Gebiet der Erfindung
[0001] Ventilsteuerung für Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit je Kolben- / Zylindereinheit
zumindest zwei Einlass- und/oder Auslassgaswechselventilen, die mittels Ventilschäften
in einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine geführt, in Schließrichtung
mittels Ventilfedern belastet und über eine gemeinsame Brücke mittels einer Betätigungseinrichtung
steuerbar sind.
Hintergrund der Erfindung
[0002] Eine derartige gattungsbildende Ventilsteuerung ist aus der
US- 6,883,492 B2 bekannt. Diese Ventilsteuerung weist eine Brücke auf, die über beide Ventilschaftenden
dadurch geführt ist, dass in der Brücke Ausnehmungen vorgesehen sind, in die die Ventilschaftenden
hineinragen. Die Brücke wird von einem Geberkolben einer hydraulischen Betätigungseinheit
gesteuert, wobei der Geberkolben ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement beinhaltet.
Dieses hydraulische Ventilspielausgleichselement ist in keiner Weise ausreichend,
um eine gleichmäßige Bewegung der Gaswechselventile sowohl in Schließ- als auch in
Öffnungsstellung sicherzustellen, da die Ventile über die Brücke und Ausnehmungen
in der Brücke, die die Ventilschäfte umschließen (siehe Figur 2), mehr oder weniger
starr geführt sind. Es ist insbesondere zu befürchten, dass die Gaswechselventile
nicht gleichzeitig sauber schließen.
[0003] Weiterhin ist eine Ventilsteuerung für Hubkolbenbrennkraftmaschinen bekannt,
US- 2006/0432 A1, die ebenfalls eine Brücke aufweist, die Ausnehmungen für die Ventilschäfte beinhaltet
und weiterhin eine Gleitfläche, die einen am Zylinderkopf befestigten Führungsstab
umschließt. Diese Patentanmeldung beschäftigt sich ausführlich mit einem Verschleißkörper,
der in die Brücke eingesetzt ist und mit einem Kipphebel einer Betätigungseinrichtung
in Wirkverbindung steht, der konventionell über eine Stößelstange und einen Schlepphebel
von einem Nocken einer Nockenwelle angetrieben ist. Auch diese Betätigung der Gaswechselventile
befriedigt nicht, auch wenn die Brücke geführt ist, da dadurch auch die Gaswechselventile
zwangsgeführt sind, so dass ebenfalls zu befürchten ist, dass sie nicht exakt und
gleichmäßig schließen.
Aufgabe der Erfindung
[0004] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Ventilsteuerung für Hubkolbenbrennkraftmaschinen
nach dem gattungsbildenden Stand der Technik dahingehend zu verbessern, dass eine
exakte Führung der Gaswechselventile gewährleistet ist, wobei auch Toleranzen und
Längenunterschiede der Schäfte berücksichtigt werden und diese damit eliminiert werden
sollen.
Zusammenfassung der Erfindung
[0005] Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass die Brücke über eine Gleitführung
parallel zur Bewegung der Gaswechselventile geführt ist, dass die Brücke zumindest
ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement (HVA) aufweist, das mit einem Gaswechselventil
in Wirkverbindung steht und dass eine Einrichtung vorgesehen ist, die ein Verdrehen
der Brücke um die Gleitführung verhindert. Durch diese Ausgestaltung wird zunächst
erreicht, dass die Brücke eine exakte Führung hat, dass aber weiterhin jedes Gaswechselventil
bzw. jeder Ventilschaft sich frei bewegen kann und die Gaswechselventile sauber schließen
können.
[0006] Ist auf dem dem hydraulischen Ventilspielausgleichselement entgegengesetzten Ende
der Brücke eine Einstellschraube für dieses Gaswechselventil vorgesehen, so erübrigt
sich das hydraulische Ventilspielausgleichselement in der Betätigungseinrichtung bzw.
im Geberkolben.
[0007] Es kann aber auch ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement, wie beansprucht,
in der Brücke vorhanden sein und ein weiteres in der Betätigungseinrichtung bzw. dem
Geberkolben.
[0008] Es ist weiterhin auch möglich, zwei hydraulische Ventilspielausgleichselemente in
die Brücke einzubauen, wobei jedes für ein Gaswechselventil vorgesehen ist. Dann erübrigt
sich ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement in der Betätigungsrichtung bzw.
im Geberkolben.
