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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Verbrennungsmotor mit
mehreren Zylindern, der Art, die umfasst:
- – mindestens
ein Einlassventil und mindestens ein Auslassventil für jeden
Zylinder, jeweils mit einer jeweiligen elastischen Rückstellvorrichtung versehen,
die das Ventil in eine geschlossene Position drängt, um die jeweiligen Einlass- und Auslassleitungen
zu steuern,
- – mindestens
eine Nockenwelle, um die Einlass- und Auslassventile der Motorzylinder
mit Hilfe jeweiliger Stößel zu betätigen,
- – bei
dem mindestens jedes Einlassventil eine variable Betätigung aufweist,
wobei es von dem jeweiligen Stößel gegen
die Wirkung der zuvor genannten elastischen Rückstellvorrichtung durch das
Zwischenstellen einer hydraulischen Vorrichtung mit einer unter
Druck stehenden Fluidkammer betätigt
wird, in welche ein mit dem Stößel des
Einlassventils verbundener Pumpkolben vorsteht,
- – wobei
die unter Druck stehende Fluidkammer in der Lage ist, mit Hilfe
eines Magnetventils mit einer Abgasleitung verbunden zu werden,
um das variabel betätigte
Ventil von dem jeweiligen Stößel zu entkoppeln
und das schnelle Schließen
des Ventils mit Hilfe der jeweiligen elastischen Rückstellvorrichtung
zu verursachen,
- – eine
elektronische Steuervorrichtung zum Steuern jedes Magnetventils
auf solche Weise, dass die Zeit und der Öffnungshub des variabel betätigten Ventils
als Funktion einer oder mehrerer Betriebsparameter des Motors gesteuert
werden,
- – wobei
die zuvor genannte hydraulische Vorrichtung weiter eine Betätigungsanordnung
für jedes variabel
gesteuerte Ventil mit einem gleitbar in einer Führungsbuchse angebrachten Betätigungskolben
umfasst,
- – wobei
der Betätigungskolben
einer Kammer variablen Volumens zugewandt ist, die mit der unter Druck
stehenden Fluidkammer sowohl durch ein erstes Verbindungsmittel,
das von einem Rückschlagventil
gesteuert wird, welches nur den Durchtritt von Fluid von der unter
Druck stehenden Fluidkammer in die Kammer variablen Volumens erlaubt,
als auch durch ein zweites Verbindungsmittel, das den Durchtritt
zwischen den beiden Kammern in beide Richtungen erlaubt, verbunden
ist;
- – wobei
die hydraulische Vorrichtung weiter eine hydraulische Bremsvorrichtung
umfasst, die in der Lage ist, ein Verengen des zweiten Verbindungsmittels
in der Endphase des Schließens
des Motorventils zu verursachen,
- – wobei
zwischen dem Betätigungskolben
jedes variabel betätigten
Ventils und der Stange des Einlassventils ein hydraulischer Hilfsstößel zwischengestellt
ist,
wobei der hydraulische Hilfsstößel umfasst:
- – eine
erste Buchse mit einer Endwand in Kontakt mit einem Ende der Stange
des variabel betätigten
Ventils;
- – eine
zweite Buchse, die gleitbar innerhalb der ersten äußeren Buchse
angebracht ist und ein mit einem entsprechenden Ende des Betätigungskolbens
in Kontakt stehendes Ende aufweist,
- – eine
erste Kammer, die zwischen der zweiten Buchse und dem Betätigungskolben
definiert ist und mit einer Leitung für die Zufuhr des unter Druck
stehenden Fluids in die erste Kammer in Verbindung steht;
- – eine
zweite Kammer, die zwischen der ersten Buchse und der zweiten Buchse
definiert ist, und
- – ein
Rückschlagventil,
das eine Leitung in einer Wand der zweiten Buchse steuert, um den
Durchtritt von Fluid nur aus der ersten Kammer in die zweite Kammer
des hydraulischen Hilfsstößels zu erlauben.
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Ein
Motor der oben spezifizierten Art wird zum Beispiel in der europäischen Patentanmeldung
1 344 900 A2 desselben Anmelders
beschrieben und dargestellt. Einige Details dieses Motors können bereits
in der Patentveröffentlichung
DE 102 39 750 gefunden
werden.
