DE4338473A1 - Ventiltrieb mit einer Stößelvorrichtung zur variablen Hubsteuerung eines Ventils, insbesondere eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung geht gemäß dem Oberbegriff des Pa­ tentanspruches 1 von der DE-A 42 10 567 aus.

Bei diesem bekannten Ventiltrieb sind konzentrisch ange­ ordnete Stößel einer Stößelvorrichtung durch eine quer zur Ventilhubrichtung in eine Umfangsnut des inneren Stößels mittels der Stelleinrichtung verlagerbare Ring­ scheibe für eine der Ventilhub-Steuerungen verriegelbar. Die in entriegelter Stellung - entsprechend der anderen Ventilhub-Steuerung - über ihren Außenumfang in der Füh­ rung der Stößelvorrichtung konzentrisch geführte Ring­ scheibe nimmt in der verriegelten Stellung eine exzentri­ sche Lage ein, wobei der über die Außenkontur des äußeren Stößels radial vorstehende Umfangsabschnitt in eine in der Führung der Stößelvorrichtung über den halben Umfang sich erstreckende Nut eintaucht.

Diese Ringscheibe verkürzt die Führungshöhe des für einen großen Ventilhub dienenden äußeren, ringförmigen Stößels erheblich, so daß der für einen kleinen Ventilhub vorge­ sehene innere Stößel wegen nicht ausreichender Führung im äußeren Stößel mit einem auf die Führung des äußeren Stößels abgestellten Führungsrand ausgebildet ist. Mit der Ringscheibe sind neben ungünstigen Führungsverhält­ nissen auch ein aufwendiger Aufbau der Stößelvorrichtung gegeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen gattungsgemäß gestalteten Ventiltrieb eine Stößelvorrich­ tung von einfachem und robustem Aufbau mit entsprechend den jeweiligen Belastungen an den Stößeln einer Stößel­ vorrichtung ausgebildeten Führungsflächen aufzuzeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1 vorgeschlagen, daß die Stößel einer Stößelvorrichtung drehverriegelbar sind. Ein einfacher und robuster Aufbau mit entsprechenden Führungsflächen am jeweiligen Stößel ist in einer bevorzugten Ausgestaltung dadurch erreicht, daß die Stößel zur Drehverriegelung re­ lativ zueinander drehwinkelverstellbar angeordnet sind. Eine vorteilhafte Weiterbildung der vorgenannten Ausge­ staltung von prinzipieller Art ergibt sich dadurch, daß der äußere Stößel maschinenseitig drehgesichert geführt ist, und daß der im äußeren Stößel geführt angeordnete innere Stößel über einen steuernockenseitig querab ange­ ordneten Schwenkhebel mit einem gesteuert/geregelt gerad­ linig verstellbaren Schieber der Stelleinrichtung in Wirkverbindung steht. Aufbauend auf den vorbeschriebenen Ausgestaltungen der Erfindung ist eine vorteilhafte Fort­ bildung ferner dadurch erreicht, daß einer der Stößel einen eine ventilseitige Anschlagfläche des anderen Stößels in einer ersten Drehwinkelstellung zur Drehver­ riegelung radial untergreifenden Vorsprung aufweist, und daß der vom Vorsprung untergreifbare Stößel in einer zweiten Drehwinkelstellung des untergreifenden Stößels eine dessen Vorsprung mit Spiel aufnehmende Axialnut für einen relativen Freigang der Stößel in Ventilhubrichtung aufweist.

Ein vorteilhaft einfacher und robuster Aufbau der Stößel­ vorrichtung ist in einer bevorzugten konkreten Aus­ gestaltung dadurch erzielt, daß der innere Stößel über die ihn aufnehmende Führung im äußeren Stößel ventilsei­ tig hinaus verlängert ist, und an der Verlängerung mit der als Anschlagfläche dienenden ventilseitigen Boden­ fläche des äußeren Stößels zusammenwirkende Vorsprünge angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ist einerseits unter Beachtung des möglichen Drehwinkels zwischen den Drehwinkelstellungen für verriegelte und entriegelte Stößel mit wenigen Vorsprüngen zu verwirklichen, die andererseits entsprechend den Belastungen aus Flächen­ pressung und Biegung besonders widerstandsfähig auszubil­ den sind. Dies führt zu einer vorteilhaft betriebssiche­ ren Stößelvorrichtung.

