DE4419768A1 - Variabler Ventiltrieb für ein Hubventil - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen variablen Ventiltrieb für ein Hub­ ventil gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Derartige variable Ventiltriebe, wie sie aus der gattungsbildenden DE-OS 42 02 542, F01L 1/12, bekannt sind, bieten die vorteilhafte Mög­ lichkeit der gezielten Anpassung des Verlaufs der Ventilhubkurve über dem Nockenwinkel in Abhängigkeit von Parametern der mit dem jeweiligen Hubventil ausgestatteten Einrichtung, also beispiels­ weise in Abhängigkeit von Drehzahl, Last oder Temperatur einer Brennkraftmaschine. Im Prinzip arbeiten derartige variable Ventiltriebe so, daß durch Beeinflussung des Drucks eines hy­ draulischen Druckmittels in dem Ringraum eine Einstellung bzw. Veränderung der axialen Länge des Ventiltriebs erfolgt, die eine Änderung des Maximums der Ventilhubkurve sowie eine Änderung des Ventilschließzeitpunkts zur Folge hat. Entsprechende Darlegungen zum Hintergrund derartiger variabler Ventiltriebe finden sich in der zitierten Offenlegungsschrift.

Soweit in dem diskutierten Stand der Technik mit einem Tassen­ stößel ausgerüstete variable Ventiltriebe beschrieben sind, übergreift dieser den ventilseitigen Kolben nur über einen Teil seiner axialen Abmessung, und zur Bildung der Druckfläche ist der Kolben außerhalb seines von der Stößeltasse übergriffenen axialen Bereichs mit einem bundartigen Durchmessersprung ver­ sehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen variablen Ventiltrieb zu schaffen, der verringerte axiale Abmes­ sungen besitzt und im wesentlichen den Einsatz eines nur gering­ fügig veränderten üblichen Tassenstößels gestattet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kenn­ zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbil­ dungen der Erfindung beschreiben die Unteransprüche.

In Abweichung von dem diskutierten Stand der Technik ist bei der Erfindung die Druckfläche also durch einen bundartigen Sprung des Außendurchmessers der Stößeltasse gewonnen, und der ventil­ seitige Kolben ist, wie bei Tassenstößeln üblich, zusammen mit weiteren Bestandteilen einer Ventilspielausgleichsvorrichtung, bei einer hydraulischen Vorrichtung einem Rückschlagventil, innerhalb des von der Stößeltasse umschlossenen Raums ange­ ordnet.

Wenn im folgenden ein figürlich dargestelltes Ausführungs­ beispiel mit einem Steuerventil zur Druckbeeinflussung in dem Ringraum beschrieben wird, sei darauf hingewiesen, daß gemäß An­ spruch 8 auf ein derartiges Steuerventil verzichtet werden kann, wenn lediglich eine drehzahlabhängige Beeinflussung des Verlaufs der Ventilhubkurve erzielt werden soll; in diesem Falle genügt das Vorsehen einer Festdrossel in einem Zuführkanal für das Druckmittel. Auch braucht nicht notwendigerweise eine hydrau­ lische Ventilspielausgleichsvorrichtung Einsatz zu finden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung für den Fall der Betätigung eines Ladungswechselventils einer Hubkolben- Brennkraftmaschine anhand der Zeichnung erläutert, deren Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die hier interessierenden Be­ reiche der Maschine zeigt, während Fig. 2 verschiedene mit der Erfindung erzielbare Ventilhubkurven wiedergibt.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so erkennt man bei 1 den brenn­ raumbildenden Zylinderblock und bei 2 den eine Ventilführung 3 für das Hubventil 4 bildenden Zylinderkopf der Brennkraftmaschi­ ne, der ferner zur Lagerung einer Nockenwelle mit dem hier interessierenden Nocken 5 eingerichtet ist. In üblicher Weise dient der rotierende Nocken 5 dazu, das durch seine Schließfeder 6 während der - gezeichneten - Grundkreisphase des Nockens 5 in seiner Schließstellung gehaltene Ventil 4 entgegen der Kraft der Schließfeder 6 in seine bei 4′ angedeutete Öffnungsstellung zu bewegen. Die Übertragung der Betätigungskräfte vom Nocken 5 auf das Ventil 4 erfolgt unter Zwischenfügung des variablen Ventil­ triebs 7, der als wesentliche Bestandteile den Tassenstößel 8 mit der nockenseitigen Stößeltasse 9 und dem ventilseitigen Kol­ ben 10 enthält. Dieser Kolben 10 ist Bestandteil einer üblichen und daher im einzelnen nicht zu beschreibenden, hier hydrau­ lischen Ventilspielausgleichsvorrichtung 11, die über Öffnungen 12 im noch zu erläuternden Steuerventil 17 zeitweilig in Strömungsverbindung mit dem Ringraum 13 steht. Dieser Ringraum wird durch eine Ausnehmung bzw. Stufe in der Führung 14 für den Tassenstößel 8 und die durch bundartige Erweiterungen des Außen­ durchmessers der Stößeltasse 9 gebildete Druckfläche 15 und 15′ begrenzt. Letztere dienen zur tassenstößelhubabhängigen Steue­ rung eines Teils der Ventilschließkurve.