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Bei
Motoren dieser Art ist es wichtig, dass die Schließbewegung
jedes Ventils, die von dem zum Ventil gehörenden elastischen Mittel bestimmt
wird, wenn die unter Druck stehende Kammer des Betätigungssystems
entleert wird, so schnell wie möglich ist
und dann in der Endphase des Ventilhubs von der zuvor genannten
hydraulischen Bremsvorrichtung gebremst wird. Dieses Erfordernis
ist insbesondere wichtig, wenn die Maschine bei niedrigen Temperaturen
gestartet wird. Jedoch sind der Möglichkeit, die Schließphase des
Ventils im Wesentlichen unverzögert
zu gestalten, Grenzen gesetzt, die insbesondere von der Masse der
beweglichen Elemente, von der Belastung der elastischen Mittel,
die das Ventil in die geschlossene Position zurückführen und von der Viskosität des Fluids
(des Motorschmieröls),
das im hydraulischen System verwendet wird, herrühren. Um die Schließgeschwindigkeit
des Ventils zu erhöhen, wird
es insbesondere vorteilhaft sein, den Durchmesser der zuvor genannten
Kammer variablen Volumens zu minimieren, die vom Betätigungskolben
des Ventils innerhalb der zugehörigen
Führungsbuchse definiert
ist, da Öl
aus dieser Kammer während
der Rückkehrbewegung
des Betätigungskolbens,
die vom Schließen
des Ventils verursacht wird, entleert werden muss. Jedoch ist auch
bei bekannten Lösungen
der Möglichkeit
eine Grenze gesetzt, diesen Durchmesser zu verringern, da der Innendurchmesser
der Führungsbuchse
des Betätigungskolbens ausreichend
groß sein
muss, um den zuvor genannten hydraulischen Hilfsstößel aufzunehmen,
der sich zwischen dem Betätigungskolben
und der Stange des Ventils befindet. Wenn ein Stößel irgendeiner auf dem Markt
erhältlichen
konventionellen Art verwendet werden soll, kann der Durchmesser
des Stößels nicht
unter eine gewisse Grenze verringert werden.
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Um
diese Nachteile zu eliminieren oder zumindest zu verringern, bezieht
sich die vorliegende Erfindung auf einen Motor der zu Beginn der
vorliegenden Beschreibung genannten Art, dadurch gekennzeichnet,
dass die erste Buchse des hydraulischen Hilfsstößels außerhalb der Führungsbuchse des
Betätigungskolbens
angebracht ist.
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Dank
dieser Eigenschaft wird bei dem Motor entsprechend der Erfindung
die Dimensionierung der Innendurchmessers der Führungsbuchse des Betätigungskolbens
des Ventils völlig
unabhängig
von der äußeren Abmessung
des zuvor genannten hydraulischen Hilfsstößels. Es ist daher insbesondere
möglich,
eine Führungsbuchse
des Betätigungskolbens mit
einem kleineren Innendurchmesser als dem Außendurchmesser des hydraulischen
Hilfsstößels zu verwenden.
Daher ist es möglich,
den Durchmesser der Kammer variablen Volumens in Bezug auf bekannte
Lösungen
beträchtlich
zu verringern, mit der entsprechenden Möglichkeit, die Ventilschließbewegung
stark zu beschleunigen.
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Die
Erfindung soll nun mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben
werden, die lediglich in Zuge eines nicht einschränkenden
Beispiels bereitgestellt sind:
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1 ist
eine Schnittansicht eines Motors des Stands der Technik jener Art,
der z.B. im europäischen
Patent
EP 0 803 642
B1 desselben Anmelders beschrieben ist und der hier gezeigt
ist, um die fundamentalen Prinzipien eines variablen Betätigungssystems
der Ventile zu veranschaulichen,
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2 ist
eine Schnittansicht in vergrößerter Skala
eines hydraulischen Hilfsstößels, der
mit einem Einlassventil eines Motors einer jenem der
1 ähnlichen
Art zugeordnet ist, wie zuvor in der europäischen Patenanmeldung
EP 1 344 900 des Anmelders
vorgeschlagen wurde,
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3 ist
eine schematische Schnittansicht eines hydraulischen Hilfsstößels in
einem Motor entsprechend der vorliegenden Erfindung,
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4 ist
eine ähnliche
Ansicht zur 3, die ein Ausführungsbeispiel
zeigt, und
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5 zeigt
ein Diagramm, das die Vorteile der Erfindung zeigt.