Weiter wird für eine im Aufbau einfache Stelleinrichtung vorgeschlagen, daß der am inneren Stößel angeordnete Schwenkhebel in seinem freien Endbereich ein in den ga­ belartig gestalteten Schieber der Stelleinrichtung in Ventilhubrichtung bewegbar eingreifendes Führungselement umfaßt, wobei der Schieber zwischen zwei den Drehwinkel­ stellungen entsprechenden Positionen hydraulisch ge­ steuert/geregelt verstellbar ist. Neben dem Vorteil einer einfachen Montage ist weiter mittels der Steuer-/Regel- Hydraulik ein sicheres und zuverlässiges Schalten der Stößel einer Stößelvorrichtung in der Grundkreisphase der Steuernocken sichergestellt.

Weiter ermöglicht die erfindungsgemäße Gestaltung der Stößel einer Stößelvorrichtung in vorteilhafter Weise, daß zum einen der innere Stößel über eine - insbesondere hydraulische - Ventilspielausgleichseinrichtung auf ein federbelastetes Gaswechselventil einwirkt, und daß zum anderen der äußere Stößel gesondert federbeaufschlagt an­ geordnet ist. Damit ist für beide Stößel einer Stößelvor­ richtung eine sichere Anlage an die jeweiligen Grund­ kreise der Steuernocken sichergestellt. Dies ermöglicht weiter die vorteilhafte Maßnahme für eine einwandfreie Verriegelung, daß zum Ausgleich des axialen Spiels zweier kombinierter Stößel die ventilseitige Anschlagfläche bzw. Bodenfläche des äußeren Stößels und die Sperrflächen an den Vorsprüngen des inneren Stößels in Verriegelungsrich­ tung keilartig gering geneigt ausgebildet sind, wobei zur Erzielung einer selbsthemmenden Verriegelung die Keil­ winkel kleiner als der Reibwinkel der verwendeten Ma­ terialien sind.

Schließlich ist auch eine Stößelvorrichtung denkbar, bei der der innere Stößel über einen querab gerichteten Arm maschinenseitig drehgesichert geführt ist und der äußere Stößel mit einer Stelleinrichtung in drehwinkelverstell­ barem Antrieb steht.

Die Erfindung ist anhand eines in der Zeichnung darge­ stellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Es zeigt in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Stößelvorrichtung mit Stelleinrichtung in Draufsicht, und

Fig. 2 die Stößelvorrichtung nach Fig. 1 eines Ven­ tiltriebes für ein Gaswechselventil einer Brennkraftmaschine, im Schnitt dargestellt.

Ein Ventiltrieb 1 mit einer Stößelvorrichtung 2 zur va­ riablen Hubsteuerung eines Gaswechselventils 3 einer nicht näher gezeigten Brennkraftmaschine umfaßt eine Steuerwelle 4 mit im Hub unterschiedlichen Steuernocken 5 und 6. Die auf der Steuerwelle 4 axial beabstandet ange­ ordneten Steuernocken 5 wirken auf einen maschinenseitig geführten äußeren Stößel 7 ein, wogegen der zwischen den Steuernocken 5 angeordnete Steuernocken 6 für kleinen Ventilhub auf einen inneren Stößel 8 einwirkt. Der zur Steuerung des kleinen Ventilhubes dienende innere Stößel 8 steht ständig mit dem Gaswechselventil 3 in Antriebs­ verbindung. Zur Steuerung des großen Ventilhubes ist der hierfür dienende äußere Stößel 7 mit dem inneren Stößel 8 über eine maschinenseitig der Stößelvorrichtung 2 benach­ bart angeordnete Stelleinrichtung 9 mechanisch verriegel­ bar ausgebildet.

Zur Erzielung einer Stößelvorrichtung 2 von einfachem und robustem Aufbau mit entsprechend den jeweiligen Bela­ stungen an den Stößeln 7 und 8 großen, unzergliederten Führungsflächen sind die Stößel 7, 8 drehverriegelbar ge­ staltet. Vorzugsweise sind die Stößel 7 und 8 zur Dreh­ verriegelung relativ zueinander drehwinkelverstellbar an­ geordnet zwischen einer der Verriegelung der Stößel 7 und 8 entsprechenden Drehwinkelstellung 10 und einer im rela­ tiven Freigang der Stößel 7 und 8 in Ventilhubrichtung entsprechenden Drehwinkelstellung 11.

