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Patent Searching and Data


Title:
VALVE DRIVE WITH ADDITIONAL LIFT IN THE CAM BASE CIRCLE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2012/123160
Kind Code:
A1
Abstract:
Proposed is a valve drive (1) of an internal combustion engine, having a rocker arm (2) which acts at one end on at least one gas exchange valve (3) and which is seated at the other end on a head (5) of a housing (6) of a support element (7) via a contact piece (4), which housing (6) runs in an axially movable manner in a receiving bore (8) of a cylinder head (9), wherein the rocker arm (2) is acted on by a cam (10), from the base circle (11) of which there projects in a fixed manner an additional cam piece (12) for generating an additional lift of the gas exchange valve (3), wherein a bore (14) extends from a base (13) of the housing (6) in the direction of the head, in the lower portion (15) of which bore there runs a pressure piston (16) which is axially movable relative to the housing (6) and via the lower face (17) of which the support element (7) is mounted on a base (18) of the receiving bore (8) of the cylinder head (9), wherein a high-pressure chamber (21) for hydraulic medium is formed between an upper face (19) of the pressure piston (16) and a ring part (20) which is situated above said upper face and which is fixed with respect to the housing, wherein to generate the additional lift, the high-pressure chamber (21) can be flooded with hydraulic medium such that the housing (6) is deployed relative to the pressure piston (16) and is supported on the hydraulic medium column which has accumulated in the high-pressure chamber (21), and wherein to deactivate the additional stroke, the hydraulic medium high pressure in the high-pressure chamber (21) can be discharged such that the housing (6) is retracted relative to the pressure piston (16).

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Inventors:
SCHNELL OLIVER (DE)
SAILER PETER (DE)
WITTER OLIVER (DE)
Application Number:
PCT/EP2012/051427
Publication Date:
September 20, 2012
Filing Date:
January 30, 2012
Export Citation:
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Assignee:
SCHAEFFLER TECHNOLOGIES AG (DE)
SCHNELL OLIVER (DE)
SAILER PETER (DE)
WITTER OLIVER (DE)
International Classes:
F01L1/24; F01L13/00
Domestic Patent References:
WO2006048101A12006-05-11
Foreign References:
US4509467A1985-04-09
US20060070593A12006-04-06
DE19930574A12001-01-04
US4867113A1989-09-19
EP0634564A11995-01-18
US4796573A1989-01-10
DE3003566A11981-08-06
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Claims:
Patentansprüche

Ventiltrieb (1 ) einer Brennkraftmaschine mit einem Schlepphebel (2), der einenends auf wenigstens ein Gaswechselventil (3) einwirkt und ande- renends über ein Kontaktstück (4) auf einem Kopf (5) eines Gehäuses (6) eines Abstützelements (7) sitzt, welches Gehäuse (6) axial beweglich in einer Aufnahmebohrung (8) eines Zylinderkopfes (9) verläuft, wobei der Schlepphebel (2) von einem Nocken (10) beaufschlagt ist, aus dessen Grundkreis (1 1 ) ein Zusatznockenstück (12) zur Darstellung eines Zusatzhubes des Gaswechselventils (3) fest ragt, wobei von einem Boden (13) des Gehäuse (6) eine Bohrung (14) in Kopfrichtung geht, in deren unterem Abschnitt (15) ein relativ gegenüber dem Gehäuse (6) axial beweglicher Druckkolben (16) verläuft, über dessen Unterstirn (17) das Abstützelement (7) auf einem Grund (18) der Aufnahmebohrung (8) des Zylinderkopfes (9) gelagert ist, wobei zwischen einer Oberstirn (19) des Druckkolbens (16) und einem darüber liegenden, gehäusefesten Ringteil (20) ein Hochdruckraum (21 ) für Hydraulikmittel gebildet ist, wobei zur Darstellung des Zusatzhubes der Hochdruckraum (21 ) derartig mit Hydraulikmittel flutbar ist, dass das Gehäuse (6) gegenüber dem Druckkolben (16) ausfährt und sich auf der im Hochdruckraum (21 ) akkumulierten Hydraulikmittelsäule abstützt und wobei zur Deaktivierung des Zusatzhubs der Hochdruck an Hydraulikmittel im Hochdruckraum (21 ) so absteuerbar ist, dass das Gehäuse (6) gegenüber dem Druckkolben (16) einfährt.

