GASWECHSELVENTILBETäTIGUWGSVORRICHTUNG MIT EINSTELLBAREM FEDERKRAFT

Die Erfindung betrifft eine Gaswechselventilbetätigungs- vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es sind bereits Gaswechselventilbetätigungsvorrichtungen bekannt, die eine Federeinheit und eine Bremseinheit aufweisen. Die Federeinheit ist dazu vorgesehen, ein Ventil zu schließen und geschlossen zu halten, bis es durch eine Nockenwelle wieder geöffnet wird.

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Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Bremseinheit mit einer verbesserten Bremsleistung bereitzustellen. Die Aufgabe wird jeweils gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche, wobei weitere Ausgestaltungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Die Erfindung geht aus von einer Gaswechselventilbetätigungs- vorrichtung mit einer Federeinheit und einer Bremseinheit.

Es wird vorgeschlagen, dass die Bremseinheit eine Einheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, eine Federkraft der Federeinheit einzustellen. Unter „einzustellen" soll insbesondere ein Absenken und/oder Erhöhen der Federkraft der Federeinheit, und zwar vorzugsweise in einem geschlossenen Zustand

eines Gaswechselventils verstanden werden. Unter „vorgesehen" soll insbesondere speziell ausgelegt, ausgestattet und/oder programmiert verstanden werden. Ferner soll unter einer „Bremseinheit" insbesondere eine Einheit verstanden werden, die die durch eine gezielte Gaswechselventilsteuerung auftretenden Energieverluste zur Erzielung einer Bremsleistung nutzt .

Durch eine entsprechende erfindungsgemäße Ausgestaltung kann die Federkraft der Federeinheit eingestellt und insbesondere in einem Bremsbetrieb erhöht werden, so dass bei hohen Drücken in einem Abgassystem das Gaswechselventil sicher geschlossen gehalten werden kann. Druckreduzierungen bzw. Druckbegrenzungen im Abgassystem können vermieden werden und es kann eine hohe Bremsleistung unter Einhaltung von vorteilhaften Grenzwerten, wie sie außerhalb eines Bremsbetriebs gelten, erzielt werden. Unter „Grenzwerten" sollen insbesondere Grenzwerte der Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung wie Düsenkuppentemperatur, Ventilkräfte, Hertzsche Pressungen und/oder Ventilaufsetzgeschwindigkeiten verstanden werden.

Die Einstellung der Federkraft der Federeinheit kann mittels verschiedener Mechanismen, insbesondere mittels dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Aktuatoren erfolgen, wobei bei einer Ausführung mittels eines hydraulischen Aktuators eine konstruktiv besonders einfache Lösung erreicht werden kann. Vorzugsweise dient die Federeinheit als Rückstelleinheit des hydraulischen Aktuators, wodurch zusätzliche Bauteile, Bauraum, Gewicht und Montageaufwand eingespart werden können.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Einheit einen Druckverstärker umfasst, der dazu vorgesehen ist, einen Betriebsmitteldruck in der Einheit zu verstärken, wodurch gewünschte

Betriebsmitteldrücke in der Einheit, insbesondere in dem hyd ^¬ raulischen Aktuator, einfach erreicht werden können.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Einheit eine Nachfördereinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, Betriebsmittel nachzuführen, wodurch vorteilhaft eine Leckage kontinuierlich kompensiert werden kann. Die Nachfördereinheit kann von einer separaten Einheit oder vorteilhaft zumindest teilweise einstückig mit dem Druckverstärker ausgebildet sein, wodurch zusätzliche Bauteile, Bauraum, Gewicht und Montageaufwand eingespart werden können.

Ferner wird vorgeschlagen, dass die Einheit ein Anschlagmittel, das dazu vorgesehen ist, einen Einstellweg der Einheit zu begrenzen, und/oder ein überdruckventil umfasst, das dazu vorgesehen ist, einen Betriebsmitteldruck in der Einheit zu begrenzen. Insbesondere kann durch entsprechende Mittel ein definierter Einstellbereich einfach erreicht werden.

