DE102004055159A1

DE102004055159A1 - Betätigungseinrichtung für Gaswechselventile

Info

Publication number: DE102004055159A1
Application number: DE200410055159
Authority: DE
Inventors: Thomas Kaiser; Johannes-Wilhelm Toonen; Wolfgang Strusch
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2004-11-16
Filing date: 2004-11-16
Publication date: 2006-05-18

Abstract

Betätigungseinrichtung für die Steuerung von Gaswechselventilen, Einspritzventilen und dergleichen von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einem Kipphebel 1, der auf einer direkt oder indirekt an einem Zylinderkopf 7 der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigten Achse 2 gelagert ist, der mittels Übertragungselementen von einem Nocken einer an der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle betätigbar ist und der mittels eines Druckelements direkt oder unter Zwischenschaltung einer Druckplatte 5 oder einer Brücke 16 mit zumindest einem Ventilschaft 6 des oder der Ventile in Wirkverbindung steht, wobei das oder die Ventile gegen die Wirkrichtung des Kipphebels 1 durch zumindest je eine Ventilfeder belastet sind, die über einen Federteller 8 am Ventilschaft 6 angreift, wobei das Druckelement eine Druckfläche 4, 4a aufweist, die um eine Achse gekrümmt ist oder um eine Achse (Bolzen 18) schwenkbar ist und wobei die Achsen parallel zur Schwenkachse (Achse 2) des Kipphebels 1 verlaufen.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Betätigungseinrichtung für die Steuerung von Gaswechselventilen, Einspritzventilen und dergleichen von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einem Kipphebel, der auf einer direkt oder indirekt an einem Zylinderkopf der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigten Achse gelagert ist, der mittels Übertragungselementen von einem Nocken einer an der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle betätigbar ist und der mittels eines Druckelements direkt oder unter Zwischenschaltung einer Druckplatte oder einer Brücke mit zumindest einem Ventilschaft des oder der Ventile in Wirkverbindung steht, wobei das oder die Ventile gegen die Wirkrichtung des Kipphebels durch eine Ventilfeder belastet sind, die über einen Federteller am Ventilschaft angreift.

Aus der EP 0 244 558 B ist eine Hubkolbenbrennkraftmaschine bekannt, bei der das Druckelement Bestandteil eines Hydro-Spielausgleichselements ist, das mittels eines Kugelkopfes mit einer Pfanne der Druckplatte in Wirkverbindung steht. Die Druckplatte ist am Ventilschaft eines Gaswechselventils gehalten.

Die Betätigungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung soll ohne Hydro-Ventilausgleichselement auskommen, so dass auch auf die Führung zwischen Druckelement und Druckplatte verzichtet werden kann.

Es ist weiterhin bekannt, bei einer mehrventiligen Hubkolbenbrennkraftmaschine, z. B. bei vier Ventilen pro Zylinder, eine Brücke vorzusehen, die mit dem Druckelement des Kipphebels in Wirkverbindung steht, so dass mittels eines Kipphebels mehrere Ventile gleichzeitig betätigt werden können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, den Verschleiß zwischen Druckelement und Ventilschaft zu reduzieren, wobei die Konstruktion zwischen dem Druckelement und dem Ventilschaft oder der Druckplatte oder Brücke vereinfacht und kostengünstig gestaltet werden soll.

Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass das Druckelement eine Druckfläche aufweist, die um eine Achse gekrümmt ist oder um eine Achse schwenkbar ist, wobei die Achsen parallel zur Schwenkachse des Kipphebels verlaufen.

Dadurch wird erreicht, dass das Druckelement des Kipphebels immer in Linien- oder Flächenberührung mit dem Ventilschaft, der Druckplatte oder der Brücke steht und die Flächenpressung reduziert wird.

Eine einfache und kostengünstige Ausgestaltung ergibt sich, wenn die Druckfläche Bestandteil eines Druckfußes ist, der einstückig mit dem Kipphebel ausgeführt ist.

In vorteilhafter Weise weist der Kipphebel im Bereich des Druckfußes einen Steg auf, an dem der Druckfuß geführt ist. Dadurch ist die Anbindung des Druckfußes parallel zur Schwenkachse des Kipphebels elastisch, so dass der Druckfuß um die Längsachse des Kipphebels "weich" ist und auch bei Abweichungen zwischen der Schwenkachse des Kipphebels und der Druckfläche des Druckelements eine Linienberührung zwischen der Druckfläche und der Druckplatte oder der Brücke gewährleistet ist.

