-
Die
Erfindung bezieht sich auf mechanische und hydraulische Hubventilsteuerungen,
bei welchen die Ventilhublänge
durch die gemäß der Erfindung gestatteten
Kipp- oder Schwinghebel und deren zugehörigen Einrichtungen während des
Betriebes der Kraftmaschine stufenlos verändert werden können. Die
Hubventilsteuerungen sind für
die Steuerung der üblichen,
bei Kraftmaschinen eingesetzten, durch Nockenwellen angetriebenen
Hubventile vorgesehen.
-
Durch
eine Ergänzung
der Hubventilsteuerungen können
neben der stufenlosen Veränderung der
Ventilhublänge
gleichzeitig auch die Öffnungs- und
Schließpunkte
bei einer Veränderung
der Ventilöffnungsdauer
stufenlos eingestellt werden.
-
Um
bei Kraftmaschinen die Leistungsentfaltung und Wirtschaftlichkeit
zu optimieren, sollte angepasst an den augenblicklichen Arbeitsbereich
der Kraftmaschine die Ventilhublänge
und in gleicher Verstellrichtung auch die Ventilöffnungsdauer verändert werden.
-
Durch
einen variablen Ventilhub und variablen Steuerzeiten bei den Einlassventilen
ist eine Drehzahlregelung und Drehmomentsteuerung der Kraftmaschine
möglich,
so dass auf die Anordnung einer Drosselklappe in dem Ansaugsystem
verzichtet werden kann, wodurch die durch Drosselklappen erzeugten,
die Antriebsleistung der Kraftmaschine vermindernden Strömungsverluste
vermieden werden.
-
Im
Allgemeinen sind bei Kraftmaschinen mit einer konstanten Ventilsteuerung
die Hublänge,
die Öffnungs-
und Schließpunkte
der Ventile derart festgelegt, dass für den oberen Leistungs- und Drehzahlbereich
der Kraftmaschine neben einer für
den Gaswechsel erforderlichen großen Ventilöffnungsdauer auch große Durchlassquerschnitte
bereitgestellt sind, wobei bei Hubventilen die Größe des Durchlassquerschnittes
von dem inneren Umfang des zum Ventilteller gehörenden Ventilsitzes und der
Ventilhublänge
abhängig
ist. In dem mittleren und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich
der Kraftmaschine verursacht ein für die Höchstleistung ausgelegter langer
Ventilhub bei den Einlassventilen während des Ansaugtaktes durch
den hier erzeugten zu großen Durchlassquerschnitt
eine zu geringe Stromungsgeschwindigkeit des Frischgases, welches
zumindest bei den ein Kraftstoff-Luftgemisch
ansaugenden Kraftmaschinen eine ungenügende Verwirbelung und hierdurch
eine nicht vollständige
Verbrennung des Frischgases zur Folge hat. Während im oberen Leistungs-
und Drehzahlbereich bei den Einlassventilen ein für die Höchstleistung
ausgelegter langer Ventilhub und ein hier vorhandener später Schließpunkt, der
im Anfangsbereich des Verdichtungstaktes liegt, ein Nachströmen des
Frischgases aus dem Ansaugsystem ermöglichen, welches einen verbesserten Füllungsgrad
des Arbeitsraumes bewirkt, wird durch den langen Ventilhub und den
späten
Schließpunkt bei
den Einlassventilen im mittleren und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich
ein Rückströmen des Frischgases
in das Ansaugsystem verursacht, welches einen erheblich verminderten
Füllungsgrad
des Arbeitsraumes der Kraftmaschine bewirkt. Während im oberen Leistungs-
und Drehzahlbereich eine zufriedenstellende Druckminderung des Altgases
am Ende des Arbeitstaktes nur durch einen frühen Öffnungspunkt und einen langen
Ventilhub der Auslassventile im Endbereich des Arbeitstaktes erzielt
wird, kann dieses im mittleren und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich
auch durch einen entsprechend auf "spät" verlegten Öffnungspunkt
und einen verkürzten Ventilhub
bei den Auslassventilen im Bereich des Arbeitstaktes erzielt werden.
Durch diese Maßnahmen kann
im mittleren und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich das im Arbeitsraum
mit Druck beaufschlagte Altgas weitgehender Arbeit leistend entspannt
werden, wodurch sich im mittleren und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich
der Wirkungsgrad vergrößert und
der Schadstoffausstoß verkleinert.
Eine große
Ventilüberschneidung
und ein langer Ventilhub der Ein- und Auslassventile bei den nach dem
Viertaktverfahren arbeitenden Kraftmaschinen erhöht im oberen Leistungs- und
Drehzahlbereich den Füllungsgrad
des Arbeitsraumes, da hierbei zum einen durch das sich weit vor
dem Ende des Ausschubtaktes sich öffnende Einlassventil schon
vor dem Beginn des Ansaugtaktes mittels Gasschwingungen im Ansaugsystem
und zum anderen durch das sich weit nach dem Beginn des Ansaugtaktes sich
schließende
Auslassventil mittels der Saugwirkung des in das Abgassystem strömenden Altgases eine
erheblich größere Menge
Frischgas in den Arbeitsraum strömt
als diese allein durch den Ansaugtakt bewirkt werden kann. Im mittleren
und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich jedoch kann eine große Ventilüberschneidung
und ein großer
Ventilhub bei den Ein- und Auslassventilen in Abhängigkeit von
den Druck- und Schwingungsverhältnissen
in dem Ansaug- und Abgassystem zum einen zu Frischgasverlusten führen, indem
durch die vom Abgassystem verursachte Saugwirkung Frischgas aus
dem Ansaugsystem über
den Arbeitsraum in das Abgassystem gesaugt wird, und zum anderen
kann Altgas aus dem Abgassystem in den Arbeitsraum und darüber hinaus
in das Ansaugsystem gedrückt
werden, wodurch eine Leistungsminderung der Kraftmaschine entsteht.
Diese Nachteile können
durch ein spätes Öffnen der
Einlassventile kurz vor dem Ende des Ausschubtaktes und ein frühes Schließen der
Auslassventile kurz nach dem Beginn des Ansaugtaktes vermieden werden,
wobei diese Maßnahmen
durch eine Verkürzung
des Ventilhubes bei den Ein- und Auslassventilen positiv ergänzt werden.
-
Durch
eine in Abhängigkeit
von der Leistung, Drehzahl und anderen Parametern der Kraftmaschine
angepasste Ventilhublänge,
Ventilöffnungsdauer und
der Kraftstoffzufuhr können
in allen Leistungsbereichen der Kraftstoffverbrauch und der Schadstoffausstoß vermindert
werden. Hier ist besonders eine im mittleren Leistungs- und Drehzahlbereich
angepasste Einstellung bei Fahrzeug-Kraftmaschinen lohnend, da diese
Kraftmaschinen überwiegend
im mittleren und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich betrieben
werden. Als positiver Nebeneffekt weben bei einer im mittleren und
unteren Leistungs- und Drehzahlbereich stattfindenden Verkürzung des
Ventilhubes durch die hier erfolgende geringere Vorspannung der
Ventilfedern der bei dem Antrieb des Ventiltriebes entstehende Reibungsverlust
und die hier auftretende nicht für
die Arbeitsleistung der Kraftmaschine einsetzbare Erwärmung der
Ventilfedern vermindert, wodurch auch hierdurch der Kraftstoffverbrauch
und der Schadstoffausstoß reduziert
werden.
-
Bei
der Betrachtung eines gesamten Ablaufes des Viertaktverfahrens in
Hinblick auf eine optimale Gaswechselsteuerung in den verschiedenen Leistungs-
und Drehzahlbereichen ergibt sich aus dem vorher Beschriebenen,
dass im oberen Leistungs- und Drehzahlbereich eine Kraftmaschine
optimal durch den Ventiltrieb dadurch gesteuert werden kann, dass
für die
Ein- und Auslassventile ein langer Ventilhub, frühe Öffnungspunkte und späte Schließpunkte
vorgesehen werden. Um auch für
den mittleren und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich sowie für den Leerlauf
der Kraftmaschine eine optimale Steuerung durch den Ventiltrieb
erzielen zu können, müssen mit
sinkender Leistung und Drehzahl bei den Ein- und Auslassventilen
stufenlos angemessen die Ventilhublänge verkürzt, die Öffnungspunkte in die Richtung "spät" und die Schließpunkte
in die Richtung 'früh" verstellt werden
können.
Dieses bedeutet, dass sich die Öffnungsdauer
aller Ventile verkürzen muss,
wobei sich hierbei die Öffnungs-
und Schließpunkte
in einem einander entgegengesetzten Drehsinn bewegen müssen. Eine
derartige Steuerung der Öffnungs-
und Schließpunkte
ist durch die bisher eingesetzten Nockenwellenversteller, die den
Drehwinkel der Nockenwelle zu dem der Kurbelwelle verändern, nicht
durchzuführen,
da diese die Öffnungs- und
Schließpunkte
der Ventile nur im einander gleichen Drehsinn mit einander gleicher
Drehwinkelgeschwindigkeit verstellen können, wodurch die Öffnungsdauer
der Ventile konstant bleibt. Es kann hier bei einem Ventil nur der Öffnungs-
oder der Schließpunkt
für einen
bestimmten Leistungs- und Drehzahlbereich optimal eingestellt werden,
wobei dann aber der darauf folgende Öffnungs- oder Schließpunkt von seiner
bereits für
den mittleren und unteren Leistungs- und Drehzahlbereich ungünstigen
Einstellposition des oberen Leistungs- und Drehzahlbereiches in
eine noch ungünstigere
Einstellposition verstellt wird.
-
Gemäß der Erfindung
können
die Hubventilsteuerungen derart ausgerüstet werden, dass gleichzeitig
mit der stufenlosen Änderung
der Ventilhublänge
die Einstellung der Öffnungs- und Schließpunkte ebenfalls
stufenlos mit einer Änderung
der Öffnungsdauer
der Ventile erfolgt, wodurch eine optimale Einstellung des Ventiltriebes
in allen Arbeitsbereichen der Kraftmaschine ermöglicht wird.
