EP1446561B1 - Variable hubventilsteuerung - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to mechanical, variable Hubventil practiseieux by which the individual valves or valve groups during operation of the engine, the actuation of the valves can be adjusted continuously from a maximum stroke length to a constant closed keeping, at the same time the opening duration of the valves during a decreasing stroke is shortened.
- the valves are driven by rocker arms, which are acted upon by rocker arm, angle lever or push rods.
- the invention relates to a Hubventil lodgeung according to the preamble of claim 1.
- a Hubventil practiseung is from the EP 1 072 762 A2 known.
- Hubventil thoroughlyung carries the triangular-shaped actuator 28 has two rotatable rollers 30, 32, of which the first roller 30 with the control cam 22 of the camshaft and the second roller 32 is in contact with an actuating cam 34.
- the first roller 30 is mounted on the actuator 28 about a first movable rotation axis R1 and the second roller 32 is mounted on the actuator 28 about a second movable rotation axis R2.
- the actuator 28 is pivotally mounted on a rocker arm 18 about a movable pivot axis M1.
- the rocker arm 18 is rotatable about a fixed pivot axis F1.
- the adjusting cam 34 is movably mounted on the cylinder head 14 so that the movements of this actuating cam in a constant position of the control cam 22, which corresponds to a position of the valve 12 in which it is open, a change in the distance between the fixed pivot axis F1 and cause second axis of rotation R2.
- a curved guide 38 fixedly connected to the cylinder head 14 is provided, in which the adjusting cam 34 is displaceably mounted so that it describes a curved path centered on a guide axis G which is fixed Pivot axis F1 is substantially parallel.
- the object of the invention is to be able to produce with a simple, space and mass saving mechanism, Hubventil tenumaschine, fulfill the above task.
- the Hubventil thoroughly can be used for throttle-free load controls and for valve and cylinder shutdowns, as they can establish a constant closed keeping the valves.
- Fig. 1 shows a arranged in the cylinder head valve control for a stepless change in the valve lift and a constant keep closed the valve 49 during operation of the engine, which can be provided in addition to the operation of a valve 49 for the simultaneous operation of a plurality of valves 49 .
- the valve 49 actuated rocker arm 50 has between its support formed from a valve play compensation element 51 and its provided for the actuation of the valve 49 pressure surface 52 a pivot 53 with a pivot pin 54 , via which the rocker arm 50 with the lower end of a push rod 55th is driven, which has at its upper end a roller 56 which engages in the contact surfaces 57 and 58 of the oscillating lever 50 and the push rod 55 enclosing the actuating lever 59 , wherein the contact surfaces 57 and 58 extend approximately perpendicular to the longitudinal axis of the actuating lever 59 and the Push rod 55 itself is driven by a cam 60 via its arranged between its ends cam roller 61 .
- the actuating lever 59 having the contact surfaces 57 and 58 is mounted at the bottom in pivot joints 62 which are arranged in holders 64 connected to the cylinder head 63 , the axis of rotation of these pivot joints 62 being equal to the axis of rotation of the common pivot 53 of the rocker arm 50 and the pressure rod 55 , when the valve 49 is closed.
- the arranged on the adjusting lever 59 contact surface 57 is formed curved inwardly in a circular manner, wherein the radius R1 of the contact surface 57 as the center of the axis of rotation of the adjusting lever 59 belonging to the pivot joints 62 has.
- a constant keeping closed of the valve 49 is achieved in that the pressure rod 55 is not driven in a longitudinal movement when the roller 56 of the push rod 55 engages during the swinging movement of the push rod 55 in the contact surface 57 of the actuating lever 59 .
- the arranged on the lever 59 contact surface 58 has an inwardly directed curvature, which projects beyond the contact surface 57 , whereby during the swinging movement of the pressure rod 55 by the engagement of its roller 56 in the contact surface 58 of the actuating lever 59 of the push rod 55 is driven in a longitudinal movement and the rocker arm 50, driven via the pivot 53 , actuates the valve 49 .
- the adjusting lever 59 has for its adjustment a circular about the axis of rotation of its hinges 62 extending teeth 65 with the pitch radius R2 into which a gear 66 of a control shaft 67 engages.