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Mit
Bezug auf 1 ist der Verbrennungsmotor,
der in der früheren
europäischen
Patentenmeldung EP-A-0 803 642 desselben Anmelders beschrieben ist,
ein Mehrzylindermotor, z.B. ein Motor mit vier in Reihe angeordneten
Zylindern, mit einem Zylinderkopf 1. Der Kopf 1 umfasst
für jeden
Zylinder einen Hohlraum 2, der in der Basisfläche 3 des
Kopfs 1 gebildet ist und der die Brennkammer definiert,
in die zwei Einlassleitungen 4, 5 und zwei Auslassleitungen 6 münden. Die
Verbindung der beiden Einlassleitungen 4, 5 mit
der Brennkammer 2 wird von zwei Einlassventilen 7 der
herkömmlichen
Pilzart gesteuert, wobei jedes eine Stange 8 umfasst, die
gleitbar im Körper
des Kopfes 1 angebracht ist. Jedes Ventil 7 wird
von Federn 9, die zwischen eine innere Oberfläche des
Kopfes 1 und einen Endteller 10 des Ventils zwischengestellt
sind, in die geschlossene Position zurückgestellt. Das Öffnen der
Einlassventile 7 wird auf die im Folgenden beschriebene
Weise von einer Nockenwelle 11 gesteuert, die in Lagern des
Kopfes 1 um eine Achse 12 drehbar gelagert ist und
eine Vielzahl von Nocken 14 zum Betätigen der Ventile 7 umfasst.
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Jede
Nocke 14, die ein Einlassventil 7 steuert, wirkt
mit der Distanzscheibe 15 eines Stößels 16 zusammen,
der entlang einer Achse 17 gleitbar angebracht ist, welche
im Falle des in der zuvor genannten früheren Druckschrift gezeigten
Beispiels im Wesentlichen unter 90° in Bezug auf die Achse des Ventils 7 gerichtet
war. Der Stößel 16 ist
gleitbar in einer Buchse 18 angebracht, die von einem Körper 19 einer
vormontierten Anordnung 20 getragen wird, welche alle elektrischen
und hydraulischen Vorrichtungen einschließt, die mit dem Betrieb des
Einlassventils verbunden sind, wie im Folgenden detailliert beschrieben
wird. Der Stößel 16 ist
in der Lage, eine Vorspannung auf die Stange 8 des Ventils 7 zu übertragen,
so dass das Öffnen
davon gegen die Wirkung der elastischen Mittel 9 bewirkt
wird, und zwar mit Hilfe von unter Druck stehendem Fluid (typischerweise Öl aus dem
Motorölkreislauf),
das in einer Druckkammer C vorhanden ist, und eines Kolbens 21,
der gleitbar in einem von einer Buchse 22 dargestellten
zylindrischen Körper
angebracht ist, die auch von dem Körper 19 der Untergruppe 20 getragen
wird. In der in 1 gezeigten bekannten Lösung kann
die zu jedem Einlassventil 7 zugehörige Druckfluidkammer C mit
Hilfe eines Magnetventils 24 mit der Auslasskammer 23 in
Verbindung gebracht werden. Das Magnetventil 24, das jeder
bekannten Art sein kann und für die
hier gezeigte Funktion geeignet ist, wird von einer elektrischen
Steuervorrichtung gesteuert, die schematisch mit der Bezugsziffer 25 bezeichnet
ist, und zwar nach Signalen S, die die Motorbetriebsparameter anzeigen,
wie z.B. die Position des Gaspedals und die Anzahl der Motorumdrehungen
pro Minute. Wenn das Magnetventil 24 geöffnet wird, kommt die Kammer
C mit der Leitung 23 in Verbindung, so dass das in der
Kammer C vorhandene unter Druck stehende Fluid in die Leitung fließt und eine
Entkopplung des Nockens 14 und des jeweiligen Stößels 16 vom
Einlassventil 7 erhalten wird, welches dann unter Wirkung
der Rückstellfeder 9 schnell
in seine geschlossene Position zurückkehrt. Durch Steuerung der
Verbindung zwischen der Kammer C und der Auslassleitung 23 ist
es daher möglich,
den Zeitpunkt und den Öffnungshub
jedes Einlassventils 7 nach Belieben zu variieren.
