DE10237560A1 - Spielfreier Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen spielfreien Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine. Dabei ist der Ventiltrieb aus einer Nockenwelle (2) mit Ein- und Auslaßnocken, aus einem Rollenstößel je Nocken, einem Übertragungsorgan zwischen Rollenstößel und Ventil und einem Ausgleichselement (1) gebildet. Jeder der Rollenstößel besteht dabei aus einem Rollenbolzen mit drehbar darauf gelagerter Rolle. Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß das Ausgleichselement (1) in den Rollenstößel integriert ist, wobei der Rollenbolzen als ein drehbar gelagerter Exzenterbolzen (4) ausgebildet ist, der gegen ein rückstellendes Moment einer Feder (5) innerhalb seines Exzenterhubes verdrehbar ist. Der Exzenterhub ist dabei derart ausgelegt, daß die Längenzunahme des Ventiltriebes während des Betriebes der Brennkraftmaschine aufgenommen werden kann.
Description
- Die Erfindung bezieht sich auf einen spielfreien Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine gemäß dem Gattungsbegriff des Patentanspruches 1.
- Der Ventiltrieb von Brennkraftmaschinen besteht im wesentlichen aus einer Nockenwelle mit einem Ein- und Auslaßnocken je Ventil und einem Übertragungsorgan. Das Übertragungsorgan wird bei einer unterliegenden Nockenwelle aus Stößelstange und Kipphebel, bei oberliegender Nockenwelle aus einem Kipphebel gebildet. Zur spielfreien Ventilsteuerung ist es bekannt in das Übertragungsorgan ein Ausgleichselement einzubauen, das auf hydraulischem oder mechanischem Prinzip beruht. Mechanisch wirkende Ausgleichselemente sind von komplizierter Bauart und entsprechend fertigungs- und kostenintensiv.
- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein für die Massenfertigung geeignetes Ausgleichselement für einen spielfreien Ventiltrieb einer Brennkraftmaschine mit vertretbarem Fertigungsaufwand zu entwickeln.
- Gelöst wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1.
- Das erfindungsgemäße Ausgleichselement unterscheidet sich von der Standartausführung eines Rollenstößels ausschließlich durch den exzentrischen Rollenbolzen und die Feder und ist somit einfach und kostengünstig zu fertigen. Durch den spielfreien Ventiltrieb wird vor allem eine signifikante Reduzierung der Geräuschemission erreicht.
- Eine vorteilhafte Weiterbildung ist Anspruch 2 zu entnehmen.
- Bei oberliegender Nockenwelle ergibt sich eine besonders kostengünstige Anordnung des Ausgleichselements im Kipphebel selbst.
- Eine vorteilhafte Ausbildung und Anordnung der Feder kann Anspruch 3 entnommen werden.
- Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ventilspielausgleichs ist an einer Brennkraftmaschine mit oberliegender Nockenwelle dargestellt. Es zeigt:
-
1 eine Detailansicht eines Ausgleichselements mit Nockenwelle -
2 einen Rollenbolzen des Ausgleichselements mit Exzenterbolzen und Lagerung im Kipphebel -
3a eine stirnseitige Ansicht des Exzenterbolzens in Ausgangsposition -
3b eine stirnseitige Ansicht des Exzenterbolzens nach Anlauf an der Rampe -
4 eine Draufsicht auf einen Kipphebel mit Ausgleichselement und Drehfeder -
5 einen Kipphebel mit Ausgleichselement im Zusammenwirken mit einer oberliegenden Nockenwelle und einer Ventilbrücke -
6 einen Kipphebel mit zusätzlichen Dämpfungsglied -
7 ein Dämpfungsglied im Längsschnitt -
