WO2000012876A1

WO2000012876A1 - Ventilsteuerung für einen verbrennungsmotor

Info

Publication number: WO2000012876A1
Application number: PCT/EP1999/005274
Authority: WO
Inventors: Emil Bäuerle; Andreas Liebers; Klaus-Jürgen Thiele
Original assignee: Daimlerchrysler Ag
Priority date: 1998-08-26
Filing date: 1999-07-23
Publication date: 2000-03-09

Abstract

Eine Ventilsteuerung für einen in einem Antriebsmodus und in einem Bremsmodus betreibbaren Verbrennungsmotor, mit wenigstens einem Auslaßventil, das im Antriebsmodus während eines Kompressionstaktes geschlossen ist und jeweils in einem Auslaßventilsitz sitzt, mit einem das Auslaßventil zum Öffnen antreibenden Hebelelement und mit einer das Hebelelement zum Öffnen des Auslaßventils getaktet betätigenden Nockenwelle, wobei Stellmittel vorgesehen sind, die im Bremsbetrieb zumindest während des Kompressionstaktes zwischen dem Auslaßventil und seinem Auslaßventilsitz einen Drosselspalt ausbilden. Die Stellmittel weisen ein Anschlagelement auf, das zwischen einer dem Bremsmodus zugeordneten Aktivstellung, in der es zur Ausbildung des Drosselspaltes in einen Verstellweg des Hebelelements eindringt und einen dessen Kippbewegung begrenzenden Anschlag ausbildet, und einer dem Antriebsmodus zugeordneten Passivstellung verstellbar ist, in der es aus dem Verstellweg des Hebelelements heraus verstellt ist.

Description

Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor, der für einen Betrieb in einem Antriebsmodus und in einem Bremsmodus geeignet ist, mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.

Eine Ventilsteuerung dieser Art ist beispielsweise aus der DE 195 05 725 AI bekannt. Dort betätigt eine Nokkenwelle über einen Ventilstößel einen Auslaßkipphebel, der dabei ein Auslaßventil zum Öffnen antreibt. Um im Bremsmodus zumindest während eines Kompressionstaktes einen Dros- selspalt zwischen dem Auslaßventil und einem zugehörigen Auslaßventilsitz auszubilden ist der Ventilstößel mit einem Kopf ausgestattet, der mit einer zu einem Hebelelement, hier einem Auslaßkipphebel, gerichteten Berg-Tal- Profilierung versehen ist und mit Hilfe einer Schaltstange um seine Längsachse verdrehbar ist. Durch eine Verdrehung des Kopfes kommt der Auslaßkipphebel mit unterschiedlich hohen Bereichen des Ventilstößelkopfes in Kontakt, was einer Veränderung der Länge des Ventilstößels entspricht. Durch die unterschiedlichen Kontaktstellen bzw. durch die verschiedenen Ventilstößellängen erhält der Auslaßkipphebel eine veränderte Ausgangsstellung. Als Ausgangsstellung wird hierbei die Stellung verstanden, aus welcher der Auslaßkipphebel durch einen entsprechenden Nocken der Nockenwelle betätigt wird. Im Antriebsmodus eines Verbrennungsmodus ist die Ausgangsstellung des Auslaßventils so gewählt, daß das Auslaßventil in seinem Auslaßventilsitz aufsitzt und dadurch einen Gasauslaß aus einer zugeordneten Brennkammer abdichtet. Im Unterschied dazu kann mit Hilfe der bekannten Maßnahme für den Bremsmodus des Verbrennungsmotors die Ausgangsstellung des Auslaßkipphebels so verändert werden, daß das Auslaßventil permanent geöffnet ist und sich zumindest während des Kompressionstaktes zwischen dem Auslaßventil und dem zugehörigen Auslaßventilsitz der Drosselspalt ausbildet.

Bei der gattungsgemäßen Ventilsteuerung wird der Bremsmodus des Verbrennungsmotors dadurch realisiert, daß zumindest während der Kompressionstakte der jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors über den Drosselspalt permanent die in den Zylindern komprimierte Luft entspannt wird. Bei diesem Prinzip wird die vom im Bremsmodus als Kompressor arbeitenden Verbrennungsmotor bzw. von dessen Kolben geleistete Kompressionsarbeit während des gesamten Kompressionstaktes laufend abgeführt, so daß eine Bremswirkung entsteht.

Es sind jedoch auch andere Ventilsteuerungen bekannt, die auf einem grundsätzlich anderen Prinzip beruhen. Bei diesem anderen Prinzip bleibt das Auslaßventil während des Kompressionstaktes zunächst geschlossen und wird erst im Bereich des oberen Totpunktes des jeweiligen Kolbens zu Entspannen der komprimierten Luft geöffnet. Eine nach diesem Prinzip arbeitende Ventilsteuerung benötigt neben der für den Antriebsmodus erforderlichen getakteten Ansteue- rung der Auslaßventile eine zusätzliche, getaktete An- steuerung für den Bremsmodus oder zusätzliche, getaktet arbeitende Antriebsmittel für den Auslaßkipphebel. Eine nach diesem Prinzip arbeitende Ventilsteuerung kann bei dem damit ausgestatteten Verbrennungsmotor zwar eine größere Bremsleistung erzielen, als das zuvor erläuterte Prinzip, nach dem die gattungsgemäße Ventilsteuerung arbeitet, jedoch ist der dazu erforderliche Aufbau für die zusätzliche getaktete Ansteuerung der Auslaßventile auf- wendig .

