DE19543445C1

DE19543445C1 - Automatische Dekompressionsvorrichtung für ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen

Info

Publication number: DE19543445C1
Application number: DE19543445A
Authority: DE
Inventors: Richard Knoblauch
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1995-11-22
Publication date: 1997-02-20
Anticipated expiration: 2015-11-23
Also published as: US5687683A; JPH09170413A; IT1284988B1; JP3902685B2; ITMI962168A1

Description

Die Erfindung betrifft eine automatische Dekompressionsvorrichtung für ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen nach der Gattung des Hauptanspruches.

Eine derartige automatische Dekompressionsvorrichtung ist beispielsweise aus der US-A 4,453,507 bekannt. An der Nockenwelle zur Betätigung eines Gaswechselventils der Brennkraftmaschine ist ein im wesentlichen U-förmig ausgebildeter Dekompressionshebel schwenkbar gelagert, dessen Schwenkachse senkrecht zur Drehachse der Nockenwelle angeordnet ist. Die Schwenkachse liegt dabei im mittleren Bereich der beiden parallelen Schenkel des Dekompressionshebels, so daß zwei Hebelarme ausgebildet sind. Diese Hebelarme sind in ihrer Größe und Massenverteilung so gestaltet, daß der Hebel unterhalb einer bestimmten Drehzahl in eine erste mit dem Gaswechselventil zusammenwirkende Schaltstellung bewegt wird. In dieser Schaltstellung wird eine automatische Dekompression durch entsprechende Betätigung des Gaswechselventils ausgelöst. Wird eine vorgegebene Drehzahl der Nockenwelle überschritten, wird der Dekompressionshebel aufgrund der einwirkenden Fliehkräfte so in seine zweite Schaltstellung verschwenkt, daß keine Wirkverbindung mehr zwischen diesem und dem Gaswechselventil besteht, und letzteres nur noch durch die Einwirkung des Nockens der Nockenwelle betätigt wird. In die erste (Dekompressions-)Schaltstellung wird der Dekompressionshebel aufgrund der Wirkung der Schwerkraft verschwenkt. Der Gesamtschwerpunkt des Dekompressionshebels liegt dazu relativ weit vom Drehpunkt bzw. von der Drehachse entfernt. Dies führt im Betrieb der Brennkraftmaschine jedoch dazu, daß eine genau definierte Schaltdrehzahl bzw. ein definierter Schaltzustand nicht ohne weiteres einzustellen ist. Die Schwerkrafteinflüsse auf den Dekompressionshebel sind abhängig von der Drehlage der Nockenwelle. Befindet sich der Gesamtschwerpunkt des Dekompressionshebels oberhalb der Drehachse, verursacht die Schwerkraft eine Schwenkbewegung in die Kompressions-Schaltrichtung. Befindet sich der Gesamtschwerpunkt des Dekompressionshebels jedoch unterhalb der Drehachse, verursacht die Schwerkraft eine Schwenkbewegung in die entgegengesetzte Richtung. Dies führt dazu, daß der Dekompressionshebel bei Drehzahlen im Bereich der Schaltdrehzahl Pendelbewegungen ausführt, so daß ein definiertes Schalten erst weit unterhalb bzw. weit oberhalb der vorgegebenen Schaltdrehzahl erfolgt.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine automatische Dekompressionsvorrichtung für ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen dahingehend zu verbessern, daß der Schaltvorgang definiert innerhalb eines sehr engen Drehzahlbereiches ausgeführt wird und Pendelbewegungen des Dekompressionshebels und damit die Bandbreite der Drehzahlen mit undefinierten Schaltzuständen verringert werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches gelöst. Durch Anordnung des Gesamtschwerpunktes des Dekompressionshebels nahe der Drehachse bzw. auf ihr wird der Einfluß der Schwerkraft auf die Schaltbewegung verringert bzw. ausgeschlossen. Eine drehlagenabhängige Bewegung des Dekompressionshebels wird verhindert, so daß daraus resultierende Pendelbewegungen ausgeschlossen sind.

