DE4118287A1

DE4118287A1 - Ventilsteuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE4118287A1
Application number: DE19914118287
Authority: DE
Inventors: Johannes Steinwart; Klaus Fuoss
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 1991-06-04
Filing date: 1991-06-04
Publication date: 1992-12-10

Description

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit derartigen, beispielsweise aus der DE-PS 32 19 611 bekannten Ventilsteuereinrichtungen lassen sich unter schiedliche Ventilsteuerzeiten und/oder Ventilhübe für zwei Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine verwirk lichen, indem in dem einen Betriebsbereich der eine Kipp hebel und in dem anderen Betriebsbereich der andere Kipp hebel wirksam ist. Bei der bekannten Ventilsteuereinrich tung liegen die Lagerstellen der beiden Kipphebel an Steuernocken einer Steuerwelle an. Durch Drehen der Steuerwelle wird die Lagerstelle des einen oder des anderen Kipphebels so verschoben, daß dieser außer Ein griff mit dem zugehörigen Nocken kommt. Diese bekannte Einrichtung ist verhältnismäßig aufwendig, da für einen ersten Betriebsbereich der erste Kipphebel in seine wirk same Stellung und der zweite Kipphebel in seine unwirk same Stellung gebracht werden muß und für den zweiten Be triebsbereich der erste Kipphebel in seine unwirksame Stellung und der zweite Kipphebel in seine wirksame Stellung gebracht werden muß. Dies erfordert für jeden Kipphebel einen eigenen Steuernocken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventil steuereinrichtung der gattungsgemaßen Art zu schaffen, die sich durch einen einfacheren Aufbau auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn zeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird nur der zweite Kipphebel in eine wirksame oder in eine unwirksame Stellung verschwenkt, wobei in der wirksamen Stellung der erste Kipphebel unwirksam ist.

Vorzugsweise hat der erste Kipphebel zwei miteinander verbundene und zueinander parallele, mit Nockengleit flächen versehene Arme während der zweite Kipphebel zwischen den Armen des ersten Kipphebels angeordnet ist. Dadurch ergibt sich eine stabile Lagerung des zweiten Kipphebels.

Die Vorrichtung, mit welcher der zweite Kipphebel in eine wirksame oder in eine unwirksame Stellung gebracht werden kann, weist vorzugsweise einen Hydraulikkolben zum Ver schwenken des zweiten Kipphebels in die wirksame Stellung und eine Feder zum Verschwenken desselben in die unwirk same Stellung auf. Der Hydraulikkolben kann in einer zylindrischen Bohrung im ersten Kipphebel angeordnet sein, die mit einer Drucköl-Zuflußleitung in der Achse des ersten Kipphebels in Verbindung steht. Alternativ kann der Hydraulikkolben auch in einer zylindrischen Bohrung im Zylinderkopf angeordnet werden, die mit einer Drucköl-Zuflußleitung im Zylinderkopf in Verbindung steht. In beiden Fällen wird durch Druckbeaufschlagung des Hydraulikkolbens der zweite Kipphebel in seine wirk same Stellung gebracht und bei Druckentlastung durch die Feder in seine unwirksame Stellung zurückgeführt. Diese Feder ist vorzugsweise zwischen den beiden Kipphebeln angeordnet.

Der zweite Kipphebel kann an seinem von seiner Lager stelle abgewandten Ende gabelförmig ausgebildet sein, derart, daß die Gabelarme die Achse des ersten Kipphebels umgreifen und durch Anlage an dieser Achse die Schwenkbe wegung des zweiten Kipphebels in beiden Richtungen be grenzen.

Die Lagerachse des zweiten Kipphebels kann gleichzeitig eine Rolle tragen, die auf den Ventilschaft einwirkt. Bei gleichzeitiger Betätigung mehrerer Ventile ist auf dieser Achse eine entsprechende Anzahl von Rollen vorzusehen.

Zur Betätigung der beiden Kipphebel kann ein gemeinsamer Nocken vorgesehen sein, wobei ein unterschiedlicher Ver lauf des Ventilhubes bei unveränderten Ventilsteuerzeiten (Ventil öffnet, Ventil schließt) dadurch erreicht wird, daß die Nockengleitflächen an den beiden Kipphebeln unterschiedlich ausgebildet sind.