- a valve 49 actuated rocker arm 50 may be solid, while the push rod 55 is formed of two webs, which are the bores for the pivot pin 54 of the pivot 53, the holes for the axis of the roller 56 and the holes for the axis of the cam roller 61 have.
- the axle bolts 54 mounted in the bores of the pressure rod 55 engage in a bearing half shell of the rocker arm 50 .
- cam roller 61 and the roller 56 can also be replaced by sliding surfaces having components.
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf mechanische, variable Hubventilsteuerungen, durch die bei Einzelventilen oder Ventilgruppen während des Betriebes der Kraftmaschine die Betätigung der Ventile stufenlos von einer maximalen Hublänge bis auf ein ständiges Geschlossenhalten eingestellt werden kann, wobei gleichzeitig die Öffnungsdauer der Ventile während eines sich verkleinernden Hubes verkürzt wird. Hierbei werden die Ventile durch Schwinghebel angetrieben, die selbst durch Schwinghebel, Winkelhebel oder Druckstäbe beaufschlagt werden.
- Insbesondere betrifft die Erfindung eine Hubventilsteuerung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Hubventilsteuerung ist aus der
EP 1 072 762 A2 bekannt. Bei dieser bekannten Hubventilsteuerung trägt das eine dreieckige Form aufweisende Stellorgan 28 zwei drehbare Rollen 30, 32, von denen die erste Rolle 30 mit dem Steuernocken 22 der Nockenwelle und die zweite Rolle 32 mit einem Stellnocken 34 in Kontakt steht. Die erste Rolle 30 ist auf dem Stellorgan 28 um eine erste bewegliche Drehachse R1 und die zweite Rolle 32 ist auf dem Stellorgan 28 um eine zweite bewegliche Drehachse R2 montiert. Außerdem ist das Stellorgan 28 an einem Kipphebel 18 um eine bewegliche Schwenkachse M1 schwenkbar montiert. Der Kipphebel 18 ist um eine feste Schwenkachse F1 drehbar. Der Stellnocken 34 ist auf dem Zylinderkopf 14 so beweglich montiert, dass die Bewegungen dieses Stellnockens in einer konstanten Stellung des Steuernockens 22, die einer Stellung des Ventils 12 entspricht, in der dieses offen ist, eine Änderung des Abstands zwischen der festen Schwenkachse F1 und der zweiten Drehachse R2 bewirken. Um eine geführte Bewegung des Stellnocken 34 zu erreichen ist eine mit dem Zylinderkopf 14 fest verbundene gekrümmte Führung 38 vorgesehen, in der der Stellnocken 34 so verschiebbar montiert ist, dass er einen gekrümmten Weg beschreibt, der auf einer Führungsachse G zentriert ist, die zur festen Schwenkachse F1 im Wesentlichen parallel ist. - Diese bekannte Hubventilsteuerung ist konstruktiv aufwendig und beansprucht einen relativ großen Bauraum.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, mit einer einfachen, Raum und Masse einsparenden Mechanik, Hubventilsteuerungen herstellen zu können, die obige Aufgabe erfüllen.
- Die Hubventilsteuerungen sind für drosselfreie Laststeuerungen und für Ventil- und Zylinderabschaltungen einsetzbar, da diese ein ständiges Geschlossenhalten der Ventile herstellen können.
- Ein oder mehrere Ventile können durch die Hubventilsteuerungen abwechselnd durch unterschiedliche Nocken angetrieben werden, wobei die Umschaltung ohne den Einsatz eines schaltbaren Koppelbolzens enfolgt.
