DE19826046A1 - Ventilsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
Ventilsteuerungsvorrichtung für eine BrennkraftmaschineInfo
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Abstract
Ventilsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem Gaswechselventil (1) zur Steuerung eines Einlaß- und/oder Auslaßquerschnittes (13) am Brennraum der Brennkraftmaschine, das ein axial verschiebbares Gaswechselventilglied (3) aufweist, dessen Ventilgliedschaft (15) über eine Kolbenstange (16) mit einem hydraulisch betätigbaren Differentialkolben (18) gekoppelt ist. Dabei ist der Differentialkolben (18) zweiteilig ausgebildet, wobei die Kolbenteile derart zueinander angeordnet sind, daß sie in Achsrichtung miteinander wirkverbunden sind und eine radiale Relativbewegung zueinander ausführen können.
Description
Die Erfindung geht von einer Ventilsteuerungsvorrichtung für
eine Brennkraftmaschine nach der Gattung des Patentanspruchs
1 aus. Bei einer derartigen, aus der Schrift
DE 195 11 320 A1 bekannten Ventilsteuerungsvorrichtung
steuert ein kolbenförmiges Ventilglied eines
Gaswechselventils das Öffnen und Schließen eines Einlaß- und
Auslaßquerschnittes am Brennraum der zu versorgenden
Brennkraftmaschine. Dabei weist das als Tellerventil
ausgebildete Gaswechselventil ein axial verschiebbares
Ventilglied auf, dessen Ventilgliedschaft über eine
Kolbenstange mit einem hydraulisch betätigbaren
Verstellkolben (Differentialkolben) gekoppelt ist, über den
das einzelne Gaswechselventil unabhängig von den übrigen
Gaswechselventilen direkt betätigbar ist. Der hydraulische
Verstellkolben ist dabei bei der bekannten
Ventilsteuerungsvorrichtung direkt auf dem Ventilgliedschaft
bzw. der Kolbenstange des Gaswechselventils angeordnet und
bildet dabei einen Teil des Gaswechselventilgliedes selbst.
Der Verstellkolben begrenzt mit einer unteren
Ringstirnfläche einen ersten hydraulischen Arbeitsraum und
mit seiner oberen Kolbenstirnfläche einen zweiten
hydraulischen Arbeitsraum, die über entsprechende
Druckmittelleitungen mit einem Druckmittel hohen Druckes
befüllbar und entlastbar sind. Dabei beaufschlagt der
hydraulische Arbeitsdruck im unten liegenden Arbeitsraum den
Verstellkolben in Schließrichtung des Gaswechselventils und
der oben liegende Arbeitsraum beaufschlagt den
Verstellkolben in Öffnungsrichtung des Ventilgliedes des
Gaswechselventils. Es ist nunmehr durch das wechselseitige
Befüllen der Arbeitsraume mit Hochdruck möglich, den
Verstellkolben hydraulisch zu betätigen und so das mit
diesem starr verbundene Ventilglied des Gaswechselventils in
Öffnungs- beziehungsweise Schließrichtung zu bewegen.
Dabei weist die bekannte Ventilsteuerungsvorrichtung jedoch
den Nachteil auf, daß am Verstellkolben eine statische
Überbestimmtheit auftritt, die durch eine doppelte
Zentrierung des Verstellkolbens verursacht wird, da der
hydraulische Verstellkolben sowohl an seiner äußeren
Umfangsfläche direkt, als auch über die fest mit ihm
verbundene Kolbenstange an einer zweiten Führungsfläche des
Ventilgliedes an seiner Innenfläche geführt ist, was bereits
bei geringsten Toleranzabweichungen ein Verklemmen des
hydraulischen Verstellkolbens und ein Blockieren des
Gaswechselventils zur Folge haben kann.
Es sind weiterhin Ventilsteuerungsvorrichtungen bekannt, bei
denen der hydraulische Verstellkolben mittels eines Gewindes
am Ventilgliedschaft des Gaswechselventils befestigt ist.
Dies hat den weiteren Nachteil, daß die Kraftübertragung vom
hydraulischen Verstellkolben auf den Ventilgliedschaft über
das Schraubgewinde erfolgt, was eine hohe dynamische Zug-
Druck-Wechselbeanspruchung in einer Zone mit hoher
Kerbwirkung zur Folge hat, die dort Dauerbrüche verursachen
kann.
