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Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft eine Ventilanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine, umfassend einen Nockenfolger, welcher mit mindestens einem Hubnocken in Kontakt steht und über den eine jeweilige Betätigungserhebung des mindestens einen Hubnockens mittels einer zwischenliegenden Ventilbrücke in Ventilhübe von Gaswechselventilen umsetzbar ist, wobei die Ventilbrücke mit dem Nockenfolger über eine zwischenliegende hydraulische Ventilspielausgleichseinrichtung in Verbindung steht, welche einen Druckkolben und einen ein Rückschlagventil aufnehmendes Gehäuseteil aufweist und einem Ausgleich eines Spiels dient, wobei der Druckkolben und das Gehäuseteil einen Druckraum der Ventilspielausgleichseinrichtung begrenzen, wobei ferner eine Bremseinrichtung vorhanden ist, über die mindestens ein gesonderter Bremshub eines der Gaswechselventile für eine Darstellung einer Dekompressionsbremsfunktion hervorrufbar ist, bei deren Darstellung eine Verlagerung der Ventilbrücke gegenüber dem Nockenfolger auftritt. Des Weiteren betrifft die Erfindung einen Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine.
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Im Bereich der Nutzfahrzeuge sind Dauerbremseinrichtungen bekannt, über welche ein verschleißfreies Abbremsen des jeweiligen Nutzfahrzeuges dargestellt werden kann, um beispielsweise bei einem längeren Befahren von Gefällestrecken einen übermäßigen Verschleiß und auch ein Überhitzen einer Bremsanlage zu verhindern. Neben Dauerbremseinrichtungen in Form von Retardern kommen dabei auch häufig Motorbremseinrichtungen zum Einsatz, über welche ein Schleppmoment einer Brennkraftmaschine des Nutzfahrzeuges gezielt erhöht werden kann. Eine gängige Variante ist dabei, in einem Abgastrakt der Brennkraftmaschine eine Drosselklappe vorzusehen, über welche gezielt ein Staudruck erzeugt werden kann, so dass ein Ausschieben des Gases in den Abgastrakt für den einzelnen Kolben der Brennkraftmaschine erschwert ist und dadurch ein höheres Schleppmoment hervorgerufen wird. Alternativ, häufig aber auch in Ergänzung dazu wird zudem häufig eine sogenannte Dekompressionsbremsfunktion dargestellt, im Rahmen von welcher zum Ende eines Kompressionstaktes in einer Ventilanordnung über eine Bremseinrichtung üblicherweise gezielt ein Öffnen eines der Auslassventile des einzelnen Zylinders herbeigeführt wird, wodurch bei der anschließenden Expansion aufgrund der gezielten Dekompression weniger Arbeit geleistet werden kann und dementsprechend ebenfalls ein Abbremsen realisiert wird.
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In einer Ventilanordnung findet zudem häufig auch eine hydraulische Ventilspielausgleichseinrichtung Anwendung, die einem Ausgleich eines Ventilspiels der Auslassventile dient, indem durch Ausfahren eines Druckkolbens der Ventilspielausgleichseinrichtung ein verschleißbedingtes oder aufgrund des Temperatureinflusses auftretendes Spiel in der Ventilanordnung kompensiert wird. Allerdings kann es bei dem gezielten Öffnen des einen Auslassventils über die Bremseinrichtung dazu kommen, dass eine Verlagerung einer Ventilbrücke der Ventilanordnung seitens der Ventilspielausgleichseinrichtung ein Aufpumpen durch ein ungewolltes Ausfahren des Druckkolbens nach sich zieht. Aus diesem Grund werden bei Ventilanordnungen teilweise auch zusätzliche Maßnahmen getroffen, um das Ausfahren des Druckkolbens der Ventilspielausgleichseinrichtung im Zuge der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion gezielt zu unterbinden.
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Aus der
DE 10 2018 123 125 A1 geht eine Ventilanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine hervor, wobei diese Ventilanordnung einen Nockenfolger in Form eines Kipphebels, Gaswechselventile, eine Ventilbrücke und eine Bremseinrichtung umfasst. Der Kipphebel ist dabei für einen Kontakt mit einem Hubnocken einer Ventilnockenwelle vorgesehen und dient einem Umsetzen einer Betätigungserhebung des Hubnockens in eine Hubbewegung, die der Kipphebel dabei auf die Ventilbrücke überträgt. Zwischen dem Kipphebel und der Ventilbrücke ist zudem eine Ventilspielausgleichseinrichtung in Form eines hydraulischen Spielausgleichselements vorgesehen, die einen ein Rückschlagventil aufnehmendes Gehäuseteil und einen Druckkolben aufweist, welcher ventilseitig des Kipphebels verschiebbar geführt ist. Mittels der Ventilspielausgleichseinrichtung kann durch Ausfahren des Druckkolbens ein Spiel zwischen Kipphebel und Ventilbrücke und damit auch ein Ventilspiel der Gaswechselventile ausgeglichen werden. Die Bremseinrichtung verfügt über ein Stellelement, welches bei Betätigung der Bremseinrichtung zur Darstellung einer Dekompressionsbremsfunktion auf einen Stellkolben einwirken kann, der in der Ventilbrücke verschiebbar geführt ist und mit einem der Gaswechselventile in Kontakt steht. Hierdurch kann im Rahmen der Dekompressionsbremsfunktion gezielt ein Öffnen des einzelnen Gaswechselventils herbeigeführt werden. Dies führt jedoch zu einer Verlagerung der Ventilbrücke gegenüber dem Nockenfolger und würde ein ungewolltes Ausfahren des Druckkolbens nach sich ziehen. Um dieses Ausfahren nun zu verhindern, ist daher eine Einrichtung mit einem Zwischenhebel vorgesehen, über welchen der Stellkolben mit einem stirnseitig des Druckkolbens angeordneten Nachstellkolben gekoppelt ist, um das Ausfahren des Druckkolbens der Ventilspielausgleichseinrichtung bei der Verlagerung der Ventilbrücke zu verhindern.