-
Neben
einer Senkung des Kraftstoffverbrauches und des Schadstoffausstoßes in allen
Arbeitsbereichen der Kraftmaschine lässt sich durch einen variablen
Ventiltrieb, bei dem die Öffnungsdauer
und der Ventilhub der Ventile verändert wird, auch die Elastizität der Kraftmaschine
verbessern und ein annehmbarer Rundlauf der Kraftmaschine bei erheblich niedrigeren
Drehzahlen erzielen im Vergleich zu Kraftmaschinen mit konstanten
Ventilsteuerungen oder mit durch herkömmliche Nockenwellenversteller beaufschlagte
Ventilsteuerungen.
-
Eine
Schichtladung kann bei Kraftmaschinen mit zwei oder mehreren für einen
Arbeitsraum vorgesehenen Einlassventilen in Hinblick auf eine Verbesserung
des Wirkungsgrades und eine Reduzierung des Schadstoffausstoßes durch
eine entsprechende Anordnung der Einlassventile und eine einander
unterschiedliche Beschickung der Einlasskanäle mit magerem oder fettem
Frischgas bei entsprechend den Leistungs- und Drehzahlbereichen
der Kraftmaschine angepasster Ventilhublänge in der Weise hergestellt
werden, dass in der Nähe
der Zündkerze
ein fettes und im übrigen
Verbrennungsraum ein mageres Gemisch verbracht wird. Hierbei können bei
den Einlassventilen einander unterschiedliche Ventilhublängen vorgesehen
werden, wobei hier auch die Differenz der Ventilhublängen entsprechend
dem Leistungs- und Drehzahlbereich stufenlos eingestellt werden
kann.
-
Größere Beschleunigungswerte
können
bei Fahrzeugen aus niedrigen Drehzahlen erzielt werden, wenn im
unteren Drehzahlbereich hierfür
ein für die
Ein- und Auslassventile eingestellter kurzer Ventilhub sich mit
efhöhender
Drehzahl angemessen kontinuierlich verlängert, die hier vorhandenen
späten Öffnungspunkte
der Ein- und Auslassventile kontinuierlich in Richtung "früh" und die frühen Schließpunkte
der Ein- und Auslassventile kontinuierlich in Richtung "spät" gestellt werden.
Hierbei erreicht die Kraftmaschine den oberen Drehzahlbereich beginnend
mit einem im unteren Drehzahlbereich durch die optimierte Einstellung
des Ventiltriebes erhöhten Drehmoment
und während
der Drehzahlerhöhung mit
einem durch den Ventiltrieb eingestellten größtmöglichen Drehmoment.
-
Eine
verstärkte
Bremswirkung der Kraftmaschine kann durch eine Verkürzung des
Ventilhubes und der Ventilöffnungsdauer
bei den Ein- und Auslassventilen erzielt werden. Bei Kraftfahrzeugen
kann diese Bremswirkung in positiver Weise dann aktiviert werden,
wenn das Bremspedal betätigt
wird. Diese zusätzliche
Bremswirkung mindert den Verschleiß der Bremsen und erhöht die Standfestigkeit
der Bremsen eines Fahrzeuges, wobei Letzteres bei langen Bergabfahrten
oder bei kurz nacheinander erfolgenden Bremsungen aus hohen Geschwindigkeiten hilfreich
ist.
-
Eine
sanft, ohne Rucken einsetzende Drehzahlbegrenzung kann bei einer
Kraftmaschine dadurch bewirkt werden, dass der Ventilhub und die Ventilöffnungsdauer
der Ein- und Auslassventile vor dem Erreichen der zulässigen Höchstdrehzahl
angemessen verkürzt
werden.
-
-
Aufgabe
der Erfindung ist es, eine weitere Möglichkeit für die Gestaltung variabler
Hubventilsteuerungen, die den Öffnungshub
des Ventils verändem
können,
aufzuzeigen.
-
Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 28.
-
Die
gemäß der Erfindung
gestatteten Hubventilsteuerungen können von einer Nockenwelle
direkt, über
Stoßstangen
und auch über
ein als Stößel ausgebildetes
Ventilspiel-Ausgleichselement
angetrieben werden, wobei das Ventilspiel-Ausgleichselement nach
der CIH-Bauart (camshaft
in head) in einer Durchgangsbohrung des Zylinderkopfes verschiebbar
gelagert ist, unten von einem Nocken angetrieben wird und oben einen
Kipp- oder Schwinghebel antreibt. Weiterhin können die in den Hubventilsteuerungen
verwendeten Kipp- und Schwinghebel für eine Reduzierung ihrer Masse
hohl, für
die Reduzierung der während
ihres Antriebs entstehenden Reibung als Rollenhebel und für den Antrieb
mehrerer Ventile gabelförmig
ausgebildet sein.
-
Für eine stufenlose
Veränderung
des Ventihubes werden gemäß der Erfindung
bei den Hubventilsteuerungen Kipp- oder Schwinghebel mit einem Führungsschaft
eingesetzt, auf dem ein längs
verschiebbares Drehgelenk angeordnet ist, das sowohl im Ruhezustand
als auch während
des Verstellvorganges immer kraftschlüssig mit dem Führungsschaft
verbunden ist. Das Drehgelenk des Kipp- oder Schwinghebels ist in
einem längs
beweglichen Führungsschlitten
gelagert, durch den das Drehgelenk bei einem Einsatz eines Ventilspiel-Ausgleichselementes
parallel zu einer Linie bewegt wird, die den Nockengrundkreis tangiert
und die Druckfläche
des geschlossenen Ventiles berührt.
Bei Ventiltrieben ohne ein Ventilspiel-Ausgleichselement wird das Drehgelenk
parallel zu einer Linie bewegt, die den Nockengrundkreis tangiert
und die Druckfläche
des geschlossenen Ventiles in dem Abstand des vorgegebenen Ventilspieles überläuft. Hierbei
bewegt sich der Führungsschlitten
und somit auch das Drehgelenk des Kipp- oder Schwinghebels in die
Richtung und mit der Geschwindigkeit, mit der sich das Drehgelenk
selbst auf dem Führungsschaft
des Kipp- oder Schwinghebels bewegt. Durch diese einander parallelen
Bewegungen ändert
sich das Längenverhältnis zwischen
dem von dem Nocken angetriebenen und dem das Ventil antreibenden
Hebel, wobei die Ventilhublänge
verändert
wird und die Position der auf den Nocken und auf das Ventil gerichteten
Kontaktflächen
des Kipp- oder Schwinghebels bei geschlossenem Ventil unverändert bleibt.
Bei der Betätigung
des Ventiles führen
die Kontaktflächen
der Kipp- oder Schwinghebel durch die sich in ihrer Länge verändernden
Hebellängen
Bewegungen in sich in ihrem Radius verändemden Kreisbögen aus.
Indem bei der Konstruktion des Ventiltriebes ein Kreisbogen mit
einem mittleren Radius zu Grunde gelegt wird, lässt sich die Bewegung des Druckpunktes
zwischen der Kontaktfläche
des Kipp- oder Schwinghebels und der Druckfläche des Ventiles gering halten.
Bei den Hubventilsteuerungen ohne ein Ventilspiel-Ausgleichselement
steht das zwischen dem Nockengrundkreis und der entsprechenden Kontaktfläche des
Kipp- oder Schwinghebels auftretende Spiel in Abhängigkeit
von dem Längenverhältnis zwischen
dem von dem Nocken angetriebenen und dem das Ventil antreibenden
Hebel, wenn die auf das Ventil gerichtete Kontaktfläche des
Kipp- oder Schwinghebels die Druckfläche des Ventiles berührt. Bei
Kipphebeln steht hierbei das beim Nockengrundkreis vorhandene Spiel
in einem umgekehrten Verhältnis
zu der Übersetzung
der von dem Nocken auf das Ventil übertragenen Hubbewegung. Während bei
den Schwinghebeln, die den Nocken zwischen dem Drehgelenk und dem
Ventil aufweisen, das beim Nockengrundkreis vorhandene Spiel immer
kleiner als das Ventilspiel ist, tritt bei den Schwinghebeln, die das
Ventil zwischen dem Drehgelenk und dem Nocken aufweisen, das Spiel
am Nockengrundkreis immer vergrößert auf.
Bei Kipphebeln vergrößert sich das
Spiel am Nockengrundkreis, wenn sich der vom Nocken auf das Ventil übertragene
Hub verkürzt
und das Spiel am Nockengrundkreis verkleinert sich, wenn sich der
vom Nocken auf das Ventil übertragene
Hub verlängert.
Um hier bei einem größeren am Nockengrundkreis
auftretenden Spiel unkontrollierte Schwingbewegungen und ein seitliches
Verschwenken der Kipp- oder Schwinghebel bei einem Einsatz von räumlich verschwenkbaren
Drehgelenken zu vermeiden, wird die auf das Ventil gerichtete Kontaktfläche des
Kipp- oder Schwinghebels durch eine Federklammer ständig gegen
die Druckfläche
des Ventiles gedrückt.
Durch die bei Kipphebeln während
einer Verkürzung
des Ventilhubes erfolgende Vergrößerung des
Spieles am Nockengrundkreis wird in vorteilhafter Weise die Öffnungsdauer
der Ventile verkürzt
und wieder verlängert,
wenn sich der Ventilhub wieder verlängert.
-
Für eine stufenlose
Veränderung
der Öffnungs-
und Schließpunkte
mit einer Veränderung
der Öffnungsdauer
der Ventile werden gemäß der Erfindung
auf den Kipp- oder Schwinghebeln längs verschiebbare Gleitsteine,
angeordnet, die auf den Nocken gerichtete Kontaktflächen aufweisen.