[0009] In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass am Zylinderkopf eine
Führungsstange befestigt ist, an der die Brücke über eine Gleitfläche geführt ist,
die vorzugsweise mittig auf der Verbindungslinie der Gaswechselventile angeordnet
ist.
[0010] Es ist auch möglich und wird deshalb alternativ vorgeschlagen, dass am Zylinderkopf
eine Führungsfläche vorgesehen ist, die mit einem Schaft an der Brücke als Gleitführung
ausgebildet ist und vorzugsweise wiederum mittig zwischen den Ventilschäften angeordnet
ist.
[0011] Dadurch wird erreicht, dass die Brücke entweder über die als Gleitzylinder ausgebildete
Gleitfläche an der Führungsstange geführt ist oder dass der Schaft an der Brücke in
einem Gleitzylinder als Führungsfläche im Zylinderkopf geführt ist.
[0012] In vorteilhafter Weise weist die Einrichtung gegen Verdrehen eine zweite am Zylinderkopf
befestigte Stange oder eine zweite Führungsfläche auf, an der die Brücke über eine
weitere Gleitfläche oder einen weiteren Schaft geführt ist.
[0013] Bei diesen Vorschlägen handelt es sich um exakte Führungen der Brücke gegen Verdrehung,
die allerdings einen gewissen Bauaufwand verursachen.
[0014] Es ist natürlich auch möglich, an der Brücke eine Ausnehmung vorzusehen, die den
Ventilschaft teilweise seitlich umgreift.
[0015] Alternativ vorgeschlagen wird als einfache Lösung, dass das mit dem Ventilschaft
in Wirkverbindung stehende Bauteil des hydraulischen Ventilspielausgleichselements
eine Öffnung aufweist, die den Ventilschaft umgreift. Diese Lösung ist sicherlich
sehr günstig, weil eine solche Ausnehmung bei der Herstellung des hydraulischen Ventilspielausgleichselements
direkt berücksichtigt werden kann.
[0016] Um ein Aufpumpen der Brücke auf der Führungsstange oder in der Führungsfläche im
Zylinderkopf zu verhindern, wird vorgeschlagen, dass am Ende der Gleitfläche oder
der Führungsfläche eine Öffnung vorgesehen ist, durch die Öl, Luft und dergleichen
entweichen kann.
[0017] Um in einfacher Weise eine Ölversorgung des oder der hydraulischen Ventilspielausgleichselemente
sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass die Führungsstange oder der Schaft eine
Versorgungsleitung aufweisen, die an den Ölkreislauf der Hubkolbenbrennkraftmaschine
angeschlossen und mit zumindest einem Kanal in der Brücke verbindbar ist, der zum
hydraulischen Ventilspielausgleichselement führt. In vorteilhafter Weise weist dabei
die Führungsstange oder der Schaft bzw. das oder die Enden des Kanals in der Brücke
erweiterte Mündungen auf, die dem Hub der Gaswechselventile angepasst sind, so dass
in allen Stellungen eine Versorgung des HVA-Elements mit Öl sichergestellt ist.
[0018] Wenn die Brücke, wie vorgeschlagen, aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere Leichtmetall,
hergestellt ist und ggf. noch Materialaussparungen oder Materialdurchbrüche aufweist,
so kann die bewegliche Masse der Brücke auf ein Minimum reduziert werden.
[0019] Eine besonders günstige und flexible Ventilsteuerung ergibt sich dann, wenn die Betätigungseinrichtung
als eine hydraulische Einheit ausgebildet ist, mit zumindest einem Pumpenkolben, der
mit zumindest einem Nocken einer von der Hubkolbenbrennkraftmaschine angetriebenen
Nockenwelle in Wirkverbindung steht, mit zumindest einem Geberkolben, der in einem
Gehäuse geführt und mit einer balligen Geberfläche mit der Brücke in Verbindung steht,
und mit einer elektrisch/elektronisch betätigten Steuereinrichtung, die den Zu- und
Abfluss des Hydraulikmediums zumindest zu dem (den) Geberkolben beherrscht. Dadurch
wird eine variable Ventilsteuerung erreicht, bei der sowohl die Hubkurven als auch
die Öffnungszeiten weitgehend beliebig variiert werden können.