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Die
US 2019 / 0 010 835 A1 zeigt eine auslassseitige Ventilanordnung mit einem als Kipphebel ausgebildeten Nockenfolger und eine hierin verbaute hydraulisch aktuierbare Bremseinrichtung zur Darstellung eines gesonderten Bremshubes eines von zwei gleichzeitig vom Nockenfolger über eine Ventilbrücke beaufschlagbaren Gaswechselventilen.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der Erfindung eine Ventilanordnung für einen Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine zu schaffen, über welche eine Dekompressionsbremsfunktion realisierbar ist, wobei im Rahmen einer Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion ein Aufpumpen einer Ventilspielausgleichseinrichtung der Ventilanordnung auf zuverlässige und kompakte Art und Weise verhindert sein soll.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Gemäß der Erfindung umfasst eine Ventilanordnung einen Nockenfolger, welcher mit mindestens einem Hubnocken in Kontakt steht und über den eine jeweilige Betätigungserhebung des mindestens einen Hubnockens mittels einer zwischenliegenden Ventilbrücke in Ventilhübe von Gaswechselventilen umgesetzt werden kann. Die Ventilbrücke steht mit dem Nockenfolger über eine zwischenliegende hydraulische Ventilspielausgleichseinrichtung in Verbindung, welche einen Druckkolben und ein ein Rückschlagventil aufnehmendes Gehäuseteil aufweist und einem Ausgleich eines Spiels dient, wobei der Druckkolben und das Gehäuseteil einen Druckraum der Ventilspielausgleichseinrichtung begrenzen. Ferner ist eine Bremseinrichtung vorhanden, über die mindestens ein gesonderter Bremshub eines der Gaswechselventile für eine Darstellung einer Dekompressionsbremsfunktion hervorgerufen werden kann, bei deren Darstellung eine Verlagerung der Ventilbrücke gegenüber dem Nockenfolger auftritt.
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Bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung sind also mehrere Gaswechselventile vorgesehen, die abseits einer Realisierung einer Dekompressionsbremsfunktion gemeinsam betätigt werden können, wozu ein Nockenfolger eine jeweilige Betätigungserhebung mindestens eines Hubnockens in eine Hubbewegung umsetzt. Diese Hubbewegung wird über die Ventilbrücke abseits der Realisierung der Dekompressionsbremsfunktion auf alle zugehörigen Gaswechselventile übertragen und sorgt für der Hubbewegung zugehörige Ventilhübe der Gaswechselventile. Bei den Gaswechselventilen der Ventilanordnung handelt es sich um die gemeinsam einem Einlass oder einem Auslass eines jeweiligen Brennraumes der Brennkraftmaschine zugeordneten Ventile. Dementsprechend liegen die Gaswechselventile der Ventilanordnung also entweder als Einlass- oder als Auslassventile vor. Besonders bevorzugt handelt es sich bei den Gaswechselventilen der Ventilanordnung jedoch um Auslassventile.
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Im Sinne der Erfindung ist unter einem „Nockenfolger“ allgemein ein Übertragungsglied zu verstehen, über welches eine jeweilige Nockenkontur mindestens eines Hubnockens in entsprechende Hübe eines oder mehrerer Gaswechselventile umgesetzt werden kann. Der jeweilige Nockenfolger kann im Rahmen der Erfindung dabei nach Art eines Schlepphebels, eines Kipphebels, eines Tassenstößels, o.ä. ausgeführt sein. Besonders bevorzugt ist der Nockenfolger hebelartig gestaltet und hierbei insbesondere als Schlepp- oder Kipphebel ausgeführt.
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Der Nockenfolger steht bei der Ventilanordnung mit mindestens einem Hubnocken in Kontakt, wobei dieser Kontakt im Rahmen der Erfindung als unmittelbarer, direkter Kontakt zwischen dem Nockenfolger und dem mindestens einen Hubnocken vorliegen kann oder aber als mittelbarer Kontakt über ein oder mehrere, zwischenliegende Komponenten realisiert sein kann, wie beispielsweise eine zwischenliegende Stößelstange.
