DE3635110A1 - Ventilsteuereinrichtung fuer eine brennkraftmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Brennkraftmaschine und insbesondere mit einer hydraulischen Befestigungseinstelleinrichtung bzw. einer hydraulischen Spielnachstelleinrichtung für eine Ventilsteuereinrichtung einer Brennkraftmaschine.

In der japanischen offengelegten Patentanmeldung No. 60 (1985)-35 106 ist eine Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine beschrieben, die hydraulische Nacheinstelleinrichtungen hat. Die Ventilsteuereinrichtung umfaßt Ventilstößel, die von einer einzigen oben liegenden Nockenwelle zur wechselseitigen Betätigung der Einlaß- und Auslaßventile beaufschlagt werden. Eine der Ventilstößel wirken direkt auf die Nockenschäfte bzw. die Ventilschäfte der Einlaßventile ein, während andere Ventilstößel auf die Nockenschäfte bzw. Ventilschäfte der Auslaßventile über zugeordnete Verbindungseinrichtungen einwirken, die Schubstangen enthalten. Die hydraulischen Spielnachstelleinrichtungen sind vorgesehen, um jeglichen Zwischenraum zu eliminieren, der sich zwischen den Ventilstößeln und den Enden der Ventilschäfte der Einlaß- und Auslaßventile ergeben könnte. Die Ventilsteuereinrichtung dieser Bauart ist dahingehend von Vorteil, daß die hydraulischen Spielnachstelleinrichtungen Abstimmkolben enthalten, die vor und zurück bewegbar sind, um Herstellungsfehler der verschiedenen Bauteile der Ventilsteuereinrichtung auszugleichen. Mit der zwischen einem Nockenstößel und dem zugeordneten Ventilschaft verwendeten Verbindungseinrichtungen wird die Anzahl von erforderlichen Bauteilen groß und daher ergeben sich angehäufte Bearbeitungsfehler aufgrund dieser Bauteile. Daher ist der Kolben der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung erforderlich, um sich über einen großen Hub hinweg vor und zurück zu bewegen, so daß die angehäuften Bearbeitungsfehler ausgeglichen werden können, woraus eine entsprechend große Änderung des Volumens der hydraulischen Druckkammer resultiert, die in der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung gebildet wird.

Es wurden Versuche durchgeführt, um zu bestimmen, wie das Volumen der hydraulischen Druckkammer einer hydraulischen Spielnachstelleinrichtung das Arbeitsverhalten einer Ventilsteuereinrichtung beeinflußt. Die Ergebnisse dieser Versuche sind in den Fig. 2 und 3 der beiligenden Zeichnung gezeigt.

Fig. 2 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Volumen der hydraulischen Druckkammer und dem Kompressionsdruck in der Brennkammer der Brennkraftmaschine bei einer Temperatur von -20°C und in einem Anlaßdrehzahlbereich unterhalb einer üblichen Leerlaufdrehzahl. Aus Fig. 2 läßt sich ersehen, daß, wenn das Volumen der hydraulischen Druckkammer kleiner als ein gewisser Wert ist, der Kompressionsdruck in der Brennkammer plötzlich abfällt. Der Grund hierfür liegt darin, daß nahezu kein Öl von der hydraulischen Druckkammer wegfließt, wenn eine Belastung auf den Kolben der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung aufgebracht wird, da die Viskosität des Öls in der hydraulischen Druckkammer bei niederer Temperatur größer wird. Daher wird das Intervall oder der Hub für die Rückfahrbewegung oder die Eintauchbewegung des Kolbens so klein, daß der Kolben keine radialen Verschiebungen der sich drehenden Nockenwelle ausgleichen kann, so daß ein zugeordnetes Einlaß- und Auslaßventil nicht mehr in der gewünschten Weise geschlossen werden kann.

Fig. 3 zeigt den Zusammenhang zwischen dem Volumen der hydraulischen Druckkammer und der Grenzdrehzahl der Brennkraftmaschine oberhalb der das Ventil von seinem Ventilsitz abprallt. Fig. 3 zeigt deutlich, daß wenn das Volumen der hydraulischen Druckkammer größer als ein gewisser Wert ist, das Ventil die Neigung besitzt, daß es leicht vom Ventilsitz abprallt. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die Federkonstante der gesamten Ventilsteuereinrichtung durch einen Anstieg des Volumens der hydraulischen Druckkammer herabgesetzt wird.

Diese Versuchsergebnisse zeigen, daß das Volumen der hydraulischen Druckkammer der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung einen gewissen geeigneten Wert haben sollte, um ein zuverlässiges Arbeiten der Ventilsteuereinrichtung zu erreichen.

Die hydraulische Spielnachstellungseinrichtung der vorstehend beschriebenen Art ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung No. 58 (1983)-2 10 309 beispielsweise angegeben. Wenn die Brennkraftmaschine während des Arbeitens eine hohe Temperatur hat, wird die Viskosität des Öls in der hydraulischen Druckkammer herabgesetzt, wodurch ermöglicht wird, daß sich der Kolben um eine vergrößerte Tiefe zurückbewegen kann, wenn eine Belastung aufgebracht wird. Dieser Zustand ergibt sich noch in weit stärkerem Maße dann, wenn die Brennkraftmaschine bei einer hohen Temperatur gestartet wird und im Anlaßdrehzahlbereich arbeitet, d. h. in dem Bereich, bevor die Brennkraftmaschine die Nennleerlaufdrehzahl von etwa 700 Upm erreicht, da die Geschwindigkeit, mit der die Einlaß- und Auslaßventile geöffnet werden, sehr gering ist, sowie auch die auf den Kolben einwirkende Belastung und die Bewegungsgeschwindigkeit desselben. Daher tritt das Öl mit geringer Viskosität aus der hydraulischen Druckkammer über den spaltförmigen Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder aus, indem der Kolben gleitbeweglich angeordnet ist, so daß der Kolben einen Hub ausführt, der einige Male größer als der übliche Hub sein kann. Bisher wurde das aus der hydraulischen Druckkammer ausströmende Öl aus dem Zylinder ausgegeben und eine Ölkammer, die in der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung gebildet wird, ist erforderlich, um eine große Ölmenge aufzunehmen, die in die hydraulische Druckkammer eingespeist werden kann, wenn der Kolben beim Aufheben der Belastung eine Ausfahrbewegung ausführt. Um dieses Erfordernis zu erreichen, muß die Ölpumpe, die zur Zuführung des Öls zu der Ölkammer dient, ein großes Leistungsvermögen haben.