Ventiltrieb nach Anspruch 1 , wobei das Ringteil (20) ein zwangsweise über einen Sperrschieber (22) in Hochdruckraumrichtung offenbares Rückschlagventil (23) hat, wobei zwischen dem Druckkolben und dem Ringteil eine Druckfeder (34) eingespannt ist, wobei axial oberhalb vom Ringteil (20) ein Vorratsraum (24) zur Zuführung des Hydraulikmittels in den Hochdruckraum (21 ) liegt, wobei zur Darstellung des Zusatzhubes der Sperrschieber (22) vom Rückschlagventil (23) außer Kontakt bringbar ist, so dass sich das Gehäuse (6) in seinem ausgefahrenen Zustand über die Hydraulikmittelsäule im Hochdruckraum (21 ) abstützt und wobei zur Deaktivierung des Zusatzhubes das Rückschlagventil (23) über den Sperrschieber (22) so offenbar ist, so dass das Gehäuse (6) gegenüber dem Druckkolben (16), bei kollabiertem Hochdruckraum (21 ), einen Leerhub vollzieht.

Ventiltrieb nach Anspruch 2, wobei der Sperrschieber (22) in wenigstens eine Verfahrrichtung hydraulisch beaufschlagt ist.

Ventiltrieb nach Anspruch 3, wobei der Sperrschieber (22) im Vorratsraum (24) verläuft und als in der Bohrung (14) des Gehäuses (6) geführter Kolben vorliegt, der in Rückschlagventilrichtung über die Kraft eines Druckfedermittels (25) beaufschlagt ist, dass sich zumindest mittelbar an einem kopfseitigen Grund (26) der Bohrung (14) des Gehäuses (6) abstützt.

5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, wobei der Sperrschieber (22) für den Rückschlagventilkontakt einen zentrisch abstehende Nase (27) hat.

6. Ventiltrieb nach Anspruch 4, wobei das Gehäuse (6) wenigstens einen Durchläse (28) für das Hydraulikmittel in den Vorratsraum (24) besitzt, welcher Durchläse (28) mit einer an die Aufnahmebohrung (8) des Zylinderkopfes (9) geführten Druckleitung (29) für das Hydraulikmittel kommuniziert, wobei zur Deaktivierung des Sperrschiebers (22) [Zusatzhub] der Vorratsraum (24) derartig mit einem Hochdruck an Hydraulikmittel aus der Druckleitung (29) versorgbar ist, dass der Sperrschieber (22) entgegen der Kraft seines Druckfedermittels (25) außer Kontakt vom Rückschlagventil (23) ist, so dass das Abstützelement (7) nach Art eines hydraulischen Spielausgleichselement arbeitet und wobei zur Aktivierung des Sperrschiebers (22) [deaktivierter Zusatzhub] der Hochdruck an Hydraulikmittel aus der Druckleitung (29) reduziert ist, so dass der Sperrschieber (22) über die Kraft seines Druckfedermittels (25) das Rückschlagventil (23) öffnet.

7. Ventiltrieb nach Anspruch 1 , wobei der Kopf (5) des Gehäuses (6) eine Kalotte (30) hat, in welcher ein vom Schlepphebel (2) ausgehender sphärischer Kopf als das Kontaktstück (4) gelagert ist.

8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, wobei das als sphärische Kopf ausgebildete Kontaktstück (4) Bestandteil einer durch den Schlepphebel (2) geführten Spieleinstellschraube (31 ) ist.

Ventiltrieb nach Anspruch 1 , wobei, zur Darstellung des Kopfes (5) des Gehäuses (6), Letztgenanntes eine kugelähnliche Auswölbung (32) hat, auf welcher das in einer Unterseite des Schlepphebels (2) verlaufende, als Kalotte vorliegende Kontaktstück (4) gelagert ist.

10. Ventiltrieb nach Anspruch 9, wobei der Kopf (5) des Gehäuses (6) Be standteil eines fest mit dem Gehäuse (6) verbundenen, separaten Zylin derstücks (32) ist.

1 1.Ventiltrieb nach Anspruch 1 , wobei durch den Kopf (5) des Gehäuses (6) eine Entlüftungsöffnung (33) führt.