Unterschiedliche Steuerzeiten und Ventilhübe lassen sich dadurch verwirklichen, daß für die beiden Kipphebel Nocken mit unterschiedlichen Profilen vorgesehen sind. Auch hier können die Nockengleitflächen an den beiden Kipphebeln unterschiedlich ausgebildet sein, womit sich jede beliebige Ventilerhebungskurve verwirklichen läßt.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer ersten Ventil steuereinrichtung in Seitenansicht,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des ersten Kipp hebels,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung des zweiten Kipp hebels,

Fig. 4 eine Draufsicht der Ventilsteuereinrichtung von Fig. 1,

Fig. 5 die beiden Ventilerhebungskurven, die sich beim Wirksamwerden des ersten oder des zweiten Kipphebels ergeben,

Fig. 6 eine schematische Darstellung einer zweiten Ventilsteuereinrichtung in Seitenansicht,

Fig. 7 eine Darstellung der Ventilsteuereinrichtung gemäß Fig. 1, jedoch mit Betätigung der beiden Kipphebel durch Nocken mit unterschiedlichen Profilen,

Fig. 8 eine Ansicht der Nocken von Fig. 7, und

Fig. 9 Ventilerhebungskurven, die sich beim Wirksamwerden des ersten oder des zweiten Kipphebels bei der Ausführung gemäß Fig. 7 ergeben.

Bei der ersten Ausführung gemäß Fig. 1-4 wird ein Gas wechselventil 1 von einem Nocken 2 einer Nockenwelle 3 wahlweise über einen ersten Kipphebel 4 oder über einen zweiten Kipphebel 5 betätigt. Der erste Kipphebel 4 ist am einen Ende schwenkbar auf einer im Zylinderkopf orts fest angebrachten Achse 6 gelagert und er trägt an seinem anderen Ende eine Rolle 7, die auf einer Achse 8 drehbar gelagert ist und auf den Tassenstößel 9 des Ventils 1 wirkt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, weist der erste Kipphebel 4 zwei durch einen Steg 10 miteinander ver bundene und zueinander parallele Arme 11 auf, die an ihrer Oberseite mit Nockengleitflächen 12 versehen sind. Löcher 13 in den Armen 11 dienen zur Lagerung des Kipp hebels 4 auf der Achse 6, und durch Löcher 14 ist die Achse 8 hindurchgeführt, auf welcher die Rolle 7 gelagert ist.

Der zweite Kipphebel 5 ist zwischen den Armen 11 des ersten Kipphebels 4 angeordnet. Er hat eine im Quer schnitt etwa U-förmige Gestalt mit Schenkeln 15 und einem Steg 16, der eine Nockengleitfläche bildet. Die Schenkel 15 sind am einen Ende mit Löchern 17 versehen, durch welche die Achse 8 hindurchgeführt ist, so daß der zweite Kipphebel 5 um diese Achse 8 verschwenkt werden kann. Zwischen den Schenkeln 15 liegt die Rolle 7, wie aus Fig. 4 ersichtlich ist. Das andere Ende des zweiten Kipphebels 5 ist gabelförmig ausgebildet, wobei die Gabelarme 18 die Achse 6 teilweise umgreifen, und zwar derart, daß der Kipphebel 5 zwischen einer wirksamen und einer unwirk samen Stellung verschwenkt werden kann. Die Verschwenkung in die wirksame Stellung erfolgt mit Hilfe eines Hydrau likkolbens 19, der in einer zylindrischen Bohrung 20 im Zylinderkopf verschiebbar ist, die mit einer Drucköl-Zu flußleitung 21 in Verbindung steht. Der Hydraulikkolben liegt über eine Rolle 22 an einem Steg 23 an, welcher, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, die Gabelarme 18 mitein ander verbindet. Der zweite Kipphebel 5 ist in Fig. 1 in seiner wirksamen Stellung dargestellt, in welcher der untere Bereich der Gabelarme 18 an der Achse 6 anliegt und der Nocken 2 mit der Nockengleitfläche 16 des zweiten Kipphebels zusammenwirkt. In dieser Stellung werden beide Kipphebel 4 und 5 um die Achse 6 verschwenkt, jedoch ist aufgrund der Formgebung der Nockengleitfläche 16 nur der zweite Kipphebel 5 wirksam. Der zweite Kipphebel 5 steht unter der Wirkung einer Feder 24, die sich einerseits am Kipphebel 4 und andererseits am Kipphebel 5 abstützt. Soll der zweite Kipphebel 5 unwirksam gemacht werden, so wird die zylindrische Bohrung 20 druckentlastet und die Feder 24 verschwenkt den zweiten Kipphebel 5 entgegen dem Uhrzeigersinn, bis die oberen Abschnitte der Gabelarme 18 an der Achse 6 anliegen. In dieser Stellung läuft der Nocken 2 nicht mehr auf der Nockengleitfläche 16 des zweiten Kipphebels 5 auf, sondern auf den Nockengleit flächen 12 der Arme 11 des ersten Kipphebels 4.

