DE4136143A1 - Ventilsteuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

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 be­ kannten Ventilsteuereinrichtungen lassen sich unter­ schiedliche Ventilsteuerzeiten und/oder Ventilhübe für zwei Betriebsbereiche der Brennkraftmaschine verwirklichen, in­ dem in dem einen Betriebsbereich der eine Kipphebel und in dem anderen Betriebsbereich der andere Kipphebel wirksam ist. Bei der bekannten Ventilsteuereinrichtung 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 ver­ schoben, daß dieser außer Eingriff mit dem zugehörigen Nocken kommt. Diese bekannte Einrichtung ist verhältnismä­ ßig aufwendig, da für einen ersten Betriebsbereich der erste Kipphebel in seine wirksame Stellung und der zweite Kipphebel in seine unwirksame Stellung gebracht werden muß und für den zweiten Betriebsbereich 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 gattungsgemäßen Art zu schaffen, die sich durch einen einfacheren Aufbau auszeichnet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen 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 des zweiten Kipphebels die Ventilbetätigungskraft über den ersten Kipp­ hebel auf das Ventil bzw. die Ventile ausgeübt wird, so daß die von der Umschaltvorrichtung aufzubringende bzw. aufzu­ nehmenden Kräfte äußerst gering sind.

Vorzugsweise hat die Vorrichtung einen am ersten Kipphebel drehbar gelagerten Sperrhebel, der durch einen Hydraulik­ kolben in eine Stellung verschwenkbar ist, in der sich der zweite Kipphebel an einer von seinen Achse entfernten Stel­ le am Sperrhebel abstützt. Dabei ist es zweckmäßig, daß der erste Kipphebel zwei miteinander verbundene und zueinander parallele, mit Nockengleitflächen versehene Arme hat, zwi­ schen denen der zweite Kipphebel und den Sperrhebel ange­ ordnet sind. Dadurch ergibt sich eine stabile Lagerung des zweiten Kipphebels und des Sperrhebels. Die sich zwischen den beiden Armen des ersten Kipphebels erstreckende Achse des zweiten Kipphebels kann dabei eine der Anzahl der durch die Kipphebel zu betätigenden Ventile entsprechende Anzahl von Rollen tragen. Zur Betätigung des ersten Kipphebels können zwei identische Nockenscheiben vorgesehen werden, die mit den Nockengleitflächen an den Armen dieses Kipphe­ bels zusammenwirken, während bei der Betätigung des zweiten Kipphebels zwischen den Nockenscheiben ein Einzelnocken an­ geordnet ist.

Vorzugsweise ist der Sperrhebel als zweiarmiger Hebel aus­ gebildet, dessen einer Arm sich unter die Achse des ersten Kipphebels erstreckt und an dieser in seiner den zweiten Kipphebel abstützenden Stellung anliegt, und dessen anderer Arm in dieser Stellung unter dem die Nockengleitfläche bil­ denden Teil des zweiten Kipphebels zu liegen kommt. Dabei liegt die Drehachse des Sperrhebels vorzugsweise unter der Nockengleitfläche des zweiten Kipphebels, womit Kippmomente auf den Sperrhebel vermieden sind.

Der Sperrhebel kann durch den Hydraulikkolben oder durch eine eigene Feder in seine unwirksame Stellung gebracht werden.

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 unter­ schiedlich 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.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden un­ ter 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 eine Ansicht der Nocken, und

Fig. 6 Ventilerhebungskurven, die sich beim Wirksamwerden des ersten oder des zweiten Kipphebels ergeben.

Bei der dargestellten Ausführung wird ein Gaswechselventil 1 wahlweise von einem Nocken 2a oder 2b einer Nockenwelle 3 über einen ersten Kipphebel 4 oder über einen zweiten Kipp­ hebel 5 betätigt. Der erste Kipphebel 4 ist am einen Ende schwenkbar auf einer im Zylinderkopf ortsfest 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 er­ sichtlich ist, weist der erste Kipphebel 4 zwei durch einen Steg 10 miteinander verbundene und zueinander parallele Ar­ me 11 auf, die an ihrer Oberseite mit Nockengleitflächen 12 versehen sind. Löcher 13 in den Armen 11 dienen zur Lager­ ung des Kipphebels 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 Querschnitt 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. Auf dem Steg 10 stützt sich eine Feder 19 ab, welche auf den Steg 16 des zweiten Kipphebels 5 wirkt und bestrebt ist, diesen in Anlage an seinen Nocken 2b zu halten.