Die vorliegende Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für eine Ventilsteuerung der eingangs genannten Art einen einfachen Aufbau anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Ventilsteuerung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst .

Die Erfindung beruht dabei auf dem allgemeinen Lösungsprinzip, mit Hilfe eines für den Bremsmodus aktivierbaren Anschlages eine Schließbewegung des Auslaßventils zur Ausbildung des Drosselspaltes zu begrenzen.

Zu diesem Zweck wird wenigstens ein Anschlagelement vorgeschlagen, das mit Hilfe entsprechender Antriebsmittel zwischen einer dem Bremsmodus zugeordneten Aktivstellung und einer dem Antriebsmodus zugeordneten Passivstellung verstellbar ist. Dieses Anschlagelement dringt in seiner Aktivstellung zur Begrenzung der Schließbewegung des Auslaßventils entsprechend in den Verstellweg des das Auslaßventil betätigenden Hebelelements ein, wobei das Hebelelement und das Anschlagelement unter Ausbildung eines Anschlages zusammenwirken. Dabei wird die der Schließbewegung des Auslaßventils zugeordnete Verstellbewegung des Hebelelements begrenzt. Insbesondere kann es dabei während der Rotationen der Nockenwelle dazu kommen, daß ein zugehöriger Nocken der Nockenwelle von einem Nockenfolger, beispielsweise von einem am Hebelelement angelenkten Ventilstößel abhebt. Dies kann jedoch aufgrund des besonders einfachen Aufbaus der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung in Kauf genommen werden.

Die Erfindung kann dabei grundsätzlich bei allen bekannten Formen von Hebelelementen zur Ansteuerung von Ventilen eingesetzt werden. Prinzipiell ist aber ein Kipphebel we- gen seinem günstigeren Zusammenwirken der Hebellängen vorzuziehen. Jedoch kann die Erfindung auch bei einem Schwinghebel zum Einsatz kommen, wobei hier lediglich die Reihenfolge der Kippachse des Hebelelements und der Befestigungen des Ventilstößels und des Anschlagelements vertauscht werden müssen.

Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann das wenigstens eine Anschlagelement derart angeordnet sein, daß es im wesentlichen mit einer quer zum Verstellweg des Hebelelements verlaufenden Verstellbewegung in den der Schließbewegung des Auslaßventils zugeordneten Verstellweg des Hebelelements eindringt. Insbesondere kann das Anschlagelement derart angeordnet sein, daß es im wesentlichen parallel zur Kippachse des Hebelelements in den Verstellweg einbringbar ist. Durch diese Maßnahmen stehen die vom Hebelelement auf den Anschlag übertragene Kräfte im wesentlichen senkrecht auf der Verstellrichtung des Anschlagelementes. Dies hat einerseits zur Folge, daß die vom Hebelelement auf das Anschlagelement übertragene Kräfte das Anschlagelement nicht verstellen können. Andererseits müssen Antriebsmittel, die zum Verstellen des Anschlagelementes dienen, die Verstellung des Anschlagelementes und die Positionierung des Anschlagelementes in dessen Aktivstellung nicht direkt entgegen den vom Hebelelement auf den Anschlag übertragenen Kräften durchführen.

Entsprechend einer Weiterbildung der Erfindung kann ein Pneumatikantrieb zur Verstellung des Anschlagelementes vorgesehen sein, der ausreichend große Verstellkräfte aufbringt.

Außerdem kann bei einer bevorzugten Ausführungsform das wenigstens eine Anschlagelement mittels Druckluft in seine Aktivstellung verstellt werden, wobei Federmittel vorgesehen sind, die das Anschlagelement in seine Passivstellung vorspannen und bei Beenden der Druckluftbeaufschlagung das Anschlagelement in seine Passivstellung zurückverstellen.

Eine besonders preiswerte Ausführungsform ergibt sich, wenn das wenigstens eine Anschlagelement als zylindrischer Anschlagbolzen ausgebildet ist, der parallel zu seiner Längsachse verstellbar ist. Ein derartiger Anschlagbolzen kann bei einer entsprechenden Dimensionierung und Lagerung hohe Scherkräfte aufnehmen und kann mit kleinen Kräften axial verstellt werden.

Um einen möglichst exakt definierten Anschlag auszubilden, kann bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung am Anschlagelement ein erstes Kontaktelement, das insbesondere eine fixierte Kontaktfläche aufweist, ausgebildet sein, das unter Ausbildung des Anschlages mit einem am Hebelelement angebrachten zweiten Kontaktelement zusammenwirkt, das insbesondere eine justierbare Kontaktfläche aufweist. Mit Hilfe entsprechender Einstellmittel kann bei einer solchen Ausführungsform die Begrenzung der Kippbewegung des Hebelele ents und somit der Drosselspalt justiert werden. Auf diese Weise kann der Drosselquerschnitt des Drosselspaltes und somit die Drosselwirkung auf einen speziellen Bereich von Motorbetriebs- zuständen, insbesondere Motordrehzahlen, optimiert werden.

Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß das wenigstens eine Anschlagelement in der Art eines Schiebenockens ausgebildet ist und jeweils wenigstens zwei in ihrem Abstand zu der Längsachse einer Kolbenstange des Pneumatikantriebs unterschiedlich ausgebildete Kontaktflächen aufweist.

