DE3515348A1 - Hydraulische umsteuereinrichtung fuer einen ventiltrieb - Google Patents

Description

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine hydraulische Umsteuereinrichtung für einen Ventiltrieb gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE-PS 4 56 536 ist eine mechanisch betätigte Umsteuereinrichtung für den Ventiltrieb einer Brenn-20 kraftmaschine bekannt. Bei Einbau einer mit einer derartigen mechanische betätigten Umsteuereinrichtung ausgerüsteten Brennkraftmaschine in ein Fahrzeug ist die Betätigung der Umsteuereinrichtung problematisch, da entweder der Betätigungshebel über ein Gestänge in (23a, 23b) ausgebildet ist und die durch den Schlitz 25 den Fahrgastraum verlängert werden muß, oder die (23a, 236) geführte Wirkverbindung zusammenwir- Umsteuereinrichtung nur bei Stillstand des Fahrzeugs

kend mit den axialen Begrenzungen des Schlitzes (23a, 236) den maximalen Verstellweg des Kolbens (19) festlegt.

5. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung des Schwinghebels (17) mit dem Kolben (19) an dem der Feder (20) zugewandten Endabschnitts (26) des Kolbens (19) angeordnet ist, und daß die axiale Länge von der Wirkverbindung bis zu der von dem Hydraulikfluid beaufschlagbaren Stirnseite des Kolbens (19) größer ist als die axiale Erstreckung des Schlitzes (23a, 236).

6. Umsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche

1 bis 4, wobei sich ein Ende einer Stößelstange (35) an dem Betätigungsarm (18) des Schwinghebels (17) auf der zu der Nockenwelle (1) gegenüberliegenden Seite abstützt, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittellinie der Stößelstange (35) die quer zu dieser verlaufende Mittellinie der Nockenwelle (1) schneidet.

7. Umsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinghebel (17) als Kipphebel ausgebildet ist.

8. Umsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Nokkenwelle (1) in einem als Lagerteil (3) ausgebildeten Bereich sich radial über den Lagerumfang der Nokkenwelle (1) erstreckende Steuernuten (28, 29) angeordnet sind, die mit einem gemeinsamen Zulauf (32) und einem gemeinsamen Ablauf (33) für Hydraulikfluid verbunden sind, wobei der Zulauf (32) und der Ablauf (33) in einem den Lagersitz bildenden Gehäuse (5) angeordnet sind, und daß der Ablauf (32) in einen Arbeitsraum (34) mündet, der auf der Stirnseite des Kolbens (19) in der Hohlwelle (9) angeordnet ist.

9. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulauf (32) von einer Hydraulikfluid-Druckquelle gespeist ist, wobei in der Zuleitung zumindest eine fernbedienbare Absperrvorichtung angeordnet ist.

10. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 8 oder 9,

an der Brennkraftmaschine selbst betätigt werden kann. Um die Umsteuereinrichtung bei laufender Brennkraftmaschine betätigen zu können, ist zudem eine aufwendige mechanische Vorrichtung nötig, die während des Umschaltens der Umsteuereinrichtung die Übertragungsglieder zu den Ventilen der Brennkraftmaschine von der Nockenwelle abhebt, um Beschädigungen zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Umsteuereinrichtung für einen Ventiltrieb zu schaffen, die ohne aufwendige mechanische Betätigungselemente wie Gestänge, Hebel und dergleichen von jedem Ort aus leicht bedienbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das kennzeichnende Merkmal des ersten Anspruchs gelöst. Dadurch, daß die Umsteuereinrichtung eines Ventiltriebes hydraulisch den Betätigungsarm eines auf einer Hilfswelle gelagerten Schwinghebels auf verschiedene Steuerzeiten bildende Nocken einer Nockenwelle verschiebt, ist die Umsteuereinrichtung ohne aufwendige mechanische Übertragungsglieder wie Gestänge etc. von jedem beliebigen Ort aus leicht betätigbar.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Hilfswelle als Hohlwelle ausgebildet und ein Kolben, der durch zumindest eine Ausnehmung in der Hohlwelle mit dem Schwinghebel in Wirkverbindung steht, in der Hohlwelle angeordnet. Der Kolben ist gegen die Kraft einer Feder axial in der Hohlwelle verschiebbar. Bewirkt wird die axiale Verschiebung des Kolbens gegen die Kraft einer Feder durch ein Hydraulikfluid, das in einen Arbeitsraum in der Hohlwelle eingeleitet wird, der von der einseitig durch einen Stopfen verschlossenen Hohlwelle und der der Feder gegenüberliegende Stirnseite des Kolbens begrenzt ist. Eine derartige Ausbildung der Verschiebevorrichtung für den Schwinghebel hat den Vorteil, daß die Verschiebevorrichtung für einen umsteuerbaren Schwinghebel ohne zusätzlich in das Maschinengehäuse außerhalb bereits vorhandener Bauteile einzusetzender Teile besteht. Somit kann in ein Maschinengehäuse — ohne in diesem zusätzliche Gestänge und Übertragungsglieder zu befestigen — eine Verschiebevorrichtung für den Schwinghebel eines

