DE4338080C2 - Hydraulische Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Ventilsteuer­ vorrichtung für eine Brennkraftmaschine nach der im Oberbegriff von Anspruch 1 näher definierten Art.

Aus der DE-OS 31 15 424 ist eine Einrichtung zum takt­ richtigen und vom regelmäßigen Ventilhub unabhängigen Betätigen von abhängig von einem den regelmäßigen Be­ tätigungszeitpunkt auslösendem Nockenantrieb gesteuer­ ten Gaswechselventilen in Brennkraftmaschinen, Motor­ kompressoren oder dergleichen bekannt. Die Einrichtung dient insbesondere zur Veränderung des Ventilöffnungs­ hubes, wobei die Bewegung des Hubgliedes am Nockenan­ trieb unter Zwischenschaltung eines Übertragungsglie­ des- z. B. eines Kipphebels und/oder eines "Hydraulik­ gestänges" auf das Ventil übertragbar ist. Es sind hierbei taktrichtig, vorzugsweise rhythmisch, steuerba­ re Einstellglieder zur Verstellung des Übertragungs­ maßes der Auslenkung des Hubgliedes auf das Ventil vorgesehen.

Nachteilig an der aus der genannten Offenlegungs­ schrift genannten Einrichtung ist jedoch, daß die Ein­ richtung sehr aufwendig ist, da zum Verändern des Ven­ tilöffnungshubes zusätzliche Hydraulikflüssigkeit in den Hydraulikkreislauf des Einlaß- oder Auslaßventiles eingebracht werden muß, wofür zusätzliche Steuerungs­ einrichtungen, wie beispielsweise Absperrventile oder dergleichen, notwendig sind, welche aufwendig ange­ steuert werden müssen.

Außerdem müssen zusätzliche Zylinder zum Einspeisen oder Aufnehmen zusätzlicher Hydraulikflüssigkeit vor­ gesehen sein.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zu­ grunde, eine hydraulische Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine vorzusehen, mittels welcher auf einfache Art und Weise der Ventilöffnungshub von Einlaß- oder Auslaßventilen von Brennkraftmaschinen veränderbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil von Anspruch 1 genannten Merkmale ge­ löst.

Durch die Verstellbarkeit des Zylinders des Nockenkol­ bens und des Zylinders des Vorsteuerkolbens in ihrer jeweiligen Axialrichtung bzw. radial gegenüber der Nockenwelle kann auf einfache Art und Weise der Hub des Nockenkolbens und der Hub des Vorsteuerkolbens va­ riiert werden, so daß hierdurch auch die von dem ge­ nannten Kolben verdrängte Menge an Hydraulikflüssig­ keit veränderbar ist.

Die von den genannten Kolben verdrängte Menge an Hy­ draulikflüssigkeit wird dem Ventilbetätigungskolben zugeführt, wodurch auf einfache Art und weise der Ven­ tilöffnungshub des Ventiles durch Verändern der Hubhö­ he von Nockenkolben und Vorsteuerkolben veränderbar ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und dem nachfolgend anhand der Zeichnung beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel, das schematisch den Aufbau einer erfin­ dungsgemäßen hydraulischen Ventilsteuervorrichtung zeigt.

Bezugnehmend auf die Fig. ist eine Nockenwelle 1 mit einem Nocken 2 dargestellt, die sich in der gezeigten Ansicht im Uhrzeigersinn dreht. An der Nockenwelle 1 sind zwei Hydraulikzylinder mit einem Nockenkolben 3 und einem Vorsteuerkolben 4 angeordnet, wobei der Vor­ steuerkolben 4 in Drehrichtung der Nockenwelle 1 vor dem Nockenkolben 3 angeordnet ist. Beide Hydraulikzy­ linder sind entlang ihrer jeweiligen Längsachse ver­ schiebbar angeordnet, so daß das verdrängte Volumen der in den Hydraulikzylindern befindlichen Hydraulik­ flüssigkeit variiert und somit auch der Hub eines Ven­ tiles 5, das beispielsweise als Ein- oder Auslaßventil für Brennkraftmaschinen dient, verändert werden kann. Durch das Vorsehen von zwei Kolben, nämlich des Nockenkolbens 3 und des Vorsteuerkolbens 4, zur Betäti­ gung des Ventiles 5 halbiert sich die Höhe des Nockens 2, da von beiden Kolben Hydraulikflüssigkeit verdrängt wird und zur Betätigung des Ventiles 5 zur Verfügung steht. Das Massenträgheitsmoment der Nockenwelle 1 wird hierdurch deutlich reduziert.