Die Kraft zur Verstellung des Dekompressionshebels gegen die Wirkung der Fliehkraft kann dabei auf vorteilhafte Weise durch ein Federelement aufgebracht werden. Wird dieses Federelement so angeordnet, daß sein Schwerpunkt zumindest annähernd auf der Nockenwellenachse liegt, wird der Einfluß der Fliehkraft und der Gewichtskräfte auf die Federkennung oder die Reibung der Feder in ihrer Führung minimiert bzw. ausgeschlossen.

Der Dekompressionshebel kann auf vorteilhafte Weise etwa bügelförmig ausgebildet werden, wobei die beiden freien Bügelenden den einen und der diese verbindende Bügelsteg den anderen Hebelarm bilden. Damit läßt sich eine raumsparende und in bzw. an die Nockenwelle integrierbare Hebeleinrichtung erstellen, die ohne zusätzlichen Mehraufwand innerhalb des Zylinderkopfes eingebaut werden kann.

Ein definiertes Schalten bzw. ein definiertes Verstellen des Dekompressionshebels bei einer Schaltdrehzahl der Nockenwelle ergibt sich, wenn die Winkelhalbierende des von der Verbindungslinie der Einzelschwerpunkte der Hebelarme überstrichenen Schwenkbereiches einerseits und die Nockenwellenachse andererseits einen Winkel von höchstens 45° einschließen. Bei einer derartigen Anordnung ist sichergestellt, daß die bei der Schwenkbewegung sich ändernden Hebelarme bzw. Drehradien so zueinander im Verhältnis stehen, daß bei gleicher Drehzahl das von der Fliehkraft erzeugte Drehmoment im ausgerückten Zustand des Dekompressionshebels größer ist als im eingerückten Zustand. Damit wird ein sicheres Verschwenken des Dekompressionshebels bei Erreichen bzw. Überschreiten der Schaltdrehzahl sichergestellt. Ein undefiniertes Pendeln wird verhindert.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der nachfolgenden Beschreibung und Zeichnung näher erläutert. Letztere zeigt in

Fig. 1 eine Explosionsdarstellung der Nockenwelle und des Dekompressionshebels,

Fig. 2 eine Ansicht der Dekompressionsvorrichtung, teilweise im Schnitt und

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Nockenwelle und den Dekompressionshebel.

Im Zylinderkopf 1 einer nicht näher dargestellten Brennkraftmaschine ist ein Gaswechselventil 2 angeordnet, das in diesem Ausführungsbeispiel über einen als Zwischenmittel 3 dienenden Tassenstößel vom Nocken 4 einer Nockenwelle 5 in an sich bekannter Weise betätigt wird. An der Nockenwelle 5 ist ein Dekompressionshebel 6 schwenkbar gelagert, der in der in Fig. 2 dargestellten ersten Endstellung seiner Schwenkbewegung mit dem Tassenstößel 3 bzw. dem Gaswechselventil 2 zusammenwirkt.

Zur Aufnahme des Dekompressionshebels 6 weist die Nockenwelle 5 in diesem Ausführungsbeispiel drei nebeneinander angeordnete Vertiefungen 7 bis 9 und zwei abgeflachte Bereiche 10, 11 auf. Die erste Vertiefung 7 liegt im Grundkreisbereich 12 des Nockens 4. Diese schließt sich an die Vertiefung 8 an, die von der dritten Vertiefung 9 ausgeht. Die abgeflachten Bereiche 10, 11 liegen parallel zueinander auf beiden Seiten der Nockenwellenachse 13 und gehen jeweils vom Grund der Vertiefungen 8, 9 aus und verlaufen etwa senkrecht dazu. Im Bereich der mittleren Vertiefung 8 verläuft mit Abstand zum Grund der Vertiefung durch die Nockenwelle eine Bohrung 14, deren Bohrungsachse 15 die Nockenwellenachse 13 rechtwinklig schneidet. Im Bereich der dritten Vertiefung 9 ist in die Nockenwelle 5 eine weitere Bohrung 16 eingebracht, die vom Grund der Vertiefung 9 ausgeht und deren Bohrungsachse 17 die Nockenwellenachse 13 senkrecht schneidet.