Durch das Verstellen des Schiebenockens bildet jeweils eine der beiden Kontaktflächen zusammen mit einem mit dem Hebelelement verbundenen Anschlagstift das Anschlagelement, um den Weg des Hebelelements und damit des Auslaßventils zu begrenzen. Durch ein einfaches Verschieben des Schiebenockens läßt sich so zwischen der Passiv- und der Aktivstellung des Anschlagelements wechseln. Dabei können leicht mehrere Schiebenocken vorgesehen werden, welche dann jeweils ein Hebelelement und damit jeweils ein Auslaßventil steuern. Durch diese besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung können mehrere fluchtend angeordnete Hebelelemente betätigt werden. Es können dadurch also mehrere fluchtend angeordnete Zylinder des Verbrennungsmotors mit einem einzigen Antriebsmittel bzw. einer einzigen Antriebseinrichtung von der Aktiv- in die Passivstellung der Anschlagelemente, also vom Brems- in den Antriebsmodus geschaltet werden.

In einer weiteren sehr günstigen Ausführungsform der Erfindung ist das wenigstens eine Anschlagelement derart angeordnet, daß es mit einer Drehbewegung um eine im wesentlichen parallel zu der Kippachse des jeweiligen Hebelelements verlaufenden Achse in den Verstellweg des Hebelelements eindringt. Dazu können Anschlagnocken vorgesehen sein, welche ähnlich den Nocken der die Ventile steuernden Nockenwelle ausgebildet sind. Diese Nocken sitzen auf einer gemeinsamen Welle und können durch eine Drehbewegung der Welle so in den Weg des Hebelelements eingebracht werden, daß sie als Anschlag dienen und den Weg des Hebelelements einschränken. Durch die konstruktiv sehr einfache Ausführung der Anschläge als Anschlagnocken ist es in sehr vorteilhafter Art und Weise möglich, mehrere fluchtend angeordnete Hebelelemente und damit auch die Auslaßventile mehrerer fluchtend angeordneter Zylinder des Verbrennungsmotors mit einer einzigen Antriebseinrichtung zu betätigen.

In einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Drehbewegung der Anschlagnocken durch in Umfangs- richtung wirkende Federmittel unterstützt werden. Die drehbeweglich auf der Welle angeordneten Anschlagnocken können dabei so ausgeführt sein, daß sie sich mit Unter- Stützung der Federkräfte, z.B. von Torsionsfedern, sehr leicht zwischen den zwei diskreten Stellungen verstellen lassen.

Eine besonders günstige konstruktive Ausführungsform sieht dabei vor, daß die Welle durch die Antriebseinrichtung von ihrer Passivstellung in ihre Aktivstellung bewegt wird. Die drehbeweglichen über die Torsionsfedern mit der Welle verbundenen Anschlagnocken werden dabei nur dann in die Aktivstellung gedreht, wenn der Anschlagstift, welcher mit dem jeweiligen Hebelelement verbunden ist, dem Anschlagnocken durch seine Stellung keinen Widerstand entgegensetzt, welcher größer als die Kraft der Torsionsfedern ist. Ansonsten werden die Anschlagnocken durch die Torsionsfedern gegen den Anschlagstift gespannt und dringen erst in den Verstellweg des Hebelelements ein, wenn dieses durch die Nockenwelle der Motorsteuerung soweit angehoben, also daß Auslaßventil geöffnet und der Widerstand verringert, wird, daß eine Bewegung der Anschlagnocken aufgrund der Torsionsfederkräfte möglich ist.

Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß durch die Antriebseinrichtung lediglich die durch die Torsionsfedern vorgegebenen Kräfte bzw. Drehmomente aufgebracht werden müssen, da sich die jeweiligen Anschlagnocken erst beim Öffnen der Auslaßventile durch die Torsionsfedern selbsttätig in den Verstellweg der Hebelelemente, also in ihre Aktivstellung, bewege .

Dabei kann der Drehwinkel der Anschlagnocken durch ein mit der Welle verbundenes Anschlagmittel z.B. einen Stift, begrenzt werden. Zusätzlich kann der Stift als Mitnehmer arbeiten und bei einer Verstellung der Welle die Anschlagnocken aus ihrer Aktivstellung in ihre Passivstellung mitnehmen.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der erfindungsgemä- ßen Ventilsteuerung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung .

Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.

Die bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine teilweise Seitenansicht auf Bestandteile einer Ausführungsform der Ventilsteuerung;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Ventilsteuerung aus Fig. 1;

Fig. 3 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform der Ventilsteuerung;

Fig. 4 eine vergrößerte Schnittdarstellung gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Ventilsteuerung, wobei diese beispielhaft in der Aktivstellung dargestellt ist;

Fig. 6 eine Seitenansicht gemäß Fig. 5 in der Passivstellung;

Fig. 7 eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Ventilsteuerung gemäß Fig. 5 und Fig. 6; Fig. 8 eine Seitenansicht einer weiteren Ausführungsform der Ventilsteuerung, wobei diese beispielhaft in der Aktivstellung dargestellt ist;

Fig. 9 eine Seitenansicht gemäß Fig. 8 in der Passivstellung; und

Fig. 10 eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Ventilsteuerung gemäß Fig. 8 und Fig. 9.

Entsprechend der in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird ein Auslaßventil 1 über ein Hebelelement 2, hier insbesondere ein Auslaßkipphebel 2, betätigt, das dabei um eine Kippachse 3 schwenkt. Die Kippbewegung des Auslaßkipphebels 2 um seine Kippachse 3 ist dabei durch einen mit 35 bezeichneten Doppelpfeil andeutet.

