DE102008010130A1

DE102008010130A1 - Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102008010130A1
Application number: DE200810010130
Authority: DE
Inventors: Florin Canton Bugescu; Matthew Warren Evans; Debora Royal Oak Manther
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2007-03-22
Filing date: 2008-02-20
Publication date: 2008-09-25

Abstract

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem Trägerrahmen (2) zur Aufnahme von Kipphebeln (3), wobei die Kipphebel (3) verschwenkbeweglich an dem Trägerrahmen (2) gelagert sind und jeweils an einem Kipphebelende (4, 5) Angriffsmittel für eine Nockenwelle (9) und am anderen Kipphebelende (4, 5) Anlagemittel für zumindest ein Gaswechselventil (14) angeordnet sind, wobei hydraulische Spielausgleichselemente (7) vorgesehen sind und die Druckmittelversorgung der hydraulischen Spielausgleichselemente (7) über den Trägerrahmen (2) erfolgt, wobei die hydraulischen Spielausgleichselemente (7) jeweils an einem Kipphebelende (4, 5) angeordnet sind.

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung
Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine mit einem Trägerrahmen zur Aufnahme von Kipphebeln, wobei die Kipphebel verschwenkbeweglich an dem Trägerrahmen gelagert sind und jeweils an einem Kipphebelende Angriffsmittel für eine Nockenwelle und am anderen Kipphebelende Anlagemittel für zumindest ein Gaswechselventil angeordnet sind, wobei hydraulische Spielausgleichselemente vorgesehen sind und die Druckmittelversorgung der hydraulischen Spielausgleichselemente über den Trägerrahmen erfolgt.
Hintergrund der Erfindung
Aus DE 103 40 944 A1 ist ein Ventiltrieb mit Kipphebeln bekannt, die in ihrem Schwenkpunkt auf einem sich in Längsrichtung des Zylinderkopfes erstreckenden gemeinsamen Trägerrahmen verschwenkbeweglich gelagert sind. Die Lagerung der Kipphebel ist jeweils als ein hydraulisches Spielausgleichselement ausgebildet, das über die Trägerleiste mit Druckmittel versorgt wird. Die Anordnung des hydraulischen Spielausgleichselements am Schwenkpunkt des Kipphebels führt aufgrund der hohen am Schwenkpunkt herrschenden Belastungen zu einem übermäßigen Absinken des Spielausgleichselements während der Nockenhubphase. Aufgrund der Hebelübersetzung des Ventiltriebs übersetzt sich jede Verschiebung des Schwenkpunkts des Kipphebels relativ zum Gaswechselventil mit einem Multiplikationsfaktor [1 + Kipphebelübersetzung] auf das Ventil. Die Verschiebung des Schwenkpunkts des Kipphebels durch das Spielausgleichselement wirkt sich somit um ein Vielfaches als ein Ventilhubverlust bei der Ventilsteuerung aus.
Zusammenfassung der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Ventiltrieb der vorbeschriebenen Art zu schaffen, der auf einfache Weise die vorgenannten Nachteile beseitigt.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Da das Spielausgleichselement am Ende des Kipphebels angeordnet ist, erfolgt der Spielausgleich für den Ventiltrieb am Ende des Kipphebels. Dadurch ist der Schwenkpunkt des Kipphebels fest. Die Anordnung des Spielausgleichselements am Ende des Kipphebels stellt somit sicher, dass die Höhe des Schwenkpunkts relativ zum Gaswechselventil während der Ventil-Betätigungsphase unverändert bleibt. Auf diese Weise kann ein unnötiger Ventilhubverlust durch einen Spielausgleich am Schwenkpunkt des Kipphebels aufgrund der Hebelübersetzung des Ventiltriebs auf das Ventil verhindert werden.
Weiterhin wird die auf das hydraulische Spielausgleichselement wirkende resultierende Kraft, aus der Nockenhubbetätigung und den aus der Ventilfeder sowie den trägen Massen erzeugten Gegenkräften, gegenüber der Anordnung am Schwenkpunkt des Kipphebels um mehr als die Hälfte reduziert. Dies führt zu einem geringeren Absinken bzw. einer geringeren Leckage des Spielausgleichselements während der Nockenhubphase.
Insgesamt kann durch die erfindungsgemäße Anordnung des Spielausgleichselements an einem Ende des Kipphebels somit der Ventilhubverlust um das ungefähr 1,5- bis 2-fache gegenüber der Anordnung am Schwenkpunkt reduziert werden.
Ferner wird eine nicht dargestellte Ventilabschaltung vereinfacht, weil sich das Spielausgleichselement nicht im Schwenkbereich der während der Ventil-Abschaltphase auftretenden „verlorene Bewegung" des Kipphebels befindet.