Um bei möglichst allen Schwenkstellungen des Kipphebels eine Linienberührung zwischen Druckfläche und Druckplatte bzw. Brücke sicherzustellen, wird vorgeschlagen, dass an der der Druckfläche abgewandten Seite des Druckfußes ein Verstärkungsbalken vorgesehen ist, der beidseitig mit dem Steg verbunden ist und etwa parallel zur Schwenkachse des Kipphebels verläuft. Dadurch kann die "Weichheit" des Druckfußes beeinflusst werden.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Druckplatte Ausnehmungen, vorzugsweise drei Ausnehmungen, aufweist und radial vom Federteller umschlossen ist. Dadurch wird einerseits eine gute Führung der Druckplatte innerhalb des Federtellers über die Zwischenflächen zwischen den Ausnehmungen erreicht, andererseits ist die Druckplatte und damit der Federteller verhältnismäßig leicht, so dass die Massenkräfte gering gehalten werden und zum anderen kann auch Öl zwischen die Druckplatte und den Ventilschaft gelangen.

Um sicherzustellen, dass die Druckplatte im Federteller in axialer Richtung zum Ventilschaft festgelegt ist, ist ein Federring eingebaut, der sich in einer Rille des Federtellers abstützt. Dies ist insbesondere dann wichtig, wenn sich zwischen der Druckfläche und der Druckplatte ein größerer Abstand einstellt, wie dies beispielsweise beim Motorbremsbetrieb möglich ist.

Die Druckfläche kann aber auch Bestandteil eines Gleitschuhs sein, der auf einem vom Kipphebel gehaltenen Bolzen gelagert ist, wobei die Druckfläche eben ausgeführt ist. Sie kann eben ausgeführt sein, weil die Schwenkbewegung zwischen Druckelement und Druckplatte bzw. Brücke durch die Lagerung auf dem Bolzen ausgeglichen wird.

Um insbesondere die Montage der Betätigungseinrichtung zu erleichtern, wird vorgeschlagen, dass zur Begrenzung der Bewegung des Gleitschuhs zwei Anschläge vorgesehen sind, denen Gegenanschläge am Kipphebel zugeordnet sind. Dabei hat sich eine freie Schwenkmöglichkeit von ± 18° Winkel um die Vertikale als günstig erwiesen. Der Gleitschuh kann günstig hergestellt werden, wenn er als Kaltfließpressteil oder als Feinstanzteil ausgeführt ist.

Es ergeben sich geringe Parallelitätsabweichungen zwischen der ebenen Druckfläche und der Schwenkachse des Kipphebels, wenn die Bearbeitung des Schwenklagers im Kipphebel und der Bolzenaufnahmen im Kipphebel in einer Aufspannung erfolgt.

Je nach Beanspruchung des Druckelements bzw. der Druckfläche und der Druckplatte bzw. der Brücke kann es vorteilhaft sein, wenn innerhalb des Kipphebels eine Ölbohrung vorgesehen ist, die von der Schwenkachse bzw. dem Lager der Schwenkachse ausgehend bis zur Stirnfläche des Steges oder oberhalb des Bolzens des Gleitschuhs innerhalb des Kipphebels reicht. Dadurch kann über geeignete Ölübertritte zwischen der Schwenklagerung des Kipphebels und der Ölbohrung im Kipphebel stetig oder intermittierend Öl zum Druckelement gefördert werden, so dass eine sichere Schmierung gewährleistet ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass am Kipphebel, an der der Druckfläche abgewandten Seite, eine Kopffläche angeformt ist, die im Wesentlichen parallel zur Druckfläche des Druckfußes oder des Gleitschuhs verläuft und vorzugsweise Bestandteil einer Kopfplatte ist, die einstückig mit dem Kipphebel ausgeführt ist. Dadurch ergibt sich insbesondere die Möglichkeit, eine Motorbremseinrichtung anzubauen, die die Gaswechselventile beeinflusst und über ein Steuerelement den Kipphebel übersteuert. Dieses Steuerelement kann dann in vorteilhafter Weise an der Kopffläche angreifen und das oder die Gaswechselventile unabhängig vom Nocken der Nockenwelle im Öffnungssinne betätigen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnungen verwiesen, in denen Ausführungsbeispiele der Erfindung vereinfacht dargestellt sind. Es zeigen:
1 eine Seitenansicht einer Ventilbetätigungseinrichtung mit Teilansicht eines Kipphebels und Schnitt durch einen Teil eines Zylinderkopfes, eines Ventiltellers und einer Druckplatte,
2 eine perspektivische Ansicht einer Ventilbetätigungseinrichtung entsprechend 1,
3 eine perspektivische Ansicht eines Kipphebels entsprechend den 1 und 2,
4 eine perspektivische Ansicht eines Kipphebels, ähnlich 1 mit einer zusätzlichen Kopfplatte,
5 eine Seitenansicht eines Kipphebels gemäß 4,
6 eine perspektivische Seitenansicht eines modifizierten Kipphebels,
7 eine Seitenansicht einer Ventilbetätigungseinrichtung mit zwei Ventilen einer Brücke und Teilschnitt durch den Kipphebel und
8 eine perspektivische Ansicht eines Kipphebels entsprechend 7
In den 1 bis 8 ist, soweit im Einzelnen dargestellt, mit 1 allgemein ein Kipphebel bezeichnet, der auf einer mit 2 bezeichneten Achse gelagert ist, die nicht näher dargestellt an einem Zylinderkopf befestigt ist. Der Kipphebel 1 weist an seinem freien Ende einen Druckfuß 3 mit einer Druckfläche 4 auf, die mit einer mit 5 bezeichneten Druckplatte in Wirkverbindung steht. Die Druckplatte 5 stützt sich auf einem mit 6 bezeichneten Ventilschaft ab, der in einem mit 7 bezeichneten Zylinderkopf gelagert ist und in 2 sichtbar einen Ventilteller aufweist, der nicht dargestellte Gaswechselkanäle beherrscht. Am Ende des Ventilschaftes ist ein mit 8 bezeichneter Federteller vorgesehen, der über Federkeile mit dem Ventilschaft 6 in Wirkverbindung steht. Der Federteller 8 weist eine Ausnehmung mit zylindrischer Wand auf, in der die Druckplatte 5 geführt ist. Die Druckplatte hat mit 9 bezeichnete Ausnehmungen, so dass die Druckplatte 5 sich mit den Zwischenflächen zwischen den Ausnehmungen 9 am Federteller 8 abstützt. Mit 10 ist ein Federring bezeichnet, der in einer Nut des Federtellers 8 eingesetzt ist und die Druckplatte 5 axial im Federteller 8 festlegt. Oberhalb des Druckfußes 3 des Kipphebels ist ein mit 11 bezeichneter Steg am Kipphebel befestigt, siehe auch 3 bis 5, so dass eine Querelastizität des Druckfußes gegenüber dem Kipphebel gegeben ist und der Druckfuß 3 bzw. die Druckfläche 4 Linienberührung mit der Druckplatte 5 hat. Oberhalb des Druckfußes 3, an den Steg 11 angrenzend, ist ein mit 12 bezeichneter Verstärkungsbalken zur Verstärkung des Druckfußes und als Anlageflächen für die Bearbeitung des Kipphebels vorgesehen.
Wie insbesondere den 4 und 5 zu entnehmen ist, weist der Kipphebel 1 auf der der Druckfläche abgewandten Seite eine Kopffläche 13 auf, die Bestandteil einer mit 14 bezeichneten Kopfplatte ist, die ebenfalls am Steg 11 befestigt ist. An der Kopffläche kann ein nicht dargestelltes Betätigungselement einer Motorbremse angreifen.
Der Kipphebel 1 gemäß 6 unterscheidet sich von dem Kipphebel gemäß den 1 bis 5 dadurch, dass kein Verstärkungsbalken vorgesehen ist und der Druckfuß 3 direkt am Steg 11 befestigt ist. Der Steg 11 ist in Richtung Kopfplatte 14 und Kopffläche 13 verstärkt, so dass Material für eine mit 15 bezeichnete Ölbohrung vorliegt, die entlang des Kipphebels 1 bis zur Achse 2 führt.
Der Kipphebel 1 gemäß den 7 und 8 steht mit einer mit 16 bezeichneten Brücke in Wirkverbindung, die sich auf zwei Ventilschäften 6 abstützt und bei Druck durch den Kipphebel 1 beide Ventile betätigt. Die Brücke steht mit einem mit 17 bezeichneten Gleitschuh in Wirkverbindung, der eine ebene Druckfläche 4a aufweist. Der Gleitschuh 17 ist in einer Ausnehmung des Kipphebels 1 eingesetzt und steht mit einem mit 18 bezeichneten Bolzen in Wirkverbindung, der im Kipphebel 1 abgestützt ist. Die Ölbohrung 15 im Kipphebel 1 mündet in Höhe des Bolzens 18, so dass Öl zu der Lagerung des Gleitschuhs 17 auf dem Bolzen 18 und auch zur Druckfläche 4a gelangt. Der Gleitschuh 17 weist noch zwei Anschläge 19 auf, die mit Gegenanschlägen im Kipphebel in Wirkverbindung stehen und ein gewisses Schwenken des Gleitschuhs am Kipphebel erlauben. In den 7 und 8 ist noch dargestellt, dass auf der dem Gleitschuh 17 entgegengesetzten Seite eine Stellschraube 20 vorgesehen ist, die mit einer nicht dargestellten Stößelstange in Wirkverbindung steht, die sich ihrerseits über einen Stößel auf einem ebenfalls nicht dargestellten Nocken abstützt. Die Stellschraube 20 ist mittels einer Kontermutter 21 verspannt, so dass ein fester Sitz der Stellschraube sichergestellt, gleichzeitig aber das Spiel in den Übertragungselementen eingestellt werden kann.

