DE4336593A1 - Steuervorrichtung für Ladungswechselventile einer Brennkraftmaschine mit desaktivierbaren Nocken - Google Patents
Steuervorrichtung für Ladungswechselventile einer Brennkraftmaschine mit desaktivierbaren NockenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Steuervorrichtung gemäß dem Oberbe
griff des Patentanspruchs 1. Nocken, die nicht dauernd drehfest
mit der Nockenwelle gekoppelt sind, werden auch als desaktivier
bare Nocken bezeichnet.
Wie in der gattungbildenden DE-OS 39 20 938, F01L 1/04, im ein
zelnen dargelegt, kann die Desaktivierung von Nocken entweder
zur Abschaltung einzelner Zylinder der Maschine durch Nichtbe
tätigung der Ventile dieser Zylinder oder bei mit mehreren Ein
laßventilen ausgerüsteten Zylindern dazu dienen, bei niedrigen
Maschinendrehzahlen und im Teillastgebiet einzelne Einlaßkanäle
durch Nichtbetätigen, d. h. Nichtöffnen, der zugeordneten Ein
laßventile zu sperren. Bekannt ist aber auch - siehe DE-OS 35 20 859,
F01L 1/04 -, einem Hubventil zwei Nocken unterschiedlicher
Ausbildung zuzuordnen, die durch während der Grundkreisphasen
erfolgende Verschiebung eines Übertragungsglieds zwischen Ventil
und Nocken in Achsrichtung der Nockenwelle abwechselnd zur
Wirkung gebracht werden. Eine derartige Ventilsteuerung erlaubt
also ohne Desaktivierung von Nocken eine Optimierung der Hub
kurve des Ventils in Abhängigkeit von Betriebsparametern der
Maschine durch entsprechende Auswahl jeweils eines von zwei
Nocken. Technische Schwierigkeiten macht bei dieser bekannten
Konstruktion die Realisierung der erforderlichen Bewegungen des
Übertragungshebels parallel zur Längsachse der Nockenwelle.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße
Steuervorrichtung zu schaffen, die vom Prinzip her sowohl für
die Desaktivierung einzelner Ventile als auch für die Umschal
tung der Betätigung eines Ventils zwischen zwei Nocken auslegbar
ist und die die Notwendigkeit von parallel zur Nockenachse be
wegbaren Zwischenhebeln vermeidet.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn
zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil
dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.
Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß unabhängig da
von, ob es sich um die Desaktivierung von Ventilen oder um die
Umschaltung der Ventilbetätigungen zwischen zwei unterschied
lichen Nocken handelt, stets dasselbe Prinzip der Desaktivierung
einzelner Nocken, also der Aufhebung der drehfesten Kopplung
zwischen diesen Nocken und der Nockenwelle, Anwendung findet, so
daß irgendwelche zusätzlichen, parallel zur Nockenwellenachse zu
bewegenden Einrichtungen außerhalb der Nockenwelle vermieden
sind. Dabei kann zur Durchführung der Verschiebebewegungen der
Nocken in an sich bereits aus der zitierten DE-OS 39 20 938 be
kannter Weise ein hydraulisches Druckmedium Verwendung finden,
das beispielsweise identisch mit dem für die Schmierölversorgung
der betreffenden Maschine verwendeten Fluid ist.
Wie in den Unteransprüchen zum Ausdruck gebracht, ist für den
Fall der Umschaltung der Betätigung eines Ventils von einem
Nocken auf einen anderen Nocken der Doppelnocken unverschiebbar
auf der Nockenwelle gehalten und mit dieser stets drehfest ge
koppelt, während für den Fall der Ventilabschaltung der Doppel
nocken und der dem betreffenden Ventil zugeordnete weitere
Nocken gemeinsam in eine Stellung verschiebbar sind, in der nur
noch der weitere Nocken drehfest mit der Nockenwelle gekoppelt
ist. Das bedeutet, daß das an dieser Stelle angeordnete Ventil
nunmehr von dem weiteren Nocken betätigt wird, während das dem
anderen Einzelnocken zugeordnete Ventil infolge Aufhebung der
drehfesten Kopplung zwischen Doppelnocken und Nockenwelle
desaktiviert ist.
Die Erfindung wird nunmehr anhand von zeichnerisch dargestellten
Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in einem Längsschnitt eine erste Ausführungsform
der Erfindung,
die Fig. 2 und 3 die in Fig. 1 bei II-II bzw. III-III
angedeuteten Querschnitte,
Fig. 4 in einem Längsschnitt die Lage der verschiedenen
Bestandteile der Steuervorrichtung gemäß Fig. 1 für den
Fall des Teillastbetriebs und
die Fig. 5 und 6 Längsschnitte durch ein weiteres
Ausführungsbeispiel bei Vollast- bzw. Teillastbetrieb.
