DE2110607C - Hydraulisches Antriebssystem für periodisch bewegte Steuerteile von Kraftmaschinen - Google Patents

Description

Antriebssystem mündet in den Antriebszylinder innerhalb der innersten Extremstellung des Geberkolbens eine Zuführungsleitung über ein nach innen öffnendes Rückschlagventil, welche Leitung beispielsweise mit dem Schmierölkreislauf der Kraftmaschine in Verbindung steht.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein hydraulisches Antriebssystem der eingangs näher bezeichneten Art, bei der Antriebszylinder und Betätigungszylinder in ständiger gegenseitiger Verbindung stehen, so weiterzubilden, daß einerseits unabhängig davon, ob der Geberkolben stets seine äußere Extremstellung erreicht, das hydraulische Gestänge zwischen Geberkolben und Antriebskolben ausreichend mit Flüssigkeit gefüllt ist, daß andererseits die ständige Betätigung von mechanischen Ventilen weitgehend vermieden wird, wobei gleichzeitig die Möglichkeit geschaffen werden soll, ohne Verstellung oder Veränderung der Nockenscheibe den Zeitpunkt des Beginnes der Betätigung des Steuerteiis auf eine einfache Weise genau einstellen zu können.

Die Aufgabe wird bei der eingangs näher beschriebenen Vorrichtung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß wenigstens eine weitere Eintrittsöffnung für unter Überdruck stehendes hydraulisches Medium vorgesehen ist, die in an sich bekannter Weise ohne Rückschlagventil im Bereich der äußeren Extremstellung des Geberkolbens in den Antriebszylinder mündet und vom Geberkolben steuerbar ist, und daß der an die weitere Eintrittsöffnung angeschlossenen Leitung ein einstellbares Drosselventil zugeordnet ist.

Während bei der bekannten Vorrichtung nach der USA.-Patentschrift 1 810465 die Gefahr besteht, daß der Geberkolben nicht immer seine äußerste Extremstellung erreicht, so daß kein Drucköl in das hydraulische Gestänge nachgefüllt werden kann, besitzen die bekannten Systeme nach der deutschen Palentschrift 551 726 und der französischen Patentschrift 941 789 den Nachteil, daß praktisch bei jedem Zyklus, bei dem ein geringer Ölverlust in dem hydraulischen Gestänge auftritt, das mechanische Rückschlagventil betätigt wird.

Durch die Anordnung gemäß der Erfindung werden diese Nachteile ausgeschlossen, indem das Rückschlagventil nur wirksam wird, wenn der Geberkolben seine äußere Extremstellung ohne öffnen des Rückschlagventils nicht erreichen würde. Gleichzeitig wird hierbei gewährleistet, daß der Geberkolben stets eine vorhesiimmte Ausgangsstellung in der äußeren Exiremlage einnimmt, so daß mit Hilfe der einstellbaren Drosselvorrichtung in der nahe der äußeren Extremstellung in den Anlriebszylinder mündenden Druckflüssigkeitsleitung der Zeitpunkt genau eingestellt werden kann, bei dem nach Beginn des Arbeitshubes des Geberkolbens infolge der Betätigung durch die Nockenscheibe das hydraulische Gestänge auf den Betätigungskolben des Steuerteils zur Wirkung gelangt.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen Längsschnitt durch ein hydraulisches Antriebsaggregat zum Betätigen des Auslaßventils eines Motorzylinders,

Fig.2 ebenfalls schematisch und teilweise im Schnitt einen Teil eines Motorzylinders mit einem Auslaßventil, das dazu eingerichtet ist, an df»-, in F i g. 1 gezeigte Aggregat angeschlossen zu werden, und

Fig. 3 auf ähnliche Weise wie Fig. 2 eine geänderte Ausführungsform der Bewege- und Rückstell-5 organe des betreffenden Auslaßventils.

In der Zeichnung bezeichnet 1 das Antriebsaggregat eines hydraulischen Aniriebssystems, während 2 das von diesem bewegte Organ und 3 eine hydraulische Verbindungsleitung zwischen diesen be-

zeichnet. Es ist vorausgesetzt, daß das System in den gezeigten Ausführungen in Verbindung mit einer Brennkraftmaschine verwendet wird/an welcher das Antriebsaggregat 1 mit einer abgerichteten Fläche 12 auf einer entsprechenden Fläche 13 am zugehörigen Motorzylinder festgebolzt ist.

Hydraulische Flüssigkeit, vorzugsweise Öl vom Druckschmiersystem der Maschine, wird unter einem geringen Überdruck durch eine Zufuhrleitung 4 dem ZylinderS des Antriebsaggregats zugeführt, in dom

ίο ein Kolben 6 arbeitet, der von einem Nocken 10 auf der Nockenwelle 11 der Maschine angetrieben wird, und zwar über eine Rolle 9, die auf übliche Weise in einem von einer Führung 8 geführten Nockenfolger 7 gelagert ist.