[0020] Die Brücke weist in vorteilhafter Weise einen Stößel auf, der mit dem Geberkolben
in Wirkverbindung steht. Der Stößel kann dabei als Gleitführung für die Brücke ausgebildet
sein, der vorzugsweise in dem Zylinder des Geberkolbens am Gehäuse geführt ist. Zu
diesem Zweck kann der Zylinder bzw. das Gehäuse in Richtung Brücke verlängert werden,
so dass eine gute Führung gegeben ist.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0021] Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen
ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
- Figur 1:
- eine skizzierte Ansicht einer Ventilsteuerung mit einer eine hydraulische Einheit
bildenden Betätigungseinrichtung und mit einer Brücke,
- Figur 2:
- eine Seitenansicht einer Brücke,
- Figur 3:
- eine perspektivische Darstellung einer Brücke mit Schnitt durch eine Führungsstange
und
- Figur 4:
- eine Teilansicht eines Zylinderkopfes mit Gaswechselventilen, einer Brücke und einem
Gehäuse mit Geberkolben.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
[0022] In Figuren 1 bis 4 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein eine hydraulische
Einheit als Betätigungseinrichtung für die Gaswechselventile bezeichnet, die einen
Nocken 2, einen Pumpenkolben 3, eine Steuereinrichtung 4 mit verschiedenen Elementen,
und einen Geberkolben 5 aufweist. Der Geberkolben 5 ist, wie insbesondere in Figur
4 dargestellt, unter Zwischenschaltung einer Buchse 6 in einem Gehäuse 7 gelagert.
Das Gehäuse 7 ist, nicht näher dargestellt, an einem Zylinderkopf 8 befestigt, der
ebenfalls in Figur 4 teilweise dargestellt ist. An den Geberkolben 5 schließt sich
(siehe Figuren 1 und 4) ein Stößel 9 an, der an einer Brücke 10 befestigt ist. Der
Geberkolben 5 ist auf der dem Stößel 9 zugewandten Fläche ballig ausgeführt, so dass
Fluchtungsabweichungen ausgeglichen werden können.
[0023] Die Brücke 10 ist vorzugsweise T-förmig ausgebildet und weist eine Gleitfläche 11
auf, die als Kreiszylinder ausgebildet ist und eine Führungsstange 12 umschließt,
die nicht näher dargestellt, am Zylinderkopf 8 befestigt ist. Die Brücke 10 weist
zur Gewichtsreduzierung Materialdurchbrüche auf, die in den Figuren 1 bis 3 dargestellt
sind. Weiterhin ist am Ende der Gleitfläche 11 eine mit 13 bezeichnete Öffnung vorgesehen,
damit die Brücke 10 frei auf der Führungsstange 12 gleiten kann, ohne dass sich ein
Druck aus Öl und/oder Luft aufbauen kann. In die Brücke 10 sind, passend zu den Gaswechselventilen
hydraulische Ventilspielausgleichselemente 14 und 15 eingebaut, die einen bekannten
Aufbau haben und seit längerer Zeit von der Anmelderin in großen Stückzahlen gefertigt
werden. Das hydraulische Ventilspielausgleichselement 14 unterscheidet sich von dem
mit 15 Bezeichneten dadurch dass das Endstück eine Ausnehmung 16 aufweist, die einen
Ventilschaft eines Gaswechselventils umschließen kann und damit eine Verdrehsicherung
der Brücke um die Führungsstange 12 sicherstellt.
[0024] Wie in Figur 3 dargestellt, ist in der Führungsstange 12 eine Versorgungsleitung
vorgesehen, die nicht näher dargestellt, mit dem Ölkreislauf der Hubkolbenbrennkraftmaschine
verbunden ist. Die Versorgungsleitung weist zumindest eine Querbohrung auf, die mit
längs verlaufenden Mündungen versehen sind, an denen sich mit 18 bezeichnete Kanäle
in der Brücke 10 anschließen, die zu den hydraulischen Ventilspielausgleichselementen
14 und 15 führen und diese mit hydraulischer Druckflüssigkeit versorgen.