-
Bei
den gemäß der Erfindung
gestalteten mechanischen Hubventilsteuerungen werden die Steuerbewegungen
durch von Stellmotoren erzeugten Dreh- oder Hubbewegungen erzielt,
die über Schneckenräder, Zahnräder oder
Zahnstangen eingeleitet werden. Bei Kraftmaschinen mit hintereinander
angeordneten Arbeitsräumen
können
alle Hubventilsteuerungen, die ein gemeinsames Steuerprogramm besitzen,
durch eine Schnecken oder Zahnräder
aufweisende Antriebswelle, durch ineinander eingreifende Stirnräder, durch
Ketten- oder Zahnriemen und Zahnstangen angetrieben werden, die
von einem Stellmotor entsprechend beaufschlagt werden. Gemäß der Erfindung
können
auch die Hubventilsteuerungen von einer gemeinsamen Welle angetrieben
werden, die unterschiedliche Steuerprogramme besitzen. Hierbei sind
die Antriebselemente, welche die Hubventilsteuerungen antreiben,
während
des Verstellvorganges mit ihrer Antriebswelle über eine Schaltkupplung drehfest
verbunden und nach erfolgter Verstellung über eine Bremse drehfest mit
der Struktur der Kraftmaschine verbunden. Es kann auch jede Gruppe
von Hubventilsteuerungen von einer eigenen Antriebswelle angetrieben
werden, wobei jede der Antriebswellen sowohl von einem eigenen Stellmotor
als auch von einem gemeinsamen, mehrere gesondert ansteuerbare Abtriebe
aufweisenden Stellmotor angetrieben werden kann. Bei einer Verwendung
von Schneckentrieben können
die Schnecken, welche die Schneckenräder der Hubventilsteuerungen
antreiben, in die Antriebswelle eingearbeitet sein, so dass die
Antriebswelle für
ihre Montage in einfacher Weise nur durch ihre Lagerstellen gesteckt wird.
Weiterhin kann eine Antriebswelle mit einer oder mehreren Längsnuten
angeordnet werden, bei der während
ihrer Montage in ihre Längsnuten
eingreifende Schnecken zwischen den Lagerstellen der Antriebswelle
aufgesteckt werden, wobei die Schnecken zwischen den Lagerstellen
der Antriebswelle in axialer Richtung gehalten sind.
-
Die
Stellmotoren besitzen gemäß der Erfindung
an ihren Abtrieb gekoppelte Federmotoren, die während der Einstellung der Hubventilsteuerungen
in beiden Drehrichtungen so weit aufgezogen werden, dass bei einem
Ausfall des Energiesystems der Stellmotoren die Hubventilsteuerungen
angetrieben werden können,
um einen zufriedenstellenden Betrieb der Kraftmaschine zu ermöglichen.
-
Bei
der gemäß der Erfindung
gestalteten hydraulischen Hubventilsteuerung werden die Steuerbewegungen
in vorteilhafter Weise durch Kolbenpumpen erzeugt, die das Arbeitsmittel
zum einen in eine Gruppe von Arbeitsräumen der Hubventilsteuerungen
hineindrücken
und zum anderen das Arbeitsmittel gleichzeitig aus einer anderen
Gruppe von Arbeitsräumen
der Hubventilsteuerungen heraussaugen. In vorteilhafter Weise sollte
für jeden
Arbeitsraum eine Kolbenpumpe vorgesehen werden, wobei die Kolbenpumpen
aller Arbeitsräume
synchron angetrieben werden.
-
Die
Einstellung der Hubventilsteuerungen erfolgt bei Gebrauchsmotoren
computergesteuert automatisch, bei Prüfmotoren kann diese auch durch Handeinstellung
während
des Betriebes der Kraftmaschine erfolgen. Hierdurch wird ermöglicht,
in Hinblick auf den Einsatz der Kraftmaschinen optimale Ventilhublängen und
optimale Steuerzeiten für
Kraftmaschinen zu ermitteln, bei denen ein konstanter Ventiltrieb
vorgesehen ist. Bei Gebrauchsmotoren werden die für die Steuerung
der Hubventilsteuerungen verwertbaren Parameter der Kraftmaschine
in ein Steuergerät
eingegeben, wonach die Steuermotoren beaufschlagt werden, um bei
den Hubventilsteuerungen die von dem Steuergerät errechneten Ventilhublängen sowie
die Steuerzeiten der Ventile einzustellen. Um den Kraftstoffverbrauch
und den Schadstoffausstoß der
Kraftmaschine weitergehend zu vermindern, wird gemäß der Erfindung
das bisher im Steuergerät
gespeicherte Steuerprogramm durch ein aktualisiertes Steuerprogramm
ergänzt,
das dann eingesetzt wird, wenn sich durch eine im Steuergerät durchgeführte Vergleichsrechnung
günstigere
Einstelldaten für
den Betrieb der Kraftmaschine ergeben. Hierzu wird das für den augenblicklichen
Fahrzustand aktualisierte Programm, welches besonders bei wechselnden,
jedoch in einem festzulegenden Zeitraum andauernden Fahrsituationen
wie Bergauf- und Bergabfahrten sowie bei wechselnden Umweltbedingungen
wie Gegen- und Rückenwind
oder Lufttemperatur- und Luftdruckänderungen bei Bergfahrten vorteilhaft
ist, dadurch ermittelt, dass durch die Steuereinheit eine für den Fahrer
unmerkliche Hin- und
Herverstellung der Ventilhublängen
sowie der Steuerzeiten der in gleicher Funktion befindlichen Ventile
in einzelnen oder zusammengefassten Gruppen erfolgt. Werden hierdurch
günstigere
Einstelldaten ermittelt, werden diese gespeichert und die Ventilsteuerung
wird entsprechend eines auszuwählenden
Programms in den verschiedenen Drehzahl- und Leistungsbereichen
in Hinblick auf den geringstmöglichen
Kraftstoffverbrauch und Schadstoffausstoß oder auf eine größtmögliche Leistung
von dem Steuergerät
eingestellt. Hierbei kann das Programm in der Art vorgewählt werden,
dass bei einem Betätigen
des Gaspedals etwa bis zu der Dreiviertelstellung das Programm eingeschaltet
wird, das die Kraftmaschine auf den geringstmöglichen Kraftstoffverbrauch
und Schadstoffausstoß einstellt
und erst bei einer weitergehenden Betätigung des Gaspedales das Programm
eingestellt wird, welches die Kraftmaschine auf die größtmögliche Leistung
einstellt.
-
Für die Ermittlung
des eingestellten Ventilhubes kann an der Antriebswelle oder an
jedem schaltbaren Antriebsrad der Hubventilsteuerungen ein Messgerät angeordnet
werden, das die für
die Einstellung aufgewendeten Drehungen zählt und diese dem Steuergerät übermittelt,
woraus das Steuergerät gemäß in das
Steuerprogramm eingegebener Umrechnungsformeln die für die Steuerung
der Kraftmaschine erforderlichen Einstelldaten ermittelt und die Kraftmaschine
entsprechend einstellt.
-
Weiterhin
können
der Hub der Ventile sowie deren Steuerzeiten durch Sensoren erfasst
werden, wobei gemäß der hierbei
empfangenen Daten das Steuergerät
die Kraftmaschine entsprechend einstellt.
-
Ausführungsbeispiele
der Hubventilsteuerungen sind in den Zeichnungen dargestellt:
-
1 zeigt
den Längsschnitt
einer mechanischen Hubventilsteuerung, die einen Kipphebel mit einem
kugelförmigen
Drehgelenk aufweist, das durch einen Führungsschlitten bewegt wird.
-
2 zeigt
den Querschnitt des kugelförmigen
Drehgelenkes einer mechanischen Hubventilsteuerung mit dem das Drehgelenk
antreibenden Zahnrad.
-
3 zeigt
den Längsschnitt
einer mechanischen Hubventilsteuerung, die einen Schwinghebel mit
einem kugelförmigen
Drehgelenk aufweist, das durch einen Führungsschlitten bewegt wird.
-
4 zeigt
den Längsschnitt
einer mechanischen Hubventilsteuerung, die einen Kipphebel mit einem
rahmenförmigen
Drehgelenk aufweist, das durch einen Führungsschlitten bewegt wird.
-
5 zeigt
den Querschnitt des rahmenförmigen
Drehgelenkes einer mechanischen Hubventilsteuerung mit dem das Drehgelenk
antreibenden Zahnrad.
-
6 zeigt
den Längsschnitt
einer mechanischen Hubventilsteuerung, die einen Kipphebel mit einem
Gleichlauf-Festgelenk aufweist, das durch einen Führungsschlitten
bewegt wird.
-
7 zeigt
den Längsschnitt
einer hydraulischen Hubventilsteuerung, die einen Kipphebel aufweist.
-
8 zeigt den Querschnitt der gemäß 7 gestalteten
hydraulischen Hubventilsteuerung.
-
9 zeigt
den Längsschnitt
einer mechanischen Hubventilsteuerung, die einen Kipphebel mit zwei
für die
Veränderung
der Ventilöffnungsdauer
gegeneinander verschiebbaren Gleitsteinen aufweist, deren auf den
Nocken gerichtete Kontaktflächen nach
innen gewölbt
sind.
-
10 zeigt
eine Untersicht der gegeneinander verstellbaren Gleitsteine in ihrer
Mittelstellung.
-
11-13 zeigen
Untersichten verschiedenartiger, gegeneinander verstellbarer Gleitsteine
in ihrer Mittelstellung.
-
14 zeigt
die Seitenansicht zweier gegeneinander verstellbarer Gleitsteine
in ihrer Kurzstellung, wobei die Kontaktflächen nach innen gewölbt verlaufen.
-
15 zeigt
die Untersicht der in 14 dargestellten Gleitsteine.
-
16 zeigt
die Seitenansicht der in 14 dargestellten
Gleitsteine in ihrer Langstellung.
-
17 zeigt
die Untersicht der in 16 dargestellten Gleitsteine.
-
18 zeigt
den Längsschnitt
einer mechanischen Hubventilsteuerung, die einen Schwinghebel mit
einem für
die Veränderung
der Ventilöffnungsdauer
verschiebbaren Gleitstein aufweist, wobei die Kontaktfläche des
Gleitsteins sowohl nach innen als auch nach außen gewölbt ist und die auf- oder ablaufende Bahn
des Nockens eine Hohlkehle aufweist.
-
19 zeigt
den Längsschnitt
einer hydraulischen Hubventilsteuerung, die einen Kipphebel mit einem
für die
Veränderung
der Ventilöffnungsdauer auf
einem Führungszapfen
verstellbar angeordneten Gleitstein aufweist, deren Kontaktfläche sowohl
geradlinig als auch nach innen gewölbt verläuft.