Die erfindungsgemäße Ventilsteuerungsvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine hat demgegenüber den Vorteil, daß der das
Gaswechselventilglied betätigende hydraulische
Differentialkolben ein radiales Spiel zwischen seinen beiden
Führungsflächen, bzw. zur Führungsfläche des
Gaswechselventilgliedes aufweist.
Dies wird in konstruktiv vorteilhafter Weise durch eine
Zweiteiligkeit des vorzugsweise als Differentialkolben
ausgebildeten Kolbens einer hydraulischen
Ventilbetätigungseinrichtung erreicht, wobei beide
Kolbenteile in Achsrichtung miteinander wirkverbunden, axial
gleitend geführt sind und ein radiales Spiel zueinander
aufweisen. Somit können beide Kolbenteile eine
Relativbewegung in radialer Richtung zueinander ausführen,
was bei Toleranzabweichungen ein Blockieren des
Differentialkolbens sicher vermeidet und so den
Fertigungsaufwand hinsichtlich der Toleranzempfindlichkeit
verringert. Um dennoch eine sichere Abdichtung der beiden,
vom Differentialkolben begrenzten hydraulischen Arbeitsräume
zu gewährleisten, ist der zweiteilige Differentialkolben so
ausgebildet, daß ein erster Kolbenteil mit einem größeren
Durchmesser an seiner radialen Außenumfangsfläche dichtend
an einer Zylinderführungsfläche gleitet, wobei er ein
radiales Spiel zur ihn axial durchragenden Kolbenstange des
Gaswechselventilgliedes aufweist. Der zweite im Durchmesser
geringere Kolbenteil ist mit seiner radialen Innenwandfläche
dichtend gleitend auf der Kolbenstange geführt und weist ein
radiales Spiel zur Zylinderführungswand auf. Die beiden
Kolbenteile können sich nun im Betrieb radial zueinander
bewegen, wobei die einander zugewandten axialen
Kolbenstirnflächen dichtend aneinander anliegen. Alternativ
ist es jedoch auch möglich zwischen den Stirnflächen der
Kolbenteile des Differentialkolbens ein axiales
Dichtelement, z. B. eine Dichtscheibe vorzusehen. Desweiteren
ist es für eine sichere Abdichtung zwischen den
Kolbenstirnflächen möglich eine der beiden Stirnflächen
ballig auszubilden.
Die beiden Kolbenteile sind weiterhin über axiale
Anschlagflächen mit der Kolbenstange in Achsrichtung
wirkverbunden und weisen ein geringes, eine radiale
Ausgleichsbewegung zueinander ermöglichendes Axialspiel auf.
Der Ventilgliedschaft des Gaswechselventils ist dabei
vorteilhafterweise einstückig mit der Kolbenstange des
Differentialkolbens ausgebildet und wird in vorteilhafter
Weise in einer Führungsbüchse axial geführt, deren
Stirnwandfläche gleichzeitig einen unteren hydraulischen
Arbeitsraum begrenzt. Die Anschlagflächen an der
Kolbenstange sind dabei in vorteilhafter Weise zum einen als
Ringabsatzfläche ausgebildet, an der der Diffrentialkolben
mit seiner einen Stirnfläche direkt zur Anlage kommt. Der
zweite Anschlag ist in vorteilhafter Weise durch ein auf den
Schaft der Kolbenstange aufgepreßtes separates Bauteil
gebildet, das als Ventilkeil ausgebildet ist und durch eine
mehrteilige Form um die Kolbenstange angelegt werden kann.
Dieses keilförmige Bauteil weist an seinem Außenumfang eine
konische Querschnittserweiterung in Richtung
Differentialkolben auf, auf die ein entsprechender Konusring
axial aufgeschoben wird. Die radial einwärts gerichtete
Einspannkraft wird dabei mittels einer auf die Kolbenstange
aufgeschraubten Spannmutter aufgebracht, die dabei den
Konusring unter radialer Einspannung der keilförmigen
Anschlagbauteile axial verspannt. Dabei bildet eine untere
Stirnfläche der keilförmigen Anschlagbauteile eine
Anschlagfläche, die mit einer oberen Ringstirnfläche des
Differentialkolbens zusammenwirkt. Um die Position der
keilförmigen Anschlagbauteile am Schaft der Kolbenstange zu
definieren ist es zudem vorteilhaft, radial einwärts
vorstehende Stege an den Ventilkeilen vorzusehen, die in
eine entsprechende Nut am Schaft der Kolbenstange
eingreifen.