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Die
Auslassleitungen 23 der verschiedenen Magnetventile 24 münden alle
in derselben Längsleitung 26,
die mit Druckakkumulatoren 27 in Verbindung steht, von
denen lediglich einer in 1 sichtbar ist. Alle Stößel 16 mit
den zugehörigen
Buchsen 18, die Kolben 21 mit den zugehörigen Buchsen 22, die
Magnetventile 24 und die jeweiligen Leitungen 23, 26 sind
im zuvor genannten Körper 19 des
vormontierten Sets 20 gelagert und gebildet, mit dem Vorteil
eines schnellen und einfachen Zusammenbaus des Motors.
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Die
Auslassventile 70, die jedem Zylinder zugeordnet sind,
werden in der in 1 veranschaulichten Ausführungsform
auf traditionelle Weise mit Hilfe einer jeweiligen Nockenwelle 28 über jeweilige Stößel 29 gesteuert,
obwohl prinzipiell sowohl im Fall der zuvor genannten früheren Druckschrift
als auch im Fall der vorliegenden Erfindung eine Anwendung des variablen
Betätigungssystems
zur Steuerung der Auslassventile nicht ausgeschlossen ist.
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Auch
mit Bezug auf 1 steht die Kammer variablen
Volumens, die innerhalb der Buchse 22 durch den Kolben 21 definiert
ist (die in 1 im Zustand ihres Minimalvolumens
gezeigt ist, wobei der Kolben 21 sich an seinem oberen
Totpunkt befindet), mit der Druckfluidkammer C durch eine Öffnung 30 in Verbindung,
die in einer Endwand der Buchse 22 erhalten wird. In diese Öffnung 30 greift
eine Endnase 31 des Kolbens 21 auf solche Weise
ein, dass ein hydraulisches Bremsen der Bewegung des Ventils 7 in der
Schließphase
erhalten wird, wenn das Ventil in der Nähe des geschlossenen Position
ist, da in der Kammer variablen Volumens vorhandenes Öl gezwungen
wird, in die Druckfluidkammer C zu fließen, wobei es durch das zwischen
der Wand der Öffnung 30 und
der damit eingreifenden Endnase 31 existierende Spiel fließt. Zusätzlich zu
der von der Öffnung 30 dargestellten
Verbindung stehen die Druckfluidkammer C und die Kammer variablen
Volumens des Kolbens 21 miteinander mit Hilfe von internen
Leitungen in Verbindung, die im Körper des Kolbens 21 gebildet
sind und von einem Rückschlagventil 32 gesteuert
werden, das den Durchtritt von Fluid nur von der Druckkammer C in
die Kammer variablen Volumens des Kolbens 21 erlaubt.
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Während dem
normalen Betrieb des in der 1 veranschaulichten
Motors des Stands der Technik, wenn das Magnetventil 24 die
Verbindung der Druckfluidkammer C mit der Auslassleitung 23 ausschließt, überträgt das in
dieser Kammer vorhandene Öl
die von dem Nocken 14 verliehene Bewegung des Stößels 16 auf
den Kolben 21, der das Öffnen
des Ventils 7 steuert. In der Anfangsphase der Öffnungsbewegung
des Ventils erreicht das aus der Kammer C kommende Fluid die Kammer
variablen Volumens des Kolbens 21, wobei es durch ein in
der Nase gebohrtes axiales Loch 30, das Rückschlagventil 32 und
zusätzliche
Leitungen durchtritt, die den inneren Hohlraum des Kolbens 21,
der eine rohrförmige
Form aufweist, mit der Kammer variablen Volumens in Verbindung bringen.
Nach einer ersten Verschiebung des Kolbens 21 kommt die
Nase 31 aus der Öffnung 30,
so dass das aus der Kammer C kommende Fluid direkt durch die Öffnung 30,
die nun frei ist, in die Kammer variablen Volumens eintreten kann.