Des Weiteren kann die erfindungsgemäße Anordnung des Kipphebels mit integriertem Spielsausgleichselement als ein Bauteil einfach und kostengünstig montiert werden.
Erfindungsgemäß weisen die Spielausgleichelemente Anlagemittel für zumindest ein Gaswechselventil auf. Das Spielausgleichselement dient zugleich als Kontaktstelle zwischen Ventiltrieb und Gaswechselventil. Um einen sicheren und effektiven Eingriff zwischen Ventiltrieb und Gaswechselventil zu gewährleisten, sind an dem Spielausgleichselement an der Kontaktstelle zu dem Gaswechselventil Anlagemittel vorgesehen. Zur Verminderung der Reibungsverluste beim Eingriff kann beispielsweise an der dem Gaswechselventil zugewandten Seite des Spielausgleichselements eine Ventilkontaktoberfläche ausgebildet sein, die mit einer Anlageoberfläche am Gaswechselventil in Anlage gebracht wird.
Vorteilhafterweise sind die Anlagemittel verschwenkbeweglich ausgebildet. Denkbar ist jede gelenkige Anbindung der Anlagemittel an das Spielausgleichselement. Hierdurch ist es möglich, die kreisförmige Schwenkbewegung des Kipphebels durch ein Verschwenken der Anlagemittel auszugleichen. Die Eingriffsflächen an den Anlagemitteln und dem Gaswechselventil können so in eine definierte Anlage zueinander gebracht werden. Dadurch werden Reibungsverluste vermindert und die Verschleißeigenschaften der Kontaktstelle verbessert.
In einer vorteilhaften Konkretisierung der Erfindung sind die Anlagemittel als ein mechanisches Schwenkkissen ausgebildet. Das Schwenkkissen ist am Boden des Spielausgleichselements verschwenkbeweglich angebracht. Denkbar ist jede gelenkige Anbindung. Beispielsweise kann der Boden des Spielausgleichselements einen Gelenkkopf bilden, der in eine komplementär ausgebildete Gelenkfläche an der dem Spielausgleichselement zugewandten Seite des Schwenkkissens eingreift. An der dem Kipphebel abgewandten Seite weist das Schwenkkissen eine ebene Ventilkontaktoberfläche für die Anlage zumindest eines Gaswechselventils auf. Bei einer Schwenkbewegung des Kipphebels erlaubt die gelenkige Anbindung somit eine Verschwenkung der Ventilkontaktoberfläche gegenüber dem Kipphebelende. Auf diese Weise bildet das mechanische Schwenkkissen einen Drehpunkt, über den die Schwenkbewegung des Kipphebels ausgeglichen und die Ventilkontaktoberfläche in flächiger Anlage zur Anlageoberfläche am Gaswechselventil gebracht und die Flächenbelastung im Eingriffsbereich verringert wird. Die Verwendung eines Spielausgleichselements mit einem Schwenkkissen ermöglicht somit auf einfache Weise eine Verbesserung der Verschleißeigenschaften der Anlagemittel für das Gaswechselventil.
Das Schwenkkissen trägt außerdem dazu bei, während der Ventil-Abschaltphase bei einer Drehpunktverschiebung des Kipphebels die Ventilkontaktoberfläche und die Anlageoberfläche am Gaswechselventil mit ausreichendem Spiel in Kontakt zu halten.
Weiterhin kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass das mechanische Schwenkkissen um eine vorbestimmte Schwenkachse verschwenkbar ist. Hierdurch ist es möglich, die kreisförmige Schwenkbewegung des Kipphebels durch ein kontrolliertes Verschwenken des Schwenkkissens in einer vorbestimmten Schwenkebene auszugleichen. Vorzugsweise ist dabei die Ventilkontaktoberfläche parallel zur Schwenkachse des Schwenkkissens ausgeführt. Bei einem Verschwenken des Schwenkkissens kann die Ventilkontaktoberfläche exakt an der Anlageoberfläche am Gaswechselventil ausgerichtet werden. Durch ein solches kontrolliertes Verschwenken der Ventilkontaktoberfläche kann ein Ablösen der Eingriffsflächen voneinander oder ein Verschieben derselben zueinander sicher verhindert werden. Beispielweise kann die vorbestimmte Schwenkachse parallel zur Anlageoberfläche am Gaswechselventil ausgerichtet sein. Eine solche gelenkige Anbindung erlaubt somit ein Verschwenken der Ventilkontaktoberfläche gegenüber dem Kipphebelende nur in einer vorbestimmten Schwenkachse, die parallel zur Anlageoberfläche am Gaswechselventil ausge richtet ist. Da die Ventilkontaktoberfläche parallel zur Schwenkachse des Schwenkkissens ausgebildet ist, liegt die Ventilkontaktoberfläche an der Anlageoberfläche des Gaswechselventils bei einer Schwenkbewegung des Kipphebels immer plan an.
