Vorrichtung zum Ausserbetriebsetzen eines Brennkraftmaschinenhubventils

Abstract

 Das Widerlager eines Schwinghebels (6) wird durch einen längsverschiebbaren Lagerbolzen (8) gebildet, der mittels eines Sperrbolzens (13) blockiert werden kann. Bei blockiertem Lagerbolzen wird der Hub des Nockens (7) auf das Hubventil (1) übertragen, bei entriegeltem Lagerbolzen wird dieser anstelle des Hubventiles betätigt. Der Lagerbolzen sowie der Sperrbolzen sind in einem Gehäuseeinsatz gelagert, der seinerseits unter Abstützung auf einem Spielausgleichselement (11) im Zylinderkopf (5) gelagert ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Außerbetriebsetzen eines von einem Nocken über einen Schwinghebel betätigten Hubventiles einer Brennkraftmaschine, mit einem ein Widerlager für den Schwinghebel bildenden Lagerbolzen, der gegen ein Federelement längsverschiebbar angeordnet ist, sowie mit einem Sperrbolzen zum Blockieren des Lagerbolzens.

[0002] Eine Vorrichtung dieser Art ist für einen Kipphebel in der DE 32 39 941 A1 gezeigt. Vom Grundsatzgedanken her ist eine derartige Vorrichtung, mit der individuell ein einzelnes Hubventil einer Brennkraftmaschine stillgesetzt werden kann, überzeugend, jedoch sind weitere Verbesserungen wünschenswert, die aufzuzeigen sich die vorliegende Erfindung zur Aufgabe gestellt hat. Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß der Lagerbolzen sowie der Sperrbolzen in einem Gehäuseeinsatz gelagert sind, der seinerseits unter Abstützung auf einem Spielausgleichselement im Zylinderkopf der Brennkraftmaschine gelagert ist. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen der Erfindung sind im abhängigen Patentanspruch aufgelistet.

[0003] Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Außerbetriebsetzen eines Brennkraftmaschinen-Hubventiles ist insbesondere durch ein Spielausgleichselement, bevorzugt durch ein handelsübliches hydraulisches Spielausgleichselement gekennzeichnet. Aufwendige Einstellarbeiten bzw. Nachstellarbeiten für das gewünschte Ventilspiel sind soweit nicht mehr erforderlich. Selbstverständlich sind derartige Spielausgleichselemente seit langem Stand der Technik, jedoch schlägt die Erfindung eine besonders günstige Anordnung vor. Demnach ist sowohl der das Widerlager für den Schwinghebel bildende Lagerbolzen als auch dessen Sperrbolzen in einem Gehäuseeinsatz gelagert, welcher sich seinerseits über das hydraulische Spielausgleichselement am Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf abstützt. Aufgrund dieser Anordnung sind für die Einbindung eines Spielausgleichselementes in einen Ventiltrieb nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 keine zusätzlichen aufwendigen Führungselemente erforderlich. Dies sowie weitere Vorteile der Erfindung und ggf. erfindungswesentliche Merkmale geht auch aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles der Erfindung hervor.

[0004] In der einzigen Figur ist ein Teil-Querschnitt durch einen Brennkraftmaschinen-Zylinderkopf im Ventiltriebsbereich gezeigt. Mit der Bezugsziffer 1 ist ein Hubventil bezeichnet, das wie üblich mit seiner Ventilführung 2 sowie einer Ventilfeder 3 und einem Federteller 4 im Zylinderkopf 5 der Brennkraftmaschine gelagert ist. Ebenfalls wie üblich wirkt auf den Schaft des Hubventiles ein Schwinghebel 6 ein, der hier als Rollen-Schwinghebel ausgebildet ist und der seinerseits von einem Nocken 7 betätigt wird.