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Ventiltriebs eingebaut werden. dene Schmierölpumpe benutzt werden, von der eine

Weiterhin ist es vorteilhaft, die Wirkverbindung von Zweigleitung unter Zwischenschaltung einer fernbe-

Kolben und Schwinghebel als Schraubverbindung aus- dienbaren Absperrvorrichtung mit der Zulaufbohrung

zubilden; es kann auch zweckmäßig sein, die Wirkver- verbunden ist.

bindung zwischen Kolben und Schwinghebel durch eine 5 Auf dem Umfangsbereich der Nockenwelle erstrek-

andersartige kraft- oder formschlüssige Verbindung wie ken sich in dem Lagerbereich zumindest zwei voneinan-

Z.B. mittels Kerb-, Feder- oder Paßstiften herzustellen. der unabhängige Steuernuten, die derart zu dem Zu-

Die Ausnehmung in der Hohlwelle, durch die die und Ablauf in dem Gehäuse angeordnet sind, daß ein Wirkverbindung zwischen Kolben und Schwinghebel Übertritt von Hydraulikfluid vom Zulauf über eine geführt ist, wird als Schlitz ausgebildet. Somit wird 10 Steuernut zum Ablauf dann unterbrochen ist, wenn der durch eine einfache bauliche Maßnahme der maximale Schwingarm des Schwinghebels von dem Haupt- oder Verstellweg des Kolbens und des Schwinghebels festge- Hilfsnocken aus seiner Ruhelage hinaus zu einer axiaien legt. Die Breite des Schlitzes ist so bemessen, daß die Verschiebung der Stößelstange bewegt wird. Durch dievorteilhaft als Schraubverbindung ausgeführte Wirk- se Anordnung der Steuernuten zu dem Zu- bzw. Ablauf verbindung, ohne an die Schlitzwände anzustoßen, die 15 wird erreicht, daß der Kolben in der Hohlwelle den von den Nocken bewirkten Drehbewegungen des Schwinghebel bzw. den Kipphebel nur dann axial verSchwinghebels ausführen kann. Es entfallen damit zu- schieben kann, wenn der Schwing- bzw. Kipphebel in sätzlich im Maschinengehäuse anzubringende Anschlä- seiner Ruhestellung zwischen den Betätigungsphasen ge, die den axialen Verstellweg des Schwinghebels auf des Ventiltriebs verharrt,
dem Haupt- und Hilfsnocken begrenzen. 20 Die beschriebene Umsteuervorrichtung läßt sich für

Die Wirkverbindung von Kolben und Schwinghebel alle Arten von Umsteuerungen an Brennkraftmaschinen ist zudem soweit auf dem der Feder zugewandten End- verwenden, wie z.B. für Anlaßsteuerungen und Bremsabschnitt des Kolbens angeordnet, daß die axiale Länge steuerung sowie um im Teil- und Vollastbereich mit von der Wirkverbindung bis zu der von dem Hydraulik- geänderten Ventilerhebungskurven den öffnungs- und fluid beaufschlagbaren Stirnseite des Kolbens größer 25 Schließvorgang der Ventile den jeweils geforderten opals die axiale Erstreckung des Schlitzes ist. Dadurch ist timalen Bedingungen anzupassen. Weiterhin ist anzusichergestellt, daß kein Hydraulikfluid durch den Schlitz merken, daß bei Mehrzylinder-Brennkraftmaschinen, in das Maschinengehäuse entweichen kann. sofern verschiedene Zylinder gleiche Steuerzeiten auf-

Um eine momentfreie Kaftübertragungskette Nok- weisen, die jeweils benötigten Umsteuereinrichtungen

kenwelle — Schwingarm — Stößelstange zu gewährlei- 30 von einem gemeinsamen in einem Lagerteil angeordne-

sten, ist die Stößelstange derart zu der Nockenwelle ten Steuerteil angesteuert werden können. Somit kön-

ausgerichtet, daß die Mittellinie der Stößelstange die nen Lagerstellen der Nockenwelle eingespart werden,

quer zu dieser verlaufende Mittellinie der Nockenwelle Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol-

schneidet. genden anhand der Zeichnung erläutert.