Das Antriebsaggregat ist, wie erwähnt, am zugehörigen Motorzylinder 14, F i g. 2, festgebolzt, dessen Zylinderfutter mit 15 bezeichnet ist. Das Futter wird auf übliche Weise von einem Zylinderdeckel 16 mit einem Auslaßventil 17 festgehalten, dessen Ventilteller mit 18 und dessen Ventilschaft mit 19 bezeichnet ist. Der Mechanismus zum Bewegen des Auslaßventils besteht aus einem hydraulischen Zylinder 20 mit einem Kolben 21, der einen Teil des Ventilschaites 19 bildet oder direkt auf diesen einwirkt, so daß das Ventil geöffnet wird, wenn durch die Verbindungslcitung3 Hydraulikflüssigkeit unter genügend hohem Druck zugeführt wird. Das öffnen erfolgt unter Überwindung einer Rückstellkraft, die von einem Druckluftzylinder 23 mit einem am Ventilschaft 19

befestigten Kolben 22 herrührt, dem durch einen Kanal 24 Druckluft von einer nicht gezeigten Drucklullquelle zugeführt wird, die von einem zur Maschine ' gehörenden Startluftbehälter gebildet werden kann. Das Antriebsaggregat 1, Fig. 1, erhält, wie erwähnt, das Drucköl durch eine Zufuhrleitung4. von wo aus das öl durch zwei Kanäle 31 und 32 in den Zylinder geleitet wird, welche Kanäle in unmittelbarer Nähe der gezeigten äußeren Totpunktstellung des Kolbens 6 bzw. kurz innerhalb der inneren Totpunklstellung des Kolbens im Zylinder in letzteren einmünden. In den Kanal 32 ist ein sich nach innen öffnendes Rückschlagventil 33 und in den Kanal 31 ein regelbares Drosselventil 35 eingesetzt.

Das in den F i g. 1 und 2 dargestellte System funktioniert folgendermaßen:

Wird angenommen, daß die Nockenwelle 11 im Uhrzeigersinn rotiert, bewegt die Nockenscheibe 10 den Nockenfolger 7 und damit den Kolben 6 nach oben. Während des ersten Teils der nach oben gerichteten Bewegung kann durch den Kanal 31 und das Drosselventil 35 Öl entweichen, während der Durchtritt durch den Kanal 32 durch das Rückschlagventil 33 verhindert wird. Abhängig vom Widerstand, den das Drosselventil 35 bietet, steigt der Druck im Zylinder mehr oder weniger steil an, und wenn er, eventuell erst nach dem Verschließen des Kanals 31 durch den Kolben, einen bestimmten Wert erreicht hat, überwindet der Druck im Zylinder

20 den vom Luftzylinder 22, 23 ausgeübten Gegendruck, und das Auslaßventil wird geöffnet, bis der Kolben 22 gegen eine den Ventilschaft umgebende Buchse stößt, die einen Anschlag bildet. Sollte der Kolben 6 im Antriebszylinder 5 zu diesem Zeitpunkt seine innere Extremstellung noch nicht erreicht haben, entweicht das überschüssige Öl durch ein nicht gezeigtes Sicherheitsventil, das an die Vcrbindungs-Ieitung3, den Zylinder 20 oder den Zylinder 5 angeschlossen sein kann. Sobald der höchste Punkt des Nockens die Rolle 9 passiert hat, wird der Kolben 6 wieder nach unten bewegt, und zwar von einer nicht gezeigten Rückstellfeder zwischen dem Nockenfolgcr7 und dem unteren Ende des Zylinders 5 sowie vom durch den Drückluftzylinder 22, 23 aufrechterhaltenen Flüssigkeitsdruck im System, welcher Druckluftzylinder das Auslaßventil positiv schließt, bis dessen Ventilteller 18 fest gegen seinen Sitz anliegt. Sollte der Kolben 6 wegen Flüssigkeitsverlustes aus dem hydraulischen System während der Druckphase zu diesem Zeitpunkt seinen unteren Totpunkt noch nicht ganz erreicht haben, wird die fehlende Druckflüssigkeit durch den Kanal 31 zugeführt, dessen Mündung bloßgelegt wird, kurz bevor der Kolben 6 seine äußere Totpunktstellung erreicht hat.