In allen Fällen ist also angenommen, daß die Steuervorrichtung
zum Betrieb von zwei Einlaßventilen einer Brennkraftmaschine
dient, die ein und demselben Brennraum (Zylinder) der Maschine
zugeordnet sind.
Betrachtet man zunächst das in den Fig. 1 bis 4 dargestellte
Ausführungsbeispiel, so sind den beiden hier nicht dargestell
ten, über Schwinghebel 1 und 2 betätigten Ventilen Einzelnocken
3 und 4 des allgemein mit 5 bezeichneten Doppelnockens und wei
tere Nocken 6 und 7 zugeordnet, die den Doppelnocken 5 zwischen
sich einschließen. Der Doppelnocken 5 enthält zwischen seinen
beiden Einzelnocken 3 und 4 den rohrförmigen Verbindungsbereich
8, der von dem Nockenwellenlager 9 bekannten Aufbaus (Lagerstuhl
und Lagerdeckel) umschlossen ist. Wie durch den Zylinderstift 10
angedeutet, ist der Doppelnocken 5 sowohl in axialer als auch in
Umfangsrichtung auf der Nockenwelle 11 fixiert, die mit Längs-
und Querkanälen 12 bzw. 13 zu Druckmittel räumen für die Einlei
tung axialer Verschiebebewegungen der weiteren Nocken 6 und 7
versehen ist, die nur in ihrer in Fig. 1 dargestellten, im
Vollastbetrieb der Brennkraftmaschine eingenommenen Stellung
über stirnseitige Klauenverbindungen zu dem Doppelnocken 5
drehfest mit der Nockenwelle 11 gekoppelt sind. Betrachtet man
Fig. 2, so erkennt man in diesem Ausführungsbeispiel 3 stirn
seitige Klauen 14 an diesem, die in Fig. 1 in drehmomentüber
tragenden Eingriff mit entsprechend gestalteten Klauen 15 an der
zugekehrten Stirnseite des benachbarten Einzelnockens 3 des
Doppelnockens 5 stehen. Wie in Fig. 4 dargestellt, sind die
Klauen 14 und 15 mit ansteigenden Bereichen, von denen nur der
mit 14′ bezeichnete erkennbar ist, versehen, um die Eingriffs
bewegung zu erleichtern. Im einzelnen wird man, wie schon in der
zitierten DE-OS 39 20 938 ausgeführt, diese Klauenflanken unter
einem Neigungswinkel α verlaufen lassen, der größer als der
Reibungswinkel ist, um eine sichere drehmomentübertragende
Kopplung zwischen den Nocken 3 und 6 zu erzielen.
Verständlicherweise ist eine derartige Klauenkupplung auch
zwischen den einander benachbarten Nocken 4 und 7 vorgesehen,
die in Fig. 4 ebenfalls angedeutet ist.
In der in Fig. 1 dargestellten Lage erfolgt über die Schwinghe
bel 1 und 2 also eine Betätigung der beiden Hubventile durch die
drehfest mit dem Doppelnocken 5 gekoppelten weiteren Ventile 6
und 7, deren Umrisse außerhalb ihrer Grundkreisbereiche (die in
Fig. 1 gerade in Kontakt mit den Schwinghebeln 1 und 2 sind)
über den Umriß des jeweils benachbarten Einzelnockens 3 bzw. 4
hinausragen. Das bedeutet, daß beide Einlaßventile mit maximalem
Öffnungsquerschnitt betrieben werden, wie für den Vollastbetrieb
erforderlich.
Im Teillastbetrieb dagegen ist es zweckmäßig, beispielsweise aus
Gründen der Verbesserung der Gemischbildung durch Beeinflussung
der Strömung in den Einlaßkanälen den Öffnungsquerschnitt der
Ventile auf kleinere Werte zu begrenzen. Zu diesem Zweck wird
der Druck des Druckmittels in den Kanälen 12 und 13 und damit in
den ringförmigen Druckräumen 16 und 17 zwischen festen Anschlä
gen 18 und 18′ auf der Nockenwelle 11 einerseits und den weite
ren Nocken 6 und 7 andererseits verringert, so daß die orts
festen, als Stellungsarretierungen für die weiteren Nocken 6 und
7 dienenden Magnete 19 und 19′ die weiteren Nocken 6 und 7 unter
Aufhebung der beschriebenen Klauenkupplungen, z. B. 14, 15, in
axialer Richtung zu sich ziehen können. Wie in Fig. 4 bei 20
angedeutet, können statt dessen auch Federanordnungen vorgesehen
sein. In diesem Falle handelt es sich um eine Art Federbügel 21,
der mittels eines Niets 22 oder dergleichen ortsfest angeordnet
ist und auf den weiteren Nocken 7 im Sinne einer Bewegung in
Fig. 4 nach rechts einwirkt.
