DE3738556A1 - Vorrichtung zur hydraulischen abschaltung zumindest eines ventils, insbesondere eines einlassventils einer brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1.

Insbesondere bei als Antriebsmotoren von Kraftfahrzeugen eingesetzten Brenn­ kraftmaschinen ist es bekannt, durch Abschalten der einzelne Brennräume der Maschine mit Frischgas versorgenden Einlaßventile in Abhängigkeit von der je­ weils verlangten Maschinenleistung zeitweise nicht mit allen Brennräumen der Maschine zu fahren. Weiterhin ist es bei Brennkraftmaschinen, die mit mehr als einem Einlaßventil je Brennraum ausgerüstet sind, bekannt, bei Teillast einzelne Einlaßventile abzuschalten, das heißt dauernd geschlossen zu halten, da die Einlaßkanäle auf die Strömungsverhältnisse bei Vollast ausgelegt sind und die Brennraumbelieferung mit Frischgas durch alle zur Verfügung stehenden Einlaßventile bei Teillast demgemäß nicht optimal ist.

Eine die wahlweise Abschaltung von Ventilen ermöglichende hydraulisch arbei­ tende Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschreibt die US-PS 40 50 435, F 02 B 77/08. Diese bekannte Vorrichtung, die zwischen einen Schwinghebel und einen Stößel eingeschaltet werden soll, bewirkt in vorteil­ hafter Weise zugleich einen hydraulischen Ventilspielausgleich und unterschei­ det sich dadurch von der Tassenstößelanordnung nach der DE-OS 28 14 185, F 02 D 17/04, die zusätzlich zu einer hydraulischen Ventilspielausgleichsvor­ richtung eine hydraulisch betätigbare Kupplung enthält, durch die der Tassen­ stößel zur Übertragung der Steuerbewegungen von einem Nocken auf einen Ventil­ schaft axial starr, dagegen zur Abschaltung des Ventils durch Unterbindung der Übertragung dieser Nockenbewegungen durch Teleskopieren axial nachgiebig gemacht werden kann. Die Kupplung besteht dabei, schlagwortartig definiert, aus zwei sich umgebenden Klemmhülsen, die nur bei Vorliegen eines ausreichend hohen hydraulischen Drucks zur Erzeugung eines Reibschlusses aufeinanderge­ preßt werden.

Die Konstruktion nach der US-Patentschrift enthält in der Kolben-Zylinder-An­ ordnung Druckfedern, die so angeordnet sind, daß sie auch nach erfolgtem Druck­ abbau, das heißt nach Abschaltung des zugeordneten Ventils, die Stirnseiten der Kolben-Zylinder-Anordnung in Kontakt sowohl mit einem unter der Wirkung eines Nockens stehenden Stößel als auch mit dem Schwinghebel halten, so daß der Druckraum der Kolben-Zylinder-Anordnung volumenmäßig entsprechend den vom Nocken hervorgerufenen Stößelbewegungen atmet. Dies bedeutet jedoch gleichsam ein dauerndes Pumpen der Kolben-Zylinder-Anordnung, das neben anderen Nachtei­ len die Gefahr der Schaumbildung im Hydraulikmedium mit sich bringt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1 unter Wahrung dieser beschriebenen Vorteile zu schaffen, bei der die Gefahr des Pumpens der Kolben-Zylinder-Anordnung nach erfolgtem Druckabbau mit einfachen Mitteln verhindert ist.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht in den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs, vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung be­ schreiben die Unteransprüche.

Ein besonderer Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß sie die gestellte Aufgabe praktisch ohne zusätzlichen Aufwand gegenüber dem Stand der Technik löst, nämlich allein durch eine solche Ausbildung bzw. Anordnung der Feder in der Kolben-Zylinder-Anordnung, daß sie dem hydraulisch erzeugten Druck entge­ genwirkt, also im Sinne einer Verkürzung der Kolben-Zylinder-Anordnung wirkt.

Nach wie vor besitzt die Vorrichtung aber den Vorteil, daß sie nach Aufbau des hydraulischen Drucks in ihrer Kolben-Zylinder-Anordnung, also Zuschaltung des über sie betätigten Ventils, zugleich einen hydraulischen Ventilspielausgleich bewirkt; auch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung an beliebiger Stelle des Ventiltriebs, also beispielsweise bei direkter Ventilbetätigung zwischen Nocken und Ventilschaft oder bei indirekter Betätigung angrenzend an einen Stößel, eingesetzt werden. Grundsätzlich ist es auch möglich, über eine einzige Vor­ richtung der erfindungsgemäßen Art beispielsweise zwei Ventile gleichzeitig abzuschalten.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeich­ nung erläutert, deren Figuren Längsschnitte durch die jeweilige Vorrichtung wiedergeben. In beiden Fällen ist eine direkte Ventilbetätigung durch einen Nocken einer Nockenwelle vorgesehen, wozu die erfindungsgemäße Vorrichtung als Tassenstößel ausgebildet ist.