Bei der umgekehrten Bewegung des Schließens des Ventils tritt, wie
festgestellt, während
der Endphase die Nase 31 in die Öffnung 30, wodurch das
hydraulische Bremsen des Ventils verursacht wird, um jeglichen Einschlag
des Körpers
des Ventils gegen seinen Sitz zu verhindern.
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2 zeigt
die oben beschriebene Vorrichtung in abgewandelter Form, die in
der früheren
europäischen
Patentanmeldung
EP 1 344 900 desselben
Anmelders vorgeschlagen wurde. In
2 werden
die in
1 gemeinsamen Teile mit derselben Bezugsziffer
bezeichnet.
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Ein
erster offensichtlicher Unterschied der Vorrichtung der 2 in
Bezug auf jene der 1 ist der, dass im Fall der 2 der
Stößel 16,
der Kolben 21 und die Stange 8 des Ventils gegenseitig
entlang einer Achse 40 ausgerichtet sind. Dieser Unterschied fällt nicht
in den Schutzbereich der Erfindung, da er bereits im Stand der Technik
in Betracht gezogen wurde. Auf ähnliche
Weise würde
die Erfindung ebenso auf den Fall angewandt werden, in welchem die
Achsen des Stößels 16 und
der Stange 8 zwischen ihnen einen Winkel bilden würden.
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Ähnlich der
Lösung
der 1 ist der Stößel 16 mit
der zugehörigen
Distanzscheibe 15, die mit dem Nocken der Nockenwelle 11 zusammenwirkt, gleitbar
in der Buchse 18 angebracht. In dem Fall der 2 ist
die Buchse 18 in einem mit Gewinde versehenen, zylindrischen
Sitz 18a eingeschraubt, der im Metallkörper des vormontierten Sitz 20 erhalten
wird. eine Dichtung 18b befindet sich zwischen der Bodenwand
der Buchse 18 und der Bodenwand des Sitzes 18a.
Eine Feder 18c bringt die Distanzscheibe 15 wieder
mit den Nocken der Nockenwelle 11 in Berührung.
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Im
Fall der 2 ist, wie in 1,
der Kolben 21 auch in einer Buchse 22 gleitbar,
die in einem zylindrischen Hohlraum 51 aufgenommen ist,
welcher in metallischen Körper 19 erhalten
wird, und zwar unter Zwischenstellen der Dichtungen. Die Buchse 22 wird
in dem Zustand gehalten, in dem sie von einer am Ende mit Gewinde
versehenen Ringmutter des Hohlraums 51 befestigt ist und
der den Körper
der Buchse 22 gegen eine Anschlagsoberfläche 35 des
Hohlraums 51 drückt.
Zwischen der verriegelnden Ringmutter 33 und dem Flansch 34 befindet
sich eine Tellerfeder 36, so dass eine kontrollierte axiale
Belastung sichergestellt wird, um die differentiellen Wärmeausdehnungen
zwischen den und dem Körper 19 und
die Buchse 22 darstellenden, unterschiedlichen Materialien
zu kompensieren.
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Der
Hauptunterschied der in 2 gezeigten Lösung des
Stands der Technik und jener ebenso bekannten der 1 ist
der, dass in diesem Fall das Rückschlagventil 32,
das den Durchtritt von unter Druck stehendem Fluid aus der Kammer
C in die Kammer des Kolbens 21 erlaubt, nicht vom Kolben 21 sondern
stattdessen von einem separaten Element 37 getragen wird,
das relativ zum Körper 19 befestigt
ist und den Hohlraum der Buchse 22, innerhalb derer der
Kolben 21 gleitbar angebracht ist, hervorragend schließt. Darüber hinaus
muss der Kolben 21 nicht die komplizierte Gestaltung der 1 mit
der Endnase 31 aufweisen, sondern ist als einfaches, tassenartiges
zylindrisches Element gebildet, wobei eine Bodenwand der Kammer
variablen Volumens zugewandt ist, die das unter Druck stehende Fluid aus
der Kammer C durch das Rückschlagventil 32 aufnimmt.