Die übliche hydraulische Spielnachstelleinrichtung enthält ein Rückschlagventil, das im Grundzustand mittels einer Feder geschlossen wird. Das federbelastete Rückschlagventil ist bereits schon geschlossen, bevor eine Kompressionsbelastung auf den Kolben einwirkt. Bei einer niedrigen Temperatur ist die Viskosität des Öls der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung hoch und daher tritt im wesentlichen kein Öl aus der hydraulischen Druckkammer über den spaltförmigen Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder aus. Folglich ist jeglicher Anfangshub, unter dem der Kolben eine Rückfahrbewegung bei einer Kompressionsbelastung ausführt, extrem klein. Wenn die Nockenwelle aufgrund von Herstellungsfehler der Bauteile der Ventilsteuereinrichtung während der Kompressions- und Arbeitshübe der Brennkraftmaschine radial verschoben wird, sind die der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung zugeordneten Einlaß- oder Auslaßventile gezwungen, daß sie vom Ventilsitzt abgehoben bleiben. Wenn dies der Fall ist, kann die Brennkraftmaschine bei niedriger Temperatur nicht gut starten.

Die vorstehend genannte Schwierigkeit läßt sich dadurch überwinden, daß man das Volumen der hydraulischen Druckkammer vergrößert, um den Anfangshub zu vergrößern, den der Kolben bei einer Druckbeanspruchung ausführen würde. Die Vergrößerung des Volumens der hydraulischen Druckkammer jedoch ist aus den vorstehend genannten Gründen nicht erwünscht und sie führt zu großen Abmessungen der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung. Zusätzlich wird die Steifigkeit der Ventilsteuereinrichtung herabgesetzt, wodurch bewirkt wird, daß die Einlaß- und Auslaßventile von ihren Ventilsitzen wegspringen oder prallen.

Gemäß einem Aspekt gibt die Erfindung für eine Ventilsteuereinrichtung einer Brennkraftmaschine eine hydraulische Spielnachstelleinrichtung an, die sich dadurch auszeichnet, daß ein Zylinder vorgesehen ist, der einen Boden hat, daß ein Kolben gleitbeweglich in dem Zylinder angeordnet ist, daß der Kolben eine Ölkammer darin bildet, daß eine Druckkammer zwischen dem Zylinder und dem Kolben am Boden des Zylinders gebildet wird, daß der Kolben eine Ventilöffnung hat, die eine Fluidverbindung zwischen der Ölkammer und der Druckkammer herstellt, daß der Kolben und der Zylinder Ölöffnungen haben, die in den Seitenwänden derselben gebildet werden und die eine Fluidverbindung zwischen der Ölkammer und einem Ölverteilerkanal herstellen, daß Federeinrichtungen vorgesehen sind, die im Grundzustand den Kolben in eine Richtung aus dem Zylinder heraus und von dem Zylinderboden wegdrücken, und daß eine Rückschlagventileinrichtung in der Druckkammer angeordnet ist, die die Ventilöffnung jeweils in Abhängigkeit von der Verminderung und einer Zunahme des Öldrucks in der Druckkammer selektiv öffnet und schließt. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Ventilkäfig in der Druckkammer angeordnet und fest mit dem Kolben verbunden, wobei die Rückschlagventileinrichtung eine freibewegliche Kugel aufweist, die lose in dem Ventilkäfig untergebracht ist.

Vorzugsweise enthält die Einrichtung einen spaltförmigen Zwischenraum zwischen dem Kolben und dem Zylinder und der Kolben hat einen Ölrücklaufkanal, der in der Seitenwand desselben gebildet wird und axial zwischen der Ölöffnung des Kolbens und der Druckkammer angeordnet ist, sowie einen Ringkanal hat, der an einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens gebildet wird und mit dem Rücklaufkanal in Verbindung steht.

Vorzugsweise hat die Druckkammer folgende Abmessungsverhältnisse:

2 ≦ D/L ≦ 4

wobei D der Durchmesser der Druckkammer und L die Höhe der Druckkammer ist.

Gemäß einem anderen Aspekt nach der Erfindung wird eine Ventilsteuereinrichtung zum Steuern eines Ventils in einer Brennkraftmaschine angegeben, die sich dadurch auszeichnet, daß ein Ventilstößel derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er gleitbeweglich mit einer Nocke zusammenarbeitet, daß eine hydraulische Spielnachstelleinrichtung vorgesehen ist, die eine hydraulische Druckkammer hat, um auf den Ventilstößel einen hydraulischen Druck auszuüben, daß eine Verbindungseinrichtung in Eingriff mit einem gegenüberliegenden Ende des Ventilstößels ist, um die Bewegung von dem Ventilstößel auf das Ventil zu übertragen, und daß die Verbindungseinrichtung eine Einstelleinrichtung enthält, mittels der das Volumen der Druckkammer verstellbar ist. Im allgemeinen wird der Ventilstößel mit einer Nocke einer Nockenwelle zusammenarbeiten, die um ihre eigene Achse drehbar ist.

Die Einstelleinrichtung kann beispielsweise einen Einstellbolzen aufweisen, der durch ein Ende eines Kipphebels geschraubt ist und in Anlageeingriff mit dem Ende des Ventilschafts des Ventils ist und sie kann ferner eine Sicherheitsmutter aufweisen, die auf die Einstellschraube geschraubt ist, um die Einstellschraube bezüglich des Kipphebels zu fixieren.