Das Auslaßventil 1 öffnet und schließt die Verbindung eines Brennraumes 4 mit einer Gasaustrittsleitung 5. In seiner Schließstellung kommt das Auslaßventil 1 in einem Auslaßventilsitz 6 dichtend zur Anlage. Das Auslaßventil 1 ist mit Hilfe einer Schraubendruckfeder 7 in seine Schließstellung vorgespannt. Die Schraubendruckfeder 7 bewirkt beim Schließen des Auslaßventils 1 gleichzeitig die Rückstellung des Auslaßkipphebels 2.

Außerdem greift am Auslaßkipphebel 2 ein unterbrochen dargestellter Ventilstößel 8 an, zu dessen Befestigung ein verstellbares, flexibles Verbindungselement 8a dient. Der Fuß 9 des Ventilstößels 8 wird durch einen Nocken 10 einer Nockenwelle 11, der Nockenwelle 11 der Motorsteuerung, angetrieben. Während einer Umdrehung der Nockenwelle 11 folgt der Ventilstößel 8 bzw. sein als Nockenfolger ausgebildeter Fuß 9 der Kontur des Nockens 10, wodurch eine entsprechende Kippbewegung des Auslaßkipphebels 2 und dadurch eine Öffnungsbewegung des Auslaßventils 1 bewirkt wird .

Für den Bremsmodus eines mit der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung ausgestatteten Verbrennungsmotors weist die Ventilsteuerung einen Anschlagbolzen 12 auf, der mit Hilfe eines Pneumatikantriebes 13 parallel zu seiner Längsachse 14 in den Verstellweg des Hebelelements 2 einfahrbar ist. Wenn der Anschlagbolzen 12, wie in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellt, in den Verstellweg bzw. Rückstellweg des Auslaß- kipphebels 2 eingefahren ist, befindet er sich in seiner dem Bremsmodus zugeordneten Aktivstellung. In seiner dem Antriebsmodus zugeordneten Passivstellung wirkt der Anschlagbolzen 12 nicht mit dem Auslaßkipphebel 2 zusammen.

Durch den in seine Aktivstellung verstellten Anschlagbolzen 12 ist auf der der Nockenwelle 11 zugeordneten Seite des Hebelelements 2 ein Anschlag 15 ausgebildet, der eine weitergehende Verstellung des Auslaßkipphebels 2 und somit eine weitergehende Schließbewegung des Auslaßventils 1 verhindert.

Zur Ausbildung eines definierten Anschlages 15 ist auf der dem Auslaßkipphebel 2 zugewandten Seite des Anschlagbolzen 12 eine Kontaktfläche 16 in Form eines Absatzes angeformt, auf der ein an einem Kugelkopf 17 gelagertes korrespondierendes Kontaktelement 18 im wesentlichen plan zur Anlage kommt.

Aufgrund des Anschlages 15 ist die Rückstellbewegung des Auslaßkipphebels 2 und somit die Schließbewegung des Auslaßventils 1 begrenzt, so daß sich zwischen dem Auslaßventil 1 und dem zugehörigen Auslaßventilsitz 6 ein ringförmiger Drosselspalt 19 ausbildet, der im Ausführungsbei- spiel eine mit 20 bezeichnete Spaltbreite aufweist. Über die Spaltbreite 20 wird die Drosselwirkung beim Austritt der komprimierten Luft aus dem Brennraum 4 in die Gasaus- trittsleitung 5 bestimmt. Zusätzlich kann die Drosselwir- kung mit Hilfe einer zusätzlichen Drosselklappe 21 beeinflußt werden, die in der Gasaustrittsleitung 5 angeordnet ist .

Wenn im Bremsmodus der Anschlagbolzen 12 die in den Fig. 1 und Fig. 2 dargestellte Aktivstellung einnimmt, enden die Schließbewegungen von Auslaßventil 1, Auslaßkipphebel 2 und Ventilstößel 8 sobald die Kontaktelemente 16 und 18 aneinander anliegen und den Anschlag 15 ausbilden. Wenn dies der Fall ist, hebt bei der dargestellten Ausführungs- form der Nocken 10 vom Fuß 9 des Ventilstößels 8 ab. Zur Verdeutlichung ist in Fig. 1 mit strichpunktierten Linien die Position des Fußes 9 dargestellt, die er im Antriebsmodus des Verbrennungsmotors einnimmt, wenn sich also der Anschlagbolzen 12 in seiner Passivstellung befindet und daher die Verstellbarkeit des Auslaßkipphebels 2 nicht durch den Anschlag 15 begrenzt ist.

In dem in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel verläuft die Längsachse 14 des Anschlagbolzens 12 und somit dessen Verstellrichtung parallel zur Kippachse 3 des Auslaßkipphebels 2 und folglich quer zur Verstellbewegung des Auslaßkipphebels 2, so daß die am Anschlag 15 vom Auslaßkipphebel 2 auf den Anschlagbolzen 12 übertragenen Kräfte senkrecht bezüglich der Längsachse 14 des Anschlagbolzens 12 verlaufen, das heißt als Scherkräfte auf den Anschlagbolzen 12 einwirken. Bei einer entsprechenden Lagerung und Dimensionierung des Anschlagbolzens 12 können die aufgrund der im Brennraum 4 stattfindenden Kompression über das Auslaßventil 1 auf den Auslaßkipphebe1 2 übertragenen Kräfte ohne weiteres vom Anschlagbolzen 12 aufgenommen werden. Dabei ist von Bedeutung, daß der Pneumatikantrieb 13 aufgrund der gewählten Anordnung in keiner Weise durch die vom Auslaßkipphebel 2 auf den Anschlagbolzen 12 übertragenen Kräfte belastet wird.