In baulich einfacher Ausgestaltung der Drehverriegelung ist der äußere Stößel 7 maschinenseitig drehgesichert ge­ führt, während der im äußeren Stößel 7 koaxial geführt angeordnete innere Stößel 8 über einen steuernockenseitig querab angeordneten Schwenkhebel 12 mit einem ge­ steuert/geregelt geradlinig verstellbaren Schieber 13 der Stelleinrichtung 9 in Wirkverbindung steht zur drehwin­ kelbeweglichen Verstellung zum Ver- und Entriegeln der Stößel 7, 8.

Zur Bewirkung einer Drehverriegelung weist der innere Stößel 8 ventilseitige Anschlagflächen 14 des äußeren Stößels 7 in einer ersten Drehwinkelstellung 10 radial untergreifende Vorsprünge 15 auf, wobei der äußere Stößel 7 in einer zweiten Drehwinkelstellung 11 des inneren Stößels 8 die Vorsprünge 15 jeweils mit Spiel aufnehmende Axialnuten 16 für einen relativen Freigang in Ventil­ hubrichtung des äußeren Stößels 7 zum inneren Stößel 8 bei kleinem Ventilhub des Gaswechselventils 3 aufweist.

Zur einfachen Ausbildung einer Drehverriegelung ist der innere, koaxial geführte Stößel 8 über die ihn aufneh­ mende Führung 17 im äußeren Stößel 7 ventilseitig hinaus verlängert, wobei an der Verlängerung 18 die mit der die Anschlagflächen 14 bildenden ventilseitigen Bodenfläche 19 des äußeren Stößels 7 zusammenwirkenden Vorsprünge 15 angeordnet sind.

Eine im Aufbau einfache und zuverlässige Stelleinrichtung 9 ergibt ein am inneren Stößel 8 vorgesehener Schwenk­ hebel 12 dadurch, daß dieser in seinem freien Endbereich ein in den gabelartig gestalteten Schieber 13 der Stell­ einrichtung 9 in Ventilhubrichtung bewegbar eingreifendes Führungselement 20 umfaßt, und ferner der Schieber 13 zwischen zwei den Drehwinkelstellungen 10, 11 entspre­ chenden Positionen hydraulisch gesteuert/geregelt ver­ stellbar ist. Als eine Art Sicherheitseinrichtung kann eine den Schieber 13 beaufschlagende Rückstellfeder 21 dienen, die bei Ausfall der hydraulischen Steue­ rung/Regelung den Schieber 13 in die der Freigangsposi­ tion der Stößel 7, 8 entsprechende Drehwinkelstellung 11 verschiebt und hält.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich, gestattet die Verlän­ gerung 18 am inneren Stößel 8 die Anordnung eines insbe­ sondere hydraulischen Ventilspielausgleichselementes 22, über das der innere Stößel 8 mit dem federbelasteten Gas­ wechselventil 3 in ständiger Verbindung steht. Weiter zeigt die Fig. 2, daß der äußere Stößel 7 gesondert fe­ derbeaufschlagt ist. Somit liegen beide Stößel 7, 8 in der Grundkreisphase der Steuernocken 5, 6 spielfrei am jeweiligen Grundkreis 23, 24 an. Zum axialen Spielaus­ gleich der beiden Stößel 7, 8 sind die ventilseitigen An­ schlagflächen 14 bzw. die Bodenfläche 19 des äußeren Stößels 7 und die Sperrflächen 25 an den Vorsprüngen 15 in Verriegelungsrichtung keilartig gering geneigt ausge­ bildet zur störungsfreien Verriegelung. Diese ist zusätz­ lich dadurch selbsthemmend gestaltet, daß die Keilwinkel kleiner als der Reibungswinkel der verwendeten Materia­ lien der Stößel 7, 8 sind. Zum Ausgleich des Stößel­ spieles können die Steuernocken 5, 6 auch entsprechende Rampen aufweisen.

