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Title:
VALVE CONTROL ON A RECIPROCATING PISTON ENGINE (VVST)
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/014537
Kind Code:
A1
Abstract:
A reciprocating piston engine with adjustable valve control has one poppet valve per cylinder which is actuated by a cam using a rocker, the stroke length of which may be adjusted, whereby the lever ratio of the rocker may be altered by displacing the bearing axis thereof, according to a corresponding geometry, using a described simple mechanical device driven by a servo.

Inventors:
HEIER CHRISTIAN (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/008776
Publication Date:
February 20, 2003
Filing Date:
August 06, 2002
Export Citation:
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Assignee:
HEIER CHRISTIAN (DE)
International Classes:
F01L13/00; (IPC1-7): F01L13/00
Domestic Patent References:
WO1995008051A11995-03-23
Foreign References:
US5572962A1996-11-12
US4841799A1989-06-27
US3157166A1964-11-17
DE19509604A11996-09-19
Attorney, Agent or Firm:
GRÜNECKER, KINKELDEY, STOCKMAIR & SCHWANHÄUSSER (München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Ventiltrieb einer Hubkolbenmaschine mit wenigstens einem Kolben und einem Zylin der, wobei dem Zylinder Einlassund Auslassöffnungen mit entsprechenden Venti len (1) zugeordnet sind, wenigstens einer Nockenwelle (2), deren Nocken (2a) über einen wenigstens einem Ventil (3) zugeordneten Hebel (3) auf wenigstens ein Ventil (1) wirkt und einem auf den Hebel (3) wirkenden Mittel zur Einstellung unterschiedlicher Ventilhü be, dadurch gekennzeichnet, dass durch das Mittel die Längen der wirksamen Hebelarme des Hebels (3) verän derbar sind.
2. Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (3) als zweiarmiger Kipphebel ausgeführt ist und dass die Kippachse (K) des Hebels (3) in Richtung seiner Längsachse (H) verschiebbar ist.
3. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel an einem Gelenkarm gelagert ist, welcher um eine zur Kippachse (K) parallele Lagerachse verschwenkbar an einem Gehäuse befestigt ist. (Nicht dargestellt).
4. Ventiltrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kippachse (K) als Zahnrad (5) ausgebildet ist, das mit einem verzahnten Segment (4) auf der Oberflä che des Hebels (3) zusammenwirkt und das in der Richtung der Längsachse (H) des Hebels beweglich ist.
5. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Zahnrad (5) an einem Gelenkarm (8) gelagert ist, welcher um eine zur Kippachse (K) parallele La gerachse (A) verschwenkbar an einem Gehäuse (12) befestigt ist.
6. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Zahnrad (5) über zwei Stützzahnräder (11) kämmend an einer Zahnstange (13) abstützt, welche an einem Gehäuse (12) befestigt ist.
7. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hebel (3) ein Mit tel (9) zugeordnet ist, das eine Verschiebung des Hebels (3) in seiner Längsrichtung verhindert.
8. Ventiltrieb nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9) eine ortsfest angeordnete mit dem Zahnrad (5) kämmende Verzahnung aufweist.
9. Ventiltrieb nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel (9) an dem Hebel (3) seitlich anliegend diesen führt.
10. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hebel (3) ein Mit tel zugeordnet ist, das eine Verschiebung des Hebels (3) in Richtung der Kippachse (K) verhindert.
11. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Zahnrad (5) und/oder den Stützzahnrädern (11) ein Mittel (16) zugeordnet ist, das eine Verschie bung derselben in Richtung ihrer Längsachse verhindert.
12. Ventiltrieb nach Anspruch 10 und/oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die bei den vorgenannten Mittel durch wenigstens eine ebene Führungsfläche (14) gebildet sind, an welcher der Hebel (3) seitlich und/oder die Zahnräder (5,11) mit ihrer jewei ligen Stirnseite anliegen.
13. Ventiltrieb nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsfläche (14) ein Langloch (15) aufweist, welches von wenigstens einer der Zahnradachsen der Zahnräder (5,11) durchragt ist.
14. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hebel (3) mit End abschnitten (3a, 3b) ausgebildet ist, wobei ein Endabschnitt (3b) dem Nocken (2a) und der andere Endabschnitt (3a) dem Ventil (1) zugeordnet ist.
15. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verzahnte Seg ment (4) des Hebels (3) auf der Oberfläche zwischen den beiden Endabschnitten (3a, 3b) angeordnet ist.
16. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das verzahnte Seg ment (4) sich über den ventilaufliegenden Endabschnitt (3a) erstreckt.
17. Ventiltrieb nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Spannvorrichtung (6) den Hebel (3) in Richtung auf den Nocken (2a) spannt.
18. Ventiltrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (6) verstellbar an dem Gehäuse (12) befestigt ist.
19. Ventiltrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (6) durch eine Blattfeder ausgebildet ist, welche den Hebel (3) entweder gedrückt oder gezogen auf dem Nocken (2a) hält.
20. Ventiltrieb nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannvorrichtung (6) durch eine Schraubenfeder ausgebildet ist, welche den Hebel (3) entweder ge drückt oder gezogen auf dem Nocken (2a) hält.
21. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Nocken (2a) über eine Rolle (3c) auf den Hebel einwirkt.
22. Ventiltrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hebel (3) no ckenendseitig wenigstens eine Rolle (3c) zugeordnet ist, deren Achse (7) exzent risch gelagert ist.
23. Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hebel (3) ventil endseitig ein Exzenter (3d) zugeordnet ist.
Description:
Ventilsteuerung einer Hubkolbenmaschine (WSt) Die vorliegende Erfindung betrifft einen Ventiltrieb mit den oberbegrifflichen Merkmalen von Anspruch 1.