Um einen Verlust an der durch die Spannmutter aufgebrachten
Verspannkraft zu verhindern und zudem einen axialen
Spielausgleich zu ermöglichen, ist es weiterhin vorteilhaft,
zwischen der Mutter und dem Konusring ein Federelement
vorzusehen, daß vorzugsweise als als Federscheibe oder
Federring ausgebildet ist und eine U-förmige Kontur
aufweisen kann.
Mit der beschriebenen Anordnung und Befestigung des oberen
Anschlages an der Kolbenstange ist es möglich, den im
Durchmesser größeren Differentialkolbenteil mit radialem
Spiel zum Schaft der Kolbenstange dichtend innerhalb des
Zylindergehäuses und den im Durchmesser kleineren
Differentialkolbenteil mit radialem Spiel zur
Zylindergehäusewand dichtend auf der Kolbenstange zu führen,
wobei die axiale an den Differentialkolben angrenzenden
Arbeitsräume durch die axiale Abdichtung zwischen den
Differentialkolbenteilen vollständig gegeneinander
abgedichtet sind. Somit können die beiden Kolbenteile des
Differentialkolbens voneinander unabhängig mit sehr engen
Passungen beziehungsweise Toleranzen an den Führungsflächen
axial geführt werden. Die Notwendigkeit von elastischen
Abdichtelementen entfällt somit gegenüber bekannten
Ventilsteuervorrichtungen.
Dabei ist es alternativ auch möglich, die Kolbenstange
vollständig durch den Ventilgliedschaft des
Gaswechselventiles zu ersetzen.
Desweiteren sind durch das nunmehr separate Führen der
einzelnen Kolbenteile hohe Relativgeschwindigkeiten der
einzelnen Dichtflächen an diesen Bauteilen zueinander
möglich. Durch das radiale Spiel zwischen den Kolbenteilen
ist zudem auch bei hohen Temperaturen noch eine sichere
Kraftübertragung in beide Achsrichtungen möglich, wobei am
Gewinde der Spannmutter des oberen Anschlages keine
dynamischen Beanspruchungen eingeleitet werden.
Es ist somit mit der erfindungsgemäßen
Ventilsteuerungsvorrichtung möglich, den
Gaswechselventilgliedschaft in den Aktor eines hydraulischen
Ventilstellers zu integrieren und dabei den
Ventilgliedschaft direkt am hydraulischen Differentialkolben
zu befestigen ohne daß radiale Kräfte oder Momente zwischen
diesen beiden bewegten Bauteilen übertragen werden.
Dabei ist die Erfindung an einer Ventilsteuerungsvorrichtung
beschrieben, bei der sowohl die Öffnungs- als auch die
Schließhubbewegung des Gaswechselventilgliedes hydraulisch
vorgenommen werden, es ist alternativ jedoch auch möglich,
die Schließhubbewegung des Ventilgliedes des
Gaswechselventiles mechanisch, z. B. über eine Ventilfeder
vorzunehmen.
Desweiteren ist im beschriebenen Ausführungsbeispiel der
hydraulische Kolben direkt mit einer einteilig mit dem
Ventilgliedschaft des Gaswechselventiles ausgebildeten
Kolbenstange verbunden, es ist alternativ jedoch auch
möglich, den hydraulischen Kolben an einer Kolbenstange zu
befestigen, die ihrerseits außerhalb des Zylinders mit dem
Ventilgliedschaft des Gaswechselventils gekoppelt ist.
Desweiteren ist es möglich, den Differentialkolbenteil, der
dichtend auf der Kolbenstange geführt ist, mit der
Kolbenstange einteilig auszubilden, oder diesen Kolbenteil
auf die Kolbenstange aufzupressen.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des
Gegenstandes der Erfindung sind der nachfolgenden
Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen
entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Ventilsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine ist
in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
erläutert.
Es zeigt die Fig. 1 einen Längsschnitt durch die
Ventilsteuerungsvorrichtung sowie das untere Ende des
Gaswechselventilgliedes mit dem Ventilteller und dem
entsprechenden Ventilsitz an dem Brennraum der zu
versorgenden Brennkraftmaschine.