In dieser Teillaststellung sind also die beiden weiteren Nocken
6 und 7 nicht mehr drehfest mit der Nockenwelle 11 verbunden, so
daß durch sie keine Bewegungsübertragung auf die Schwinghebel 1
und 2 und damit die zugeordneten Ventile erfolgt. Die Schwing
hebel 1 und 2 liegen aber nicht nur über Gleitsteine 23 und 24
(optimal für größere Hübe) auf den weiteren Nocken 6 und 7 auf,
sondern auch über Rollen 25 und 26 (zwecks Reibungsbegrenzung
bei kleineren Hüben) auf den Einzelnocken 3 und 4 des Doppel
nockens 5. Infolge Gleichheit der Grundkreisradien der verschie
denen Nocken ist dennoch die beschriebene Abschaltung der
weiteren Nocken 6 und 7 (Desaktivierung) möglich. Die Aufgabe
der Ventilbetätigung übernehmen nunmehr, wie auch Fig. 4
erkennen läßt, die gegenüber den Umrissen der weiteren Nocken 6
und 7 eingezogenen Einzelnocken 3 und 4 des Doppelnockens 5, so
daß die erwünschte Verkleinerung der Ventileinströmquerschnitte
für den Teillastbetrieb sichergestellt ist.
Während also in dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 4
der Doppelnocken 5 dauernd sowohl an Drehbewegungen als auch an
Axialbewegungen relativ zur Nockenwelle 11 gehindert ist und die
beiden weiteren Nocken 6 und 7 desaktivierbar sind, zeigen die
Fig. 5 und 6 in Längsschnitten für den Fall des Vollastbe
triebs bzw. des Teillastbetriebs eine Steuervorrichtung mit
einem Doppelnocken 50, enthaltend die beiden Einzelnocken 51 und
52, der zwischen einer in Fig. 5 angenommenen Vollaststellung,
in der er mit der Nockenwelle 53 drehfest gekoppelt ist, und
einer anderen Stellung axial verschiebbar ist, in der er durch
Aufhebung dieser Kopplung desaktiviert ist; ferner ist in diesem
Falle nur ein weiterer Nocken 54 vorhanden, der, obwohl gemein
sam mit dem Doppelnocken 50 axial verschiebbar, dauernd in dreh
fester Kopplung mit der Nockenwelle 53 steht.
In diesem Fall ist angenommen, daß die Ventile direkt unter
Zwischenfügung von Rollen 55 und 56 (an den Ventilschaftenden)
von dem Einzelnocken 51 bzw. einem der Nocken 52 und 54 betätigt
werden.
An dieser Stelle sei eingefügt, daß hinsichtlich der Bewegungs
übertragung von den Nocken auf die Ventile die Erfindung große
Freiheit bietet. So ist es, wie bereits aus dieser Erläuterung
des Ausführungsbeispiels nach den Fig. 5 und 6 ersichtlich,
möglich, auf die Verwendung von Schwinghebeln gemäß den Fig.
1 bis 4 zu verzichten. Schließlich ist auch der Einsatz von Tas
senstößeln an dieser Stelle möglich.
Die Ventile sind wiederum zwei Einlaßventile, die demselben
Brennraum der Maschine zugeordnet sind und drehzahl- und/oder
lastabhängig gesteuert werden sollen. Betrachtet man zunächst
nochmals den in Fig. 5 dargestellten Vollastfall, so dient zur
drehfesten Kopplung sowohl des Doppelventils 50 als auch des
weiteren Ventils 54 mit der Nockenwelle 53 zumindest ein mit
seiner Längsachse parallel zur Nockenwelle 53 verlaufender
Bolzen 57 (zweckmäßigerweise sind mehrere dieser Bolzen gleich
mäßig über den Umfang der Nockenwelle 53 verteilt), der teils in
eine ebenfalls parallel zur Nockenwelle 53 verlaufende Ausneh
mung 58 des weiteren Nockens 54 als auch in eine entsprechende
Ausnehmung 59 der Nockenwelle 53 hineinragt. An der Nockenwelle
53 ist der Bolzen 57 durch zwei Sprengringe 60 und 61 axial
fixiert, so daß er auch bei Verschiebebewegungen des weiteren
Nockens 54 seine axiale Position relativ zur Nockenwelle 53
nicht ändert.