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Um ein temperatur- oder verschleißbedingtes Spiel zwischen dem Nockenfolger und der Ventilbrücke auszugleichen und damit auch ein Ventilspiel bei der Betätigung der Gaswechselventile zu verhindern, ist bei der Ventilanordnung zudem eine Ventilspielausgleichseinrichtung vorgesehen, über welche das Spiel zwischen Nockenfolger und Ventilbrücke ausgeglichen wird. Dazu verfügt die Ventilspielausgleichseinrichtung über einen Druckkolben und ein Gehäuseteil, welches ein Rückschlagventil aufnimmt. Der Druckkolben und das Gehäuseteil sind zudem an der Begrenzung eines Druckraumes beteiligt, welcher mit Hydraulikflüssigkeit befüllt ist, um eine in die Ventilspielausgleichseinrichtung von Seiten des Nockenfolgers eingeleitete Druckkraft auf die Ventilbrücke zu übertragen, wobei auf dem Fachmann prinzipiell bekannte Art und Weise zum Spielausgleich Hydraulikflüssigkeit über das Rückschlagventil in den Druckraum nachgeführt werden kann.
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Zur Realisierung der Dekompressionsbremsfunktion ist bei der erfindungsgemäßen Ventilanordnung darüber hinaus eine Bremseinrichtung vorgesehen, über die bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion eines der Gaswechselventile betätigt werden kann, wobei diese Betätigung hierbei insbesondere für eine Dekompression eines Brennraumes vorgenommen wird, welchem die Gaswechselventile als Auslassventile zugeordnet sind. Diese einzelne Betätigung eines der Gaswechselventile im Rahmen der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion über die Bremseinrichtung hat aufgrund des Abstützens der Ventilbrücke an dem oder den dann nicht betätigten Gaswechselventilen jedoch eine Verlagerung der Ventilbrücke relativ zum Nockenfolger zur Folge. Der eine oder die mehreren Bremshübe des einzelnen Gaswechselventils können dabei separat von dem jeweiligen als Haupthub vorgesehenen Ventilhub ausgeführt sein oder in diesen Haupthub übergehen.
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Die Erfindung umfasst nun die technische Lehre, dass die Ventilspielausgleicheinrichtung neben dem Druckkolben und dem Gehäuseteil noch einen Kolben aufweist, der das Gehäuseteil verschiebbar aufnimmt und seinerseits in dem Druckkolben verschiebbar geführt ist. Von dem Druckkolben und dem Kolben der Ventilspielausgleicheinrichtung steht einer mit der Ventilbrücke und einer mit dem Nockenfolger in Kontakt. Zudem findet die Verschiebung des Kolbens im Druckkolben aus einer Grundstellung heraus zunächst mit einem Null-Hub statt, im Rahmen von welchem der Kolben unabhängig vom Gehäuseteil verschoben werden kann, während Kolben und Gehäuseteil nach einer Überwindung des Null-Hubs des Kolbens in ihren Verschiebungen miteinander gekoppelt sind. Der Null-Hub ist hierbei größer als ein durch die Verlagerung an der Ventilspielausgleichseinrichtung hervorgerufener Verschiebeweg.
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Mit anderen Worten verfügt die Ventilspielausgleichseinrichtung zusätzlich zu dem Druckkolben und dem Gehäuseteil noch über einen weiteren Kolben, welcher das Gehäuseteil verschiebbar führt und dabei selbst in dem Druckkolben verschiebbar aufgenommen ist. Hierbei steht entweder einerseits der Druckkolben mit der Ventilbrücke und andererseits der Kolben mit dem Nockenfolger in Kontakt oder aber es besteht einerseits ein Kontakt zwischen dem Druckkolben und dem Nockenfolger sowie andererseits zwischen dem Kolben und der Ventilbrücke. Aus einer Grundstellung der Ventilspielausgleichseinrichtung heraus vollführt der Kolben im Druckkolben dabei zunächst eine Verschiebung im Rahmen eines Null-Hubs, bei welchem der Kolben unabhängig von dem hierin verschiebbar geführten Gehäuseteil verschoben werden kann. Ist dieser Null-Hub dann überwunden, so sind der Kolben und das Gehäuseteil in ihren Verschiebungen miteinander gekoppelt und führen gemeinsame Verschiebungen aus. Der Null-Hub ist dabei im Vergleich zu einem durch die Verlagerung an der Ventilspielausgleichseinrichtung hervorgerufenen Verschiebeweg größer gewählt.
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Eine derartige Ausgestaltung einer Ventilanordnung hat dabei den Vorteil, dass durch den innerhalb der Ventilspielausgleichseinrichtung darstellbaren Null-Hub problemlos bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion eine Betätigung eines einzelnen der Gaswechselventile realisierbar ist, ohne dass es zu einem ungewollten, häufig auch als „Aufpumpen“ der Ventilspielausgleichseinrichtung bezeichneten Nachführen von Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum der Ventilspielausgleichseinrichtung kommt. Über den zusätzlich vorgesehenen Kolben kann dies nun auf kompakte und auch zuverlässige Art und Weise realisiert werden. Nach Überwindung des Null-Hubs wird jedoch eine Betätigungsbewegung des Nockenfolgers über die Ventilspielausgleichseinrichtung zuverlässig auf die Ventilbrücke übertragen und sorgt dementsprechend für eine Betätigung der Gaswechselventile. Zudem ist die Ventilspielausgleichseinrichtung nach wie vor in der Lage, ein temperatur- oder verschleißbedingtes Spiel auszugleichen.