[0005] Mit seinem dem Schaft des Hubventiles 1 gegenüberliegenden Ende stützt sich der Schwinghebel 6 auf einem Lagerbolzen 8 ab. Dieser Lagerbolzen 8 ist gemäß Pfeilrichtung 9 längsverschiebbar in einem Gehäuseeinsatz 10 geführt, der ebenfalls gemäß Pfeilrichtung 9 geringfügig längsverschiebbar im Zylinderkopf 5 gelagert ist. Dabei stützt sich der Gehäuseeinsatz 10 auf einem in seiner Gesamtheit mit 11 bezeichneten Spielausgleichselement ab, das ebenfalls im Zylinderkopf gelagert ist, und zwar in einem Sackloch 12. Das hydraulische Spielausgleichselement 11 ist ein gängiges, dem Fachmann bekanntes Bauelement und wird daher in seinem Aufbau und seiner Funktion nicht näher erläutert.

[0006] Ebenfalls im Gehäuseeinsatz 10 gelagert ist ein Sperrbolzen 13. Dieser Sperrbolzen 13 ist in einer Querbohrung 14 im Gehäuseeinsatz 10 gemäß Pfeilrichtung 15 längsverschiebbar geführt und kann somit neben der gezeigten Position, in der sich der Sperrbolzen abseits des Lagerbolzens 8 in einem Seitenraum 16 befindet, auch eine Position unterhalb des Lagerbolzens 8 einnehmen, wie dies für die Kontur des Sperrbolzens 13 lediglich strichliert dargestellt ist. Befindet sich dabei der Sperrbolzen 13 in der letztgenannten Position, d. h. linksseitig in der Querbohrung 14 unterhalb des Lagerbolzens 8, so wird bei einer Drehbewegung des Nockens 7 um seine Nockenachse 7' das Hubventil 1 wie üblich betätigt, d. h. gemäß Pfeilrichtung 17 geöffnet, da durch den Sperrbolzen 13 eine Verschiebebewegung des Lagerbolzens 8 gemäß Pfeilrichtung 9 ausgeschlossen ist. Befindet sich hingegen der Sperrbolzen 13 - wie dargestellt - vollständig innerhalb des Seitenraumes 16, so wird bei einer Rotation des Nockens 7 um seine Nockenachse 7' anstelle des Hubventiles 1 der Lagerbolzen 8 gemäß Pfeilrichtung 9 nach unten bewegt, so daß hierbei das Hubventil 1 geschlossen bleibt. Wälzt schließlich der Nocken wieder mit seiner Grundkreisphase auf dem Schwinghebel 6 ab, so wird der Lagerbolzen 8 durch die Druckfeder 18, die zwischen dem Lagerbolzen 8 sowie dem Gehäuseeinsatz 10 eingespannt ist, in die gezeigte Position zurückgefahren, so daß stets der Schwinghebel 6 mit seiner Rolle 6' am Nocken 7 anliegt. Eine wesentliche Voraussetzung für den zuletzt geschilderten Bewegungsablauf ist es dabei selbstverständlich, daß die Druckfeder 18 zwischen dem Lagerbolzen 8 sowie dem Gehäuseeinsatz 10 eine geringere Federkraft oder eine andere progressive Federkennlinie aufweist, als die Ventilfeder 3.

