DE4218488C2 - Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ventilbetäti­ gungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine ent­ sprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei einem bekannten Ventilbetätigungsmechanismus dieser Art (DE 40 36 279 A1) ist die Kupplungsstange in den ersten Schlepphebel gelagert. Zur Koppe­ lung der beiden ersten Schlepphebel mit dem zwei­ ten, dazwischen liegenden Schlepphebel im oberen Drehzahlbereich sind in dem zweiten Schlepphebel hydraulisch gegen eine Federkraft verschiebbare Kolben vorgesehen, die im ausgefahrenen Zustand auf der Kupplungsstange zu liegen kommen, wodurch die Ventile entsprechend der Kontur des zweiten Nockens über den zweiten Schlepphebel, die Kupp­ lungsstange und die ersten Schlepphebel betätigt werden. Ein Nachteil dieser Ausführung besteht da­ rin, daß die beiden Ventile im unteren Drehzahlbe­ reich gleiche Ventilsteuerzeiten und gleiche Ven­ tilhübe haben, da die beiden ersten Schlepphebel durch die Kupplungsstange miteinander verbunden sind. Vorteilhaft ist es jedoch oftmals, für die beiden Ventile im unteren Drehzahlbereich unter­ schiedliche Steuerzeiten und Ventilhübe verwirkli­ chen zu können. Ein weiterer Nachteil besteht da­ rin, daß durch die Kupplungsstange die Masse der ersten Schlepphebel vergrößert wird, wodurch bei gegebener zulässiger Beschleunigungskraft beim Öffnen der Ventile die zulässige Beschleunigung verringert wird. Handelt es sich bei den Ventilen um Einlaßventile, so wird hierdurch der Ventilhub und damit die Füllung und das Drehmoment redu­ ziert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Ventilbetätigungsmechanismus der gattungsgemäßen Art zu schaffen, der unterschiedliche Steuerzeiten und Ventilhübe für die Ventile ermöglicht und bei dem die bewegte Masse der ersten Schlepphebel re­ duziert ist.

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

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird durch die Lagerung der Kupplungsstange im zweiten Schlepphe­ bel die Masse der ersten Schlepphebel durch die Kupplungsstange nicht vergrößert, und es wird durch die voneinander unabhängige Beweglichkeit der ersten Schlepphebel im unteren Drehzahlbereich die Möglichkeit geschaffen, durch entsprechende Ausbildung der ersten Nocken unterschiedliche Steuerzeiten und Ventilhübe zu verwirklichen. Die Vergrößerung der Masse des zweiten Schlepphebels durch die in diesem gelagerte Kupplungsstange ist unschädlich, da im oberen Drehzahlbereich die Öff­ nungsdauer und der Hub der Ventile größer ist, so daß selbst dann, wenn wegen der zusätzlichen Masse der Kupplungsstange die Beschleunigung durch ent­ sprechende Formgebung des zweiten Nockens reduziert werden muß, um die zulässige Beschleunigungskraft nicht zu überschreiten, eine ausreichende Füllung erreicht wird.

Ist der Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brennkraftmaschine mit drei gleichartigen (Einlaß- oder Auslaß-) Ventilen bestimmt, so sind drei er­ ste Schlepphebel vorgesehen, die jeweils mit einem Ventil und einem ersten Nocken für den unteren Drehzahlbereich zusammenwirken, und zwei jeweils zwischen zwei benachbarten ersten Schlepphebeln angeordnete zweite Schlepphebel, die mit eigenen identischen zweiten Nocken für den oberen Dreh­ zahlbereich zusammenwirken. Hierbei erstreckt sich die Kupplungsstange durch beide zweite Schlepphe­ bel und unter alle ersten Schlepphebel. Die beiden zweiten Schlepphebel können dabei miteinander ver­ bunden sein, da sie von identischen Nocken betä­ tigt werden.

Die Grundkreise der ersten Nocken, auf denen die ersten Schlepphebel laufen, wenn die Ventile ge­ schlossen sind, sind, wie bekannt, identisch, um zu erreichen, daß die ersten Schlepphebel in der Schließzeit, in welcher ihre Koppelung mit dem zweiten Schlepphebel bzw. den zweiten Schlepphe­ beln mittels der Kupplungsstange erfolgt, lagemä­ ßig übereinstimmen.