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Hingegen wird bei der Ventilanordnung gemäß der
DE 10 2018 123 125 A1 ein Ausfahren des Druckkolbens der Ventilspielausgleichseinrichtung bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion dadurch verhindert, dass über den Zwischenhebel und den stirnseitig des Druckkolbens angeordneten Nachstellkolben bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion auf den Druckkolben der Ventilspielausgleichseinrichtung eingewirkt wird. Dabei ist mit dem Zwischenhebel und auch dem Nachstellkolben eine größere Anzahl an zusätzlichen Bauteilen vorzusehen, was den Herstellungsaufwand entsprechend erhöht. Darüber hinaus ist für die Unterbringung des Zwischenhebels und auch des Nachstellkolbens ein entsprechender Bauraum notwendig.
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Für die verschiebbare Aufnahme des Kolbens ist der Druckkolben insbesondere mit einer Aufnahmebohrung sehen, die den Druckkolben bevorzugt als Sackbohrung teilweise durchdringt und in diesem Bereich als Hohlkolben gestaltet. Der Kolben ist bevorzugt vollständig seinerseits mit einer Durchgangsbohrung durchdrungen, in welcher das Gehäuseteil mit dem Rückschlagventil verschiebbar geführt ist. Weiter bevorzugt ist dabei an einem Innenumfang des Kolbens ein Anschlag ausgestaltet, über welchen die Verschiebung des Gehäuseteils zu dem umliegenden Kolben in einer Verschieberichtung begrenzt ist bzw. der Kolben bei Verschiebung ab Kontakt das Gehäuseteil mitnimmt.
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Im Sinne der Erfindung wird eine Betätigung im Rahmen der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion insbesondere so gestaltet, dass der Null-Hub leicht vorgelagert zu dem eigentlichen Bremshub des einen Gaswechselventils eingeleitet wird. Hierdurch werden Toleranzen und Schwingungen im Null-Hubbereich aufgefangen. Zudem kann die erfindungsgemäße Ventilanordnung prinzipiell für die Anwendung in einem Ventiltrieb mit einer oben- oder einer untenliegenden Nockenwelle konzipiert sein.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Bremseinrichtung einen Bremskolben, welcher in dem Nockenfolger in einer Führungsbohrung verschiebbar geführt ist und mit dem bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion zu betätigenden Gaswechselventil in Kontakt steht. Ferner ist der mindestens eine Hubnocken neben der jeweiligen Betätigungserhebung noch mit mindestens einer Bremserhebung versehen, wobei die Führungsbohrung und der Bremskolben einen weiteren Druckraum begrenzen, welcher bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion mit Druck beaufschlagt ist und dadurch ein Zurückschieben des Bremskolbens in die Führungsbohrung verhindert. Dadurch wird im Rahmen der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion bewirkt, dass die über die mindestens eine Bremserhebung des mindestens einen Hubnockens auf den Nockenfolger übertragene Bewegung mittels des Bremskolbens auf das im Rahmen der Bremsfunktion zu betätigende Gaswechselventil übertragen wird. Da der Verschiebeweg, welche bei der im Rahmen der Dekompressionsbremsfunktion auftretenden Verlagerung zwischen Ventilbrücke und Nockenfolger auftritt, kleiner ist, als der Null-Hub der Ventilspielausgleichseinrichtung, wird seitens des oder der restlichen Gaswechselventile keine Hubbewegung hervorgerufen und auch ein Aufpumpen der Ventilspielausgleichseinrichtung zuverlässig verhindert.
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Alternativ dazu ist der Bremseinrichtung ein weiterer Nockenfolger zugeordnet, welcher mit einem Bremshubnocken in Kontakt steht und eine Bremserhebung des Bremshubnockens in den Bremshub des einen Gaswechselventils bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion umsetzt. Hier wird also im Rahmen der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion ein Bremshub des einzelnen Gaswechselventils über einen separaten Nockenfolger hervorgerufen, welcher dazu mit einem zugehörigen Bremshubnocken in Kontakt steht und dessen Nockenkontur in eine den Bremshub darstellende Hubbewegung umsetzt. Auf Seiten des über die Ventilspielausgleichseinrichtung mit der Ventilbrücke gekoppelten Nockenfolgers wird aufgrund des darstellbaren Null-Hubs nach wie vor zuverlässig ein Aufpumpen der Ventilspielausgleichseinrichtung unterbunden.
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Weiter alternativ umfasst die Bremseinrichtung einen Bremskolben, welcher in dem Nockenfolger in einer Führungsbohrung verschiebbar geführt ist und mit dem bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion zu betätigenden Gaswechselventil in Kontakt steht. Dabei begrenzt der Bremskolben mit der Führungsbohrung einen Druckraum, welcher bei Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion mit Druck beaufschlagt ist, wodurch der Bremskolben gegenüber dem Nockenfolger in eine Betätigungsstellung überführt ist, in der der Bremskolben die Betätigung des einen Gaswechselventils zur Darstellung der Dekompressionsbremsfunktion hervorruft. Auch hierdurch kann die Dekompressionsbremsfunktion durch Darstellung eines Bremshubs des einzelnen Gaswechselventils realisiert werden, wobei der Bremshub dabei durch Druckbeaufschlagung des Druckraumes und die damit einhergehende Überführung des Bremskolbens, wenn die die Betätigung des einen Gaswechselventils vornehmen der Stellung hervorgerufen wird.
