Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Außerbetrieb
setzen eines von einem Nocken über einen Schwinghebel be
tätigten Hubventiles einer Brennkraftmaschine, mit einem
ein Widerlager für den Schwinghebel bildenden Lagerbol
zen, der gegen ein Federelement längsverschiebbar ange
ordnet ist, sowie mit einem Sperrbolzen zum Blockieren
des Lagerbolzens.
Eine Vorrichtung dieser Art ist für einen Kipphebel in
der DE 32 39 941 A1 gezeigt. Vom Grundsatzgedanken her
ist eine derartige Vorrichtung, mit der individuell ein
einzelnes Hubventil einer Brennkraftmaschine stillgesetzt
werden kann, überzeugend, jedoch sind weitere Verbesse
rungen wünschenswert, die aufzuzeigen sich die vorlie
gende Erfindung zur Aufgabe gestellt hat.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Lager
bolzen sowie der Sperrbolzen in einem Gehäuseeinsatz ge
lagert sind, der seinerseits unter Abstützung auf einem
Spielausgleichselement im Zylinderkopf der Brennkraftma
schine gelagert ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildun
gen der Erfindung sind im abhängigen Patentanspruch auf
gelistet.
Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Außerbetriebsetzen
eines Brennkraftmaschinen-Hubventiles ist insbesondere
durch ein Spielausgleichselement, bevorzugt durch ein
handelsübliches hydraulisches Spielausgleichselement ge
kennzeichnet. Aufwendige Einstellarbeiten bzw. Nachstell
arbeiten für das gewünschte Ventilspiel sind soweit nicht
mehr erforderlich. Selbstverständlich sind derartige
Spielausgleichselemente seit langem Stand der Technik,
jedoch schlägt die Erfindung eine besonders günstige An
ordnung vor. Demnach ist sowohl der das Widerlager für
den Schwinghebel bildende Lagerbolzen als auch dessen
Sperrbolzen in einem Gehäuseeinsatz gelagert, welcher
sich seinerseits über das hydraulische Spielausgleichs
element am Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf abstützt.
Aufgrund dieser Anordnung sind für die Einbindung eines
Spielausgleichselementes in einen Ventiltrieb nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1 keine zusätzlichen aufwendi
gen Führungselemente erforderlich. Dies sowie weitere
Vorteile der Erfindung und ggf. erfindungswesentliche
Merkmale geht auch aus der folgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung hervor.
In der einzigen Figur ist ein Teil-Querschnitt durch
einen Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf im Ventiltriebsbe
reich gezeigt. Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Hubventil
bezeichnet, das wie üblich mit seiner Ventilführung 2 so
wie einer Ventilfeder 3 und einem Federteller 4 im Zylin
derkopf 5 der Brennkraftmaschine gelagert ist. Ebenfalls
wie üblich wirkt auf den Schaft des Hubventiles ein
Schwinghebel 6 ein, der hier als Rollen-Schwinghebel aus
gebildet ist und der seinerseits von einem Nocken 7 betä
tigt wird.
Mit seinem dem Schaft des Hubventiles 1 gegenüberliegen
den Ende stützt sich der Schwinghebel 6 auf einem Lager
bolzen 8 ab. Dieser Lagerbolzen 8 ist gemäß Pfeilrichtung
9 längsverschiebbar in einem Gehäuseeinsatz 10 geführt,
der ebenfalls gemäß Pfeilrichtung 9 geringfügig längsver
schiebbar im Zylinderkopf 5 gelagert ist. Dabei stützt
sich der Gehäuseeinsatz 10 auf einem in seiner Gesamtheit
mit 11 bezeichneten Spielausgleichselement ab, das eben
falls im Zylinderkopf gelagert ist, und zwar in einem
Sackloch 12. Das hydraulische Spielausgleichselement 11
ist ein gängiges, dem Fachmann bekanntes Bauelement und
wird daher in seinem Aufbau und seiner Funktion nicht nä
her erläutert.
