DE19816773A1

DE19816773A1 - Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE19816773A1
Application number: DE1998116773
Authority: DE
Inventors: Oliver Schnell
Original assignee: INA Waelzlager Schaeffler OHG
Current assignee: IHO Holding GmbH and Co KG
Priority date: 1998-04-16
Filing date: 1998-04-16
Publication date: 1999-10-21

Abstract

Bei einer Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei wahlweise auf ein Gaswechselventil einwirkenden Schlepphebeln, die mit zwei unterschiedlichen Nockenprofilen (7, 8) betätigbar sind, wobei einer der Schlepphebel als Primärhebel (1) an einem Ende um eine erste Achse (12) schwenkbar gelagert ist und an seinem anderen Ende mit dem Ventilschaft (14) des Gaswechselventils zusammenwirkt, wobei der andere Schlepphebel als Sekundärhebel an dem Primärhebel (1) um eine zu der ersten Achse (12) parallele zweite Achse (13) schwenkbar gelagert ist, und wobei im Bereich der ersten Achse (12) ein schaltbares Abstützelement (10) auf einen der Hebel einwirkt, weisen die Primärhebel (1) und der Sekundärhebel (2) eine gemeinsame Verriegelungsvorrichtung (15) auf, mit welcher sie zueinander ver- oder entriegelbar sind. Erfindungsgemäß befindet sich in einer Bohrung der Verriegelungsvorrichtung (15) in dem Primärhebel (1) ein Distanzring, durch welchen zwei Verriegelungskolben voneinander getrennt sind.

Description

Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei wahlweise auf ein Gaswechselventil einwirkenden Schlepphebeln, die mit zwei unterschiedlichen Nockenprofilen betätigbar sind, wobei einer der Schlepphebel als Primärhebel an einem Ende um eine erste Achse schwenkbar gelagert ist und an seinem anderen Ende mit dem Ventilschaft des Gaswechsel ventils zusammenwirkt, wobei in dem Primärhebel ein Rollenlenker mit einer drehbar gelagerten ersten Nockenrolle angeordnet ist, wobei der andere Schlepphebel als Sekundärhebel an dem Primärhebel um eine zu der ersten Achse parallele zweite Achse schwenkbar gelagert ist, wobei im Bereich der ersten Achse ein schaltbares Abstützelement auf einen der Hebel einwirkt und wobei der Primärhebel und der Sekundärhebel eine gemeinsame Verriegelungs vorrichtung aufweisen, mit welcher sie zueinander ver- oder entriegelbar sind, welche einen in fluchtenden Bohrungen des Primärhebels und des Sekundärhe bels verschiebbaren, an einer Stirnseite von einer Druckfeder und an der ande ren Stirnseite von einem Drucköl beaufschlagten Verriegelungskolben aufweist.

Hintergrund der Erfindung

Ein schaltbares Abstützelement, welches sich für den Einsatz an einem Schlepp hebel eines Ventiltriebes eignet, zeigt das DE-GM 93 19 435. Dieses Abstütz element ist auf unterschiedliche Ventilhübe schaltbar ausgelegt und besteht aus einem Innenelement und einem Außenelement, welche über Kolben mitein ander koppelbar sind. Im gekoppelten Zustand kann ein Nockenhub über einen Schlepphebel auf das Gaswechselventil übertragen werden. Eine Entkopplung durch Öldruck bzw. Federkraft bewirkt einen Leerhub des Außenelements, so daß das Gaswechselventil der Brennkraftmaschine bei Nockenhub nicht öffnet. Mit diesem Abstützelement lassen sich also zwei Betriebszustände schalten, nämlich "Hub ausführen" und "keinen Hub ausführen".

Aus der DE-OS 41 18 287 ist eine Ventilsteuereinrichtung bekannt, bei der die Schlepphebel jeweils aus zwei parallelen Armen oder Schenkeln bestehen. Der zweite Schlepphebel (Sekundärhebel) ist innerhalb des ersten Schlepphebels (Primärhebels) verschwenkbar angeordnet. Er kann sich in seinen Endstellungen mit oberen bzw. unteren Gabelarmabschnitten an der ortsfest ausgebildeten ersten Achse abstützen. In seiner wirksamen Stellung stützt sich der zweite Schlepphebel außerdem an dem schaltbaren Abstützelement ab. Infolge der Einwirkung des Nockens werden beide Hebel um die erste Achse verschwenkt. Wenn nun das Abstützelement von dem zweiten Hebel entfernt wird, ver schwenkt eine zwischen den beiden Hebeln angeordnete Feder den zweiten Hebel in seine unwirksame Stellung und der Nocken wirkt nur noch auf den ersten Hebel ein. Mit dieser Ventilsteuereinrichtung lassen sich also insgesamt zwei unterschiedliche, von dem Nocken erzeugte Ventilöffnungsverläufe ein stellen. Mit ihren beiden jeweils gabelförmigen Schlepphebeln und der da zwischen angeordneten Druckfeder besitzt diese Einrichtung jedoch eine aufwendige Konstruktion.

Aus der DE-OS 196 30 776 ist eine Ventilsteuereinrichtung der eingangs ge nannten Art bekannt. Sie ermöglicht eine variable Steuerung der Gaswechsel ventile in drei Stufen. Dort ist außer der Einstellung von zwei unterschiedlichen Ventilöffnungsverläufen auch das völlige Abschalten der Gaswechselventile möglich. Der Primärhebel und der Sekundärhebel weisen eine gemeinsame Verriegelungsvorrichtung auf, mit welcher sie zueinander ver- oder entriegelbar sind. Es ergeben sich dadurch bei verriegeltem Abstützelement zwei Schalt stellung mit unterschiedlichen Öffnungsverläufen des Gaswechselventils. Wenn das Abstützelement entriegelt ist, übt dieses selbst infolge der Nockeneinwir kung einen Hub aus, was zur Folge hat, daß der Ventilschaft nicht bewegt wird und das Gaswechselventil geschlossen bleibt.

Die Verriegelungsvorrichtung dieser Ventilsteuereinrichtung weist einen in fluchtenden Bohrungen des Primärhebels und des Sekundärhebels verschieb baren Kolben auf, welcher an einer Stirnseite von einer Druckfeder und an der anderen Stirnseite von einem Drucköl beaufschlagt ist. Steigt der Öldruck an, so wird der Kolben innerhalb der fluchtenden Bohrungen in den Sekundärhebel hineingeschoben und beide Hebel sind voneinander entriegelt. Bei abfallendem Öldruck bewirkt die Druckfeder die Verschiebung des Kolbens zum Primärhebel hin. Wenn dieser mit einer Teillänge die Trennfuge zwischen den Hebeln überschritten hat und sich in beiden fluchtenden Bohrungen befindet, ist der Verriegelungszustand der Hebel aneinander erreicht.

In der DE-OS 196 30 776 ist auch bereits erwähnt, daß es möglich sei, in der Verriegelungsvorrichtung in den fluchtenden Bohrungen der Hebel statt nur eines Kolbens mehrere solche Verriegelungskolben hintereinander anzuordnen. Beispielsweise könnten zwei Kolben so ausgelegt und angeordnet werden, daß sie sich bei abfallendem Öldruck in der Ebene der Trennfuge der Hebel stirnsei tig berühren, so daß die beiden Hebel bei reduziertem Öldruck entriegelt wären. Eine konstruktive Ausgestaltung der Verriegelungsvorrichtung nach einem solchen Vorschlag ist dieser Offenlegungsschrift jedoch nicht zu entneh men. Es dürfte auch schwierig sein, die Lage der aneinander anliegenden Stirnseiten der Kolben in der Trennfugeebene bei schwankenden Öldruckwerten während des Betriebes genau einzuhalten.

Zusammenfassung der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine zu schaffen, die bei variabler Steuerung der Gaswechselven tile in drei Stufen stets eine exakte Einhaltung der jeweiligen Schaltstellung gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rollenlenker sich bis in den Bereich der Verriegelungsvorrichtung hinein erstreckt und eine die fluchtenden Bohrungen des Primärhebels und des Sekundärhebels vervollständi gende Bohrung aufweist, wobei in der Bohrung des Primärhebels ein Distanz ring angordnet ist, durch welchen zwei in den Bohrungen befindliche Ver riegelungskolben voneinander getrennt sind.

Auf diese Weise ergibt sich eine Anordnung, bei welcher der Distanzring als Anschlagkörper für die Stirnseiten zweier aufeinander gerichteter Verriegelungs kolben wirkt, so daß eine eindeutige Stellung der von Druckfedern in der einen Richtung und von dem Drucköl in der anderen Richtung beaufschlagten Kolben sichergestellt ist.

Die Verriegelungsvorrichtung kann mit einem innerhalb des Primärhebels und dessen erster Achse verlaufenden Druckölkanal verbunden sein, wobei der Distanzring in der Bohrung des Primärhebels an der Einmündung des Druck ölkanals angeordnet ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht mit teilweisem Querschnitt durch die Hebel einer Ventilsteuereinrichtung;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Rollenlenker, den Primärhebel und das Abstützelement sowie die Ansicht anliegender Bauteile der Ventilsteuereinrichtung;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Primärhebel und den Sekundärhebel der Ventilsteuereinrichtung sowie die Ansicht anliegender Bauteile.

Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen

Eine erfindungsgemäße Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine besteht aus einem Primärhebel 1, einem Sekundärhebel 2, einem Rollenlenker 3, der ebenfalls als Hebel ausgebildet ist, einer ersten Nockenrolle 4, einer zweiten Nockenrolle 5 und einem an einer Nockenwelle ausgebildeten Nocken 6, der axial hintereinander ein kleines Nockenprofil 7 und ein großes Nocken profil 8 aufweist.

Der Primärhebel 1 ist mit einem Ende an einer Kolbenstange 9 eines schalt baren Abstützelementes 10 abgestützt. Dieses weist eine hydraulische Ventil spielausgleichsvorrichtung auf und befindet sich in einer Bohrung des Zylin derkopfes der Brennkraftmaschine. Die von dort ausfahrbare Kolbenstange 9 weist an ihrem freien Ende eine erste Achse 12 der Vorrichtung auf, um welche der Primärhebel 1 verschwenkt werden kann.

Der Rollenlenker 3 ist mit einem Ende innerhalb des Primärhebels 1 um eine zweite Achse 13 schwenkbar gelagert. Diese befindet sich an dem anderen Ende des Primärhebels 1, wo dieser auf einen Ventilschaft 14 einwirkt. Der Sekundärhebel 2 ist axial vor dem Primärhebel 1 angeordnet und um die zweite Achse 13 schwenkbar gelagert. Innerhalb des Rollenlenkers 3 ist die erste Nockenrolle 4 gelagert, während innerhalb des Sekundärhebels 2 die zweite Nockenrolle 5 gelagert ist. Der Nocken 6 ist so angeordnet, daß das große Nockenprofil 8 mit der ersten Nockenrolle 4 und das kleine Nockenprofil 7 mit der zweiten Nockenrolle 5 in Berührung kommen kann.

Dieses System besteht also aus drei Hebeln, dem Primärhebel 1, der auf den Ventilschaft 14 des zu betätigenden Motorventils wirkt, dem Rollenlenker 3, der im Primärhebel 1 gelagert ist und in dessen Durchbruch frei schwingen kann und dem Sekundärhebel 2, der auf der zweiten Achse 13, und zwar auf der Verlängerung der Rollenlenkerdrehachse, schwenkbar gelagert ist.