Die in der Fig. 1 in einer vereinfachten Schnittdarstellung
gezeigte erfindungsgemäße Ventilsteuerungsvorrichtung für
eine Brennkraftmaschine weist ein Gaswechselventil 1 auf,
dessen kolbenförmiges Gaswechselventilglied 3 axial
verschiebbar ist und mit einer Ventildichtfläche 5 an einem
tellerförmigen Ventilgliedkopf 7 mit einem ortsfesten
Ventilsitz 9 am Gehäuse 11 der Brennkraftmaschine zur
Steuerung eines Einlaß- beziehungsweise Auslaßquerschnittes
13 des Brennraumes der Brennkraftmaschine zusammenwirkt. Das
Gaswechselventilglied 3 weist dabei einen Ventilgliedschaft
15 auf, der einteilig in eine Kolbenstange 16 übergeht, die
in ein Zylindergehäuse 17 einer hydraulischen
Verstelleinrichtung ragt. Dabei ist auf der Kolbenstange 16
ein zylinderförmiger zweiteiliger Differentialkolbens 18
angeordnet, mit einem ersten im Durchmesser größeren
Kolbenteil 19, dessen axiale Durchgangsöffnungswand 21 ein
radiales Spiel 20 zur Kolbenstange 16 aufweist. Der im
Durchmesser größere Differentialkolbenteil 19 ist dabei mit
seiner Außenumfangswandfläche dichtend und gleitverschiebbar
an einer Führungswandfläche 22 im Zylindergehäuse 17 geführt
und grenzt mit seinen axialen Stirnflächen jeweils an
hydraulische Arbeitsräume im Zylindergehäuse 17. Dabei
begrenzt eine untere, brennraumnahe Stirnfläche 23 des
Kolbenteils 19 einen unteren hydraulischen Arbeitsraum 25,
der sich über ein axiales Spiel zwischen der Kolbenstange 16
und dem Kolbenteil 19 bis in den radialen Ringspalt 20
fortsetzen kann.
Ein zweiter Kolbenteil 51 des Differentialkolbens 18 ist im
Durchmesser kleiner als der erste Kolbenteil 19 ausgebildet.
Dieser Kolbenteil 51 ist dabei dichtend auf dem Schaft der
Kolbenstange 16 geführt und weist ein radiales Spiel zur
Führungswand 22 des Zylindergehäuses 17 auf. Dabei liegen
die Kolbenteile 19, 51 mit ihren einander zugewandten
axialen Stirnflächen dichtend aneinander an, wobei eine
radiale Relativbewegung der Kolbenteile 19, 51 zueinander
möglich ist. Mit seiner dem Gaswechselventil 1 abgewandten
Stirnfläche 27 begrenzt der Differentialkolben 18 einen
weiteren oberen hydraulischen Arbeitsraum 29 im
Zylindergehäuse 17.
Dabei sind die Arbeitsräume 25 und 27 über
Druckmittelleitungen 31, 33 mit einem hydraulischen
Arbeitsmedium befüllbar und entlastbar, wobei die Öffnung
der Druckmittelleitungen im beschriebenen
Ausführungsbeispiel dabei in nicht näher gezeigter Weise
mittels je eines Steuerventils, vorzugsweise eines
Magnetventils in Abhängigkeit von einem Steuergerät auf
beziehungsweise zusteuerbar sind.
Der Ventilgliedschaft 15 bzw. die Kolbenstange 16 ist an
seinem Eintritt in das Zylindergehäuse 17 mittels einer
Führungshülse 35 dichtend axial geführt, wobei die mit ihrem
Außenumfang dichtend in das Zylindergehäuse 17 eingesetzte
Führungshülse 35 mit ihrer oberen, in das Zylindergehäuse 17
ragenden Stirnwandfläche 37 den unteren Arbeitsraum 25 an
seinem, dem Differentialkolben 18 abgewandten Ende begrenzt.
Der obere Arbeitsraum 29 ist an seinem dem
Differentialkolben 18 abgewandten Ende durch eine Stirnwand
des Zylindergehäuses 17 verschlossen.
Die Kolbenstange 16 weist an ihrer Mantelfläche zwei
Anschläge auf, an denen der Differentialkolben 18 mit seinen
Stirnflächen 23, 27 in beiden axialen Verstellrichtungen zur
Anlage gelangen kann.