Ebenfalls im Gehäuseeinsatz 10 gelagert ist ein Sperrbol
zen 13. Dieser Sperrbolzen 13 ist in einer Querbohrung 14
im Gehäuseeinsatz 10 gemäß Pfeilrichtung 15 längsver
schiebbar geführt und kann somit neben der gezeigten Po
sition, in der sich der Sperrbolzen abseits des Lagerbol
zens 8 in einem Seitenraum 16 befindet, auch eine Posi
tion unterhalb des Lagerbolzens 8 einnehmen, wie dies für
die Kontur des Sperrbolzens 13 lediglich strichliert dar
gestellt ist. Befindet sich dabei der Sperrbolzen 13 in
der letztgenannten Position, d. h. linksseitig in der
Querbohrung 14 unterhalb des Lagerbolzens 8, so wird bei
einer Drehbewegung des Nockens 7 um seine Nockenachse 7′
das Hubventil 1 wie üblich betätigt, d. h. gemäß Pfeil
richtung 17 geöffnet, da durch den Sperrbolzen 13 eine
Verschiebebewegung des Lagerbolzens 8 gemäß Pfeilrichtung
9 ausgeschlossen ist. Befindet sich hingegen der Sperr
bolzen 13 - wie dargestellt - vollständig innerhalb des
Seitenraumes 16, so wird bei einer Rotation des Nockens 7
um seine Nockenachse 7′ anstelle des Hubventiles 1 der
Lagerbolzen 8 gemäß Pfeilrichtung 9 nach unten bewegt, so
daß hierbei das Hubventil 1 geschlossen bleibt. Wälzt
schließlich der Nocken wieder mit seiner Grundkreisphase
auf dem Schwinghebel 6 ab, so wird der Lagerbolzen 8
durch die Druckfeder 18, die zwischen dem Lagerbolzen 8
sowie dem Gehäuseeinsatz 10 eingespannt ist, in die ge
zeigte Position zurückgefahren, so daß stets der Schwing
hebel 6 mit seiner Rolle 6′ am Nocken 7 anliegt. Eine we
sentliche Voraussetzung für den zuletzt geschilderten Be
wegungsablauf ist es dabei selbstverständlich, daß die
Druckfeder 18 zwischen dem Lagerbolzen 8 sowie dem Gehäu
seeinsatz 10 eine geringere Federkraft oder eine andere
progressive Federkennlinie aufweist, als die Ventilfeder
3.
Wie bereits erwähnt, wird die in einem modernen Ventil
trieb erforderliche Funktion des Ventilspielausgleichs
von einem Spielausgleichselement 11 übernommen, auf dem
sich der Gehäuseeinsatz 10 im Zylinderkopf 5 abstützt.
Durch geringfügige Längsverschiebung des Gehäuseeinsatzes
10 gemäß Pfeilrichtung 9 wird dabei selbsttätig - wie be
kannt - das jeweils erforderliche Ventilspiel eingehal
ten. Im Rahmen dieser geringfügigen Verschiebebewegungen
des Gehäuseeinsatzes 10 können jedoch auch geringfügige
Relativbewegungen zwischen dem Lagerbolzen 8 sowie dem
Gehäuseeinsatz 10 auftreten. Befindet sich dabei der
Sperrbolzen 13 im Seitenraum 16, so kann im Rahmen dieser
geringfügigen Relativbewegungen der Lagerbolzen 8 gering
fügig in die Querbohrung 14 hineingeschoben werden. Um
trotz dieses geringfügigen Überstandes des Lagerbolzens 8
gegenüber der Querbohrung 14 weiterhin ein Blockieren des
Lagerbolzens 8 zu ermöglichen, d. h. um trotz dieses
Überstandes weiterhin den Sperrbolzen 13 gemäß Pfeilrich
tung 15 nach links unterhalb des Lagerbolzens 8 verschie
ben zu können, ist die Stirnfläche 19 des Lagerbolzens 8
derart gegenüber der Bewegungsrichtung 15 des Sperrbol
zens 13 geneigt, daß die lichte Weite w zwischen der
Stirnfläche 19 sowie der gegenüberliegenden Gehäuseein
satz-Wand 20 von der linken, dem Seitenraum 16 abgewand
ten Kante des Lagerbolzens 8 bzw. der Querbohrung 14 zur
rechten, dem Seitenraum zugewandten Längskante des Lager
bolzens 8 bzw. zum Seitenraum 16 hin zunimmt. Da ferner,
wie gezeigt, die Stirnkanten 21 des Lagerbolzens 13 eben
falls abgeschrägt sind, kann auch dann, wenn der Lager
bolzen 8 mit seiner Stirnfläche 19 aufgrund geringfügiger
Verschiebungen des Gehäuseeinsatzes 10 im Zylinderkopf 5
geringfügig in die Querbohrung 14 hineinragt, der Sperr
bolzen 13 stets sicher und zuverlässig aus der gezeigten
Position heraus nach links unter den Lagerbolzen 8 ge
schoben werden, um diesen zu blockieren. Selbstver
ständlich werden durch diese Gestaltung auch Bauteil
toleranzen sowie Fertigungstoleranzen vollständig ausge
glichen.