Da die Belastung des Anschlagbolzens 12 durch den Auslaß- kipphebel 2 quer zur Verstellrichtung des Anschlagbolzens 12 erfolgt, müssen vom Pneumatikantrieb 13 keine diesen Kräften entgegenwirkenden Haltekräfte aufgebracht werden. Für die Verstellung des Anschlagbolzens 12 sind vergleichsweise kleine Verstellkräfte erforderlich, wobei außerdem die Verstellung des Anschlagbolzens 12 vorzugsweise dann erfolgt, wenn das Auslaßventil 1 durch die Nockenwelle 11 geöffnet ist, das heißt, wenn kein Kontakt zwischen den Kontaktelementen 16 und 18 am Anschlag 15 vorliegt.

Entsprechend Fig. 2 ist der Pneumatikantrieb 13 in einem Lagerbock 22 untergebracht, der auch zur Lagerung des Auslaßkipphebels 2 dient. Die Anordnung des Pneumatikantriebes 13 ist dabei so gewählt, daß die Verstellrichtung, das heißt die Längsachse 14 des Anschlagbolzens 12 etwa parallel zur Kippachse 3 des Hebelelements 3 verläuft.

In dem in Fig. 1 und Fig. 2 dargestellten Ausführungsbei- spiel ist der Pneumatikantrieb 13 besonders einfach aufgebaut. Zur Ausbildung des Pneumatikantriebes 13 ist im Lagerbock 22 eine Zylinderbohrung 23 eingebracht, die als Zylinder des als Kolben-Zylinder-Aggregat ausgebildeten Pneumatikantriebes 13 dient. Im Zylinder bzw. in der Zylinderbohrung 23 ist ein Kolben 24 axial verstellbar gelagert. Der Kolben 24 ist mit einer Kolbenstange 25 verbunden, die mit einer dem Kolben 24 zugewandten ersten Stufe 26 durch die Axialverstellung des Kolbens 24 beim Erreichen einer axialen Endlage an einem Grund 36 der Zylinderbohrung 23 zur Anlage kommt und auf diese Weise einen Endanschlag bildet. Eine zweite Stufe der Kolbenstange 25 dringt dann durch eine Durchtrittsöffnung 27 im Lagerbock 22 aus der Zylinderbohrung 23 aus und bildet dabei den A - schlagbolzen 12. Zwischen der ersten Stufe 26 der Kolbenstange 25 und der Zylinderöffnung 23 ist ein Ringraum ausgebildet, in dem eine Schraubendruckfeder 28 angeordnet ist, die den Kolben 24 aus der dargestellten, der Aktivstellung des Anschlagbolzens 12 zugeordneten Position in eine der Passivstellung des Anschlagbolzens 12 zugeordneten Position zurückverstellt.

Zur Verstellung des Kolbens 24 und somit des Anschlagbolzens 12 in dessen Aktivstellung weist die Zylinderöffnung 23 einen Druckluftanschluß 29 auf, der mit Druckluft beaufschlagt den Kolben 24 in der Zylinderbohrung 23 axial verstellt.

Die Zylinderbohrung 23 ist mit einer Verschlußschraube 30 an ihrem der Durchtrittsöffnung 27 gegenüberliegenden axialen Ende verschlossen.

Um den Anschlagbolzen 12 in seiner Aktivstellung zu unterstützen und um eine geführte Axialverstellung des Anschlagbolzens 12 gewährleisten zu können, ist unterhalb des Anschlagbolzens 12 einen rinnenförmiger Stützabsatz 31 am Lagerbock 22 angebracht. Im Stützabsatz 31 ist eine Führungs und Stützrinne 32 ausgebildet, in der der Anschlagbolzen 12 unterstützt aufliegt und geführt ist.

Entsprechend Fig. 1 ist ein mit 33 bezeichneter Abstand zwischen der dem Anschlagbolzen 12 zugewandten Unterseite des Kontaktelementes 18 und der dem Auslaßkipphebel 2 zugewandten Oberseite des Stützabsatzes 31 etwas größer als der mit 34 bezeichnete Abstand, der sich zwischen dem Fuß 9 des Ventilstößels 8 und der Nockenwelle 11 außerhalb des Nockens 10 einstellt, wenn sich der mit der erfindungsgemäßen Ventilsteuerung ausgestattete Verbrennungsmotor in seinem Bremsmodus befindet. Auf diese Weise wird die Funktionalität der Ventilsteuerung im Antriebsmodus gewährleistet, da dann der Auslaßkipphebel 2 nicht mit dem starr angeordneten Stützabsatz 31 in Kontakt kommen kann.

In dem ersten beschriebenen Ausführungsbeispiel ist das dem Auslaßkipphebel 2 zugeordnete Kontaktelement 18 mittels einer Einstellschraube 37 verstellbar, wobei durch Betätigen der Einstellschraube 37 die Positionierung des Auslaßkipphebels 2 bezüglich des Anschlages 15 justierbar und somit die Drosselspaltbreite 20 für den Bremsmodus einstellbar ist.

In Fig. 3 ist eine Draufsicht auf ein weiteres Ausfüh- rungsbeispiel einer Ventilsteuerung dargestellt. In diesem, den oben beschriebenen Ausführungsbeispiel sehr ähnlichen, konstruktiven Aufbau werden zwei Auslaßventile (hier nicht dargestellt) , welche durch zwei Auslaßkipphebel 2 betätigt werden, gleichzeitig angesteuert. In der Draufsicht gemäß Fig. 3 sind neben den Auslaßkipphebeln 2 auch Einlaßkipphebel 38 dargestellt. Sie haben jedoch keine für die Erfindung relevante Funktion, weshalb auf die Einlaßkipphebel 38 nicht näher eingegangen wird.