In der gezeigten Lage der Nockenanordnungen 50 und 54 gemäß
Fig. 5 ragt der Bolzen 57 auch in die Ausnehmung 62 des Doppel
nockens 50 hinein, so daß er in dem hier angenommenen Vollastbe
trieb eine drehfeste Kopplung beider Nockenanordnungen 50 und 54
mit der Nockenwelle 53 sicherstellt.
Eine Verschiebbarkeit des Doppelnockens 50 wird durch ent
sprechend lange Gestaltung seines die beiden Einzelnocken 51
und 52 verbindenden rohrförmigen Bereichs 63 ermöglicht, der
wiederum von dem Nockenwellenlager 64 umschlossen ist.
Die in Fig. 5 dargestellte Vollastlage der Nockenanordnungen 50
und 54, die eine Betätigung beider Ventile durch die Einzel
nocken 51 und 52 sicherstellt, deren - hier identische - Umrisse
außerhalb der identischen Grundkreisbereiche über den Umriß des
weiteren Nockens 54 hinausgehen, wird durch relativ hohen Druck
des Druckmittels in der ringförmigen Kammer 65 sichergestellt.
Die Einspeisung des Druckmittels erfolgt wiederum durch den
Längskanal 66 und Querkanäle 67 in der Nockenwelle 53. Dieser
relativ hohe Druck im Druckraum 65, der durch eine Stirnseite
der nockenwellenfesten Buchse 68 begrenzt wird, drückt den
Doppelnocken 50 und damit auch den weiteren Nocken 54 gegen die
Kraft der Druckfeder 69 in Fig. 5 nach rechts. Der Längskanal
66 läuft auch in einen weiteren Druckraum ein, der analog dem
Druckraum 65 angeordnet ist, aber zur Betätigung weiterer Nocken
dient, die in den Fig. 5 und 6 sich in Richtung nach links
anschließen. Ein entsprechender, dem Nocken 54 vergleichbarer
weiterer Nocken ist bei 70 gezeichnet.
Soll nun zwecks Optimierung des Teillastbetriebs der Maschine
eine Verringerung der Einströmquerschnitte erzielt werden, wird
der Druckraum 65 druckentlastet, so daß die Druckfeder 69 den
weiteren Nocken 54 und über diesen den Doppelnocken 50 in den
Figuren nach links in die in Fig. 6 wiedergegebene Stellung
bewegen kann. Das bedeutet, daß nunmehr der Bolzen 57 aus dem
Bereich der Nut 62 im Doppelnocken 50 gelangt, wodurch die dreh
feste Kopplung des Doppelnockens 50 mit der Nockenwelle 53 auf
gehoben wird. Das wiederum bedeutet, daß der in den Figuren
linke Einzelnocken 51 desaktiviert und demgemäß das zugeordnete
Ventil stillgesetzt wird. Zusätzlich ist die Rolle 56 und damit
letztlich das dieser zugeordnete Ventil aus dem Einflußbereich
des Vollast-Einzelnockens 52 und in den Einflußbereich des
weiteren Nockens 54 gelangt, der, wie bereits beschrieben, für
einen kleineren Ventilhub ausgelegt ist.
Mit der Erfindung ist demgemäß eine gattungsgemäße Steuervor
richtung für zwei einem Brennraum einer Brennkraftmaschine
gemeinsam zugeordnete Ventile geschaffen, die sich unter Be
schränkung auf bewegte Teile an der Nockenwelle sowohl für die
Desaktivierung einzelner Ventile als auch für die Umschaltung
von Ventilen auf unterschiedliche Nocken einsetzen läßt.
Claims (9)
1. Steuervorrichtung für als schließfederbestückte Hubventile
ausgebildete Ladungswechselventile einer Brennkraftmaschine
mit einer Nockenwelle, die sowohl dauernd mit ihr drehfeste
Nocken als auch zwischen einer Axialstellung, in der sie
ebenfalls mit der Nockenwelle drehfest gekoppelt sind, und
einer Axialstellung, in der sie von der Nockenwelle entkop
pelt sind, verschiebbare Nocken trägt, dadurch gekennzeich
net, daß zwei benachbarten, in Längsrichtung der Nockenwelle
(11) ortsfesten Ventilen ein Doppelnocken (5) und zumindest
einem dieser Ventile ein weiterer Nocken (7) zugeordnet ist,
der auf der Nockenwelle (11) axial verschiebbar ist, und das
zumindest eine Ventil stets in Antriebsverbindung mit einem
der beiden ihm zugeordneten Nocken (4, 7) steht.
