DE4213856A1 - Ventiltrieb für Ladungswechselventile, vorzugsweise Einlaßventile von Hubkolbenbrennkraftmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventiltrieb gemäß dem Ober­ begriff des Anspruchs 1.

Bekannt ist ein Ventiltrieb mit verstellbarem Hub der eingangs bestimmten Gattung durch DE-OS 35 43 537. Ein im Zylinderkopf ge­ führter und am Ventilschaft abgestützter Schieber ist über einen mit dem ersten Nocken für geringes Öffnen im Eingriff stehenden zentralen Stößel in Richtung "Ventilöffnen" bewegbar.

Die am ersten Nocken für geringes Öffnen beidseitig angrenzenden Nockenhälften des zweiten Nockens für größtes Ventilöffnen stehen nach Aufbau eines hydraulischen Polsters zwischen dem am Ventil­ schaft abgestützten Schieber und einem ringförmigen Tassenstößel mit diesem Tassenstößel im Eingriff. Es wird ein größtes Ventil­ öffnen durch den zweiten Nocken bewirkt.

Der Tassenstößel weist eine axiale Führung für den zentralen Stößel auf.

Bekannt ist durch die DE-OS 33 47 680 ein weiterer Ventiltrieb mit verstellbarem Hub und zwei Nocken mit unterschiedlicher Charak­ teristik für das Öffnen des zugehörigen Ventils. Einem ersten Nocken für größtes Ventilöffnen sind beidseits Nockenhälften eines zweiten Nockens für geringes Ventilöffnen zugeordnet. Die Nocken­ hälften des zweiten Nockens stehen mit einem hülsenförmigen Stößel an dessen Ringfläche im Eingriff, dabei ist dieser Stößel im Zy­ linderkopf geführt und über einen Kipphebel am Ventilschaft abge­ stützt.

Ein zentraler Stößel ist im hülsenförmigen Stößel geführt und über­ trägt nach Aufbau eines hydraulischen Polsters und bestehendem Ein­ griff mit dem Nocken für größtes Ventilöffnen dessen Hubcharakteri­ stik auf den am Ventil mittelbar angreifenden hülsenförmigen Stößel.

Nachteilig ist bei beiden bekannten Lösungen, daß jeweils mit den Ventilbetätigungskräften beaufschlagte hydraulische Polster ange­ wandt werden, deren Druck und konstante Stützhöhe eingestellt und gehalten werden muß. Belange des Ventilspielausgleichs bleiben da­ bei auch unberücksichtigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventiltrieb gemäß dem Oberbegriff des 1. Anspruchs mit einer schaltbaren formschlüs­ sigen Verbindung zwischen den Stößeln auszustatten, die geringe Rückwirkung auf die Sperrelemente ausübt, wobei weiterhin ein Spielausgleich zwischen den Übertragungsgliedern zu beiden Nocken mit einem an sich bekannten Spielausgleichselement erreicht werden soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merk­ male des Anspruchs 1 gelöst. Diese Ausführung gestattet es, beide Stößel im Bereich des jeweiligen Grundkreises ihres Nockens zu koppeln bzw. zu entkoppeln. Im gekoppelten Zustand bleiben die Sperrelemente in ihren Schaltrichtungen rückwirkungsfrei von Mit­ nehmerkräften.

Ein wirksamer Spielausgleich für die jeweils wirkende Kette von Hubübertragungselementen zwischen einem der unterschiedlichen Nocken und dem Ventil wird mit nur einem Spielausgleichselement durch eine Ausgestaltung nach Anspruch 2 erzielt.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich für die Eingriffsvor­ gänge der Mitnehmer, wenn diese eine konvexe Eingriffskontur auf­ weisen, z. B. Kugeln sind, und in konkave Gegenkonturen, z. B. Ril­ len oder Mulden, eingreifen.

Weitere vorteilhafte Gestaltungen des erfindungsgemäßen Ventil­ triebes sind in den Unteransprüchen dargestellt und im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben.

Anhand einer Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ventiltrieb mit axial schiebbarem Sperrelement;

Fig. 2 einen Längsschnitt durch einen Ventiltrieb mit tangential angeordneten, schiebbaren Sperrelementen im zentralen Stößel;

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß Schnitt A-A in Fig. 2;

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Ventiltrieb mit tangential angeordneten, schiebbaren Sperrelementen im Tassenstößel;

Fig. 5 ein Sperrelement, welches außerhalb der Schubebene des Mitnehmers 8 an diesem angreift;

Fig. 6 einen Längsschnitt durch einen Ventiltrieb mit tangential angeordneten Sperrelementen und einer statischen Ventilspieleinstell­ anordnung;

Fig. 7 einen Querschnitt gemäß Schnitt B-B in Fig. 6.

In Fig. 1 ist ein Ventiltrieb dargestellt, der eine im Zylinder­ kopf 1 gelagerte Nockenwelle 2 mit je einem Nocken für geringes Öffnen - 2a - und größtes Öffnen - 2b oder 2b′; 2b′′ - eines Ventils 3 aufweist.

Die Übertragung von Hubbewegungen jeder der Nocken 2a; 2b′ und 2b′′ auf das Ventil 3 erfolgt über einen ersten zentralen Stößel 4 mittels einer Druckhülse 4a und einer in diesem angeordneten hydraulischen Spielausgleichsvorrichtung 5 bekannter Art. Sie wirkt in dieser Anordnung spielausgleichend für die jeweils den Ventilhub steuernde Kette von Hubübertragungselementen von Nocken 2a oder 2b.

Der Stößel 4 steht mit dem Nocken 2a im Eingriff, ist in einem im Zylinderkopf 1 geführten ringförmigen Tassenstößel 6 schieb­ bar gelagert und weist eine hydraulisch ansteuerbare Mitnehmeran­ ordnung 7 auf.

Die Mitnehmer 8 sind Kugeln und in Querbohrungen im zentralen Stößel 4 geführt. Im Ringraum zwischen dem Außendurchmesser der Druckhülse 4a und der Innenführung des zentralen Stößels 4 ist ein gegen Federkraft hydraulisch verschiebbares Sperrelement 9 ge­ lagert. Eine Verlagerungs- und eine Sperrkontur befinden sich an seiner Außenfläche. Vermittels dieser Konturen sind die Mitnehmer 8 radial verlager- und sperrbar. Der Tassenstößel 6 weist in seiner Führungsbohrung für den Stößel 4 eine konkave Ringkontur 6a in der dem Ventil 3 zugewandten Hälfte seiner Höhe auf, in welche die Mit­ nehmer 8 im Drehbereich paralleler Grundkreise beider Nocken (2a; 2b′, 2b′′) mittels des Sperrelementes 9 in Eingriff gebracht und gesperrt werden können. Dargestellt ist der volle Eingriff der Mit­ nehmer 8 in der Ringkontur 6a des Tassenstößels - Fig. 1, linke Schnitthälfte. Das Sperrelement 9 ist durch Druckbeaufschlagung des Spannkolbens 11 über eine Feder 12 entgegen der Kraft einer Rückstellfeder 13 verschoben. Die Mitnehmer 8 - Kugeln - liegen voll an der Sperrkontur des Sperrelementes an. In diesem Zustand ist der Eingriff des Stößels 4 am Nocken 2a aufgehoben. Der Ventil­ hub wird vom Nocken 2b mit seinen Hälften 2b′, 2b′′ bestimmt, die mit dem Tassenstößel 6 im Eingriff stehen.

Bei Druckentlastung des Spannkolbens 11 wird die Feder 12 ent­ spannt, und die Rückstellfeder 13 verlagert das Sperrelement 9 nach oben, bei gleichzeitiger Freigabe der Mitnehmer 8 für ein Zurückweichen nach innen - siehe Fig. 1, rechte Schnitthälfte. Bei nicht wirksamer Mitnehmeranordnung 7, der Ventilhub wird vom Nocken 2a bestimmt, führt der Tassenstößel seinen Hub gegen die Kraft einer Feder 10 aus, die gegen den Zylinderkopf 1 oder aber vorzugsweise gegen den Stößel 4 abgestützt ist. Im letzteren Fall ist die Feder 10 nur für einen Federweg auszulegen, der der Dif­ ferenz zwischen den Hüben der Nocken 2a und 2b entspricht. Denk­ bar wäre es auch, das Sperrelement 9 direkt axial mit Druck zu be­ aufschlagen, der Spannkolben 11 und die Feder 12 könnten entfallen (nicht dargestellt).

In Fig. 2 und 3 ist eine prinzipiell ähnliche Ausführung wie in Fig. 1 schematisiert gezeigt. Die hydraulische Spielausgleichsvor­ richtung 5 ist hier jedoch direkt im zentralen Stößel 4 geführt, und die Mitnehmer 8 werden durch vorzugsweise mittels Öldruck tangential schiebbare Sperrelemente 9 verlagert bzw. gesperrt.

Fig. 3 zeigt linksseitig den gesperrten Zustand, dabei greifen Mit­ nehmer 8 in konkave Innenkonturen - kreis- oder kugelsegmentförmige Aussparungen - des Tassenstößels 6 ein und sind durch die Sperrkon­ tur am Sperrelement 9 in dieser Lage blockiert. Rechtsseitig ist der eingriffsfreie Zustand gezeigt. Die Mitnehmer 8 liegen jeweils in einer entsprechend zurückgenommenen Kontur in ihrem zugehörigen Sperrelement 9 oder können in dieser Lage widerstandsfrei zurück­ weichen und erstrecken sich nur in ihrer jeweiligen Führungsboh­ rung im zentralen Stößel 4.

Fig. 4 zeigt schematisiert eine der Fig. 2 und 3 ähnliche Ausfüh­ rung, die Mitnehmeranordnung 7 ist jedoch mittels im Tassenstößel 6 geführten Mitnehmern 8 und tangential schiebbaren Sperrelementen 9 realisiert. Die Mitnehmer 8 greifen in konkave Außenkonturen am Um­ fang des zentralen Stößels 4 ein. In Fig. 4 ist linksseitig der Eingriffszustand und rechtsseitig der eingriffsfreie Zustand ge­ zeigt. Die Übertragungsverhältnisse des jeweiligen Hubes von Nocken 2a bzw. 2b zum Ventil 3 sind auch für die Fig. 2 bis 4 gleich­ artig wie zu Fig. 1 beschrieben.

In Fig. 5 ist gezeigt, daß die Sperrelemente 9 nicht in der Schub­ ebene SE, - Mittelebene - der Mitnehmer 8 angreifen müssen, um diese zu verlagern bzw. zu sperren. Bei derartiger Zuordnung von Mitneh­ mer 8 und Sperrelement 9 weist die Mitnehmeranordnung 7 eine ge­ ringere Dimension in der Durchmesserebene auf.

Im Rahmen der Erfindung wäre es auch möglich, mittels dreh- oder schwenkbarer Sperrelemente die Mitnehmer zu verlagern bzw. zu sper­ ren, um beide Stößel steuerbar zu koppeln (nicht dargestellt).

In Fig. 6 ist ein Ventiltrieb ähnlich der Ausführung gemäß Fig. 4 gezeigt, jedoch hier mit einer statischen Ventilspiel-Einstellan­ ordnung mit in den zentralen Stößel 4 einfügbarem Distanzstück 14. Die Distanzstücken 14 werden in bekannter Weise in verschiedenen Höhen bereitgestellt und spielabhängig ausgewählt eingefügt.

Fig. 6 und 7 zeigen unterschiedliche Mitnehmer 8, linksseitig plat­ tenförmige Mitnehmer 8a und die bereits beschriebenen Mitnehmer 8 ausgeführt als Kugeln rechtsseitig.

Der Mitnehmer 8a gleitet in einer Rechteckführung des Tassen­ stößels 6 und weist eine bogenförmige Kontur für den Eingriff in eine Rille des zentralen Stößels 4 auf. Gleichermaßen plattenförmig ist das Sperrelement 9a ausgeführt und ebenfalls in einer tangential verlaufenden Rechteckführung schiebbar angeordnet.

Durch wechselseitiges Beaufschlagen des Sperrelementes 9a wird die­ ses verlagert. Zum Lösen des Eingriffs des Mitnehmers 8a ist ein Beaufschlagen seiner Eingriffskontur parallel zum entsprechenden Beaufschlagen des Sperrelementes 9a notwendig. Hierzu ist ein in die Eingriffsebene mündender Kanal 20 vorgesehen.

Claims (11)

1. Ventiltrieb für Ladungswechselventile, vorzugsweise Einlaßventile von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit folgendem Aufbau,

• - einem Ventil sind auf einer Nockenwelle zwei Nocken unter­ schiedlicher Hubcharakteristik für geringes und größtes Öffnen zugeordnet, wobei am ersten Nocken beidseitig Nockenhälften des zweiten Nockens angrenzen;
• - ein Tassenstößel ist im Zylinderkopf geführt und steht mit den Nockenhälften des zweiten Nockens im Eingriff;
• - ein zentraler, im Tassenstößel geführter Stößel steht mit dem ersten Nocken im Eingriff;
• - einer der beiden vorgenannten Stößel, nämlich jener, welcher mit dem Nocken für geringes Öffnen im Eingriff steht, ist gegen das Ventil abgestützt;
• - eine steuerbare Mitnehmeranordnung ist zwischen dem zentralen Stößel und dem Tassenstößel angeordnet; gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
• - die steuerbare Mitnehmeranordnung (7) weist entweder im zen­ tralen Stößel (4) oder im Tassenstößel (6) geführte nach außen oder innen durch ein oder mehrere Sperrelemente (9) verlager­ bare Mitnehmer (8) auf;
• - den Mitnehmern (8) sind in einer Ebene quer zur Achse der Stößel entweder konkave Innenkonturen am Tassenstößel (6) oder konkave Außenkonturen am zentralen Stößel (4) zugeordnet, die im Bereich der Grundkreise beider Nocken (2a; 2b) einen Ein­ griff der Mitnehmer (8) zulassen.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der mit dem Nocken (2a) für geringsten Hub im Eingriff stehende Stößel über eine automatische Spielausgleichsvor­ richtung (5) am Ventil (3) abgestützt ist.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß bei voller Kopplung beider Stößel (4; 6) vermittels der Mitnehmer (8) der Eingriff des Stößels am Nocken (20) für ge­ ringes Öffnen aufgehoben ist.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (8) in Hubrichtung eine konvexe Eingriffs­ kontur aufweisen.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (8) Kugeln sind.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß dem in einem der Stößel (4 oder 6) geführten Mitnehmer (8) ein oder mehrere in diesem axial oder in einer Ebene quer zur Stößelachse schiebbar oder drehbar geführte Sperrelemente (9) zugeordnet sind, die eine Verlagerungs- und Sperrkontur aufweisen und alternativ vermittels Druckmittel oder dem Druckmittel ent­ gegenwirkender Federkraft verlagerbar sind.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, daß die Sperrelemente (9) außerhalb der Schubebene (SE) der Mitnehmer (8) an diesen angreifend angeordnet sind.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der am Nocken (2b) für größtes Öffnen angreifende Stößel vermittels einer Feder (10) gegen diesen gedrängt ist, wobei diese Feder (10) vorzugsweise an dem, am Ventil (3) abgestützten Stößel oder dem Zylinderkopf (1) gegengelagert ist.

9. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 2 und 6 dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrelement (9) ringförmig ausgeführt ist, wobei durch seine Innenkontur eine Druckhülse (4a) schiebbar von der Boden­ fläche des am Nocken (2a) für geringen Hub angreifenden zentralen Stößels (4) zum Ventil (3) hin geführt und vermittels einer vor­ zugsweise in ihr angeordneten hydraulischen Spielausgleichsvor­ richtung (4) am Ventil (3) abgestützt ist.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß eine mechanische oder hydraulische Spielausgleichsvorrich­ tung (5) im, am Nocken (2a) für geringsten Hub angreifenden Stößel angeordnet ist.

11. Ventiltrieb nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, daß die Mitnehmer (8) in einer Ebene quer zur Achse der Stößel (4; 6) angeordnet sind, die in der dem Ventil (3) nahen Hälfte der Tassenstößelhöhe verläuft.