[0007] Wie bereits erwähnt, wird die in einem modernen Ventiltrieb erforderliche Funktion des Ventilspielausgleichs von einem Spielausgleichselement 11 übernommen, auf dem sich der Gehäuseeinsatz 10 im Zylinderkopf 5 abstützt. Durch geringfügige Längsverschiebung des Gehäuseeinsatzes 10 gemäß Pfeilrichtung 9 wird dabei selbsttätig - wie bekannt - das jeweils erforderliche Ventilspiel eingehalten. Im Rahmen dieser geringfügigen Verschiebebewegungen des Gehäuseeinsatzes 10 können jedoch auch geringfügige Relativbewegungen zwischen dem Lagerbolzen 8 sowie dem Gehäuseeinsatz 10 auftreten. Befindet sich dabei der Sperrbolzen 13 im Seitenraum 16, so kann im Rahmen dieser geringfügigen Relativbewegungen der Lagerbolzen 8 geringfügig in die Querbohrung 14 hineingeschoben werden. Um trotz dieses geringfügigen Überstandes des Lagerbolzens 8 gegenüber der Querbohrung 14 weiterhin ein Blockieren des Lagerbolzens 8 zu ermöglichen, d. h. um trotz dieses Überstandes weiterhin den Sperrbolzen 13 gemäß Pfeilrichtung 15 nach links unterhalb des Lagerbolzens 8 verschieben zu können, ist die Stirnfläche 19 des Lagerbolzens 8 derart gegenüber der Bewegungsrichtung 15 des Sperrbolzens 13 geneigt, daß die lichte Weite w zwischen der Stirnfläche 19 sowie der gegenüberliegenden Gehäuseeinsatz-Wand 20 von der linken, dem Seitenraum 16 abgewandten Kante des Lagerbolzens 8 bzw. der Querbohrung 14 zur rechten, dem Seitenraum zugewandten Längskante des Lagerbolzens 8 bzw. zum Seitenraum 16 hin zunimmt. Da ferner, wie gezeigt, die Stirnkanten 21 des Lagerbolzens 13 ebenfalls abgeschrägt sind, kann auch dann, wenn der Lagerbolzen 8 mit seiner Stirnfläche 19 aufgrund geringfügiger Verschiebungen des Gehäuseeinsatzes 10 im Zylinderkopf 5 geringfügig in die Querbohrung 14 hineinragt, der Sperrbolzen 13 stets sicher und zuverlässig aus der gezeigten Position heraus nach links unter den Lagerbolzen 8 geschoben werden, um diesen zu blockieren. Selbstverständlich werden durch diese Gestaltung auch Bauteiltoleranzen sowie Fertigungstoleranzen vollständig ausgeglichen.

[0008] Indem der Sperrbolzen 13 quer zum Lagerbolzen 8 über dessen gesamte Stirnfläche 19 verschiebbar ist, indem also somit bei blockiertem Lagerbolzen 8 sich dieser mit seiner im wesentlichen gesamten Stirnfläche 19 auf dem Sperrbolzen 13 abstützt, ist die mechanische Beanspruchung der betreffenden Bauteile soweit als möglich minimiert bzw. zumindest optimiert.

[0009] Betätigt bzw. bewegt wird der Sperrbolzen 13 auf hydraulischem Wege, in seine Ruhelage - in dieser Ruhelage liegt der becherförmige Sperrbolzen vollständig innerhalb des Seitenraumes 16 an einem Ruheanschlag an, der durch einen Stift 22 gebildet wird - zurückbewegt wird dieser Sperrbolzen 13 durch eine Zugfeder 23. Diese Zugfeder 23 ist im wesentlichen innerhalb des becherförmigen Sperrbolzens 13 angeordnet und einerseits an dessen Boden sowie andererseits am Stift 22 eingehängt. Soll somit der Sperrbolzen 13 aus der gezeigten Position heraus gemäß Pfeilrichtung 15 nach links verschoben werden, so wird der Becher-Innenraum mit geeignetem hydraulischen Druck beaufschlagt. Aufgrund der beschriebenen Abschrägung der Stirnfläche 19 sowie der Stirnkanten 21 kann dann der Sperrbolzen 13 vollständig unter den Lagerbolzen 8 gleiten und somit eine Verschiebung desselben gemäß Pfeilrichtung 9 verhindern. Wie bereits eingangs geschildert, wird dann bei einer Verdrehung des Nockens 7 das Hubventil 1 entsprechend dem Nockenhub betätigt. Wird hingegen der auf den Sperrbolzen 13 einwirkende Hydraulikdruck zurückgenommen, so gleitet dieser Sperrbolzen 13 aufgrund der Kraftwirkung der Zugfeder 23 wieder in seine Ruhelage und gelangt vollständig in den Seitenraum 16, der, wie bereits geschildert, durch den Stift 22 begrenzt wird. Wie ebenfalls bereits geschildert, wird dann bei einer Rotation des Nockens 7 der Nockenhub vollständig oder zumindest im wesentlichen vom Lagerbolzen 8 gemäß Pfeilrichtung 9 ausgeführt, das Hubventil 1 bleibt dabei vollständig oder zumindest im wesentlichen geschlossen. Ein geringfügiger Hub des Hubventiles 1 kann jedoch auch dann erwünscht sein und sich dadurch ergeben, daß der mögliche Verschiebeweg des Lagerbolzens 8 für eine vollständige Umsetzung des Hubes des Nockens 7 nicht ausreicht. Befindet sich dann wiederum der Sperrbolzen 13 in der gezeigten Position, so wird ein Großteil des Nockenhubes - wie geschildert - vom Lagerbolzen 8 ausgeübt, jedoch wird dieser über die Progression der Feder 18 so weit abgebremst und kann dabei sogar angehalten werden, so daß ein danach noch verbleibender Resthub des Nockens 7 dann auf das Hubventil 1 übertragen wird. Selbstverständlich kann der Lagerbolzen 8 bei Verschiebung durch den Nocken auch mit seiner Stirnfläche 19 nach einem gewissen anteiligen Nockenhub auf der gegenüberliegenden Gehäuseeinsatz-Wand 20 zum Anliegen kommen, jedoch ist dem Abbremsen durch die Federprogression der Vorzug zu geben, da ein Anliegen einen Ruck und Geräusch erzeugen würde. Durch geeignete Auswahl der Dimensionen läßt sich somit für das Hubventil 1 ein vollständiger oder auch nur ein teilweiser - bevorzugt äußerst geringer - Ventilhub erzielen. Durch entsprechende Abstimmung zwischen der Federkraft der Druckfeder 18 sowie der Federkraft der Ventilfeder 3 kann dieser Bewegungsablauf auch umgedreht werden, d. h. zuerst wird das Hubventil 1 geringfügig geöffnet und erst anschließend daran wird der Lagerbolzen 8 gemäß Pfeilrichtung 9 verschoben - jedoch stets nur dann, wenn sich der Sperrbolzen 13 außerhalb der Bewegungsrichtung des Lagerbolzens 8 im Seitenraum 16 befindet .

