihn in Richtung seiner Ausgangsstel­ lung beaufschlagt.

3. Dekompressionseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Symmetrieebene (2') der Aussparung (2) in Längsrichtung relativ zur Symmetriee­ bene (11') des Nockens in Längsrichtung geneigt ist, vorzugsweise um einen Winkel (α) von 10°.

4. Dekompressionseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktfläche (15) für die Kugel (5) vorzugsweise durch zwei Kalot­ ten (15a, 15b) gebildet ist.