DE3218507A1 - Ventilsteuerung fuer viertakt-hubkolbenbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen, deren Ein- und Auslaßventile mit Hilfe von auf einer Nockenwelle sitzenden Nocken und mit diesen zusammenwirkenden Stößeln betätigbar sind, wobei den Ein- und/oder Auslaßventilen je ein · zusätzlicher, mit einem Schwinghebel versehener Nockentrieb zugeordnet ist, der an einer gegenüber der Stößelangriff sstelle am Nocken um vorzugsweise 180 versetzten Stelle angreift und zur Erhöhung der Bremswirkung der gegebenenfalls mit einer Bremsklappe in der Auspuffleitung versehenen Brennkraftmaschine zuschaltbar bzw. von dem Nocken abhebbar gelagert ist.

Eine derartige Ventilsteuerung ist bereits bekannt (CH-PS 306 146). Dabei wird mit Hilfe der zusätzlichen Nockentriebe die Hubanzahl des betreffenden Ventiles pro Nockenwellenumdrehung verdoppelt. Sind nur für die Einlaßventile zusätzliche Nockentriebe vorgesehen, so wird jeweils nach dem auf den Einlaßhub folgenden Kompressionshub das Einlaßventil nochmals geöffnet und die hochkomprimierte Luft unter großen Strömungsverlusten in den Einlaßsammler ausgelassen, wodurch ein entsprechend hoher, die Bremswirkung verstärkender Arbeit saufwand entsteht. Sind die zusätzlichen Nackentriebe nur den Auslaßventilen zugeordnet und ist in der Auspuffleitung eine Bremsklappe vorgesehen, so folgt jeweils auf den gegen den durch die geschlossene Bremsklappe bedingten Staudruck in der Auspuffleitung gerichteten Ausschubtakt und den üblichen Ansaughub ein neuerliches Öffnen des Auslaßventiles, wobei der Ausschub ebenfalls gegen den durch die Bremsklappe hervorgerufenen Staudruck vor sich geht und dadurch unter

Berücksichtigung der entstehenden Expansion im nachfolgenden Takt die gewünschte Erhöhung der Bremswirkung erzielt wird. Schließlich ergibt sich bei Zuordnung zusätzlicher Nockentriebe zu den Ein- und Auslaßventilen und bei Anordnung einer Bremsklappe in der Auspuffleitung im Brems-. falle gegenüber Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen ohne zusätzliche Nockentriebe eine Verdoppelung der negativen Ladungswechselarbeit.

Bei der bekannten Ventilsteuerung ist der jeweils mit dem Nocken auf der Nockenwelle zusammenwirkende Stößel "wie ein Kolben geradlinig verschiebbar geführt. Der zusätzliche Nockentrieb besteht aus einem durch eine Feder belasteten Schwinghebel, der über eine gelenkig gelagerte Stoßstange in bleibender Verbindung mit dem Stößel steht, wobei die Feder die Stoßstange in ihre Lager am Stößel einerseits und am Schwinghebel anderseits drückt und zugleich bestrebt ist, den Schwinghebel aus dem Wirkungsbereich des Nockens zu halten. Dabei ist der Schwinghebel auf einer.mittels eines Handhebels verdrehbaren Exzenterwelle gelagert und kann durch Verdrehen dieser Exzenterwelle in den Wirkungsbereich des Nockens gebracht oder von diesem abgehoben werden. Nachteilig ist hiebei, daß, da die Feder über den Schwinghebel und die Stoßstange dauernd, also auch bei vom Nocken abgehobenem Schwinghebel auf den Stößel einwirkt, die Ventilfeder infolge der zusätzlichen Massen- und Federkräfte überdimensioniert werden muß. Außerdem wird das Schwinghebelsystem vom Stößel her auch dann bewegt, wenn der Schwinghebel selbst außerhalb des Wirkungsbereiches des Nockens gehalten ist, so daß dauernd Reibungskräfte und Massenkräfte zu überwinden sind und sich eine erhöhte Abnützung ergibt. Schließlich kann der Stößel wegen seiner Verbindung mit dem Schwinghebel über die Stoßstange keine Drehung um

seine Längsachse ausführen, so daß die Abnützung immer nur an einer Stelle und damit verstärkt erfolgt.

