DE10156646A1

DE10156646A1 - Valve drive for internal combustion engines has oil duct formed in blind hole bottom of guide bore of support element which acts as play compensating element

Info

Publication number: DE10156646A1
Application number: DE2001156646
Authority: DE
Inventors: Dieter Voigt
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2001-11-17
Filing date: 2001-11-17
Publication date: 2003-05-28

Abstract

The valve drive has a support element as play compensating element connected to an oil duct (8) which is formed in the blind hole bottom of the guide bore (2) of the support element. Two or more air channels (12, 15) can be arranged at the side adjoining the guide bore and can be vertically off-set relative to each other.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen mit einem Schaltschlepphebel, der im Zylinderkopf ortsfest auf einem Stützelement gelagert ist, das als hydraulisches, mit einem Ölkanal verbundenes Spielausgleichselement ausgestaltet ist und das einen Führungszylinder zur Aufnahme eines Führungskolbens mit einem Kugelkopf zur Abstützung des Schaltschlepphebels aufweist, wobei im Schaltschlepphebel im Übergangsbereich zum Schaft des Gaswechselventils eine Kammer zur Aufnahme eines pneumatisch verschiebbaren Verriegelungselementes ausgestaltet ist und wobei ein am Stützelement ausgestalteter Luftkanal über eine, durch Führungszylinder, Führungskolben, Kugelkopf und Schaltschlepphebel verlaufende Kanalanordnung mit dem Verriegelungselement für das Gaswechselventil in Wirkverbindung bringbar ist. The invention relates to a valve train for internal combustion engines with a Gear rocker arm, which is fixed in the cylinder head on a support element, as a hydraulic lash adjuster connected to an oil channel is designed and the one guide cylinder for receiving a guide piston has with a ball head for supporting the shift rocker arm, wherein in Shift rocker arm in the transition area to the shaft of the gas exchange valve one Chamber for receiving a pneumatically movable locking element is configured and wherein an air duct configured on the support element via a through guide cylinder, guide piston, ball head and gear rocker arm running channel arrangement with the locking element for the gas exchange valve in Active connection can be brought.

Für Brennkraftmaschinen mit mehr als zwei Gaswechselventilen je Brennraum ist eine partielle Ventilabschaltung in ausgewählten Betriebszuständen vorteilhaft, um beispielsweise auch bei geringer Last oder niedriger Drehzahl einen effektiven Motorbetrieb zu gewährleisten. Hierbei wird der mit einem Übertragungselement (z. B. Schwenkhebel, Kipphebel oder Tassenstößel) realisierte Kraftfluß zwischen der Nockenwelle und dem abzuschaltenden Ventil unterbrochen. One is for internal combustion engines with more than two gas exchange valves per combustion chamber partial valve shutdown in selected operating conditions advantageous to for example, an effective one even at low load or low speed To ensure engine operation. Here, the one with a transmission element (e.g. swivel lever, rocker arm or bucket tappet) realized power flow between the Camshaft and the valve to be switched off interrupted.