Indem der Sperrbolzen 13 quer zum Lagerbolzen 8 über des
sen gesamte Stirnfläche 19 verschiebbar ist, indem also
somit bei blockiertem Lagerbolzen 8 sich dieser mit sei
ner im wesentlichen gesamten Stirnfläche 19 auf dem
Sperrbolzen 13 abstützt, ist die mechanische Beanspru
chung der betreffenden Bauteile soweit als möglich mini
miert bzw. zumindest optimiert.
Betätigt bzw. bewegt wird der Sperrbolzen 13 auf hydrau
lischem Wege, in seine Ruhelage - in dieser Ruhelage
liegt der becherförmige Sperrbolzen vollständig innerhalb
des Seitenraumes 16 an einem Ruheanschlag an, der durch
einen Stift 22 gebildet wird - zurückbewegt wird dieser
Sperrbolzen 13 durch eine Zugfeder 23. Diese Zugfeder 23
ist im wesentlichen innerhalb des becherförmigen Sperr
bolzens 13 angeordnet und einerseits an dessen Boden so
wie andererseits am Stift 22 eingehängt. Soll somit der
Sperrbolzen 13 aus der gezeigten Position heraus gemäß
Pfeilrichtung 15 nach links verschoben werden, so wird
der Becher-Innenraum mit geeignetem hydraulischen Druck
beaufschlagt. Aufgrund der beschriebenen Abschrägung der
Stirnfläche 19 sowie der Stirnkanten 21 kann dann der
Sperrbolzen 13 vollständig unter den Lagerbolzen 8 glei
ten und somit eine Verschiebung desselben gemäß Pfeil
richtung 9 verhindern. Wie bereits eingangs geschildert,
wird dann bei einer Verdrehung des Nockens 7 das Hubven
til 1 entsprechend dem Nockenhub betätigt. Wird hingegen
der auf den Sperrbolzen 13 einwirkende Hydraulikdruck zu
rückgenommen, so gleitet dieser Sperrbolzen 13 aufgrund
der Kraftwirkung der Zugfeder 23 wieder in seine Ruhelage
und gelangt vollständig in den Seitenraum 16, der, wie
bereits geschildert, durch den Stift 22 begrenzt wird.
Wie ebenfalls bereits geschildert, wird dann bei einer
Rotation des Nockens 7 der Nockenhub vollständig oder zu
mindest im wesentlichen vom Lagerbolzen 8 gemäß Pfeil
richtung 9 ausgeführt, das Hubventil 1 bleibt dabei voll
ständig oder zumindest im wesentlichen geschlossen. Ein
geringfügiger Hub des Hubventiles 1 kann jedoch auch dann
erwünscht sein und sich dadurch ergeben, daß der mögliche
Verschiebeweg des Lagerbolzens 8 für eine vollständige
Umsetzung des Hubes des Nockens 7 nicht ausreicht. Befin
det sich dann wiederum der Sperrbolzen 13 in der gezeig
ten Position, so wird ein Großteil des Nockenhubes - wie
geschildert - vom Lagerbolzen 8 ausgeübt, jedoch wird
dieser über die Progression der Feder 18 so weit abge
bremst und kann dabei sogar angehalten werden, so daß ein
danach noch verbleibender Resthub des Nockens 7 dann auf
das Hubventil 1 übertragen wird. Selbstverständlich kann
der Lagerbolzen 8 bei Verschiebung durch den Nocken auch
mit seiner Stirnfläche 19 nach einem gewissen anteiligen
Nockenhub auf der gegenüberliegenden Gehäuseeinsatz-Wand
20 zum Anliegen kommen, jedoch ist dem Abbremsen durch
die Federprogression der Vorzug zu geben, da ein Anliegen
einen Ruck und Geräusch erzeugen würde. Durch geeignete
Auswahl der Dimensionen läßt sich somit für das Hubventil
1 ein vollständiger oder auch nur ein teilweiser - bevor
zugt äußerst geringer - Ventilhub erzielen. Durch ent
sprechende Abstimmung zwischen der Federkraft der Druck
feder 18 sowie der Federkraft der Ventilfeder 3 kann
dieser Bewegungsablauf auch umgedreht werden, d. h. zu
erst wird das Hubventil 1 geringfügig geöffnet und erst
anschließend daran wird der Lagerbolzen 8 gemäß Pfeil
richtung 9 verschoben - jedoch stets nur dann, wenn sich
der Sperrbolzen 13 außerhalb der Bewegungsrichtung des
Lagerbolzens 8 im Seitenraum 16 befindet.