-
20 zeigt
den Längsschnitt
einer hydraulischen Hubventilsteuerung, die einen Kipphebel mit zwei
für die
Veränderung
der Ventilöffnungsdauer
auf einem Führungszapfen
unabhängig
voneinander verstellbaren Gleitsteinen aufweist, wobei deren Kontaktflächen nach
innen gewölbt
verlaufen.
-
21 zeigt
den Längsschnitt
einer mechanischen Hubventilsteuerung gemäß 9 mit einem Ventilspiel-Ausgleichselement,
wobei diese Anordnung des Ventilspiel-Ausgleichselementes auch bei 1, 4 und 6 möglich ist.
-
22 zeigt
den Längsschnitt
einer mechanischen Hubventilsteuerung gemäß 18 mit
einem Ventilspiel-Ausgleichselement, wobei diese Anordnung des Ventilspiel-Ausgleichselementes
auch bei 3 möglich ist
-
23 zeigt
den Längsschnitt
einer hydraulischen Hubventilsteuerung gemäß 19 mit
einem Ventilspiel-Ausgleichselement, wobei diese Anordnung des Ventilspiel-Ausgleichselementes
auch bei 1, 4, 6, 7, 9 und 20 möglich ist.
-
In 1 und 2 ist
eine Hubventilsteuerung dargestellt, durch die der Ventilhub auf
mechanische Weise während
des Betriebes der Kraftmaschine mittels eines Kipphebels 1 in
seiner Länge stufenlos
verändert
werden kann. Der Kipphebel 1 besitzt einen Führungsschaft 2,
auf dem ein Zahnrad 3 aufgeschraubt ist. Durch ein geeignetes
Gewinde, wie es ein Trapez- oder Flachgewinde ist, wird das Zahnrad 3 auf
dem Führungsschaft 2 axial
gehalten, mittels eines Gleitsitzes gelagert und mittels seiner Rotation
auf dem Führungsschaft
axial bewegt. Durch die Verwendung eines Gewindes für den axialen
Halt und den Transport des Zahnrades 3 auf dem Führungsschaft 2 wird
auf einfache Weise die Möglichkeit
einer Feineinstellung für
die Ventilsteuerungen hergestellt. Das Zahnrad 3 besitzt
eine kugelförmige
Oberfläche,
in welche die Verzahnung eingearbeitet ist, so dass auch die Zahnköpfe eine
kugelförmige
Oberfläche
besitzen. Das Zahnrad 3 ist in der Kugelschale eines Führungsschlittens 4 räumlich drehbar
gelagert, wodurch das Drehgelenk für den Kipphebel 1 gebildet
wird. Der Führungsschlitten 4 ist durch
zwei an seinen Außenseiten
befindlichen Führungsstangen 5 etwa
parallel zu der Längsachse
des Führungsschaftes 2 geführt, die
der Führungsschaft 2 bei
geschlossenem Ventil 6 aufweist. Die Führungsstangen 5 sind
an ihren beiden Enden an einem mit der Struktur der Kraftmaschine
verbundenen Halter 7 befestigt und werden jeweils nur halbseitig
von einer Hubventilsteuerung beaufschlagt. Hierdurch können mehrere
Hubventilsteuerungen eng nebeneinander angeordnet werden. Die Führungsstangen 5 können hierbei
ein rundes, rechteckiges, x-förmiges oder
ein zwei Schwalbenschwanzführungen
aufweisendes Profil aufweisen. Für
den Antrieb des Führungsschlittens 4 und
des Zahnrades 3 ist eine im Halter 7 drehbar gelagerte
Steuerwelle 8 angeordnet, die zwei Wellenhalter 9 und 10 des
Führungsschlittens 4 durchläuft, wobei
die Steuerwelle 8 bei dem Wellenhalter 9 in eine
Gewinde-Durchgangsbohrung eingreift und den Wellenhalter 10 mittels
einer Durchgangsbohrung führt.
Zwischen den Wellenhaltern 9 und 10 ist das in
das Zahnrad 3 eingreifende Zahnrad 11 axial gehalten
und längs
verschiebbar sowie drehfest auf der Steuerwelle 8 gelagert,
wobei das Zahnrad 11 in eine oder mehrere Längsnuten
der Steuerwelle 8 eingreift. Die Steuerwelle 8 weist
an einem Ende für
ihren Antrieb ein Schneckenrad 12 auf, das von einer Schneckenwelle 13 angetrieben
wird, wobei die Steuerwelle 8 in der dort befindlichen
Lagerstelle des Halters 7 axial gehalten ist. Um die eine Schwingbewegung
ausführenden
Massen gering zu halten, ist das Zahnrad 3 mit einem möglichst
kleinen Durchmesser und Gewicht auszuführen, wobei es dann erforderlich
werden kann, um für
den Kipphebel 1 den für
seine Schwingbewegung notwendigen Freiraum bereitzustellen, den
Durchmesser des Zahnrades 11 größer als den des Zahnrades 3 festzulegen. Da
für die
Funktion der Hubventilsteuerung der Führungsschlitten 4 in
die Richtung und mit der Geschwindigkeit des auf dem Führungsschaft 2 des Kipphebels 1 sich
bewegenden Zahnrades 3 angetrieben werden muss, besitzt
das Gewinde der Steuerwelle 8 den gleichen Drehsinn wie
das Gewinde auf dem Führungsschaft 2 des
Kipphebels 1, wobei hier die Größe der Gewindesteigungen im
Verhältnis
zu der Größe der Eingriffslinien-Durchmesser
der zugehörigen
Zahnräder 3 und 11 steht.
Für eine
weitere Gewichtsreduzierung der eine Schwingbewegung ausführenden
Teile kann der Führungsschaft 2 des Kipphebels 1 hohl
ausgeführt
sein. Da bei einer Verkleinerung der Ventilhublänge zwischen dem Grundkreis
des Nockens 14 und der zugehörigen Kontaktfläche des
Kipphebels 1 ein größeres Spiel
entsteht als es das beim Ventil 6 vorhandene Spiel ist,
wenn der vom Nocken 14 angetriebene Hebel größer als der
das Ventil 6 antreibende Hebel ist und die Kontaktfläche des
Kipphebels 1 die Druckfläche des Ventiles 6 berührt, wird,
um unkontrollierte Schwingungen und ein seitliches Ausweichen des Kipphebels 1 zu
vermeiden, die Kontaktfläche
des Kipphebels 1 durch eine Federklammer 15 gegen
das Ventil 6 gedrückt.
Hierfür
besitzt das Ventil 6 für
die Befestigung der Federklammer 15 an seinem aus dem Ventilfederteller 16 ragenden
Schaft eine Ringnut, welche die Federklammer 15 umfasst,
wonach die Federklammer 15 mit ihren beiden Schenkeln,
in einem Bogen verlaufend, mittels zwei gegeneinander gerichteten,
rechtwinklig abgebogenen Schenkeln beiderseitig in eine Bohrung
des Kipphebels 1 eingreift oder sich oben auf dem Kipphebel
ablegt. Hierbei kann die Federklammer 15 auch statt des
aus einer halben Windung bestehenden Bogens eine oder mehrere volle
Windungen aufweisen. Das seitliche Verschwenken des Kipphebels 1 kann
auch durch einen oder zwei vor den Stirnseiten des Zahnrades 3 in
der Kugelschale des Führungsschlittens 4 angeordnete Gleitsteinelemente
vermieden werden, wobei die Gleitsteinelemente den Führungsschaft 2 mittels
einer Durchgangsbohrung ohne einen Gewindeeingriff umfassen und
in dem Durchgangsschlitz der Kugelschale des Führungsschlittens 4 seitlich
geführt
werden und hierdurch auch den Kipphebel 1 führen. Hierbei
kann für
eine vereinfachte Herstellung der Gleitsteinelemente eine in die
Kugelschale eingearbeitete schmale zylindrische Fläche eingearbeitet sein,
in welche die Gleitsteinelemente ebenfalls mit einer zylindrischen
Fläche
eingreifen und gleichzeitig durch die hier vorhandenen Randflächen der
zylindrischen Fläche
in der Kugelschale sich selbst und hiermit auch den Kipphebel 1 seitlich
führen.
Weiterhin können
die Stirnflächen
des Zahnrades 3 für
den Kontakt mit den Gleitsteinelementen plan bearbeitet sein. Das
seitliche Verschwenken des Kipphebels 1 kann auch durch
die Anordnung von Bordscheiben, die an beiden Stirnseiten des Nockens 14 oder
durch die Anordnung von Leitschienen, die an beiden Längsseiten
der Kontaktflächen
des Kipphebels 1 angeordnet sind sowie durch eine Kappe
mit Führungsblechen
vermieden werden, die auf dem Schaft des Ventiles 6 aufgesetzt
ist.
-
Durch
die Drehbewegung der Schneckenwelle 13 wird das Schneckenrad 12 und
hiermit auch die Steuerwelle 8 in Drehung versetzt, wobei
die Steuerwelle 8 durch ihre axiale Halterung in dem Halter 7 und
den Gewindeeingriff in dem Wellenhalter 9 des Führungsschlittens 4 den
Führungsschlitten 4 und
hiermit gleichzeitig das Zahnrad 3 mit dem Kipphebel 1 parallel
zu der Längsachse
der Führungsstangen 5 bewegt.
Da das mit der Steuerwelle 8 sich drehende und in das Zahnrad 3 eingreifende
Zahnrad 11 das Zahnrad 3 in Drehung versetzt,
führt das Zahnrad 3 auf
dem Führungsschaft 2,
der durch die Berührung
der Kontaktflächen
des Kipphebels 1 mit dem Nocken 14 drehfest gehalten
ist, eine Schraubbewegung aus, wodurch der Kipphebel 1 entgegengesetzt
zu der Bewegungsrichtung des Führungsschlittens 4 mit
der betragsmäßig gleichen
Geschwindigkeit wie der Führungsschlitten 4 bewegt wird,
so dass hierdurch die Position der auf den Nocken 14 und
auf das Ventil 6 gerichteten Kontaktflächen des Kipphebels 1 weitgehend
erhalten bleibt. Durch die Schraubbewegung des Zahnrades 3 auf dem
Führungsschaft 2 des
Kipphebels 1 werden der von dem Nocken 14 angetriebene
und der das Ventil 6 antreibende Hebel des Kipphebels 1 in
ihrer Länge gegensätzlich verändert. Hierbei
wird der Ventilhub verlängert,
wenn sich der vom Nocken 14 angetriebene Hebelarm verkleinert,
und der Ventilhub wird verkürzt,
wenn sich der vom Nocken 14 angetriebene Hebelarm vergrößert.
-
In 3 ist
eine Hubventilsteuerung dargestellt, durch die der Ventilhub auf
mechanische Weise während
des Betriebes der Kraftmaschine mittels eines Schwinghebels 17 in
seiner Länge
stufenlos verändert
werden kann. Der Schwinghebel 17 besitzt einen Führungsschaft 18,
auf dem ein Zahnrad 19 aufgeschraubt ist. Durch das Gewinde
ist das Zahnrad 19 auf dem Führungsschaft 18 sowohl
axial gehalten als auch gleitgelagert. Das Zahnrad 19 besitzt
eine kugelförmige
Oberfläche
und ist in der Kugelschale eines Führungsschlittens 20 räumlich drehbar
gelagert, wodurch das Drehgelenk für den Schwinghebel 17 gebildet
wird. Der Führungsschlitten 20 ist
durch zwei an seinen Außenseiten
befindlichen Führungsstangen 21 etwa
parallel zu der Längsachse
des Führungsschaftes 18 geführt, die
der Führungsschaft 18 bei
geschlossenem Ventil 22 aufweist. Die Führungsstangen 21 sind
an ihren beiden Enden an einem mit der Struktur der Kraftmaschine
verbundenen Halter 23 befestigt. Das auf dem Führungsschaft 18 befindliche
Zahnrad 19 wird von einem Zahnrad 24 angetrieben,
das auf einer den Führungsschlitten 20 durchlaufenden
Steuerwelle 25 längs
beweglich und drehfest angeordnet ist. Die Steuerwelle 25 durchläuft zwei
Wellenhalter 26 und 27 des Führungsschlittens 20,
wobei die Steuerwelle 25 den Wellenhalter 26 mittels
einer Durchgangsbohrung führt
und bei dem Wellenhalter 27 in eine Gewinde-Durchgangsbohrung
eingreift. Zwischen den beiden Wellenhaltern 26 und 27 ist
das Zahnrad 24 axial gehalten und greift in eine oder mehrere
Längsnuten
der Steuerwelle 25 ein. Die Steuerwelle 25 selbst
ist an ihren beiden Enden in dem Halter 23 drehbar gelagert
und weist an einem Ende für
ihren Antrieb ein Schneckenrad 28 auf, das von der Schneckenwelle 29 angetrieben
wird, wobei die Steuerwelle 25 in der dort befindlichen
Lagerstelle des Halters 23 axial gehalten ist. Während sich
an dem rechten Ende des Schwinghebels 17 die auf das Ventil 22 gerichtete Kontaktfläche befindet,
ist die auf den Nocken 30 gerichtete Kontaktrolle 31 in
einem konstanten Abstand zu dem Ventil 22 angeordnet.
-
Durch
die in Drehung versetzte Steuerwelle 25 bewegt sich der
Führungsschlitten 20 parallel
zu den Führungsstangen 21 und
mit dem Führungsschlitten 20 das
Zahnrad 19, welches das Drehgelenk für den Schwinghebel 17 bildet.
Da das mit der Steuerwelle 25 sich drehende und in das
Zahnrad 19 eingreifende Zahnrad 24 das Zahnrad 19 ebenfalls
in Drehung versetzt, führt
das Zahnrad 19 auf dem Führungsschaft 18 des
Schwinghebels 17 eine Schraubbewegung aus, wodurch der
Schwinghebel 17 entgegengesetzt zu der Bewegungsrichtung
des Führungsschlittens 20 mit
der betragsmäßig gleichen Geschwindigkeit
wie der Führungsschlitten 20 bewegt
wird, so dass bei dem Schwinghebel 17 die Position seiner
auf den Nocken 30 oder die Hubpumpe gerichteten Kontaktrolle 31 und
die seiner auf das Ventil 22 gerichteten Kontaktfläche weitgehend
erhalten bleibt. Wenn sich das Zahnrad 19 während eines
Verstellvorganges auf dem Führungsschaft 18 des
Schwinghebels 17 in die Richtung der Kontaktrolle 31 bewegt,
wird der Ventilhub verlängert,
wobei sich der Ventilhub verkürzt,
wenn sich das Zahnrad 19 von der Kontaktrolle 31 entfernt.
-
In 4 und 5 ist
eine Hubventilsteuerung dargestellt, durch die der Ventilhub auf
mechanische Weise während
des Betriebes der Kraftmaschine mittels eines Kipphebels 32 in
seiner Länge stufenlos
verändert
werden kann. Der Kipphebel 32 besitzt einen Führungsschaft 33 auf
dem ein Zahnrad 34 aufgeschraubt ist. Durch das Gewinde
wird das Zahnrad 34 auf dem Führungsschaft 33 sowohl
axial gehalten als auch mittels eines Gleitsitzes gelagert. Das
Zahnrad 34 ist von einem das Drehgelenk für den Kipphebel 32 bildenden,
horizontalen Rahmen 35 umschlossen, wobei der Rahmen 35 vor
beiden Stirnseiten des Zahnrades 34 mittels einer Hülse 36 auf
dem Führungsschaft 33 ohne
einen Gewindeeingriff längs
geführt
und durch einen beiderseitigen Kontakt mit dem Zahnrad 34 in
axialer Richtung gehalten ist. An beiden Längsseiten des Rahmens 35 ist
je ein Achsschenkel 37 eingespannt angeordnet, wobei die
Achsschenkel 37 in am Führungsschlitten 38 befestigten
Halterungen 39 drehbar gelagert sind. Die gemeinsame Längsachse
der Achsschenkel 37 durchläuft die mittlere Querschnittsebene
des Zahnrades 34 und schneidet hierbei die Längsachse
des Führungsschaftes 33.
Die Längsachse
der Achsschenkel 37 kann hierbei auch über oder unter der Längsachse
des Führungsschaftes 33 angeordnet werden,
wobei sich hierdurch der Eingriff zwischen dem Zahnrad 34 und
dem Zahnrad 40 und die Schwingbewegung des Kipphebels 32 verändern. Um
ein Verdrehen des Kipphebels 32 um seine Längsachse
zu verhindern, können
in den Führungsschaft 33 eine
oder mehrere Längsnuten
eingebracht werden, in die in den Hülsen 36 des Rahmens 35 angeordnete
Zapfen oder Passfedern eingreifen. Die übrige Ausführung des Führungsschlittens 38,
der Antrieb des Zahnrades 34 mit seinen zugehörigen Komponenten
sowie die sich hieraus ergebenden Bewegungsabläufe der Ventilsteuerung sind
der Beschreibung von 1 und 2 zu entnehmen.
-
In
Anlehnung an 3 können auch Hubventilsteuerungen
mit einem Schwinghebel hergestellt werden, die ein rahmenförmiges Drehgelenk aufweisen.
-
In 6 ist
eine Hubventilsteuerung dargestellt, durch die der Ventilhub auf
mechanische Weise während
des Betriebes der Kraftmaschine mittels eines Kipphebels 41 in
seiner Länge
stufenlos verändert
werden kann. Der Kipphebel 41 besitzt einen Führungsschaft 42,
auf dem ein als Drehgelenk für den
Kipphebel 41 dienendes Gleichlauf-Festgelenk 43 angeordnet
ist, wobei der Innenring 44 des Gleichlauf-Festgelenkes 43 auf
dem Führungsschaft 42 des Kipphebels 41 aufgeschraubt
ist. Der Außenring 45 ist
an seinen beiden Enden in einem Führungsschlitten 46 drehbar
gelagert, wobei die Drehachse des Außenrings 45 in der
Draufsicht in der Längsachse des
Kipphebels 41 liegt, während
die Drehachse des Außenrings 45 in
der Seitenansicht dann in der Drehachse des Kipphebels 41 liegt,
wenn der Kipphebel 41 die Mittelstellung seiner Schwingbewegung
bei dem längsten
Ventilhub oder bei dem Ventilhub eingenommen hat, der bei dem meist
genutzten Betriebsbereich der Kraftmaschine eingestellt ist. Hierdurch
wird zum einen der anzuordnende Ausgleichswinkel im Gleichlauf-Festgelenk 43 und
zum anderen der Außendurchmesser
des Gleichlauf-Festgelenkes 43 gering gehalten. Der Außenring 45 besitzt
an seinem Außenumfang
eine Kegelradverzahnung, in die für den Antrieb des Gleichlauf-Festgelenkes 43 ein Zahnrad 47 eingreift,
das im Führungsschlitten 46 gelagert
ist. Um ein seitliches Ausschwenken des Kipphebels 41 zu
verhindern, ist der Kipphebel 41 über eine Federklammer 48 mit
dem Ventil 49 verbunden. Die übrige Ausführung des Führungsschlittens 46, der
Antrieb des Festgelenkes durch das Zahnrad 47 mit seinen
zugehörigen
Komponenten sowie die sich hieraus ergebenden Bewegungsabläufe der
Hubventilsteuerung sind der Beschreibung von 1 und 2 zu
entnehmen.
-
In
Anlehnung an 3 können auch Hubventilsteuerungen
mit einem Schwinghebel hergestellt werden, die ein aus einem Gleichlauf-Festgelenk
gebildetes Drehgelenk besitzen, das in einem Führungsschlitten geführt ist.
-
Anstelle
der Gleichlauf- Festgelenke gemäß 6-9 können auch
doppelt wirkende Kardangelenke in Raum sparender Bauweise eingesetzt werden.