Gemäß einem weitern Gedanken nach der Erfindung wird für eine Ventilsteuereinrichtung einer Brennkraftmaschine eine hydraulische Spielnachstelleinrichtung angegeben, die sich dadurch auszeichnet, daß eine Zylindereinrichtung vorgesehen ist, die einen geschlossenen Boden hat, daß eine Kolbeneinrichtung in der Zylindereinrichtung gleitbeweglich angeordnet ist und eine Ölkammer hat, daß eine Druckkammer zwischen der Kolbeneinrichtung und dem geschlossenen Boden der Zylindereinrichtung gebildet wird, daß Rückschlagventileinrichtungen zwischen der Ölkammer und der Druckkammer vorgesehen sind, um den Ölstrom von der Druckkammer zu der Ölkammer zu sperren, daß eine Einrichtung die Kolbeneinrichtung von dem geschlossenen Boden relativ zu der Zylindereinrichtung wegdrückt, daß eine Einrichtung kontinuierlich Öl der Ölkammer zuführt und daß eine Einrichtung vorgesehen ist, die Öl unter Druck, das aus der Druckkammer in die Ölkammer austritt, aufnimmt und weiterleitet, um die Menge des Öls zu minimalisieren, die von der Einrichtung benötigt wird, die ständig Öl der Ölkammer zuführt.

Zusammenfassend wird nach der Erfindung eine Ventilsteuereinrichtung zum Steuern eines Ventils in einer Brennkraftmaschine bereitgestellt, die eine hydraulische Spielnachstelleinrichtung enthält, um einen hydraulischen Druck gegen einen Ventilstößel wirken zu lassen, der gleitbeweglich mit einer Nockenwelle zusammenarbeitet. Die hydraulische Spielnachstelleinrichtung enthält einen Kolben, der gleitbeweglich in einem Zylinder angeordnet ist und eine Ölkammer begrenzt, die mit einer Druckkammer zwischen dem Kolben und der Zylinderkammer über eine Ventilöffnung in Verbindung steht, die selektiv mittels eines frei beweglichen Kugelrückschlagventils geöffnet und geschlossen werden kann. Der Kolben wird im Grundzustand durch eine Feder derart gedrückt, daß er sich in eine Richtung aus dem Zylinder heraus in Richtung auf den Ventilstößel bewegt. Der Ventilstößel beaufschlagt ein Ende des Ventilschafts des Ventils über eine dazwischenliegende Verbindungseinrichtung, die eine Einstelleinrichtung hat, um das Volumen der Druckkammer der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung einzustellen.

Die Erfindung wird nachstehend an bevorzugten Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:

Fig. 1 eine Vertikalschnittansicht eines Zylinderkopfs einer Brennkraftmaschine mit einer Ventilsteuereinrichtung nach der Erfindung in Ausschnittdarstellung,

Fig. 2 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen dem Volumen der hydraulischen Druckkammer, die in der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung gebildet wird und dem Kompressionsdruck in einer Brennkammer einer Brennkraftmaschine bei einer niedrigen Temperatur,

Fig. 3 ein Diagramm zur Verdeutlichung des Zusammenhangs zwischen dem Volumen der hydraulischen Druckkammer, die in einer hydraulischen Spielnachstelleinrichtung gebildet wird, und der Brennkraftmaschinendrehzahl, oberhalb der ein der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung zugeordnetes Ventil von seinem Ventilsitz abprallen kann,

Fig. 4 eine Schnittansicht einer Ventilsteuereinrichtung mit einer hydraulischen Spielnachstelleinrichtung gemäß einer weiteren Ausbildungsform nach der Erfindung und einem damit betriebsverbundenen Ventil als Ausschnittsansicht,

Fig. 5 eine vergrößerte Schnittansicht der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung nach Fig, 4,

Fig. 6 eine Schnittansicht einer Ventilsteuereinrichtung mit einer hydraulischen Spielnachstelleinrichtung gemäß einer weiteren Ausführungsvariante nach der Erfindung als Ausschnittdarstellung, und

Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung nach Fig. 6.

Bei den bevorzugten Ausbildungsformen nach der Erfindung und in den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.

Fig. 1 zeigt eine Zylinderreihe oder Flanschengruppe C einer Mehrzylinder-Brennkraftmaschine mit V-Form. Die Zylinderflanschengruppe C weist im allgemeinen einen Zylinderblock 1 und einen Zylinderkopf 2 auf, der fest mit dem oberen Ende des Zylinderblocks 1 verbunden ist.

Der Zylinderkopf 2 hat eine Reihe von Brennkammern 3 (nur eine ist gezeigt) und Einlaß- und Auslaßöffnungen 4 i, 4 e, die jeweils in die zugeordneten Brennkammern 3 münden. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen 4 i, 4 e können mit Hilfe der Einlaß- und Auslaßventile 5 i, 5 e jeweils geöffnet und geschlossen werden, die mittels Ventilführungen 6, 7 gleitbeweglich gelagert sind, die im Zylinderkopf 2 angebracht sind. Die Einlaß- und Auslaßventile 5 i, 5 e sind zur Achse Y des Zylinders geneigt, so daß die oberen Enden der Ventile 5 i, 5 e einen großen Abstand voneinander haben.

