DE102010047700A1

DE102010047700A1 - Brennkraftmaschine

Info

Publication number: DE102010047700A1
Application number: DE102010047700A
Authority: DE
Inventors: Heinz Wieland; Wolfgang Strusch; Martin Schneider; Ralph Oberzier
Original assignee: Deutz AG
Current assignee: Deutz AG
Priority date: 2010-10-06
Filing date: 2010-10-06
Publication date: 2012-04-12
Also published as: WO2012045407A1; US20130239916A1; EP2625392B1; US9133766B2; EP2625392A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens einen Zylinder, wenigstens eine untenliegende Nockenwelle und wenigstens ein hängendes Einlass- und wenigstens ein hängendes Auslassventil und wenigstens einen Kipphebelbock je Zylinder, wobei der Kipphebelbock eine insbesondere rohrförmige Achse aufweist, auf der wenigstens ein Auslasskipphebel und wenigstens ein Einlasskipphebel angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Brennkraftmaschine, insbesondere nach Anspruch 1.
Bei Vier-Ventil-Zylinderköpfen mit je zwei Ein- und Auslassventilen ist die Steuerung komplizierter als bei Zwei-Ventil-Zylinderköpfen. Während dort die Einspritzdüse schräg zu der Zylinderachse steht und die zwei Ventile in der Zylinderkopfmitte untergebracht werden können, ist man bestrebt, bei Vier-Ventil-Zylinderköpfen das Einspritzventil in der Mitte senkrecht einzubauen, und die vier Gaswechselventile zwei parallel zueinander um die Einspritzdüse zu verteilen. Die beim Vier-Ventil-Zylinderkopf erforderliche Optimierung der Ventilsitze bezüglich Lage und Größe sowie die Unterbringung der Kipphebelstoßstangen auf der ”kalten” Einlassseite des Zylinderkopfes erschweren den Einbau der Kipphebellagerung erheblich, da die Ventilfederfreiräume die Kipphebelbockauflage beschneiden.
Aus der DE-AS 11 79 764 ist eine Ventilsteuerung für eine Brennkraftmaschine mit zwei Einlass- und zwei Auslassventilen pro Zylinder bekannt, wo die gleichsinnig wirkenden Arme der zwei Kipphebel ungleich lang sind und die Arme jedes Kipphebels in einer Ebene senkrecht zu seiner unter einem Winkel zur Längsmittelebene der Brennkraftmaschine angeordneten Schwingachse liegen. Durch die oben erwähnten Maßnahmen kann bei einer vorgegebenen zweckmäßigen Anordnung der Steuerwelle und der Ansaug- bzw. Auspuffleitungen zueinander mit geringstem Aufwand eine verschleißfeste Ventilsteuerung erreicht werden.
Mit dieser Kipphebelgestaltung hat man zwar die verschleißfördernden Querkräfte eliminiert, jedoch ist das Übersetzungsverhältnis – Ventilhub zu Stößelhub – durch diese Lagerungsart merklich groß geworden, was einer Zunahme der Kräfte und somit auch der Hertz'schen Pressung zwischen Nocken und Stößel entspricht, deren Größe für die Haltbarkeit der betroffenen Teile mitbestimmend ist. Durch die über den Zylinderkopf hinausragenden Konturen der Kipphebelachse und demzufolge auch die des Lagerbolzens ist eine schwingungsfreie Befestigung des Lagerbocks auf bzw. am Zylinderkopf sehr aufwendig und bedarf zusätzlicher Verstärkung des Zylinderkopfes an der Befestigungsstelle, insbesondere bei der Stelle, die in der Nähe des Auslasskanals bzw. Einlasskanals liegt.
In der DE 3637199 A1 wird ein Kipphebelbock offenbart, der aus wenigstens drei unterschiedlichen Einzelteilen besteht.
Daran ist u. a. nachteilig, dass die Herstellkosten durch zu viele verschiedene Einzelteile hoch sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu vermeiden und einen Kipphebelbock vorzuschlagen, der kompakt und steif ausgebildet ist, und so auf dem Zylinderkopf zu befestigen ist, dass ein direkter Kraftfluss zu seinen Befestigungsschrauben stattfindet und der als gleiches Einzelteil bei einer Anordnung von mehreren Zylindern in Abhängigkeit der Anzahl der Zylinder mehrfach an der Brennkraftmaschine montiert wird.
Die Aufgabe wird gelöst durch eine Brennkraftmaschine nach Anspruch 1.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass sie wenigstens zwei hängende Einlass- und wenigstens zwei hängende Auslassventile je Zylinder aufweist, was zu einer kostengünstigen, stabilen und leistungsstarken Brennkraftmaschine führt.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung und den Zeichnungen, auf denen ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist.
Es zeigen:
1 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
2 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
3 eine Seitenansicht des Zylinderkopfs
4 eine Teildraufsicht der Brennkraftmaschine
5 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
6 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
7 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
8 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
9 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
10 einen Schnitt durch den Zylinderkopf der Brennkraftmaschine
11 schematische Darstellung des Zylinderkopfs der Brennkraftmaschine
12 verschiedene Darstellungen des Kipphebelbocks der Brennkraftmaschine
Die in den Zeichnungen offenbarte Erfindung betrifft eine Verbrennungskraftmaschine mit mindestens einem Zylinder, einer unten liegenden Nockenwelle und je 2 hängenden Einlass- 3 und Auslassventilen 4 je Zylinder.