Die unterschiedlichen Ventilerhebungskurven sind in Fig. 5 dargestellt. Die voll ausgezogene Ventilerhebungskurve A ergibt sich, wenn der zweite Kipphebel 5 in seiner in Fig. 1 dargestellten wirksamen Stellung ist. Die ge strichelt gezeichnete Kurve B ist die Ventilerhebungs kurve, die von dem ersten Kipphebel 4 erzeugt wird. Es ist ersichtlich, daß in beiden Fällen die Ventilöffnungs und -schließzeitpunkte VÖ bzw. VS identisch sind, jedoch der Hubverlauf unterschiedlich ist, derart, daß bei wirk samem zweitem Kipphebel 5 die Ventilöffnungsfläche größer ist als bei Betätigung des Ventils durch den ersten Kipp hebel 4, was für den oberen Drehzahlbereich wünschenswert ist.

Die dargestellte Ventilsteuereinrichtung ermöglicht auf einfache Weise die gleichzeitige Betätigung mehrerer Ventile, wenn, wie in Fig. 4 strichpunktiert eingezeich net, auf der Achse 8 weitere, mit 7a bezeichnete Rollen zur Betätigung weiterer Ventile angeordnet werden.

Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 sind gleiche oder gleichartige Teile wie beim ersten Ausfüh rungsbeispiel mit den gleichen Bezugszeichen, jedoch mit einem Strich bezeichnet. Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbei spiel im wesentlichen nur dadurch, daß der Hydraulik kolben 19′, mit welchem der zweite Kipphebel 5′, in seine dargestellte wirksame Stellung verschwenkt wird, nicht in einer zylindrischen Bohrung im Zylinderkopf, sondern in einer zylindrischen Bohrung 20′ im ersten Kipphebel 4′ angeordnet ist. Die Druckölzuführung zu der zylindrischen Bohrung 20′ erfolgt in diesem Fall durch eine Längsboh rung 25 in der Achse 6′ des ersten Kipphebels 4′, eine Querbohrung 26 mit vergrößerter Mündung und einer Bohrung 27, die sich von der Wand des Loches 13′, das die Achse 8′ aufnimmt, zur zylindrischen Bohrung 20′ erstreckt. Bei dieser Ausführung wirkt der Hydraulikkolben 19′ über eine Kolbenstange 28 auf den Kipphebel 5′ ein. Die Rückführ feder 24′ stützt sich wie bei dem ersten Beispiel einer seits am ersten Kipphebel 4′ und andererseits am zweiten Kipphebel 5′ ab. Der erste Kipphebel 4′ weist wie beim ersten Beispiel zwei Arme 11′ auf, die am einen Ende durch einen Steg 10′ und am anderen Ende durch die Achse 8′ miteinander verbunden sind und jeweils eine Nocken gleitfläche 12′ aufweisen. Der zweite Kipphebel 5′ ist zwischen den Armen 11′ angeordnet und auf der Achse 8′ schwenkbar gelagert und er weist wie im vorherigen Bei spiel eine Nockengleitfläche 16′ auf. Bei Druckbeauf schlagung der zylindrischen Bohrung 20′ wird der zweite Kipphebel 5′ in die dargestellte Stellung verschwenkt, in welcher der Nocken 2 zuerst mit der Nockengleitfläche 16′, dann auch mit den Nockengleitflächen 12′ und schließlich wieder nur mit der Nockengleitfläche 16′ in Berührung kommt, wobei die Form der Ventilerhebungskurve von der Nockengleitfläche 16′ bestimmt ist. Wird die zylindrische Bohrung 20′ druckentlastet, so drückt die Feder 24′ den zweiten Kipphebel 5′ in seine inaktive Stellung, in welcher der Nocken 2 nur mit den Nocken gleitflächen 12′ des ersten Kipphebels 4′ in Berührung kommt. Die Ventilerhebungskurven sind die gleichen wie bei der Ausführung gemäß in Fig. 1 und in Fig. 5 darge stellt.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 ist die Ventil steuereinrichtung identisch mit derjenigen von Fig. 1 und es sind daher für die gleichen Teile die gleichen Bezugs zeichen verwendet. Unterschiedlich gegenüber Fig. 1 ist lediglich, daß für die Betätigung der beiden Kipphebel 4 und 5 unterschiedliche Nocken vorgesehen sind, und zwar zwei identische Nockenscheiben 2a, die mit den Nocken gleitflächen 12 auf den Armen 11 des ersten Kipphebels 4 zusammenwirken, und ein dazwischenliegender Nocken 2b, der auf die Nockengleitfläche 16 des zweiten Kipphebels 5 wirkt. Durch die unterschiedlichen Nockenformen 2a und 2b lassen sich neben der durch den unterschiedlichen Verlauf der Nockengleitflächen 12 und 16 bewirkten unterschied lichen Ventilerhebungskurve (Fig. 5) auch eine Verschie bung der Ventilsteuerzeiten VÖ und VS erreichen, wie in dem Diagramm von Fig. 9 dargestellt. Die voll ausgezogene Ventilerhebungskurve A wird mit dem zweiten Kipphebel 5 erreicht, und die gestrichelt eingezeichnete Ventiler hebungskurve B wird mit dem ersten Kipphebel 4 erreicht. Es ist ersichtlich, daß mit dem ersten Kipphebel 4 (Kurve B) das Ventil später öffnet und früher schließt als mit dem zweiten Kipphebel 5. Dies ist für den unteren Dreh zahlbereich wünschenswert, da hierdurch die Überschnei dung zwischen Einlaß und Auslaß verringert wird. Wie aus Fig. 9 ersichtlich, wird mit dem ersten Kipphebel 4 (Kurve B) der Maximalhub früher erreicht als mit dem zweiten Kipphebel 5, was wiederum wünschenswert ist, um eine schnelle Füllung im unteren Drehzahlbereich zu er halten.

