DE1039781B

DE1039781B - Valve drive for internal combustion engines

Info

Publication number: DE1039781B
Application number: DEB38523A
Authority: DE
Inventors: Alfred Boening
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1955-12-30
Filing date: 1955-12-30
Publication date: 1958-09-25

Description

Ventilantrieb für Brennkraftmaschinen Der Gegenstand der Erfindung betrifft einen Ventilantrieb für jeweils einen Zylinder einer luftgekühlten Brennkraftmaschine mit einem Einlaß- und einem Auslaßventil im Zylinderkopf, mit auf dem Zylinderkopf liegender Nockenwelle, die von der Kurbelwelle über eine Königswelle angetrieben wird, wobei die Ventile hängend angeordnet sind. Die Ventilbetätigung selbst kann über Kipphebel erfolgen. Der Erfindungsvorschlag bezieht sich ausschließlich auf den Antrieb für Ventile eines einzigen Zylinderkopfes; jedoch beschränkt sich derselbe nicht auf Einzylinder-Brennkraftmaschinen, sondern bezieht sich auch auf Mehrzylindermotoren, z. B. Zweizylinder-Boxermotoren.Valve drive for internal combustion engines The object of the invention relates to a valve drive for each cylinder of an air-cooled internal combustion engine with an inlet and an outlet valve in the cylinder head, with on the cylinder head Horizontal camshaft driven by the crankshaft via a vertical shaft with the valves arranged in a suspended manner. The valve actuation itself can take place via rocker arms. The invention proposal relates exclusively to the drive for valves of a single cylinder head; however, the same is limited not to single-cylinder internal combustion engines, but also refers to multi-cylinder engines, z. B. two-cylinder boxer engines.

Bei Brennkraftmaschinen sind Ventilantriebe der vorgeschilderten Art über eine Königswelle und obenliegende Nockenwelle bekannt, wobei die Längsachse der Nockenwelle parallel mit der Längsachse der Kurbelwelle verläuft und die Längsachse der Königswelle parallel zur Zvlinderhochachse gerichtet ist oder die Längsachse der Königswelle schräg verläuft, jedoch noch in einer senkrechten Ebene, die parallel zur Zylinderhochachse liegt, wobei derAntrieb der Königswelle von der Kurbelwelle her über einen Schraubentrieb erfolgt.In internal combustion engines, valve drives of the type described above known via a vertical shaft and overhead camshaft, the longitudinal axis the camshaft runs parallel to the longitudinal axis of the crankshaft and the longitudinal axis the vertical shaft is directed parallel to the cylinder vertical axis or the longitudinal axis the vertical shaft runs obliquely, but still in a vertical plane that is parallel to the cylinder vertical axis, the drive of the vertical shaft from the crankshaft takes place via a screw drive.

Diese Konstruktionen haben bei der Anwendung von Luftkühlung erhebliche Nachteile. Verläuft nämlich die Nockenwelle parallel zur Kurbelwelle, so liegen der Auspuff und der Einlaß jeweils seitlich des Zylinders, wodurch eine große Baubreite entsteht. Zu dem kommt der Nachteil, daß der Wirkungsgrad der Kühlung bei zur Nocken- und Kurbelwelle paralleler Kühlluftströmung verringert ist, weil die Einlaß- und Auslaßkanäle quer zur Kühlluftströmung verlaufen, so daß erhebliche Temperaturdifferenzen innerhalb des Zylinderkopfes auftreten. Insbesondere wird sich dabei eine unerwünschte Unterkühlung im Bereich des Einlasses einstellen.These constructions have significant effects on the application of air cooling Disadvantage. If the camshaft runs parallel to the crankshaft, then they lie the exhaust and the inlet on each side of the cylinder, creating a large overall width arises. In addition, there is the disadvantage that the efficiency of the cooling for the cam and crankshaft parallel cooling air flow is reduced because the intake and Outlet channels run transversely to the cooling air flow, so that significant temperature differences occur within the cylinder head. In particular, it will be an undesirable Set subcooling in the area of the inlet.