Bei dieser erfindungsgemäßen Ausführungsform weist die gelenkige Anbindung des Schwenkkissens an das Spielausgleichselement nur eine Bewegungsachse, d. h. einen Freiheitsgrad, auf. Eine solche Anbindung an das Spielausgleichselement ist einfach herstell- und montierbar. Beispielsweise kann ein einfaches Scharnier- oder Drehgelenk vorgesehen sein. Dabei kann der Boden des Spielausgleichselements beispielsweise als ein walzenförmiger Gelenkzapfen ausgebildet sein, der in eine komplementär ausgeformte Gelenkfläche an der dem Kipphebel zugewandten Seite des Schwenkkissens eingreift. Auf diese Weise kann die gelenkige Anbindung des Schwenkkissens vereinfacht und der Herstellungs- und Montageaufwand erheblich verringert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und aus den Zeichnungen, in denen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vereinfacht dargestellt ist. Es zeigen:
1: eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ventiltriebs,
2: eine perspektivische Darstellung einer Teilansicht des Ventiltriebs
3a: einen Längsschnitt durch einen erfindungsgemäßen Kipphebel,
3b: einen Längsschnitt durch ein Ende des Kipphebels,
4: eine perspektivische Darstellung des Kipphebels.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die 1 und 2 zeigen einen in eine Brennkraftmaschine einbaubaren Ventiltrieb 1 mit einem Trägerrahmen 2. Der Trägerrahmen 2 kann an einem nicht dargestellten Zylinderkopf über nicht dargestellte Befestigungsmittel befestigt werden. Die Kipphebel 3 sind über Lager 19 am Trägerrahmen 2 längsverteilt angehängt. Die jeweils an einem Kipphebelende 5 angebrachten Nockenrollen 8 stehen im Eingriff mit der Nockenwelle 9. Das andere Kipphebelende 4 betätigt über das dort jeweils angeordnete Spielausgleichselement 7 mit seinem am Boden 10 verschwenkbeweglich angebrachten mechanische Schwenkkissen 11 über den Ventilschaft 13 das Gaswechselventil 14. Dabei liegt die Ventilkontaktoberfläche 12 flächig an der Anlageoberfläche 18 am Ventilschaft 13 an.
3a zeigt in einem Längsschnitt einen der in den 1 und 2 dargestellten Kipphebel 3, der in der 4 perspektivisch dargestellt ist. Über ein Lager 19 ist der Kipphebel 3 an seinem Schwenkpunkt abgestützt. An einem Kipphebelende 4 ist in einer Aufnahme 6 ein hydraulisches Spielausgleichselement 7 angeordnet. Die Druckmittelversorgung der Spielausgleichselemente 7 erfolgt über einen ausgehend von der Lagerstelle 19 im Kipphebelarm 4a ausgebildeten Druckmittelkanal 21, der über das Lager 19 an die nicht dargestellte Druckmittelversorgung im Trägerrahmen 2 angeschlossen ist. Das andere Kipphebelende 5 dient der Aufnahme einer Nockenrolle 8 zur Übertragung des Nockenhubs der Nocken 20 der Nockenwelle 9. Am Boden 10 des Spielausgleichselements 7 ist ein mechanisches Schwenkkissen 11 gelenkig angebracht. An seiner dem Boden 10 abgewandten Seite verfügt das mechanische Schwenkkissen 11 über eine eben ausgeführte Ventilkontaktoberfläche 12, die als Anlage für die Anlageoberfläche 18 am Ventilschaft 13 des Gaswechselventils 14 dient. Der am Boden 10 ausgebildete Gelenkzapfen 16 greift in die komplementär ausgeformte Gelenkfläche 17 ein und bindet das mechanische Schwenkkissen 11 gelenkig an das Spielausgleichselement 7 an. Das Gelenk ist über Befestigungsmittel 15 mit dem Boden 10 des Spielausgleichselements 7 verschwenkbeweglich verbunden. Durch die so ausgebildete gelenkige Anbindung ist das mechanische Schwenkkissen 11 gegenüber dem Spielaus gleichselement 7 und dem Kipphebelende 4 verschwenkbar. Dabei ist die Schwenkachse parallel zur Anlageoberfläche 18 am Ventilschaft 13 des Gaswechselventils 14 ausgerichtet. Die kreisförmige Schwenkbewegung des Kipphebels 3 wird durch ein Verschwenken der Ventilkontaktoberfläche 12 ausgeglichen. Das mechanische Schwenkkissen 11 bildet dabei einen Drehpunkt, über den die ebene Ventilkontaktoberfläche 12 parallel zur Anlageoberfläche 18 am Ventilschaltende des Gaswechselventils 14 verschwenkt wird. 3b zeigt ein derartiges Verschwenken des Schwenkkissens 11 mit der Ventilkontaktoberfläche 12 um eine nicht dargestellte Schwenkachse. Da das Schwenkkissen 11 parallel zur Anlageoberfläche 16 des Gaswechselventils 14 verschwenkbeweglich ist, liegt die Ventilkontaktoberfläche 12 dabei immer plan an der Anlageoberfläche 18 am Ventilschaft 13 des Gaswechselventils 14 an (1 und 2).