Claims

1. Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit zwei auf mindestens ein Gaswechselventil (1) ein wirkenden, von Nocken (2) einer Nockenwelle (3) be tätigbaren Kipphebeln (4, 5) und mit einer Vorrich tung (19, 20, 24), mit der einer der beiden Kipphebel in eine wirksame oder in eine unwirksame Stellung bringbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kipphebel (4) am einen Ende um eine ortsfeste Achse (6) schwenkbar gelagert ist und an seinem anderen Ende mit dem Ventil (1) zusammenwirkt und daß der zweite Kipphebel (5) am ersten Kipphebel (4) auf einer zu der orts festen Achse (6) parallelen Achse (8) gelagert und durch die Vorrichtung wahlweise in eine wirksame oder in eine unwirksame Stellung verschwenkbar ist, und daß die Nockengleitflächen (12, 16) der beiden Kipp hebel (4, 5) und/oder die Nocken (2a, 2b) unter schiedliche Form haben.

2. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kipphebel (4) zwei miteinander verbundene und zueinander parallele, mit Nockengleitflächen (12) versehene Arme (11) aufweist, und daß der zweite Kipphebel (5) zwischen den Armen (11) des ersten Kipphebels (4) angeordnet ist.

3. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung einen Hydraulikkolben (19) zum Verschwenken des zweiten Kipphebels (5) in die wirksame Stellung und eine Feder (24) zum Verschwenken desselben in die unwirk same Stellung aufweist.

4. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkolben (19) in einer zylindrischen Bohrung (20) im Zylinderkopf angeordnet ist, die mit einer Drucköl-Zuflußleitung (21) im Zylinderkopf in Verbindung steht.

5. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hydraulikkolben (19′) in einer zylindrischen Bohrung (20′) im ersten Kipphebel (4′) angeordnet ist, die mit einer Drucköl-Zufluß leitung (21′) in der Achse (8′) des ersten Kipphebels (4′) in Verbindung steht.

6. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (24) zwischen dem ersten und dem zweiten Kipphebel ange ordnet ist.

7. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kipphebel (5) an seinem von seiner Lagerstelle abgewandten Ende gabel förmig ausgebildet ist und daß die Gabelarme (18) die Achse (8) des ersten Kipphebels (4) umgreifen und durch Anlage an dieser Achse die Schwenkbewegung des zweiten Kipphebels in beiden Richtungen begrenzen.

8. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die sich zwischen den beiden Armen (11) des ersten (4) Kipphebels erstreckende Achse (8) des zweiten Kipphebels (5) eine der Anzahl der durch die Kipphebel betätigenden Ventile ent sprechende Anzahl von Rollen (7, 7a) trägt.

9. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung der beiden Kipphebel (4, 5) ein gemeinsamer Nocken (2) vorgesehen ist und daß die Nockengleitflächen (12 bzw. 16) an den beiden Kipphebeln (4, 5) unterschied lich ausgebildet sind.

10. Ventilsteuereinrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Be tätigung der beiden Kipphebel (4, 5) getrennte Nocken (2a, 2b) mit unterschiedlichen Profilen vorgesehen sind.

11. Ventilsteuereinrichtung nach den Ansprüchen 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Betätigung des ersten Kipphebels (4) zwei identische Nockenscheiben (2a) vorgesehen sind, die mit den Nockengleitflächen (12) an den Armen (11) dieses Kipphebels (4) zusammenwirken, und daß zwischen den beiden Nockenscheiben (2a) ein mit der Nockengleitfläche (16) des zweiten Kipphebels (5) zusammenwirkender Einzelnocken (2b) angeordnet ist.

12. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Form der Nockengleit flächen (12, 16) an den beiden Kipphebeln (4, 5) unterschiedlich ist.