Vom Nockenkolben 3 und vom Vorsteuerkolben 4 aus füh­ ren Verbindungsleitungen 6, 7 zu einem Ventilbetäti­ gungskolben 8, der das Ventil 5 betätigt.

Über eine Zuleitung 9 wird Hydraulikflüssigkeit aus einem Ölsumpf (nicht dargestellt) in den Nockenkolben 3 und somit in den gesamten Hydraulikkreis einge­ speist, um somit auch Leckverluste an Hydraulikflüs­ sigkeit ausgleichen zu können. Die Hydraulikflüssig­ keit kann über eine Rückleitung 10 durch den Vor­ steuerkolben 4 hindurch in den Ölsumpf zurückfließen.

Die Rückstellbewegung des Nockenkolbens 3, des Vor­ steuerkolbens 4 und des Ventiles 5 erfolgt über Rück­ stellfedern 11, 12, 13. Durch die Rückstellfedern 11 und 12 wird auf einfache Art und Weise eine Vorspan­ nung des Nockenkolbens 3 und des Vorsteuerkolbens 4 in Richtung auf die Nockenwelle 1 realisiert.

Nachfolgend soll nun die Funktionsweise der darge­ stellten Anordnung beschrieben werden.

Dreht sich die Nockenwelle 1 wie durch den Pfeil dar­ gestellt im Uhrzeigersinn, so wird zuerst der Vor­ steuerkolben 4 von dem Nocken 2 in Axialrichtung des Hydraulikzylinders verschoben und dabei die Rückstell­ feder 12 zusammengedrückt. Bei dieser Bewegung des Vorsteuerkolbens 4 wird zuerst eine Auslaßöffnung 14, welche als Anschluß für die Rückleitung 10 dient, von dem Vorsteuerkolben 4 verschlossen, so daß über die Rückleitung 10 keine Hydraulikflüssigkeit in den Öl­ sumpf abfließen kann. Des weiteren wird die sich in dem Zylinder des Vorsteuerkolbens 4 befindliche Hy­ draulikflüssigkeit in die Verbindungsleitung 7 ent­ gegen der durch den Pfeil dargestellten Richtung ge­ drückt und zum Ventilbetätigungskolben 8 transpor­ tiert. Hierdurch steigt der Druck im Zylinder des Ventilbetätigungskolbens 8 etwas an. Ein mögliches Spiel des Ventiles 5 wird so auf einfache Art und Wei­ se ausgeglichen.

Dreht sich die Nockenwelle 1 weiter, so wird auch der Nockenkolben 3 von dem Nocken 2 angehoben und betä­ tigt. Auch hier verschließt der sich in Axialrichtung des Hydraulikzylinders bewegende Nockenkolben 3 eine Einlaßöffnung 15, welche als Anschluß für die Zulei­ tung 9 vom Ölsumpf dient. Ist auch die Einlaßöffnung 15 genauso wie die Auslaßöffnung 14 verschlossen, kann Hydraulikflüssigkeit aus dem Ölsumpf weder abfließen noch zufließen, so daß ein abgeschlossenes System, be­ stehend aus den Hydraulikzylindern des Nockenkolbens 3, des Vorsteuerkolbens 4, des Ventilbetätigungskol­ bens 8 sowie den Verbindungsleitungen 6, 7, entsteht. Zur Betätigung des Ventiles 5 steht daher lediglich die sich in diesem abgeschlossenen System befindliche Menge an Hydraulikflüssigkeit zur Verfügung.

Wird der Nockenkolben 3 von dem Nocken 2 immer weiter in seinen Zylinder eingedrückt, wird hierbei die Rück­ stellfeder 11 zusammengedrückt und die in dem Zylinder des Nockenkolbens 3 befindliche Hydraulikflüssigkeit wird durch die Verbindungsleitung 6 in den Zylinder des Ventilbetätigungskolbens 8 gedrückt, wobei der Ventilbetätigungskolben 8 aufgrund der größer werdenden Menge an Hydraulikflüssigkeit aus fährt und dabei das Ventil 5 betätigt, wobei gleichzeitig die als Druckfe­ der ausgeführte Rückstellfeder 13 gespannt wird.