2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Doppelnocken (5) zwischen seinen Einzelnocken (3, 4)
einen von einem Nockenwellenlager (9) umschlossenen rohr
förmigen Bereich (8) besitzt.
3. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Doppelnocken (5) dauernd drehfest mit der
Nockenwelle (11) gekoppelt ist und seinen beiden Stirnflächen
axial verschiebbare weitere Nocken (6, 7) gegenüberstehen,
deren außerhalb der Grundkreisbereiche liegende Umrisse
außerhalb des Umrisses des jeweils benachbarten Einzelnockens
(3, 4) liegen.
4. Steuervorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die einander zugekehrten Stirnseiten des Doppelnockens
(5) und der weiteren Nocken (6, 7) mit Klauen (14, 15)
bestückt sind, die zur Bildung drehmomentübertragender
Kupplungen gestaltet sind.
5. Steuervorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß zwischen dem weiteren Nocken (3, 4) und dem
zugeordneten Ventil ein Schwenkbewegungen ausführender Über
tragungshebel (1, 2) angeordnet ist, der mit einer Rolle (25,
26) zur Auflage an dem benachbarten Einzelnocken (3, 4) und
einer Gleitfläche (23, 24) zur Auflage auf dem weiteren
Nocken (6, 7) versehen ist.
6. Steuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß der weitere Nocken (54) dauernd drehfest mit
der Nockenwelle (53) gekoppelt sowie gemeinsam mit dem
Doppelnocken (50) axial zwischen einer Stellung, in der auch
der Doppelnocken (50) drehfest mit der Nockenwelle (53) ge
koppelt ist und sein dem weiteren Nocken (54) benachbarter
Einzelnocken (52) in Antriebsverbindung mit dem zugeordneten
Ventil steht, und einer Stellung axial verschiebbar ist, in
der der Doppelnocken (50) von der Nockenwelle (53) entkoppelt
ist, wobei der außerhalb seines Grundkreisbereichs liegende
Umriß des weiteren Nockens (54) innerhalb des Umrisses des
benachbarten Einzelnockens (52) liegt.
7. Steuervorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß zur drehfesten Kopplung zumindest ein in eine Längsnut
(59) der Nockenwelle (53) eingreifender, die Verschiebung von
Doppelnocken (50) und weiterem Nocken (54) zulassender Bolzen
(57) solcher Länge und Anordnung vorgesehen ist, daß er
dauernd in eine Längsnut (58) des weiteren Nockens (54),
dagegen in eine Längsnut (62) des Doppelnockens (50) nur in
einer der Stellungen desselben eingreift.
8. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verschiebungen durch ein hydrau
lisches Druckmittel erfolgen und zumindest einzelnen Nocken
(6) magnetische Stellungsarretierungen (19) zugeordnet sind.
9. Steuervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Verschiebungen durch ein hydrau
lisches Druckmittel erfolgen und zumindest einzelnen Nocken
(7) federnde Stellungsarretierungen (20) zugeordnet sind.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4336593A DE4336593A1 (de) | 1992-11-05 | 1993-10-27 | Steuervorrichtung für Ladungswechselventile einer Brennkraftmaschine mit desaktivierbaren Nocken |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4237323 | 1992-11-05 | ||
DE4336593A DE4336593A1 (de) | 1992-11-05 | 1993-10-27 | Steuervorrichtung für Ladungswechselventile einer Brennkraftmaschine mit desaktivierbaren Nocken |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4336593A1 true DE4336593A1 (de) | 1994-05-11 |
Family
ID=6472139
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4336593A Withdrawn DE4336593A1 (de) | 1992-11-05 | 1993-10-27 | Steuervorrichtung für Ladungswechselventile einer Brennkraftmaschine mit desaktivierbaren Nocken |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4336593A1 (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10148179A1 (de) * | 2001-09-28 | 2003-04-17 | Ina Schaeffler Kg | Ventiltrieb mit Ventilhubumschaltung für die Gaswechselventile eines 4-Takt-Verbrennungsmotors |
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WO2017188877A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Scania Cv Ab | A valve drive |
-
1993
- 1993-10-27 DE DE4336593A patent/DE4336593A1/de not_active Withdrawn
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WO2017188877A1 (en) * | 2016-04-28 | 2017-11-02 | Scania Cv Ab | A valve drive |
US10774699B2 (en) | 2016-04-28 | 2020-09-15 | Scania Cv Ab | Valve drive |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |