Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der EP 0 818 612 Bl ist eine gattungsgemäße Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung mit einem Hebel zur Übertragung einer Antriebsbewegung auf Gaswechselventile bekannt . Ferner umfasst die
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung eine Brennkraftmaschinenbremseinheit . Die Brennkraftmaschinenbremseinheit ist über eine
Hydraulikeinheit und über einen beweglich in einem Ventilsteg geführten Ventilstift mit einem der Gaswechselventile gekoppelt .
Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgetnäße Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung bereitzustellen, die eine besonders kompakte Bauweise ermöglicht . Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung mit einem Hebel zur Übertragung einer Antriebsbewegung auf wenigstens ein Gaswechselventil und mit einer Brennkraftmaschinenbremseinheit . Es wird vorgeschlagen, dass die
Brennkraftmaschinenbremseinheit zumindest in einem Bremsmodus antriebstechnisch mit dem Hebel gekoppelt ist. Dabei soll unter "antriebstechnisch gekoppelt" insbesondere verstanden werden, dass der Hebel in zumindest einem Bremsmodus von der Brennkraftmaschinenbremseinheit als Kraftübertragungsmittel genutzt wird, um wenigstens ein Gaswechselventil zu betätigen. Vorhandene Bauteile können vorteilhaft genutzt werden, und es können zusätzliche Bauteile, Bauraum, Gewicht und Montageaufwand eingespart werden, und zwar insbesondere, wenn der Hebel dazu vorgesehen ist, zumindest zwei Gaswechselventile zu betätigen. Ist der Hebel dazu vorgesehen, zumindest zwei Gaswechselventile zu betätigen, können zudem ein vorteilhafter gleicher Hub und gleiche Steuerzeiten der entsprechenden Gaswechselventile erreicht werden. Der Hebel kann von verschiedenen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Hebeln gebildet sein, die mit einer raumfesten Lagerachse oder auch ohne raumfeste Lagerachse schwenkbar geführt sind, wie insbesondere Kipp- oder Schlepphebel. Unter "vorgesehen" soll dabei insbesondere speziell ausgestattet und/oder ausgelegt verstanden werden.
In einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschinenbremseinheit eine Hydraulikeinheit zur Übertragung einer Antriebsbewegung auf das Gaswechselventil umfasst, wodurch besonders flexibel und Platz sparend große Kräfte konstruktiv einfach übertragen werden können. Grundsätzlich sind jedoch auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Kraftübertragungseinheiten denkbar, wie
insbesondere rein mechanische, elektromechanische und/oder elektromagnetische Kraftübertragungseinheiten usw.
Ferner können zusätzliche Bauteile, Montageaufwand und Kosten eingespart werden, wenn die Brennkraftmaschinenbremseinheit eine einstückige Gehäuseeinheit umfasst, die zumindest eine Lagerstelle für einen Nehmerkolben und zumindest eine Lagerstelle für einen Geberkolben der Hydraulikeinheit aufweist, und insbesondere, wenn die Gehäuseeinheit zumindest zusätzlich zumindest eine Lagerstelle für ein Ventilmittel aufweist . Alternativ könnte die Hydraulikeinheit der Brennkraftmaschinenbremseinheit teilweise oder auch vollständig in ein Nockenwellengehäuse und/oder in einen Zylinderkopf integriert sein.
Umfasst die Brennkraftmaschinenbremseinheit eine hydraulische Hubbegrenzungseinheit, kann ein für einen Bremsmodus gewünschter Hub des Gaswechselventils vorteilhaft besonders flexibel und exakt einstellbar ausgeführt werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschinenbremseinheit einen einen Wälzkörper umfassenden Nockenfolger aufweist, wodurch insbesondere während eines Bremsmodus eine besonders geringe Reibung erreicht werden kann. Alternativ ist jedoch, auch denkbar, einen Nockenfolger mit einem Gleitelement zur Kopplung an einen Nocken vorzusehen.
Ferner können die Reibung und damit verbundene Verluste reduziert werden, indem die Brennkraftmaschinenbremseinheit in zumindest einem Betriebsmodus vom Hebel entkoppelt und/oder die Brennkraftmaschinenbremseinheit in zumindest einem Betriebsmodus von einem Antriebsmittel , wie insbesondere einem Nocken, entkoppelt ist. Unter "entkoppelt" soll dabei insbesondere verstanden werden, dass ein in dem
mindestens einen Bremsmodus bewegtes Teil der
Brennkraftmaschineneinheit zum Antrieb des Hebels bzw. ein von einem Antriebsmittel bewegtes Teil der Brennkraftmaschineneinheit in dem zumindest einen vom Bremsmodus differierenden Betriebsmodus von der Bewegung des Hebels bzw. von der Bewegung des Antriebsmittels entkoppelt ist .
Weist die Brennkraftmaschinenbremseinheit einen Bremsnocken mit zumindest zwei Erhebungen auf, kann die
Gestaltungsfreiheit eines Bremsmodus erhöht und insbesondere kann ein Bremsvorgang optimiert werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Brennkraftmaschinenbremseinheit zumindest ein Steuer- und/oder Regelungsmittel aufweist, das zur Betätigung von zumindest zwei differierenden Brennkraftmaschinenzylindern zugeordneten Gaswechselventilen vorgesehen ist, wodurch wiederum zusätzliche Bauteile, Bauraum, Montageaufwand und Kosten eingespart werden können.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Dabei zeigen:
Fig. 1 einen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung schräg von oben, Fig. 2 eine Gehäuseeinheit einer Brennkraftmaschinenbrems- einheit der Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung aus Figur 1 mit weiteren darin gelagerten
Baueinheiten schräg von oben, Fig. 3 die Gehäuseeinheit aus Figur 2 in einer
Frontansicht , Fig. 4 einen schematisiert dargestellten Hydraulikplan der
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung aus Figur 1, Fig. 5 einen Querschnitt durch die
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung im Bereich eines Nehmerkolbens der
Brennkraftmaschinenbremseinheit und Fig. 6 einen Querschnitt durch die Gaswechselventilbetäti- gungsvorrichtung im Bereich eines Geberkolbens der
Brennkraftmaschinenbremseinheit .
Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Brennkraftmaschine mit einer erfindungsgemäßen
Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung schräg von oben. Die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung umfasst einen gabelförmigen Kipphebel 10 zur Übertragung einer Antriebsbewegung von einem auf einer Auslassnockenwelle 28 angeordneten Auslassnocken 25 auf zwei Gaswechselventile 11, 12, die Auslassventile bilden. Der Kipphebel 10 ist auf einer raumfesten Lagerachse 26 schwenkbar gelagert und ist über einen von einem Wälzkörper 27 gebildeten Nockenfolger mit dem Auslassnocken 25 gekoppelt.
Ferner umfasst die Gaswechselventilbetätigungseinheit eine eine Hydraulikeinheit umfassende
Brennkraftmaschinenbremseinheit 13, die in einem Bremsmodus antriebstechnisch mit dem Kipphebel 10 gekoppelt ist (Figuren
2 bis 6) . Die Brennkraftmaschinenbremseinheit 13 weist eine einstückige Gehäuseeinheit 15 auf, die eine Lagerstelle 16 für einen Nehmerkolben 17, eine Lagerstelle 18 für einen Geberkolben 19 und eine Lagerstelle 20 für ein von einem Kontrollventil gebildetes Ventilmittel 21 aufweist.