Zur Druckmittelzufuhr dient der Zufuhrkanal 16, der mit dem in Abhängigkeit von Maschinenparametern, wie Drehzahl, Last oder Temperatur, betätigten Steuerventil 17 bestückt ist.

Parallel zum Steuerventil 17 erkennt man den Bypasskanal 18, in dem in Parallelschaltung das den Abfluß aus dem Ringraum 13 ver­ hindernde Rückschlagventil 19 und die Drossel 20 angeordnet sind, die einen definierten Rückfluß von Druckmittel aus dem Ringraum 13 zuläßt.

An dieser Stelle sei eingefügt, daß die Drossel 20 und damit eine Art Bypass zum Ventil 17 auch durch eine Leckage zwischen der Stößeltasse 9 und der Führung 14 gebildet sein kann.

In der dargestellten Lage befindet sich das Ventil 17 in Öff­ nungsstellung. Das hat zur Folge, daß sich bei Hubbewegungen des Tassenstößels 8 die Stößeltasse 9 axial unter Verkleinerung bzw. Vergrößerung der axialen Länge des Ringraums 13 bewegen kann. Dabei wird abwechselnd hydraulisches Druckmittel angesaugt und wieder ausgeschoben, ohne daß die Verhältnisse im Ringraum 13 Einfluß auf die Ventilhubkurve haben. In Fig. 2 ist bei a der Verlauf des Ventilhubs über dem Nockenwinkel α aufgetragen. Man erkennt, daß das Ventil 4 seine Öffnungsbewegung beim Nockenwinkel A beginnt und seine Schließstellung im Punkt B1 erreicht.

Ist dagegen Ventil 17 geschlossen, so wird hydraulisches Druck­ mittel über das Rückschlagventil 19 während der Bewegung des Nockens 5 bis zum Maximalhub in den Ringraum 13 geliefert, so daß die jetzt geltende Ventilhubkurve b bis zum maximalen Ven­ tilhub mit der Kurve a zusammenfällt. Bei Weiterdrehung des Nockens 5 folgt jedoch die Stößeltasse 9 der Nockenkontur nicht mehr, da sich im Ringraum 13 ein relativ hoher Druck aufgebaut hat. Die Ventilschließfeder 6 drückt über die Ventilspielaus­ gleichsvorrichtung 11 und die Druckfläche 15 Druckmittel aus dem Ringraum 13 über die Drosselöffnung 20 und/oder über gezielte Leckagen zwischen Stößeltasse 9 und Führung 14 in den Zufuhr­ kanal 16 oder den drucklosen Raum 20. Demgemäß ergibt sich eine Verzögerung des Schließpunktes des Ventils 4 von B1 nach B2 (siehe Fig. 2).