Betrachtet man zunächst Fig. 1, so dient zur Betätigung des durch seinen Schaft 1 und die Schließfeder 2 angedeuteten Einlaßventils der Nocken 3 der allgemein mit 4 bezeichneten, um eine senkrecht zur Zeichenebene verlaufen­ de Achse durch Antriebsverbindung mit der Brennkraftmaschine rotierenden Nockenwelle. Zwischen Nocken 3 und Ventilschaft 1 erkennt man den Tassenstößel 5, der als wesentliche Bestandteile den Zylinder 6 mit der Auflagefläche 7 für den Nocken 3, den innerhalb des Zylinders 6 axial verschiebbar gelagerten Kolben 8, der bei 9 axial mit dem Ventilschaft 1 verbunden ist, den von Zylin­ der 6 und Kolben 8 gebildeten Druckraum 10 sowie die Druckfeder 11 enthält. Die Druckfeder 11 ist zwischen dem nach außen weisenden Kolbenflansch 12 und dem nach innen weisenden Randbereich 13 des Zylinders 6 eingespannt, so daß sie bei Druckabbau im Druckraum 10 die beiden Teile 6 und 8 teleskopierend ineinanderzieht, wobei der topfartig geformte Kolben 8 auf der zylinderfesten Führung 14 gleitet.

Der Druckraum 10 bildet einen Bestandteil eines abgeschlossenen Hydrauliksy­ stems 15, das die Bohrung 16 in der Zylinderwand, eine mit dieser bei bestimm­ ten Axiallagen des Zylinders 6 kommunizierende Ölzufuhrnut 17 sowie den Vor­ ratsraum 18 nebst Speicherkolben 19 enthält, der mit seiner in der Figur rech­ ten Kolbenfläche 20 an einen hydraulischen Steuerkreis 21 angrenzt. Wie er­ sichtlich, sucht die Druckfeder 22 den Speicherkolben 19 im Sinne einer Druck­ verringerung in dem Hydraulikkreis 15 nach rechts zu drücken entgegen dem Druck in der Steuerkammer 23. Der Steuerkreis 21 enthält zwei Ventile 24 und 25 zur Steuerung des Drucks in ihm und damit auch in dem Druckraum 10 des Tassenstößels 5.

Die Vorrichtung arbeitet wie folgt:

Betrachtet man zunächst den Fall der Einschaltung des Ventils mit dem Ventil­ schaft 1, so ist das Niederdruckventil 25 geschlossen, dagegen das Hochdruck­ ventil 24 geöffnet, so daß über das Rückschlagventil 26 in der Steuerkammer 23 ein hoher Druck herrscht, der in den Druckraum 10 des Tassenstößels 5 über­ tragen wird und diesen in axialer Richtung "steif" macht, so daß er die vom Nocken 3 bei seiner Rotation auf den Zylinder 6 übertragenen Translationsbe­ wegungen praktisch unverändert auf den Ventilschaft 1 überträgt. Soll das Ventil mit dem Schaft 1 dagegen abgeschaltet werden, das heißt in seiner durch die Schließfeder 2 sichergestellten geschlossenen Lage bleiben, so wird durch Schließen des Hochdruckventils 24 und Öffnen des Niederdruckventils 25 der Druck in der Steuerkammer 23 und damit im Druckraum 10 so weit verringert, daß die Druckfeder 11 die Teile 6 und 8 ineinanderzieht, was infolge der Ver­ bindung 9 des Kolbens 8 mit dem Ventilschaft 1 bei geschlossenem Ventil eine Bewegung des Zylinders 6 in der Figur nach unten bedeutet: Der Kontakt zwi­ schen Auflagefläche 7 und Nocken 3 wird aufgehoben.

Diese Änderung der Druckverhältnisse im Druckraum 9 ist jedoch nur dann mög­ lich, wenn die Bohrung 16 und die Nut 17 kommunizieren, das heißt bei soIchen Stellungen des Nockens 3, in denen die Auflagefläche 7 des Zylinders 6 nur den Grundkreis 27, nicht aber den eigentlichen Nocken 3 berührt. Wie bekannt, muß nämlich eine Umschaltung bei belastetem Nocken vermieden werden. Das gilt übrigens auch für die erneute ZuschaItung des Ventils; der hierzu erforderli­ che erneute Druckaufbau im Druckraum 10 ist ebenfalls nur dann möglich, wenn der Nocken 3, wie in Fig. 1 angenommen, seine entlastete Stellung eingenommen hat.

Das Vorhandensein des Speicherkolbens 19 bietet die vorteilhafte Möglichkeit, einen geschlossenen kleinen Hydraulikkreis 15 zu schaffen, der leicht blasen­ frei gehalten werden kann. Dies gilt umso mehr, als durch die Druckfeder 11 im Tassenstößel 5 stets die kürzeste axiale Abmessung desselben sichergestellt, also ein Pumpen des Tassenstößels 5 unter der Wirkung des Nockens 3 ausge­ schlossen ist.

