DE4206166A1 - Variabler ventiltrieb fuer ein hubventil einer maschine - Google Patents
Variabler ventiltrieb fuer ein hubventil einer maschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1. Ein Ventiltrieb dieses Aufbaues ist aus der DE-OS
35 12 035, FO1L 1/12, in der Weise bekannt geworden, daß an dem inneren
Stößel eine verhältnismäßig weiche, dagegen an dem äußeren Stößel eine er
heblich stärkere Rückstellfeder angreift, wobei zwecks zeitweiliger Kopplung
der beiden Stößel die einander gegenüberstehenden Umfangsflächen derselben
so ausgebildet sind, daß der äußere Stößel den inneren Stößel bei einer
schnelleren Aufwärtsbewegung hintergreift und mitnimmt. Auf den äußeren
Stößel wirken beiderseits des ersten Nockens auf einer gemeinsamen Nockenwelle
angeordnete identische zweite Nocken, deren Ventilschließflanken flacher
verlaufen als die Schließflanke des ersten Nockens. Die Auslegung der ver
schiedenen Bestandteile dieses bekannten Ventiltriebs ist so getroffen,
daß bei niedrigen Drehzahlen die dem inneren Stößel zugeordnete Feder stark
genug ist, um einen dauernden Kontakt zwischen innerem Stößel und erstem
Nocken sicherzustellen; bei niedrigen Drehzahlen ist demgemäß der Verlauf
des ersten Nockens für die Ventilbewegung auch während der Schließphase
allein ausschlaggebend. Bei höheren Drehzahlen dagegen ist die dem inneren
Stößel zugeordnete Feder zu schwach, um einen dauernden Kontakt zwischen
innerem Stößel und erstem Nocken sicherzustellen. Andererseits ist aber
die dem äußeren Stößel zugeordnete Feder stark genug, um einen dauernden
Kontakt zwischen diesem Stößel und den zweiten Nocken sicherzustellen.
Das bedeutet, daß infolge der beschriebenen Ausbildung der beiden Stößel
an ihren einander zugekehrten Umfangsflächen bei höheren Drehzahlen der
äußere Stößel den ersten Stößel nebst dem mit diesem verbundenen Ventil
zumindest während der Schließphase mitnimmt. Jetzt ist aber entscheidend
für den Verlauf der Ventilbewegung der Verlauf der Schließflanken der beiden
zweiten Nocken.
Dieser Stand der Technik sieht demgemäß eine Veränderbarkeit der Ventilsteuer
zeiten nur in sehr geringem Umfang, nämlich drehzahlabhängig und nur im
Bereich der Schließphase, vor. Diese Einschränkung vermeidet eine aus der
DE-OS 33 47 680, FO1L 1/12, bekannte Ventilsteuerung, bei der der den inneren
Stößel topfartig aufnehmende äußere Stößel zusammen mit diesem einen über
ein axial verstellbares Ventil hinsichtlich seines hydraulischen Drucks
steuerbaren Druckraum bildet. Hinzu kommen axial ausgerichtete Federn, so
daß dieser bekannte variable Ventiltrieb zwar in vorteilhafter Weise durch
Steuerung bzw. Regelung des Drucks in dem Druckraum mittels einer außerhalb
des Ventiltriebs angeordneten Steuer- oder Regeleinrichtung in Abhängigkeit
von Betriebsparametern der Maschine praktisch während beliebigen Betriebsphasen
des Hubventils dessen Hubverlauf zu ändern gestattet, jedoch diese Einrichtung
den Nachteil eines relativ großen Bauaufwands in axialer Richtung, d. h.
in Richtung der Achse des Hubventils bzw. einer zwischengeschalteten Stange,
besitzt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen variablen
Ventiltrieb zu schaffen, der einerseits hinsichtlich der Beeinflussung des
Hubverlaufs des Ventils Freiheit bietet, andererseits den Vorteil eines
minimalen Platzbedarfs, insbesondere in axialer Richtung, bietet.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung be
schreiben die Unteransprüche.
Schlagwortartig kann man sagen, daß die Erfindung die Vorteile der beiden
eingangs beschriebenen bekannten Ventiltriebe vereint, aber die Nachteile
derselben vermeidet. Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen,
daß sie diese günstigen Eigenschaften mit außerordentlich geringem Aufwand,
nämlich nur durch Vorsehen von hydraulischen Kolben, löst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung
erläutert, deren Fig. 1 einen Längsschnitt und deren Fig. 2 die in Fig.
1 bei II-II angedeutete Querschnittsansicht wiedergibt.
Mit 1 ist das einen üblichen Aufbau besitzende Hubventil bezeichnet. In
Schließrichtung wird es durch die sich an dem Federteller 2 abstützende
Schließfeder 3 kraftbeaufschlagt, während zur Öffnungsbewegung des Hubventils
1 letztlich die drei Nocken 4, 5 und 6 auf der gemeinsamen Nockenwelle 7
dienen, die bei einer Brennkraftmaschine in an sich bekannter Weise von
der Kurbelwelle der Maschine her angetrieben wird. Der innere oder erste
Nocken 4 arbeitet auf den inneren Stößel 8, der unter Zwischenschaltung
des einen bekannten Aufbau besitzenden und daher hier nicht zu beschreibenden
Ventilspielausgleichselements 9 im Öffnungssinne auf den Schaft des Hubventils
1 einwirkt. Die beiden äußeren oder zweiten Nocken 5 und 6 arbeiten dagegen
auf den äußeren Stößel 10, der den inneren Stößel 8 Bewegungen in Axialrichtung
zulassend aufnimmt.