-
In 7 und 8 ist eine Hubventilsteuerung dargestellt,
durch die der Ventilhub auf hydraulische Weise während des Betriebes der Kraftmaschine
mittels eines Kipphebels 51 in seiner Länge stufenlos verändert werden
kann. Der Kipphebel 51 ist als Kolbenstange ausgeführt und
besitzt etwa mittig einen Kolben 52, der beiderseitig von
einem geschlossenen Zylinder 53 umgeben ist. Der Zylinder 53 ist
an seinen beiden Enden durch abdichtende Deckel 54 verschlossen,
wodurch der Zylinder 53 auf dem Kipphebel 51 längs geführt ist.
An dem Mantel des Zylinders 53 sind beiderseitig Achsschenkel 55 eingespannt
angeordnet, die eine gemeinsame Längsachse besitzen, welche die
Längsachse
des Kipphebels 51 schneidet. Die Längsachse der Achsschenkel 55 kann
auch derart angeordnet werden, dass diese über oder unter der Längsachse
des Kipphebels 51 verläuft. Über dem
Kipphebel 51 ist eine als Kolbenstange ausgebildete Führungsstange 56 angeordnet, die
etwa mittig einen Kolben 57 aufweist, der beiderseitig
von einem als Führungsschlitten
für den
Kipphebel 51 dienenden Zylinder 58 umschlossen
ist. Der Zylinder 58 ist an seinen beiden Enden durch abdichtende
Deckel 59 verschlossen, wodurch der Zylinder 58 auf
der Führungsstange 56 längs geführt ist.
Die Führungsstange 56 ist
an ihren beiden Enden an einem mit der Struktur der Kraftmaschine
verbundenen Halter 60 befestigt. An dem Mantel des Zylinders 58 sind
Achshalter 61 angeordnet, in denen die Achsschenkel 55 des
Zylinders 53 drehbar gelagert sind, wodurch das Drehgelenk
für den
Kipphebel 51 gebildet wird. Über der Führungsstange 56 ist
eine weitere Führungsstange 62 an
ihren beiden Enden an dem mit der Kraftmaschine verbundenen Halter 60 befestigt,
in die beiderseitig an dem Mantel des Zylinders 58 befestigte
Gleitarme 63 eingreifen, wodurch eine Drehbewegung des
Zylinders 58 um die Führungsstange 56 verhindert
wird. Die Längsachsen
der beiden Führungsstangen 56 und 62 verlaufen
etwa parallel zu der Längsachse
des Kipphebels 51, die der Kipphebel 51 bei geschlossenem
Ventil 64 aufweist. Durch die in den Zylindern 53 und 58 befindlichen Kolben 52 und 57 werden
in den Zylindern 53 und 58 jeweils zwei Arbeitsräume hergestellt.
Durch eine gleichzeitige Beschickung jeweils eines an einem einander
gleichgerichteten Ende befindlichen Arbeitsraumes der beiden Zylinder 53 und 58 werden die
zwei für
eine Veränderung
der Ventilhublänge
benötigten überlagerten
Bewegungen erzeugt. In vorteilhafter Weise besitzen die Zylinder 53 und 58 die gleiche
Bohrung, wodurch die jeweils beaufschlagten Arbeitsräume mit
einer gleichen Menge des Arbeitsmittels beschickt werden können. Es
wird die Ventilhublänge
verlängert,
wenn das Arbeitsmittel in die Arbeitsräume 65 und 67 gleichzeitig
gedrückt
wird, wodurch das Arbeitsmittel aus den Arbeitsräumen 66 und 68 gedrückt wird.
Hierbei bewegt sich der Zylinder 58 auf der Führungsstange 56 mit
dem angekoppelten Zylinder 53 nach links und der im Zylinder 53 verschiebbare
Kipphebel 51 mit gleicher Geschwindigkeit nach rechts,
wodurch der Kipphebel 51 die Position seiner auf den Nocken 69 und
auf das Ventil 64 gerichteten Kontaktflächen weitgehend beibehält, der
vom Nocken 69 angetriebene Hebel sich verkürzt und
der das Ventil 64 antreibende Hebel sich verlängert. Die
Ventilhublänge
wird verkürzt,
wenn das Arbeitsmittel in die Arbeitsräume 66 und 68 gleichzeitig gedrückt wird,
wodurch das Arbeitsmittel aus den Arbeitsräumen 65 und 67 gedrückt wird.
Hierbei bewegt sich der Zylinder 58 auf der Führungsstange 56 mit dem
angekoppelten Zylinder 53 nach rechts und der im Zylinder 53 verschiebbare
Kipphebel 51 mit gleicher Geschwindigkeit nach links, wodurch
der Kipphebel 51 die Position seiner auf den Nocken 69 und auf
das Ventil 64 gerichteten Kontaktflächen weitgehend beibehält, der
vom Nocken 69 angetriebene Hebel sich verlängert und
der das Ventil 64 antreibende Hebel sich verkleinert. Das
Arbeitsmittel strömt
in einen oder aus einem der beiden Arbeitsräume 65 und 66 des
Zylinders 58 von beiden Enden der Führungsstange 56 jeweils
durch eine Längsbohrung,
wobei beiderseitig, in einem geringen Abstand zu dem Kolben 57 in
der Führungsstange 56 Querbohrungen
eingebracht sind, über
die das Arbeitsmittel aus den Längsbohrungen
der Führungsstange 56 in
den einen und aus dem anderen Arbeitsraum 65 oder 66 strömt. Bei
den Arbeitsräumen 67 und 68 des Zylinders 53 strömt das Arbeitsmittel
beiderseitig über
Schläuche 70 in
jeweils eine Längsbohrung
der beiden Achsschenkel 55. Hiernach strömt das Arbeitsmittel
jeweils über
eine mit der Längsbohrung der
Achsschenkel 55 in Verbindung stehende Querbohrung, die
eine abgedichtete Gleitlagerbuchse durchläuft, wodurch eine hydraulische
Drehverbindung hergestellt wird, in einen am oder im Mantel des Zylinders 53 angeordneten
Kanal und werter in das äußere Ende
des jeweiligen Arbeitsraumes 67 oder 68 über eine
Querbohrung. Die Beschickung der Arbeitsräume 65 bis 68 erfolgt über synchron
angetriebene Kolbenpumpen, wobei für jeden Arbeitsraum 65 bis 68 eine
eigene Kolbenpumpe vorgesehen ist. Wird in die Arbeitsräume 65 und 67 das
Arbeitsmittel von zwei separaten Kolbenpumpen hineingedrückt, wird
gleichzeitig das Arbeitsmittel aus den Arbeitsräumen 66 und 68 ebenfalls
von zwei separaten Kolbenpumpen herausgesaugt. Hierbei kann das
hydraulische System aus dem Schmierkreislauf der Kraftmaschine gespeist
und mit Druck beaufschlagt werden. Durch in den Arbeitsräumen 65 bis 68 angeordnete
oder in anderer Weise parallel zu den Zylindern 53 und 58 befestigte
Federn, die eine Kraft auf die Zylinder 53 und 58 ausüben, kann
bei einem Ausfall des hydraulischen Systems eine Positionierung der
Hubventilsteuerung in der Weise erfolgen, dass ein Betrieb der Kraftmaschine
in einem annehmbaren Betriebsbereich möglich ist.
-
Durch
eine in Anlehnung an die 3 erfolgende Anordnung der entsprechenden
Komponenten können
auch hydraulische Hubventilsteuerungen mit Schwinghebeln hergestellt
werden.
-
In 9 und 10 ist
eine Hubventilsteuerung dargestellt, durch die während des Betriebes der Kraftmaschine
mittels eines Kipphebels 71 auf mechanische Weise der Ventilhub
und die Ventilöffnungsdauer
in ihrer Länge
stufenlos verändert
werden können.
Die Gestaltung der Hubventilsteuerung bezieht sich grundsätzlich auf
die Hubventilsteuerung der 1 und 2.
In einer Abweichung hiervon ist das auf dem Führungsschaft 72 des
Kipphebels 71 aufgeschraubte und das Drehgelenk für den Kipphebel 71 bildende
Zahnrad 73 mit einer zu dem Nocken 74 gerichteten
Hülse 75 fest
verbunden, wobei die Hülse 75 auf
dem an dem Führungsschaft 72 des
Kipphebels 71 befestigten Führungszapfen 76 drehbar
und längs
beweglich gelagert ist. Die Hülse 75 weist
auf ihrem Außenumfang
zwei im Hinblick auf den Durchmesser und auf die Steigung verschiedenartige
Gewinde auf. Aus Montagegründen
ist der Durchmesser des äußeren Gewindes
kleiner als der des anschließenden,
zum Zahnrad 73 weisenden Gewindes. Auf jedem der beiden
Gewinde ist ein eine Kontaktfläche
für den
Nocken 74 aufweisender Gleitstein 77 und 78 aufgeschraubt,
wobei die Gleitsteine 77 und 78 durch den Kontakt
mit dem Nocken 74 drehfest gehalten sind. Durch die Formgebung
der Gleitsteine 77 und 78 und ihrer Längsbewegung
auf der Hülse 75 werden
während
der Drehbewegung der durch das Zahnrades 73 angetriebenen
Hülse 75 die Öffnungs-
und Schließpunkte
des Ventiles 79 und hierdurch seine Öffnungsdauer stufenlos verändert. Hierbei
ist die Steigung der Gewinde derart festgelegt, dass beide Gleitsteine 77 und 78 entsprechend der
Drehrichtung der Hülse 75 zum
einen sich der Eingriffslinie des Nockens 74 nähern und
zum anderen sich von ihr entfernen. Der Bewegungsablauf der Gleitsteine 77 und 78 sollte
derart festgelegt sein, dass sich während einer Hubverkürzung die Öffnungsdauer
des Ventiles 79 gleichzeitig verkürzt und sich während einer
Hubverlängerung
die Öffnungsdauer
des Ventiles 79 gleichzeitig verlängert. Die Gleitsteine 77 und 78,
bei denen die Kontaktflächen nach
innen gewölbt
sind, müssen
sich demnach voneinander entfernen, wenn sich die Ventilöffnungsdauer
verkürzt
und sich einander annähern,
wenn die Ventilöffnungsdauer
sich verlängern
soll. Für
eine Reduzierung des Bauraumes und des Gewichtes sollte der Verstellweg
der Gleitsteine 77 und 78 auf der Hülse 75 kleiner
sein als der Verstellweg des Führungsschlittens 80,
den das Zahnrad 73 mit der Hülse 75 zusammen mit
dem Führungsschlitten 80 ausführt, wobei
das Zahnrad 73 mit der Hülse 75 diesen Verfahrweg
auf dem Führungsschaft 72 in
gleicher Länge
und Richtung ausführt.