Bei Motorrädern mit stehend eingebauten Motoren und in Fahrtrichtung liegender Kurbelwelle müssen dabei die Auspuff- und Einlaßführungen mit einem engen Krümmungsradius ausgebildet sein, um eine Behinderung des Fahrers zu vermeiden. Diese engen Krümmungen sind andererseits auch nachteilig in Bezug auf die Gaswechselvorgänge, insbesondere sind Schwierigkeiten infolge Niederschlagens von Kraftstoff im Einlaß zu erwarten. Bei quer zur Kurbelwellenachse gerichteter Kühlluftströmung und somit in dieser Richtung hintereinanderliegenden Ventilen bestehen andererseits Schwierigkeiten, den zwischen den Ventilen befindlichen Steg derVerbrennungsraumwandung zu kühlen, da dieser im Windschatten eines Ventils und dessen Führung und unterhalb des die Nockenwelle aufnehmenden Raumes für den Kühlluftstrom nahezu unerreichbar liegt. Um diese Nachteile zu beseitigen, schlägt die Erfindung, ausgehend von dem Bekannten, bei einem Ventilantrieb für jeweils einen Zylinder einer luftgekühlten Brennkraftmaschine mit einem Einlaß- und einem Auslaßventil im Zylinderkopf, mit auf dem Zylinderkopf liegender Nockenwelle, die von der Kurbelwelle über eine Königswelle angetrieben wird, wobei die Ventile hängend angeordnet sind, vor, daß die Nockenwelle - in Draufsicht betrachtet - in bezug auf die Kurbelwellenlängsachse schräg verläuft, wobei die stirnseitig zur Kurbelwelle angeordnete Königswelle entsprechend dem Winkel zwischen Nockenwelle und Kurbelwelle einen Winkel mit einer sie schneidenden Achse, die parallel zur Zylinderhochachse gerichtet ist, bildet. Besonders raumsparend wird die Anordnung dann, wenn die Königswelle zusätzlich mit der sie schneidenden Achse einen Winkel einschließt, so daß sie zur Zylinderhochachse windschief steht und damit auch noch zum Zylinder hin geneigt ist. Dadurch wird die Länge des Abschnittes der Nockenwelle, der zwischen den Nocken und dem Kegelrad notwendig ist, auf ein Minimum reduziert, d. h. so weit, wie es der Zylinderwandungsaußendurchmesser für die Königswelle zuläßt. Zweckmäßigerweise wird die Anordnung der Nockenwelle so getroffen, daß dieselbe gegenüber der Kurbelwelle einen Winkel von etwa 45° einschließt.For motorcycles with motors installed vertically and facing the direction of travel lying crankshaft must be the exhaust and inlet guides with a tight Be designed radius of curvature to avoid obstruction of the driver. On the other hand, these narrow curvatures are also disadvantageous with regard to the gas exchange processes, in particular, there are difficulties due to precipitation of fuel in the intake expected. With cooling air flow directed transversely to the crankshaft axis and thus On the other hand, there are problems with valves located one behind the other in this direction to cool the web of the combustion chamber wall located between the valves, since this is in the slipstream of a valve and its leadership and below the die Camshaft receiving space for the cooling air flow is almost inaccessible. In order to eliminate these disadvantages, the invention proposes, proceeding from the known, with a valve drive for each cylinder of an air-cooled internal combustion engine with an inlet and an outlet valve in the cylinder head, with on the cylinder head Horizontal camshaft driven by the crankshaft via a vertical shaft is, the valves are arranged hanging, before that the camshaft - in plan view considered - runs obliquely with respect to the crankshaft longitudinal axis, the frontal to the crankshaft arranged vertical shaft according to the angle between Camshaft and crankshaft make an angle with an axis that intersects them, which is parallel is directed to the cylinder vertical axis, forms. The arrangement is particularly space-saving when the vertical shaft also forms an angle with the axis that intersects it includes, so that it is skewed to the cylinder vertical axis and thus also is inclined towards the cylinder. This will determine the length of the section of the camshaft, that is necessary between the cams and the bevel gear is reduced to a minimum, d. H. as far as the outer diameter of the cylinder wall allows for the vertical shaft. Appropriately, the arrangement of the camshaft is made so that the same forms an angle of about 45 ° with respect to the crankshaft.