Die Verschiebung der Kupplungsstange aus ihrer er­ sten in ihre zweite Stellung erfolgt vorzugsweise hydraulisch. Zu diesem Zweck weist der bzw. jeder zweite Schlepphebel eine senkrecht zu seiner Schwenkachse verlaufende Bohrung auf, in welcher ein Kolben verschiebbar ist, der eine Querbohrung zur Aufnahme der Kupplungsstange aufweist und der mittels eines durch die Schwenkachse zugeführten Druckmediums entgegen einer Federkraft aus einer der ersten Stellung der Kupplungsstange entsprechenden Lage in eine der zweiten Stellung der Kupplungs­ stange entsprechende Lage bringbar ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im fol­ genden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen be­ schrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Einen Ventiltrieb mit einem erfindungsgemä­ ßen Ventilbetätigungsmechanismus für drei Einlaßventile im senkrechten Schnitt ent­ lang Linie A-A in Fig. 2,

Fig. 2 Eine Draufsicht des Ventiltriebes von Fig. 1, wobei die Nockenwelle weggelassen ist,

Fig. 3 Einen Schnitt entlang Linie B-B in Fig. 2, und

Fig. 4 eine perspektivische Explosionsdarstellung der ersten und zweiten Schlepphebel im miteinander gekoppeltem Zustand.

In den Zeichnungen ist ein Ventiltrieb für drei Einlaßventile 1 einer Brennkraftmaschine darge­ stellt. Jedes Ventil 1 ist im Schließsinn von einer Feder 2 beaufschlagt. Jedes Ventil wird von einem eigenen Nocken 3 einer Nockenwelle 4 über einen Schlepphebel 5 betätigt. Die Schlepphebel 5 sind auf einer gemeinsamen ortsfesten Achse 6 schwenkbar gelagert. Die auf die Schlepphebel 5 wirkenden Nocken 3 können unterschiedliche Nocken­ profile haben, um für die einzelnen Einlaßventile unterschiedliche Ventilhübe und/oder unterschied­ liche Steuerzeiten im unteren bis mittleren Dreh­ zahlbereich der Brennkraftmaschine zu erhalten. Zwischen benachbarten Nocken 3 sind auf der Nockenwellen 4 zweite Nocken 7 mit identischem Nockenprofil vorgesehen, das für einen größeren Ventilhub und eine längere Öffnungsdauer ausgelegt ist als die Profile der Nocken 3. Mit den zweiten Nocken 7 wirken zweite Schlepphebel 8 zusammen, die ebenfalls auf der ortsfesten Achse 6 schwenk­ bar gelagert sind und die im oberen Drehzahlbe­ reich mit den ersten Schlepphebeln 5 gekoppelt werden können, so daß in diesem Drehzahlbereich die Ventile 1 entsprechend der Kontur der Nocken 7 betätigt werden. Um die zweiten Schlepphebel 8 in Kontakt mit ihren Nocken 7 zu halten, sind die zweiten Schlepphebel 8 mit nach rückwärts gerich­ teten Fortsätzen 9 versehen, auf welche sich über einen verschiebbaren Federteller 10 eine Feder 11 abstützt, die auf einem Zündkerzendom 12 angeord­ net ist.

Zur Koppelung der ersten Schlepphebel 5 mit den zweiten Schlepphebeln 8 ist eine Kupplungsstange 13 vorgesehen, die parallel zu der gemeinsamen Schwenkachse 6 verläuft, senkrecht zu der Schwenk­ achse verschiebbar in den zweiten Schlepphebeln 8 gelagert ist und sich unter alle ersten Schlepphe­ beln 5 erstreckt. Jeder zweite Schlepphebel 8 ist mit einer in der Verschieberichtung der Kupplungs­ stange 13 verlaufenden Bohrung 14 versehen, in der ein Kolben 15 verschiebbar ist, der eine Querboh­ rung 16 zur Aufnahme der Kupplungsstange 13 auf­ weist. Die Wand der Bohrung ist mit entsprechenden Langlöchern 17 (Fig. 4) versehen, durch welche sich die Kupplungsstange 13 erstreckt und welche die Verschiebebewegung der Kupplungsstange 13 gestatten.

Die Kolben 15 stehen jeweils unter der Wirkung einer Feder 18, die bestrebt ist, den Kolben 15 in einer ersten, in Fig. 3 linken Stellung zu halten. Die Kolben 15 können zusammen mit der Kupplungs­ stange 13 entgegen der Wirkung der Federn 18 durch ein Druckmittel in die in Fig. 3 dargestellte rechte Endstellung gebracht werden. Das Druckmit­ tel wird den Bohrungen 14 durch einen Längskanal 19 in der Achse 6 zugeführt.