[0010] Um eine Drehbewegung des Lagerbolzens 8 um seine Längsachse zu verhindern und um somit sicherzustellen, daß die Stirnfläche 19 unter allen Umständen in der beschriebenen Neigungsposition verbleibt, ist im Gehäuseeinsatz 10 ein Querstift 24 gelagert, der den Lagerbolzen 8 in einer Längsnut 25 zumindest teilweise durchdringt. Die Längsnut 25 ist dabei erforderlich, um eine Verschiebebewegung des Lagerbolzens 8 gemäß Pfeilrichtung 9 zu ermöglichen. In einer vorteilhaften Funktionsvereinigung stellt der Querstift 24 gleichzeitig einen Endanschlag für den Lagerbolzen 8 innerhalb des Gehäuseeinsatzes 10 dar, so daß der Gehäuseeinsatz 10 inklusive Lagerbolzen 8 und Sperrbolzen 13 als Vormontageeinheit komplettiert in den Zylinderkopf 5 eingebaut werden kann und sich dabei selbsttätig ein spielfreier Ventiltrieb einstellt. Dabei wird diese Vormontageeinheit, die selbstverständlich auch die Druckfeder 18 sowie die Zugfeder 23 an die weiteren im Zusammenhang mit dem Gehäuseeinsatz 10 beschriebenen Elemente enthält, durch den exzentrischen Absatz 26 im Sackloch 12 und somit auch im Zylinderkopf 5 zentriert. Zur Bearbeitungsvereinfachung ist der oberhalb des Absatzes 26 liegende, im wesentlichen dem Sperrbolzen 13 in der Querbohrung 14 aufnehmende Bereich des Gehäuseeinsatzes 10 kreiszylindrisch ausgebildet. Ferner weist der Gehäuseeinsatz 10 einen bei nicht aktivem Spielausgleichselement 11 wirksam werdenden Anschlag 27 auf, auf dem sich gleichzeitig die Druckfeder 18 abstützt. Der Abstand zwischen dem Anschlag 27 sowie dem darunterliegenden Absatz im Zyinderkopf 5 stellt den Arbeitsbereich des Spielausgleichselementes 11 dar.

[0011] Nicht näher dargestellt ist ein Hydraulikkanal, der das für eine Bewegung des Sperrbolzens 13 erforderliche Hydraulikmedium in den Innenraum dieses becherförmigen Sperrbolzens 13 fördert. Dabei kann dieser Hydraulikdruck gezielt mittels eines geeigneten Steuerventiles angelegt werden, es ist aber eine quasi selbsttätige Regelung in Abhängigkeit von der Drehzahl der Brennkraftmaschine und dem damit nahezu proportional ansteigenden Schmieröldruck möglich, wenn als den Sperrbolzen 13 betätigendes Hydraulikmedium das Schmieröl der Brennkraftmaschine verwendet wird. Da die beschriebene Vorrichtung bevorzugt an Brennkraftmaschinen zum Einsatz kommen soll, die mehrere Einlaß-Hubventile je Zylinder aufweisen, wobei zumindest eines dieser Einlaß-Hubventile außer Betrieb gesetzt werden können soll, entspricht der oben beschriebene selbsttätige Ansteuerungsmechanismus über den Öldruck der Brennkraftmaschine exakt den dann vorliegenden Steuerungsanforderungen. Bei niedrigen Brennkraftmaschinen-Drehzahlen soll nämlich lediglich eines der bevorzugt beiden Einlaßventile geöffnet werden, somit wird bei niedrigem Öldruck das zweite Einlaß-Hubventil, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist, nicht geöffnet. Bei höheren Brennkraftmaschinen-Drehzahl hingegen sollen beide Einlaßventile geöffnet werden, dann liegt aber auch ein höherer Öldruck an, der - wie beschrieben - den Sperrbolzen 13 gegen die Kraft der Zugfeder 23 aus dem Seitenraum 16 herausbewegt und somit den Lagerbolzen 8 blockiert. Dann aber wird auch dieses Einlaß-Hubventil, das mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung versehen ist, bei Rotation des Nockens 7 durch den Nockenhub geöffnet. Selbstverständlich kann der Schaltvorgang, d. h. das Verschieben des Sperrbolzens 13 unter den Lagerbolzen 8 nur lastfrei, d. h. in der entsprechenden Grundkreisphase des Nockens 7 erfolgen. Darauf hingewiesen werden soll ferner, daß eine Vielzahl von Details insbesondere konstruktiver Art durchaus abweichend vom gezeigten Ausführungsbeispiel gestaltet sein kann, ohne den Inhalt der Patentansprüche zu verlassen.

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Außerbetriebsetzen eines von einem Nocken (7) über einen Schwinghebel (6) betätigten Hubventiles (1) einer Brennkraftmaschine, mit einem ein Widerlager für den Schwinghebel (6) bildenden Lagerbolzen (8), der gegen ein Federelement (18) längsverschiebbar angeordnet ist, sowie mit einem Sperrbolzen (13) zum Blockieren des Lagerbolzens (8),
dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerbolzen (8) sowie der Sperrbolzen (13) in einem Gehäuseeinsatz (10) gelagert sind, der seinerseits unter Abstützung auf einem Spielausgleichselement (11) im Zylinderkopf (5) der Brennkraftmaschine gelagert ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zumindest eines der folgenden Merkmale:

- der Sperrbolzen (13) ist im wesentlichen quer zum Lagerbolzen (8) sowie über dessen gesamte Stirnfläche (19) verschiebbar

- die Stirnfläche (19) des Lagerbolzens (8) ist derart gegenüber der Bewegungsrichtung (15) des sich bei nicht blockiertem Lagerbolzen in einem Seitenraum (16) befindenden Sperrbolzens (13) geneigt, daß die lichte Weite (w) zwischen Stirnfläche (19) und gegenüberliegender Gehäuseeinsatz-Wand (20) von der dem Seitenraum (16) abgewandten Längskante des Lagerbolzens zu der dem Seitenraum (16) zugewandten Längskante hin zunimmt

- ein den Lagerbolzen (8) in einer Längsnut (25) durchdringender, im Gehäuseeinsatz (10) gelagerter Querstift (24) verhindert ein Verdrehen des Lagerbolzens (8) um seine Längsachse

- der becherförmige Sperrbolzen (13) wird durch eine Zugfeder (23), die in einem einen Ruheanschlag für den Sperrbolzen bildenden Stift (22) eingehängt ist, im Seitenraum (16) gehalten, und ist für einen Blockiervorgang gegen diese Zugfeder (23) hydraulisch verschiebbar.

Zeichnung