1: Ventiltrieb
2: Trägerrahmen
3: Kipphebel
4: Kipphebelende
4a: Kipphebelarm
5: Kipphebelende
6: Aufnahme
7: hydraulisches Spielausgleichselement
8: Nockenrolle
9: Nockenwelle
10: Boden
11: mechanisches Schwenkkissen
12: Ventilkontaktoberfläche
13: Ventilschaft
14: Gaswechselventil
15: Befestigungsmittel
16: Gelenkzapfen
17: Gelenkfläche
18: Anlageoberfläche
19: Lager
20: Nocken
21: Druckmittelkanal

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 10340944 A1 [0002]

Claims

Ventiltrieb (1) für eine Brennkraftmaschine mit einem Trägerrahmen (2) zur Aufnahme von Kipphebeln (3), wobei die Kipphebel (3) verschwenkbeweglich an dem Trägerrahmen (2) gelagert sind und jeweils an einem Kipphebelende (4, 5) Angriffsmittel für eine Nockenwelle (9) und am anderen Kipphebelende (4, 5) Anlagemittel für zumindest ein Gaswechselventil (14) ausgebildet sind, wobei hydraulische Spielausgleichselemente (7) vorgesehen sind und die Druckmittelversorgung der hydraulischen Spielausgleichselemente (7) über den Trägerrahmen (2) erfolgt, wobei die hydraulischen Spielausgleichselemente (7) jeweils an einem Kipphebelende (4, 5) angeordnet sind.
Ventiltrieb (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Spielausgleichelemente (7) Anlagemittel für zumindest ein Gaswechselventil (14) aufweisen.
Ventiltrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagemittel verschwenkbeweglich angeordnet sind.
Ventiltrieb (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlagemittel als ein mechanisches Schwenkkissen (11) ausgebildet sind.
Ventiltrieb (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das mechanische Schwenkkissen (11) in einer vorbestimmten Schwenkachse verschwenkbar ist.