Die Nockenwelle 2 besitzt je Zylinder 1 je einen Nocken 26, 27 für die Steuerung der Ein- 3 und Auslassventile 4. Der Hub des Nockens 26, 27 wird durch einen Stößel 28 – flach oder mit Rolle – eine Stößelstange 7, einen Kipphebel 8, eine Ventilbrücke 23 auf die beiden Ventile übertragen. Die Kipphebel 8 sind alle auf einer durchgehenden Kipphebelachse 6 angeordnet. Die Stößelstangen 7 sind so geneigt, dass sie oben zur Zylindermitte hin zeigen. Dadurch besteht die Möglichkeit, den Kipphebelbock 5 in Zylindermitte anzuordnen. Die axiale Kraftkomponente der Stößelstangen 7 drückt die Kipphebel 8 entsprechend gegen den Kipphebelbock 5. Vorteilhaft ist dabei, dass gleichteilige Kipphebelböcke 5, die alle die identische Gestalt haben, für alle Zylinder verwendbar sind.
Zwischen den Zylindern wirkt eine auf der Achse 6 angeordnete Feder 9, die die Kipphebel 8 gegen die Böcke 5 drückt, um eine dynamische axiale Verschiebung der Kipphebel 8 zu verhindern. An den beiden stirnseitigen Enden der Kipphebelachse 6 wird diese Andruckfunktion durch eine federnde Wellscheibe 33 übernommen. Die axiale Sicherung der Kipphebelachse erfolgt über Sicherungsringe (Seegerringe) 10, welche auf der Kipphebelachse 6 montiert sind. Die Kipphebelböcke 5 werden mit jeweils 2 Schrauben 19, welche rechts und links der Achse 6 angeordnet sind, am Zylinderkopf befestigt. Der Kipphebelbock 5 ist so ausgebildet, dass er zumindest einseitig eine Nut aufweist, welche eine gezielte Schwächung des Bockes bedeutet, die es wiederum erlaubt, den Bock derart zu verformen, dass die Achse 6 mit der Kraft der Schrauben 19 geklemmt wird. Diese Nut hat weiterhin die Aufgabe, einen in die Achse montierten und hervorstehenden Stift 12 aufzunehmen, welcher die Drehfixierung der Achse 6 übernimmt. Ein lageorientierter Einbau ist wegen der Schmierbohrungen 15 erforderlich, wie dies in den 1, 2, 6, 8 und 9 dargestellt wird. Die Ölzufuhr des Ölflusses 36 der Schmierung erfolgt über eine Bohrung im Zylinderkopf 17, eine Zentriernut 11 im Kipphebelbock 5, die in Verbindung mit einer erweiterten Schraubenbohrung 35 im Kipphebelbock 5 steht und mit der hohlen Achse 6 mittels einer Bohrung in der Achse 6 in Verbindung steht, was in 3, 5 und 9 dargestellt wird. Die Achse ist hohl und leitet so das Öl weiter. Je Kipphebel tritt das Öl aus einer Bohrung in der Achse in die Lagerung des Kipphebels. In der Achse 6 ist je Kipphebel 8 eine längs der Achse 6 angeordnete flache Nut, welche etwas kürzer als die Nabe des Kipphebels ist. In der Lagerbohrung des Kipphebels 8 ist eine teilweise sichelförmige Nut 18, welche das Öl auch zu den im Kipphebel angeordneten Ölbohrungen 24 für die Schmierung der Einstellschraube stoßstangenseitig und des Druckstücks ventilseitig leitet, wie dies beispielhaft in 1, 2, 5, 8 und 9 dargestellt wird.
Das Druckstück auf die Ventilbrücke 23 ist als Kugelfuß (Elefantenfuß bzw. Kugelbolzen 22 mit Fuß) ausgebildet, kann aber auch als einfaches Druckstück mit einem Abrollradius ausgebildet sein. Das Ventilspiel wird mit der Einstellschraube 31 stoßstangenseitig eingestellt. Eine Variante stellt ein hydraulisches Ausgleichelement 13 dar. Dieses wird stangenseitig in den Kipphebel 8 integriert. Die Ölzufuhr erfolgt über die Bohrung zum Kipphebellager. Die axiale Sicherung und Federung für die beiden Kipphebel an den Enden der Achse kann auch durch eine Spezialklammer erfüllt werden, die einstückig beide Funktionen in sich vereinigt. In 1 ist der auf dem nicht sichtbaren Zylinder angeordnete Zylinderkopf von oben dargestellt. Eine untenliegende Nockenwelle treibt die Einlassventile 3 und die Auslassventile 4 mittels der im Kipphebelbock 5 gelagerten Kipphebelachse 6 und den damit gelagerten Kipphebel 8 sowie den Stößelstangen 7 an. Die Kipphebel 8 werden mittels Federn 9 gegen die Kipphebelböcke 5 gedrückt. Die axiale Sicherung der Kipphebelachse 6 erfolgt mittels eines Seeger- oder auch Sicherungsrings 10.
Zwischen Kipphebel 8 und Stößelstange 7 ist ein hydraulisches Ausgleichselement 13 zur spielfreien Ventilsteuerung angeordnet, wie dies in den 10 und 11 dargestellt wird.
Zwischen der Spannpratze 20, den Einlassventilen 3, den Auslassventilen 4 und dem Kipphebelbock 5 sind die Einspritzventile 14 angeordnet, wie dies in den 1 und 4 offenbart wird. Zur Verhinderung des ungewollten Austritts von Schmieröl aus der Kipphebelachse 6 ist an ihren Stirnseiten jeweils ein Verschlussdeckel 16 angeordnet, was in den 1 und 2 dargestellt wird. 10 zeigt an dem Motor schematisch die Steuerung der Ventile mittels Nockenwelle 2, die im Kurbelgehäuse 25 lagert und Einlassnocken 26 sowie Auslassnocken 27 aufweist und die die Stößelstangen 7 mittels der Stößel 28 antreibt. Gelagert wird die Nockenwelle 2 durch Nockenwellenlager 29. Die axiale Fixierung der stirn- bzw. endseitig angeordneten Kipphebel gegen die Kipphebelböcke 5 erfolgt mittels der federnden Spezialklammern 30, wie dies in den 1, 2, 4 10 und 11 dargestellt wird.
Mittels Einstellschrauben 31 und Kontermuttern 32 wird ein im Wesentlichen spielfreier Ventiltrieb realisiert.
Bezugszeichenliste