Bei normaler Funktion verbleibt das Rückschlagventil 33 somit unwirksam, da -es nur dann in Funktion tritt, wenn sich der Antriebskolben 6 nach unten bewegt, ohne es erreicht zu haben, den Zufuhrkanal 31 zu öffnen, bevor sich der Ventilteller 18 des Auslaßventils gegen seinen Sitz legt und die Bewegung des hydraulischen Kolbens 21 stoppt. In dieser Situation öffnet sich das Rückschlagventil 33 und läßt öl in den Zylinder 5 einströmen, ehe sich in diesem ein wesentlicher Unterdruck entwickelt hat.

Sollte das Auslaßventil zu einem Zeitpunkt offenstehen, zu dem der Antriebskolben 6 sich in seiner äußeren Totpunktstellung oder in deren Nähe befindet und den Zufuhrkanal 31 bloßlegt, werden die Kolben 21 und 22 hochgetrieben, wenn Druckluft in den Zylinder 23 eingeleitet wird, und überschüssiges öl im Zylinder 20, der Verbindungsleitung 3 und dem ZylinderS wird durch den Kanal 31 hinausgedrückt.

to F i g. 3 veranschaulicht, wie bereits erwähnt, die Anwendung des Systems im Zusammenhang mit einem Auslaßventil mit mechanischer Rückstellfeder. Die Teile des hydraulischen Systems sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, wie in Fig.2, und

«5 25 bezeichnet einen Kanal, von dein vorausgesetzt wird, daß die nicht gezeigte Verbindungsleitung 3 an ihn angeschlossen ist. Der Ventilschaft 19 trägt einen Kragen 26, an dem ein Satz Zugstangen 27 befestigt ist, die durch entsprechende Bohrungen im Material des hydraulischen Zylinders 20 hindurchgeführt und oben an einem Federteller 28 befestigt sind, der auf einem Kranz aus Schraubenfedern 29 ruht, deren untere Enden auf einer Platte 30 stehen, die am hydraulischen Zylinder 20 befestigt und zusammen mit

as diesem am Gehäuse des Auslaßventils festgcbolzt ist. Das Auslaßventil wird hier von den Federn 29 auf übliche Weise geschlossen gehalten, solange der Druck im hydraulischen Zylinder 20 nicht hoch genug ist, um die Federkraft zu überwinden und das Ventil zu öffnen.

Die Wirkungsweise ist der oben beschriebenen analog, so weit es sich um normalen Betrieb und das Anlassen nach längerem Stillstand dreht, nur besteht der Unterschied, daß nach längerem Stillstand sämtliehe Auslaßventile geschlossen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulisches Antriebssystem für periodisch bewegte Steuerungsstelle von Kraftmaschinen, insbesondere Auslaßventile von Brennkraftmaschinen, mit einem hydraulisch beaufschlagten Betätigungskolben für das unter der Einwirkung einer federnden Rückstellkraft stehende Steuerungsteil und einem mit dem den Betätigungskolben aufnehmenden Betätigungszylinder ständig verbundenen Antriebszylinder mit einem von einer antreibbaren Nockenscheibe bewegten Geberkolben, sowie mit einer innerhalb der inneren Exuemstellung des Geberkolbens in den Antriebszylinder mündenden, ein nach innen öffnendes Rückschlagventil aufweisenden Eintrittsöffnung für unter Überdruck stehendes hydraulisches Medium, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine weitere Eintrittsöffnung (31) für unter Überdruck stehendes hydraulisches Medium vorgesehen ist, die in an sich bekannter Weise ohne Rückschlagventil im Bereich der äußeren Extremstellung des Geberkolbens (6) in den Antriebszylinder (5) mündet und vom Geberkolben (6) steuerbar ist, und daß der an die weitere Eintriltsöffnung angeschlossenen Leitung (4) ein einstellbares Drosselventil (35) zugeordnet ist.

   30

   Die Erfindung betrifft ein hydraulisches Antriebssystem für periodisch bewegte Stererungsteile von Kraftmaschinen, insbesondere Auslabventile von Brennkraftmaschinen, mit einem hydraulisch beaufschlagten Betätigungskolben für das unter der Einwirkung einer federnden Rückstellkraft stehende Steucrungstcil und einem mit dem den Betätigungskolben aufnehmenden Betätigungszylinder ständig verbundenen Antriebszylinder mit einem von einer antreibbaren Nockenscheibe bewegten Geberkolben, sowie mit einer innerhalb der inneren Extremstellung des Geberkolbens in den Antriebszylinder mündenden, ein nach innen öffnendes Rückschlagventil aufweisenden F.intrittsöffnung für unter Überdruck stehendes hydraulisches Medium.