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Es ist eine jeweilige Weiterbildung der vorgenannten Alternativen, dass der mindestens eine Hubnocken neben der jeweiligen Betätigungserhebung noch mit je einer der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion zugeordneten Bremserhebung versehen ist. In vorteilhafter Weise wird hierdurch auf zuverlässige Art und Weise sichergestellt, dass sich die Ventilbrücke bei Einleitung des Bremshubs über den weiteren Nockenfolger bzw. den durch Druck ausgefahrenen Bremskolben nicht zu weit von dem zugehörigen Nockenfolger ablöst, was ansonsten einen Spielausgleich und damit ein Aufpumpen in der Ventilspielausgleichseinrichtung nach sich ziehen würde. Dadurch, dass nun auch über den der Ventilbrücke zugehörigen Nockenfolger aufgrund der zugeordneten Bremserhebung eine leichte Betätigung eingeleitet wird, fällt nämlich die Verlagerung der Ventilbrücke zu dem Nockenfolger nicht zu groß aus.
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Gemäß einer Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung ist zwischen dem Druckkolben und dem Kolben ein erstes Federelement vorgesehen, über welches der Kolben gegenüber dem Druckkolben in einer Ausfahrrichtung vorgespannt ist, wobei ein zweites Federelement vorgesehen ist, welches das Gehäuseteil gegenüber dem Kolben in Einfahrrichtung vorspannt. In Weiterbildung der Erfindung ist der Kolben zudem an einem Innenumfang mit einem Anschlag versehen, in dessen Richtung das Gehäuseteil über das zweite Federelement vorgespannt ist. Alternativ oder ergänzend zu dieser Weiterbildung weist das zweite Federelement eine niedrigere Federsteifigkeit als das erstes Federelement auf. Hierdurch kann ein geeigneter Aufbau der Ventilspielausgleichseinrichtung zur Darstellung des Null-Hubs realisiert werden.
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Es ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung, dass die Ventilbrücke einen Basisteil aufweist, welcher über die zwischenliegende Ventilspielausgleichseinrichtung mit dem Nockenfolger in Verbindung steht und an welchem ein Kontakt zu dem oder den nicht an der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion beteiligten Gaswechselventile hergestellt ist. In dem Basisteil ist ein Stellkolben verschiebbar geführt, welcher mit dem einen an der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion beteiligten Gaswechselventil in Kontakt steht und sich bei der Darstellung der Ventilhübe der Gaswechselventile mit dem Basisteil mitbewegt. Über die Bremseinrichtung kann eine Verschiebung des Stellkolbens zu dem Basisteil herbeigeführt und dadurch die Betätigung des einen der Gaswechselventile im Rahmen der Dekompressionsbremsfunktion dargestellt werden.
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Gegenstand der Erfindung ist zudem ein Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, wobei in diesem Ventiltrieb mindestens eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die entsprechend einer oder mehrerer der vorgenannten Varianten ausgeführt ist. Besonders bevorzugt kommt jeweils eine erfindungsgemäße Ventilanordnung dabei bei je einer Auslassseite je eines Brennraumes der Brennkraftmaschine zur Anwendung. Weiter bevorzugt weist der Ventiltrieb der Brennkraftmaschine mehrere Ventilanordnungen auf, wobei insbesondere sämtliche Auslassventile der Brennkraftmaschine in erfindungsgemäßen Ventilanordnungen angeordnet sind.
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Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung, die nachfolgend erläutert werden, sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigt:
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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- 1 eine Schnittansicht einer Ventilanordnung entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- 2 eine Schnittansicht einer Ventilspielausgleichseinrichtung der Ventilanordnung aus 1;
- 3 unterschiedliche Zustände der Ventilspielausgleichseinrichtung aus 2;
- 4 eine Schnittansicht einer Ventilanordnung gemäß einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung; und
- 5 eine Schnittansicht einer Ventilanordnung entsprechend einer dritten Ausführungsform der Erfindung.
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Ausführliche Beschreibung der Zeichnung
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Aus 1 geht eine Schnittansicht einer Ventilanordnung 1 eines Ventiltriebs einer Brennkraftmaschine hervor, wobei diese Ventilanordnung 1 hierbei entsprechend einer ersten Ausführungsform der Erfindung ausgebildet ist. Bei dieser Ventilanordnung 1 ist dabei ein Nockenfolger 2 in Form eines Kipphebels vorgesehen, der um eine Kipphebelachse 3 verschwenkbar gelagert ist und an einem Ende 4 über eine Laufrolle 5 mit einem Hubnocken 6 einer Nockenwelle in Kontakt steht. Der Hubnocken 6 ist neben einer Betätigungserhebung 7 noch mit einer Bremserhebung 8 ausgestattet, wobei sowohl die Betätigungserhebung 7 als auch die Bremserhebung 8 jeweils entsprechend ihrem jeweiligen Maß der Erhebung gegenüber einem Grundkreis 9 des Hubnockens 6 ein entsprechendes Verschwenken des Nockenfolgers 2 um die Kipphebelachse 3 bewirken.