Der Dekompressionshebel 6 ist bügelförmig ausgebildet, wobei seine zwei freien Bügelenden 18,19 durch zwei beabstandete Querstege 20, 21 miteinander verbunden sind. Der endseitige Quersteg 21 weist darüber hinaus einen nockenartigen Fortsatz 22 auf, der im zusammengebauten Zustand mit dem Tassenstößel 3 zusammenwirkt. Die beiden freien Bügelenden weisen fluchtende Bohrungen 23, 24 auf, die im zusammengebauten Zustand mit der Bohrung 14 fluchten.

Der Dekompressionshebel 6 ist im zusammengebauten Zustand so in die Nockenwelle 5 eingesetzt, daß - wie zuvor beschrieben - die Bohrungen 23, 24 mit der Bohrung 14 in der Nockenwelle fluchten. Die beiden freien Bügelenden 18, 19 liegen dann parallel zu den abgeflachten Bereichen 10, 11. Der Dekompressionshebel 6 wird durch einen Lagerstift 32, der durch die Bohrungen 23, 14 und 24 eingeschoben ist, schwenkbar an der Nockenwelle gehalten. In die Bohrung 16 ist weiterhin eine Spiralfeder 33 eingesetzt, die sich einerseits am Grund der Bohrung 16 und andererseits am Quersteg 20 abstützt.

In seiner ersten Schaltstellung (Fig. 2) ist der Dekompressionshebel 6 durch die Wirkung der Feder 33 so verschwenkt, daß zwei an den freien Bügelenden 18 bzw. 19 ausgebildete Anschlagflächen 25, 26 am Grund der Vertiefung 7 anliegen. Der nockenförmige Fortsatz 22 wirkt in dieser Schaltstellung mit dem Tassenstößel zusammen. Die Abmessungen des Quersteges 21 bzw. des nockenförmigen Fortsatzes 22 sind dabei so bemessen, daß letzterer über den Grundkreis 12 des Nockens 4 hinausragt, so daß beim Drehen der Nockenwelle 5 der nockenförmige Fortsatz 22 das Gaswechselventil 2 über den Tassenstößel 3 vom Ventilsitz 31 abhebt.

In der zweiten Schaltstellung des Dekompressionshebels 6 (Fig. 3) liegt der Quersteg 20 am Grund der Vertiefung 9 an. Der nockenförmige Fortsatz 22 des Quersteges 21 ist dabei so verschwenkt, daß der Tassenstößel 3 mit dem Grundkreis 12 und den übrigen Abschnitten des Nockens 4 zusammenwirkt, ohne in Kontakt mit dem Dekompressionshebel 6 zu geraten.

Der Dekompressionshebel 6 stellt bezogen auf seine Drehachse, die mit der Bohrungsachse 15 übereinstimmt, einen zweiarmigen Hebel dar, der durch den Quersteg 20 und Teile der freien Bügelenden 18, 19 einerseits und durch den Quersteg 21 und die entsprechenden Abschnitte der freien Bügelenden 18, 19 andererseits gebildet ist. Die Einzelschwerpunkte E1 und E2 der beiden Hebelarme 27, 28 liegen auf einer Verbindungslinie 29, die durch den Drehpunkt bzw. die Drehachse 15 des Dekompressionshebels 6 verläuft. Die gesamten Massen der beiden Hebelarme 27, 28 sind so ausgelegt, daß der Gesamtschwerpunkt G des Dekompressionshebels im Drehpunkt bzw. auf der Drehachse 15 liegt.

Im Betrieb der Brennkraftmaschine wirken auf den Dekompressionshebel 6 aufgrund der Drehung der Nockenwelle 5 Fliehkräfte, die ein um die Drehachse 15 gerichtetes Drehmoment auf den Dekompressionshebel wirken lassen, dem ein durch die Kraft aufgrund der Wirkung der Feder 33 erzeugter Drehmoment entgegengerichtet ist. Das durch die Wirkung der Feder 33 verursachte Moment ist bei geringen Drehzahlen größer als das von den Fliehkräften verursachte Moment, so daß der Dekompressionshebel in seine in Fig. 2 dargestellte erste Schaltstellung gedrückt wird. In dieser Schaltstellung wirkt der nockenförmige Fortsatz 22 - wie bereits angeführt - mit dem Tassenstößel 3 zusammen. Mit steigender Drehzahl der Nockenwelle steigt das durch die Fliehkräfte auf den Dekompressionshebel 6 einwirkende Drehmoment bis dieses das aufgrund der Wirkung der Feder 33 verursachte Drehmoment übersteigt. Der Dekompressionshebel 6 wird gegen die Wirkung der Feder verschwenkt. Bei dieser Schwenkbewegung wird einerseits der wirksame Hebelarm geringer, andererseits steigt der für die Fliehkraft maßgebliche wirksame Radius. Dies führt bei geeigneter Auslegung dazu, daß der Dekompressionshebel unmittelbar in seine zweite Schaltstellung (Fig. 3) verschwenkt wird. Die Verbindungslinie 29 der Einzelschwerpunkte E1 und E2 überstreicht dabei einen Schwenkbereich, der durch die Endstellungen des Dekompressionshebels begrenzt ist.