Die Verstärkung der Bremswirkung von Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen durch Erhöhung der Ventilhubzahl pro Nockenwellenumdrehung ist auch aus der DE-OS 27 28 259 bekannt. Dabei sind aber jedem Ventil mehrere Nocken zugeordnet, und es ist eine axial verschiebbare Nockenwelle vorgesehen, was eine erhöhte Abnützung der Nocken und der mit diesen zusammenwirkenden Rollen zur Folge hat, da sich praktisch nur eine Punktauflage ergibt. Außerdem müssen die Abmessungen der Brennkraftmaschine in Nockenwellenlängsrichtung beträchtlich vergrößert werden.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und die eingangs geschilderte Ventilsteuerung so zu verbessern, daß sich eine Konstruktions-Vereinfachung verbunden mit einer verminderten Abnützungsgefahr und -einer Verringerung der auftretenden Massen- und Federkräfte.ergibt.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß jeweils der Stößel von einem Schwinghebel bzw. einer in diesem gelagerten Rolle gebildet ist und daß beide Schwinghebel zueinander gerichtete Winkelarme besitzen, die zur Bewegungsübertragung mit Abwälzflächen aneinanderliegen und voneinander abhebbar sind.

Da also eine Stoßstange oder ein sonstiges Glied zur Übertragung der Bewegung von Stößel und Schwinghebel fehlt, beide Schwinghebel vielmehr mit ihren Winkelarmen unmittelbar aufeinanderwirken, ergibt sich bereits eine entsprechende Konstruktionsvereinfachung, wobei der weitere Vorteil erzielt wird, daß der zusätzliche Schwinghebel, wenn er vom Nocken abgehoben ist, auch keine Be-

rührung mit dem den Stößel bildenden Schwinghebel hat, so daß im Normalbetrieb, also außerhalb des Bremsbetriebes zwischen den beiden Schwinghebeln keine Bewegungsund Kräfteübertragung mit den angeführten Mangeln stattfindet. Ist der den Stößel bildende Schwinghebel mit einer in ihm gelagerten Rolle ausgestattet, so ist selbstverständlich die Rollenverdrehung nicht gehindert und es wird eine gleichmäßige Abnützung um den ganzen Rollenumfang erzielt. Um den zusätzlichen Nockentrieb auf einfache Weise ein- und ausschalten zu können, lagert der den zusätzlichen Nockentrieb bildende Schwinghebel in einem Stellhebel, der um die Achse des dem Stößel zugeordneten Schwinghebels schwenkbar ist.

Um bei einfacher Herstellbarkeit eine einwandfreie Bewegungsübertragung von einem Schwinghebel zum anderen zu erreichen und ein geeignetes Übersetzungsverhältnis einzuhalten, sind erfindungsgemäß die Abwälzflächen der beiden Schwinghebel als Flanken einer Evolventenverzahnung ausgebildet.

Schließlich sitzen die Stellhebel aller zusätzlichen Nockentriebe auf einer geraeinsamen Welle, auf der die die Stößel bildenden Schwinghebel frei drehbar gelagert sind, so daß sich bei einer weiteren Konstruk'tionsvereinf achung für Mehrzylinder-Hubkolbenbrennkraftmaschinen alle Stellhebel gemeinsam verstellen lassen.

Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Ventilsteuerung in Seitenansicht bzw. im Teilschnitt.

Das Ein- oder Auslaßventil einer nicht näher dargestellten Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschine weist einen Ventilteller 1 mit einem Ventilschaft 2 auf. Das Ventil 1,2 wird gegen Federkraft mittels eines Kipphebels 3

"betätigt, an dem eine Stößelstange A- angreift. Der eigentliche Stößel wird von einem Kipphebel 5 gebildet, in dem eine Stößelrolle 6 gelagert ist. Mit 7 ist die Nockenwelle bezeichnet, auf der für jedes Ventil ein Nocken 8 sitzt. Durch die Drehung der Nockenwelle 7 bzw. des Nockens 8 wird der den Stößel bildende Kipphebel 5 im Gegenuhr.zeigersinn verschwenkt, welche Bewegung über die Stößelstange 4 ein Schwenken des Kipphebels 3 im Uhrzeigersinn und damit ein Abwärtsdrücken des Ventiles 1,2 gegen die Federkraft, also ein Ventilöffnen, zur Folge hat.