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Das
Element 37 wird von einer ringförmigen Platte dargestellt,
die zwischen der Anschlagsoberfläche 35 und
der Endoberfläche
der Buchse 22 in Position arretiert ist, und zwar als Ergebnis
des Zuziehens der verriegelnden Ringmutter 33. Die ringförmige Platte
weist einen mittigen, zylindrischen Vorsprung auf, der als Behälter für das Rückschlagventil 32 dient
und der ein oberes mittiges Loch für den Durchtritt des Fluids
aufweist. In dem Fall der 2 stehen
die Kammern C und die Kammer variablen Volumens, die von dem Kolben 21 begrenzt
wird, ebenso miteinander in Verbindung wie auch durch das Rückschlagventil 32,
durch einen zusätzlichen Durchtritt,
der von dem im Körper 19 erhaltenen
seitlichen Hohlraum 38, einem von einer Abflachung der äußeren Oberfläche der
Buchse 22 definierten, peripheren Hohlraum 39 und
von einer Öffnung
(in 2 nicht gezeigt) größerer Abmessung und einem Loch 42 kleiner
Abmessung, die radial in der Wand der Buchse 22 erhalten
werden, dargestellt wird. Diese Öffnungen
sind auf solche Weise geformt und angeordnet, dass sie den Betrieb
mit hydraulischer Bremse in der abschließenden Schließphase des
Ventils erreichen, da nämlich,
wenn der Kolben 21 die Öffnung
größerer Abmessung
versperrt hat, das Loch 42 frei bleibt, welches eine periphere
Endeinschnürung 43 unterbricht,
die von einer in Umfangsrichtung verlaufenden Endnut des Kolbens 21 definiert
wird. Um sicherzustellen, dass die genannten beiden Öffnungen
die feste Leitung 38 korrekt unterbrechen, muss die Buchse 34 an
einer präzisen
Winkelposition angebracht werden, die von einem axialen Stift 44 sichergestellt
wird. Diese Lösung
ist in Bezug auf die Anordnung einer in Umfangsrichtung verlaufenden Einschnürung auf
der äußeren Oberfläche der
Buchse 22 bevorzugt, da dies eine Erhöhung der beteiligten Ölvolumina
mit sich bringen würde,
mit entsprechenden Nachteilen für
den Betrieb. Ein kalibriertes Loch 320 ist auch in dem
Element 37 vorgesehen, welches die von der Einschnürung 43 definierte
ringförmige
Kammer in direkte Verbindung mit der Kammer C bringt. Das Loch 320 stellt
einen korrekten Betrieb bei niedrigen Temperaturen sicher, wenn
das Fluid (Motorschmieröl)
sehr viskos ist.
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Wenn
das Ventil im Betrieb geöffnet
werden muss, strömt
unter Druck stehendes Öl,
von dem Stößel 16 gedrängt, aus
der Kammer C in die Kammer des Kolbens 21 durch das Rückschlagventil 32. Sobald
der Kolben 21 sich von seinem oberen Totpunkt wegbewegt
hat, kann Öl
dann direkt durch die Leitung 38 und die beiden zuvor genannten Öffnungen
(die größere und
die kleinere 42) in die Kammer variablen Volumens fließen, wobei
das Rückschlagventil 32 umgangen
wird. Bei der Rückstellbewegung,
wenn das Ventil sich in der Nähe
seiner geschlossenen Position befindet, unterbricht der Kolben 21 zuerst
die große Öffnung und
dann die Öffnung 42,
wodurch die hydraulische Bremswirkung bestimmt wird. Ein kalibriertes
Loch kann auch in der Wand des Elements 37 vorgesehen werden,
um den Bremseffekt bei niedrigen Temperaturen zu verringern, wenn
die Viskosität
der Wand eine übermäßige Verlangsamung
der Bewegung des Ventils verursachen würde.