Bezugszeichenliste
[0025]
- 1
- hydraulische Einheit
- 2
- Nocken
- 3
- Pumpenkolben
- 4
- Steuereinrichtung
- 5
- Geberkolben
- 6
- Buchse
- 7
- Gehäuse
- 8
- Zylinderkopf
- 9
- Stößel
- 10
- Brücke
- 11
- Gleitfläche
- 12
- Führungsstange
- 13
- Öffnung
- 14
- hydraulisches Ventilspielausgleichselement
- 15
- hydraulisches Ventilspielausgleichselement
- 16
- Ausnehmung
- 17
- Versorgungsleitung
- 18
- Kanäle
1. Ventilsteuerung für Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit je Kolben- / Zylindereinheit
zumindest zwei Einlass- und/oder Auslassgaswechselventilen, die mittels Ventilschäften
in einem Zylinderkopf (8) der Hubkolbenbrennkraftmaschine geführt, in Schließrichtung
mittels Ventilfedern belastet und über ein gemeinsame Brücke (10) mittels einer Betätigungseinrichtung
steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (10) über eine Gleitführung parallel zur Bewegung der Gaswechselventile
geführt ist, dass die Brücke (10) zumindest ein hydraulisches Ventilspielausgleichselement
(14 oder 15) aufweist, das mit einem Gaswechselventil in Verbindung steht, und dass
eine Einrichtung vorgesehen ist, die ein Verdrehen der Brücke (10) um die Gleitführung
verhindert.
2. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylinderkopf (8) eine Führungsstange (12) befestigt ist, an der die Brücke (10)
über eine Gleitfläche (11) geführt ist.
3. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Zylinderkopf (8) eine Führungsfläche vorgesehen ist, die mit einem Schaft an der
Brücke (10) als Gleitführung ausgebildet ist.
4. Ventilsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Führungsstange (12) und die Gleitfläche (11) sowie die Führungsfläche und der Schaft
im Wesentlichen mittig auf der Verbindungslinie zwischen den Gaswechselventilen angeordnet
sind.
5. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung gegen Verdrehen eine zweite am Zylinderkopf (8) befestigte Stange
oder eine zweite Führungsfläche aufweist, an der die Brücke (10) über eine weitere
Gleitfläche oder einen weiteren Schaft geführt ist.
6. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung gegen Verdrehen zumindest eine Führungsfläche an der Kontaktfläche
der Brücke (10) und/oder des hydraulischen Ventilspielausgleichselements (14) aufweist,
die mit zumindest einem Ventilschaft in Wirkverbindung steht.
7. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitfläche (11) der Brücke (10) oder die Führungsfläche am Zylinderkopf (8)
einen Kreiszylinder aufweisen, an deren der Führungsstange (12) oder dem Schaft abgewandten
Ende eine Öffnung (13) angebracht ist.
8. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsstange (12) oder der Schaft eine Versorgungsleitung (17) aufweisen, die
an den Ölkreislauf der Hubkolbenbrennkraftmaschine angeschlossen und mit zumindest
einem Kanal (18) in der Brücke (10) verbindbar ist, der zum hydraulischen Ventilspielausgleichselement
führt.
9. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (10) aus einem Leichtbauwerkstoff, insbesondere Leichtmetall, hergestellt
und/oder Materialaussparungen und/oder Materialdurchbrüche aufweist.
10. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Betätigungseinrichtung als eine hydraulische Einheit (1) ausgebildet ist, mit
zumindest einem Pumpenkolben (3), der mit zumindest einem Nocken (2) einer von einer
Hubkolbenbrennkraftmaschine angetriebenen Nockenwelle in Wirkverbindung steht, mit
zumindest einem Geberkolben (5), der in einem Gehäuse (7) geführt und mit einer balligen
Geberfläche mit der Brücke (10) in Verbindung steht, und mit einer elektrisch/elektronisch
betätigten Steuereinrichtung (4), die den Zu- und Abfluss des Hydraulikmediums zumindest
zu dem (den) Geberkolben (5) beherrscht.
11. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Brücke (10) einen Stößel (9) aufweist, der mit dem Geberkolben (5) in Wirkverbindung
steht.
12. Ventilsteuerung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stößel (9) als Gleitführung für die Brücke (10) ausgebildet ist, der vorzugsweise
in dem Zylinder des Geberkolbens (5) am Gehäuse (7) geführt ist.