Dreht die Nockenwelle 1 weiter, so wird der Vorsteuer­ kolben 4 von der Rückstellfeder 12 wieder in seine Ausgangslage gedrückt, gleichzeitig wird der Ventilbe­ tätigungskolben 8 von der Rückstellfeder 13 wieder in seine Ausgangslage gebracht, wobei Hydraulikflüssig­ keit aus dem Zylinder des Ventilbetätigungskolbens 8 über die Verbindungsleitung 7 in den Zylinder des Vor­ steuerkolbens 4 und von dort aus durch die Auslaßöff­ nung 14 über die Rückleitung 10 in den Ölsumpf ge­ drückt wird.

Dreht die Nockenwelle 1 noch weiter, so wird auch der Nockenkolben 3 von der Rückstellfeder 11 wieder in seine Ausgangslage gedrückt und die Einlaßöffnung 15, durch die über die Zuleitung 9 Hydraulikflüssigkeit aus dem Ölsumpf zugeführt wird, ist wieder frei. Hier­ durch kann neue Hydraulikflüssigkeit in den beschrie­ benen Kreislauf eingespeist werden.

Wird weder der Nockenkolben 3 noch der Vorsteuerkolben 4 betätigt, d. h. in dem Bereich, in dem sie sich über dem Grundkreis der Nockenwelle 1 befinden, so kann die über die Zuleitung 9 eingespeiste Hydraulikflüssigkeit ungehindert über die Zuleitungen 6 und 7 durch den Zy­ linder des Ventilbetätigungskolbens 8 zurück in den Ölsumpf fließen. Ein zusätzliches Druckbegrenzungsven­ til zur Sicherung des gesamten Systemes vor unzulässig hohen Drücken ist daher nicht notwendig.

Der Hub des Ventiles 5 kann sehr einfach durch eine geeignete Wahl der Volumina der jeweiligen Zylinder des Nockenkolbens 3, des Vorsteuerkolbens 4 und des Ventilbetätigungskolbens 8 fest eingestellt werden. Dies kann, bei gleichem Hub des Nockenkolbens 3 und des Vorsteuerkolbens 4, durch eine geeignete Wahl der Durchmesser der einzelnen Zylinder erfolgen.

Soll der Hub des Ventils 5 während des Betriebes ver­ ändert werden, beispielsweise in Abhängigkeit von der von einer Brennkraftmaschine abzugebenden Leistung, so kann dies dadurch erfolgen, daß die Zylinder des Nockenkolbens 3 und des Vorsteuerkolbens 4 wie bereits eingangs erwähnt von der Nockenwelle 1 aus gesehen in radialer Richtung verschoben werden, so daß sich das Volumen der Zylinder des Nockenkolbens 3 und/oder des Vorsteuerkolbens 4 verändert und somit auch mehr oder weniger Hydraulikflüssigkeit verdrängt wird. Dabei ist allerdings zu beachten, daß die Positionen der Auslaß­ öffnung 14 und der Einlaßöffnung 15 bezüglich des Nockenkolbens 3 und des Vorsteuerkolbens 4 nicht verän­ dert werden dürfen, damit die Funktion der Vorrichtung nicht beeinträchtigt wird.

Claims (3)

1. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einem von einer Nockenwelle gesteuerten Nockenkolben und einem über eine Druckleitung mit dem Nockenkolben verbundenen Ven­ tilbetätigungskolben, der das Ventil betätigt, wobei zusätzlich ein Vorsteuerkolben vorgesehen ist, der von der Nockenwelle betätigt ist, und der in Drehrichtung der Nockenwelle vor dem Nocken­ kolben liegt, wobei der Vorsteuerkolben hydrau­ lisch zwischen dem Ventilbetätigungskolben und einem Ölsumpf liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Hubhöhe des Ventiles (5) der Zylinder des Nockenkolbens (3) und der Zylinder des Vorsteuerkolbens (4) in ihrer Axialrichtung bzw. radial gegenüber der Nockenwelle (1) ver­ stellbar sind.

2. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch unterschiedliche Kolbendurchmesser von Vor­ steuerkolben (4), Nockenkolben (3) und Ventilbe­ tätigungskolben (8) die Hubhöhe des Ventiles (5) einstellbar ist.

3. Hydraulische Ventilsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Vorsteuerkolben (4) und Nockenkolben (3) jeweils durch eine Federeinrichtung (11, 12) in Richtung auf die Nockenwelle (1) Vorgespannt sind.