Wie in Fig. 1 bei 15 und 15′ dargestellt, kann zweckmäßig sein, zur Vermeidung eines harten Schließens des Ventils 4 durch ent­ sprechende Wahl von Lage und/oder Form und/oder Größe der Ver­ bindungsquerschnitte 22 zwischen Ringraum 13 und Zufuhrkanal 16 diese Querschnitte tassenstößelhubabhängig zu steuern. Dadurch läßt sich ein flacherer Einlauf c der Ventilhubkurve b in Fig. 2 in den Schließpunkt B2 erzielen.

Verständlicherweise lassen sich eine Vielzahl von Ergänzungen und Abänderungen vornehmen. So kann das Ventil 8 als variable Drossel ausgeführt sein, die Einfluß auf den abfallenden Verlauf der Ventilhubkurve nimmt. Die Drossel 20 kann in das Rückschlag­ ventil 19 oder das Ventil 17 integriert sein. Ferner kann das Vorsehen eines hydraulischen Speichers zum Speichern des aus dem Ringraum 13 rückgeführten Druckmittels zweckmäßig sein.

Weiterhin kann die Speisung des Ventilspielausgleichselements 11 auch über direkte, d. h. nicht mit dem Ringraum 13 in Verbindung stehende Querschnitte erfolgen.

Mit der Erfindung ist demgemäß ein gattungsgemäßer variabler Ventiltrieb geschaffen, der bei minimalem Bauaufwand und mini­ maler Baulänge den Einsatz üblicher Tassenstößel ermöglicht und allen an einen derartigen Ventiltrieb zu stellenden Anforde­ rungen genügt.

Claims (8)

1. Variabler Ventiltrieb für ein Hubventil, insbesondere ein Ladungswechselventil einer Brennkraftmaschine, das zwischen einer Schließ- und einer Öffnungsstellung gegen die Kraft einer Schließfeder durch einen Nocken periodisch bewegbar ist, mit einem zwischen diesem und dem Ventil angeordneten Tassenstößel, der eine in einer Längsführung laufende nocken­ seitige Stößeltasse und einen von dieser übergriffenen, einen Bestandteil einer Ventilspielausgleichsvorrichtung bildenden ventilseitigen Kolben enthält, sowie mit zumindest einer quer verlaufenden Druckfläche an einem der beiden Bestandteile des Tassenstößels, die dem in Ventilöffnungsrichtung wirkenden Druck in einem in die Führung eingearbeiteten Ringraum ausge­ setzt ist, dem Mittel zur Druckbeeinflussung zugeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfläche (15) durch eine bundartige Erweiterung des Außendurchmessers der Stößeltasse (9) gebildet ist, die den ventilseitigen Kolben (10) voll­ ständig aufnimmt.

2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Druckmittelversorgung einer hydraulischen Ventilspielaus­ gleichsvorrichtung (11) in der Stößeltasse (9) zumindest zeitweilig in den Ringraum (13) mündende Öffnungen (12) vorgesehen sind.

3. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ringraum (13) ein mit einem in Abhängigkeit von Betriebsparametern betätigbaren Steuerventil (17) bestückter Druckmittel-Zufuhrkanal (16) einmündet.

4. Ventiltrieb nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen gedrosselten Bypass (18) zum Steuerventil (17).

5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gedrosselte Bypass durch Leckage zwischen Stößeltasse (9) und Führung (14) gebildet ist.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gedrosselte Bypass durch einen mit einem Rückschlagventil (19) und einer Drossel (20) in Parallelschaltung bestückten Bypasskanal (18) gebildet ist.

7. Ventiltrieb nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Ringraum (13) ein tassenstößelhubabhängiger Abströmquerschnitt (22) zugeordnet ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Druckbeeinflussung durch eine Festdrossel gebildet sind.