EP2163736A1 - Variable Hubventilsteuerung - Google Patents

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EP2163736A1
EP2163736A1 EP09015482A EP09015482A EP2163736A1 EP 2163736 A1 EP2163736 A1 EP 2163736A1 EP 09015482 A EP09015482 A EP 09015482A EP 09015482 A EP09015482 A EP 09015482A EP 2163736 A1 EP2163736 A1 EP 2163736A1
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EP
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valve
push rod
gear
axis
rod
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EP09015482A
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English (en)
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Herbert Naumann
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Thyssenkrupp Dynamic Components Teccenter AG
Original Assignee
ThyssenKrupp Presta TecCenter AG
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    • F01L1/12—Transmitting gear between valve drive and valve
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    • F01L2800/00—Methods of operation using a variable valve timing mechanism
    • F01L2800/13—Throttleless
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    • Y10T74/2107—Follower

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 continuously adjusted 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 bucket tappets, which are themselves acted upon by pressure rods.
  • 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.
  • One or more valves can be driven by the Hubventil tenuisme alternately by different cams, wherein the switching takes place without the use of a switchable coupling pin.
  • Fig. 1 shows a Hubventilgnaung with a valve-actuating bucket tappet, which is driven by a pivoting joint of a push rod, wherein the push rod engages for its drive by means of its contact surfaces in the role of a control lever.
  • Fig. 1 shows a cylinder head arranged in the Hubventil penetrateung for a stepless change of the valve lift and a continuous keep closed the Valves 26 during operation of the engine.
  • the valve 26 is actuated by a bucket tappet 27 , which may also be designed as a valve clearance compensation element.
  • the bucket tappet 27 has on its upper side a bearing block 28 for a bearing half-shell 29 into which engages a arranged at the lower end of a push rod 30 axle 31 , whereby a rotary joint 32 is formed for easy assembly.
  • the pressure rod 30 has approximately perpendicular to its longitudinal axis extending contact surfaces 33 and 34 which engage in a roller 35 of the pressure rod 30 enclosing the adjusting lever 36 .
  • the push rod 30 has a cam roller 37 via which the push rod 30 is set by a cam 38 in a swinging motion.
  • roller 35 having adjusting lever 36 is mounted below in pivots 39 which are arranged in connected to the cylinder head 40 holders 41 , wherein the axis of rotation of these hinges 39 is equal to the axis of rotation of the common pivot 32 of the bearing block 28 and the push rod 30 when the valve 26 is closed.
  • the arranged on the pressure rod 30 contact surface 33 is formed curved in a circular outward, wherein the radius R1 of the contact surface 33 as the center of the axis of rotation of the pressure rod 30 belonging to the rotary joint 32 has.
  • a continuous keeping closed of the valve 26 is achieved in that the pressure rod 30 is not driven in a longitudinal movement when the contact surface 33 engages during the swinging movement of the push rod 30 in the roller 35 of the actuating lever 36 .
  • the arranged on the lever 36 contact surface 34 has an inwardly directed curvature, which projects beyond the contact surface 33 , whereby during the swinging movement of the push rod 30 by means of engagement of its contact surface 34 in the roller 35 of the control lever 36 of the push rod 30 is driven in a longitudinal movement and the bucket tappet 27 driven by the pivot 32 actuates the valve 26 .
  • the adjusting lever 36 has for its adjustment a circular about the axis of rotation of its hinges 39 extending teeth 42 with the pitch radius R2 , in which a gear 43 of a control shaft 44 engages.
  • the contact surface 34 of the pressure rod 30 begins to engage in the roller 35 of the actuating lever 36 with a short distance, whereby a valve actuation is effected with a small valve lift in a short opening time. After that increases continuously with the case taking place further interventions of the contact surface 34 in the roller 35 of the valve lift, at the same time continuously increases the valve opening time.
  • a dial can be provided for a valve clearance adjustment between the bearing block 28 and the cup tappet 27 , or a bearing block 28 can be placed with an adapted height dimension.
  • the Hubventil thoroughlyung the Fig. 1 can be designed such that the pressure rod 30, the valve 26 via a rocker arm or directly operated.