Description:
Ventiltrieb mit Zusatzhub im Nockengrundkreis

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit einem auf wenigstens ein Gaswechselventil einwirkenden Nockenfolger, der von einem Nocken beaufschlagt ist, aus dessen Grundkreis ein wahlweise aktivierbares Zusatznockenstück zur Darstellung eines Zusatzhubes des Gaswechselventils ragt.

Aus der DE 30 03 566 A1 geht ein Ventiltrieb hervor, dessen Nockenwelle eine axial in dieser verschiebliche Steuerwelle beinhaltet. Aus dem Grundkreis eines in Fig. 1 dargestellten Nockens der Nockenwelle ragt ein Zusatznocken heraus. Dieser ist in einer Tasche des Nockens radial ausfahrbar aufgenommen. Für einen Zusatzhub am Auslassventil kann die Steuerwelle so axial verlagert werden, dass ein dieser immanenter Radialbund den Zusatznocken aus- fährt.

Von Nachteil bei der vorgenannten Vorrichtung ist der immense Bauaufwand, der zu hohen Kosten führt. Die Nockenwelle muss hohl gefertigt und mit der zusätzlichen Steuerwelle versehen werden. Eine aufwändige externe Betäti- gungsvorrichtung erweist sich als notwendig. Außerdem muss sichergestellt sein, dass der Zusatznocken während hoher Nockenwellendrehzahlen nicht verloren geht.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Ventiltrieb mit Zusatzhub im No- ckengrundkreis wie vorgenannt zu schaffen, jedoch ohne die aufgeführten Nachteile. Insbesondere soll es möglich sein, ohne aufwändige Änderungen an bestehenden Ventiltriebs- und Zylinderkopfkonzepten, den Zusatzhub im Nockengrundkreis zur Realisierung einer Dekompression oder einer internen Abgasrückführung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass als Nockenfolger ein Schlepphebel vorgesehen ist, der einenends auf das wenigstens eine Gaswechselventil einwirkt und anderenends über ein Kontaktstück auf einem Kopf eines Gehäuses eines Abstützelements sitzt, welches Gehäuse axial beweglich in einer Aufnahmebohrung eines Zylinderkopfes verläuft, wobei von einem Boden des Gehäuse eine Bohrung in Kopfrichtung geht, in deren unterem Abschnitt ein relativ gegenüber dem Gehäuse axial beweglicher Druckkolben ver- läuft, über dessen Unterstirn das Abstützelement auf einem Grund der Aufnahmebohrung des Zylinderkopfes gelagert ist, wobei zwischen einer Oberstirn des Druckkolbens und einem darüber liegenden, gehäusefesten Ringteil ein Hochdruckraum für Hydraulikmittel gebildet ist, wobei zur Darstellung des Zusatzhubes der Hochdruckraum derartig mit Hydraulikmittel flutbar ist, dass das Gehäuse gegenüber dem Druckkolben ausfährt und sich auf der im Hochdruckraum akkumulierten Hydraulikmittelsäule abstützt und wobei zur Deaktivierung des Zusatzhubs der Hochdruck an Hydraulikmittel im Hochdruckraum so absteuerbar ist, dass das Gehäuse gegenüber dem Druckkolben einfährt. Somit liegt ein Ventiltrieb, insbesondere zur Dekompression oder zur Abgasrückführung, ohne die vorgenannten Nachteile vor. Bevorzugt soll eine Applikation auslassventilseitig erfolgen, wobei auch ein Einsatz auf einer Einlassventilseite denkbar und vorgesehen ist. Bspw. ist es bei den heutzutage verwendeten Start-Stopp-Einrichtungen an Brennkraftmaschinen notwendig, dass Letzt- genannte nach einer Stopphase ausreichend schnell und widerstandsarm hochdrehen. Hierfür erweist sich eine Dekompression im Verdichtungstakt am Auslassventil als sinnvoll. Ebenfalls ist es möglich, durch ein zusätzliches Öffnen des Auslassventils im Saugtakt, Restgas in den Brennraum einzubringen (interne Abgasrückführung (AGR)), was verbrennungsmotorische Vorteile wie eine Absenkung der Brenntemperatur bringt und somit zu einer Reduzierung der Stickoxyde führt. Ggf. kann mit der vorgeschlagenen Vorrichtung auch Restgas in den Ansaugtrakt gedrückt werden. Besonders sinnvoll ist eine Verwendung des erfindungsgemäßen Ventiltriebs bei einer qualitätsgesteuerten Brennkraftmaschine, jedoch nicht ausschließlich.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung soll der Hochdruckraum über ein von hydraulischen Spielausgleichern her bekanntes Rückschlagventil in Richtung zu einem darüber liegenden Vorratsraum verschlossen sein. Zwar ist ein zwangsweises Öffnen des Rückschlagventils zur Deaktivierung des Zusatzhubes, unter Darstellung eines Leerhubes für das Gehäuse des Abstützelements, auch durch einen Schieber denkbar, der bspw. extern elektromagnetisch beaufschlagt ist. Jedoch ist es bevorzugt vorgesehen, im Vorratsraum einen über Hydraulikmitteldruck vom Rückschlagventil wegbewegbaren (oder zustellbaren) Sperrschieber zu schaffen, welcher in der Bohrung des Gehäuses geführt und über Druckfederkraft, bei reduziertem Hydraulikmitteldruck, das Rückschlagventil zwangsweise öffnet, so dass der Hochdruckraum quasi kollabiert und die Zusatzhubfunktion somit deaktiviert ist, wodurch es zu einem os- zillierenden Leerhub am Gehäuse relativ zum Druckkolben kommt.

Zur einfachen Flutung des Vorratsraums des Gehäuses des Abstützelements hat dieses vorschlagsgemäß wenigstens einen als Bohrung vorliegenden Durchläse, der aus einer im Zylinderkopf geführten Druckölleitung gespeist ist. Als Druckölleitung kann bspw. diejenige Leitung verwendet werden, die bei bis dato verwendeten Zylinderköpfen zur Versorgung der hydraulischen Abstützelemente vorgesehen war.

Weitere zweckmäßige Fortbildungen der Erfindung betreffen eine Ausbildung eines Kopfbereichs des Gehäuses. So kann gemäß einer Variante der Kopfbereich eine Kalotte aufweisen, in welche ein sphärischer Kopf eines Kontaktstücks des Schlepphebels eingreift. Das Kontaktstück kann einteilig vom Schlepphebel ausgehen oder bspw. Bestandteil einer Spieleinstellschraube sein.

Alternativ zum Vorgenannten ist es vorgesehen, den Kopf selbst halbkugelähnlich darzustellen, so dass der Schlepphebel mit einer Kalotte verschwenkbe- weglich aufliegt. In diesem, aber auch im vorgenannten Fall, kann der Kopf auch Bestandteil eines separaten Zylinderstücks sein, dass bspw. über eine Verpressung / Verschweißung mit dem Gehäuse fest verbunden ist.

Schließlich ist es vorgeschlagen, im Kopfbereich zumindest eine Entlüftungsöffnung aus dem Vorratsraum vorzusehen. Somit kann unerwünscht im Ab- Stützelement akkumulierte Luft entweichen. Gleichzeitig erfolgt eine gute Schmierung des Lagerbereichs zum Schlepphebel.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung erklärt. Es zeigen:

• Fig. 1 eine Gesamtansicht des Ventiltriebs;

• Fig. 2 eine erste Variante des Abstützelements des Ventiltriebs mit Sperrschieber und

• Fig. 3 eine zweite Variante des Abstützelements des Ventiltriebs mit Sperrschieber.

Dargestellt ist in Fig. 1 ein Ventiltrieb 1 einer Brennkraftmaschine. Der Ventil- trieb 1 hat einen Schlepphebel 2, der einenends auf ein Gaswechselventil 3 einwirkt und anderenends über ein hier als Spieleinstellschraube 31 ausgebildetes Kontaktstück 4 auf einem mit einer Kalotte 30 versehenen Kopf 5 (s. a. Fig. 3) eines Gehäuses 6 eines Abstützelements 7 sitzt. Das Gehäuse 6 verläuft axial beweglich in einer Aufnahmebohrung 8 eines Zylinderkopfes 9. Zu erkennen ist des Weiteren, dass der Schlepphebel 2 von einem Nocken 10 beaufschlagt ist, aus dessen Grundkreis 1 1 ein Zusatznockenstück 12 zur Darstellung eines Zusatzhubes des Gaswechselventils 3 ragt. Von einem Boden 13 des Gehäuses 6 geht eine gestufte Bohrung 14 in Kopfrichtung. In einem unteren Abschnitt 15 der Bohrung 14 verläuft ein relativ gegenüber dem Gehäuse 6 axial beweglicher Druckkolben 16, zwischen dessen Außenmantel und der Bohrung 14 ein Leckspalt für Hydraulikmittel gebildet ist. Der Druckkolben 16 ist über dessen Unterstirn 17 auf einem Grund 18 der Auf- nahmebohrung 8 des Zylinderkopfes 9 dauerhaft gelagert.