In der Vorrichtung nach Fig. 2 findet eine Einrichtung 30 zur Erzeugung der unterschiedlichen Drücke im Druckraum 31 des Tassenstößels 32 Einsatz, die identisch der anhand Fig. 1 beschriebenen ist und die daher nicht nochmals erläutert zu werden braucht. Auch der Aufbau des Tassenstößels 32 aus Zylin­ der 33 mit Auflagefläche 34 für den Nocken 35, topfartig geformtem Kolben 36, Druckfeder 37 zur Wahrung des zusammengezogenen Zustands des Tassenstößels 32 nach Druckabbau in dem Druckraum 31 und Ölbohrung 38 entspricht der Ausfüh­ rungsform nach Fig. 1. In diesem Ausführungsbeispiel fehlt jedoch eine in axialer Richtung feste Verbindung zwischen Kolben 36 und Ventilschaft 39; statt dessen erkennt man eine weitere Druckfeder 40 zwischen Federteller 41 am Ven­ tilschaft 39 (oder einem Bund am Zylinderkopf) einerseits und Zylinder 33 an­ dererseits. Auch in diesem Ausführungsbeispiel sorgt also die Druckfeder 37 dafür, daß nach Druckabbau der "zusammengezogene" Zustand des Tassenstößels 32 gewahrt bleibt, jedoch liegt die Auflagefläche 34 infolge der Wirkung der Druckfeder 40 auch in diesem Zustand auf dem Nocken 35 auf. Auch hier ist je­ doch ein Pumpen des Tassenstößels 32 ausgeschlossen, da dem die Feder 37 entge­ genwirkt; der Nocken 35 schiebt vielmehr bei Rotation der Nockenwelle den Tas­ senstößel 32 ohne Änderung seiner axialen Abmessung im Zusammenwirken mit der Druckfeder 40 hin und her.

Mit der Erfindung ist also eine Vorrichtung zur willkürlichen Abschaltung zu­ mindest eines Ventils geschaffen, die einen bewährten hydraulischen Aufbau besitzt und mit einfachen Mitteln ein unerwünschtes Pumpen im abgeschalteten Zustand des Ventils vermeidet.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur hydraulischen Abschaltung zumindest eines periodisch durch eine Steuereinrichtung gegen die Kraft zumindest einer Schließfeder in sei­ ne Öffnungsstellung gedrückten Ventils, insbesondere eines Einlaßventils einer Brennkraftmaschine, mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anord­ nung, die durch gezielten Druckabbau in zumindest einem von ihr umschlos­ senen Druckraum aus einem die von der Steuereinrichtung erzeugten Steuer­ bewegungen praktisch unverringert übertragenden axial steifen Zustand in einen axial zusammendrückbaren Zustand überführbar ist, in dem sie die Weiterleitung der Steuerbewegungen praktisch verhindert, wobei zwischen Kolben und Zylinder eine Federanordnung zur Erzielung einer definierten Relativlage dieser Teile nach dem Druckabbau angeordnet ist, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Federanordnung (11) den zusammengedrückten Zustand der Kolben- Zylinder-Anordnung (6, 8) wahrend ausgelegt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanord­ nung eine Druckfeder (11) zwischen einem nach innen weisenden Randbereich (13) des Zylinders (6) und einem nach außen weisenden Flansch (12) des Kolbens (8) enthält.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (8) topfartig ausgebildet ist und auf einer zylinderfesten Führung (14) glei­ tet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung (6, 8) als Tassenstößel (5) am Zylinderboden eine Auflagefläche (7) für einen Nocken (3) der Steuereinrichtung und am Kolben (8) eine Auflagefläche für eine längsverschiebbare Stange, insbeson­ dere einen Ventilschaft (1), enthält, mit dem sie in axialer Richtung ver­ bunden ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung (33, 36) als Tassenstößel (32) am Zylinder­ boden eine Auflagefläche (34) für einen Nocken (35) der Steuereinrichtung und am Kolben (36) eine Auflagefläche für eine längsverschiebbare Stange, insbesondere einen Ventilschaft (39), enthält, und daß an der Kolben-Zylin­ der-Anordnung (33, 36) eine auch nach dem Druckabbau ihre Auflage auf dem Nocken (35) wahrende Feder (40) angreift.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckraum (10) in einem durch einen federbelasteten Speicherkolben (19) abgeschlossenen Hydraulikkreis (15) liegt, dessen Druck durch zumindest ein Ventil (24, 25) in einem hydraulischen Steuerkreis (21) veränderbar ist, der an die dem Hydraulikkreis (15) abgewendete Kolbenfläche (20) angrenzt.