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Abstract

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 Tassenstößel angetrieben, die selbst durch Druckstäbe beaufschlagt werden. Um einfache derartige Hubventilsteuerungen herstellen zu können, die eine Raum und Masse einsparende Mechanik aufweisen, wird erfindungsgemäß von einer Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles (26) während des Betriebes der Kraftmaschine mit einem über eine Nockenrolle (37) von einem Nocken (38) angetriebenen Druckstab (30) ausgegangen. Es wird vorgeschlagen, dass der Druckstab (30) an einem Stabende etwa senkrecht zu der Längsachse des Druckstabes (30) verlaufende Kontaktflächen (33 und 34) aufweist, die in die Rolle (35) eines Stellhebels (36) eingreifen, wobei während der Schwingbewegung des Druckstabes (30) durch die Formgebung der Kontaktfläche (34) der Druckstab (30) in seine Längsrichtung, in die Richtung der Ventilöffnung angetrieben wird und diese Längsbewegungen über ein an dem anderen Stabende des Druckstabes (30) angeordnetes Drehgelenk (32) in einen das Ventil (26) betätigenden Tassenstößel (27) eingeleitet werden.

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 Tassenstößel angetrieben, die selbst durch Druckstäbe beaufschlagt werden.
  • 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 erfolgt.
  • Fig. 1 zeigt eine Hubventilsteuerung mit einem das Ventil betätigenden Tassenstößel, der über ein Drehgelenk von einem Druckstab angetrieben wird, wobei der Druckstab für seinen Antrieb mittels seiner Kontaktflächen in die Rolle eines Stellhebels eingreift.
  • Fig. 1 zeigt eine im Zylinderkopf angeordnete Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 26 während des Betriebes der Kraftmaschine.
  • Das Ventil 26 wird über einen Tassenstößel 27 betätigt, der auch als Ventilspiel-Ausgleichselement ausgebildet sein kann. Der Tassenstößel 27 weist auf seiner Oberseite einen Lagerbock 28 für eine Lagerhalbschale 29 auf, in die ein an dem unteren Ende eines Druckstabes 30 angeordneter Achsbolzen 31 eingreift, wodurch ein Drehgelenk 32 für eine einfache Montage gebildet wird. An seinem oberen Ende weist der Druckstab 30 die etwa senkrecht zu seiner Längsachse verlaufenden Kontaktflächen 33 und 34 auf, die in eine Rolle 35 eines den Druckstab 30 umschließenden Stellhebels 36 eingreifen. Zwischen seinen Enden weist der Druckstab 30 eine Nockenrolle 37 auf, über die der Druckstab 30 von einem Nocken 38 in eine Schwingbewegung versetzt wird. Der oben die Rolle 35 aufweisende Stellhebel 36 ist unten in Drehgelenken 39 gelagert, die in mit dem Zylinderkopf 40 verbundenen Haltern 41 angeordnet sind, wobei die Drehachse dieser Drehgelenke 39 gleich der Drehachse des gemeinsamen Drehgelenkes 32 des Lagerbockes 28 und des Druckstabes 30 ist, wenn das Ventil 26 geschlossen ist. Die auf dem Druckstab 30 angeordnete Kontaktfläche 33 ist kreisförmig nach außen gewölbt ausgebildet, wobei der Radius R1 der Kontaktfläche 33 als Mittelpunkt die Drehachse des zu dem Druckstab 30 gehörenden Drehgelenkes 32 aufweist. Hierdurch wird ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 26 dadurch erzielt, dass der Druckstab 30 nicht in eine Längsbewegung angetrieben wird, wenn die Kontaktfläche 33 während der Schwingbewegung des Druckstabes 30 in die Rolle 35 des Stellhebels 36 eingreift. Die auf dem Stellhebel 36 angeordnete Kontaktfläche 34 weist eine nach innen gerichtete Krümmung auf, welche die Kontaktfläche 33 überragt, wodurch während der Schwingbewegung des Druckstabes 30 mittels des Eingriffs seiner Kontaktfläche 34 in die Rolle 35 des Stellhebels 36 der Druckstab 30 in eine Längsbewegung angetrieben wird und der Tassenstößel 27, über das Drehgelenk 32 angetrieben, das Ventil 26 betätigt.
  • Der Stellhebel 36 weist für seine Verstellung eine kreisförmig um die Drehachse seiner Drehgelenke 39 verlaufende Verzahnung 42 mit dem Teilkreisradius R2 auf, in die ein Zahnrad 43 einer Steuerwelle 44 eingreift.
  • In der dargestellten Position A des Stellhebels 36 ist der maximale Ventilhub und in der Position B des Stellhebels 36 ist ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles 26 eingestellt.
  • Wird während der Schwingbewegung des Druckstabes 30 der Stellhebel 36 von der Position des ständigen Geschlossenhaltens des Ventiles 26 in die Position des größten Ventilhubes gestellt, beginnt die Kontaktfläche 34 des Druckstabes 30 in die Rolle 35 des Stellhebels 36 mit einer kurzen Wegstrecke 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 Kontaktfläche 34 in die Rolle 35 der Ventilhub, wobei sich gleichzeitig stufenlos die Ventilöffnungszeit verlängert.
  • Da während der Einstellung eines kleinen Ventilhubes und eines ständigen Geschlossenhaltens des Ventiles 26 von der Ventilfeder 45 keine ausreichende Kraft auf den Tassenstößel 27 übertragen wird, durch welche die Nockenrolle 37 gegen den Nocken 38 gedrückt wird, sind beiderseitig von dem Druckstab 30 Drehfedern 46 angeordnet, deren Windungen durch den Achsbolzen 31 des Drehgelenkes 32 geführt sind und deren Schenkelenden zum einen in Widerlager 47 des Druckstabes 30 und zum anderen in Widerlager 48 der an dem Zylinderkopf 40 befestigten, für die Drehgelenke 39 des Stellhebels 36 vorgesehenen Halter 41 eingreifen.
  • Ist der Tassenstößel 27 nicht als Ventilspiel-Ausgleichselement ausgebildet, kann für eine Ventilspieleinstellung zwischen dem Lagerbock 28 und dem Tassenstößel 27 eine Einstellscheibe vorgesehen werden oder ein Lagerbock 28 mit einem angepassten Höhenmaß aufgesetzt werden.
  • Es lassen sich viele Systeme von Hubventilsteuerungen durch geänderte Zusammenstellungen der hierin aufgeführten Konstruktionsteile erarbeiten.
  • Die Hubventilsteuerung der Fig. 1 kann derartig gestaltet werden, dass der Druckstab 30 das Ventil 26 über einen Schwinghebel oder direkt betätigt.