Die Verbindungslinie 29 überstreicht zwischen ihren beiden in Fig. 2 und Fig. 3 dargestellten Endstellungen einen Schwenkbereich mit definiertem Schwenkwinkel, dessen Winkelhalbierende mit 30 bezeichnet ist. Der Schwenkbereich ist durch entsprechende Anordnung der Endstellungen so ausgelegt, daß die Winkelhalbierende 45° gegenüber der Nockenwellenachse 13 geneigt ist. Dadurch ist sichergestellt, daß bei Erreichen der Schaltdrehzahl in der ersten Schaltstellung des Dekompressionshebels der für die Höhe der Fliehkraft maßgebliche Radius nach dem Einleiten der Schwenkbewegung stärker zunimmt als sich der wirksame Hebelarm verringert. Damit ist bei Erreichen bzw. Überschreiten dieser Drehzahl ein durch die Veränderung von Radius und Hebelarm unterstütztes, sicheres Verschwenken in die zweite Endstellung sichergestellt. Befindet sich der Dekompressionshebel in seiner zweiten Schaltstellung (Fig. 3) und wird die Schaltdrehzahl erreicht bzw. unterschritten, ändert sich die Relation zwischen Radius und Hebelarm in umgekehrter Weise, so daß die Schwenkbewegung in Richtung erster Schaltstellung unterstützt wird.

Es ist ebenfalls möglich, die Lage der Winkelhalbierenden so zu wählen, daß der Winkel zwischen dieser und der Nockenwellenachse kleiner als 45° ist. Damit ist gewährleistet, daß bei Einleiten der Schwenkbewegung aus der ersten Schaltstellung der für die Fliehkraft maßgebliche Radius stärker zunimmt, als der wirksame Hebelarm abnimmt. Ein sicheres Verschwenken bei einer definierten Drehzahl ist damit sichergestellt.

Claims

1. Automatische Dekompressionsvorrichtung für ventilgesteuerte Brennkraftmaschinen mit mindestens einer Nockenwelle (5) zur Betätigung von Gaswechselventilen (2) und einem mit mindestens einem Gaswechselventil zusammenwirkenden Dekompressionshebel (6) mit mindestens zwei Hebelarmen (27, 28), der auf einer Drehachse (15) an der Nockenwelle gelagert ist und durch die aufgrund der Drehbewegung der Nockenwelle auftretenden Fliehkräfte aus einer ersten Schaltstellung in eine zweite Schaltstellung verdrehbar ist, wobei die Nockenwellenachse (13) und die Drehachse (15) etwa senkrecht aufeinander stehen, dadurch gekennzeichnet, daß der Gesamtschwerpunkt (G) des Dekompressionshebels auf der Drehachse liegt bzw. ihr unmittelbar benachbart ist.

2. Automatische Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dekompressionshebel (6) etwa bügelförmig ausgebildet ist.

3. Automatische Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dekompressionshebel (6) gegen die Wirkung der Fliehkräfte von einem Federelement (33) beaufschlagt wird, dessen Schwerpunkt zumindest annähernd auf der Nockenwellenachse (13) liegt.

4. Automatische Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (33) eine radial in der Nockenwelle (5) geführte Spiralfeder ist.

5. Automatische Dekompressionsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelhalbierende (30) des von der Verbindungslinie (29) der Einzelschwerpunkte (E1, E2) der Hebelarme (27, 28) überstrichenen Schwenkbereiches und die Nockenwellenachse (13) einen Winkel von höchstens 45° einschließen.