Die Kupplungsstange 13 erstreckt sich, wie vorher erwähnt, unter alle ersten Schlepphebel 5. Diese ersten Schlepphebel 5 sind im Verschiebebereich der Kupplungsstange 13 von der ersten in die zweite, in Fig. 1 dargestellte Stellung jeweils mit einer Aussparung 20 versehen, mit welcher die Kupp­ lungsstange 13 in ihrer zweiten Stellung in Ein­ griff ist, wie dies aus Fig. 1 ersichtlich ist. Damit sind die ersten Schlepphebel 5 mit den zwei­ ten Schlepphebeln 8 gekoppelt, so daß die Ventile 1 entsprechend der Kontur der Nocken 7 geöffnet werden. Werden die Bohrungen 14 druckentlastet, so werden die Kolben 15 durch die Federn 18 in Fig. 1 und 3 nach links gedrückt, womit die Kupplungs­ stange 13 außer Eingriff mit den Aussparungen 20 in den ersten Schlepphebeln 5 kommt. Damit sind die ersten Schlepphebel 5 von den zweiten Schlepp­ hebeln 8 entkoppelt und sie werden nun entspre­ chend der Kontur der ersten Nocken 3 verschwenkt. Diese Verschwenkung ist durch die Kupplungsstange 13 nicht behindert, da in den ersten Schlepphebeln 5 ein entsprechender Freigang 21 vorgesehen ist und die Kontur der zweiten Nocken 7 für eine län­ gere Öffnungsdauer und einen größeren Hub der Ventile 1 ausgelegt ist, die Verschwenkung der zweiten Schlepphebel 8 also früher beginnt und später endet und größer ist als für die ersten Schwenkhebel 5.

Claims (4)

1. Ventilbetätigungsmechanismus für eine Brenn­ kraftmaschine mit mindestens zwei funktionsgleichen (Einlaß- oder Auslaß-) Ventilen (1) pro Zylin­ der, die von Nocken einer Nockenwelle (4) betä­ tigt werden, ersten Schlepphebeln (5), die um eine gemeinsame Achse (6) schwenkbar sind und jeweils mit einem Ventil (1) und einem ersten Nocken (3) für einen unteren Drehzahlbereich zusammenwirken, jeweils einem zweiten Schlepphebel (8) zwischen zwei benachbarten ersten Schlepphebeln (5), der um die gemeinsame Achse (6) schwenkbar ist und mit einem zweiten Nocken (7) für einen oberen Drehzahlbereich zusammenwirkt, und einer parallel zu der gemeinsamen Achse (6) verlau­ fenden Kupplungsstange (13) zur Kupplung der ersten und zweiten Schlepphebel im oberen Dreh­ zahlbereich, wobei jeder zweite Nocken (7) für einen größeren Hub und eine längere Öffnungs­ dauer ausgelegt ist als die ersten Nocken (3), dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungsstange (13) in dem zweiten Schlepphebel (8) senkrecht zu der gemeinsamen Achse (6) zwischen einer er­ sten und zweiten Stellung verschiebbar gelagert ist und sich unter die ersten Schlepphebel (5) erstreckt, und daß jeder erste Schlepphebel im Verschiebebereich der Kupplungsstange (13) von der ersten in die zweite Stellung mit einer Aussparung (20) versehen ist, wobei die Kupp­ lungsstange (13) in ihrer zweiten Stellung mit der Aussparung (20) in Eingriff ist und in ihrer ersten Stellung mit der Aussparung (20) außer Eingriff ist.

2. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei funktionsgleiche Ventile (1) und zwei jeweils zwischen zwei be­ nachbarten ersten Schlepphebeln (5) angeordnete zweite Schlepphebel (8) vorgesehen sind, die mit zweiten Nocken (7) übereinstimmender Kontur zu­ sammenwirken, und daß sich die Kupplungsstange (13) durch beide zweite Schlepphebel (8) er­ streckt.

3. Ventilbetätigungsmechanismus nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. jeder zweite Schlepphebel (8) eine senkrecht zu seiner Schwenkachse (6) verlaufende Bohrung (14) aufweist, in welcher ein Kolben (15) ver­ schiebbar ist, der eine Querbohrung (16) zur Aufnahme der Kupplungsstange (13) aufweist, und daß der Kolben (15) mittels eines durch die Schwenkachse (6) zugeführten Druckmediums ent­ gegen der Kraft einer Feder (18) aus einer der ersten Stellung der Kupplungsstange (13) ent­ sprechenden Lage in eine der zweiten Stellung der Kupplungsstange entsprechenden Lage bring­ bar ist.

4. Ventilbetätigungsmechanismus nach einem der An­ sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Nocken (3) unterschiedliche Nocken­ konturen haben.