Als Hubkolbenmaschinen werden Arbeits-oder Kraftmaschinen zusammengefasst, die einen Arbeitsraum aufweisen, deren Volumen sich periodisch ändert. Die Änderung er- folgt durch einen Kolben der sich im Zylinder längs der Zylinderachse periodisch hin und her bewegt. Unter die Gattungshubkolbenmaschine fallen Kolbenmotoren, Hubkolben- pumpen und Kolbenverdichter. Die Gemeinsamkeit der Ausführungsformen ist, dass die Veränderung des Arbeitsraumes an eine Drehbewegung einer Welle gekoppelt ist.

Um den Arbeitsraum mit einem gasförmigen Medium zu füllen, welches zur Zündung gebracht, gepumpt oder verdichtet werden soll, sind dem Zylinder Einlass-und Auslass- ventile zugeordnet. Die Menge des zuströmenden Mediums kann durch eine Steuerung des Ventilhubes bestimmt werden.

Zur Steuerung des Ventilhubs von Hubkolbenmaschinen, insbesondere von Kolbenmo- toren, sind unterschiedliche Lösungsvorschläge erarbeitet worden. Es gibt Ausführungs- formen die den Ventilhub elektromagnetisch, pneumatisch oder hydraulisch sowie me- chanisch steuern. Im gattungsbildenden Stand der Technik wird der Ventilhub elektro- mechanisch gesteuert. Der aus der DE 195 09 604 bekannte Kolbenmotor als Ausfüh- rungsbeispiel einer Hubkolbenmaschine umfasst zur Steuerung des Ventilhubs bzw. zur Steuerung der einströmenden Gemischmenge zwei Schwinghebel, wobei ein erster Schwinghebel mit einer Nockenwelle zusammenwirkt und ein zweiter Schwinghebel an einem Ende fest gelagert ist und das andere Ende mit dem Ventil zusammenwirkt. Der zweite Schwinghebel weist eine Rolle auf, mit der der erste Schwinghebel zusammen- wirkt. Der erste Schwinghebel wird von einer Exzenterwelle geführt. Der um eine Achse rotierende Nocken lenkt dabei den ersten Schwinghebel in einer bestimmbaren Weise aus, wobei diese Auslenkung über die Rolle auf den zweiten Schwinghebel übertragen wird. Dieser zweite Schwinghebel überträgt wiederum die Auslenkbewegung auf das Ventil. Entsprechend der Position des Exzenters verändert sich auch die Lage des ers- ten Schwinghebels, so dass nunmehr bei einer Drehbewegung der Nockenwelle ein anderer Ventilhub zustande kommt. Die Position des Exzenters wird von einem pro- zessgesteuerten E-Motor bestimmt. Da eine Änderung der Position sehr schnell erfolgt und auch vom Motorkennfeld abhängig ist, wird der E-Motor von einem Prozessor ange- steuert.