Die in Fig. 1 dargestellte Führungs- und Stützrinne 32 wird in dem nun vorliegenden, in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Ummantelung 39 der Kolbenstange 25 ersetzt, welche mehrere gegebenenfalls einstückig mit ihr ausgebildete Lagerböcke 22 aufweist. Als Anschlagelemente dienen Schiebenocken 40, die eingearbeitete Kontaktflächen 16a, 16b aufweisen, wobei jeweils ein Schiebenocken 40 jeweils einem der Auslaßkipphebel 2 zugeordnet ist. Die Auslaßkipphebel 2 sind auch in diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung über das Verbindungselement 8a hinaus verlängert und weisen in diesem Bereich jeweils einen mit der Einstellschraube 37 verbundenen Anschlagstift 41 auf. Die Schiebenocken 40 können durch die Kolbenstange 25 des Pneumatikantriebs 13 in wenigstens zwei diskrete Stellungen verschoben werden, wobei Federmittel 28, hier insbesondere Schraubendruckfedern 28, zwischen den einzelnen Schiebenocken 40 und/oder der Kolbenstange 25 und dem Abschlußteil 39a der Ummantelung 39 angeordnet sind. Diese Schraubendruckfedern 28 stellen dabei die durch den Pneumatikantrieb 13 in die Aktivstellung verschobene Elemente nach Abschalten der Druckluft in ihre Passivstellung zurück.

Alternativ zu dem ersten, dem Pneumatikantrieb 13 zugewandten Schiebenocken 40 können (wie dargestellt) dessen Kontaktflächen 16a, 16b auch direkt in die Kolbenstange 25 eingearbeitet sein, welche dann eine Doppelfunktion übernimmt.

Wie in der vergrößerten Schnittdarstellung in Fig. 4 zu erkennen ist, ragen die Anschlagstifte 41 durch eine Öffnung 42 in der Ummantelung 39. Bei der Kombination des Anschlagstifts 41 mit der Kontaktfläche 16a, in der dargestellten Passivstellung, ist eine unbeeinflußte Bewegung des Auslaßkipphebels 2 durch den Ventilstößel 8 bzw. die Nockenwelle 11 (hier nicht dargestellt) möglich. Dies wird durch ein konstruktiv vorgegebenes Spiel 43 zwischen dem Anschlagstift 41 und der Kontaktfläche 16a erreicht. Beim Wechsel in die Motorbremsphase werden durch den bereits beschriebenen Pneumatikantrieb 13 die Kolbenstange 25 und/oder die Schiebenocken 40 axial verfahren. Dadurch kommt der jeweilige Anschlagstift 41 auf der jeweiligen Kontaktfläche 16b zu liegen und es bildet sich ein Anschlag (nicht dargestellt) zwischen dem Anschlagstift 41 und der Kontaktfläche 16b. Durch diesen Anschlag wird die Bewegung des Auslaßkipphebels 2 eingeschränkt und es entsteht, wie bereits beschrieben wurde, ein Drosselspalt 19 mit der durch die Einstellschraube justierbaren Drosselspaltbreite 20 zwischen dem Auslaßventil 1 und dem Auslaßventilsitz 6.

Im Bereich des zweiten und gegebenenfalls auch weiterer Auslaßkipphebels 2 liegen weitere Schiebenocken 40 mit gleichartigen Kontaktflächen 16a, 16b, welche auch hier jeweils mit einem der mit den Auslaßkipphebeln 2 verbundenen Anschlagstift 41 korrespondieren. Durch ein Verschieben der Kolbenstange 25 axial durch eine Druckbeaufschlagung des Pneumatikantriebs 13 werden so zwei oder mehr Auslaßventile 1 derart blockiert, daß in dem jeweiligen Zylinder des Verbrennungsmotors ein Drosselspalt 19 entsteht, welcher die Motorbremswirkung unterstützt.

In Fig. 5, Fig. 6 und Fig. 7 ist eine weitere Ausführungsform der Ventilsteuerung dargestellt. Fig. 5 zeigt dabei eine Seitenansicht in der Aktivstellung. In Fig. 6 ist die gleiche Ventilsteuerung in der Passivstellung, also im befeuerten Betrieb des Verbrennungsmotors, erkennbar. Als Anschlagelemente dienen in dieser Ausführungsform der Erfindung Anschlagnocken 44, die drehbeweglich um die Achse einer parallel zur Kippachse 3 der Auslaßkipphebel 2 angeordneten Welle 45 ausgeführt sind. Jedem Auslaßkipphebel 2 ist dabei ein Anschlagnocken 44 zugeordnet. Die Welle 45 ist durch die Lagerböcke 22 gelagert und weist eine Antriebslasche 46 auf. Über eine prinzipiell bekannte Antriebseinrichtung (nicht dargestellt), welche z.B. wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen ein Pneumatikantrieb 13 sein kann, wird die Welle 45 durch die Antriebslasche 46 mit dieser Antriebseinrichtung verbunden. Dabei kann die Welle 45 und die fest, insbesondere verdrehsicher, mit ihr verbundenen Anschlagnocken 44 in wenigstens zwei Winkelstellungen verstellt werden, so daß die Anschlagnocken 44 in der Aktivstellung mit dem Anschlagstift 41 den Anschlag 15 ausbilden und den Verstellweg des Auslaßkipphebels 2 einschränken. Dadurch kommt es, wie in den vorhergehenden Ausführungsbeispielen bereits beschrieben, zur Ausbildung des Drosselspalts 19 zwischen dem Auslaßventil 1 und dem Auslaßventilsitz 6. Durch die Variabilität der mit dem Anschlagstift 41 verbundenen Einstellschraube 37 läßt sich die Drosselspaltbreite 20 beliebig einstellen.

