DE2949413A1

DE2949413A1 - Vorrichtung zur veraenderung der rueckstellkraefte bei gaswechsel-steuerventilen von verbrennungsmotoren

Info

Publication number: DE2949413A1
Application number: DE19792949413
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 3180 Wolfsburg Voigt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 1979-12-08
Filing date: 1979-12-08
Publication date: 1981-06-11

Description

VOLKS WA G E N W E R K

AKTIENGESELLSCHAFT 5180 Wolfsburg

Unsere Zeichen: K 2833
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Vorrichtung zur Veränderung der Rückstellkräfte bei Gaswechsel-Steuerventilen von Verbrennungsmotoren

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Veränderung der Rückstellkräfte bei Gaswechselsteuerventilen von Verbrennungsmotoren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die zur Rückstellung der in Verbrennungsmotoren eingebauten Gaswechsel-Steuerventile vorgesehenen Ventilfedern bestehen üblicherweise aus Schraubendrehfedern, deren Federkraft nach der im Betrieb auftretenden Motorhöchstdrehzahl ausgelegt werden muß. Diese Auslegung hat jedoch zur Folge, daß bei mittleren und kleineren Drehzahlen die im Ventiltrieb auftretenden Kräfte unnötig hoch sind, so daß sich zumindest in diesen Betriebszuständen relativ starke Geräusche, ein hoher Verschleiß sowie auch große den Kraftstoffverbrauch erhöhende Reibungskräfte im Ventiltrieb bemerkbar machen.

Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, eine Vorrichtung zu schaffen, mit deren Hilfe zur Vermeidung der vorgenannten Nachteile eine Anpassung der Ventilrückstellkrafte an den Betriebszustand des Motors möglich wird.

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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem Kennzeichen des Anspruchs 1. Durch die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Anordnung einer pneumatischen Feder, die die herkömmlichen Ventilfedern bei der Rückstellung der Ventile unterstützen soll und deren Rückstellkräfte von der Drehzahl des Motors abhängig gemacht werden können, ergibt sich nun die Möglichkeit, die herkömmlichen Ventilfedern wesentlich schwächer auszubilden. Dies hat die Folge, daß auch die Gesamtrückstellkräfte bei niedrigen Drehzahlen geringer sind und erst mit der Motordrehzahl auf das bei Höchstdrehzahl erforderliche Kraftniveau ansteigen. Auf diese Weise lassen sich zumindest im niedrigen und mittleren Drehzahlbereich die Geräusche und der Verschleiß sowie die im Ventiltrieb auftretenden Reibungskräfte entscheidend verringern.

Erfindungsgemäß kann die pneumatische Feder durch einen mit dem Ventil verbundenen und in einem Zylinder gleitenden Kolben gebildet sein, der bei der Öffnungsbewegung des Ventils die in dem Zylinder eingeschlossene Luft komprimiert. Eine vorzugsweise durch eine Drosselbohrung ©bildete Öffnung in dem Zylinderraum sorgt dann dafür, daß das als Feder wirkende Luftpolster unter dem Kolben drehzahlabhängig verändert werden kann, so daß diese pneumatische Feder bei hohen Drehzahlen härter als bei niedrigeren Drehzahlen ist. Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand eines Längsschnittes durch einen Ventiltrieb eines Kraftfahrzeugmotors dargestellt, das im folgenden näher erläutert wird. In der Zeichnung ist mit der Zylinderkopf einer herkömmlichen, als Antriebsmotor für ein Kraftfahrzeug verwendeten Hubkolbenbrennkraftmaschine angedeutet _t in dem ein Gaswechselkanal 2 angeordnet ist, der entweder ein Einlaß- oder ein Auslaßkanal sein kann. Mit 3 ist ein diesen Gaswechselkanal steuerndes Ventil bezeichnet, das einen Ventilschaft 4 vjid einen im geschlossenen Zustand an einem Ventilsitzring 6 anliegenden Ventilteller 5 aufweist«