Bei dem vorerwähnten Stand der Technik ist eine erhebliche Anzahl von Bauteilen er- forderlich, um eine verstellbare Ventilsteuerung zu erreichen.

Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Hubkolbenmaschine mit variabler Ventilsteuerung zu schaffen, die wesentlich einfacher und daher kostengünsti- ger aufgebaut ist.

Zur Lösung des obigen Problems wird mit der vorliegenden Erfindung ein Ventiltrieb für eine Hubkolbenmaschine mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgeschlagen. Dieser unterscheidet sich gegenüber dem gattungsbildenden Stand der Technik dadurch, dass nur ein Hebel pro Ventil vorhanden ist, dessen wirksame Hebelarme in ihrer Länge ver- änderbar sind.

Während im Stand der Technik die Nockenwelle über einen verstellbaren Zwischenhe- bel auf einen Schlepphebel wirkt, kann bei dem erfindungsgemäßen Lösungsvorschlag die Nockenwelle unmittelbar auf den Hebel einwirken. Durch Veränderung der wirksa- men Länge der Hebelarme wird eine Veränderung des Ventilhubs erreicht. Die wirksa- me Hebellänge im Sinne der Erfindung ist der Abstand zwischen dem Auflager des He- bels und dem Kraftangriffspunkt beispielsweise der Nockenwelle einerseits und einem Ventilschaft andererseits. Der erfindungsgemäße Lösungsvorschlag kann verschiedent- lich ausgestaltet sein.

Bei einem normalen Kipphebel, d. h. einem zweiarmigen Hebel, dessen einer Arm auf das Ventil wirkt und dessen anderer Arm an der Nockenwelle unmittelbar oder unter Zwischenlage von Stößeln anliegt, kann der Anlagepunkt des Ventils und/oder der Punkt des Einwirkens der Nockenwelle an einem der Hebelarme verändert werden. So kann beispielsweise der Angriffspunkt eines zwischen dem Kipphebel und der Nocken- welle angeordneten Stößels translatorisch gegenüber einem Arm des Kipphebels ver- schoben werden. Ebenso gut kann der gesamte Kipphebel sowohl relativ zur Nocken- welle als auch relativ zu dem Ventil verschoben werden, was den weiteren Vorteil auf- weist, dass an beiden Seiten eines zweiarmigen Hebels eine Veränderung der wirksa- men Hebelarmlänge bewirkt wird.

Der Kipphebel kann beispielsweise über einen Gelenkarm gelagert werden, dieser ist mit seinem einen Ende gelenkig an dem Kipphebel angeschlossen und mit seinem an- deren Ende gelenkig an einem Lager an einem Gehäuse. Durch Verschwenken des Gelenkarms gegenüber dem Lager erfolgt gleichzeitig eine Verschwenkbewegung des Kipphebels, sodass danach die Nockenwelle einerseits und das Ventil andererseits mit veränderten wirksamen Hebellängen gegenüber dem Schwenkgelenk des Kipphebels an diesem anliegen.

Bei einer alternativen Ausgestaltung ist ein Hebel vorhanden, dessen Kippachse allein in Richtung der Längsachse des Hebels verschieblich ist. Durch die Verschiebung der Kippachse verändern sich wiederum die jeweils anliegenden wirksamen Hebelarmlän- gen.

Vorzugsweise ist der Hebel mit zwei Endabschnitten ausgebildet, wobei ein Endab- schnitt einen Nocken der Nockenwelle und der andere Endabschnitt dem Ventil zuge- ordnet ist.

Vorzugsweise ist die Oberfläche des Hebels mit einem verzahnten Segment versehen und wirkt mit einem Zahnrad zusammen, welches in der Richtung des verzahnten Seg- mentes beweglich ist. Die Kippachse des Hebels entspricht bei dieser Ausführungsform der Längsachse des Zahnrades. Durch eine Drehbewegung des Zahnrades lässt sich die Kippachse verschieben.