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Fig. 1 zeigt eine Hubventilsteuerung mit einem das Ventil betätigenden Schwinghebel, der über ein Drehgelenk von einem Druckstab angetrieben wird, wobei der Druckstab für seinen Antrieb mittels seiner Rolle in die Kontaktflächen eines Stellhebels eingreift. -
Fig. 1 zeigt eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 49 während des Betriebes der Kraftmaschine, die neben der Betätigung eines Ventiles 49 auch für die gleichzeitige Betätigung von mehreren Ventilen 49 vorgesehen werden kann. - Der das Ventil 49 betätigende Schwinghebel 50 weist zwischen seinem aus einem Ventilspiel-Ausgleichselement 51 gebildeten Auflager und seiner für die Betätigung des Ventiles 49 vorgesehenen Druckfläche 52 ein Drehgelenk 53 mit einem Achsbolzen 54 auf, über das der Schwinghebel 50 mit dem unteren Ende eines Druckstabes 55 angetrieben wird, der an seinem oberen Ende eine Rolle 56 aufweist, die in die Kontaktflächen 57 und 58 eines den Schwinghebel 50 und den Druckstab 55 umschließenden Stellhebels 59 eingreift, wobei die Kontaktflächen 57 und 58 etwa senkrecht zu der Längsachse des Stellhebels 59 verlaufen und der Druckstab 55 selbst von einem Nocken 60 über seine zwischen seinen Enden angeordnete Nockenrolle 61 angetrieben wird. Der die Kontaktflächen 57 und 58 aufweisende Stellhebel 59 ist unten in Drehgelenken 62 gelagert, die in mit dem Zylinderkopf 63 verbundenen Haltern 64 angeordnet sind, wobei die Drehachse dieser Drehgelenke 62 gleich der Drehachse des gemeinsamen Drehgelenkes 53 des Schwinghebels 50 und des Druckstabes 55 ist, wenn das Ventil 49 geschlossen ist. Die auf dem Stellhebel 59 angeordnete Kontaktfläche 57 ist kreisförmig nach innen gewölbt ausgebildet, wobei der Radius R1 der Kontaktfläche 57 als Mittelpunkt die Drehachse der zu dem Stellhebel 59 gehörenden Drehgelenke 62 aufweist. Hierdurch wird ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 49 dadurch erzielt, dass der Druckstab 55 nicht in eine Längsbewegung angetrieben wird, wenn die Rolle 56 des Druckstabes 55 während der Schwingbewegung des Druckstabes 55 in die Kontaktfläche 57 des Stellhebels 59 eingreift. Die auf dem Stellhebel 59 angeordnete Kontaktfläche 58 weist eine nach innen gerichtete Krümmung auf, welche die Kontaktfläche 57 überragt, wodurch während der Schwingbewegung des Druckstabes 55 mittels des Eingriffs seiner Rolle 56 in die Kontaktfläche 58 des Stellhebels 59 der Druckstab 55 in eine Längsbewegung angetrieben wird und der Schwinghebel 50, über das Drehgelenk 53 angetrieben, das Ventil 49 betätigt.
- Der Stellhebel 59 weist für seine Verstellung eine kreisförmig um die Drehachse seiner Drehgelenke 62 verlaufende Verzahnung 65 mit dem Teilkreisradius R2 auf, in die ein Zahnrad 66 einer Steuerwelle 67 eingreift.
- In der dargestellten Position A des Stellhebels 59 ist der maximale Ventilhub und in der Position B des Stellhebels 59 ist ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 49 eingestellt.
- Wird während der Schwingbewegung des Druckstabes 55 der Stellhebel 59 von der Position des ständigen Geschlossenhaltens des Ventiles 49 in die Position des größten Ventilhubes gestellt, beginnt die Rolle 56 des Druckstabes 55 mit einer kurzen Wegstrecke in die Kontaktfläche 58 des Stellhebels 59 einzugreifen, wodurch eine Ventilbetätigung mit einem kleinen Ventilhub in einer kurzen Öffnungszeit bewirkt wird. Hiernach vergrößert sich stufenlos mit den hierbei erfolgenden weitergehenden Eingriffen der Rolle 56 in die Kontaktfläche 58 der Ventilhub, wobei sich gleichzeitig stufenlos die Ventilöffnungszeit verlängert.