Erfindungsgemäß ist nun für das Ventil 1, 2 ein zusätzlicher Nockentrieb vorgesehen, der ebenfalls aus einem Schwinghebel 9 besteht, wobei die Schwinghebel 5 und 9 zueinander gerichtete Winkelarme 5^!, 9' besitzen, die in der dargestellten Stellung mit Abwälzflachen 10,11 aneinanderliegen, wobei die Abwälzflächen 10,11 der beiden Schwinghebel 5,9 als Flanken einer Evolventenverzahnung ausgebildet sind. Die Berührungsstelle des den zusätzlichen Nockentrieb bildenden Schwinghebels 9 ist der Angriffsstelle der Stößelrolle 6 gegenüber um 180° versetzt. Bei jeder Drehung der Nooke 8 werden daher einmal der Schwinghebel 5 und dann nach einer halben Drehung der Schwinghebel 9 verschwenkt. Die Schwenkbewegung des Schwinghebels 9 hat durch das Aneinanderliegen der Abwälzflächen 10, 11 auch ein Verschwenken des Schwinghebels 5 und damit ebenfalls ein öffnen des Ventiles 1,2 zur Folge. Dieses zweimalige Öffnen des Ventiles bei einer Nockenumdrehung ist aber nur zur Erhöhung .der Bremswirkung der Brennkraftmaschine notwendig und erwünscht, wobei man in der Auspuffleitung der Brennkraftmaschine in der Regel eine Bremsklappe anordnen wird.

Der den zusätzlichen Nockentrieb bildende Schwinghebel 5 lagert in einem Stellhebel 12, der um die Achse 13 des den Stößel bildenden Schwinghebels 5 verschwenkt werden kann. Befindet sich der Stellhebel 12 in der strichpunktiert angedeuteten Stellung, so ist der Schwinghebel 9 einerseits von der Nooke 8, anderseits von der Abwälzfläche 10 des Schwinghebels 5 abgehoben, so daß der zusätzliche Nockentrieb nicht zur Wirkung kommen kann. Diese Stellung wird während des normalen Laufes der Brennkraftmaschine eingenommen. Handelt es sich um eine Maschine mit mehreren Zylindern, so sind die' Stellhebel 12 aller zusätzlichen Nockentriebe 9 auf der nunmehr als Welle dienenden Achse 13 drehfest angeordnet, wogegen die Schwinghebel 5 auf dieser Welle 13 frei drehbar lagern.

Der Stellhebel 12 hat im Schwinghebelbereich einen U-förmigen Querschnitt. Eine oben am U-Steg befestigte Feder 14 reicht abwärts um den Schwinghebel 9 herum und drückt auf dessen unteren Arm. Aufgabe dieser Feder ist es, bei vom Nocken 8 abgehobenem Schwinghebel 9 letzteren im Gegenurhzeigersinn zu belasten und den Arm 9' an den U-Steg des Stellhebels 12 zu drücken, um Klappergerausehe zu vermeiden, wenn der zusätzliche Nockentrieb abgeschaltet ist.

Claims (4)

Steyr-Daimler-Puch Aktiengesellschaft Wien (Österreich) Patentansprüche :

1.' Ventilsteuerung für Viertakt-Hubkolbenbrennkraftmaschinen, deren Ein- und Auslaßventile mit Hilfe von auf einer Nockenwelle sitzenden Nocken und mit diesen zusammenwirkenden Stößeln betätigbar sind, wobei den Ein- und/oder Auslaßventilen je ein zusätzlicher, mit einem Schwinghebel versehener Nockentrieb zugeordnet ist, der an einer gegenüber der Stößelangriffsstelle am Nocken um vorzugsweise 180° versetzten Stelle angreift und zur Erhöhung der Bremswirkung der gegebenenfalls mit einer Bremsklappe in der Auspuffleitung versehenen Brennkraftmaschine zuschaltbar bzw. von dem Nocken abhebbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils der Stößel von einem Schwinghebel (5) bzw. einer in diesem gelagerten Rolle (6) gebildet ist und daß beide Schwinghebel (5,9) zueinander gerichtete Winkelarme (5S 9¹) besitzen, die zur Bewegungsübertragung mit Abwälzflächen (10,11) aneinanderliegen und voneinander abhebbar sind.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der den zusätzlichen Nockentrieb bildende Schwinghebel (9) in einem Stellhebel (12) lagert, der um die Achse (13) des dem Stößel zugeordneten Schwinghebels (5) schwenkbar ist.

3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abwälzflächen (11,12) der beiden Schwinghebel (5,9) als Flanken einer Evolventenverzahnung ausgebildet sind.

4. Ventilsteuerung nach Anspruch 2 für Mehrzylinder-Hubkolbenbrennkraftmaschinen, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellhebel (12) aller zusätzlichen Nockentriebe (9) auf einer gemeinsamen Welle (13) sitzen, auf der die die Stößel bildenden Schwinghebel (5) frei, drehbar gelagert sind.