Claims (5)

  1. Hubventilsteuerung für eine stufenlose Veränderung des Ventilhubes und ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles (26) während des Betriebes der Kraftmaschine mit einem über eine Nockenrolle (37) von einem Nocken (38) angetriebenen Druckstab (30), dadurch gekennzeichnet, dass der Druckstab (30) an einem Stabende etwa senkrecht zu der Längsachse des Druckstabes (30) verlaufende Kontaktflächen (33 und 34) aufweist, die in die Rolle (35) eines Stellhebels (36) eingreifen, wobei während der Schwingbewegung des Druckstabes (30) durch die Formgebung der Kontaktfläche (34) der Druckstab (30) in seine Längsrichtung, in die Richtung der Ventilöffnung angetrieben wird und diese Längsbewegungen über ein an dem anderen Stabende des Druckstabes (30) angeordnetes Drehgelenk (32) in einen das Ventil (26) betätigenden Tassenstößel (27) eingeleitet werden.
  2. Hubventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die für ein ständiges Geschlossenhalten des Ventiles (26) vorgesehene, auf dem Druckstab (30) angeordnete Kontaktfläche (33) kreisförmig um die Drehachse des gemeinsamen Drehgelenkes (32) des Druckstabes (30) und des Tassenstößels (27) verläuft, wobei das gemeinsame Drehgelenk (32) des Druckstabes (30) und des Tassenstößels (27) mit den in Haltern (41) des Zylinderkopfes (40) gelagerten Drehgelenken (39) des Stellhebels (36) eine gemeinsame Drehachse besitzen, wenn das Ventil (26) geschlossen ist.
  3. Hubventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stellhebel (13, 36, 59 und 136) für seine Verstellung eine kreisförmig um die Drehachse seines Drehgelenkes (15, 39, 62 und 138) verlaufende Verzahnung (19, 42, 65 und 142) aufweist, in die ein Zahnrad (20, 43, 66 und 143) einer Steuerwelle (21, 44, 67 und 144) eingreift.
  4. Hubventilsteuerungen nach Anspruch 3, 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.
  5. Hubventilsteuerungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nockenrollen (8, 37, 61, 84, 98, 99, 126 und 127) sowie die Rollen (12, 35, 56, 79, 104 und 137) durch Gleitflächen aufweisende Bauteile ersetzt sind.
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