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Wie
offensichtlich ist, ist der Hauptunterschied in Bezug auf die in 1 gezeigte
Lösung
jener, dass die Herstellungsvorgänge
des Kolbens 21 viel einfacher sind, da dieser Kolben eine
wesentlich unkompliziertere Gestaltung aufweist als jener, der im
Stand der Technik in Betracht gezogen wird. Die Lösung entsprechend
der Erfindung erlaubt es auch, das Ölvolumen in der mit dem Kolben 21 zusammenhängenden
Kammer zu verringern, was es erlaubt, eine regelmäßige Schließbewegung
des Ventils ohne hydraulische Stoßbewegungen, eine Verringerung der
für das
Schließen
erforderlichen Zeit, einen regelmäßigen Betrieb des hydraulischen
Stößels ohne Pumpen,
eine Verringerung der Stoßkraft
in den Federn der Motorventile und eine Verringerung des hydraulischen
Lärms zu
erhalten.
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Eine
zusätzliche
Eigenschaft der in 2 gezeigten Lösung des
Stands der Technik ist das Vorsehen eines hydraulischen Stößels zwischen dem
Kolben 21 und der Stange 8 des Ventils. Der Stößel 400 umfasst
zwei konzentrische, gleitbare Buchsen 401, 402.
Die innere Buchse 402 definiert mit dem inneren Hohlraum
des Kolbens 21 eine Kammer 403, in die ein unter
Druck stehendes Fluid durch Leitungen 405, 406 im
Körper 19,
ein Loch 407 in der Buchse 22 und Leitungen 408, 409 in
der Buchse 403 und im Kolben 21 eingeführt wird.
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Ein
Rückschlagventil 410 steuert
ein mittiges Loch in einer von der Buchse 402 getragenen
Vorderwand.
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In
Bezug auf die vorliegende Erfindung zeigt 3 eine schematische
Schnittansicht der Endwand des Betätigungskolbens 21 eines
variabel betätigten
Ventils und die jeweilige Führungsbuchse 22 sowie
den hydraulischen Hilfsstößel 400,
der zur Betätigungsanordnung
gehört,
welcher aus dem Kolben 21 und der Buchse 22 besteht.
Wie 3 klar zeigt, ist der Hauptunterschied in Bezug
auf die in 2 gezeigte Lösung des Stands der Technik
jener, dass in diesem Fall der hydraulische Hilfsstößel 400 vollständig außerhalb
der Betätigungsanordnung
des variabel betätigten
Ventils positioniert ist. Insbesondere ist die erste Buchse 401 des
hydraulischen Hilfsstößels 400 nicht
innerhalb der Führungsbuchse 22 positioniert.
Dank dieser Eigenschaft ist die Dimensionierung der Führungsbuchse 22 vollkommen unabhängig von
den Abmessungen des hydraulischen Hilfsstößels 400. Dies ist
ein Vorteil, da wenn ein hydraulischer Stößel irgendeiner auf dem Markt erhältlichen
herkömmlichen
Art verwendet werden soll, der Außendurchmesser des Stößels nicht
unter eine gewisse Grenze verringert werden kann. Andererseits besteht
ein Vorteil, wie zu Beginn der vorliegenden Beschreibung diskutiert,
darin, dass der Durchmesser der Führungsbuchse 22 verringert wird,
da die Verringerung des Durchmessers eine Verringerung in der Ölmenge mit
sich bringt, die aus der innerhalb der Führungsbuchse 22 vom
oberen Ende des Kolbens 21 definierten Kammer variablen Volumens
ausströmt,
wenn das Motorventil sich schließen muss. Es ist dadurch möglich, eine
wesentliche Verringerung der Schließzeit des Ventils zu erreichen,
mit entsprechenden Vorteilen im Hinblick auf einen effizienten Betrieb
des Motors, im Vergleich mit der in 2 gezeigten
Lösung
des Stands der Technik.