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An einem entgegengesetzt zum Ende 4 liegenden Ende 10 steht der Nockenfolger 2 zudem mit einer Ventilbrücke 11 in Verbindung, wobei diese Verbindung hierbei über eine zwischenliegende Ventilspielausgleichseinrichtung 12 hergestellt ist, die am Ende 10 im Nockenfolger 2 aufgenommen ist. Die Ventilbrücke 11 umfasst dabei einen Basisteil 13 und einen Stellkolben 14, welcher in dem Basisteil 13 verschiebbar geführt ist. Der Basisteil 13 steht einerseits mit einem Schaftende eines Gaswechselventils 15 der Ventilanordnung 1 sowie andererseits mit dem Nockenfolger 2 über die zwischenliegende Ventilspielausgleichseinrichtung 12 in Kontakt, während an dem Stellkolben 14 ein Kontakt mit einem Schaftende eines weiteren Gaswechselventils 16 hergestellt ist. Dabei ist der Stellkolben 14 mit einem Absatz 17 versehen, welcher im Zusammenspiel mit einer korrespondierenden Gestaltung einer den Stellkolben 14 führenden Aufnahme 18 des Basisteils 13 dafür sorgt, dass der Stellkolben 14 gemeinsam mit dem Basisteil 13 bewegt wird, wenn der Nockenfolger 2 die Betätigungserhebung 7 in Form einer entsprechenden Hubbewegung über die zwischenliegende Ventilspielausgleichseinrichtung 12 auf den Basisteil 13 überträgt. Hierdurch werden im Normalbetrieb der Ventilanordnung 1 gemeinsame und einander entsprechende Ventilhübe der Gaswechselventile 15 und 16 hervorgerufen.
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An einer dem Schaftende des Gaswechselventils 16 abgewandt liegenden Stirnseite steht der Stellkolben 14 zudem mit einem Bremskolben 19 in Kontakt, welcher in dem Nockenfolger 2 in einer Führungsbohrung 20 verschiebbar geführt ist und gemeinsam mit der Führungsbohrung 20 einen weiteren Druckraum 21 begrenzt. Dieser weitere Druckraum 21 wird dabei bei Realisierung einer Dekompressionsbremsfunktion über eine Versorgungsleitung 22 mit Hydraulikflüssigkeit in Form von Hydrauliköl versorgt, wodurch ein Zurückschieben des Bremskolbens 19 in den Nockenfolger 2 verhindert wird. Dies wird dabei zeitlich in dem Bereich durchgeführt, in welchem der Nockenfolger 2 mit der Laufrolle 5 an der Bremserhebung 8 des Hubnockens 6 anläuft, wodurch der Nockenfolger 2 über den Bremskolben 19 auf den Stellkolben 14 einwirkt und einen Bremshub des Gaswechselventils 16 erzeugt, wie es in 1 gezeigt ist. Dabei stützt sich der Basisteil 13 der Ventilbrücke 11 an dem Schaftende des dann nicht zu öffnenden Gaswechselventils 15 ab, was die in 1 angedeutete Verlagerung der Ventilbrücke 11 zu dem Nockenfolger 2 zur Folge hat.
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Diese Verlagerung könnte nun seitens der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 zu einem ungewollten Ausgleich und damit einem Aufpumpen führen, was im Extremfall ein Schließen des Gaswechselventils 16 nach Durchführung des Bremshubs verhindern kann. Dadurch würde zum einen die Bremswirkung vermindert werden, wobei hierdurch zum anderen ein erneuter Aufbau einer Kompression bei Beendigung der Dekompressionsbremsfunktion verhindert wird. Um diesen Effekt zu unterbinden, weist die Ventilspielausgleichseinrichtung 12 den in 2 näher gezeigten Aufbau auf.
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Wie in 2 anhand einer Schnittansicht der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 zu erkennen ist, umfasst die Ventilspielausgleichseinrichtung 12 einen Boden 23, einen Druckkolben 24, einen Kolben 25 und ein Gehäuseteil 26, wobei letzterer hierbei ein Rückschlagventil 27 mit einem Ventilelement 28 in Form einer Ventilkugel aufnimmt.
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Der Druckkolben 24 ist mit einer Kugelkalotte 29 ausgestattet, an welcher er mit dem Basisteil 13 der Ventilbrücke 11 gekoppelt ist, wobei der Druckkolben 24 ansonsten als Hohlkolben gestaltet ist, in welchem der Kolben 25 verschiebbar geführt ist. Auch der Kolben 25 liegt als Hohlkolben vor, welcher das Gehäuseteil 26 mit dem Rückschlagventil 27 verschiebbar geführt. Eine Verschiebung des Kolbens 25 in dem Druckkolben 24 ist dabei über einen Anschlag 30 begrenzt. Zudem ist auch an einem Innenumfang 31 des Kolbens 25 ein Anschlag 32 als umlaufender Bund 33 definiert, durch welchen eine Verschiebung des Gehäuseteils 26 im Kolben 25 begrenzt ist.