1: Zylinder
2: Nockenwelle
3: Einlassventil
4: Auslassventil
5: Kipphebelbock
6: Kipphebelachse
7: Stößelstange
8: Kipphebel
9: Feder
10: Sicherungsring
11: Nut
12: Zentrierstift
13: hydraulisches Ausgleichselement
14: Einspritzventil
15: Schmierölbohrung
16: Deckel
17: Zylinderkopf
18: Kipphebelnut
19: Kipphebelbockbefestigungsschraube
20: Spannpratze
21: Ventilbrücke
22: Kugelbolzen
23: Ventilbrückenfuß zur Aufnahme des Kugelbolzen
24: Ölbohrung
25: Kurbelgehäuse
26: Einlassnocken
27: Auslassnocken
28: Stößel
29: Nockenwellenlager
30: federnde Spezialklammer
31: Einstellschraube
32: Kontermutter
33: federnde Wellscheibe
34: Verschlussdeckel
35: erweiterte Schraubenbohrung
36: Ölfluss
37: Kugelfuß

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 1179764 [0003]
DE 3637199 A1 [0005]

Claims

Brennkraftmaschine, umfassend wenigstens einen Zylinder, wenigstens eine untenliegende Nockenwelle und wenigstens ein hängendes Einlass- und wenigstens ein hängendes Auslassventil und wenigstens einen Kipphebelbock je Zylinder, wobei der Kipphebelbock eine insbesondere rohrförmige Achse aufweist, auf der wenigstens ein Auslasskipphebel und wenigstens ein Einlasskipphebel angeordnet sind.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei hängende Einlass- und wenigstens zwei hängende Auslassventile je Zylinder aufweist.
Brennkraftmaschine nach Anspruch 1 oder, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens zwei in Richtung zur Zylindermitte hin geneigte Stößelstangen je Zylinder aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie wenigstens eine Feder aufweist, die die beweglich auf der Achse angeordneten Kipphebel gegen den Kipphebelbock drücken.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder als Schraubenfeder ausgeführt ist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder als Teller- oder Membranfeder ausgeführt ist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Achse wenigstens ein Sicherungs- oder Nutenring angeordnet ist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebelbock mit wenigstens 2 Schrauben am Zylinderkopf befestigt ist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebelbock wenigstens eine Nut aufweist.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse wenigstens einen Zentrierstift aufweist, wobei der Zentrierstift in einer Nut des Kipphebelbocks lagert.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse und die Kipphebel kommunizierende Nuten aufweisen, wobei die Nut der Achse über eine Bohrung mit dem Achseninneren kommuniziert.
Brennkraftmaschine nach einem oder mehreren der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kipphebelbock aus Leichtmetall besteht.