Hierfür
weisen die Gewinde der Hülse 75 den
Drehsinn des auf dem Führungsschaft 72 angeordneten
Gewindes auf. Für die
Errechnung der Gewindesteigungen der Gleitsteine 77 und 78 wird
die Gewindesteigung des Zahnrades 73 entsprechend seiner
Bezugsteilnummer mit P 73, die der Gleitsteine 77 und 78 entsprechend
ihrer Bezugsteilnummer mit P 77 und P 78 bezeichnet. Der vorhandene
Verstellweg des Zahnrades 73 wird mit S 73 und für die Gleitsteine 77 und 78 wird
der Verstellweg mit S 77 und S 78 bezeichnet. Wird der Hub des Ventiles 79 verkürzt, bewegt
sich das Zahnrad 73 mit der Hülse 75 nach rechts,
wobei, um hierbei die Ventilöffnungszeit
gleichzeitig zu verkürzen,
sich der Gleitstein 77 von dem Zahnrad 73 entfernt
und sich der Gleitstein 78 dem Zahnrad 73 annähern muss. Um
diese Bewegungsabläufe
der Gleitsteine 77 und 78 zu erzielen, muss die
Gewindesteigung des Gleitsteins 77 größer und die des Gleitsteins 78 kleiner
als die Gewindesteigung des Zahnrades 73 sein. Zum besserem
Verständnis
sei bemerkt, dass ein durch die Berührung mit dem Nocken 74 unverdrehbar
gehaltener Gleitstein, der auf der Hülse 75 eine konstante
Position zu dem Nocken 74 während des Verstellvorgangs
einhalten soll, wenn der Kipphebel im Ruhezustand ist, die Gewindesteigung
und den Drehsinn des Gewindes von dem Zahnrad 73 aufweisen
muss, und ein Gleitstein, der zu dem Zahnrad 73 einen konstanten
Abstand während
des Verstellvorganges einhalten soll, theoretisch eine Gewindesteigung
mit dem Wert null aufweisen also mit der Hülse fest verbunden sein muss.
Soll sich ein Gleitstein mit der Geschwindigkeit des Zahnrades 73 in
entgegengesetzter Richtung auf der Hülse 75 bewegen, muss dieser
die doppelte Gewindesteigung mit dem Drehsinn des Gewindes von dem
Zahnrad 73 aufweisen. Für
die Bestimmung der Gewindesteigungen der Gleitsteine 77 und 78 muss
die Lange ihres Verstellweges festgelegt und, da dieser aus konstruktiven Gründen kleiner
als der Verstellweg des Zahnrades 73 sein sollte, hieraus
für den
Gleitstein 77 der Verkürzungsfaktor:
I
77 = S 77/S 73
und für
den Gleitstein 78 der Verkürzungsfaktor
I 78 = S
78/S 73 ermittelt werden.
-
Somit
ist die Gewindesteigung für
den Gleitstein 77:
P 77 = P 73 + P 73 × I 77
oder
P 77 = P 73 × (1
+ I 77)
und für
den Gleitstein 78:
P 78 = P 73 – P 73 × I 78
oder P78 = P73 × (1 – I 78)
-
Wird
für die
Gleitsteine 77 und 78 ein größerer Verstellweg als der des
Zahnrades 73 ausgewählt,
ergibt sich bei der Gewindesteigung P 78 ein negativer Wert. Dieses
bedeutet, dass hier ein Gewinde mit der errechneten Steigung aber
mit einem Drehsinn angeordnet werden muss, der entgegengesetzt zu
dem des bei dem Zahnrad 73 vorhandenen Gewindes ist. Bei
Gleitsteinen mit nach außen
gewölbten
Kontaktflächen
sind die errechneten Gewindesteigungen in umgekehrter Reihenfolge
anzuordnen, da diese Gleitsteine eine zu den Gleitsteinen 77 und 78 entgegengesetzte
Bewegungsrichtung aufweisen müssen,
um mit der Veränderung
des Ventilhubes eine gleichgerichtete Veränderung der Ventilöffnungsdauer
zu bewirken. Bei sich ergebenden großen Gewindesteigungen sollten
mehrgängige
Gewinde eingesetzt werden. Um zwischen den Gleitsteinen 77 und 78 für den Nocken 74 einen
stoßfreien Übergang
in allen Verstellpositionen zu gewährleisten, besitzt der Gleitstein 77 einen
inneren und der Gleitstein 78 zwei äußere Finger, die ineinander
eingreifen.
-
11 ist
die Untersicht einer Gruppe von Gleitsteinen 81 und 82 in
ihrer Mittelstellung dargestellt, die gemeinsam von einem Nocken
beaufschlagt werden und durch ihre Längsbewegung und durch den hierbei
in seiner Länge
veränderten
Nockeneingriff die Ventilöffnungsdauer
verändern.
Hierbei ist ein mittiger Gleitstein 81 mit geradliniger
Gleitfläche
und rechteckiger Form angeordnet, in die zwei Gleitsteine 82 mittels
einer Gabel beiderseitig eingreifen, wobei die zwei Gleitsteine 82 eine
nach innen gewölbte
Kontaktfläche
besitzen.
-
In 12 ist
die Untersicht einer Gruppe von Gleitsteinen 83 und 84 in
ihrer Mittelstellung dargestellt, die gemeinsam von einem Nocken
beaufschlagt werden und durch ihre Längsbewegung die Ventilöffnungsdauer
verändern.
Hierbei sind zwei Gleitsteine 83 mit geradliniger Kontaktfläche und rechteckiger
Form parallel zueinander derart angeordnet, dass zwischen ihnen
ein Freiraum vorhanden ist. in diesen Freiraum greifen beiderseitig
zwei Gleitsteine 84 mittels einer Nase ein, wobei die Gleitsteine 84 nach
innen gewölbte
Kontaktflächen
besitzen.
-
In 13 ist
die Untersicht von zwei ineinander eingreifenden Gleitsteinen 85 und 86 in
ihrer Mittelstellung dargestellt, die gemeinsam von einem Nocken
beaufschlagt werden und durch ihre Längsbewegung die Ventilöffnungsdauer
verändern.
Hierbei besitzt der Gleitstein 85 eine angespitzte Form
und der Gleitstein 86 eine für den beiderseitigen Eingriff erforderliche
v-förmige
Ausnehmung, wobei die Gleitsteine 85 und 86 eine
nach innen gewölbte
Kontaktfläche
besitzen.
-
In 14 ist
die Seitenansicht zweier auf einem Schaft 87 spiegelbildlich
zueinander angeordneter Gleitsteine 88 und 89 in
ihrer Engstellung dargestellt. Die Symmetrieachse des Nockens 90 besitzt etwa
eine waagerechte Lage, wobei der Nocken 90 bei einer Drehung
im Uhrzeigersinn den Öffnungspunkt
und bei einer Drehung gegen den Uhrzeigersinn den Schließpunkt des
Ventiles erreicht hat.
-
In 15 ist
die Untersicht der Gleitsteine 88 und 89 in ihrer
Engstellung dargestellt, wobei hier ein mehrfacher Zahneingriff
vorgesehen ist
-
In 16 ist
die Seitenansicht der in 14 dargestellten
Gleitsteine 88 und 89 in ihrer Weitstellung dargestellt.
Der Nocken 90 ist hier gegenüber seiner in 14 dargestellten
Position um den Winkel VÖ verdreht.
Bei einer Drehung des Nockens 90 im Uhrzeigersinn ist hier
der Öffnungspunkt
des Ventiles gegenüber
dem der 14 um den Winkel VÖ auf "spät" verstellt. Bei einer
Drehung des Nockens 90 gegen den Uhrzeigersinn ist hier
der Schließpunkt des
Ventiles gegenüber
der 14 um den Winkel VS auf "früh" verstellt.
-
In 17 ist
die Untersicht der Gleitsteine 88 und 89 in ihrer
Weitstellung dargestellt.
-
Da
die beiden Gleitsteine 88 und 89 zum einen auf
einem Kipp- oder Schwinghebel mit einem verschiebbaren Drehgelenk
und zum anderen mit einem einander unterschiedlichen Abstand zu
der Drehachse des verschiebbaren Drehgelenks angeordnet sind, kann
eine symmetrische Öffnungs-
und Schließkurve
für das
Ventil zum einen nur für
einen Verstellpunkt und zum anderen nur dadurch erzielt werden,
dass bei den Gleitsteinen 88 und 89 einander unterschiedliche
Wölbungen
bei ihren Kontaktflächen
angeordnet werden und ein asymmetrischer Nocken eingesetzt wird.
Bei Zweitaktmotoren, bei denen die Nockenwelle mit der Drehzahl
der Kurbelwelle rotiert, ist in der 16 gegenüber der 14 die maximal
verkürzte
Ventilöffnungsdauer
um den Drehwinkel = VÖ +
VS bezogen auf den Kurbelwellenwinkel verkürzt. Da bei Viertaktmotoren
die Nockenwelle mit der halben Drehzahl der Kurbelwelle rotiert,
ist in der 16 gegenüber der 14 die
maximal verkürzte
Ventilöffnungsdauer
um den Drehwinkel = 2 × (VÖ + VS) bezogen
auf den Kurbelwellenwinkel verkürzt.
Bei Gleitsteinen mit nach außen
gewölbter Kontaktfläche ist
der mögliche
Verstellweg sehr gering, da die bei den Gleitsteinen für das Verstellen
in die Weitstellung notwendigen geradlinigen und sich überlappenden
Kontaktflächen
in der Engstellung die nach außen
gewölbten
Kontaktflächen überragen können. Eine
in die auf- und ablaufende Bahn des Nockens 90 eingearbeitete
Hohlkehle vergrößert den für die Veränderung
der Ventilöffnungsdauer
notwendigen Drehwinkel.