Der Schwinghebel, der in der Fachliteratur auch als 35 Es zeigt:

Schlepphebel bezeichnet wird, kann auch durch einen Fig. 1 eine Aufsicht auf einen Abschnitt einer Nok-

Kipphebel ersetzt werden. Damit ist gewährleistet, daß kenwelle mit einer erfindungsgemäßen Umsteuerein-

die erfindungsgemäße Umsteuereinrichtung für alle richtung,

gängigen Betätigungshebel zwischen Nockenwelle und Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Fig. 1.

Stößelstange bzw. einem Ventil selbst anwendbar ist. 40 Die Nockenwelle 1 betätigt in dem in Fig. 1 darge-

Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung ist es stellten Abschnitt einen Ventiltrieb für ein Ein- oder vorteilhaft, eine Steuereinrichtung für das dem Kolben Auslaßventil einer Brennkraftmaschine. Je nach Zylinin der Hohlwelle verschiebende Hydraulikfluid in einem der- und Ventilzahl einer Brennkraftmschine wird eine als Lager ausgebildeten Bereich der Nockenwelle anzu- beliebige Anzahl von Umsteuereinrichtungen zur ordnen. Die Steuereinrichtung wird aus sich radial über 45 Steuerung aller Ventile zusammengestellt. Der dargeden Lagerumfang der Nockenwelle erstreckende Steu- stellte Abschnitt der Nockenwelle 1 besteht aus einem ernuten gebildet, die mit einem für die Steuernuten ge- Endabschnitt 2, auf dem ein Antriebsrad in bekannter meinsamen Zulauf und einem gemeinsamen Ablauf für Weise aufgesetzt und befestigt werden kann. An den Hydraulikfluid verbunden sind. Der Zu- und Ablauf von Endabschnitt 2 schließt sich ein Lagerteil 3 an, das über Hydraulikfluid in die Steuernuten erfolgt durch in den 50 eine Gleitlagerung 4 in einem Gehäuse 5 gelagert ist. An den Lagersitz bildenden Gehäuse angeordnete Bohrun- einen folgenden freien Bereich 6 der Nockenwelle 1 gen. Der Ablauf mündet in den von der einseitig von schließt sich ein Hauptnocken 7 an. Diesem folgt in einem Stopfen verschlossenen Hohlwelle und dem KoI- weiterer axialer Erstreckung der Nockenwelle 1 ein ben begrenzten Arbeitsraum, während der Zulauf mit Hilfsnocken 8. Koaxial zu der Nockenwelle 1 ist eine als einer Hydraulikfluid-Druckquelle und einem der Druck- 55 Hohlwelle 9 ausgebildete Hilfswelle angeordnet. Die quelle nachgeschalteten fernbetätigbaren Absperrventil Hohlwelle 9 ist in dem Gehäuse 5 durch eine Schraubverbunden ist. Dadurch, daß die Steuereinrichtung in verbindung 10 axial und radial festgelegt. Der in dem dem Lagerbereich der Nockenwelle angeordnet ist, Gehäuse 5 angeordnete freie Endbereich 11 der Hohlwird eine raumsparende Anordnung erreicht, wobei das welle 9 ist durch einen in die Hohlwelle 9 eingesetzten an der Lagerstelle austretende Lecköl des Hydraulik- eo Stopfen 12 verschlossen. In dem sich an die Hohlwelle 9 fluids gleichzeitig eine Schmierung der Lagerstellen ge- in Verlängerung derselben anschließenden Bereich 13 währleistet. des Gehäues 5 ist ein Gewinde 14 eingeschnitten, so daß

Weiterhin sind durch die Anordnung der Steuerein- die Lagerbohrung 15 für die Hohwelle 9 zu der Gehäu-

richtung in dem Lagerbereich bis auf das Anbringen der seaußenseite 16 hin mit einem Stopfen öldicht ver-

Steuernuten in der Nockenwelle und die Zu- und Ab- 65 schlossen werden kann.