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Zwischen dem Druckkolben 24 und dem Kolben 25 ist ein Federelement 34 in Form einer Schraubenfeder aufgenommen, wobei das Federelement 34 den Kolben 25 in einer Ausfahrrichtung des Kolbens 25 aus dem Druckkolben 24 vorspannt. Dadurch wird sichergestellt, dass einerseits der Druckkolben 24 über die Kugelkalotte 29 mit dem Basisteil 13 sowie andererseits der Kolben 25 über den zwischenliegenden Boden 23 mit dem Nockenfolger 2 in Kontakt bleibt.
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Zudem ist auch zwischen dem Boden 23 des Ventilspielausgleichselements 12 und dem Gehäuseteil 26 ein Federelement 35 vorgesehen, welches ebenfalls als Schraubenfeder ausgestaltet ist und im Vergleich zu dem Federelement 34 eine geringere Federsteifigkeit aufweist. Dieses Federelement 35 spannt das Gehäuseteil 26 in einer Einfahrrichtung des Gehäuseteils 26 in den Kolben 25 und damit in Richtung des Anschlags 32 vor.
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Der Druckkolben 24, der Kolben 25 und das Gehäuseteil 26 mit dem Rückschlagventil 27 begrenzen einen Druckraum 36, welcher in einem geöffneten Zustand des Rückschlagventils 27 mit einem darüber liegenden Versorgungsraum 37 verbunden ist. Auf bekannte Art und Weise kann hierbei durch Nachführen von Hydraulikflüssigkeit in Form von Hydrauliköl aus dem Versorgungsraum 37 in den Druckraum 36 ein Spiel ausgeglichen werden, welches zwischen dem Nockenfolger 2 und der Ventilbrücke 11 temperatur- oder verschleißbedingt auftritt. Im geschlossenen Zustand des Rückschlagventils 27 wird hingegen ein Entweichen von Hydrauliköl aus dem Druckraum 36 unterbunden und damit eine Kraftübertragung von dem Nockenfolger 2 auf den Basisteil 13 der Ventilbrücke 11 ermöglicht.
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Um nun allerdings bei der im Rahmen der Durchführung der Dekompressionsbremsfunktion auftretenden Verlagerung der Ventilbrücke 11 zu dem Nockenfolger 2 ein dann ungewolltes Nachführen von Hydrauliköl in den Druckraum 36 zu verhindern, kann der Kolben 25 im Druckkolben 24 mit einem Null-Hub 38 verschoben werden, ohne dass dies eine Volumenänderung des Druckraumes 36 und damit ein Öffnen des Rückschlagventils 27 nach sich zieht. Denn im Rahmen des Null-Hubes 38 kann der Kolben 25 relativ zu dem Gehäuseteil 26 im Druckkolben 24 verschoben werden, bis entweder Verschiebungen des Kolbens 25 und des Gehäuseteils 26 durch stirnseitigen Kontakt des Gehäuseteils 26 mit dem Boden 23 oder durch stirnseitigen Kontakt des Gehäuseteils 26 mit dem Anschlag 32 miteinander gekoppelt sind.
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In 3 sind unterschiedliche Zustände der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 dargestellt, wobei die linke Darstellung dabei den Zustand der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 bei Kontakt des Nockenfolgers 2 mit dem Grundkreis 9 des Hubnockens 6 und eine Grundstellung des Kolbens 25 im Druckkolben 24 zeigt. In diesem Zustand würde ein dann auftretendes Spiel zwischen Nockenfolger 2 und Ventilbrücke 11 dazu führen, dass sich der Druckkolben 24 und der Kolben 25 auseinander bewegen, wobei der Kolben 25 dabei über den Anschlag 30 das Gehäuseteil 26 mitziehen würde, was ein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum 36 über das Rückschlagventil 27 und damit ein Ausgleich des Spiels zur Folge hätte.
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Die mittlere Darstellung in 3 zeigt den Zustand, bei welchem der Nockenfolger 2 mit seiner Laufrolle 5 an der Bremserhebung 8 des Hubnockens 6 anläuft. Dies hat seitens der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 eine Verschiebung des Kolbens 25 im Druckkolben 24 relativ zum Gehäuseteil 26 im Rahmen des darstellbaren Null-Hubes zur Folge. Dabei wird keine Vergrößerung des Druckraumes 36 und damit auch kein Nachsaugen von Hydraulikflüssigkeit in den Druckraum 36 bewirkt. Dementsprechend kann sich die Ventilbrücke 11 problemlos relativ zum Nockenfolger 2 verlagern und damit auch problemlos die Dekompressionsbremsfunktion realisiert werden.
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Die rechte Darstellung in 3 zeigt dann noch den Zustand der Ventilspielausgleichseinrichtung 12, in welchem der Nockenfolger 2 mit der Laufrolle 5 an der Betätigungserhebung 7 des Hubnockens 6 anläuft. Hierbei ist der Null-Hub des Kolbens 25 überwunden, so dass nun auch das Gehäuseteil 26 mit dem Boden 23 in Kontakt steht und eine gemeinsame Verschiebung von Kolben 25 und Gehäuseteil 26 stattfindet. Dabei wird eine seitens des Bodens 23 über den Nockenfolger 2 eingeleitete Druckkraft mittels des über das Rückschlagventil 27 verschlossenen Druckraumes 36 hydraulisch auf den Druckkolben 24 und damit auch auf den Basisteil 13 der Ventilbrücke 11 übertragen, was eine gemeinsame Betätigung der Gaswechselventile 15 und 16 nach sich zieht.