Die Einlaß- und Auslaßventile 5 i, 5 e werden mit Hilfe einer Ventilsteuereinrichtung 9 gesteuert, die in einer Kammer 8 angeordnet ist, die im Zylinderkopf 2 gebildet wird. Die Ventilschäfte der Einlaß- und Auslaßventile 5 i, 5 e erstrecken sich in die Kammer 8 nach oben. Ventilfedern 10, 11 sind um die Ventilschäfte angeordnet und im zusammengedrückten Zustand zwischen Halteeinrichtungen 5 a, 5 b und den Zylinderkopfteilen gehalten, um im Grundzustand die Einlaß- und Auslaßventile 5 i, 5 e in eine Richtung zu drücken, daß diese die Einlaß- und Auslaßöffnungen 4 i, 4 e schließen. Eine einzige Nockenwelle 12 ist oberhalb des Einlaßventils 5 i angeordnet und im Zylinderkopf 2 drehbar gelagert. Eine Nockenhalteranordnung 14 ist fest daran mit Hilfe von Schrauben 13 befestigt. Die Nockenwelle 12 hat eine Mehrzahl von Nocken 12 i, 12 e zum Steuern der Einlaß- und Auslaßventile 5 i, 5 e jeweils. Erste und zweite Ventilstößel 15 a, 15 b sind unterhalb der Nockenwelle 12 in einer etwa V-förmigen Anordnung vorgesehen und haben zugeordnete Gleitflächen f 1, f 2, die in Gleitberührung mit den jeweiligen Nocken 12 i, 12 e an ihren unteren Teilen gehalten sind.

Der erste Ventilstößel 15 a hat ein oberes Ende, das mit Hilfe einer ersten hydraulischen Spielnachstelleinrichtung 17 a winkelbeweglich gelagert ist, die in einer Öffnung 16 angebracht ist, die im Zylinderkopf 2 gebildet wird. Das untere Ende des ersten Ventilstößels 15 a ist gegen das obere Ende des Ventilschafts des Einlaßventils 5 i gehalten.

Der zweite Ventilstößel 15 b hat ein unteres Ende, das durch eine zweite hydraulische Spielnachstelleinrichtung 17 b winkelbeweglich gelagert ist, die in einer Öffnung 18 angebracht ist, die im Zylinderkopf 2 gebildet wird. Das obere Ende des zweiten Ventilstößels 15 b wirkt auf das obere Ende des Ventilschafts des Einlaßventils 5 e über eine Zwischenverbindungseinrichtung 19 ein.

Die Zwischenverbindungseinrichtung 19 weist eine Schubstange 20 auf, die ein Ende hat, das mit dem oberen Ende des zweiten Ventilstößels 15 b zusammenarbeitet und sie weist einen kurbelähnlichen Kipphebel 21 auf, der ein oberes Ende hat, das mit dem gegenüberliegenden Ende der Schubstange 20 zusammenarbeitet und ein unteres Ende hat, das mit dem oberen Ende des Ventilschafts des Auslaßventils 5 e über eine Einstelleinrichtung 37 zusammenarbeitet. Der Kipphebel 21 ist mittels einer Steuerwelle 22 im Zylinderkopf 2 schwenkbeweglich gelagert.

Die Einstelleinrichtung 37 weist eine Einstellschraube 38 auf, die veränderbar durch das untere Ende des Kipphebels 21 in Richtung auf das obere Ende des Ventilschaftes des Auslaßventils 5 e und gegen dasselbe gehalten geschraubt werden kann und eine Sicherungsmutter bzw. Gegenmutter 39 ist vorgesehen, mittels der die Einstellschraube 38 am Kipphebel 31 festgezogen werden kann, um die Einstellschraube 38 in ihrer eingestellten Position bezüglich des Kipphebels 21 festzulegen. Die Einstellschraube 38 hat einen Werkzeugknopf 38 a, mit dem ein geeignetes Werkzeug (nicht gezeigt) zusammenarbeiten kann, um die Einstellschraube 38 zu verdrehen.

Es sind so viele hydraulische Spielnachstelleinrichtungen 17 a wie Einlaßventile 5 i und es sind so viele zweite hydraulische Spielnachstelleinrichtungen 17 b wie Auslaßventile 5 e vorgesehen. Die ersten und zweiten hydraulischen Spielnachstelleinrichtungen 17 a, 17 b sind in horizontalen Abständen unter Ausrichtung zu den Zylindern der Zylinderflanschengruppe C angeordnet.

Während des Arbeitens der Brennkraftmaschine wird die Nockenwelle 12 in der Zylinderflanschengruppe C durch eine Kurbelwelle (nicht gezeigt) über eine geeignete synchrone Kraftübertragungseinrichtung (nicht gezeigt), wie eine Riemen-Riemenscheiben-Anordnung angetrieben.

Da die erste und zweite hydraulische Spielnachstelleinrichtung 17 a, 17 b einen übereinstimmenden Aufbau haben, wird unter Bezugnahme auf Fig. 1 nur die zweite hydraulische Spielnachstelleinrichtung 17 b beschrieben.

Die zweite hydraulische Spielnachstelleinrichtung 17 b weist im wesentlichen einen mit einem Boden versehenen Zylinder 25 auf, der in einer Öffnung 18 angeordnet ist und einen Kolben 27, der gleitbeweglich in dem mit dem Boden versehenen Zylinder 25 eingesetzt ist und der eine hydraulische Druckkammer 26 im Zylinder 25 bildet. Der Kolben 27 hat ein äußeres halbkugelförmiges Ende 27 a, das in einen halbkugelförmigen Hohlraum 15 c eingreift, der in dem unteren Ende des Ventilstößels 15 b ausgebildet ist. Der Kolben 27 hat eine darin ausgebildete Ölkammer 28 und eine Ventilöffnung 29, die eine Fluidverbindung zwischen der Druckkammer 26 und der Ölkammer 28 herstellt. Die Ölkammer 28 steht mit einem Ölverteilerkanal 32 über eine Ölöffnung 30 in Verbindung, die in einer Seitenwand des Kolbens 27 ausgebildet ist, sowie über eine Ölöffnung 31, die in einer Seitenwand des Zylinders 25 radial fluchtend zu der Ölöffnung 30 ausgebildet ist. Die Ölkammer 28 ist immer mit Öl gefüllt, das von dem Ölverteilerkanal 32 zugeleitet wird.