Zwischen einer Oberstirn 19 des Druckkolbens 16 und einem darüber liegenden, gehäusefesten Ringteil 20 ist ein Hochdruckraum 21 für Hydraulikmittel gebildet. Das Ringteil 20 hat ein als Kugelventil ausgebildetes Rückschlagventil 23, dass sich in den Hochdruckraum 21 öffnet. In Letzterem verläuft eine zwischen dem Ringteil 20 und dem Druckkolben 16 eingespannte Druckfeder 34.

Das Rückschlagventil 23 ist zwangsweise über einen Sperrschieber 22 in Hochdruckraumrichtung zu öffnen. Der Sperrschieber 22 verläuft in einem über dem Ringteil 20 gebildeten Vorratsraum 24 und liegt als in der Bohrung 14 des Gehäuses 6 geführter Kolben vor. In Richtung zum Rückschlagventil 23 ist der Sperrschieber 22 über die Kraft eines Druckfedermittels 25 beaufschlagt. Dieses stützt sich an einem kopfseitigen Grund 26 der Bohrung 14 des Gehäuses 6 ab.

Der vorgenannte Vorratsraum 24 dient zur Zuführung des Hydraulikmittels in den Hochdruckraum 21 . Dabei ist, zur Darstellung des Zusatzhubes des Gaswechselventils während eines Nockengrundkreisdurchlaufs 1 1 , der Sperrschieber 22 durch Flutung des Vorratsraums 24 über eine im Zylinderkopf 9 liegende Druckleitung 29 vom Rückschlagventil 23 außer Kontakt bringbar, so dass sich das Gehäuse 6 in seinem ausgefahrenen Zustand, bei geschlossenem Rückschlagventil 23, über die Hydraulikmittelsäule im Hochdruckraum 21 abstützt.

Zur Deaktivierung des Zusatzhubes wird der anstehende Hydraulikmitteldruck soweit reduziert, dass der kolbenartige Sperrschieber 22 über die Kraft seines Druckfedermittels 25 das Rückschlagventil 23 mittels seiner Nase 27 öffnet. Dabei kollabiert sozusagen der Hochdruckraum 21 und das Gehäuse 6 vollzieht gegenüber dem Druckkolben 16 einen Leerhub.

Aus Fig. 2 ist noch eine alternative Gestaltung des Kopfes 5 des Gehäuses 6 entnehmbar. Dabei ist der Kopf 5 Bestandteil eines fest mit dem Gehäuse 6 verbundenen, separaten Zylinderstücks 32 und weist eine kugelähnliche Auswölbung auf. Somit liegt das Gegenstück im Schlepphebel 2 als Kalotte vor (nicht gezeigt). In Figur 2 sind noch zwei Entlüftungsöffnungen 33 im Kopf 5 eingezeichnet. Über diese kann die im Vorratsraum 24 unerwünscht angehäufte Luft ins Freie entweichen. Auch erfolgt hierüber eine Schmierung der kopfseitigen Lagerstel- le.

Liste der Bezugszahlen ) Ventiltrieb

) Schlepphebel

) Gaswechselventil

) Kontaktstück

) Kopf

) Gehäuse

) Abstützelement

) Aufnahmebohrung

) Zylinderkopf

0) Nocken

1 ) Grundkreis

2) Zusatznockenstück

3) Boden

4) Bohrung Gehäuse

5) Abschnitt

6) Druckkolben

7) Unterstirn

8) Grund

9) Oberstirn

0) Ringteil

1 ) Hochdruckraum

2) Sperrschieber

3) Rückschlagventil

4) Vorratsraum

5) Druckfedermittel

6) Grund

7) Nase

8) Durchlass

9) Druckleitung

0) Kalotte )Spieleinstellschraube) Auswölbung

) Entlüftungsöffnung) Druckfeder