Der Nehmerkolben 17 ist entlang einer Bewegungsachse 30, der Geberkolben 19 ist entlang einer Bewegungsachse 31 und das Ventilmittel 21 ist entlang einer Bewegungsachse 32 beweglich geführt, wobei die Bewegungsachsen 30, 31, 32 jeweils senkrecht zu einer Achse 29 der Gehäuseeinheit 15 und zueinander verkippt ausgerichtet sind. Die Kolben 17, 19 und das Ventilmittel 21 sind über Hydraulikkanäle 33 der Gehäuseeinheit 15 miteinander verbunden. Ferner weist die Gehäuseeinheit 15 einen Versorgungskanal 34 auf, über den und über ein zentrales, von einem Magnetventil gebildetes Steuermittel 24 das Ventilmittel 21 und die Kolben 17, 19 mit einem Brennkraftmaschinenölkreislauf 35 koppelbar und mit Brennkraftmaschinenöl mit Druck beaufschlagbar sind (Figuren
3 und 4) . Das Steuermittel 24 ist zur Betätigung von mehreren differierenden Brennkraftmaschinenzylindern zugeordneten Gaswechselventilen 11, 12 vorgesehen.
Bei deaktiviertem Bremsmodus bzw. bei einem Antriebsmodus der Brennkraftmaschine ist der Nehmerkolben 17 beabstandet zu einem auf der Nockenwelle angeordneten, ein Antriebsmittel der Brennkraftmaschinenbremseinheit 13 bildenden Bremsnocken 23 und der Geberkolben 19 ist beabstandet zu dem Kipphebel 10 angeordnet bzw. die Brennkraftmaschinenbremseinheit 13 ist von der Bewegung des Bremsnockens 23 und der Bewegung des Kipphebels 10 entkoppelt (Figuren 4 bis 6) .
Wird der Bremsmodus aktiviert, wird das Steuermittel 24 von seiner in Figur 4 dargestellten Sperrstellung mittels eines Elektromagnets 43 entgegen einer Federkraft eines
Federelements 44 in seine Durchflussstellung geschaltet. Das
Ventilmittel 21 wird mit Druck beaufschlagt und schaltet dadurch bedingt von seiner in Figur 4 dargestellten Sperrstellung entgegen einer Federkraft eines Federelements 45 in seine Durchflussstellung, so dass über ein im Ventilmittel 21 integriertes Rückschlagventil 36 Druckräume 37, 38 der Gehäuseeinheit 15 mit Brennkraftmaschinenöl beaufschlagt werden und der Nehmerkolben 17 in Richtung des Bremsnockens 23 und der Geberkolben 19 in Richtung des Kipphebels 10 belastet werden. Der Nehmerkolben 17 legt sich dadurch bedingt mit einer Gleitoberfläche 39 an den Bremsnocken 23 an, der mehrere Erhebungen aufweist. Anstatt einer GleitOberfläche 39 könnte die
Brennkraftmaschinenbremseinheit 13 auch mit einem einen Wälzkörper umfassenden Nockenfolger 22 ausgebildet sein, wie dies in Figur 5 angedeutet ist.
Der Geberkolben 19 ist teilweise einstückig mit einer hydraulischen Hubbegrenzungseinheit 14 der
Brennkraftmaschinenbremseinheit 13 ausgeführt (Figuren 4 und 6) . Die Hubbegrenzungseinheit 14 umfasst eine Rückstellfeder 40, die den Geberkolben 19 in die vom Kipphebel 10 abgewandte Richtung belastet und den Geberkolben 19 mit einer dem Kipphebel 10 abgewandten Stirnseite gegen ein auf der dem Kipphebel 10 abgewandten Seite angeordnetes, in Richtung des Kipphebels 10 federbelastetes Verschlussmittel 41 drückt. Das Verschlussmittel 41 verschließt einen Kanal 42 im Geberkolben 19.
Solange im Bremsmodus der Nehmerkolben 17 auf einem Grundkreis des Bremsnockens 23 gleitet, wird der Geberkolben 19 durch die Rückstellfeder 40 in seiner dem Kipphebel 10 abgewandten Stellung gehalten.