DE 43 18 293 A1 beschreibt einen Ventiltrieb für ein Hubventil mit zugeordneter Schließfeder, bei dem zwischen Nocken und Ventil ein Schlepphebel angeordnet ist. Der Schlepphebel steht an seinem ventilabgewandten Ende mit einem, im Zylinderkopf abgestützten Schwenklager in Wirkverbindung. Das Schwenklager weist neben einer hydraulischen Ventilspielausgleichsvorrichtung auch eine, aus zahlreichen Einzelteilen zusammengefügte Baugruppe mit einem Kolben zur höhenveränderlichen Abstützung des Schlepphebels auf. In Abhängigkeit der Kolbenstellung wird das, dem anderen Ende des Schlepphebels zugeordnete Ventil entweder überhaupt nicht, nur teilweise oder auch maximal geöffnet. Aufgrund seiner Wirkungsweise zum "Schalten" des Ventils wird ein solcher Schlepphebel häufig als "Schaltschlepphebel" bezeichnet. Ein ähnlicher Schaltschlepphebel wird für die Abschaltvorrichtung gemäß DE 44 22 340 A1 verwendet. Hierbei wird dem höhenveränderlichen Kolben zur Abstützung des Schaltschlepphebels jedoch ein verlagerbarer Sperrbolzen zugeordnet. Mit derartigen Konstruktionen kann grundsätzlich eine wirksame Ventilabschaltung in ausgewählten Betriebszuständen erreicht werden. Nachteilig sind allerdings die zahlreichen Einzelteile sowie der zwangsläufig große Bauraumbedarf. Dies ist insbesondere bei modernen Brennkraftmaschinen mit kompakten Zylinderköpfen problematisch. DE 43 18 293 A1 describes a valve train for a globe valve with an associated one Closing spring, in which a rocker arm is arranged between the cam and the valve. The The rocker arm is located at its end facing away from the valve, in the cylinder head supported swivel bearing in operative connection. The pivot bearing has one hydraulic valve lash adjuster also one, from numerous individual parts Assembled assembly with a piston for height-adjustable support the rocker arm. Depending on the piston position, this will be the other end of the rocker arm valve either not at all, only partially or also open to the max. Because of its mode of operation, it "switches" the valve such a rocker arm is often referred to as "shift rocker arm". A similar one Shift rocker arm is used for the shutdown device according to DE 44 22 340 A1 used. Here, the height-variable piston to support the Shift rocker arm, however, assigned a relocatable locking pin. With such In principle, an effective valve shutdown can be selected in selected designs Operating states can be achieved. However, the numerous individual parts are disadvantageous as well as the inevitably large space requirement. This is especially true with modern ones Internal combustion engines with compact cylinder heads are problematic.

DE 195 22 720 A 1 schlägt einen weiteren Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen mit einem Schaltschlepphebel vor. Hierbei ist innerhalb des Schaltschlepphebels im Übergangsbereich zum Ventilschaft eine Kammer zur Aufnahme eines Verriegelungselementes ausgestaltet, das pneumatisch oder hydraulisch verschoben wird. In Abhängigkeit vom Über- bzw. Unterdruck wird über das Verriegelungselement eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung zwischen dem Übertragungselement und dem Gaswechselventil erzielt (Ventilbetätigung) oder unterbrochen (Ventilabschaltung). Die zunächst noch ungelöste konstruktive Ausgestaltung der Druckzuführung zum Übertragungselement ist Gegenstand von DE 197 44 600 A1. Das im Zylinderkopf abgestützte Ende des Schaltschlepphebels ist in an sich bekannter Weise ortsfest auf einem Stützelement gelagert, das als hydraulisches Spielausgleichselement ausgestaltet ist. Das Spielausgleichselement weist jedoch bei dieser Konstruktion einen verlängerten Führungszylinder auf, in dem ein Führungskolben geführt wird, der mit einem Kugelkopf versehen ist. Der Führungskolben ist im oberen Bereich mittels einer inneren, durch den Führungszylinder verlaufenden Kanalanordnung mit einem Unterdruckkanal im Zylinderkopf verbunden. Im oberen Bereich des Kugelkopfes steht die Kanalanordnung mit dem Schaltschlepphebel in Wirkverbindung, so dass eine Druckzuführung zum Verriegelungselement im Bereich des Ventilschaftes gewährleistet ist. DE 195 22 720 A 1 suggests another valve train for internal combustion engines with one Gear rocker arm. Here is within the rocker arm in Transition area to the valve stem a chamber for receiving a Locking element designed that moved pneumatically or hydraulically becomes. Depending on the overpressure or underpressure, the locking element a positive and / or non-positive connection between the transmission element and the gas exchange valve achieved (valve actuation) or interrupted (Valve deactivation). The initially unresolved design of the Pressure supply to the transmission element is the subject of DE 197 44 600 A1. The in the cylinder head supported end of the rocker arm is known in itself Way fixedly mounted on a support element, which as a hydraulic Game compensation element is designed. However, the game compensation element proves this construction has an extended guide cylinder in which a Guide piston is guided, which is provided with a ball head. The Guide piston is in the upper area by means of an inner one, through the guide cylinder extending channel arrangement connected to a vacuum channel in the cylinder head. In the upper area of the ball head is the channel arrangement with the Shift rocker arm in operative connection, so that a pressure supply to the Locking element is guaranteed in the area of the valve stem.