Schließlich ist auch eine Stößelvorrichtung 2 denkbar, bei der der innere Stößel über einen querab gerichteten Arm maschinenseitig drehgesichert geführt ist und der äußere Stößel mit einer Stelleinrichtung in drehwinkelverstellbarem Antrieb steht.

Claims (9)

1. Ventiltrieb mit einer Stößel-Vorrichtung zur va­ riablen Hubsteuerung eines Ventils, insbesondere eines Gaswechselventils einer Brennkraftmaschine,

• - wobei die mit im Hub unterschiedlichen Steuer­ nocken (5, 6) einer Steuerwelle (4) zusammen­ wirkende Stößelvorrichtung (2) einen maschi­ nenseitig geführten äußeren Stößel (7) und einen inneren Stößel (8) umfaßt, die
• - mittels einer maschinenseitig benachbart ange­ ordneten Stelleinrichtung (9) für eine der Hubsteuerungen mechanisch verriegelbar sind, dadurch gekennzeichnet,
• - daß die Stößel (5, 6) der Stößelvorrichtung (2) drehverriegelbar sind.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Stößel (5, 6) zur Drehverriegelung re­ lativ zueinander drehwinkelverstellbar (Drehwinkelstellungen 10, 11) angeordnet sind.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekenn­ zeichnet,

• - daß der äußere Stößel (7) maschinenseitig drehgesichert geführt ist, und
• - daß der im äußeren Stößel (7) geführt angeord­ nete innere Stößel (8) über einen steuer­ nockenseitig querab angeordneten Schwenkhebel (12) mit einem gesteuert/geregelt geradlinig verstellbaren Schieber (13) der Stelleinrich­ tung (9) in Wirkverbindung steht.

4. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

• - daß einer der Stößel (7, 8) einen eine ventil­ seitige Anschlagfläche (14) des anderen Stößels (8, 7) in einer ersten Drehwinkel­ stellung (10) zur Drehverriegelung radial un­ tergreifenden Vorsprung (15) aufweist, und
• - daß der vom Vorsprung (15) untergreifbare Stößel (7, 8) in einer zweiten Drehwinkel­ stellung (11) des untergreifenden Stößels (8, 7) eine dessen Vorsprung (15) mit Spiel auf­ nehmende Axialnut (16) für einen relativen Freigang der Stößel (7, 8) in Ventilhubrich­ tung aufweist.

5. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der innere, koaxial geführte Stößel (8) über die ihn aufnehmende Führung (17) im äuße­ ren Stößel (7) ventilseitig hinaus verlängert ist, und
• - an der Verlängerung (18) mit der Anschlag­ flächen (14) bildenden ventilseitigen Boden­ fläche (19) des äußeren Stößels (7) zusammen­ wirkende Vorsprünge (15) angeordnet sind.

6. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der am inneren Stößel (8) angeordnete Schwenkhebel (12) in seinem freien Endbereich ein in den gabelartig gestalteten Schieber (13) der Stelleinrichtung (9) in Ventil­ hubrichtung bewegbar eingreifendes Führungs­ element (20) umfaßt, wobei
• - der Schieber (13) zwischen zwei Drehwinkel­ stellungen (10, 11) entsprechenden Positionen hydraulisch gesteuert/geregelt verstellbar ist.

7. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der innere Stößel (8) über eine Ventil­ spielausgleichseinrichtung (22) auf ein feder­ belastetes Gaswechselventil (3) einwirkt und
• - daß der äußere Stößel (7) gesondert feder­ beaufschlagt ist.

8. Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die ventilseitigen Anschlagflächen (14) bzw. die Bodenfläche (19) des äußeren Stößels (7) und die Sperrflächen (25) an den Vor­ sprüngen (15) des inneren Stößels (8) in Ver­ riegelungsrichtung keilartig gering geneigt sind, wobei
• - der jeweilige Keilwinkel kleiner als der Rei­ bungswinkel der verwendeten Materialien der Stößel (7, 8) gewählt ist.

9. Ventiltrieb nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,

• - daß der innere Stößel über einen querab ge­ richteten Arm maschinenseitig drehgesichert geführt ist, und
• - daß der äußere Stößel mit einer Stelleinrich­ tung in drehwinkelverstellbarem Antrieb steht.