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4 zeigt eine Schnittansicht einer Ventilanordnung 39 entsprechend einer zweiten Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung, wobei diese Ausgestaltungsmöglichkeit hierbei weitestgehend der vorhergehenden Variante nach den 1 bis 3 entspricht. Unterschiedlich ist hierbei lediglich, dass eine Betätigung des Stellkolbens 14 der Ventilbrücke 11 nun nicht über einen Bremskolben, sondern über einen weiteren - in 4 nur schematisch angedeuteten - Nockenfolger 40 stattfindet, der mit einem Bremshubnocken in Kontakt steht. Dieser Bremshubnocken ist dabei in 4 nicht gezeigt und separat zu dem Hubnocken 6 vorgesehen. Eine Bremserhebung dieses Bremshubnockens wird dabei über den Nockenfolger 40 in eine Hubbewegung umgesetzt und auf den Stellkolben 14 übertragen, um im Rahmen einer Dekompressionsbremsfunktion eine einzelne Betätigung des Gaswechselventils 16 herbeizuführen. Im Zuge dieser Dekompressionsbremsfunktion wird über die Bremserhebung 8 des Hubnockens 6 eine entsprechende Schwenkbewegung des Nockenfolgers 2 eingeleitet, um seitens der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 eine Verschiebung des Kolbens 25 im Bereich seines Null-Hubes zu bewirken und dementsprechend einen Kontakt zwischen der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 und der Ventilbrücke 11 sicherzustellen. Ansonsten entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 4 der Variante nach den 1 bis 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Schließlich zeigt noch 5 eine Schnittansicht einer Ventilanordnung 41, welche ebenfalls für die Anwendung in einem Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine vorgesehen ist und weitestgehend der Variante nach den 1 bis 3 entspricht. Im Unterschied zu der Variante nach den 1 bis 3 wird nun im Zuge der Durchführung einer Dekompressionsbremsfunktion eine Druckbeaufschlagung des Druckraumes 21 herbeigeführt, um den Bremskolben 19 relativ zum Nockenfolger 2 auszufahren und hierbei über den Stellkolben 14 das Gaswechselventils 16 zu betätigen. Es wird also in diesem Fall im Unterschied zu der Variante nach den 1 bis 3 nicht durch Druckbeaufschlagung des Druckraumes 21 lediglich ein Zurückschieben des Bremskolbens 19 in den Nockenfolger 2 verhindert, sondern aktiv dessen Ausfahren zur Darstellung einer Betätigungsbewegung herbeigeführt. Erneut wird im Zuge der Darstellung der Dekompressionsbremsfunktion über die Bremserhebung 8 des Hubnockens 6 eine entsprechende Schwenkbewegung des Nockenfolgers 2 eingeleitet, um seitens der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 eine Verschiebung des Kolbens 25 im Bereich seines Null-Hubes zu bewirken und dementsprechend einen Kontakt zwischen der Ventilspielausgleichseinrichtung 12 und der Ventilbrücke 11 sicherzustellen. Im Übrigen entspricht die Ausgestaltungsmöglichkeit nach 5 der Variante nach den 1 bis 3, so dass auf das hierzu Beschriebene Bezug genommen wird.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltungen einer Ventilanordnung kann eine Dekompressionsbremsfunktion realisiert sowie im Rahmen einer Durchführung dieser Dekompressionsbremsfunktion ein Aufpumpen einer Ventilspielausgleichseinrichtung der Ventilanordnung auf zuverlässige und kompakte Art und Weise verhindert werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ventilanordnung
- 2
- Nockenfolger
- 3
- Kipphebelachse
- 4
- Ende
- 5
- Laufrolle
- 6
- Hubnocken
- 7
- Betätigungserhebung
- 8
- Bremserhebung
- 9
- Grundkreis
- 10
- Ende
- 11
- Ventilbrücke
- 12
- Ventilspielausgleichseinrichtung
- 13
- Basisteil
- 14
- Stellkolben
- 15
- Gaswechselventil
- 16
- Gaswechselventil
- 17
- Absatz
- 18
- Aufnahme
- 19
- Bremskolben
- 20
- Führungsbohrung
- 21
- Druckraum
- 22
- Versorgungsleitung
- 23
- Boden
- 24
- Druckkolben
- 25
- Kolben
- 26
- Gehäuseteil
- 27
- Rückschlagventil
- 28
- Ventilelement
- 29
- Kugelkalotte
- 30
- Anschlag
- 31
- Innenumfang
- 32
- Anschlag
- 33
- Bund
- 34
- Federelement
- 35
- Federelement
- 36
- Druckraum
- 37
- Versorgungsraum
- 38
- Null-Hub
- 39
- Ventilanordnung
- 40
- Nockenfolger
- 41
- Ventilanordnung