In einem ersten Betriebsbereich ist nur der Kipphebel 4 wirksam, der durch die auf seine Gleitflächen 12 wirkenden Nocken 2a um die Achse 6 verschwenkt wird und das Ventil 1 betätigt. Er wird in üblicher Weise durch die Ventilfeder 1a in Anlage an dem Nocken 2a gehalten. In diesem Betriebs­ bereich schwingt der zweite Kipphebel 5, durch den Nocken 2b betätigt, um seine Achse 8, ohne eine Ventilbetätigungs­ kraft auszuüben, da die Feder 19 wesentlich schwächer ist als die Ventilfeder 1a. Die Form der Ventilerhebungskurve, die in Fig. 6 mit B bezeichnet ist, ist somit nur von der Form der Nocken 2a und dem Verlauf der Nockengleitflächen 12 bestimmt. Soll das Ventil 1 von dem zweiten Kipphebel 5 betätigt werden, wobei die Ventilerhebungskurve A in Fig. 6 aufgrund der Form des Nockens 2b und des Verlaufs der Nocken­ gleitfläche 16 verwirklicht wird, so wird der zweite Kipphebel 5 formschlüssig mit dem ersten Kipphebel 4 ver­ bunden. Zu diesem Zweck ist ein Sperrhebel 20 vorgesehen, der zwischen den Armen 11 des ersten Kipphebels 4 drehbar auf einer Achse 21 gelagert ist und zwei Arme 22 und und 23 aufweist. Der Sperrhebel 20 kann zwischen einer wirk­ samen, den zweiten Kipphebel 5 formschlüssig mit dem ersten Kipphebel 4 verbindenden und in Fig. 1 dargestellten Stel­ lung und einer unwirksamen Stellung verschwenkt werden. Die Verschwenkung in die wirksame Stellung erfolgt mit Hilfe eines Hydraulikkolbens 24, der in einer zylindrischen Boh­ rung 25 im Zylinderkopf verschiebbar ist, die mit einer Drucköl-Zuflußleitung 26 in Verbindung steht. Der Hydrau­ likkolben 24 liegt über einer Rolle 27 an dem Arm 23 des Sperrhebels 20 an und schwenkt den Sperrhebel 20 in die dargestellte Stellung, in welcher der andere Arm 22 unter dem Steg 16 des zweiten Kipphebels 5 zu liegen kommt. Die dadurch erzeugte formschlüssige Verbindung zwischen den Kipphebeln 4 und 5 hat zur Folge, daß der erste Kipphebel 4 nunmehr eine Bewegung ausführt, die durch die Form des Nockens 2b und den Verlauf der Nockengleitfläche 16 des zwei­ ten Kipphebels 5 bestimmt ist. Die Achse 21 des Sperrhebels 20 liegt, wie ersichtlich, etwa senkrecht unter der Abstütz­ stelle des Armes 22 an dem Steg 16, so daß keine Kippkräfte auf den Sperrhebel 20 ausgeübt werden. Die Achse 6 des er­ sten Kipphebels 4 dient im Ausführungsbeispiel als Anschlag für den Arm 23 des Sperrhebels 20 in dessen wirksamer Stel­ lung. Um den Sperrhebel 20 in seine unwirksame Stellung zu bringen, wird die Bohrung 25 druckentlastet, so daß der Sperrhebel 20 unter der Wirkung einer Feder 28, die einerseits am Kipphebel 4 und andererseits am Sperrhebel 20 festgelegt ist, entgegen dem Uhrzeigersinn verschwenkt wer­ den kann. Dabei kommt der Arm 22 außer Eingriff mit dem Steg 16 des zweiten Kipphebels 5, so daß dieser nun in der vorher beschriebenen Weise frei um seine Achse 8 schwingen kann. Das Verschwenken des Sperrhebels 20 in die darge­ stellte Sperrstellung kann nur während des Zeitraumes erfolgen, in welchem die identischen Nockengrundkreise der Nocken 2b und 2b mit den zugehörigen Nockengleitflächen 12 und 16 zusammenwirken, das Ventil 1 also geschlossen ist.