In Fig. 6 ist dieselbe Ventilsteuerung in der Passivstellung erkennbar. Deutlich wird, daß die Antriebslasche 46 in einer anderen Winkelstellung bewegt worden ist, als dies in Fig. 5 der Fall war. Zwischen dem Anschlagstift 41 und dem Anschlagnocken 44 ist auch hier wieder das Spiel

43 erkennbar, welches sicherstellt, daß die Auslaßkipphebel 2 und damit die Auslaßventile 1 über die Ventilstoßel 8 und damit über die Nockenwelle 11 entsprechend den Erfordernissen m der befeuerten Betriebsphase des Verbrennungsmotors gesteuert werden können.

In Fig. 7 ist dasselbe Ausfuhrungsbeispiel m einer Draufsicht dargestellt. Hier ist erkennbar, daß die Welle 45 wenigstens annähernd parallel zu der Kippachse 3 der Auslaßkipphebel 2 angeordnet ist. Die Welle 45 kann dabei e nach Anzahl der fluchtend angeordneten Zylinder m der Brennkraftmaschine beliebig verlängert werden und damit eine beliebige Anzahl von Anschlagnocken 44 gleichzeitig betätigen. Die dafür erforderlichen Kräfte bzw. Drehmomente werden von der Antriebseinrichtung aufgebracht und über die Antriebslasche 46, welche verdrehfest mit der Welle 45 verbunden ist, auf die Welle 45 und damit auf die ebenfalls drehfest mit ihr verbundenen Anschlagnocken 44 übertragen.

In Fig. 8, Fig. 9 und Fig. 10 ist ein im Prinzip dem soeben beschriebenen Ausfuhrungsbeispiel vergleichbarer Aufbau der Ventilsteuerung zu erkennen. Die Anschlagnocken 44 sind jedoch drehbeweglich auf der Welle 45 angebracht. Ihr Drehwinkel wird dabei durch den Stift 47, der fest mit der Welle 45 verankert ist, auf jeweils zwei diskrete Stellungen eingeschränkt. Zusatzlich dazu sind die Anschlagnocken

44 über Torsionsfedern 48 mit der Welle 45 verbunden. Dabei werden die Bedienkrafte bzw. -drehmomente gegenüber den vorher beschriebenen Ausfuhrungsbeispielen bei vergleichbarer Funktionsweise drastisch gesenkt.

Über αie Antriebseinrichtung (nicht dargestellt) wird die Welle 45 über die Antriebslasche 46 wie im vorhergehenden Ausfuhrungsbeispiel von ihrer Passivstellung m die Aktivstellung verdreht. Die Anschlagnocken 44 werden jetzt durch die Torsionsfedern 48 gegen die Anschlagstifte 41 gespannt. Das für die Verstellung erforderliche Drehmoment ist dabei maximal so groß, wie das zum Verdrehen aller eingesetzten Torsionsfedern 48 erforderliche Drehmoment. Nur in den Fällen, in denen die Auslaßkipphebel 2 das Auslaßventil 1 öffnen, bewegen sich nämlich die Anschlagstifte 41 so weit von dem Anschlagnocken 44 weg, daß diese durch das von den Torsionsfedern 48 erzeugte Drehmoment in die Aktivstellung verdreht werden können. In der Aktivstellung wird der Anschlagnocken 44 durch den mit der Welle 45 verankerten Stift 47 positionsgenau gehalten.

Beim Wechsel von der Aktivstellung in die Passivstellung dient der Stift 47 als Mitnehmer und bewegt den Anschlagnocken 44 zusammen mit der Welle 45 um den gleichen Winkelbetrag wie die Welle 45, wenn die Welle 45 über ihre Antriebslasche 46 und die Antriebseinrichtung verstellt wird.

Claims

Patentansprüche

Ventilsteuerung für einen Verbrennungsmotor, der für einen Betrieb in einem Antriebsmodus und in einem Bremsmodus geeignet ist, mit wenigstens einem Auslaßventil, das im Antriebsmodus zumindest während eines Kompressionstaktes geschlossen ist und dabei jeweils in einem Auslaßventilsitz sitzt, mit jeweils einem Hebelelement, das das wenigstens eine Auslaßventil zum Öffnen antreibt, und mit einer Nockenwelle, die direkt oder indirekt das Hebelelement zum Öffnen des Auslaßventils getaktet betätigt, wobei Stellmittel vorgesehen sind, die im Bremsbetrieb zumindest während des Kompressionstaktes zwischen dem jeweiligen Auslaßventil und seinem Auslaßventilsitz einen Drosselspalt ausbilden, d a du r ch g e k e nn z e i chn e t , daß die Stellmittel jeweils wenigstens ein Anschlagelement aufweisen, das zwischen einer dem Bremsmodus zugeordneten Aktivstellung, in der es zur Ausbildung des Drosselspaltes (19) in einen Verstellweg des He- belelements (Auslaßkipphebel 2) eindringt und dabei einen die Kippbewegung des Hebelelements (Auslaßkipphebel 2) begrenzenden Anschlag (15) ausbildet, und einer dem Antriebsmodus zugeordneten Passivstellung verstellbar ist, in der das wenigstens eine Anschlagelement aus dem Verstellweg des Hebelelements (Auslaßkipphebel 2) heraus verstellt ist.