Ein kappenförmiger Ventilkäfig 33 ist an dem unteren Ende des Kolbens 27 angebracht und nimmt lose darin eine frei bewegliche Rückschlagventilkugel 34 auf, die zum Öffnen und Schließen der Ventilöffnung 29 dient. Die Rückschlagventilkugel 34 ist in einem Hub bewegbar, der durch den Ventilkäfig 33 begrenzt ist. Die Rückschlagventilkugel 34 öffnet die Ventilöffnung 29, wenn der Öldruck in der Druckkammer 26 vermindert ist und schließt die Ventilöffnung 29, wenn der Öldruck in der Druckkammer 26 erhöht ist. Eine Druckschraubenfeder 35 ist in der Druckkammer 26 untergebracht, die im Grundzustand den Kolben 27 in eine Richtung drückt, daß sich dieser aus dem Zylinder 25 über sein offenes Ende hinaus nach oben bewegt. Die federbelastete Auswärtsbewegung des Kolbens 27 ist durch einen kreisförmigen Anschlag 36 begrenzt, der am oberen Ende des Zylinders 25 angebracht ist.

Nachstehend wird die Arbeitsweise der so ausgebildeten Ventilsteuereinrichtung 9 beschrieben. Wenn die Brennkraftmaschine arbeitet, dreht sich die Nockenwelle 12 um ihre eigene Achse durch die Kurbelwelle über eine nicht dargestellte synchrone Kraftübertragungseinrichtung. Wenn ein Ansaughub beginnt, wird der erste Ventilstößel 15 a durch die Nocke 12 i um die erste hydraulische Spielnachstelleinrichtung 17 a nach unten geschwenkt, um das Einlaßventil 5 i entgegen der Federkraft der Federn 10 zu öffnen, so daß dann einzuleitendes Luft/Kraftstoffgemisch von der Einlaßöffnung 4 e in die Brennkammern 3 eintreten kann. Wenn ein Ausstoßhub beginnt, wird der zweite Nockenstößel 15 b mittels der Nocke 12 e um die zweite hydraulische Spielnachstelleinrichtung 17 b geschwenkt, um die Schubstange 20 zu drücken, den Kipphebel 21 in Winkelrichtung zu verschwenken und das Auslaßventil 5 e in eine Richtung zu bewegen, daß sich dasselbe entgegen der Federkraft der Federn 11 öffnet. Ein Abgas kann nun ausgegeben werden, das aus der Brennkammer 3 durch das Auslaßventil 5 e geht und in die Auslaßöffnung 4 e gelangt.

Zu diesem Zeitpunkt arbeitet die zweite hydraulische Spielnachstelleinrichtung 17 b derart, daß jeglicher spaltförmiger Zwischenraum zwischen dem oberen Ende des Ventilschafts des Auslaßventils 5 e und der Einstellschraube 38 eliminiert wird. Insbesondere wenn der zweite Ventilstößel 15 b durch den Nockenbuckel der Nocke 12 e verschwenkt wird, wird der Kolben 27 durch den zweiten Ventilstößel 15 b in Richtung der Druckkammer 26 geschoben, und eine kleine Ölmenge fließt aus der Druckkammer 26 über die Ventilöffnung 29 in die Ölkammer 28, um zu ermöglichen, daß der Kolben 27 zu Beginn um einen gewissen Weg niedergedrückt wird. Anschließend schließt die Rückschlagventilkugel 34 die Ventilöffnung 29, um einen Öldruck in der Druckkammer 26 aufzubauen, der ermöglicht, daß der Kolben 27 eine Widerlagerkraft hat, um das untere Ende des zweiten Ventilstößels 15 b zu stützen. Als Folge hiervon wird der zweite Ventilstößel 15 b in Winkelrichtung um das halbkugelförmige Ende 27 a des Kolbens 27 in diese Richtung geschwenkt, um hierdurch die Schubstange 20 zu drücken, wodurch das Auslaßventil 5 e geöffnet wird.

Wenn die Nocke 12 e an dem Nockenbuckel des zweiten Ventilstößels 15 b vorbeigegangen ist, kehrt der zweite Ventilstößel 15 b zurück, um zu ermöglichen, daß das Auslaßventil 5 e die Auslaßöffnung 4 e unter der Wirkung der Federkraft der Federn 11 schließt. Der Kolben 27, der nunmehr von der Belastung durch den Ventilstößel 15 b befreit ist, wird nun unter der Federwirkung der Feder 35 gehoben, um zu bewirken, daß die Gleitflächen f 2 des zweiten Ventilstößels 15 b in Eingriff mit der Nocke 12 e kommen. Auf diese Weise wird irgendein spaltförmiger Zwischenraum zwischen dem oberen Ende des Ventilschafts des Auslaßventils 5 e und der Einstellschraube 38 verhindert.

Wenn der Kolben 27 durch die Feder 35 gehoben wird, wird der Öldruck in der Druckkammer 26 abgesenkt, um das Rückschlagventil 34 zu öffnen, so daß Öl von der Ölkammer 28 über die Ventilöffnung 29 in die Druckkammer 26 gelangen kann, um hierdurch den vorhergehenden Ölverbrauch aus der Druckkammer 26 auszugleichen.

Wenn die Nockenwelle 12 in Richtung auf den zweiten Ventilstößel 15 b infolge irgendeiner exzentrischen Bewegung oder einer Biegebewegung radial verschoben wird, währenddem das Auslaßventil 5 e geschlossen ist, wird der Kolben 27 um eine Anfangstiefe niedergedrückt, wie dies vorstehend angegeben ist, um eine solche radiale Verschiebung der Nockenwelle 12 auszugleichen. Folglich bleibt das Auslaßventil 5 e unabhängig von der radialen Verschiebung der Nockenwelle 12 geschlossen. Das Auslaßventil 5 e ist somit daran gehindert, daß es sich vom Ventilsitz selbst bei niedriger Temperatur abhebt und die Brennkraftmaschine kann auch bei niedrigeren Temperaturen gut gestartet werden.

Wenn die Zwischenverbindungseinrichtung 19 viele Bauteile hat, sind die hierdurch entstehenden angehäuften Bearbeitungsfehler oder Bearbeitungsabweichungen relativ groß. Um zu vermeiden, daß solche angehäufte Bearbeitungsabweichungen in übermäßigem Maße das Volumen der Druckkammer 26 der zweiten hydraulischen Spielnachstelleinrichtung 17 b verringern oder vergrößern, wird die Einstelleinrichtung 37 auf die nachstehende Weise betätigt, wenn die Brennkraftmaschine nicht arbeitet.

Die Einstellschraube 38 wird so gedreht, daß sie von dem Auslaßventil 5 e abgerückt ist. Die Zwischenverbindungseinrichtung 19 wird dann in eine Richtung bewegt, um zu ermöglichen, daß der Kolben 27 der zweiten hydraulischen Spielnachstelleinrichtung 17 b unter der Kraft der Feder 35 zu seiner oberen Hubgrenze gehoben werden kann, wobei der Kolben 27 dann durch das Zusammenarbeiten mit dem kreisförmigen Anschlag 36 gestoppt wird. Dann wird die Einstellschraube 38 in Gegenrichtung gedreht, damit sie sich in Richtung auf das Auslaßventil 5 e bewegt. Zu dem Zeitpunkt, wenn keine spaltförmigen Zwischenräume oder kein Spiel mehr zwischen den Bauteilen der Zwischenverbindungseinrichtung 19 vorhanden ist, wird die Einstellschraube 38 zusätzlich noch um eine bestimmte Anzahl von Umdrehungen gedreht, um sie in Richtung auf das Auslaßventil 5 e zu bewegen, so daß der Kolben 27 um einen vorbestimmten Weg in die Ölkammer 26 von der oberen Hubgrenze gegen die Federkraft der Feder 35 gedrückt wird. Das Volumen der Druckkammer 26 ist nunmehr auf eine geeignete Größe unabhängig von den Bearbeitungsabweichungen der Teile der Zwischenverbindungseinrichtung 19 eingestellt. Nach der Vornahme der Einstellung wird die Sicherheitsmutter 39 fest angezogen, um die Einstellschraube 38 bezüglich des Kipphebels 21 festzulegen.

Wenn das Volumen der Druckkammer 26 auf diese Weise entsprechend eingestellt ist, kann der Kolben 27 um einen vorbestimmten Anfangsweg beim Aufbringen einer Belastung von der Auslaßnocke 12 e selbst bei einer niedrigen Temperatur niedergedrückt werden, wenn die Viskosität des Öls in der Druckkammer 26 hoch ist. Der Kolben 27 kann daher radiale Verschiebungen der sich drehenden Nockenwelle 12 ausgleichen, um sicherzustellen, daß das Auslaßventil 5 e vollständig geschlossen ist. Ferner bleibt die Federkonstante der gesamten Ventilsteuereinrichtung 9 relativ hoch, um zu verhindern, daß das Auslaßventil 5 e von seinem Ventilsitz im normalen Drehzahlbereich der Brennkraftmaschine abprallt.

Die Einstelleinrichtung 37 kann irgendwo mit der Zwischenverbindungseinrichtung 19 angeordnet werden, vorausgesetzt, daß sie das Volumen der Druckkammer 26 der zweiten hydraulischen Spielnachstelleinrichtung 17 b verändern kann. Obgleich nicht dargestellt, kann auch eine der Verbindungseinrichtung 19 ähnliche Einrichtung verwendet werden, um die betriebsmäßige Verbindung der Nocke 12 mit dem Einlaßventil 5 i herzustellen.

Fig. 4 und 5 zeigen eine hydraulische Spielnachstelleinrichtung 40 gemäß einer anderen Ausführungsform nach der Erfindung. Die hydraulische Spielnachstelleinrichtung 40 ist betriebsmäßig mit dem Einlaßventil 5 i gekoppelt. Da die hydraulische Spielnachstelleinrichtung 40 im wesentlichen ähnlich der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung 17 a und 17 b ist, die in Fig. 1 gezeigt ist, werden nachstend nur die unterschiedlichen Baumerkmale erläutert. Wie in Fig. 5 gezeigt ist, sind die Ölöffnungen 30, die in der Seitenwand des Kolbens 27 gebildet wird, und die Ölöffnung 31, die in der Seitenwand des Zylinders 25 gebildet wird, immer über einen Ringkanal 41 miteinander in Verbindung, der zwischen dem Kolben 27 und dem Zylinder 25 gebildet wird. Der kappenförmige Ventilkäfig 33 hat einen Flansch 33 a, der an dem Kolben 27 mittels eines Halterings 42 verankert ist.

Der Kolben 27, dessen halbkugelförmiges Ende 27 a in einen halbkugelförmigen Hohlraum 15 d im Ventilstößel 15 a paßt, hat eine Ölrücklauföffnung 43, die in einer Seitenwand desselben ausgebildet ist und in Fluidverbindung mit einem Ringkanal 44 steht, der in der äußeren Umfangsfläche des Kolbens 27 ausgebildet ist und axial einen Abstand von dem Ringdurchgang 41 in Richtung der Druckkammer 26 angeordnet ist.

Die Ölkammer 28 steht über die Ölrücklauföffnung 43 und den Ringkanal 44 mit einem spaltförmigen Zwischenraum 45 zwischen dem Zylinder 25 und dem Kolben 27 in Verbindung, der in den Zylinder 25 gleitbeweglich eingesetzt ist. Wenn der Ventilstößel 15 a durch den Kolben 27 unter dem Hydraulikdruck in der Druckkammer 26 gestützt wird, versucht das Öl aus der Druckkammer 26 in den spaltförmigen Zwischenraum 45 zwischen dem Kolben 27 und dem Zylinder 25 auszutreten. Solches ausgetretenes Öl jedoch fließt von dem Ringkanal 44 in der Nähe der Druckkammer 26 durch die Ölrücklauföffnung 43 in die Ölkammer 28. Somit wird ein unökonomischer Verbrauch von ausgetretenem Öl verhindert.