Vorzugsweise wird die Längsachse des Zahnrades an einem Gelenkarm gelagert, des- sen anderes Ende gelenkig an einem Lager an einem Gehäuse gelagert ist, der die Momente auf das Gehäuse überträgt. Das Zahnrad führt somit eine Bewegung auf ei- nem Kreisbogensegment aus, das mit der Form des verzahnten Segments auf der O- berfläche des Hebels übereinstimmt.

Bei einer derartigen bevorzugten Ausführungsform ist dem Hebel ein Mittel zugeordnet, das eine Verschiebung des Hebels in seiner Längsrichtung verhindert.

Vorzugsweise weist das Mittel eine ortsfest angeordnete mit dem Zahnrad kämmende Verzahnung auf. Das Zahnrad kämmt somit gleichzeitig in die Verzahnungen auf dem Hebel und auf dem ortsfest angebrachten Mittel. Dadurch werden unkontrollierte Dre- hungen des Zahnrades und damit das unerwünschte Verschieben des Hebels in seiner Längsachse verhindert.

Vorzugsweise ist das ortsfest angeordnete mit dem Zahnrad kämmende Mittel derart ausgestaltet, dass es die seitliche Führung des Hebels bildet.

In einer anderen bevorzugten Ausführung bewegt sich die Kipphebelachse nicht zwei- achsig kreisbogensegmentförmig, sondern einachsig geradlinig entlang einer ortsfest angebrachten Zahnstange. Und zwar stützt sich das die Kipphebelachse bildende Zahn- rad, das über das hier gerade Zahnsegment des Hebels die Druckkräfte der Ventilfeder, des Ventils und des Nockens aufnimmt, dabei stabil auf zwei gegenlaufende Stütz- zahnräder ab, die in die Zahnstange einkämmen und die Druckkräfte in sie einleiten. Die Stützzahnräder weisen dieselbe Zahl Zähne auf, wie das die Kipphebelachse bildende Zahnrad. Die Drehung des Zahnrads erfolgt daher kontrolliert entsprechend der Ver- schiebung der Kipphebelachse und verhindert somit ein Längsverschieben des Hebels.

Vorzugsweise ist dem Hebel ein Mittel zugeordnet, das eine Verschiebung des Hebels in Richtung der Kippachse verhindert.

Vorzugsweise ist dem Zahnrad und/oder den Stützzahnrädern ein Mittel zugeordnet, daseine Verschiebung in ihrer Längsachse verhindert.

Vorzugsweise werden die beiden vorgenannten Mittel aus einer ebenen Führungsfläche gebildet, an welcher der Hebel seitlich und/oder die Stützzahnräder bzw. das Zahnrad mit ihren jeweiligen Stirnseiten anliegen.

Vorzugsweise durchragt mindestens eine der Zahnradachsen ein in der Führungsfläche ausgespartes Langloch und wirkt mit der Vorrichtung zum Verschieben der Kippachse zusammen.

Vorzugsweise ist das verzahnte Segment auf der Oberfläche des Hebels zwischen den beiden Endabschnitten angeordnet. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Änderung der Hebelverhältnisse in bestimmten Wertebereich. Es verbleibt bei jeder Lage der Kippachse eine ventilseitige Schwingungsamplitude, so-dass das Ventil immer bei Dre- hung der Nockenwelle geöffnet wird.

Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform erstreckt sich das verzahnte Segment des Hebels auch über den ventilaufliegenden Endabschnitt. Diese Ausführungsform ermöglicht eine Änderung der Schwingungsamplitude und somit eine Änderung des Auslenkungsverhältnisses in einem großen Wertebereich. Die Kippachse lässt sich hier bis in den ventilseitigen Endabschnitt des Hebels verschieben. In dieser Stellung bleibt das Ventil trotz einer Drehung der Nockenwelle geschlossen.

Die verzahnten Bauteile der gezeigten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Vorrichtung nehmen abweichend von der üblichen Belastung von Verzahnungen, die in Richtung der Lauflinie erfolgt, zusätzlich erhebliche Kräfte in radialer Richtung wie bei einem tragenden Laufrad auf. Um einen gleichmäßigen Lauf der Zahnräder über die verzahnten Segmente bei gleichmäßiger Lastverteilung zu erreichen, muss die Form der Verzahnung einer Sinuskurve ähneln (Fig. 3). Eine ähnliche Verzahnung mit ähnlichen Anforderungen ist von einer Zahnstangenlenkung her bekannt.