2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wenigstens eine Anschlagelement derart angeordnet ist, daß es im wesentlichen mit einer quer zum Verstellweg des Hebelelements (Auslaßkipphebel 2) verlaufenden Verstellbewegung in den Verstellweg des Hebelelements (Auslaßkipphebel 2) eindringt.

3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein Pneumatikantrieb (13) zur Verstellung des wenigstens einen Anschlagelementes vorgesehen ist.

4. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge kenn z e i chnet , daß das wenigstens eine Anschlagelement mittels Druckluft in seine Aktivstellung verstellbar ist, wobei Federmittel (Schraubendruckfeder 28) vorgesehen sind, die das wenigstens eine Anschlagelement in seine Passiv- stellung vorspannen.

5. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß an jedem Anschlagelement ein erstes Kontaktelement (16) ausgebildet ist, das unter Ausbildung des Anschlages (15) mit einem am jeweiligen Hebelelement (Auslaßkipphebel 2) angebrachten zweiten Kontaktelement (18) zusammenwirkt.

6. Ventilsteuerung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß einem der Kontaktelemente (16, 18) Einstellmittel (Einstellschraube 37) zugeordnet sind, mit denen die Begrenzung der Kippbewegung des Hebelelements (Auslaßkipphebel 2) und somit der Drosselspalt (19) justierbar ist.

7. Ventilsteuerung nach einem der .Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wenigstens eine Anschlagelement als zylindrischer Anschlagbolzen (12) ausgebildet ist, der parallel zu seiner Längsachse (14) verstellbar ist.

8. Ventilsteuerung nach Anspruch 7, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß daß der Anschlagbolzen (12) drehfest axial verstellbar ist .

9. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge kenn z e i chne t , daß daß das wenigstens eine Anschlagelement in seiner Aktivstellung zur Ausbildung des Anschlages (15) auf einer Seite des Hebelelements (Auslaßkipphebel 2) zur Anlage kommt, an der auch die Nockenwelle (11) direkt oder indirekt angreift, um das Hebelelement (Auslaßkipphebel 2) zu betätigen

10. Ventilsteuerung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wenigstens eine Anschlagelement in der Art eines Schiebenockens (40) ausgebildet ist und jeweils wenigstens zwei in ihrem Abstand zu der Längsachse (14) unterschiedlich ausgebildete Kontaktflächen (16a, 16b) aufweist.

11. Ventilsteuerung nach Anspruch 10, d a du r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das jeweilige Einstellmittel (Einstellschraube 37) einen Anschlagstift (41) aufweist, wobei der jeweilige Anschlagstift (41) mit der jeweiligen Kontaktfläche (16b) den begrenzenden Anschlag bildet.

12. Ventilsteuerung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch ge kenn z e i chne t , daß wenigstens zwei Schiebenocken (40) gleichzeitig durch den Pneumatikantrieb (13) verstellbar sind, wobei Federmittel (Schraubendruckfeder 28) vorgesehen sind, die die Schiebenocken (40) in ihre Passivstellung vorspannen.

13. Ventilsteuerung nach Anspruch 10, 11 oder 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Kolbenstange (25) des Pneumatikantriebs (13) als Schiebenocken (40) ausgebildet ist.

14. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wenigstens eine Anschlagelement derart angeordnet ist, daß es mit einer Drehbewegung um eine im wesentlichen parallel zu der Kippachse (3) des jeweiligen Hebelelements (Auslaßkipphebel 2) angeordneten Achse in den Verstellweg der Hebelelemente (Auslaßkipphebel 2) eindringt.

15. Ventilsteuerung nach Anspruch 1 oder 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das wenigstens eine Anschlagelement als zwischen Aktivstellung und Passivstellung drehbarer Anschlagnokken (44) ausgebildet ist.

16. Ventilsteuerung nach Anspruch 14, oder 15, dadurch ge kennz e i chne t , daß wenigstens zwei Anschlagnocken (44) axial fluchtend auf einer Welle (45) angeordnet sind.

17. Ventilsteuerung nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Welle (45) durch eine Antriebseinrichtung zwischen Aktivstellung und Passivstellung um ihre Achse bewegbar ist.

18. Ventilsteuerung nach Anspruch 16 oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anschlagnocken (44) drehtest auf der Welle (45) angeordnet sind.

19. Ventilsteuerung nach Anspruch 16, oder 17, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Anschlagnocken (44) drehbeweglich auf der Welle (45) angeordnet sind.

20. Ventilsteuerung nach Anspruch 19, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß

^■ die drehbewegliche Verbindung der Anschlagnocken (44) mit der Welle (45) ein in Umfangsrichtung wirkendes Federmittel (Torsionsfeder 48) aufweist.

21. Ventilsteuerung nach Anspruch 19 oder 20, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß durch die in Umfangsrichtung wirkenden Federmittel (Torsionsfeder 48) die Anschlagnocken (44) in der Aktivstellung der Welle (45) gegen die Aktivstellung der Anschlagnocken (44) vorspannbar ist.

22. Ventilsteuerung nach Anspruch 19, 20 oder 21, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Drehwinkel der Anschlagnocken (44) durch ein mit der Welle (45) verbundenes Anschlagmittel (Stift 47) begrenzbar ist.