DE19641068A1

DE19641068A1 - Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE19641068A1
Application number: DE19641068A
Authority: DE
Original assignee: KLONDER ARMIN DIPL ING FH
Current assignee: KLONDER ARMIN DIPL ING FH
Priority date: 1996-10-04
Filing date: 1996-10-04
Publication date: 1997-08-28
Anticipated expiration: 2016-10-05
Also published as: DE19641068B4

Description

Normalerweise werden Ventile in Pumpen und Verbrennungsmotoren von Kipphebeln zum Steuern des Gaswechsels betätigt. Die Regelung der in den Zylinder ein- oder von diesem ausströmende Gasmenge wird meist von einer Drosselklappe bewirkt. (Siehe: Kraftfahrtechnisches Taschenbuch / Bosch 20. Auflage VDI-Verlag 1987 Seite 318 und 362)

Eine unterschiedliche Steuerung der Gasmengen durch Einlaß und Auslaß, sowie ein gesteuertes Zurückbehalten oder das Drosseln einer Abgasmenge nach der Verbrennung kann mit der bisherigen Technologie nicht durchgeführt werden.

Diese Aufgabe wird durch die in Patentanspruch 1 dargestellten Merkmale der HVS gelöst.

Vorteile der HVS:
Die HVS ermöglicht eine gesteuerte Drosselung der Gasmengen. Ein- oder Auslaßkanäle können vollständig abgeschaltet werden. Die Drosselklappe kann entfallen.

Die Betätigungskraft des Ventiles kann verändert werden. Der Nutzen der Rückstellfeder aus Patentanspruch 2 wird erkennbar, wenn der 1. Kulissenstein mit Achsbolzenlager durch eine geeignete Stelleinrichtung (wie in Patentanspruch 8 genannt) sehr nahe an das Ventil geschoben wurde.

In diesem Fall ist die Ventilfeder durch den Kipphebel mit verschiebbarem Drehpunkt so übersetzet, daß bei bereits kleiner Drehzahl ein niederhalten des Hebels an der Nocke durch die Ventilfeder nicht mehr möglich ist. Der Kipphebel mit verschiebbarem Drehpunkt würde auf der Nocke prellen.

Der Aufwand des Kipphebels mit festem Drehpunkt wird durch Patentanspruch 3 erspart, indem das Ventil selbst über ein Scharnier diesen Kipphebel ersetzt. Die übliche Ventilspieleinstellung wird zweckmäßig durch Auswahl aus einem Sortiment von Distanzbeilagscheiben (ähnlich einem Endmaßkästchen) wie in Patentanspruch 4 durchgeführt.

Speziell die DHVS aus Patentanspruch 5 kann mit höherer Drehzahl betrieben werden als herkömmliche Ventiltriebe. Bedingt durch unterschiedliche Abnutzung der Nocken etc. bietet sich in Patentanspruch 6 eine Möglichkeit ebenfalls ein Sortiment wie in Patentanspruch 3 zu benutzen, wobei in diesen Falle jedoch Kulissensteine von der Art des 2. Kulissensteines vorgehaften werden.

Um den Einstellaufwand noch weiter zu reduzieren, kann die Ventilspieleinstellung entfallen, wenn der Ventilschaft elastisch gestaltet wird. Dies ist durch die Verschlußfeder in Patentanspruch 7 möglich. Die "Rotationsfähigkeit" (Rotocompventile) des Ventils bleibt erhalten. Eine gleichmäßige Ventilbelastung wird durch die gleichbleibende Federverschlußkraft erreicht.

Der Eingriff in das Motormanagement wird durch eine Stelleinrichtung (Patentanspruch 8) möglich. Die Steuerung aus Patentanspruch 8 kann zum Beispiel von einem Gaspedal, welches mechanisch über ein Gestänge mit dem 1. Kulissenstein mit Achsbolzenlager verbunden ist, gebildet sein. Pedal- und Kulissensteinweg sind dabei aufeinander abgestimmt. In modernen Fahrzeugen wird jedoch meist von einem elektronischen Steuergerät mit einen Stellantrieb gesteuert.