-
In 18 ist
eine Hubventilsteuerung dargestellt, durch die während des Betriebes der Kraftmaschine
mittels eines Schwinghebels 91 auf mechanische Weise der
Ventilhub und die Ventilöffnungsdauer
in ihrer Länge
stufenlos verändert
werden können. Die
Gestaltung der Hubventilsteuerung bezieht sich grundsätzlich auf
die Hubventilsteuerung der 3. In einer
Abweichung hiervon ist das Zahnrad 92, welches auf dem
Führungsschaft 93 des
Schwinghebels 91 aufgeschraubt ist und das Drehgelenk für den Schwinghebel 91 bildet
mit einer zu dem Nocken 94 gerichteten Hülse 95 fest
verbunden, wobei die Hülse 95 auf
dem Schwinghebel 91 drehbar und längs beweglich gelagert ist.
Auf der Hülse 95 ist
der Gleitstein 96 aufgeschraubt, der eine sowohl nach innen als
auch nach außen
eine gewölbte
Kontaktfläche aufweist.
Der Nocken 94 besitzt auf seiner auf- oder ablaufenden
Bahn eine Hohlkehle. Der Gleitstein 96 ist durch den Kontakt
mit dem Nocken 94 drehfest gehalten und bewegt sich während eines
Verstellvorganges durch den Gewindeeingriff in die hierbei rotierende
Hülse 95 in
axialer Richtung auf dem Schwinghebel 91. Hierdurch wird
die Öffnungsdauer
des Ventiles 97 stufenlos verändert. Auf der Hülse 95 können auch,
wie in 9 und 10 dargestellt, bei einer entsprechenden
Anordnung der Gewinde zwei gegenläufig sich bewegende Gleitsteine
angeordnet werden.
-
In 19 ist
eine Hubventilsteuerung dargestellt, durch die während des Betriebes der Kraftmaschine
mittels eines Kipphebels 98 auf hydraulische Weise der
Ventilhub und die Ventilöffnungsdauer
in ihrer Länge
stufenlos verändert
werden können.
Die Gestaltung der Hubventilsteuerung bezieht sich grundsätzlich auf
die Hubventilsteuerung der 7 und 8. In einer Abweichung hiervon ist der
Zylinder 99 über
eine an seinem Deckel 100 angeordnete Drehverbindung 101 mit
der Hülse 102 verbunden, die
ihrerseits an einem Gleitstein 103 befestigt ist, wobei
der Gleitstein 103 auf einem mit dem Kipphebel 98 verbundenen
Führungszapfen 104 drehbar und
längs verschiebbar
gelagert ist. Die Drehverbindung 101 ist erforderlich,
wenn der Deckel 100 mit dem Zylinder 99 verschraubt
ist, um die Kontaktfläche
des Gleitsteines 103 auf den Nocken 105 ausrichten
zu können.
Während
eines Verstellvorganges führt
der über
die Hülse 102 an
den Zylinder 99 gekoppelte Gleitstein 103 in axialer
Richtung auf dem Führungszapfen 104 des
Kipphebels 98 eine Längsbewegung
aus, wodurch entsprechend der vom Nocken 105 beaufschlagten
Wölbung
der Kontaktfläche des
Gleitsteines 103 die Öffnungsdauer
des Ventiles 106 verändert
wird. Die Kontaktfläche
des Gleitsteines 103 verläuft sowohl geradlinig als auch
nach innen gewölbt.
-
In 20 ist
eine Hubventilsteuerung dargestellt, durch die während des Betriebes der Kraftmaschine
mittels eines Kipphebels 107 auf hydraulische Weise der
Ventilhub und die Ventilöffnungsdauer
in ihrer Länge
stufenlos verändert
werden können.
Die Gestaltung der Hubventilsteuerungen bezieht sich grundsätzlich auf
die Hubventilsteuerung der 7 und 8. In einer Abweichung hiervon besitzt
der Kipphebel 107 anstelle der auf den Nocken 108 gerichteten
Kontaktfläche
einen Führungszapfen 109,
auf dem zwei Gleitsteine 110 und 111 längsbeweglich
angeordnet sind, die nach innen gewölbte, auf den Nocken 108 gerichtete
Kontaktflächen
besitzen. Die Gleitsteine 110 und 111 sind mit
jeweils einem Zylinder 112 integriert, der mittels an seinen
Enden angeordneter, abdichtender Deckel 113 die Gleitsteine 110 und 111 auf
dem Führungszapfen 109 führt. Die beiden
Zylinder 112 umschließen
jeweils einen fest auf dem Führungszapfen 109 angeordneten
Kolben 114, wodurch in jedem Zylinder 112 zwei
Arbeitsräume
gebildet werden. Entsprechend der vom Steuergerät geforderten Bewegungen wird über Pumpen
jeweils in einen Arbeitsraum eines Zylinders 112 das Arbeitsmittel
gedrückt
und aus dem jeweils anderen Arbeitsraum des gleichen Zylinders 112 das
dort befindliche Arbeitsmittel herausgesaugt. Hierdurch können die Öffnungs-
und die Schließpunkte
und hiermit auch die Öffnungsdauer
des Ventiles 115 individuell gesteuert werden. Das Arbeitsmittel
wird von den Pumpen über
Schläuche
zu den an dem Drehgelenk des Zylinders 116 angeordneten
hydraulischen Drehverbindungen und werter über Rohrleitungen zu einem
an dem Kipphebel 107 befestigten Verteiler 117 geleitet,
der das Arbeitsmittel in die in dem Führungszapfen 109 eingebrachten
Längsbohrungen
einleitet, wonach das Arbeitsmittel mittels in der Nähe der Kolben 114 angeordneter
Querbohrungen in die entsprechenden Arbeitsräume gelangt.
-
In 21 ist
die Hubventilsteuerung der 9 und 10 mit
einem Ventilspiel-Ausgleichselement 118 dargestellt, wobei
die hier dargestellte Einrichtung auch bei den 1, 4 und 6 angeordnet
werden kann. Das Ventilspiel-Ausgleichselement 118 ist
in dem Zylinderkopf 119 eingeschraubt, das im Gegensatz
zu den meist verwendeten Ventilspiel-Ausgleichselementen eine Zugkraft erzeugt.
Hierdurch wird über
ein Kugelgelenk 120 oder Drehgelenk der Halter 121 nach
unten gezogen. Der Halter 121 kann mittels der an den Führungsstangen 122 befestigten
Gelenkköpfe 123,
die auf der Schneckenwelle 124 drehbar gelagert sind, die für den Ventilspielausgleich
erforderlichen Schwenkbewegungen ausführen. Durch die von dem Ventilspiel-Ausgleichselement
auf den Halter 121 ausgeübte Zugkraft wird der Kipphebel 125 von
dem Halter 121 über
den Führungsschlitten 126 und
das als Drehgelenk für
den Kipphebel 125 ausgebildete Zahnrad 127 nach
unten gezogen, wodurch ein spielfreier Kontakt zwischen dem Kipphebel 125 und
dem Ventil 128 bzw. der Einspritzpumpe sowie zwischen dem
Nocken 129 und den Gleitsteinen 130 und 131 herbeigeführt wird.
-
In 22 ist
eine Hubventilsteuerung der 18 mit
einem Ventilspiel-Ausgleichselement 132 dargestellt, wobei
die hier dargestellte Einrichtung auch bei der 3 eingesetzt
werden kann. Das Ventilspiel-Ausgleichselement 132 ist
in dem Zylinderkopf 133 angeordnet, wobei das Ventilspiel-Ausgleichselement 132 eine
Druckkraft auf den Halter 134 ausübt. Hierdurch wird der Halter 134 über ein Kugelgelenk 135 oder
Drehgelenk nach oben gedrückt.
Der Halter 134 kann mittels seiner an der Grundplatte 136 des
Halters 134 befestigter Gelenkköpfe 137, die auf der
Schneckenwelle 138 drehbar gelagert sind, die für den Ventilspielausgleich
erforderlichen Schwenkbewegungen ausführen. Durch die von dem Ventilspiel-Ausgleichselement 132 auf den
Halter 134 ausgeübte
Druckkraft wird der Schwinghebel 139 durch den Halter 134 über den Führungsschlitten 140 und
das als Drehgelenk für den
Schwinghebel 139 ausgebildete Zahnrad 141 nach
oben gedrückt,
wodurch ein spielfreier Kontakt zwischen dem Schwinghebel 139 und
dem Ventil 142 sowie zwischen dem Nocken 143 und
dem Gleitstein 144 herbeigeführt wird.
-
In 23 ist
die Hubventilsteuerung der 19 mit
einem Ventilspiel-Ausgleichselement 145 dargestellt, wobei
die hier dargestellte Einrichtung auch bei der 1, 4, 6, 7, 9 und 20 eingesetzt
werden kann. Hierbei ist das Ventilspiel-Ausgleichselement 145 in
dem Zylinderkopf 146 eingeschraubt, wobei das Ventilspiel-Ausgleichselement 145 eine
Zugkraft erzeugt, die über
ein Kugelgelenk 147 oder ein Drehgelenk den Halter 148 nach
unten zieht. Der Halter 148 ist durch zwei oder mehrere
im Zylinderkopf 146 eingeschraubte Kugelgelenke 149,
alternativ auch durch eine hier befestigte Achse oder ein Scharnier
verschwenkbar gelagert, wobei die hier erforderliche nach unten
gerichtete Schwenkbewegung des Halters 148 um eine Drehachse
erfolgt, die parallel zu der Drehachse des Kipphebels 150 verläuft. Durch
die nach unten erfolgende Schwenkbewegung des Halters 148 wird
der Kipphebel 150 durch den Halter 148 über die
Führungsstange 151 und
die über
ein Drehgelenk miteinander verbundenen Zylinder 152 und 153 nach
unten gedrückt, wodurch
ein spielfreier Kontakt zwischen dem Ventil 154 und der
Kontaktfläche
des Kipphebels 150 sowie zwischen dem Nocken 155 und
dem Gleitstein 156 hergestellt wird. Bei der Anordnung
eines Schwinghebels ist ein eine Druckkraft erzeugendes Ventilspiel-Ausgleichselement
vorzusehen, da hier der Nocken oberhalb des Schwinghebels angeordnet
ist.