Vorzugsweise spannt eine Spannvorrichtung den Hebel in Richtung auf den Nocken.

Dadurch wird gewährleistet, dass in jeder Position der Kipphebelachse, insbesondere bei einem Ventilhub von Null, der Hebel auf dem Nocken aufliegt.

Vorzugsweise ist die Spannvorrichtung vom Motorkennfeld abhängig verstellbar an dem Maschinengehäuse befestigt.

In der bevorzugten Ausführungsform wird die Spannvorrichtung durch eine Blattfeder ausgebildet. Die Blattfeder ist mit einem Ende an dem Maschinengehäuse befestigt, ist U-förmig gebogen und ist mit dem anderen Ende an dem Hebel befestigt.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Spannvorrichtung ist diese durch eine Schraubenfeder ausgebildet. Die Schraubenfeder kann, wie eine andere Feder auch, den Hebel auf den Nocken drücken oder ziehen.

Vorzugsweise ist dem Hebel nockenendseitig wenigstens eine Rolle zugeordnet. Die Rolle ist mit ihrer Achse parallel zur Kipphebelachse an dem Hebel befestigt und wirkt mit dem Nocken reibungsfrei zusammen.

Bei der Ausführung mit geraden Zahnsegmenten ist die Achse der Rolle/n vorzugsweise exzentrisch im Hebel angeordnet, wodurch Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können.

Vorzugsweise ist dem Hebel ventilendseitig ein Exzenter zugeordnet. Mit den ventilend- seitigen Exzentern lässt sich das Ventilspiel einstellen.

Die Verschiebung der Kipphebelachse erfolgt in geeigneter Weise entsprechend der jeweiligen Ausführung nach dem Stand der Technik mittels eines elektrischen Stellmo- tors, mittels eines anderen geeigneten Servos oder mittels einer anderen geeigneten Vorrichtung.

Die Hubkolbenpumpe der erfindungsgemäßen Bauart funktioniert sinngemäß wie der 4- Takt Hubkolbenmotor, jedoch ohne Kompressions-und Verbrennungstakt. Somit kann die Förderleistung unabhängig von der Drehzahl mittels der Veränderung des Ventilhubs geregelt werden.

Die für den Ventilhub benötigte Kraft und damit der Verschleiss ist bei Teillastbetrieb der Hubkolbenmaschine der erfindungsgemäßen Bauart wesentlich geringer als bei sol- chen Hubkolbenmaschinen ohne variable Ventilsteuerung. Bei Verwendung der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung bei Ein-und Auslassventilen eines Motors können insbe- sondere die für den Ventiltrieb im Leerlauf benötigten Kräfte weiter vermindert werden.

Ferner erlaubt der Ventiltrieb durch die Veränderung der Hebelverhältnisse des Hebels eine Anpassung der Leistungscharakteristik der Hubkolbenmaschine an kurzfristig nachgefragten Leistungsbedarf, wobei niedrigere Drehzahlen der Hubkolbenmaschine einen größeren Ventilhub zulassen. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht eine veränderliche Ventilhubsteuerung mit einer gegenüber dem Stand der Technik geringe- ren Zahl bewegter Teile und somit geringeren bewegten Masse.

Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der vorliegenden Er- findung in Verbindung mit den Zeichnung. In dieser zeigt : Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines er- findungsgemäßen Ventiltriebs ; Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Mittels zur Verhinderung einer Längsverschiebung des Hebels und einer Vorrichtung zum Verschwenken der Kipphebelachse zu dem in Fig. 1 gezeigten Aus- führungsbeispiel ; Figur 3 eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels mit Spann- vorrichtung ; und Figur 4 eine Querschnittsansicht eines als Hubkolbenmotor ausgebildeten Ausfüh- rungsbeispiels.