Durch die Erfindung ergeben sich folgende Vorteile: Neben einer günstigen Kühlung der Auslaßseite, die, in Richtung der Kurbelwellenachse gesehen, in an sich bekannter Weise seitlich nach vorne verlegt ist, ergibt sich die Möglichkeit, auch die Zylinderkopfpartie zwischen Ein- und Auslaß, also den mittleren Bereich des Zylinderkopfes, wirksam zu kühlen. Dies kann insbesondere geschehen im Zusammenhang mit dein weiteren Erfindungsmerkmal, nämlich zwischen einer an sich bekannten, die Nockenwelle aufnehmenden Ölwanne und der @@'atiduiig des Verbrellnungsraunies zwischen den beiden Ventilen einen die Nockenwelle in Richtung der Kurbelwellenachse oder etwas schräg; zu dieser Richtung kreuzenden Kühlluftkanal vorzusehen. um der in diesem Fall parallel zur Kurbelwellenachse zuströmenden Kühlluft eine Möglichkeit zit geben. an diesen heißen Teilen des "Zylinderkopfes allseits kühlend vorbeizustreichen. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch das Gehäuse des oberen Kegelradpaares. das auf derselben Seite angeordnet ist, auf der der Einlaß liegt, die Einlaßpartie gegenüber der anströmenden Kühlluft abgedeckt wird, so daß eine Unterkühlung des Einlasses verhindert wird. In vorteilhafter Weise kann der Unterbrecher auf dem dem Kegelrad gegenüberliegenden Ende der Nockenwelle angeordnet sein.The invention results in the following advantages: In addition to a favorable one Cooling of the exhaust side, seen in the direction of the crankshaft axis, in itself As is known, it is moved to the side to the front, there is also the possibility the cylinder head section between inlet and outlet, i.e. the middle area of the Cylinder head to cool effectively. In particular, this can be done in context with your further feature of the invention, namely between a per se well-known, the camshaft receiving oil pan and the @@ 'atiduiig of the burn raunies between the two valves the camshaft in the direction of the crankshaft axis or something weird; to provide cooling air duct crossing this direction. around the In this case, cooling air flowing in parallel to the crankshaft axis is a possibility give quote. to brush past these hot parts of the "cylinder head" on all sides to cool. Another advantage of the invention is that through the housing of the upper Bevel gear pair. which is located on the same side as the inlet, the inlet section is covered against the incoming cooling air, so that a Inlet hypothermia is prevented. In an advantageous manner, the interrupter be arranged on the opposite end of the camshaft from the bevel gear.

Alle vorstehend beschriebenen Vorteile verbindet der erfindungsgemäße Vorschlag mit einem geringstmöglichen Aufwand an Übertragungselementen zwischen Kurbelwelle und Nockenwelle. Die bisher bei derartigen Ventilantrieben vielfach verwendeten Zwischengetriebe kommen in Fortfall. Auch bei Zweizylinder-Boxermotoren können nach der Erfindung die Königswellen nunmehr vor den Zylindern schräg verlaufend angeordnet werden.The invention combines all of the advantages described above Proposal with the least possible effort to transfer elements between Crankshaft and camshaft. So far, many times with such valve drives used intermediate gears are omitted. Even with two-cylinder boxer engines According to the invention, the vertical shafts can now run obliquely in front of the cylinders to be ordered.

In der Zeichnung ist an Hand eines Ausführungsheispiels die Neuerung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 einen Einzylindermotor im Längsschnitt mit der Anordnung des Ventilantriebes, Fig. 2 eine Ansicht der Fig. 1 in Richtung II, Fig. 3 eine Draufsicht nach Fig. 1.In the drawing, the innovation is shown on the basis of an exemplary embodiment shown, namely Fig. 1 shows a single-cylinder engine in longitudinal section with the Arrangement of the valve drive, FIG. 2 a view of FIG. 1 in the direction II, FIG. 3 is a plan view according to FIG. 1.

Fig. 4 einen Querschnitt in Zylinderhochachse durch den Zylinderkopf, Fig. 5 eine weitere Ausführungsform des Antriebes der Königswelle und der Ölpumpe.4 shows a cross section in the cylinder vertical axis through the cylinder head, Fig. 5 shows a further embodiment of the drive of the upright shaft and the oil pump.