Der Ventilschaft 4 ist in einer Führungsbuchse 7 geführt, die in dem Zylinderkopfgehäuse 1 gehalten ist. An dem dem Ventilteller 5 gegen-

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überliegenden Ende des Ventilschaftes 4 ist mittels einer Mutter 17 ein Ventilstößel 10 gehalten, der von einer als Schraubendrehfeder ausgebildeten Ventilfeder 13 in Schließrichtung des Ventils beaufschlagt wird, wobei der Tassenstößel 10 mit einer Deckplatte 9 an dem das Ventil betätigenden Nocken 8 zur Anlage kommt.

Erfindungsgemäß ist nun dieser Tassenstößel 10 als Kolben ausgebildet mit einem an seinem Außenumfang angeordneten Kolbenhemd 11, das in einer zylindrischen Ausnehmung 12 des Zylinderkopfes 1 gleitet. Die zylindrische Ausnehmung 12 ist nach unten im wesentlichen abgeschlossen, so daß das von dem Kolben 10, 11 eingeschlossene, im wesentlichen aus Luft bestehende Gasvolumen als pneumatische Feder wirken kann. Dabei wird während der von dem Nocken 8 bewirkten Öffnungsbewegung des Ventils 3 das in dem Zylinder 12 eingeschlossene Luftvolumen komprimiert, wodurch Rückstellkräfte entstehen, die zusammen mit den Rückstellkräften der Schraubendrehfeder 13 das Ventil in seine Schließstellung zurückzuverstellen trachten.

Um nun die durch die pneumatische Feder erfolgten Rückstellkräfte drehzahlabhängig zu machen, ist am Boden der zylindrischen Ausnehmung 12 eine durch eine Drosselbohrung 14 gebildete Luftdurchtrittsöffnung vorgesehen, durch die während der Kompression ein Teil der Luft in einen nach außen abgeschlossenen Speicherraum 15 austritt und beim Ventilschließhub wieder in den Zylinderraum zurückströmt. Die durch diese Drosselbohrung 14 tretende Luftmenge ist jedoch zeitabhängig, das heißt bei niedrigeren Drehzahlen wird pro Ventilhub mehr Luft entweichen als bei höheren Drehzahlen. Die Folge davon ist, daß sich bei höheren Motordrehzahlen automatisch größere Drücke und damit größere Rückstellkräfte einstellen, die den Tassenstößel 10, 11 in Ventilschließrichtung belasten und somit die Rückstellkräfte der Schraubendrehfeder 13 unterstützen. Damit ist nun aber die Möglichkeit gegeben, die Schraubenfeder 13 nur noch so groß auszulegen, daß sie bei niedrigen Drehzahlen das Ventil 3 gerade sicher zu schließen vermag. Auf diese Weise wird ein großer Teil der Geräusche und des Verschleißes sowie der in dem Ventiltrieb auftretenden Reibungskräfte vermieden.

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-G-

Mit 16 ist in der Zeichnung eine Belüftungsbohrung bezeichnet, die in einem Bereich der zylindrischen Ausnehmung 12 angeordnet ist, der in der Schließstellung des Ventils 3 von dem Kolbenhemd 11 freigegeben wird. Die bei der Kompression über die Ringspalte zwischen Zylinder 12 und Kolbenhemd 11 bzw. zwischen dem Ventilschaft 4 und der Führung 7 entwichenen Luftmengen werden dann bei geschlossenem Ventil über diese Belüftungsbohrung ergänzt, so daß sich wieder ein Druckausgleich einstellt.

Selbstverständlich zeigt die Zeichnung lediglich ein mögliches Ausführungsbeispiel der Erfindung und es ist eine Vielzahl von Ausführungsvarianten denkbar, die ebenfalls die erfindungsgemäße Idee verwirklichen. So könnte möglicherweise anstelle der Drosselbohrung auch eine durch ein Ventil oder dgl. steuerbare Liiftdurchtrittsöffnung vorgesehen sein, die den Luftaustausch mit steigender Drehzahl mehr und mehr begrenzt. Die in der Zeichnung gezeigte Droselbohrung verwirklicht diese Punktion jedoch automatisch und ist insofern besonders vorteilhaft und einfach auszuführen.