1 zeigt ein Ausgleichselement1 mit Nockenwelle2 und einem Kipphebel3 . Das Ausgleichselement1 ist in einen Rollenstößel integriert, wobei ein Rollenbolzen erfindungsgemäß als ein Exzenterbolzen4 ausgebildet ist, der im Kipphebel3 drehbar gelagert ist und der Exzenterbolzen4 durch eine Drehfeder5 (4 ) in seiner Ausgangsposition gehalten wird. Auf dem Exzenterbolzen4 ist eine Rolle6 drehbar gelagert. Die Rolle6 wälzt sich bei Drehung der Nockenwelle2 in der durch Pfeil angegebenen Drehrichtung auf einem Nocken7 ab. Sobald die Rolle6 den Grundkreis8 des Nockens7 verläßt und an der Rampe9 anläuft wird der Exzenterbolzen4 zunächst aus seiner durch die Drehfeder5 festgelegten Ausgangslage gegen deren rückstellendes Drehmoment zurückgedreht bis der Drehmittelpunkt der Nockenwelle2 , der Exzenterwelle4 und der Mittelpunkt des Exzenters10 in einer Wirkungslinie liegen, d.h., bis auf die Exzenterwelle4 kein Drehmoment mehr ausgeübt wird. - Nach Einnahme dieser stabilen Lage beginnt bei weiterer Drehung der Nockenwelle
2 der eigentliche Ventilhub. Eine eventuell notwendige Nachstellung des Ventilspiels kann über eine Schraube am Kipphebel3 erfolgen, welche auf die Ventilbrücke15 drückt (5 ). - Die Ausbildung des Exzenterbolzens
4 ist in2 dargestellt. Der Exzenterbolzen4 ist im dargestellten Ausführungsbeispiel im Kipphebel3 schwenkbar gelagert. Der Exzenterbolzen4 weist erfindungsgemäß den Exzenter10 auf, der zur Achse des Exzenterbolzens4 eine Exzentrizität e besitzt. An einem der freien Enden des Exzenterbolzens4 sind Abflachungen11 vorgesehen, um das in4 näher dargestellte Widerlager12 für die Drehfeder5 verdrehfest mit dem Exzenterbolzen4 zu verbinden. Auf dem Exzenter10 läuft die Rolle6 , die sich, wie in1 gezeigt, auf dem Nocken7 der Nockenwelle2 abwälzt. Ein Innengewinde13 dient der Befestigung des Widerlagers12 mittels Schraube14 (4 ). -
3a zeigt eine Ansicht in Richtung der Achse des Exzenterbolzen. Der Exzenter10 weist eine Exzentrizität „e" auf (3b ). In der dargestellten Position läuft die Rolle6 auf dem Grundkreis8 des Nockens7 der Nockenwelle2 . -
3b zeigt die Exzenterwelle4 nach dem Anlauf der Rolle6 an der Rampe9 des Nockens7 . Die Drehrichtung der Nockenwelle2 ist durch einen Pfeil gekennzeichnet. Beim Anlauf an der Rampe9 wird die Exzenterwelle4 gegen das rückstellende Moment der Drehfeder5 (4 ) soweit zurückgedreht, bis die Drehmittelpunkte von Nockenwelle2 , Exzenterwelle4 und des darauf angeordneten Exzenters10 flüchten, bis also die Exzentrizität „e" keinen Hebelarm mehr bildet. In der in3b gezeigten Stellung beginnt der Ventilhub. -
4 zeigt die Draufsicht auf einen Kipphebel3 mit der am freien Ende gelagerten Exzenterwelle4 und dem Exzenter10 . Die Drehfeder5 ist einerseits in einer Bohrung5a im Kipphebel verankert, andererseits stützt sie sich auf dem Widerlager12 ab. Das Widerlager12 ist über Abflachungen11 drehfest mit der Exzenterwelle4 verbunden und letztere mittels Lagerbuchsen4a ,4b im Kipphebel3 gelagert. Der Außendurchmesser der Buchsen4a ,4b ist so gewählt, daß der Exzenter10 eingeschoben werden kann. Die axiale Sicherung des Exzenterbolzens4 erfolgt über Lagerringe. - Ein Anwendungsbeispiel mit oberliegender Nockenwelle
2 und Kipphebel3 ist in5 dargestellt. Die Exzenterwelle4 ist schwenkbar am freien Ende des Kipphebels gelagert. Der Kipphebel3 ist wiederum in einer Kipphebelwelle14 schwenkbar gelagert, wobei das Kipphebellager fest mit einem Zylinderkopf verbunden ist. Das andere Ende des Kipphebels drückt auf eine Ventilbrücke15 , welche die nicht dargestellten Ventile betätigt. - Es versteht sich, daß der erfindungsgemäße spielfreie Ventiltrieb nicht auf einen Antrieb mit oberliegender Nockenwelle beschränkt ist. Er ist auch auf eine unten liegende Nockenwelle mit Stößelstangen anwendbar. Das Ausgleichselement
1 (1 ) mit Exzenterwelle4 kann dann in den Stößel eingebaut werden. - Da die Exzenterwelle