Wie aus den Fig. 1, 2 und 3 hervorgeht, ist die Nockenwelle 1 in einem `'Winkel a zur Kurbelwellenlängsachse 2 auf dem Zylinderkopf 3 angeordnet und wird von der Kurbelwelle 2' über eine Königswelle 4 und Kegelradpaare 5 und 6 angetrieben. Die Kön.igswelle 4 bildet einen Winkel b zu einer Achse 17, die parallel zur Zylinderhochachse 7 verläuft und die Längsachse der Königswelle 4 schneidet, und ist, wie aus den Fig. 1 und 3 zu entnehmen ist, gleichzeitig gegen die Zylinderhochachse 7 hin geneigt, wobei sich der Winkel c ergibt. Die beiden Ventile 8 und 9 werden über Kipphebel 10, 11 in an sich bekannter Weise betätigt, wobei 9 das Einlaßventil und 8 das Auslaßventil andeuten soll. Die Gerade 16, die in der Ventilebene liegt, bildet gegenüber der Nockenwelle 1 vorzugsweise einen Winkel von 90°.As can be seen from FIGS. 1, 2 and 3, the camshaft 1 is in one '' Angle a to the crankshaft longitudinal axis 2 is arranged on the cylinder head 3 and is driven by the crankshaft 2 'via a vertical shaft 4 and bevel gear pairs 5 and 6. The Königswelle 4 forms an angle b to an axis 17 which is parallel to the cylinder vertical axis 7 runs and the longitudinal axis of the vertical shaft 4 intersects, and is, as from the Fig. 1 and 3 can be seen, at the same time inclined towards the cylinder vertical axis 7, where the angle c results. The two valves 8 and 9 are via rocker arms 10, 11 actuated in a manner known per se, with 9 being the inlet valve and 8 being the outlet valve to suggest. The straight line 16, which lies in the valve plane, forms opposite the Camshaft 1 preferably has an angle of 90 °.

Nach der Fig., 4 ist zwischen der Wandung 12 des Zylinderkopfes 3 und der Wanne 13, die zur Lagerung und zur Aufnahme der Nockenwelle 1 vorgesehen ist, ein Kanal 14 für die von vorne kommende Kühlluft belassen. Dabei kann die Nockenwelle 1 im Ölbad laufen. wobei die nockenwellenseitigen Arme der Kipphebel 10, 11 durch vorgesehene Fenster 15 in die Wanne 13 ragen.According to FIG. 4, a channel 14 for the cooling air coming from the front is left between the wall 12 of the cylinder head 3 and the trough 13, which is provided for mounting and receiving the camshaft 1. The camshaft 1 can run in an oil bath. the arms of the rocker arms 10, 11 on the camshaft side projecting into the tub 13 through windows 15 provided.

Im Rahmen der Erfindung besteht durchaus die Möglichkeit, den Antrieb der Königswelle 4' von der hurl>elwelle 2' her über einen achsversetzten Triel>. z. B. eiixii Keglrad-Hypoidaiitri-e1>, vorzunehmen. wobei das untere Ende der Königswelle für den Antrieb der Ölpumpe ausgebildet ist, wie die Fig. 5 zeigt.In the context of the invention, there is definitely the possibility of the drive the vertical shaft 4 'from the hurl> elwelle 2' over an axially offset Triel>. z. B. eiixii Keglrad-Hypoidaiitri-e1>. being the lower end of the vertical shaft is designed to drive the oil pump, as FIG. 5 shows.

Claims

PATENTA \ SI'HCCIIE: 1. Valve drive for one cylinder each air-cooled internal combustion engine finitely one inlet and one outlet valve ini Cylinder head, with the camshaft lying on the cylinder head, that of the I @ urbelwelle is driven by a vertical shaft, the valves are arranged hanging, characterized in that - viewed in plan view - the camshaft (1) in with respect to the crankshaft longitudinal axis (2) runs obliquely, the end face to the crankshaft arranged vertical shaft (4) corresponding to the angle (a) between Camshaft (1) and crankshaft (2 ') make an angle (b) with one that intersects them Axis (17), which is directed parallel to the cylinder vertical axis (7), forms.

2. Valve actuator according to claim 1, characterized in that the vertical shaft (4) additionally with the axis (17) intersecting it encloses an angle (c) so that it forms an angle with the vertical axis of the cylinder (7) is crooked.

3. Valve drive according to claim 1 and 2, characterized in that that the crankshaft longitudinal axis (2) and the camshaft (1) an angle (a) of take about 45v to each other.

4. Valve drive according to claim 1 to 3, characterized. that the straight line (16) for connecting the two valves (8 and 9) of a cylinder head (3) runs in a manner known per se perpendicular to the camshaft (1).

5. Valve output according to claim 1 to 4, characterized in that in a known manner the Exhaust valve (8) or the outlet - viewed in the direction of the longitudinal axis of the crankshaft - to the side in front and the inlet is to the side at the back.

6. Valve drive according to claim 5, characterized in that a between a known per se, the camshaft receiving oil pan (13) and the wall (12) of the combustion chamber extending Cooling air duct (14) the camshaft (1) in the direction of the crankshaft longitudinal axis or something crosses obliquely to this direction. Publications considered: German Patent Nos. 351 897, 898 826; Swiss Patent No. 62 935; British Patent Nos. 568 966, 718 492.