Abweichend von der in der Zeichnung zum Teil schematisch dargestellten Ausführung könnte die Drosselbohrung auch in dem Kolbenboden oder Ventilstößel 10 angeordnet sein und unter Umständen in die Atmosphäre münden. In diesem Fall müßte jedoch der über die Bohrung auftretende Luftverlust nach jedem Hub wieder über die Belüftungsbohrung ergänzt werden, was einen höheren Luftumlauf und damit die Möglichkeit des erhöhten Zutritts von mit der Luft mitgerissenen Öl bringt, das dann am Kolbenschaft entlang in den Verbrennungsraum des Motors gelangen könnte.

Entscheidendes Merkmal der Erfindung ist jedenfalls, daß zur Ventilrückstellung neben den herkömmlichen Schraubendrehfedern auch pneumatische Federn verwendet werden. Diese bieten die Möglichkeit, eine drehzahlabhängige Veränderung ihrer Rückotellkräfte vorzusehen, so daß die für das sichere Schließen der Ventile erforderlichen Kräfte

können mit der Drehzahl ansteigend ausgeführt weraeni. Die Schraubendrehfedern

brauchen dann nur noch so bemessen zu werden, daß sie bei den nie-

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drigsten Drehzahlen einen sicheren Ventilschließvorgang bewirken, während im höheren Drehzahlbereich die Schließung der Ventile im wesentlichen von den entsprechend angestiegenen Rückstellkräften der pneumatischen Federn durchgeführt wird.

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Leerseite

Claims

VOLKS WAGEN W ERK

AKTIENGESELLSCHAFT

3180 Wolfsburg

Unsere Zeichen: K 2833
1702Pt-We-ja

ANSPRÜCHE

Vorrichtung zur Veränderung der Rückstellkräfte bei von Ventilfedern belasteten und durch Nocken betätigten Gaswechsel-Steuerventilen von Verbrennungsmotoren, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventile (3) neben wenigstens einer als Schraubendrehfeder ausgebildeten Ventilfeder (13) wenigstens eine pneumatische Feder (11, 12) aufweisen.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die pneumatische Feder durch einen mit dem Ventil (3) verbundenen und in einem Zylinder (12) gleitenden Kolben (1O, 11) gebildet ist, der bei der Öffnungsbetätigung des Ventils die in dem Zylinder eingeschlossene Luft komprimiert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine in den von dem Kolben eingeschlossenen Zylinderraum einmündende erste Öffnung (14) vorgesehen ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Durchtrittsquerschnitt der ersten Öffnung in Abhängigkeit von der Drehzahl des Motors steuerbar ist.

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Vor SiI 2 end er Vorstand !:ί S";-; .'■· ',V;/bt.ey:_ti - - i -'. · : l ' n^lr ■ F'· · Or te: r ι Ε-· ^c' F j' J ■ D^r , r Pe'er Frerk

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> ■ >c.K_t!ici;; V.cMsDurg Amtsgericht. Wollsburg HRB 215

ORIGINAL INSPECTED
5. Vorrichtung nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Öffnung durch eine Drosselbohrung (14) gebildet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 5> dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (14) mit einem nach außen abgeschlossenen Speicherraum (15) verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß eine in der Schließstellung des Ventils (3) freigegebene, in den Zylinderraum einmündende Belüftungsbohrung (16) vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein von dem Nocken (8) betätigter, an dem Ventilschaft (4) gehaltener Ventilstößel (9> 10) mit einem in einer zylindrischen Ausnehmung (12) des Zylinderkopfgehäuses (1) gleitenden Kolbenhemd (11) ausgebildet ist.

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