Vorzugsweise umfasst die Einheit ein Rückschlagventil, das in einem Betriebsmittelzulaufkanal der Einheit angeordnet ist, welches weitere Möglichkeiten zur Einstellung der Einheit eröffnet .

Ist die Einheit dazu vorgesehen, mehr als zwei Federeinstellungen einzustellen, können exakte Einstellungen erreicht und unnötige Belastungen vermieden werden.

Vorzugsweise ist die Einheit dazu vorgesehen, die Federkraft der Federeinheit abhängig von wenigstens einem Betriebsparameter einzustellen, und zwar insbesondere abhängig von einem Betriebsparameter, der durch eine Brennkraftmaschinendrehzahl und/oder einen Brennkraftmaschinenöldruck gebildet ist. Durch

eine entsprechende Ausgestaltung kann eine vorteilhaft auf die Betriebsparameter angepasste Einstellung erreicht werden.

Weiter wird vorgeschlagen, dass die Federeinheit wenigstens zwei Federmittel umfasst, wodurch eine erhöhte Einstellmöglichkeit erreicht werden kann.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass eine Federkraft wenigstens eines Federmittels unabhängig von der Einheit ist. Dadurch können weitere Einstellmöglichkeiten für die Federeinheit erreicht werden.

Ferner weist die Bremseinheit vorzugsweise wenigstens ein Schaltmittel auf, das zur Aktivierung der Einheit vorgesehen ist. Dadurch kann vorteilhaft für wenigstens einen Bremsbetrieb die Federkraft der Federeinheit gezielt verstellt werden, wobei „für" insbesondere vor und/oder während einem Bremsbetrieb bedeutet, so dass zumindest in einem Bremsbetrieb eine andere Federkraft der Federeinheit vorliegt wie außerhalb des Bremsbetriebs. Dadurch kann eine geringere Belastung insbesondere der Einheit und/oder der Federeinheit erreicht werden.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Gaswechselventilbetätigungsvorrichtung eine Ventilspielaus- gleichseinheit . Es ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Ventilspielausgleichseinheit als hydraulische Einheit ausgebildet ist. Unter einer „hydraulischen Ventilspielausgleichseinheit" soll eine Einheit verstanden werden, die insbesondere eine Kolben- und eine Zylindereinheit aufweist und die vorzugsweise selbst regelnd ausgebildet ist. Dadurch kann ein Ventilspiel einfach vermieden werden.

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 Gaswechselventilvorrichtung außerhalb eines Bremsbetriebs,

Fig. 2 die Gaswechselventilvorrichtung während des Bremsbetriebs und

Fig. 3 Federkennlinien über einem Ventilhub.

Figur 1 zeigt einen Ausschnitt einer Gaswechselventilbetä- tigungsvorrichtung außerhalb eines Bremsbetriebs. Die Gas- wechselventilbetätigungsvorrichtung umfasst eine Federeinheit 10 mit einem von einer Schraubendruckfeder gebildeten Federmittel 20 und eine Bremseinheit 11. Die Bremseinheit 11 umfasst eine Steuereinheit 26, eine Nockenfolgereinheit 27 sowie eine Einheit 12, die dazu vorgesehen ist, eine Federkraft der Federeinheit 10 und zwar des Federmittels 20 einzustellen.

Die Einheit 12 umfasst einen hydraulischen Aktuator 13, der über einen Druckverstärker 14 mit Betriebsmittel versorgt wird. Der Druckverstärker ist einstückig mit einer Nachför- dereinheit 15 ausgebildet, die bei einer Leckage Betriebsmittel nachführt.

Der hydraulische Aktuator 13 umfasst einen, in einem Zylinderkopf einer Brennkraftmaschine angeordneten Aktuatorkolben 23, dessen Einstellweg durch ein Anschlagmittel 16 begrenzt

ist. Die Begrenzung eines Betriebsmitteldrucks in einem Betriebsmitteldruckraum 24 des hydraulischen Aktuators 13 er ^¬ folgt durch ein überdruckventil 17.