   Derartige hydraulische Antriebssysteme sind seit langem und in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So zeigt bereits die schweizerische Patentschrift 57 373 ein solches hydraulisches Antriebssystem, bei dem der Betätigungskolben direkt mit dem durch eine Feder in Schließstellung gehaltenen Auslaßventil verbunden ist. Der den Betätigungskolben aufnehmende Zylinder ist über eine Leitung mit dem unteren Ende eines Antriebszylinders verbunden, in dem der Geberkolben spielt, der mit seinem äußeren Ende unter der Einwirkung einer Feder ständig in Anlage an einer antreibbaren Nockenscheibe gehalten wird. Im Bereich der inneren extremen Stellung des Geberkolbens mündet in den Antriebszylindern über ein nach innen öffnendes Rückschlagventil eine Zulaufleitung, die mit einem hochgelegenen Vorratsbehälter für das hydraulische Medium in Verbindung steht. In der gleichen Höhe mündet in dem Antriebszylinder eine zweite Leitung, in der ein Hahnküken angeordnet ist und die dazu dient, den Antriebszylinder mit der Atmosphäre zu verbinden, wodurch die zwangsweise Kopplung zwischen dem Geberkolben und dem Betätigungskolben unterbrochen wird, Um dann, wenn in dem hydraulischen Gestänge zwischen dem Geberkolben und dem Betätigungskolben zuviel hydraulisches Medium vorhanden ist, dieses wieder in den Vorratsbehälter zurückdrücken zu können, ist in der äußeren extremen Stellung des Geberkolbens an den Antriebszylinder ein weiterer Kanal angeschlossen, der mit dem Vorratsbehälter in Verbindung steht. In dieser Verbindungsleitung ist ein nur in Richtung zum Vorratsbehälter öffnendes Rückschlagventil vorgesehen.

   Aus der USA.-Patentschrift 1 810465 ist ein hydraulisches Antriebssystem bekannt, bei der in das hydraulische Gestänge zwischen Betätigungszylinder und Antriebszylinder eine einzige Einlaßöffnung im Antriebszylinder, und zwar im Bereich der äußeren Extrerpstellung des Geberkolbens, vorgesehen ist. Diese Eintrittsoffnung steht wiederum mit einem höherliegenden Vorratsbehälter für hydraulisches Medium in Verbindung. Durch den den Geberkolben betätigenden Nocken kann zugleich noch eine Luftpumpe betätigt werden, mit der der Kopfraum des Voiratsbehälters unter erhöhten Druck gesetzt werden kann, so daß zusätzlich zu dem natürlichen Gefälle aus dem höherliegenden Vorratsbehälter das hydraulische Medium unter Druck in das hydraulische Gestänge eingeführt werden kann, wenn der Geberkolben seine äußere Extremstellung einnimmt.

   In der deutschen Patentschrift 551 726 ist ein hydraulisches Antriebssystem dieser Art gezeigt, bei der in das hydraulische Gestänge zwischen Antriebszylinder und Betätigungszylinder ein steuerbares Schieberventil angeordnet ist, welches das Gestänge nach Erreichen der Offenstellung des über den Betätigungskolben unmittelbar bewegten Auslaßventils unterbricht, so daß das Ventil seine geöffnete Stellung eine Zeildauer lang beibehalten kann, wobei die Zeitdauer durch einen umlaufenden Antriebsnocken mit steuerbar veränderlicher Nockenbahn bestimmt wird, der den Schieber betätigt. Bei dieser Anordnung wird durch ein im Bereich der inneren Extremstellung des Geberkolbens angeordnetes nach innen öffnendes Rückschlagventil Sorge dafür getragen, daß der Geberkolben unter der Einwirkung einet Vorspannfeder auch nach Absperrung des hydraulischen Gestänges in seine Ausgangslage zurückfahren kann. Bei dieser Anordnung ist eine zweite Eintrittsoffnung in den Antriebszylinder nahe der äußerer Extremstellung des Geberkolbens vorgesehen, welche bei Erreichen dieser Extremstellung freigelegt und bei Beginn eines neuen Arbeitsspiels verschlosser wird. Auf Grund des Rückschlagventils kann der Geberkolben auch nach Absperrung des hydraulischer Gestänges durch den Schieber in seine Ausgangsstellung unter Ansaugen von Flüssigkeit durch da: Rückschlagventil zurückkehren. Wird das Gestänge danach freigegeben, so daß das Ventil unter der Ein wirkung einer Rückstellfeder in die Schließstelluni zurückkehrt, kann die dabei durch den Betätigungs kolben verdrängte Flüssigkeit aus den in der äußeret Extremstellung freigelegten Öffnungen des Antriebs Zylinders verdrängt werden.

   Aus der französischen Patentschrift 941789 is ein hydraulisches Antriebssystem der eingangs nähe bezeichneten Art bekannt, bei dem der Antriebszy linder mit dem Betätigungszylinder in ständiger, hy draulischer Verbindung steht. Bei diesem bekanntei