Das Ausführungsbeispiel in Figur 1 zeigt ein Ventil 1, das einer nicht dargestellten Ein- lass-oder Auslassöffnung eines ebenfalls nicht dargestellten Zylinders einer Hubkol- benmaschine zugeordnet ist. Die Hubkolbenmaschine umfasst weiter eine Nockenwelle 2, deren Nocken 2a mit einem Hebel 3 zusammenwirkt. Der Nocken 2a lenkt einen Endabschnitt 3b des Hebels 3 aus. Der andere Endabschnitt 3a des Hebels 3 wird ent- sprechend der Hebelgesetze durch Schwingung um eine Kippachse K ausgelenkt und wirkt mit dem Ventil 1 zusammen.

Auf dem Hebel 3 ist ein verzahntes Segment 4 ausgebildet, das mit einem Zahnrad 5 kämmend zusammenwirkt. Das verzahnte Segment 4 weist eine sich im wesentlichen in Längsrichtung des Hebels 3 erstreckende bogenförmige Verzahnung auf, die in dem Ausführungsbeispiel mittig, also zwischen den Endabschnitten 3a, 3b, ausgebildet ist.

Das Zahnrad 5 ist in dem Ausführungsbeispiel als Zylinderrollenzahnrad ausgebildet und bildet mit seiner Längsachse zugleich die Kippachse K.

Der Hebel 3 ist in seiner Längsachse H mit einer konstante Breite ausgeführt. Die bei- den Endabschnitte 3a, 3b sind parallel zur Längsachse H des Hebels 3 ausgerichtet und bilden ebene Auflageflächen für den Nocken 2a und das Ventil 1. Die Endabschnitte 3a, 3b sind gegenüber der Verzahnung 4 gekröpft und die Kraftangriffspunkte des Ventils 1 und des Nockens 2a einerseits und des Zahnrads 5 andererseits somit annähernd auf einer Geraden angeordnet. Der von dem Nocken 2a konstant ausgelenkte Endabschnitt 3b des Hebels 3 übersetzt eine Auslenkung bzw. eine Schwingungsamplitude aufgrund der Hebelgesetzte auf den anderen Endabschnitt 3a. Je nach Lage der Kippachse fällt die Auslenkung bzw. die Schwingungsamplitude des Endabschnittes 3a unterschiedlich aus, wodurch der Ventilhub verändert wird.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel zur zweiachsigen Verschiebung der Kippachse bei einem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1. Gleiche Teile sind gegenüber Fig. 1 mit glei- chen Bezugszeichen versehen. Und zwar zeigt Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel für eine an einem Gelenkarm verschwenkbare Lagerung des Zahnrades 5. Das Zylinderrollen- zahnrad 5 ist hierzu mit seinen beiden Enden etwa mittig an jeweils einem Steg 8 gela- gert, wobei die Stege 8 parallel zueinander verlaufen. Die Längsachse des Zylinderrol- lenzahnrades 5 bildet bei diesem Ausführungsbeispiel die Kippachse K. Die Stege 8 sind jeweils an einem Ende verschwenkbar um eine Lagerachse A an einem Gehäuse gelagert, die anderen Enden der Stege 8 sind mit einem Verbindungselement 10 ver- bunden, das die Bedienachse B bildet. Beim Verschwenken rollt das Zylinderrollenzahn- rad 5 rollt dabei kämmend über die Verzahnung 4 des Hebels 3 ab und bewegt die Kippachse K entlang eines Kreisbogensegmentes um die Lagerachse A. Die Bewegung ist somit zweiachsig. Dadurch ergibt sich in einem bestimmten Rahmen die Möglichkeit zur Beeinflussung der Ventilsteuerzeiten in Abhängigkeit von der Stellung der Kipphe- belachse und der Drehrichtung der Nockenwelle, wie bei jeder Anordnung, bei der die Kraftangriffspunkte von Nocken und Ventil nicht mit der Kippachse auf einer Geraden liegen.

Ein ortsfest an der Hubkolbenmaschine angeordnetes Bauteil 9 mit einer zylindrischen Oberfläche ist als Mittel zur Verhinderung einer Längsverschiebung des Hebels 3 vorge- sehen. Das Bauteil 9 ist mit einer Verzahnung auf der zylinderförmigen Oberfläche ver- sehen, deren Querschnitt deckungsgleich mit dem der Verzahnung auf der Oberseite des Hebels 3 ist. Die zylinderförmige Oberfläche verläuft koaxial zur Lagerachse A. Der Bogen der zylinderförmigen Oberfläche entspricht dem Bewegungsverlauf des Zylinder- rollenzahnrades 5 bei seiner Verschwenkbewegung um die Lagerachse A. Das Bauteil 9 greift kämmend in die Verzahnung des Zylinderrollenzahnrades 5 ein. Das Zylinderrol- lenzahnrad 5 ist somit nicht mehr frei drehbar. Es kann nur kämmend über das Mittel 9 abrollen. Der mit dem Zylinderrollenzahnrad 5 zusammenwirkende Hebel 3 kann sich somit bei seiner Auslenkung um die Kippachse K nicht mehr unerwünscht in seiner Längsrichtung verschieben. Zwischen den Stegen 8 ist an beiden Seite des Hebels 3 jeweils ein Bauteil 9 angeordnet, welches die seitliche Beweglichkeit des Hebels 3 in Richtung der Kippachse begrenzt. In Fig. 2 ist das Bauteil 9 aus Darstellungsgründen neben dem Zahnrad 5 und den Stegen 8 nur einfach dargestellt ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in Figur 3 gezeigt. Hierbei erstreckt sich die Ver- zahnung 4 bis über den ventilaufliegenden Endabschnitt 3a. Die bogenförmige Ausfüh- rung des Zahnsegmentes auf der Oberseite des Hebels 3 ermöglicht eine zweiachsige Bewegung der Kippachse K um eine Lagerachse A wie in dem Beispiel in den Figuren 1,2. Durch die sich bis in den ventilaufliegenden Endabschnitt 3a erstreckende Verzah- nung 4 ist ein Auslenkungsverhältnis jedoch in einem größerem Bereich möglich. Das Auslenkungsverhältnis erstreckt sich hier in einem Wertebereich von 1 : 2 bis 1 : 0. Das Verhältnis 1 : 2 ermöglicht einen Nockenhub in halber Höhe des maximalen Ventilhubs.

Bei dem Auslenkungsverhältnis 1 : 0 führt das Ventil 1 keine Hubbewegung aus, da die Kippachse K in der Längsachse des Ventils 1 liegt.

Das Ausführungsbeispiel in Figur 3 zeigt ferner eine Spannvorrichtung, 6 in Form einer Blattfeder, die mit einem Ende an dem nockenaufliegenden Endabschnitt 3b des He- bels 3 befestigt ist. Die Blattfeder ist gebogen und mit dem anderen Ende an einem nicht dargestellten Maschinenteil über eine verdrehbare Halterung 6b befestigt, die eine Einstellung der Federkraft erlaubt. Durch die Feder wird der nockenaufliegende Endab- schnitt 3b auf den Nocken2a gedrückt, sodass bei jeder Stellung der Kippachse K der Hebel 3 auf dem Nocken 2a aufliegt, insbesondere dann, wenn die Kippachse am Hebel 3 weiter ventilendseitig angeordnet ist und kein Rückstellmoment der Ventilfeder mehr anliegt. Alternativ kann eine Haarnadelfeder oder eine bügelförmige Feder vorgesehen sein, die nockenseitig an dem Hebel 3 befestigt ist und den Hebel 3 auf die Nocke 2a zieht/drückt.

Das in Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Kolbenmotor mit einem Ven- til 1a als Auslassventil und einem Ventil 1 als Einlassventil. Bei beiden Ventilen 1, 1a wird der Ventilhub durch die Bewegung der Nockenwelle 2 und ihrer Nocken 2a bewirkt.

Das Auslassventil 1a erhält durch einen üblichen Hebel einen konstanten Hub, das Ein- lassventil 1 erhält durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Hebels 3 einen ver- änderbaren Hub. An dem Maschinengehäuse 12 ist gegenüber dem Hebel 3 eine sich parallel zu diesem erstreckende Zahnstange 13 angebracht. Der Hebel 3 und die Zahnstange 13 sind gerade ausgebildet. Auf der verzahnten Oberfläche 4 des Hebels 3 rollt ein Zahnrad 5 einachsig ab. Die Längsachse des Zahnrades 5 entspricht der Kipp- achse K des Hebels 3. Die Verzahnung 4 erstreckt sich von dem nockenseitigen Ab- schnitt bis in den ventilaufliegenden Endabschnitt 3a wie in dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3. Die Kippachse K kann so bis über den ventilaufliegenden Endabschnitt 3a ver- schoben werden, sodass der Ventilhub gleich 0 wird. Das Zahnrad 5 wirkt in diesem Ausführungsbeispiel mit zwei Stützzahnrädern 11 von jeweils derselben Zahnzahl wie die des Zahnrades 5 zusammen, wobei die Stützzahnräder 11 mit der in dem Gehäuse 12 ausgebildeten Zahnstange 13 kämmend abrollen. Durch die versetzte Anordnung der Stützzahnräder 11 zu dem Zahnrad 5 wird ein in sich stabiles Dreieck gebildet.

An dem nockenaufliegenden Endabschnitt 3b des Hebels 3 ist längsseitig jeweils eine in die Seitenfläche teilweise eingelassene Rolle 3c gelagert. Die Rollen 3c liegen in axialer Richtung hintereinander. Die gemeinsame Achse 7 der Rollen 3c ist exzentrisch ausge- legt.

An dem ventilaufliegenden Endabschnitt 3a ist ebenfalls ein Exzenter 3d angeordnet.

Die Exzenter dienen zum parallelen Ausrichten des Hebels 3 zur Zahnstange 13 (Dre- hung der Achse 7) bzw. zum Einstellen des Ventilspiels (Drehung des Exzenters 3d).

(Bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1-3 sind hydraulische Vorrichtungen für den selbsttätigen Ausgleich des Ventilspiels vorgesehen. ) Beiderseits der Stützzahnräder 11 bzw. des Zahnrades 5 und des Hebels 3 sind Bautei- le mit jeweils einer Führungsfläche 14 vorgesehen, welche die axiale Beweglichkeit der Zahnräder 11,5 sowie die seitliche Beweglichkeit des Hebels 3 begrenzen. In den Füh- rungsflächen 14 ist ein Langloch 15 ausgespart, welches das innere Stützzahnrad 11 mit seiner Achse durchragt. Da die Stützzahnräder 11 mit dem Zahnrad 5 kämmen und eine mit dem Zahnrad 5 identische Zahnzahl aufweisen, resultiert aus einer Drehung eines der Zahnräder eine gleichmäßige lineare Bewegung sämtlicher Zahnräder 5/11.

Eine von dem Hebel 3 auf das Zahnrad 5 auf gebrachte Druckkraft wird von dem Zahn- rad 5 auf die Stützzahnräder 11 und von den Stützzahnrädern 11 in die ortsfeste Zahnstange 13 eingeleitet.

In diesem Ausführungsbeispiel ist eine Schraubenfeder als Spannvorrichtung 6 zwi- schen das Gehäuse 12 bzw. die Zahnstange 13 und das nockenseitige Ende 3b des Hebels 3 gespannt, die den Hebel auf dem Nocken hält.

Der Ventilhub lässt sich, wie in den Beispielen nach Fig. 1-3, durch die Verschiebung der Kippachse K auf dem Hebel 3 variieren, wobei die Schwingungsamplitude nocken- seitig konstant bleibt.

Die die Führungsflächen 14 durchragende Achse eines der ineinander kämmenden Zahnräder wird durch einen nicht dargestellten E-Motor, z. B. mittels eines Schnecken- getriebes oder durch eine andere geeignete Vorrichtung angetrieben.

Bezugszeichenliste 1 Einlassventil<BR> 1 a Auslassventil 2 Nockenwelle 2a Nocken des Einlassventils 2b Nocken des Auslassventils 3 Hebel 3a ventilaufliegender Endabschnitt, Hebel 3b nockenaufliegender Endabschnitt, Hebel 3c Rolle 3d Exzenter 4 verzahntes Segment, Hebel 5 Zahnrad 6 Spannvorrichtung 6a verstellbare Halterung der Feder 7 exzentrische Rollenachse 8 Steg/Gelenkarm 9 verzahntes Bauteil 10 Verbindungselement 11 Stützzahnrad 12 Maschinengehäuse 13 Zahnstange 14 Führungsfläche 15 Langloch A Lagerachse B Bedienachse H Hebellängsachse K Kippachse