Demzufolge müssen im Bereich der Abstützung des Schaltschlepphebels im Zylinderkopf lediglich die Bauteile zum Ventilspielausgleich integriert werden. Die Bauteile zum Unterbrechen der Wirkverbindung zwischen Nockenwelle und Gaswechselventil sind hingegen am anderen Ende des Schaltschlepphebels angeordnet. Diese bauliche Trennung ergibt grundsätzlich Vorteile gegenüber Konstruktionen, bei denen beide Aufgaben im Bereich der Zylinderkopfabstützung realisiert werden. Allerdings weist eine solche Konstruktion eines hydraulischen Stützelementes mit pneumatischer Druckmittelübertragung auf den Schaltschlepphebel auch Nachteile auf: Sowohl der Ölkanal als auch der Luftkanal tangieren das Stützelement seitlich, so dass bei kompakt ausgeführten Stützelementen zumindest bei ungünstigen Toleranzkombinationen Öl- und/oder Luftleckagen auftreten können. Accordingly, in the area of the shift rocker arm support in Cylinder head only the components for valve clearance compensation are integrated. The Components to interrupt the operative connection between the camshaft and Gas exchange valves, however, are at the other end of the gear lever arranged. This structural separation basically has advantages over it Constructions where both tasks in the area of cylinder head support will be realized. However, such a construction of a hydraulic Support element with pneumatic pressure medium transfer to the gear rocker arm also disadvantages: Both the oil duct and the air duct affect this Support element laterally, so that in the case of compactly designed support elements at least unfavorable combinations of tolerances oil and / or air leakage can occur.

Weiterhin können bei dieser Ausführung mehrere, hintereinanderliegende Stützelemente ausschließlich nur jeweils eine Pneumatikfunktion für alle Schaltschlepphebel übertragen. Demzufolge weisen alle zugehörigen Ladungswechselventile stets die gleiche Betriebsart auf. Furthermore, in this embodiment, several support elements lying one behind the other only one pneumatic function for each shift rocker arm transfer. As a result, all associated gas exchange valves always have the same operating mode.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Ventiltrieb für Brennkraftmaschinen mit pneumatisch betätigten Schaltschlepphebeln zu schaffen, bei dem für sämtliche Toleranzkombinationen ein Auftreten von Öl- und/oder Luftleckagen ausgeschlossen wird. Gleichzeitig soll eine Möglichkeit geschaffen werden, um die Schaltschlepphebel mehrerer hintereinanderliegender Stützelemente mit unterschiedlichen Pneumatikfunktionen beaufschlagen zu können. The object of the invention is to provide a valve train for internal combustion engines with pneumatic to create actuated rocker arms, for everyone Tolerance combinations preclude the occurrence of oil and / or air leaks becomes. At the same time, a possibility is to be created for the shift rocker arm several consecutive support elements with different To be able to apply pneumatic functions.

Diese Aufgabe wird gelöst, indem der Ölkanal im Sacklochgrund der Führungsbohrung des Stützelementes ausgestaltet ist. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den abhängigen Unteransprüchen beschrieben. This problem is solved by the oil channel in the blind hole bottom of the guide hole of the support element is configured. Advantageous embodiments are in the dependent subclaims.

Durch die vorgeschlagene Anordnung des Ölkanals wird erreicht, dass bei unverändert kompakten Abmessungen des Stützelementes seitlich von diesem jetzt mehr freier Bauraum verfügbar ist, der zur Anordnung von mehr als einem Luftkanal geeignet ist. Sofern z. B. zwei höhenversetzte Luftkanäle für die Druckmittelzuführung in die Kammer des Schaltschlepphebels ausgestaltet sind, die in Tangential- oder Vollkontakt zu mehreren hintereinanderliegenden Führungsbohrungen stehen, können nunmehr durch den Einsatz von zwei unterschiedlichen Stützelementen mit höhenversetzten Umfangsnuten für die Druckmitteleinspeisung gleichzeitig zwei unterschiedliche Ventilbetriebsarten realisiert werden. So können mit der vorgeschlagenen Konstruktion beispielsweise bei einem Vierventilmotor folgende Betriebszustände eingestellt werden:

a) Normalbetrieb - alle Ventile in Funktion
b) Zylinderabschaltbetrieb - alle Ventile der abzuschaltenden Zylinder stillgelegt
c) Teillastbetrieb - jedes zweite Einlaßventil der aktiven Zylinder stillgelegt.