Dabei bildet ein unterer Absatz 39 eine erste Anschlagfläche
an der Kolbenstange 16, wobei der Absatz 39 durch eine
Querschnittsverringerung des Schafts der Kolbenstange 16 in
Richtung brennraumabgewandtes Ende gebildet ist. An diesem
Absatz 39 liegt der im Durchmesser größere
Differentialkolbenteil 19 mit seiner unteren
Kolbenstirnfläche 23 jedoch nur an, wenn im unteren
Arbeitsraum 25 kein Hochdruck anliegt. Ansonsten wird der
Kolbenteil 19 durch den im unteren Arbeitsraum 25
anstehenden Hochdruck in Anlage am oberen Anschlag gehalten,
so daß zwischen der Absatzfläche 39 an der Kolbenstange 16
und der unteren Kolbenstirnfläche 23 am Kolbenteil 19 ein
geringes axiales Spiel verbleibt, über das das Druckmittel
in den Ringspalt 20 strömen kann und über das sich die
Kolbenstange 16 und der Differentialkolben 18 axial relativ
zueinander bewegen können. Dieses Spiel ist dabei notwendig,
um eine statische Überbestimmtheit des Systems zu vermeiden,
da die Schließhubbewegung des Gaswechselventilgliedes 3
durch die zentrierende Wirkung bei der Anlage an der
Ventilsitzfläche 9 begrenzt wird.
An dem brennraumfernen, aus dem Differentialkolben 18
ragenden oberen Ende der Kolbenstange 16 ist ein Ventilkeil
41 auf dem Schaft der Kolbenstange 16 angeordnet. Dieser
Keil 41 ist dabei ringförmig ausgebildet und wird
vorzugsweise aus zwei Halbschalen gebildet, die mit ihrer
zylindrischen Innenwandfläche bündig am Kolbenstangenschaft
16 anliegen. Die Außenwandfläche dieser Keile ist dabei
konisch ausgebildet, wobei die Wandstärke der Keile 41 in
Richtung Differentialkolben 18 gleichmäßig zunimmt.
Desweiteren weisen die Keile 41 an ihrer Innenwandfläche
einen Ringsteg 43 auf, der in eine entsprechende Ringnut 45
in der Umfangswand der Kolbenstange 16 hineinragt. Auf diese
schräg verlaufende radial äußere Umfangswand der Keile 41
ist ein Konusring 47 axial aufgeschoben, dessen
Innenwanddurchmesser komplementär zum Konuswinkel der Keile
41 konusförmig in Richtung Differentialkolben 18 abnimmt.
Der Konusring 47 wird mittels einer Spannmutter 49 axial auf
die Keile 41 aufgepreßt, wozu die Spannmutter 49 auf ein am
oberen Ende der Kolbenstange 16 vorgesehenes Gewinde 53
aufgeschraubt wird.
Dadurch werden die Keile 41 radial auf dem Schaft der
Kolbenstange 16 verspannt, so daß nunmehr die
Kraftübertragung vom Differentialkolben 18 auf die
Kolbenstange 16 und weiter auf den Schaft 15 des
Gaswechselventilgliedes 3 über die Keile 41 erfolgt und das
Gewinde 53 keinen wechselnden
Krafteinleitungsbeanspruchungen ausgesetzt ist.
Durch die alternative, nicht näher dargestellte
Zwischenschaltung einer Federscheibe zwischen den Konusring
47 und die Spannmutter 49 können auftretende
Setzungserscheinungen der Bauteile ausgeglichen und die
notwendige Vorspannung in der axialen Verbindung aufrecht
erhalten werden.
Dabei bildet die untere, dem Differentialkolben 18
zugewandte Ringstirnfläche der Keile 41 die zweite
Anschlagfläche an der Kolbenstange 16, an der der zweite
Kolbenteil 51 des Differentialkolbens 18 zur Anlage gelangt.
Die Abdichtung zwischen dem oberen Arbeitsraum 29 und dem
unteren Arbeitsraum 25 erfolgt dabei über die radiale
Innenwandfläche des kleineren Kolbenteils 51, der dichtend
auf der Kolbenstange 16 angeordnet ist, die dichtende Anlage
zwischen den Stirnflächen der Kolbenteile 51, 19 und die
radiale Außenwandführung zwischen dem größeren Kolbenteil 19
und der Führungswand 22 des Zylindergehäuses 17.
Zur Abdichtung des unteren Arbeitsraumes 25 nach außen kann
zudem ein Dichtring zwischen der Führungshülse 35 und dem
Schaft der Kolbenstange 16 vorgesehen sein um so ein Spiel
zwischen der Kolbenstange 16 und der Führungshülse 35 zu
ermöglichen.