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine hydraulische Spielnachstelleinrichtung 50 gemäß einer weiteren Ausführungsform nach der Erfindung. Die Spielnachstelleinrichtung 50 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel betriebsmäßig mit dem Einlaßventil 5 i gekoppelt. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, unterscheidet sich die hydraulische Spielnachstelleinrichtung 50 von der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung 40 gemäß Fig. 5 dadurch, daß die Ölkammer 28 in Verbindung mit dem Ölverteilerkanal 32 über eine Ölöffnung 51 ist, die in einer Seitenwand des Kolbens 27 ausgebildet ist, sowie über einen Ringkanal 52, der zwischen dem Kolben 27 und dem Zylinder 25 gebildet wird und in Verbindung mit der Ölöffnung 51 steht, über eine Ölöffnung 53, die in einer Seitenwand des Zylinders 25 der Ölöffnung 51 diametral gegenüberliegend ausgebildet ist und mit dem Ringkanal 52 in Verbindung steht und einen Ringkanal 54, der an einer äußeren Umfangsfläche des Zylinders 25 ausgebildet ist und in Verbindung mit der Ölöffnung 53 steht und in den Ölverteilerkanal 32 mündet.

Die Druckkammer 26 hat eine relativ flache Ausbildungsform, so daß ihre Abmessungen innerhalb des Zuordnungsbereiches von 2 ≦ D/L ≦ 4 liegen, wobei D der Durchmesser der Druckkammer 26 (d. h. der Innendurchmesser des Zylinders 25) und L die Höhe der Druckkammer 26 ist.

Die Verschiebung oder Federkonstante k der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung 50 unter einer Belastung auf die Druckkammer 26 läßt sich im allgemeinen durch folgendes ausdrücken: wobei
α: Koeffizient (hauptsächlich abhängig von der Ölviskosität)
D: Durchmesser der Druckkammer, und
V: Volumen der Druckkammer.

Die Federkonstante k ist überwiegend ausschlaggebend für die Steifigkeit der Ventilsteuerungeinrichtung, bei der die hydraulische Spielnachstelleinrichtung 50 vorgesehen ist. Je größer die Federkonstante k desto höher die Steifigkeit der Ventilsteuereinrichtung und desto höher die Brennkraftmaschinendrehzahl, oberhalb der das Auslaßventil 5 e von seinem Ventilsitz abprallen oder sich von diesem abheben kann. Je größer daher die Federkonstante k ist, desto weniger ist es möglich, daß das Auslaßventil 5 e von seinem Ventilsitz abprallen oder sich von diesem heben kann.

Wenn man annimmt, daß das Volumen V konstant ist, kann die Federkonstante k durch eine Vergrößerung des Verhältnisses D/L vergrößert werden. Wenn die Federkonstante k übermäßig groß ist, wird der Hub, bei dem sich der Kolben 27 gleitend bewegt, kleiner als ein praktisch erreichbarer Wert. Aufgrund dieser Tatsache sollte das Verhältnis D/L vorzugsweise in dem Bereich von 2 ≦ D/L ≦ 4 liegen.

Die flache Ausbildung der Druckkammer 26 trägt auch zu einer Reduzierung der Gesamthöhe der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung 50 bei, d. h. man erreicht kleinere Abmessungen.

Es ist somit zu ersehen, daß wenigstens bei den bevorzugten Ausbildungsformen nach der Erfindung eine Ventilsteuereinrichtung Einrichtungen enthält, mittels denen das Volumen der hydraulischen Druckkammer einer hydraulischen Spielnachstelleinrichtung auf einen geeigneten Wert selbst dann eingestellt werden kann, wenn zusammenkommende Bearbeitungsabweichungen der Bauteile der Ventilsteuereinrichtung groß sind. Ferner kann die hydraulische Spielnachstelleinrichtung bei einer solchen Ventilsteuereinrichtung derart ausgelegt werden, daß eine verminderte Ölmenge verbraucht wird, so daß das Leistungsvermögen einer Ölpumpe klein gewählt werden kann, die zur Zuführung des Öls zu der hydraulischen Spielnachstelleinrichtung dient. Ferner ermöglicht die hydraulische Spielnachstelleinrichtung in einer solchen Ventilsteuereinrichtung, daß eine Brennkraftmaschine auch bei niedrigen Temperaturen gestartet werden kann, daß die Abmessungen der Einrichtungen gering sind und daß die Ventilsteuereinrichtung eine hohe Steifigkeit hat.

Obgleich gewisse bevorzugte Ausführungsformen gezeigt und beschrieben worden sind, sind selbstverständlich auch viele weitere Änderungen und Modifikationen im Rahmen der offenbarten Erfindung möglich.

Auch ist noch zu erwähnen, daß keine speziellen Merkmale in der vorangehenden Beschreibung und in irgendeinem der Ansprüche zum gegenwärtigen Zeitpunkt als für die Durchführung der Erfindung als wesentlich erachtet werden, so daß einzelne oder mehrere dieser Merkmale oder Kombinationen hiervon in irgendwelche Ansprüche aufgenommen, aus diesen gestrichen oder weggelassen werden können, wenn Anspruchsänderungen während des Erteilungsverfahrens oder beim Einreichen oder des Erteilungsverfahrens einer Ausscheidungsanmeldung vorgenommen werden.

Claims (11)

1. Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Spielnachstelleinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zylinder (25) mit einem Boden und ein in dem Zylinder (25) gleitbeweglicher Kolben (27) vorgesehen sind, daß der Kolben (27) eine Ölkammer (28) darin begrenzt, daß eine Druckkammer (26) zwischen dem Zylinder (25) und dem Kolben (27) am Boden des Zylinders (25) gebildet wird, daß der Kolben (27) eine Ventilöffnung (29) hat, die eine Fluidverbindung zwischen der Ölkammer (28) und der Druckkammer (26) herstellt, daß der Kolben (27) und der Zylinder (25) Ölöffnungen (30, 31) haben, die in Seitenwänden derselben ausgebildet sind und eine Fluidverbindung zwischen der Ölkammer (28) und einem Ölverteilerkanal (32) herstellen, daß eine Federeinrichtung (35) im Grundzustand den Kolben (27) in eine Richtung aus dem Zylinder (25) und von dem Zylinderboden weg nach außen drückt, daß eine Rückschlagventileinrichtung (34) in der Druckkammer (26) angeordnet ist, die selektiv die Ventilöffnung (29) in Abhängigkeit jeweils von einer Abnahme und einer Zunahme des Öldrucks in der Druckkammer (26) öffnet und schließt, und daß ein Ventilkäfig (33) in der Druckkammer (26) angeordnet und fest mit dem Kolben (27) verbunden ist, wobei die Rückschlagventileinrichtung (34) eine freibewegliche Kugel aufweist, die lose im Ventilkäfig (33) aufgenommen ist.

2. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein spaltförmiger Zwischenraum zwischen dem Kolben (27) und dem Zylinder (25) vorhanden ist, daß der Kolben (27) eine Ölrücklauföffnung (43) hat, die in einer Seitenwand desselben ausgebildet und axial zwischen der Ölöffnung (29) des Kolbens (27) und der Druckkammer (26) angeordnet ist, und daß ein Ringkanal (44) in einer äußeren Umfangsfläche des Kolbens (27) ausgebildet ist, der mit dem Ölrücklaufkanal (43) in Verbindung steht.

3. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölöffnungen (30,31) des Kolbens (27) und des Zylinders (25) radial fluchtend miteinander ausgerichtet sind und miteinander über einen Ringkanal (41) in Verbindung stehen, der zwischen dem Kolben (27) und dem Zylinder (25) gebildet wird.

4. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ölöffnungen (30, 31) des Kolbens (25) und des Zylinders (27) diametral einander gegenüberliegend angeordnet sind und miteinander über einen Ringkanal (25) in Verbindung stehen, der zwischen dem Kolben (27) und dem Zylinder (25) gebildet wird.

5. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinder (25) einen Ringkanal (54) hat, der an einer äußeren Umfangsfläche desselben ausgebildet ist und mit einer Ölöffnung (53) des Zylinders (25) und dem Ölverteilerkanal (32) in Verbindung steht.

6. Ventilsteuereinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (26) folgende Abmessungsverhältnisse hat: 2 ≦ D/L ≦ 4wobei D der Durchmesser der Druckkammer (26) und L die Höhe der Druckkammer (26) ist.

7. Ventilsteuereinrichtung zum Steuern eines Ventils einer Brennkraftmaschine, gekennzeichnet durch einen Ventilstößel (15 a, 15 b), der derart beschaffen und ausgelegt ist, daß er gleitbar mit einer Nocke zusammenarbeitet, eine hydraulische Spielnachstelleinrichtung (17 a, 17 b; 40; 50), die eine hydraulische Druckkammer (26) zum Aufbringen eines Hydraulikdrucks auf den Ventilstößel (15 a, 15 b) hat, und durch eine Verbindungseinrichtung (19), die mit einem gegenüberliegenden Ende des Ventilstößels (15 a, 15 b) zur Übertragung der Bewegung von dem Ventilstößel (15 a, 15 b) auf das Ventil (5 i, 5 e) zusammenarbeitet, wobei die Verbindungseinrichtung (19) eine Einstelleinrichtung (37) zur Einstellung des Volumens der Druckkammer (26) enthält.

8. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungseinrichtung (19) eine Schubstange (20) aufweist, die ein Ende hat, das mit dem gegenüberliegenden Ende des Ventilstößels (15 a, 15 b) zusammenarbeitet, sowie einen Kipphebel (21), der ein Ende hat, das mit einem gegenüberliegenden Ende der Schubstange (20) zusammenarbeitet, und daß die Einstelleinrichtung (37) eine Einstellschraube (38), die durch ein gegenüberliegendes Ende des Kipphebels (21) durchgeschraubt ist, um in Anlageberührung mit einem Ende des Ventilschafts des Ventils (5 e) zu kommen, und eine Sicherungsmutter (39) aufweist, die auf die Einstellschraube (38) zur Festlegung der Einstellschraube (38) bezüglich des Kipphebels (21) geschraubt ist.

9. Ventilsteuereinrichtung für eine Brennkraftmaschine mit einer hydraulischen Spielnachstelleinrichtung (17 a, 17 b; 40; 50), gekennzeichnet durch eine Zylindereinrichtung (25), die einen geschlossenen Boden hat, eine Kolbeneinrichtung (27), die in der Zylindereinrichtung (25) beweglich angeordnet ist und eine Ölkammer (28) hat, eine Druckkammer (26), die zwischen der Kolbeneinrichtung (27) und dem geschlossenen Boden der Zylindereinrichtung (25) gebildet wird, eine Rückschlagventileinrichtung zwischen der Ölkammer (28) und der Druckkammer (26) zum Absperren des Ölstromes von der Druckkammer (26) zu der Ölkammer (28), eine Einrichtung (35), die die Kolbeneinrichtung (27) von dem geschlossenen Boden relativ zur Zylindereinrichtung (25) wegdrückt, eine Einrichtung (32), die ständig Öl der Ölkammer (28) zuführt, und Einrichtungen (41, 52), die das unter Druck stehende Öl, das aus der Druckkammer (26) in die Ölkammer (28) austritt, aufnehmen und weiterleiten, um die Ölmenge zu minimalisieren, die die Einrichtung benötigt, die der Ölkammer (28) ständig Öl zuführt.

10. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Aufnahme und Weiterbildung des Öls einen Ringkanal (41, 52) zwischen der Zylindereinrichtung (25) und der Kolbeneinrichtung (27) in der Nähe der Druckkammer (26) und eine Öffnung (30) aufweist, die den Ringkanal (41, 52) mit der Ölkammer (28) verbindet.

11. Ventilsteuereinrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zylindereinrichtung (25) und die Kolbeneinrichtung (27) zur Bildung einer zylindrischen Druckkammer (26) zylindrisch ausgebildet ist, deren Menge L und Durchmesser D auf die folgende Weise bestimmt ist: 2 ≦ D/L ≦ 4.