Wird der Nehmerkolben 17 durch eine der Erhebungen des Bremsnockens 23 in die vom Bremsnocken 23 abgewandte Richtung ausgelenkt, wird der Geberkolben 19 in Richtung des Kipphebels 10 verschoben und legt sich an einen Gelenkkopf 46 einer im Kipphebel 10 befestigten Einstellschraube 47 an (Figur 6) . Über die Einstellschraube 47 kann die Brennkraftmaschineneinheit 13 bzw. ein Bremsspiel eingestellt werden. Anschließend wird der Kipphebel 10 über den Geberkolben 19 angetrieben und die Gaswechselventile 11, 12 werden geöffnet . Kurz bevor ein Sollöffnungshub im Bremsmodus erreicht ist, läuft das bis zu diesem Zeitpunkt dem Geberkolben 19 in seiner Bewegung folgende Verschlussmittel 41 in Richtung des Kipphebels 10 an einen Anschlag und der Geberkolben 19 hebt in Richtung des Kipphebels 10 geringfügig vom Verschlussmittel 41 ab, so dass aus dem Druckraum 38 über einen sich zwischen dem Verschlussmittel 41 und dem Geberkolben 19 einstellenden Ringspalt und den Kanal 42 Brennkraftmaschinenöl abströmen kann. Zur Einstellung des Sollδffnungshubs sind sowohl die Lage des Anschlags des Verschlussmittels 41 als auch die Federkraft, mit der das Verschlussmittel 41 gegen den Geberkolben 19 gedrückt wird, einstellbar. Leckageδl und über den Kanal 42 abfließendes Brennkraftmaschinenöl können über das Rückschlagventil 36 nachströmen, so dass sich im Wesentlichen über einen gewissen Zeitraum ein konstanter Öffnungshub einstellt.
Wird der Bremsmodus deaktiviert, wird der Elektromagnet 43 deaktiviert und das Steuermittel 24 wird - angetrieben durch die Federkraft des Federelements 44 - in seine Sperrstellung verschoben. Durch den Druckabfall am Ventilmittel 21 wird dasselbe durch die Federkraft des Federelements 45 ebenfalls in seine Sperrstellung verschoben. In der Sperrstellung des Ventilmittels 21 ist eine Verbindung zwischen dem Brennkraftmaschinenölkreislauf 35 und den Druckräumen 37, 38 unterbrochen. Ferner sind die Druckräume 37, 38 über das
Ventilmittel 21 mit einem Tank 48 verbunden, so dass das
Brennkraftmaschinenöl aus den Druckräumen 37 , 38 abfließen kann. Der Nehmerkolben 17 wird von dem Bremsnocken 23 in seine dem Bremsnocken 23 abgewandte Endstellung verschoben und der Geberkolben 19 wird von der Federkraft der Rückstellfeder 40 in seine dem Kipphebel 10 abgewandte Endstellung verschoben.
Bezugszeichen
10 Hebel 32 Bewegungsachse
11 Gaswechselventil 33 Hydraulikkanal
12 Gaswechselventil 34 Versorgungskanal
13 Brennkraftmaschinen- 35 Brennkraftmaschinen bremseinheit ölkreislauf
14 Hubbegrenzungseinheit 36 Ruckschlagventi1
15 Gehäuseeinheit 37 Druckraum
16 Lagerstelle 38 Druckraum
17 Nehmerkolben 39 Gleitoberfläche
18 Lagerstelle 40 Rückstellfeder
19 Geberkolben 41 Verschlussmi11el
20 Lagerstelle 42 Kanal
21 Ventilmittel 43 Elektromagnet
22 Nockenfolger 44 Federelement
23 Bremsnocken 45 Federelement
24 Steuer- und/oder 46 Gelenkkopf
Regelungsmittel 5 Auslassnocken 47 Einstellschraube 6 Lagerachse 48 Tank 7 Wälzkörper 8 Auslassnockenwelle 9 Achse 0 Bewegungsachse 1 Bewegungsachse