4 und die Drehfeder5 ein schwingungsfähiges System darstellen, könnten Resonanzen auftreten. - Nach
6 wird daher ein Dämpfungsglied16 vorgesehen, welches zwischen dem Kipphebel3 und der Exzenterwelle4 angeordnet ist. Das Dämpfungsglied16 ist starr mit dem Kipphebel3 verbunden und kann aus einer hydraulischen Kolben- Zylinder-Einheit bestehen die in7 erläutert wird. Die Exzenterwelle4 ist über das Widerlager12 (4 ) und einen Daumen18 funktionell mit dem Dämpfungsglied16 verbunden. Der Daumen18 kann mit dem Widerlager12 (4 ) eine bauliche Einheit bilden, welche drehfest mit der Exzenterwelle4 verbunden ist. Bei einer Schwenkbewegung der Exzenterwelle4 drückt der Daumen18 auf einen Kolben20 des Dämpfungsgliedes16 und wird dabei gedämpft. - In
7 ist das hydraulische Dämpfungsglied16 im Längsschnitt gezeigt. Dieses besteht aus einem Zylinder19 mit Kolben20 . Der Zylinder19 ist über eine Bohrung21 mit dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine verbunden. Bei einer Betätigung des Ventiltriebes über den Daumen18 überträgt der Kolben20 mittels Anschlag22 seine Bewegung auf den Zylinder19 der funktionell mit dem Kipphebel3 (1 ) verbunden ist. Oszillierende Bewegungen werden durch den Kolben20 gedämpft.
Claims (5)
- Spielfreier Ventiltrieb für eine Brennkraftmaschine, wobei der Ventiltrieb aus einer Nockenwelle mit Ein- und Auslaßnocken, aus einem Rollenstößel je Nocken , einem Übertragungsorgan zwischen Rollenstößel und Ventil und einem Ausgleichselement gebildet wird und wobei jeder der Rollenstößel aus einem Rollenbolzen mit drehbar darauf gelagerter Rolle besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichselement (
1 ) in den Rollenstößel integriert ist, wobei der Rollenbolzen als ein drehbar gelagerter Exzenterbolzen (4 ) ausgebildet ist, daß der Exzenterbolzen4 gegen ein rückstellendes Moment einer Feder (5 ) innerhalb seines Exzenterhubes verdrehbar ist, und daß der Exzenterhub derart ausgelegt ist, daß die Längenzunahme des Ventiltriebes während des Betriebes der Brennkraftmaschine aufgenommen werden kann. - Spielfreier Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsorgan bei einer oben liegenden Nockenwelle aus einem Kipphebel (
3 ) besteht, der um eine in einem Zylinderkopf drehfest gelagerte Kipphebelwelle (14 ) schwenkbar ist, und der Kipphebel (3 ) an einem Ende den Exzenterbolzen (4 ) mit Rolle (6 ) aufnimmt und am anderen Ende auf ein Ventil, oder eine Ventilbrücke (15 ) drückt. - Spielfreier Ventiltrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Feder (
5 ) als eine den Exzenterbolzen (4 ) umgebende Drehfeder (5 ) ausgebildet ist die einerseits im Kipphebel (3 ) befestigt ist und die andererseits über ein Widerlager (12 ) drehfest mit dem drehbar im Kipphebel (3 ) gelagerten Exzenterbolzen (4 ) verbunden ist. - Spielfreier Ventiltrieb nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Kipphebel (
3 ) ein Dämpfungsglied (16 ) verbunden ist, daß oszillierende Bewegungen des Exzenterbolzens (4 ) über einen drehest mit diesem verbundenen Daumen (18 ) auf das Dämpfungsglied (16 ) übertragen werden, derart, daß Eigenschwingungen des aus Exzenterbolzen (4 ) und Drehfeder (5 ) gebildeten Schwingungssystems gedämpft werden. - Spielfreier Ventiltrieb nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Dämpfungsglied (
16 ) aus einem mit dem Kipphebel (3 ) starr verbundenen Zylinder (19 ) mit Kolben (20 ) gebildet wird, wobei der Zylinder (19 ) über eine Bohrung (21 ) mit dem Schmierölkreislauf der Brennkraftmaschine kommuniziert.
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