1: Kipphebel
2: Achse
3: Druckfuß
4: Druckfläche
4a: Druckfläche
5: Druckplatte
6: Ventilschaft
7: Zylinderkopf
8: Federteller
9: Ausnehmungen
10: Federring
11: Steg
12: Verstärkungsbalken
13: Kopffläche
14: Kopfplatte
15: Ölbohrung
16: Brücke
17: Gleitfuß
18: Bolzen
19: Anschläge
20: Stellschraube
21: Kontermutter

Claims

Betätigungseinrichtung für die Steuerung von Gaswechselventilen, Einspritzventilen und dergleichen von Hubkolbenbrennkraftmaschinen mit einem Kipphebel (1), der auf einer direkt oder indirekt an einem Zylinderkopf (7) der Hubkolbenbrennkraftmaschine befestigten Achse (2) gelagert ist, der mittels Übertragungselementen von einem Nocken einer an der Hubkolbenbrennkraftmaschine gelagerten Nockenwelle betätigbar ist und der mittels eines Druckelements direkt oder unter Zwischenschaltung einer Druckplatte (5) oder einer Brücke (16) mit zumindest einem Ventilschaft (6) des oder der Ventile in Wirkverbindung steht, wobei das oder die Ventile gegen die Wirkrichtung des Kipphebels (1) durch zumindest je eine Ventilfeder belastet sind, die über einen Federteller (8) am Ventilschaft (6) angreift, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckelement eine Druckfläche (4, 4a) aufweist, die um eine Achse gekrümmt ist oder um eine Achse (Bolzen 18) schwenkbar ist, wobei die Achsen parallel zur Schwenkachse (Achse 2) des Kipphebels (1) verlaufen.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (4) Bestandteil eines Druckfußes (3) ist, der einstückig mit dem Kipphebel (1) ausgeführt ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebel (1) im Bereich des Druckfußes (3) einen Steg (11) aufweist, an dem der Druckfuß (3) geführt ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der der Druckfläche (4) abgewandten Seite des Druckfußes (3) ein Verstärkungsbalken (12) vorgesehen ist, der beidseitig mit dem Steg (11) verbunden ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (5) Ausnehmungen (9), vorzugsweise drei Ausnehmungen, aufweist und radial vom Federteller (8) umschlossen ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckplatte (5) im Federteller (8) vorzugsweise mittels eines Federrings (10) axial zum Ventilschaft (6) festgelegt ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckfläche (4a) Bestandteil eines Gleitschuhs (17) ist, der auf einem vom Kipphebel (1) gehaltenen Bolzen (18) gelagert und eben ausgeführt ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (17) zur Begrenzung seiner Bewegung um den Bolzen (18) zwei Anschläge (19) aufweist, denen Gegenanschläge am Kipphebel (1) zugeordnet sind.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitschuh (17) als Kaltfließpressteil oder Feinstanzteil ausgeführt ist.
Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Kipphebels (1) eine Ölbohrung (15) vorgesehen ist, die von der Schwenkachse (Achse 2) ausgehend bis zur Stirnfläche des Steges (11) oder oberhalb des Bolzens (18) des Gleitschuhs (17) reicht.
Betätigungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Kipphebel (1) oberhalb der Druckfläche (4, 4a) eine Kopffläche (13) angeformt ist.
Betätigungseinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopffläche (13) im Wesentlichen parallel zur Druckfläche (4, 4a) des Druckfußes (3) oder des Gleitschuhs (17) verläuft.
Betätigungseinrichtung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopffläche (13) Bestandteil einer Kopfplatte (14) ist, die einstückig mit dem Kipphebel (1) ausgeführt ist.