- Da während der Einstellung eines kleinen Ventilhubes und eines ständigen Geschlossenhaltens des Ventiles 49 von der Ventilfeder 68 keine ausreichende Kraft auf den Druckstab 55 übertragen wird, durch welche die Nockenrolle 61 gegen den Nocken 60 gedrückt wird, sind ein- oder beiderseitig von dem Schwinghebel 50 und dem Druckstab 55 Drehfedern 69 angeordnet, deren Windungen durch den Achsbolzen 54 des Drehgelenkes 53 geführt sind und deren Schenkelenden zum einen in Widerlager 70 des Schwinghebels 50 und zum anderen in Widerlager 71 des Druckstabes 55 eingreifen.
- Für die Betätigung des Ventiles 49 kann der ein Ventil 49 betätigende Schwinghebel 50 massiv ausgeführt sein, während der Druckstab 55 aus zwei Stegen ausgebildet ist, welche die Bohrungen für den Achsbolzen 54 des Drehgelenkes 53, die Bohrungen für die Achse der Rolle 56 und die Bohrungen für die Achse der Nockenrolle 61 aufweisen. Hierbei kann, um eine einfache Montage zu ermöglichen, der in den Bohrungen des Druckstabes 55 gelagerte Achsbolzen 54 in eine Lagerhalbschale des Schwinghebels 50 eingreifen.
- Aus der in
Fig. 1 dargestellten Hubventilsteuerung lassen sich viele Systeme von Hubventilsteuerungen durch geänderte Zusammenstellungen der hierin aufgeführten Konstruktionsteile erarbeiten. - Die Hubventilsteuerung nach
Fig. 1 kann derartig gestaltet werden, dass diese das Ventil 49 über einen Schwinghebel oder direkt antreibt. - Bei der erfindungsgemäßen Hubventilsteuerung können die Nockenrolle 61 sowie die Rolle 56 auch durch Gleitflächen aufweisende Bauteile ersetzt werden.
Claims (4)
- Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles (49) während des Betriebes der Kraftmaschine, mit einem über eine Nockenrolle (61) von einem Nocken (60) angetriebenen Druckstab (55), wobei der Druckstab (55) an einem Stabende eine Rolle (56) aufweist, die in Kontaktflächen (57 und 58) eines Stellhebels (59) eingreift, wobei die Kontaktflächen (57 und 58) etwa senkrecht zu der Längsachse des Stellhebels (59) verlaufen und wobei während der Schwingbewegung des Druckstabes (55) durch die Formgebung der Kontaktfläche (57, 58) der Druckstab (55) in seine Längsrichtung, in die Richtung der Ventilöffnung angetrieben wird und diese Längsbewegungen über ein Drehgelenk (53) in einen das Ventil (49) betätigenden Schwinghebel (50) eingeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass die für ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles (49) vorgesehene, auf dem Stellhebel (59) angeordnete Kontaktfläche (57) kreisförmig um die Drehachse von mit dem Zylinderkopf (63) über Halter (64) verbundenen Drehgelenken (62) des Stellhebels (59) verläuft, wobei die Drehgelenke (62) des Stellhebels (59) eine gemeinsame Drehachse mit dem gemeinsamen Drehgelenk (53) des Schwinghebels (50) und des Druckstabes (55) besitzen, wenn das Ventil (49) geschlossen ist.
- Hubventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (59) für seine Verstellung eine kreisförmig um die Drehachse seines Drehgelenkes (62) verlaufende Verzahnung (65) aufweist, in die ein Zahnrad (66) einer Steuerwelle (67) eingreift.
- Hubventilsteuerungen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für die Aufhebung eines Flankenspiels zwischen der Verzahnung (19, 42, 65 und 142) und dem Zahnrad (20, 43, 66 und 143) das Zahnrad (20, 43, 66 und 143) aus zwei nebeneinander liegenden Zahnrädern ausgebildet ist, wobei ein Zahnrad mit der Steuerwelle (21, 44, 67 und 144) fest verbunden ist, während das andere Zahnrad drehbar auf der Steuerwelle (21, 44, 67 und 144) gelagert ist und durch eine Drehfeder beaufschlagt wird, wodurch ein einander entgegengerichteter Eingriff in die Zahnflanken erfolgt.
- Hubventilsteuerungen nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenrolle (61) sowie die Rolle (56) durch Gleitflächen aufweisende Bauteile ersetzt sind.
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