laufbohrungen in dem Gehäuse keine weiteren Arbeits- Auf der Hohlwelle 9 ist axial verschiebbar ein

gänge und zusätzliche Teile erforderlich. Als Hydraulik- Schwinghebel 17, der auch als Schlepphebel bezeichnet

fluiddruckquelle kann zweckmäßigerweise eine vorhan- wird, gelagert. Der Betätigungsarm 18 des Schwinghe-

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bels 17 erstreckt sich ausgehend von der Hohlwelle bis 31 zu den Steuernuten 28 und 29 hin freigegeben wird, zu etwa 3/4 der Breite der Nockenwelle 1. Die Breite Der Abfluß von Hydraulikfluid aus der jeweiligen Steudes Betätigungsarms 18 ist so bemessen, daß sie gering- ernut in die radial versetzt zu der Zulauf-Bohrung 32 in fügig größer als die gesamte axiale Erstreckung von dem Gehäuse 5 angeordnete Abfluß-Bohrung 33 erfolgt nebeneinanderliegenden Hauptnocken 7 und Hilfsnok- 5 solange, wie eine der sich drehenden Steuernuten 28,29 ken 8 ist. die direkte hydraulische Verbindung zwischen Zulaufin der Hohlwelle 9 ist ein Kolben 19 axial verschieb- Bohrung 32 und Abfluß-Bohrung 33 herstellt. Sobald bar und radial verdrehbar angeordnet. Der Kolben 19 der auf eine Steuernut 28,29 folgende Bereich 30,31 die ist gegen die Kraft einer Feder 20, die sich über einen Abfluß-Bohrung 33 verschließt bzw. an ihr vorbeigefah-Stift 21 in der Hohlwelle 9 abstützt, beweglich. Der Stift 10 ren ist, ist der Hydraulikfluid-Fluß unterbrochen (in dem 21 ist durch in Querrichtung zu der Hohlwelle 9 ange- dargestellten Fall der Bereich 31) und wird erst durch brachte Bohrungen 22a und 22b kraftschlüssig festge- die folgende Steuernut wieder ermöglicht. Somit wird legt. Dabei ist die Länge des Stiftes 21 so bemessen, daß der Hydraulikfluidfluß von der Zulauf-Bohrung 32 zu diese geringfügig kürzer als der Außendurchmesser der der Ablauf-Bohrung 33 zyklisch in Abhängigkeit von Hohlwelle 9 ist. 15 der Drehzahl der Nockenwelle 1 durch die Steuernuten

Weiterhin ist in die Hohlwelle 9 eine als Schlitz 23a 28 und 29 und die dazwischenliegenden Bereiche 30 und und 23b ausgebildete und sich in axialer Richtung der 31 gesteuert.

Hohlwelle 9 erstreckende Ausnehmung eingearbeitet. Das über die Ablauf-Bohrung 33 in den Arbeitsraum

Durch diesen Schlitz 23a und 23Z? verbindet eine Schrau- 34 gelangte Hydraulikfluid verschiebt den Kolben 19 be 24 den Schwinghebel 17 mit dem Kolben 19. Dazu ist 20 und den mit dem Kolben 19 verbundenen Schwinghebel in dem die Hohlwelle umfassenden Bereich des 17 gegen die Kraft der Feder 20. Damit ein Übergleiten Schwinghebels 17 eine Bohrung 25a und auf der gegen- des Schwingarms 18 von dem Hauptnocken 7 auf den überliegenden Seite eine mit einem Gewinde versehene Hilfsnocken 8 bzw. umgekehrt nur dann möglich ist, Bohrung 256 eingearbeitet. Durch den Kolben 19 ist auf wenn der Schwingarm 18 nicht von einem der Nocken 7 dessen federseitigen Endabschnitt 26 ebenfalls eine 25 oder 8 aus seiner Ruhelage zur Betätigung des Ventil-Querbohrung 27 durchgeführt. Die Anordnung und triebs hin bewegt wird, ist die zuvor beschriebene zykliaxiale Erstreckung des Schlitzes 23a und 236 in der sehe Hydraulikfluidsteuerung vorgesehen. Die in der Hohlwelle 9 ist so festgelegt bzw. bemessen, daß die Fig. 2 strichpunktiert dargestellten Nocken 7 und 8 sind Länge des Schlitzes 23a und 23Z> in Verbindung mit der nämlich so versetzt zu den Steuernuten 28 uns 29 angedurchgeführten Schraube 24 den maximalen Verstell- 30 ordnet, daß ein Umsteuern wegen zuvor beschriebenen weg des Kolbens 19 bzw. des Schwinghebels 17 festlegt. zyklischen Unterbrechungen des Durchflusses von Hy-Dabei steht in der in der Zeichnung dargestellten ersten draulikfluid durch die Steuernuten 28 und 29 während Endlage des Kolbens 19 und des Schwinghebels 17 der eines Ventilsteuervorganges ausgeschlossen ist. Schwingarm 18 mit dem Hauptnocken 7 in Eingriff. In
der strichpunktiert eingezeichneten zweiten Endlage 35
steht der Schwingarm 18 mit dem Hauptnocken 7 und
zusätzlich mit dem Hilfsnocken 8 in Eingriff.