The proposed arrangement of the oil duct ensures that, with the dimensions of the support element remaining unchanged and compact, more free space is now available laterally, which is suitable for arranging more than one air duct. If z. B. two height-offset air ducts for the pressure medium supply in the chamber of the shift rocker arm are designed, which are in tangential or full contact with several consecutive guide holes, two different valve operating modes can now be realized simultaneously by using two different support elements with height-offset circumferential grooves for the pressure medium feed. With the proposed construction, for example, the following operating states can be set for a four-valve engine:

a) Normal operation - all valves in operation
b) Cylinder deactivation mode - all valves of the cylinders to be deactivated are shut down
c) Partial load operation - every second intake valve of the active cylinders is shut down.

Durch das Vermeiden von Öl- und/oder Luftleckagen bei sämtlichen Toleranzkombinationen und durch die Anwendung unterschiedlicher Pneumatikfunktionen ist ohne jegliche Änderung der kompakten Zylinderkopfkonstruktion eine mehrfache Verfahrensumschaltung möglich, die wiederum eine hohe Abgasqualität bei gleichzeitig niedrigem Kraftstoffverbrauchsniveau bewirkt. By avoiding oil and / or air leakage from all Tolerance combinations and by using different Pneumatic functions is compact without any change Cylinder head construction a multiple process switching possible, which in turn high exhaust gas quality with low fuel consumption.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Es zeigen: An embodiment of the invention is shown in the drawing and will described below. Show it:

Fig. 1 eine erste Ausgestaltung des Stützelementes im Zylinderkopf; Figure 1 shows a first embodiment of the support element in the cylinder head.

Fig. 2 eine weitere Ausgestaltung des Stützelementes im Zylinderkopf. Fig. 2 shows a further embodiment of the support element in the cylinder head.

Im Zylinderkopf 1 einer Brennkraftmaschine ist eine Führungsbohrung 2 ausgestaltet, in der ein hydraulisches Stützelement angeordnet wird. Das Stützelement besteht aus einem Führungskolben 3 mit einem Kugelkopf 4. Am Kugelkopf 4 wird ein, in der Zeichnung nicht näher dargestellter Schaltschlepphebel abgestützt. Das Stützelement umfaßt weiterhin einen Hochdruckkolben 5 mit einem Rückschlagventil 6 und einer Feder 7. Im Sacklochgrund der Führungsbohrung 2 ist ein Ölkanal 8 ausgestaltet. Der über diesen Ölkanal 8 bodenseitig in das Stützelement eingespeiste Öldruck füllt über das Rückschlagventil 6 eine Hochdruckkammer 9. Der Hochdruckkolben 5 stützt sich am Bodenbereich 10 der Führungsbohrung 2 ab und drückt infolge seiner Beaufschlagung mit dem Öldruck das Stützelement nach oben, so dass eine Spielkompensation am Schaltschlepphebel realisiert wird. A guide bore 2 is configured in the cylinder head 1 of an internal combustion engine, in which a hydraulic support element is arranged. The support element consists of a guide piston 3 with a ball head 4 . On the ball head 4 , a rocker arm, not shown in the drawing, is supported. The support element further comprises a high-pressure piston 5 with a check valve 6 and a spring 7 . An oil channel 8 is configured in the bottom of the guide hole 2 . The oil pressure fed into the support element on the bottom side via this oil channel 8 fills a high-pressure chamber 9 via the check valve 6 . The high-pressure piston 5 is supported on the bottom region 10 of the guide bore 2 and, as a result of its application of the oil pressure, pushes the support element upwards, so that play compensation on the shift cam follower is realized.