Um eine Drehbewegung des Lagerbolzens 8 um seine
Langsachse zu verhindern und um somit sicherzustellen,
daß die Stirnfläche 19 unter allen Umständen in der be
schriebenen Neigungsposition verbleibt, ist im Gehäu
seeinsatz 10 ein Querstift 24 gelagert, der den Lagerbol
zen 8 in einer Längsnut 25 zumindest teilweise durch
dringt. Die Längsnut 25 ist dabei erforderlich, um eine
Verschiebebewegung des Lagerbolzens 8 gemäß Pfeilrichtung
9 zu ermöglichen. In einer vorteilhaften Funktionsverei
nigung stellt der Querstift 24 gleichzeitig einen Endan
schlag für den Lagerbolzen 8 innerhalb des Gehäuseein
satzes 10 dar, so daß der Gehäuseeinsatz 10 inklusive La
gerbolzen 8 und Sperrbolzen 13 als Vormontageeinheit kom
plettiert in den Zylinderkopf 5 eingebaut werden kann und
sich dabei selbsttätig ein spiel freier Ventiltrieb ein
stellt. Dabei wird diese Vormontageeinheit, die
selbstverständlich auch die Druckfeder 18 sowie die Zug
feder 23 an die weiteren im Zusammenhang mit dem Ge
häuseeinsatz 10 beschriebenen Elemente enthält, durch den
exzentrischen Absatz 26 im Sackloch 12 und somit auch im
Zylinderkopf 5 zentriert. Zur Bearbeitungsvereinfachung
ist der oberhalb des Absatzes 26 liegende, im wesent
lichen dem Sperrbolzen 13 in der Querbohrung 14 auf
nehmende Bereich des Gehäuseeinsatzes 10 kreiszylindrisch
ausgebildet. Ferner weist der Gehäuseeinsatz 10 einen bei
nicht aktivem Spielausgleichselement 11 wirksam werdenden
Anschlag 27 auf, auf dem sich gleichzeitig die Druckfeder
18 abstützt. Der Abstand zwischen dem Anschlag 27 sowie
dem darunterliegenden Absatz im Zylinderkopf 5 stellt den
Arbeitsbereich des Spielausgleichselementes 11 dar.
Nicht näher dargestellt ist ein Hydraulikkanal, der das
für eine Bewegung des Sperrbolzens 13 erforderliche
Hydraulikmedium in den Innenraum dieses becherförmigen
Sperrbolzens 13 fördert. Dabei kann dieser Hydraulikdruck
gezielt mittels eines geeigneten Steuerventiles angelegt
werden, es ist aber eine quasi selbsttätige Regelung in
Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und
dem damit nahezu proportional ansteigenden Schmieröldruck
möglich, wenn als den Sperrbolzen 13 betätigendes Hydrau
likmedium das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet
wird. Da die beschriebene Vorrichtung bevorzugt an Brenn
kraftmaschinen zum Einsatz kommen soll, die mehrere Ein
laß-Hubventile je Zylinder aufweisen, wobei zumindest ei
nes dieser Einlaß-Hubventile außer Betrieb gesetzt werden
können soll, entspricht der oben beschriebene selbsttä
tige Ansteuerungsmechanismus über den Öldruck der Brenn
kraftmaschine exakt den dann vorliegenden Steuerungsan
forderungen. Bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen
soll nämlich lediglich eines der bevorzugt beiden Einlaß
ventile geöffnet werden, somit wird bei niedrigem Öldruck
das zweite Einlaß-Hubventil, das mit einer erfindungsge
mäßen Vorrichtung versehen ist, nicht geöffnet. Bei höhe
ren Brennkraftmaschinen-Drehzahl hingegen sollen beide
Einlaßventile geöffnet werden, dann liegt aber auch ein
höherer Öldruck an, der - wie beschrieben - den Sperrbol
zen 13 gegen die Kraft der Zugfeder 23 aus dem Seitenraum
16 herausbewegt und somit den Lagerbolzen 8 blockiert.
Dann aber wird auch dieses Einlaß-Hubventil, das mit ei
ner erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist, bei Rota
tion des Nockens 7 durch den Nockenhub geöffnet. Selbst
verständlich kann der Schaltvorgang, d. h. das Verschie
ben des Sperrbolzens 13 unter den Lagerbolzen 8 nur last
frei, d. h. in der entsprechenden Grundkreisphase des
Nockens 7 erfolgen. Darauf hingewiesen werden soll fer
ner, daß eine Vielzahl von Details insbesondere konstruk
tiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungs
beispiel gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Pa
tentansprüche zu verlassen.