In dem in Fig. 2 dargestellten Schnitt ist eine im Lagerteil 3 der Nockenwelle 1 angeordnete Hydraulikfluid-Steuervorrichtung für die Ventilumsteuereinrich- 40
tung gezeigt. Die Steuereinrichtung besteht aus zwei
sich radial über den Lagerumfang der Nockenwelle 1
erstreckende Steuernuten 28 und 29. Die beiden Steuernuten 28 und 29 sind durch Bereiche 30 und 31 voneinander getrennt. Über eine Zulauf-Bohrung 32 gelangt 45
das unter Druck stehende Hydraulikfluid in der dargestellten Lage der Nockenwelle in die Steuernut 28 und
von dieser in die Ablauf-Bohrung 33. Die Ablauf-Bohrung 3 steht mit einem Arbeitsraum 34, der dem Kolben
19 vorgelagert ist und aus der Hohlwelle 9 und dem 50
Stopfen 12 gebildet wird, in Verbindung. Ein Ventilstößel 35 überträgt die von Hauptnocken 7 oder Hilfsnokken 8 ausgeführte Auslenkung des Betätigungsarms 18
des Schwinghebels 17 aus der dargestellten Ruhelage
auf einen nicht dargestellten Ventiltrieb der Brennkraft- 55
maschine.

Die Umsteuereinrichtung arbeitet wie folgt:
Über eine nicht dargestellte Absperrvorrichtung in
der Zulauf-Bohrung 32 wird der Hydraulikfluidzufluß in
den Lagerbereich 3 der Nockenwelle 1 freigegeben. Bei 60
einer angenommenen Rechtsdrehung (Pfeil F^der Nokkenwelle 1 fahren bei sich drehender Nockenwelle 1 die
Steuernut 28, der sich daran anschließende Bereich 31,
dann die Steuernut 29 und schließlich der Bereich 30, der
die Steuernut 29 von der Steuernut 28 trennt, an der 65
Zulauf-Bohrung 32 vorbei. Ein Eintritt von Hydraulikfluid in die Steuernuten 28,29 erfolgt immer dann, wenn
die Zulauf-Bohrung 32 von den beiden Bereichen 30 und

Claims (4)

Patentansprüche

1. Umsteuereinrichtung für einen Ventiltrieb, bestehend aus einer Nockenwelle (1) mit zumindest einem Hauptnocken (7) und einem Hilfsnocken (8) sowie einem Schwinghebel (17), der auf einer Hilfswelle axial verschiebbar gelagert ist, wobei der Betätigungsarm (18) des Schwinghebels (17) mit zumindest einem Nocken in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinghebel (17) hydraulisch verschiebbar ist.

2. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfswelle als Hohlwelle (9) ausgebildet ist, in der ein Kolben (19) von einem Hydraulikfluid axial gegen die Kraft einer Feder (20) verschiebbar angeordnet ist und daß der Kolben (19) durch zumindest eine Ausnehmung in der Hohlwelle (9) mit dem Schwinghebel (17) in Wirkverbindung steht.

3. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirkverbindung eine Schraubverbindung (24) ist.

4. Umsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung als Schlitz

dadurch gekennzeichnet, daß sich zumindest zwei voneinander unabhängige Steuernuten (28, 29) über den Umfangsbereich des Lagerteils (3) der Nockenwelle (1) erstrecken und daß der Zulauf (32) und der Ablauf (33) zu den Steuernuten (28, 29) in dem Gehäuse (5) so angeordnet sind, daß ein Übertritt für Hydraulikfluid vom Zulauf (32) über eine Steuernut (28 oder 29) zum Ablauf (33) dann unterbrochen ist, wenn der Schwinghebel (17) von dem Haupt- (7) oder Hilfsnocken (8) zu einer axialen Verschiebung der Stößelstange (35) bewegt wird.