Nachfolgend verwendete Indizes (kursiv) sind durch Zuordnung zu benannten Einzelteilen definiert:
einfache Achsbolzen sind durch schwarze ausgefüllte Kreise dargestellt.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Achsbolzen
3 Achsbolzen mit Kipphebelführung
4 1. Kulissenstein mit Achsbolzenlager
5 Rückstellfeder
6 Kipphebel mit verschiebbarem Drehpunkt
7 Öffnernocke
8 Kipphebel mit festem Drehpunkt
9 Stelleinrichtung
10 Mechanische Verbindung des 1. Kulissensteines mit Achsbolzenlager zur Stelleinrichtung
11 Ventil
12 Verschlußnocke
13 Teleskopkipphebel
14 2. Kulissenstein
15 Distanzbeilagscheiben
16 Verschlußfeder
17 Mutter, Kontermutter

Ventil mit Verschlußfeder: (Fig. 4) Vorderansicht eines "Topfventiles" mit Halbschnitt des unteren Ventilschaftes

Die Verschlußfeder ist innen am "oberen" Ventilschaft geführt. Erkennbar ist der geteilte Ventilschaft, mit Führung in seiner Längsrichtung der bis zu einem Anschlag hin verschiebbar ist. Beide Teile des Ventilschaftes sind durch eine Verschlußfeder beweglich miteinander verbunden.

Scharnier: (Fig. 5) Dargestellt in Dreiseitenansicht

Erkennbar sind die Ansätze der Lagerzapfen für die Außenteile eines Teleskopkipphebels und eine Bohrung zur Aufnahme eines Ventiles.

1. Kulissenstein mit Achsbolzenlager: (Fig. 6) Dargestellt in Dreiseitenansicht

Erkennbar sind Bohrungen zur Aufnahme eines Achsbolzens mit Kipphebelführung. Besonderheit: Der dargestellte Kulissenstein verfügt in der Mitte über ein Langloch, damit der Drehpunkt des Achsbolzenlagers bis in den Mittelpunkt des Ventilschaftes bewegt werden kann. (Verschlußzustand bei drehender Nockenwelle)

Achsbolzen mit Kipphebelführung: (Fig. 7) Dargestellt in Dreiseitenansicht

Erkennbar sind die beiden Lagerzapfen, welche drehbar in einem Kulissenstein mit Achsbolzenlager aufgenommen werden können. Der integrierte Vierkantansatz mit Vierkantdurchbruch dient als Flächengleitlager für einen Teleskopkipphebel.

Teleskopkipphebel ( Innenteil 1 Stück) (Fig. 8) Dargestellt in Dreiseitenansicht

Erkennbar ist die Bohrung zur Aufnahme eines Verbindungsbolzens zum Verbolzen mit einem 2. Kulissenstein. (Paarung: 1 Fest & 1 Loslager) Sowie zwei Führungsansätze, die als Flächengleitlager je in einem Teleskopkippkebel-Außenteil gleiten können.

Teleskopkipphebel (Außenteil 2 Stück) (Fig. 9) Dargestellt in Dreiseitenansicht

Erkennbar ist die Bohrung zur Aufnahme eines Lagerzapfens von einem Scharnier. Zusätzlich ist ein Rechteckdurchbruch vorhanden, in dem ein Teleskopkipphebel-Innenteil gleiten kann.

2. Kulissenstein (Fig. 10) Dargestellt in Dreiseitenansicht

Erkennbar ist die Bohrung zur Aufnahme eines Teleskopkipphebel-Innenteiles. Der Kulissenstein besitzt auf der linken Seite eine Aussparung zur Aufnahme eines Kipphebel-Innenteiles.

An den Ecken sind Führungszapfen angeflanscht, die in einem Flächengleitlager eines Gehäuses oder eines Lagerbocks gleiten können.

Claims

1. Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß die hubvariable Ventilsteuerung aus einem Kipphebel mit festem Drehpunkt, einem Kipphebel mit verschiebbarem Drehpunkt, wobei beide Hebel durch ein Scharnier miteinander verbunden sind,
einem 1. Kulissenstein mit Achsbolzenlager,
einer Führung für den 1. Kulissenstein mit Achsbolzenlager,
einem Achsbolzen mit Kipphebelführung, 2 weiteren Achsbolzen und einer Ventilfeder besteht.
Eine Verschiebung des 1. Kulissensteines mit Achsbolzenlager verschiebt die Endlage des ausgefahrenen Ventils.
Jeder möglichen Lage des 1. Kulissensteines mit Achsbolzenlager ist ein genaues "Ausfahrmaß" des Ventils zugeordnet. (siehe Fig. 1)

2. Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel mit verschiebbarem Drehpunkt durch eine Rückstellfeder an die Nocke gedrückt wird, so daß der Kipphebel erst bei höherer Beschleunigung wie in Patentanspruch 1 beschriebenem Aufbau von der Nocke abhebt.

3. Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß der Kipphebel mit festem Drehpunkt durch das Ventil selbst ersetzt ist und das Ventil über ein Scharnier mit dem Kipphebel mit verschiebbarem Drehpunkt verbunden ist, wobei die Ventilfeder erspart wird und das Ventil bei höherer Drehzahl als bei Patentanspruch 2 betrieben werden kann.

4. Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß das Ventilspiel der hubvariablen und der duplexhubvariablen Ventilsteuerung durch Distanzbeilagscheiben (siehe Patentanspruch 5, Fig. 2 und 3), welche in der Mitte eine Durchführöffnung für den Ventilschaft besitzen und einem maßlich abgestuften Sortiment vorliegen, welches den notwendigen Einstellbereich des Ventilspieles umfaßt, einstellbar ist. Ein Tauschen der Distanzbeilagscheiben vereinfacht dabei die Ventilspieleinstellung. Die Lagerhaftung wird auf ein Sortiment begrenzt.

5. Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß bei der duplex hubvariablen Ventilsteuerung der Kipphebel mit verschiebbarem Drehpunkt über ein 2. Scharnier mit einem 2. Kulissenstein verbunden ist, und der 2. Kulissenstein in einer 2. Führung verschiebbar ist, wobei die 2. Führung um einen Winkel y gegenüber der Führung des 1. Kulissensteines geneigt ist.
Der Kipphebel mit verschiebbarem Drehpunkt selbst ist in sich geteilt und ebenfalls mit einer Führung versehen, so daß er in seiner Länge veränderbar ist.
Dieser in seiner Länge veränderliche Kipphebel wird als Teleskopkipphebel bezeichnet. Der Längenausgleich des Teleskopkipphebels verhindert das Zerbrechen der Anordnung. Der 2. Kulissenstein wird von zwei Nocken entlang seiner Führung in seiner Lage verschoben, wobei die eine Nocke als Öffnernocke, die andere, gegenüberliegende Nocke als Verschlußnocke wirkt. Die eine Nocke besitzt dabei das komplementäre Rotationsprofil der anderen.
Ventilfedern entfallen bei diesem Aufbau (siehe Fig. 3). Die erreichbare Drehzahl der Anordnung ist dabei durch Massenkräfte, die Schmierfähigkeit des Gleitfilms und die Elastizität der eingesetzten Werkstoffe begrenzt.
Der Winkel y bestimmt bei diesem Aufbau die Art der Längsverschiebung des Teleskopkipphebels bei der Durchführbewegung durch die Kipphebelführung des Achsbolzens mit Kipphebelführung.

6. Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenspiel durch Kulissensteine (wie in Fig. 3), von der Art des 2. Kulissensteines einstellbar ist. Diese Kulissensteine liegen dabei als Sortiment vor und umfassen den notwendigen Einstellbereich des Nockenspieles. Lagerhaftung und Nockenspieleinstellung wird damit vereinfacht.

7. Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilschaft geteilt, geführt und in seiner Längsrichtung bis zu einem Anschlag hin verschiebbar ist. Beide Teile des Ventilschaftes sind durch eine Verschlußfeder beweglich miteinander verbunden. Die Verschlußfeder ist am Ventilschaft geführt.
Die Verschlußfeder bestimmt die Verschlußkraft des Ventiles und ersetzt die Ventilspieleinstellung.

8. Kipphebel zur Ventilsteuerung von Kolbenpumpen und Verbrennungsmotoren dadurch gekennzeichnet, daß bei der hubvariablen oder der duplex hubvariablen Ventilsteuerung der 1. Kulissenstein mit Achsbolzenlager mit einer elektrischen oder mechanischen Stelleinrichtung mechanisch verbunden ist und daß der 1. Kulissenstein mit Achsbolzenlager entlang seiner Führung von der Stelleinrichtung beliebig verschoben werden kann.
Die Steuerung verschiedener Motor- oder Pumpeneigenschaften durch den Ventilhub, dessen Einstellung durch die Lage des 1. Kulissensteines mit Achsbolzenlager bestimmt ist, wird durch die Verschiebung des 1. Kulissensteines mit Achsbolzenlager von der Stelleinrichtung durchgeführt.