Der Drehpunkt des Primärhebels 1 stützt sich auf dem schaltbaren Abstützele ment 10 ab. Der Primärhebel 1 und das Abstützelement 10 sind durch die erste Achse 12 miteinander verbunden, die gleichzeitig auch als Drehachse des Primärhebels 1 dient. Durch diese Achse 12 wird Drucköl aus dem Zylinder kopf bzw. aus dem Abstützelement 10 durch den Primärhebel 1 zu einer Verriegelungsvorrichtung 15 gebracht.

Der Primärhebel 1 ist so ausgebildet, daß er die zweite Achse 13 aufnehmen kann, um die der Rollenlenker 3 sich verschwenken kann. Der Primärhebel 1, der Sekundärhebel 2 und der Rollenlenker 3 weisen die Verriegelungsvorrich tung 15 gemeinsam auf. Sie befindet sich also in allen drei Hebeln. In fluchten den, zu den Achsen 12 und 13 parallelen Bohrungen des Primärhebels 1, des Sekundärhebels 2 und des Rollenlenkers 3 sind Verriegelungskolben 19 axial verschiebbar angeordnet, auf welche Druckfedern 16 einwirken. Drucköl wird von dem Zylinderkopf durch einen in der Kolbenstange 9, der ersten Achse 12 und dem Primärhebel 1 verlaufenden Druckölkanal 17 zu der Verriegelungsvor richtung 15 geleitet.

An der Stelle, wo das Drucköl dem Primärhebel 1 zugeführt wird, ist ein Distanzring 11 eingepreßt, der die Form eines Segmentringes aufweist. Die Druckfedern 16 im Rollenlenker 3 und im Sekundärhebel 2 drücken die Ver riegelungskolben 19 gegen den Distanzring 11. In dieser öldrucklosen Stellung sind der Rollenlenker 3 und der Primärhebel 1 miteinander gekoppelt. Der Verriegelungskolben 19, welcher sich von dem Distanzring 11 aus auf der Seite des Sekundärhebels 2 befindet, wird durch einen im Sekundärhebel 2 angeord neten Stellkolben 20 innerhalb des Primärhebels 1 gehalten. Dadurch sind der Primärhebel 1 und der Sekundärhebel 2 entkoppelt.

Wird nun Drucköl in die Verriegelungsvorrichtung 15 geleitet, dann fährt der andere, im Rollenlenker 3 befindliche Verriegelungskolben 19 weiter in den Rollenlenker 3 hinein, so daß der Rollenlenker 3 von dem Primärhebel 1 entkoppelt wird. Gleichzeitig wird der erste, dem Sekundärhebel 2 benachbarte Verriegelungskolben 19 in den Bereich der Trennfuge zwischen dem Primärhe bel 1 und dem Sekundärhebel 2 verschoben, wonach diese Hebel miteinander gekoppelt sind. Der Primärhebel 1 kann auch als Tandemstößel ausgeführt sein, so daß er zwei Ventile gleichzeitig betätigt.

Folgende Zustände der Verriegelung lassen sich mit den Hebeln einstellen:

1. Das Abstützelement 10 ist verriegelt.
- a) Koppelung des Rollenlenkers 3 mit dem Primärhebel 1 und Entkoppe lung des Primärhebels 1 von dem Sekundärhebel 2:
  Das große Nockenprofil 8 wird auf den Ventilschaft 14 übertragen. Der entkoppelte Sekundärhebel 2 wird durch ein zwischen diesem Hebel und dem Zylinderkopf befindliches Rückstellelement gegen das kleine Nockenprofil 7 zurückgestellt. Dadurch bleibt die zweite Nockenrolle 5 des Sekundärhebels 2 in ständigem Kontakt mit dem Nocken 6.
- b) Entkoppelung des Rollenlenkers 3 von dem Primärhebel 1 und Koppe lung des Primärhebels 1 mit dem Sekundärhebel 2:
  Das kleine Nockenprofil 7 wird über den Sekundärhebel 2 auf den Primärhebel 1 und damit auf den Ventilschaft 14 des Motorventils übertragen. Der entkoppelte Rollenlenker 3 schwingt entsprechend dem großen Nockenprofil "leer" durch die Aussparung im Primärhe bel hindurch. Zur kontrollierten Bewegung dieses "Leerschwinges" befindet sich zwischen dem Rollenlenker 3 und dem Zylinderkopf ein Abstütz- und Rückstellelement 18.
2. Das Abstützelement 10 ist entriegelt.
Die Nockenprofile 7 und 8 bewirken einen Hub im Abstützelement 10, während das Motorventil mit dem Ventilschaft 14 geschlossen bleibt.
Für die Steuerung mehrerer Ventile kann das obige System mehrfach verwendet werden oder ein zusätzlicher Schlepphebel kann in demselben schaltbaren Abstützelement gelagert sein, das bereits das dreistufig schal tende System abstützt.

Bezugszeichenliste

1

Primärhebel

2

Sekundärhebel

3

Rollenlenker

4

erste Nockenrolle

5

zweite Nocken rolle

6

Nocken

7

kleines Nockenprofil

8

großes Nockenprofil

9

Kolbenstange

10

Abstützelement

11

Distanzring

12

erste Achse

13

zweite Achse

14

Ventilschaft

15

Verriegelungsvorrichtung

16

Druckfeder

17

Druckölkanal

18

Abstütz- und Rückstellelement

19

Verriegelungskolben

20

Stellkolben

Claims

1. Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit zwei wahlweise auf ein Gaswechselventil einwirkenden Schlepphebeln, die mit zwei unterschiedli chen Nockenprofilen (7, 8) betätigbar sind, wobei einer der Schlepphebel als Primärhebel (1) an einem Ende um eine erste Achse (12) schwenkbar gelagert ist und an seinem anderen Ende mit dem Ventilschaft (14) des Gaswechselven tils zusammenwirkt, wobei in dem Primärhebel (1) ein Rollenlenker (3) mit einer drehbar gelagerten ersten Nockenrolle (4) angeordnet ist, wobei der andere Schlepphebel als Sekundärhebel (2) an dem Primärhebel (1) um eine zu der ersten Achse (12) parallele zweite Achse (13) schwenkbar gelagert ist, wobei im Bereich der ersten Achse (12) ein schaltbares Abstützelement (10) auf einen der Hebel einwirkt, und wobei der Primärhebel (1) und der Sekundärhe bel (2) eine gemeinsame Verriegelungsvorrichtung (15) aufweisen, mit welcher sie zueinander ver- oder entriegelbar sind, welche einen in fluchtenden Bohrun gen des Primärhebels (1) und des Sekundärhebels (2) verschiebbaren, an einer Stirnseite von einer Druckfeder (16) und an der anderen Stirnseite von einem mit Drucköl beaufschlagten Verriegelungskolben (19) aufweist, dadurch gekenn zeichnet, daß der Rollenlenker (3) sich bis in den Bereich der Verriegelungsvor richtung (15) hinein erstreckt und eine die fluchtenden Bohrungen des Pri märhebels (1) und des Sekundärhebels (2) vervollständigende Bohrung aufweist, wobei in der Bohrung des Primärhebels (1) ein Distanzring (11) angeordnet ist, durch welchen zwei in den Bohrungen befindliche Verriegelungskolben (19) voneinander getrennt sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verriege lungsvorrichtung (15) mit einem innerhalb des Primärhebels (1) und dessen erster Achse (12) verlaufenden Druckölkanal (17) verbunden ist, wobei der Distanzring (11) in der Bohrung des Primärhebels (1) an der Einmündung des Druckölkanals (17) angeordnet ist.