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Wieder
mit Bezug auf 3 wird in die innere Kammer 403 des
hydraulischen Stößels Öl vom Motorschmieröl auf ähnliche
Weise wie in der 2 gezeigt eingeführt. Das
von einer Zuführleitung 405 (2)
kommende Öl
erreicht eine in Umfangsrichtung angeordnete Kammer 406 (3),
die von einer äußeren, peripheren
Einschnürung
der Führungsbuchse 22 definiert
wird. Von der in Umfangsrichtung angeordneten Kammer 406 strömt das Öl durch
ein in der Wand der Führungsbuchse 22 erhaltenes,
radiales Loch 407 in eine periphere Kammer 408,
die von einer in Umfangsrichtung verlaufenden Einschnürung der äußeren Oberfläche des
Kolbens 21 definiert wird. Daher tritt das Öl durch
ein in der Wand des Kolbens 21 erhaltenes, radiales Loch 409 in
die Kammer 403 ein. Die Verbindung zwischen der Kammer 403, die
zwischen dem Kolben 21 und der Buchse 402 definiert
ist, und der Kammer 411, die zwischen den beiden Buchsen 401, 402 definiert
ist, wird von einem Rückschlagventil 410 gesteuert,
das der Wirkung der Rückstellfeder 412 unterworfen
ist. Der Betrieb der Betätigungsanordnung 21, 211 und
des hydraulischen Hilfsstößels 400 ist
gänzlich
jenem oben in Bezug auf die Lösungen
des Stands der Technik beschriebenen ähnlich.
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Im
Fall der in der 3 gezeigten Lösung werden
beide Buchsen 401, 402, die den hydraulischen
Hilfsstößel 400 bilden,
außerhalb
der Führungsbuchse 22 des
Betätigungskolbens 21 positioniert.
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4 zeigt
eine der Lösung
der 3 prinzipiell ganz ähnliche Variante, die sich
davon darin unterscheidet, dass die Buchse 401 des hydraulischen
Hilfsstößels 400 außerhalb
der Führungsbuchse 22 positioniert
ist, während
die Buchse 402 innerhalb davon angebracht ist. Ansonsten
unterscheidet sich die in Fig. gezeigte Lösung von der in 3 nur schematisch
gezeigten Lösung
lediglich in einigen konstruktiven Details. 4 zeigt
auch teilweise das obere Ende der Ventilstange 8 mit der
jeweiligen Rückstellfeder 9 und
dem jeweiligen Endelement 10 zum Tragen der Feder 9.
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5 ist
ein Diagramm, das die Vorteile der Erfindung zeigt. Es veranschaulicht
die Verschiebung X des Motorventils in der Schließphase,
wenn sich der Winkel der Antriebswelle in drei unterschiedliche Situationen ändert. Die
Diagramme A und B beziehen sich auf den Fall, in welchem bei ansonsten
gleichen übrigen
Abmessungen der Innendurchmesser der Führungsbuchse 22 des
Kolbens jeweils 11 mm (Diagramm A) und 9 mm (Diagramm B) beträgt. Die Lösung A entspricht
im Wesentlichen jener in 2 gezeigten, während die
Lösung
B dank der vorliegenden Erfindung möglich wird, aufgrund der Positionierung
des hydraulischen Hilfsstößels 14 außerhalb der
Ventilbetätigungsanordnung.
Wie offensichtlich ist, ist der Drehwinkel der Antriebswelle, der
nötig ist, um
einen vollständigen
Verschluss des Ventils zu erhalten, im Falle der vorliegenden Erfindung
wesentlich verringert.
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Natürlich ist
ein die Verschlussgeschwindigkeit des Ventils beeinflussender Bestimmungsfaktor das
Verhältnis
zwischen der engen Durchtrittsfläche des
Magnetventils (25, 1), durch
welches das in der Kammer der Betätigungsanordnung vorhandene Öl in den
Niederdruckbereich (23, 1) zurückfließt, und
der Fläche
der Kammer der Betätigungsanordnung,
die von dem oberen Ende des Kolbens 21 innerhalb der Führungsbuchse 22 definiert
wird. Das Diagramm C zeigt die Situation eines idealen Betätigers,
bei dem das Verhältnis
der Flächen
gleich 1 ist. Natürlich
kann diese Lösung
in der Praxis nicht erreicht werden, aber es ist interessant, zu
bemerken, dass dank der Erfindung eine Schließgeschwindigkeit des Ventils
erhalten wird (Diagramm B), die nicht viel geringer als die vom
Diagramm C dargestellte, ideale Lösung ist.
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Natürlich können ohne Änderung
des Prinzips der Erfindung die konstruktiven Details und die Ausführungsformen
umfassend im Hinblick darauf variiert werden, was hier lediglich
im Zuge eines Beispiels beschrieben und dargestellt ist, ohne dadurch vom
Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.