Die Bremseinheit 11 weist ein Schaltmittel 22 auf, das in ei ^¬ nem Bremsbetrieb die Einheit 12 aktiviert, d. h. der Betriebsmitteldruckraum 24 wird mit einem Betriebsmittel ge ^¬ füllt und der Aktuatorkolben 23 fährt gegen die Federkraft der Federeinheit 10 aus, wodurch die Federkraft der Federeinheit 10 auf ein Gaswechselventil 25 erhöht wird.

Das Federmittel 20 ist mit einem ersten Ende am Aktuatorkolben 23 abgestützt. Mit einem zweiten Ende ist das Federmittel 20 an einem Federteller abgestützt, der an einem Schaft 28 des Gaswechselventils 25 befestigt ist.

Wird in einem Bremsbetrieb das Gaswechselventil 25 durch eine Nockenfolgereinheit 27 der Bremseinheit 11 geöffnet, wird der Aktuatorkolben 23 aufgrund des Kräftegleichgewichts zwischen der Federkraft der Federeinheit 10 und des Betriebsmitteldrucks des hydraulischen Aktuators 13 eingefahren, bis der Aktuatorkolben 23 komplett eingefahren ist. Ab diesem Zeitpunkt steigt die Federkraft der Federeinheit 10 an. Eine sich ergebende Federkennlinie B ist in Figur 3 dargestellt. Im Vergleich dazu ist in Figur 3 eine Federkennlinie A der Federeinheit 10 außerhalb des Bremsbetriebs dargestellt.

Weiter kann die Einheit 12 ein Rückschlagventil 18 umfassen, das in einem Betriebsmittelzulaufkanal 19 der Einheit 12 angeordnet ist und verhindert, dass Betriebsmittel in Richtung des Schaltmittels 22 zurückströmt. Hierdurch entsteht eine parallel zur Federkennlinie A verschobene Federkennlinie R (Figur 3) .

Durch unterschiedliche Betriebsmitteldrücke im Betriebsmitteldruckraum 24 kann die Einheit 12 mehr als zwei Federeinstellungen der Federeinheit 10 einstellen. Der Einstellweg des Aktuatorkolbens 23 ist durch den Betriebsmitteldruck gegeben und führt zu unterschiedlichen, nicht näher dargestellten Federkennlinien der Federeinheit 10.

Die Einheit 12 stellt die Federkraft des Federmittels 20 abhängig von einem Betriebsparameter ein. Dieser Betriebsparameter wird durch einen Brennkraftmaschinenöldruck gebildet. Der Betriebsmitteldruck des hydraulischen Aktuators 13 wird über diesen Betriebsparameter eingestellt. Alternativ können auch andere, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Betriebsparameter verwendet werden, wie insbesondere ein durch eine Brennkraftmaschinendrehzahl gebildeter Betriebsparameter.

Die Federeinheit 10 besteht aus einem Federmittel 20, dessen Federkraft über die Einheit 12 eingestellt wird. Alternativ kann die Federeinheit 10 auch zwei Federmittel 20, 21 umfassen, wobei dann vorgesehen ist, dass eine Federkraft des Federmittels 21 unabhängig von der Einheit 12 ist, wie dies in Figur 1 angedeutet ist.

Zwischen der Nockenfolgereinheit 27 und dem Gaswechselventil 25 ist eine konventionelle hydraulische Ventilspielaus- gleichseinheit 29 mit einer nicht näher dargestellten Kolben- und Zylindereinheit angeordnet, die ein Ventilspiel des Gaswechselventils 25 selbst regelnd ausgleicht.

Ist der Bremsbetrieb beendet, wird der Betriebsmitteldruck abgebaut und die Federeinheit 10, die als Rückstelleinheit dient, stellt den Aktuatorkolben 23 in seine Ausgangstellung zurück.