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

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Form der Nocken 2a und 2b und der Verlauf der Nockengleitflächen 12 und 16 unterschiedlich, wodurch neben der durch den unter­ schiedlichen Verlauf der Nockengleitflächen bewirkten un­ terschiedlichen Ventilerhebungskurve auch eine Verschiebung der Ventilsteuerzeiten VÖ und VS erreichen, wie in dem Dia­ gramm von Fig. 6 dargestellt. Die voll ausgezogene Ventil­ erhebungskurve A wird mit dem zweiten Kipphebel 5 erreicht, und die gestrichelt eingezeichnete Ventilerhebungskurve B mit dem ersten Kipphebel 4. 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 Drehzahlbereich wünschenswert, da hierdurch die Überschneidung zwischen Einlaß und Auslaß verringert wird. Gleichzeitig wird der Maximalhub früher erreicht als mit dem zweiten Kipphebel 5, wodurch die Füllung im unteren Drehzahlbereich verbessert wird.

Claims (9)

1. Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine, mit zwei auf mindestens ein Gaswechselventil (1) einwirkenden, von Nocken (2a, 2b) einer Nockenwelle (3) betätigbaren Kipphebeln (4, 5) und mit einer Vorrichtung (20), mit der einer der beiden Kipphebel in oder außer Funktion bringbar ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

• a) der erste Kipphebel (4) ist am einen Ende um eine ortsfeste Achse (6) schwenkbar gelagert und er wirkt an seinem anderen Ende mit dem Ventil (1) zusammen,
• b) der zweite Kipphebel (5) ist am ersten Kipphebel (4) auf einer zu der ortsfesten Achse (6) parallelen Achse (8) gelagert und durch eine Feder (19) in Anlage an seinem Nocken (2b) gehalten und durch die Vorrichtung (20) formschlüssig mit dem ersten Kipphebel (4) verbindbar,
• c) die Nockengleitflächen (12, 16) der beiden Kipphebel (4, 5) haben unterschiedliche Form und/oder die beiden Kipphebel wirken mit Nocken (2a, 2b) unterschiedlicher Form zusammen.

2. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vorrichtung einen am ersten Kipphebel (4) drehbar gelagerten Sperrhebel (20) aufweist, der durch einen Hydraulikkolben (24) in eine Stellung verschwenkbar ist, in welche sich der zweite Kipphebel (5) an einer von seiner Achse (8) entfernten Stelle am Sperrhebel (20) abstützt.

3. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Kipphebel (4) zwei miteinander verbundene und zueinander parallele, mit Nockengleitflächen (12) versehene Arme (11) aufweist, zwischen denen der zweite Kipphebel (5) und der Sperrhebel (20) angeordnet sind.

4. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrhebel (20) als zweiarmiger Hebel ausgebildet ist, dessen einer Arm (23) sich unter die Achse (6) des ersten Kipphebels (4) erstreckt und an dieser in seiner den zweiten Kipphebel (5) abstützenden Stellung anliegt, und dessen anderer Arm (22) in dieser Stellung unter den die Nockengleitfläche (16) bildenden Teil des zweiten Kipphebels (5) zu liegen kommt.

5. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Drehachse (21) des Sperrhebels (20) unter der Nockengleitfläche (16) des zweiten Kipphebels (5) liegt.

6. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Sperrhebel (20) unter der Wirkung einer in Entsperrungsrichtung wirkenden Feder (28) steht.

7. Ventilsteuereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den zweiten Kipphebel (5) in Anlage an seinem Nocken (2b) haltende Feder (19) als Druckfeder ausgebildet ist, die zwischen den beiden Kipphebeln (4, 5) angeordnet ist.

8. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die sich zwischen den beiden Armen (11) des ersten Kipphebels (4) erstreckende Achse (8) des zweiten Kipphebels (5) eine der Anzahl der durch die Kipphebel zu betätigenden Ventile entsprechende Anzahl von Rollen (7, 7a) trägt.

9. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, 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.