Die axiale Führung der Kolbenstange 16 und des
Differentialkolbens 18 bzw. des Ventilgliedschaftes 15
erfolgt dabei lediglich über die Umfangsflächen der
Kolbenstange 16 und des Differentialkolbenteils 19, wobei
beide Kolbenteile 51 und 19 des Differentialkolbens 18 dabei
über eine Relativbewegung in Radialrichtung zueinander
ausführen können, was auch bei Toleranzabweichungen ein
Verkanten und Verklemmen des Differentialkolbens 18 im
Zylindergehäuse 17 sicher vermeidet.
Die erfindungsgemäße Ventilsteuerungsvorrichtung für eine
Brennkraftmaschine arbeitet in folgender Weise. Im
Ruhezustand, das heißt bei am Ventilsitz 9 anliegendem
Ventilglied 3 übersteigt der hydraulische Druck im unteren
Arbeitsraum 25 den hydraulischen Arbeitsdruck im oberen
Arbeitsraum 29, so daß der Differentialkolben 18 in Richtung
oberer Arbeitsraum 29 beaufschlagt ist und so das
Gaswechselventilglied 3 in seiner geschlossenen Stellung
fixiert. Soll nun ein Öffnungsvorgang des Gaswechselventiles
1 erfolgen, wird der untere Arbeitsraum 25 über das nicht
näher gezeigte Steuerventil und die Druckmittelleitung 31
druckentlastet (oder alternativ auf gleichem Druckniveau
gehalten) und gleichzeitig der obere Arbeitsraum 29 über die
Druckmittelleitung 33 mit einem Druckmittel hohen Druckes
gefüllt, so daß die auf den Differentialkolben 18 wirkende
Stellkraft im oberen Arbeitsraum 29 die am
Differentialkolben 18 im unteren Arbeitsraum 25 angreifende
Stellkraft übersteigt, da die gesamte Druckangriffsfläche
des Differentialkolbens 18 im oberen Arbeitsraum 29 größer
ist als im unteren Arbeitsraum 25. Infolge dessen verschiebt
der im oberen Arbeitsraum 29 anliegende Hochdruck den
Differentialkolben 18 in Richtung unterer Arbeitsraum 25,
wobei auch das über die Kolbenstange 16 fest mit dem
Differentialkolben 18 verbundene Gaswechselventilglied 3, 15
in Richtung Brennraum bewegt wird. Dabei hebt das
Ventilglied 3 mit seiner Ventildichtfläche 5 vom Ventilsitz
9 ab und gibt einen Einlaß- beziehungsweise
Auslaßquerschnitt 13 von einem Zuführungskanal in den nicht
näher dargestellten Brennraum der Brennkraftmaschine frei.
Die Schließhubbewegung des Ventilgliedes 3 erfolgt erneut
durch ein Druckentlasten des oberen Arbeitsraumes 29 und
Druckbefüllen des unteren Arbeitsraumes 25, in dessen Folge
der Differentialkolben 18 und mit diesem auch das
Gaswechselventilglied 3 erneut in Richtung oberer
Arbeitsraum 29 verschoben wird, bis das Ventilglied 3 mit
seiner Ventildichtfläche 5 wieder dichtend am Ventilsitz 9
anliegt. Dabei erfolgt das wechselseitige Befüllen und
Entlasten der Arbeitsräume 25 und 29 über Magnetventile in
den Druckmittelleitungen 31, 33 die in Abhängigkeit von
Betriebsparametern der Brennkraftmaschine über ein nicht
näher dargestelltes Steuergerät angesteuert werden.
Claims (14)
1. Ventilsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine
mit einem Gaswechselventil (1) zur Steuerung eines Einlaß-
und/oder Auslaßquerschnittes (13) am Brennraum der
Brennkraftmaschine, das ein axial verschiebbares
Gaswechselventilglied (3) aufweist, dessen Ventilgliedschaft
(15) über eine vorzugsweise einteilig mit dem
Gaswechselventilgliedschaft (15) ausgebildete Kolbenstange
(16) mit einem hydraulisch betätigbaren Differentialkolben
(18) gekoppelt ist, dadurch gekennzeichnet, daß der
Differentialkolben (18) zweiteilig ausgebildet ist, wobei
die Kolbenteile derart zueinander angeordnet sind, daß sie
in Achsrichtung miteinander wirkverbunden sind und eine
radiale Relativbewegung zueinander ausführen können.
2. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß ein im Durchmesser größerer Kolbenteil
(19) mit seiner radialen Außenumfangsfläche eine erste
Führungsfläche des Differentialkolbens (18) bildet, die
dichtend an einer Führungswand (22) eines Zylindergehäuses
(17) gleitverschiebbar geführt ist und daß ein weiterer im
Durchmesser kleinerer Kolbenteil (51) mit seiner radialen
Innenwandfläche eine zweite Führungsfläche des
Differentialkolbens (18) bildet, die dichtend auf der
Kolbenstange (16) gleitverschiebbar geführt ist, wobei beide
Kolbenteile (19, 51) eine radiale Relativbewegung zueinander
ausführen können.
3. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenteile (19,51) mit ihren
einander zugewandten Stirnflächen dichtend aneinander
anliegen.
4. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß der im Durchmesser größere Kolbenteil
(19) ein radiales Spiel (20) zur ihn durchragenden
Kolbenstange (16) und der im Durchmesser kleinere Kolbenteil
(51) ein radiales Spiel zur Zylinderwand (22) aufweist.
5. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß der Differentialkolben (18) zwei
hydraulische Arbeitsräume in einem Zylindergehäuse (17)
begrenzt, die jeweils über eine Druckmittelleitung mit einem
Druckmittel befüllbar und entlastbar ist.
6. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine untere brennraumnahe Stirnfläche
(23) des im Durchmesser größeren Differentialkolbenteils
(19) einen unteren Arbeitsraum (25) begrenzt, dessen
hydraulischer Innendruck den Differentialkolben (18) in
Schließrichtung des Gaswechselventilgliedes (3)
beaufschlagt.
7. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine obere brennraumferne Stirnfläche
(27) des Differentialkolbens (18) einen oberen Arbeitsraum
(29) begrenzt, dessen hydraulischer Innendruck den
Differentialkolben (18) in Öffnungsrichtung des
Gaswechselventilgliedes (3) beaufschlagt.
8. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß an der Kolbenstange (16) ein Absatz (39)
vorgesehen ist, mit dem der im Durchmesser größere
Differentialkolbenteil (19) mit einer unteren,
brennraumnahen Stirnfläche (23) zusammenwirkt.
9. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kolbenstange (16) an ihrem
brennraumfernen, aus dem Differentialkolben (18) ragenden
Ende einen Anschlag aufweist, der mit einer brennraumfernen
oberen Stirnfläche (27) des Differentialkolbens (18)
zusammenwirkt, wobei der Anschlag an einem, auf die
Kolbenstange (16) gepreßten Bauteil vorgesehen ist.
10. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das den Anschlag bildende Bauteil durch
wenigstens einen Keil (41) gebildet ist, der die
Kolbenstange (16) wenigstens zum Teil umschließt und dessen
radial einwärts gerichtete Innenwandfläche am Kolbenschaft
(16) anliegt und dessen radial auswärts gerichtete
Außenwandfläche derart konisch verläuft, daß der
Wanddurchmesser des Keils (41) in Richtung größerer
Differentialkolbenteil (19) zunimmt.
11. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß vorzugsweise zwei halbschalenförmige
Keile (41) vorgesehen sind, die an ihrer Außenumfangswand
radial von einem Konusring (47) umfaßt werden, dessen
Innenquerschnitt komplementär zum Konuswinkel der Keile (41)
konusförmig in Richtung größerer Differentialkolbenteil (19)
abnimmt und der mittels einer auf den Kolbenschaft (16)
aufgeschraubten Spannmutter (49) axial auf den Keilen (41)
verspannt wird.
12. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß an den Innenwandflächen der Keile (41)
radial einwärts vorstehende Stege (43) angeordnet sind, die
in entsprechende Nuten (45) im Kolbenschaft (16) eingreifen.
13. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß die Anschlagfläche an der unteren, dem
im Durchmesser größeren Differentialkolbenteil (19)
zugewandten Stirnfläche der Keile (41) gebildet ist.
14. Ventilsteuerungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der untere brennraumnahe Arbeitsraum
(25) an seinem dem Differentialkolben (18) abgewandten Ende
durch eine Führungshülse (35) begrenzt ist, durch die die
Kolbenstange (16) nach außen ragt.
Priority Applications (7)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19826046A DE19826046A1 (de) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | Ventilsteuerungsvorrichtung für eine Brennkraftmaschine |
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