Wie unmittelbar aus Fig. 1 ersichtlich, besitzen die Nocken 4 einerseits
und 5, 6 andererseits unterschiedliche Hubkurven, wobei die Hubkurven der
beiden zweiten Nocken 5 und 6 gleich sind. Die Grundkreisphasen der drei
Nocken 4, 5 und 6 überschneiden sich, so daß sich die beiden Stößel 8 und
10 in der gezeichneten Stellung auf allen drei Nocken 4, 5 und 6, und zwar
auf den Grundkreisbereichen derselben, abstützen. In dieser Lage besteht
nun die Möglichkeit der Herstellung einer Kopplung zwischen den beiden Stößeln
8 und 10, die erforderlich ist, um die Hubverläufe der beiden zweiten Nocken
5 und 6 zu erzielen. Ohne Kopplung zwischen den beiden Stößeln 8 und 10
steht nämlich der innere Stößel 8 und damit das Ventil 1 lediglich unter
der Wirkung des ersten Nockens 4, während die beiden zweiten Nocken 5 und
6 den äußeren Stößel 10 entgegen der Wirkung der zwischen ihm und dem inneren
Stößel 8 aufgespannten Druckfeder 11 relativ zum inneren Stößel 8 verschieben.
Zur Herstellung der Kupplung zwischen den beiden Stößeln 8 und 10 dienen
in diesem Ausführungsbeispiel drei Kolben 12, 13 und 14 in umfangssymmetrischer
Verteilung, die an ihren inneren Stirnseiten Kopplungsstifte 15, 16 und
17 tragen, denen in der gezeichneten Lage der verschiedenen Ventiltriebsteile
die Nut 18 am Umfang des inneren Stößels 8 gegenübersteht, so daß bei genügend
hohem Druck in Druckkammern 21, 22 und 23, die an die Kolben 12, 13 und
14 radial nach außen angrenzen, die Kolben entgegen der Kraft der ringförmigen
Feder 25 radial nach innen gedrückt werden.
Die umlaufende Nut 18 läßt demgemäß im Betrieb Drehungen des inneren Stößels
8 zu.
Diese demgemäß allen Kolben gemeinsame Feder 25 weist Löcher 26, 27 und
28 zum Durchtritt der Kopplungsstifte 15, 16 und 17 auf und ist so ausgelegt,
daß sie bei entsprechend niedrigem Druck in den Druckkammern 21, 22 und
23 die Kolben 12, 13 und 14 so weit radial nach außen verschiebt, daß die
Kopplungsstifte 9, 10 und 11 innerhalb der Wandstärke des äußeren Stößels
10 liegen. In diesem Fall ist also die Kopplung zwischen den beiden Stößeln
8 und 10 aufgehoben, während die Stifte in der in Fig. 1 dargestellten
Lage zusammen mit der Ausnehmung 18 den inneren Stößel 8 mit dem äußeren
Stößel 10 koppeln, so daß nunmehr die Hubverläufe der Nocken 5 und 6, deren
maximale Hübe größer als derjenige des Nockens 4 sind, die Bewegung des
Hubventils 1 bestimmen. In dieser Betriebsweise ist der Kontakt zwischen
dem ersten Nocken 4 und dem inneren Stößel 8 aufgehoben.
Die Zufuhr des hydraulischen Druckmittels zu den Druckräumen 21, 22 und
23 erfolgt über die Ölnut 29 vom Zylinderkopf her. Die Einstellung des Drucks
erfolgt mittels eines Steuergeräts in Abhängigkeit von Betriebsparametern
der Maschine.
Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer variabler Ventiltrieb
geschaffen, der bei minimalem Platzbedarf mit einfachen Mitteln praktisch
beliebige Hubverläufe einzustellen gestattet.
Claims (4)
1. Variabler Ventiltrieb für ein Hubventil einer Maschine, insbesondere
ein Ladungswechselventil einer Brennkraftmaschine, das zwischen einer
Schließ- und einer Öffnungsstellung entgegen der Kraft einer Ventilfeder
über einen inneren Stößel zeitweilig mittels eines auf den inneren Stößel
arbeitenden ersten Nockens und zeitweilig mittels zumindest eines zweiten
Nockens bewegbar ist, der auf einen den inneren Stößel umschließenden,
mit diesem in Abhängigkeit von zumindest einer Betriebsgröße der Maschine
zeitweilig bewegungsmäßig gekoppelten äußeren Stößel arbeitet, wobei
alle Nocken synchron betätigt sind sowie hub- und phasenmäßig gleiche
Grundkreisbereiche besitzen, dadurch gekennzeichnet, daß zur bewegungs
mäßigen Kopplung in dem äußeren Stößel (10) zumindest ein hydraulisch
radial verschiebbarer Kolben (12, 13, 14) mit einem Kopplungsstift (15,
16, 17) vorgesehen ist, dem am Umfang des inneren Stößels (8) während
der Nockengrundkreisphase axiale Anschläge (18) gegenüberstehen.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge
durch eine umlaufende Ausnehmung (18) im inneren Stößel (8) gebildet
sind.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben
(12, 13, 14) nebst Kopplungsstift (15, 16, 17) durch eine radial nach
außen vorgespannte Feder (25) in einer eingezogenen Stellung im äußeren
Stößel (10) gehalten und durch Erhöhung des hydraulischen Drucks in einer
radial außen an den Kolben (12, 13, 14) angrenzenden Druckkammer (21,
22, 23) zur Kopplung radial nach innen bewegbar ist.
4. Ventiltrieb nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei mehreren
Kolben (12, 13, 14) und Kopplungsstiften (15, 16, 17) eine gemeinsame
Feder in Gestalt eines Federrings (25) vorhanden ist, der mit Durchtritts
öffnungen (26, 27, 28) für die Kopplungsstifte (15, 16, 17) versehen
ist.
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