Bei einer ersten Stützelementversion ist gemäß Fig. 1 die Zentralbohrung 11 für die Druckmitteldurchleitung zum Schaltschlepphebel mit einem ersten (oberen) Luftkanal 12 über eine Ringnut 13 und eine Querbohrung 14 verbunden. Eine zweite Stützelementversion wird über einen zweiten (unteren) Luftkanal 15 gespeist. Hierbei erfolgt der Luftübertritt über eine Ringnut 16 und eine Schrägbohrung 17 zur Zentralbohrung 11. In a first support element version, the central bore 11 for the pressure medium passage to the gear lever is connected to a first (upper) air duct 12 via an annular groove 13 and a transverse bore 14 as shown in FIG. 1. A second support element version is fed via a second (lower) air duct 15 . Here, the air is transferred via an annular groove 16 and an oblique bore 17 to the central bore 11 .

Während die Hochdruckkammer 9 und die Zentralbohrung 11 gemäß Fig. 1 einen baulichen Abstand voneinander aufweisen, sind diese Baugruppen 9 und 11 gemäß Fig. 2 lediglich durch eine Dichtscheibe 18 voneinander getrennt. Die Dichtscheibe 18 wird mittels der Feder 7 sowie von dem in der Hochdruckkammer 9 anliegendem Druck auf ihren Axialsitz gedrückt. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass in der Hochdruckkammer 9 befindliche Gasblasen durch eine, entsprechend der Oberflächenqualität des Axialsitzes der Dichtscheibe 18 definierte Undichtigkeit allmählich nach oben in die Zentralbohrung 11 entweichen können. Somit wird eine Selbstentlüftung und folglich eine verbesserte Funktionsfähigkeit des gesamten Stützelementes erreicht. While the high-pressure chamber 9 and the central bore 11 according to FIG. 1 are physically spaced apart, these assemblies 9 and 11 according to FIG. 2 are only separated from one another by a sealing washer 18 . The sealing disk 18 is pressed onto its axial seat by means of the spring 7 and by the pressure applied in the high-pressure chamber 9 . This embodiment has, that in the high pressure chamber 9 located gas bubbles, can take advantage by a correspondingly the surface quality of the sealing disc 18 Axialsitzes defined leakage gradually escape upwards into the central bore. 11 Self-venting and consequently improved functionality of the entire support element is thus achieved.

Die Dichtscheibe 18 kann bei der Montage der Stützelemente in den Zylinderkopf sowie bei eventuellen späteren Funktionsstörungen mit einem stiftähnlichen Werkzeug über die Zentralbohrung 11 von ihrem Axialsitz angehoben werden, so dass eine manuelle Entlüftung der Hochdruckkammer 9 erreicht wird. When installing the support elements in the cylinder head and in the event of any subsequent malfunctions, the sealing disk 18 can be lifted from its axial seat via the central bore 11 using a pin-like tool, so that manual venting of the high-pressure chamber 9 is achieved.

Claims

1.Valve drive for internal combustion engines with a shift rocker arm, which is mounted in the cylinder head in a stationary manner on a support element which is designed as a hydraulic play compensation element connected to an oil channel and which has a guide cylinder for receiving a guide piston with a ball head for supporting the shift rocker arm, with the shift rocker arm in the transition area to the shaft of the gas exchange valve, a chamber for receiving a pneumatically displaceable locking element is configured and an air channel configured on the support element can be brought into operative connection with the locking element for the gas exchange valve via a channel arrangement running through guide cylinders, guide pistons, ball head and shift rocker arm, characterized in that that the oil channel ( 8 ) is configured in the blind hole base of the guide bore ( 2 ) of the support element.

2. Valve train according to claim 1, characterized in that at least two air channels ( 12 ; 15 ) are configured laterally adjacent to the guide bore ( 2 ) of the support element.

3. Valve train according to claims 1 and 2, characterized in that the at least two air channels ( 12 ; 15 ) are arranged offset in height from each other.

4. Valve train according to claims 1 to 3, characterized in that at least two different support elements, each with vertically offset annular grooves ( 13 ; 16 ) are used.

5. Valve train according to claims 1 to 3, characterized in that the air channels ( 12 ; 15 ) arranged offset in height from one another are arranged in tangential contact with a plurality of guide bores ( 2 ) lying one behind the other.

6. Valve train according to claims 1 to 3, characterized in that the air ducts ( 12 ; 15 ) arranged offset in height from one another are arranged in full contact with a plurality of guide bores ( 2 ) lying one behind the other.